JP3452156B2 - モータファン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のラジエータ等
の熱交換器の冷却に用いられるモータファンに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車では、ラジエータ等の熱
交換器を冷却するため、ファンにモータを組み付けたフ
ァン装置がエンジンルームに組み込まれ、用いられてい
る。最近の自動車のエンジンルームは過密であり、ファ
ン装置のファンに駆動力を与えるモータは、フラットな
ものが要求されている。

【０００３】この種のファン一体型モータの一例とし
て、実開昭５６−２５９５８号公報に示すものが知られ
ている（図８に図示）。図において、符号１０１はモー
タファンを示す。このモータファン１０１は、ファン１
０２のボス部１０３の孔部１０３Ａ内にフラットモータ
１０４を組み込み、このフラットモータ１０４の回転子
１０５により、ファン１０２を直接回転する構造になっ
ている。以下、この構造を説明する。

【０００４】モータファン１０１は、固定側Ｘ１と回転
側Ｙ１とから構成されている。固定側Ｘ１においては、
シュラウド１０６の取付部１０６Ａの複数の取付孔部１
０６Ｂに、ビス１０６Ｃによりケーシング１０７が固設
されている。このケーシング１０７には永久磁石１０８
が固定されている。ケーシング１０７の中心部にはシャ
フト１０９が挿通されており、このシャフト１０９の一
側には、軸受１１０が装着されている。

【０００５】一方、回転側Ｙ１においては、この軸受１
１０に回転子１０５が回転自在に支持され、この回転子
１０５は鉄製のヨーク１１１，アーマチュアコア１１
２，コンミュテータ１１３の三者を一体的にモールド成
形することにより構成されている。このように、シャフ
ト１０９上に回転自在に回転子１０５が支持されてい
る。

【０００６】回転子１０５のヨーク１１１は、金属製の
ビス１１４によりファン１０２のボス部１０３に結合さ
れている。なお、符号１１５はブラシを示す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のモー
タファン１０１にあっては、回転子１０５のヨーク１１
１の外周部がファン１０２のボス部１０３に一体化さ
れ、且つ、回転子１０５のヨーク１１１，アーマチュア
コア１１２は一体になっているので、アーマチュアコア
１１２の回転とともにヨーク１１１が回転し、これに伴
い、ヨーク１１１に渦電流が発生し、この渦電流により
永久磁石１０８の磁界が変化し、モータファン１０１の
内部温度が急上昇し、内部に異常発熱が生じ、耐久性を
損なう虞がある。

【０００８】また、ヨーク１１１，ビス１１４は金属製
なので、熱伝導率が大きく、ヨーク１１１に発生した熱
は、ファン１０２に伝達され易く、ファン１０２に溶融
温度の低い樹脂材を採用した場合には、熱影響を受け易
いという問題がある。本発明は、上述の問題点を解決す
るためになされたもので、その目的は、ヨークの渦電流
の発生を防止し、内部温度の上昇を防止し、耐久性を確
保できるモータファンを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
シュラウドに回転自在に支持されるファンと、前記ファ
ンのボス部に形成された孔部と、前記ボス部の前記孔部
内に配置され前記シュラウド側に固定されるシャフト
と、前記シャフトの一端に設けられたヨークと、前記フ
ァンの前記ボス部の前記孔部内に位置して前記ヨークに
対向配置され前記シュラウド側に固定されるブラシ用ベ
ースプレートと、前記ブラシ用ベースプレートに設けら
れたブラシと、前記シャフト上に回転自在に支持された
コンミュテータと、前記ブラシ用ベースプレートに設け
られた磁石用ヨークと、前記磁石用ヨークに設けられた
永久磁石と、前記ヨークと前記永久磁石の間に配置さ
れ、前記コンミュテータに設けられたロータとを備え、
前記ロータの外周部が、前記ファンのボス部にインサー
ト成形され一体結合されていることを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明は、シュラウドに回転
自在に支持されるファンと、前記ファンのボス部に形成
された孔部と、前記ボス部の前記孔部内に配置され前記
シュラウド側に固定されるシャフトと、前記シャフトの
一端に設けられたヨークと、前記ファンの前記ボス部の
前記孔部内に位置して前記ヨークに対向配置され前記シ
ュラウド側に固定されるブラシ用ベースプレートと、前
記シャフト上に回転自在に支持されたコンミュテータ
と、前記ブラシ用ベースプレートに設けられ前記コンミ
ュテータ側に付勢されるブラシと、前記ブラシ用ベース
プレートに設けられた磁石用ヨークと、前記磁石用ヨー
クに設けられた永久磁石と、前記ヨークと前記永久磁石
の間に配置されるとともに、前記コンミュテータに設け
られ外周部を前記ファンのボス部に一体化されるロータ
と、組み付け時に前記ブラシの前記付勢される方向への
移動を押さえるブラシ押さえ部を有し、回転により前記
ブラシをコンミュテータに接触させ、この状態で前記シ
ュラウド側に固定されるシュラウド用ハウジングとを有
することを特徴とする。

【００１１】

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明においては、ヨークがシャ
フトを介して固定状態にされ、ヨークとロータが分離し
ているので、ロータが回転しても、ヨークが回転するこ
となく、従って、ヨークでの渦電流の発生が防止され
る。また、ロータの外周部が、ファンのボス部にインサ
ート成形して一体結合されているため、ロータがファン
のボス部に強固に結合される。

【００１３】請求項２記載の発明においては、シュラウ
ド用ハウジングが、組み付け時にブラシの付勢される方
向への移動を押さえるブラシ押さえ部を有しており、シ
ュラウド用ハウジングが、その回転によりブラシをコン
ミュテータに接触させた状態でシュラウド側に固定され
る。

【００１４】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。図１ないし図７は請求項１，２記載の発明の実
施例に係わるモータファンを示す。図１において、符号
１は本実施例に係わるモータファンを示す。このモータ
ファン１は、ファン２のボス部３に形成された孔部３Ａ
内にフラットモータ４を組み込み、このフラットモータ
４のロータ５により、ファン２を直接回転する構造にな
っており、固定側Ｘと回転側Ｙとから構成されている。
以下、説明する。

【００１５】固定側Ｘにおいては、図１，図２に示すよ
うに、シュラウド６の取付部６Ａの３つの取付孔部６Ｂ
（図１には１箇所のみ表示）にそれぞれ後述する螺子部
材７にナット８を締め付けることにより、シュラウド用
ハウジング９，シャフト１４，ヨーク１５，ブラシ用ベ
ースプレート１６，磁石用ヨーク２１がシュラウド６に
固定されている。

【００１６】図１，図４に示すように、シュラウド用ハ
ウジング９は、その中央に位置するリング部１０と、リ
ング部１０に一体に放射状に設けられた複数のステー１
１（本実施例では３本）と、リング部１０に突設された
複数の湾曲板状のブラシ押さえ部１２（本実施例では４
箇所）とを有し、リング部１０の中心には、ブラシ押さ
え部１２の反対側に位置して円筒部１３が設けられてい
る。各ステー１１には円周方向に沿って細長形状の取付
孔部１１Ａがそれぞれ形成されている。なお、シュラウ
ド用ハウジング９は、ブラシ１９をコンミュテータ２５
上に組み付けるために必要なもので、ブラシ押さえ部１
２でブラシ１９が押さえられた状態で、コンミュテータ
２５上に組み付けられ後、シュラウド用ハウジング９が
軸方向の周りに所定角度だけ取付孔部１１Ａの範囲内で
回転されることにより、ブラシ押さえ部１２とブラシ１
９の位置が円周方向でずれ、ブラシ１９がコンミュテー
タ２５に直接に接触するようになっている。図３には、
シュラウド用ハウジング９の所定角度回転する前の状態
が示されており、その状態で、螺子部材７にナット８が
仮締めされる。所定角度回転した後、螺子部材７にナッ
ト８が本締めされる。

【００１７】図１に示すように、円筒部１３にシャフト
１４の一端１４Ａの反対側の他端１４Ｂが挿入され、円
筒部１３の端１３Ａをかしめることにより、シャフト１
４の他端１４Ｂが円筒部１３に固定されている。これに
より、シャフト１４がシュラウド６に固定されている。
シャフト１４の一端１４Ａにヨーク１５が固定されてい
る。ヨーク１５は、鉄製のリング状板材で構成され、そ
の周縁１５Ａとボス部３の孔部３Ａの内周面３Ｂとの間
に隙間が形成されている。ここで、鉄製のヨーク１５は
永久磁石２２からの磁界を成立させるためのものであ
る。

【００１８】ヨーク１５には、円形状凹部１５Ｂが形成
されており、円形状凹部１５Ｂとロータ５との隙間は
０．６ｍｍとされ、この隙間が狭いほど永久磁石２２の
磁界の作用が高くなるが、円形状凹部１５Ｂとロータ５
は接触はしないことが条件とされる。そして、ヨーク１
５にブラシ用ベースプレート１６が軸方向で対向配置さ
れている。このブラシ用ベースプレート１６の中央には
孔部１６Ａが形成されており、この孔部１６Ａにシャフ
ト１４が挿通されている。

【００１９】図１，図３に示すように、ブラシ用ベース
プレート１６は樹脂製で、３つの突起部１７が形成され
ている。突起部１７の各孔部１７Ａに後述する磁石用ヨ
ーク２１に突設した螺子部材７をそれぞれ貫通させるこ
とにより、ブラシ用ベースプレート１６は、シュラウド
６，シュラウド用ハウジング９，シャフト１４に固定さ
れている。

【００２０】図３，図５に示すように、ブラシ用ベース
プレート１６の上には、４つの断面４角形状のブラシホ
ルダー１８が突設され、４つのブラシホルダー１８は十
字状に対向している。各ブラシホルダー１８にブラシ１
９が径方向移動可能に保持され、各ブラシ１９はそれぞ
れブラシホルダー１８にそれぞれ内蔵したバネ２０によ
り内方に付勢されている。ブラシ１９の先端は後述する
コンミュテータ２５の外周面に接触している。各ブラシ
１９には、それぞれ電流を供給するための電線１９Ａが
接続されている。

【００２１】さらに、図１に示すように、ヨーク１５と
ブラシ用ベースプレート１６の間に、磁石用ヨーク２１
がシャフト１４を囲んで配置されている。磁石用ヨーク
２１の、ヨーク１５側の面には永久磁石２２が接着剤に
より固定されている。図６に示すように、この永久磁石
２２は複数のＮ極２２ＡとＳ極２２Ｂを交互に配列して
なる。磁石用ヨーク２１の、ブラシ用ベースプレート１
６側の面には、螺子部材７が固定されている。螺子部材
７がブラシ用ベースプレート１６の突起部１７の孔部１
７Ａ及びシュラウド６の取付部６Ａの取付孔部６Ｂを貫
通しており、これがナット８で締め付けられることによ
り、シュラウド６に、シュラウド用ハウジング９，シャ
フト１４，ヨーク１５，ブラシ用ベースプレート１６，
磁石用ヨーク２１が固定されている。上記のシュラウド
用ハウジング９，シャフト１４，ヨーク１５，ブラシ用
ベースプレート１６，ブラシ１９，磁石用ヨーク２１，
永久磁石２２は固定側Ｘを構成する。

【００２２】そして、シャフト１４の両端には、それぞ
れ軸受２３，２３が装着されている。一方、回転側Ｙに
おいては、この軸受２３，２３には、円筒体２４が固定
され、この円筒体２４上にはコンミュテータ２５が設け
られている。ヨーク１５と永久磁石２２の間に上述のロ
ータ５が配置されている。ロータ５の内周縁５Ａはコン
ミュテータ２５に組み付けられ、従って、シャフト１４
上に回転自在に支持されている。

【００２３】ロータ５は、エポキシ樹脂材中に巻線を埋
め込んで偏平形状に構成され、エポキシ樹脂材の耐熱温
度は２００℃とされている。図７に示すように、ロータ
５の外周部には環状フランジ部５Ｂが形成され、この環
状フランジ部５Ｂの内側に強度アップ用の環状リブ５Ｃ
が形成されている。ファン２はポリプロピレン樹脂で成
形され、ポリプロピレン樹脂の耐熱温度は１８０℃とさ
れている。ポリプロピレン樹脂は成形性を良くするため
に選択されている。

【００２４】ロータ５の環状フランジ部５Ｂがファン２
のボス部３に埋設してインサート成形されることにより
ロータ５と該ボス部３を一体結合している。ここで、フ
ァン２を成形する際に、予め成形されたロータ５が金型
内にインサートされ、ポリプロピレンが金型に流し込ま
れ、ファン２とロータ５が一体成形される。ファン２と
ロータ５の材質が相違しても、インサート成形によりフ
ァン２とロータ５の結合を可能にしている。しかも、ロ
ータ５の環状フランジ部５Ｂにより、接触面積が増加
し、ファン２のボス部３との結合力を強化している。

【００２５】しかして、本実施例においては、電流がブ
ラシ１９を介してコンミュテータ２５に流れ、さらに、
ロータ５の巻線を通って他のブラシ１９に流れる。これ
により、永久磁石２２からの磁界の影響力を受けてロー
タ５が回転する。ロータ５の回転はファン２に伝達され
る。そして、ヨーク１５がシュラウド６に固定されたシ
ャフト１４に固定され、ヨーク１５とロータ５は分離し
ているので、ロータ５が回転しても、ヨーク１５が回転
することなく、従って、ヨーク１５での渦電流の発生が
防止される。

【００２６】以上の如き構成によれば、ヨーク１５がシ
ュラウド６に固定されたシャフト１４に固定され、ヨー
ク１５とロータ５を分離することができるので、ヨーク
１５での渦電流の発生を防止し、ロータ５における内部
温度の上昇を防止し、耐久性を確保できる効果を奏す
る。また、ヨーク１５とロータ５は分離しているので、
ロータ５の前後面は開放された空間における空気に面し
ており、従って、ロータ５で発生した熱をその前後面か
ら空気へ効率良く放熱できる。

【００２７】また、ヨーク１５は固定側にあるので、モ
ータファンとしての性能をアップできる。なぜなら、従
来においては、ヨークとロータは一体になって回転子を
構成しており、回転子のロータが回転する時、同時にヨ
ークが回転するので、ヨークは永久磁石の磁界による吸
引力を受け、ロータの回転を阻止する力が引き起こさ
れ、そのため、永久磁石の性能を弱めれば、ロータの回
転阻止力が緩和されるが、モータファンとしての性能が
落ちることになるからである。

【００２８】さらに、ロータ５の外周部がファン２のボ
ス部３に一体化される構造が採択されているので、ヨー
ク１５をロータ５保持のための強度部材とすることな
く、ヨーク１５とロータ５を分離させる構造にすること
ができる。なお、本実施例においては、ヨーク１５は円
形状凹部１５Ｂを有する形状となっているが、かかる形
状に限定されることはない。例えば、平坦状にすること
もできる。

【００２９】また、本実施例においては、ファン２はポ
リプロピレン樹脂を材料としているが、かかる材料に限
定されず、ロータ５を構成する合成樹脂材の溶融温度よ
り溶融温度が低い他の合成樹脂材を用いることもでき
る。さらに、本実施例においては、ロータ５は、エポキ
シ樹脂材中に巻線を埋め込んで構成されているが、エポ
キシ樹脂材に代えてファン２を構成する合成樹脂の溶融
温度より溶融温度が高い他の合成樹脂材を用いることも
できる。

【００３０】そして、本実施例においては、ロータ５の
外周部には環状フランジ部５Ｂが形成されているが、か
かる形状に限定されることはない。例えば、複数枚の環
状フランジ部を形成することもできる。そして、また、
請求項１記載の発明の実施例においては、予め成形され
た合成樹脂材からなるロータ５の外周部を、合成樹脂材
からなるファン２のボス部３に埋設していわゆるインサ
ート成形法によりロータ５とボス部３は一体結合されて
いるが、ロータ５とボス部３の一体結合のための方法と
して、かかる製造方法に限定されることなく、例えば、
機械的接合法，接着剤接合法，超音波接合法や、これら
を組み合わせた他の接合手段で、ロータ５とボス部３を
一体結合することもできる。

【００３１】また、上述のように、請求項１，２記載の
発明の一実施例を説明したが、少なくとも、請求項２記
載の発明に係わるモータファンは、ファン２のボス部３
に孔部３Ａが形成され、ボス部３の孔部３Ａ内に、ヨー
ク１５とロータ５を分離してなるフラットモータ４が配
置され、ヨーク１５がシュラウド６に固定され、ロータ
５の外周部がボス部３に一体化されていれば良く、かか
る構造に、さらに、例えば、図８に示すように、ケーシ
ング１０７に永久磁石１０８を固定し、永久磁石１０８
の径方向内側にブラシ１１５を配置し、このブラシ１１
５が接触するためのコンミュテータ１１３をリング状に
して組み合わせた構成にすることもできる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、フラットモータのヨークとロータを分離し
ているので、ヨークでの渦電流の発生を防止し、内部温
度の上昇を防止し、耐久性を確保できる効果を奏する。
また、ヨークは固定側にあるので、モータファンとして
の性能をアップできる。なぜなら、従来においては、ヨ
ークとロータは一体になって回転子を構成しており、回
転子のロータが回転する時、同時にヨークが回転するの
で、ヨークは永久磁石の磁界による吸引力を受け、ロー
タの回転を阻止する力が引き起こされ、そのため、永久
磁石の性能を弱めれば、ロータの回転阻止力が緩和され
るが、モータファンとしての性能が落ちることになるか
らである。さらに、ロータの外周部を、ファンのボス部
にインサート成形して一体結合しているため、ロータを
ファンのボス部に強固に結合することができる。

【００３３】請求項２記載の発明によれば、シュラウド
用ハウジングが、組み付け時にブラシの付勢される方向
への移動を押さえるブラシ押さえ部を有しており、シュ
ラウド用ハウジングが、その回転によりブラシをコンミ
ュテータに接触させた状態でシュラウド側に固定される
ため、シュラウド用ハウジングによりブラシの組み付け
性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１，２記載の発明の実施例に係わるモー
タファンの縦断面図である。

【図２】図１のＡ方向矢視図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】図１のシュラウド用ハウジングの正面図であ
る。

【図５】ブラシの収容状態を示す断面説明図である。

【図６】図１の永久磁石の正面図である。

【図７】ファンのボス部とロータのインサート成形によ
る接合を示す断面図である。

【図８】従来におけるモータファンの縦断面図である。

【符号の説明】

１ モータファン ２ ファン ３ ボス部 ３Ａ 孔部 ４ フラットモータ ５ ロータ ６ シュラウド １４ シャフト １５ ヨーク １６ ブラシ用ベースプレート １９ ブラシ ２１ 磁石用ヨーク ２２ 永久磁石 ２５ コンミュテータ Ｘ 固定側 Ｙ 回転側

フロントページの続き (72)発明者 田嶋 千里 東京都中野区南台５丁目24番15号 カル ソニック株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−182252（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−195377（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 23/54,5/14,7/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シュラウド（６）に回転自在に支持され
   るファン（２）と、 前記ファン（２）のボス部（３）に形成された孔部（３
   Ａ）と、 前記ボス部（３）の前記孔部（３Ａ）内に配置され前記
   シュラウド（６）側に固定されるシャフト（１４）と、 前記シャフト（１４）の一端（１４Ａ）に設けられたヨ
   ーク（１５）と、 前記ファン（２）の前記ボス部（３）の前記孔部（３
   Ａ）内に位置して前記ヨーク（１５）に対向配置され前
   記シュラウド（６）側に固定されるブラシ用ベースプレ
   ート（１６）と、 前記ブラシ用ベースプレート（１６）に設けられたブラ
   シ（１９）と、 前記シャフト（１４）上に回転自在に支持されたコンミ
   ュテータ（２５）と、 前記ブラシ用ベースプレート（１６）に設けられた磁石
   用ヨーク（２１）と、 前記磁石用ヨーク（２１）に設けられた永久磁石（２
   ２）と、 前記ヨーク（１５）と前記永久磁石（２２）の間に配置
   され、前記コンミュテータ（２５）に設けられたロータ
   （５）と、 を備え、 前記ロータ（５）の外周部が、前記ファン（２）のボス
   部（３）にインサート成形され一体結合 されていること
   を特徴とするモータファン。
2. 【請求項２】 シュラウド（６）に回転自在に支持され
   るファン（２）と、前記 ファン（２）のボス部（３）に形成された孔部（３
   Ａ）と、前記 ボス部（３）の前記孔部（３Ａ）内に配置され前記
   シュラウド（６）側に固定されるシャフト（１４）と、前記 シャフト（１４）の一端（１４Ａ）に設けられたヨ
   ーク（１５）と、前記 ファン（２）の前記ボス部（３）の前記孔部（３
   Ａ）内に位置して前記ヨーク（１５）に対向配置され前
   記シュラウド（６）側に固定されるブラシ用ベースプレ
   ート（１６）と、前記 シャフト（１４）上に回転自在に支持されたコンミ
   ュテータ（２５）と、前記ブラシ用ベースプレート（１６）に設けられ前記コ
   ンミュテータ（２５）側に付勢されるブラシ（１９）
   と、 前記 ブラシ用ベースプレート（１６）に設けられた磁石
   用ヨーク（２１）と、前記 磁石用ヨーク（２１）に設けられた永久磁石（２
   ２）と、前記 ヨーク（１５）と前記永久磁石（２２）の間に配置
   されるとともに、前記コンミュテータ（２５）に設けら
   れ外周部を前記ファン（２）のボス部（３）に一体化さ
   れるロータ（５）と、組み付け時に前記ブラシ（１９）の前記付勢される方向
   への移動を押さえるブラシ押さえ部（１２）を有し、回
   転により前記ブラシ（１９）をコンミュテータ（２５）
   に接触させ、この状態で前記シュラウド（６）側に固定
   されるシュラウド用ハウジング（９）と、 を有する ことを特徴とするモータファン。