JP3193162U - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数の増加を招くことなく、冷却能力の向上を図れるブラシレスモータを提供する。【解決手段】ロータ２１の頂面２３には、複数の貫通孔３１と、各貫通孔の周縁の一部がロータの内側へ向けて、且つ、回転方向に沿って切り起こされてなる頂面用送風誘導片３２とを有する頂面用送風機構１０１が設けられ、ロータの周面２４には、複数の切欠き３３と、各切欠きの周縁の一部がロータの外側へ向けて、且つ、回転方向に沿って切り起こされてなる周面用送風誘導片３４とを有する周面用送風機構１０２が設けられている。周面用送風機構１０２によってロータ内へ吸入された外部の空気が頂面用送風機構１０１から排気され、ロータが効率良く空冷される。【選択図】図２

Description

本考案は、ブラシレスモータに係り、特に、モータ内部における冷却能力の向上等を図ったものに関する。

ブラシレスモータにおいては、様々な構成部品を比較的限定されたスペースに配置して極力小型化を図ったものが多く、そのため、コイルや電子部品等の発熱部品からの熱がブラシレスモータ内部に蓄積され易く、熱による部品の劣化等を招く虞があるため、如何にして効率的な冷却を行うかは重要な問題である。
このような問題に対して、冷却のための種々の方策が従来から提案、実用化がなされていることは良く知られている通りである。
例えば、回転軸にファンを設け、回転軸と共にファンを回転させてステータコイルへの送風を行うことでステータコイルの冷却を可能としたもの等が種々提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２等参照）。

特開平１０−３３６９６１号公報（第３−４頁、図１） 特開平０９−１６３７０４号公報（第２−３頁、図１）

しかしながら、上述の従来例においては、ファンは他の構成部品とは別体に製造され、回転軸に取り付けられる構成であるため、ファンそのものだけでなく、ファンを回転軸に固定するための部品等も必要となり、部品点数の増加を招くと共に、重量の増加を招き、小型、軽量化が所望される用途には適さないという問題がある。
また、部品の配置スペースが制約されるモータの内部において、回転軸に取り付けた１個のファンだけでは必ずしも十分な冷却を確保することができない虞がある。

本考案は、上記実状に鑑みてなされたもので、部品点数の増加を招くことなく、冷却能の向上を図ることのできるブラシレスモータを提供するものである。

上記本考案の目的を達成するため、本考案に係るブラシレスモータは、
フランジと、前記フランジと嵌合して内部空間を形成するハウジングと、
前記ハウジングを貫通すると共に、前記フランジ又は前記ハウジングの前記内部空間側に回転自在に支持された回転軸と、前記内部空間に収容されたロータ、およびステータと、を具備し、
前記ロータは、前記回転軸から略径方向に延出する頂面と、この頂面から前記回転軸の略軸方向に沿って延出する周面とを有し、前記頂面が前記回転軸に取り付けられ、前記ステータは、前記周面の内側と対峙するように配置されてなるブラシレスモータにおいて、
前記頂面には頂面用送風機構が設けられ、この頂面用送風機構は、
前記ロータの内側と外側とを貫通する貫通孔と、
前記貫通孔の周縁の一部が前記ロータの内側又は外側へ向けて、且つ、前記ロータから切り起こされてなる頂面用送風誘導片と、を有してなるものである。
かかる構成において、前記周面には周面用送風機構が設けられ、前記周面用送風機構は、
前記ロータの内側と外側とを貫通する貫通孔又は頂面に向かって延びる切欠きと、
前記貫通孔又は切欠きの周縁の一部が前記ロータの内側又は外側へ向けて、且つ、前記ロータから切り起こされてなる周面用送風誘導片とを設けたものが好適である。

本考案によれば、ロータに一体に頂面用送風機構を設けることによって部品点数を増やすことなくロータ内の空冷を行うことができるという効果を奏するものである。
特に、ロータの周面に周面用送風機構を設けることによって、頂面用送風機構と周面用送風機構との間でのロータ外部からの吸気とロータ外部への排気が確実に行われるため、部品点数を増やすことなくロータ内の確実で効率の良い空冷が可能となるという効果を奏するものである。

本考案の実施の形態におけるブラシレスモータの縦断面図である。 本考案の実施の形態におけるブラシレスモータに用いられるロータの第１の実施例における部分斜視図である。 図２に示されたロータに形成された頂面用送風機構を貫通孔の部分で切断した場合の端面図である。 図２に示されたロータの開放口側から周面用送風機構の切欠き部分を見た場合の端面図である。 本考案の実施の形態におけるブラシレスモータに用いられるロータの第２の実施例における部分斜視図である。

以下、本考案の実施の形態について、図１乃至図５を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本考案を限定するものではなく、本考案の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
本考案の実施の形態におけるブラシレスモータは、いわゆる全閉型と称されるもので、フランジ２とハウジング１とによって内部空間１４が画成されており、その内部空間１４にロータ２１やステータ２２等が収納されて構成されたものである。
かかるブラシレスモータは、例えば、多羽翼ファン６が回転軸３に取り付けられて、車両用の空調装置やバッテリ冷却装置のブロア等として用いられるものである。

以下、具体的に本考案の実施の形態におけるブラシレスモータについて説明する。
まず、ハウジング１は、その全体外観形状が大凡傘状をなしており、その開放口１ａ側がフランジ２側に位置するように設けられたものとなっている（図１参照）。
かかるハウジング１の形状は、より具体的には、開放口１ａと反対側の中央部分には、回転軸３が挿通される円環状スペース４が外側へ向かって突出形成されており、その内部には、回転軸３が挿通される挿通孔５ａを有する弾性部材５が配置されている。
かかる弾性部材５は、回転軸３を回転可能な状態としつつ、ハウジング１と回転軸３との間の気密性を確保するシール材である。

回転軸３は、その一端部側が弾性部材５の挿通孔５ａを挿通されて、ハウジング１の外部に突出し、その外部に突出した部位の適宜な位置に、例えば、多羽翼ファン６が取り付けられるものとなっている。
また、ハウジング１は、円環状スペース４の周囲が回転軸３の径方向に延出するよう形成されたハウジング頂面７と、ハウジング頂面７の周縁部分から開放口１ａ側へ向かって径大となるようにテーパ状に形成されたテーパ形成面８と、テーパ形成面８のうち開放口１ａ側から回転軸３の軸方向に沿って略円筒状に形成された円筒形成部９と、円筒形成部９のうち開放口１ａ側から回転軸３の径方向に延出するよう形成されたフランジ部１０と、を備えている。

一方、フランジ２は、その全体外観形状が大凡円板状に形成されて、その中央部分には窪み部１１が凹設されており、この窪み部１１の形状をハウジング１の開放口１ａの形状と対応するようにしてハウジング１の開放口１ａを閉塞するものとなっている（図１参照）。
すなわち、フランジ２の窪み部１１の周囲の部位には、複数（例えば、３箇所）の取付用凹部１２が形成される一方、ハウジング１の周縁には、取付用凹部１２に対応して複数のつば部１３が外向へ向かって突出形成されており、このつば部１３が取付用凹部１２に嵌合せしめられると共に、ねじ止めされることでハウジング１の開放口１ａがフランジ２により閉塞され、その内部には、後述するようにロータ２１やステータ２２等が収納される略密閉された内部空間１４が画成されるようになっている。

フランジ２の窪み部１１には、ステータ２２の励磁コイル（図示せず）への通電制御を行う電子回路が設けられた回路基板１５が取り付けられている（図１参照）。
回路基板１５のほぼ中央部分には、窪み部１１に一方の端部がねじ止めされた円筒状のボスハウジング１６が貫通されている。ボスハウジング１６の他方の端部は、後述するロータ２１の頂面近傍に位置するものとなっている。
このボスハウジング１６の内部には、軸方向に沿って適宜な間隔を隔てて軸受１７ａ，１７ｂが収納されると共に、かかる軸受１７ａ，１７ｂによって回転軸３が回転可能に支持されている。

回転軸３には、内部空間１４に位置する部分において、適宜な位置にロータ２１が固着されて取り付けられている。
かかるロータ２１は、回転軸３との固着する部分から回転軸３の径方向に延出するよう形成された頂面２３と、頂面２３よりも外周側で回転軸３の軸方向に沿って略円筒状に形成された周面２４とを備えている。この実施例では、頂面２３と周面２４とは、開放口１ａ側に向かって径大となるようにテーパ状に形成されたテーパ部２３１を介して、連結されている。そして、ロータ２１の頂面２３の中央には軸挿通穴２５が設けられており、回転軸３は、この軸挿通穴２５に圧入等の方法で挿通されて、ロータ２１に固着されるようになっている（図１参照）。

また、ロータ２１には、その内周面２１ａにおいて、適宜な間隔で複数のマグネット２６が、次述するステータ２２と対峙するように固着されている。
ステータ２２は、鉄製のコア２７と、このコア２７の側方外周面に複数回に巻回された励磁コイル（図示せず）とを有して構成され、ボスハウジング１６に外装されている。
励磁コイル（図示せず）は、ロータ２１の内周面に設けられたマグネット２６と丁度対峙する位置に設けられている。

上述した構成は、基本的に従来の全閉型のブラシレスモータと同一であるが、本考案の実施の形態におけるロータ２１は、次述するように従来と異なる構造を有するものとなっている。
以下、ロータ２１の従来と異なる構成について、図２乃至図５を参照しつつ説明する。
最初に、第１の実施例について、図２乃至図４を参照しつつ具体的に説明する。

まず、ロータ２１の頂面２３には、頂面用送風機構１０１が、また、周面２４には、周面用送風機構１０２が、それぞれロータ２１と一体的に設けられている。
頂面用送風機構１０１は、貫通孔３１と、頂面用送風誘導片３２とを有してなるもので、貫通孔３１は、ロータ２１の内側と外側とを貫通している。

図２に示された第１の実施例において、貫通孔３１は、回転軸３を中心にして、ほぼ同心円上に７個配設されたものとなっているが、勿論、７個に限定されるものではなく、個々のブラシレスモータの具体的な仕様等に応じて、所要の数の貫通孔３１を設けて良いものである。
また、図２に示された第１の実施例における貫通孔３１は、その平面形状、すなわち、頂面２３を上から見た場合の形状が、大凡等脚台形状に形成されたものとなっている。かかる貫通孔３１の平面形状は、勿論、この実施例に限定される必要はなく、他の形状であっても良いものである。

また、頂面用送風誘導片３２は、貫通孔３１の周縁の一部がロータ２１の内側へ向けて、且つ、ロータ２１の回転方向（図３の実線矢印参照）に沿ってロータ２１から切り起こされてなるものである（図２及び図３参照）。
ここで、図３は、貫通孔３１を、回転軸３の径方向に直交する方向で、且つ、頂面２３に対して垂直（回転軸３の軸方向）に切断した場合の切断面を表したものである。
かかる頂面用送風誘導片３２は、ロータ２１が回転した際に（図３の実線矢印参照）、頂面用送風誘導片３２を過ぎるロータ２１内の空気をロータ２１の外側へ誘導する排気誘導片として機能するようになっている(図３の白抜き矢印参照)。

一方、周面用送風機構１０２は、頂面２３に向かって延びる切欠き３３と、周面用送風誘導片３４とを有してなるものである（図２参照）。
この第１の実施例においては、周面２４の内側には、周方向に沿って複数のマグネット２６が適宜な間隔を隔てて複数設けられており（図２参照）、周面用送風機構１０２は、その複数のマグネット２６の間に配設されたものとなっている。

この第１の実施例における切欠き３３は、ロータ２１の開放口１ａ側の端部から頂面２３へ向かって適宜な大きさでほぼ長方形状に切り欠かれており、その周縁のうち、回転軸３の軸方向に沿った一辺部分がロータ２１の外側へ向けて、且つ、ロータ２１の回転方向（図２の実線矢印参照）へ沿って切り起こされて周面用送風誘導片３４となっている（図２及び図４参照）。
ここで、図４は、ロータ２１の開放口１ａ側から切欠き３３を見た状態を表したものである。

かかる周面用送風誘導片３４は、ロータ２１が回転した際に（図４の実線矢印参照）、周面用送風誘導片３４を過ぎるロータ２１の外側の空気をロータ２１内部へ誘導する吸気誘導片として機能するようになっている（図４の白抜き矢印参照）。
なお、切欠き３３に代えて、貫通孔を周面２４に設け、その周縁に周面用送風誘導片３４を形成しても好適である。

そして、上述の頂面用送風機構１０１と周面用送風機構１０２とステータ２２は、頂面用送風機構１０１と周面用送風機構１０２との間にステータ２２が位置するように相互の配置が設定されたものとなっている。
そのため、ロータ２１が回転した際には、周面用送風機構１０２によってロータ２１の内部へ誘導された外部の空気が、頂面用送風機構１０１によってロータ２１の外部へ排気されることとなるが、その空気の流れの中にステータ２２が位置することで、ステータ２２の空冷が効率良く行われることとなる。特に、熱の発生源となる励磁コイル（図示せず）が確実に空冷されるため、従来に比して内部空間１４における動作時の温度上昇が確実に低減される。

頂面用送風機構１０１によってロータ２１の内部から外部へ排気された空気は、ハウジング１とロータ２１との間を通過してハウジング１の開放口１ａ側へと流れ、周面用送風機構１０２によって、再びロータ２１の内部へと誘導されて、ロータ２１の内側と外側とを循環する。ロータ２１の内部でステータ２２により加熱された空気の熱は、ハウジング１とロータ２１との間を通過する際、ハウジング１を介してハウジング１の外側へと伝えられる。このため、周面用送風機構１０２によってロータ２１の内部へ誘導される空気は、すでに冷却されたものとなっている。このとき、ハウジング１を、伝熱性の良い材料（例えば、アルミニウム合金、ステンレス合金、銅合金、その他金属類）で構成することで、循環する空気の冷却能力を向上することができ、好適である。

また、ロータ２１は、金属（アルミニウム合金、ステンレス合金、銅合金、その他金属類）を、周知のプレス成型によって加工されることが好ましい。同じ材料を用いて、頂面２３、周面２４、頂面用送風機構１０１、周面用送風機構１０２を形成でき、部品点数を増やすことなく、ロータ２１を生産することができる。

次に、第２の実施例について、図５を参照しつつ説明する。
なお、図１乃至図４に示された構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付して、その詳細な説明を省略し、以下、異なる点を中心に説明する。
この第２の実施例は、先の第１の実施例とは逆に、頂面送風機構１０１Ａが吸気機能を、周面送風機構１０２Ａが排気機能を、それぞれ果たすように構成されたものである。

以下、具体的に説明すれば、まず、頂面送風機構１０１Ａにおいて、頂面用送風誘導片３２Ａは、貫通孔３１の周縁の一部がロータ２１の外側へ向けて、且つ、ロータ２１の回転方向（図５の実線矢印参照）に沿ってロータ２１から切り起こされてなるものである（図５参照）。
かかる頂面用送風誘導片３２Ａは、ロータ２１が回転した際に、頂面用送風誘導片３２Ａを過ぎるロータ２１の外側の空気をロータ２１の内部へ誘導する吸気誘導片として機能するようになっている。

一方、周面送風機構１０２Ａにおいて、周面用送風誘導片３４Ａは、切欠き３３の周縁の一部分からロータ２１の内側へ向けて、且つ、ロータ２１の回転方向（図５の実線矢印参照）へ沿って切り起こされたものとなっている（図５参照）。
かかる周面用送風誘導片３４Ａは、ロータ２１が回転した際に、周面用送風誘導片３４を過ぎるロータ２１内の空気をロータ２１の外側へ誘導する排気誘導片として機能するようになっている。

そのため、ロータ２１が回転した際には、頂面用送風機構１０１Ａによってロータ２１の内部へ誘導された外部の空気が、周面用送風機構１０２Ａによってロータ２１の外部へ排気され、第１の実施例同様にステータ２２の空冷が効率良く行われることとなる。特に、熱の発生源となる励磁コイル（図示せず）が確実に空冷されるため、従来に比して内部空間１４における動作時の温度上昇が確実に低減される。
なお、第２の実施例においても、切欠き３３を貫通孔に代えても良いことは第１の実施例同様である。

上述した本考案の実施の形態においては、頂面用送風機構１０１と周面用送風機構１０２、又は、頂面用送風機構１０１Ａと周面用送風機構１０２Ａを対で設けるようにしたが、頂面用送風機構１０１，１０１Ａ、周面用送風機構１０２，１０２Ａの４つの内のいずれか１つを設ける構成としても良い。
この場合、吸気機能、排気機能は、頂面用送風機構１０１と周面用送風機構１０２、又は、頂面用送風機構１０１Ａと周面用送風機構１０２Ａを対で設ける場合に比べれば多少低下するが、基本的に先に述べたような機能を果たす点においては異なることはない。

本考案にかかるブラシレスモータは、工業的に製造および使用等することができるから、また商業的に販売することができるから、本考案は経済的価値を有して産業上利用することができる考案である。

１…ハウジング
２…フランジ
３…回転軸
２１…ロータ
２２…ステータ
２３…頂面
２４…周面
３１…貫通孔
３２…頂面用送風誘導片
３３…切欠き
３４…周面用送風誘導片
１０１…頂面用送風機構
１０２…周面用送風機構

Claims (6)

1. フランジと、
   前記フランジと嵌合して内部空間を形成するハウジングと、
   前記ハウジングを貫通すると共に、前記フランジ又は前記ハウジングの前記内部空間側に回転自在に支持された回転軸と、
   前記内部空間に収容されたロータ、およびステータと、
   を具備し、
   前記ロータは、前記回転軸から略径方向に延出する頂面と、この頂面から前記回転軸の略軸方向に沿って延出する周面とを有し、前記頂面が前記回転軸に取り付けられ、
   前記ステータは、前記周面の内側と対峙するように配置されてなるブラシレスモータにおいて、
   前記頂面には頂面用送風機構が設けられ、この頂面用送風機構は、
   前記ロータの内側と外側とを貫通する貫通孔と、
   前記貫通孔の周縁の一部が前記ロータの内側又は外側へ向けて、且つ、前記ロータから切り起こされてなる頂面用送風誘導片と、
   を有することを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記周面には周面用送風機構が設けられ、前記周面用送風機構は、
   前記ロータの内側と外側とを貫通する貫通孔又は頂面に向かって延びる切欠きと、
   前記貫通孔又は切欠きの周縁の一部が前記ロータの内側又は外側へ向けて、且つ、前記ロータから切り起こされてなる周面用送風誘導片と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記周面の内側は、複数の磁石が配設され、
   前記周面用送風機構は、前記複数の磁石の間に設けられてなることを特徴とする請求項２記載のブラシレスモータ。
4. 前記頂面用送風誘導片は、前記ロータの内側へ向けて、且つ、回転方向に沿って切り起こされるもので、前記ロータが回転するとき、前記頂面用送風誘導片を過ぎる前記ロータの内側の空気を前記ロータの外側へ誘導する排気誘導片であり、
   前記周面用送風誘導片は、前記ロータの外側へ向けて、且つ、回転方向に沿って切り起こされるもので、前記ロータが回転するとき、前記周面用送風誘導片を過ぎる前記ロータの外側の空気を前記ロータの内側へ誘導する吸気誘導片であることを特徴とする請求項２又は３に記載のブラシレスモータ。
5. 前記頂面用送風誘導片は、前記ロータの外側へ向けて、且つ、回転方向に沿って切り起こされるもので、前記ロータが回転するとき、前記頂面用送風誘導片を過ぎる前記ロータの外側の空気を前記ロータの内側へ誘導する吸気誘導片であり、
   前記周面用送風誘導片は、前記ロータの内側へ向けて、且つ、回転方向に沿って切り起こされるもので、前記ロータが回転するとき、前記周面用送風誘導片を過ぎる前記ロータの内側の空気を前記ロータの外側へ誘導する排気誘導片である
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載のブラシレスモータ。
6. 前記ステータは、前記頂面用送風機構と前記周面用送風機構の間に配設されてなることを特徴とする請求項４又は至請求項５に記載のブラシレスモータ。

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