JP2009177944A - モータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のチューブ同士の位置ずれの発生を容易に防止し、冷媒タンク等への接続を一括して行うことができる熱交換器を提供すること。
【解決手段】回転軸２に一体的に設けられたロータ３と、ロータ３と同軸に設けられたステータ４と、ロータ３を軸方向に貫通した複数の磁石収容孔３２内にそれぞれ収容された複数の永久磁石８と、ロータ３の両端面３ａ，３ｂにそれぞれ固定されて永久磁石８の磁石収容孔３２からの脱落を防止する第一、第二磁石止板（磁石止部材）７１，７２とを備えたモータ装置Ｍであって、第一、第二磁石止板７１，７２は、縮んだ状態で磁石収容孔３２に挿入されると共に、この磁石収容孔３２内で開放されて永久磁石８に当接する弾性片７５を有している。
【選択図】図４

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モータ装置に関するものである。

従来、永久磁石をロータに内蔵したＩＰＭモータと呼ばれるモータ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

このモータ装置では、永久磁石を収容するための磁石収容孔が、ロータを軸方向に貫通した状態で複数形成されている。さらに、ロータの両端面には、永久磁石が磁石収容孔から脱落するのを防止するための磁石止部材がそれぞれ取り付けられている。

また、ロータは、磁性体からなる円板状の薄板部材を多数積層して円柱形状をなしており、これら多数の薄板部材を互いにかしめることで一体になっている。
特表２００２−５４０７５４号公報

ところで、上述のモータ装置では、磁石止部材をロータに固定する際に、ネジ等により固定していたため、部品点数が増加すると共に、固定作業が煩雑になるという問題が生じていた。

また、磁石止部材を接着材等によりロータに固定することも考えられるが、ロータが熱を持つため接着力の低下が懸念され、長期間にわたって安定して固定することが難しかった。

さらに、ロータは、積層した多数の薄板部材を互いにかしめることで一体にして形成されているので、ロータの回転によって多数の薄板部材が個々に振動し、振動音が大きくなりやすいという問題があった。

特に、磁束を向上させるためにロータを軸方向に貫通する複数の磁路用孔を形成した場合では、ロータの強度が低下し、さらに振動音が大きくなることが考えられる。

そこで、この発明は、磁石止部材を容易に取り付けることができるモータ装置を提供することを第一の課題とし、ロータの回転に伴って生じる振動音を低減できるモータ装置を提供することを第二の課題としている。

上記課題を解決するために、この発明に係るモータ装置は、回転軸に一体的に設けられたロータと、該ロータと同軸に設けられたステータと、前記ロータを軸方向に貫通した複数の磁石収容孔内にそれぞれ収容された複数の永久磁石と、前記ロータの両端面にそれぞれ固定されて前記永久磁石の前記磁石収容孔からの脱落を防止する一対の磁石止部材とを備え、前記磁石止部材は、縮んだ状態で前記磁石収容孔に挿入されると共に、前記磁石収容孔内で開放されて前記永久磁石に当接する弾性片を有していることを特徴としている。

また、この発明に係るモータ装置は、回転軸に一体的に設けられたロータと、該ロータと同軸に設けられたステータと、前記ロータを軸方向に貫通した複数の磁石収容孔内にそれぞれ収容された複数の永久磁石と、前記ロータを軸方向に貫通すると共に前記複数の磁石収容孔と交互に形成された複数の磁路用孔と、前記ロータの両端面にそれぞれ固定されて前記永久磁石の前記磁石収容孔からの脱落を防止する一対の磁石止部材とを備え、前記磁石止部材は、縮んだ状態で前記磁路用孔に挿入されると共に、前記磁路用孔内で開放されてこの磁路用孔の内周面に当接する弾性片を有していることを特徴としている。

また、前記磁石止部材は、前記回転軸の外径よりも小さい内径の軸貫通孔を有し、該軸貫通孔の周縁部には、径方向に延びる複数の切込部と、前記ロータの軸方向外側に向かって折れ曲がった段差部とが形成され、前記回転軸の周面には、前記軸貫通孔の周縁部が嵌入する環状溝が形成されたことを特徴としている。

また、この発明に係るモータ装置は、多数の薄板部材を積層して形成されると共に回転軸に一体的に設けられたロータと、該ロータと同軸に設けられたステータと、前記ロータを軸方向に貫通した複数の磁石収容孔内にそれぞれ収容された複数の永久磁石と、前記ロータを軸方向に貫通すると共に前記複数の磁石収容孔と交互に形成された複数の磁路用孔と、前記ロータの両端面にそれぞれ固定されて前記永久磁石の前記磁石収容孔からの脱落を防止する一対の磁石止部材とを備え、前記磁石収容孔及び前記磁路用孔には、これらを閉塞する弾性部材が注入されたことを特徴としている。

この発明によれば、磁石止部材が磁石収容孔内で開放されて永久磁石に当接する弾性片を有しているので、この弾性片の弾性力により、永久磁石と弾性片との間に反発力が生じ、弾性片が磁石収容孔内に固定される。これにより、磁石止部材をロータに容易に取り付けることが可能となる。

また、この発明によれば、磁石止部材が磁路用孔内で開放されてこの磁路用孔の内周面に当接する弾性片を有しているので、この弾性片の弾性力により、磁路用孔の内周面と弾性片との間に反発力が生じ、弾性片が磁路用孔内に固定される。これにより、磁石止部材をロータに容易に取り付けることが可能となる。

また、磁石止部材が有する軸貫通孔の周縁部に切込部及び段差部が形成され、回転軸の周面に軸貫通孔の周縁部が嵌入する環状溝が形成されたので、回転軸が磁石止部材を貫通すると、軸貫通孔の周縁部と環状溝とが噛み合い、磁石止部材の軸方向移動が阻止される。これにより、磁石止部材のロータへの固定をさらに強力にすることが可能となる。

さらに、磁石収容孔及び磁路用孔に、これらを閉塞する弾性部材が注入されたことにより、ロータを形成する多数の薄板部材が弾性部材により抑えられ、相互に移動したり振動したりすることが防止される。これにより、ロータの回転に伴って生じる振動音を低減することが可能となる。

本発明に係るモータ装置の最良の実施の形態について、図面に基づいて説明する。

図１に示す本発明に係るモータ装置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等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１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ステータ４と、これらを収容するモータハウジング５とを備えている。

ファン１は、回転軸２の車両前方（図１において矢印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複数の羽根部１２，…と、これらの羽根部１２，…の外周を一体に連結する外周筒部１３とを備えている。

なお、羽根部１２，…は、回転時には図１において矢印ＲＲ方向で示す車両後方への送風を形成するようになっている。

回転軸２は、一端がファン１の内周筒部１１に固定され、他端が後述するリアモータハウジング５２に回動可能に保持され、中間部に後述する第一、第二磁石止板７１，７２の軸貫通孔７１ａ，７２ａの周縁部がそれぞれ嵌入する一対の環状溝２ａ，２ａ（図３参照）が形成されている。

各環状溝２ａは、回転軸２の外周面に周方向に沿って形成されており、ロータ３は、一対の環状溝２ａ，２ａの間に配置される。

ロータ３は、金属磁性体からなる円板状の薄板部材（図示せず）を軸方向に多数積層し、互いにかしめることで図４に示すように円柱状に形成されている。

一方、ステータ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，…が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。

また、モータハウジング５はアルミ等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５１と、ファン１から遠い側のリアモータハウジング５２とにより、ほぼ円筒状の収容室５３を形成している。この収容室５３内にモータ装置Ｍ及び回転軸２が収容される。

なお、リアモータハウジング５２の底壁５２ａには、電磁石４ａへの通電を行う電源回路（図示せず）が設けられたインナーケース６や、電磁石４ａ，…への通電状態を切り替える制御を行う制御回路（図示せず）を備えた基板７が設けられている。

そして、ロータ３には、図２及び図５に示すように、回転軸２を挿通させる軸心孔３１が軸方向に貫通して形成され、且つ、この軸心孔３１を中心として、放射状に延びる複数の磁石収容孔３２，…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、複数の磁石収容孔３２，…と周方向に交互に位置するように断面円形の複数の通気孔３３，…及び複数の固定用孔３４，…が軸方向に貫通して形成され、さらに、軸心孔３１の近傍に位置すると共に複数の磁石収容孔３２，…と周方向に交互に位置する複数の磁路用孔３５，…が軸方向に貫通して形成されている。

なお、通気孔３３、固定用孔３４、磁路用孔３５は、同一の径方向に沿って並んでいる。

そして、軸心孔３１は、挿通された回転軸２の外周に一体的に固定されるものであり、ロータ３の軸心位置に形成されている。

磁石収容孔３２は、ほぼ直方体の薄板部材状に形成された永久磁石８を収容するものであり、永久磁石８の形状に応じてほぼ長方形の断面に形成されると共に、軸心孔３１に向かって延びるスリット部３２ａが形成されている。このスリット部３２ａは、磁路用孔３５とほぼ同一の周方向に沿って並んでいる。また、ここでは、各磁石収容孔３２は、ロータ３の外周面に連通し、外周面側が開放している。

そして、固定用孔３４、磁路用孔３５、及び磁石収容孔３２のスリット部３２ａには、これらを閉塞するゴム部材（弾性部材）Ｇが注入されている。なお、ゴム部材Ｇは、絶縁性と所定の弾性力とを備えた材質、例えばエポキシ樹脂等の合成樹脂により構成されるものであり、さらにここでは熱硬化性を有している。

また、「所定の弾性力」とは、固定用孔３４、磁路用孔３５、及び磁石収容孔３２のスリット部３２ａに注入された際に、薄板部材が僅かに食い込み、薄板部材の移動を阻止する程度の弾性力である。

そして、ロータ３の軸方向で車両後方側の後端面３ａには、第一磁石止板（磁石止部材）７１が装着され、ロータ３の軸方向で車両前方側の前端面３ｂには、第二磁石止板（磁石止部材）７２が装着されている。

第一、第二磁石止板７１，７２は、永久磁石８が磁石収容孔３２から脱落するのを防止すべく、複数の磁石収容孔３２，…をそれぞれ覆うことのできる外径の円板状板材で形成されている。なお、この第一、第二磁石止板７１，７２は、回転軸２よりも硬度の低い非磁性体により形成されている。

そして、各磁石止板７１，７２は、軸心位置に、回転軸２を挿通させる円形の軸貫通孔７１ａ，７２ａが形成され、且つ、この軸貫通孔７１ａ，７２ａを中心として、放射状に延びる複数の通風用開口孔７１ｂ，７２ｂ，…及び複数の固定用開口孔７１ｃ，７２ｃ，…が円周方向に間隔を空けて形成されている。

軸貫通孔７１ａ，７２ａは、内径が回転軸２の外径よりも小さく且つ環状溝２ａ内に嵌入可能な大きさに形成されており、それぞれの周縁部には、径方向に延びる複数の切込部７３，…と、ロータ３の軸方向外側に向かって折れ曲がった段差部７４とが形成されている（図４参照）。

また、通風用開口孔７１ｂ，７２ｂは、それぞれロータ３への装着状態で通気孔３３と軸方向に重なる位置に、ほぼ長方形状を呈するように形成されている。

そして、この通風用開口孔７１ｂ，７２ｂを形成するために周方向に沿って外側に切り起こされた金属片により、第一磁石止板７１に第一送風フィン７１ｄが形成され、第二磁石止板７２に第二送風フィン７２ｄが形成されている。

さらに、固定用開口孔７１ｃ，７２ｃは、それぞれ通風用開口孔７１ｂ，７２ｂと連続しており、ロータ３への装着状態で磁石収容孔３２と軸方向に重なる位置に形成されている。なお、固定用開口孔７１ｃ，７２ｃは、永久磁石８が脱落しない大きさの長方形状となっている。

そして、この固定用開口孔７１ｃ，７２ｃを形成するために径方向に沿って内側に切り曲げられた金属片により、磁石収容孔３２に挿入されて永久磁石８に当接する弾性片７５がそれぞれ形成されている。

各弾性片７５は、先端部が回転軸２側に向かうように、中間部がさらに折り曲げ加工され、断面く字形状を呈している。そして、折り曲げ加工されて形成された屈曲部７５ａが永久磁石８に当接している。

ここで、弾性片７５は、縮んだ状態、すなわち先端部が回転軸２側に向かうように圧縮された状態で磁石収容孔３２内に挿入され、挿入された磁石収容孔３２内で開放されることで屈曲部７５ａが永久磁石８に当接することとなる。

次に、本発明に係るモータ装置Ｍの作用について説明する。

このモータ装置Ｍを形成するには、まず、あらかじめロータ３を形成する。

このロータ３は、薄板部材に形成された図示しないかしめ用凹凸部を互いに噛み合わせた状態で、軸方向に多数の薄板部材を積層してから圧縮する。これにより、多数の薄板部材が相互にかしめられて一体化し、ロータ３が形成される。

なお、軸心孔３１、複数の磁石収容孔３２，…、複数の通気孔３３，…、複数の固定用孔３４，…、複数の磁路用孔３５，…は、あらかじめ各薄板部材に加工されており、各孔３１〜３５の位置を揃えて薄板部材を積層することで、各孔３１〜３５がロータ３を軸方向に貫通することとなる。

次に、このロータ３の後端面３ａに第一磁石止板７１を取り付ける。

このとき、まず、ロータ３の複数の磁石収容孔３２，…内に、それぞれ永久磁石８を挿入しておく。

そして、軸心孔３１と第一磁石止板７１の軸貫通孔７１ａの中心位置を一致させると共に、通風用開口孔７１ｂがロータ３の通気孔３３と軸方向に重なるように位置決めし、第一磁石止板７１の複数の弾性片７５，…を縮め、この状態で各弾性片７５を磁石収容孔３２内にそれぞれ挿入する。

ここで、各弾性片７５は、縮められた状態で磁石収容孔３２内に挿入されると共に、磁石収容孔３２内で開放されて、屈曲部７５ａが永久磁石８に当接する。

このとき、各弾性片７５の弾性力により、永久磁石８と弾性片７５との間に反発力が生じ、弾性片７５が磁石収容孔３２内に固定される。

これにより、ネジ等を用いなくとも第一磁石止板７１をロータ３に容易に取り付けることが可能となる。

なお、ここで、第一磁石止板７１の固定用開口孔７１ｃは、永久磁石８が脱落しない大きさの長方形状となっているので、永久磁石８はロータ３の後端面３ａ側から脱落することが阻止される。

また、永久磁石８は、弾性片７５が当接することで磁石収容孔３２の内面に押し付けられることとなる。そのため、永久磁石８が安定し、この永久磁石８の磁石収容孔３２内でのガタツキが抑制される。

次に、ロータ３の複数の固定用孔３４，…、複数の磁路用穴３５，…、及び複数の磁石収容孔３２，…のスリット部３２ａのそれぞれに、ゴム部材Ｇを注入する。なお、ゴム部材Ｇは注入時に十分に軟化しており、注入後所定の処理を行うことで硬化するようになっている。

そして、このとき、ゴム部材Ｇは、各固定用孔３４及び各磁路用孔３５においては、軸方向の全長にわたって充填される。一方、スリット部３２ａにおいては、弾性片７５が挿入される開口部近傍部分には注入されず、中間部にのみ充填される（図４参照）。

このように、固定用孔３４、磁路用孔３５、スリット部３２ａのそれぞれにゴム部材Ｇが注入されることにより、ロータ３を成形する多数の薄板部材がそれぞれゴム部材Ｇに食い込み、各薄板部材がゴム部材Ｇにより押えられ、相互に移動したり振動したりすることが防止される。これにより、ロータ３の回転に伴って生じる振動音を低減することが可能となる。

その後、ロータ３の前端面３ｂに第二磁石止板７２を取り付ける。

このとき、ロータ３の軸心孔３１と第二磁石止板７２の軸貫通孔７２ａの中心位置を一致させると共に、通風用開口孔７２ｂがロータ３の通気孔３３と軸方向に重なるように位置決めし、第一磁石止板７２の複数の弾性片７５，…を縮め、この状態で各弾性片７５を磁石収容孔３２内にそれぞれ挿入する。

ここで、各弾性片７５は、縮められた状態で磁石収容孔３２内に挿入されると共に、磁石収容孔３２内で開放されて、屈曲部７５ａが永久磁石８に当接する。

このとき、各弾性片７５の弾性力により、永久磁石８と弾性片７５との間に反発力が生じ、弾性片７５が磁石収容孔３２内に固定される。

これにより、ネジ等を用いなくとも第二磁石止板７２をロータ３に容易に取り付けることが可能となる。

なお、ここで、第二磁石止板７２の固定用開口孔７２ｃは、永久磁石８が脱落しない大きさの長方形状となっているので、永久磁石８はロータ３の前端面３ｂ側から脱落することが阻止される。

また、上述の実施の形態では、第一、第二磁石止板７１，７２は、それぞれ回転軸２の外径よりも小さい内径の軸貫通孔７１ａ，７２ａを有している。そして、各軸貫通孔７１ａ，７２ａの周縁部には、径方向に延びる複数の切込部７３，…と、回転軸２の挿入方向に折れ曲がった段差部７４とが形成され、回転軸２の周面には、軸貫通孔７１ａ，７２ａの周縁部がそれぞれ嵌入する一対の環状溝２ａ，２ａが形成されている。

これにより、回転軸２が第一、第二磁石止板７１，７２を貫通すると、軸貫通孔７１ａ，７２ａの周縁部と環状溝２ａ，２ａとがそれぞれ噛み合い、第一、第二磁石止板７１，７２の軸方向移動が阻止される。これにより、第一、第二磁石止板７１，７２のロータ３への固定力をさらに強力にすることが可能となる。

以上、この発明にかかる実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は上述の実施の形態に限らない。この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等はこの発明に含まれる。

例えば、上述の実施の形態では、第一、第二磁石止板７１，７２のそれぞれの弾性片７５は、ロータ３の磁石収容孔３２のスリット部３２ａ内に挿入され、永久磁石８に当接するようになっているが、これに限らない。

各弾性片７５は、磁路用孔３５に挿入されると共に、磁路用孔３５内で開放されてこの磁路用孔３５の内周面に当接にしてもよい。

この場合であっても、弾性片７５と磁路用孔３５の内周面との間に反発力が生じ、弾性片７５が磁路用孔３５内に固定される。これにより、ネジ等を用いなくとも第一、第二磁石止板７１，７２をロータ３に取り付けることが可能となる。

また、固定用孔３４、磁路用孔３５、スリット部３２ａのそれぞれに注入されるゴム部材Ｇは、あらかじめ注入される孔形状に合わせて成形されていてもよい。

この場合では、あらかじめ所定形状に成形されたゴム部材Ｇを、固定用孔３４、磁路用孔３５、スリット部３２ａのそれぞれに圧入する。

この場合であっても、ゴム部材Ｇに多数の薄板部材が食い込むことができ、薄板部材の相互移動や振動を抑制して騒音の発生を抑えることが可能となる。

さらに、上述の実施の形態では、モータ装置Ｍが自動車のラジエータ等の冷却用の電動ファンＡに用いたものを示したが、本発明に係るモータ装置Ｍは、電動ファン装置Ａ以外にも適用することができるものであり、且つ自動車用のものに限定されるものではなく、電車等の他の車両や、車両以外の産業機器等に用いることも可能である。

本発明に係るモータ装置を適用した電動ファン装置を示す縦断面図である。 本発明に係るモータ装置の要部を示す分解斜視図である。 本発明に係るモータ装置の要部を示す縦断面図である。 本発明に係るモータ装置の要部を示す一部を破断した斜視図である。 本発明に係るモータ装置のロータの端面を示す正面図である。

符号の説明

２ 回転軸
３ ロータ
３ａ 後端面
３ｂ 前端面
３２ 磁石収容孔
４ ステータ
８ 永久磁石
７１ 第一磁石止板（磁石止部材）
７２ 第二磁石止板（磁石止部材）
７５ 弾性片
Ｍ モータ装置

Claims (4)

1. 回転軸に一体的に設けられたロータと、該ロータと同軸に設けられたステータと、前記ロータを軸方向に貫通した複数の磁石収容孔内にそれぞれ収容された複数の永久磁石と、前記ロータの両端面にそれぞれ固定されて前記永久磁石の前記磁石収容孔からの脱落を防止する一対の磁石止部材とを備えたモータ装置であって、
   前記磁石止部材は、縮んだ状態で前記磁石収容孔に挿入されると共に、前記磁石収容孔内で開放されて前記永久磁石に当接する弾性片を有していることを特徴とするモータ装置。
2. 回転軸に一体的に設けられたロータと、該ロータと同軸に設けられたステータと、前記ロータを軸方向に貫通した複数の磁石収容孔内にそれぞれ収容された複数の永久磁石と、前記ロータを軸方向に貫通すると共に前記複数の磁石収容孔と交互に形成された複数の磁路用孔と、前記ロータの両端面にそれぞれ固定されて前記永久磁石の前記磁石収容孔からの脱落を防止する一対の磁石止部材とを備えたモータ装置であって、
   前記磁石止部材は、縮んだ状態で前記磁路用孔に挿入されると共に、前記磁路用孔内で開放されてこの磁路用孔の内周面に当接する弾性片を有していることを特徴とするモータ装置。
3. 前記磁石止部材は、前記回転軸の外径よりも小さい内径の軸貫通孔を有し、該軸貫通孔の周縁部には、径方向に延びる複数の切込部と、前記ロータの軸方向外側に向かって折れ曲がった段差部とが形成され、
   前記回転軸の周面には、前記軸貫通孔の周縁部が嵌入する環状溝が形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ装置。
4. 多数の薄板部材を積層して形成されると共に回転軸に一体的に設けられたロータと、該ロータと同軸に設けられたステータと、前記ロータを軸方向に貫通した複数の磁石収容孔内にそれぞれ収容された複数の永久磁石と、前記ロータを軸方向に貫通すると共に前記複数の磁石収容孔と交互に形成された複数の磁路用孔と、前記ロータの両端面にそれぞれ固定されて前記永久磁石の前記磁石収容孔からの脱落を防止する一対の磁石止部材とを備えたモータ装置であって、
   前記磁石収容孔及び前記磁路用孔には、これらを閉塞する弾性部材が注入されたことを特徴とするモータ装置。
   
   
   

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