JP2002262517A - 車両用ファンのための駆動装置 - Google Patents

車両用ファンのための駆動装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直流電気モーターの取り付けや電子作動シス
テムの収容のためのいかなる構造部材も必要としない車
両用ファンのための駆動装置を提供する。 【解決手段】車両用ファンのための駆動装置は、ブラシ
レス直流モーター（３０，３２）と電子作動システムと
を備える。電子作動システム（３６，６２）は直流モー
ターを支持するプラスチック製のハウジング（１０）に
囲まれている。ハウジング（１０）は、外部ローターと
して構成される直流モーターのローター（３０）を取り
付けるための一体成形された軸受けスリーブ（２２）を
有する。ハウジング（１０）の上部（１２）は駆動装置
の唯一の支持部材である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、ブラシレス直流
モーター（すなわち、ブラシレス直流電動機）と電子作
動システムとを備える、車両用ファンのための駆動装置
（すなわち、駆動ユニット）に関する。
【０００２】
【従来の技術】外部ローターを備えたブラシレス直流モ
ーターを有する駆動装置を備えた車両用ファンは、米国
特許第５，５８８，８１４号より既に公知である。この
ファンの駆動装置は、ファンホイール（ｆａｎ ｗｈｅ
ｅｌ）を取り囲む集合配線ボックス（ｃｏｌｌｅｃｔｉ
ｎｇ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｎｇ ｂｏｘ）に
組み込まれる。外部ローターは、ファンホイールと結合
して一つの構造体を形成し、集合配線ボックスのベース
部分に取り付けられる。ファンホイールによって吸い込
まれた空気は、駆動装置に対して向けられる。吸い込ま
れた空気から得られる冷却風（すなわち、冷却空気の流
れ）が、電子作動システムの電力半導体（ｐｏｗｅｒ
ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）に供給される。電力半
導体は、駆動装置の下に設置された回路基板に取り付け
られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題及び課題を解決するため
の手段】車両用ファンのための本願発明による駆動装置
は、集合配線ボックスに直流電気モーターの取り付けや
電子作動システムの収容のためのいかなる構造部材も必
要としない、自律性のある又は独立した（ａｕｔｏｎｏ
ｍｏｕｓ）組立体である。本願発明によれば、電子作動
システムは、前記電気モーターを支持するプラスチック
製のハウジングに囲まれている。前記駆動装置は、自律
性のある又は独立した組立体を形成しているので、あら
ゆる種類のハウジング部分（又は、ハウジング部品）や
ファンホイールと組み合わせて、ファンを構成すること
ができる。電子作動システムを囲むハウジングは、吸い
込まれた空気がハウジングの導入口から供給されて、電
気モーターの部品だけでなく電子作動システムの電力半
導体をも冷却するために用いられることができるよう、
ファンの吸引側に設置されている。
【０００４】駆動装置の好ましい態様では、ハウジング
は、外部ローターを有する前記電気モーターのローター
を取り付けるための、一体成形された軸受けスリーブ
（すなわち、ベアリングスリーブ）を有している。軸受
けスリーブは、外部ローターの軸部（すなわち、外部ロ
ーターのジャーナル）を取り付けるための軸受け（すな
わち、ベアリング）を収容している。軸受けスリーブ
は、また、電子作動システムの電力半導体を冷却するた
めに必要され、ハウジングの空気導入口から入ることの
できる冷却風（すなわち、冷却空気の流れ）の案内通路
（すなわち、ガイドチャネル）を形成する。この案内通
路は、ファンの吸引側と圧力側との差圧によって生じ
る、電気モーターのローターとステーターとの間の空気
流と平行になっている。
【０００５】本発明の他の有利な態様によれば、電子作
動システムは、異なる回路基板（別個の回路基板）に取
り付けられた電力部（ｐｏｗｅｒ ｐａｒｔ）と制御部
とを有しており、電力部の回路基板は、金属シートから
打ち抜かれた導体構造（換言すれば、導電体構造）が、
射出成形によってプラスチックで包まれる（ｅｎｃａｐ
ｓｕｌａｔｅｄ）ように構成されている。従って、電力
部は、制御部のプリント回路基板上の敏感な部品（すな
わち、損傷を受けやすい部品））を危険にさらすことな
く、極めて高い電流を扱うことができる。
【０００６】本願発明の他の特徴や有利な点は、以下の
好ましい態様の記載及び参照される添付図面より明らか
になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図面には、全体に参照番号１０を
付してあるプラスチック製のハウジングを備えた、駆動
装置が示されている。概ね直方体の（parallelepipeda
l）ハウジング１０は、上部１２と下部１４とを備えて
いる。上部１２と下部１４にそれぞれ設けられた係止用
の（ｌａｔｃｈｉｎｇ：ラッチ止め用の）接続部材１６
ａと１６ｂによって、上部１２と下部１４は互いに接続
されている。上部１２は、側方に突出する組み付けタブ
１８を有しており、この組み付けタブ１８で駆動装置全
体がファンハウジング内に吊り下げられ又は取り付けら
れる。ハウジング１０の上部１２は、支持部を形成して
いる。
【０００８】図４に示されるように、ハウジング１０の
上部１２は、その上端に略円筒形の凹部（換言すれば、
窪み）２０を有している。凹部２０の底部からは、一体
成形された軸受けスリーブ（すなわち、ベアリングスリ
ーブ）２２が垂直上方に突出している。ベアリングシャ
フト２８用の軸受け（すなわち、ベアリング）２４と２
６が、軸受けスリーブ２２の軸方向端部に取り付けられ
ている。ベアリングシャフト２８は、外部ローターとし
て構成された概ねポット形状の（ｐｏｔ−ｓｈａｐｅ
ｄ：例えば、鍋型形状の）、電気直流モーター（すなわ
ち、直流電動機）のローター３０を支持している。該モ
ーターのステーター３２は、中空円筒形であり、軸受け
スリーブ２２上に滑り嵌めされる。ステーター３２の軸
方向の位置は、その内周が軸受けスリーブ２２の肩部２
２ａに当接する位置によって決められる。電気モーター
は、特に、ブラシレス４相直流モーターである。
【０００９】ステーター３２の巻線からは、軸受けスリ
ーブ２２の外周にある複数の堅固な（ｓｏｌｉｄ：すな
わち、ソリッドな、換言すれば、剛性のある、非可撓性
の、または強度のある）固定用の接続タグ３４が、上部
１２の凹部２０の底部に沿って延び、軸受けスリーブ２
２の周囲にある複数の開口４４を通ってハウジング１０
の内部に延びている。ハウジング１０には、ハウジング
１０の全長又は全幅にわたって延びる第１回路基板３６
がはめ込まれている（又は、埋設されている）。この第
１回路基板３６は、射出成形によりプラスチックで包ま
れた堅固な（ｓｏｌｉｄ：すなわち、ソリッドな、換言
すれば、剛性のある、非可撓性の、または強度のある）
導体構造（又は、導電体構造）である。この堅固な導体
構造は、金属シートから打ち抜かれたストリップ状の導
体（導電体）４０（図５）を備える。回路基板３６は、
軸受けスリーブ２２と同軸に配置される円形通路４２を
有している。この円形通路４２は複数の開口４４に囲ま
れており、開口４４の配置は、ハウジング１０内に延び
るステーター３２の接続タグ３４の端部に対応してい
る。電気モーターが４極構成であるので、そのような開
口４４が８つ、導体４０の末端部（端子部）に隣接して
設けられている。接続タグ３４の端部は、開口４４では
んだ付けにより、対応する導体の末端部に接続されてい
る。
【００１０】回路基板３６の小幅側には、導体４０のう
ちの数本が、接触タグ５０ａと５０ｂとして延びてい
る。接触タグ５０ａと５０ｂは、小幅側の端面でハウジ
ング１０から突出し、ハウジング１０に成形されたプラ
グカラー５２と５４とによって囲まれている。接触タグ
５０ａの寸法は、接触タグ５０ｂの寸法より小さくなっ
ており、接触タグ５０ａはセンサーや制御用のラインを
接続するために用いられる。一方、接触タグ５０ｂは電
力を供給するために用いられる。
【００１１】コンデンサー５６とチョーク５８のよう
な、比較的容積の大きなフィルター部材が、ハウジング
１０の内部空間に、接触タグ５０ａと５０ｂに隣接して
配置されている。その反対側の回路基板３６には、４つ
の電力半導体６０が設置されている。電力半導体６０の
冷却フィンが、導体４０の露出された金属面に直接当接
している。電力半導体は、電気的に（すなわち、電気伝
達可能に）かつ熱的に（すなわち、熱伝達可能に）導体
と接触している。電力半導体６０の接続用の導線（すな
わち、リード線）は、回路基板３６に対して垂直に屈曲
して、回路基板３６の対応する開口を通り、第１回路基
板３６の下に平行に設置された第２プリント回路基板６
２に到達する。直流モーターの電気作動システムの制御
部は、このプリント回路基板６２に取り付けられてお
り、一方、電気作動システムの電力部は、第１回路基板
３６に取り付けられている。
【００１２】空気導入口６６が、接触タグ５０ａと５０
ｂとは反対側の、ハウジング１０の小幅側で、電力半導
体６０の隣に設けられている。さらに、空気排出口６８
が、空気導入口６６から離れたポット形状のローター３
０の端面に設けられている。上述の駆動装置は、空気導
入口６６がファンの吸引側に設置されるように、ファン
のハウジングに配置される。ファン（ｆａｎ）のファン
ホイール（ｆａｎ ｗｈｅｅｌ）は、ローター３０から
外方に延出するベアリングシャフト２８の端部に取り付
けられあるいは直接的に固定（固着）される。運転時に
は、駆動装置はファンの吸引側に位置しているので、空
気流が、ハウジング１０の空気導入口６６を通ってハウ
ジング１０の内部に供給され、電力半導体６０を通り過
ぎて案内される。その後、空気は、案内通路としても機
能する軸受けスリーブ２２を通ってローター３０の端面
に流れ、空気排出口６８から排出される。冷却用空気流
は、ステーター３２の巻線だけでなく電力電子部品も冷
却する。
【００１３】上述の駆動装置は、特にその熱的負荷のか
かる部品の全てを良好に冷却し、また機械的に丈夫な構
造を有しているため、極めてコンパクトで、しかもパワ
フルである（すなわち、出力が高くなっている）。この
組立体の特に高い剛性は、回路基板３６が、ハウジング
１０内でその上部１２の底部にあることによってステー
ター３２の軸方向の支えとなることにより実現される。
ハウジング１０の上部１２以外には支持部材を必要とし
ないため、機械的な構造が極めて簡単であり、しかも丈
夫である。組み付け時は、駆動装置の様々な部品が、ロ
ーター３０の主に軸方向に組み付けられ、そして互いに
取り付けられるので、自動化の可能な簡単な組立を実現
できる。
【００１４】以上のように、上記実施の形態によれば、
車両用ファンのための駆動装置は、ブラシレス直流モー
ター３０、３２と電子作動システム３６、６２とを備え
る。電子作動システム３６、６２は、直流モーターを支
持するプラスチック製のハウジング１０に囲まれてい
る。ハウジング１０は、外部ローターとして構成される
直流モーターのローター３０を取り付けるための一体成
形された軸受けスリーブ２２を有する。このように、ハ
ウジング１０の上部１２は、駆動装置の唯一の支持部材
となっている。
【００１５】本願発明の種々の特徴が、特許請求の範囲
に述べられている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、ファン用の駆動装置の概略側面図であ
る。
【図２】図２は、駆動装置の正面図である。
【図３】図３は、駆動装置の上面図である。
【図４】図４は、駆動装置の軸方向断面図である。
【図５】図５は、駆動装置のプリント回路基板の一例を
示す斜視図である。
【符号の説明】
１０ ハウジング １２ 上部 １４ 下部 １６ａ、１６ｂ 接続部材（係止手段あるいはラッチ止
め手段） １８ 組み付けタブ ２０ 凹部 ２２ 軸受けスリーブ ２２ａ 肩部 ２４、２６ 軸受け ２８ ベアリングシャフト ３０ ローター ３２ ステーター ３４ 接続タグ ３６ 第１回路基板 ４０ 導体（導電体） ４２ 円形通路 ４４ 開口 ５０ａ、５０ｂ 接触タグ ５２、５４ プラグカラー ５６ コンデンサー ５８ チョーク ６０ 電力半導体 ６２ 第２プリント回路基板 ６６ 空気導入口 ６８ 空気排出口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 29/00 Ｈ０５Ｋ 7/20 Ｇ ５Ｈ６１１ Ｈ０５Ｋ 7/20 Ｔ Ｈ０２Ｋ 11/00 Ｘ (71)出願人 597013146 Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓｔｒ．２−８, 78315 Ｒａｄｏｌｆｚｅｌｌ，Ｇｅｒｍ ａｎｙ (72)発明者 ヨハン・フォン・デア・ハイデ ドイツ連邦共和国78713 シュラムベルク, マルクトシュトラーセ 15 (72)発明者 エガ・チスカレ ドイツ連邦共和国78333 シュトックアッ ハ，アイヒハルデンヴェーク ２ (72)発明者 ダニエル・バルトルッシュ ドイツ連邦共和国78359 オルジンゲン− ネンツィンゲン，ガルテンシュトラーセ 13 Ｆターム(参考） 5E322 BA01 BB10 EA10 5H019 AA10 CC04 DD01 EE09 FF01 FF03 5H605 AA01 AA08 BB05 BB10 BB19 CC01 CC04 DD07 DD11 EB07 EB16 EC01 FF06 5H607 AA02 AA12 BB01 BB09 BB14 BB17 BB25 CC01 CC09 DD02 DD08 FF04 GG01 GG09 5H609 BB03 BB15 BB18 PP02 PP05 PP07 QQ02 QQ18 RR13 RR20 RR31 RR42 5H611 AA09 BB01 BB08 TT01 UA04 UB01

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ローターとステーターとを備えた直流電気
    モーターと、電子作動システムとを備える、車両用ファ
    ンのための駆動装置であって、 前記電子作動システムは、前記電気モーターを支持す
    る、プラスチックで成形されたハウジングによって囲ま
    れていることを特徴とする、駆動装置。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の駆動装置であって、 前記ハウジングは、前記電気モーターのローターを取り
    付けるための一体成形された軸受けスリーブを有してお
    り、前記ローターは外部ローターであることを特徴とす
    る、駆動装置。
  3. 【請求項３】請求項２に記載の駆動装置であって、 前記ハウジングは、前記ファンの吸引側に配置されてお
    り、前記電子作動システムの電子部品及び前記電気モー
    ターの部品を冷却するための空気導入口を有しているこ
    とを特徴とする、駆動装置。
  4. 【請求項４】請求項３に記載の駆動装置であって、 前記外部ローターは、概ねポット形状になっており、ベ
    アリングシャフトに取り付けられた端面を有しているこ
    とを特徴とする、駆動装置。
  5. 【請求項５】請求項４に記載の駆動装置であって、 前記ベアリングシャフトは、前記軸受けスリーブ内に置
    かれた軸受けによって、前記軸受けスリーブに回転可能
    に取り付けられていることを特徴とする、駆動装置。
  6. 【請求項６】請求項２に記載の駆動装置であって、 前記軸受けスリーブは、前記電気モーターの中空円筒状
    のステーターによって囲まれていることを特徴とする、
    駆動装置。
  7. 【請求項７】請求項６に記載の駆動装置であって、 前記軸受けスリーブは、前記ステーターの内周縁部が当
    接する肩部を有していることを特徴とする、駆動装置。
  8. 【請求項８】請求項７に記載の駆動装置であって、 前記ステーターには、軸方向に突出する複数の接続タグ
    が設けられており、前記接続タグは、前記軸受けスリー
    ブを囲むハウジング部分の開口を通って延び、前記ハウ
    ジングの内部に配置されたプリント回路基板に接続可能
    であることを特徴とする、駆動装置。
  9. 【請求項９】請求項４に記載の駆動装置であって、 前記ハウジングは、前記軸受けスリーブを囲む円筒凹部
    を有しており、前記外部ローターの周縁部は前記円筒凹
    部に延びていることを特徴とする、駆動装置。
  10. 【請求項１０】請求項２に記載の駆動装置であって、 前記ハウジングは二つのハウジング部分から組み立てら
    れており、支持用の上ハウジング部分は前記軸受けスリ
    ーブを備え、下ハウジング部分は前記上ハウジング部分
    の開口する主側面を閉じていることを特徴とする、駆動
    装置。
  11. 【請求項１１】請求項１０に記載の駆動装置であって、 前記上ハウジング部分は、側方に突出する組み付けタブ
    を有していることを特徴とする、駆動装置。
  12. 【請求項１２】請求項１０に記載の駆動装置であって、 前記下ハウジング部分と前記上ハウジング部分は、係止
    手段により互いに接続されていることを特徴とする、駆
    動装置。
  13. 【請求項１３】請求項２に記載の駆動装置であって、 前記電子作動システムは、異なる回路基板に取り付けら
    れる電力部と制御部とを備えており、前記電力部用の回
    路基板は、金属シートから打ち抜かれた導体構造を、射
    出成形によりプラスチックで包むことによって形成され
    ていることを特徴とする、駆動装置。
  14. 【請求項１４】請求項１３に記載の駆動装置であって、 前記導体構造は、前記回路基板の縁部から突出する接触
    タグを有していることを特徴とする、駆動装置。
  15. 【請求項１５】請求項１４に記載の駆動装置であって、 前記接触タグは、前記ハウジングの外側から突出してお
    り、前記ハウジングに成形された少なくとも一つのプラ
    グカラーによって囲まれていることを特徴とする、駆動
    装置。
  16. 【請求項１６】請求項１３に記載の駆動装置であって、 前記回路基板は、円形に配置された複数の接続用開口を
    有しており、 前記ステーターの接続タグは、前記接続用開口に挿入で
    きるようになっており、前記導体構造は、前記接続用開
    口に隣接する複数の端子部を有していることを特徴とす
    る、駆動装置。
  17. 【請求項１７】請求項１３に記載の駆動装置であって、 前記回路基板は、前記導体構造の露出した複数の金属面
    を有しており、 前記電子作動システムの複数の電力半導体が、前記露出
    した金属面に熱的に接触していることを特徴とする、駆
    動装置。
  18. 【請求項１８】請求項１７に記載の駆動装置であって、 前記電子作動システムの制御部は、前記電力部の回路基
    板から隔置されかつ前記回路基板に平行なプリント回路
    基板を備えており、 前記電力半導体は、前記電力部の回路基板の開口を通っ
    て延び前記制御部のプリント回路基板に接続された、屈
    曲した接続タグを有していることを特徴とする、駆動装
    置。
  19. 【請求項１９】請求項１７に記載の駆動装置であって、 前記ハウジングは、前記電力半導体と隣り合う空気導入
    口を有していることを特徴とする、駆動装置。
  20. 【請求項２０】請求項１９に記載の駆動装置であって、 前記軸受けスリーブは、前記ハウジングの空気導入口か
    ら入った冷却用空気のための案内通路を有していること
    を特徴とする、駆動装置。
  21. 【請求項２１】請求項２０に記載の駆動装置であって、 前記ローターは、概ねポット形状になっており、前記ハ
    ウジングの空気導入口から離れた端面に空気排出口を有
    していることを特徴とする、駆動装置。
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