JP2017190763A - ファン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータの冷却性能を向上するとともに、モータにモータマウントを組み付ける際の組み付け性を向上する。
【解決手段】モータマウント２７の開口部４０の周囲の開口縁部２７ａのうち、開口部４０に配置されたモータ３０の一部と対向する部位には、モータ３０の回転軸３１の他端側から一端側へ進むにつれて拡径するように勾配が形成されている。この勾配により、モータマウントとモータの一部との間の通路面積が広く、モータ内に導入される空気流れが良好となるので、モータの冷却性能を向上することができ、さらに、組み付け性を向上することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気を送風するファン装置に関するものである。

従来、熱交換器に装着されるファンシュラウドと、ファンシュラウドに設けられたモータ固定部に装着されるモータと、このモータの回転軸に装着されるファンと、を備えた自動車用熱交換ユニットがある（例えば、特許文献１参照）。

この熱交換ユニットは、モータ固定部に形成された開口部にモータの一部が配置され、モータ固定部の開口部に配置されたモータの一部と、モータ固定部の開口部の周囲の開口縁部との間に隙間を設けた状態で、モータがモータ固定部に固定されている。なお、この熱交換ユニットは、モータ固定部の開口部の周囲の開口縁部と、このモータ固定部の開口部に配置されるモータの一部の外縁部とが対向しており、それぞれモータの回転軸の軸方向に対して平行となっている。

特開２００１−３５５４４８号公報

また、車両用ファン装置において、モータ固定部に相当するモータマウントに設けられた開口部に一部が配置された電動モータと、この電動モータの回転軸の一端側に固定されて、電動モータの回転軸とともに回転する有底筒状のボス部と、ボス部の外周側に配置されたファンブレードと、を備えたものある。

このファン装置は、ボス部の内周面に冷却用リブが形成されている。そして、この冷却用リブがボス部とともに回転すると、ボス部の内部が負圧となり、モータマウントの開口部の周囲の開口縁部と、モータマウントに設けられた開口部に配置された軸流送風機のモータとの間の隙間からボス部内に空気が取り込まれ、モータ内部が冷却されるようになっている。

しかしながら、従来のファン装置は、特許文献１に記載された装置のように、モータマウントの開口部の周囲の開口縁部が、モータの回転軸の軸方向に対して平行となっているので、通風面積が少なくモータの冷却性能がよくないといった問題がある。

また、特許文献１に記載された装置のように、モータマウントの開口部の周囲の開口縁部と、このモータマウントの開口部に配置されるモータの一部の外縁部とが、それぞれモータの回転軸の軸方向に対して平行となっているような構成では、モータにモータマウントを組み付ける際の組み付け性が良くないといった問題もある。

本発明は上記問題に鑑みたもので、モータの冷却性能を向上するとともに、モータにモータマウントを組み付ける際の組み付け性を向上することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、空気を送風するファン装置であって、モータ（３０）の回転軸（３１）の一端側に取り付けられ、回転軸とともに回転するファン（１０）と、モータの一部が配置される開口部（４０）を有し、モータを支持するモータマウント（２７）と、を備え、モータマウントの開口部の周囲の開口縁部（２７ａ）のうち、開口部に配置されたモータの一部と対向する部位には、回転軸の他端側から一端側へ進むにつれて拡径するように勾配が形成されている。なお、本実施形態では、開口部４０の周囲の開口縁部２７ａの全体にわたって勾配が形成されている。

したがって、開口縁部が、モータの回転軸と平行となるように構成されている場合と比較して、モータマウントとモータの一部との間の通路面積が広く、モータ内に導入される空気流れが良好となるので、モータの冷却性能を向上することができる。

また、モータマウントの開口部の周囲の開口縁部（２７ａ）のうち、開口部に配置されたモータの一部と対向する部位には、回転軸の他端側から一端側へ進むにつれて拡径するように勾配が形成されているので、モータにモータマウントを組み付ける際に、モータマウントの開口部とモータの一部との位置ズレを吸収することができ、組み付け性を向上することもできる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態に係る軸流送風機を空気流れ下流側から見た正面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態に係る軸流送風機のボス部だけを抜粋して断面図示した斜視断面図である。 図１中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 比較例における軸流送風機の断面図である。

本実施形態のファン装置を有する送風機１の全体構成について、図１〜図４を用いて説明する。なお、図１は、空気流れ下上流側から見た送風機１の正面図である。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図３は、軸流送風機のボス部だけを抜粋して断面図示した斜視断面図である。図４は、図１中のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。なお、図４には、ラジエータ２、軸流ファン１０、ステータ３３、永久磁石３２ａ等を省略してある。また、図１、図２、図４中の上下方向を示す矢印Ｄ１、左右方向を示す矢印Ｄ２、前後方向を示す矢印Ｄ３は、車両搭載状態での方向を示している。

本実施形態の送風機１は、車両のエンジンルーム内に配置されており、ラジエータ２やコンデンサ（図示略）等の熱交換器に対して冷却のための空気を送風するものである。送風機１は、熱交換器と共に各種車載機器を冷却するクーリングモジュールを構成している。

ここで、ラジエータ２は、エンジン冷却水と空気とを熱交換して、エンジン冷却水を冷却する熱交換器である。また、コンデンサは、車両用空調装置を構成する蒸気圧縮式の冷凍サイクルの高圧側冷媒と空気とを熱交換して、高圧側冷媒を冷却・凝縮する熱交換器である。

本実施形態の送風機１は、図２に示すように、ラジエータ２よりも車両後方側であって、ラジエータ２を通過する空気流れの下流側に配置されている。送風機１は、ラジエータ２を通過した空気を吸引して車両後方に向けて吹き出す。

送風機１は、主たる構成要素として、軸流ファン１０、シュラウド２０、およびモータ３０を有する。本実施形態の送風機１は、モータ３０の回転軸３１の回転により、回転軸３１の軸方向（ファン軸心ＣＬ１）に沿う気流を発生させる軸流ファン１０を備える軸流式の送風機である。

軸流ファン１０について説明する。軸流ファン１０は、モータ３０の回転軸３１の一端側に取り付けられ、モータ３０の回転軸３１の回転により、ファン軸心ＣＬ１を中心に回転する。図１中の矢印ＤＲ１方向が軸流ファン１０の回転方向である。軸流ファン１０は、モータ３０の回転軸３１を連結するボス部１１、複数の羽根１２、リング部１３を有する。ボス部１１は、円筒状の部材で構成されており、その内部には、後述するモータ３０のロータ３２が設けられている。ボス部１１は、ロータ３２内に設けられたベアリング３１ａを介してモータ３０の回転軸３１の軸まわりに回転自在となっている。

複数の羽根１２は、ボス部１１の外周側に放射状に設けられている。各羽根１２は、ボス部１１の周方向に等間隔となるように配置されている。

図３に示すように、ボス部１１の内周側には、複数のモータ冷却用リブ１１０が形成されている。モータ冷却用リブ１１０は、ボス部１１の内周面の全体にわたって形成されている。

モータ冷却用リブ１１０は、それぞれファン周方向に並んで設けられている。複数のモータ冷却用リブ１１０は、それぞれファン径方向に対し、ファン軸心ＣＬ１の径方向外側ほどファン回転方向ＤＲ１と反対方向へずれるように傾いている。

モータ冷却用リブ１１０は、モータマウント２７と後述するモータ３０のセンターピース３５との隙間からモータ３０内にモータ３０外の空気を導入して、モータ３０内部を冷却するものである。

モータ冷却用リブ１１０が設けられたボス部１１の回転により、図２中、矢印Ｆ２に示すように、モータ３０外の空気がセンターピース３５とモータマウント２７の隙間を通ってモータ３０内へ導入される。そして、モータ３０内へ導入された空気は、ヨーク３２ｂ内を通った後、複数のモータ冷却用リブ１１０の間に形成された空気通路１０１ａを通ってモータ３０の外へ排気される。

リング部１３は、各羽根１２の外周側に設けられた円環状の部材である。リング部１３は、図１に示すように、ファン軸心ＣＬ１を中心とした円環状であって、図２に示すように、ファン軸心ＣＬ１方向に所定長さ延びた円筒状の部材である。

リング部１３は、円筒状の側壁１３１を有している。リング部１３は、複数の羽根１２それぞれの外周端部と連結している。換言すると、リング部１３の側壁１３１には、複数の羽根１２のそれぞれと連結する連結部１３２が形成されている。なお、ここでいう連結とは、別体として形成された羽根１２とリング部１３とが繋がっている状態だけでなく、一体として形成された羽根１２とリング部１３とが連続している状態も含む。

また、リング部１３は、側壁１３１の空気流れ上流側端部に、断面円弧状のベルマウス１３３が形成されている。本実施形態の軸流ファン１０は、ボス部１１、複数の羽根１２、およびリング部１３が、ポリプロピレンなどの樹脂にて一体に成形されている。ただし、軸流ファン１０の材質は、樹脂に限られるものではなく、例えば、金属のように樹脂以外の材質のものを用いて構成することもできる。

次にシュラウド２０について説明する。シュラウド２０は、ラジエータ２通過後の空気を軸流ファン１０に向かって流す空気流路２０ｃを形成している。シュラウド２０は、ポリプロピレンなどの樹脂で成形されている。ただし、シュラウド２０は、樹脂に限られるものではなく、例えば、金属のように樹脂以外の材質のものを用いて構成することもできる。シュラウド２０は、ラジエータ２側に空気が流入する空気流入口２０ａが形成されており、その反対側に空気が流出する空気流出口２０ｂが形成されている。シュラウド２０には、その内部における空気流出口２０ｂ側に軸流ファン１０が配置されている。

シュラウド２０は、モータ３０を固定するモータ固定部としてのモータマウント２７、このモータマウント２７を支持する複数のステー２６等を有している。

モータマウント２７は、モータ３０の一部が配置される開口部４０と、モータ３０を支持する複数の締結部２６を有している。本実施形態における、モータマウント２７は、３つの締結部２６を有している。各締結部２６は、それぞれモータマウント２７の開口部４０の周囲の開口縁部２７ａに形成されている。図４に示すように、各締結部２６には、ボルト５０を挿入するための穴部が形成されている。

締結部２６の１つは、モータ３０の回転軸３１が水平方向を向くように送風機１のシュラウド２０を縦置きにしたときに、モータマウント２７の開口部４０の下端に位置する部位に形成されている。また、各締結部２６は、後述するモータ３０のセンターピース３５に形成された３つの締結凸部３８と対応する位置に形成されている。

次にモータ３０について説明する。モータ３０は、アウターロータ型の電動モータである。図２に示したように、モータ３０は、回転軸３１、ロータ３２、ステータ３３、センターピース３５、モータカバー３７等を有している。

ロータ３２は、永久磁石３２ａおよびヨーク３２ｂを含んで構成されている。ヨーク３２ｂは、円筒状のボス部１１の内側に固定されるとともに、ベアリング３１ａを介してファン軸心ＣＬ１周りに回転自在となっている。永久磁石３２ａは、ヨーク３２ｂの内周側に設けられている。

ステータ３３は、コアと、このコアに巻装されたコイル（いずれも図示せず）とを有している。ステータ３３は、ロータ３２に対して、モータ３０の回転軸３１の軸心を中心とする径方向内側に配置され、センターピース３５に固定されている。ステータ３３のコイルは、不図示の制御回路から通電され、その電圧および電流は制御回路により制御される。

センターピース３５は、板状の部材により構成され、モータ３０の回転軸３１を支持固定している。本実施形態では、モータ３０の回転軸３１はセンターピース３５の中心に固定されている。センターピース３５には、ステータ３３、モータカバー３７等が取り付けられている。センターピース３５は、モータマウント２７の開口部４０に配置されている。

センターピース３５には、モータ３０をモータマウント２７に固定するための複数の締結凸部３８が形成されている。各締結凸部３８は、センターピース３５の外縁から径方向外側へ突出するように形成されている。図４に示したように、各締結凸部３８には、ボルト５０を締結するためのボルト孔３８ａが形成されている。ボルト孔３８ａの内周面にはネジ溝が形成されている。なお、締結凸部３８は、モータに設けられた被締結部に相当する。

モータマウント２７の締結部２６に形成された各穴部と、センターピース３５の締結凸部３８に形成された各ボルト孔３８ａの位置を一致させて、モータマウント２７におけるボス部１１と対向する面と反対面側からボルト５０締結することでセンターピース３５がモータマウント２７に支持固定されている。

なお、センターピース３５の締結凸部３８とモータマウント２７の締結部２６が締結されている部分以外は、モータマウント２７とセンターピース３５との間に隙間が形成されている。しかし、センターピース３５の締結凸部３８とモータマウント２７の締結部２６が締結されている部分は、モータマウント２７とセンターピース３５との間に隙間は形成されない。

モータカバー３７は、樹脂または金属製の部材で構成され、コイルに流れる電流を制御する制御回路やコイルに流れる過電流を検出する回路部品等を覆っている。

このように構成される送風機１は、モータ３０の回転軸３１の回転により軸流ファン１０が回転すると、図２中の矢印Ｆ１のように、ラジエータ２を通過した空気が、軸流ファン１０に吸い込まれ、軸流ファン１０からファン軸心ＣＬ１に沿って吹き出される。

次に、本実施形態の送風機１の主な特徴部分について説明する。図２に示したように、モータマウント２７の開口部４０の周囲の開口縁部２７ａは、モータマウント２７の開口部４０に配置されたモータ３０のセンターピース３５と隙間を設けて対向するよう配置されている。

上述したように、モータ冷却用リブ１１０は、ボス部１１の内側に設けられ、軸流ファン１０の回転に伴って遠心ファンの役割を果たす。モータ冷却用リブ１１０が設けられたボス部１１の回転により、モータ３０外の空気がセンターピース３５とモータマウント２７の隙間を通ってモータ３０内へ導入される。

そして、モータ３０内へ導入された空気は、ヨーク３２ｂ内を通った後、複数のモータ冷却用リブ１１０の間に形成された空気通路１０１ａを通ってモータ３０の外へ排気される。これによりモータ３０内に配置されたステータ３３のコイル等が冷却される。

ここで、本実施形態では、モータマウント２７の開口部４０の周囲の開口縁部２７ａが、モータ３０の回転軸３１の軸心に対して傾斜している。具体的には、この開口縁部２７ａには、モータ３０の回転軸３１の他端側から軸流ファン１０が取り付けられた一端側へ進むにつれて拡径するよう勾配が形成されている。なお、本実施形態では、開口部４０の周囲の開口縁部２７ａの全体にわたって勾配が形成されている。

これにより、モータ３０のセンターピース３５と、モータマウント２７の開口部４０の周囲の開口縁部２７ａとの間の通路面積が広く、モータ３０内へ導入される風流れが良好となるので、モータ３０の冷却性能を向上させることができる。

図５は、図２に対応する図であり、モータマウント２７の開口部４０の周囲の開口縁部２７ａが、モータ３０の回転軸３１の軸心に対して平行となった比較例を示した図である。このように、開口縁部２７ａが、モータ３０の回転軸３１の軸心に対して平行となっていると、モータ３０のセンターピース３５と開口縁部２７ａとの間の流路面積が狭く、モータ３０内へ導入される風流れが悪く、モータ３０の冷却性能が良くない。

上記した構成によれば、ファン装置は、モータ３０の回転軸３１の一端側に取り付けられ、回転軸３１とともに回転するファン１０と、モータ３０が配置される開口部４０を有し、モータ３０を支持するモータマウント２７と、を備えている。さらに、モータマウント２７の開口部４０の周囲の開口縁部２７ａの少なくとも一部には、回転軸３１の他端側から一端側へ進むにつれて拡径するように勾配が形成されている。

したがって、開口縁部２７ａが、モータ３０の回転軸３１と平行となるように構成されている場合と比較して、モータマウント２７とモータ３０との間の通路面積が広く、モータ３０内に導入される空気流れが良好となるので、モータ３０の冷却性能を向上することができる。

また、モータマウント２７の開口部４０の周囲の開口縁部２７ａのうち、開口部４０に配置されたモータの一部と対向する部位には、回転軸３１の他端側から一端側へ進むにつれて拡径するように勾配が形成されているので、モータ３０にモータマウント２７を組み付ける際に、モータマウント２７の開口部４０とモータ３０の一部との位置ズレを吸収することができ、組み付け性を向上することもできる。

また、モータマウント２７の開口部４０の周囲の開口縁部２７ａには、モータ３０のセンターピース３５に設けられた締結凸部３８と締結される締結部２６が形成されている。また、モータマウント２７の開口部４０の周囲の開口縁部２７ａのうち、モータ３０のセンターピース３５に設けられた締結凸部３８と対向する部位には、回転軸３１の他端側から一端側へ進むにつれて拡径する勾配が形成されている。

このため、モータ３０の回転軸３１が水平方向を向くように送風機１のシュラウド２０を縦置きにしたときに、モータマウント２７の開口部４０の周囲の開口縁部２７ａのうち、センターピース３５の締結凸部３８と対向する部位に形成された勾配により、締結部２６に付着した水の排水性を向上することができる。さらに、締結部２６に設けられるボルト５０の錆を防止することが可能である。

また、モータマウント２７の開口部４０の周囲の開口縁部２７ａのうち、センターピース３５の締結凸部３８と対向する部位に形成された勾配により、モータマウント２７の締結部２６と、センターピース３５の締結凸部３８の位置を容易に一致させることができ、モータ３０にモータマウント２７を組み付けする際の組み付け性を向上することができる。

特に、モータマウント２７の開口部４０の周囲の開口縁部２７ａのうち、センターピース３５の締結凸部３８と対向する部位に形成された勾配により、モータ３０を固定した状態でモータ３０にモータマウント２７を自動組み付けする際の位置決めを容易にすることができる。

（他の実施形態）
（１）上記実施形態では、モータ３０のセンターピース３５と対向するよう配置されたモータマウント２７の全周にわたって勾配を形成した。これに対し、モータ３０のセンターピース３５と対向するよう配置されたモータマウント２７の一部に勾配を形成してもよい。

（２）上記実施形態では、ボルト５０を用いてモータマウント２７の締結部２６にモータ３０のセンターピース３５に形成された締結凸部３８を締結したが、ボルト５０を用いた締結に限定されるものではなく、例えば、ネジやリベット等を用いてモータマウント２７にモータ３０を締結してもよい。

（３）上記実施形態では、モータマウント２７の開口部４０の周囲の開口縁部２７ａの断面が直線状となっているが、開口縁部２７ａの断面が曲線状となるよう構成してもよい。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

（まとめ）
・上記実施形態の一部または全部で示された第１の観点によれば、空気を送風するファン装置は、モータの回転軸の一端側に取り付けられ、回転軸とともに回転するファンと、モータの一部が配置される開口部を有し、モータを支持するモータマウントと、を備えている。

そして、モータマウントの開口部の周囲の開口縁部のうち、開口部に配置されたモータの一部と対向する部位には、回転軸の他端側から一端側へ進むにつれて拡径するように勾配が形成されている。

・上記実施形態の一部または全部で示された第２の観点によれば、モータマウントの開口部の周囲の開口縁部には、モータに設けられた被締結部と締結される締結部が形成されている。

そして、モータマウントの開口部の周囲の開口縁部のうち、モータに設けられた被締結部と対向する部位には、回転軸の他端側から一端側へ進むにつれて拡径するように勾配が形成されている
これによれば、モータマウントの開口部の周囲の開口縁部のうち、センターピースの締結凸部と対向する部位に形成された勾配により、モータマウントの締結部と、センターピースの被締結部の位置を容易に一致させることができ、モータにモータマウントを組み付けする際の組み付け性を向上することができる。

特に、モータマウントの開口部の周囲の開口縁部のうち、センターピースの被締結と対向する部位に形成された勾配により、モータを固定した状態でモータにモータマウントを自動組み付けする際の位置決めを容易にすることができる。

さらに、モータの回転軸が水平方向を向くように送風機のシュラウドを縦置きにしたときに、モータマウントの開口部の周囲の開口縁部のうち、センターピースの締結凸部と対向する部位に形成された勾配により、締結部に付着した水の排水性を向上することができ、さらに、締結部に設けられるボルトの錆を防止することもできる。

１ 送風機
１０ 軸流ファン
１１ ボス部
１２ 羽根
２０ シュラウド
２７ モータマウント
２７ａ 開口縁部
２６ 締結部
３０ モータ
３５ センターピース
３８ 締結凸部

Claims (2)

1. 空気を送風するファン装置であって、
   モータ（３０）の回転軸（３１）の一端側に取り付けられ、前記回転軸とともに回転するファン（１０）と、
   前記モータの一部が配置される開口部（４０）を有し、前記モータを支持するモータマウント（２７）と、を備え、
   前記モータマウントの前記開口部の周囲の開口縁部（２７ａ）のうち、前記開口部に配置された前記モータの一部と対向する部位には、前記回転軸の他端側から前記一端側へ進むにつれて拡径するように勾配が形成されているファン装置。
2. 前記モータマウントの前記開口部の周囲の開口縁部には、前記モータに設けられた被締結部（３８）と締結される締結部（２６）が形成されており、
   前記モータマウントの前記開口部の周囲の開口縁部のうち、前記モータに設けられた被締結部と対向する部位には、前記回転軸の他端側から前記一端側へ進むにつれて拡径するように勾配が形成されている請求項１に記載のファン装置。

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