JPH0984320A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ロータとケースとの間を最適な間隔とすると
共に、この間隔を維持する。 【解決手段】 ロータの下端とケースハウジングの上端
面との間の間隔ｈの下限を１．５ｍｍとする。これによ
って毛細管現象及び表面張力によってロータとケースハ
ウジング間に水の接続状態ができることを防止する。ま
た、前記間隔ｈの上限を風量及び騒音の臨界点である８
ｍｍ以下とする。これによって風量の確保及び騒音を増
大を抑制できる。また、回転軸の下端に固着されるセン
サマグネットと下の軸受との間に、少なくとも一つの樹
脂ワッシャ、ゴムワッシャ、及びＰＯＭ（ポリオキシメ
チレン）ワッシャからなるワッシャ群を介在させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主に車両用空調
装置の送風機に用いられるブラシレスモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のブラシレスモータとしては、実開
平２−１３９４７３号公報に開示されているものがあ
る。このブラシレスモータは、界磁石を有して回転自在
に設けられたロータと、このロータに対して回転磁界を
発生する電機子と、前記電機子を励磁する励磁手段とを
具備し、前記電機子を収納するケーシングを設けてこの
電機子を防水するようにしたものである。

【０００３】また、このブラシレスモータにおいて、回
転軸は前記ロータの下端部分とケーシングの上端面との
間が所定の間隔となるように、軸方向に固定されてい
る。具体的には、回転軸を回転自在に保持する上の軸受
の下端部及び下の軸受の上端部に、該上の軸受及び下の
軸受に当接するワッシャを設け、このワッシャによって
軸方向の位置を固定するようにしたものである。

【０００４】これによって、前記ブラシレスモータは、
ロータの下端とケースの上端面との間の距離を小さく設
定してその間隔を維持することができるために、風量の
低下及び騒音の原因となる送風時の乱流を防ぐことがで
きる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このブ
ラシレスモータにおいて、ロータの下端とケースの上端
面との間の距離を小さくすると、外気と共に侵入してく
る水や雪等がこのロータとケースとの間に付着して氷結
し、ブラシレスモータの回転を阻害するという問題点が
生じ、またロータの下端とケースの上端面との間の距離
を大きくすると、風量の低下及び送風機の乱流を引き起
こす結果となる。

【０００６】このため、この発明においては、ロータと
ケースとの間を最適な間隔とすると共に、この間隔を維
持することのできるブラシレスモータを提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】したがって、この発明
は、回転軸と、この回転軸を回転自在に保持する上下の
軸受と、前記回転軸に固着されるロータと、このロータ
に環状に配設された永久磁石と、この永久磁石に対して
回転磁界を発生させるステータと、このステータに巻回
される励磁コイルと、この励磁コイルに通電するコント
ロール基板と、このコントロール基板が収納されるケー
スハウジングとからなるブラシレスモータにおいて、前
記ロータの下端と前記ケースハウジングの上端面との間
の間隔ｈを、１．５ｍｍ≦ｈ≦８ｍｍとしたことにある
（請求項１）。

【０００８】これによって、前記ロータの下端と前記ケ
ースハウジングの上端面との間の間隔ｈの下限を、１．
５ｍｍとしたことによって、毛細管現象及び表面張力に
よってロータとケースハウジング間に水の接続状態がで
きることを防止することができると共に、前記間隔ｈの
上限を図７（ａ），（ｂ）の特性線図で示す風量及び騒
音の臨界点である８ｍｍ以下としたことによって、風量
の確保及び騒音を増大を抑制でき、上記課題を達成でき
る。

【０００９】また、この発明は、回転軸と、この回転軸
を回転自在に保持する上下の軸受と、前記回転軸に固着
されるロータと、このロータに環状に配設された永久磁
石と、この永久磁石に対して回転磁界を発生させるステ
ータと、このステータに巻回される励磁コイルと、この
励磁コイルに通電するコントロール基板と、このコント
ロール基板が収納されるケースハウジングとからなるブ
ラシレスモータにおいて、前記回転軸の下端に固着され
るセンサマグネットと前記下の軸受との間に、少なくと
も一つの樹脂ワッシャ、ゴムワッシャ、及びＰＯＭ（ポ
リオキシメチレン）ワッシャからなるワッシャ群を介在
させたことにある（請求項２）。また、前記樹脂ワッシ
ャ、ゴムワッシャ及びＰＯＭワッシャは、軸受の下端側
からセンサマグネット側に順次配されることが望まし
い。さらに、前記樹脂ワッシャは、ナイロンベースのワ
ッシャであることが好ましく、またゴムワッシャは、合
成ゴム、特にＮＢＲ（ブタジエンアクリロニトリルゴ
ム）からなるものが好ましい。

【００１０】これによって、熱膨張等によってセンサマ
グネットと軸受の間に配されたワッシャ群にスラスト力
が働いて回転軸の軸方向の位置が変化した場合、前記Ｐ
ＯＭワッシャが最も摩擦抵抗が少ないため、このＰＯＭ
ワッシャの側面に当接するセンサマグネットの回転によ
って生じる摩擦熱によってＰＯＭワッシャが変形して軸
方向に膨張することから、回転軸の軸方向の位置を保持
することができ、上記課題を達成できる。

【００１１】さらに、この発明は、前記回転軸の下端に
挿着されるセンサマグネットを、プッシュナットによっ
て回転軸下端に固装したことにある（請求項３）。

【００１２】これによって、センサマグネットの抜け落
ちを防止できるために、センサマグネットが抜け落ちる
ことによって生じる回転軸の軸方向のブレを防止でき、
上記課題を達成できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１乃至図３に示されるブラシレ
スモータ１は、例えば車両用空調装置の送風機として使
用されるもので、回転軸２の上端に形成された装着部３
にシロッコ型のファン４が固着される。前記装着部３の
下方近傍に、回転子（ロータ）５が圧入固着される。ま
た、このロータ５の下方には、スラストストッパ６が圧
入固着され、ロータ５を軸方向に支持している。

【００１４】前記ロータ５は、回転軸２に圧入固着され
るボス部７と、このボス部７から傘状に広がると共に複
数の通気孔８が形成された傘部９と、この傘部９の最外
周縁から下方に延出する円筒部１０と、この円筒部１０
の内周側面に配される複数の永久磁石１１とによって構
成される。この実施の形態において、前記永久磁石１１
は、前記円筒部１０の内周側面の周方向に極性が交互と
なるように４つ配される。言い換えると、対向する位置
にある永久磁石は極性が同一であり、隣合う永久磁石の
極性は異なるように配されるものである。また、前記傘
部１５には、複数（この実施の形態においては４つ）の
通気孔８が形成されている。尚、この通気孔８の内側の
辺を結んだ円の直径は、図４で示すようにＤ₃ である。

【００１５】また、前記ローラ５の下端と下記するケー
スハウジング４５上端面との間の間隔ｈは、１．５ｍｍ
〜８ｍｍの間に設定されており、ロータ５の下端とケー
スハウジング４７上端面との間が水滴によって接続状態
となること、及びロータ５の回転時に発生する乱流によ
る不具合を防止するようになっている。尚、ロータ５と
ケースハウジング４５の上端面との間の間隔ｈの下限
は、毛細管現象及び表面張力により、水が前記ロータ５
とケースハウジング４５との間を接続する状態にならな
い限界の寸法、具体的には１．５ｍｍとした。

【００１６】また、前記間隔ｈの上限は、図７（ａ）で
示す間隔ｈと風量（ｍ³ ／ｈ）との関係、及び図７
（ｂ）で示す間隔ｈと騒音（ｄＢ−Ａ）との関係から臨
界点８ｍｍとした。これは、前記間隔ｈの上限をこの臨
界点８ｍｍ以上とした場合には、ファン４から吹き出さ
れる風が、ロータ５とケースハウジング４５との間から
ファン４の内側へ入り込むことから、ファン４の外方近
傍において吹出空気の乱流が生じるためである。そし
て、この乱流を原因として、図７（ａ）で示すように間
隔ｈが臨界点８ｍｍを越えるとファンから送り出される
風量は急減に減少していき、また図７（ｂ）で示すよう
に間隔ｈが臨界点８ｍｍを越えると騒音が急激に大きく
なるからである。

【００１７】前記回転軸２は、軸受１６，１７によって
回転自在に保持される。また、軸受１６，１７は、下記
する固定子（ステータ）１２の中央を貫通して形成され
た貫通孔１３に装着される上下の軸受ホルダ１４，１５
に固着されている。前記回転軸２の下端には、前記ロー
タ５の永久磁石１１の位置を示すセンサマグネット１８
が圧入され、プッシュナット７９によって回転軸２の軸
方向に保持され、センサマグネット１８とコントロール
基板１９に取付られた複数のホール素子２０との距離が
一定に保たれるものである。

【００１８】センサマグネット１８はコントロール基板
１９に形成された開口部２１を貫通して回転軸２に装着
され、センサマグネット１８の端部に形成されたフラン
ジ部２２は、コントロール基板１９の下方おいて径方向
に広がって形成され、前記コントロール基板１９の裏側
であって前記フランジ部２２と対峙する位置に複数のホ
ール素子２０が配されるものである。また、これらのホ
ール素子２０は、前記センサマグネット１８の磁性を検
出することによってロータ５の永久磁石１１の位置を的
確に検出し、この検出結果に基づいて前記コントロール
基板１９に配置された励磁回路によってステータ１２に
回転磁界を発生させるものである。尚、前記センサマグ
ネット１８と軸受１７との間には、複数のワッシャから
なるワッシャ群２３が介在され、センサマグネット１８
と軸受との間の摺動抵抗を減じるようになっている。

【００１９】ステータ１２は、珪素鋼板を多段積層して
形成された鉄心からなるステータコア３５と、このステ
ータコア３５を上下から挟持するように装着される上下
の絶縁カバー３６，３７と、上下の絶縁カバー３６，３
７によって絶縁されたステータコア３５に巻回される励
磁コイル３８とによって構成される。尚、前記ステータ
コア３５は、中央に前記軸受ホルダ１４，１５が装着さ
れる貫通孔１３を有し、この貫通孔１３の周壁３９から
６方向に延出するコイル巻回部４０を有し、このコイル
巻回部４０の先端には、前記ロータ５の永久磁石１１と
対面する円弧状の磁極面４１が形成される。尚、この実
施の形態においては、励磁コイル３８は、デルタ結線さ
れているものである。

【００２０】以上の構成のブラシレスモータ１におい
て、コントロール基板１９上に配置された励磁回路によ
って、前記ホール素子２０を介して検出された前記セン
サマグネット１８の位置、いわゆるロータ５の永久磁石
１１の位置に対して適切な回転磁界をステータ１２に発
生させるために、ロータ５を回転させることができるも
のである。

【００２１】前記下の絶縁カバー３７は６方向に延出す
る脚部４２を有し、この脚部４２の先端が、弾性部材４
３，４４で挟持されると共に、前記ケースハウジング４
５を形成する上ケース部材４６と蓋体４７との間に挟持
固定される。これによって、前記ステータ１２がケース
ハウジング４５に対して固定され、さらにステータ１２
の貫通孔１３に前記軸受ホルダ１４，１５が固定される
ことによって、前記回転軸２がケースハウジング４５に
対して回転自在に立設されることとなるものである。
尚、前記蓋体４７は、リブ４８によって位置決めされ、
螺子４９によって固定されているものである。

【００２２】ケースハウジング４５は、上ケース部材４
６と、下ケース部材５０と、蓋体４７によって構成さ
れ、内部に前記コントロール基板１９が配設される。前
記上ケース部材４６には、このブラシレスモータ１に装
着するための螺子孔５１が形成された取付部５２，５
３，５４、コントロール基板１９に取付られた複数の電
界効果トランジスタ（ＦＥＴ）５５が固着される放熱板
５６が露出する開口部５７が形成される。

【００２３】また、ケースハウジング４５の側部には、
上ケース部材４６の側部と下ケース部材５０の側部によ
って電源コネクタ（図示しない）が装着されるコネクタ
装着部５８が画成される。このコネクタ装着部５８は、
上ケース部材４６の側部に形成された複数の上ガイドリ
ブ５９及び一対の両側ガイドリブ６０と、下ケース部材
５０の側部に形成されたコネクタ装着孔６１とによって
形成され、さらに前記コネクタ装着孔６１には、前記コ
ントロール基板１９に接続される複数の端子６２が突出
するものである。これによって、電源コネクタを前記コ
ネクタ装着部５８に装着する場合、上ガイドリブ５９と
両側ガイドリブ６０とによって電源コネクタの上側及び
両側の位置を制限できるために、装着作業を容易にする
ことができる。

【００２４】前記スラストストッパ６は、図４に示すよ
うに、前記ロータ５を軸方向に支持するもので、軸受１
６との間にナイロンベースのワッシャ２４とＮＢＲゴム
からなるワッシャ２５を介在させて、スラストストッパ
６の摺動抵抗を減じるようにしてある。このスラストス
トッパ６は、回転軸２が挿通される貫通孔２６と、この
貫通孔２６が形成される円筒部２７と、この円筒部２７
の上端から前記ロータ５の傘部１５に沿って径方向の拡
張する円板部２８とによって構成される。この円板部２
８の外径はＤ₂ である。

【００２５】この円板部２８の外周縁部には、所定の幅
で下方に延出した周壁２９が形成されている。さらに、
前記円筒部２７の下端面には、ワッシャ２５との摺動当
接面から漸次径方向外方に向けて下方へ傾斜するオイル
ガイド３０が形成されている。このオイルガイド３０の
径方向外方端部と前記周壁２９の内側面の間には、実質
的に環状凹部３１が形成され、この環状凹部３１内に上
の軸受ホルダ１４のスラストストッパ側開口部（上部開
口端）３２が所定距離ｄだけ入り込むものである。

【００２６】前記軸受ホルダ１４の上部開口端３２の直
径はＤ₁ であり、該軸受ホルダ１４の内部には、軸受ス
トッパ３３によって固定された軸受１６が配されてい
る。この軸受１６の軸方向の略中央の外周面には、潤滑
油を含んだフェルト３４が当接しており、焼結金属によ
り形成された軸受１６に潤滑油を供給するようになって
いる。

【００２７】以上のように、前記通気孔８の径方向内側
に位置する辺を結んでできる円の直径をＤ₃ とし、前記
スラストストッパ６の径Ｄ₂ よりも大きく設定したこと
から、通気孔８から侵入する塵埃は、このスラストスト
ッパ６に阻まれるために、軸受１６若しくは軸受１６と
回転軸２の摺動部分に付着しなくなる。さらに、上の軸
受ホルダ１４の上部開口端３２が、スラストストッパ６
の環状凹部３１内に所定の距離ｄだけ入り込むようにし
たために、軸受１６若しくは軸受１６と回転軸２との摺
動部分を塵埃の侵入経路から隔絶することができる。

【００２８】前記下の軸受ホルダ１５は、図５に示すよ
うに、前記ステータ１２の貫通孔１３及び下の絶縁カバ
ー３７に形成の貫通孔３７ａに下方から挿着されるもの
で、内側下方に下の軸受１７が軸受ストッパ７１によっ
て固着されている。また、内側が前記軸受１７に当接す
るフェルト７０は、軸受ストッパ７１によって軸受ホル
ダ１５の内部に保持されている。

【００２９】また、前記軸受１７と前記センサマグネッ
ト１８との間に配されるワッシャ群２３は、合成樹脂
製、特にナイロンベースのワッシャ（ナイロンワッシ
ャ）８１と、合成ゴム、特にＮＢＲ（ブタジエンアクリ
ロニトリルゴム）からなるワッシャ（ゴムワッシャ）８
２と、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）材からなるワッシ
ャ（ＰＯＭワッシャ）８３によって構成されるもので、
軸受１７側から順次配されるものである。尚、この実施
の形態においては、ナイロンワッシャ８１は２つ配され
ている。

【００３０】通常、このワッシャ群２３は軸方向に特別
な圧力がかかっていない状態で前記軸受１７とセンサマ
グネット１８との間に配されており、静止している軸受
１７と回転するセンサマグネット１８の間が円滑となる
ように、センサマグネット１８の回転を吸収して、軸受
１７の端部及びセンサマグネット１８の端部との間の摺
動性を高めるものである。

【００３１】しかしながら、ステータ１２から発生する
熱や各部の摺動面から発生する摩擦熱等により軸受ホル
ダ１５等の部品が熱膨張すると、前記ワッシャ群２３を
挟むようにスラスト力が働き、軸受１７とセンサマグネ
ット１８の間の間隔は狭くなる。これによって、ロータ
５の下端及びケースハウジング４５の上端面との間の間
隔ｈは影響され、上記設定した範囲（１．５ｍｍ≦ｈ≦
８ｍｍ）を逸脱する場合が生じる。これを回避するため
に、本発明は、前記ワッシャ群２３の一部にＰＯＭワッ
シャ８３を使用する。このＰＯＭワッシャ８３を形成す
る原材料としてのポリオキシメチレン（ＰＯＭ）は、ポ
リアセタールの末端にアセチル化処理を施して安定させ
たもので、耐油、耐水、耐化学薬品性に優れており、さ
らに強じんで、熱変形温度も高く、摺動摩擦係数も低い
ものである。

【００３２】このため、ワッシャ群２３にかかるスラス
ト力が一時的なものである場合には、軸受１７とセンサ
マグネット１８間に押圧されたワッシャ群２３におい
て、最も摩擦係数の低い、ＰＯＭワッシャ８３とセンサ
マグネット１８の上端の当接部分が摺動してセンサマグ
ネット１８の回転を吸収し、スラスト力の解消と共に、
通常の状態に戻るようになっている。

【００３３】しかし、前記ワッシャ群２３にかかるスラ
スト力が継続的なものである場合には、、ＰＯＭワッシ
ャ８３とセンサマグネット１８の間の摺動部分の温度が
次第に上昇して前記ＰＯＭワッシャ８３の臨界温度を越
える。この場合、ＰＯＭワッシャ８３は摺動部分の温度
によって変形して膨張することとなり、前記軸受１７と
センサマグネット１８間を広げる方向に付勢力が働き、
前記軸受１７とセンサマグネット１８間の間隔を維持す
ることができる。これによって、回転軸２の軸方向のず
れを防止できるために、前記ロータ５とケ−スハウジン
グ４５の上端面との間の間隔ｈを一定に維持できる。ま
た、ＰＯＭワッシャ８３の当接面が摺動することから、
樹脂ワッシャ８１が軸受１７に対して回転することを防
止でき、よって樹脂ワッシャ８１が軸受１７に対して回
転摺動することによって生じる摩擦熱により焼きつくこ
とを防止できるために、回転軸２がロックすることを防
止できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ブラシレスモータにおいて、ロータの下端とケース
ハウジングの上端面との間の間隔ｈを、１．５ｍｍ≦ｈ
≦８ｍｍとしたことによって、毛細管現象及び表面張力
によってロータとケースハウジング間に水の接続状態が
できることを防止することができると共に、前記間隔ｈ
の上限を風量及び騒音の臨界点である８ｍｍ以下とした
ことによって、風量の確保及び騒音を増大を抑制できる
ものである。

【００３５】また、この発明は、前記回転軸の下端に固
着されるセンサマグネットと前記下の軸受との間に、少
なくとも一つの樹脂ワッシャ、ゴムワッシャ、及びＰＯ
Ｍ（ポリオキシメチレン）ワッシャからなるワッシャ群
を介在させたことにある。これによって、熱交換器膨張
等によってセンサマグネットと軸受の間に配されるセン
サ群の軸方向に所定の圧力が加わった場合、前記ＰＯＭ
ワッシャとセンサマグネットの間が最も摩擦係数が小さ
いために、ＰＯＭワッシャとセンサマグネットの間が回
転し、この回転によって生じる摩擦熱によってＰＯＭワ
ッシャが変形して前記軸受とセンサマグネットの間の間
隔を元に戻すことができ、回転軸の軸方向の位置を保持
することができる。

【００３６】さらに、この発明は、前記回転軸の下端に
挿着されるセンサマグネットを、プッシュナットによっ
て回転軸下端に固装したことにある。

【００３７】これによって、センサマグネットの抜け落
ちを防止できるために、センサマグネットが抜け落ちる
ことによって生じる回転軸の軸方向のブレを防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブラシレスモータの断面図であ
る。

【図２】本発明に係るブラシレスモータの側面図であ
る。

【図３】本発明に係るブラシレスモータの平面図であ
る。

【図４】本発明に係るブラシレスモータの上部付近の一
部拡大断面図である。

【図５】本発明に係るブラシレスモータの下部付近の一
部拡大断面図である。

【図６】本発明のワッシャ群の分解斜視図である。

【図７】（ａ）はロータとケースハウジングの上端面と
の間の間隔ｈと風量との関係を示した特性線図であり、
（ｂ）はロータとケースハウジングの上端面との間の間
隔ｈと騒音との関係を示した特性線図である。

【符号の説明】

１ ブラシレスモータ ２ 回転軸 ５ 回転子（ロータ） １１ 永久磁石 １２ 固定子（ステータ） １４ （上の）軸受ホルダ １５ （下の）軸受ホルダ １６ （上の）軸受 １７ （下の）軸受 １８ センサマグネット １９ コントロール基板 ２３ ワッシャ群 ３８ 励磁コイル ４５ ケースハウジング ７９ プッシュナット ８１ 樹脂ワッシャ ８２ ゴムワッシャ ８３ ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）ワッシャ

フロントページの続き (72)発明者 原口 達夫 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセル江南工場内 (72)発明者 郡司 佳英 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセル江南工場内 (72)発明者 大澤 博 埼玉県大里郡江南町大字千代字東原39番地 株式会社ゼクセル江南工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸と、この回転軸を回転自在に保持
   する上下の軸受と、前記回転軸に固着されるロータと、
   このロータに環状に配設された永久磁石と、この永久磁
   石に対して回転磁界を発生させるステータと、このステ
   ータに巻回される励磁コイルと、この励磁コイルに通電
   するコントロール基板と、このコントロール基板が収納
   されるケースハウジングとからなるブラシレスモータに
   おいて、 前記ロータの下端と前記ケースハウジングの上端面との
   間の間隔ｈを、 １．５ｍｍ≦ｈ≦８ｍｍ としたことを特徴とするブラシレスモータ。
2. 【請求項２】 回転軸と、この回転軸を回転自在に保持
   する上下の軸受と、前記回転軸に固着されるロータと、
   このロータに環状に配設された永久磁石と、この永久磁
   石に対して回転磁界を発生させるステータと、このステ
   ータに巻回される励磁コイルと、この励磁コイルに通電
   するコントロール基板と、このコントロール基板が収納
   されるケースハウジングとからなるブラシレスモータに
   おいて、 前記回転軸の下端に固着されるセンサマグネットと前記
   下の軸受との間に、少なくとも一つの樹脂ワッシャ、ゴ
   ムワッシャ、及びＰＯＭ（ポリオキシメチレン）ワッシ
   ャからなるワッシャ群を介在させたことを特徴とするブ
   ラシレスモータ。
3. 【請求項３】 前記回転軸の下端に挿着されるセンサマ
   グネットを、プッシュナットによって回転軸下端に固装
   したことを特徴とすることを特徴とする請求項１又は２
   記載のブラシレスモータ。