JPH09149595A - 電動ファン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐水性能に優れ、より低騒音，高出力を実現
した電動ファンを低コストで提供することを目的とす
る。 【解決手段】 モータとファンとファンガイドとモータ
取付平面部を備えたシュラウドとからなる電動ファン
で、前記シュラウドはモータ収納取付部をファン側を開
口形状としたカップ形状としてモータ反出力側を覆い、
かつモータ反出力側は開放型とし反出力側軸端部に自冷
ファンを取り付け、かつカップ形状のモータ収納取付部
にはラビリンス効果を有する吸気用通風路と排気用通風
路をそなえ、自冷ファンはカップ形状のモータ収納取付
部の内壁に対して偏心して取り付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用ラジエタ
ー，コンデンサなどの冷却に用いられる電動ファンに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用の冷却ファン、特にラジ
エター，コンデンサなどの冷却に用いられる冷却ファン
は防水対策を施された扁平形のモータに軸流ファンを取
り付けたものが使用されており、モータの取付機能と仕
事ファンによって起こされた風を効率的に導くためのエ
アガイドとして機能を兼ねたシュラウドと呼ばれる部品
で自動車エンジンループ内に取り付けられている。

【０００３】以下に従来の電動ファンについて図を用い
て説明する。図９および図１０は従来の電動ファンの構
成を示すもので、図９において３は電動ファンの取付機
能を兼ねたエアガイドであるシュラウド、１はモータで
取付脚部２３でシュラウドにネジ止めされている。２は
仕事ファンであり樹脂製の軸流ファンがモータ回転軸に
ナットにより固定されている。２５，２６，２７は防水
シールでありモータ内部に外部から水が浸水することを
防いでいる。しかしながらこの種のモータは走行中に水
が掛かるばかりではなく自動車やモータの運転，停止に
よる大きな温度変化に曝されるものであり、その結果と
して密閉されたモータではモータ内部の気圧が周囲より
も低くなる場合があり、この時軸受，リード線引き出し
部などのわずかな隙間から水がモータ内部に引き込まれ
るいわゆる呼吸作用による浸水の問題があり、この呼吸
作用による浸水を防止するためファン側モータブラケッ
トに呼吸穴２４を設けてモータ内部の気圧が外部よりも
低くなることを防ぎ、その呼吸穴２４を通気性は確保し
ながら外部からの水が直接浸入しないように、例えば呼
吸穴２４とはずらした位置に通気穴を設けた防水キャッ
プ２９を装着して外部からの浸水を防止する構造となっ
ている。

【０００４】図１０は呼吸穴と防水キャップも設ける代
わりにモータの反仕事ファン側にドレーン２８を設けた
ものである。

【０００５】その他にも、実開平３−１１３９５９の実
施例に記載されているようにファン側モータブラケット
に通気口を設け、モータブラケット内空隙を介して前記
通気口に連通する他の通気口を設け、モータブラケット
内空隙を介して前記通気口に連通する他の通気口を設
け、ファンの回転によって発生した負圧で空気流を発生
させることで冷却効果を得るというものが知られてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この電動ファンにおい
ては、最近の自動車の高性能化などにともない、より大
きな風量性能を得るためにさらなるモータの高出力化が
求められている、特にコンデンサ冷却用ファンモータの
場合はフロンガスによるオゾン層破壊を防止するために
代替フロンが開発される中、コンデンサ冷却性能をより
高めるために大風量の電動ファン、すなわち出力当たり
の温度上昇が低い電動ファンが強く求められている。

【０００７】また、自動車のエンジンルーム内の過密化
とエンジン出力の大出力化の結果として高温の雰囲気中
で使用されることが多くなりモータ温度上昇の低減が求
められている。さらに、電動ファンの取付機能を兼ねた
エアガイドであるシュラウドは従来板金加工された鉄板
が用いられており、モータの発熱を放散するための放熱
板としての役割も果たしていたが、自動車の低燃費化を
目的とした軽量化のため合成樹脂製への転換が急速に進
んでおり、モータの放熱もされ難くなっている。このた
めにもモータ温度上昇の低減と高温雰囲気での信頼性向
上が求められている。

【０００８】一方、自動車走行中に跳ね上げた水や塵埃
がモータ内部に侵入しないよう対策することが要求され
ている。さらに、以上の要求を安価に実現することが要
求されている。

【０００９】しかしながら従来の技術で説明した構成で
は上記要求に対して様々な課題を有していた。まず、図
９の場合はモータ単体にて防水構造を構成しているため
リード線接続部やブラシホルダ合わせ面など多数の箇所
にシールが必要であり、また高温での劣化を防ぐため温
度に強い紫外線硬化型などの高価なシール材を必要とし
ていた。また、モータ内部の空気の流れがないためコイ
ルなどの発熱部品の冷却が困難であり、その結果モータ
温度上昇が高くなりこれも高出力化を防げる要因となっ
ていた。

【００１０】また、実開平３−１１３９５９の実施例に
記載された構造においては冷却効果は得られるものの、
発生する空気流によって塵埃などがモータ内に侵入する
という課題を有していた。

【００１１】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、従来に比して信頼性が高く、高出力な電動ファンを
より安価で提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、反出力側が開放型であるモータと、前記モ
ータ回転軸の反出力軸側延出部に取り付けた自冷ファン
と、前記モータの反出力側と前記自冷ファンとを覆うカ
ップ形状のモータ収納取付部を有するシュラウドと、前
記モータ回転軸の出力側延出部に取り付けた仕事ファン
とを有する電動ファンであって、前記カップ形状のモー
タ収納取付部は前記自冷ファン外周部近傍の内壁から自
冷ファンの概略接線方向に向かって配設された吸気用通
風路および排気用通風路をそなえ、前記モータ収納取付
部内壁と前記自冷ファン外周部の隙間寸法が前記吸気通
風路の内壁側開口部からモータ回転方向に向かって漸減
し、前記排気用通風路の内壁側開口部手前で最小となる
ように構成したものである。

【００１３】これにより、モータ反出力側のシールが不
要となり、さらにモータ内部の空気が自冷ファンによる
空気流で冷却されるという効果が得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、反出力側が開放型であるモータと、前記モータ回転
軸の反出力軸側延出部に取り付けた自冷ファンと、前記
モータの反出力側と前記自冷ファンとを覆うカップ形状
のモータ収納取付部を有するシュラウドと、前記モータ
回転軸の出力側延出部に取り付けた仕事ファンとを有す
る電動ファンであって、前記カップ形状のモータ収納取
付部は前記自冷ファン外周部近傍の内壁から自冷ファン
の略接線方向に向かって配設された吸気用通風路および
排気用通風路をそなえ、前記モータ収納取付部内壁と前
記自冷ファン外周部の隙間寸法が前記吸気用通風路の内
壁側開口部からモータ回転方向に向かって漸減し、前記
排気用通風路の内壁側開口部手前で最小となるように構
成したものであり、モータが作動して自冷ファンが回転
することによりカップ形状モータ収納取付部の内壁と自
冷ファン外周部の隙間寸法が最小となる部分に向かって
モータ内部の空気が圧縮され排気用通風路を通って一気
に外部へ排出される。そのためにモータ内部の気圧は負
圧となりモータ外部から吸気用通風路を通って外部の冷
たい空気がモータ内へ吸気される。この空気流をベース
としてモータ内部を冷却する空気流が発生しモータ内部
が冷却される。つまり、モータ反出力側は自冷ファンが
収納されている空気とモータ電機子が収納されている空
気の間で、空気の流通が可能な構造となっているためブ
ラシ，自冷ファン側軸受、さらには電機子まで冷却され
るため温度上昇がおさえられ高出力化が可能となる。

【００１５】また、シュラウド合わせ面にてシールし、
シュラウドのカップ形状モータ取付部で覆われているた
めモータ反出力軸側のシールが不要となるので、耐水性
を犠牲にすることなく高出力化が行えるという作用を有
する。

【００１６】請求項２に記載の発明は、反出力側が開放
型であるモータと、前記モータ回転軸の反出力軸側延出
部に取り付けた自冷ファンと、前記モータの反出力側と
前記自冷ファンとを覆うカップ形状のモータ収納取付部
を有するシュラウドと、前記モータ回転軸の出力側延出
部に取り付けた仕事ファンとを有する電動ファンであっ
て、前記カップ形状のモータ収納取付部は前記自冷ファ
ン外周部近傍の内壁から自冷ファンの略接線方向に向か
って配設された吸気用通風路および排気用通風路をそな
え、前記吸気用通風路の内壁側開口部をモータ回転方向
側端部を径方向外側に向かって後退して配置し、かつモ
ータ反回転方向側端部から自冷ファンと略同心状の壁を
モータ回転方向に向かって延出配置し、また前記排気用
通風路の内壁側開口部が、モータ反回転方向側端部を径
方向外側に向かって後退して配置し、かつモータ回転方
向側端部から自冷ファンと略同心状の壁をモータ反回転
方向に向かって延出配置した構成としたものであり、自
冷ファンと略同心状の壁によって吸気用通風路および排
気用通風路から侵入してきた水や塵埃などの異物が直接
自冷ファンに当たることを防止して防水性を高めるとい
う作用を有する。

【００１７】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
電動ファンにおいて前記吸気用通風路の配設方向を自冷
ファンの略接線方向よりもモータ回転方向側に曲折させ
て配置し、また前記排気用通風路の配設方向を自冷ファ
ンの略接線方向よりもモータ反回転方向に曲折させて配
置した構成としたものであり、吸気用通風路および排気
用通風路をより大きく曲折させることによりラビリンス
効果を持たせて水が入り難くするという作用を有する。
ここでラビリンス効果とは通風路に鋭角の曲折部や障害
物を設けることにより外部から水や塵埃などの異物が侵
入し難くなることをいう。

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項２記載の
電動ファンにおいて前記吸気用通風路の配設方向を自冷
ファンの略接線方向よりもモータ回転方向側に曲折させ
て配置し、また前記排気用通風路の配設方向を吸気用通
風路と平行になるように曲折させて配置した構成とした
ものであり、シュラウドを製造する樹脂成形金型で吸気
用通風路と排気用通風路の内部を成形する可動金型が一
体に構成できるため金型構造が簡単になって量産性が向
上するという作用を有する。

【００１９】請求項５に記載の発明は、請求項２または
請求項３または請求項４記載の電動ファンにおいて前記
吸気用通風路および前記排気用通風路のモータ収納取付
部外壁側開口部から自冷ファンに至る通風路の少なくと
も一部分に両側から交互に突出する複数の凸部を設けた
構成としたものであり、通風路に障害物を設けることで
ラビリンス効果を持たせ水や塵埃の侵入を防ぐという作
用を有する。

【００２０】請求項６に記載の発明は、反出力側が開放
型であるモータと、前記モータ回転軸の反出力軸側延出
部に取り付けた自冷ファンと、前記モータの反出力側と
前記自冷ファンとを覆うカップ形状のモータ収納取付部
を有するシュラウドと、前記モータ回転軸の出力側延出
部に取り付けた仕事ファンとを有する電動ファンであっ
て、前記カップ形状のモータ収納取付部は前記自冷ファ
ン外周部近傍の内壁から自冷ファンの略接線方向に向か
って配設された吸気用通風路および排気用通風路をそな
え、吸気用通風路のモータ収納取付部外壁側開口部の端
面が凹凸形状であるという構成としたものであり、木の
葉などが開口部に張り付いたときでも開口部が完全に密
閉されることがないという作用を有する。

【００２１】以下、本発明の実施の形態について図１〜
図８を用いて説明する。図１は本発明の一実施の形態に
よる電動ファンの半断面図、図２〜図８は本発明におけ
る電動ファンのＡ−Ａ断面図であり、図１において、モ
ータ１は端部が整流子に接続された扁平形状の巻線と回
転軸とを合成樹脂により一体にモールドした電機子８
と、電機子８を回転自在に支持する軸受９および１０
と、中心部に出力側回転軸が貫通する回転軸径よりも大
きな径を有する孔部と軸受９を保持する軸受収納部とを
有し、さらに電機子８の扁平巻線と対向する位置にマグ
ネット５をそなえたブラケット４と、中心部に反出力側
回転軸が貫通する回転軸径よりも大きな径を有する孔部
と軸受１０を保持する軸受収納部とを有し、さらに電機
子８の扁平巻線のマグネット５の反対側で対向する位置
にマグネット７をそなえたブラケット６を、ブラシ１２
を内蔵しブラケット６に取り付けられたブラシホルダ１
１で構成され、その反出力軸側回転軸の軸端に自冷ファ
ン１３が取り付けられている。シュラウド３はモータ取
付部近傍の中央付近にカップ形状のモータ収納取付部１
６が形成されており、モータ１を組み付けた時に図２に
示すように前記自冷ファン１３の略円周接線方向となる
ように排気用通風路１４が設けられており、さらに排気
用通風路１４に対し自冷ファン１３の回転方向側に所定
の距離を置いて吸気用通風路１５が設けられている。モ
ータ収納取付部１６の内壁形状は、図２のように自冷フ
ァン１３との隙間寸法を吸気用通風路１５の開口部より
最小隙間寸法部１７にかけて徐々に小さくした形状とな
っている。つまり、シュラウド３の一部であるカップ形
状のモータ収納取付部１６の内壁形状は、そのシュラウ
ド３に取り付けられるモータ１の一部である自冷ファン
１３に対して偏心形状となっている。

【００２２】この構造によりモータ収納取付部１６内部
およびモータ１内部の温度上昇により高温となった空気
は最小隙間寸法部１７に向かって圧縮され、その後排気
用通風路１４を通って一気に外部へ強制排出される。こ
れによりモータ１の内部は負圧となり、その結果吸気用
通風路１５を通って外部から比較的温度の低い空気がモ
ータ１内部に吸い込まれる。

【００２３】このようにモータ収納取付部１６の内壁と
自冷ファン１３が偏心形状になるように構成すること
で、図３に示すようなモータ収納取付部１６と自冷ファ
ン１３の隙間寸法その周方向において一定とした場合に
対してモータ各部の温度上昇を抑制する効果が大であ
り、特にモータの許容温度を決定する上で重要な部品で
ある軸受９，１０の温度上昇において約７Ｋの温度上昇
低減効果があることが実験により確認されている。

【００２４】なお、排気用通風路１４および吸気用通風
路１５はカップ形状のモータ収納取付部１６と一体に成
形され本体取付下向き方向となるように配置されてい
る。

【００２５】次に他の発明について図４，図６，図７を
用いて説明する。図４はカップ形状のモータ収納取付部
１６に一体に成形された吸気用通風路１５および排気用
通風路１４をそなえ、吸気用通風路１５の内壁側開口部
をモータ回転方向側端部を径方向外側に向かって後退し
て配置し、かつモータ反回転方向側端部から自冷ファン
１３と略同心状の壁１９をモータ回転方向に向かって延
出配置し、また排気用通風路１４の内壁側開口部を、モ
ータ反回転方向側端部を径方向外側に向かって後退して
配置し、かつモータ回転方向側端部から自冷ファンと略
同心状の壁１８をモータ反回転方向に向かって延出配置
した構成としている。この構成により吸気用通風路およ
び排気用通風路から侵入してきた水や塵埃などの異物が
自冷ファンと略同心状の壁によって遮られるので直接の
異物侵入の可能性はなくなる。

【００２６】図６においては吸気用通風路１５の配設方
向を自冷ファン１３の略接線方向よりもモータ回転方向
側に曲折させて配置し、また排気用通風路１４の配設方
向を自冷ファン１３の略接線方向よりもモータ反回転方
向に曲折させて配設した構成としている。この構成によ
りラビリンス効果を持たせて水や塵埃が入り難しくして
いる。

【００２７】図７においては、まず通気用通風路１５は
自冷ファン１３の円周接線方向よりもモータ回転方向側
に曲折させて配置してあり、排気用通風路１４は物造り
上量産しやすいように吸気用通風路１５に平行な方向に
配置してある。加えて、排気用通風路１４および吸気用
通風路１５の内壁部には、複数の凸部２１が両側から交
互に形成されている。

【００２８】なお、本実施の形態はいずれもカップ形状
のモータ収納取付部１６の内壁部と自冷ファン１３の偏
心形状を備えた図となっているが、モータ収納取付部１
６と自冷ファン１３の隙間寸法が均一な場合でも同様に
水や塵埃の侵入を防止する効果を得られることはいうま
でもない。

【００２９】これら図４，図６，図７に示した一連の発
明は、モータの冷却にとって相反する防塵，防水および
異物の侵入防止の目的にてなされているものであり、そ
の効果は防塵試験，防水試験などによって実験的に確認
されている。またその目的からは例えば図５のような構
造も考えられるところであるが（表１）によれば冷却効
果が図２，図４，図６，図７に対して半減しており、モ
ータの防塵，防水性能を劣化させることなくモータの高
出力化を図るという本発明の目的を達成するものではな
い。以下にこれらの実施の形態における効果を実験的に
確認した結果を（表１）に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】なお、排気用通風路１４および吸気用通風
路１５の形状は特に指定するものではないが、その効果
は通風路の断面積によって左右される。

【００３２】排気用通風路１４および吸気用通風路１５
の曲折角度は特に指定するものではないが鉛直方向に対
して２０〜３０度が望ましい。

【００３３】図７の凸部２１の高さは冷却性能に及ぼす
影響が大きく、排気用通風路１４または吸気用通風路１
５の幅方向寸法の２０％程度が望ましい。

【００３４】排気用通風路１４および吸気用通風路１５
はある程度の長さがその性能を確保する上で必要である
が、本実施の形態の場合指定する寸法がモータ収納取付
部中心より６０mmの場合と８５mmの場合で冷却性能に差
がないことが確認されており、本発明においてはその長
さを特に指定するものではない。

【００３５】次に他の発明について図８を用いて説明す
る。図８はカップ形状のモータ収納取付部１６に一体に
成形された排気用通風路１４と吸気用通風路１５のう
ち、吸気用通風路１５のモータ収納取付部１６の外壁側
開口部端面２２が凹凸状に形成されている。それによっ
て外部からの異物、例えば木の葉のようなものが端面に
張り付き難くなり、また張り付いたとしても開口部が密
閉されることを防止することができる。

【００３６】なお、凹凸状の端面２２の形状は本実施の
形態では鋸歯状になっているが波形状，矩形状その他の
形状でも同様であり、さらに凹凸の数についても１個以
上であればいくつでも差し支えないことはいうまでもな
い。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明によればモータの防
塵，防水性能を確保して異物の侵入を防止しつつ、冷却
効率の向上を図ることができ、高出力で耐塵性，耐水
性，耐熱性に優れた電動ファンを安価に提供できるとい
う有利な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による電動ファンの半断
面図

【図２】請求項１に対する図１のＡ−Ａ断面図

【図３】図２と対応して請求項１の効果を説明するため
の図１のＡ−Ａ断面図

【図４】請求項２に対応する図１のＡ−Ａ断面図

【図５】冷却効果の低い構成を説明する図１のＡ−Ａ断
面図

【図６】請求項３に対応する図１のＡ−Ａ断面図

【図７】請求項４および請求項５に対する図１のＡ−Ａ
断面図

【図８】請求項６に対応する図１のＡ−Ａ断面図

【図９】従来の電動ファンの半断面図

【図１０】他の従来の電動ファンを示す構造図

【符号の説明】

１ モータ ２ 仕事ファン ３ シュラウド ４，６ ブラケット ５，７ マグネット ８ 電機子 ９，１０ 軸受 １１ ブラシホルダ １２ ブラシ １３ 自冷ファン １４ 排気用通風路 １５ 吸気用通風路 １６ モータ収納取付部 １７ 最小隙間寸法部 １８，１９ 壁 ２１ 凸部 ２２ 開口部端面 ２３ モータ取付脚部 ２４ 呼吸穴 ２５，２６，２７ 防水シール ２８ ドレーン ２９ 防水キャップ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反出力側が開放型であるモータと、前記
   モータ回転軸の反出力軸側延出部に取り付けた自冷ファ
   ンと、前記モータの反出力側と前記自冷ファンとを覆う
   カップ形状のモータ収納取付部を有するシュラウドと、
   前記モータ回転軸の出力側延出部に取り付けた仕事ファ
   ンとを有する電動ファンであって、前記カップ形状のモ
   ータ収納取付部は前記自冷ファン外周部近傍の内壁から
   自冷ファンの略接線方向に向かって配設された吸気用通
   風路および排気用通風路をそなえ、前記モータ収納取付
   部内壁と前記自冷ファン外周部の隙間寸法が前記吸気用
   通風路の内壁側開口部からモータ回転方向に向かって漸
   減し、前記排気用通風路の内壁側開口部手前で最小とな
   るように構成したことを特徴とする電動ファン。
2. 【請求項２】 反出力側が開放型であるモータと、前記
   モータ回転軸の反出力軸側延出部に取り付けた自冷ファ
   ンと、前記モータの反出力側と前記自冷ファンとを覆う
   カップ形状のモータ収納取付部を有するシュラウドと、
   前記モータ回転軸の出力側延出部に取り付けた仕事ファ
   ンとを有する電動ファンであって、前記カップ形状のモ
   ータ収納取付部は前記自冷ファン外周部近傍の内壁から
   自冷ファンの略接線方向に向かって配設された吸気用通
   風路および排気用通風路をそなえ、前記吸気用通風路の
   内壁側開口部をモータ回転方向側端部を径方向外側に向
   かって後退して配置し、かつモータ反回転方向側端部か
   ら自冷ファンと略同心状の壁をモータ回転方向に向かっ
   て延出配置し、また前記排気用通風路の内壁側開口部が
   モータ反回転方向側端部を径方向外側に向かって後退し
   て配置し、かつモータ回転方向側端部から自冷ファンと
   略同心状の壁をモータ反回転方向に向かって延出配置し
   た構成であることを特徴とする電動ファン。
3. 【請求項３】 吸気用通風路の配設方向を自冷ファンの
   略接線方向よりもモータ回転方向側に曲折させて配置
   し、また前記排気用通風路の配設方向を自冷ファンの略
   折線方向よりもモータ反回転方向に曲折させて配置した
   構成である請求項２記載の電動ファン。
4. 【請求項４】 吸気用通風路の配設方向を自冷ファンの
   略接線方向よりもモータ回転方向側に曲折させて配置
   し、また前記排気用通風路の配設方向を吸気用通風路と
   平行になるように曲折させて配置した構成である請求項
   ２記載の電動ファン。
5. 【請求項５】 吸気用通風路および前記排気用通風路の
   モータ収納取付部外壁側開口部から自冷ファンに至る通
   風路の少なくとも一部分に両側から交互に突出する複数
   の凸部を設けたことを特徴とする請求項２または請求項
   ３または請求項４記載の電動ファン。
6. 【請求項６】 反出力側が開放型であるモータと、前記
   モータ回転軸の反出力軸側延出部に取り付けた自冷ファ
   ンと、前記モータの反出力側と前記自冷ファンとを覆う
   カップ形状のモータ収納取付部を有するシュラウドと、
   前記モータ回転軸の出力側延出部に取り付けた仕事ファ
   ンとを有する電動ファンであって、前記カップ形状のモ
   ータ収納取付部は前記自冷ファン外周部近傍の内壁から
   自冷ファンの略接線方向に向かって配設された吸気用通
   風路および排気用通風路をそなえ、吸気用通風路のモー
   タ収納取付部外壁側開口部の端面が凹凸形状であること
   を特徴とする電動ファン。