JP2009177945A

JP2009177945A - 電動ファン装置

Info

Publication number: JP2009177945A
Application number: JP2008013741A
Authority: JP
Inventors: Katsuyoshi Kawachi; 勝義河内; Shiro Nakamura; 司朗中村; Shigenori Ohira; 滋規大平; Kazunori Yamada; 和則山田; Hiromi Kawarai; 広美川原井; Shigeto Sano; 成人佐野
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2009-08-06
Also published as: EP2083506A1; US20090191070A1

Abstract

【課題】ブラシレスモータのロータとシロッコファンのディスク部との間の間隙が比較的大きくても、ステータの冷却を十分に行うことができる電動ファン装置を提供すること。
【解決手段】回転可能に立設した回転軸１２と同軸に設けられたステータ１３と、回転軸１２に一体的に設けられてステータ１３の周囲を回転するロータ１４とを有するブラシレスモータ１０と、このブラシレスモータ１０を覆うと共に回転軸１２に固定されたディスク部２１と、このディスク部２１の外縁から立設した多数の羽根部２２とを有するシロッコファン２０とを備えた電動ファン装置Ｆであって、ロータ１２とディスク部２１との間に、電気回路基板（基板）１１側からロータ１４とディスク部２１との間に流れ込む空気を遮断する通気制御板（通気制御部材）３０を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、アウタロータ型ブラシレスモータと、このモータを駆動源とする遠心型ファンであるシロッコファンとを備える電動ファン装置に関するものである。

従来から、アウタロータ型のブラシレスモータと、このブラシレスモータを覆うディスク部を有するシロッコファンとを備え、ブラシレスモータのロータにステータ冷却用の排気開口を設けると共に、ディスク部に排気開口からの空気が通る通気開口を設けた電動ファン装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特表２００２−５４０７５４号公報

ところで、近年では、電動ファン装置を軽量化するためにシロッコファンの内部に配置されるブラシレスモータを小型化する傾向があった。

一方、出力である送風力は従来と同程度確保する必要があるため、シロッコファンを小型化することは難しかった。

そのため、ブラシレスモータのみを小型化して電動ファン装置の軽量化を図ることが考えられるが、この場合では、ブラシレスモータのロータとシロッコファンのディスク部との間の間隙が大きくなってしまい、この間隙に基板側からの空気が流れ込みやすくなるおそれがあった。

そして、ロータとステータとの間に空気が流れにくくなり、ステータの冷却を十分に行うことができないという問題が生じることが考えられた。

そこで、この発明は、ブラシレスモータのロータとシロッコファンのディスク部との間の間隙が比較的大きくても、ステータの冷却を十分に行うことができる電動ファン装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、この発明に係る電動ファン装置は、基板から回転可能に立設した回転軸と、該回転軸と同軸に設けられたステータと、前記回転軸に一体的に設けられると共に前記基板と所定の間隔をあけて前記ステータの周囲を回転するロータとを有するブラシレスモータと、該ブラシレスモータを覆うと共に前記回転軸に固定されたディスク部と、該ディスク部の外縁から軸方向に立設した多数の羽根部とを有し、前記基板と所定の間隔をあけて回転するシロッコファンとを備え、前記ロータには、前記基板側から前記ステータと前記ロータとの間を通った空気を排出する排気開口が形成され、前記ディスク部には、前記排気開口から流出した空気が通る通気開口が形成され、前記ロータと前記ディスク部との間に、前記基板側から前記ロータと前記ディスク部との間に流れ込む空気を遮断する通気制御部材を設けたことを特徴としている。

また、前記通気制御部材は、前記ロータ又は前記ディスク部のいずれか一方と一体的に形成されていることを特徴としている。

また、前記通気制御部材は、前記排気開口の前記基板側部分と、前記通気開口の前記基板側部分との間に架設されたことを特徴としている。

この発明によれば、通気制御部材により基板側からロータとディスク部との間に流れ込む空気を遮断することができるので、ブラシレスモータのロータとシロッコファンのディスク部との間の間隙が比較的大きくても、基板側からの空気をロータとステータとの間に流入させることが可能となる。これにより、ステータの冷却を十分に行うことが可能となる。

また、通気制御部材がロータ又はディスク部のいずれか一方に固定されているので、ガタツキが生じず、安定した状態で空気流の制御を行うことが可能となる。

また、通気制御部材が排気開口の基板側部分と、通気開口の基板側部分との間に架設されたので、排気開口から流出した空気を円滑に通気開口へと向かわせることが可能となり、空気の流れがスムーズになって、ステータの冷却をより効率的に行うことができる。

本発明に係る電動ファン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電動ファン装置Ｆは、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ために用いられている。

この電動ファン装置Ｆは、図１に示すように、ブラスレスモータ１０と、このブラシレスモータ１０により駆動されるシロッコファン２０とを備えている。

ブラシレスモータ１０は、電気回路基板（基板）１１から回転可能に立設した回転軸１２と、この回転軸１２と同軸に設けられたステータ１３と、回転軸１２に一体的に設けられると共に電気回路基板１１と所定の間隔をあけてステータ１３の周囲を回転するロータ１４とを有している。

すなわち、このブラシレスモータ１０は、回転子であるロータ１４が固定子であるステータ１３の外方に配置された、いわゆるアウタロータ型ブラシレスモータとなっている。

電気回路基板１１は、図示しない駆動回路や制御回路等の配線パターンや、電解コンデンサ１１ａ等が設けられ、回路保護ケース１１ｂ内に収容されている。

この回路保護ケース１１ｂのアッパケース１１ｂ´にはボス部１１ｃが形成され、このボス部１１ｃには回転軸１２の一端部１２ａが挿入されている。

回転軸１２は、回路保護ケース１１ｂのボス部１１ｃから立ち上がった軸保持部１１ｄに軸受部１２ｂを介して回転自在に保持されており、これにより、この回転軸１２は、電気回路基板１１に対して回転可能に立設している。

なお、回路保護ケース１１ｂ内に挿入された回転軸１２の一端部１２ａには、センサ磁石１５が固定されている。このセンサ磁石１５は、電気回路基板１１に実装された図示しないホール素子と協働して後述するロータ１４の永久磁石１４ａの回転位置を検出するようになっている。

ステータ１３は、金属薄板を積層させたコア１３ａと、このコア１３ａに巻かれたコイル１３ｂとを有している。

ここで、コア１３ａは、軸受部１２ｂを介して回転軸１２を回転自在に支持する軸保持部１１ｄの外周に固定されている。これにより、ステータ１３は、回転軸１２と同軸に設けられることとなる。

ロータ１４は、ステータ１３の外側に近接配置された複数の永久磁石１４ａ，…と、これらの永久磁石１４ａ，…を保持すると共に、ステータ１３を覆って回転軸１２に固定されたヨーク１４ｂとを有している。

ヨーク１４ｂは、円筒状の本体部１６ａと、この本体部１６ａの一方の端部を閉鎖する閉鎖端部１６ｂと、本体部１６ａと閉塞端部１６ｂとの間を面取りするように傾斜した傾斜面部１６ｃとを有している。

そして、このヨーク１４ｂは、本体部１６ａの他方の端部である開放端１７を回路保護ケース１１ｂに向けると共に、所定の間隔をおいた状態で、閉鎖端部１６ｂの中心部１６ｂ´が回転軸１２に固定されている。

また、閉鎖端部１６ｂと傾斜面部１６ｃには、それぞれ複数の排気開口１８，…が形成されている。

この排気開口１８は、電気回路基板１１側であるヨーク１４ｂの開放端１７からステータ１３とロータ１４との間、すなわちヨーク１４ｂの内部を通った空気が排出される部分である。

一方、複数の永久磁石１４ａは、ステータ１３を取り巻く本体部１６ａの内周面に、この本体部１６ａの周方向に沿って相異なる磁極を交互に配列された状態で取り付けられている。

これにより、ロータ１４は、回転軸１２及びステータ１３と同軸的に配置されると共に、永久磁石１４ａとステータ１３との磁気相互作用により、ヨーク１４ｂの開放端１７と回路保護ケース１１ｂとの間に間隔をおいた状態で、回転軸１２と一体的に回転可能となっている。

すなわち、ロータ１４は、回転軸１２に一体的に設けられると共に、回路保護ケース１１ｂ内の電気回路基板１１と所定の間隔をあけてステータ１３の周囲を回転することとなる。

さらに、ヨーク１４ｂの本体部１６ａと傾斜面部１６ｃとの間には、シロッコファン２０の後述するディスク部２１に向かって突出した通気制御板（通気制御部材）３０が設けられている。

この通気制御板３０は、本体部１６ａの外周面に一体的に固定されており、ヨーク１４ｂを取り巻く環状を呈している。また、通気制御板３０の先端部３１は、ディスク部２１の内周面に近接しており、ロータ１４とディスク部２１との間は通気制御板３０により閉鎖されている。

これにより、通気制御板３０により、電気回路基板１１側からロータ１４とディスク部２１との間に流れ込む空気は遮断されることとなる。

なお、ここでは、ロータ１４は磁性金属材料により形成され、通気制御板３０は合成樹脂材料により形成されており、通気制御板３０は、例えば接着剤等により固定されている。

シロッコファン２０は、ブラシレスモータ１０を覆うと共に回転軸１２に固定された円形のディスク部２１と、このディスク部２１の開放した円形縁部２１ａから軸方向に立設した多数の羽根部２２，…とを有している。

ディスク部２１は、全体に碗状を呈しており、回路保護ケース１１ｂに向かって開放し、閉鎖端部１６ｂ側からロータ１４のヨーク１４ｂを覆うように配置されている。また、このディスク部２１は、円形縁部２１ａと回路保護ケース１１ｂとの間に所定の間隔をおいた状態で、中心部２１ｂが回転軸１２に固定されている。なお、この中心部２１ｂは、ヨーク１４ｂの閉塞端部１６ｂの中心部１６ｂ´よりも、回転軸１２の先端部１２ｃ側で固定されている。

さらに、このディスク部２１には、複数の通気開口２３，…が形成されている。

通気開口２３は、ヨーク１４ｂに形成された排気開口１８から流出した空気が通る部分であり、各通気開口２３は、ロータ１４を取り巻くようにディスク部２１の周方向に沿って配置されている。また、この通気開口２３は、ディスク部２１に近接した通気制御板３０の先端部３１よりも中心部２１ｂ側に形成されると共に、通気制御板３０の先端部３１近傍に位置している。

なお、図１に示すディスク部２１では、中央部２１ｂ及びその近傍に、ヨーク１４ｂの閉鎖端部１６ｂとの間で内方へ張り出した複数の第一補強リブ２４ａ，…が設けられている。この第一補強リブ２４ａ，…により、ディスク部２１の回転軸１２への取り付け強度を高めることができる。

また、ディスク部２１の円形縁部２１ａと通気開口２３との間には、内方へ張り出した複数の第二補強リブ２４ｂ，…が設けられている。この第二補強リブ２４ｂ，…により、ディスク部２１の円形縁部２１ａの強度を高めることができる。

羽根部２２は、ディスク部２１の円形縁部２１ａに一端が保持され、この円形縁部２１ａの周方向へ相互に間隔をおいて回転軸１２と平行に配置されている。

次に、本発明に係る電動ファン装置Ｆの作用について説明する。

この電動ファン装置Ｆでは、回転軸１２に固定されたセンサ磁石１５により検出されたロータ１４の永久磁石１４ａの位置に基づいて、電気回路基板１１からステータ１３のコイル１３ｂに交番的に通電される。これにより、ロータ１４の永久磁石１４ａに回転磁界が発生し、ヨーク１４ｂと回転軸１２とシロッコファン２０とが一体的に回転する。

このとき、シロッコファン２０の回転に伴って、ヨーク１４ｂの開放端１７及びシロッコファン２０のディスク部２１の円形縁部２１ａと、回路保護ケース１１ｂとの間の空間（以下、吸込空間という）Ｓ１が高圧になり、ディスク部２１と複数の羽根部２２，…との間の空間（以下、排気空間という）Ｓ２が負圧になる。

そのため、高圧である吸込空間Ｓ１から、負圧である排気空間Ｓ２に向かって空気が移動する流れが生じる。

このとき、空気は、回路保護ケース１１ｂに向けて開放した本体部１６ａの開放端１７から、ヨーク１４ｂの本体部１６ａ内に流入し、閉鎖端部１６ｂ及び傾斜面部１６ｃに形成された複数の排気開口１８，…からディスク部２１に形成された複数の通気開口２３，…を経て移動することとなる。

ここで、ロータ１４のヨーク１４ｂには、ディスク部２１に向かって突出した通気制御板３０が設けられており、この通気制御板３０によりロータ１４とディスク部２１との間は閉塞されて、この間に流れ込む空気は遮断される。

これにより、ロータ１４とディスク部２１との間の間隙が比較的大きくても、吸込空間Ｓ１からの空気は、ディスク部２１との間に入り込みにくくなってロータ１４の内側に流れ込み、このロータ１４に覆われたステータ１３に向かって流入させることが可能となる。そして、ステータ１３の冷却を十分に行うことができる。

また、上述の実施の形態では、通気制御板３０がロータ１４の本体部１６ａの外周面に一体的に固定されている。

これにより、通気制御板３０が安定してロータ１４と共に回転することができ、ガタツキが生じず、安定した状態で空気流の制御を行うことが可能となる。

さらに、上述の実施の形態では、通気制御板３０がヨーク１４ｂの本体部１６ａと傾斜面部１６ｃとの間から突出し、先端部３１がディスク部２１に形成された通気開口２３の近傍に位置している。

ここで、排気開口１８は傾斜面部１６ｃに形成され、通気開口２３は通気制御板３０の先端部３１よりも中心部２１ｂ側に形成されている。

すなわち、通気制御板３０は、排気開口１８の電気回路基板１１側の部分と、通気開口２３の電気回路基板１１側の部分との間に架設されている。

そのため、排気開口１８から流出した空気を円滑に通気開口２３へと向かわせることが可能となり、空気の流れがスムーズになって、ステータ１３の冷却をより効率的に行うことができる。

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、通気制御板３０がロータ１４のヨーク１４ｂに一体的に固定されているが、これに限らない。

図２に示すシロッコファン４０では、ディスク部４１に形成された複数の通気開口４３，…の電気回路基板１１側の縁部４３ａに、通気制御部材としての通気制御壁４４が形成されている。

この通気制御壁４４は、ディスク部４１からロータ１４に向かって延在されており、先端部４４ａが、ヨーク１４ｂの傾斜面部１６ｃに形成された排気開口１８に近接している。

この場合であっても、通気制御壁４４によりロータ１４とディスク部４１との間に、吸込空間Ｓ１から流れ込む空気が遮断され、ロータ１４の内側に十分な空気が流れ込んでステータ１３の冷却を行うことができる。

さらに、通気制御壁４４をディスク部４１の通気開口４３の縁部４３ａから延在させたことにより、樹脂の射出成形等で一体に形成することができて、生産性を向上させることが可能となる。

さらに、上述の実施の形態では、電動ファン装置Ｆが自動車のラジエータ等の冷却用に用いられるものを示したが、本発明に係る電動ファン装置Ｆは、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。

本発明に係る電動ファン装置を示す縦断面図である。本発明に係る電動ファン装置の他の例を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ブラシレスモータ
１１電気回路基板（基板）
１２回転軸
１３ステータ
１４ロータ
２０シロッコファン
２１ディスク部
２２羽根部
３０通気制御板（通気制御部材）
Ｆ電動ファン装置

Claims

基板から回転可能に立設した回転軸と、該回転軸と同軸に設けられたステータと、前記回転軸に一体的に設けられると共に前記基板と所定の間隔をあけて前記ステータの周囲を回転するロータとを有するブラシレスモータと、
該ブラシレスモータを覆うと共に前記回転軸に固定されたディスク部と、該ディスク部の外縁から軸方向に立設した多数の羽根部とを有し、前記基板と所定の間隔をあけて回転するシロッコファンとを備え、
前記ロータには、前記基板側から前記ステータと前記ロータとの間を通った空気を排出する排気開口が形成され、
前記ディスク部には、前記排気開口から流出した空気が通る通気開口が形成された電動ファン装置であって、
前記ロータと前記ディスク部との間に、前記基板側から前記ロータと前記ディスク部との間に流れ込む空気を遮断する通気制御部材を設けたことを特徴とする電動ファン装置。
前記通気制御部材は、前記ロータ又は前記ディスク部のいずれか一方と一体的に形成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。
前記通気制御部材は、前記排気開口の前記基板側部分と、前記通気開口の前記基板側部分との間に架設されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動ファン装置。