JP2010246203A - ファン駆動用モータ - Google Patents
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Abstract
【課題】薄型化と振動・衝撃に対する耐久性を向上させた自動車に搭載されるモータを提供することを目的とする。
【解決手段】ロータヨーク１１２１の開口部側に形成した内径拡大部１１２３に蓋体１１２０を固定し、ロータヨーク１１２１と蓋体１１２０のそれぞれの中心にシャフト１１１０を固着して形成したロータヨーク組立体１１２５の外周にマグネット１１３０を固着してなるロータ１１００のシャフト１１１０を、フレーム１４１０の天面に固定した軸受１３０１と、フレーム１４１０の開口部側を覆うように取り付けられたブラケット１４２０の中央に形成された軸受保持部１５１０に保持された軸受１３０２により支持し、蓋体１１２０に、ロータヨーク１１２１の軸方向内側に向けて張り出し部１１２２を設け、この張り出し部１１２２の径方向内側に軸受１３０２の少なくとも一部を収容した。
【選択図】図１
【解決手段】ロータヨーク１１２１の開口部側に形成した内径拡大部１１２３に蓋体１１２０を固定し、ロータヨーク１１２１と蓋体１１２０のそれぞれの中心にシャフト１１１０を固着して形成したロータヨーク組立体１１２５の外周にマグネット１１３０を固着してなるロータ１１００のシャフト１１１０を、フレーム１４１０の天面に固定した軸受１３０１と、フレーム１４１０の開口部側を覆うように取り付けられたブラケット１４２０の中央に形成された軸受保持部１５１０に保持された軸受１３０２により支持し、蓋体１１２０に、ロータヨーク１１２１の軸方向内側に向けて張り出し部１１２２を設け、この張り出し部１１２２の径方向内側に軸受１３０２の少なくとも一部を収容した。
【選択図】図１
Description
本発明は特にハイブリッド自動車等の車両に搭載されたバッテリーを冷却するバッテリー冷却用ファン駆動用モータに関するものであり、詳しくは振動・衝撃に対する耐久性の向上および軽量化と薄型化を図った構造に関するものである。
近年、急速に普及し始めているハイブリッド自動車や、今後注目される電気自動車においては、動力源としてモータが搭載され、そのモータに電気エネルギーを供給する充電可能なバッテリーが搭載されている。このバッテリーは、複数のバッテリーセルを直列に接続したバッテリーモジュールをさらに複数直列に接続して構成されている。さらに、バッテリーと自動車のモータ駆動回路との接続を開閉するリレーなどの電気・電子部品が組み込まれてバッテリーパックを構成している。
一般に、バッテリーは充放電時の発熱により温度が上昇して過充電を生じ易くなり、高温環境下においては劣化が加速される。また、発熱する電気・電子部品が近接するバッテリーの温度上昇を増大させる。
この対策として、バッテリーパックにはバッテリー用の冷却ファンと、電気・電子部品用の冷却ファンが組み込まれてバッテリーの温度上昇を抑制している。
また、バッテリーパックはハイブリッド自動車の後席シートの下やトランクルームの裏側、あるいは車体下部などに配置されるため薄型化、小型化が要求されているが、バッテリーパックの設置位置によってはファンモータに防水性が要求されることがあり、その対策で防水対策手段を設置する場合にはファンモータが要求とは逆に厚く、大きくなるという課題があった。
この要求に対応するため、限られたスペースに電気・電子部品用冷却ファンとバッテリー用冷却ファンを効率的にレイアウトすることによりバッテリーパックの小型化を図る技術が提案されている。（例えば特許文献１参照）。
しかしながら、上記特許文献１に示された従来の構成では、小型化は図れているものの薄型化の課題は未解決である。
バッテリーパックを薄型化するためには、冷却ファンを薄型化することが要求される。冷却ファンの回転を制御する制御回路の電子部品をファンのケーシングの周壁の径方向外側に配置することにより、軸方向寸法を抑えて薄型化を図った遠心ファンが提案されている。（例えば特許文献２参照）。
図４に上記特許文献２に記載された冷却ファンの構造を示す。図４において、遠心ファン３００１は、中心軸３００２の周りに複数の翼を有するインペラ３００３と、インペラ３００３を回転駆動するモータ３００４と、モータ３００４の回転を制御する制御回路部３００５と、インペラ３００３、モータ３００４、制御回路部３００５を収容するケーシング３００６を備える。制御回路部３００５を構成する電子部品３００７は、ケーシング３００６の排気口の開口端面を中心軸３００２に垂直な方向に延長した仮想延長面Ｓと、ケーシング３００６の周壁３００８との間に形成される電子部品配置部３００９に配置される。遠心ファン３００１は、電子部品３００７が空気流路３０１０の径方向外側に配置されるため、遠心ファン３００１の軸方向寸法を抑えることができ、薄型化を実現するこ
とができるものである。
とができるものである。
自動車に搭載されるモータは振動・衝撃に対する耐久性が要求されるため、ロータの重量を小さく、剛性を上げて振動・衝撃に対する耐久性を向上させる必要がある。
しかしながら、上記特許文献２に示された従来の構成では、薄型化は図られているが、振動・衝撃に対する耐久性の向上という課題の解決は図られていない。特に、上記特許文献２に示された従来の構成では、ファン（インペラ）３００３が取り付けられる冷却ファン駆動用モータは、中心軸３００２の片側にファン３００３とロータ３０１１が固定されるため、振動・衝撃によりロータ３０１１の軸固定部分に大きな曲げモーメントが生じ易い。このモーメントにより、ロータ３０１１が変形しモータ回転時に振動・騒音を発生したり、軸の振れ回りにより軸受寿命の大幅な低下が生じるおそれがあった。
本発明は、このような課題をも解決するものであり、薄型化と振動・衝撃に対する耐久性を向上させたモータを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明は、カップ状のロータヨークと蓋体を備え、前記ロータヨークの開口部側に前記蓋体を挿入して固定し、前記ロータヨークと前記蓋体のそれぞれの中心にシャフトを固着して形成したロータヨーク組立体の外周にマグネットを固着してなるロータと、前記マグネットと対向して配置され巻線が施された鉄心よりなるステータと、前記ロータのシャフトを支承する２つの軸受と、前記ステータを内挿し天面に前記軸受の一方を保持するカップ形状のフレームと、前記フレームの開口部側を覆うように取り付けられ中央に前記軸受の他方を保持する軸受保持部が形成されたブラケットとを有し、前記ロータヨークの開口部側と反対側の端面部もしくは前記蓋体の少なくとも一方に、前記ロータヨークの軸方向内側に向けて張り出し部を設け、この張り出し部の径方向内側に前記他方の軸受の少なくとも一部を収容して構成したものである。
本発明によれば、ハイブリッド自動車等の車両に搭載されたバッテリーを冷却するバッテリー冷却用ファン駆動用モータの振動・衝撃に対する耐久性の向上および軽量化と薄型化を図ることが出来る。
本発明の請求項１から請求項３に記載の発明は、カップ状のロータヨークの開口部に蓋体を挿入固定した状態でシャフトを固着するためロータヨーク組立体の剛性が向上し、振動・衝撃に対する耐久性を高くできる。また、ロータの軸方向両端の外側に配置された２つの軸受により支持されるので、振動・衝撃による軸の曲げモーメントやロータのアンバランスによる振れ回りモーメントが大幅に低減され、モータの振動・衝撃に対する耐久性を向上させることができるという効果を有する。また、ロータヨークの軸方向内側に向けて形成した張り出し部の径方向内側にロータのシャフトを支承する軸受の一方の少なくとも一部を収容するので、モータの軸方向高さ寸法の増大を抑制することができる。加えて、ロータが中空構造で慣性モーメントが小さいため応答性が高く、ロータが軽量・高剛性であるため振動・衝撃に対する耐久性が高い等の際立った特徴を有する優れたモータを実
現することができる。
現することができる。
請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３に記載の発明の効果に加えて、張り出し部をシャフトの負荷側とは反対側に形成する構成により、シャフトの負荷側に配置された軸受の外径が張り出し部の内径寸法の制約を受けないので、大きく設定することが可能となり、焼結含油軸を使用する場合には、潤滑油の保油量を十分に確保できるため長寿命化を図ることができるという効果を有する。また、シャフトの負荷の作用点に近い位置に軸受を配置することができるので、軸受に加わる負荷を小さくできるという効果を有する。
請求項５に記載の発明は蓋体の一部をカップ状のロータヨークより大径に形成し、前記蓋体のカップ状のロータヨークより大径部分にマグネットを当接させてロータヨーク組立体を形成したもので、モータの振動・衝撃に対する耐久性を向上させることができ、応答性が高いという特徴に加え、マグネットを前記蓋体のカップ状のロータヨークより大径部分に当接させることによりロータヨークにマグネットを固着する際の位置決めが容易に出来、マグネットを固着する際に使用する接着剤のはみ出しを収容する空間を設けることによって、はみ出した接着剤を拭き取る手間を省き組立を簡易化できるという効果を有する。
請求項６に記載の発明は請求項１から請求項５に記載された構造を持つモータを、ハイブリッド自動車等の車両に搭載されたバッテリーを冷却するバッテリー冷却用ファンの駆動用として用いることにより、振動・衝撃に対する耐久性の向上および軽量化と薄型化を図ることができるという効果を有する。
以下本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１に係わるモータの断面構造図である。
図１は本発明の実施の形態１に係わるモータの断面構造図である。
図１においてカップ状に成形されたフレーム１４１０の内周面に、巻線１２２０が施された鉄心１２１０により構成されたステータが固着されている。そしてステータの内周側に対向して、カップ状に成形されたロータヨーク１１２１と、このロータヨーク１１２１の開口部側に固定された蓋体１１２０と、ロータヨーク１１２１および蓋体１１２０の中心を貫通して固着したシャフト１１１０とにより形成されるロータヨーク組立体１１２５が配置されている。
ロータヨーク１１２１の開口部側には開口部の内径を拡大した内径拡大部１１２３が形成されており、蓋体１１２０の外径は内径拡大部１１２３の内径に嵌合する寸法に設定されている。また蓋体１１２０には、ロータヨーク１１２１の軸方向内側に向けて張り出し部１１２２が形成されている。
そして、ロータヨーク組立体１１２５の外周面に筒状のマグネット１１３０を固着してロータ１１００を構成している。
フレーム１４１０の開口部端面にはプリント基板１５２１が取り付けられている。プリント基板１５２１にはモータ駆動用の回路部品、マグネット１１３０の磁極位置を検出するためのホール素子等が実装されており、これ等の部品リードおよびステータの巻線１２２０の端末が接続された配線パターンが形成されている。フレーム１４１０の開口部側にはブラケット１４２０が、プリント基板１５２１を内包してフレーム１４１０の開口部を覆うように取り付けられている。ブラケット１４２０の中央には円筒形状の軸受保持部１５１０がフレーム１４１０側に向けて突き出して形成されている。フレーム１４１０の天面中央には軸受１３０１が固定されており、ブラケット１４２０の軸受保持部１５１０の内壁には軸受１３０２が圧入固定されている。ブラケット１４２０の中央の軸受保持部１５１０の基部側の開口部には、エンドキャップ１４３０が挿入固定されている。シャフト１１１０の半出力側の端部は球面加工されており、スラスト板１３０４を介してエンドキャップ１４３０によってスラスト方向に支持されている。この２個の軸受１３０１および１３０２とスラスト板１３０４によりロータ１１００は回転自在に支承されている。
ここで、ブラケット１４２０の軸受保持部１５１０の外径寸法Ｄ６２は、蓋体１１２０の張り出し部１１２２の内径寸法Ｄ６１より小さく設定されており、張り出し部１１２２の径方向内側に、軸受保持部１５１０に固定された軸受１３０２の少なくとも一部を収容している。
この構成により、ロータ１１００の軸方向両端側でロータ１１００をシャフト１１１０に固定して一体化されるため、剛性を高くできる。そして、ロータヨーク組立体１１２５が一体に構成されているためスラスト方向の振動、衝撃が加わった際にも移動する可能性のある固着箇所が無いため、振動・衝撃に対する耐久性の高いブラシレスモータを実現出来るという効果を有する。
また、ロータが中空構造で慣性モーメントが小さいため応答性が高く、ロータが軽量・高剛性であるため振動・衝撃に対する耐久性が高い等の際立った特徴を有する優れたモータを実現することができる。
そして、ロータ１１００は軸方向両端の外側で軸受１３０１および１３０２により支持されるので、ロータ１１００のアンバランスもしくは振動・衝撃による軸の振れ回りモーメントが大幅に低減される。
さらに、ブラケット１４２０側に固定された軸受１３０２の軸方向高さ寸法の少なくとも一部が、ロータヨーク１１２１の軸方向内側の中空部分に収容できるので、モータの軸方向高さ寸法の増大を抑制することができる。
以上により、振動・衝撃に対する耐久性の向上および軽量化と薄型化を図ることができる。
また、本実施の形態においては、ロータヨーク１１２１の開口部と反対側の端面部には、その中心にシャフト１１１０を固着（圧入）するための突き出し部１１２４が、軸方向内側に向けて形成されている。一方、蓋体１１２０には突き出し部が形成されていない。ロータヨーク１１２１と蓋体１１２０を内径拡大部１１２３で係合して一体化した後に、シャフト１１１０をロータヨーク１１２１の突き出し部１１２４および蓋体１１２０の中心を貫通して圧入等により固着する。
かかる構成によれば、蓋体１１２０はシャフト１１１０固着部(穴)に対する外周の同軸度を高精度に加工することができるため、突き出し部１１２４が形成されたロータヨーク
１１２１の振れを突き出し部の無い蓋体１１２０に合わせて容易に修正、矯正できるという作用・効果を奏することができる。
１１２１の振れを突き出し部の無い蓋体１１２０に合わせて容易に修正、矯正できるという作用・効果を奏することができる。
さらに、本実施の形態においては、張り出し部１１２２をシャフト１１１０の負荷側（フレーム１４１０側）とは反対側（ブラケット１４２０側）に形成することにより、シャフト１１１０の負荷側に配置された軸受１３０１の外径が張り出し部１１２２の内径寸法Ｄ６１の制約を受けないので、大きく設定することが可能となる。これにより軸受１３０１として焼結含油軸を使用する場合には、潤滑油の保油量を十分に確保できるため長寿命化を図ることができるという効果を有する。また、シャフト１１１０の負荷の作用点に近い位置に軸受１３０１を配置することができるので、軸受１３０１に加わる負荷を小さくできるという効果を有する。
（実施の形態２）
図２は本発明の実施の形態２に係わるモータの断面構造図である。
図２は本発明の実施の形態２に係わるモータの断面構造図である。
なお図２において図１と同じ働きをする部品には図１と同じ符号を付与して説明を省略する。
図２において、ロータヨーク組立体１１２５の構成が図１と異なり軸方向上側に蓋体１１２０が、下側にロータヨーク１１２１が配置されている。そして、蓋体１１２０ではなくロータヨーク１１２１の開口部側と反対側の端面部にロータヨーク１１２１の軸方向内側に向けて張り出し部１１２２が形成されている。その他の構成は同一である。
かかる構成においても、上記実施の形態１と同様な作用・効果を奏することができる。
なお、本実施の形態においては、ロータヨーク１１２１の張り出し部１１２２の中央に突き出し部１１２４を軸方向内側に向けて形成し、蓋体１１２０には突き出し部を形成していないが、蓋体１１２０の中央に突き出し部１１２４を軸方向内側に向けて形成し、ロータヨーク１１２１の張り出し部１１２２には突き出し部を形成しない構成としても、同様な作用・効果を奏することができる。
（実施の形態３）
図３は本発明の実施の形態３に係わるモータの断面構造図である。
図３は本発明の実施の形態３に係わるモータの断面構造図である。
なお図３において図１と同じ働きをする部品には図１と同じ符号を付与して説明を省略する。
図３において、ロータヨーク組立体１１２５の構成は図２と同じで軸方向上側に蓋体１１２０が、下側にロータヨーク１１２１が配置されている。そして、蓋体１１２０とロータヨーク１１２１の開口部側と反対側の端面部の両方に軸方向内側に向けて張り出し部１１２２が形成されている。フレーム１４１０の天面には防水ベアリング１３０３が固着されており、蓋体１１２０の張り出し部にその一部が収容されている。プリント基板１５２１の配線は防水グロメット１５２３を介してリード線１５２２によりブラケット１４２０から外部に引き出されており、密閉構造を形成して防水仕様のモータを構成している。また、蓋体１１２０の外径はカップ状のロータヨーク１１２１より大径に形成されており、その大径部分にマグネット１１３０を当接させてロータヨーク組立体１１２５が形成されており、ロータヨーク１１２１の開口部には接着剤のはみ出しを収容する空間１１２６が形成されている。その他の構成は図１と同一である。
かかる構成においても、通常は厚く大きくなる防水仕様のモータでありながら上記実施
の形態１と同様な作用・効果を奏することができる。
の形態１と同様な作用・効果を奏することができる。
また、マグネット１１３０を蓋体１１２０のカップ状のロータヨーク１１２１より大径部分に当接させることによりロータヨーク１１２１にマグネット１１３０を固着する際の位置決めが容易に出来、マグネット１１３０を固着する際に使用する接着剤のはみ出しを収容する空間１１２６を設けることによって組立を簡易化できるという効果を得ることが出来る。
なお、本実施の形態においては、ロータヨーク１１２１の張り出し部１１２２の中央に突き出し部１１２４を軸方向内側に向けて形成し、蓋体１１２０には突き出し部を形成していないが、蓋体１１２０の張り出し部１１２２の中央に突き出し部１１２４を軸方向内側に向けて形成し、ロータヨーク１１２１の張り出し部１１２２には突き出し部を形成しない構成としても、同様な作用・効果を奏することができる。
また、以上の説明では、ロータヨークもしくは蓋体がシャフトを固着するための突き出し部を持った形状で構成した例で説明したが、ロータヨークとシャフトを固着するためのボス等の部品を別に設けた場合についても同様に実施可能である。
本発明に係るブラシレスモータは、振動・衝撃に対する耐久性の向上および軽量化と薄型化を図ることができるため、ハイブリッド自動車等の車両に搭載されたバッテリーを冷却するバッテリー冷却用ファン駆動用モータとして有用である。
（その他の例１）
本発明に係るブラシレスモータは薄型でロータの慣性モーメントが小さく応答性がよいため、起動特性が重視されるプリンタやコピーマシン等の事務用機器のメカニズム駆動用のモータや、自動車の各種バルブやオイルポンプを駆動するモータ、各種マニピュレータや小型ロボットの関節駆動用のモータとしても有用である。
（その他の例１）
本発明に係るブラシレスモータは薄型でロータの慣性モーメントが小さく応答性がよいため、起動特性が重視されるプリンタやコピーマシン等の事務用機器のメカニズム駆動用のモータや、自動車の各種バルブやオイルポンプを駆動するモータ、各種マニピュレータや小型ロボットの関節駆動用のモータとしても有用である。
１１００、３０１１ ロータ
１１１０ シャフト
１１２０ 蓋体
１１２１ ロータヨーク
１１２２ 張り出し部
１１２３ 内径拡大部
１１２４ シャフト固着のための突き出し部
１１２５ ロータヨーク組立体
１１２６ 接着剤のはみ出しを収容する空間
１１３０ マグネット
１２１０ 鉄心
１２２０ 巻線
１３０１、１３０２、３０１２、３０１３ 軸受
１３０３ 防水ベアリング
１３０４ スラスト板
１４１０ フレーム
１４２０ ブラケット
１４３０ エンドキャップ
１５１０ 軸受保持部
１５２１ プリント基板
１５２２ リード線
１５２３ 防水グロメット
３００１ 遠心ファン
３００２ 中心軸
３００３ インペラ
３００４ モータ
３００５ 制御回路部
３００６ ケーシング
３００７ 電子部品
３００８ 周壁
３００９ 電子部品配置部
３０１０ 空気流路
Ｓ 仮想延長面
Ｄ６１ 蓋体張り出し部内径
Ｄ６２ 軸受保持部外径
１１１０ シャフト
１１２０ 蓋体
１１２１ ロータヨーク
１１２２ 張り出し部
１１２３ 内径拡大部
１１２４ シャフト固着のための突き出し部
１１２５ ロータヨーク組立体
１１２６ 接着剤のはみ出しを収容する空間
１１３０ マグネット
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１３０１、１３０２、３０１２、３０１３ 軸受
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１３０４ スラスト板
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１４３０ エンドキャップ
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１５２１ プリント基板
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３００１ 遠心ファン
３００２ 中心軸
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３００４ モータ
３００５ 制御回路部
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３００９ 電子部品配置部
３０１０ 空気流路
Ｓ 仮想延長面
Ｄ６１ 蓋体張り出し部内径
Ｄ６２ 軸受保持部外径
Claims (6)
- カップ状のロータヨークと蓋体を備え、前記ロータヨークの開口部側に前記蓋体を挿入して固定し、前記ロータヨークと前記蓋体のそれぞれの中心にシャフトを固着して形成したロータヨーク組立体の外周にマグネットを固着してなるロータと、前記マグネットと対向して配置され巻線が施された鉄心よりなるステータと、前記ロータのシャフトを支承する２つの軸受と、前記ステータを内挿し天面に前記軸受の一方を保持するカップ形状のフレームと、前記フレームの開口部側を覆うように取り付けられ中央に前記軸受の他方を保持する軸受保持部が形成されたブラケットとを有し、前記ロータヨークの開口部側と反対側の端面部もしくは前記蓋体の少なくとも一方に、前記ロータヨークの軸方向内側に向けて張り出し部を設け、この張り出し部の径方向内側に前記軸受の少なくとも一部を収容して構成したブラシレスモータ。
- 張り出し部を蓋体に形成し、ロータヨークにのみシャフトを固着するための突き出し部をロータヨークの軸方向内側に向けて設けた請求項１に記載のブラシレスモータ。
- 張り出し部をロータヨークに形成し、ロータヨークにのみシャフトを固着するための突き出し部をロータヨークの軸方向内側に向けて設けた請求項１に記載のブラシレスモータ。
- 張り出し部はシャフトの負荷側とは反対側に形成された請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のブラシレスモータ。
- 蓋体の一部をカップ状のロータヨークより大径に形成し、前記蓋体のカップ状のロータヨークより大径部分にマグネットを当接させてロータヨーク組立体を形成した請求項１に記載のブラシレスモータ。
- 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のブラシレスモータにより駆動される冷却ファン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009089926A JP5540547B2 (ja) | 2009-04-02 | 2009-04-02 | インナーロータ型ブラシレスモータ及び冷却ファン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009089926A JP5540547B2 (ja) | 2009-04-02 | 2009-04-02 | インナーロータ型ブラシレスモータ及び冷却ファン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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