JP2009153299A - モータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ出力の向上を図ることのできるモータ装置を提供すること。
【解決手段】ロータ３の磁石収容穴３２とロータ３の外周面との間のロータ外周部を貫通して形成されたストッパ収容穴３５の周方向寸法を永久磁石８の周方向寸法以上の寸法に形成し、かつ、ストッパ収容穴３５に永久磁石８の外径方向への移動を規制する非磁性体製のストッパ９を設け、ロータ外周部に生じる磁束漏れを低減させて、出力を向上させることが可能なモータ装置とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、いわゆるブラシレスモータと呼ばれる回転軸と一体回転する回転子に永久磁石が放射状に配置されているモータ装置に関し、特に、永久磁石の収容技術に関する。

従来、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、回転軸と一体のロータ部分に、永久磁石が放射状に収容されている。
また、モータ装置の出力向上のため、ロータにおいて永久磁石の外径方向部分には、磁路が形成されないように開口を形成するのが好ましいもので、ロータにこのような開口を設けたものは、例えば、下記の特許文献１などにより知られている。
特表２００２−５４０７５４号公報

しかしながら、上述の従来技術では、永久磁石が開口から脱落しないように、ロータの外周に設けられた開口の周方向寸法が、永久磁石および磁石収容穴の周方向寸法よりも小さな寸法に形成されており、この開口を飛ぶ周方向の磁束が生じるため、この磁束が生じないものと比較して、モータ出力が低下するという問題があった。

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、モータ出力の向上を図ることの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、モータハウジングに固定され、複数の電磁石が周状に配置された固定子と、この固定子の内周に近接して配置され、前記モータハウジングに、回転軸と一体に回転可能に支持されたロータと、前記ロータにおいて、このロータの外周面よりも内径方向位置で放射状に形成され、永久磁石を収容した磁石収容穴と、前記磁石収容穴と前記外周面との間のロータ外周部を貫通して形成され、周方向寸法が前記永久磁石の周方向寸法以上の寸法に形成されたストッパ収容穴と、このストッパ収容穴に収容され、前記永久磁石の外径方向への移動を規制する非磁性体製のストッパと、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、前記ストッパ収容穴が、外径方向側ほど周方向寸法が狭まる楔状に形成されているとともに、前記ストッパが、前記ストッパ収容穴に対して外径方向の移動を規制される大きさに形成され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、前記ストッパ収容穴において周方向の最小寸法が、前記永久磁石の周方向寸法に略一致して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、磁石収容穴の外径方向に、ロータ外周に開口されたストッパ収容穴を形成するとともに、このストッパ収容穴の周方向寸法を、永久磁石の周方向寸法以上の寸法に形成し、かつ、ストッパ収容穴に非磁性体のストッパを収容した。
このため、ストッパ収容穴が形成されたロータ外周部において周方向に生じる磁束（磁束漏れ）を、この部分の開口を永久磁石の周方向寸法よりも小さくしたものよりも軽減させることができるとともに、この開口に非磁性体を収容していないものよりも軽減させることができ、よって、モータ出力を向上できる。

また、このストッパ収容穴には、永久磁石の外径方向の移動を規制するストッパを設けているため、ストッパ収容穴の周方向寸法を永久磁石の周方向寸法以上の寸法に形成していても、ロータ回転時に、永久磁石が遠心力でストッパ収容穴の開口から外径方向に脱落することはない。

請求項２に記載の発明では、ストッパを収容するストッパ収容穴を、外径方向に進むに連れて周方向の幅が狭まるテーパ状に形成したため、ストッパをロータに固定する固定具などを用いることなく、低コストでストッパおよび永久磁石の外径方向の抜け止めを実施できる。

請求項３に記載の発明では、ストッパ収容穴の周方向寸法を、永久磁石の周方向寸法に略一致させたため、ロータの外周面積を確保して、ロータ外周面と電磁石との間で形成される磁束量を確保することと、ロータ外周部における周方向の磁束漏れを低減させることとを両立させて、モータ出力を向上させることができる。

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、モータハウジング（５）に固定され、周状に配置された電磁石（４ａ）を備えた固定子（４）と、この固定子（４）の内周に近接して配置され、前記モータハウジング（５）に、回転軸（２）と一体に回転可能に支持されたロータ（３）と、前記ロータ（３）において、このロータ（３）の外周面よりも内径方向位置で放射状に形成され、永久磁石（８）を収容した磁石収容穴（３２）と、前記磁石収容穴（３２）と前記外周面との間のロータ外周部を貫通して形成され、周方向寸法が前記永久磁石（８）の周方向寸法以上の寸法に形成されたストッパ収容穴（３５）と、このストッパ収容穴（３５）に収容され、前記永久磁石（８）の外径方向への移動を規制する非磁性体製のストッパ（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３と、ロータ３の外周に配置された固定子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、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、内部に複数の永久磁石８を備えている。なお、永久磁石８は、図４に示すように、直方体の薄板状に形成されている。

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側のフロントモータハウジング５２とファン１から遠い側のリアモータハウジング５３とにより、略円筒状に形成されている。
なお、リアモータハウジング５３の底壁５３ａには、電磁石４ａへの通電を行う電源回路が設けられたインナケース６や、電磁石４ａへの通電状態を切り換える制御を実行する制御回路を備えた基板７が設けられている。

ロータ３は、金属磁性体により図４に示すように円柱状に形成されている。
そして、ロータ３には、軸用穴３１、磁石収容穴３２、通気穴３３、磁路用穴３４、ストッパ収容穴３５が、軸方向に貫通して形成されている。
軸用穴３１は、回転軸２が挿通状態で固定される穴で、ロータ３の軸心に形成されている。
磁石収容穴３２は、略直方体の永久磁石８を収容するもので、軸用穴３１を中心とする放射状であって、ロータ３の外周面よりも内径方向位置に配置されて複数個（本実施例１では、１０個）形成されている。なお、この磁石収容穴３２において、永久磁石８を収容する部分は、永久磁石８の形状に応じて周方向寸法が略一定に形成されている。
また、通気穴３３および磁路用穴３４は、磁石収容穴３２どうしの間で、周方向に一定の間隔で配置されている。

ストッパ収容穴３５は、磁石収容穴３２の外径方向に配置されて、ロータ３の外周部を径方向に貫通して形成されている。
このストッパ収容穴３５は、ロータ３の外周面の開口３５ａの周方向寸法Ｌ１が、永久磁石８の周方向寸法に一致する寸法であり、かつ、磁石収容穴３２側の端部の周方向寸法Ｌ２が、永久磁石８の周方向寸法よりも大きな寸法となる、略台形の楔状に形成されている。

そして、このストッパ収容穴３５に、非磁性体の樹脂製や金属製のストッパ９が収容されている。このストッパ９は、ストッパ収容穴３５の断面形状に略一致して、台形の楔状に形成されている。

次に、実施例の作用を説明する。
ロータ３では複数の永久磁石８による磁束が形成されており、制御回路および駆動回路を駆動させて、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が回転する。

ここで、ロータ３において、永久磁石８よりも外径方向のロータ３の外周部において、径方向に貫通されたストッパ収容穴３５では、図２において矢印ＭＧで示す方向に磁束が飛ぼうとする。
それに対し、本実施例１にあっては、このストッパ収容穴３５に非磁性体のストッパ９を設けているため、この磁束（磁束漏れ）の発生を抑えることができ、その分、モータ出力を向上させることができる。
しかも、本実施例１では、ストッパ収容穴３５の周方向寸法を、その最も狭まった部分であるロータ３の外周面の開口３５ａの寸法が、永久磁石８の周方向寸法に一致するようにしたため、従来技術のように、この隙間部分の寸法が永久磁石８の周方向寸法よりも小さいものと比較して、矢印ＭＧで示す磁束漏れの発生を抑えることができる。しかも、この開口３５ａの周方向寸法を、永久磁石８の周方向寸法よりも拡げたものと比較して、ロータ３の外周面積を確保して、電磁石４ａとの吸引力を確保することができる。
したがって、開口３５ａの周方向寸法を大きくして、矢印ＭＧで示す磁束が生じることによる磁束漏れを抑えることと、ロータ３の外周面積を確保して、電磁石４ａとの吸引力を確保することをバランス良く両立させて、モータ出力を向上させることができる。

さらに、上述のように開口３５ａの周方向寸法を、永久磁石８の周方向寸法に一致させていても、このストッパ収容穴３５にストッパ９を収容しているため、ロータ３の回転時に、その遠心力で永久磁石８がストッパ収容穴３５の開口３５ａから外径方向に脱落するのを防止できる。

しかも、ストッパ収容穴３５を、外径方向に進むに連れて周方向寸法が狭まる台形の楔状に形成したため、固定具などを用いることなく、ストッパ９がロータ３に固定され、このストッパ９をロータ３に固定する固定具などを用いるのと比較して、低コストで永久磁石８の外径方向の抜け止めを行うことができる。

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、ストッパ収容穴３５の周方向の最小寸法、すなわち開口３５ａの周方向寸法を、永久磁石８の周方向寸法に略一致させたが、これに限定されるものではない。すなわち、ストッパ収容穴３５の周方向寸法が、永久磁石８の周方向寸法以上の寸法であれば、永久磁石８の周方向寸法よりも小さなものと比較して、ロータ外周部における磁束漏れの発生を低減させて、モータ出力を向上させることができる。

また、実施例１では、ストッパ収容穴３５およびストッパ９を、略台形の楔状に形成することで、ストッパ９がストッパ収容穴３５の外径方向に移動しないようにしたが、ストッパ収容穴３５およびストッパ９の形状は、実施例１で示した台形状に限定されるものではない。例えば、半円や半楕円のような湾曲面を備えた形状としてもよい。あるいは、ストッパを固定する構成を別途設ければ、ストッパ収容穴３５は外径方向に拡開する形状とすることもできる。

本発明の最良の実施の形態の実施例１のモータ装置Ｍのロータ３の端面を示す正面図である。 実施例１のモータ装置Ｍのロータ３の要部を示す拡大断面図である。 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。 実施例１のモータ装置Ｍの要部を示す分解斜視図である。

符号の説明

２ 回転軸
３ ロータ
４ 固定子
４ａ 電磁石
５ モータハウジング
８ 永久磁石
９ ストッパ
３２ 磁石収容穴
３５ ストッパ収容穴
３５ａ 開口
Ａ 電動ファン装置
Ｍ モータ装置

Claims (3)

1. モータハウジングに固定され、複数の電磁石が周状に配置された固定子と、
   この固定子の内周に近接して配置され、前記モータハウジングに、回転軸と一体に回転可能に支持されたロータと、
   前記ロータにおいて、このロータの外周面よりも内径方向位置で放射状に形成され、永久磁石を収容した磁石収容穴と、
   前記磁石収容穴と前記外周面との間のロータ外周部を貫通して形成され、周方向寸法が前記永久磁石の周方向寸法以上の寸法に形成されたストッパ収容穴と、
   このストッパ収容穴に収容され、前記永久磁石の外径方向への移動を規制する非磁性体製のストッパと、
   を備えていることを特徴とするモータ装置。
2. 前記ストッパ収容穴が、外径方向側ほど周方向寸法が狭まる楔状に形成されているとともに、前記ストッパが、前記ストッパ収容穴に対して外径方向の移動を規制される大きさに形成され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. 前記ストッパ収容穴において周方向の最小寸法が、前記永久磁石の周方向寸法に略一致して形成さ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。

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