JP4421083B2 - ブラシレスモータ - Google Patents

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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K5/10Casings or enclosures characterised by the shape, form or construction thereof with arrangements for protection from ingress, e.g. water or fingers
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K2205/09Machines characterised by drain passages or by venting, breathing or pressure compensating means

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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ブラシレスモータは、例えば、モータホルダの一方の面に固定されるステータと、該ステータに励磁電流を供給することにより回転され送風用のファンを回転させるロータと、前記モータホルダの他方の面に固定され前記ステータに励磁電流を供給する励磁回路が構成された回路基板とを備えたものがある。このような回路基板は、モータホルダに固定されるケースにより覆われている。
【0003】
ブラシレスモータの駆動時において、モータの内部温度が上昇すると、励磁電流が減少して出力が低下したり、温度上昇によって電子部品が故障するおそれがあった。このため、従来のブラシレスモータでは、その駆動時において、冷却風によってモータ内部の発熱源(ステータや回路基板上の素子等)を冷却するように構成されている。また、冷却風には水滴が混入されることがあり、この水滴がモータ内部に浸入しないような構成が採用されている。
【0004】
詳述すると、ブラシレスモータでは、図6に示すように、モータホルダ51と下部ケース52とにより通気室53が形成されており、同通気室53を通過した冷却風が案内孔54からモータ内部(ステータ側)に流入される。これにより、モータ内部の発熱源が冷却される。また、図6及び図7に示すように、通気室53には、水滴溜り55が形成されている。この水滴溜り55には、下部ケース52の底部から立設された側壁56が形成され、冷却風に混入した水滴を同水滴溜り55に滞留させることにより、モータ内部へ水滴が流入しないようにしている。なお、図7は、通気室53におけるモータホルダ51を省略し通気室53をモータホルダ51側から見た平面図である。
【0005】
また、モータホルダ51と下部ケース52は完全な密着面ではなく、狭小な接合面であるため、水滴の誘導作用が働き、この接合面から水滴がモータ内部(ステータ側)に浸入するおそれがある。そこで、本願出願人は、図6〜図8に示すように、モータホルダ51と下部ケース52との接合部に水切り穴(水排出部)57a,57bを設けることで防水性を高めたブラシレスモータを提案している(特願平11−121489号)。なお、図8は、図7のX方向から見た水切り穴57a,57bを示す拡大図である。図8において、下部ケース52側には、切り欠き58a,58bが形成されている。そして、切り欠き58aとモータホルダ51の側部とにより水切り穴57aが形成され、切り欠き58bとモータホルダ51の側部とにより水切り穴57bが形成されている。水切り穴57aにおいて、モータホルダ51側には、一面が前記下部ケース52の切り欠き58aの側部に当接する凸部59が形成されている。これにより、接合部を伝わる水滴が矢印で示すように下方に案内される。また、凸部59と切り欠き58aとの当接が離れ空隙を形成しているため、下方に案内された水滴は再び上昇して接合部を伝わることが防止される。同様に、水切り穴57bにおいても接合部の水滴が下方に案内されて接合部を伝わることが防止される。このように、モータホルダ51と下部ケース52との接合部に水切り穴57a,57bを形成することにより、水滴が下方に自然落下するようになっている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
通気室53において、冷却風はステータ側に向けて送風されるが、上記のように水切り穴57a,57bを形成したブラシレスモータでは、冷却風の一部が水切り穴57a,57bから漏洩してしまう。このブラシレスモータが車室内において搭乗者の足元付近に配置される場合、冷却風の漏れにより搭乗者に不快感を与えてしまうといった問題が生じる。
【0007】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、水滴を外部に排出すための水排出部を設けて防水性を確保するとともに、その水排出部からの冷却風の漏れを抑制することができるブラシレスモータを提供することにある。
【0008】
【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、ロータを回転可能に支持するステータを固定したモータホルダに対して、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取着するとともに、その回路基板を覆い同ホルダとともに通気室を形成するケースを取着し、前記通気室には外部から浸入した水滴を排出させる水排出部を形成し、前記ロータの回転駆動時には発生する熱を冷却するための冷却風を前記通気室を介して案内孔からステータ側に流入させるようにしたブラシレスモータにおいて、前記通気室を形成するモータホルダとケースとの少なくとも一方の内面に、冷却風の導入部側からステータ側に冷却風を案内する案内リブを設け、前記通気室には、冷却風に混入した水滴を溜める水滴溜りと、該水滴溜りを超えた水滴を排水するための排水溝とを形成し、前記案内リブによって構成される冷却風の通路部は、冷却風を導入する導入部側からステータ側へ向かって拡幅状に構成される通路部分を含み、前記通路部を構成する案内リブのうち該拡幅状の通路部分を構成する案内リブを、その先端部が前記案内孔の外側に配設される防止壁に対向するように設けたことを要旨とする。
【0009】
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、前記モータホルダとケースとの各々に案内リブを設けたことを要旨とする。
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のブラシレスモータにおいて、前記モータホルダ側の案内リブとケース側の案内リブとを、互いに重なるようにして、迷路状の構造としたことを要旨とする。
【0011】
請求項に記載の発明は、請求項1〜のいずれか一項に記載のブラシレスモータにおいて、前記水排部は、前記排水溝に形成された水抜き穴であることを要旨とする。
【0012】
請求項に記載の発明は、請求項1〜のいずれか一項に記載のブラシレスモータにおいて、前記水排部は、前記モータホルダとケースとの接合部に形成され、該接合部における水滴を排出する水切り穴であることを要旨とする。
【0013】
(作用)
請求項に記載の発明によれば、通気室を形成するモータホルダとケースとの少なくとも一方の内面に、ステータ側に冷却風を案内する案内リブが配設される。この場合、冷却風がステータ側に確実に流れるようになり、水排出部から冷却風が漏れることが抑制される。つまり、水滴を外部に排出するための水排出部を設けることで防水性が確保されるとともに、その水排出部からの冷却風の漏れが抑制される。
また、冷却風の通路部が導入部側からステータ側へ向かって拡幅状に構成されるので、案内リブの壁面に水滴が付着することが抑えられる。
【0014】
請求項2に記載の発明によれば、モータホルダとケースとの各々に案内リブが配設されるので、冷却風がステータ側により確実に案内される。
請求項3に記載の発明によれば、モータホルダ側の案内リブとケース側の案内リブとを、互いに重なるようにして迷路状の構造としたので、水排出部における冷却風の漏れがより一層防止される。
【0016】
請求項に記載の発明によれば、冷却風に混入した水滴を溜める水滴溜りと、該水滴溜りよりを超えた水を排水するための排水溝とが通気室に形成され、その排水溝に水排部としての水抜き穴が形成される。この場合、案内リブによってステータ側に冷却風が案内されるので、排水溝に形成された水抜き穴からの冷却風の漏れが防止される。
【0017】
請求項に記載の発明によれば、水排部としての水切り穴がモータホルダとケースとの接合部に形成され、同水切り穴から接合部における水滴が排出される。この場合、案内リブによってステータ側に冷却風が案内されるので、モータホルダとケースとの接合部に形成された水切り穴からの冷却風の漏れが防止される。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した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、積層コア4と、そのコア4に巻着された巻線5とから構成される。
【0019】
前記センターピース3は、熱伝導率に優れた金属からなり、円筒部3aと、その円筒部3aから延長して形成される延設部3bとを有している。円筒部3a内の中間部には、円筒状のホルダベアリング6が圧入固定されている。また、円筒部3a内の上下両側には上側および下側軸受7a,7bが固定されている。
【0020】
前記ステータ2にはロータ8が回転可能に支持される。前記ロータ8は、ヨーク9と、そのヨーク9の内周面に固着される複数のマグネット11と、前記ヨーク9の中心部に圧入される出力軸12とから構成される。そして、前記出力軸12が軸受7a,7b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12の先端にファン13が固定されている。
【0021】
前記モータホルダ1の下面には回路基板15が一つ若しくは複数のネジ16で固定され、その回路基板15には励磁回路を構成する多数の素子が搭載されている。そして、励磁回路から前記巻線5に励磁電流が供給されると前記ロータ8が回転され、ロータ8の回転にともなって出力軸12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12の回転とともにファン13が回転されて、送風動作が行われる。
【0022】
前記出力軸12の下端部には、円盤状のセンサマグネット17が嵌着され、前記回路基板15上において、前記センサマグネット17の外周部近傍には、ホール素子18が配設されている。そして、センサマグネット17の磁束をホール素子18で検出することによりロータ8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。
【0023】
前記モータホルダ1には前記回路基板15を覆う下部ケース19が取着される。前記下部ケース19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19との間に形成される回路素子収容部20内に多数の素子を備えた前記回路基板15が収容される。
【0024】
前記モータホルダ1には、前記ファン13の周囲を覆うブロワケース21が取着される。このブロワケース21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22が形成されている。前記ブロワケース21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13の回転に基づいて開口部22から取り入れられた空気は、ブロワケース21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。
【0025】
前記ブロワケース21には前記開口部22から導入された空気の一部を分流させる分流ダクト23が形成されており、同分流ダクト23が、モータホルダ1と下部ケース19により形成されたダクト通気室25に連結されている。同ダクト通気室25において、分流ダクト23の先端部から下方に連なる導入孔26が形成され、同導入孔26の下方にて、導入孔26を側方へ延ばす連通孔27が形成されている。
【0026】
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8の下部を収容する円筒部28が形成され、その円筒部28の前記導入孔26に対向する側面には案内孔29が形成されている。この案内孔29よりも上流側において、モータホルダ1及び下部ケース19の内面にて形成される空間がダクト通気室25となり、分流ダクト23からの冷却風がダクト通気室25を通過して案内孔29から円筒部28側(ステータ2側)に流入されようになっている。
【0027】
前記センターピース3の下端部における延設部3bは、前記円筒部28の底面上を前記案内孔29側へ向けて延設されている。そして、その延設部3bが円筒部28の底面にゴムクッション30を介してネジ31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。前記ヨーク9の上面には、同ヨーク9の内外を連通する複数の通気孔32が形成され、センターピース3とコア4との間にも通気孔33が形成されている。そして、これら通気孔32,33に案内孔29から流入された冷却風が流れるようになっている。
【0028】
また、ダクト通気室25において、連通孔27のステータ2側には、さらに下方に延びる水滴溜り35が形成されるとともに、同水滴溜り35の案内孔29側に排水溝36が形成されている。なお、この水滴溜り35と排水溝36とによりモータ内部に水滴が浸入しないようになっている。
【0029】
ここで、ダクト通気室25の構成を図1〜図3を用いて詳述する。なお、図2は、説明の便宜上ダクト通気室25におけるモータホルダ1を省略しダクト通気室25内をモータホルダ1側から見た平面図である。また、図3は、図2に示すA−A線でのダクト通気室25の断面図である。
【0030】
図1及び図2に示すように、ダクト通気室25において、リブ37が下部ケース19の底部から立設されており、同リブ37が水滴溜り35の側壁となる。リブ37のステータ2側にも、同様にリブ38が下部ケース19の底部から立設されており、これら2つのリブ37,38の間に排水溝36が形成されている。図2及び図3に示すように、排水溝36の両端となる位置に、下部ケース19の底部を貫通する水抜き穴39が形成されている。
【0031】
また、図1及び図2に示すように、モータホルダ1と下部ケース19との接合部には、水切り穴40a,40bが形成されている。この水切り穴40a,40bの形状は、図8に示す水切り穴57a,57bと同じである。
【0032】
本実施の形態では、これら水抜き穴39や水切り穴40a,40bが水排水部に相当する。これら水排水部39,40a,40bが形成されたダクト通気室25において、導入部(導入孔26)側からステータ2側に冷却風を案内するための案内リブ41a,41b,41c,42a,42b,42cが下部ケース19及びモータホルダ1に形成されている。なお、図2に示す2点鎖線は、モータホルダ1の案内リブ42a,42b,42cを示しており、同リブ42a〜42cは下部ケース19の案内リブ41a〜41cに近接した位置にそれぞれ配設されている。また、図3に示すように、案内リブ41a〜41cは、下部ケース19の内面から立設されており、案内リブ42a〜42cは、モータホルダ1の内面から立設されている。
【0033】
図2及び図3に示すように、ダクト通気室25において、前記連通孔27と案内孔29は、それぞれ2つ形成されている。連通孔27は、案内孔29に向かって形成されており、同連通孔27における外側の側面と案内孔29の外側端部とを結ぶ線上に、案内リブ41aが形成されている。つまり、案内リブ41aは、前記導入孔26からの冷却風を案内孔29に効率よく案内するために、導入孔26側からステータ2側に向けて形成されている。また、前記水滴溜り35の側壁となるリブ37の両端部において、案内リブ41bが案内リブ41aと並行に形成されている。さらに、前記リブ38において案内孔29の近傍に、案内リブ41cがステータ2側から導入孔26側に向けて形成されている。これら案内リブ41a〜41cの端部は、排水溝36内において、排水溝36の側壁となるリブ37,38に対して切り離されている。つまり、案内リブ41a,41bの端部とリブ38側面、案内リブ41cの端部とリブ37側面との間には、水滴を逃がすための隙間が設けられている。
【0034】
排水溝36内に配置するモータホルダ1側の案内リブ42cは、断面コ字状に形成されており、その一方の端部は、前記案内リブ41aと案内リブ41cとの間に配設され、他方の端部は、前記案内リブ41bの内側に重なるように配設されている。図3に示すように、同リブ42cの先端と下部ケース19の底部との間には、若干の隙間が形成されている。この隙間を、水滴溜り35を超えた水滴が流れ前記水抜き穴39から排出されるようになっている。また、案内リブ42aは、案内リブ41aの外側に重なるように同リブ41aと並行に配設されされている。案内リブ42bは、案内リブ41bの内側に重なるように同リブ41bと並行に配設されている。
【0035】
このように本実施の形態では、案内リブ41a及び案内リブ42a,42cの内側面にて、略閉空間(通路部)が構成され、同空間を冷却風が通過して案内孔29を介してモータ内部に流入される。また、モータホルダ1と下部ケース19の両方に案内リブ41a〜41c,42a〜42cを設け、互いに重なるように迷路状に構成しているので、水抜き穴39や水切り穴40a,40bからの冷却風の漏洩がより一層防止される。
【0036】
次に、本実施の形態におけるブラシレスモータの作用を説明する。
先ず、回路基板15に形成された励磁回路から巻線5に励磁電流が供給されるとロータ8が回転され、そのロータ8の回転にともなってファン13が回転される。ファン13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21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23に案内され、冷却風としてダクト通気室25に導入される。そして、ダクト通気室25において、冷却風は、案内リブ41a〜41c,42a〜42cにより効率よく案内孔29に導かれ、同案内孔29からモータホルダ1の円筒部28内に流入される。すると、センターピース3の延設部3b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9内に冷却風が案内されて巻線5が冷却される。
【0037】
巻線5を冷却した冷却風は通気孔32からヨーク9外へ排出される。その際、冷却風はマグネット11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33とを経て、通気孔32から排出される。また、円筒部28内に案内された冷却風の一部は、ヨーク9と円筒部28との間を経て、ヨーク9の外周面を冷却しながら、円筒部28外へ排出される。
【0038】
雨や洗車等によってブロワケース21内に吸入される空気に水滴が混入し、分流ダクト23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23の内壁およびダクト通気室25における連通孔27の底面等を伝って水滴溜り35内に滞留される。水滴溜り35内に滞留した水は、分流ダクト23に乾燥空気が導入されると、自然に蒸発する。また、水滴溜り35を超えた水滴は、排水溝36を流れ水抜き穴39からモータ外部へ排出される。
【0039】
分流ダクト23の内壁を伝わって落下する水滴はおおむね水滴溜り35内に案内されるが、一部は分流ダクト23とモータホルダ1の接合面、さらにモータホルダ1と下部ケース19との接合面から水滴が徐々に伝っていく。すなわち、モータホルダ1と下部ケース19は完全な密着面ではなく、狭小な接合面であるため、逆に水滴の誘導作用が働くことになる。しかし、水切り穴40a,40bを設けたことにより途中まで伝わった水滴はこの水切り穴40a,40bで落下、あるいは滞留し、自然蒸発する。これにより、回路素子収容部20等への水滴の浸入が阻止される。
【0040】
上記したように、本実施の形態によれば、以下の特徴を有する。
(1)ダクト通気室25に水抜き穴39と水切り穴40a,40bを設け、水滴をダクト通気室25内から外部へ排出するように構成したので、ステータ2側、つまり、回路素子を収納する回路素子収容部20内への水滴の浸入を阻止できる。また、ダクト通気室25において、冷却風をステータ2側に案内する案内リブ41a〜41c,42a〜42cを設けたので、水抜き穴39や水切り穴40a,40b側に冷却風が流れることを抑制できる。つまり、本実施の形態のブラシレスモータは、水抜き穴39や水切り穴40a,40bを設けることで回路素子に対する防水性を確保でき、その水抜き穴39や水切り穴40a,40bからの冷却風の漏れを抑制することができる。これにより、冷却風が水抜き穴39や水切り穴40a,40bから漏れて車両搭乗者に不快感を与えるといったこともない。
【0041】
(2)下部ケース19及びモータホルダ1の両方に案内リブ41a〜41c,42a〜42cを設けたので、冷却風がステータ2側により確実に案内され、冷却風の漏れを防止できる。
【0042】
(3)モータホルダ1側の案内リブ42a〜42cと下部ケース19側の案内リブ41a〜41cとを互いに重なるようにして迷路状の構造としたので、冷却風の漏洩をより一層防止することができる。
【0043】
尚、本発明の実施の形態は、以下のように変更してもよい。
○ダクト通気室25内の案内リブ41a〜41c,42a〜42cを図4及び図5に示すように配設してもよい。詳しくは、上記実施の形態にて図2及び図3に示すように、案内リブ41a,42a,42cによって構成される略閉空間(冷却風の通路部)は、上流側と下流側で同じ幅で形成されている。つまり、案内リブ41aは、ダクト通気室25を流れる冷却風の向きとほぼ並行に形成されている。これに対し、図4及び図5では、水滴溜り35における2つの案内リブ41a間の間隔が、上流側から下流側に向けて徐々に拡がるよう形成されている。また、案内リブ42aが案内リブ41aの外側に重なるように案内リブ41aと並行に配設されている。つまり、案内リブ41a,42aにより構成される空間(冷却風の通路部)が導入部(導入孔26)側からステータ2側へ向かって拡幅状に構成されている。この場合、拡幅状の案内リブ41a,42aの壁面に加わる冷却風の風圧が弱められるため、同壁面における水滴の伝達が抑えられる。つまり、案内リブ41a,42aの壁面に水滴が付着することが抑えられ、水滴溜り35に確実に溜まることとなる。また、案内リブ41aの先端部が案内孔29の外側に配設される防止壁43に対向するようになっている。このため、案内リブ41aの壁面を水滴が伝わったとしても、同防止壁43によりモータ内部への水滴の浸入を確実に防止できる。以上のことより、ブラシレスモータの防水性をより向上することができる。
【0044】
○上記実施の形態では、モータホルダ1及び下部ケース19の両方に案内リブ41a〜41c,42a〜42cを形成するものであったが、いずれか一方のみに形成するものでもよい。また、案内リブの形状や個数に限定されるものではない。
【0045】
○上記実施の形態では、水抜き穴39と水切り穴40a,40bの両方を備えるダクト通気室25に適用するものであったが、水抜き穴39と水切り穴40a,40bのいずれか一方が形成されるダクト通気室25に適用してもよい。
【0046】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、水滴を外部に排出すための水排出部を設けて防水性を確保するとともに、その水排出部からの冷却風の漏れを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施の形態のブラシレスモータ全体を示す断面図。
【図2】実施の形態のダクト通気室内を示す平面図。
【図3】図2のA−A線でのダクト通気室の断面図。
【図4】他の実施の形態のダクト通気室内を示す平面図。
【図5】図4のA−A線でのダクト通気室の断面図。
【図6】従来の通気室内の断面図。
【図7】従来の通気室内を示す平面図。
【図8】水切り穴を示す拡大図。
【符号の説明】
1…モータホルダ、2…ステータ、8…ロータ、15…回路基板、19…下部ケース、25…ダクト通気室、26…導入部としての導入孔、35…水滴溜り、36…排水溝、39…水排出部としての水抜き穴、40a,40b…水排出部としての水切り穴、41a,41b,41c,42a,42b,42c…案内リブ。

Claims (5)

  1. ロータを回転可能に支持するステータを固定したモータホルダに対して、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取着するとともに、その回路基板を覆い同ホルダとともに通気室を形成するケースを取着し、前記通気室には外部から浸入した水滴を排出させる水排出部を形成し、前記ロータの回転駆動時には発生する熱を冷却するための冷却風を前記通気室を介して案内孔からステータ側に流入させるようにしたブラシレスモータにおいて、
    前記通気室を形成するモータホルダとケースとの少なくとも一方の内面に、冷却風の導入部側からステータ側に冷却風を案内する案内リブを設け
    前記通気室には、冷却風に混入した水滴を溜める水滴溜りと、該水滴溜りを超えた水滴を排水するための排水溝とを形成し、
    前記案内リブによって構成される冷却風の通路部は、冷却風を導入する導入部側からステータ側へ向かって拡幅状に構成される通路部分を含み、前記通路部を構成する案内リブのうち該拡幅状の通路部分を構成する案内リブを、その先端部が前記案内孔の外側に配設される防止壁に対向するように設け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、
    前記モータホルダとケースとの各々に案内リブを設けたことを特徴とするブラシレスモータ。
  3. 請求項2に記載のブラシレスモータにおいて、
    前記モータホルダ側の案内リブとケース側の案内リブとを、互いに重なるようにして、迷路状の構造としたことを特徴とするブラシレスモータ。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項に記載のブラシレスモータにおいて、
    前記水排出部は、前記排水溝に形成された水抜き穴であることを特徴とするブラシレスモータ。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のブラシレスモータにおいて、
    前記水排出部は、前記モータホルダとケースとの接合部に形成され、該接合部における水滴を排出する水切り穴であることを特徴とするブラシレスモータ。
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