JP2001145282A - ブラシレスモータのロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 人間の可聴領域の特に耳障りとなりやすい一
定領域で発生する共振騒音を低減する。 【解決手段】 ファン２が固着される回転軸３に圧入固
着されるボス部４３と、このボス部４３から傘状に広が
る傘部４５と、この傘部４５の周縁部位から下方に延出
する円筒部４６と、この円筒部４６の内周面に複数配さ
れ回転磁界を発生させるステータ５と対峙して設けられ
る永久磁石４７とで構成されるロータ４について、前記
円筒部４６の周縁部位に補強部４８を設けることで、円
筒部４６の強度が高められて、共振点の周波数が高くな
り且つ共振騒音レベルが低下する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば車両用空
調装置等の送風機に用いられるブラスレスモータの特に
ロータの構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のブラスレスモータのロータとして
は、例えば特開平１０−１９１５８７号公報に示すよう
な構造のものが公知である。このブラシレスモータのロ
ータを概説すると、略円筒状の磁石支持面、磁石支持面
の一方を閉塞する閉塞部、及び回転軸が圧入固着される
ボス部を前記閉塞部の頂部に備えたロータハウジング
と、このロータハウジングの円周方向に分割された複数
の略円弧状の永久磁石と、隣接する永久磁石間に介在し
て永久磁石相互を接線方向に離間させるように付勢する
弾性部材とで構成されたものとなっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ロータの回
転により共振騒音が生ずることが知られており、このた
め、上記公開公報に示すロータと略同構造のロータを有
するブラシレスモータについて共振騒音の測定を行った
ところ、図９に示すように人間の可聴領域のうち耳障り
となりやすい一定領域において、ロータの回転による共
振騒音として高いレベルの異音（図９のＡ点）が発生し
ていることが判った。

【０００４】そこで、この発明は、人間の可聴範囲の特
に耳障りとなりやすい一定領域において発生する共振騒
音を低減したブラシレスモータのロータを提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】しかして、この発明に係
るブラスレスモータのロータは、ファンが固着される回
転軸に圧入固着されるボス部と、このボス部から傘状に
広がる傘部と、この傘部の周縁部位から下方に延出する
円筒部と、この円筒部の内周面に複数配され回転磁界を
発生させるステータと対峙して設けられる永久磁石とで
構成されるブラシレスモータのロータにおいて、前記円
筒部の周縁部位に補強部を設けたことを特徴とするもの
である（請求項１）。この補強部は、ボス部、傘部、及
び円筒部と共にプレス加工により一体に形成される。ま
た、補強部の形状としては、例えば、円筒部の周縁部位
から直線状に外側に向かって水平に延出したもの、その
先端側が円筒部の周縁部位から外側に向かって水平に延
出する一方で円筒部に連接する部位を角部とせず丸味を
つけたもの、円筒部の周縁部位から外側に向かって水平
よりも下方に傾斜して延出したもの、円筒部の周縁部位
の外周に沿って形成された断面がＵ字状のもの、円筒部
の周縁部位の内周に沿って形成された断面がＵ字状のも
の、円筒部の周縁部位から内側に向かって水平に延出し
たものがある。

【０００６】このように、円筒部の周縁部位に補強部を
設けることで、円筒部の強度が向上することにより共振
点の周波数が高くなり且つ共振騒音レベルが低下するの
で、人間の可聴領域のうち特に耳障りとなる一定領域で
発生する共振音が低減される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面により説明する。

【０００８】図１に示されるブラスレスモータ１は、例
えば車両用空調装置の送風機として使用されるもので、
シロッコ型のファン２が装着される回転軸３、この回転
軸３に固着されるロータ４、このロータ４に対して回転
磁界を発生させるステータ５、このステータ５に励磁電
流を供給する励磁回路が配線されたコントロール基板
６、及びコントロール基板６を収納するケースハウジン
グ７によって構成されている。ここで、ケースハウジン
グ７は、上ケース部材７ａと下ケース部材７ｂとによっ
て構成され、この上ケース部材７ａによって第１のケー
スを構成し、下ケース部材９によって第２のケースを構
成している。

【０００９】このうち、回転軸２は、上端に形成された
噛合端部８によりファン２と固着され、この噛合端部８
の下方近傍において後述するロータ５が固着されると共
に、軸受９，１０によって回転自在に保持される。この
軸受９、１０は、固定子（ステータ）５の中央を貫通す
る貫通孔１１に装着される上下の軸受ホルダ１２、１３
に、潤滑油を含んで該軸受９、１０に当接するフェルト
１４と共に軸受ストッパ１５によって固定される。ま
た、前記回転軸３の下端には、後述するロータ４の永久
磁石の位置を示すセンサマグネット１６が圧入され、プ
ッシュナット１７によって回転軸３の軸方向に保持さ
れ、センサマグネット１６とコントロール基板６とに取
り付けられた後述のホール素子との距離が一定に保たれ
るものである。

【００１０】前記センサマグネット１６は、コントロー
ル基板６に形成された開口部１９を貫通して回転軸３に
装着され、センサマグネット１６の端部に形成されたフ
ランジ部２０は、コントロール基板６の下方において径
方向に広がって形成され、前記コントロール基板６の裏
側であって前記フランジ部２０と対峙する位置に複数の
ホール素子２１が配されるものである。また、これらの
ホール素子２１は、前記センサマグネット１６の磁性を
検出することによってロータ４の永久磁石の位置を的確
に検出し、この検出結果に基づいて前記コントロール基
板６に配置された励磁回路によってステータ５に回転磁
界を発生させるものである。尚、前記センサマグネット
１６と軸受９との間には、複数のワッシャからなるワッ
シャ群２２が介在され、センサマグネット１６と軸受９
との間の摺動抵抗を減じるようになっている。

【００１１】これに対し、ステータ５は、珪素鋼板を多
段積層して形成された鉄心からなるステータコア２３
と、このステータコア２３を上下から挟持するように装
着される上下の絶縁カバー２４、２５と、この絶縁カバ
ー２４、２５によって絶縁されたステータコア２３に巻
回される励磁コイル２６とによって構成されている。こ
の励磁コイル２６が巻回されるステータコア２３は、貫
通孔１１が形成される中央部から６方向に延出するよう
に形成され、各々の先端には後述するロータ４の永久磁
石と対峙する円弧状の磁極部２７が形成されている。

【００１２】前記下側の絶縁カバー２５には、６方向に
延出する脚部２８が形成され、この脚部２８の先端部
は、上ケース部材７ａとこれに固定される保持板２９と
の間に弾性部材３０、３１を介して挟持固定されてい
る。また、ステータ５の貫通孔１１に嵌合された下側の
軸受ホルダ１３は、上ケース部材７ｂに形成された嵌合
孔３２に挿入され、この挿入端部近傍に形成されている
フランジ部３３が嵌合孔３２周縁に当接されている。こ
れら脚部２８の挟持と下側の軸受けホルダ１３の位置決
めとによってステータ５をケースハウジング７に固定
し、回転軸３をケースハウジング７に対し回転自在に立
設するようにしている。尚、前記保持板２９は、リブ３
４によって上ケース部材７ａに位置決めされ、螺子３５
によって同部材７ａに固定されている。

【００１３】そして、コントロール基板６は、図示しな
いが、励磁回路を構成する各種素子が配され、励磁回路
はホール素子２２によってロータ４の永久磁石の位置を
検出する検出回路、この検出回路によって検出された永
久磁石の位置に対して回転磁界の方向を決定し、その回
転磁界の方向を得るための電流供給パターンを選択する
三相ロジック回路、更にその三相ロジック回路からの信
号と回転数設定器によって設定された出力信号とによっ
て複数の電界効果トンランジスタ（ＦＥＴ）３７の各々
へゲート信号を出力する出力信号回路によって構成され
ている。これにより、励磁回路は、ＦＥＴ３７を順次Ｏ
Ｎ／ＯＦＦさせることによって励磁コイル２６に供給さ
れる電流の方向を切り換え、ステータ５に回転磁界を発
生させてロータ４を回転させるようになっている。尚、
ＦＥＴ３７は、放熱部３９とつば部４０とからなるヒー
トシンク３８に固着されて放熱するようになっている。

【００１４】また、ケースハウジング７を構成する上ケ
ース部材７ａには、ヒートシンク３８の放熱部３９を表
出する開口部４１が形成され、この開口部４１の周縁に
つば部４０が当接するようになっている。また、ケース
ハウジング７を構成する下ケース部材７ｂには、この下
ケース部材７ｂと一体に形成されてヒートシンク３８に
下方から当接するリブ４２が形成されている。これによ
り、上ケース部材７ａと下ケース部材７とが組み付けら
れた際にヒートシンク３８は開口部４１周縁部位とリブ
４２とで挟持されて固定される。

【００１５】更に、ロータ４は、回転軸３に圧入固着さ
れるボス部４３と、このボス部４３から傘状に広がると
共に複数の通気孔４４が形成された傘部４５と、この傘
部４５の周縁部位から下方に延出する円筒部４６と、こ
の円筒部４６の内周側面において、円周方向に並列的に
配置された永久磁石４７とで基本的に構成されたもので
あるが、図２で示すように、フランジ状の補強部４８
が、前記円筒部４６の周縁部位から直線状に外側に向け
て側方に水平に延出したものとなっている。この補強部
４８は、例えば、ボス部４３、傘部４５、円筒部４６と
共に同一工程でプレス加工により一体形成することが可
能である。このように、補強部４８を設けることによ
り、円筒部４６の強度が向上する。

【００１６】尚、このロータ４を軸方向に保持するため
にスラストストッパ４９が傘部４５の内側に配されてお
り、このスラストストッパ４９は、回転軸３が挿通され
る貫通孔５０が形成された円筒部５１と、この円筒部５
１からロータ４の傘部４５に沿って径方向に拡張し、そ
の周縁から軸受ホルダ１２の上端部を覆うように下方に
延出する周壁５２が形成され、軸受９に外部からの塵埃
が付着するのを防いでいる。また、スラストストッパ４
９は、軸受９との間にワッシャ５３を介在させて摺動抵
抗を減じるようにしている。

【００１７】また、補強部４８の形状は、前述した外側
に向けて水平に延出したフランジ状のものが騒音レベル
の低減及び加工容易性の点等から優れているが、この形
状に必ずしも限定されず、図３から図７に示す形状であ
っても良く、以下、これらの図に示す各補強部４８の形
状について説明する。

【００１８】図３に示される補強部４８は、その先端側
については、図２の補強部４８と同様に円筒部４６の周
縁部位から外側に向かって水平に延出したものである
が、円筒部４６の周縁部位から連接する部位が、図２に
示される補強部４８では略直角の角部となっているのに
対し、丸味をつけたものとなっている。この形状の補強
部４８によれば、丸味部位には永久磁石を配することが
できないので永久磁石４７を配置する場所を確保するた
めに図２に示される補強部４８よりロータ４の軸方向寸
法を大きくする必要がある一方で、円筒部４６の周縁部
位から連接する部位に丸味をつけているのでロータ４を
成形するプレス機の型の寿命を長くできるという長所を
有する。

【００１９】これに対し、図４に示される補強部４８
は、円筒部４６の周縁部位の外周に沿って形成されたも
ので、円筒部４６との境界近傍部位を円弧状に湾曲さ
せ、かつ先端側を直上方向に延出することにより断面が
略Ｕ字状のものとなっている。この形状の補強部４８に
よれば、図２に示される水平方向に延びる補強部４８に
比し断面が略Ｕ字状になるように曲げ加工するため加工
容易性に優れていない一方で、図２に示される補強部４
８のフランジ状の形状よりもロータ４の最大径寸法を抑
えることができるという長所を有する。

【００２０】また、図５に示される補強部４８は、円筒
部４６の周縁部位の内周に沿って形成されたもので、円
筒部４６との境界近傍部位を円弧状に湾曲させ、かつ先
端側を直上方向に延出することにより断面が略Ｕ字状の
ものとなっている。この形状の補強部４８によれは、先
端部位には永久磁石を配することができないので永久磁
石４７を配置する場所を確保するために図２に示される
補強部４８よりロータ４の軸方向寸法を大きくする必要
があり、また補強部４８が内側に有するため円筒部４６
等とは別工程により形成する必要がある一方で、円筒部
４６の周縁部位の外側に形成されないので図４に示され
る補強部４８よりも更にロータ４の最大径寸法を抑える
ことができるという長所を有する。

【００２１】更に、図６に示される補強部４８の形状
は、円筒部４６の周縁部位から外側に向かって水平より
も若干下方に傾斜して延出させた形状となっている。こ
の補強部４８は、水平方向よりも下方に傾斜して延出し
た幅分、図２に示される補強部４８よりロータ４の軸方
向寸法を大きくする必要がある一方で、図２に示す補強
部４８よりも円筒部から連接する角部の角度が鈍角とな
るのでプレス加工時に必要な力が小さくて済むという長
所を有する。

【００２２】更にまた、図７に示される補強部４８の形
状は、円筒部４６の周縁部位から内側に向かって水平に
延出させた形状となっている。この補強部４８は、内側
に有するため、円筒部４６等とは別工程により形成する
必要がある一方で、円筒部４６の周縁部位の外側に形成
されないので図４に示される補強部４８よりも更にロー
タ４の最大径寸法を抑えることができ、しかも図２に示
される補強部４８と略同じように騒音レベルを低減する
ことができるという長所を有する。

【００２３】よって、図２から図７に示される補強部４
８の形状については、それぞれ優れた長所を有するの
で、その加工容易性、ロータ４の寸法上の制約等を考慮
して最も適切な形状を選択していくこととなる。

【００２４】以上の構成のブラシレスモータ１におい
て、ロータ４の共振騒音を測定し、図９に示される従来
のブラシレスモータの測定データと、図８に示される本
発明に係るブラシレスモータの測定データとを比較した
ところ、可聴領域において比較的耳障りとならない暗騒
音の領域では大きな変化がないものの、耳障りとなりや
すい一定領域で発生する共振騒音（図９のＡ点）が、図
８のＢ点で示すように高い周波数に移動し且つ明らかに
低減していることが判明した。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、円筒
部の周縁部位に補強部を設けることで、円筒部の強度が
向上することにより共振点の周波数が高くなり且つ共振
騒音レベルが低下するので、人間の可聴領域のうち特に
耳障りとなりやすい一定領域で発生する共振音を低減さ
せることができ、車両の搭乗者に不快感を与え難くな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明に係るロータを用いたブラシ
レスモータの断面図である。

【図２】図２は、同上のロータの外観を示す斜視図であ
る。

【図３】図３は、その先端部が円筒部の周縁部位から外
側に向かって水平に延出する一方で円筒部から連接する
部位を角部とせず丸味をつけた補強部の形状を示す要部
拡大図である。

【図４】図４は、円筒部の外周縁に沿って断面がＵ字状
に形成された補強部の形状を示す要部拡大図である。

【図５】図５は、円筒部の内周縁に沿って断面がＵ字状
に形成された補強部の形状を示す要部拡大図である。

【図６】図６は、円筒部の周縁部位から外側に向かって
水平よりも下方に傾斜して延出した補強部の形状を示す
要部拡大図である。

【図７】図７は、円筒部の周縁部位から内側に向かって
水平に延出した補強部の形状を示す要部拡大図である。

【図８】図８は、同上のロータの共振騒音レベルの測定
データ図である。

【図９】図９は、従来のロータの共振騒音レベルの測定
データ図である。

【符号の説明】

１ ブラシレスモータ ４ ロータ ５ ステータ ４３ ボス部 ４５ 傘部 ４６ 円筒部 ４７ 永久磁石 ４８ 補強部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H002 AA04 5H019 AA06 BB01 BB05 BB15 BB19 BB22 CC04 DD07 EE14

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファンが固着される回転軸に圧入固着さ
   れるボス部と、このボス部から傘状に広がる傘部と、こ
   の傘部の周縁部位から下方に延出する円筒部と、この円
   筒部の内周面に複数配され回転磁界を発生させるステー
   タと対峙して設けられる永久磁石とで構成されるブラシ
   レスモータのロータにおいて、 前記円筒部の周縁部位に補強部を設けたことを特徴とす
   るブラシレスモータのロータ。