JP5231092B2 - 電動モータ - Google Patents

Description

本発明は、例えば、アウタロータにファンブレードが固定された冷却ファン駆動用の電動モータに関するものである。

従来から、自動車のラジエータ冷却用として用いられるファンモータには、アウタロータ型のブラシレスモータが使用される場合がある。
この種の電動モータは、ステータベースに設けられた複数のティースにコイルを巻装してステータを構成すると共に、ティースを覆う有底筒状のロータヨークとこのロータヨークの内周面に配置された永久磁石とでロータを構成し、ロータヨークの回転軸をステータベースに回転自在に支持している。ロータヨークの外周壁にはファンブレードが設けられ、コイルに電流が供給されるとステータのティースに磁界が形成され、ロータヨークの永久磁石との間に磁気的な吸引力や反発力が生じてロータが回転しファンブレードによって回転軸の軸方向に冷却風を発生させるものである。

この種の電動モータにあっては、回転子であるロータが固定子であるステータの外側で回転するため、内部の水密性を確保しようとすると、別途カバーが必要となり大型化してしまう。そのため、通常はロータヨークが露出した開放型である場合が多く、結果として必然的に外部から水が浸入し易くなる。

ところで、上述のアウタロータ型のブラシレスモータにあっては、ステータベースの前面側、すなわちロータヨークの内側にコイルに電源供給等を行うための配線基盤が設けられている構成が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。また、この配線基盤にはモータの回転位置を検出するために、ホール素子等のセンサが設けられており、このセンサによりロータヨークの内周面に配置された永久磁石の回転位置の検出を行っている。
実開昭６１−１５９８７８号公報 特開平６−２６１５２０号公報

しかしながら、上述した従来技術において、ロータヨーク内に水が浸入した場合に、ロータヨークの内側に設けられた検出手段が水に浸かってしまうという問題がある。検出手段が水に浸かると、モータの誤作動や故障に繋がってしまう虞があるため、検出手段を覆うカバー等が必要となる。その結果、モータ自体が大型化するという問題がある。また、検出手段やそれを覆うカバーを設けるためには、複雑な加工を要するため、コストが増加してしまうという問題もある。

また、ホール素子によるロータの回転角度の検出結果は、永久磁石の寸法精度や取付け精度等に大きく影響されてしまう。このため、ロータの永久磁石の寸法精度や取付け精度等のばらつきによって、モータ効率がばらついてしまうという課題がある。
これに対して、各部品の加工精度を向上させ、寸法精度を高めることも考えられるが、加工コストが増大してしまうという課題がある。

さらに、ホール素子をロータの回転周面に沿って移動可能とし、所謂進角調整を行ってホール素子によるロータ回転角度の検出結果の精度を向上させることも考えられる。しかしながら、アウタロータ型の電動モータのようにロータがステータよりも外側に配置されるものにあっては、ホール素子の取付け調整代が大きくなり、結果的にモータが大型化してしまうという課題がある。さらに、ロータヨーク内に配置された永久磁石を用いてモータの回転位置を検出するためには、大型の永久磁石を配置しなければならないという問題がある。

そこで、本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、検出手段への水の浸入を抑え、検出手段の誤検出を防ぐことができる電動モータを提供するものである。また、小型軽量化及び低コスト化を図った上で、高精度なセンシングを行うことができる電動モータを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、ステータベース（例えば、実施形態におけるステータベース４）の前面の中央部に設けられたボス部（例えば、実施形態におけるボス部１１）の周囲にステータコア（例えば、実施形態におけるステータコア１４）を配置し、該ステータコアの複数のティース（例えば、実施形態におけるティース１３）にコイルを巻装してステータ（例えば、実施形態におけるステータＳ）を構成すると共に、前記ステータをその前面から覆う有底筒状のロータヨーク（例えば、実施形態におけるロータヨーク６０）とこのロータヨークの内周面（例えば、実施形態における周壁６１）に配置された永久磁石（例えば、実施形態におけるネオジマグネット６２）とでロータ（例えば、実施形態におけるロータＲ）を構成し、前記ロータの中央部に回転軸（例えば、実施形態における回転軸６）を設け、前記ボス部の中央部に形成された装着孔内に、軸受け（例えば、実施形態における第１ベアリング２９、第２ベアリング３０）が固定されたベアリングホルダが挿入され、前記軸受けを介して前記回転軸が回転自在に支持される電動モータであって、前記ステータベースの後面の中央部には、前記回転軸の周囲を取り囲む縦壁（例えば、実施形態における縦壁７）が設けられ、前記ベアリングホルダよりも後方であって、前記縦壁により囲まれた部分には収納部（例えば、実施形態における収納部９）が設けられ、この収納部内に前記ロータヨークの回転位置を検出する検出手段（例えば、実施形態におけるセンサユニット８）が配されていることを特徴とする。

請求項２に記載した発明は、複数の前記ティースを径方向外向きに設け、前記ステータベースの後面側の中央部であって、前記ティースに対応する部位を避けて前記収納部を設けたことを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、前記収納部に、該収納部と外部とを連通する貫通孔（例えば、実施形態における排水通路５４）を開口形成することを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、前記貫通孔は、屈曲形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載した発明は、前記検出手段は、ロータヨークの回転軸の一端側に設けられ、前記ロータヨークと共に回転可能なセンサマグネット（例えば、実施形態におけるセンサマグネット４７）と、前記ステータベースに設けられ前記センサマグネットの磁極位置を検出するホール素子（例えば、実施形態におけるホール素子１１０）とを備えていることを特徴とする。

請求項６に記載した発明は、前記ホール素子を、前記ホール素子を前記ステータベースに対して前記センサマグネットの回転周面に沿って移動可能に取付けたことを特徴とする。

請求項７に記載した発明は、前記ホール素子をセンサケース（例えば、実施形態におけるセンサケース４９）を介して前記収納部に設け、前記センサケースを前記収納部の開口部（例えば、実施形態における開口部９ａ）側から螺入されるビス（例えば、実施形態におけるビス５０）によって締結固定し、前記収納部の前記開口部に、該開口部を閉塞するセンサカバーを設けたことを特徴とする。

請求項８に記載した発明は、前記ビスの頭部（例えば、実施形態における頭部５０ａ）と前記センサカバーとの間に、前記ビスの抜き代よりも小さい空間部（例えば、実施形態における空間部１３０）を設定することを特徴とする。

請求項９に記載した発明は、前記検出手段の重力方向における上方には、前記コイルに電力を供給するための給電部（例えば、実施形態における給電部１２０）が配置されていることを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、ステータベースの後面側に設けられた収納部内に、検出手段が配されるため、万が一ロータヨークとステータベースとの間に水が浸入した場合でも、収納部内への水の浸入を抑えることができる。したがって、検出手段への水の付着を抑え、検出手段の誤検出や故障を防ぐことができる。また、ステータベースの後面側に設けられた収納部は、コイルへの通電によって発生する磁場の影響を受けにくいため、精度のよいセンシングを行うことができる。
請求項２に記載した発明によれば、ステータベースの後面側の中央部は、コイルが巻装されたティースが存在する部位に比べ、スペースに余裕があり、そのスペースを有効活用して検出手段の設置スペースを確保することができる。したがって、装置の小型軽量化を図ることができるとともに、コストの低減化を図ることが可能になる。さらに、ステータベースの後面の中央部に検出手段を設けることで、従来のようにロータヨークの内側に検出手段を設ける場合に比べて、ロータヨーク内に浸入した水を検出手段まで到達し難くすることができる。したがって、収納部内への水の浸入をより抑えることができる。
請求項３に記載した発明によれば、収納部と外部とを連通する貫通孔を開口形成することで、水没等により万が一収納部内に水が浸入した場合でも収納部内に水を残留させずに、速やかに排出することができるため、検出手段の誤検出を防ぐことができる。
請求項４に記載した発明によれば、貫通孔を屈曲形成することで収納部までの流路が複雑になり、収納部内に水が到達しにくくなるため、貫通孔から収納部内への水の浸入を抑えることができる。
請求項５，６に記載した発明によれば、回転軸の一端側のスペースに、永久磁石とは別体のセンサマグネットを設け、このセンサマグネットの回転位置を検出するホール素子を設けることで、従来のように、ロータヨークに配置された永久磁石の回転位置を検出することなく、ロータヨークの回転位置の検出が可能になる。すなわち、従来のようにロータヨークの永久磁石に対応してホール素子を配設する場合と比較して、電動モータの径方向外側にホール素子を設置するスペースを確保する必要がなくなると共に、ホール素子の取付け調整代を小さくすることが可能になる。よって、省スペースでホール素子を所望の位置に取付けることができるため、レイアウト性を向上させることができる。また、ホール素子によるロータ回転角度の検出結果のばらつきを抑制することができるので、小型で高効率な電動モータを提供することが可能になる。
請求項７に記載した発明によれば、電動モータを組立てるにあたって、センサケースの取付けを最終工程に近いところで行うことが可能になる。しかも、センサケースをビスで仮止めし、センサマグネットを取付けた後にセンサケースの取付け位置を調整することができるので、組立て工数の簡略化を図ることができると共に、ホール素子によるロータの回転角度検出精度を高めることが可能になる。このため、より確実に電動モータの高効率化を図ることができ、且つ製造コストを低減することが可能になる。
請求項８に記載した発明によれば、ネジ部材の頭部と蓋材との間がネジ部材の抜き代よりも小さく設定されているため、万が一ネジ部材が緩んだとしても、ネジ部材の頭部が蓋材に当接することとなる。これにより、ネジ部材が抜けることを防止し、検出手段を安定して固定することができるため、検出手段による誤検知を防ぐことができるとともに、外れたネジ部材が異物となって生じる配線の短絡や、モータロックを防ぐことができる。
請求項９に記載した発明によれば、コイルに電力の供給を行うための給電部を、検出手段より重力方向における上方に配置することで、万が一モータが冠水、水没等をした場合であっても、水が給電部まで到達し難くなる。これにより、給電部への水の付着を可能な限り防止することができるため、モータが故障して、駆動停止状態に陥ることを防ぎ、モータを可能な限り駆動させ続けることができる。

次に、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明において図１の左側を前側、図１の右側を後側とする。
図１〜図３において、１はファンモータを示し、このファンモータ１は自動車のラジエータを冷却するためのものである。ファンモータ１は、ブラシレス型の電動モータＭとこの電動モータＭのロータＲに支持されたファンブレード３を備えている。ロータＲはアウタロータ型であり、ロータＲ内にステータＳが設けられている。このステータＳのステータベース４がファンシュラウド９１に取り付けられている。

ステータベース４はアルミニウム製であってラジエータに取付けられる取付片５を周囲に３箇所備えている。ステータベース４の後面の中央部にはロータＲの回転軸６の周囲であって縦壁７により囲まれた部分にセンサユニット８の収納部９が形成されている。この収納部９は、ロータＲとは反対側端（図１における右側端）に開口部９ａを有しており、この開口部９ａが４個のビス１０を介して蓋２によって閉塞されている。

ステータベース４の前面の中央部にはボス部１１が設けられている。ボス部１１の周囲には段差部１２が形成され、この段差部１２には放射方向に１２個のティース１３を備えたステータコア１４が配置されている。ステータコア１４は３個の固定ボルト１５によってボス部１１に回転軸６の軸方向から取り付けられている。ステータコア１４は磁性材料からなる金属板を回転軸６の軸方向に積層して形成されたもので、各ティース１３には絶縁材であるコの字断面形状のインシュレータ１６を介してコイル１７が巻装されている。
ここで、各インシュレータ１６の内壁１８には、この内壁１８に沿うようにして回転軸６の軸方向に立ち上がるリング状のインシュレータリング１９，２０がインシュレータ１６の付け根部に係止された状態でステータＳの前側と後側に一対装着されている。各インシュレータリング１９，２０の下部には排水性を高めるために９０度の角度範囲で高さを低くするための切除部３７が設けられている（図２参照）。前述したステータベース４とコイル１７が巻装されたステータコア１４とでステータＳが構成されている。

ステータベース４の前面であってボス部１１の周囲には凹部２１が形成され、この凹部２１に環状のターミナルユニット２２が配置されている。ターミナルユニット２２には、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に対応した各コイル１７が接続され、ダブルナット２３によりＵ相、Ｖ相、Ｗ相の端子２４が押し付けた状態で固定されている。ここで、凹部２１には熱伝達性に優れた樹脂材Ｊがターミナルユニット２２と端子２４との周りに充填されコイル１７で発生した熱がこの樹脂材Ｊを介してステータベース４に効果的に熱引きされ速やかに冷却されるようになっている。

図４に示すように、各端子２４にはケーブル２５が接続されている。このケーブル２５は、各端子２４を介してコイル１７（ターミナルユニット２２）に電力を供給するためのものであり、端子２４の端末部及びケーブル２５の端末部は防水チューブ２６によって被覆されている。そして、防水チューブ２６内において、ケーブル２５の端末部と端子２４の端末部との接続部分が、ケーブル２５から端子２４に電力を供給するための給電部１２０として構成されている。ここで、本実施形態では、給電部１２０が電動モータＭの取付状態における上部、すなわち重力方向における上部に配置されている。つまり、ケーブル２５は、ステータベース４の上部の裏面側から各端子２４に接続される。

ステータベース４のボス部１１の中央部にはベアリングホルダ２７の装着孔２８が形成され、ここにベアリングホルダ２７が挿入されている。
図５、図６に示すように、ベアリングホルダ２７は鉄製で筒状の部材であって、前端部と後端部に各々第１ベアリング２９と第２ベアリング３０が嵌着固定される第１保持部３１と第２保持部３２が有段成形されている。このように第１ベアリング２９と第２ベアリング３０と同等の鉄製の部材でベアリングホルダ２７を形成することで、ベアリングホルダ２７と第１、２ベアリング２９，３０との相対的な熱による伸縮の度合いを同等なものにしている。
したがって、ベアリングホルダ２７をアルミニウム製にした場合に比べ、第１ベアリング２９と第２ベアリング３０の熱による伸縮に基づく内部隙間の変化を大幅に低減し、第１ベアリング２９と第２ベアリング３０の音振性能を向上すると共に寿命を延ばすことができる。

ベアリングホルダ２７の第１保持部３１の首元部の周囲にはフランジ部３３が３箇所形成され、このフランジ部３３をビス３４によってステータベース４のボス部１１に固定するようになっている。また、第１保持部３１の前端部周縁には外側に延びるウォータシールドリング部３５が形成され、このウォータシールドリング部３５は排水性を高めるため下部が９０度の角度範囲で切除された切除部３８となっている。ベアリングホルダ２７の中央部には第１保持部３１側に回転軸６を遊挿する挿通孔３６が形成されている。

ベアリングホルダ２７の外周部には縮径部４０が全周に亘って形成され、ボス部１１の装着孔２８との間に環状の隙間部４１が形成されるようになっており、縮径部４０の下部にはベアリングホルダ２７の内部に連通する連通孔４２が形成されている。縮径部４０はベアリングホルダ２７の後端部に周方向で３箇所に形成された連通溝４３を介してボス部１１の装着孔２８の後端側に位置するセンサユニット８の収納部９に連通している。
図１に示すように、ステータベース４のボス部１１の下部には隙間部４１に連通する位置に連通孔４４が下部に向かって形成され、この連通孔４４はボス部１１の外周壁であってターミナルユニット２２の配置部位に開口している。

図１、図７、図８に示すように、ボス部１１の装着孔２８はベアリングホルダ２７の後端部よりも後方の部分が前述したセンサユニット８の収納部９として形成されている。つまり、収納部９はステータベース４の後面の中央部であって、ティース１３に対応する部位を逃げるように避けて設けられている。

収納部９の内部には、回転軸６の後端ネジ部４５に設けられたリング状のセンサマグネット４７が収容されている。センサマグネット４７は、ロータＲの回転角度を検出するセンサユニット８の一方を構成するものであって、有底筒状のマグネットベース１０２を有している。マグネットベース１０２の外周面１０２ａには、エンド部（底面）１０２ｂ寄りに径方向外側に延びる外フランジ部１０７が形成されている。

マグネットベース１０２の外周面１０２ａには、複数の磁極が周方向に並んで着磁されたリングマグネット１０３が外嵌固定されている。このリングマグネット１０３は、マグネットベース１０２の外フランジ部１０７に当接することによって軸方向の位置が決定するようになっている。また、リングマグネット１０３の外周面には、このリングマグネット１０３を被覆するマグネットカバー１１１が設けられており、リングマグネット１０３の損傷を防止するようになっている。

マグネットベース１０２のエンド部１０２ｂには、径方向中央にロータＲ側に向かって（図１における左側に向かって）突出するボス部１１２が形成され、ここに回転軸６の後端ネジ部４５を挿通するための挿通孔１０１が形成されている。また、エンド部１０２ｂには、ボス部１１２に対応する部位に長円形に形成された回り止め部１１３が形成されている。すなわち、回転軸６の後端ネジ部４５には、回り止め部１１３に対応する部位に２方面取りが施されており、これによって、マグネットベース１０２の回転軸６に対する回転移動を防止できるようになっている。さらに、センサマグネット４７は、マグネットベース１０２の挿通孔１０１、および回り止め部１１３に回転軸６の後端ネジ部４５を挿通し、ナット４６で締め付けることによって確実に回転軸６と共回りするように固定されている。

そして、図４に示すように、センサマグネット４７に対応してステータベース４のビス孔４８に扇状のセンサケース４９がビス５０により固定されている。
ここで、センサケース４９は、センサユニット８の他方を構成する樹脂製のものであって、この内部に回路部品５６が収容されている。
図９に示すように、センサケース４９の両端部にはセンサケース４９の縦壁５８にステータベース４のビス孔４８にビス５０（図３、４参照）により締め付けられる一対の取付片５１が形成されている。この取付片５１にはセンサマグネット４７の回転周面に沿ってセンサケース４９を移動可能とする位置決め用の取付長孔５２が形成され、ここに取付長孔５２を補強するためのカラー１０９を装着するようになっている（図４，１７参照）。このように、センサケース４９をセンサマグネット４７の回転周面に沿って移動可能に構成することで、ホール素子１１０の進角調整を行うことができるため、ホール素子１１０によるロータ回転角度の検出結果の精度を向上させることができる。

また、縦壁５８には、径方向外側（図９における下側）に複数（本実施形態では、５箇所）の第１切り欠き部１０４が形成されている。一方、縦壁５８から径方向外側に延出する舌片部１０５には、第１切り欠き部１０４に対応するように複数（本実施形態では、５箇所）の第２切り欠き部１０６が形成されている。これら切り欠き部１０４，１０６は、後述する回路部品５６に接続されたハーネス５７（図４参照）を配索する部位である。とりわけ、舌片部１０５に形成された第２切り欠き部１０６にあっては、ハーネス５７のバタつきを防止すべく、ハーネス５７に対応するように形成されたハーネス収容部１０６ａと、このハーネス収容部１０６ａから径方向外側に向かって末広がり状に形成されたハーネス受入部１０６ｂとで構成されている。

さらに、センサケース４９には、縦壁５８の内側に回路部品５６をセンサケース４９に一体的に係止するための係止爪１０８が２箇所設けられている。
回路部品５６の先端には、センサマグネット４７の下方に所定距離を空けてホール素子１１０が設けられている。このホール素子１１０は、センサマグネット４７の磁極位置を検出するためのものである。また、回路部品５６には、ハーネス５７が接続されており、このハーネス５７とホール素子１１０とが電気的に接続された状態になっている。すなわち、ホール素子１１０によって検出されたセンサマグネット４７の磁極位置信号は、ハーネス５７を介して外部制御機器（不図示）に出力されるようになっている。また、センサマグネット４７及びセンサケース４９、回路部品５６によりセンサユニット（検出手段）８を構成している。

そして、収納部９の開口部９ａは、４個のビス１０を介して蓋２によって閉塞されている。この蓋２は、アルミ等からなる薄板状の部材であって、ステータベース４の縦壁７に形成された４個のビス孔１０２にビス１０を介して取り付けられている。

ところで、縦壁７（図１参照）は、蓋２とセンサケース４９との間に空間部１３０を介して近接するような高さで形成されている。具体的には、収納部９内の空間部１３０は、ビス５０の頭部５０ａと蓋２の裏面２ａとの間の距離ｑが、ビス５０の抜き代Ｑよりも小さく設定されている（ｑ＜Ｑ）。つまり、経時的使用により振動等でセンサケース４９を固定するビス５０が緩んだ際（図１７中鎖線）、そのビス５０が抜ける前にビス５０の頭部５０ａが蓋２の裏面２ａに当接可能に構成されている。これにより、万が一ビス５０が緩んでしまっても、ビス孔４８から抜けてセンサケース４９が外れてしまうことがない。

ステータベース４の下部には収納部９の縦壁７から径方向に延びるリブ部５３が設けられ、このリブ部５３内に排水通路５４が形成されている。排水通路５４の上端は収納部９内に連通し、排水通路５４の下端を直線的に開放せずネジで閉塞されている。つまり、排水通路５４は、その開口端５５付近において、前側に折り曲げられることにより、傾斜部９６が形成され、ステータベース４の前面で開口するようになっている。尚、センサケース４９内の回路部品５６にはハーネス５７が接続されている。

図１０、図１１において、Ｒはロータを示し、このロータＲは主としてステータＳを前面から覆う有底円筒状のロータヨーク６０とロータヨーク６０の周壁６１の内面に配置されたネオジマグネット６２とで構成されている。
ロータヨーク６０の底壁６３の中央部には前側に突出するボス６４が形成され、ボス６４内に回転軸６が挿通されている。回転軸６の先端部はボス６４の端面から突出し、この突出部分がネジ部６５となっていて、ここにナット６６を締め付けてロータヨーク６０のボス６４に回転軸６が固定されている。回転軸６にはロータヨーク６０の底壁６３に裏側から当接するフランジ部６７が形成され、このフランジ部６７に当接するように回転軸６の後端側から第１ベアリング２９が圧入固定されている。ロータヨーク６０の底壁６３には周壁６１の接続部近傍に周方向に沿って複数の水抜き孔６８が形成されている。

ロータヨーク６０の周壁６１は底壁６３よりも厚肉に形成され、周壁６１内面にはマグネットカバー６９が圧入固定されている。ロータヨーク６０の周壁６１の開口縁７０はステータベース４の前面に対向配置され、ステータベース４の前面との間に隙間７１を形成するべく近接する位置まで延出している（図１参照）。

図１２、図１３に示すように、マグネットカバー６９は板材を円筒状に形成したもので、後部の開口縁が拡径されて拡径部７２として成形され、この拡径部７２がロータヨーク６０の周壁６１の内面に圧入固定されるものである。前部の開口縁には内側に向かう内フランジ部７３が形成されている。拡径部７２から内フランジ部７３に至る周壁７４はロータヨーク６０の周壁６１内面よりもやや小さな直径となっており、この周壁７４とロータヨーク６０の周壁６１内面との間に収容部７５が形成され、この収容部７５にマグネットホルダ７６を介して区画された８箇所にネオジマグネット６２が装着されている（図１、図１２参照）。このように、永久磁石に希土類磁石であるネオジマグネット６２を用いることで、高性能な電動モータＭを実現することができる。

マグネットカバー６９には内フランジ部７３と周壁７４との稜線部分に周方向に複数の水抜き孔５９が形成されている。ここで、マグネットカバー６９の水抜き孔５９はロータヨーク６０の水抜き孔６８に対して径方向でやや内側に位置しており、ロータヨーク６０の水抜き孔６８は回転軸６の軸方向後方に位置するネオジマグネット６２に対して充填される充填剤Ｚ（図１参照）の注入口として有効利用できるようになっている。

図１、図１０、図１１に示すように、ロータヨーク６０の底壁６３のボス６４の周囲には取付孔７７が３箇所形成され、この取付孔７７に底壁６３裏面からウォータシールドリング８０がリベット８１止めされている。
図１４に示すように、ウォータシールドリング８０は内輪部８２と外輪部８３と底部８４とで構成された環状部材であって、外輪部８３は外側に向かうほど直径が大きくなるように立ち上げ形成され、内輪部８２は回転軸６の軸方向に沿って立ち上げ形成されている。外輪部８３の周縁部はインシュレータリング１９の周壁内側であって高さ方向の中途部に近接しており、内輪部８２はベアリングホルダ２７のウォータシールドリング部３５の外側に近接し、ウォータシールドリング部３５の周囲を遮る位置まで立ち上がるようになっている。

したがって、図１５に示すように、ウォータシールドリング８０の外輪部８３とインシュレータリング１９の周壁との間には蛇行して長い経路（矢印参照）であるラビリンス部９８が形成され、ウォータシールドリング８０の内輪部８２とベアリングホルダ２７のウォータシールドリング部３５との間にも、蛇行して長い経路（矢印参照）であるラビリンス部９９が形成されることとなる。

図１に示すように、ロータヨーク６０の底壁６３の前面には６個のビス８５を介してロータＲの一部を構成する樹脂製のファンボス８６が取り付けられている。ファンボス８６はロータヨーク６０の底壁６３のボス６４の周囲に立ち上がる肩部８７を備え、ロータヨーク６０の底壁６３を覆う底壁部８８とロータヨーク６０の周壁６１を中途部まで覆う周壁部８９とを備えていて、周壁部８９にはファンブレード３が一体形成されている。ここで、ファンボス８６の底壁部８８の外周部分はロータヨーク６０の底壁６３に対して離間するべく有段形成され、ロータヨーク６０の水抜き孔６８を閉塞しないようになっている。
ファンボス８６の周壁部８９の開口縁の近傍には、断面コの字状で環状の防水リング９０が、取付片５に設けられたファンシュラウド９１に固定されている。防水リング９０は、ロータヨーク６０の周壁６１の開口縁７０とステータベース４の前面との間に形成された隙間７１を外側から覆う位置に配置されている。
したがって、ファンボス８６の開口縁と防水リング９０の前側フランジ部９０ａとの間には、幅の狭い隙間９７が形成されている。

ステータベース４の前面にはロータヨーク６０の周壁６１の内面に近接して、ロータヨーク６０の開口縁７０よりも回転軸６の軸方向前側に延び、周壁６１と重なり合うように配置されるリング部９２が形成されている。このリング部９２の端縁はコイル１７の後端部よりも前側に延び、端末部分にはロータヨーク６０の周壁６１の内面近傍に向かう突条９３が設けられている。ここで、図２に示すように突条９３は下部が９０度の角度範囲で切除されていて（図２参照）、この部分においてロータヨーク６０の周壁６１とリング部９２との間が水抜き部１００として構成されている。

よって、図１６に示すように、ロータヨーク６０の開口縁７０とステータベース４の前面との間に、水の浸入経路長さを確保するために、ロータヨーク６０の周壁６１の開口縁７０とステータベース４の前面との間の隙間７１に連通するラビリンス部９４が形成されることとなる。
ここで、このラビリンス部９４はリング部９２とロータヨーク６０の周壁６１の内面との間から突条９３により更に外側に回り込んでおり、蛇行して長い経路（矢印参照）となっている。

次に、ファンモータ１の電動モータＭに設けられているセンサユニット８の取付け手順について説明する。
まず、ロータヨーク６０をナット６６によって締結固定した回転軸６をステータベース４に挿入固定されたベアリングホルダ２７内にセットする。そして、ステータベース４の収納部９に突出した回転軸６の後端ネジ部４５に、センサマグネット４７を収納部９の開口部９ａ側からセットしてナット４６で締め付ける。

次に、収納部９の開口部９ａ側から回路部品５６、およびホール素子１１０を内装したセンサケース４９をセットし、このセンサケース４９を開口部９ａ側から螺入したビス５０でステータベース４に締結固定する。このとき、センサケース４９をビス５０で完全に締め付けず、センサケース４９を仮固定した状態にしておく。そして、センサケース４９をセンサマグネット４７の回転周面に沿って移動させ、進角調整を行う。
センサマグネット４７の進角調整を行った後、ビス５０を完全に締め付けてステータベース４にセンサケース４９を固定する。そして、収納部９の開口部９ａにこれを閉塞する蓋２を取付け、この蓋２をビス１０でステータベース４に締結固定し、センサユニット８の取付けを完了する。

なお、ハーネス５７は回路部品５６における収納部９の開口部９ａ側に接続されるが、センサケース４９に形成された切り欠き部１０４，１０６によって、ハーネス５７が収納部９から外方に向かって飛び出さないようになっている（図１参照）。ここで、切り欠き部１０４，１０６へのハーネス５７の配索手順としては、まず、ハーネス５７を第１切り欠き部１０４に配索した後、第２切り欠き部１０６のハーネス受入部１０６ｂ（図９参照）からハーネス５７を内側に押込むようにしてハーネス収容部１０６ａに嵌着させる。このようにすることで、容易にハーネス５７の外方への飛び出しを防止することができると共に、ハーネス５７のバタつきを防止することができるようになっている。

また、ステータベース４に形成された収納部９は開口部９ａを有しているため、電動モータＭを組立てるにあたって、センサケース４９の取付けを最終工程に近いところで行うことが可能になる。すなわち、ステータベース４にロータＲをベアリングホルダ２７、第１ベアリング２９、および第２ベアリング３０を介して取付けた後、ロータＲの回転軸６にセンサマグネット４７を取付け、さらに、この後にホール素子１１０を内装したセンサケース４９をステータベース４に取付けることが可能になる。このため、センサケース４９をビス５０で仮止めし、センサマグネット４７を取付けた後にセンサケース４９の取付け位置を調整することができるので、組立て工数の簡略化を図ることができると共に、ホール素子１１０によるロータＲの回転角度検出精度を高めることが可能になる。よって、より確実に電動モータＭの高効率化を図ることができ、且つ製造コストを低減することが可能になる。

ここで、図１８に基づいて仮にロータヨーク６０内に水が浸入した場合の水抜き経路について説明する。
図１８に示すように、ファンボス８６の外周部に水が掛かった場合であっても、ファンボス８６の開口縁と防水リング９０の前側フランジ部９０ａとの間が幅の狭い隙間９７となっているため、ここからは水が浸入し難く防水上有利である。
そして、仮にこの隙間９７から流れ込み（以下水の流れを矢印で示す）、ロータヨーク６０の周壁６１の開口縁７０とステータベース４の前面との間の隙間７１から内部に浸入したとしても、隙間７１の水はロータヨーク６０の回転動作により遠心力で外側に排出されると共に、排出されない場合であっても、隙間７１を入り口として連なるラビリンス部９４が蛇行しており、水が内部に浸入し難くいため、内部への水の浸入が抑制される。よって、浸入した水が第１ベアリング２９、第２ベアリング３０に至るのを防止できるため、第１ベアリング２９、第２ベアリング３０における潤滑剤の流出を抑えて、第１ベアリング２９、第２ベアリング３０の潤滑性能を維持することができる。

ところで、ラビリンス部９４において、勢いが弱められた水は、ここからそのまま下側に流れるものと、ステータＳの前側に流れるものとに分かれるが、多くが下側に流れることで前側から第１ベアリング２９や第２ベアリング３０に向かう水の量が少なくなるため、第１ベアリング２９と第２ベアリング３０にとって被水上有利である。ここで、下側に流れた水の大部分は、そのままリング部９２に沿って下側に案内され、突条９３が切除されたリング部９２とロータヨーク６０の周壁６１との間の水抜き部１００から隙間７１を通りファンボス８６の開口縁と防水リング９０の前側フランジ部９０ａとの間の隙間９７を経て速やかに排水される。

そして、ラビリンス部９４から前側に流れた水はウォータシールドリング８０の外輪部８３とインシュレータリング１９の周壁との間のラビリンス部９８によりそれ以上の浸入を阻止され、インシュレータリング１９の周壁に沿って下部に案内され、インシュレータリング１９の切除部３７からマグネットカバー６９の水抜き孔５９を経て、ロータヨーク６０の底壁６３の外周側に設けた水抜き孔６８へ移動し、ここからファンボス８６の周壁部８９内を下に案内され、ファンボス８６の開口縁と防水リング９０の前側フランジ部９０ａとの間の隙間９７を経て速やかに排水される。したがって、ラビリンス部９４とラビリンス部９８とにより二重に水の浸入を防止できるため、確実に第１ベアリング２９と第２ベアリング３０への被水を防止することができる。

また、ラビリンス部９８からウォータシールドリング８０の外輪部８３と内輪部８２との間に水が到達しても、勢いを無くしたこの水の大部分は、ウォータシールドリング８０の内輪部８２とベアリングホルダ２７のウォータシールドリング部３５との間に形成されたラビリンス部９９によりそれ以上の浸入を阻止され、ベアリングホルダ２７の周壁に沿って下部に案内され、ウォータシールドリング部３５の切除部３８からウォータシールドリング８０の外輪部８３に案内され、マグネットカバー６９の水抜き孔５９に至る。そして、前述と同様に水抜き孔６８へ移動し、ここからファンボス８６の周壁部８９内を下に案内され、ファンボス８６の開口縁と防水リング９０の前側フランジ部９０ａとの間の隙間９７を経て速やかに排水される。したがって、ラビリンス部９４とラビリンス部９８に加えてラビリンス部９９も加わり三重に水の浸入を防止でき、とりわけ第１ベアリング２９の直前に設けたラビリンス部９９により、第１ベアリング２９が水に晒されることを確実に防止することができる。

また、ベアリングホルダ２７の内部において温度変化により内部の空気が膨張収縮しても、この空気は連通孔４２、隙間部４１を経て、連通孔４４、水抜き部１００及び隙間７１から逃がし、あるいは連通孔４２、隙間部４１、連通溝４３、収納部９を経て排水通路５４、開口端５５及び隙間７１から逃がすことができる。よって、第１ベアリング２９、第２ベアリング３０内部が密封されている場合のように、グリスが内圧変化により外部に流出することがなくなり潤滑切れによる音振性能の悪化や耐久性の低下を防止することができる。
そして、このようにベアリングホルダ２７の内部空間が外部と連通していることにより、万一、ファンモータ１が冠水、水没した場合であっても、内部の水は前述した経路から速やかに下部の隙間７１から排水される。

ところで、ロータＲの前面に冷却風の入り口を設けていないため、ファンモータ１の内部に冷却風を取り込むことはできないが、コイル１７に発生した熱は熱伝導性能の高い樹脂材Ｊを介してステータベース４によって熱引きされるため、コイル１７の過熱を抑えて効果的に冷却できる。

また、ファンモータ１が駆動してロータＲが回転すると、ファンボス８６に設けたファンブレード３により回転軸６の軸方向に冷却風が発生してラジエータに熱交換用の冷却風を供給することができる。
ここで、ファンモータ１のロータＲはステータＳを前面から覆っており、このステータＳはファンボス８６により覆われているため、前側から水に浸入を阻止することができる。

また、仮に、ロータヨーク６０の周壁６１の開口縁７０とステータベース４の前面との間の隙間７１から水が浸入したとしても、隙間７１の水はロータヨーク６０の回転動作により遠心力で外側に排出されると共に、排出されない場合であっても、隙間７１を入り口として連なるラビリンス部９４が蛇行しており、水が内部に浸入し難くいため、内部への水の浸入が抑制され、浸入した水が第１ベアリング２９、第２ベアリング３０に至るのを防止できる。よって、第１ベアリング２９、第２ベアリング３０における潤滑剤の流出を抑えて、第１ベアリング２９、第２ベアリング３０の潤滑性能を維持することができる。

したがって、上記実施形態によれば、収納部９内にセンサユニット８が収容されるため、センサユニット８は外部から隔絶されることとなる。そのため、万が一ロータヨーク６０とステータベース４との間に水が浸入した場合でも、収納部９内への水の浸入を抑えることができるため、センサユニット８への水の付着を抑え、センサユニット８の誤検出を防止して電動モータＭの誤作動や故障を防止することができる。

また、ステータベース４の径方向中央部は、コイル１７が巻装されたティース１３が存在する部位に比べスペースに余裕がある。つまり、ステータベース４の後面の中央部であって、縦壁７により囲まれたスペースを有効活用してセンサユニット８の収納部９として構成することで、収納部９の設置スペースを確保することができる。したがって、従来のようにセンサユニット８をロータＲの内部に設けた場合に比べ、小型軽量化を図ることができるとともに、コストの低減化を図ることができる。さらに、ステータベース４の後面の中央部にセンサユニット８を設けることで、従来のようにロータヨークの内側にセンサユニットを設ける場合に比べて、ロータヨーク６０内に浸入した水を到達し難くすることができる。したがって、収納部９内への水の浸入をより抑えることができる。また、ステータベース４の後面側に設けられた収納部９は、コイル１７への通電によって発生する磁場の影響を受けにくいため、精度のよいセンシングを行うことができる。

ここで、水没等により万が一センサユニット８が収容された収納部９内に水が浸入した場合でも、収納部９と外部とを連通する排水通路５４が設けられることで、収納部９内に水を残留させずに、速やかに排出することができる。これにより、収納部９内に残留する水により引き起こされるセンサユニット８の誤検出を防止して電動モータＭの誤作動や故障を防止することができる。
また、排出通路５４は、その開口端５５付近において、ステータベース４の前面に向かって開口するように傾斜部９６が形成されて折れ曲がっているため、外部から収納部９までの流路が複雑になる。これにより、収納部９内に水が到達しにくくなるため、排出通路５４から収納部９内への水の浸入を抑えることができる。

さらに、コイル１７に電力の供給を行うための給電部１２０が防水チューブ２６に被覆された状態で、かつセンサユニット８より上方に配置されているため、万が一電動モータＭが冠水、水没等をした場合であっても、水が給電部１２０まで到達し難くなる。これにより、給電部１２０への水の付着を可能な限り防止することができるため、電動モータＭが故障して、駆動停止状態に陥ることを防ぎ、電動モータＭを可能な限り駆動させ続けることができる。

さらに、回転軸６の一端側のスペース（収納部９）に、ネオジマグネット６２とは別体のセンサマグネット４７を設けるとともに、このセンサマグネット４７の回転位置を検出するホール素子１１０を設けることで、従来のように、ロータヨーク６０に配置されたネオジマグネット６２の回転位置を検出することなくロータヨーク６０の回転位置の検出が可能になる。これにより、ステータベース４のネオジマグネット６２の近傍にホール素子を設置するスペースを確保する必要がなくなる。また、ロータヨーク６０に配置するネオジマグネット６２を小型化することができる。したがって、電動モータＭ自体の小型軽量化を図ることができるとともに、レイアウト性を向上することができる。

しかも、ロータヨーク６０の外径と比較して外径の小さなセンサマグネット４７の磁極位置をホール素子１１０で検出することから、ホール素子１１０を内装しているセンサケース４９をセンサマグネット４７の回転周面に沿って従来と比較して小さく移動させるだけでも十分な調整代を確保することとなる。このため、省スペースでホール素子１１０を所望の位置に確実に取付けることができ、ロータＲの回転角度を高精度に検出することが可能になる。

ところで、上述したようにセンサケース４９は、ビス５０により固定されている。しかしながら、経時的使用により振動等でビスが緩んで抜けてしまった場合には、ロータＲの回転位置を正確に検出できず、逆回転や、不作動の原因となってしまう。また、蓋の内側には、抜けてしまったビスが存在しており、そのビスが異物となって配線の短絡やモータロックを引き起こしてしまう虞がある。

これに対して、本実施形態では、図１７に示すように、収納部９内においてビス５０の頭部５０ａと蓋２の裏面２ａとの間の距離ｑが、ビス５０の抜き代Ｑよりも小さい空間部１３０として形成されているため、万が一ビス５０が緩んだとしても、ビス５０の頭部５０ａが蓋２の裏面２ａに当接することとなる。これにより、ビス５０がビス孔４８から抜けることを防止し、センサケース４９を安定して固定することができるため、センサ９７による誤検出を防止して電動モータＭの誤作動や故障を防ぐことができる。さらに、外れたビス５０が収納部９内で異物となり生じる回路部品５６の短絡や、モータロックを防ぐことができる。また、これに伴い、ステータベース４の縦壁７の高さが小さく形成されるため、電動モータＭの小型軽量化を図ることができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、例えば、ファンボス８６にファンブレード３を設けた場合について説明したが、ファンボス８６を設けないでロータヨーク６０の周壁６１に直接ファンブレード３を設けても良い。また、ネオジマグネット６２を用いた場合について説明したが、永久磁石であればフェライト磁石であってもよい。

また、収納部９には、排水通路５４以外にも孔や間隙を設けてもよい。これにより、収納部９内の通気性を向上させることが可能になり、それに伴い収納部９に残留している水の排水性も向上させることができる。

本発明の実施形態のファンモータの断面図である。 図１のステータの正面図である。 センサユニットを省略した図２の背面図である。 図１の背面図である。 図１のブラケットの拡大断面図である。 図５の正面図である。 センサマグネットの正面図である。 センサマグネットの側面図である。 センサケースの正面図である。 図１のロータヨークの断面図である。 図１０の正面図である。 図１のマグネットカバーの側面図である。 図１０の正面図である。 図１のウォータシールドリングの断面図である。 図１の要部拡大図である。 図１の要部拡大図である。 図１の要部拡大図である。 水の流れを示す断面図である。

符号の説明

１ ファンモータ
２ 蓋（センサカバー）
３ ファンブレード
４ ステータベース
６ 回転軸
８ センサユニット（検出手段）
９ 収納部
１３ ティース
１７ コイル
２９ 第１ベアリング（軸受け）
３０ 第２ベアリング（軸受け）
４７ センサマグネット
４９ センサケース
５０ ビス
５０ａ 頭部
５２ 取付長孔
５４ 排水通路（貫通孔）
６０ ロータヨーク
６１ 周壁（内周壁）
６２ ネオジマグネット（永久磁石）
１０３ リングマグネット
１１０ ホール素子
Ｍ 電動モータ
Ｓ ステータ
Ｒ ロータ

Claims (9)

1. ステータベースの前面の中央部に設けられたボス部の周囲にステータコアを配置し、該ステータコアの複数のティースにコイルを巻装してステータを構成すると共に、前記ステータをその前面から覆う有底筒状のロータヨークとこのロータヨークの内周面に配置された永久磁石とでロータを構成し、前記ロータの中央部に回転軸を設け、前記ボス部の中央部に形成された装着孔内に、軸受けが固定されたベアリングホルダが挿入され、前記軸受けを介して前記回転軸が回転自在に支持される電動モータであって、
   前記ステータベースの後面の中央部には、前記回転軸の周囲を取り囲む縦壁が設けられ、
   前記ベアリングホルダよりも後方であって、前記縦壁により囲まれた部分には収納部が設けられ、この収納部内に前記ロータヨークの回転位置を検出する検出手段が配されていることを特徴とする電動モータ。
2. 複数の前記ティースを径方向外向きに設け、前記ステータベースの後面側の中央部であって、前記ティースに対応する部位を避けて前記収納部を設けたことを特徴とする請求項１記載の電動モータ。
3. 前記収納部に、該収納部と外部とを連通する貫通孔を開口形成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電動モータ。
4. 前記貫通孔は、屈曲形成されていることを特徴とする請求項３記載の電動モータ。
5. 前記検出手段は、ロータヨークの回転軸の一端側に設けられ、前記ロータヨークと共に回転可能なセンサマグネットと、前記ステータベースに設けられ前記センサマグネットの磁極位置を検出するホール素子とを備えていることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の電動モータ。
6. 前記ホール素子を前記ステータベースに対して前記センサマグネットの回転周面に沿って移動可能に取付けたことを特徴とする請求項５記載の電動モータ。
7. 前記ホール素子をセンサケースを介して前記収納部に設け、
   前記センサケースを前記収納部の開口部側から螺入されるビスによって締結固定し、
   前記収納部の前記開口部に、該開口部を閉塞するセンサカバーを設けたことを特徴とする請求項５または請求項６記載の電動モータ。
8. 前記ビスの頭部と前記センサカバーとの間に、前記ビスの抜き代よりも小さい空間部を設定することを特徴とする請求項７記載の電動モータ。
9. 前記検出手段の重力方向における上方には、前記コイルに電力を供給するための給電部が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８の何れか１項に記載の電動モータ。

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