JP3544301B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

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JP3544301B2 JP13026798A JP13026798A JP3544301B2 JP 3544301 B2 JP3544301 B2 JP 3544301B2 JP 13026798 A JP13026798 A JP 13026798A JP 13026798 A JP13026798 A JP 13026798A JP 3544301 B2 JP3544301 B2 JP 3544301B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用空調装置の送風機用モータとして使用されるブラシレスモータに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両用空調装置の送風機用モータとして使用されるアウターロータ型ブラシレスモータは、ケース部材にステータが固定され、そのステータに励磁電流を供給することにより、同ステータを覆うように形成されたロータが回転駆動される。前記ステータは、センターピースと、コアと、そのコアに巻着される巻線とから構成される。
【0003】
前記巻線には、コントロール基板に搭載された励磁回路から前記励磁電流が供給され、その励磁電流に基づいてステータに回転磁界が発生して、ロータが回転される。前記コントロール基板は、ステータ近傍においてケース部材に一体に取着されるか、あるいはステータから離間した位置において、このブラシレスモータとは別体に配設される。
【0004】
前記コントロール基板には、励磁回路を構成する素子の一つとしてチョークコイルが搭載されている。このチョークコイルは、励磁回路から巻線に供給する励磁電流に発生する高周波ノイズを除去するものであり、電源と励磁回路の出力素子との間に直列に介在される。
【0005】
このようなブラシレスモータでは、近年の小型化及び高出力化の要求がますます強まり、高出力化の要求に基づいて励磁回路から巻線に供給される励磁電流が増大する傾向にある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ケース部材に対し、ステータとコントロール基板とを取着したコントロール基板一体型のブラシレスモータでは、励磁電流が増大すると、巻線での発熱が増大するとともに、コントロール基板上の出力素子からの発熱も増大する。そして、熱源が近接して位置することからこのモータの温度上昇が大きくなる。すると、巻線の温度上昇による巻線抵抗の増大により、励磁電流が減少して出力が低下したり、あるいは巻線が焼損するおそれがある。従って、モータの高出力化を図ることができないという問題点がある。
【0007】
コントロール基板をステータから離間した位置で別体に設けたブラシレスモータでは、熱源の集中を回避して熱放散効率を向上させることができるので、モータの温度上昇の抑制に関しては有利である。しかし、このような構成ではステータとコントロール基板とを接続する配線が必要となるとともに、その配線の電流容量によっては大きな励磁電流を供給できず、モータの高出力化を図ることができない。また、コントロール基板を収容するケース部材が別個に必要となるため、ブラシレスモータ全体として大型化するという問題点がある。
【0008】
また、モータの高出力化を図るために励磁電流を増大させると、チョークコイルでの発熱が増大し、チョークコイルの抵抗値の増大により出力が低下したり、あるいは過熱によりチョークコイルが焼損するおそれがある。
【0009】
そこで、チョークコイルでの発熱を抑制するために、チョークコイルを大型化して電流容量を増大させると、コントロール基板及びケース部材が大型化し、モータ全体が大型化するという問題点がある。
【0010】
また、チョークコイルを省略すると、励磁電流に基づいて発生する電磁ノイズにより、車両に搭載されたラジオから音声ノイズが出力されたり、他の電子機器を誤動作させるおそれがある。
【0011】
さらに、上記したようなブラシレスモータでは、車両用空調装置で使用されることから、外部からモータ内部へ水滴等の異物が侵入し易く、故障するおそれがある。そのため、モータ内部への異物の侵入を防止することが必要となっている。
【0012】
この発明の目的は、冷却効率を向上させることにより、小型化及び高出力化を図りながら、モータ内部への異物の侵入を防止し得るブラシレスモータを提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するため、請求項1に記載の発明は、モータホルダにステータを固定し、前記ステータにロータを回転可能に支持し、前記ステータに励磁電流を供給する励磁回路を搭載した回路基板を前記モータホルダに取着し、前記励磁電流に基づいて前記ロータを回転駆動し、前記ロータの回転に基づいてブロワケース内のファンを回転駆動して、送風動作を行うブラシレスモータにおいて、前記モータホルダに取着されて前記回路基板を覆う下部ケースと、前記モータホルダに形成されて前記ステータ及びロータの下部を収容する円筒部と、前記モータホルダと下部ケースとの間に形成されて前記回路基板を収容する収容部と、前記円筒部内とを連通する案内孔と、前記ステータを構成するセンターピースと、前記センターピースの下端部に形成され、前記円筒部の底面上を前記案内孔側へ延設される延設部と、前記ブロワケースから送風される空気の一部を冷却風として、前記案内孔を介し前記延設部に供給する分流ダクトと、前記モータホルダに立設され、外部から前記ステータ及び回路基板への異物の侵入を防止するリブとを備えた。
【0014】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のブラシレスモータにおいて、前記延設部により、前記センターピースの表面積増大されている
【0015】
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のブラシレスモータにおいて、前記延設部には、前記ロータの端部と対向する部位においてその端部と所定の間隙を有し、かつ前記ステータへの異物の侵入を防止するリブを立設した。
【0016】
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載のブラシレスモータにおいて、前記分流ダクトには、該分流ダクトの内壁に付着する水滴を滞留させる水滴溜りを設けた。
【0017】
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載のブラシレスモータにおいて、前記モータホルダに立設したリブの先端には、該ホルダの外側にのびる折曲部を形成した。
【0018】
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載のブラシレスモータにおいて、前記モータホルダには、該ホルダに立設したリブの高さより低い第2のリブを前記リブの外周側に所定の間隔を持たせて形成した。
【0019】
請求項7に記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載のブラシレスモータにおいて、前記モータホルダには、該ホルダに立設したリブの外周側に溝を形成した。
【0020】
従って、請求項1に記載の発明によれば、前記ブロワケースから送風される空気の一部が分流ダクトを介して冷却風としてセンターピースの延設部に供給され、センターピースが強制冷却される。また、モータホルダに立設されたリブによって、外部からステータ及び回路基板への異物の侵入が防止される。
【0022】
請求項3に記載の発明によれば、延設部には、前記ロータの端部と対向する部位においてその端部と所定の間隙を有し、かつ前記ステータへの異物の侵入を防止するリブを立設した。また、延設部に立設されたリブは、前記ロータの端部と所定の間隙を有し、ステータへの冷却風の流入を大きく妨げず、かつ前記リブによってステータへの異物の侵入が防止される。
【0023】
請求項4に記載の発明によれば、分流ダクトの内壁に付着する水滴は、水滴溜りに滞留されて、発熱部への到達が防止される。
請求項5に記載の発明によれば、モータホルダに立設したリブの先端には、該ホルダの外側にのびる折曲部が形成されるため、外部から侵入した異物、特に水滴等の液体がリブを乗り越え難くなる。従って、外部からステータ及び回路基板への異物の侵入が確実に防止される。
【0024】
請求項6に記載の発明によれば、モータホルダには、該ホルダに立設したリブの高さより低い第2のリブが前記リブの外周側に所定の間隔を持たせて形成されるため、外部から侵入した異物、特に水滴等の液体がリブを乗り越え難くなる。従って、外部からステータ及び回路基板への異物の侵入が確実に防止される。
【0025】
請求項7に記載の発明によれば、モータホルダには、該ホルダに立設したリブの外周側に溝が形成されているため、外部から侵入した異物、特に水滴等の液体が溝に落ち込みリブを乗り越え難くなる。従って、外部からステータ及び回路基板への異物の侵入が確実に防止される。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。図1に示すように、合成樹脂で成形されたモータホルダ1にはステータ2が固定されている。前記ステータ2は、センターピース3と、コア4と、そのコア4に巻着された巻線5とから構成される。
【0027】
前記ステータ2にはロータ6が回転可能に支持される。前記ロータ6は、釣鐘状のヨーク7と、そのヨーク7の内周面に固着される複数のマグネット8と、前記ヨークの中心部に圧入される出力軸9とから構成される。そして、前記出力軸9が軸受け10a,10bを介して前記センターピース3の中心部に回転可能に支持され、その出力軸9の上端部にファン11が固定されている。
【0028】
前記モータホルダ1の下面には回路基板12が一つ若しくは複数のネジ13で固定され、その回路基板12には励磁回路を構成する多数の素子及びチョークコイル14が搭載されている。そして、励磁回路からチョークコイル14を介して前記巻線5に励磁電流が供給されると前記ロータ6が回転され、ロータ6の回転にともなって出力軸9が回転される。従って、巻線5に励磁電流が供給されると、出力軸9の回転とともにファン11が回転されて、送風動作が行われる。
【0029】
前記出力軸9の下端部には、円盤状のセンサマグネット15が嵌着され、前記回路基板12上において、前記センサマグネット15の外周部近傍には、ホール素子16が配設されている。そして、センサマグネット15の磁束をホール素子16で検出することによりロータ6の回転角度が検出され、その検出信号に基づいて、前記励磁回路で励磁電流が制御される。
【0030】
前記モータホルダ1には前記回路基板12を覆う下部ケース17が取着される。前記下部ケース17は、前記モータホルダ1と同様な合成樹脂で、その周囲が上方へ垂立する皿型に成形され、軽量化を図るためにモータホルダ1より薄い肉厚で形成されている。そして、前記モータホルダ1と下部ケース17との間に形成される収容部18内に前記回路基板12が収容される。
【0031】
前記モータホルダ1には、前記ファン11の周囲を覆うブロワケース19が取着される。このブロワケース19の上部には、車室外あるいは車室内から空気を導入する導入ダクト(図示しない)に連なる開口部20が形成されている。前記ブロワケース19の側方には、送風ダクトに連なる送風口(図示しない)が形成される。そして、ファン11の回転に基づいて開口部20から取り入れられた空気は、ブロワケース19内を渦巻状に送風口まで案内され、送風ダクトを介して車室内あるいは空調器に案内される。
【0032】
前記ブロワケース19には前記開口部20から導入された空気の一部を分流させる分流ダクト21が形成されている。前記モータホルダ1には、前記チョークコイル14の近傍位置において、前記分流ダクト21の先端部から下方に連なる導入孔22が形成されている。
【0033】
前記導入孔22の下方において、前記下部ケース17には導入孔22を下方へ延長するように、下方へ窪む水滴溜り23が形成され、その水滴溜り23と前記導入孔22との間には、前記チョークコイル14の近傍位置でその導入孔22を前記収容部18に連通させる連通孔24が形成されている。前記連通孔24の径は、前記水滴溜り23の開口部の径より小さな径で形成される。また、下部ケース17の前記連通孔22の下縁部を構成する部分には前記水滴溜り23の側面に連なる斜面25が形成されている。
【0034】
前記モータホルダ1の中央部には、前記ステータ2及びロータ6の下部を収容する有底状の円筒部26が形成され、その円筒部26の前記連通孔24に対向する側面には案内孔27が形成されている。従って、前記収容部18と円筒部26内とが案内孔27を介して連通されている。
【0035】
また、本実施の形態では、円筒部26における前記モータホルダ1の上面に立設された部分をリブ26aとし、そのリブ26aにてモータホルダ1の上面に到達した水Wがモータ内部へ侵入することが防止されている。仮に、その水Wがモータ内部に侵入して回路基板12に付着した場合や、ヨーク7内部の巻線5やその巻線5と回路基板12とを接続する端子に付着した場合に、回路基板12が損傷する場合がある。このような場合、モータが故障して動作できなくなるおそれがあるためである。
【0036】
前記ステータ2のセンターピース3は、熱伝導率に優れた金属で形成され、その下端部には前記円筒部26の底面上を前記案内孔27側へ延設される延設部28が形成されている。この延設部28の外周部にはリブ28aが立設され、該リブ28aは前記ヨーク7の開口部と所定の間隙を有するような高さで形成されている。即ち、リブ28aは後述する案内孔27から流入する冷却風を大きく妨げず、かつ前記モータホルダ1に形成されたリブ26aを乗り越えた水Wのヨーク7内部への侵入を防止、即ち上記した巻線5やその巻線5と回路基板12とを接続する端子への付着を防止している。そして、延設部28が円筒部26の底面にゴムクッション40を介してネジ29で固定されることにより、センターピース3がモータホルダ1に固定される。
【0037】
前記ヨーク7の上面には、同ヨーク7の内外を連通する複数の通気孔30が形成されている。また、前記コア4の内周面には、その周方向に複数の凹部が形成されて、センターピース3との間でコア4の上下を連通する通気孔42が形成される。
【0038】
前記回路基板12の一側には巻線5に励磁電流を出力する出力トランジスタ31が配設され、その出力トランジスタ31にはヒートシンク32が取着されている。前記ヒートシンク32は、モータホルダ1の上面に露出されている。
【0039】
このように構成されたブラシレスモータでは、励磁回路から巻線5に励磁電流が供給されれるとロータ6が回転され、そのロータ6の回転にともなってファン11が回転される。
【0040】
ファン11が回転されると、導入ダクトから導入された空気がブロワケース19を介して送風ダクトに送風される。このとき、一部の空気が分流ダクト21に案内され、導入孔22及び連通孔24を介して収容部18内に冷却風として案内される。すると、チョークコイル14に冷却風があたり、同チョークコイル14が冷却される。
【0041】
収容部18内に案内された冷却風は、案内孔27からモータホルダ1の円筒部26内に案内される。その際、モータホルダ1と下部ケース17とで回路基板12を挟み、回路素子への冷却風の流入を阻止する遮蔽板41a,41bにより、冷却風はすべて案内孔27を通過するようになっている。すると、センターピース3の延設部28に冷却風があたり、同センターピース3が冷却される。また、ヨーク7内に冷却風が案内されて巻線5が冷却される。
【0042】
巻線5を冷却した冷却風は通気孔30からヨーク7外へ排出される。その際、冷却風はマグネット8とコア4の間からと、コア4とセンターピース3との間に形成される通気孔42とを経て、通気孔30から排出される。また、円筒部26内に案内された冷却風の一部は、ヨーク7と円筒部26との間を経て、ヨーク7の外周面を冷却しながら、円筒部26外へ排出される。
【0043】
ブロワケース19内に吸入された空気に雨滴や雪が混入していたり、高湿度である場合には、分流ダクト21の内壁に水滴が付着することがある。このような水滴は、分流ダクト21の内壁をつたって水滴溜り23内に滞留される。このとき、連通孔24の開口部上縁から落下する水滴は斜面25上に落下し、その斜面25から水滴溜り23内に案内される。尚、水滴溜り23内に滞留した水は、分流ダクト21に乾燥空気が導入されると、自然に蒸発する。
【0044】
上記のように構成されたブラシレスレスモータでは、次に示す作用効果を得ることができる。
(1)ファン11の回転に基づいてブロワケース19から送風ダクトに送られる外気の一部を、分流ダクト21及び導入孔22、連通孔24を介して収容部18内に冷却風として案内することができる。
【0045】
(2)収容部18内に案内された冷却風でチョークコイル14を効率よく冷却することができるので、チョークコイル14を大型化することなく、巻線5に供給する励磁電流を増大させることができる。従って、モータの小型化を図りながら、高出力化を図ることができる。
【0046】
(3)収容部18内に案内された冷却風は、案内孔27を介してヨーク7内に案内されるので、冷却風によりステータ2を効率よく冷却することができる。
(4)センターピース3の下端部には、案内孔27側に向かって延設される延設部28を設けることにより、センターピース3の表面積が増大されているので、冷却風がその延設部28にあたってセンターピース3を効率よく冷却することができる。従って、巻線5から発生して同巻線5の内側のセンターピース3に伝達された熱を延設部28から効率よく排熱することができる。
【0047】
(5)ヨーク7内に案内された冷却風により、コア4及び巻線5を冷却することができる。
(6)ステータ2を効率よく冷却することができるので、別の熱源である出力トランジスタ31を備えた回路基板12をモータホルダ1に一体に取着しても、ステータ2の過熱を防止することができる。従って、モータの小型化及び高出力化を図ることができる。
【0048】
(7)センターピース3、コア4及び巻線5を冷却することにより生成される温風を、マグネット8とコア4との間及びコア4とセンターピース3との間の通気孔42から通気孔30からヨーク7外へ排出することができる。また、円筒部26とヨーク7との間から、ヨーク7を冷却しながら排出することができる。従って、ヨーク7外への排熱を効率よく行うことができる。
【0049】
(8)分流ダクト21の内壁に付着した水滴を水滴溜り21に滞留させて、収容部18内への侵入を防止することができる。従って、回路基板12への水滴の付着に起因するモータの故障を未然に防止することができる。
【0050】
(9)連通孔24の開口部上縁から落下する水滴を、連通孔24下縁の斜面25により水滴溜り23内に確実に案内することができる。
(10)連通孔24の径を水滴溜り23の開口部の径より小さくしたので、分流ダクト21の内壁に付着した水滴を水滴溜り23に確実に案内することができる。
【0051】
(11)導入ダクトからブロワケース19に導入される空気に含まれる雨滴等の水滴の収容部18内への侵入を防止することができるので、フロント側ウインドシールドの下方から外気を導入する車両において、導入ダクトのレイアウトの自由度を向上させることができる。
【0052】
(12)水滴溜り23に滞留した水は、分流ダクト21に乾燥空気が導入されたとき、自然に蒸発する。水滴溜り23の水抜き作業等のメンテナンスを行う必要はない。
【0053】
(13)モータホルダ1の上面にはリブ26aが立設され、そのリブ26aにてモータホルダ1の上面に到達した水Wがモータ内部へ侵入することが防止されている。つまり、回路基板12への水Wの付着や、ヨーク7内部の巻線5及びその巻線5と回路基板12とを接続する端子への水Wの付着に起因するモータの故障を未然に防止することができる。なお、水Wに限らず、その他の異物がモータ内部への侵入を防止することが可能である。
【0054】
(14)センターピース3の延設部28の外周部にはリブ28aが立設され、該リブ28aはヨーク7の開口部と所定の間隙を有するような高さで形成されている。このリブ28aは案内孔27から流入する冷却風を大きく妨げず、かつモータホルダ1に形成されたリブ26aを乗り越えた水Wのヨーク7内部への侵入を防止している。つまり、ヨーク7内部の巻線5及びその巻線5と回路基板12とを接続する端子への水Wの付着に起因するモータの故障を未然に防止することができる。なお、上記と同様に、水Wに限らず、その他の異物がヨーク7内部への侵入を防止することが可能である。
【0055】
前記実施の形態では、次に示すように変更することもできる。
・センターピース3の延設部28に多数の凹凸を形成して、その表面積を増大させる。このような構成により、センターピースの冷却効率を更に向上することができる。
【0056】
・水滴溜り及び連通孔は、下部ケース及びモータホルダに設けること以外に、分流ダクト自体を上記のような形状に形成してもよい。
・水滴溜り23に形成された斜面25の代わりに、その斜面25に相当する壁を立設してもよい。このようにしても、その壁により、連通孔24の開口部上縁から落下する水滴を水滴溜り23内に確実に案内することができる。
【0057】
・図2(a)に示すように、モータホルダ1のリブ26aの外周側に環状の溝26bを形成する。このようにすれば、モータホルダ1の上面に到達した水Wが溝26bに落ち込むため、その水Wがリブ26aを乗り越えにくくなる。従って、モータホルダ1の上面に到達した水Wがモータ内部へ侵入することが確実に防止される。
【0058】
・図2(b)に示すように、モータホルダ1のリブ26aの外周側において、該リブ26aの高さより低い第2のリブ26cを、前記リブ26aと所定の間隙を持たせて形成する。このようにすれば、モータホルダ1の上面に到達した水Wが仮に第2のリブ26cを乗り越えても両リブ26a,26cの間隙内に侵入するため、その水Wがリブ26aを乗り越えにくくなる。従って、モータホルダ1の上面に到達した水Wがモータ内部へ侵入することが確実に防止される。
【0059】
・図2(c)に示すように、リブ26aの先端に、モータホルダ1の外側にのびる折曲部26dを形成する。このようにすれば、モータホルダ1の上面に到達した水Wが折曲部26dによってリブ26aを乗り越えにくくなる。従って、モータホルダ1の上面に到達した水Wがモータ内部へ侵入することが確実に防止される。
【0060】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明は冷却効率を向上させることにより、小型化及び高出力化を図りながら、モータ内部への異物の侵入を防止し得るブラシレスモータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施の形態のブラシレスモータを示す断面図。
【図2】別例におけるモータホルダの要部を示す拡大断面図。
【符号の説明】
1…モータホルダ、2…ステータ、3…発熱部としてのセンターピース、4…発熱部としてのコア、5…発熱部としての巻線、6…ロータ、11…ファン、12…回路基板、14…発熱部としてのチョークコイル、19…ブロワケース、21…分流ダクト、23…水滴溜り、26a…リブ、26b…溝、26c…第2のリブ、26d…折曲部、28…延設部、28a…リブ。

Claims (7)

  1. モータホルダ(1)にステータ(2)を固定し、前記ステータ(2)にロータ(6)を回転可能に支持し、前記ステータ(2)に励磁電流を供給する励磁回路を搭載した回路基板(12)を前記モータホルダ(1)に取着し、前記励磁電流に基づいて前記ロータ(6)を回転駆動し、前記ロータ(6)の回転に基づいてブロワケース(19)内のファン(11)を回転駆動して、送風動作を行うブラシレスモータにおいて、
    前記モータホルダ(1)に取着されて前記回路基板(12)を覆う下部ケース(17)と、
    前記モータホルダ(1)に形成されて前記ステータ(2)及びロータ(6)の下部を収容する円筒部(26)と、
    前記モータホルダ(1)と下部ケース(17)との間に形成されて前記回路基板(12)を収容する収容部(18)と、前記円筒部(26)内とを連通する案内孔(27)と、
    前記ステータ(2)を構成するセンターピース(3)と、
    前記センターピース(3)の下端部に形成され、前記円筒部(26)の底面上を前記案内孔(27)側へ延設される延設部(28)と、
    前記ブロワケース(19)から送風される空気の一部を冷却風として、前記案内孔(27)を介し前記延設部(28)に供給する分流ダクト(21)と、
    前記モータホルダ(1)に立設され、外部から前記ステータ(2)及び回路基板(12)への異物の侵入を防止するリブ(26a)と
    を備えたことを特徴とするブラシレスモータ。
  2. 請求項1に記載のブラシレスモータにおいて、
    前記延設部(28)により、前記センターピース(3)の表面積増大されていることを特徴とするブラシレスモータ。
  3. 請求項1又は2に記載のブラシレスモータにおいて、
    前記延設部(28)には、前記ロータ(6)の端部と対向する部位においてその端部と所定の間隙を有し、かつ前記ステータ(2)への異物の侵入を防止するリブ(28a)を立設したことを特徴とするブラシレスモータ。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載のブラシレスモータにおいて、
    前記分流ダクト(21)には、該分流ダクト(21)の内壁に付着する水滴を滞留させる水滴溜り(23)を設けたことを特徴とするブラシレスモータ。
  5. 請求項1〜4のいずれかに記載のブラシレスモータにおいて、
    前記モータホルダ(1)に立設したリブ(26a)の先端には、該ホルダ(1)の外側にのびる折曲部(26d)を形成したことを特徴とするブラシレスモータ。
  6. 請求項1〜5のいずれかに記載のブラシレスモータにおいて、
    前記モータホルダ(1)には、該ホルダ(1)に立設したリブ(26a)の高さより低い第2のリブ(26c)を前記リブ(26a)の外周側に所定の間隔を持たせて形成したことを特徴とするブラシレスモータ。
  7. 請求項1〜5のいずれかに記載のブラシレスモータにおいて、
    前記モータホルダ(1)には、該ホルダ(1)に立設したリブ(26a)の外周側に溝(26b)を形成したことを特徴とするブラシレスモータ。
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