JP2009055667A - 電動ファン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータの冷却効率の向上を図ることのできる電動ファン装置を提供すること。
【解決手段】ファンと一体に回転する回転軸に一体的に設けられたロータ３およびこのロータ３と同軸に設けられた固定子を備え、回転軸２に回転方向の駆動力を与えるモータ部と、ロータ３に、軸方向に貫通して形成された第１冷却用孔３４と、第１冷却用孔３４の軸方向の両端に設置され、第１冷却用孔３４の一方の端部である第１端部から第１冷却用孔３４に引き込む送風を生じさせる第１フィン７１１、および、第１冷却用孔３４のもう一方の端部である第２端部から冷却用孔外部に引き出す送風を生じさせる第２フィン７２２と、を備えていることを特徴とする電動ファン装置とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、いわゆるＩＰＭ（Interior Permanent Magnetic）モータと称される永久磁石がロータに内蔵された形式のモータに適用するのに好適な電動ファン装置に関する。

従来、電動ファン装置として、永久磁石を回転子に内蔵したＩＰＭモータと呼ばれるモータが、特許文献１などにより知られている。
さらに、この特許文献１には、ロータの冷却を行う技術が開示されている。すなわち、ロータに、冷却用孔が貫通され、この冷却用孔に、電動ファン装置の送風方向に冷却空気を送って、ファンによる送風を助長するとともに、モータの冷却を行うようにすることが記載されている。
さらに、この特許文献１には、ロータにおいて、電動ファンの送風上流側の端面に、十字状のフィンを設けて、冷却効果を促進させることが記載されている。
特開２００３−１８７７５号公報

しかしながら、近年、モータの大容量化に伴い、さらなる冷却効率の向上が望まれており、上述の従来技術では、十分な冷却性能を得ることが難しかった。

本発明は、上述の従来の問題点に着目して成されたもので、ロータの冷却効率の向上を図ることのできる電動ファン装置を提供することを目的とするものである。

上述の目的を達成するために本発明は、ファンと一体に回転する回転軸と、この回転軸に一体的に設けられたロータおよびこのロータと同軸に設けられた固定子を備え、前記回転軸に回転方向の駆動力を与えるモータ部と、前記ロータに、軸方向に貫通して形成された冷却用孔と、前記冷却用孔の前記軸方向の両端に設置され、前記ロータの回転に伴い前記冷却用孔の一方の端部である第１端部から前記冷却用孔に引き込む送風を生じさせる第１フィン、および、前記冷却用孔のもう一方の端部である第２端部から前記冷却用孔外部に引き出す送風を生じさせる第２フィンと、を備えていることを特徴とする電動ファン装置とした。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の電動ファン装置において、前記モータ部および前記回転軸を収容する収容室を有したハウジングと、前記収容室内に前記軸方向の送風である収容室送風を形成可能に前記ハウジングに形成された外気出入部と、を備え、前記第１端部および前記第１フィンが、前記ロータの前記収容室送風の上流側に配置されている一方、前記第２端部および前記第２フィンが、前記ロータの前記収容室送風の下流側に配置されていることを特徴とする電動ファン装置とした。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の電動ファン装置において、前記ロータを軸方向に貫通して、永久磁石を挿入する磁石用孔が、前記ロータの円周方向に複数形成され、前記ロータの前記収容室送風の上流側の端面に、前記永久磁石が前記磁石用孔から脱落するのを防止する第１磁石止め部材が設けられているとともに、前記ロータの前記収容室送風の下流側の端面に、前記永久磁石が前記磁石用孔から脱落するのを防止する第２磁石止め部材が設けられ、前記第１磁石止め部材に前記第１フィンが設けられ、前記第２磁石止め部材に前記第２フィンが設けられていることを特徴とする電動ファン装置とした。

また、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の電動ファン装置において、前記第１磁石止め部材および第２磁石止め部材が、ぞれぞれ、全ての前記磁石用孔および前記冷却用孔の開口の少なくとも一部を覆う板材で形成され、各磁石止め部材において、前記冷却用孔に軸方向に重なる部分を切り起こして前記冷却用孔を前記収容室に連通させる開口が形成されているとともに、前記開口を形成するのに切り起こされた板片により前記第１フィンおよび第２フィンが形成されていることを特徴とする電動ファン装置とした。

本発明では、ロータの冷却用孔の第１端部から、冷却用孔に引き込む送風を生じさせる第１フィンと、冷却用孔の第２端部から、冷却用孔外部に引き出す送風を生じさせる第２フィンと、を設けたため、冷却用孔内に第１端部から第２端部に向かう送風が円滑に形成され、これらのフィンを設けないものや、いずれか一方のみに設けたものと比べて、ロータの冷却効率を向上させることができる。

請求項２に記載の発明では、ファンを回転させるのに伴い生じる圧力差により、ハウジングの収容室内では、外気流入部から入り外気排出部から出る収容室送風が、軸方向に形成される。
ロータでは、第１端部および第１フィンが収容室送風の上流に配置され、第２端部および第２フィンが収容室送風の下流に配置されているため、冷却用孔内では、収容室送風と略平行な向きに送風が形成される。
このように、両フィンにより冷却用孔内に生じる送風の向きが、収容室内に生じる収容室送風と一致するため、両者の向きが一致しないものと比べて、冷却用孔内の送風が円滑に成され、ロータの冷却効率をさらに向上させることが可能である。

請求項３に記載の発明では、第１フィンと第２フィンとを、それぞれ、ロータに形成された磁石用孔に挿通された永久磁石が磁石用孔から抜け出るのを防止する第１磁石止め部材および第２磁石止め部材に設けたため、両フィンを両磁石止め部材とは別個に設けるのと比較して、構成の簡略化を図ることが可能であり、組付作業工数の低減およびコスト低減を図ることができる。

請求項４に記載の発明では、第１フィンと第２フィンとを、第１磁石止め部材および第２磁石止め部材において、各冷却用孔を収容室に連通させるべく開口を形成するのに切り起こされた板片で形成したため、両フィンを、両磁石止め部材とは別体の部材により形成するのと比較して、構成の簡略化が可能であり、組付作業工数の低減およびコスト低減をさらに図ることが可能である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
この実施の形態の電動ファン装置は、ファン（１）と一体に回転する回転軸（２）と、この回転軸（２）に一体的に設けられたロータ（３）およびこのロータ（３）と同軸に設けられた固定子（４）を備え、前記回転軸（２）に回転方向の駆動力を与えるモータ部（Ｐ）と、前記ロータ（３）に、軸方向に貫通して形成された冷却用孔（３４）と、前記冷却用孔（３４）の前記軸方向の両端に設置され、前記冷却用孔（３４）の一方の端部である第１端部から前記冷却用孔（３４）に引き込む送風を生じさせる第１フィン（７１１）、および、前記冷却用孔（３４）のもう一方の端部である第２端部から前記冷却用孔外部に引き出す送風を生じさせる第２フィン（７２２）と、を備えていることを特徴とする電動ファン装置である。

以下に、図１〜図４に基づいて、この発明の最良の実施の形態の実施例１の電動ファン装置Ａについて説明する。

この実施例１の電動ファン装置Ａは、図３に示すように、ファン１と、ファン１と一体に回転する回転軸２と、回転軸２の外周に固定されたロータ３と、ロータ３の外周に配置された固定子４と、ハウジング５と、駆動回路６とを備えている。この電動ファン装置Ａは、図示を省略した自動車の前部に配置され、その車両後方（図において矢印ＲＲ方向）に配置された図示を省略したラジエータやコンデンサなどに送風を行って冷却する。

ファン１は、回転軸２の車両前方（矢印ＦＲ方向）の先端に取り付けられ、回転軸２に固定された内周筒部１１と、この内周筒部１１から周方向に一体に延びる羽部１２と、この羽部１２の外周に一体に形成された外周筒部１３と、を備えている。
内周筒部１１は、円筒状に形成されており、後述するハウジング５のフロントハウジング５２の車両前方および外周を覆っている。
羽部１２は、回転時（図１において矢印Ｒ方向への回転時）に図において車両後方（矢印ＲＲ方向）の送風を形成する。

ロータ３と固定子４とは、回転軸２に駆動力を与えるモータ部Ｐを形成する。
ロータ３は、回転軸２の外周に一体的に設けられ、内部に後述する複数の永久磁石３１を備えている。一方、固定子４は、ロータ３の外周に設けられ、周状に複数の電磁石４ａを備え、これら電磁石４ａにあらかじめ設定された位相の交流通電を行うことで、ロータ３および回転軸２が回転される。

モータ部Ｐおよび回転軸２は、図４に示すように、ハウジング５の収容室５１に収容されている。
ハウジング５は、アルミなどの熱伝導性に優れた金属鋳造製のもので、ファン１側のフロントハウジング５２とファン１から遠い側のリアハウジング５３とを軸方向で向かい合わせて締結して、両者５２，５３の間に収容室５１を形成している。

フロントハウジング５２は、底壁５２ａと、底壁５２ａの外周に一体に連続する筒状の筒部５２ｂと、この筒部５２ｂの端部から外周に一体に連続して延びる外周フランジ５２ｃと、により、縦方向断面が略ハット形状に形成されている。

底壁５２ａは、その中心部に、回転軸２を貫通させる貫通穴５２ｄが形成され、この貫通穴５２ｄの周囲に、収容室５１と外部とを連通させる前側外気出入部５２ｆが開口されている。そして、貫通穴５２ｄを囲む筒状の支持フランジ５２ｅの内周に、回転軸２の車両前方側の端部を支持するフロント側軸受５４が設けられている。

リアハウジング５３は、底壁５３ａと、この底壁５３ａの外周に一体に連続する筒状の筒部５３ｂと、により、有底の円筒状に形成されている。

底壁５３ａは、その外径がフロントハウジング５２の外周フランジ５２ｃの外径に略一致する寸法の円盤状に形成されている。
筒部５３ｂの周方向の３箇所には、外径方向に板厚を厚くした厚肉部５３ｃが形成され、かつ、各厚肉部５３ｃには、ネジ５７を螺合可能なネジ穴５３ｄが形成されている。
底壁５３ａの中央部には、フロント側軸受５４と同軸に、収容室５１側に円筒状に突出されて支持フランジ５３ｅが形成され、この支持フランジ５３ｅに、回転軸２の車両後方側の端部を支持するリア側軸受５５が設置されている。

フロントハウジング５２は、リアハウジング５３にネジ５７により締結されている。
すなわち、フロントハウジング５２の外周フランジ５２ｃは、厚肉部５３ｃと車両前後方向（矢印ＦＲが車両前方を示している）で重なる位置の３箇所で、底壁５３ａに当接され、この当接部分で、外周フランジ５２ｃを貫通させたネジ５７をネジ穴５３ｄに螺合させて上記締結が成されている。

また、フロントハウジング５２において、上記３箇所の厚肉部５３ｃとの締結部分を除く周方向の３箇所では、底壁５３ａから車両前方に離して配置されるよう、外周フランジ５２ｃおよび筒部５２ｂの一部が切り欠かれた切欠部５２ｇが形成され、フロントハウジング５２の切欠部５２ｇとリアハウジング５３の底壁５３ａとの間に、収容室５１と外部との空気の流通を許す後側外気出入部５６が形成されている。

駆動回路６は、固定子４の電磁石４ａに通電して励磁駆動させるもので、リアハウジング５３の底壁５３ａに取り付けられている。

ロータ３には、図１に示すように、軸心位置に、回転軸２を挿通させる軸心孔３２が軸方向に貫通して形成され、かつ、軸心孔３２を中心として、放射状に複数の磁石用孔３３が円周方向に間隔を空けて軸方向に貫通して形成され、さらに、円周方向で磁石用孔３３と磁石用孔３３との間のそれぞれに、断面円形の第１冷却用孔３４が軸方向に貫通して形成されている。さらに、各磁石用孔３３の内径方向に隣設して、第２冷却用孔３５が軸方向に貫通して形成されている。

磁石用孔３３は、略長方形の断面に形成されており、各磁石用孔３３に長方形板状の永久磁石３１が挿入されている。

また、ロータ３の軸方向で車両後方側（後述する収容室送風Ｗ１の風上側）の端面（第１端面）に第１磁石止め板７１が装着され、一方、ロータ３の軸方向で車両前方側（後述する収容室送風Ｗ１の風下側）の端面（第２端面）に第２磁石止め板７２が装着されている。
両磁石止め板７１，７２は、永久磁石３１が磁石用孔３３から脱落するのを防止するべく、各磁石用孔３３の開口を覆うことのできる外径の円盤状板材で形成されている。

各磁石止め板７１，７２は、軸心位置に、回転軸２を挿通させる円形の回転軸用孔７１ａ，７２ａが開口されており、この回転軸用孔７１ａ，７２ａに回転軸２を挿通させてロータ３に装着されている。
また、各磁石止め板７１，７２において、ロータ３への装着状態で第２冷却用孔３５と軸方向に重なる位置には、円形の第２送風用開口７１ｃ，７２ｃが開口され、同様に、第１冷却用孔３４と軸方向に重なる位置に、略長方形の第１送風用開口７１ｂ，７２ｂが形成されている。そして、これらの第１送風用開口７１ｂ，７２ｂを形成するために切り起こした金属製片により第１磁石止め板７１に第１フィン７１１が形成され、一方、第２磁石止め板７２に第２フィン７２２が形成されている。

第１フィン７１１は、ロータ３が矢印Ｒ方向に回転した際に、第１冷却用孔３４に外気を引き込む作用を生じさせる向きに傾斜されている。一方、第２フィン７２２は、同じくロータ３が矢印Ｒ方向に回転した際に、第１冷却用孔３４内の空気を外部に引き出す作用を生じさせる向きに傾斜されている。（図２参照）

次に、実施例の作用を説明する。
モータ部Ｐを駆動させてファン１を回転させた時には、羽部１２により車両後方向きの送風が生じる。
このとき、ハウジング５では、羽部１２の直後の後側外気出入部５６の付近が、フロントハウジング５２の底壁５２ａの前面付近よりも相対的に高圧となり、収容室５１では、後側外気出入部５６から外気が引き込まれ、前側外気出入部５２ｆから外気が排出される軸方向の収容室送風Ｗ１が形成される。
この収容室送風Ｗ１により、ロータ３や固定子４や駆動回路６で発生した熱が、外気と熱交換されて冷却される。
なお、前側外気出入部５２ｆから収容室５１の外部に出た送風は、フロントハウジング５２の外周と、内周筒部１１の内周との間を通って車両後方へ流れるハウジング外部送風Ｗ２が形成される。

上述のように、収容室５１では、ロータ３の軸方向である車両前方向きの収容室送風Ｗ１が形成されるため、ロータ３では、軸方向に貫通された第１冷却用孔３４ならびに第２冷却用孔３５を通る送風が形成される。

さらに、第１冷却用孔３４では、ロータ３の回転に伴い、第１フィン７１１により、第１冷却用孔３４への外気の引込作用が生じ、一方、第２フィン７２２により、第１冷却用孔３４から外部への吹出作用が生じる。
したがって、各第１冷却用孔３４では、両フィン７１１，７２２により収容室送風Ｗ１に沿う方向の送風が促進される。

以上のように、実施例１の電動ファン装置Ａでは、ロータ３に、第１冷却用孔３４に引き込む送風を生じさせる第１フィン７１１と、第１冷却用孔３４から引き出す送風を生じさせる第２フィン７２２とを設けたため、フィンを設けないものや、フィンが第１冷却用孔３４の両端の一方のみに設けられたものと比較して、第１冷却用孔３４を流れる送風がより強く促進され、ロータ３の冷却効率を向上させることができる。

しかも、本実施例１の電動ファン装置Ａでは、ファン１を回転させるのに伴い生じる圧力差により、ハウジング５の収容室５１内では、後側外気出入部５６から入り前側外気出入部５２ｆから出る、軸方向である車両前方向きの収容室送風Ｗ１が形成される。
ロータ３では、車両後方の端面および第１フィン７１１が収容室送風Ｗ１の上流に配置され、車両前方の端面および第２フィン７２２が収容室送風Ｗ１の下流に配置されているため、第１冷却用孔３４および第２冷却用孔３５では、両フィン７１１，７２２により促進される送風の方向と収容室送風Ｗ１の方向とが一致している。
このように、両フィン７１１，７２２により促進される送風の方向と収容室送風Ｗ１の方向とが一致しているため、両者の向きが一致しないものと比べて、第１冷却用孔３４内の送風が円滑に成され、ロータ３の冷却効率をさらに向上させることが可能である。

しかも、実施例１の電動ファン装置Ａでは、全ての第１冷却用孔３４に両フィン７１１，７２２を設けたため、第１冷却用孔３４の一部のみに両フィン７１１，７２２を設けたものと比較して、いっそう冷却効率の向上を図ることができる。また、実施例１では、全ての磁石用孔３３と磁石用孔３３との間に、第１冷却用孔３４を配置しているため、一部の磁石用孔３３の間に第１冷却用孔３４を配置したものと比較して、冷却効率の向上を図ることができる。加えて、実施例１では、各磁石用孔３３の内径側に第２冷却用孔３５を形成したため、第２冷却用孔３５を設けないものと比較して、冷却効率の向上を図ることができる。

加えて、本実施例１の電動ファン装置Ａでは、第１フィン７１１と第２フィン７２２とを、それぞれ、ロータ３に形成された磁石用孔３３に挿通された永久磁石３１が磁石用孔３３から抜け出るのを防止する第１磁石止め板７１および第２磁石止め板７２に形成したため、両フィンを両磁石止め板７１，７２と別個に設けるのと比較して、構成の簡略化を図ることが可能であり、組付作業工数の低減およびコスト低減を図ることができる。

さらに、実施例１の電動ファン装置Ａでは、第１フィン７１１と第２フィン７２２とを、第１磁石止め板７１および第２磁石止め板７２において第１冷却用孔３４を外部に連通させるべく開口を形成するのに切り起こされた板片で形成したため、両フィン７１１，７２２を、両磁石止め板７１，７２とは別体の部材により形成するのと比較して、構成の簡略化が可能であり、組付作業工数の低減およびコスト低減をさらに図ることが可能である。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および実施例１を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および実施例１に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、実施例１では、電動ファン装置として、自動車のラジエータなどの冷却用に用いたものを示したが、本発明の電動ファン装置の適用範囲は、自動車に限定されるものではなく、電車などの他の車両や、車両以外の産業機器などに用いることも可能である。

また、実施例１では、第１フィン７１１および第２フィン７２２を、第１磁石止め板７１および第２磁石止め板７２の切り起し片で形成した例を示したが、これに限定されず、各磁石止め板７１，７２とは別体の部材を用いて形成してもよい。この場合、永久磁石３１の抜け止め用の部材としては、実施例１で示した板状の部材に限らず、網状のものや棒状のものや爪状のものなど、要は、磁石用孔３３の開口の一部を塞いで、永久磁石３１の抜け止めを行うものであればよい。

また、実施例１では、第１フィン７１１および第２フィン７２２を第１冷却用孔３４に設けた例を示したが、第２冷却用孔３５に設けてもよいし、あるいは、両冷却用孔３４，３５に設けてもよい。あるいは、第１冷却用孔３４と第２冷却用孔３５との両方あるいは一方の、一部のみに選択的に設けてもよい。

また、実施例１では、固定子４の内側にロータ３を設けたものを示したが、これとは逆に、固定子の外側にロータを設けてもよい。

本発明の最良の実施の形態の実施例１の電動ファン装置Ａのロータ３部分の構造を示す分解斜視図である。 実施例１の電動ファン装置Ａの要部を示す拡大断面図である。 実施例１の電動ファン装置Ａの縦断面図である。 実施例１の電動ファン装置Ａの要部を示す拡大断面図である。

符号の説明

１ ファン
２ 回転軸
３ ロータ
４ 固定子
５ ハウジング
３１ 永久磁石
３３ 磁石用孔
３４ 第１冷却用孔
５１ 収容室
５２ｆ 前側外気出入部
５６ 後側外気出入部
７１ 第１磁石止め板（第１磁石止め部材）
７１ｂ 第１送風用開口
７２ 第２磁石止め板（第１磁石止め部材）
７２ｂ 第１送風用開口
７１１ 第１フィン
７２２ 第２フィン
Ａ 電動ファン装置
Ｐ モータ部
Ｗ１ 収容室送風

Claims (4)

1. ファンと一体に回転する回転軸と、
   この回転軸に一体的に設けられたロータおよびこのロータと同軸に設けられた固定子を備え、前記回転軸に回転方向の駆動力を与えるモータ部と、
   前記ロータに、軸方向に貫通して形成された冷却用孔と、
   前記冷却用孔の前記軸方向の両端に設置され、前記ロータの回転に伴い前記冷却用孔の一方の端部である第１端部から前記冷却用孔に引き込む送風を生じさせる第１フィン、および、前記冷却用孔のもう一方の端部である第２端部から前記冷却用孔外部に引き出す送風を生じさせる第２フィンと、
   を備えていることを特徴とする電動ファン装置。
2. 前記モータ部および前記回転軸を収容する収容室を有したハウジングと、
   前記収容室内に前記軸方向の送風である収容室送風を形成可能に前記ハウジングに形成された外気出入部と、
   を備え、
   前記第１端部および前記第１フィンが、前記ロータの前記収容室送風の上流側に配置されている一方、前記第２端部および前記第２フィンが、前記ロータの前記収容室送風の下流側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電動ファン装置。
3. 前記ロータを軸方向に貫通して、永久磁石を挿入する磁石用孔が、前記ロータの円周方向に複数形成され、
   前記ロータの前記収容室送風の上流側の端面に、前記永久磁石が前記磁石用孔から脱落するのを防止する第１磁石止め部材が設けられているとともに、前記ロータの前記収容室送風の下流側の端面に、前記永久磁石が前記磁石用孔から脱落するのを防止する第２磁石止め部材が設けられ、
   前記第１磁石止め部材に前記第１フィンが設けられ、前記第２磁石止め部材に前記第２フィンが設けられていることを特徴とする請求項２に記載の電動ファン装置。
4. 前記第１磁石止め部材および第２磁石止め部材が、ぞれぞれ、全ての前記磁石用孔および前記冷却用孔の開口の少なくとも一部を覆う板材で形成され、
   各磁石止め部材において、前記冷却用孔に軸方向に重なる部分を切り起こして前記冷却用孔を前記収容室に連通させる開口が形成されているとともに、前記開口を形成するのに切り起こされた板片により前記第１フィンおよび第２フィンが形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電動ファン装置。

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