JP6658076B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータに関する。

従来、シャフトと、シャフトと同軸に設けられた環状のステータコアと、ステータコアの径方向外側に配置された外筒部を有すると共にベアリングを介してシャフトに支持された内筒部を有するロータハウジングと、シャフトを支持すると共にステータコアを保持するセンターピースとを備えるブラシレスモータがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第５０６４９９２号公報

このようなブラシレスモータでは、モータ内部の冷却性を確保するために、ロータハウジングに通風孔が形成される場合がある。しかしながら、ロータハウジングに通風孔が形成されると、この通風孔から水滴が浸入した場合には、ベアリングが被水する虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、モータ内部の冷却性を確保しつつ、ベアリングの被水を抑制できるブラシレスモータを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のブラシレスモータは、シャフトと、前記シャフトと同軸に設けられた環状のステータコアと、前記シャフトの周囲に環状に設けられ、内周部で前記シャフトを支持すると共に、外周部で前記ステータコアを保持する支持部と、前記支持部の周方向に沿って前記支持部に円形状に形成されると共に、前記支持部の軸方向一方側に開口する溝とを有するセンターピースと、前記ステータコアの径方向外側に配置され、内周面にロータマグネットが固定された外筒部と、ベアリングを介して前記シャフトに支持されると共に、前記支持部に対する軸方向一方側から前記支持部に向けて延出され、先端部が前記溝の内側に挿入されて前記溝とでラビリンス構造を構成する内筒部と、前記外筒部及び前記内筒部の軸方向一方側の端部同士を連結すると共に、前記内筒部の軸方向に沿って貫通する通風孔が形成された連結部とを有するロータハウジングと、を備え、前記支持部には、前記支持部の軸方向に沿って延び、軸方向一方側が前記溝の底面に開口し、軸方向他方側が前記支持部の軸方向他方側の端面に開口する連通孔が形成され、前記内筒部の軸方向一方側の開口は、第一カバーで塞がれており、前記連通孔の軸方向他方側の開口は、第二カバーで塞がれており、前記センターピースは、前記支持部の周囲に環状に形成されると共に、前記ロータハウジングの軸方向他方側の開口と対向する環状部を有し、前記環状部には、前記支持部の軸方向に沿って貫通する貫通孔が形成されている。

このブラシレスモータによれば、ロータハウジングには、外筒部と内筒部とを連結する連結部が形成されており、この連結部には、内筒部の軸方向に沿って貫通する通風孔が形成されている。したがって、この通風孔を通じてモータ内部に冷却風を取り込むことができるので、モータ内部の冷却性を確保することができる。

また、内筒部は、支持部に対する軸方向一方側から支持部に向けて延出され、この内筒部の先端部は、センターピースの支持部に形成された溝の内側に挿入されて、この溝とでラビリンス構造を構成している。したがって、通風孔を通じてモータ内部に浸入した水滴が内筒部の外周面を伝って支持部側に流れても、この水滴が内筒部の先端部側から内筒部の内側に浸入することをラビリンス構造により阻止することができる。これにより、ベアリングの被水を抑制することができる。

また、このブラシレスモータによれば、支持部には、支持部の軸方向に沿って延びる連通孔が形成されており、この連通孔の軸方向一方側は、溝の底面に開口し、連通孔の軸方向他方側は、支持部の軸方向他方側の端面に開口している。したがって、ラビリンス構造により内筒部の内側への浸入が阻止された水滴が溝に溜まっても、この水滴を連通孔を通じて外部に排出することができる。これにより、ベアリングの被水をより一層効果的に抑制することができる。

また、このブラシレスモータによれば、内筒部の軸方向一方側の開口は、第一カバーによって塞がれているので、内筒部の軸方向一方側の開口から内筒部の内側に水滴が浸入し、ベアリングが直接被水することをカバーによって抑制することができる。

さらに、このブラシレスモータによれば、センターピースの環状部には、支持部の軸方向に沿って貫通する貫通孔が形成されている。したがって、例えば、ブラシレスモータが天地逆に配置された場合でも、モータ内部には、環状部に形成された貫通孔を通じて冷却風が取り込まれ、このモータ内部に取り込まれた冷却風は、通風孔を通じてモータ外部に排出されるので、モータ内部の冷却性を確保することができる。

また、ブラシレスモータが天地逆に配置された場合には、この貫通孔を通じてモータ内部に水滴が浸入する虞があるが、上述の如く内筒部の先端部と溝とはラビリンス構造を構成しているので、内筒部の内側に水滴が浸入しベアリングが被水することをラビリンス構造により抑制することができる。

また、連通孔の軸方向他方側の開口は、第二カバーによって塞がれているので、ブラシレスモータが天地逆に配置された場合でも、連通孔の軸方向他方側の開口から水滴が浸入し、ベアリングが直接被水することを第二かバーによって抑制することができる。

請求項２に記載のブラシレスモータは、請求項１に記載のブラシレスモータにおいて、前記ロータマグネットの軸方向の中心部が、前記ステータコアの軸方向の中心部に対して軸方向一方側にずれているものである。

例えば、ロータハウジングにファンが取り付けられ、ロータハウジング及びロータマグネットからなるロータと共に、ファンが回転した場合、このロータ及びファンからなる回転部に対して軸方向一方側への浮力（ペイロード力）が発生する虞がある。このように、回転部に対して軸方向一方側への浮力が発生すると、ベアリングに対して軸方向一方側への力が作用し、ベアリングと共にロータが軸方向一方側へ移動してしまう虞がある。

この点、請求項２に記載のブラシレスモータによれば、前記ロータマグネットの軸方向の中心部は、前記ステータコアの軸方向の中心部に対して軸方向一方側にずれている。したがって、ステータコアからロータマグネットに対して軸方向他方側、すなわち、上述の浮力と反対側への吸引力が作用するので、ロータが軸方向一方側へ移動してしまうことを抑制することができる。

これにより、ロータが抜けてしまうことを回避し、信頼性を向上させることができると共に、ラビリンス構造を維持して、ベアリングの防水の信頼性を向上させることができる。さらに、ベアリングに作用するスラスト荷重の軽減、ベアリングの寿命改善、及び、ベアリングとシャフトの圧入しろ寸法の緩和等を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るブラシレスモータの縦断面図である。 図１に示されるブラシレスモータの第一変形例を示す図である。 図１に示されるブラシレスモータにおいてロータ及びファンからなる回転部に対して軸方向一方側への浮力（ペイロード力）が発生している状態を示す図である。 図１に示されるブラシレスモータの第二変形例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係るブラシレスモータ１０は、シャフト１２と、ステータコア１４と、センターピース１６と、ロータハウジング１８とを備える。

図１において、矢印Ａ１は、各部材の軸方向一方側を示し、矢印Ａ２は、各部材の軸方向他方側を示している。

ステータコア１４は、環状に形成されており、シャフト１２と同軸に設けられている。図１において、ステータコア１４は、簡略化されて図示されているが、より具体的には、このステータコア１４には、シャフト１２を中心に放射状に延びる複数のティースが形成され、この複数のティースには、巻線が巻回される。このステータコア１４及び巻線は、回転磁界を発生するステータ１５を構成する。

センターピース１６は、支持部２０と、支持部２０の周囲に環状に形成された環状部２２とを有する。支持部２０は、環状部２２からセンターピース１６の軸方向一方側に突出されている。この支持部２０は、環状（筒状）に形成されており、シャフト１２の周囲に設けられている。支持部２０の内側には、シャフト１２が圧入されており、シャフト１２は、支持部２０の内周部２０Ａで支持されている。また、支持部２０は、ステータコア１４の内側に圧入されており、ステータコア１４は、支持部２０の外周部２０Ｂで保持されている。

支持部２０の軸方向一方側の端部には、支持部２０の周方向に沿う円形状の溝２４が形成されている。この溝２４は、支持部２０の軸方向一方側に開口している。溝２４と支持部２０の内周部２０Ａとの間には、内側壁部２６が形成されており、溝２４と支持部２０の外周部２０Ｂとの間には、外側壁部２８が形成されている。

また、支持部２０には、支持部２０の軸方向に沿って延びる連通孔３０が形成されている。この連通孔３０の軸方向一方側は、溝２４の底面２４Ａに開口し、連通孔３０の軸方向他方側は、支持部２０の軸方向他方側の端面２０Ｃに開口している。この連通孔３０は、支持部２０の周方向に間隔を空けて複数形成されている。

環状部２２は、支持部２０の軸方向を板厚方向とする板状に形成されている。この環状部２２は、後述するロータハウジング１８の軸方向他方側の開口１８Ａと対向している。この環状部２２には、支持部２０の軸方向に沿って貫通する貫通孔３２が形成されている。この貫通孔３２は、環状部２２の周方向に間隔を空けて複数形成されている。

ロータハウジング１８は、外筒部３４と、内筒部３６と、連結部３８とを有する有天円筒状に形成されている。外筒部３４は、ステータコア１４の径方向外側に配置されており、この外筒部３４の内周面には、ロータマグネット４０が固定されている。ロータハウジング１８及びロータマグネット４０は、ステータ１５によって形成される回転磁界により回転するロータ３９を構成する。

内筒部３６の内側には、一対のベアリング４２が収容されている。このベアリング４２は、内輪及び外輪を有するボールベアリングであり、ベアリング４２の内輪の内側には、シャフト１２が圧入され、ベアリング４２の外輪は、内筒部３６の内側に圧入されている。この内筒部３６は、一対のベアリング４２を介してシャフト１２に支持されている。

内筒部３６は、支持部２０に対する軸方向一方側に配置されている。この内筒部３６は、支持部２０に対する軸方向一方側から支持部２０に向けて延出されており、内筒部３６の先端部４４は、溝２４の内側に挿入されている。この内筒部３６の先端部４４は、溝２４の一対の側面及び底面との間に隙間を有しており、溝２４とでラビリンス構造４６を構成している。

連結部３８は、ロータハウジング１８の軸方向を板厚方向として形成されており、外筒部３４及び内筒部３６の軸方向一方側の端部同士を連結している。この連結部３８には、内筒部３６の軸方向に沿って貫通する通風孔４８が形成されている。この通風孔４８は、連結部３８の周方向に間隔を空けて複数形成されている。

また、ロータハウジング１８には、カバー５０が追加されている。このカバー５０は、ロータハウジング１８と別体とされてロータハウジング１８に組み付けられるか、又は、ロータハウジング１８に一体に形成される。このカバー５０は、円形板状に形成されており、内筒部３６の軸方向一方側の開口３６Ａを塞いでいる。

以上の構成のブラシレスモータ１０は、例えばファンモータとして好適に使用されるものであり、例えば、ロータハウジング１８には、ファン５２が取り付けられる。本実施形態において、ブラシレスモータ１０は、通常、軸方向一方側を鉛直方向上側として配置され、ファン５２は、一例として水平方向と平行に回転される。

ファン５２の送風により、モータ内部には、通風孔４８を通じて冷却風Ｗが取り込まれ、このモータ内部に取り込まれた冷却風Ｗは、連通孔３０、貫通孔３２、及び、ロータハウジング１８の外筒部３４とセンターピース１６の環状部２２との間の隙間を通じてそれぞれモータ外部に排出される。ステータコア１４に供給された冷却風Ｗは、ステータコア１４に放射状に形成された複数のティースの間を通過する。

また、モータ内部には、通風孔４８を通じて冷却風Ｗと共に水滴が浸入し、このモータ内部に浸入した水滴は、内筒部３６の外周面を伝って支持部２０側に流れる虞があるが、内筒部３６の先端部４４と溝２４とは、ラビリンス構造４６を構成するので、内筒部３６の先端部４４側から内筒部３６の内側への水滴の浸入がラビリンス構造４６により阻止される。

次に、本発明の一実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本発明の一実施形態に係るブラシレスモータ１０によれば、ロータハウジング１８には、外筒部３４と内筒部３６とを連結する連結部３８が形成されており、この連結部３８には、内筒部３６の軸方向に沿って貫通する通風孔４８が形成されている。したがって、この通風孔４８を通じてモータ内部に冷却風Ｗを取り込むことができるので、モータ内部の冷却性を確保することができる。

また、通風孔４８を通じた冷却風Ｗにより、モータ内部の冷却性を確保することができるので、冷却性確保のためにモータの体格を大きくする必要が無く、ブラシレスモータ１０を小型化することができる。

また、内筒部３６は、支持部２０に対する軸方向一方側から支持部２０に向けて延出され、この内筒部３６の先端部４４は、センターピース１６の支持部２０に形成された溝２４の内側に挿入されて、この溝２４とでラビリンス構造４６を構成している。したがって、通風孔４８を通じてモータ内部に浸入した水滴が内筒部３６の外周面を伝って支持部２０側に流れても、この水滴が内筒部３６の先端部４４側から内筒部３６の内側に浸入することをラビリンス構造４６により阻止することができる。これにより、ベアリング４２の被水を抑制することができるので、ベアリング４２の防水性及び耐食性を確保することができる。

また、支持部２０には、支持部２０の軸方向に沿って延びる連通孔３０が形成されており、この連通孔３０の軸方向一方側は、溝２４の底面２４Ａに開口し、連通孔３０の軸方向他方側は、支持部２０の軸方向他方側の端面２０Ｃに開口している。したがって、ラビリンス構造４６により内筒部３６の内側への浸入が阻止された水滴が溝２４に溜まっても、この水滴を連通孔３０を通じて外部に排出することができる。これにより、ベアリング４２の被水をより一層効果的に抑制することができる。

また、内筒部３６の軸方向一方側の開口３６Ａは、カバー５０によって塞がれているので、内筒部３６の軸方向一方側の開口３６Ａから内筒部３６の内側に水滴が浸入し、ベアリング４２が直接被水することをカバー５０によって抑制することができる。

また、センターピース１６の環状部２２には、支持部２０の軸方向に沿って貫通する貫通孔３２が形成されている。したがって、モータ内部に取り込んだ冷却風Ｗを貫通孔３２を通じて排出することができるので、モータ内部の通気性が向上し、ひいては、モータ内部の冷却性を向上させることができる。

次に、本発明の一実施形態の変形例について説明する。

（第一変形例）
上記実施形態において、ブラシレスモータ１０は、図２に示されるように、天地逆に配置される場合がある。そこで、ブラシレスモータ１０が天地逆に配置される場合には、連通孔３０の軸方向他方側の開口３０Ａを塞ぐカバー５４がセンターピース１６に追加されても良い。このカバー５４は、センターピース１６と別体とされてセンターピース１６に組み付けられるか、又は、センターピース１６に一体に形成される。

なお、本変形例において、ロータハウジング１８に設けられたカバー５０は、本発明における「第一カバー」の一例に相当し、センターピース１６に設けられたカバー５４は、本発明における「第二カバー」の一例に相当する。

この変形例によれば、図２に示されるように、ブラシレスモータ１０が天地逆に配置された場合でも、モータ内部には、環状部２２に形成された貫通孔３２を通じて冷却風Ｗが取り込まれ、このモータ内部に取り込まれた冷却風Ｗは、通風孔４８を通じてモータ外部に排出されるので、モータ内部の冷却性を確保することができる。

また、ブラシレスモータ１０が天地逆に配置された場合には、貫通孔３２を通じてモータ内部に水滴が浸入する虞があるが、上述の如く内筒部３６の先端部４４と溝２４とはラビリンス構造４６を構成しているので、内筒部３６の内側に水滴が浸入しベアリング４２が被水することをラビリンス構造４６により抑制することができる。

また、連通孔３０の軸方向他方側の開口３０Ａは、カバー５４によって塞がれているので、ブラシレスモータ１０が天地逆に配置された場合でも、連通孔３０の軸方向他方側の開口３０Ａから水滴が浸入し、ベアリング４２が直接被水することをカバー５４によって抑制することができる。

また、カバー５４を追加することにより、ブラシレスモータ１０を天地逆に配置することが可能になるので、ブラシレスモータ１０の搭載の自由度を高めることができる。

（第二変形例）
図３に示されるように、例えば、ロータハウジング１８にファン５２が取り付けられ、ロータハウジング１８及びロータマグネット４０からなるロータ３９と共に、ファン５２が回転した場合、このロータ３９及びファン５２からなる回転部に対して軸方向一方側への浮力Ｆ１（ペイロード力）が発生する虞がある。このように、回転部に対して軸方向一方側への浮力Ｆ１が発生すると、ベアリング４２に対して軸方向一方側への力Ｆ２が作用し、ベアリング４２と共にロータ３９が軸方向一方側へ移動してしまう虞がある。

そこで、本変形例では、図４に示されるように、ロータマグネット４０の軸方向の中心部４０Ａが、ステータコア１４の軸方向の中心部１４Ａに対して軸方向一方側（矢印Ａ１側）にずれている。このように、ロータマグネット４０の軸方向の中心部４０Ａを、ステータコア１４の軸方向の中心部１４Ａに対して軸方向一方側にずらす手法としては、ロータハウジング１８の外筒部３４に対するロータマグネット４０の位置を軸方向一方側へずらしても良く、また、センターピース１６の支持部２０に対するステータコア１４の位置を軸方向他方側（矢印Ａ２側）へずらしても良い。

このように、ロータマグネット４０の軸方向の中心部４０Ａが、ステータコア１４の軸方向の中心部１４Ａに対して軸方向一方側にずれていると、ステータコア１４からロータマグネット４０に対して軸方向他方側、すなわち、上述の浮力Ｆ１と反対側への吸引力Ｆ３が作用するので、ロータ３９が軸方向一方側へ移動してしまうことを抑制することができる。

これにより、ロータ３９が抜けてしまうことを回避し、信頼性を向上させることができると共に、ラビリンス構造４６を維持して、ベアリング４２の防水の信頼性を向上させることができる。さらに、ベアリング４２に作用するスラスト荷重（力Ｆ２）の軽減、ベアリング４２の寿命改善、及び、ベアリング４２とシャフト１２の圧入しろ寸法の緩和等を図ることができる。

（その他の変形例）
上記実施形態において、ファン５２は、一例として、ロータハウジング１８に固定されているが、シャフト１２に固定されても良い。

また、上記実施形態において、ブラシレスモータ１０は、ファンモータとして使用されているが、ファンモータ以外のモータとして使用されても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０…ブラシレスモータ、１２…シャフト、１４…ステータコア、１５…ステータ、１６…センターピース、１８…ロータハウジング、２０…支持部、２０Ａ…内周部、２０Ｂ…外周部、２２…環状部、２４…溝、３０…連通孔、３２…貫通孔、３４…外筒部、３６…内筒部、３８…連結部、３９…ロータ、４０…ロータマグネット、４２…ベアリング、４４…先端部、４６…ラビリンス構造、４８…通風孔、５０…カバー（第一カバー）、５２…ファン、５４…カバー（第二カバー）

Claims (2)

1. シャフトと、
   前記シャフトと同軸に設けられた環状のステータコアと、
   前記シャフトの周囲に環状に設けられ、内周部で前記シャフトを支持すると共に、外周部で前記ステータコアを保持する支持部と、前記支持部の周方向に沿って前記支持部に円形状に形成されると共に、前記支持部の軸方向一方側に開口する溝とを有するセンターピースと、
   前記ステータコアの径方向外側に配置され、内周面にロータマグネットが固定された外筒部と、ベアリングを介して前記シャフトに支持されると共に、前記支持部に対する軸方向一方側から前記支持部に向けて延出され、先端部が前記溝の内側に挿入されて前記溝とでラビリンス構造を構成する内筒部と、前記外筒部及び前記内筒部の軸方向一方側の端部同士を連結すると共に、前記内筒部の軸方向に沿って貫通する通風孔が形成された連結部とを有するロータハウジングと、
   を備え、
   前記支持部には、前記支持部の軸方向に沿って延び、軸方向一方側が前記溝の底面に開口し、軸方向他方側が前記支持部の軸方向他方側の端面に開口する連通孔が形成され、
   前記内筒部の軸方向一方側の開口は、第一カバーによって塞がれており、
   前記連通孔の軸方向他方側の開口は、第二カバーによって塞がれており、
   前記センターピースは、前記支持部の周囲に環状に形成されると共に、前記ロータハウジングの軸方向他方側の開口と対向する環状部を有し、
   前記環状部には、前記支持部の軸方向に沿って貫通する貫通孔が形成されている、
   ブラシレスモータ。
2. 前記ロータマグネットの軸方向の中心部は、前記ステータコアの軸方向の中心部に対して軸方向一方側にずれている、
   請求項１に記載のブラシレスモータ。

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