(57)【要約】【課題】  モータ内において空気流れの偏りを抑制して、モータ各部を効率よく冷却する。【解決手段】  ファンモータ１のロータマグネット１０およびステータ１３は円筒形状のファンボス２に収納されている。ファンブレード３はファンボスおよびロータマグネットと一体的に回転し、空気流れＦを発生する。ステータは空芯コイルで構成される電機子コイル１４を備え、空芯がステータを貫通するよう設けられている。ファンボスの正圧側の周方向間隙２５から流入する空気は、モータ内部で、ヒートシンク部材１９の突起２０の周りを流れ、主として貫通穴よりエアギャップ１２をへて外周側空間２３へ達し、さらに、ファンボスの負圧側で開口するファンボス穴４よりファンボス外へ積極的に排出される。【選択図】        図２
2006129599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子コイル（１４）を備えるステータ（１３）と、
径方向に形成されるエアギャップ（１２）を介して前記ステータと対向するとともに、外部からの電気エネルギに応じて回転軸（５）周りに回転するロータ（９、１０）と、
前記ロータの回転軸に軸方向が一致するように固定されて前記ロータと一体的に回転する円筒部材であって、前記円筒部材の内側に前記ロータおよびステータを収納するファンボス（２）と、
前記ファンボスの円筒外側面（２ｂ）に一体的に設けられ、前記ロータの回転に応じて前記回転軸方向に空気流れ（Ｆ）を形成するファンブレード（３）と、を備えるファンモータであって、
前記ステータには、前記ロータと対向して前記エアギャップを形成する第１の面（１３ａ）と前記ロータとは反対側の第２の面（１３ｂ）とを連通する貫通穴（１６）が設けられているとともに、
前記ファンボスには、前記ロータの外周部近傍に前記エアギャップと前記ファンボスの外側とを連通する通気口（４）が設けられていることを特徴とするファンモータ。
【請求項２】
前記ファンボスの通気口は、前記ファンブレードが形成する空気流れの前記ファンブレードより風上側の前記ファンボス部位に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のファンモータ。
【請求項３】
前記ステータの貫通穴の前記第２の面側の開口は、前記ファンブレードが形成する空気流れの前記ファンブレードより風下側の領域に連通していることを特徴とする請求項１または２に記載のファンモータ。
【請求項４】
前記電機子コイルは、前記貫通穴周りに巻回されている空芯コイルにより構成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のファンモータ。
【請求項５】
前記ステータの前記第２の面（１３ｂ）側には、ヒートシンク部材（１９）が設けられており、
前記ヒートシンク部材と前記第２の面との間には面状の空気通路（２１）が形成されているとともに、前記ヒートシンク部材より前記面状空気通路内を前記ステータ側に突出するように複数の突起（２０）が設けられ、
前記面状空気通路は、前記ファンブレードの風下側の領域に連通していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のファンモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のエンジン冷却などに使用されるファンモータは、エンジンからの輻射熱にさらされるエンジンルーム内に配置されることから、ファンモータ自体の冷却構造に配慮が払われている。たとえば、送風羽根の回転に伴いファンモータのケースの前後に設けたそれぞれの通気口において空気を吸引および空気を吐出することにより、ケース内部に空気を流通させてファンモータの内部の部材を効率よく冷却するものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
すなわち、この従来技術では、一方の通気口より吸引された空気が、モータケース内において回転電機子とその周りの円筒マグネットステータとの間のエアギャップで空気流となって他の通気口より外部へ流出する。モータケース内のこのような空気流によりモータ各部の冷却を行っている。
【特許文献１】実公平７−４７９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来技術では、モータケースの空気の流入、流出のための２つの通気口間のケース内における空気流通路が、エアギャップで絞れられているので、モータ内において空気流通路に偏りが生じ、この空気流が当たらない部位では冷却が行われない、すなわち、空気流によるモータ各部の冷却に偏りが生ずるという問題があった。また、エアギャップにおける通気抵抗は比較的大きく、これによりモータケース内の通気量が制限されるという問題があった。すなわち、必要部位の十分な冷却を行うことが困難な場合があった。
【０００５】
本発明は、上記点に鑑み、モータ内において空気流れの偏りを抑制して、モータ各部を効率よく冷却することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、電機子コイル（１４）を備えるステータ（１３）と、径方向に形成されるエアギャップ（１２）を介してステータと対向するとともに、外部からの電気エネルギに応じて回転軸（５）周りに回転するロータ（９、１０）と、ロータの回転軸に軸方向が一致するように固定されてロータと一体的に回転する円筒部材であって、円筒部材の内側にロータおよびステータを収納するファンボス（２）と、ファンボスの円筒外側面（２ｂ）に一体的に設けられ、ロータの回転に応じて回転軸方向に空気流れ（Ｆ）を形成するファンブレード（３）と、を備えるファンモータであって、ステータには、ロータと対向してエアギャップを形成する第１の面（１３ａ）とロータとは反対側の第２の面（１３ｂ）とを連通する貫通穴（１６）が設けられているとともに、ファンボスには、ロータの外周部近傍にエアギャップとファンボスの外側とを連通する通気口（４）が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、ステータにロータと対向する第１の面とその反対側の第２の面とを連通する貫通穴が設けられているので、この貫通穴がモータ内での空気流れのバイパスとなり、モータ内を流れ空気流量を増大させるとともに、ステータ部など、貫通穴近傍を冷却することができる。
【０００８】
ファンボスの通気口は、請求項２に記載のように、ファンブレードが形成する空気流れのファンブレードより風上側のファンボス部位に形成することにより、ファンボス外部におけるファンブレードによる大きな負圧によって、ファンボス内部から通気口を介してファンボス外部へ強い空気流れを発生させることができる。
【０００９】
また、ステータの貫通穴の第２の面側の開口は、請求項３に記載のように、ファンブレードが形成する空気流れのファンブレードより風下側の領域に連通させることにより、ステータの貫通穴への空気の流入を容易にして、空気流量を増加させることができる。
【００１０】
さらに、電機子コイルは、請求項４に記載のように、貫通穴周りに巻回されている空芯コイルとすることができる。
【００１１】
また、請求項５に記載のように、ステータの第２の面（１３ｂ）側には、ヒートシンク部材（１９）が設けられており、ヒートシンク部材と第２の面との間には面状の空気通路（２１）が形成されているとともに、ヒートシンク部材より面状空気通路内をステータ側に突出するように複数の突起（２０）が設けられ、面状空気通路は、ファンブレードの風下側の領域に連通するようにすれば、ヒートシンク部材に貫通穴を流れる空気を積極的に当てることができ、ヒートシンク部材を効率よく冷却することができる。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態のファンモータ１におけるファンボス２およびファンブレード３の上面図および断面図である。図２は、ファンボス２内部の断面図であり、図３は、ファンブレード３を除くファンボス２の断面斜視図である。また、図４はステータ１３の平面図である。
【００１４】
本実施形態のファンボス２は円筒形状をなし、円筒内にはモータの構成部品を収納するとともに、円筒外側面２ｂには、ファンボス２の回転によって円筒軸方向の空気流れＦを形成するファンブレード３が一体的に形成されている。本実施形態では、ファンブレード３は５枚翼としている。ファンブレード３の翼先端側は保持リング３ａによって形状が保持されている。なお、図１におけるファンブレード３の断面は、翼幅中心線（図１中、一点鎖線で示す）に沿ったものとして示している。
【００１５】
ファンブレード３の回転により、ファンブレード３の上流側は負圧状態となり、下流側は正圧状態となって、図中下方に空気流れＦが形成される。ファンボス２の円筒外側面２ｂの負圧側部位には、ファンボス２の内外を連通する通気口としてのファンボス穴４が設けられている。
【００１６】
このファンボス穴４は、軸方向においてファンボス２の底面２ａよりエアギャップ１２の位置までを開口範囲として矩形状に開口している。さらに、ファンボス２の外側面２ｂにおいて、ファンボス穴４をファンブレード３の周方向の各中間位置に５つ設けている。
【００１７】
なお、ファンボス穴４の底面２ａまでの開口により、ファンボス２の成型時、型抜きを容易にしている。
【００１８】
本実施形態では、ファンボス２の内側に収納されているモータとして、円板状の永久磁石回転子（ロータ）が固定子（ステータ）側の電機子コイルと対向して回転する、いわゆるアキシャルギャップ・固定ヨーク形モータを採用している。
【００１９】
ファンボス２の円筒底面部２ａは、ロータディスク９にねじ等により固定されている。ロータディスク９の円板状部には直交方向にシャフト５が一体的に形成されている。シャフト５は軸受け６を介して円筒状のホルダ７に回転自在に支持されている。これにより、ファンボス２およびロータディスク９は一体的にホルダ７内を同一の回転軸であるシャフト５周りに回転可能となっている。
【００２０】
ロータディスク９には、８極のマグネット板を円周方向に並べた円環状のロータマグネット１０が、その中心をシャフト５の軸心に一致するよう固着されている。
【００２１】
ステータ１３は、ホルダ７に固着された円板状部材であり、円周方向に６つの電機子コイル１４を備えている。ステータ１３のエアギャップ側の面１３ａは、エアギャップ１２を隔ててロータマグネット１０と対向して磁気回路を形成している。
【００２２】
各電機子コイル１４は、台形状に巻回された空芯コイルであり、空芯部分を貫通穴１６としている。すなわち、この貫通穴１６は、ステータ１３のエアギャップ１２側の面である第１の面１３ａと、その反対側の面である第２の面１３ｂとにそれぞれ開口して、第１および第２の面１３ａ、１３ｂ間を貫通するものである。したがって、この貫通穴１６内を空気が流通することができる。なお、この空芯部分は、ステータ１３の中心寄り（回転軸寄り）の位置に設けることにより、後述する面状空気通路２１の広い範囲に空気を流すことができ、ヒートシンク部材１９をより効率的に冷却することができる。
【００２３】
ステータ１３の回転中心部には、ホルダ７の周囲に回転軸方向の連通路１７が周方向に複数設けられている。この軸方向連通路１７は、ステータ１３のエアギャップ側の第１の面１３ａとその反対側に設けられている円環状空洞１８とを連通している。なお、ステータ１３の外周側とファンボス２の内側面２ｃとの間の円環状空隙１５の径方向距離は、連通路１７における通風抵抗よりも通風抵抗が大きくなるよう、その大きさが設定されている。
【００２４】
ステータ１３のロータマグネット１０とは反対側の第２の面１３ｂには、円板状のヒートシンク部材１９が複数の突起２０を介して接するようにホルダ７に固着して設けられている。すなわち、ヒートシンク部材１９とステータ１３との間には面状の空気通路２１が設けられ、この面状空気通路２１内をヒートシンク部材１９からステータ１３の第２の面１３ｂに接触する複数の突起２０を突出させている。
【００２５】
したがって、面状空気通路２１内を流通する空気が突起２０と熱交換することにより、ヒートシンク部材１９および突起２０と接しているステータ１３を空冷することができる。なお、ヒートシンク部材１９の底部（図２紙面下方）には、ヒートシンク部材１９により冷却可能に、モータの回路部２２が納められている。
【００２６】
ヒートシンク部材１９の外周側とファンボス２の内側面２ｃとの間には円環状の周方向間隙２５が設けられている。この周方向間隙２５は、ファンモータ１の空気流れＦの下流側、すなわち正圧側に開口しており、ファンモータ１のケースの正圧側通気口に相当する。なお、ヒートシンク部材１９の回転中心部にも、ホルダ１７の周囲に回転軸方向の連通路１９ａが複数設けられ、この連通路１９ａによってファンボス２の外部より円環状空洞１８へ空気を導入している。
【００２７】
次に、本実施形態において、ファンボス２の回転によってファンボス２内外に形成される空気流れについて説明する。
【００２８】
ファンモータ１に外部より電気エネルギが与えられて、ステータ１３とロータマグネット１０との間に形成される電磁力によりロータ（ロータマグネット１０、ロータディスク９）が回転することにより、ファンブレード３に空気流れＦを発生させる。
【００２９】
この空気流れＦは、ファンボス２の円筒側面において回転軸方向に形成される。このとき、ファンブレード３の風上側は負圧状態（負圧側）となっており、さらに、ファンボス穴４においてはファンボス２の回転速度（周速）に応じた大きさの径方向の圧力差（外側で負圧状態）が生じている。これらの圧力差によって、ファンボス２内の外周側空間２３よりファンボス穴４を介してファンボス２外へ空気が押し出され空気流れが生ずる。
【００３０】
円環状空隙１５の通風抵抗は比較的大きく、一方、エアギャップ１２にはステータ１３の貫通穴１６が連通している。したがって、外周側空間２３への空気流は、主としてエアギャップおよび貫通穴１６より供給される。またエアギャップ１２には、ステータ１３の軸方向連通路１７を介してさらに上流側の円環状空洞１８、面状空気通路２１および周方向間隙２５より空気が流れ込む。
【００３１】
特に、周方向間隙２５は正圧側通気口として、空気流れＦの風下側にあって正圧状態にあるファンモータ２の外より、空気が押し込まれる。
【００３２】
以上のようにして、ファンボス２（すなわち、ファンブレード３）の回転により、ファンボス２の内外にわたって、空気流れが図２中矢印Ａで示される方向に形成される。すなわち、ファンボス２内においては、空気流れに偏りがなく、ヒートシンク部材１９の突起２０回りに空気が流れてヒートシンク部材１９を効率的に冷却することができ、したがって、ヒートシンク部材１９での熱伝導により、モータの必要部位を冷却することができる。また、貫通穴１６に空気を積極的に流すことができるので、ステータ１３の電機子コイル１４を効率的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】（ａ）は、本実施形態のファンモータにおけるファンボスおよびファンブレードの上面図であり、（ｂ）は（ａ）の部分断面図である。
【図２】ファンボス内部の断面図である。
【図３】ファンボスの断面斜視図である。
【図４】ステータの平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…ファンモータ、２…ファンボス、３…ファンブレード、４…ファンボス穴、
１０…ロータマグネット、１１ａ…回転中心側開口、１１ｂ…外周側開口、
１２…エアギャップ、１３…ステータ、１７…軸方向連通口、
１９…ヒートシンク部材、２０…突起、２１…面状空気通路、２３…外周側空間、
２４…回転中心側空間、２５…周方向間隙。
【図１】
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【図２】
2006129599.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006129599.tif 000006