JP2009142123A - モータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数を削減して、コスト低減ならびに作業工数の削減を図ることができ、かつ、位置決め作業の簡略化を図って作業性を改善できるモータ装置を提供すること。
【解決手段】回転軸２および駆動部を収容するモータハウジング５と、駆動部の駆動を制御する制御回路により通電状態を切り換えられて駆動部に励磁用の通電を行う電源回路を備えたインナケース６と、電源回路の通電を切り換えるスイッチング素子８と、スイッチング素子８を保持可能にインナケース６に設けられた素子保持部９と、を備えていることを特徴とするモータ装置とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータ装置に関し、特に、駆動制御用のスイッチング素子が搭載されたものに関する。

従来、乗用自動車のラジエータ装置の冷却に用いられる電動ファン装置などでは、ファンを回転させるモータ装置を備えている。
このようなモータ装置において、ブラシレスモータでは、その電流の切換にＭＯＳトランジスタなどのスイッチング素子が用いられている。

このようなスイッチング素子は、発熱量が大きいため、モータハウジングに設けられたヒートシンク部に当接させて、このヒートシンク部から放熱を行う技術が、例えば、特許文献１などにより知られている。
この特許文献１に記載の従来技術では、さらに、このヒートシンク部からの放熱効率を向上させるため、スイッチング素子を、他の基板により位置決めした押圧部材で付勢して、ヒートシンク部に圧接させることも行われている。
特開２０００−４５６６号公報

しかしながら、上述の従来技術では、スイッチング素子を、専用の基板に搭載しているため、基板として、制御用の基板と、大電流を流す駆動用の基板と、スイッチング素子用の基板と、を備えている。このため、基板の数が多くなり、その分、基板の組付作業工程数が多くなり、組付作業が面倒であり、かつ、製造コストもかかる。
また、スイッチング素子を備えた基板は、他の基板によって位置決めされる押圧部材により付勢するようにしているため、その組付作業において、ハウジングに対する基板の位置決め作業が煩雑になり、作業性の改善が望まれていた。

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、部品点数を削減して、コスト低減ならびに作業工数の削減を図ることができ、かつ、位置決め作業の簡略化を図って作業性を改善できるモータ装置を提供することを目的とするものである。

上述の目的達成のため本発明は、回転軸および通電による励磁に伴って前記回転軸に駆動力を与える駆動部を収容するモータハウジングと、前記駆動部の駆動を制御する制御回路により通電状態を切り換えられて前記駆動部に励磁用の通電を行う電源回路を備えたインナケースと、前記電源回路の通電を切り換えるスイッチング素子と、前記スイッチング素子を保持可能に前記インナケースに設けられた素子保持部と、を備えていることを特徴とするモータ装置とした。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータ装置において、前記素子保持部が、前記素子保持部が、前記インナケースの端縁から前記スイッチング素子を挿入可能に前記インナケースを厚さ方向に貫通して形成された保持穴と、この保持穴に挿入した前記スイッチング素子に対して前記インナケースの厚さ方向に係合して前記スイッチング素子が前記保持穴から前記厚さ方向に脱落するのを防止する係合部と、を備えていることを特徴とするモータ装置とした。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のモータ装置において、前記インナケースを前記モータハウジングに組み付けた状態で、前記スイッチ素子が前記モータハウジングに形成された放熱用のヒートシンク部に当接可能に配置され、前記インナケースにさらに重なって、前記制御回路を備えた基板が設置され、前記基板に、前記スイッチング素子を、前記ヒートシンク部に圧接させる付勢部材が設けられていることを特徴とするモータ装置とした。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のモータ装置において、前記保持穴に保持した前記スイッチング素子に対して前記厚さ方向の直交方向に係合して、前記スイッチング素子が前記保持穴の開口端縁から脱落するのを防止する抜け止め部が、前記インナケースと一体に形成されていることを特徴とするモータ装置とした。

本発明では、インナケースに設けられた素子保持部でスイッチング素子を保持し、その後、このインナケースをモータハウジングに取り付ける。
したがって、スイッチング素子を搭載する基板が不要になり、部品点数を削減できるとともに、このスイッチング素子を搭載した基板の組付作業も不要となり、加えて、スイッチング素子を搭載した基板とインナケースの電源回路などとの位置決めが不要となる。
よって、コストダウンを図ることができるとともに、組付作業工数および位置決め作業の削減による作業性改善を図ることができる。

また、請求項２に記載の発明では、スイッチング素子を素子保持部で保持する場合、インナケースの端縁に開口された保持穴に挿し込む。この保持穴に挿し込んだ状態で、スイッチング素子は、係合部とインナケースの厚さ方向で係合し、保持穴から厚さ方向に脱落するのが防止される。
このように、素子保持部は、インナケースに形成された保持穴を備えており、係合部を含み、インナケースと一体に形成可能であり、このようにインナケースと一体に形成することで、インナケースと別体の保持構造を設けるものと比較して、安価に製造することが可能である。

請求項３に記載の発明では、基板を取り付けた際に、基板に設けた付勢部材によりスイッチング素子をモータハウジングのヒートシンク部に圧接させる。
この場合に、スイッチング素子は、既にインナケースに保持されて、インナケースに対する位置決めが成されているため、基板は、モータハウジングとインナケースとの一方に対して位置決めすることで、スイッチング素子に対する位置決めも成されて、付勢部材によるスイッチング素子に対する付勢が可能となる。
よって、基板の組付時に、インナケースとモータハウジングとの両方に対して位置決めするものと比較して、位置決め作業が容易になり、作業性を改善することが可能となる。

請求項４に記載の発明では、インナケースの保持穴に保持したスイッチング素子が、抜け止め部に係合して、スイッチング素子が開口端縁から脱落するのが防止される。
したがって、組付時にスイッチング素子がインナケースから脱落するのが防止され、抜け止め部を設けない場合と比較して、組付作業性に優れる。
しかも、この抜け止め部は、インナケースに一体に形成したため、インナケースと別体のものを用いるのと比較して、部品点数および製造の手間を削減して、コストダウンを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、回転軸（２）および通電による励磁に伴って前記回転軸（２）に駆動力を与える駆動部（３，４）を収容するモータハウジング（５）と、前記駆動部（３，４）の駆動を制御する制御回路により通電状態を切り換えられて前記駆動部（３，４）に励磁用の通電を行う電源回路を備えたインナケース（６）と、前記電源回路の通電を切り換えるスイッチング素子（８）と、前記スイッチング素子（８）を保持可能に前記インナケース（６）に設けられた素子保持部（９）と、を備えていることを特徴とするモータ装置である。

以下に、図１〜図３に基づいて、この発明の最良の実施の形態の実施例１のモータ装置Ｍについて説明する。

この実施例１のモータ装置Ｍは、いわゆるブラシレスモータであって、図外の自動車のラジエータやコンデンサなどの冷却を行う電動ファン装置Ａに用いられている。
この電動ファン装置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を回転させる実施例１のモータ装置Ｍと、を備えている。
また、モータ装置Ｍは、回転軸２の外周に固定されたロータ（駆動部）３と、ロータ３の外周に配置された固定子（駆動部）４と、モータハウジング５と、を備えている。

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て回転軸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根部１２と、この羽根部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。
なお、羽根部１２は、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は、回転軸２の外周に一体的に設けられ、内部に図示を省略した複数の永久磁石を備えている。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、回転軸２、ファン１が一体に回転される。

モータ装置Ｍおよび回転軸２は、モータハウジング５の収容室５１に収容されている。
モータハウジング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とを備えている。

フロントハウジング５２は、ファンの端部板に対向して回転軸２の略直交方向に延在された円盤状の底壁５２ａと、底壁５２ａの外周から一体に連続する筒状の筒部５２ｂと、この筒部５２ｂの先端部から外径方向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。
また、底壁５２ａの中心部に、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、円盤状の底壁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。また、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。そして、外周フランジ５２ｃと底壁５３ａとをネジ（図示省略）で締結してフロントハウジング５２とリアハウジング５３とが結合されている。
底壁５３ａの中央部には、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。

底壁５３ａにおいて、収容室５１とは反対側の後面には、インナケース６と基板７とが軸方向に重なって設けられている。
基板７には、図外の制御装置から出力される信号に応じた回転速度でモータ装置Ｍを駆動させる信号を形成する制御回路（図示省略）が実装されている。

一方、インナケース６には、固定子の電磁石４ａに電気的に接続されて、電磁石４ａを駆動させる電流を流す電源回路を構成する金属製の複数の通電用パターン（図示省略）が埋め込まれているとともに、この通電用パターンへの通電状態を切り換える複数のスイッチング素子８（図１参照）が並んで設けられている。なお、図１では、複数のスイッチング素子８のうちの１個のみを並び方向の直交方向に切断して示している。また、本実施例１では、スイッチング素子８としてＭＯＳトランジスタが用いられている。

このスイッチング素子８は、基板７の制御回路に電気的に接続されており、スイッチング素子８は、制御回路から出力される制御信号に応じて、各電磁石４ａへの通電を切り換えるスイッチング動作を実行する。
また、スイッチング素子８は、本実施例１では、インナケース６の素子保持部９に保持されている。

この素子保持部９は、保持穴９１と複数の前側係合爪（係止部）９２および後側係合爪（係止部）９３を備えている。
保持穴９１は、スイッチング素子８の保持用に、図２に示すようにインナケース６を厚さ方向（図２の矢印Ｄ方向）に貫通し、かつ、インナケース６の端縁６ａから、この端縁６ａに直交する方向に略長方形に切り欠かれた形状に形成されている。

前側係合爪９２，９２および後側係合爪９３，９３は、保持穴９１に収容したスイッチング素子８に対してインナケース６の厚さ方向に係合して、スイッチング素子８が保持穴９１から前記厚さ方向に変位するのを規制するもので、インナケース６と一体に形成されている。なお、前側係合爪（係合部）９２，９２は、保持穴９１の車両前方側すなわち底壁５３ａに近い側に配置されており、一方、後側係合爪９３，９３は、車両後方側すなわち底壁５３ａとは反対側に配置されている。

なお、前側係合爪９２と後側係合爪９３とは、インナケース６の成形型の型開き方向である前記の厚さ方向に重ならないように配置されている。すなわち、前側係合爪９２は、保持穴９１の端縁６ａ側の開口９１ａに連続する位置に配置され、一方、後側係合爪９３は、保持穴９１の開口９１ａから離れて配置されている。

加えて、前側係合爪９２，９２には、それぞれ、保持穴９１の奥まで挿入したスイッチング素子８に対して、矢印Ｄ方向である厚さ方向の直交方向に係合して、スイッチング素子８が開口９１ａの方向へ移動して保持穴９１から脱落するのを防止する抜け止め突起（抜け止め部）９４が一体に形成されている。

なお、スイッチング素子８から延びる第１配線８ａは、基板７の制御回路（図示省略）に接続されている。また、スイッチング素子８から延びる第２配線８ｂおよび第３配線８ｃは、インナケース６に埋め込まれた前述の電源回路を構成する通電用パターンに接続されている。

さらに、素子保持部９は、インナケース６をリアハウジング５３の底壁５３ａに組み付けた際に、この素子保持部９に保持したスイッチング素子８が、リアハウジング５３の底壁５３ａに一体に形成されたヒートシンク部５３ｃに当接されるように配置されている。なお、ヒートシンク部５３ｃは、スイッチング素子８の発熱を収容室５１に放熱すべく、底壁５３ａの車両前方側の面である前面に複数の放熱用リブ５３ｄを立設して形成されている。

加えて、基板７には、複数のスイッチング素子８を、それぞれヒートシンク部５３ｃに圧接させる方向に付勢する複数のスプリング７１が設けられている。すなわち、スプリング７１は、基板７をリアハウジング５３の底壁５３ａの所定位置に組み付けた場合に、スイッチング素子８に弾性変形した状態で当接する位置に配置されている。

次に、実施例の作用を説明する。
モータ装置Ｍの組付時には、あらかじめインナケース６にスイッチング素子８を搭載しておく。この場合、スイッチング素子８を、インナケース６の保持穴９１の開口９１ａから、保持穴９１の奥に向けて図２の矢印ＩＮ方向へ挿し込む。この挿し込み途中において、スイッチング素子８が抜け止め突起９４と前記厚さ方向に重なっている状態では、前側係合爪９２，９２を若干弾性変形させることになる。そして、スイッチング素子８が、保持穴９１の奥まで挿し込まれる直前で、抜き止め突起９４を乗り越え、前側係合爪９２，９２が上記の弾性変形状態から復元し、この時点で、スイッチング素子８が、抜け止め突起９４，９４と係合して開口９１ａの方向へ移動するのが規制される。
同時に、スイッチング素子８は、矢印Ｄ方向である厚さ方向に前側係合爪９２，９２と後側係合爪９３，９３とに挟まれて、インナケース６の厚さ方向への移動も規制される。

次に、インナケース６の保持穴９１に保持した複数のスイッチング素子８の第２配線８ｂおよび第３配線８ｃを、それぞれインナケース６の電源回路を構成する通電用パターンと半田付けし、その後、リアハウジング５３に、位置決めして固定する。

次に、基板７を、リアハウジング５３に搭載する。このとき、まず、各スイッチング素子８の第１配線８ａを基板７の制御回路に半田付けなどにより接続させ、その後、基板７を、リアハウジング５３あるいはインナケース６に対して位置決めして固定する。この時点で、図１に示すように、各スプリング７１が、各スイッチング素子８を押圧し、スイッチング素子８は、リアハウジング５３のヒートシンク部５３ｃに圧接される。

したがって、スイッチング素子８の駆動時には、スイッチング素子８の発熱が、熱伝導性に優れるアルミ製のリアハウジング５３に伝達され、複数の放熱用リブ５３ｄを備えたヒートシンク部５３ｃから収容室５１内へ放熱される。

以上説明したように、本実施例１では、インナケース６に設けられた素子保持部９でスイッチング素子８を保持し、その後、このインナケース６をモータハウジング５に取り付けるようにしたため、スイッチング素子８を搭載する基板が不要になり、部品点数を削減できるとともに、このスイッチング素子８を搭載した基板の組付作業も不要となる。加えて、スイッチング素子８を搭載した基板とインナケース６の電源回路などとの位置決めが不要となる。
よって、コストダウンが可能となり、かつ、組付作業工数の削減による作業性改善を図ることができる。

さらに、素子保持部９は、インナケース６に一体に形成された保持穴９１ならびに前側係合爪９２および後側係合爪９３を備えており、インナケース６と別体の保持構造を設けるものと比較して、安価に製造することが可能で、経済性に優れる。

また、インナケース６および基板７をモータハウジング５に対して位置決めして組み付けた際には、基板７に設けたスプリング７１によりスイッチング素子８がヒートシンク部５３ｃに圧接されるようにしたため、位置決め作業が容易になり、作業性を改善することが可能となる。

加えて、インナケース６の前側係合爪９２，９２には、スイッチング素子８が開口９１ａから抜け落ちるのを防止する抜け止め突起９４を形成したため、インナケース６の組付作業時に、インナケース６を移動や回転などをさせても、保持穴９１に保持したスイッチング素子８が脱落するのが防止され、抜け止め突起９４を設けない場合と比較して、組付作業性に優れる。
しかも、この抜け止め突起９４は、インナケース６に一体に形成したため、インナケース６と別体のものを用いるのと比較して、部品点数および製造の手間を削減して、コストダウンを図ることが可能である。

さらに、前側係合爪９２，９２と後側係合爪９３，９３とは、インナケース６の型開き方向である矢印Ｄ方向に位置をずらして配置したため、成形が容易となり、両者を型開き方向に重ねて配置させたものと比較して、製造コストを低減することができる。

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、モータ装置として、自動車のラジエータなどの冷却用の電動ファン装置Ａに用いたものを示したが、本発明のモータ装置は、電動ファン装置以外にも適用することができるものであり、かつ、自動車用のもの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、素子保持部として、インナケース６と一体の保持穴９１と各係合爪９２，９３とを備えたものを示したが、これに限定されるものではなく、インナケースと別体の保持具をインナケースに取り付けた構造としてもよい。

また、実施例１では、素子保持部９の係合部として、インナケース６から突出した前側係合爪９２および後側係合爪９３を示したが、実施例１で示したものとは逆に、インナケース６の厚さ寸法が、スイッチング素子８の厚さ寸法よりも大きな場合、爪状の係合部は、保持穴９１の内部に形成することもできる。

また、実施例１では、抜け止め部としての抜け止め突起９４を備えたものを示したが、この抜け止め部を省略することもできる。また、例えば、両係合爪９２，９３のような係合部によりスイッチング素子８を挟持して摩擦抵抗や付勢力による抜け止め機能を持たせることもできる。

実施例１のモータ装置Ｍを適用した電動ファン装置Ａを示す一部を切断した状態の斜視図である。 本発明の最良の実施の形態の実施例１のモータ装置Ｍの要部を示す斜視図である。 実施例１のモータ装置Ｍを適用した電動ファン装置Ａを示す縦断面図である。

符号の説明

２ 回転軸
３ ロータ（駆動部）
４ 固定子（駆動部）
５ モータハウジング
６ インナケース
６ａ 端縁
７ 基板
８ スイッチング素子
９ 素子保持部
５３ リアハウジング
５３ｃ ヒートシンク部
７１ スプリング（付勢部材）
９１ 保持穴
９１ａ 開口
９２ 前側係合爪（係合部）
９３ 後側係合爪（係合部）
９４ 抜け止め突起（抜け止め部）
Ａ 電動ファン装置
Ｍ モータ装置

Claims (4)

1. 回転軸および通電による励磁に伴って前記回転軸に駆動力を与える駆動部を収容するモータハウジングと、
   前記駆動部の駆動を制御する制御回路により通電状態を切り換えられて前記駆動部に励磁用の通電を行う電源回路を備えたインナケースと、
   前記電源回路の通電を切り換えるスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子を保持可能に前記インナケースに設けられた素子保持部と、
   を備えていることを特徴とするモータ装置。
2. 前記素子保持部が、前記インナケースの端縁から前記スイッチング素子を挿入可能に前記インナケースを厚さ方向に貫通して形成された保持穴と、この保持穴に挿入した前記スイッチング素子に対して前記インナケースの厚さ方向に係合して前記スイッチング素子が前記保持穴から前記厚さ方向に脱落するのを防止する係合部と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載のモータ装置。
3. 前記インナケースを前記モータハウジングに組み付けた状態で、前記スイッチ素子が前記モータハウジングに形成された放熱用のヒートシンク部に当接可能に配置され、
   前記インナケースにさらに重なって、前記制御回路を備えた基板が設置され、
   前記基板に、前記スイッチング素子を、前記ヒートシンク部に圧接させる付勢部材が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータ装置。
4. 前記保持穴に保持した前記スイッチング素子に対して前記厚さ方向の直交方向に係合して、前記スイッチング素子が前記保持穴の開口端縁から脱落するのを防止する抜け止め部が、前記インナケースと一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のモータ装置。

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