JP2009153261A - 電動送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】 車両用電動送風機１０においてモータハウジング５１のうちボス部４１と反対側に開口部を設けることなく、モータハウジング５１内を冷却する。
【解決手段】 直流モータ５０のモータハウジング５１の前面５２の開口部５３０〜５３７は、回転軸５１ａの回転向きの前方に進むほど、回転軸５１ａから離れる渦状に並べられている。送風ファン４０の各リブ４５の径方向外周側回転速度と径方向回転軸側の回転速度との速度差により、開口部５３０…５３７の空気圧力は、開口部５３０、５３１、５３２…５３７の順に高くなる。モータハウジング５１内において空気が径方向回転軸側から径方向外周側に渦状に空気が流れることになる。したがって、モータハウジング５１のうちボス部４１と反対側に開口部を設けることなく、モータハウジング５１内のロータ５５、ブラシ５７ａ、５７ｂ、および整流子５６等を冷却できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電動モータにより送風ファンを回転させる電動送風機に関する。

従来、この種の電動送風機として、特許文献１に示すように、自動車のエンジンルーム内の前方側においてラジエータの車両後側に配置され、ラジエータに送風するものがある。

このものにおいて、電動送風機は送風ファンと電動モータとを備えている。送風ファンがラジエータの車両後方側に配置されている。電動モータが送風ファンの車両後方側に配置されている。電動モータの回転軸は車両前後方向に延びるように配置されており、回転軸の先端側に送風ファンのボス部が固定されている。

電動モータのモータハウジングには、前側開口部および後側開口部が設けられている。前側開口部は、モータハウジングのうちボス部側に位置し、後側開口部は、モータハウジングのうちボス部と反対側に位置する。

そして、送風ファンが電動モータにより駆動されて回転する際には、後側開口部からモータハウジング内に空気が流入し、その後、この空気は、モータハウジング内を通過して前側開口部から外側に流れ出す。これにより、モータハウジング内部の回転子などを冷却することができる。
特開２００６−３３９３２号公報

上述の電動送風機において、モータハウジングには、前側開口部および後側開口部が設けられているので、モータハウジング内に空気を通過させることができるものの、後側開口部は、モータハウジングに対して車両後側に位置する。

ここで、モータハウジングの車両後側には、車両走行時に道路側から水が跳ね飛んだ水を被る場合がある。このため、道路側から跳ね飛んだ水が、後側開口部からモータハウジング内部に侵入する可能性がある。

そこで、本発明者は、モータハウジングのうち後側開口部（すなわち、ボス部と反対側の開口部）を設けずに、送風ファンのボス部側にだけ開口部を設ければ、モータハウジング内に水が侵入し難くなると考えた。

本発明は、上記点に鑑み、モータハウジングのうち送風ファンのボス部側に開口部を設けた構成により、モータハウジング内部の冷却性能を確保できるようにした電動送風機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、モータハウジング（５１）と、このモータハウジング内から外側に先端側が突出するように配置されている回転軸（５１ａ）と、前記モータハウジング内に配置される固定子（５４）と、前記モータハウジング内で前記回転軸に固定され、前記固定子から発生する磁界に基づいて前記回転軸を回転させる回転子（５５）と、を有する電動モータ（５０）と、
前記回転軸の先端側に固定されているボス部（４１）と、このボス部から前記回転軸の径方向外周側に延出するように形成され、前記ボス部の回転に伴って送風する複数の羽根（４７）と、を有する送風ファン（４０）と、を備え、
前記モータハウジングのうちボス部側の面（５２）には、前記ボス部に向けて開口する複数の開口部（５３０〜５３７）が設けられており、
前記ボス部には、前記径方向に延出し、かつ前記モータハウジングに向けて突出するように形成され、前記回転軸の回転に伴って前記回転軸の回転向きに流れる空気流を発生するリブ（４５）が設けられており、
前記リブによる空気流の径方向回転軸側の流速と径方向外周側の流速との速度差により前記径方向回転軸側の空気圧と前記径方向外周側の空気圧との間で相対的な圧力差が生じるようになっており、
前記複数の開口部（５３０〜５３７）は、それぞれ、前記径方向のずれた位置に配置されて、前記相対的な圧力差に基づいて、前記複数の開口部の並ぶ方向で、かつ前記径方向回転軸側から前記径方向外周側に向かって流れる空気流が前記モータハウジング内に生じるようになっていることを第１の特徴とする。

このように、モータハウジングのうちボス部側の複数の開口部（５３０〜５３７）を用いて、モータハウジング内に空気を流すことができる。このため、モータハウジングのうち送風ファンのボス部側に開口部を設けた構成により、モータハウジング内部の冷却性能を確保できる。

本発明では、前記複数の開口部（５３０…５３７）は、前記回転軸を中心とする渦状に並べられていることを第２の特徴とする。

本発明では、前記複数の開口部（５３０…５３７）は、前記回転軸の回転向きの前方側に進むほど、前記回転軸から離れる前記渦状に並べられていることを第３の特徴とする。

本発明では、前記複数の開口部（５３０…５３７）は、前記回転軸の回転向きの後方側に進むほど、前記回転軸から離れる前記渦状に並べられていることを第４の特徴とする。

本発明では、前記複数の開口部（５３０…５３７）は、前記回転軸の回転方向に分散して配置されていることを第５の特徴とする
これにより、モータハウジング内に回転軸の回転方向の全体に亘って空気を流すことができるので、モータハウジング内を回転方向の全体に亘って冷却することができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１に本発明に係る車両用電動送風機の第１実施形態を示す。

図１は車両用電動送風機１０が車両に搭載された状態を車幅方向から視た断面図である。図中上矢印は天地方向上側を示し、下矢印は天地方向下側を示し、前矢印は車両前側を示し、後矢印は車両後側を示す。

車両用電動送風機１０は、当該自動車のエンジンルーム内において、図１に示すように、ラジエータ２０に対して車両後側に配置されている。

車両用電動送風機１０は、送風ファン４０および直流モータ５０を備える。送風ファン４０は、ラジエータ２０に対して車両後側に配置されている。直流モータ５０は、送風ファン４０に対して車両後側に配置されている。

直流モータ５０は、シュラウド３０を介してラジエータ２０に固定されている。送風ファン４０は、直流モータ５０により回転駆動されて、ラジエータ２０を車両前側から車両後側に通過する空気流れを発生する。

ラジエータ２０は、エンジン冷却水と空気との間で熱交換してエンジン冷却水を冷却する熱交換器である。シュラウド３０は、車両用電動送風機１０をラジエータ３０に固定するとともに、ラジエータ２０を通過する空気流れを案内する部材である。

次に、車両用電動送風機１０の構造の詳細について図２〜図５を参照して説明する。

図２は車両用電動送風機１０の単体を示す斜視図であって、送風ファン４０の一部を破断して直流モータ５０を示しており、図３は車両用電動送風機１０の単体の断面図であり、図４は図３中Ａ矢視図であり、図５は図２中Ｂ−Ｂ断面図である。

送風ファン４０は、図２または図３に示すように、ボス部４１を備えており、ボス部４１は、円板状の前面４３と環状側壁４４とを有する短筒状に形成されている。前面４３には、車両後方側に凹む凹部４３ａが設けられている。

凹部４３ａには、車両前後方向に貫通する貫通孔４３ｂ（図３参照）が設けられており、貫通孔４３ｂには、直流モータ５０の回転軸５１ａの先端側が車両前側に貫通している。

回転軸５１ａの先端部にはナット６０が装着されて前面４３と回転軸５１ａとが固定されている。

前面４３のうち車両後方側には、図３および図４に示すように、８個のリブ４５（図４参照）が設けられている。図４は車両前方側（紙面手前側）から８個のリブ４５を透視した状態を示している。

８個のリブ４５は、凹部４３ａ側から回転軸５１ａの径方向外周側に延出し、かつ車両後方側（すなわち、後述するモータハウジング５１）に向けて突出するように形成されている。

各リブ４５は、ボス部４１の機械的強度を増す強度部材として機能するとともに、後述するように、回転軸５１ａの回転向きに流れる空気流を発生させる羽根として機能する。

環状側壁４４には、図５に示すように、８個のリブ４６が設けられている。各リブ４６は、図３に示すように、車両後前後方向に延出し、かつ回転軸５１ａの径方向回転軸側にそれぞれ突出するように形成されている。

各リブ４６は、前面４３のリブ４５にそれぞれ接続されている。環状側壁４４は、各リブ４５と同様、ボス部４１の機械的強度を増す強度部材として機能する。

送風ファン４０は、５枚の羽根４７を備えており、５枚の羽根４７は、ボス部４１から径方向外周側にそれぞれ延出するように形成されている。５枚の羽根４７は、ボス部４１とともに、軸流ファンを構成している。

なお、５枚の羽根４７およびボス部４１は、樹脂材料により一体に成形されている。

直流モータ５０は、図３に示すように、モータハウジング５１を備えている。モータハウジング５１は、円板状の前面５２を有する短筒状に成形されている。前面５２は、ボス部４１の前面４３に対向している。

前面５２には、回転軸５１ａの先端側が車両前側に貫通している。なお、前面５２は、特許請求範囲に記載のボス部側の面に相当する。

前面５２には、図３および図５に示すように、８個の開口部５３０、５３１、５３２…５３７が設けられており、開口部５３０〜５３７は、ボス部４１の前面４３に向けて開口するように形成されている。

開口部５３０〜５３７は、図５に示すように、回転軸５１ａの回転方向に分散し、回転軸５１ａを中心としてかつ同一角度間隔で並べられている。開口部５３０〜５３７は、それぞれ、径方向でずれるように並べられている。

具体的には、開口部５３０〜５３７は、回転軸５１ａの回転向き（図５中の時計回り）の前方に進むほど、回転軸５１ａから離れる渦状に並べられている。すなわち、開口部５３０〜５３７は、開口部５３０、５３１、５３２…５３７の順で回転軸５１ａから径方向外周側に離れることになる。

モータハウジング５１内には、図３に示すように、ステータ５４、ロータ５５、整流子５６、ブラシ５７ａ、５７ｂ、および軸受け５９ａ、５９ｂが収納されている。ステータ５４は、回転軸５１ａを径方向外周側に配置されて磁界を発生する永久磁石であり、この永久磁石は、モータハウジング５１に固定されている。

ロータ５５は、回転軸５１ａに固定されたコア５５ａと、コア５５ａに回巻されたコイル５５ｂとを備える。整流子５６は、回転軸５１ａに固定され、かつコイル５５ｂの両端部が接続されている。

ブラシ５７ａは、バネ５８ａにより整流子５６側に付勢されており、ブラシ５７ｂは、バネ５８ｂにより整流子５６側に付勢されている。ブラシ５７ａ、５７ｂは、整流子５６に接触した状態で、車載バッテリ（図示省略）の出力電圧を整流子５６に与える。軸受け５９ａ、５９ｂは、モータハウジング５１にそれぞれ支持されており、軸受け５９ａ、５９ｂは、回転軸５１ａをそれぞれ回転自在に支持する。

次に、本実施形態の作動について図６を参照して説明する。

図６は、モータハウジング５１の前面５２に設けられた８個の開口部５３０、５３１、５３２…５３７を模式的に一列に並べてモータハウジング５１内外の空気圧および空気流を示す模式図である。

まず、ブラシ５７ａ、５７ｂから整流子５６に対して車載バッテリの出力電圧が与えられると、ロータ５５のコイル５５ｂには電流が流れる。このとき、コイル５５ｂには、ステータ５４から発生する磁界と当該電流とに基づく回転力が発生する。

これに伴い、ロータ５５が回転軸５１ａを回転させる。このため、回転軸５１ａが送風ファン４０を回転させる。このとき、５枚の羽根４７の回転によって、ラジエータ２０を通過する空気流が生じる。この空気流は、シュラウド３０により案内されて、図１中Ａ矢印の如く、車両前側から車両後側に流れる。

また、ボス部４１の各リブ４５の回転により、回転軸５１ａの回転向きに流れる空気流が発生する。このとき、各リブ４５の径方向外周側の回転速度は、各リブ４５の径方向回転軸側の回転速度に比べて速い。このため、空気流のうち径方向外周側流速は、空気流のうちの径方向回転軸側の流速に比べて速くなる。

したがって、ボス部４１の前面４３とモータハウジング５１の前面５２との間において、径方向回転軸側の静圧は、径方向外周側の静圧に比べて高くなる圧力分布が生じる。

このような圧力分布により、モータハウジング５１の内側から外側に径方向外周側の開口部５３４、５３５、５３６、５３７を通して空気が流れる。ここで、開口部５３４、５３５、５３６、５３７のそれぞれを通過する空気量（図６中矢印ａ４、ａ５、ａ６、ａ７参照）は、開口部５３４、５３５、５３６、５３７の順に多くなる（ａ４＜ａ５＜ａ６＜ａ７）。

このように、開口部５３４、５３５、５３６、５３７を通してモータハウジング５１の内側から外側に空気が流れると、モータハウジング５１の外側から内側に径方向回転軸側の開口部５３０、５３１、５３２、５３３を通して空気が流れる。

ここで、開口部５３０、５３１、５３２、５３３のそれぞれを通過する空気量（図６中矢印ａ０、ａ１、ａ２、ａ３参照）は、開口部５３０、５３１、５３２、５３３の順に少なくなる（ａ０＞ａ１＞ａ２＞ａ３）。なお、図中矢印ａ０、ａ１、…ａ２、ａ７の長さが風量を示している。

以上のように、モータハウジング５１の径方向外周側の開口部５３４、５３５、５３６、５３７を通して内側から外側に空気が流出し、径方向回転軸側の開口部５３０、５３１、５３２、５３３を通してモータハウジング５１内に空気が流入する。

このため、モータハウジング５１には、開口部５３０、５３１…５３７の並ぶ順で、かつ径方向回転軸側から径方向外周側に向かって空気が矢印Ｃの如く流れる。

すなわち、モータハウジング５１において、渦状で径方向回転軸側から径方向外周側に向かって空気が流れることになる。

以上説明した本実施形態によれば、送風ファン４０の回転時に、ボス部４１の各リブ４５による空気流の径方向外周側流速と径方向回転軸側流速との速度差により、モータハウジング５１とボス部４１との間において、径方向外周側の静圧と径方向回転軸側の静圧との間に相対的な圧力差が生じる。

この圧力差に応じて、径方向外周側の開口部５３４、５３５、５３６、５３７を通してモータハウジング５１の内側から外側に空気が流れると、モータハウジング５１の外側から内側に径方向回転軸側の開口部５３０、５３１、５３２、５３３を通して空気が流れる。

これにより、モータハウジング５１には、開口部５３０、５３１…５３７の並ぶ順で、かつ径方向回転軸側から径方向外周側に向かって空気が流れる。このため、モータハウジング５１内のロータ５５、整流子５６、およびブラシ５７ａ、５７ｂ等を冷却することができる。

また、本実施形態では、開口部５３０〜５３７は、回転軸５１ａの回転方向に分散し配置されているため、モータハウジング５１内に回転軸５１ａの回転方向の全体に亘って空気を流すことができるので、モータハウジング５１内を回転方向の全体に亘って冷却することができる。

（第２実施形態）
上述の第１実施形態では、モータハウジング５１の開口部５３０〜５３７は、回転軸５１ａの回転向きの前方に進むほど、回転軸５１ａから離れる渦状に並べられている例について説明したが、これに代えて、本第２実施形態では、図７に示すように、開口部５３０〜５３７は、回転軸５１ａの回転向きの後方に進むほど、回転軸５１ａから離れる渦状に並べられている。

図７は、本第２実施形態において図５に相当する断面図である。図７において、図５と同一符号は、同一のものを示し、説明を省略する。

本第２実施形態では、上述の第１実施形態と同様、ボス部４１の各リブ４５の回転により、ボス部４１の前面４３とモータハウジング５１の前面５２との間において、径方向回転軸側の静圧は、径方向外周側の静圧に比べて相対的に高くなる。

この圧力差に応じて、径方向外周側の開口部５３４、５３５、５３６、５３７を通してモータハウジング５１の内側から外側に空気が流れると、モータハウジング５１の外側から内側に径方向回転軸側の開口部５３０、５３１、５３２、５３３を通して空気が流れる。

これにより、モータハウジング５１内には、図７中の矢印Ｕｂの如く、開口部５３０…５３７の並ぶ方向で径方向回転軸側から径方向外周側に向かって空気が流れる。このため、モータハウジング５１内のロータ５５、整流子５６、およびブラシ５７ａ、５７ｂ等を冷却することができる。

（他の実施形態）
上述の各実施形態では、本発明に係る車両用電動送風機１０として、ラジエータ２０に送風するものについて説明したが、これに限らず、本発明に係る車両用電動送風機１０として、コンデンサに送風するようにしてもよい。コンデンサとは、冷凍サイクル装置を構成し、かつ高圧側冷媒を冷却する熱交換器である。

上述の実施形態では、本発明に係る電動モータとして直流モータ５０を用いた例について説明したが、これに限らず、本発明に係る電動モータとして交流モータを用いてもよい。

上述の各実施形態では、本発明に係るリブ４５を８個設けた例について説明したが、これに限らず、リブ４５の個数は、１個以上で、かつ８個未満でもよく、９個以上でもよい。

また、上述の各実施形態では、各リブ４５を直流モータ５０の回転軸５１ａから放射状に延出するように形成した例を示したが、これに代えて、各リブ４５を回転方向の前側に傾きつつ放射線状に延出するように形成したものを用いてもよい。

或いは、これに代えて、各リブ４５を回転方向の後側に傾きつつ放射線状に延出するように形成したものを用いてもよい。

さらに、各リブ４５を回転方向の前側に湾曲しつつ放射線状に延出するように形成したものを用いてもよい。或いは、各リブ４５を回転方向の後側に湾曲しつつ放射線状に延出するように形成したものを用いてもよい。

上述の各実施形態では、送風ファン４０の羽根４７により軸流ファンを構成したが、これに限らず、遠心ファン、斜流ファン、および横流れファンなどを構成しても良い。

上述の各実施形態では、モータハウジング５１のうちボス部４１側に開口部５３０〜５３７を設け、かつボス部４１と反対側に開口部を設けない構成について説明したが、これに代えて、モータハウジング５１のうちボス部４１と反対側に開口部を設けるようにしてもよい。

上述の各実施形態では、モータハウジング５１の開口部５３０〜５３７を、渦状に並べた例について説明したが、これに限らず、開口部５３０〜５３７は、径方向のずれた位置に配置されるならば、どのように並べてもよい。

上述の各実施形態では、本発明に係る電動送風機を車両用電動送風機に適用した例について説明したが、これに限らず、車両用電動送風機以外の設置型空調機等の各種の機器に適用しても良い。

本発明の第１実施形態に係る車両用電動送風機の車両搭載図である。 図１の車両用電動送風機の斜視図である。 図１の車両用電動送風機の断面図である。 図３中Ａ矢視図である。 図３中Ｂ−Ｂ断面図である。 図１のモータハウジングの開口部を通過する空気の流れおよび空気圧を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る車両用電動送風機の断面図である。

符号の説明

１０…車両用電動送風機、４０…送風ファン、４１…ボス部、４５…リブ、
５０…直流モータ、５１…モータハウジング、５１ａ…回転軸、５２…前面、 ５３０〜５３７…開口部、５５…ロータ、５７ａ、５７ｂ…ブラシ、
５６…整流子。

Claims (5)

1. モータハウジング（５１）と、このモータハウジング内から外側に先端側が突出するように配置されている回転軸（５１ａ）と、前記モータハウジング内に配置される固定子（５４）と、前記モータハウジング内で前記回転軸に固定され、前記固定子から発生する磁界に基づいて前記回転軸を回転させる回転子（５５）と、を有する電動モータ（５０）と、
   前記回転軸の先端側に固定されているボス部（４１）と、このボス部から前記回転軸の径方向外周側に延出するように形成され、前記ボス部の回転に伴って送風する複数の羽根（４７）と、を有する送風ファン（４０）と、を備え、
   前記モータハウジングのうちボス部側の面（５２）には、前記ボス部に向けて開口する複数の開口部（５３０〜５３７）が設けられており、
   前記ボス部には、前記径方向に延出し、かつ前記モータハウジングに向けて突出するように形成され、前記回転軸の回転に伴って前記回転軸の回転向きに流れる空気流を発生するリブ（４５）が設けられており、
   前記リブによる空気流の径方向回転軸側の流速と径方向外周側の流速との速度差により前記径方向回転軸側の空気圧と前記径方向外周側の空気圧との間で相対的な圧力差が生じるようになっており、
   前記複数の開口部（５３０〜５３７）は、それぞれ、前記径方向のずれた位置に配置されて、前記相対的な圧力差に基づいて、前記複数の開口部の並ぶ方向で、かつ前記径方向回転軸側から前記径方向外周側に向かって流れる空気流が前記モータハウジング内に生じるようになっていることを特徴とする電動送風機。
2. 前記複数の開口部（５３０〜５３７）は、前記回転軸を中心とする渦状に並べられていることを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
3. 前記複数の開口部（５３０〜５３７）は、前記回転軸の回転向きの前方に進むほど、前記回転軸から離れる前記渦状に並べられていることを特徴とする請求項２に記載の電動送風機。
4. 前記複数の開口部（５３０〜５３７）は、前記回転軸の回転向きの後方に進むほど、前記回転軸から離れる前記渦状に並べられていることを特徴とする請求項２に記載の電動送風機。
5. 前記複数の開口部（５３０〜５３７）は、前記回転軸の回転方向に分散して配置されていることを特徴とする請求項1ないし４のいずれか１つに記載の電動送風機。

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