(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（１０）内にベアリング（３１）で支持されたロータ（３０）を収納し、該ロータのシャフト（３６）をベアリングを貫通してケーシング外へ延ばしその先端にファン（４０）を取り付けたファン駆動用モータにおいて、
前記ファン側から延びるカバー部材（４１）でケーシングの前記シャフトが貫通した側の端壁（１２）を囲むとともに、該端壁には呼吸穴（１８）を設けてあり、
前記ケーシング（１０）は前記端壁（１２）から突出するベアリング保持部（１３）を有し、
該ベアリング保持部の半径をＲとするとき、前記呼吸穴（１８）は、ベアリング保持部の垂直接線に挟まれる直下の領域で、ベアリング保持部の中心を通る垂線から左右にＲ／４の範囲を除く範囲で、前記中心から半径Ｒ＋１ｍｍの線より下側に配置して、前記ケーシング外周面とカバー部材の間から流れ込む壁面流の流下経路（Ｗ）を避けた領域に設けたことを特徴とするファン駆動用モータの防水構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のラジエータなど熱交換器用ファン等の駆動に用いられるモータの防水構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種装置の駆動動力源として電動モータが広く利用されているが、自動車のラジエータのファン駆動等に用いられる場合には、とくに厳しい環境に曝されることから、内部に収納されるマグネット、ロータ、ブラシ等を保護するための環境対策が必要とされる。
とくに上記ファン駆動用モータは走行中スプラッシュを受けることが頻繁である。このため、まずケーシングを密閉型としたものがあるが、モータ作動中比較的高温になっているときにケーシングにスプラッシュを受けたり冠水すると、急冷されてケーシング内が負圧になる。ケーシング内が負圧になると、密閉にも関わらず、例えばロータシャフトが貫通するベアリング部からケーシング内部に水が吸引されてしまう。そしてこうしてケーシング内部に浸入した水は閉じこめられたままとなってしまい、ベアリングを始めとして内部機能部品に錆を発生させることになる。
【０００３】
そこで、ケーシングの底部に排水穴を設けたものがあるが、これもケーシングが水に浸かると上記と同様に内部が冷却されて負圧となり、この排水穴から一気に水が吸い込まれる。
図４に概念的に示すように、排水穴５は底部にあっても内部に生じる負圧の大きさによっては、ケーシング１内部の水位Ｌ１がベアリング部２の位置を越える上方になり、ベアリング部２やブラシ３、コミュテータ４等が水中に没することになって機能障害を招く。
【０００４】
このため、例えば実開平３−１１３９５９号公報に開示されたケーシング構造は、ケーシング底部とケーシング端壁にそれぞれ通気口を設けている。ここでは両通気口間を流れる空気流によって内部が高温になるのを防止しようとしているが、底部の通気口は排水穴として機能し、端壁の通気口は呼吸穴として機能する。
すなわち、呼吸穴は常時ケーシング内外の圧力差をなくするように作用しているので、ケーシング底部が水に浸かっても、内部は負圧となっていないから排水穴から水が一気に高い位置まで吸い込まれることはない。
また、ファン駆動用のモータでは、上記呼吸穴をファンを取り付ける側の端壁に設けて、ファンのボスが上記端壁を囲むようにして、走行中のスプラッシュが直接呼吸穴にかからないようにしている例が多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、上述のように呼吸穴に直接水がかからないように端壁が囲まれているにもかかわらず、依然として、ケーシング内部のベアリング部やブラシ、コミュテータ等の機能部位が濡れて発生する錆などによる機能障害が生じることがあった。
上記の機能部位の濡れは、底部に排水穴をもたず呼吸穴のみが設けられたモータの場合にも発生していることから、呼吸穴からの水浸入によるものである。
そのため、ケーシング端壁のベアリング部周囲にさらにウォーターシールドリングを設け、その内側に呼吸穴を配置することが行われていた。
しかしこれは構造を複雑にし、またコストを増大させることになる。
したがって、本発明は、ケーシングに呼吸穴を備えるモータにおいて、構造を簡単に保持しながら、呼吸穴からの水浸入をより確実に防止するようにしたファン駆動用モータの防水構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、呼吸穴からの水浸入のしくみについて検討したところ、スプラッシュ等によりモータのケーシングに上方から水が降りかかったとき、図５、図６に示すように、それらの水はファンのボスとケーシング外周面間のラビリンス作用により、壁面流となって流れ落ち、その壁面流の経路上に呼吸穴があるために当該呼吸穴から壁面流の一部が内部へ浸入することを見出した。
【０００７】
すなわち、図５はファン取り付け部付近の断面を示し、図６は同部位のケーシング端面を示す。図５に示すように、ファンのボス８にカバーされていないケーシング１の上面にかかったスプラッシュ水は、矢印で示すようにファンのボスで囲まれたケーシング上をその端壁６まで進み、それから端壁面上を伝って下方へ流れる。その途中、壁面流は端壁中心部に突出して形成されたベアリング保持部７上へも分岐して流れる。
【０００８】
また図６に示すように、ケーシング端壁６上では、ベアリング保持部７にかかる部分を除いて壁面流は垂直真下方向に流れる。そして、ベアリング保持部７にかかった流れは保持部の円筒部外周側面を流れ落ちて下縁Ｑで合流し、またベアリングが臨む端面にまで流れた水はその端面を垂直真下方向に流れて同じく下縁Ｑで合流する。下縁Ｑに集まった水は表面張力により再びケーシング端壁６上を細い壁面流となって下方へ流下する。
従来の呼吸穴は図６における点ＸあるいはＹのように上述の壁面流の流下経路Ｗ上に配置されていたため、その呼吸穴からケーシング１内へ壁面流が入り込むことになる。
なお、図６中、矢付き破線は壁面流の流れ方向を示す。
【０００９】
このため本発明は、ケーシング内にベアリングで支持されたロータを収納し、該ロータのシャフトをベアリングを貫通してケーシング外へ延ばしその先端にファンを取り付けたファン駆動用モータにおいて、ファン側から延びるカバー部材でケーシングのシャフトが貫通した側の端壁を囲むとともに、この端壁に呼吸穴を設ける。
【００１０】
そしてとくに、ケーシングが前記端壁から突出するベアリング保持部を有し、ベアリング保持部の半径をＲとするとき、上記呼吸穴は、ベアリング保持部の垂直接線に挟まれる直下の領域で、ベアリング保持部の中心を通る垂線から左右にＲ／４の範囲を除く範囲で、上記の中心から半径Ｒ＋１ｍｍの線より下側の領域に配置して、ケーシング外周面とカバー部材の間から流れ込む壁面流の流下経路を避けた領域に設けたものとした。
【００１１】
【作用】
呼吸穴がカバー部材で囲まれた端壁に設けられているので、スプラッシュが直接呼吸穴にかかることがない。またケーシングに降りかかったスプラッシュ等の水がカバー部材とケーシング外周面の間から端壁側へ壁面流となって流れ込む場合にも、呼吸穴が端壁上の壁面流の流下経路を避けた領域に設けてあるので、とくにウォーターシールドリングなどを設けなくても呼吸穴から水が入り込むことがない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は実施例にかかるファン駆動用モータの断面図、図２は図１におけるＡ−Ａ矢視図、そして、図３はヨークの底壁の正面図である。
有底筒状のヨーク１１とその開口端に固定される円盤状のエンドブラケット２１とで内部空間を形成するケーシング１０が構成され、その端壁としてのヨークの底壁１２およびエンドブラケット２１にそれぞれ設けられたベアリング３１、３２にロータ３０が支持されている。ロータ３０は、コイル３３が巻かれたアーマチュア３４と、コイル３３に接続されたコミュテータ３５とが軸方向に隣接してシャフト３６上に取り付けられて構成されている。
【００１３】
また、アーマチュア３４の外周面に対向して、ヨーク１１の筒部１４の内周面にはマグネット２０が固定されている。そして、エンドブラケット２１にはブラシベース２４が取り付けられ、ブラシベース２４のブラシホルダ２５にそってスライド可能のブラシ２６がスプリング２７によりコミュテータ３５に押し付けられるようになっている。ここでは、とくに図２に示すように、２個のブラシ２６、２６が水平に対向して配置されている。なお、図１にはブラシ２６の軸方向位置を示すため、ブラシ２６を縦位置に示してある。
【００１４】
ヨークの底壁１２およびエンドブラケット２１のそれぞれ中心部には、外方へ膨出するそれぞれ円筒状のベアリング保持部１３、２３が形成され、ロータ３０のシャフト３６がヨーク底壁側のベアリング保持部１３を貫通してケーシング１０の外部へ延びている。なおこの実施例では、モータ全体の軸方向長さを短くするため、コイル３３対応部分を残してヨーク１１の底壁１２の中央部分が窪ませてあり、底壁１２の一般面からのベアリング保持部１３の突出量が少なくなるようにしてある。
【００１５】
ケーシング１０外へ延びたシャフト３６の先端には、ファン４０が取り付けられる。ファン４０のボス４１は浅い有底筒状をなし、その筒部４２がヨーク１１方向へ延びて、ラップ代Ｓをもってヨークの筒部１４に一部重なるようになっている。そして、ボスの筒部４２の外周面から複数のファン羽根４３が放射状に延びている。ボス４１が発明のカバー部材を構成している。
【００１６】
シャフトを略水平にしたモータの取り付け状態において、ケーシング１０の底部となるヨークの筒部１４の最下位置には、マグネット２０を避けてエンドブラケット２１近傍に開口する排水穴１６が設けられている。とくに図示しないが、排水穴１６には屈曲路を形成するカバー部材を付設してスプラッシュが直接進入しないようにするのが好ましい。
【００１７】
さらに、ヨークの底壁１２には、２個の呼吸穴１８が設けられている。呼吸穴１８は、とくに図３に示すように、まずベアリング保持部１３の２本の垂直接線Ｖ、Ｖに挟まれる直下の領域、すなわちベアリング保持部１３の中心を通る垂線Ｂから左右にベアリング保持部１３の半径Ｒの距離の範囲内で、かつ垂線Ｂから距離Ｒ／４の範囲を除く範囲に設けられている。さらに、上下方向には、ベアリング保持部１３の周面に壁面流に対する余裕代の厚さ１ｍｍを加えた曲線、すなわちベアリング保持部１３の中心から半径Ｒ＋１ｍｍの線より下側に制限して設定される。上記の垂線Ｂから左右それぞれＲ／４の範囲は、図４における下縁Ｑからの壁面流の経路Ｗの幅がＲ／４より小さいという知見に基づいて選定されたものである。
なお、上記の範囲の中でも、ケーシング内部のブラシ２６やコミュテータ３５など機能部位の下縁より低い位置とするのが好ましい。
【００１８】
本実施例は以上のように構成され、排水穴１６と呼吸穴１８とを備えているから、呼吸穴１８が常時ケーシング１０内外の圧力差をなくするように作用し、ケーシング底部が水に浸かっても水が排水穴１６から一気に吸い込まれることがない。また、呼吸穴１８が設けられたヨーク１１の底壁１２はファン４０のボス４１に囲まれているので、自動車の走行中でもスプラッシュが呼吸穴１８に直接かかることはない。
【００１９】
さらに、スプラッシュ水がボス４１に囲まれたヨーク底壁１２側へ流れ込んできたときにも、呼吸穴１８がベアリング保持部１３の下側で壁面流の経路Ｗを避けた範囲に配置されているので、呼吸穴からケーシング内に水が入り込むことがない。
一方、冠水によりケーシング底部の排水穴１６から浸水したあとの排水に際しては、呼吸穴１８によりケーシング１０内が負圧にならないので、排水穴１６から迅速に排水される。
なお、図示では２個の呼吸穴１８、１８が設けられているが、個数は限定されず、壁面流の経路を避けた上記の範囲であれば任意である。
【００２０】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明はケーシング端壁に呼吸穴を設けたファン駆動用モータにおいて、ファン側から延びるカバー部材でその端壁を囲むとともに、前記呼吸穴を端壁上の壁面流の流下経路を避けた領域に設けたので、スプラッシュが直接呼吸穴にかかることがなく、またケーシングに降りかかったスプラッシュ等の水がカバー部材とケーシング外周面の間から端壁側へ壁面流となって流れ込む場合にも呼吸穴から水が入り込むことがない。これにより、ウォーターシールドリングなどを設けなくても呼吸穴からの水浸入が確実に防止され、ケーシング内部の機能部位の浸水による機能障害が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視図である。
【図３】ヨークの底壁の正面図である。
【図４】従来例における問題を示す説明図である。
【図５】ファン取り付け部付近を示す断面図である。
【図６】ケ−シング端面における壁面流を示す図である。
【符号の説明】
１        ケーシング
２        ベアリング部
３        ブラシ
４        コミュテータ
５        排水穴
６        端壁
７        ベアリング保持部
８        ボス
１０      ケーシング
１１      ヨーク
１２      底壁（端壁）
１３、２３    ベアリング保持部
１４      筒部
１６      排水穴
１８      呼吸穴
２１      エンドブラケット
２０      マグネット
２４      ブラシベース
２５      ブラシホルダ
２６      ブラシ
２７      スプリング
３０      ロータ
３１、３２    ベアリング
３３      コイル
３４      アーマチュア
３５      コミュテータ
３６      シャフト
４０      ファン
４１      ボス（カバー部材）
４２      筒部
４３      ファン羽根
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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