JP6762962B2 - 電気的にスイッチされる電気モータ及び対応する空気パルス生成装置 - Google Patents

Description

本発明は電気モータの分野に関し、特に、電気的にスイッチされるモータの分野に関する。より詳細には、そのような電気モータを備えた自動車における空気パルス生成装置送風機に関する。

本発明に係る電気モータを備えた空気パルス生成装置は、例えば、自動車の換気、暖房及び／または空調システムに用いられる。

電気的にスイッチされる電気モータ、または直流ブラシレスモータは、回転子及び固定子のアセンブリを備え、これらの構成要素の各々は、それらの相互作用によって固定子に対する回転子の運動を生じさせる電磁素子を担持している。回転子及び固定子は当該モータにおいて互いに独立に設けられており、これら２つの構成要素の相対位置がモータの最適な動作に適切であることが重要である。さらに、固定子のコイルにおける電流スイッチングが、近接して配置された他の電子装置の動作を阻害し得る電場を生じさせる。

本発明はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、特に電気モータにおいて生じる電磁放射の少なくとも一部を抑止することを可能とする電気モータ及び関連する空気パルス生成装置を提案することである。

空気パルス生成装置は、吸気及び／または送気することを可能にする装置であると理解されたい。

本発明に係る空気パルス生成装置は、電気的にスイッチされる電気モータの出力軸によって回転駆動されるファンホイールを備える形式であり、モータは、出力軸に固定されて回転するとともに固定子の周りに回転するのに好適な少なくとも１つの回転子からなり、固定子はプレ−トから突出して配置された支持手段上に設けられ、プレートは当該回転子が延在する側と反対の固定子の一側に配置されている。

固定子は当該出力軸が挿通される内側孔の外郭を画定する中心壁を有する環状の形態をなし、固定子は、さらに、当該中央壁の外面から星形配置で放射状に配置されるとともに電磁場を生成する磁気コイルを各々が担持する複数のティースを備える。特に、当該ティースは、中央壁と反対側のそれらの遠端において出力軸の軸にほぼ平行に拡がる金属シートを有するように装備され、各金属シートは、有利にも、２つの隣接する金属シート間にコイルの巻回に供される通路領域が形成されるように配置されている。

回転子は、固定子の周りに配置されているが、当該電流駆動されるコイルとの相互作用が固定子の周りに回転子の回転運動を生じさせる少なくとも１つ永久磁石が担持されている。

本発明によれば、回転子と固定子との間に出力軸を横切って配置されるようにシールドが装備され、当該シールドは、電気的接地に電気的に接続されたプレートに電気的に接続されている。

この配置によって、空気パルス生成装置内に、電場を生成する固定子のコイルにおける電流スイッチングにより生成される電場を抑止することが可能なシールドを形成するように、電気的接地（電気アース）に接続された、したがって固定電位に維持された導電性のエンクロージャの形成が可能となる。

支持手段上への固定子の電気的接続に特有の、単独または組合せで採用される、第１の特徴群によれば、固定子、特にその中央壁内を軸方向に貫通する手段によって、シールドがプレートに電気的に接続されるように装備することが可能となり、また、
− シールドが、固定子の径全体に亘って径方向に拡がり、
− シールドが、モータ出力軸が貫通する孔がシールドの中心に開けられた、ほぼ平坦な環状の形態をなし、
− シールドが、固定子に形成された孔と協働することが可能な少なくとも１つの固定ねじによって、固定子上に固定され、
− 固定子の内側孔が、当該内側孔を画定する中央壁の内径を異ならせたことによる２つの区別された部分を有し、大きい方の径を有する第１の部分はシールドに軸方向に近接して配置された縁から小さい方の径を有する第２の部分を画定する肩縁まで延在し、固定ねじと協働する当該孔は肩縁に形成されており、
− シールドが、シールドの中央の孔を画定する縁をほぼ直角に延長してなる少なくとも１つのタブを備え、タブの自由端は支持縁を有し、シールドが固定子を覆う位置にあるときにタブがこの支持縁で肩縁に接触するようになっており、
− 支持縁が、固定ねじの本体の固定孔への挿通を可能としてねじ頭により肩縁に対して押圧されるように配置され、
− ３つの固定孔が、固定子の内側孔を画定する中央壁の外辺部上に１２０°で均等に分布し、
− シールドが、当該プレートに係合するように当該固定子を貫通することによりモータ出力軸にほぼ平行に延在する少なくとも１つの固定ねじを介して、電気的接地に接続され、
− 固定子が、当該固定子の内側孔を画定する中央壁の内面から突出して配置された少なくとも１つの軸方向ボスを有し、当該ボスに、少なくとも１つの固定ねじが貫通することが可能な固定孔が軸方向に穿孔されており、
− シールドが、例えばアルミニウムからなる導電材料で作製され、
− モータの出力軸が、転がり軸受を介してスリーブ内で回転するように設けられ、
− プレートが、特に固定子のコイルに電力を供給する制御電子回路基板を担持するヒートシンクを形成し、その場合に制御電子回路基板は、スリーブと反対側に向けられた、プレートの面の上に配置されている、ように装備することが可能となる。

本発明は、さらに、以上に説明したことに従う少なくとも１つの空気パルス生成装置を備える、自動車の暖房、換気及び／または空調システムに関する。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の実施形態の詳細な説明、及び理解を得るのに添付の図面への参照がなされることとなる詳細な説明を読むことによって明らかになるであろう。

図１は、本発明に係る空気パルス生成装置の分解斜視図である。 図２は、本発明に係る、電磁放射に対する軸方向抑止手段を備えた空気パルス生成装置を概略的に示す。 図３は、図２に係る空気パルス生成装置における、固定子と、電気モータに備えられた電磁放射に対する軸方向抑止手段との斜視図である。

空気パルス生成装置１は、空気を吸引及び／または送出することを可能とするものであり、少なくとも１つの電気的にスイッチされる電気モータ２を備え、当該電気モータの出力軸８を介して、ここではフィン６を有する種類のファンホイール４を回転駆動することが可能である。本装置は、さらに、電気モータ２に対する少なくとも１つの支持手段１０と、当該支持手段１０と当該電気モータ２の制御電子回路基板１３が上に固定されるプレート１２とを備え、当該プレートは当該装置の構成要素を冷却する手段を形成する。

電気モータ２は、主として、固定子１４と、ファンホイール４を駆動することが可能な出力軸８が装荷された回転子１６とを備える。固定子１４は支持手段１０に固定され、回転子１６は固定子１４の周りに配置されて、回転子及び固定子に付帯した巻線及び磁石によって生成される磁場の作用下で回転駆動される。

図３に見られるように、固定子１４は、内側孔２０の外郭を画定する中央壁１８を有する環状の形態をなす。中央壁１８は、内側孔２０のほうを向く内面２２と、星形配置で放射状に配置された複数のティース２６によって拡がる外面２４とを有する。

固定子１４の内側孔２０は、当該内側孔２０を画定する中央壁１８の内径を異ならせたことによる区別された部分を有し、大きい方の径を有する部分は中央壁の軸方向端部の縁から、小さいほうの径を有する内側孔２０の中央部を画定する肩縁２８まで延在する。この中央部において、固定子１４は、内面から突出して配置された少なくとも１つの軸方向ボス３０を有し、当該ボスは、以下に説明するように、固定孔３２によって軸方向に穿孔されている。

ティース２６は直壁によって形成されており、ティース２６の直壁の周囲に巻回されるように作製される巻線の当接壁を形成するために、当該ティースの近位側の径方向端部は固定子１４の中央壁１８に固定されており、当該ティースの自由な遠位側の径方向端部は固定子１４の高さ全体に亘って延在するとともに直壁より幅が広いシート３４によって長尺とされている。各シート３４は、直壁と反対側で、板金が貼り合わせられた異なる層の重ね合せによって覆われている。

固定子１４は、各々が少なくとも１つのワイヤ巻線３６を有する、いくつかの相からなる励磁巻線を備え、その出力は、ここでは描かれていない電力供給手段に電気的に接続されている（図３において、接続手段３８のみが見える）。

特定の実施形態において、固定子は、三相構成に巻回された１２個のティースを備える。ティースの周囲にワイヤ巻線が作製されており、各ティースに巻線エレメントが装荷されている。示されるように、ティースの端部において装荷されたシート３４とそこに貼り付けられた金属層とは、ティースの周囲においてワイヤの巻回を施すのに必要な空間を付与し得る、それらの間の通路領域４０を提供するように寸法設定されている。

回転子１６は、環状のクラウン環４２と当該クラウン環の端部に配置された閉鎖壁４４とを有するベル形状をなす。閉鎖壁は、クラウン環の軸にほぼ直角をなす平坦な形態をなすか、その他にクラウン環から離間して内側に湾曲した形態をなし得るとともに、中心にモータ出力軸８を担持する。

クラウン環４２は、回転子が固定子を覆うことが可能であるように、固定子の外径より大きい径を有する。クラウン環はそれがカバー位置にあるときに固定子のほうを向く内面を有し、回転子のクラウン環のこの内面上に少なくとも１つの永久磁石４６が配置されている。

モータが組み立てられると、固定子１４はクラウン環４２によって画定される回転子１６の本体内に位置する。したがって、固定子１４のコイルに電流が供給されると回転子１６により支持された永久磁石４６が固定子１４のコイルによって生成される磁場中に常に位置することによって固定子の周りに回転子の回転運動を生じるように、回転子及び固定子が配置される。

本発明に係る、電気モータ２を備える空気パルス生成装置１において、固定子１４及び回転子１６は、回転子の閉鎖壁４４がファンホイール４のほうに向けられ、固定子１４がプレート１２側に位置するように配置される。

支持手段１０はプレート１２の第１の面４８上に固定される一方、電子回路基板１３はこのプレートを隔てた側の第２の面５０上に固定される。このように、電子回路基板は、装置の構成要素が実装されると、電気モータから背けられることが理解できるであろう。プレートは車両の構造に対して機械的に、ここでは図１に示されるフレーム５４を介して固定され、またプレートは電子部材の接地（グラウンド）に電気的に接続される。図１において、プレート１２はディスク形態をなすが、ディスク形態は、例えば長方形、正方形、楕円など、他の形態となり得ることは理解できるであろう。

プレート１２は、支持手段１０の内部チャネルの回転軸にほぼ直角をなす面内に拡がっている。ほぼ円筒形である支持手段は、ほぼプレートの中央に現れる内部チャネル５２を有する。図２において、支持手段は、固定子１４の内側孔２０内に収容されること、及び回転子１６に固定されたモータ出力軸８を受けることが可能であり、これによってこの支持手段１０が固定子１４に対する回転子１６の適正位置を確保することは理解できるであろう。この支持手段は、異なる手段、特に溶接手段によってプレートに固定され得る。

好ましくは、プレート１２は金属で作製されている。したがって、ヒートシンクとして作用するプレートは、熱伝導によって電子部材を効率的に冷却し得る。さらに、高導電率を有する材料でプレートを製造すること、またプレートを電子部材の接地（グラウンド）に連結するという事実によって、電子部材により放出され、電気モータの動作を阻害する可能性がある電磁放射を阻止することが可能となる。好ましくは、プレートは、これらの部品に軽量及び良好な熱伝導の特性が付帯するように、アルミニウムで作製されている。

特に図２に見ることができるように、固定子１４は支持手段１０上に固定されており、回転子１６は固定子１４の周りに回転するように配置されている。特に、固定子は、当該支持手段１０が形成するスリーブの外面に接触することによって支持手段の周りに位置するのに対して、回転子１６は、それが固定される出力軸８を介して、支持手段１０の内部チャネル５２内に受け入れられる。コイル配線への電源供給により、図２にティースの周りの巻線を例として示すように磁場５６が発生し、回転子に装荷された永久磁石４６の作用下で駆動される回転子を回転させる。その結果、示されるように、回転子１６によって支持され、かつ、転がり軸受を介して支持手段１０の内部チャネル５２内で回転するように実装されたモータの出力軸８が駆動される。

２つの転がり軸受５８、５９は、支持手段１０の内部チャネル５２内に挿入されて、モータ駆動される、あるいは回転子１６により回転する出力軸８の、回転ガイドとして作用する。これらの転がり軸受は、概略的に示すように玉軸受からなり得るが、転がり軸受はころ軸受、ニードル軸受などの軸受の形態をとり得ることは理解できるであろう。

空気パルス生成装置１のファンホイール４は、固定子１４及びプレート１２と反対側に延在するモータの出力軸８の自由端に固定され、当該ファンホイールはその周囲に配置された複数のフィン６を備える。回転子の回転は、フィンを介してパルス化された空気を生成することに寄与するホイールを回転駆動する。

本発明に係る特に注目に値することは、回転子１６及び固定子１４によって形成される電気モータ２が、さらに、モータ及び空気パルス生成装置の外部への電磁放射の伝搬を防止する抑止手段を備えることである。

特に、モータは、軸方向抑止手段、すなわちモータの出力軸に沿ったこれらの電磁放射の伝搬を防止することを可能にする手段を備える。

次に、以下に特定の実施形態をあげると、軸方向抑止手段は、回転子と固定子との間に配置された付加的なシールドを存在させることからなり、このシールドは、特にアルミニウムからなる強導電性の材料で作製されており、グラウンドに電気的に連結されている。

図２において、モータ２は、固定子１４と回転子１６との間に出力軸８を横切って配置されて電磁放射に対する軸方向抑止手段を形成するシールド６０を備える。効果的な抑止手段を形成するために、シールド６０は固定子の直径全体に亘って横方向に拡がっている。

図３に示すように、シールド６０は、回転子と固定子との間に延在するモータの出力軸が貫通する孔６２が当該シールドの中央に穿孔されたほぼ平坦な環状の形態をなすように、設けることができる。

シールド６０は、当該シールドのほぼ中央で固定子１４上に固定される。設けられる固定手段は、ねじ止めによって、さらにこのシールド６０を接地（グラウンド）に接続することを可能とする。この目的で、シールド６０は、当該シールドの中央の孔６２を画定する縁をほぼ直角に延長してなる少なくとも１つのタブ６６を備える。タブの自由端は、シールド６０が固定子１４を覆う位置にあるときに、固定子に、より詳細には固定子１４の内側孔２０の肩縁２８に接触するように、タブの残部に対して直角に折り返された支持縁６８を有する。シールドは、このタブの支持縁６８が固定子の厚さ内に生成された固定孔３２の周りに配置される角度に配置される。

支持縁６８は、モータ出力軸に対してほぼ平行に延在する固定ねじ７０の本体が、対応する固定孔３２へのこのねじの挿入のために通過可能となるように、またねじ頭によって肩縁２８に対して押圧されるように配置される。

示されるように、シールド６０はシールドの中央孔の外辺部上に１２０°で均等に分布した３つの固定タブ６６を備え、３つの固定ねじ７０によってシールドが固定子に対して押圧されるように同数の固定孔３２が設けられている。

有利にも、シールド６０の接地に固定ねじ７０を用いるように装備され、この接地は、シールドが電磁放射を抑止することが可能な電場遮蔽体の一部を形成するのに必要である。

図２に概略的に示すように、シールド６０は固定ねじ７０の少なくとも１つを介して接地され、当該固定ねじはこの目的で固定子１４を貫通して、固定子の他方側においてプレート１２上で係合する。この固定ねじ７０は、固定子１４に貫設された円滑な固定孔を貫通し、固定ねじは接地体中に生成されたねじ溝付き孔７２に係合する。３つの固定ねじの各々がこのような配置をとり得ること、またはそれ以外に固定ねじ７０の１つのみが固定子１４を貫通してプレート１２上において係合し、他の２つの固定ねじは固定子の本体内のねじ溝付き固定孔３２と協働するように短めであることは理解できるであろう。シールドの電気的な接続とその接地は、金属プレート１２と、プレートに係合した少なくとも１つの金属固定ねじ７０と、シールドのタブ６６とねじ頭との間の接触とを介して行われる。

上記の説明は、本発明がいかにして本発明に対して設定された目的を達成することを可能にするかを説明し、特に、製造するのが容易であり、実装するのが容易であって特に有効である抑止手段の創作によって電磁放射を抑止する空気パルス生成装置を提案することを目的とする。しかし、本発明は図１乃至図３に照らして明示的に説明した実施形態に沿った空気パルス生成装置のみに限定されず、電気モータ、特に電気的にスイッチされるモータの回転子と固定子との間に配置される金属シールドの接地によって電磁放射の軸方向の抑止が可能になるのであれば、本発明の趣旨から逸脱することなく変形実施形態によって置き換えられ得ることは理解できる。

Claims (18)

1. 電気的にスイッチされる電気モータ（２）と、前記電気モータ（２）の出力軸（８）に固定されたファンホイール（４）とを備えた空気パルス生成装置であって、前記電気モータが、回転子（１６）と、固定子（１４）とを備え、前記固定子が当該固定子の軸方向にプレート（１２）から突出する支持手段（１０）に取り付けられているものにおいて、
   前記固定子（１４）と前記回転子（１６）との間にシールド（６０）が配置されており、前記シールド（６０）が、電気的接地に電気的に接続された前記プレート（１２）に電気的に接続されており、
   前記固定子（１４）は、全体として略円環状であり、前記軸方向に関して互いに反対側にある第１軸方向端面および第２軸方向端面と、前記第１軸方向端面と前記第２軸方向端面との間に延びる最外周面とを有しており、前記最外周面は、前記固定子（１４）が有する複数のティース（２６）の外側端面により画定されており、
   前記回転子（１６）は、前記固定子（１４）の前記最外周面を包囲するとともに永久磁石（４６）を担持するクラウン環（４２）と、前記固定子（１４）の前記第１軸方向端面に対向するように配置され、前記クラウン環（４２）の軸方向端部を閉鎖するとともに前記出力軸（８）に固定された閉鎖壁（４４）と、を有し、
   前記シールド（６０）は、環状プレートの形に形成されるとともに、前記閉鎖壁（４４）と前記固定子（１４）の前記第１軸方向端面との間において前記出力軸（８）を横切るように配置され、前記シールド（６０）は前記固定子（１４）の前記第１軸方向端面に対して前記軸方向に対面するが前記固定子の前記最外周面に対して前記固定子の半径方向に対面しないように設けられており、
   前記プレート（１２）は前記固定子の前記第２軸方向端面に対面するように設けられている、空気パルス生成装置。
2. 請求項１に記載の空気パルス生成装置であって、
   前記シールド（６０）は、前記固定子（１４）を前記軸方向に貫通した部材（７０）によって前記プレート（１２）に電気的に接続されていることを特徴とする空気パルス生成装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の空気パルス生成装置であって、
   前記シールド（６０）は、前記固定子（１４）の直径全体に亘って前記固定子の半径方向に拡がっていることを特徴とする空気パルス生成装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の空気パルス生成装置であって、 前記シールド（６０）の中心に、前記電気モータの出力軸（８）が貫通する孔（６２）が開けられていることを特徴とする空気パルス生成装置。
5. 請求項４に記載の空気パルス生成装置であって、
   前記固定子（１４）は、前記出力軸（８）が貫通する内側孔（２０）の外郭を画定する中央壁（１８）を有し、前記支持手段（１０）は、内部チャネル（５２）を有する中空の概ね円筒形に形成されており、前記支持手段は前記固定子の前記内側孔（２０）内に収容された状態で前記固定子（１４）を支持していることを特徴とする空気パルス生成装置。
6. 請求項５に記載の空気パルス生成装置であって、
   前記ティース（２６）は、前記中央壁（１８）の外面（２４）から星形配置で放射状に配置されるとともに電磁場を生成するコイルを各々が担持している
   ことを特徴とする空気パルス生成装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の空気パルス生成装置であって、 前記シールド（６０）は、前記固定子に形成された固定孔（３２）と協働する少なくとも１つの固定ねじ（７０）によって、前記固定子（１４）に固定されていることを特徴とする空気パルス生成装置。
8. 請求項５に従属する請求項７に記載の空気パルス生成装置であって、
   前記固定子（１４）の前記内側孔（２０）は、前記内側孔を画定する前記中央壁（１８）の内径を異ならせたことによる２つの区別された部分を有し、大きい方の径を有する第１の部分は、前記シールド（６０）に前記軸方向に近接して配置された縁から、小さい方の径を有する第２の部分を画定する肩縁（２８）まで延在し、前記固定ねじ（７０）と協働する前記固定孔（３２）は前記肩縁に形成されていることを特徴とする空気パルス生成装置。
9. 請求項８に記載の空気パルス生成装置であって、
   前記シールド（６０）は、前記シールドの中央の前記孔（６２）を画定する縁をほぼ直角に延長する少なくとも１つのタブ（６６）を備え、前記タブの自由端は前記肩縁（２８）に接触する支持縁（６８）を有していることを特徴とする空気パルス生成装置。
10. 請求項９に記載の空気パルス生成装置であって、
    前記タブ（６６）の前記支持縁（６８）は、前記固定ねじ（７０）のねじ頭により前記固定子（１４）の前記肩縁（２８）に押しつけられていることを特徴とする空気パルス生成装置。
11. 請求項７乃至請求項１０のいずれか一項に記載の空気パルス生成装置であって、
    前記シールド（６０）は、前記固定子（１４）を貫通するとともに前記プレート（１２）に係合した前記少なくとも１つの固定ねじ（７０）を介して、前記電気的接地に接続されていることを特徴とする空気パルス生成装置。
12. 請求項５に従属する請求項７乃至請求項１１のいずれか一項に記載の空気パルス生成装置であって、
    前記固定子の前記内側孔（２０）を画定する前記中央壁（１８）の内面（２２）には、前記固定子の半径方向内向きに突出する少なくとも１つの軸方向ボス（３０）が設けられ、前記軸方向ボスに、前記少なくとも１つの固定ねじ（７０）が貫通する前記固定孔（３２）が前記軸方向に穿孔されていることを特徴とする空気パルス生成装置。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の空気パルス生成装置であって、
    前記シールド（６０）は導電材料で作製されていることを特徴とする空気パルス生成装置。
14. 請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の空気パルス生成装置であって、
    前記電気モータの前記出力軸（８）は、転がり軸受（５８，５９）を介して前記支持手段（１０）の内部チャネル（５２）内で回転するように設けられていることを特徴とする空気パルス生成装置。
15. 請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の空気パルス生成装置であって、
    前記プレート（１２）は、特に前記固定子のコイルに電力を供給する制御電子回路基板（１３）を担持するヒートシンクを形成していることを特徴とする空気パルス生成装置。
16. 請求項１５に記載の空気パルス生成装置であって、
    前記制御電子回路基板（１３）は、前記支持手段（１０）と反対側に向けられた、前記プレート（１２）の面の上に配置されていることを特徴とする空気パルス生成装置。
17. 請求項１５または請求項１６に記載の空気パルス生成装置であって、
    前記プレート（１２）は、前記制御電子回路基板（１３）の前記電気的接地に電気的に接続されていることを特徴とする空気パルス生成装置。
18. 請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載の空気パルス生成装置（１）を少なくとも１つ備える、自動車の暖房、換気及び／または空調システム。

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