(57)【要約】【課題】騒音や振動の増大が抑制されたファンモータを提供すること課題とする。【解決手段】車載用でありファンを駆動するためのファンモータは、ステータと、前記ステータを励磁するためのコイルと、ファンが連結された回転軸、前記回転軸に連結されたヨーク、前記ヨークに固定され前記ステータとの間で磁力が作用する永久磁石、を有したロータと、前記回転軸を回転可能に支持し、前記ステータ及び前記コイルと共にインサート成形により一体に成形されている支持部材と、を備えている。【選択図】図２
2012085474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、
前記ステータを励磁するためのコイルと、
ファンが連結される回転軸、前記回転軸に連結されたヨーク、前記ヨークに固定され前記ステータとの間で磁力が作用する永久磁石、を有したロータと、
前記回転軸を回転可能に支持し、前記ステータ及び前記コイルと共にインサート成形により一体に成形されている支持部材と、を備え、
車載用でありファンを駆動するためのファンモータ。
【請求項２】
前記コイルが電気的に接続されたプリント基板を備え、
前記プリント基板には、発熱する電子部品が実装され、
前記電子部品は、前記支持部材に覆われていない、請求項１のファンモータ。
【請求項３】
前記プリント基板は、前記支持部材と一体に成形されていない、請求項２のファンモータ。
【請求項４】
前記支持部材は、前記ロータと前記プリント基板との間を仕切る仕切部を有している、請求項２又は３のファンモータ。
【請求項５】
前記電子部品からの熱が伝わる放熱部材を備え、
前記放熱部材は、前記仕切部よりも前記ロータ側に配置されている、請求項４のファンモータ。
【請求項６】
前記支持部材は、前記電子部品が実装された前記プリント基板の面の少なくとも一部を露出する開口部を有している、請求項２乃至５の何れかのファンモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンモータのステータ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータには、ステータと、ロータと、ロータと連結される回転軸を回転可能に支持した支持部材とを備えたものがある。
このようなモータは、例えば車両用エアコンや、座席シート空調や、ハイブリット車に用いられる大容量バッテリの冷却装置に用いられる場合、回転軸にファンを取り付けて回転させることで風を起こす。それにより、車両内および座席シートの冷房・暖房のための送風や、大容量バッテリーの加熱を抑制し、バッテリー寿命や出力特性を安定させたりしている。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１２５０４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６１８９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このようなモータにおいて、ロータの回転軸を回転可能に支持する支持部材に、ステータを組み付ける場合が考えられる。例えば、支持部材とステータとは、接着、溶着又はネジ締めなどにより固定される。一般的に支持部材とステータとは材質が異なっているため、両部材の熱膨張率も異なっている。このため、熱の影響により、支持部材とステータとの接触部分の状態が変化する恐れがある。これにより、支持部材とステータとが共振して騒音や振動が大きくなる恐れがある。
【０００５】
そこで本発明は、騒音や振動の増大が抑制されたファンモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、ステータと、前記ステータを励磁するためのコイルと、回転軸、前記回転軸に連結されたヨーク、前記ヨークに固定され前記ステータとの間で磁力が作用する永久磁石、を有したロータと、前記回転軸を回転可能に支持し、前記ステータ及び前記コイルと共にインサート成形により一体に成形されている支持部材と、を備えた、車載用でありファンを駆動するためのファンモータによって達成できる。
【０００７】
支持部材は、ステータ及びコイルと一体に成形されているので、支持部材とステータとの接触部分の状態の変化が抑制される。これに伴い、騒音や振動が抑制される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、騒音や振動の増大が抑制されたファンモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】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の構成図である。
【図２】図２は、本実施例のファンモータの断面図である。
【図３】図３は、本実施例のファンモータとは構造が異なるファンモータの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
図２は、本実施例のファンモータＭの断面図である。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。
【００１３】
ファンモータＭは、支持部材１０、ステータ２０、コイル３０、ロータ４０、プリント基板６０、放熱部材８０、蓋部９０等を有している。支持部材１０は、合成樹脂製であり、ロータ４０を回転可能に支持している。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が巻回されている。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。支持部材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、支持部材１０と共にインサート成形により一体に成形されている。支持部材１０とプリント基板６０とは別体に形成されている。
【００１４】
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を介して支持部材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。
【００１５】
支持部材１０は、開口部１１、軸保持部１２、包囲部１４、仕切部１６、コネクタ部１７、モータ支持部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形成されている。また、コネクタ部１７は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。また、モータ支持部１８は仕切部１６から更に外側に突出しており後述する穴Ｇを備えている。
【００１６】
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。仕切部１６は、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、支持部材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配線Ｗが接続されている。
【００１７】
配線Ｗは、支持部材１０と一体に成形される。配線Ｗと支持部材１０とを一体に成形後、配線Ｗをプリント基板６０に形成された孔に挿入して配線Ｗとプリント基板６０とを半田により電気的に接続する。
【００１８】
尚、支持部材１０には、防振用ゴム７０を嵌合させるための穴Ｇが設けられており、防振用ゴム７０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７０を介してモータ支持部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。
【００１９】
本実施例では防滴性や防塵性を確保するため、プリント基板６０の収める支持部材１０の開口部１１を蓋部９０で圧入固定して覆っている。そして、電子部品６８と放熱部材８０は直接または伝熱素材を介して接触しており、電子部品６８から発生する熱は放熱部材８０によって冷却される。放熱部材８０は、熱伝導率の高い金属製であり、複数のフィンを備えている。また、この放熱部材８０も支持部材１０と一体に成形されている。放熱部材８０と電子部品６８とは、金属製の部材または熱伝導率の高い接着剤により熱的に接続されている。また、放熱部材８０と電子部品６８とは、例えば内部に揮発性の液体を作動流体として封入されているヒートパイプにより連結してもよい。
【００２０】
尚、特に防滴性や防塵性を確保する必要が無い場合は、蓋部９０を用いなくてもよい。その際は放熱部材８０を取り付けなくても、開口部１１から電子部品６８の熱を逃がすことができる。
【００２１】
次に、本実施例のファンモータＭとは構造が異なるファンモータＭｘと比較して、本実施例のファンモータＭについて説明する。図３は、本実施例のファンモータＭとは構造が異なるファンモータＭｘの断面図である。尚、ファンモータＭｘについて、本実施例のファンモータＭと類似の部分については、類似の符号を付することにより、重複する説明を省略してある。
【００２２】
図３に示すように、ファンモータＭｘにおいて、支持部材１０ｘは、ステータ２０ｘ、コイル３０ｘとは個別に成形されている。詳細には、ステータ２０ｘは、コイル３０ｘが巻回された状態で、支持部材１０ｘの軸保持部１２ｘ周囲に嵌合している。また、支持部材１０ｘとステータ２０ｘとは、接着、溶着、又はネジ締め等により固定されている。このため、ファンモータＭｘが高温化した場合には、支持部材１０ｘとステータ２０ｘとの接触部分の状態が変化して、共振に基づく騒音や振動が大きくなる恐れがある。特に、高温化するバッテリ１５０付近にファンモータＭｘが配置される場合には、配置条件等によってはファンモータＭｘが高温化する恐れがある。
【００２３】
しかしながら、本実施例のファンモータＭにおいては、図２に示したように、ステータ２０、コイル３０は、インサート成形により支持部材１０に一体に成形されている。これにより、ファンモータＭが高温化した場合であっても、支持部材１０とステータ２０との接触部分の状態は、ファンモータＭｘに比べて変化しない。従って、騒音や振動の増大が抑制される。
【００２４】
また、図３に示すように、ファンモータＭｘにおいて、支持部材１０ｘとステータ２０ｘとの接触部分の面積は、軸保持部１２ｘの外周部分に依存する。このため、支持部材１０ｘとステータ２０ｘとの接触部分の面積は比較的小さく、熱などの影響により支持部材１０ｘとステータ２０ｘとの締結力は弱くなる恐れがある。
【００２５】
しかしながら、本実施例のファンモータＭにおいては、図２に示したように、ステータ２０の最も外側の付近まで支持部材１０と一体に形成されている。このため、支持部材１０とステータ２０との接触面積は、支持部材１０ｘとステータ２０ｘとの接触面積よりも大きい。従って、上記のような締結力の低下を抑制でき、かつ構造上の絶対的な強度が上がる。これにより、締結力の低下に起因する騒音、振動の増大を抑制できる。
【００２６】
また、図３に示すように、ファンモータＭｘにおいては、ロータ４０ｘとプリント基板６０ｘとは対向している。このため、ロータ４０ｘやファンＦの回転による空気の流れなどの影響により、プリント基板６０ｘが振動する恐れがある。
【００２７】
しかしながら、本実施例のファンモータＭにおいては、図２に示したように、ロータ４０とプリント基板６０との間は支持部材１０の仕切部１６が仕切っている。このため、ロータ４０の回転により生じる空気の流れがプリント基板６０に影響を与えることが防止される。これにより、騒音や振動の増大が抑制される。
【００２８】
また、図３に示すように、プリント基板６０ｘは、部分的に支持部材１０ｘからむき出しの状態にある。このためプリント基板６０ｘが振動して騒音が生じた場合、音が支持部材１０ｘの外部に漏れ出る。
【００２９】
しかしながら、本実施例のファンモータＭにおいては、開口部１１が蓋部９０により塞がれているので、プリント基板６０の大部分が支持部材１０と蓋部９０とにより囲まれる。また、蓋部９０が設けられていない場合であっても、支持部材１０を設置壁面に固定した場合等には、プリント基板６０は支持部材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、支持部材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。
【００３０】
尚、プリント基板をインサート成形により支持部材と共に一体に成形することにより、プリント基板の振動を抑制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恐れがある。支持部材が加熱、冷却を繰り返すことにより、支持部材は膨張、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。
【００３１】
また、支持部材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恐れがある。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恐れがある。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、悪影響を与える恐れがある。
【００３２】
本実施例のモータＭにおいては、図２に示したように、支持部材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。
【００３３】
また、プリント基板に実装された発熱する電子部品が支持部材に覆われている場合、電子部品の発熱により支持部材が部分的に高温となる恐れがある。支持部材上での温度差が大きくなると、これに起因して、支持部材の膨張、伸縮の程度が場所によって大きく異なる恐れがある。このため、支持部材が部分的に膨張、伸縮を繰り返すことにより、プリント基板に対しても継続的に応力が加えられる恐れがある。これにより、繰り返しプリント基板が撓むように変形される恐れがある。
【００３４】
本実施例のファンモータＭにおいては、図２に示したように、プリント基板６０に実装されている発熱する電子部品６８は、支持部材１０により覆われていない。このため、支持部材１０上での温度差が大きくなることを抑制している。これにより、プリント基板６０が繰り返し撓むように変形されることが防止される。
【００３５】
また、図２に示したように、プリント基板６０の電子部品６８が実装された背面側は、支持部材１０に覆われていない。前述したように、支持部材１０は、プリント基板６０の背面側を露出する開口部１１が設けられているからである。このため、例え支持部材１０が熱の影響により膨張、伸縮を繰り返したとしても、プリント基板６０への影響を抑制できる。尚、開口部１１は、電子部品６８が実装されているプリント基板６０の背面側の少なくとも一部を露出していればよい。
【００３６】
また、放熱部材８０は、ファンＦの回転により送風される位置に設けられている。詳細には、放熱部材８０は、図２に示すように、プリント基板６０とロータ４０とを仕切る仕切部１６よりもロータ４０側に配置されている。これにより、放熱部材８０を効率的に冷却でき、これにより電子部品６８を冷却できる。
【００３７】
以上のように、本実施例のファンモータ１は、支持部材１０の熱膨張、熱伸縮に起因して起こり得る種々の問題の発生を抑制できる。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【符号の説明】
【００４４】
１  車両
Ｍ  ファンモータ
Ｆ  ファン
１０  支持部材
１６  仕切部
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
６８  電子部品
８０  放熱部材
９０  蓋部
１５０  バッテリ
１６０  冷却機構
【図１】
2012085474.tif 000003
【図２】
2012085474.tif 000004
【図３】
2012085474.tif 000005