JP5385929B2 - ファンモータ - Google Patents

Description

本発明は、ファンモータに関する。

ファンを回転させるためのファンモータが知られている。このようなモータでは、ケースの外側でロータが回転可能に支持され、ケースの内側にはモータの駆動を制御するプリント基板が収納することが考えられる。特許文献１、２には、このようなファンモータに関連する技術が開示されている。

特開２００２−１１２５０４号公報 特開２０１０−１６１８９５号公報

このようなモータにおいて、ロータの回転を検出可能な磁気センサを設ける場合がある。検出精度を考慮すれば、可能な限りロータの近くに磁気センサを配置することが望ましい。このため、磁気センサをケース外に配置することが考えられる。

しかしながら、このような磁気センサは、プリント基板に電気的に接続する必要がある。従って、ケース内に収納されたプリント基板とケース外に配置された磁気センサとを接続するためには、両者を接続する配線やコネクタなどを通過させる孔をケースに設ける必要がある。このような孔を介してケース内に水や埃が浸入するおそれがある。このようにして防水性、防塵性が低下するおそれがある。

そこで本発明は、ロータの回転の検出精度を確保しつつ防水性、防塵性の低下を抑制したファンモータを提供することを目的とする。

上記目的は、ロータと、前記ロータとの間で磁力が生じるステータと、
前記ステータを励磁するコイルと、前記ロータの回転を検出する磁気センサが実装され前記コイルが接続されたプリント基板と、前記プリント基板を内部に収納し前記ロータを外部で回転可能に支持した合成樹脂製のケースと、を備え、前記ケースは、前記磁気センサに位置的に対応していると共に他の部分に比して厚みが薄い薄肉部を含む、ファンモータによって達成できる。

プリント基板は、磁気センサが実装されていると共にケース内に収納され、ケースは、磁気センサに位置的に対応している部分に薄肉部が形成されている。これにより磁気センサがケース内に収納された状態で永久磁石の近くに配置できる。

本発明によれば、ロータの回転の検出精度を確保しつつ防水性、防塵性の低下を抑制したファンモータを提供できる。

図１は、本実施例のファンモータを採用した冷却装置を備えた車両の構成図である。 図２は、本実施例のファンモータの断面図である。 図３は、本実施例のファンモータの底面図である。 図４は、磁気センサ周辺の拡大図である。

図１は、本実施例に係るファンモータを採用した冷却装置を備えた車両１の構成図である。車両１は、ＥＣＵ１００、エンジン１１０、駆動用モータ１２０、動力分割装置１３０、シャフト１４０、バッテリ１５０、冷却装置１６０を有している。詳しくは後述するが冷却装置１６０に本実施例のファンモータが採用されている。本実施例の車両１は、要求される車両の走行状態に応じて、車両の駆動源としてエンジン１１０、駆動用モータ１２０を切り替えることができるハイブリッド車両である。ＥＣＵ１００は、車両１全体の動作を制御する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭから構成される。ＥＣＵ１００は、各種センサからの出力値に応じて、各装置に指令を出す。動力分割装置１３０は、遊星歯車機構であり、エンジン１１０の動力と駆動用モータ１２０の動力とを切り替えて、シャフト１４０に伝達することができる。

駆動用モータ１２０は、バッテリ１５０からの電力に基づいて駆動する。冷却装置１６０は、バッテリ１５０を冷却する。冷却装置１６０は、ＥＣＵ１００により制御されている。冷却装置１６０がバッテリ１５０を冷却することにより、温度上昇に基づく充電効率の低下を抑制している。

図２は、本実施例のファンモータＭの断面図である。図３は、ファンモータＭの背面図である。ファンモータＭには、ファンＦが連結されている。ファンＦは、ファンモータＭの動力により回転する。ファンＦが回転することにより、バッテリ１５０が冷却される。ファンモータＭの駆動はＥＣＵ１００により制御されている。

ファンモータＭは、ケース１０、ステータ２０、コイル３０、ロータ４０、プリント基板６０等を有している。ケース１０は、合成樹脂製である。ケース１０は、外側でロータ４０を回転可能に支持していると共に、内側にプリント基板６０を収納している。ステータ２０は金属製である。ステータ２０には、複数のコイル３０が巻かれている。コイル３０は、端子部３６によりプリント基板６０と電気的に接続されている。プリント基板６０は、剛性を有した絶縁性の基板上に導電パターンが形成されたものである。コイル３０が通電されることにより、ステータ２０が励磁される。ケース１０は、ステータ２０、コイル３０と共にインサート成形により一体に成形されている。尚、端子部３６もコイル３０と電気的に接続されており、ケース１０と共にインサート成形により一体に成形されている。ケース１０とプリント基板６０とは別体に形成されている。

ロータ４０は、回転軸４２、ヨーク４４、複数の永久磁石４６、を有している。回転軸４２は、ラジアル軸受５２、スラスト軸受５４を介してケース１０に回転可能に支持されている。回転軸４２の先端にはファンＦが固定されている。回転軸４２には、ヨーク４４が固定されており、ヨーク４４は回転軸４２と共に回転する。ヨーク４４は、略円筒状であり、金属製である。ヨーク４４の内周側面には、複数の永久磁石４６が固定されている。永久磁石４６は、ステータ２０の外周面と対向している。永久磁石４６とステータ２０との間に作用する磁気的吸引力、反発力により、ロータ４０はステータ２０に対して回転する。このように、ファンモータＭはロータ４０が回転するアウターロータ型のモータである。

ケース１０は、開口部１１、軸保持部１２、包囲部１４、周壁部１５、仕切部１６、コネクタ部１７、連結部１８を有している。軸保持部１２は、回転軸４２、ラジアル軸受５２、及びスラスト軸受５４が挿入されている孔を画定する。包囲部１４は、ステータ２０とコイル３０との周囲を覆っている。尚、包囲部１４は、永久磁石４６と対向するステータ２０の最も外側の外周側面は覆っていない。仕切部１６は、プリント基板６０を支持するため、回転軸４２に垂直な水平面方向に延在している。周壁部１５は、略円筒状でありプリント基板６０を包囲している。コネクタ部１７は、周壁部１５の外側に設けられており、図示しない相手側コネクタと接続される形状となっている。連結部１８は、周壁部１５の外側に設けられており後述する穴Ｇを備えている。開口部１１は、周壁部１５と仕切部１６とにより画定されている。

プリント基板６０は仕切部１６の背面側に固定されている。ロータ４０は、仕切部１６の正面側に設けられている。換言すれば、ロータ４０は仕切部１６の外側に位置し、プリント基板６０は仕切部１６の内側に位置する。仕切部１６はロータ４０とプリント基板６０との間に位置し、ロータ４０とプリント基板６０とを仕切っている。

プリント基板６０の正面側には磁気センサ６６が実装されている。磁気センサ６６は、例えばホール素子である。磁気センサ６６は、ロータ４０の回転を検出可能である。プリント基板６０の背面側には電子部品６８が実装されている。電子部品６８は、発熱する電子部品である。例えば、電子部品６８は、コイル３０の通電状態を制御するためのＦＥＴ等の出力トランジスタ（スイッチング素子）やコンデンサ等である。電子部品６８が実装されたプリント基板６０の背面は、ケース１０には覆われていない。プリント基板６０には、外部機器と接続するための端子ピンＷが接続されている。端子ピンＷは、コネクタ部１７が外部機器に接続された時に外部機器側のコネクタの端子ピンと接続する。

端子ピンＷは、ケース１０と一体に成形される。端子ピンＷとケース１０とを一体に成形後、端子ピンＷをプリント基板６０に形成された孔に挿入して端子ピンＷとプリント基板６０とを半田により電気的に接続する。

尚、ケース１０には、不図示の防振用ゴムを嵌合させるための穴Ｇが設けられており、防振用ゴムを使用状況に応じて適時変更することができる。モータＭは、不図示の設置壁面やボルトなどに穴Ｇに嵌合された防振用ゴムを介して連結部１８を固定することにより、ファンモータＭが所定位置に設置される。

本実施例では防水性や防塵性を確保するため、プリント基板６０の収めるケース１０の開口部１１は、不図示の蓋部により圧入固定して覆われる。

図４は、磁気センサ６６周辺の拡大図である。仕切部１６には、磁気センサ６６と位置的に対応する部分に薄肉部１６６が形成されている。薄肉部１６６は、他の部分である厚肉部１６４よりも厚みが薄く形成されている。また、磁気センサ６６は、薄肉部１６６を介してロータ４０の永久磁石４６と対向するように配置されている。詳細には、磁気センサ６６は、軸方向から見た場合に、永久磁石４６の軌道に重なる位置に配置されている。

ここで、磁気センサ６６の検出精度を考慮すれば、磁気センサ６６は可能な限り永久磁石４６に近い位置に配置するのが望ましい。この点を考慮すれば、磁気センサ６６をケース１０の外側に配置することが考えられる。磁気センサ６６をケース１０の外側に配置するために、ケース１０内に配置されたプリント基板６０とケース１０の外部に配置された磁気センサ６６とを接続する配線やコネクタを通過させるための孔をケース１０に設けることが考えられる。しかしながら、ケース１０にこのような孔を形成すると、孔を介してケース１０の外部から内部に水や塵が浸入するおそれがあり、防水性、防塵性が低下するおそれがある。

本実施例では、薄肉部１６６が薄く形成されていることにより、磁気センサ６６をできる限り永久磁石４６の近くに配置することができる。これにより、磁気センサ６６の検出精度を確保できる。また、磁気センサ６６がケース１０内に配置された状態でロータ４０の回転を検出することができる。従って、本実施例では磁気センサ６６とプリント基板６０とを接続する配線やコネクタを通過させるための孔をケース１０に設ける必要が無い。このため、ケース１０に形成される孔をできる限り少なくして、防水性、防塵性の低下が抑制される。尚、ケース１０は合成樹脂製であると共に薄肉部１６６は薄いため、磁気センサ６６の検出精度には大きな影響を与えない。

また、ケース１０は、インサート成形によりステータ２０と一体に成形されている。詳細には、上述したようにケース１０の包囲部１４がコイル３０を覆うようにしてケース１０はコイル３０と共に一体成形されている。このため、コイル３０が被水することが防止される。このように、本実施例のファンモータＭは、防水性が確保されている。これにより、漏電が防止される。尚、コイル３０の端子部３６は、ケース１０の仕切部１６から開口部１１内に突出しているが、上述したようにケース１０の開口部１１は不図示の蓋部により圧入固定されるので、端子部３６についても防水性が確保される。

また、上述したように、ケース１０は、インサート成形によりコイル３０とも一体に成形される。これにより、ケース１０、ステータ２０、コイル３０をそれぞれ別体で設けた場合と比較して、ケース１０に対するステータ２０、コイル３０の組付け精度を維持でき組付け作業性を簡略化できる。

ケース１０は、プリント基板６０とは別体に設けられている。ここで、プリント基板をインサート成形によりケースと共に一体に成形することにより、プリント基板への被水を防止することが考えられる。しかしこのような構成は、以下のような問題が生じるおそれがある。ケースが加熱、冷却を繰り返すことにより、ケースは膨張、収縮を繰り返す。これにより、プリント基板には繰り返し応力が加えられ、プリント基板への負荷が増大する。

また、ケースは場所によって厚みや大きさが異なるため、熱による膨張、伸縮の程度も、場所によって異なってくる。このため、プリント基板が撓むように繰り返し応力が加えられるおそれがある。特に、プリント基板が繰り返して撓むことにより、プリント基板に実装された電子部品との電気接続性にも影響を与えるおそれがある。特に、このようなモータを長期間使用する場合には、プリント基板が繰り返し撓むことにより、悪影響を与えるおそれがある。

本実施例のモータＭにおいては、図２に示したように、ケース１０とプリント基板６０とは一体に形成されていない。このため、プリント基板６０には上記のような負荷がかからない。これにより、プリント基板６０の長期的な使用を確保できる。

本実施例のファンモータＭにおいては、開口部１１が不図示の蓋部により塞がれるので、プリント基板６０はケース１０と蓋部とにより囲まれる。また、蓋部を用いない場合であっても、ケース１０を設置壁面に固定した場合等には、プリント基板６０はケース１０と設置壁面とにより囲まれる。このため、何らかの原因によりプリント基板６０が振動して騒音が生じたとしても、ケース１０の外部に漏れ出ることが抑制される。これにより、騒音の増大が抑制される。

以上のように、本実施例のファンモータＭは、ケース１０の熱伸縮によるプリント基板６０への負荷、プリント基板６０の振動による騒音、ケース１０に対するステータ２０、コイル３０の組み付け性等を考慮しつつケース１０の防水性、防塵性を確保したものである。

以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、変形・変更が可能である。

冷却装置１６０が採用された車両としてハイブリッド車両を例に説明したが、エンジンのみを駆動源とする通常の車両に冷却装置１６０を採用してもよい。

上記実施例において、冷却装置１６０を車両１に採用した場合について説明したが、これ限定されず、冷却装置１６０は、車両以外のものに採用してもよい。

上記実施例において、冷却装置１６０により冷却される冷却対象物として、バッテリ１５０を例に説明したが、冷却対象物はバッテリ１５０に限定されない。例えば、冷却装置１６０は、エンジン１１０や駆動用モータ１２０を冷却するために用いてもよし、エアコン送風や、シート空調のために用いても良い。また、冷却装置１６０は、車両以外のものに採用してもよい。

上記実施例において、ファンモータＭを冷却装置１６０に採用した例について説明したが、このような用途に限定されず、例えば、ファンモータＭを空調機器等に用いてもよい。

発熱する電子部品として出力トランジスタを例に説明したが、発熱する電子部品であればそれ以外のものであってもよい。

１ 車両
Ｍ ファンモータ
Ｆ ファン
１０ ケース
１６ 仕切部
１６６ 薄肉部
１７ コネクタ部
１８ モータ支持部
２０ ステータ
３０ コイル
４０ ロータ
４２ 回転軸
４４ ヨーク
４６ 永久磁石
６０ プリント基板
６６ 磁気センサ
６８ 電子部品

Claims (4)

1. ロータと、
   前記ロータを回転可能に支持する軸と、
   前記ロータとの間で磁力が生じると共に前記ロータの内側に配置されたステータと、
   前記ステータを励磁すると共に前記ロータの内側に配置されたコイルと、を備えたアウターロータ型のファンモータであって、
   前記ロータの回転を検出する磁気センサが実装され前記コイルが接続されたプリント基板と、
   前記プリント基板を内部に収納し、前記軸を支持することにより前記ロータを外部で回転可能に支持した合成樹脂製のケースと、を備え、
   前記ケースは、前記磁気センサに位置的に対応していると共に他の部分に比して厚みが薄い薄肉部を含み、
   前記磁気センサは、前記薄肉部を介して前記ロータと対向し、
   前記ケースは、前記コイルを覆うようにして前記コイル及び前記ステータと共にインサート成形され、
   前記ケースには、コネクタ部が一体に形成され、
   前記プリント基板には、前記コネクタ部内にまで延びた端子ピンが接続されている、ファンモータ。
2. 前記ケースは、前記端子ピンと共にインサート成型されている、請求項１のファンモータ。
3. 前記ケースは、前記プリント基板とは一体に成形されていない、請求項１又は２のファンモータ。
4. ハイブリッド車両に搭載されたバッテリを冷却するために用いられる、請求項１乃至３の何れかのファンモータ。

Images