JP2019187140A - ファンモータ - Google Patents

Abstract

【課題】発熱素子がロータハウジングの径方向の範囲内に配置されていても、発熱素子の冷却性を確保できるファンモータを提供する。【解決手段】ファンモータ１０において、回路基板２２は、センターピース２０の板状部５０に対するステータ１６と反対側に配置された基板本体６２と、基板本体６２における板状部５０側の面６２Ａに実装されると共にロータハウジング２８の径方向の範囲Ｒ内に配置された発熱素子６４とを有する。回路基板２２に対する板状部５０側には、ヒートシンク２６の放熱部７４が配置されており、放熱部７４は、発熱素子６４と接触又は伝熱材７８を介して接触している。板状部５０には、モータ部４２の軸方向に放熱部７４と対向するガイド部９０が形成されており、ガイド部９０は、放熱部７４との間に空気取入口７０から取り入れられた空気をモータ部４２の径方向外側から中心側に向けて案内する空気案内流路９２を形成している。【選択図】図２

Description

本発明は、ファンを回転させるためのファンモータに関する。

従来、ファンモータとしては、次のものが知られている（例えば、特許文献１〜６参照）。すなわち、従来のファンモータは、有天筒状のロータハウジングを有するロータと、ロータハウジングの内側に収容されたステータと、ロータハウジングの周囲に設けられたモータホルダと、ロータハウジングの開口と対向する板状部を有するセンターピースと、板状部に対するステータと反対側に配置された回路基板とを備える。

このファンモータにおいて、回路基板の基板本体には、発熱素子が実装されている。発熱素子は、端子部及び本体部を有するスルーホール実装品であり、発熱素子の本体部は、ロータハウジングの径方向外方に向けて延びる端子部を介して基板本体に固定されることにより、ロータハウジングの径方向外方に配置されている。この発熱素子の本体部には、ヒートシンクが接触又は伝熱材を介して接触している。

また、モータホルダには、空気取入口が形成されており、ヒートシンクは、空気取入口からロータハウジングの開口へ通じる空気案内流路に配置されている。そして、ファンの回転に伴って空気取入口から取り入れられた空気が空気案内流路を流れると、ヒートシンクを介して発熱素子が冷却されるようになっている。

特開２０１７−１８４５４７号公報 特開２０１７−１７５７６９号公報 特開２０１７−１５０４５１号公報 特開２０１５−５７０１４号公報 特許第４１０２５１４号公報 特許第３４２６１５１号公報

しかしながら、例えば発熱素子が表面実装品である場合、この発熱素子がロータハウジングの径方向外方に向けて延びる端子部を有しないため、発熱素子がロータハウジングの径方向の範囲内に配置されることがある。従来のファンモータでは、空気取入口から取り入れられた空気がロータハウジングの開口に達すると、この開口からロータハウジングの内側に流入するので、発熱素子がロータハウジングの径方向の範囲内に配置されていると、発熱素子やヒートシンクに十分な空気を供給することができず、発熱素子の冷却が不足する虞がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、発熱素子がロータハウジングの径方向の範囲内に配置されていても、発熱素子の冷却性を確保できるファンモータを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のファンモータは、有天筒状のロータハウジングを有するロータと、前記ロータハウジングの内側に収容されたステータとを有するモータ部と、前記ロータハウジングの周囲に設けられ、空気取入口を有するモータホルダと、前記ロータハウジングの開口と対向する板状部を有するセンターピースと、前記板状部に対する前記ステータと反対側に配置された基板本体と、前記基板本体における前記板状部側の面に実装されると共に前記ロータハウジングの径方向の範囲内に配置された発熱素子とを有する回路基板と、前記回路基板に対する前記板状部側に配置されて前記発熱素子と接触又は伝熱材を介して接触する放熱部を有するヒートシンクと、前記板状部に形成されて前記モータ部の軸方向に前記放熱部と対向すると共に、前記放熱部との間に前記空気取入口から取り入れられた空気を前記モータ部の径方向外側から中心側に向けて案内する空気案内流路を形成するガイド部と、を備える。

このファンモータによれば、回路基板に対する板状部側には、ヒートシンクの放熱部が配置されており、この放熱部は、発熱素子と接触又は伝熱材を介して接触している。また、板状部には、モータ部の軸方向に放熱部と対向するガイド部が形成されており、このガイド部は、放熱部との間に空気取入口から取り入れられた空気をモータ部の径方向外側から中心側に向けて案内する空気案内流路を形成している。

したがって、空気案内流路に空気が流れることにより、空気がロータハウジングの開口からロータハウジングの内側に流入することを抑制できる。これにより、空気案内流路を形成するヒートシンクの放熱部に空気を供給することができるので、発熱素子がロータハウジングの径方向の範囲内に配置されていても、発熱素子の冷却性を確保できる。

なお、請求項２に記載のように、請求項１に記載のファンモータにおいて、前記板状部には、前記ガイド部に対する前記モータ部の中心側に位置すると共に、前記ステータ側に向けて開口し、前記空気案内流路に案内された空気を前記ステータに供給する空気供給口が形成されていても良い。

このファンモータによれば、板状部には、ガイド部に対するモータ部の中心側に位置すると共に、ステータ側に向けて開口する空気供給口が形成されている。そして、空気案内流路に案内された空気は、空気供給口からステータに供給される。これにより、空気案内流路に案内された空気を利用してステータを冷却することができるので、発熱素子の冷却性に加えて、ステータの冷却性も確保できる。

また、請求項３に記載のように、請求項１又は請求項２に記載のファンモータにおいて、前記ガイド部は、前記板状部における前記ロータハウジングの開口との対向面よりも前記ロータハウジング側に突出していても良い。

このファンモータによれば、ガイド部は、板状部におけるロータハウジングの開口との対向面よりもロータハウジング側に突出している。これにより、ガイド部と放熱部との間隔が広がることで、空気案内流路に流入する空気の流量を増加させることができるので、発熱素子の冷却性を向上させることができる。

本実施形態に係るファンモータの縦断面図である。 図１のヒートシンクの周辺部の拡大図である。 図１のセンターピース、回路基板、及び、ヒートシンクの分解斜視図である。 図１のセンターピースを図３のＦ４−Ｆ４線方向に見た側面図である。

以下、本発明の一実施形態について説明する。

図１に示される本実施形態のファンモータ１０は、例えば乗用自動車等の車両に搭載される送風装置に好適に用いられる。このファンモータ１０は、モータシャフト１２と、ロータ１４と、ステータ１６と、モータホルダ１８と、センターピース２０と、回路基板２２と、回路ケース２４と、ヒートシンク２６とを備えている。なお、各図において、矢印Ｚ１は、ファンモータ１０の軸方向一方側を示しており、矢印Ｚ２は、ファンモータ１０の軸方向他方側を示している。

ロータ１４は、開口２８Ａを有する有天円筒状のロータハウジング２８と、ロータハウジング２８の周壁部の内側に固着されたロータマグネット３０を有する。ロータハウジング２８の天井部の中央部には、円筒状の固定部３２が形成されており、この固定部３２の内側には、モータシャフト１２が圧入されている。このモータシャフト１２の先端部は、ロータハウジング２８の軸方向一方側に突出している。

ステータ１６は、ロータハウジング２８の内側に収容されている。このステータ１６は、ロータマグネット３０の径方向内側にロータマグネット３０と対向して配置されている。ステータ１６は、ステータコア３４と、複数の巻線３６を有する。複数の巻線３６は、ステータコア３４に放射状に形成された複数のティース３８に樹脂製のインシュレータを介して巻回されている。

ステータコア３４の中央部には、ステータコア３４の軸方向に貫通する貫通孔４０が形成されており、このステータコア３４及び複数の巻線３６を含むステータ１６の全体は、環状を成している。上述のモータシャフト１２、ロータ１４、及び、ステータ１６は、ブラシレスモータであるモータ部４２を構成している。

モータホルダ１８は、例えば、樹脂製であり、ロータハウジング２８の周囲に設けられている。このモータホルダ１８は、ロータハウジング２８の周囲を囲う円筒部４４と、この円筒部４４から円筒部４４の径方向外側に拡がる円環部４６とを有する。この円環部４６は、ロータハウジング２８の軸方向を板厚方向とする円環板状に形成されている。円環部４６の周方向の複数の箇所には、車体等の取付対象物に固定される結合部４８がそれぞれ形成されている。

センターピース２０は、例えば、樹脂製である。このセンターピース２０は、ロータハウジング２８の開口２８Ａと対向する板状部５０と、この板状部５０の中央部からステータ１６側に突出する円筒状の支持部５２と、この支持部５２の軸方向一方側から支持部５２に組み付けられた円筒状の支持部材５４とを有する。板状部５０は、モータ部４２の軸方向を板厚方向として形成されている。板状部５０は、ロータハウジング２８の開口２８Ａの全体と対向する大きさを有している。この板状部５０には、上述の結合部４８と対応する位置に被結合部５６が形成されている。この結合部４８及び被結合部５６がボルト５８で結合されることにより、モータホルダ１８は、センターピース２０に組み付けられている。

支持部５２の先端部は、環状に形成されたステータコア３４の内側に圧入されており、これにより、ステータ１６は、センターピース２０に支持されている。さらに、センターピース２０に設けられた支持部５２及び支持部材５４には、軸受６０がそれぞれ収容されており、この軸受６０の内側には、モータシャフト１２が圧入されている。このようにしてモータシャフト１２が軸受６０を介して支持部５２及び支持部材５４に支持されることにより、ロータ１４は、センターピース２０及びステータ１６に対して回転可能とされている。

回路基板２２は、板状部５０に対するステータ１６と反対側に配置された板状の基板本体６２と、基板本体６２における板状部５０側の面６２Ａに実装された発熱素子６４とを有する。基板本体６２は、モータ部４２の軸方向を板厚方向として配置されている。発熱素子６４は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。この発熱素子６４は、一例として、表面実装品である。

図２に示されるように、発熱素子６４は、基板本体６２における板状部５０側の面６２Ａに表面実装されることにより、ロータハウジング２８の径方向の範囲Ｒ内に配置されている。ロータハウジング２８の径方向の範囲Ｒ内は、ロータハウジング２８の周壁部よりも径方向内側に相当する。

ここで、仮に、発熱素子６４が端子部及び本体部を有するスルーホール実装品である場合には、端子部がロータハウジング２８の径方向外方に向けて延びることにより、発熱素子６４の本体部がロータハウジング２８の径方向外方に配置されることがある。

しかしながら、本実施形態では、発熱素子６４がロータハウジング２８の径方向外方に向けて延びる端子部を有しない表面実装品であるため、発熱素子６４がロータハウジング２８の径方向の範囲Ｒ内に配置されている。この発熱素子６４は、平盤状に形成されており、基板本体６２に重ね合わされた状態で基板本体６２に表面実装されている。

この回路基板２２は、巻線３６の励磁を切替制御する機能を有する。回路基板２２によって巻線３６の励磁が切替制御されると、ステータ１６に回転磁界が形成される。また、ステータ１６に回転磁界が形成されると、ステータ１６とロータ１４との間に吸引及び反発力が作用し、ロータ１４が回転する。

回路ケース２４は、扁平容器状に形成されており、開口を板状部５０側に向けた状態で板状部５０に組み付けられている。回路ケース２４は、回路基板２２に対する板状部５０と反対側に配置されて回路基板２２と対向する底壁部６６を有している。この底壁部６６と板状部５０との間の空間には、上述の回路基板２２が収容されている。

この回路ケース２４及び上述のモータホルダ１８には、モータ部４２の径方向外方に延出する延出部６８が形成されている。この延出部６８は、ダクト状に形成されている。この延出部６８の先端部には、空気取入口７０が形成されている。この空気取入口７０は、モータホルダ１８に形成されており、モータ部４２の軸方向一方側を向いて開口している。また、延出部６８の内側は、空気取入流路７２を形成している。この空気取入流路７２は、空気取入口７０から回路基板２２の側に向けて延びている。

ヒートシンク２６は、伝熱性の高い例えばアルミニウム等の金属で形成される。ヒートシンク２６は、回路基板２２に対する板状部５０側に配置された放熱部７４と、放熱部７４から空気取入口７０の側へ延びる傾斜部７６とを有する。

放熱部７４は、モータ部４２の軸方向を板厚方向とする板状に形成されている。この放熱部７４は、伝熱材７８を介して発熱素子６４と接触している。回路基板２２には、複数の発熱素子６４（図３参照）が集約して実装されており、放熱部７４は、複数の発熱素子６４と伝熱材７８を介して接触している。放熱部７４は、ネジ８０によって基板本体６２に固定されている。

傾斜部７６は、放熱部７４に対して屈曲されており、回路基板２２の外側に突出している。この傾斜部７６は、モータ部４２の径方向内側に向かうに従ってモータ部４２の軸方向一方側に向かうように、換言すれば、回路基板２２側に向かうに従って板状部５０側に向かうように、モータ部４２の径方向に対して傾斜している。傾斜部７６は、底壁部６６と基板本体６２との間の隙間を空気取入口７０の側から埋めるように配置されている。

以上の構成であるファンモータ１０（図１参照）は、上述の通り、例えば乗用自動車等の車両に搭載される送風装置に好適に用いられる。ファンモータ１０が車両に搭載される送風装置に用いられる場合、モータシャフト１２の先端部には、ファン１００（例えばシロッコファン）が取り付けられ、モータホルダ１８は、ファン１００を収容するダクト１０２に組み付けられる。

ファン１００は、回転に伴いファン１００の軸方向一方側に向けて送風するように構成されている。ダクト１０２におけるファン１００と対向する位置には、送風口１０４が形成されており、さらに、ダクト１０２の側部には、ダクト１０２の軸方向に延びる連絡流路１０６が形成されている。連絡流路１０６の一端部は、ダクト１０２の内側と連通されており、連絡流路１０６の他端部は、上述の空気取入口７０と連通されている。

そして、このファンモータ１０では、ロータ１４と共にファン１００が回転すると、ファン１００の軸方向一方側が正圧になり、ファン１００の軸方向他方側が負圧になる。また、このとき、図２の矢印Ａで示されるように、連絡流路１０６に空気が流入し、連絡流路１０６の内側をダクト１０２の軸方向一方側から他方側に向けて空気が流れる。この空気は、空気取入口７０を通じて空気取入流路７２に流入し、空気取入流路７２に流入した空気は、ヒートシンク２６の側に向けて流れる。

ところで、従来のファンモータでは、発熱素子６４が端子部及び本体部を有するスルーホール実装品とされている。そして、発熱素子６４の本体部は、ロータハウジング２８の径方向外方に向けて延びる端子部を介して基板本体６２に固定されることにより、ロータハウジング２８の径方向外方（ロータハウジング２８の径方向の範囲Ｒよりも径方向外側）に配置される。また、この発熱素子６４の本体部に接触するヒートシンク２６も、ロータハウジング２８の径方向外方に配置される。

つまり、従来のファンモータでは、発熱素子６４の本体部及びヒートシンク２６が空気取入流路７２に配置される。このため、空気取入流路７２に流入した空気で、発熱素子６４の本体部及びヒートシンク２６を冷却することが可能である。

しかしながら、本実施形態では、発熱素子６４が表面実装品とされている。そして、発熱素子６４は、ロータハウジング２８の径方向外方に向けて延びる端子部を有しないため、発熱素子６４がロータハウジング２８の径方向の範囲Ｒ内に配置されている。

ここで、従来のファンモータでは、空気取入口７０から取り入れられた空気がロータハウジング２８の開口２８Ａに達すると、この開口２８Ａからロータハウジング２８の内側に流入する。したがって、発熱素子６４がロータハウジング２８の径方向の範囲Ｒ内に配置されていると、発熱素子６４やヒートシンク２６に十分な空気を供給することができず、発熱素子６４の冷却が不足する虞がある。

そこで、本実施形態では、ロータハウジング２８の径方向の範囲Ｒ内に配置された発熱素子６４及び放熱部７４に空気を引き込むために、次のような構造が追加されている。すなわち、板状部５０には、モータ部４２の軸方向に放熱部７４と対向するガイド部９０が形成されている。ガイド部９０は、モータ部４２の軸方向を板厚方向とする板状に形成されている。

そして、このガイド部９０は、放熱部７４との間に空気取入口７０から取り入れられた空気をモータ部４２の径方向外側から中心側に向けて案内する空気案内流路９２を形成している。この空気案内流路９２は、空気取入流路７２と連通している。したがって、空気案内流路９２に空気が流れることにより、空気がロータハウジング２８の開口２８Ａからロータハウジング２８の内側に流入することが抑制される。これにより、空気案内流路９２を形成するヒートシンク２６の放熱部７４に空気が供給されるので、発熱素子６４がロータハウジング２８の径方向の範囲Ｒ内に配置されていても、発熱素子６４の冷却性が確保される。

また、板状部５０には、空気供給口９４が形成されている。この空気供給口９４は、ガイド部９０に対するモータ部４２の中心側に位置すると共に、ステータ１６側に向けて開口している。そして、この空気供給口９４は、空気案内流路９２に案内された空気をステータ１６に供給する。この空気供給口９４からステータ１６側に供給された空気は、ステータ１６における複数のティース３８の間のスロットに流入する。これにより、空気案内流路９２に案内された空気を利用してステータ１６が冷却されるので、発熱素子６４の冷却性に加えて、ステータ１６の冷却性も確保される。

また、板状部５０には、ロータハウジング２８の開口２８Ａとの対向面５０Ａ（一般面；図３、図４参照）が形成されており、ガイド部９０は、対向面５０Ａよりもロータハウジング２８側（矢印Ｚ１側）に突出している。このように構成されることで、ガイド部９０と放熱部７４との間隔Ｇ（モータ部４２の軸方向に沿った間隔；図４参照）が広がり、空気案内流路９２に流入する空気の流量が増加されるようになっている。

次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

以上詳述したように、本実施形態に係るファンモータ１０によれば、図２に示されるように、回路基板２２に対する板状部５０側には、ヒートシンク２６の放熱部７４が配置されており、この放熱部７４は、発熱素子６４と伝熱材７８を介して接触している。また、板状部５０には、モータ部４２の軸方向に放熱部７４と対向するガイド部９０が形成されており、このガイド部９０は、放熱部７４との間に空気取入口７０から取り入れられた空気をモータ部４２の径方向外側から中心側に向けて案内する空気案内流路９２を形成している。

したがって、空気案内流路９２に空気が流れることにより、空気がロータハウジング２８の開口２８Ａからロータハウジング２８の内側に流入することを抑制できる。これにより、空気案内流路９２を形成するヒートシンク２６の放熱部７４に空気を供給することができるので、発熱素子６４がロータハウジング２８の径方向の範囲Ｒ内に配置されていても、発熱素子６４の冷却性を確保できる。

また、板状部５０には、ガイド部９０に対するモータ部４２の中心側に位置すると共に、ステータ１６側に向けて開口する空気供給口９４が形成されている。そして、空気案内流路９２に案内された空気は、空気供給口９４からステータ１６に供給される。これにより、空気案内流路９２に案内された空気を利用してステータ１６を冷却することができるので、発熱素子６４の冷却性に加えて、ステータ１６の冷却性も確保できる。

また、ガイド部９０は、板状部５０におけるロータハウジング２８の開口２８Ａとの対向面５０Ａ（図３、図４参照）よりもロータハウジング２８側（矢印Ｚ１側）に突出している。これにより、ガイド部９０と放熱部７４との間隔Ｇ（図４参照）が広がることで、空気案内流路９２に流入する空気の流量を増加させることができるので、発熱素子６４の冷却性を向上させることができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態において、放熱部７４は、発熱素子６４と伝熱材７８を介して接触しているが、発熱素子６４と直接接触していても良い。

また、上記実施形態において、発熱素子６４は、一例として、表面実装品とされているが、端子部及び本体部を有するスルーホール実装品とされていても良い。また、スルーホール実装品である発熱素子６４が、ロータハウジング２８の径方向の範囲Ｒ内に配置されていても良い。

また、上記実施形態において、ガイド部９０は、より好ましくは、板状部５０におけるロータハウジング２８の開口２８Ａとの対向面５０Ａ（図３、図４参照）よりもロータハウジング２８側（矢印Ｚ１側）に突出するが、ガイド部９０におけるロータハウジング２８の開口２８Ａとの対向面９０Ａ（図３参照）が、板状部５０におけるロータハウジング２８の開口２８Ａとの対向面５０Ａと面一状に形成されていても良い。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

１０…ファンモータ、１２…モータシャフト、１４…ロータ、１６…ステータ、１８…モータホルダ、２０…センターピース、２２…回路基板、２４…回路ケース、２６…ヒートシンク、２８…ロータハウジング、２８Ａ…開口、３０…ロータマグネット、３２…固定部、３４…ステータコア、３６…巻線、３８…ティース、４０…貫通孔、４２…モータ部、４４…円筒部、４６…円環部、４８…結合部、５０…板状部、５２…支持部、５４…支持部材、５６…被結合部、５８…ボルト、６０…軸受、６２…基板本体、６４…発熱素子、６６…底壁部、６８…延出部、７０…空気取入口、７２…空気取入流路、７４…放熱部、７６…傾斜部、７８…伝熱材、８０…ネジ、９０…ガイド部、９２…空気案内流路、９４…空気供給口、１００…ファン、１０２…ダクト、１０４…送風口、１０６…連絡流路

Claims (3)

1. 有天筒状のロータハウジングを有するロータと、前記ロータハウジングの内側に収容されたステータとを有するモータ部と、
   前記ロータハウジングの周囲に設けられ、空気取入口を有するモータホルダと、
   前記ロータハウジングの開口と対向する板状部を有するセンターピースと、
   前記板状部に対する前記ステータと反対側に配置された基板本体と、前記基板本体における前記板状部側の面に実装されると共に前記ロータハウジングの径方向の範囲内に配置された発熱素子とを有する回路基板と、
   前記回路基板に対する前記板状部側に配置されて前記発熱素子と接触又は伝熱材を介して接触する放熱部を有するヒートシンクと、
   前記板状部に形成されて前記モータ部の軸方向に前記放熱部と対向すると共に、前記放熱部との間に前記空気取入口から取り入れられた空気を前記モータ部の径方向外側から中心側に向けて案内する空気案内流路を形成するガイド部と、
   を備えるファンモータ。
2. 前記板状部には、前記ガイド部に対する前記モータ部の中心側に位置すると共に、前記ステータ側に向けて開口し、前記空気案内流路に案内された空気を前記ステータに供給する空気供給口が形成されている、
   請求項１に記載のファンモータ。
3. 前記ガイド部は、前記板状部における前記ロータハウジングの開口との対向面よりも前記ロータハウジング側に突出している、
   請求項１又は請求項２に記載のファンモータ。