JP2018129928A - 空調用ブロアモータユニット - Google Patents

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Abstract

【課題】空調用ブロアモータユニットにおいて、ステータの振動が回路基板やケーシングに伝達することを回避する。【解決手段】ブラシレスモータ12を構成するステータ56の第1〜第3ステータ側端子部140a〜140cには、第1フック部160a〜160c、第2フック部162a〜162c、クランプ部164a〜164cがそれぞれ形成される。一方、回路基板14に位置決め固定された絶縁性支持部材126には、第1〜第3基板側端子部130a〜130cが露呈する。第1フック部160a〜160c、第2フック部162a〜162cには、電磁コイル122a〜122cの結線部170b〜170aが電着される。また、第1〜第3基板側端子部130a〜130cとクランプ部164a〜164cには、可撓性線材である第1〜第3撚り線128a〜128cが電着される。【選択図】図3

Description

本発明は、ブラシレスモータによってブロアファンを回転させる空調用ブロアモータユニットに関する。
車両用空調装置では、空調用ブロアモータユニットを構成するブロアファンが回転動作し、これにより送風が行われる。このブロアファンは、ブラシレスモータの作用下に回転する。すなわち、ブラシレスモータは、電磁コイルを含むステータと、ヨークとして機能し且つ永久磁石を保持したカップ形状の回転盤を含むロータとを有する。前記電磁コイルに交流電流が通電されると、該電磁コイルと前記永久磁石との間に交番磁界が形成される。これに伴ってロータが回転することにより、該ロータに保持された回転軸、及び該回転軸に取り付けられたブロアファンが回転する。
ブラシレスモータの出力、ひいてはブロアファンの回転速度等は、回路基板に設けられた制御回路によって制御される。制御回路には、コンデンサや抵抗、スイッチング素子等の電子部品が設けられており、これらの電子部品は、ブラシレスモータを構成する電磁コイルに対して電気的に接続されている。
特許文献1に記載されるように、電磁コイルと電子部品との導通は、バスバーによってなされることが通例である。ここで、特許文献1記載の従来技術では、アッパーケースとロアケースからなる回路保護ケース内の所定位置に固定されたインナケースに回路基板を取り付けるとともに、該インナケースにバスバーを埋設している。また、ブロアファンが回転した際にステータからの振動が回路基板に伝達されることを防止するためのU字状の防振構造を設けている。
一方、特許文献2には、ステータ(特許文献2では「固定子」と指称されている)を構成する電磁コイルに交流電流を供給するためのリード線を、所定の張力を付与して緊張した状態として、電磁コイルの絶縁部に設けられた端子に巻回することが提案されている。
特開2001−275328号公報 特開2001−309600号公報
バスバーは剛性を有する成形体であり、このため、成形すること自体が煩雑である。しかも、剛性を有するために振動を吸収する能力が乏しい。従って、ステータの振動がバスバーを介して回路基板に伝達される懸念がある。
特許文献2に記載されるようにリード線を用いるようにすれば、成形作業が不要となる。しかしながら、特許文献2記載の技術はモールドモータであり、リード線及びステータが樹脂で被覆される。これにより振動が発生すること自体が抑制されるものの、被覆樹脂のためにモールドモータの重量が大となるとともに、材料コストが高騰するという不具合がある。しかも、リード線が緊張しているので、モールドモータに発生した振動をリード線が吸収することは困難である。
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、煩雑な成形作業を要することなく得ることが可能であり、しかも、ブラシレスモータで発生した振動が回路基板に伝達されることを抑制し得る空調用ブロアモータユニットを提供することを目的とする。
前記の目的を達成するために、本発明は、ステータコアを被覆する絶縁材に線材が巻回されてなり、U相を形成するU相用電磁コイル、V相を形成するV相用電磁コイル、及びW相を形成するW相用電磁コイルを含むステータと、永久磁石を保持して前記ステータの周縁に沿って回転するロータとを有するブラシレスモータによってブロアファンを回転させる空調用ブロアモータユニットであって、
前記ステータに保持されるとともに、前記ブラシレスモータの回転軸を回転可能に支持した金属製の軸受保持部と、
前記ブラシレスモータを制御するための電子部品が設けられた回路基板と、
前記軸受保持部及び前記回路基板を、互いが重畳しない位置に保持した金属製の支持盤と、
を備え、
前記絶縁材の、前記回路基板に臨む側の端面に、前記U相用電磁コイル、前記V相用電磁コイル又は前記W相用電磁コイルの中の1本の前記線材の端部と、該電磁コイルと隣り合い且つ相が異なる電磁コイルの中の残余の1本の前記線材の端部とに電気的に接続されたステータ側端子部が設けられ、
前記回路基板に、前記電子部品と電気的に接続された基板側端子部が設けられ、
前記基板側端子部と、前記ステータ側端子部に保持された前記線材の端部とが、可撓性線材を介して相対的に揺動可能に電気的に接続されていることを特徴とする。
すなわち、本発明においては、回路基板に設けられた電子部品と、ブラシレスモータを構成するステータとの間に、可撓性線材を架け渡している。従って、ブラシレスモータを構成する電磁コイルに通電がなされてロータが回転するときにステータが振動した際、可撓性線材が撓む。これに伴い、ステータから回路基板側に伝播する振動が吸収される。
このように、可撓性線材を用いたことにより、ステータで発生した振動が可撓性線材で吸収される。このため、回路基板やケーシングに振動が伝達され難くなる。その結果として、空調用ブロアモータユニットが静音化される。換言すれば、静粛性に優れた空調用ブロアモータユニットが得られる。
また、ブラシレスモータは、いわゆるアウタロータ型であり、可撓性線材及びステータを樹脂で被覆する必要がない。従って、煩雑な成形作業が不要となる。加えて、空調用ブロアモータユニットの重量が大となることや、材料コストが高騰することを回避することができる。
可撓性線材は、例えば、銅素線等の細線が複数個撚り合わされた撚り線から構成することができる。この場合、撚り線に絶縁被膜が設けられていないので、撚り線を基板側端子部又はステータ側端子部に電気的に接続するべく絶縁被膜を除去する必要がない。従って、撚り線を、基板側端子部又はステータ側端子部に対して簡便に接続することができる。
可撓性線材は、複数個の細線が撚り合わされるとともに、ステータ側端子部及び基板側端子部に接続される部位以外が絶縁被膜で被覆された撚り線であってもよい。この場合、撚り線が撓んだ際に回路基板等に接触するような事態が起こったとしても、撚り線と回路基板等との間の絶縁が保たれる。
基板側端子部の一部は、樹脂からなるとともに前記回路基板に連結された絶縁性支持部材に埋入されていることが好ましい。この場合、基板側端子部を樹脂材にインサート成形すればよい。このような絶縁性支持部材を回路基板に位置決め固定することで、複数(3相)の基板側端子部の全てが回路基板に対して一挙に位置決め固定される。このように、基板側端子部を位置決め固定することが容易となる。
可撓性線材とステータ側端子部とを対向させるには、例えば、支持盤に挿通孔を形成し、ステータ側端子部を該挿通孔に通せばよい。これにより、ステータ側端子部が支持盤に干渉することなく可撓性線材に近接することが可能となる。
絶縁性支持部材は、撚り線を支持することが好ましい。これにより、撚り線が必要以上に大きく撓むことや、このことに起因して撚り線が回路基板等に接触すること等を防止することができる。
さらに、絶縁性支持部材に収容凹部を形成し、撚り線を収容凹部に支持することが好ましい。これにより、撚り線が必要以上に大きく撓むことを一層有効に防止することができる。
絶縁性支持部材に、回路基板からステータ側端子部に向かって延在する柱状部を設けるとともに、該柱状部で撚り線を支持するようにしてもよい。この場合、柱状部に収容凹部を形成し、該収容凹部に撚り線を収容することが好ましい。これによっても、撚り線が必要以上に大きく撓むことや、このことに起因して撚り線が回路基板等に接触すること等を防止することができる。
回路基板に凹形状に切り欠かれた切欠部を形成し、絶縁性支持部材を切欠部の縁部に沿って添設するようにしてもよい。切欠部は、本来は剛性が小さいが、絶縁性支持部材が縁部に沿って添設されることにより、該切欠部近傍の剛性が向上する。このため、回路基板に振動が伝達され難くなり、静粛性に優れた空調用ブロアモータユニットが得られる。
本発明によれば、回路基板に設けられた電子部品と、ブラシレスモータを構成するステータとの間に架け渡す導通材として、可撓性線材を用いるようにしている。ブラシレスモータを構成するロータが回転することに伴ってステータが振動した際には、可撓性線材が撓む。この撓みにより、ステータから回路基板側に伝播する振動が吸収されるので、回路基板やケーシングに振動が伝達され難くなる。従って、静粛性に優れた空調用ブロアモータユニットが得られる。
また、この場合、可撓性線材及びステータを樹脂で被覆する必要がないので、煩雑な成形作業が不要となるとともに、空調用ブロアモータユニットの重量が大となることや、材料コストが高騰することを回避することができる。
本発明の実施の形態に係る空調用ブロアモータユニットの概略縦断面図である。 図1に示す空調用ブロアモータユニットの、ケーシングを構成する下側半体を省略した底面図である。 図1に示す空調用ブロアモータユニットの、ケーシングを構成する下側半体及び上側半体、支持盤等を省略した要部概略分解斜視図である。 別の実施の形態に係る空調用ブロアモータユニットの要部概略斜視図である。
以下、本発明に係る空調用ブロアモータユニットにつき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、以降における「下」、「上」は、図1における下方(Z1方向)及び上方(Z2方向)に対応する。また、各図面に付したX1方向同士は同一方向を表し、X2、Y1、Y2、Z1及びZ2方向同士についても同様である。また、図1におけるX1方向、X2方向はそれぞれ紙面奥側、紙面手前側であり、図2におけるZ1方向、Z2方向はそれぞれ紙面手前側、紙面奥側である。
図1は、本実施の形態に係る空調用ブロアモータユニット10の概略縦断面図である。この空調用ブロアモータユニット10は、ブラシレスモータ12と、該ブラシレスモータ12を制御する制御回路が設けられた回路基板14と、該回路基板14を支持する支持盤16と、これらブラシレスモータ12、回路基板14及び支持盤16を収容したケーシング18とを有する。ブラシレスモータ12の回転軸20には、仮想線で示すブロアファン22が取り付けられる。
ケーシング18は、いずれも樹脂からなる下側半体24と上側半体26とが組み合わされて構成される。下側半体24は、上側半体26に臨む側が開口した中空体であり、一方、上側半体26は、下側半体24に臨む側が開口した中空体である。すなわち、下側半体24は底部を構成し、上側半体26は天井部を構成する。従って、ケーシング18も中空体として構成され、その中空内部は、上側半体26に形成された空気導入口28(図2参照)から導入された冷却風の流通路となる。なお、冷却風は、回転するブロアファン22によって発生する空気流である。
下側半体24には、該下側半体24を上側半体26に連結する連結ネジ30を通すための連結ネジ挿通孔32が複数個(例えば、3個)形成されており、図1にはその中の1個が示されている。勿論、連結ネジ挿通孔32は、冷却風の流通を妨げない位置に形成される。また、下側半体24には、その底壁部が上側半体26側に指向して折曲されることで、略逆V字形状をなす突部34が形成されている。この突部34は、冷却風を案内する案内部として機能する。
下側半体24の上側開口の外縁部近傍には、該外縁部に沿って周回する薄肉の第1嵌合部36が形成されている。一方、上側半体26の下側開口には、該外縁部に沿って周回する薄肉の第2嵌合部38が形成されており、下側半体24に上側半体26が組み付けられたときには、第2嵌合部38が第1嵌合部36を囲繞する。すなわち、第1嵌合部36の外面と第2嵌合部38の内面とが互いに当接する。これにより、下側半体24と上側半体26とが互いに嵌合している。
下側半体24を省略した底面図である図2に示すように、上側半体26は、一端部に前記空気導入口28が形成された直線形状部40と、該直線形状部40に連なる円環形状の蓋部42とを有する。空気導入口28の近傍には、所定の部材、例えば、ブロアファン22を囲繞するいわゆるスクロール形状のファンケーシング(図示せず)に接続されるダクト44(図1参照)が立設される。また、蓋部42の周縁部には、空調用ブロアモータユニット10を前記ファンケーシングに連結するための3個のステー部46が設けられている。
連結ネジ挿通孔32に対応する部位には、連結ネジ用孔48が設けられる。すなわち、連結ネジ挿通孔32に通された連結ネジ30は、連結ネジ用孔48に螺合される。これにより、下側半体24と上側半体26が連結されてケーシング18が構成される。
蓋部42の中心部には、円環状突部50が上方に指向して突出形成される。該円環状突部50には、後述するロータ52よりも大径の回転軸挿通口54が形成される。この回転軸挿通口54からは、ブラシレスモータ12の回転軸20が露呈する。その一方で、ブラシレスモータ12を構成するステータ56及びロータ52、該ブラシレスモータ12を制御する回路基板14等は、支持盤16とともにケーシング18に収容されている。さらに、蓋部42の、下側半体24を臨む側の面(すなわち、裏面)には、後述する支持ネジ60を螺合するための支持ネジ用孔62が形成される。
支持盤16は、薄肉の金属からなる。略円盤形状をなす支持盤16の約半分は、回路基板14に重畳する重畳部位である。重畳部位には、ヒートシンク部64が一体的に設けられる。なお、ヒートシンク部64は、複数個のフィン(図示せず)が立設されることで表面積が大となった放熱部である。すなわち、ヒートシンク部64により、支持盤16に伝達された回路基板14の熱の放散が促進される。
支持盤16は、ヒートシンク部64の下面が前記突部34側を臨み且つ前記フィンが上側半体26を臨む姿勢でケーシング18内に収容されている。ヒートシンク部64、及びそれ以外の数箇所(本実施の形態では2箇所)には、下側半体24に臨む側から上側半体26に臨む側に向かって延在するように、取付ネジ用孔66が形成される。
また、支持盤16の外縁からは、互いに約120°の位相差となる位置に配設された3個のネジ台座部70が突出する。図2には、その中の1個が示されている。ネジ台座部70には支持ネジ挿通孔72が形成されており、該支持ネジ挿通孔72には、支持盤16を上側半体26に取り付けるための支持ネジ60が通される。
さらに、支持盤16の中心には、金属からなる軸受保持部としての第1ベアリングホルダ74及び第2ベアリングホルダ76(図1参照)を保持する保持孔78が形成されるとともに、該保持孔78を中心として円弧形状に延在する通風孔80が複数個(例えば、3個)形成される。1個の通風孔80の近傍には、図示しない円筒状ネジ部が形成される。
保持孔78には、第1防振用ラバー部材94と第2防振用ラバー部材96とが組み合わされたラバー組立体98が嵌装される。また、保持孔78には、後述する第1ステータ側端子部140a、第2ステータ側端子部140b及び第3ステータ側端子部140cの各々が挿通される第1切欠部81a、第2切欠部81b、及び第3切欠部81cが、互いに略120°の位相差となるように形成される。
以上のように構成される支持盤16は、例えば、アルミニウム合金からなる鋳造物として得ることができる。この支持盤16には、車体側に設けられた図示しないワイヤハーネスを挿入するためのカプラハウジング82が、前記円筒状ネジ部に螺合される保持ネジ84によって支持される。該カプラハウジング82は樹脂からなり、絶縁性である。なお、前記ワイヤハーネスは、カプラハウジング82内に先端が突出した図示しない導通部材に電気的に接続される。
ここで、第1ベアリングホルダ74の大径な下端には第1ベアリング90及び図示しないウェーブワッシャが挿入され、一方、第2ベアリングホルダ76に臨む側の上端は、下端に比して小径に設定されている。また、第2ベアリングホルダ76の大径な上端には第2ベアリング92が圧入され、一方、第1ベアリングホルダ74に臨む側の下端は、前記上端に比して小径に設定されている。また、該第1ベアリングホルダ74に臨む側の下端には、第1ベアリング90が圧入される。
前記ラバー組立体98は、圧入結合される第1ベアリングホルダ74及び第2ベアリングホルダ76の下端と上端の直径がそれぞれ相違することで形成される段部によって支持盤16に挟着され、前記保持孔78に位置決めされる。その結果、軸受保持部としての第1ベアリングホルダ74及び第2ベアリングホルダ76が、ラバー組立体98を介して支持盤16に弾性保持される。
第1ベアリングホルダ74、第2ベアリングホルダ76には、第1ベアリング90、第2ベアリング92を介してブラシレスモータ12の回転軸20が回転自在に支持される(図1参照)。
回路基板14は、直線形状部100と湾曲円弧部102とを有する略半円形状をなし、直線形状部100が回転軸20側を臨む。直線形状部100には、支持盤16に弾性保持される軸受保持部に干渉することを回避するべく、湾曲円弧部102に指向して凹形状に陥没した、切欠部としての逃げ部104(特に図3参照)が形成される。このため、回路基板14は、平面視で回転軸20に重なる(覆う)ことはなく、囲繞することもない。
すなわち、軸受保持部及び回路基板14は、支持盤16により、互いが重畳しない位置に保持される。なお、回路基板14は、ブラシレスモータ12の制御に回転検出センサを必要としないセンサレス制御方式である。このため、回路基板14における回転軸20の近傍に、回転軸20の回転角度状態を検出するための回転検出センサを設ける必要がない。従って、軸受保持部と回路基板14を互いに離間させることが容易である。
逃げ部104の、軸受保持部から最も離間する底部近傍には、2個を1組として、回路基板14に形成された分岐回路に接続するスルーホール(いずれも図示せず)が3組、すなわち、6個形成されている。1組をなす2個のスルーホールは、互いに近接する。なお、この実施の形態では、スルーホールは2個を1組としているが、1組をなす個数は、ブラシレスモータ12の必要電流量に対応して適宜変更すればよい。すなわち、ブラシレスモータ12の設計計画出力が小さく前記分岐回路の個別の負荷電流量が小となる場合には、1個のスルーホールを他のスルーホールと組み合わせることなく用いるようにしてもよい。これとは逆に、より大きな出力のブラシレスモータ12を用いるために前記分岐回路の個別の負荷電流量が大となり得る場合には、3個以上のスルーホールを1組とするようにしてもよい。
また、回路基板14には、取付ネジ110が通される取付ネジ挿通孔112(図1参照)、後述する固定ネジ114が通される図示しない固定ネジ通過孔が形成される。取付ネジ挿通孔112の位置は、前記取付ネジ用孔66の位置に対応する。
回路基板14には、コンデンサや抵抗、スイッチング素子等の各種の電子部品120が設けられるとともに図示しない配線によって導電経路が形成され、これにより制御回路が構成されている。該制御回路は、回転軸20の回転速度を制御する等の制御を行う。
前記導通部材は、前記配線に電気的に接続される。前記制御回路への通電(給電)は、この導通部材を介してなされる。該導通部材は、回路基板14の上方(上面)にハンダ等で固着されて直線形状部100から突出し、上述したように、突出した導通部材の先端側はカプラハウジング82内に収納されている。
一方、制御回路から、ステータ56を構成するU相用電磁コイル122a、V相用電磁コイル122b、W相用電磁コイル122cへの通電は、導通用組立体124によってなされる。一層詳細には、導通用組立体124は、図3に示すように、絶縁性支持部材126と、第1撚り線128a〜第3撚り線128c(可撓性線材)と、第1基板側端子部130a〜第3基板側端子部130cとを含んで構成される。なお、図3では、上側半体26や支持盤16を省略している。
絶縁性支持部材126は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等の樹脂材料からなり、胴長尺で且つ互いに対向する第1柱状部132a及び第2柱状部132bと、第1柱状部132aと第2柱状部132bを連結する橋架部134とを有する。第1柱状部132a及び第2柱状部132bには、ステータ56側に指向して陥没する収容凹部136a、136bがそれぞれ形成されている。このため、第1柱状部132a及び第2柱状部132bは、断面略U字形状をなす。また、これら第1柱状部132a及び第2柱状部132bは、延在途中で軸受保持部の外周縁に沿うように折曲されている(図2参照)。
橋架部134には、第1基板側端子部130a〜第3基板側端子部130cが埋設されている。ここで、第1基板側端子部130a〜第3基板側端子部130cの下方側は、第1撚り線128a〜第3撚り線128cを挟持するべく二叉に分岐し、且つ上方側は、1組(2個)のスルーホールに差し込まれるべく二叉に分岐している。また、橋架部134には、固定ネジ114が螺合される固定ネジ用孔(図示せず)が形成される。該固定ネジ用孔の近傍には、第2撚り線128bに沿うU字型切欠138が形成される。
第1撚り線128a〜第3撚り線128cは、撚り合わされた複数個の細線(銅素線等)から構成される。従って、第1撚り線128a〜第3撚り線128cには絶縁被膜が設けられていない。第1撚り線128a〜第3撚り線128cの各一端部は第1基板側端子部130a〜第3基板側端子部130cの下方側の二叉にそれぞれ挟持され、他端部は、第1ステータ側端子部140a〜第3ステータ側端子部140c(後述)の下方側の二叉に挟持される。
第1撚り線128aと第3撚り線128cは略同一の長さであり、鏡面対称の関係にある。これら第1撚り線128a及び第3撚り線128cの、ステータ56側に臨む先端は、回転軸20の軸心方向を指向するように折曲されている。そして、第1撚り線128aと第3撚り線128cの間に挟まれた第2撚り線128bは、第1撚り線128a及び第3撚り線128cに比して短尺に設定される。
第1撚り線128a及び第3撚り線128cは、第1柱状部132a及び第2柱状部132bに形成された前記収容凹部136a、136bに収容されることで、絶縁性支持部材126に支持されている。なお、橋架部134から下側半体24に向かって突出した第1基板側端子部130a〜第3基板側端子部130cと、第1ステータ側端子部140a〜第3ステータ側端子部140cとの間には高低差がある。この高低差に合わせるべく、第1撚り線128a、第2撚り線128b及び第3撚り線128cは、第1基板側端子部130a〜第3基板側端子部130cの下方側の二叉から回路基板14の方向に向かってクランク状に折曲されている。
回路基板14には、上記したように取付ネジ挿通孔112が形成される。取付ネジ挿通孔112に取付ネジ110が通されるとともに、該取付ネジ110がヒートシンク部64(フィンの裏面)、及びそれ以外の2箇所に形成された取付ネジ用孔66に螺合される。この螺合により、回路基板14が支持盤16に支持される。回路基板14は、支持盤16を介して間接的にケーシング18に支持されるが、ケーシング18に直接連結されてはいない。
ブラシレスモータ12は、図1に示すように、第2ベアリングホルダ76の外周壁に位置決め固定されたステータ56と、回転軸20に保持されて該回転軸20と一体的に回転するロータ52とを有する。この中のステータ56は円環形状をなす部材であり、第2ベアリングホルダ76が圧入されたヨーク部と、ヨーク部の外周から回転軸20の軸線と垂直な方向に放射状に突出するように形成されるティース部とを有する積層コア150(ステータコア)を有する。該積層コア150は、1組のインシュレータ152a、152b(絶縁材)で上下から挟持される。ステータ56は、さらに、インシュレータ152a、152bを介して積層コア150のティース部に巻回されたU相用電磁コイル122a、V相用電磁コイル122b、W相用電磁コイル122cを備える。
ヨーク部は、該積層コア150の内周側で円環形状をなし、第2ベアリングホルダ76の外周壁に堅牢に位置決め固定される。一方、ティース部は、ロータ52を構成する回転盤154の内周壁に対向する。すなわち、この場合、ブラシレスモータ12は、ステータ56の外方にロータ52が位置する、いわゆるアウタロータ型である。
隣接するティース部同士は、所定間隔で互いに離間している。すなわち、互いの間にはクリアランスが形成されている。このクリアランスは、冷却風が通過する通路となる。
支持盤16を臨む積層コア150の下方のインシュレータ152aには、支持盤16及び回路基板14に指向して延在する第1端子埋設部156a〜第3端子埋設部156cがそれぞれ設けられる。これら第1端子埋設部156a〜第3端子埋設部156cの各々からは、前記第1ステータ側端子部140a〜第3ステータ側端子部140cの下端が下側半体24に指向してそれぞれ突出している。すなわち、第1ステータ側端子部140a〜第3ステータ側端子部140cの上端は、第1端子埋設部156a〜第3端子埋設部156cにそれぞれ埋入している。
第1端子埋設部156a〜第3端子埋設部156cから露呈した第1ステータ側端子部140a〜第3ステータ側端子部140cは、側方から突出して互いに近接する方向に折り返された第1フック部及び第2フック部と、下端が二叉に分岐することで形成されたクランプ部とを有する。以下、理解を容易にするべく、第1ステータ側端子部140aの第1フック部、第2フック部及びクランプ部の参照符号を160a、162a、164a、第2ステータ側端子部140bの第1フック部、第2フック部及びクランプ部の参照符号を160b、162b、164b、第3ステータ側端子部140cの第1フック部、第2フック部及びクランプ部の参照符号を160c、162c、164cとする。
U相を形成するU相用電磁コイル122a、V相を形成するV相用電磁コイル122b、W相を形成するW相用電磁コイル122cは、奇数個(本実施の形態では5個)ずつ存在する。なお、U相用電磁コイル122a、V相用電磁コイル122b、W相用電磁コイル122cはいずれも、1本の線材が、周方向に沿って隣り合う奇数個、例えば、5個のティース部に順次掛け渡されることで形成される。そして、5個のU相用電磁コイル122aの中、両端に位置するものから結線部170a、170bが1本ずつ引き出される。5個のV相用電磁コイル122b、5個のW相用電磁コイル122cにおいても同様に、両端に位置するものから結線部170c、170d、結線部170e、170fが1本ずつ引き出される。
結線部170a、170bは、それぞれ、第3ステータ側端子部140cの第2フック部162c、第1ステータ側端子部140aの第1フック部160aに挟持される。また、結線部170c、170dは、第1ステータ側端子部140aの第2フック部162a、第2ステータ側端子部140bの第1フック部160bに挟持され、結線部170e、170fは、第2ステータ側端子部140bの第2フック部162b、第3ステータ側端子部140cの第1フック部160cに挟持される。
図1に示すように、第1ステータ側端子部140a〜第3ステータ側端子部140cは支持盤16の第1切欠部81a〜第3切欠部81cに挿通されて支持盤16の下方に露出している。この露出に伴い、回路基板14が支持盤16に保持されたとき、第1ステータ側端子部140a〜第3ステータ側端子部140cのクランプ部164a〜164cが第1撚り線128a〜第3撚り線128cにそれぞれ対向する。第1撚り線128a〜第3撚り線128cは、この状態で、クランプ部164a〜164cに挟持される。
以上の挟持がなされるとともに電着(ヒュージング)がなされることで、各部材間の電気的接続がなされる。すなわち、結線部170b、170cが第1ステータ側端子部140aを介して第1撚り線128aに電気的に接続される。同様に、結線部170d、170eが第2ステータ側端子部140bを介して第2撚り線128bに電気的に接続され、結線部170f、170aが第3ステータ側端子部140cを介して第3撚り線128cに電気的に接続される。
ロータ52は、図1に示す回転盤154を有する。この回転盤154は、第1ベアリングホルダ74、第2ベアリングホルダ76に回転自在に挿入された回転軸20に支持される。該回転盤154は、側壁部181と円形状底面182とを有する有底カップ形状をなし、円形状底面182から略垂下するように形成された側壁部181の内面には、ステータ56のティース部と対向するように、複数個の永久磁石180が保持されている。回転軸20とともに回転盤154が回転するときには、永久磁石180も回転盤154と一体的に回転する。
回転盤154の円形状底面182は上方を臨み、且つ該円形状底面182は、上側半体26の円環状突部50に形成された回転軸挿通口54から、回転軸20とともに露呈する。円環状突部50と円形状底面182との間には、所定のクリアランスが形成される。なお、図1から諒解されるように、側壁部181は回転軸挿通口54に囲繞されており、空調用ブロアモータユニット10の外部には露呈しない。
さらに、円形状底面182には、ブロアファン22が設けられる回転軸20を通すべく中心部に設けられた回転軸支持部183が円環状突部として設けられるとともに、ティース部に臨む複数の通気開口184が形成される。該通気開口184の、円形状底面182の周方向に沿う寸法は、該円形状底面182の直径方向内方から外方に向かうに従って大きくなるように設定されている。このため、通気開口184は、短辺が回転軸挿通口54を臨み、長辺が円形状底面182の外周縁部を臨む略台形形状をなす。
本実施の形態に係る空調用ブロアモータユニット10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。
空調用ブロアモータユニット10は、以下のようにして組み立てられる。すなわち、はじめに、第1端子埋設部156a〜第3端子埋設部156cから第1ステータ側端子部140a〜第3ステータ側端子部140cの下端が露呈したインシュレータ152aとインシュレータ152bで積層コア150を覆った後、インシュレータ152a、152bを介してティース部に線材(巻線)を巻回することで電磁コイルを形成する。1個のティース部に対する巻回が終了したら、隣のティース部に線材を掛け渡して巻回する。これを繰り返して5個の電磁コイルを形成し、U相用電磁コイル122aとする。同様にして、V相用電磁コイル122b、W相用電磁コイル122cを形成する。
そして、U相用電磁コイル122aの結線部170b、V相用電磁コイル122bの結線部170cを第1端子埋設部156aに沿ってそれぞれ引き出す。同様にして、V相用電磁コイル122bの結線部170d、W相用電磁コイル122cの結線部170eを第2端子埋設部156bに沿って引き出すとともに、W相用電磁コイル122cの結線部170f、U相用電磁コイル122aの結線部170aを第3端子埋設部156cに沿って引き出す。
さらに、積層コア150の内周側で円環形状をなすヨーク部の内孔に、第2ベアリングホルダ76を圧入する。その後、第2ベアリングホルダ76の小径な下端に第2防振用ラバー部材96を外嵌し、さらに、第2防振用ラバー部材96の比較的小径な部位に、支持盤16の保持孔78を嵌装する。
その後、第1防振用ラバー部材94を第2防振用ラバー部材96に組み合わせる。支持盤16にラバー組立体98を嵌装した状態として、ここに第1ベアリングホルダ74の小径な上端を、第2ベアリングホルダ76の小径な下端に圧入する。これにより、軸受保持部がラバー組立体98を介して支持盤16に弾性支持される。
次に、第2ベアリングホルダ76の内孔に第2ベアリング92を圧入し、さらに、第2ベアリング92の内孔に、ロータ52を保持した回転軸20を圧入する。その後、下方から第1ベアリングホルダ74の内孔にウェーブワッシャを挿入する。そして、第1ベアリング90を回転軸20に圧入するとともに前記ウェーブワッシャを挟持するようにして第1ベアリング90を第1ベアリングホルダ74の内孔に挿入する。これにより、ロータ52(永久磁石180)がステータ56の外縁を囲繞するブラシレスモータ12が構成される。すなわち、回転盤154の側壁部181の内面に支持されてロータ52を構成する永久磁石180が、ステータ56の積層コア150に対向する。
その後、カプラ部を構成するカプラハウジング82を、回路基板14の直線形状部100から突出するようにして、保持ネジ84を前記円筒状ネジ部に螺合することで支持盤16に連結する。このように、カプラハウジング82は支持盤16に設けられ、回路基板14には設けられていない。このため、回路基板14における電子部品120の搭載スペースが十分な広さとして確保されるので、回路基板14にいわゆるデッドスペースが生じ難い。加えて、カプラハウジング82が平面視で回転軸20に重なることがない。
以上のようにして得られたブラシレスモータ12と支持盤16の組立体を、上側半体26に組み付ける。すなわち、支持ネジ60を、ネジ台座部70の支持ネジ挿通孔72に通し且つ支持ネジ用孔62に螺合することで、支持盤16を上側半体26に連結する。これと同時に、回転軸20と、回転盤154の円形状底面182が上側半体26の回転軸挿通口54から露呈する。
次に、回路基板14を支持盤16に取り付ける。すなわち、回路基板14の取付ネジ挿通孔112に通した取付ネジ110を、ヒートシンク部64(フィンの裏面)、及びそれ以外の2箇所に形成された取付ネジ用孔66に螺合する。これにより、回路基板14が取付ネジ110を介して支持盤16に支持される。
以上とは別に、射出成形を行う等して、収容凹部136a、136bが形成された第1柱状部132aと第2柱状部132bが、第1基板側端子部130a〜第3基板側端子部130cの一部が埋入された橋架部134を介して連結された絶縁性支持部材126を得る。その後、第1撚り線128a及び第3撚り線128cの一端を第1基板側端子部130a、第3基板側端子部130cで挟持及び電着するとともに、大部分を収容凹部136a、136bに収容する。また、第2撚り線128bの一端を第2基板側端子部130bで挟持及び電着するとともに、長さ方向略中間部をU字型切欠138に添設する。このようにして、導通用組立体124を構成する。
次に、回路基板14に導通用組立体124を取り付ける。この際、回路基板14に形成された3組(6個)のスルーホールに対し、第1基板側端子部130a〜第3基板側端子部130cの上方側の二叉を差し込む。これにより、回路基板14に対する導通用組立体124の位置決めがなされる。その結果、逃げ部104の縁部に沿って導通用組立体124が配設されるとともに、固定ネジ通過孔の位置と固定ネジ用孔の位置が合う。固定ネジ通過孔に固定ネジ114を通し、固定ネジ用孔に螺合することで、導通用組立体124が回路基板14に取り付けられて位置決め固定される。
同時に、第1撚り線128a〜第3撚り線128cのステータ56側の先端が、クランプ部164a〜164cに遊挿される。さらに、第1撚り線128a〜第3撚り線128cの先端とクランプ部164a〜164cとをそれぞれ電着する。
このようにして、回路基板14に実装された電子部品120とU相用電磁コイル122a、V相用電磁コイル122b、W相用電磁コイル122cとが電気的に接続される。なお、回路基板14は支持盤16を介して上側半体26に間接的に支持され、上側半体26に直接連結されることはない。
次に、下側半体24に形成された連結ネジ挿通孔32に連結ネジ30を通し、さらに、該連結ネジ30を、上側半体26に形成された連結ネジ用孔48に螺合する。これにより、下側半体24と上側半体26とが連結される。また、この際、第1嵌合部36の外面を第2嵌合部38の内面が覆うことで、下側半体24が上側半体26に嵌合される。以上により、前記組立体(回路基板14、支持盤16及びブラシレスモータ12)を収容したケーシング18が構成される。
さらに、回転軸20にブロアファン22(図1参照)が取り付けられることで、空調用ブロアモータユニット10が得られるに至る。カプラハウジング82は、下側半体24から露出して該下側半体24に隣り合う位置となる。
上記したように回路基板14が平面視で回転軸20に重ならないオフセット位置であるため、ケーシング18の上下方向(厚み方向)寸法が大きくなることを回避することができる。さらに、カプラハウジング82(カプラ部)が下側半体24に隣り合うので、下側半体24の厚みの範囲内に収まる。このため、ケーシング18が厚み方向に大きくなることが回避される。従って、空調用ブロアモータユニット10の小型化を図ることが容易となる。
空調用ブロアモータユニット10は、車体に搭載されて車両用空調装置に組み込まれる。この際、ステー部46に図示しない組付ネジが通されるとともに、該組付ネジが所定の部材、例えば、ブロアファン22を囲繞するいわゆるスクロール形状のファンケーシング(図示せず)に螺合される。
この状態で、車体側のワイヤハーネスが前記カプラハウジング82内に挿入されて導通部材に電気的に接続される。車両用空調装置を運転する際には、ワイヤハーネスから導通部材を介して制御回路に通電がなされる。
この通電に伴い、該制御回路の制御下にコンデンサや抵抗、スイッチング素子等の各種の電子部品120を介してU相用電磁コイル122a、V相用電磁コイル122b、W相用電磁コイル122cにも通電がなされる。その結果、ステータ56に交番磁界が発生する。この交番磁界と、ロータ52を構成する永久磁石180による磁界との間で吸引・反発が連続的に起こることにより、回転盤154が回転する。これと一体的に、回転軸20及びブロアファン22が回転する。
制御回路に通電がなされることに伴い、電子部品120及び回路基板14が熱を帯びる。この熱は、支持盤16に伝達されて該支持盤16のヒートシンク部64に到達する。ヒートシンク部64が回路基板14に近接しているので、回路基板14の熱が速やかにヒートシンク部64に伝達される。
ブロアファン22が回転することに伴い、図示しない前記ファンケーシング内に該ブロアファン22の周囲(特に上方)の空気が巻き込まれて、遠心ファンであるブロアファン22の遠心方向に向かう空気流となる。この空気流の一部は、上側半体26のダクト44内に形成された空気導入口28からケーシング18の内部に導入され、該ケーシング18内の流通路を流通する冷却風となる。
ここで、下側半体24には、上側半体26に向かって凸となる突部34が設けられている。冷却風が突部34に接触した際には、該冷却風は、傾斜した上流側の側部に沿って流通する。その結果、冷却風の一部の進行方向が上側半体26側に変更される。このように、突部34は、冷却風の一部を上側半体26側に案内する案内部である。
上側半体26側に進行した冷却風の一部は、ヒートシンク部64に接触する。従って、ヒートシンク部64が速やかに冷却される。上記したように、回路基板14の熱がヒートシンク部64に速やかに伝達されるので、ヒートシンク部64を介しての回路基板14の熱の放散が効率よく進行する。このように、ケーシング18内に突部34(案内部)を設けて冷却風をヒートシンク部64に向けるようにしたことにより、回路基板14の熱を除去することが容易となる。
ヒートシンク部64が支持盤16の一部位として一体的に設けられているときには、支持盤16の全体を放熱部材として利用可能となることから、別部材であるヒートシンクを支持盤16に連結する場合に比して放熱面積を大きくすることができる。このため、空調用ブロアモータユニット10の小型化を図りながら、回路基板14を効率よく冷却することができる。
冷却風の残部は、突部34を越えて下側半体24内の流通路を流通し、回路基板14やステータ56側に向かって上昇する。冷却風は、回路基板14等に接触した後に支持盤16の通風孔80を通過し、さらに、ステータ56の周方向に隣接するティース部同士の間の間隙を通過する。これにより、回路基板14や支持盤16、ブラシレスモータ12が冷却される。
冷却風は、上側半体26の回転軸挿通口54とブラシレスモータ12の回転盤154との間の間隙や、回転盤154に形成された通気開口184を介してケーシング18外に排出される。その後、ブロアファン22(遠心ファン)の空気流に還流される。
回転軸20が回転することに伴い、内孔に回転軸20が通されたステータ56が振動する。この振動は、第1ステータ側端子部140a〜第3ステータ側端子部140cを介して第1撚り線128a〜第3撚り線128cに伝達される。
ここで、第1撚り線128a〜第3撚り線128cは可撓性線材である。従って、第1撚り線128a〜第3撚り線128cは、振動が伝達されることに伴って容易に撓む。このようにして第1撚り線128a〜第3撚り線128cが撓むことにより、振動が吸収される。その結果、振動が回路基板14や支持盤16ないしケーシング18に伝達されることが抑制される。これにより回路基板14やケーシング18が共振することが回避されるので、空調用ブロアモータユニット10を静音化することができる。
仮に振動が回路基板14に伝達されたとしても、絶縁性支持部材126が固定ネジ114を介するネジ止めによって回路基板14に連結されている。このため、回路基板14の剛性が向上するので、空調用ブロアモータユニット10を一層静音化することができる。
さらに、第1撚り線128a、第2撚り線128b及び第3撚り線128cの、第1基板側端子部130a、第2基板側端子部130b及び第3基板側端子部130c、第1ステータ側端子部140a、第2ステータ側端子部140b及び第3ステータ側端子部140cに電着された両端部以外は、絶縁性支持部材126の第1柱状部132a、U字型切欠138及び第2柱状部132bに支持されている。このため、第1撚り線128a、第2撚り線128b及び第3撚り線128cは、第1柱状部132a、U字型切欠138及び第2柱状部132bから脱落することが回避されて収容凹部136a、U字型切欠138及び収容凹部136b内で撓む。これにより、第1撚り線128a、第2撚り線128b及び第3撚り線128cが回路基板14に接触して短絡が起こることが有効に回避される。以上のような理由から、空調用ブロアモータユニット10の信頼性が向上する。
さらに、ブラシレスモータ12及び回路基板14は、金属製の支持盤16を介在するようにして、ケーシング18の内壁に対して所定距離で離間している。このため、ブラシレスモータ12及び回路基板14が振動ないし揺動した場合であっても、ケーシング18の内壁がブラシレスモータ12ないし回路基板14に干渉することが回避される。しかも、回路基板14、支持盤16及びブラシレスモータ12の組立体は、ケーシング18に収容されている。このために組立体から放出される騒音がケーシング18の内壁に衝突するので、騒音がケーシング18の周囲に過度に放射される事態を防止することができる。
結局、本実施の形態によれば、静粛性に優れる小型な空調用ブロアモータユニット10を構成することができる。また、当接音が発生する懸念や、回路基板14に傷が発生する懸念が払拭されるとともに、耐久性が向上する。
本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、図4に示すように、第1柱状部132a及び第2柱状部132bを設けることなく、橋架部134に相当する端子埋入部200のみを有する絶縁性支持部材202を構成するようにしてもよい。すなわち、絶縁性支持部材202に第1柱状部132a及び第2柱状部132bを設けることは必須ではない。この場合、絶縁性支持部材202の構成が簡素となり、その分、射出成形等による作製が容易となるという利点がある。なお、図4では結線部170a〜170fを省略している。
また、図4に示される実施の形態では、第1基板側端子部130a〜第3基板側端子部130cと第1ステータ側端子部140a〜第3ステータ側端子部140cに、複数個の細線が撚り合わされ且つ絶縁被覆が設けられた撚り線204を架け渡している。このように、絶縁被覆で被覆された撚り線204を用いることも可能である。
さらに、図4に示すように、結線部170a〜170f中の2個を一挙に掛止する1個の第1掛止部206と、撚り線204を掛止する第2掛止部208とを有するものとして構成されたステータ側端子部210を用いるようにしてもよい。
10…空調用ブロアモータユニット 12…ブラシレスモータ
14…回路基板 16…支持盤
18…ケーシング 20…回転軸
22…ブロアファン 24…下側半体
26…上側半体 28…空気導入口
52…ロータ 56…ステータ
64…ヒートシンク部 70…ネジ台座部
74、76…ベアリングホルダ 80…通風孔
82…カプラハウジング 90、92…ベアリング
94、96…防振用ラバー部材 98…ラバー組立体
114…固定ネジ 120…電子部品
122a…U相用電磁コイル 122b…V相用電磁コイル
122c…W相用電磁コイル 124…導通用組立体
126、202…絶縁性支持部材 128a〜128c、204…撚り線
130a〜130c…基板側端子部 132a、132b…柱状部
136a、136b…収容凹部 138…U字型切欠
140a〜140c、210…ステータ側端子部
150…積層コア 152a、152b…インシュレータ
154…回転盤 156a〜156c…端子埋設部
160a〜160c…第1フック部 162a〜162c…第2フック部
164a〜164c…クランプ部 170a〜170f…結線部
180…永久磁石 184…通気開口
200…端子埋入部 206、208…掛止部

Claims (9)

  1. ステータコアを被覆する絶縁材に線材が巻回されてなり、U相を形成するU相用電磁コイル、V相を形成するV相用電磁コイル、及びW相を形成するW相用電磁コイルを含むステータと、永久磁石を保持して前記ステータの周縁に沿って回転するロータとを有するブラシレスモータによってブロアファンを回転させる空調用ブロアモータユニットであって、
    前記ステータに保持されるとともに、前記ブラシレスモータの回転軸を回転可能に支持した金属製の軸受保持部と、
    前記ブラシレスモータを制御するための電子部品が設けられた回路基板と、
    前記軸受保持部及び前記回路基板を、互いが重畳しない位置に保持した金属製の支持盤と、
    を備え、
    前記絶縁材の、前記回路基板に臨む側の端面に、前記U相用電磁コイル、前記V相用電磁コイル又は前記W相用電磁コイルの中の1本の前記線材の端部と、該電磁コイルと隣り合い且つ相が異なる電磁コイルの中の残余の1本の前記線材の端部とに電気的に接続されたステータ側端子部が設けられ、
    前記回路基板に、前記電子部品と電気的に接続された基板側端子部が設けられ、
    前記基板側端子部と、前記ステータ側端子部に保持された前記線材の端部とが、可撓性線材を介して相対的に揺動可能に電気的に接続されていることを特徴とする空調用ブロアモータユニット。
  2. 請求項1記載の空調用ブロアモータユニットにおいて、前記ステータ側端子部が前記支持盤に形成された挿通孔に通されて前記可撓性線材と前記ステータ側端子部とが対向することを特徴とする空調用ブロアモータユニット。
  3. 請求項1又は2記載の空調用ブロアモータユニットにおいて、前記可撓性線材が、複数個の細線が撚り合わされた撚り線であることを特徴とする空調用ブロアモータユニット。
  4. 請求項1又は2記載の空調用ブロアモータユニットにおいて、前記可撓性線材が、複数個の細線が撚り合わされるとともに、前記ステータ側端子部及び前記基板側端子部に接続される部位以外が絶縁被膜で被覆された撚り線であることを特徴とする空調用ブロアモータユニット。
  5. 請求項3又は4記載の空調用ブロアモータユニットにおいて、樹脂からなるとともに前記回路基板に連結された絶縁性支持部材を有し、且つ前記基板側端子部の一部が前記絶縁性支持部材に埋入していることを特徴とする空調用ブロアモータユニット。
  6. 請求項5記載の空調用ブロアモータユニットにおいて、前記撚り線が前記絶縁性支持部材に支持されることを特徴とする空調用ブロアモータユニット。
  7. 請求項6記載の空調用ブロアモータユニットにおいて、前記絶縁性支持部材に収容凹部が形成され、前記撚り線が前記収容凹部に支持されていることを特徴とする空調用ブロアモータユニット。
  8. 請求項7記載の空調用ブロアモータユニットにおいて、前記絶縁性支持部材は、前記回路基板から前記ステータ側端子部に向かって延在する柱状部を有し、前記柱状部に前記収容凹部が形成されていることを特徴とする空調用ブロアモータユニット。
  9. 請求項5〜8のいずれか1項に記載の空調用ブロアモータユニットにおいて、前記回路基板に凹形状に切り欠かれた切欠部が形成されるとともに、前記絶縁性支持部材が前記切欠部の縁部に沿って添設されることを特徴とする空調用ブロアモータユニット。
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