JP2021032214A - 電動ファン - Google Patents

Abstract

【課題】モータに対する通気性を向上させて、モータの温度上昇を抑制することができる電動ファンを提供する。【解決手段】電動ファン１は、モータ２と、モータ２の回転軸３１に固定されたファンボス６１とを備える。ファンボス６１は、周壁部６２と、周壁部６２の開口側端部６２ｂの全周から径方向外方の突出方向に向かって突出する突出部６４とを備える。突出部６４は、開口側端部６２ｂでの突出方向と周壁部６２との成す角度が所定鈍角である。【選択図】図１

Description

本発明は、電動ファンに関する。

従来から、有底筒状のボスと、ボスの外周面に設けられた複数のブレードと、ボスの底部に固定された回転軸を有するモータとを備える電動ファンが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電動ファンでは、回転軸を介してボス及び複数のブレードを回転させるモータは、ボスの内部に配置されている。

実開平６−０６７８９３号公報

ところで、上記したような電動ファンでは、ボスの内部に配置されたモータに対する通気性を向上させることによって、モータの温度上昇を抑制することが望まれていた。

そこで、本発明は、モータに対する通気性を向上させることによってモータの温度上昇を抑制することができる電動ファンを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明に係る電動ファンは、回転軸を有するモータと、前記回転軸に固定され、前記モータを前記回転軸の軸方向の一方から覆う有底筒状のファンボスと、を備え、前記ファンボスは、周壁部と、前記周壁部における開口側端部の全周から径方向外方に向かって突出するとともに前記開口側端部での突出方向と前記周壁部との成す角度が所定鈍角である突出部と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る電動ファンは、回転軸を有するモータと、前記回転軸に固定され、前記モータを前記回転軸の軸方向の一方から覆う有底筒状のファンボスと、を備え、前記ファンボスは、周壁部と、前記周壁部における開口側端部の一部から径方向外方に向かって突出するとともに前記開口側端部での突出方向と前記周壁部との成す角度が所定鈍角である突出部と、を備えることを特徴とする。

上記構成では、前記所定鈍角は１３５度であってもよい。

上記構成では、前記突出部の前記突出方向の長さは１０ｍｍであってもよい。

本発明によれば、ファンボスの周壁部の開口側端部から径方向外方に向かって突出する突出部を備えることによって、モータに対する通気性を向上させて、モータの温度上昇を抑制することが可能となる。

本発明の第１実施形態における電動ファンの断面図。 本発明の第１実施形態における電動ファンのファンボスの斜視図。 本発明の第１実施形態における電動ファンのファンボスの一部を拡大して示す断面図。 本発明の第１実施形態及び比較例における電動ファンの通気の流速分布を示す図。 本発明の第１実施形態及び比較例におけるファンボスの先端部の通気の流速分布を示す図。 本発明の第１実施形態及び比較例における電動ファンの温度分布の例を示す図。 本発明の第２実施形態における電動ファンのファンボスの斜視図。

以下、本発明の実施形態に係る電動ファンについて、図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
＜電動ファン＞
図１は、電動ファン１の断面図である。
以下の説明において、軸方向は、モータ２の回転軸３１の回転軸線方向である。周方向は、回転軸３１の周方向である。径方向は、回転軸３１の径方向である。

電動ファン１は、例えば車両に搭載されるラジエータの冷却用の送風装置であり、車両前後方向のラジエータの後方に配置されている。
図１に示すように、電動ファン１は、例えば、駆動源であるモータ２と、モータ２に取り付けられたファン３と、を備える。

＜モータ＞
モータ２は、例えばインナロータ型のブラシ付きモータである。モータ２は、有底筒状のケース１１と、ケース１１の開口端を覆うエンドブラケット１３と、ケース１１及びエンドブラケット１３に回転自在に支持されるアーマチュア１２と、エンドブラケット１３に固定されるブラシホルダユニット１４と、を備える。
ケース１１は、例えば車体等に固定されている。ケース１１は、例えば、筒状のヨーク部２１と、底部を構成する支持部２２と、を備える。
ケース１１は、ヨーク部２１の内周面に配置された複数の永久磁石２３を備える。複数の永久磁石２３は、周方向に所定間隔を置いて交互に異なる磁極が径方向内方に向けられて配置されている。

ケース１１は、支持部２２の径方向中央に配置された軸受２４を備える。軸受２４は、アーマチュア１２における回転軸３１の一端を支持する。軸受２４によって支持されたアーマチュア１２は、回転軸３１の軸回りに回転する。
支持部２２には、通気用の複数の貫通孔２２ａが形成されている。ケース１１は、支持部２２に形成された各貫通孔２２ａの一部を覆う鎧戸部２５を備える。鎧戸部２５は、貫通孔２２ａの貫通方向を軸方向に交差させ、貫通孔２２ａを軸方向に見通し不可にする。

エンドブラケット１３の外形は、例えば円板状である。エンドブラケット１３は、アーマチュア１２における回転軸３１の他端を支持する軸受４１を備える。エンドブラケット１３には、通気用の複数の貫通孔（図示略）が形成されている。エンドブラケット１３の複数の貫通孔（図示略）とケース１１の複数の貫通孔２２ａとを通過する空気は、軸方向に沿ってモータ２の内部に流入し、モータ２の内部を軸方向に沿って流れた後に、軸方向に沿ってモータ２の外部に流出する。

アーマチュア１２は、回転軸３１と、回転軸３１に嵌合固定されたコア３２及びコンミテータ３３と、を備える。
回転軸３１におけるケース１１の支持部２２側の第１端部３１ａは、ケース１１の軸受２４によって回転自在に支持されている。回転軸３１におけるエンドブラケット１３側の第２端部３１ｂは、エンドブラケット１３の軸受４１によって回転自在に支持されている。これら軸受２４，４２によって、支持されたアーマチュア１２は、回転軸３１の軸回りに回転する。

コア３２の外形は、例えば円筒状である。コア３２は、回転軸３１の第１端部３１ａと第２端部３１ｂとの間で回転軸３１の外周部に固定されている。コア３２は、径方向で複数の永久磁石２３に対向している。

コア３２は、複数のティース３４と、複数のティース３４に巻回されるコイル３５と、を備える。複数のティース３４は、コア３２の中心部で周方向に所定間隔を置いた部位から放射状に径方向外方に突出している。コイル３５は、周方向で隣り合うティース３４間に形成されるスロットを通って絶縁部材（いずれも図示略）の上からティース３４に巻回されている。コイル３５は、外部電源（図示略）からの給電により回転軸３１の軸回りにアーマチュア１２を回転させるための磁界を発生させる。

コンミテータ３３の外形は、例えば円筒状である。コンミテータ３３は、回転軸３１の第２端部３１ｂ寄りの外周部に固定されている。コンミテータ３３は、例えば、筒状の絶縁部３６と、絶縁部３６の外周面に配置された複数のセグメント３７と、を備える。複数のセグメント３７は、導電性の金属材料によって形成されている。複数のセグメント３７は、周方向に所定間隔を置いて配置されることによって互いに絶縁されている。複数のセグメント３７の各々は、コイル３５と電気的に接続されている。

エンドブラケット１３に固定されたブラシホルダユニット１４は、ケース１１とエンドブラケット１３との間に配置されている。ブラシホルダユニット１４は、例えば、ベース５１と、ベース５１に固定された複数のブラシホルダ５３と、ブラシホルダ５３に支持された複数のブラシ５２と、雑防素子としての導電性部材５４と、を備える。
ベース５１の外形は、例えば円環状である。ベース５１の径方向中央部に形成された貫通孔には、コンミテータ３３が挿入されている。

複数のブラシ５２は、周方向に所定間隔を置いて配置された複数のブラシホルダ５３によって支持されている。
複数のブラシホルダ５３は、それぞれブラシ５２を支持する。各ブラシホルダ５３は、径方向内方に位置するコンミテータ３３の各セグメント３７に向かって各ブラシ５２を押し付けるための弾性部材（図示略）を備える。
導電性部材５４は、ベース５１に固定されている。導電性部材５４は、各ブラシ５２と外部電源（図示略）との間に設けられている。導電性部材５４は、例えばチョークコイルである。

＜ファン＞
図２は、電動ファン１のファンボス６１の斜視図である。図３は、電動ファン１のファンボス６１の一部を拡大して示す断面図である。
図１から図３に示すように、ファン３は、アーマチュア１２の回転軸３１の第１端部３１ａに固定されている。ファン３は、ファンボス６１と、ファンボス６１の外周部に設けられたファンブレード（図示略）と、を備える。

ファンボス６１の外形は、モータ２をエンドブラケット１３とは反対側から覆うように有底筒状に形成されている。換言すれば、ファンボス６１は、モータ２を回転軸３１の第１端部３１ａ側（回転軸３１の軸方向一方）から覆うように有底筒状に形成されている。また、ファンボス６１は、モータ２のケース１１との間に通気用の所定空間を設けながらケース１１のヨーク部２１及び支持部２２を覆う。

ファンボス６１は、周壁部６２と、周壁部６２におけるエンドブラケット１３とは反対側端の基端部６２ａを覆う底部６３と、周壁部６２のエンドブラケット１３側端の開口側端部６２ｂから延出された突出部６４と、を有する。
周壁部６２の外形は、例えば円筒状である。周壁部６２は、内周面に設けられた複数の内部ブレード６２ｃを備える。複数の内部ブレード６２ｃは、ファン３の回転駆動時にファンボス６１の内部で径方向内側から外側に向かう気流を発生させる。これに伴い、モータ２の内部を軸方向に沿って通過するとともにファンボス６１とケース１１との間の空間を通って外部に流出する空気の流れが生じる。

周壁部６２の基端部６２ａに設けられた底部６３は、エンドブラケット１３側の内面から軸方向に突出する複数のリブ６５を備える。複数のリブ６５は、ファンボス６１とケース１１との間の空間に袋小路状のラビリンス空間を形成することによって、電動ファン１の内部への液滴の侵入を抑制する。

突出部６４は、周壁部６２の開口側端部６２ｂの全周から径方向外方に斜めに突出している。突出部６４の外形は、例えば周壁部６２の開口側端部６２ｂからの突出方向が軸方向に対して所定鋭角θに屈曲する板状である。つまり、周壁部６２の開口側端部６２ｂでの突出部６４の突出方向Ｄと周壁部６２との成す角度は、所定鈍角（＝１８０°−θ）である。所定鋭角θは、例えば４５°等である。
突出部６４の突出方向の長さＬは、例えば（周壁部６２の直径（すなわち、軸中心（回転軸３１）から周壁部６２の外側面までの距離）が１２０ｍｍである場合等に対して）１０ｍｍ等である。

次に比較例を参照しながら本第１実施形態の電動ファン１の作用、効果について説明する。

［比較例］
図４は、第１実施形態の電動ファン１及び比較例の電動ファン１００における通気の流速分布を示す図である。図５は、第１実施形態及び比較例におけるファンボス６１の開口側端部の通気の流速分布を示す図である。図６は、第１実施形態の電動ファン１及び比較例の電動ファン１００の温度分布の例を示す図である。
以下において、比較例の電動ファン１００では、上述した第１実施形態の電動ファン１から突出部６４のみが省略されている。

図４及び図５に示すように、各電動ファン１，１００の駆動時にファンボス６１の開口側端部付近の所定領域Ｐでの通気の流速分布は突出部６４の有無による差異を有する。比較例では、所定領域Ｐに渦流が生じていることによって、ファンボス６１の内部での通気性が低下していることが認められる。一方、第１実施形態では、所定領域Ｐでの渦流の発生が抑制されていることによって、ファンボス６１の内部での通気性の低下が抑制されている。
これに伴い、図６に示すように、各電動ファン１，１００の駆動時に、比較例では、ファンボス６１の内部でのモータ２等の温度が相対的に高くなっていることが認められる。一方、第１実施形態では、ファンボス６１の内部でのモータ２等の温度が相対的に低くなっていることが認められる。

上述したように、第１実施形態の電動ファン１では、ファンボス６１は、開口側端部６２ｂの全周から径方向外方に斜めに突出する突出部６４を備える。これにより、ファンボス６１の開口側端部６２ｂの周辺を流れる空気による渦流の発生を抑制し、電動ファン１の内部の通気性の低下を抑制することができる。通気性の低下を抑制することによって、電動ファン１の内部での温度上昇を抑制し、所望の動作性能を維持することができる。例えば、ブラシ付きモータであるモータ２の場合、内部温度の上昇に起因して複数のブラシ５２の寿命が低下することを抑制することができる。

また、ファンボス６１の周壁部６２から径方向外方に向かって所定鋭角θに屈曲する突出部６４での所定鋭角θは、例えば４５°である。これにより開口側端部６２ｂの周辺の空気による渦流の発生を、より一層、効果的に抑制することができる。
さらに、突出部６４の突出方向Ｄの長さＬは、例えば１０ｍｍである。これにより開口側端部６２ｂの周辺の空気による渦流の発生を、より一層、効果的に抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、図７に基づいて、本発明の第２実施形態に係る電動ファン１ａについて説明する。

図７は、電動ファン１ａのファンボス６１ａの斜視図である。
ここで、上述した第１実施形態の電動ファン１と第２実施形態の電動ファン１ａとで構成の異なる点は、第１実施形態の突出部６４と第２実施形態の複数の突出部７１とである。
以下の説明において、上述した第１実施形態の電動ファン１と同一部分については、同じ符号を配して説明を省略又は簡略にする。

図７に示すように、電動ファン１ａのファンボス６１は、周壁部６２と、底部６３と、複数の突出部７１とを備える。
複数の突出部７１は、周壁部６２の開口側端部６２ｂの全周のうち周方向に所定間隔を置いた部位から径方向外方に突出している。各突出部７１の外形は、例えば周壁部６２の開口側端部６２ｂから径方向外方に向かって軸方向に対して所定鋭角θに屈曲する板状である。つまり、周壁部６２の開口側端部６２ｂでの各突出部７１の突出方向Ｄと周壁部６２との成す角度は所定鈍角（＝１８０°−θ）である。所定鋭角θは、例えば４５°等である。
各突出部７１の突出方向の長さＬは、例えば（周壁部６２の直径が１２０ｍｍである場合等に対して）１０ｍｍ等である。

上述したように、第２実施形態の電動ファン１ａでは、ファンボス６１は、開口側端部６２ｂの一部から径方向外方に突出する複数の突出部７１を備える。これにより、開口側端部６２ｂの全周に亘る周辺において、突出部７１の存在によって空気による渦流の発生が抑制される領域と、突出部７１が存在しないことによって空気による渦流の発生が抑制されない領域とが生じる。開口側端部６２ｂの周辺で突出部７１が存在しないことによって周方向に所定間隔毎に発生する渦流は、ファンボス６１の内部の通気を促す場合がある。

したがって、電動ファン１ａによれば、ファンボス６１の内部の通気を促す渦流を開口側端部６２ｂの周辺に発生させることによって、電動ファン１の内部での温度上昇を抑制し、所望の動作性能を維持することができる。これにより、例えばブラシ付きモータであるモータ２の場合、内部温度の上昇に起因して複数のブラシ５２の寿命が低下することを抑制することができる。

［変形例］
以下、第１実施形態及び第２実施形態の変形例について説明する。
上述した各実施形態において、各突出部６４，７１は、エンドブラケット１３に近付くように延びる形状であってもよい。これにより、ファンボス６１の内部に液滴が侵入することを抑制することができる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
例えば、上述の実施形態では、モータ２は、ブラシ付きモータであるとした。しかしながら、これに限られるものではなく、モータ２は、ブラシレスモータであってもよい。
また、上述の実施形態では、電動ファン１，１ａは、例えば車両に搭載されるラジエータの冷却用の送風装置である場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、さまざまな機器の冷却装置として電動ファン１，１ａを採用することができる。

１，１ａ…電動ファン、２…モータ、３…ファン、１１…ケース、１２…アーマチュア、１３…エンドブラケット、１４…ブラシホルダユニット、３１…回転軸、６１…ファンボス、６２…周壁部、６２ｂ…開口側端部、６３…底部、６４…突出部、７１…突出部

Claims (4)

1. 回転軸を有するモータと、
   前記回転軸に固定され、前記モータを前記回転軸の軸方向の一方から覆う有底筒状のファンボスと、
   を備え、
   前記ファンボスは、
   周壁部と、
   前記周壁部における開口側端部の全周から径方向外方に向かって突出するとともに前記開口側端部での突出方向と前記周壁部との成す角度が所定鈍角である突出部と、
   を備える
   ことを特徴とする電動ファン。
2. 回転軸を有するモータと、
   前記回転軸に固定され、前記モータを前記回転軸の軸方向の一方から覆う有底筒状のファンボスと、
   を備え、
   前記ファンボスは、
   周壁部と、
   前記周壁部における開口側端部の一部から径方向外方に向かって突出するとともに前記開口側端部での突出方向と前記周壁部との成す角度が所定鈍角である突出部と、
   を備える
   ことを特徴とする電動ファン。
3. 前記所定鈍角は１３５度である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動ファン。
4. 前記突出部の突出方向の長さは１０ｍｍである
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動ファン。