WO2018142875A1

WO2018142875A1 - 送風機

Info

Publication number: WO2018142875A1
Application number: PCT/JP2018/000607
Authority: WO
Inventors: 諄也寄木; 宏昭川崎
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2018-08-09
Also published as: CN110249137B; JP6970878B2; CN110249137A; JPWO2018142875A1

Abstract

本送風機は、モータと、モータの回転軸に固定された羽根車と、モータ及び羽根車が収容されるとともに空気通路が内部に形成されたファンケースと、ファンケースの内部から外部に延伸されたワイヤーハーネスと、ワイヤーハーネスを保持する保持部と、を備える。保持部は、ファンケースの周壁部に突出形成されたリブと、リブの一端側及び他端側にリブと交差する方向で互いに反対方向に延出形成された２つの係止片と、を備えている。そして、ワイヤーハーネスは、リブを介して捩れるように一端側の係止片と他端側の係止片とに係止される。

Description

送風機

　本発明は、モータと、モータの回転軸に固定された羽根車と、モータ及び羽根車を収容するファンケースと、ファンケースから延伸されたワイヤーハーネスを保持する保持部と、を備えて構成される送風機に関する。

　ハイブリッド自動車等には、走行用モータへ給電する電力を蓄えた電池や、当該電池から交流電力を生成して走行用モータに出力するインバータ回路等が搭載されている。そして、高温に発熱するこのようなデバイスに冷却風を送るため、この種の自動車には送風機が搭載されている。

　車載用の送風機は、ファンケースのみならず、送風機のモータに接続されファンケースの背面から延伸された電源供給及び信号伝送用のワイヤーハーネスを含めて、予め設定された搭載スペースにコンパクトに設置される必要がある。

　特許文献１に開示されているように、従来、ワイヤーハーネスが他の部品と干渉するなどして絶縁被覆に傷が付いたり、高温デバイスと接触して絶縁被覆が熱損傷したりすることを防止する技術が提案されている。すなわち、このような不具合を防止するため、この従来の技術では、ワイヤーハーネスの先端に備えたコネクタを、コネクタクランプを介して、ファンケースに備えたコネクタ取付座に固定している。そして、ファンケース表面から突出して一方向に屈曲形成されたフック状の保持部に、ワイヤーハーネスの一部を係止している。従来の技術では、このような保持部に、ワイヤーハーネスの一部が係止されることで、ケーシングの近傍にワイヤーハーネスをコンパクトに固定している。

　しかし、コスト低減などのため、部品標準化の強い要請下では、機種毎にワイヤーハーネスの長さを最適に調整することが困難である。そこで、標準化されたワイヤーハーネスを小型の送風機に適用する際には、インシュロック等の別部品を用いて余剰のワイヤーハーネスの遊びを抑制する作業が必要になる。

　図６に示すような従来技術による構成では、上述したファンケース２に保持部５０が設けられている。そして、その保持部５０で保持されたワイヤーハーネス４０の余剰部位が、インシュロック６０で固定された状態となる。この従来技術のように、ワイヤーハーネス４０を固定するインシュロック６０などの別部品を用いると、標準化の狙いに反して、備品費のみならず組み付け工程の増加による製造費の上昇を来すという問題がある。

　また、上述した従来の保持部の構造によれば、単にワイヤーハーネスの一部をファンケースの外周に備えた保持部に引掛けているだけである。このため、モータの回転軸に沿う方向やファンケースの周方向へワイヤーハーネスが動くことを抑制しきれず、保持部からワイヤーハーネスがずれたり離脱したりする虞があった。このような問題は、車載用の送風機に限るものではなく、限られた設置スペースに送風機を設置する必要がある場合に共通する問題でもある。

特開２０１３－１０４３６５号公報

　本発明に係る送風機は、モータと、モータの回転軸に固定された羽根車と、モータ及び羽根車が収容されるとともに、吸引された外気を案内する空気通路が内部に形成されたファンケースと、ファンケースの内部から外部に延伸されたワイヤーハーネスと、ワイヤーハーネスを保持する保持部と、を備える。保持部は、ファンケースの周壁部に突出形成されたリブと、リブの一端側及び他端側にリブと交差する方向で互いに反対方向に延出形成された一対の係止片と、を備える。そして、ワイヤーハーネスは、リブを介して捩れるように、一端側の係止片と他端側の係止片とに係止される。

　また、本送風機は、ワイヤーハーネスがその端部にコネクタを有し、ファンケースには、そのコネクタを取り付けるコネクタクランプを設けている。そして、他端側の係止片を、リブを挟んでコネクタクランプとは反対方向に延出形成することが好ましい。また、少なくとも他端側の係止片の先端側に周壁部に向けて屈曲する爪部を形成することがさらに好ましい。

　また、本送風機は、ファンケースを、樹脂で保持部と一体成型することが好ましく、ファンケースを、樹脂で回転軸方向に沿って周壁部で二分割構成し、リブが回転軸と平行となるように形成することがさらに好ましい。

　さらに、本送風機は、ワイヤーハーネスが保護チューブで被覆されていることが好ましい。

　このように、本発明によれば、標準化されたワイヤーハーネスであっても、別部品を用いることなく、ワイヤーハーネスをファンケース近傍に確実に固定可能な送風機を提供できる。

図１Ａは、本発明の実施の形態に係る送風機の正面側から見た全体構成を示す斜視図である。図１Ｂは、同送風機の背面側から見た全体構成を示す斜視図である。図２Ａは、同送風機の正面図である。図２Ｂは、同送風機の背面図である。図３Ａは、同送風機の左側面図である。図３Ｂは、同送風機の平面図である。図４は、同送風機の断面図である。図５Ａは、同送風機に備えた保持部の要部拡大図である。図５Ｂは、同保持部の説明図である。図５Ｃは、同保持部を別方向から見た説明図である。図６は、従来送風機の斜視図である。

　以下、本発明に係る送風機の実施の形態を、図面を用いて説明する。

　（実施の形態）
　図１Ａは、本発明の実施の形態に係る送風機１の正面側から見た全体構成を示す斜視図であり、図１Ｂは、送風機１の背面側から見た全体構成を示す斜視図である。図２Ａは、送風機１の正面図であり、図２Ｂは、送風機１の背面図である。また、図３Ａは、送風機１の左側面図であり、図３Ｂは、送風機１の平面図である。これら図面により送風機１の外観を示すとともに、図４には、送風機１の断面構造が示されている。

　上述したように、ハイブリッド自動車等には、走行用モータへ電力を給電するため、例えば給電電力を蓄えた車載電池ユニットが搭載されている。本実施の形態では、このような車載電池ユニットを冷却するための送風機の一例を挙げて説明する。送風機１は、例えば、車載電池ユニットが収容された基台としての電池カバーに取り付けられる。そして、電池カバーの内部に収容された複数の電池に対して、吸引した外気を冷却風として送風する。送風機１は、このようにして車載電池ユニットを冷却する。

　送風機１は、所謂遠心ファンであり、図１Ａ及び図１Ｂに示すようなファンケース２と、図４に示すように、ファンケース２の内部に収容された羽根車２０及び羽根車２０を回転駆動するモータ１０などを備えている。

　ファンケース２は、例えばポリプロピレンなどの樹脂を用いて、上部ファンケース２ａと下部ファンケース２ｂに分割して成型されている。そして、上部ファンケース２ａ及び下部ファンケース２ｂの互いが、フック機構７を介して連結可能に構成されている。

　下部ファンケース２ｂの略円筒面状の周壁には、一対の取付脚部３０が、モータの回転軸心Ｐに沿う方向に延出形成されている。なお、以下、適宜、モータの回転軸心Ｐに沿う方向を軸方向とし、この軸方向に直交する面において、回転軸心Ｐから広がる方向を径方向、回転軸心Ｐを周回する方向を周方向として説明する。

　羽根車２０は、図２Ａに示すように平面視が円形形状の羽根ボス２２と、羽根ボス２２の外周部に同心円状に立設形成された複数枚の羽根２１と、羽根ボス２２の中心に突出形成された取付凹部２３とを含み構成されている。

　取付凹部２３には、図４に示すように、モータ１０の回転軸１２の先端が嵌入固定されている。また、羽根ボス２２は、中央部にある取付凹部２３から周部に向けて、次第に下方に傾斜するように形成され、略円錐形状を成している。そして、上部ファンケース２ａに形成された円形の開口部２ｆの周囲に羽根２１が並ぶように、羽根ボス２２の外周部には、それぞれの羽根２１が周方向に等間隔で配置されている。当該開口部２ｆの周部と羽根ボス２２との間隙が、給気孔３となる。

　モータ１０により回転駆動された羽根車２０によって、上部ファンケース２ａに形成された給気孔３から、外気が吸引される。また、ファンケース２の内部には、羽根車２０の外周に沿うように、空気通路４が形成されている。そして、給気孔３から吸引された外気は、この空気通路４を通って、図１Ａなどに示す排気口５から冷却風として排気される。つまり、羽根車２０の回転軸心Ｐに沿う方向からファンケース２に吸引された外気は、当該回転軸心Ｐと直交する方向に排気される。

　排気口５から排気された冷却風は、必要に応じて設置された通風路を介して、或いは直接に電池カバーの内部に送風されて、電池カバー内部の電池ユニットが冷却される。

　また、図４に示すように、上部ファンケース２ａの開口部には、その開口に沿って突出する凸縁部２ｃが形成され、下部ファンケース２ｂの開口部には、凸縁部２ｃと合致する溝を有した凹縁部２ｄが形成されている。さらに、上部ファンケース２ａの凸縁部２ｃに沿って複数の係止部７ａが形成され、下部ファンケース２ｂの凹縁部２ｄに沿って複数の爪部７ｂが形成されている。そして、突出する凸縁部２ｃを凹縁部２ｄの溝に挿入して嵌入し、複数の係止部７ａと複数の爪部７ｂとを互いに係合させる。これにより、上部ファンケース２ａと下部ファンケース２ｂとが一体に結合され、ファンケース２が構成される。すなわち、係止部７ａと爪部７ｂが、上下のファンケース２ａ、２ｂを結合するフック機構７として機能する。

　次に、モータ１０は、図４に示すように、亜鉛メッキされたアルミニウムなどの軽量の金属で構成されたモータケース１１と、軸方向に延伸する回転軸１２と、回転軸１２を駆動するロータ１４と、ステータ１６と、回路基板１８とを備えている。

　モータケース１１は、モータケース本体１１ａと、モータケース蓋体１１ｂとで構成されている。モータケース本体１１ａは、天面を備えるとともに側壁が階段状に拡径形成された筒状を成している。モータケース蓋体１１ｂは、そのようなモータケース本体１１ａを閉塞する。また、回転軸１２は、モータケース本体１１ａの天面に形成された開口から、その先端側が上方に突出するように配置されている。当該回転軸１２の先端側に、羽根車２０の羽根ボス２２が、取付凹部２３を介して取り付けられている。

　回転軸１２は、モータケース１１に備えた軸受によって軸支され、モータケース蓋体１１ｂの中央部に配置されたスラスト板１９で回転自在に支承されている。

　回転軸１２には、ロータ１４が、回転軸１２と一体で回転可能に固定されている。また、このロータ１４の周囲を囲繞するように、ステータ１６が、モータケース本体１１ａに固定されている。すなわち、本実施の形態では、モータ１０として、ロータ１４がステータ１６の内周側に回転自在に配置されたインナーロータ型のブラシレスモータが用いられている。なお、送風機１に組み込まれるモータはブラシレスモータに限るものではなく、他の形式の直流モータや交流モータであってもよい。

　ロータ１４は、回転軸１２に固定された中空のロータフレームと、ロータフレームの外周に配置された円筒形状の永久磁石とで構成されている。この永久磁石には、Ｓ極とＮ極とが周方向に等間隔で着磁されている。なお、ロータ１４は、複数の永久磁石を周方向に配置する構成であってもよい。

　一方、ステータ１６は、積層された珪素鋼板で構成されるステータコアと、ステータコアに巻回された巻線とで構成されている。モータ１０は、このステータコアの突極の先端面が、永久磁石と対向するように構成されている。

　回路基板１８には、モータ１０を駆動制御する駆動回路や制御回路が搭載され、当該駆動回路により各巻線に供給される駆動電流が制御される。

　回路基板１８には、ワイヤーハーネス４０が接続されている。このワイヤーハーネス４０を介して、外部から回路基板１８に対し、制御信号や電源電圧が供給される。この制御信号や供給電源に基づいて、巻線に駆動電流が供給され、ステータコアから所定の周波数の交番磁界が発生する。

　ステータコアからの交番磁界とロータ１４に備えた永久磁石の磁界とにより吸引力及び反発力が生じ、これらの力によってロータ１４とともに回転軸１２が回転する。

　図１Ｂ及び図２Ｂに示すように、下部ファンケース２ｂの端面には、モータ１０の底部が露出する開口２ｇが形成されている。また、この開口２ｇの周囲三か所には、取付孔２ｈが形成されている。モータ１０は、これらの取付孔２ｈを介して、ネジ３２で締付固定されている。

　モータ１０から延伸した給電線や信号線は、ワイヤーハーネス４０として保護チューブ４０ａで束ねられている。本実施の形態では、このようなワイヤーハーネス４０が、下部ファンケース２ｂの内部から外部へと延伸している。具体的には、ワイヤーハーネス４０は、図１Ｂ及び図２Ｂに示すように、下部ファンケース２ｂの端面から外部に導き出され、保持部５０で保持されている。また、下部ファンケース２ｂと一体形成された取付脚部３０は、図１Ｂに示すようなコネクタ取付座３４を備えている。さらに、このコネクタ取付座３４には、コネクタクランプ３６が取り付けられている。そして、ワイヤーハーネス４０の先端に備えたコネクタ４１が、このコネクタクランプ３６に固定されている。

　また、図１Ａ、図１Ｂ、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、下部ファンケース２ｂの周壁部にワイヤーハーネス４０を保持する保持部５０が設けられている。

　保持部５０は、リブ５２と、一対の係止片５４、５６と、爪部５７とを備えている。リブ５２は、下部ファンケース２ｂの周壁部に突出形成されている。そのリブ５２の一端側及び他端側において、係止片５４、５６が、リブ５２と交差する方向で互いに反対方向に、延出形成されている。本実施の形態では、リブ５２は、下部ファンケース２ｂの略円筒面状の周壁部から垂直方向に立ち上がり、モータ１０の回転軸心Ｐに沿う方向に延出形成されている。

　係止片５６の上端部には、下部ファンケース２ｂの周壁部側に向けて屈曲する爪部５７が形成されている。爪部５７の先端と下部ファンケース２ｂの周壁部との隙間は、ワイヤーハーネス４０の径よりも少し小さな値に設定され、ワイヤーハーネス４０を少し押し潰して挿入するように構成されている。

　図５Ａは、送風機１に備えた保持部５０の要部拡大図であり、図５Ｂ及び図５Ｃは、保持部５０を説明するための図である。図５Ａ、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、リブ５２は、下部ファンケース２ｂの周壁部の表面から径方向に突出するとともに、軸方向に長い板状となっている。また、係止片５４は、リブ５２から取付脚部３０やコネクタクランプ３６のある下方へと延び、係止片５６は、係止片５４の延びる方向とは逆の上方へと延びている。

　このような保持部５０の構成に対して、開口２ｇが形成されている下部ファンケース２ｂ端面から延伸したワイヤーハーネス４０は、端面と周壁部の境界で、周壁部に沿って軸方向に折り曲げられる。そして、ワイヤーハーネス４０は、このように折り曲げられた後に、リブ５２から下方に延びる係止片５４と周壁部との隙間に挟み込まれる。さらに、ワイヤーハーネス４０は、リブ５２を境にして上方に捻られた後に、さらにリブ５２から上方に延びる係止片５６と周壁部との隙間に挟み込まれる。この状態は、爪部５７によって維持されるため、ワイヤーハーネス４０が容易に上方へ離脱することはない。

　このような保持部５０で保持されたワイヤーハーネス４０は、回転軸心Ｐに沿って逆方向にＵターンして、その端部に備えたコネクタ４１が、コネクタクランプ３６に固定される。

　つまり、ワイヤーハーネス４０は、リブ５２を介して捩れるように一端側の係止片５４に係止された後に、他端側の係止片５６に係止される。このため、ファンケース２の周方向及び径方向の何れの方向にも強固に固定される。しかも、モータ１０の回転軸心Ｐに沿う軸方向においても、容易に移動することなく安定的に固定される。

　従って、下部ファンケース２ｂ端面のワイヤーハーネス４０延伸起点からコネクタ取付座３４までの距離に比べて、十分に長いワイヤーハーネス４０であっても、保持部５０によって確実に保持される。このため、標準化されたワイヤーハーネス４０を比較的小型の送風機に用いる場合でも、インシュロックなどの別途の固定部材を装着する必要が無い。しかも、部品コストのみならず組立コストも安価に抑えることもできる。このように、本実施の形態によれば、ワイヤーハーネス４０をファンケース２の近傍に確実に固定できるため、ワイヤーハーネス４０が周辺の機器や設備と干渉して破損するような不測の事態が発生することが未然に回避される。

　上述した保持部５０は、ファンケースと同じ樹脂材で一体成型されていることが好ましく、これにより組立工程が少なくなり、別段の部品管理が不要となる。

　例えば、上述したリブ５２の両面が平坦面で構成され、また係止片５４、５６の両面が平坦面で構成されている場合には、金型に特殊なスライド型を用いることなく、キャビティとコアの上下型のみでファンケースと保持部とを一体成型することができる。このため、製造コストも安価に抑えることができるようになる。

　以下、本発明による送風機の別の実施の形態を説明する。

　上述した実施の形態では、コネクタクランプ３６が、下部ファンケース２ｂと一体の取付脚部３０に設けられた構成例を挙げて説明したが、ファンケース２の何れに設けられていてもよい。その場合、リブ５２の他端側に形成された係止片５６はリブ５２を挟んでコネクタクランプ３６とは反対方向に延出形成されていることが好ましい。係止片５６とファンケース２の周壁部とで挟まれたワイヤーハーネス４０が、リブ５２を挟んで反対側に曲げられ、離脱し難くなるからである。

　上述した実施の形態では、リブ５２の他端側の係止片５６の先端側において、ファンケース２の周壁部側に屈曲する爪部５７が形成された例を挙げて説明したが、リブ５２の一端側の係止片５４の先端側において、ファンケース２の周壁部側に屈曲する爪部が設けられていてもよい。

　上述した実施の形態では、リブ５２が下部ファンケース２ｂの周壁部から垂直方向に立ち上がり、軸方向に延出形成された例を挙げて説明したが、必ずしも周壁部から垂直方向に立ち上がる必要はなく、軸方向に延出形成されていなくてもよい。例えば、コネクタクランプ３６との位置関係に基づいて、下部ファンケース２ｂ端面から延伸したワイヤーハーネス４０の余剰長さに対し、保持部５０で吸収できるような位置及び姿勢となるように、保持部５０の設置姿勢や設置位置を決定すればよい。

　上述した実施の形態では、ワイヤーハーネス４０が保護チューブ４０ａで束ねられた態様を挙げて説明したが、保護チューブ４０ａに代えてインシュロックなどで束ねられた態様であってもよい。

　上述した実施の形態では、ファンケースの周壁部に突出形成されたリブと、リブの一端側及び他端側に延出形成された係止片とを含む単一の保持部を備えた送風機の構成例を挙げて説明したが、当該保持部が場所を異ならせてファンケースに複数設けられていてもよい。

　上述した実施形の態では、単一のリブと、そのリブの一端側及び他端側に延出形成された係止片とを備えた保持部を説明したが、複数のリブに分割形成してもよい。すなわち、一方のリブに当該リブと交差する方向に第一の係止片を延出形成するとともに、他方のリブに当該リブと交差する方向で第一のリブとは反対方向に第一の係止片を延出形成してもよい。さらに、一つのリブに当該リブと交差する方向で互いに反対方向に複数の係止片を延出形成してもよい。

　何れの態様であっても、本発明の保持部によれば、モータの回転軸方向及び径方向へのワイヤーハーネスの動きを抑制しつつ固定することができる。また、保持部へのワイヤーハーネスの脱着操作が容易となり、組み直しの際であっても部品交換が不要になる。

　本発明の送風機によれば、ファンケースに備えた保持部でワイヤーハーネスを固定することが可能となり、周辺部品との接触による傷を効果的に防ぐことができ、搭載スペースが限られた車載用の送風機などに活用できる。

　１　　送風機
　２　　ファンケース
　２ａ　　上部ファンケース
　２ｂ　　下部ファンケース
　２ｃ　　凸縁部
　２ｄ　　凹縁部
　２ｆ　　開口部
　２ｇ　　開口
　２ｈ　　取付孔
　３　　給気孔
　４　　空気通路
　５　　排気口
　７　　フック機構
　７ａ　　係止部
　７ｂ　　爪部
　１０　　モータ
　１１　　モータケース
　１１ａ　　モータケース本体
　１１ｂ　　モータケース蓋体
　１２　　回転軸
　１４　　ロータ
　１６　　ステータ
　１８　　回路基板
　１９　　スラスト板
　２０　　羽根車
　２１　　羽根
　２２　　羽根ボス
　２３　　取付凹部
　３０　　取付脚部
　３２　　ネジ
　３４　　コネクタ取付座
　３６　　コネクタクランプ
　４０　　ワイヤーハーネス
　４０ａ　　保護チューブ
　４１　　コネクタ
　５０　　保持部
　５２　　リブ
　５４，５６　　係止片
　５７　　爪部

Claims

モータと、
前記モータの回転軸に固定された羽根車と、
前記モータ及び前記羽根車が収容されるとともに、吸引された外気を案内する空気通路が内部に形成されたファンケースと、
前記ファンケースの内部から外部に延伸されたワイヤーハーネスと、
前記ワイヤーハーネスを保持する保持部と、を備えた送風機であって、
前記保持部は、前記ファンケースの周壁部に突出形成されたリブと、前記リブの一端側及び他端側に前記リブと交差する方向で互いに反対方向に延出形成された一対の係止片と、を備え、
前記ワイヤーハーネスは、前記リブを介して捩れるように、前記一端側の係止片と前記他端側の係止片とに係止される送風機。
前記ワイヤーハーネスは、一端部にコネクタを有し、
前記ファンケースには、前記コネクタを取り付けるコネクタクランプが設けられ、
前記他端側の係止片は、前記リブを挟んで前記コネクタクランプとは反対方向に延出形成されている請求項１に記載の送風機。
少なくとも前記他端側の係止片の先端側に、前記周壁部に向けて屈曲する爪部が形成されている請求項１に記載の送風機。
前記ファンケースが、樹脂で前記保持部と一体成型されている請求項１に記載の送風機。
前記ファンケースが、樹脂で前記回転軸方向に沿って前記周壁部で二分割構成され、前記リブが、前記回転軸と平行に形成されている請求項１に記載の送風機。
前記ワイヤーハーネスが、保護チューブで被覆されている請求項１に記載の送風機。