JP2012095406A - 電動モータのロータ - Google Patents

Abstract

【課題】大型・重量化を回避しつつ、長期に亙って安定的に回転バランスを維持することのできる電動モータのロータを提供する。
【解決手段】ロータヨーク２８の周壁部２９に径方向外側に張り出すフランジ３３を設け、そのフランジ３３に円周方向に沿って複数の切欠き孔５０を形成する。各切欠き孔５０は、径方向外側に開口する略Ｃ字形状とし、開口の両縁部を、径方向内側に屈曲変形可能な調整爪５１Ａ，５１Ｂとする。ロータヨーク２８の円周上の相対的に重量の重い部分の調整爪５１Ａ，５１Ｂを径方向内側に屈曲変形させる。
【選択図】図３

Description

この発明は、自動車のラジエータ冷却ファン等に用いられる電動モータのロータに関するものである。

自動車のラジエータ冷却ファンに用いられる電動モータとして、アウタロータ型のブラシレスモータが用いられることがある。
この電動モータは、ステータ支持部材であるブラケットに、励磁用の複数のコイルを巻回したステータが取り付けられ、そのステータの外周側に、内周面に複数のマグネットを取り付けた有底円筒状のロータが回転可能に配置され、各コイルにタイミングをずらして電流を流すことによってロータを回転させるようになっている。また、ロータの底壁部の軸心には回転軸が一体に取り付けられ、その回転軸がブラケットに軸受を介して回転自在に支持されている。

この種の電動モータは、ロータがステータの外側に配置されることから、ロータの外径が大きくなる傾向にあり、作動中の回転を安定させるためにはロータの重量バランスを円周方向で均一にすることが重要となる。
これに対処する電動モータのロータとして、ロータの有底円筒状のロータヨークの内周面にパテ等のバランスウェイトを適宜貼り付けるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２９８９２９号公報

しかし、この従来の電動モータのロータは、凹凸の少ないロータヨークの内周面にパテ等のバランスウェイトを貼り付けるものであるため、経時使用によってバランスウェイトが剥離することが懸念され、また、バランスウェイトがロータヨークの内周面に盛り上がって取り付けられることから、バランスウェイトと周囲の固定部材との干渉を回避するために、ロータヨークの外径を予め大きく設計せざるを得ない。

そこでこの発明は、大型・重量化を回避しつつ、長期に亙って安定的に回転バランスを維持することのできる電動モータのロータを提供しようとするものである。

この発明に係る電動モータのロータでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に係る発明は、ステータの外側に回転自在に配置され、有底円筒状に形成されたロータヨークの内周面にマグネットが取り付けられた電動モータのロータにおいて、前記ロータヨークの回転中心回りの円周上に、径方向内側に屈曲変形可能な複数のバランス調整爪が設けられていることを特徴とするものである。
この発明の場合、ロータの回転バランスを調整するときには、回転中心回りで相対的に重量の重い部分のバランス調整爪をロータヨークの径方向内側に屈曲変形させる。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る電動モータのロータにおいて、前記ロータヨークの周壁の開口側の縁部には、径方向外側に張り出すフランジが設けられ、当該フランジに前記複数のバランス調整爪が設けられていることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項２に係る電動モータのロータにおいて、前記フランジの外周縁部には、径方向外側に開口する略Ｃ字状の切欠き孔が複数設けられ、当該各切欠き孔の径方向外側の開口の両縁部が前記バランス調整爪とされていることを特徴とするものである。

請求項１に係る発明によれば、ロータヨークの回転中心回りの円周上に、径方向内側に屈曲可能な複数のバランス調整爪が設けられ、ロータ上の相対的に重量の重い部分のバランス調整爪を径方向内側に屈曲させることでロータの回転バランスを調整する構造とされているため、バランス調整部の周囲への膨出と全体重量の増加を抑制しつつ、バランス調整部の脱落をも防止することができる。したがって、この発明によれば、大型化や重量増加を招くことなく、長期に亙って回転バランスを安定的に維持することができる。

請求項２に係る発明によれば、ロータヨークの周壁の開口側の縁部から径方向外側に張り出したフランジに複数のバランス調整爪が設けられ、ロータ上の相対的に重量の重い部分のバランス調整爪を径方向内側に屈曲させてロータの回転バランスを調整する構造とされているため、回転中心から大きく離間した部位において効率良く回転バランスを調整することができる。

請求項３に係る発明によれば、フランジの外周縁部に、径方向外側に開口する略Ｃ字状の切欠き孔が複数設けられ、各切欠き孔の径方向外側の開口の両縁部がバランス調整爪とされているため、複数のバランス調整爪をプレスによる打ち抜き等によって容易に形成することができる。

この発明の一実施形態の電動モータを用いた車両用電動ファンの縦断面図である。 この発明の一実施形態のロータを示す斜視図である。 この発明の一実施形態のロータを加工治具とともに示す斜視図である。

以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、車両用電動ファン１（以下、「電動ファン１」と呼ぶ。）を鉛直方向に沿って切った断面図である。なお、図中矢印Ｆは、車両の前方側を指している。以下の説明においては、矢印Ｆの指す方向を「前」、矢印Ｆの指す方向と逆の方向を「後」と呼ぶものとする。
この電動ファン１は、車両のラジエータ冷却用として用いられ、図示しないラジエータの前方側に設置される。この電動ファン１は、駆動部である電動モータ２と、電動モータ２によって回転駆動されるファン本体３とを備えている。

電動モータ２は、アウタロータ型のブラシレスモータによって構成され、励磁用の複数のコイル１０が巻回されたステータ１１と、ステータ１１を支持するブラケット１２（ステータ支持部材）と、ブラケット１２に回転自在に支持される回転軸１３と、この回転軸１３に一体回転可能に結合されたロータ１４と、ロータ１４の回転をフィードバックしてコイル１０の通電を制御する制御ユニット１５と、を備えている。

ブラケット１２は、全体が略円盤状に形成され、その外周縁部に締結部である複数の固定アーム１２ａが延設されている。固定アーム１２ａは、ファン本体３の周囲を取り囲んで送風を案内するファンシュラウド１６に締結固定され、ファンシュラウド１６は、ラジエータの前方側に固定設置されるようになっている。
また、ブラケット１２の前面側の中央には円筒状のボス部１２ｂが突設されており、そのボス部１２ｂには、外周側でステータ１１を固定する略円筒状のステータ固定パイプ１７が取り付けられている。

ステータ固定パイプ１７は、一端側がボス部１２ｂ内に圧入固定され、他端側がボス部１２ｂの前端部から前方に突出している。ステータ固定パイプ１７のボス部１２ｂから前方に突出した領域の外周面には、ステータ１１のステータコア１８が嵌合固定されている。ステータコア１８には、放射方向に突出する複数のティース１８ａが設けられ、その各ティース１８ａに絶縁部材であるインシュレータ１９を介して前記コイル１０が巻回されている。

また、ブラケット１２の前面側の外周縁には、略円筒状の水浸入規制壁２５がボス部１２ｂと同軸に形成されている。さらに、ブラケット１２の前面には、水浸入規制壁２５よりも小径の２つの円筒壁２６，２７がボス部１２ｂと同軸に形成されている。円筒壁２６，２７は、水浸入規制壁２５と同様に、ブラケット１２の上部外周側から、電気接点や制御ユニット１５の配置されている中心側に流入しようとする水滴をこれらの外周面に沿わせて下方に滴下させる。

回転軸１３は、車体前後方向に沿うように略水平に延出し、一対の軸受２０Ａ，２０Ｂを介してブラケット１２のボス部１２ｂとステータ固定パイプ１７とに回転自在に支持されている。回転軸１３の後端部は軸受２０Ａから後方側に突出し、その突出端に回転検出用のセンサリング２１が取り付けられている。このセンサリング２１を用いて検出された回転軸１３の回転は、ロータ１４の回転情報として制御ユニット１５に出力される。一方、回転軸１３の前端部は軸受２０Ｂから前方側に突出し、その突出部分にロータ１４とファン本体３とが取り付けられるようになっている。
具体的には、回転軸１３の前部側の突出領域には、軸受２０Ｂに隣接してロータ支持部２２が拡径して形成されるとともに、そのロータ支持部２２に隣接してロータ支持部２２よりも小径のファン固定部２３が形成されている。そして、回転軸１３のファン固定部２３よりも先端側にはファン固定部２３よりも小径の雄ねじ部２４が形成されている。

ロータ１４は、有底円筒状のロータヨーク２８の周壁部２９の内面に複数のマグネット３０…が円周方向に沿って取り付けられている。また、ロータヨーク２８の底壁部３１の中央には、周壁部２９と同側に突出するボス部３２が形成され、そのボス部３２が回転軸１３のロータ支持部２２の外周に圧入固定されている。なお、ロータ１４は、周壁部２９に設置されたマグネット３０がステータ１１の外周面に対峙し、底壁部３１がステータ１１の前面側を覆うように回転軸１３に組み付けられている。
また、ロータヨーク２８の周壁部２９の開口側（後端側）の縁部には径方向外側に屈曲したフランジ３３が突設されている。このフランジ３３を含むロータヨーク２８の開口側の縁部は、ロータ１４が回転軸１３と軸受２０Ａ，２０Ｂを介してブラケット１２に組み付けられた状態において、ブラケット１２の水浸入規制壁２５と円筒壁２６の間のスペースに配置され、水浸入規制壁２５と円筒壁２６に対して軸方向で所定量オーバーラップするようになっている。なお、フランジ３３は、ロータヨーク２８の周壁部２９の外周面に滴下した水滴が、周壁部２９の開口側に流れ込むのを規制する規制壁として機能するとともに、ロータヨーク２８の補強部としても機能する。

一方、ファン本体３は、有底円筒状のファンボス３４と、ファンボス３４の外周面から径方向外側に突出する複数の送風ブレード３５と、を備えている。このファンボス３４と送風ブレード３５は樹脂によって一体に形成されている。ファンボス３４の底壁の中央には、開口３６が形成されるとともに、その開口３６を閉塞するように別体の金属プレート３７が後面側から取り付けられている。この金属プレート３７は、ファン本体３を回転軸１３に直接固定するための軸固定部を構成するものであり、その中央部には、回転軸１３のファン固定部２３が嵌入される嵌合孔３８が形成されている。ファン本体３は、金属プレート３７が座金３９とともに回転軸１３のファン固定部２３に嵌合され、金属プレート３７から突出した回転軸１３の雄ねじ部２４にナット４０を締め込むことによって回転軸１３に一体に結合されている。また、金属プレート３７とともにファン固定部２３に嵌合された座金３９は、回転軸１３上のファン固定部２３よりも大径のロータ支軸部２２の近傍部に当接し、それにより、ロータ１４の底壁部３１と金属プレート３７の間に軸方向に離間するスペースＳが確保されている。

図２は、ロータ１４をロータヨーク２８の底壁部３１側から見た斜視図であり、図３は、ロータ１４を加工治具５５とともに示した同様の斜視図である。
図２に示すように、ロータヨーク２８の開口側のフランジ３３には、複数の切欠き孔５０…が円周方向に沿って等間隔に形成されている。各切欠き孔５０は、径方向外側に開口した略Ｃ字形状に形成されている。より具体的には、円周方向に略沿う長孔の径方向外側の縁部の中央を切除した形状に形成されている。なお、切欠き孔５０の縁部の切除部（開口）は、図中符号５４で示す。フランジ３３の外周縁部には、こうした切欠き孔５０の形状により、切除部５４を間に挟んで相互に対向する調整爪５１Ａ，５１Ｂ（バランス調整爪）の対が複数設けられている。なお、調整爪５１Ａ，５１Ｂを設けるための切欠き孔５０は、この実施形態の場合、プレスによる打ち抜きによって形成されている。

ロータ１４の回転バランスを最終調整する場合には、ロータ１４の回転中心回りで相対的に重量の重い部分を調べ、その重い部分の調整爪５１Ａ，５１Ｂを、図３に示すように、先端にテーパ面５５ａ，５５ｂを有する加工治具５５によって径方向内側に屈曲変形させる。これにより、ロータ１４の回転中心回りで相対的に重量の重い部分は、調整爪５１Ａ，５１Ｂが径方向内側に変位することによって回転モーメントが低下する。この結果、ロータ１４の回転バランスは調整されることになる。

以上の構成において、電動モータ２のコイル１０に通電が行われると、ステータ１１とロータ１４の間に回転力が発生し、ファン本体３がロータ１４と一体となって回転してラジエータに冷却風を供給するようになる。このとき、ロータ１４は、フランジ３３上の調整爪５１Ａ，５１Ｂが径方向内側に曲げられて回転バランスが調整されているため、回転軸１３を中心としてバランス良く回転することになる。

この電動モータ２で採用されるロータ１４は、ロータヨーク２８の回転中心回りの円周上に、径方向内側に屈曲可能な複数の調整爪５１Ａ，５１Ｂ…が設けられ、ロータ１４上の相対的に重量の重い部分のバランス調整爪５１Ａ，５１Ｂを径方向内側に屈曲させることでロータ１４の回転バランスが調整されているため、ロータ１４上の平坦面にパテ等のバランスウェイトを取り付ける場合に比較して、ロータヨーク２８からの膨出や全体重量の増加を少なくすることができるうえ、経時使用によるバランス調整部の脱落の心配も確実に無くすことができる。
したがって、このロータ１４を採用することにより、電動モータ２全体の大型・重量化を回避しつつ、長期に亙ってロータ１４の回転バランスを良好に維持することができる。

また、バランス調整用の調整爪５１Ａ，５１Ｂは、ロータヨーク２８の周壁部２９等のフランジ３３以外の部分に形成することも可能であるが、この実施形態のロータ１４のように、調整爪５１Ａ，５１Ｂ…をフランジ３３に形成するようにした場合には、フランジ３３がロータヨーク２８の周壁部２９から径方向外側に張り出して設けられていることから、ロータ１４の回転中心から大きく離間した部位において調整爪５１Ａ，５１Ｂによって効率良くバランス調整することができる。

また、この実施形態のロータ１４では、フランジ３３の外周縁部に、径方向外側に開口する略Ｃ字状の切欠き孔５０が複数形成され、その各切欠き孔５０の切除部５４を挟む両側の縁部が調整爪５１Ａ，５１Ｂとされているため、フランジ３３上にプレスによる打ち抜きによって調整爪５１Ａ，５１Ｂを容易に形成することができるという利点がある。

なお、この発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。

２…電動モータ
１１…ステータ
１４…ロータ
２８…ロータヨーク
３０…マグネット
３３…フランジ
５０…切欠き孔
５１Ａ，５１Ｂ…調整爪（バランス調整爪）

Claims (3)

1. ステータの外側に回転自在に配置され、有底円筒状に形成されたロータヨークの内周面にマグネットが取り付けられた電動モータのロータにおいて、
   前記ロータヨークの回転中心回りの円周上に、径方向内側に屈曲変形可能な複数のバランス調整爪が設けられていることを特徴とする電動モータのロータ。
2. 前記ロータヨークの周壁の開口側の縁部には、径方向外側に張り出すフランジが設けられ、当該フランジに前記複数のバランス調整爪が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電動モータのロータ。
3. 前記フランジの外周縁部には、径方向外側に開口する略Ｃ字状の切欠き孔が複数設けられ、当該各切欠き孔の径方向外側の開口の両縁部が前記バランス調整爪とされていることを特徴とする請求項２に記載の電動モータのロータ。

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