JP4912822B2 - モータの冷却構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両に設けられる送風ファン駆動用モータ等に適用されるモータの冷却構造に関する。

従来、ヨークに固定されたブラケットと、該ブラケットに対し弾性部材を介して支持されたブラシベースと、該ブラシベースに設けられたブラシと、を備え、前記ブラシからモータ軸に設けられたコンミテータに給電することで回転力を与える直流モータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この従来のモータは、強制空冷方式であり、その冷却構造は、図３及び図４に示すように、ブラケットの側面に開口された冷却風取り入れ口から取り込まれた冷却風を、直接、コンミテータに当てずにロータとステータの隙間方向に導くために、ブラケットにブラケットスロープ部を形成している。
特開２００４−２７４９２６号公報

しかしながら、従来のモータの冷却構造にあっては、ブラケットに追加構造としてブラケットスロープ部を形成したものであるため、ブラケットの成形型の構造が複雑になり、成形型費用が高くなる、という問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、コンミテータに直接当てないで冷却風の向きを変更する機能を確保しながら、ブラケットの構造簡素化によりブラケットの成形型の費用を低減することができるモータの冷却構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、ステータ側部材に固定されたブラケットと、該ブラケットに対し弾性部材を介して支持されたブラシベースと、該ブラシベースに設けられたブラシと、を備え、前記ブラシからロータ側部材に設けられたコンミテータに給電することで回転力を与えると共に、前記ブラケットの側面に開口された冷却風取り入れ口から取り込まれた冷却風をロータとステータの隙間方向に導くモータの冷却構造において、
前記ブラシベースに、前記冷却風取り入れ口から取り込まれた冷却風を前記コンミテータに直接当てないで冷却風の向きを変更する風向き変更案内構造を設ける。
前記ブラシベースは、一対のブラシ支持部と、該一対のブラシ支持部を連結すると共にコンミテータを取り囲む円環部と、該円環部から軸方向及び径方向に延設するフランジ部と、該フランジ部に形成された弾性部材取り付け部と、を有する。
前記風向き変更案内構造は、前記ブラケットの側面に開口された冷却風取り入れ口の内側位置に前記ブラシベースのフランジ部を配置し、風向き変更案内面を、前記弾性部材取り付け部に取り付けられた弾性部材の頭頂面と、前記ブラシベースの円環部から軸方向に延設した軸方向延設面とした。

よって、本発明のモータの冷却構造にあっては、ブラシベースに風向き変更案内構造が設けられるため、ブラケットにブラケットスロープ部が形成される従来技術と比較し、ブラケットの構造が簡素化される。このブラケットの構造簡素化により、ブラケットの成形型も簡素化され、成形型費用を低減することができる。
また、ブラシベースの風向き変更案内構造は、冷却風取り入れ口から取り込まれた冷却風をコンミテータに直接当てないで冷却風の向きを変更するため、風向き変更機能をブラシベースに持たせることができる。
この結果、コンミテータに直接当てないで冷却風の向きを変更する機能を確保しながら、ブラケットの構造簡素化によりブラケットの成形型の費用を低減することができる。
そして、ブラケットの側面に開口された冷却風取り入れ口から取り込まれた冷却風をロータとステータの隙間方向に導くとき、ブラシベースのフランジ部に形成された弾性部材取り付け部に取り付けられた弾性部材の頭頂面と、ブラシベースの円環部から軸方向に延設した軸方向延設面と、を風向き変更案内面として導く。このため、モータの径方向から取り込まれる冷却風の向きを軸方向に変更する際、弾性部材の頭頂面とブラシベースの軸方向延設面とを利用し、確実に風向き変更案内を行うことができる。

以下、本発明のモータの冷却構造を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の冷却構造が適用された車両の空調ユニットに設けられる送風ファン駆動用のモータ（モータの一例）を示す半断面図、図２は実施例１の冷却構造が適用されたブラケット及びブラシベースを示す分解斜視図である。

実施例１におけるモータ１０は、図１に示すように、ステータ（永久磁石）１１と、このステータ１１を内側壁１２ａに沿わせて保持する円筒形のヨーク１２と、ヨーク１２の下底部（一方の底部）に設けられた開口１２ｂを覆うブラケット１３と、ヨーク１２の中心に挿通し先端１４ａに送風ファン（図示せず）が取り付けられるモータ軸１４と、モータ軸１４の中間部分の周囲に固定されたロータ１５と、車両等に設定するためのモータ設定ブラケット２０と、を有している。

前記ヨーク１２は、磁性を有する鉄等の金属により形成されており、上底部（他方の底部）に上底壁１２ｃが一体に設けられた有底円筒状のヨーク本体１２ｄと、ヨーク本体１２ｄの外周に沿って嵌合された円筒状の補助ヨーク１２ｅと、を備えている。
更に、ヨーク本体１２ｄは、第一のネジ穴１２ｊと、開口１２ｂの近傍に位置すると共に鋼板等の硬質材料から形成された補強リング１２ｈと、を有している。

この補強リング１２ｈは、円環状を呈し、ヨーク本体１２ｄに圧入されてその周端部１２ｉの全周がヨーク本体１２ｄの内壁に密着されられている。
また、ヨーク本体１２ｄの上底壁１２ｃは、側面視で上端を平面とした切頭円錐形状を呈している。
そして、この上底壁１２ｃには、冷却用の空気を排出するための複数の排気孔１２ｇ、１２ｇが設けられている。

更に、上底壁１２ｃの中央部分は下方に向けて没入して没入凹部１２ｆが形成されており、断面逆ハット状を呈している。
そして、この没入凹部１２ｆに、モータ軸１４の先端１４ａ側を回転可能に支持する先端側軸受け１６ａが配設されている。

前記ブラケット１３は、樹脂により形成されている。そして、ブラケット１３は、図２に示すように、その上底が開口し下底に下端壁１３ｂを備えた円筒状のブラケット本体部１３ａと、下端壁１３ｂの中央から上方に突出した小円筒部１３ｃと、を有している。
ブラケット本体部１３ａの側方には、冷却用の空気をモータ１０内に吸気するための冷却風取り入れ口１３ｄが設けられている。

更に、ブラケット１３の内側には、ロータ１５に制御電圧を印加するためのコンミテータ１７と（図１）、バネ等により付勢されてコンミテータ１７に弾性的に摺接するブラシ１８，１８を保持するブラシベース１９と（図２）、小円筒部１３ｃの中央に位置してモータ軸１４の後端１４ｂ側を回転可能に支持する後端側軸受け１６ｂと、が収納されている。

前記ロータ１５は、積層鋼板製のコア１５ａと、コア１５ａの外周面の円周方向複数個所に設けたスロット１５ｂと、スロット１５ｂに巻回されたコイル１５ｃと、を有している。そして、ブラシ１８，１８とコンミテータ１７から制御電圧が印加されると、コイル１５ｃの電流をスイッチングすることにより、ステータ１１による固定磁界との相互作用によりロータ１５とステータ１１との間に回転力が発生し、ロータ１５が回転し、ロータ１５と同期してモータ軸１４が回転するようになっている。

前記モータ設定ブラケット２０は、樹脂等の弾性材料により形成されている。そして、モータ設定ブラケット２０は、底部壁２１ａを備えた有底円筒形のモータ保持部２１と、車両（図示せず）の所定位置に固定するための取付フランジ２２と、モータ保持部２１及びヨーク１２に螺着されるネジ部材２３と、を有し、断面略逆ハット状となっている。

前記モータ保持部２１は、モータ１０を収納可能な大きさに形成されており、モータ１０をモータ保持部２１の所定位置に収納すると、上底壁１２ｃがモータ保持部２１から突出するようになっている。

また、モータ保持部２１には、管状の冷却風取り入れ管２１ｂと、第二のネジ穴２１ｃとが設けられている。この管状の冷却風取り入れ管２１ｂは、冷却風取り入れ口１３ｄと略同じ大きさの管穴２１ｄを有し、この管穴２１ｄがモータ１０の冷却風取り入れ口１３ｄと連通可能になっている。

更に、第二のネジ穴２１ｃは、管穴２１ｄと冷却風取り入れ口１３ｄとを一致させて連通させたときに第一のネジ穴１２ｊと一致するようになっており、この第一のネジ穴１２ｊ及び第二のネジ穴２１ｃに、モータ保持部２１の外側から円筒形のモータ保持部２１の径方向内方に向けて、ネジ部材２３が螺着できるようになっている。

また、取付フランジ２２は、モータ保持部２１の外周から周方向に延設することにより形成されており、円環状を呈している。そして、この取付フランジ２２を車両のパネル等の取付対象物に固定することにより、モータ１０を該車両内の所定の箇所に配設することができるようになっている。

次に、実施例１におけるモータ１０の冷却構造について説明する。
実施例１におけるモータ１０の冷却構造は、ヨーク１２（ステータ側部材）に固定されたブラケット１３と、該ブラケット１３に対しゴム等の弾性部材２４を介して支持されたブラシベース１９と、該ブラシベース１９に設けられたブラシ１８，１８と、を備え、前記ブラシ１８，１８からモータ軸１４（ロータ側部材）に設けられたコンミテータ１７に給電することで回転力を与えると共に、前記ブラケット１３の側面に開口された冷却風取り入れ口１３ｄから取り込まれた冷却風をロータ１５とステータ１１の隙間方向に導く。

前記ブラシベース１９に、前記冷却風取り入れ口１３ｄから取り込まれた冷却風を前記コンミテータ１７に直接当てないで冷却風の向きを変更する風向き変更案内構造Ｇを設けている（図１及び図２参照）。

前記風向き変更案内構造Ｇは、前記ブラケット１３の側面に開口された冷却風取り入れ口１３ｄの内側位置に配置した前記ブラシベース１９と前記ブラケット１３との弾性支持部としている。

前記ブラシベース１９は、図２に示すように、一対のブラシ支持部１９ａ，１９ｂと、該一対のブラシ支持部１９ａ，１９ｂを連結すると共にコンミテータを取り囲む円環部１９ｃと、該円環部１９ｃから軸方向及び径方向に延設するフランジ部１９ｄと、該フランジ部１９ｄに形成された弾性部材取り付け切り欠き１９ｅ（弾性部材取り付け部）と、を有する。

前記風向き変更案内構造Ｇは、図１に示すように、前記ブラケット１３の側面に開口された冷却風取り入れ口１３ｄの内側位置に、前記ブラシベース１９のフランジ部１９ｄを配置し、図２に示すように、風向き変更案内面を、前記弾性部材取り付け切り欠き１９ｅに取り付けられた弾性部材２４の頭頂面２４ａと、前記ブラシベース１９の円環部１９ｃから軸方向に延設した軸方向延設面１９ｆとしている。

更に、前記風向き変更案内構造Ｇは、図２に示すように、前記弾性部材２４の頭頂面２４ａを平面に形成し、前記ブラシベース１９の円環部１９ｃから軸方向に延設した軸方向延設面１９ｆを円筒凹面に形成している。

次に、作用を説明する。

［モータ組み付け作用］
モータ１０をモータ設定ブラケット２０へ組み付けるモータ組み付け作用を説明する。
まず、モータ１０を、ブラケット１３側からモータ保持部２１に挿入し、上底壁１２ｃをモータ保持部２１から上方に突出させた状態で、モータ１０をモータ保持部２１に収納する。
そして、モータ１０の冷却風取り入れ口１３ｄと、モータ保持部２１の管穴２１ｄとを一致させ、冷却風取り入れ口１３ｄと管穴２１ｄとを連通させる。
このとき、第一のネジ穴１２ｊと第二のネジ穴２１ｃとが一致する。そして、この組み付け状態において、図１に示したように、モータ保持部２１の外側からモータ保持部２１の径方向内方に向けて（円筒形のモータ保持部２１の中心軸（モータ軸１４）と直交する方向の該中心軸に向かう方に向けて）、ネジ部材２３を、ヨーク１２の第一のネジ穴１２ｊ及びモータ保持部２１の第二のネジ穴２１ｃに螺着する。

このように、実施例１のモータ１０では、ネジ部材２３によりモータ保持部２１とヨーク１２を固定する固定構造としたため、モータ軸１４が回転してモータ１０にモータ保持部２１内で回転しようとする力が作用しても、モータ１０がモータ保持部２１内で回転することがない。
しかも、ネジ部材２３を、モータ保持部２１の外側からモータ保持部２１の径方向内方に向けてモータ保持部２１及びヨーク１２に螺着したため、モータ１０の回転中心となるモータ軸１４から離間した位置でヨーク１２がモータ保持部２１に固定される。

［モータ空冷作用］
実施例１のモータ１０が回転駆動し、モータ軸１４の先端１４ａに設けられた送風ファン（図示せず）が回転すると、送風ファンの吸い込み側から吐出側に向かって流れる風が発生し、送風ファンの吸い込み側に存在する複数の排気孔１２ｇの周囲は、大気圧より低圧となり、複数の排気孔１２ｇからヨーク１２内の空気を吸い上げる。

この空気吸い上げ作用により、図１の矢印に示すように、ファンユニットの外側に配置される管穴２１ｄからユニット外気が吸い込まれ、吸い込まれたユニット外気は、冷却風取り入れ口１３ｄ→風向き変更案内構造Ｇ→ロータ１５とステータ１１の隙間→排気孔１２ｇへと流れる冷却風となる。この強制空冷作用は、送風ファンの回転が維持されている限り繰り返され、コイル発熱があってもモータ内の温度雰囲気を所定温度以下に保つことができる。

実施例１では、上記強制空冷作用において、冷却風の通路となる風向き変更案内構造Ｇを、ブラシベース１９に設けている。このため、ブラケットにブラケットスロープ部が形成される従来技術と比較し、ブラケット１３の構造が簡素化される。このブラケット１３の構造簡素化により、ブラケット１３の成形型も簡素化され、成形型費用を低減することができる。
また、ブラシベース１９の風向き変更案内構造Ｇは、冷却風取り入れ口１３ｄから取り込まれた冷却風をコンミテータ１７に直接当てないで冷却風の向きを変更するため、風向き変更機能をブラシベース１９に持たせることができる。

そして、実施例１では、風向き変更案内構造Ｇを、ブラケット１３の側面に開口された冷却風取り入れ口１３ｄの内側位置に配置したブラシベース１９とブラケット１３との弾性支持部としている。このため、ブラシベースに新たにブラケットスロープ部を追加して形成する必要がなく、既存の弾性支持部を利用した風向き変更案内構造Ｇとすることができる。

さらに、風向き変更案内構造Ｇは、ブラケット１３の側面に開口された冷却風取り入れ口１３ｄの内側位置に、ブラシベース１９のフランジ部１９ｄを配置し、風向き変更案内面を、弾性部材取り付け切り欠き１９ｅに取り付けられた弾性部材２４の頭頂面２４ａと、ブラシベース１９の円環部１９ｃから軸方向に延設した軸方向延設面１９ｆとしている。このため、モータ１０の径方向から取り込まれる冷却風の向きを、軸方向に変更する風向き変更案内を、弾性部材２４の頭頂面２４ａとブラシベース１９の軸方向延設面１９ｆとを利用して行うことができる。

加えて、風向き変更案内構造Ｇは、弾性部材２４の頭頂面２４ａを平面に形成し、前記ブラシベース１９の円環部１９ｃから軸方向に延設した軸方向延設面１９ｆを円筒凹面に形成している。この平面（頭頂面２４ａ）によって、モータ１０の径方向から取り込まれる冷却風に抵抗を与えず、しかも、円筒凹面（軸方向延設面１９ｆ）によって、風が必要以上にブラシベース１９の周りに分散してしまうことが防止される。この結果、冷却風の向きを径方向から軸方向へと円滑、かつ、効果的に変更することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１のモータ１０の冷却構造にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) ヨーク１２に固定されたブラケット１３と、該ブラケット１３に対し弾性部材２４を介して支持されたブラシベース１９と、該ブラシベース１９に設けられたブラシ１８，１８と、を備え、前記ブラシ１８，１８からモータ軸１４に設けられたコンミテータ１７に給電することで回転力を与えると共に、前記ブラケット１３の側面に開口された冷却風取り入れ口１３ｄから取り込まれた冷却風をロータ１５とステータ１１の隙間方向に導くモータ１０の冷却構造において、前記ブラシベース１９に、前記冷却風取り入れ口１３ｄから取り込まれた冷却風を前記コンミテータ１７に直接当てないで冷却風の向きを変更する風向き変更案内構造Ｇを設けたため、コンミテータ１７に直接当てないで冷却風の向きを変更する機能を確保しながら、ブラケット１３の構造簡素化によりブラケット１３の成形型の費用を低減することができる。

(2) 前記風向き変更案内構造Ｇは、前記ブラケット１３の側面に開口された冷却風取り入れ口１３ｄの内側位置に配置した前記ブラシベース１９と前記ブラケット１３との弾性支持部としたため、既存の弾性支持部を利用し、ブラシベース１９に新たにブラケットスロープ部を追加することなく、風向き変更案内構造Ｇを設けることができる。

(3) 前記ブラシベース１９は、一対のブラシ支持部１９ａ，１９ｂと、該一対のブラシ支持部１９ａ，１９ｂを連結すると共にコンミテータを取り囲む円環部１９ｃと、該円環部１９ｃから軸方向及び径方向に延設するフランジ部１９ｄと、該フランジ部１９ｄに形成された弾性部材取り付け切り欠き１９ｅと、を有し、前記風向き変更案内構造Ｇは、前記ブラケット１３の側面に開口された冷却風取り入れ口１３ｄの内側位置に、前記ブラシベース１９のフランジ部１９ｄを配置し、風向き変更案内面を、前記弾性部材取り付け切り欠き１９ｅに取り付けられた弾性部材２４の頭頂面２４ａと、前記ブラシベース１９の円環部１９ｃから軸方向に延設した軸方向延設面１９ｆとしたため、モータ１０の径方向から取り込まれる冷却風の向きを軸方向に変更する際、弾性部材２４の頭頂面２４ａとブラシベース１９の軸方向延設面１９ｆとを利用し、確実に風向き変更案内を行うことができる。

(4) 前記風向き変更案内構造Ｇは、前記弾性部材２４の頭頂面２４ａを平面に形成し、前記ブラシベース１９の円環部１９ｃから軸方向に延設した軸方向延設面１９ｆを円筒凹面に形成したため、冷却風の向きを径方向から軸方向へと円滑、かつ、効果的に変更することができる。

以上、本発明のモータの冷却構造を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、風向き変更案内構造Ｇを、ブラケット１３の側面に開口された冷却風取り入れ口１３ｄの内側位置に配置したブラシベース１９とブラケット１３との弾性支持部とする例を示した。しかし、例えば、弾性支持部は従来の位置のままとし、ブラシベースに新たにブラケットスロープ部を追加したり、また、実施例１のように、弾性支持部に風向き変更案内構造を設ける場合、ブラケットスロープに相当する構成を追加したりしても良い。要するに、風向き変更案内構造をブラシベースに設け、冷却風取り入れ口から取り込まれた冷却風をコンミテータに直接当てないで冷却風の向きを変更するものであれば、具体的な構成は実施例１に限られることはない。

実施例１では、車両の空調ユニットに設けられる送風ファン駆動用のモータへの適用例を示したが、他の用途のモータへも勿論適用することができる。要するに、ブラケットとブラシベースとブラシとコンミテータとを備え、ブラケットの側面に開口された冷却風取り入れ口から取り込まれた冷却風をロータとステータの隙間方向に導くモータであれば適用することができる。

実施例１の冷却構造が適用された車両の空調ユニットに設けられる送風ファン駆動用のモータを示す半断面図である。 実施例１の冷却構造が適用されたブラケット及びブラシベースを示す分解斜視図である。 従来例の冷却構造が適用された車両の空調ユニットに設けられる送風ファン駆動用のモータを示す一部断面図である。 従来例の冷却構造が適用されたブラケット及びブラシベースを示す分解斜視図である。

符号の説明

１０ モータ
１１ ステータ
１２ ヨーク（ステータ側部材）
１３ ブラケット
１３ｄ 冷却風取り入れ口
１４ モータ軸（ロータ側部材）
１５ ロータ
１７ コンミテータ
１８ ブラシ
１９ ブラシベース
１９ａ，１９ｂ ブラシ支持部
１９ｃ 円環部
１９ｄ フランジ部
１９ｅ 弾性部材取り付け切り欠き（弾性部材取り付け部）
１９ｆ 軸方向延設面
２４ 弾性部材
２４ａ 頭頂面
Ｇ 風向き変更案内構造

Claims (2)

1. ステータ側部材に固定されたブラケットと、該ブラケットに対し弾性部材を介して支持されたブラシベースと、該ブラシベースに設けられたブラシと、を備え、前記ブラシからロータ側部材に設けられたコンミテータに給電することで回転力を与えると共に、前記ブラケットの側面に開口された冷却風取り入れ口から取り込まれた冷却風をロータとステータの隙間方向に導くモータの冷却構造において、
   前記ブラシベースに、前記冷却風取り入れ口から取り込まれた冷却風を前記コンミテータに直接当てないで冷却風の向きを変更する風向き変更案内構造を設け、
   前記ブラシベースは、一対のブラシ支持部と、該一対のブラシ支持部を連結すると共にコンミテータを取り囲む円環部と、該円環部から軸方向及び径方向に延設するフランジ部と、該フランジ部に形成された弾性部材取り付け部と、を有し、
   前記風向き変更案内構造は、前記ブラケットの側面に開口された冷却風取り入れ口の内側位置に前記ブラシベースのフランジ部を配置し、風向き変更案内面を、前記弾性部材取り付け部に取り付けられた弾性部材の頭頂面と、前記ブラシベースの円環部から軸方向に延設した軸方向延設面とした
   ことを特徴とするモータの冷却構造。
2. 請求項１に記載されたモータの冷却構造において、
   前記風向き変更案内面は、前記弾性部材の頭頂面を平面に形成し、前記ブラシベースの円環部から軸方向に延設した軸方向延設面を円筒凹面に形成した
   ことを特徴とするモータの冷却構造。

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