回転電機
【課題】回転電機内部を冷却するために形成される孔を、回転電機内部を冷却する上で適切な位置に設ける際に、より容易な手順にて設けることが可能な回転電機を提供することである。
【解決手段】シャフト２と、ヨーク５と、ヨーク５の開口端に取り付けられるエンドハウジング２０と、を有するファンモータ１において、エンドハウジング５はヨーク５とは別体をなしており、エンドハウジング２０には、ヨーク５の内部及び外部を連通させるための通気孔２９が形成され、通気孔２９は、シャフト２の径方向においてエンドハウジング２０の縁寄りに位置し、エンドハウジング２０中、シャフト２の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域がシャフト２の軸方向において互いに重ならないように形成されている。
【解決手段】シャフト２と、ヨーク５と、ヨーク５の開口端に取り付けられるエンドハウジング２０と、を有するファンモータ１において、エンドハウジング５はヨーク５とは別体をなしており、エンドハウジング２０には、ヨーク５の内部及び外部を連通させるための通気孔２９が形成され、通気孔２９は、シャフト２の径方向においてエンドハウジング２０の縁寄りに位置し、エンドハウジング２０中、シャフト２の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域がシャフト２の軸方向において互いに重ならないように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に係り、特に、内部を冷却するために通気孔等の孔が形成されている回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機やモータ等の回転電機の内部を空冷にて冷却するための機構は、既に知られており、例えば、回転電機のヨークに通風孔を設け、この通気孔からヨーク内の空気を取り込むことにより回転電機の内部を冷却するものが存在する（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたモータでは、有底円筒形状のヨークの底部に通気孔（冷却風排出口）が形成されており、モータ内部を流れる冷却風は上記の通気孔を通じてモータ外に排出されるようになっている。
【０００３】
一方、モータの作動中はロータが回転しているため、上記の冷却風が流れる向きは、ロータの回転による影響を受けて、ヨークの端部付近でロータの径方向外側に向かう成分を有するようになる。この事を考慮すると、上述の通気孔については、ロータの径方向においてヨークの外縁付近に設けることが好ましく、このようなヨークの構造が既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載されたモータでは、有底円筒状のヨークの外周壁のうち、端部近傍を径方向内側に向かって屈曲させて段差を形成し、その段差から立設した傾斜壁に通風孔が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７４７１８号公報
【特許文献２】特開２００８−２９１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載されたモータでは、ヨークに通風孔を設けるにあたり、ヨークの径方向外縁部に対して屈曲等の複雑な加工を施す必要があるので、通風孔を形成するのに手間を要することとなる。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回転電機内部を冷却するために形成される通風孔を、回転電機内部を冷却する上で適切な位置に、より容易な手順にて設けることが可能な回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は、本発明の回転電機によれば、回転する回転軸と、該回転軸の軸方向の一端に開口端を備え、前記回転軸を内部に収容したヨークと、該ヨークの前記開口端に取り付けられるカバー部材と、を有し、該カバー部材は、前記ヨークとは別体をなしており、前記カバー部材には、前記ヨークの内部と前記ヨークの外部とを連通させるための孔が形成され、該孔は、前記回転軸の径方向において前記カバー部材の外縁寄りに位置し、前記カバー部材中、前記径方向において前記孔を挟んで並ぶ２つの領域が前記軸方向において互いに重ならないように形成されていることにより解決される。
【０００８】
すなわち、前述したように、回転電機の作動中、回転電機内を流れる空気流（冷却風）の向きは、ロータの回転によって、ヨークの端部付近で回転軸の径方向外側に向かう成分を有するようになる。このため、カバー部材の外縁近傍に孔（通風孔）が形成されていると、回転電機内の空気が当該孔を通ってスムーズに回転電機外に排出されるようになる。さらに、上記の孔は、カバー部材中、回転軸の径方向において孔を挟んで並ぶ２つの領域が回転軸の軸方向において互いに重ならないように形成されているので、空気が通過し易い構造となっており、回転電機内の空気をよりスムーズに排出することが可能である。
そして、上記の孔が、ヨークとは別体を成すカバー部材に形成されることになっているので、孔を形成するにあたりカバー部材のみを取り扱うことができるので、ヨークとカバー部材が一体化している構成において孔を形成する場合に比して、より容易に孔を設けることが可能になる。
【０００９】
また、上記の回転電機において、前記孔は、前記２つの領域が前記径方向において互いに重ならないように形成されているとしてもよい。かかる構成であれば、回転軸の径方向に沿って流れる空気がスムーズに孔を通過するという上述の効果と相俟って、回転電機内の空気をよりスムーズに回転電機外に排出することが可能である。
【００１０】
また、上記の回転電機において、前記カバー部材は、前記回転軸を回転自在に支持し、前記孔は、前記回転軸の回転方向に沿って間隔を設けながら輪状に並ぶように前記カバー部材に複数形成されていると好適である。回転電機内を流れる空気流（冷却風）の向きは、回転軸の回転の作用（具体的には、回転によって生じる遠心力）により、ヨーク端部付近において回転軸の回転方向に沿う成分を有するようになる。このため、孔が回転軸の回転方向に沿って複数形成されていれば、回転電機内の空気をより一層スムーズに回転電機外に排出することが可能になる。
【００１１】
また、上記の回転電機において、前記カバー部材のうち、前記回転方向において互いに隣り合う前記孔同士の間に位置する領域には補強リブが設けられていると好適である。かかる構成であれば、回転軸の回転方向に沿って輪状に並ぶように複数の孔を設ける際、カバー部材の強度を確保しながら、当該孔を設けることが可能になる。
【００１２】
また、上記の回転電機において、前記ヨークの前記軸方向の両端が開口端であり、前記軸方向において一端側にある前記開口端に前記カバー部材が取り付けられており、前記軸方向において他端側にある前記開口端に他のカバー部材が取り付けられており、該他のカバーには、前記ヨーク内に吸気するための吸気孔が形成されており、前記孔は、前記ヨーク内の空気を前記ヨーク外へ通気させるための通気孔であることとしてもよい。かかる構成であれば、回転軸の軸方向において通気孔と吸気孔とが互いに反対側に位置するようになるので、回転電機内において回転電機各部を効率よく冷却するように空気を流すことが可能になる。
【００１３】
また、上記の回転電機において、前記回転軸の前記軸方向の両端部のうち、前記カバー部材が取り付けられている側の端部に冷却用ファンが回転可能に取り付けられており、前記ロータが回転することにより、前記冷却用ファンが前記回転軸と一体的に回転すると好適である。かかる構成であれば、冷却用ファンの回転により発生する気流は、回転軸の軸方向においてカバー部材が取り付けられている側（一端側）から他のカバー部材が取り付けられている側（他端側）へ向かうので、一端側が負圧になり、通気孔を通じた回転電機内の空気の排出が促進されることになる。
【００１４】
また、上記の回転電機において、前記冷却用ファンは、筒状のファンボスを介して前記回転軸の前記軸方向の端部に取り付けられており、前記ファンボスは、前記回転軸の、前記カバー部材が取り付けられている側の端部を取り囲むように前記回転方向に沿って輪状に並ぶ複数のフィンリブが設けられていると好適である。かかる構成であれば、通気孔から回転電機外に排出された空気は、フィンの作用により回転電機付近から速やかに取り除かれる。この結果、回転軸の軸方向における一端側の負圧がさらに大きくなり、通気孔を通じた回転電機内の空気の排出がより一層促進されることになる。
【００１５】
また、以上までに説明してきた前記回転電機は、車両用ファンモータであることとしてもよい。つまり、本発明は、回転電機の一例として車両用ファンモータに適用可能であり、車両用ファンモータの内部を冷却するための通気孔を適切な位置に、かつ、より容易な手順にて設けることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の回転電機によれば、回転電機内部を冷却するために形成される孔を、回転電機内部を冷却する上で適切な位置に、より容易な手順にて設けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用ファンモータの模式断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るカバー部材の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るカバー部材の底面図である。
【図４】図１における通気孔付近の拡大図である。
【図５】従来の車両用ファンモータに搭載されたカバー部材を示す図である。
【図６】従来の車両用ファンモータのカバー部材に形成された通気孔を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る通気孔から冷却風が排出されている状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態（以下、本実施形態）について、図１乃至図７を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両用ファンモータの模式断面図である。図２は、本発明の実施形態に係るカバー部材の斜視図であり、ヨークに取り付けられた状態を示している。図３は、本発明の実施形態に係るカバー部材の底面図である。図４は、図１における通気孔付近の拡大図である。図５は、従来の車両用ファンモータに搭載されたカバー部材を示す図であり、図３に対応した図である。図６は、従来の車両用ファンモータのカバー部材に形成された通気孔を示す図であり、図４に対応した図である。図７は、本発明の実施形態に係る通気孔から冷却風が排出されている状態を示す図である。
なお、上述の各図では、説明を分かり易くするために、幾分簡略化した形で図示しており、例えば、図１及び図２において積層コア６に巻回されているコイルについては図示を省略している。
【００１９】
＜＜本実施形態に係る車両用ファンモータについて＞＞
以下では、本発明の回転電機の一例として、車両用ファンモータ（以下、単にファンモータ１という）について説明する。
ファンモータ１は、例えば乗用自動車等のラジエータを冷却するために用いられ、図１に図示したシュラウド４０により車両本体に固定支持されている。また、本実施形態に係るファンモータ１は、インナーロータ型のブラシレスＤＣモータとなっており、その構成は、後述するエンドハウジング２０及びエンドカバー３０を除き、公知の構成となっている。
【００２０】
すなわち、ファンモータ１は、一般的なブラシレスＤＣモータと同様、ロータ３及びステータ４を有して構成されており、これらは略円筒状のヨーク（ヨークハウジング）５内に収容されている。ロータ３は、ヨーク５の中央部に配置されており、シャフト２と、シャフト２の中央部に配置された積層コア６とを有する。
【００２１】
シャフト２は、ロータ３の回転軸であり、金属製の軸部材からなり、その両端部（軸方向における両端部）が軸受７ａ，７ｂにより回転自在に支持されている。積層コア６は、複数のコアシート６ａがシャフト２の軸方向に積層されて形成されたものである。また、積層コア６には、不図示のコイルが巻回されており、各コイルに励磁電流が流れることでロータ３がシャフト２と一体的に回転するようになる。つまり、ロータ３の回転方向はシャフト２の回転方向に相当し、ロータ３の径方向はシャフト２の径方向に相当する。
なお、シャフト２の先端部には、筒状のファンボス１０を介して、ラジエータを冷却するための冷却用ファン１１が回転可能に取り付けられており、ロータ３が回転することにより、冷却用ファン１１がシャフト２と一体的に回転する。
【００２２】
ステータ４は、ロータ３の回転に必要な磁束を供給するためのものであり、ヨーク５の内周面に取り付けられたＮ極及びＳ極のマグネット片４ａによって構成されている。このステータ４を構成する複数のマグネット片４ａは、ロータ３の回転方向に沿って交互に磁性が切り替わるように配置され、ロータ３（より具体的には、積層コア６）を取り囲むように環状をなしている。
【００２３】
ヨーク５は、前述したように、その内部にシャフト２、ロータ３及びステータ４を収容する略円筒体であり、その両端（ロータ３を収容した状態においてシャフト２の軸方向に沿う方向の両端）が開口端となっている。そして、上記軸方向においてヨーク５の一端側にある開口端には、カバー部材としてのエンドハウジング２０が取り付けられている。ここで、ヨーク５の一端側にある開口端とは、ヨーク５の両端のうち、シャフト２の先端部、より具体的には、冷却用ファン１１が取り付けられている側の端部に近い側の開口端である。換言すると、シャフト２の軸方向の両端部のうち、エンドハウジング２０が取り付けられている側の端部に冷却用ファン１１が取り付けられている。
【００２４】
また、上記軸方向においてヨーク５の他端側にある開口端には、他のカバー部材としてのエンドカバー３０が取り付けられている。ここで、ヨーク５の他端側にある開口端とは、当然ながらエンドハウジング２０が取り付けられている側とは反対側に位置する開口端である。
以上のエンドハウジング２０及びエンドカバー３０は、いずれもヨーク５とは別体をなし、公知の取り付け方式（例えば、スナップフィット方式）にてヨーク５に対して着脱自在に取り付けられる。
【００２５】
そして、エンドハウジング２０及びエンドカバー３０の各々は、ヨーク５に取り付けられることにより、ヨーク５の開口端を封止するとともに、軸受７ａ，７ｂを介してシャフト２の軸方向端部を回転自在に支持するようになる。ここで、エンドハウジング２０については、シャフト２を挿通させるための挿通孔２１が形成されており、シャフト２は、この挿通孔２１に先端部を挿通させた状態でエンドハウジング２０に支持される。このため、ファンモータ１が完成した時点で、シャフト２は、図１に示すように、その先端部がエンドハウジング２０を突き抜けて外側に突出した状態となる。
【００２６】
外側に突出したシャフト２の先端部には、前述したように、ファンボス１０を介して冷却用ファン１１が取り付けられている。ファンボス１０は、有底筒状の部材であり、その外周面に上記の冷却用ファン１１が取り付けられている。ヨーク５よりも幾分大径となっており、図１に示すように、その内側にヨーク５の一端側（シャフト２の軸方向においてエンドハウジング２０が取り付けられている側）が位置するように配置される。
【００２７】
ファンボス１０は、環状の側壁部１２と底壁部１３とを有し、底壁部１３の中央部には、裏側（エンドハウジング２０と対向する側）に陥没して穴を形成している陥没部１３ａと、底壁部１３の裏面（エンドハウジング２０と対向する面）から立設し陥没部１３ａの外側に位置する円筒部１３ｂと、が設けられている。陥没部１３ａに形成された穴は、シャフト２の先端部の径よりも幾分大きくなっている。
そして、シャフト２の先端部が上記の陥没部１３ａ及び円筒部１３ｂに緩挿された上で、シャフト２の先端部と陥没部１３ａの内周面との間の隙間に嵌合部材１４が嵌合すると、シャフト２にファンボス１０が締結されるようになり、この結果、シャフト２の軸方向端部（先端部）に冷却用ファン１１が取り付けられるようになる。これにより、ロータ３が回転すると、シャフト２、冷却用ファン１１及びファンボス１０が一体的に回転することになる。
【００２８】
また、ファンボス１０は、側壁部１２の内側に、ファンボス１０の外周方向に沿って輪状に並ぶ複数のフィンリブ１５を有している。複数のフィンリブ１５の各々は、ファンボス１０の断面を見た際に略Ｌ字状の形状となっており、具体的には、側壁部１２の内周面から内側に張り出した部分１５ａと、底壁部１３の裏面から立設した部分１５ｂとを有している。そして、シャフト２にファンボス１０が締結された状態では、複数のフィンリブ１５が、シャフト２の先端部を取り囲み、ロータ３の回転方向に沿って輪状に並ぶようになる。なお、ファンボス１０がシャフト２や冷却用ファン１１とともに回転する際、各フィンリブ１５がファンモータ１（より具体的には、ヨーク５やエンドハウジング２０）と干渉しないように、フィンリブ１５とファンモータ１との間には適宜なクリアランスが設けられている。
【００２９】
次に、上述したエンドハウジング２０及びエンドカバー３０の構造について説明する。
エンドハウジング２０は、図２及び３に示すように、略円盤状の部材であり、その径方向の外側から順に、外縁部２２、中間部２３及び内側部２４を有している。これらの部位（すなわち、外縁部２２、中間部２３及び内側部２４）は、いずれもエンドハウジング２０を正面から見た際に輪状の領域となっている（図３参照）。
【００３０】
外縁部２２は、エンドハウジング２０の中で最も外側に位置する領域である。中間部２３は、エンドハウジング２０の径方向において外縁部２２よりも内側の位置で、外縁部２２と隣り合う領域である。この中間部２３は、エンドハウジング２０の厚み方向（図３において紙面を貫く方向）において外縁部２２と異なる位置に位置する。具体的に説明すると、ファンモータ１が完成した状態において、中間部２３は、シャフト２の軸方向において外縁部２２とは異なる位置（より具体的には、シャフト２の先端部により近い位置）に位置する（例えば、図４参照）。つまり、外縁部２２と中間部２３との間には段差が形成されている。このように外縁部２２と中間部２３との間に段差を形成した理由は、ファンモータ１を小型化する為にエンドハウジング２０をロータ３に近づけた際に、積層コア６に巻回されたコイルによりシャフト２の軸方向に沿って盛り上がっている部位（図１中、記号Ａが付された部位）との接触を避けるためである。
【００３１】
なお、上記の段差に位置する部分には、連結部２５が設けられている。この連結部２５は、エンドハウジング２０のうち、外縁部２２と中間部２３の間に位置して両者を連結している領域である。
【００３２】
内側部２４は、エンドハウジング２０の径方向において中間部２３よりも内側に位置する部分であり、その中央部には前述の挿通孔２１が形成されている。さらに、内側部２４のうち、挿通孔２１の周縁部には円筒状の軸支持部２６が立設されている。この軸支持部２６の内側に軸受７ａが嵌装され、これにより軸支持部２６が軸受７ａを介してシャフト２を支持するようになる。
【００３３】
なお、内側部２４についても、エンドハウジング２０の厚み方向（図３において紙面を貫く方向）において外縁部２２及び中間部２３と異なる位置に位置する。具体的に説明すると、ファンモータ１が完成した状態において、内側部２４は、シャフト２の軸方向において中間部２３よりも幾分積層コア６に近い側に位置する（例えば、図４参照）。さらに、本実施形態では、エンドハウジング２０の径方向において中間部２３と内側部２４との間に隔たりがある。このため、エンドハウジング２０のうち、中間部２３と内側部２４との間には、エンドハウジング２０の厚み方向に対して傾斜した傾斜連結部２７が設けられ、この傾斜連結部２７により中間部２３と内側部２４とが連結されている。
【００３４】
さらに、図２及び３に示すように、本実施形態のエンドハウジング２０には通気孔２９が形成されている。この通気孔２９は、ファンモータ１内の空気をファンモータ１外へ通気させるための孔である。換言すると、通気孔２９は、ヨーク５の内部とヨーク５の外部とを連通させるために形成された孔であると言える。そして、本実施形態では、図３に示すように、エンドハウジング２０の外周方向（ファンモータ１が完成した状態でのロータ３の回転方向に相当する）に沿って間隔を設けながら輪状に並ぶように、通気孔２９がエンドハウジング２０に複数形成されている。
【００３５】
通気孔２９についてより詳細に説明すると、各通気孔２９は、エンドハウジング２０を正面から見た際に略矩形状に形成されており、その長手方向は、エンドハウジング２０の外周方向に沿っている。また、通気孔２９の短手方向は、エンドハウジング２０の径方向（ファンモータ１が完成した状態でのロータ３の径方向に相当する）に沿っている。
そして、各通気孔２９は、上記の径方向においてエンドハウジング２０の外縁寄りに位置するように形成されている。より具体的に説明すると、本実施形態において各通気孔２９は、短手方向一端が上述の外縁部２２に差し掛かり、短手方向他端が上述の中間部２３に差し掛かるように形成されている。つまり、各通気孔２９は、エンドハウジング２０の径方向において外縁部２２と中間部２３との間の段差（換言すると、上述の連結部２５）を跨ぐように形成されている。
【００３６】
上記の如く通気孔２９が形成されたエンドハウジング２０について、その断面を見ると、図４に示すように、エンドハウジング２０中、上記の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域（具体的には、外縁部２２及び中間部２３）は、エンドハウジング２０の厚み方向（ファンモータ１が完成した状態でのシャフト２の軸方向に相当する）において互いに重なっていないことになる。換言すると、本実施形態において、各通気孔２９は、エンドハウジング２０の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域がエンドハウジング２０の厚み方向において互いに重ならないように形成されている。このように、エンドハウジング２０の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域がエンドハウジング２０の厚み方向において互いに重なっていなければ、ファンモータ１内を流れている空気は、通気孔２９を通過する際に通気孔２９に向かって直進する方向に流れる。つまり、ファンモータ１内を流れている空気は、通気孔２９を通過する際に流れの向きを変える必要がなく、スムーズに通気孔２９を通過することが可能になる。
【００３７】
また、各通気孔２９は、その形成位置においてエンドハウジング２０を貫通するように形成されている。したがって、図４に示すように、エンドハウジング２０中、上記の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域（具体的には、外縁部２２及び中間部２３）は、上記の径方向においても互いに重なっていないことになる。換言すると、本実施形態において、各通気孔２９は、エンドハウジング２０の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域が当該径方向において互いに重ならないように形成されている。この結果、上述した効果（ロータ３の径方向に沿って流れる空気がスムーズに通気孔２９を通過する効果）と相俟って、通気孔２９での気流の通過がよりスムーズに行われるようになる。
【００３８】
そして、本実施形態では、前述したように、エンドハウジング２０の外周方向（ファンモータ１が完成した状態でのロータ３の回転方向に相当する）に沿って一定間隔毎に通気孔２９が複数形成されている。さらに、本実施形態において、エンドハウジング２０のうち、エンドハウジング２０の外周方向において互いに隣り合う通気孔２９同士の間に位置する領域には、図２及び３に示すように、補強リブ２８が形成されている。このように、通気孔２９同士の間に補強リブ２８が立設されていることにより、エンドハウジング２０に複数の通気孔２９を穿つ場合であっても、エンドハウジング２０の強度を確保しながら、通気孔２９を設けることが可能になる。
【００３９】
エンドカバー３０は、有底筒状の蓋状体であり、底壁部３１と外周部３２とを有している（図１参照）。底壁部３１は、略円盤状になっており、その中央からやや離れた部位が輪状に窪むことによって、円筒状の軸支持部３３が形成されている。この軸支持部３３の内側に軸受７ｂが嵌装され、これにより軸支持部３３が軸受７ｂを介してシャフト２を支持するようになる。
外周部３２は、その内側にヨーク５の他端側（シャフト２の軸方向においてエンドハウジング２０が取り付けられている側とは反対側）が位置するように配置される。さらに、外周部３２のうち、底壁部３１と隣接する側とは反対側の端部は、エンドカバー３０の径方向外側に張り出して鍔状部分３４を形成している。この鍔状部分３４がシュラウド４０にボルト止めされることにより、ファンモータ１はシュラウド４０を介して車両本体に固定されることになる。
【００４０】
本実施形態では、上記の外周部３２中、その周方向における所定領域が切り欠かれており、当該所定領域では、鍔状部分３４が設けられている側から底壁部３１付近に至る範囲が欠損している。このため、エンドカバー３０をヨーク５に取り付けた状態では、上記の切り欠きにより、ヨーク５とエンドカバー３０との間に隙間が生じる。この隙間がヨーク５内に吸気するための吸気孔３５を形成している。
なお、本実施形態では、ヨーク５のうち、エンドカバー３０の外周部３２に設けられた切り欠きと対応している部分（具体的には、エンドカバー３０がヨーク５に取り付けられた際に、ヨーク５の周方向において上記の切り欠きと同じ位置に位置する部分）が切り欠かれている。これにより、本実施形態では、エンドカバー３０に形成された吸気孔３５を含む、ヨーク５内への空気の取り込み口がより拡がっており、ヨーク５内に空気を取り込み易くなっている。
【００４１】
次に、ファンモータ１の動作について説明する。
上記構成のファンモータ１において、ステータ４からの回転磁束がロータ３に対して供給されると、ロータ３がシャフト２と一体的に回転し、ロータ３の回転に伴ってファンボス１０及び冷却用ファン１１も回転する。冷却用ファン１１が回転すると、図１中、矢印Ｓ１にて示す方向の気流（冷却気流）が発生し、この気流は、シャフト２の軸方向においてエンドハウジング２０が取り付けられている側（一端側）からエンドカバー３０が取り付けられている側（他端側）へ向かうので、ファンモータ１の一端側、特にシャフト２の先端部近傍の範囲が負圧になる。
【００４２】
この結果、エンドハウジング２０に設けられた通気孔２９からファンモータ１内の空気がファンモータ１外へ排出される（吸い出される）ようになる。以上のように、本実施形態では、シャフト２先端部近傍に発生する負圧を利用して、通気孔２９を通じたファンモータ１内の空気の排出を促進している。
【００４３】
一方、通気孔２９から排出された分、ファンモータ１内には、上記の吸気孔３５を通じて外気が吸気される（取り込まれる）ようになる。この結果、ファンモータ１内に、吸気孔３５から通気孔２９に向かって流れる冷却風が発生するようになる。これにより、ヨーク５内部に収容されたファンモータ１各部（具体的には、ロータ３やステータ４）を冷却することが可能になる。なお、本実施形態では、シャフト２の軸方向において通気孔２９と吸気孔３５とが互いに反対側に位置するようになるので、ファンモータ１内において、冷却風は軸方向他端側（吸気孔３５側）から一端側（通気孔２９側）に向けて流れ、この結果、ファンモータ１各部を効率よく冷却することが可能になる。
【００４４】
また、本実施形態では、ファンボス１０の内側でシャフト２の先端部を取り囲むように並べられた複数のフィンリブ１５によって、上記の通気孔２９から排出された空気が、速やかにシャフト２の先端部近傍から排除されるように送気される。この結果、シャフト２の先端部近傍の範囲における負圧がより大きくなり、通気孔２９を通じたファンモータ１内の空気の排出が更に促進されることになる。
【００４５】
ところで、冷却用ファン１１が回転している間、ファンモータ１内部ではロータ３が回転しており、ロータ３の回転の作用により、ファンモータ１内を流れる冷却風の向きは、エンドハウジング２０付近でロータ３の径方向外側に向かう成分を有するようになる。この際、図５に示すように、上記冷却風の排出口となる孔５０がエンドハウジング２０の径方向中央部（具体的には、中間部２３）に設けられていると、冷却風をスムーズにファンモータ１外に排出することが困難となる。つまり、孔５０がエンドハウジング２０の径方向中央部に設けられている構成では、図６に示すように、ロータ３の径方向外側に向かう冷却風が孔５０を通り過ぎてしまう可能性がある。
【００４６】
これに対して、本実施形態では、各通気孔２９が上記の径方向においてエンドハウジング２０の外縁寄りに位置するように形成されている。すなわち、本実施形態において各通気孔２９はロータ３の径方向外側に向かって流れる冷却風に面するように形成されており、この結果、図４に示すように、冷却風がスムーズに各通気孔２９から排出されるようになる。また、本実施形態において、各通気孔２９は、エンドハウジング２０の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域がエンドハウジング２０の厚み方向（ファンモータ１が完成した状態でのシャフト２の軸方向に相当する）において互いに重ならないように形成されているので、上記の冷却風は、前述したように、ロータ３の径方向に沿ってスムーズに通気孔２９を通過するようになる。この結果、本実施形態では、エンドハウジング２０の径方向中央部に同じ大きさや形状の孔５０を設けた場合に比して、ファンモータ１内を流れる冷却風を効率よくファンモータ１外に排出することが可能になる。
【００４７】
さらに、本実施形態では、各通気孔２９がエンドハウジング２０の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域が当該径方向において互いに重ならないように形成されている。この結果、ロータ３の径方向に沿って冷却風がスムーズに通気孔２９を通過する効果と相俟って、通気孔２９を通じた冷却風の排出をよりスムーズに行うことが可能になる。すなわち、エンドハウジング２０付近での冷却風の流れは、ロータ３の径方向外側に向かう成分の他、シャフト２の軸方向一端側に向かう成分を有するため、上記のように形成された通気孔２９であれば、冷却風の一部がシャフト２の軸方向一端側に向かって流れていたとしても、当該冷却風をスムーズに排出することが可能になる。
【００４８】
さらに、本実施形態では、通気孔２９がロータ３の回転方向に沿って間隔を設けながら輪状に並ぶようにエンドハウジング２０に複数形成されている。これにより、ファンモータ１内部を流れる冷却風をより一層スムーズにファンモータ１外に排出することが可能になる。すなわち、エンドハウジング２０付近において冷却風の流れは、ロータ３の回転の作用（具体的には、回転によって生じる遠心力）により、ロータ３の回転方向に沿う成分をも有するようになる。このため、通気孔２９がロータ３の回転方向に沿って複数形成されていれば、図７に示すように、冷却風の一部がロータ３の回転方向に沿って流れていたとしても、当該冷却風をスムーズに排出することが可能になる。
【００４９】
＜＜本実施形態に係る車両用ファンモータの有効性について＞＞
本実施形態に係るファンモータ１では、エンドハウジング２０がヨーク５とは別体を成しており、エンドハウジング２０の径方向において外縁寄りに上述の通気孔２９が形成されている。これにより、ファンモータ１内部を冷却するために形成される通気孔２９を、ファンモータ１内部を冷却する上で適切な位置に、より容易な手順にて設けることが可能となる。
【００５０】
すなわち、以上までに説明してきたように、本実施形態では、ファンモータ１内部を流れる冷却風をスムーズに排出する目的から、通気孔２９がエンドハウジング２０の外縁寄りに位置し、かつ、エンドハウジング２０の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域がエンドハウジング２０の厚み方向において互いに重ならないように通気孔２９が形成されている。
【００５１】
ただし、発明が解決しようとする課題の項で説明したように、エンドハウジングとヨークとが一体成形された構成では、上述の通気孔２９を設けるにあたり、当該一体成形品としてのヨークに対して屈曲加工等の複雑な加工を施す必要がある。つまり、通気孔２９を設けるにあたり、上記のヨークのうち、エンドハウジングに相当する部分のみを加工しようとする場合であっても、ヨーク全体を取り扱うことになるため、作業が複雑化していた。
【００５２】
これに対して、本実施形態では、通気孔が形成されるエンドハウジング２０と、ヨーク５とが互いに別部材となっているので、エンドハウジング２０単独で加工することが可能となり、例えば、エンドハウジング２０のプレス加工の際に通気孔２９を形成することができるので、より容易な手順にて通気孔２９を設けることが可能になる。
【００５３】
なお、通気孔２９の形成位置及びサイズ、形状については、ファンモータ１の仕様に基づいてファンモータ１内部を流れる冷却風の流れをシミュレーションし、その結果に応じて最適なものを設定することが望ましい。例えば、通気孔２９の形成位置については、ファンモータ１作動中におけるロータ３の回転への影響を考慮して、エンドハウジング２０付近における圧力分布（気圧分布）をシミュレーションし、気圧が最も高くなる位置に通気孔２９の形成位置を設定すればよい。
【００５４】
＜＜その他の実施形態について＞＞
上記の実施形態では、主として本発明の回転電機について説明した。しかし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００５５】
例えば、上記の実施形態では、インナーロータ型のブラシレスＤＣモータにより構成されたファンモータ１について説明したが、これに限定されるものではなく、アウターロータ型のブラシレスＤＣモータにも本発明は適用可能である。すなわち、ヨーク５自体が回転軸と一体的に回転する構成であっても、本発明は適用可能である。
【００５６】
また、上記の実施形態では、ブラシレスＤＣモータにより構成されたファンモータ１について説明したが、これに限定されるものではなく、ブラシ付きモータにも本発明は適用可能である。すなわち、ブラシ付きモータ内部を冷却するために形成される孔を適切な位置に、より容易な手順にて設ける目的のために、ブラシ付きモータに対して本発明を適用することが可能である。そして、本発明を適用したブラシ付きモータによれば、従来のブラシ付きモータに比して、モータ内部を効率よく冷却することが可能となり、ブラシの長寿命化を達成することが可能になる。
【００５７】
また、上記の実施形態では、通気孔２９がエンドハウジング２０に形成され、吸気孔３５が、シャフト２の軸方向においてエンドハウジング２０とは反対側に位置しているエンドカバー３０に形成されていることとした。ただし、これに限定されるものではなく、通気孔２９及び吸気孔３５の双方がエンドハウジング２０側に形成されていることとしてもよい。
【００５８】
また、上記の実施形態では、回転電機の一例として、車両を冷却するための車両用ファンモータを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、他の用途のモータ（例えば、ウィンドウ等の開閉部材を開閉するために駆動するモータ）にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１ ファンモータ、２ シャフト、３ ロータ、
４ ステータ、４ａ マグネット片、５ ヨーク、
６ 積層コア、６ａ コアシート、７ａ，７ｂ 軸受、
１０ ファンボス、１１ 冷却用ファン、１２ 側壁部、
１３ 底壁部、１３ａ 陥没部、１３ｂ 円筒部、
１４ 嵌合部材、１５ フィンリブ、
１５ａ 側壁部１２の内周面から内側に張り出した部分、
１５ｂ 底壁部１３の裏面から立設した部分、
２０ エンドハウジング、２１ 挿通孔、
２２ 外縁部、２３ 中間部、２４ 内側部、
２５ 連結部、２６ 軸支持部、２７ 傾斜連結部、
２８ 補強リブ、２９ 通気孔、
３０ エンドカバー、３１ 底壁部、３２ 外周部、
３３ 軸支持部、３４ 鍔状部分、３５ 吸気孔、
４０ シュラウド、５０ 孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に係り、特に、内部を冷却するために通気孔等の孔が形成されている回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機やモータ等の回転電機の内部を空冷にて冷却するための機構は、既に知られており、例えば、回転電機のヨークに通風孔を設け、この通気孔からヨーク内の空気を取り込むことにより回転電機の内部を冷却するものが存在する（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたモータでは、有底円筒形状のヨークの底部に通気孔（冷却風排出口）が形成されており、モータ内部を流れる冷却風は上記の通気孔を通じてモータ外に排出されるようになっている。
【０００３】
一方、モータの作動中はロータが回転しているため、上記の冷却風が流れる向きは、ロータの回転による影響を受けて、ヨークの端部付近でロータの径方向外側に向かう成分を有するようになる。この事を考慮すると、上述の通気孔については、ロータの径方向においてヨークの外縁付近に設けることが好ましく、このようなヨークの構造が既に提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載されたモータでは、有底円筒状のヨークの外周壁のうち、端部近傍を径方向内側に向かって屈曲させて段差を形成し、その段差から立設した傾斜壁に通風孔が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７４７１８号公報
【特許文献２】特開２００８−２９１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載されたモータでは、ヨークに通風孔を設けるにあたり、ヨークの径方向外縁部に対して屈曲等の複雑な加工を施す必要があるので、通風孔を形成するのに手間を要することとなる。
【０００６】
そこで、本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回転電機内部を冷却するために形成される通風孔を、回転電機内部を冷却する上で適切な位置に、より容易な手順にて設けることが可能な回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題は、本発明の回転電機によれば、回転する回転軸と、該回転軸の軸方向の一端に開口端を備え、前記回転軸を内部に収容したヨークと、該ヨークの前記開口端に取り付けられるカバー部材と、を有し、該カバー部材は、前記ヨークとは別体をなしており、前記カバー部材には、前記ヨークの内部と前記ヨークの外部とを連通させるための孔が形成され、該孔は、前記回転軸の径方向において前記カバー部材の外縁寄りに位置し、前記カバー部材中、前記径方向において前記孔を挟んで並ぶ２つの領域が前記軸方向において互いに重ならないように形成されていることにより解決される。
【０００８】
すなわち、前述したように、回転電機の作動中、回転電機内を流れる空気流（冷却風）の向きは、ロータの回転によって、ヨークの端部付近で回転軸の径方向外側に向かう成分を有するようになる。このため、カバー部材の外縁近傍に孔（通風孔）が形成されていると、回転電機内の空気が当該孔を通ってスムーズに回転電機外に排出されるようになる。さらに、上記の孔は、カバー部材中、回転軸の径方向において孔を挟んで並ぶ２つの領域が回転軸の軸方向において互いに重ならないように形成されているので、空気が通過し易い構造となっており、回転電機内の空気をよりスムーズに排出することが可能である。
そして、上記の孔が、ヨークとは別体を成すカバー部材に形成されることになっているので、孔を形成するにあたりカバー部材のみを取り扱うことができるので、ヨークとカバー部材が一体化している構成において孔を形成する場合に比して、より容易に孔を設けることが可能になる。
【０００９】
また、上記の回転電機において、前記孔は、前記２つの領域が前記径方向において互いに重ならないように形成されているとしてもよい。かかる構成であれば、回転軸の径方向に沿って流れる空気がスムーズに孔を通過するという上述の効果と相俟って、回転電機内の空気をよりスムーズに回転電機外に排出することが可能である。
【００１０】
また、上記の回転電機において、前記カバー部材は、前記回転軸を回転自在に支持し、前記孔は、前記回転軸の回転方向に沿って間隔を設けながら輪状に並ぶように前記カバー部材に複数形成されていると好適である。回転電機内を流れる空気流（冷却風）の向きは、回転軸の回転の作用（具体的には、回転によって生じる遠心力）により、ヨーク端部付近において回転軸の回転方向に沿う成分を有するようになる。このため、孔が回転軸の回転方向に沿って複数形成されていれば、回転電機内の空気をより一層スムーズに回転電機外に排出することが可能になる。
【００１１】
また、上記の回転電機において、前記カバー部材のうち、前記回転方向において互いに隣り合う前記孔同士の間に位置する領域には補強リブが設けられていると好適である。かかる構成であれば、回転軸の回転方向に沿って輪状に並ぶように複数の孔を設ける際、カバー部材の強度を確保しながら、当該孔を設けることが可能になる。
【００１２】
また、上記の回転電機において、前記ヨークの前記軸方向の両端が開口端であり、前記軸方向において一端側にある前記開口端に前記カバー部材が取り付けられており、前記軸方向において他端側にある前記開口端に他のカバー部材が取り付けられており、該他のカバーには、前記ヨーク内に吸気するための吸気孔が形成されており、前記孔は、前記ヨーク内の空気を前記ヨーク外へ通気させるための通気孔であることとしてもよい。かかる構成であれば、回転軸の軸方向において通気孔と吸気孔とが互いに反対側に位置するようになるので、回転電機内において回転電機各部を効率よく冷却するように空気を流すことが可能になる。
【００１３】
また、上記の回転電機において、前記回転軸の前記軸方向の両端部のうち、前記カバー部材が取り付けられている側の端部に冷却用ファンが回転可能に取り付けられており、前記ロータが回転することにより、前記冷却用ファンが前記回転軸と一体的に回転すると好適である。かかる構成であれば、冷却用ファンの回転により発生する気流は、回転軸の軸方向においてカバー部材が取り付けられている側（一端側）から他のカバー部材が取り付けられている側（他端側）へ向かうので、一端側が負圧になり、通気孔を通じた回転電機内の空気の排出が促進されることになる。
【００１４】
また、上記の回転電機において、前記冷却用ファンは、筒状のファンボスを介して前記回転軸の前記軸方向の端部に取り付けられており、前記ファンボスは、前記回転軸の、前記カバー部材が取り付けられている側の端部を取り囲むように前記回転方向に沿って輪状に並ぶ複数のフィンリブが設けられていると好適である。かかる構成であれば、通気孔から回転電機外に排出された空気は、フィンの作用により回転電機付近から速やかに取り除かれる。この結果、回転軸の軸方向における一端側の負圧がさらに大きくなり、通気孔を通じた回転電機内の空気の排出がより一層促進されることになる。
【００１５】
また、以上までに説明してきた前記回転電機は、車両用ファンモータであることとしてもよい。つまり、本発明は、回転電機の一例として車両用ファンモータに適用可能であり、車両用ファンモータの内部を冷却するための通気孔を適切な位置に、かつ、より容易な手順にて設けることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の回転電機によれば、回転電機内部を冷却するために形成される孔を、回転電機内部を冷却する上で適切な位置に、より容易な手順にて設けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用ファンモータの模式断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るカバー部材の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るカバー部材の底面図である。
【図４】図１における通気孔付近の拡大図である。
【図５】従来の車両用ファンモータに搭載されたカバー部材を示す図である。
【図６】従来の車両用ファンモータのカバー部材に形成された通気孔を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る通気孔から冷却風が排出されている状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施形態（以下、本実施形態）について、図１乃至図７を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両用ファンモータの模式断面図である。図２は、本発明の実施形態に係るカバー部材の斜視図であり、ヨークに取り付けられた状態を示している。図３は、本発明の実施形態に係るカバー部材の底面図である。図４は、図１における通気孔付近の拡大図である。図５は、従来の車両用ファンモータに搭載されたカバー部材を示す図であり、図３に対応した図である。図６は、従来の車両用ファンモータのカバー部材に形成された通気孔を示す図であり、図４に対応した図である。図７は、本発明の実施形態に係る通気孔から冷却風が排出されている状態を示す図である。
なお、上述の各図では、説明を分かり易くするために、幾分簡略化した形で図示しており、例えば、図１及び図２において積層コア６に巻回されているコイルについては図示を省略している。
【００１９】
＜＜本実施形態に係る車両用ファンモータについて＞＞
以下では、本発明の回転電機の一例として、車両用ファンモータ（以下、単にファンモータ１という）について説明する。
ファンモータ１は、例えば乗用自動車等のラジエータを冷却するために用いられ、図１に図示したシュラウド４０により車両本体に固定支持されている。また、本実施形態に係るファンモータ１は、インナーロータ型のブラシレスＤＣモータとなっており、その構成は、後述するエンドハウジング２０及びエンドカバー３０を除き、公知の構成となっている。
【００２０】
すなわち、ファンモータ１は、一般的なブラシレスＤＣモータと同様、ロータ３及びステータ４を有して構成されており、これらは略円筒状のヨーク（ヨークハウジング）５内に収容されている。ロータ３は、ヨーク５の中央部に配置されており、シャフト２と、シャフト２の中央部に配置された積層コア６とを有する。
【００２１】
シャフト２は、ロータ３の回転軸であり、金属製の軸部材からなり、その両端部（軸方向における両端部）が軸受７ａ，７ｂにより回転自在に支持されている。積層コア６は、複数のコアシート６ａがシャフト２の軸方向に積層されて形成されたものである。また、積層コア６には、不図示のコイルが巻回されており、各コイルに励磁電流が流れることでロータ３がシャフト２と一体的に回転するようになる。つまり、ロータ３の回転方向はシャフト２の回転方向に相当し、ロータ３の径方向はシャフト２の径方向に相当する。
なお、シャフト２の先端部には、筒状のファンボス１０を介して、ラジエータを冷却するための冷却用ファン１１が回転可能に取り付けられており、ロータ３が回転することにより、冷却用ファン１１がシャフト２と一体的に回転する。
【００２２】
ステータ４は、ロータ３の回転に必要な磁束を供給するためのものであり、ヨーク５の内周面に取り付けられたＮ極及びＳ極のマグネット片４ａによって構成されている。このステータ４を構成する複数のマグネット片４ａは、ロータ３の回転方向に沿って交互に磁性が切り替わるように配置され、ロータ３（より具体的には、積層コア６）を取り囲むように環状をなしている。
【００２３】
ヨーク５は、前述したように、その内部にシャフト２、ロータ３及びステータ４を収容する略円筒体であり、その両端（ロータ３を収容した状態においてシャフト２の軸方向に沿う方向の両端）が開口端となっている。そして、上記軸方向においてヨーク５の一端側にある開口端には、カバー部材としてのエンドハウジング２０が取り付けられている。ここで、ヨーク５の一端側にある開口端とは、ヨーク５の両端のうち、シャフト２の先端部、より具体的には、冷却用ファン１１が取り付けられている側の端部に近い側の開口端である。換言すると、シャフト２の軸方向の両端部のうち、エンドハウジング２０が取り付けられている側の端部に冷却用ファン１１が取り付けられている。
【００２４】
また、上記軸方向においてヨーク５の他端側にある開口端には、他のカバー部材としてのエンドカバー３０が取り付けられている。ここで、ヨーク５の他端側にある開口端とは、当然ながらエンドハウジング２０が取り付けられている側とは反対側に位置する開口端である。
以上のエンドハウジング２０及びエンドカバー３０は、いずれもヨーク５とは別体をなし、公知の取り付け方式（例えば、スナップフィット方式）にてヨーク５に対して着脱自在に取り付けられる。
【００２５】
そして、エンドハウジング２０及びエンドカバー３０の各々は、ヨーク５に取り付けられることにより、ヨーク５の開口端を封止するとともに、軸受７ａ，７ｂを介してシャフト２の軸方向端部を回転自在に支持するようになる。ここで、エンドハウジング２０については、シャフト２を挿通させるための挿通孔２１が形成されており、シャフト２は、この挿通孔２１に先端部を挿通させた状態でエンドハウジング２０に支持される。このため、ファンモータ１が完成した時点で、シャフト２は、図１に示すように、その先端部がエンドハウジング２０を突き抜けて外側に突出した状態となる。
【００２６】
外側に突出したシャフト２の先端部には、前述したように、ファンボス１０を介して冷却用ファン１１が取り付けられている。ファンボス１０は、有底筒状の部材であり、その外周面に上記の冷却用ファン１１が取り付けられている。ヨーク５よりも幾分大径となっており、図１に示すように、その内側にヨーク５の一端側（シャフト２の軸方向においてエンドハウジング２０が取り付けられている側）が位置するように配置される。
【００２７】
ファンボス１０は、環状の側壁部１２と底壁部１３とを有し、底壁部１３の中央部には、裏側（エンドハウジング２０と対向する側）に陥没して穴を形成している陥没部１３ａと、底壁部１３の裏面（エンドハウジング２０と対向する面）から立設し陥没部１３ａの外側に位置する円筒部１３ｂと、が設けられている。陥没部１３ａに形成された穴は、シャフト２の先端部の径よりも幾分大きくなっている。
そして、シャフト２の先端部が上記の陥没部１３ａ及び円筒部１３ｂに緩挿された上で、シャフト２の先端部と陥没部１３ａの内周面との間の隙間に嵌合部材１４が嵌合すると、シャフト２にファンボス１０が締結されるようになり、この結果、シャフト２の軸方向端部（先端部）に冷却用ファン１１が取り付けられるようになる。これにより、ロータ３が回転すると、シャフト２、冷却用ファン１１及びファンボス１０が一体的に回転することになる。
【００２８】
また、ファンボス１０は、側壁部１２の内側に、ファンボス１０の外周方向に沿って輪状に並ぶ複数のフィンリブ１５を有している。複数のフィンリブ１５の各々は、ファンボス１０の断面を見た際に略Ｌ字状の形状となっており、具体的には、側壁部１２の内周面から内側に張り出した部分１５ａと、底壁部１３の裏面から立設した部分１５ｂとを有している。そして、シャフト２にファンボス１０が締結された状態では、複数のフィンリブ１５が、シャフト２の先端部を取り囲み、ロータ３の回転方向に沿って輪状に並ぶようになる。なお、ファンボス１０がシャフト２や冷却用ファン１１とともに回転する際、各フィンリブ１５がファンモータ１（より具体的には、ヨーク５やエンドハウジング２０）と干渉しないように、フィンリブ１５とファンモータ１との間には適宜なクリアランスが設けられている。
【００２９】
次に、上述したエンドハウジング２０及びエンドカバー３０の構造について説明する。
エンドハウジング２０は、図２及び３に示すように、略円盤状の部材であり、その径方向の外側から順に、外縁部２２、中間部２３及び内側部２４を有している。これらの部位（すなわち、外縁部２２、中間部２３及び内側部２４）は、いずれもエンドハウジング２０を正面から見た際に輪状の領域となっている（図３参照）。
【００３０】
外縁部２２は、エンドハウジング２０の中で最も外側に位置する領域である。中間部２３は、エンドハウジング２０の径方向において外縁部２２よりも内側の位置で、外縁部２２と隣り合う領域である。この中間部２３は、エンドハウジング２０の厚み方向（図３において紙面を貫く方向）において外縁部２２と異なる位置に位置する。具体的に説明すると、ファンモータ１が完成した状態において、中間部２３は、シャフト２の軸方向において外縁部２２とは異なる位置（より具体的には、シャフト２の先端部により近い位置）に位置する（例えば、図４参照）。つまり、外縁部２２と中間部２３との間には段差が形成されている。このように外縁部２２と中間部２３との間に段差を形成した理由は、ファンモータ１を小型化する為にエンドハウジング２０をロータ３に近づけた際に、積層コア６に巻回されたコイルによりシャフト２の軸方向に沿って盛り上がっている部位（図１中、記号Ａが付された部位）との接触を避けるためである。
【００３１】
なお、上記の段差に位置する部分には、連結部２５が設けられている。この連結部２５は、エンドハウジング２０のうち、外縁部２２と中間部２３の間に位置して両者を連結している領域である。
【００３２】
内側部２４は、エンドハウジング２０の径方向において中間部２３よりも内側に位置する部分であり、その中央部には前述の挿通孔２１が形成されている。さらに、内側部２４のうち、挿通孔２１の周縁部には円筒状の軸支持部２６が立設されている。この軸支持部２６の内側に軸受７ａが嵌装され、これにより軸支持部２６が軸受７ａを介してシャフト２を支持するようになる。
【００３３】
なお、内側部２４についても、エンドハウジング２０の厚み方向（図３において紙面を貫く方向）において外縁部２２及び中間部２３と異なる位置に位置する。具体的に説明すると、ファンモータ１が完成した状態において、内側部２４は、シャフト２の軸方向において中間部２３よりも幾分積層コア６に近い側に位置する（例えば、図４参照）。さらに、本実施形態では、エンドハウジング２０の径方向において中間部２３と内側部２４との間に隔たりがある。このため、エンドハウジング２０のうち、中間部２３と内側部２４との間には、エンドハウジング２０の厚み方向に対して傾斜した傾斜連結部２７が設けられ、この傾斜連結部２７により中間部２３と内側部２４とが連結されている。
【００３４】
さらに、図２及び３に示すように、本実施形態のエンドハウジング２０には通気孔２９が形成されている。この通気孔２９は、ファンモータ１内の空気をファンモータ１外へ通気させるための孔である。換言すると、通気孔２９は、ヨーク５の内部とヨーク５の外部とを連通させるために形成された孔であると言える。そして、本実施形態では、図３に示すように、エンドハウジング２０の外周方向（ファンモータ１が完成した状態でのロータ３の回転方向に相当する）に沿って間隔を設けながら輪状に並ぶように、通気孔２９がエンドハウジング２０に複数形成されている。
【００３５】
通気孔２９についてより詳細に説明すると、各通気孔２９は、エンドハウジング２０を正面から見た際に略矩形状に形成されており、その長手方向は、エンドハウジング２０の外周方向に沿っている。また、通気孔２９の短手方向は、エンドハウジング２０の径方向（ファンモータ１が完成した状態でのロータ３の径方向に相当する）に沿っている。
そして、各通気孔２９は、上記の径方向においてエンドハウジング２０の外縁寄りに位置するように形成されている。より具体的に説明すると、本実施形態において各通気孔２９は、短手方向一端が上述の外縁部２２に差し掛かり、短手方向他端が上述の中間部２３に差し掛かるように形成されている。つまり、各通気孔２９は、エンドハウジング２０の径方向において外縁部２２と中間部２３との間の段差（換言すると、上述の連結部２５）を跨ぐように形成されている。
【００３６】
上記の如く通気孔２９が形成されたエンドハウジング２０について、その断面を見ると、図４に示すように、エンドハウジング２０中、上記の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域（具体的には、外縁部２２及び中間部２３）は、エンドハウジング２０の厚み方向（ファンモータ１が完成した状態でのシャフト２の軸方向に相当する）において互いに重なっていないことになる。換言すると、本実施形態において、各通気孔２９は、エンドハウジング２０の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域がエンドハウジング２０の厚み方向において互いに重ならないように形成されている。このように、エンドハウジング２０の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域がエンドハウジング２０の厚み方向において互いに重なっていなければ、ファンモータ１内を流れている空気は、通気孔２９を通過する際に通気孔２９に向かって直進する方向に流れる。つまり、ファンモータ１内を流れている空気は、通気孔２９を通過する際に流れの向きを変える必要がなく、スムーズに通気孔２９を通過することが可能になる。
【００３７】
また、各通気孔２９は、その形成位置においてエンドハウジング２０を貫通するように形成されている。したがって、図４に示すように、エンドハウジング２０中、上記の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域（具体的には、外縁部２２及び中間部２３）は、上記の径方向においても互いに重なっていないことになる。換言すると、本実施形態において、各通気孔２９は、エンドハウジング２０の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域が当該径方向において互いに重ならないように形成されている。この結果、上述した効果（ロータ３の径方向に沿って流れる空気がスムーズに通気孔２９を通過する効果）と相俟って、通気孔２９での気流の通過がよりスムーズに行われるようになる。
【００３８】
そして、本実施形態では、前述したように、エンドハウジング２０の外周方向（ファンモータ１が完成した状態でのロータ３の回転方向に相当する）に沿って一定間隔毎に通気孔２９が複数形成されている。さらに、本実施形態において、エンドハウジング２０のうち、エンドハウジング２０の外周方向において互いに隣り合う通気孔２９同士の間に位置する領域には、図２及び３に示すように、補強リブ２８が形成されている。このように、通気孔２９同士の間に補強リブ２８が立設されていることにより、エンドハウジング２０に複数の通気孔２９を穿つ場合であっても、エンドハウジング２０の強度を確保しながら、通気孔２９を設けることが可能になる。
【００３９】
エンドカバー３０は、有底筒状の蓋状体であり、底壁部３１と外周部３２とを有している（図１参照）。底壁部３１は、略円盤状になっており、その中央からやや離れた部位が輪状に窪むことによって、円筒状の軸支持部３３が形成されている。この軸支持部３３の内側に軸受７ｂが嵌装され、これにより軸支持部３３が軸受７ｂを介してシャフト２を支持するようになる。
外周部３２は、その内側にヨーク５の他端側（シャフト２の軸方向においてエンドハウジング２０が取り付けられている側とは反対側）が位置するように配置される。さらに、外周部３２のうち、底壁部３１と隣接する側とは反対側の端部は、エンドカバー３０の径方向外側に張り出して鍔状部分３４を形成している。この鍔状部分３４がシュラウド４０にボルト止めされることにより、ファンモータ１はシュラウド４０を介して車両本体に固定されることになる。
【００４０】
本実施形態では、上記の外周部３２中、その周方向における所定領域が切り欠かれており、当該所定領域では、鍔状部分３４が設けられている側から底壁部３１付近に至る範囲が欠損している。このため、エンドカバー３０をヨーク５に取り付けた状態では、上記の切り欠きにより、ヨーク５とエンドカバー３０との間に隙間が生じる。この隙間がヨーク５内に吸気するための吸気孔３５を形成している。
なお、本実施形態では、ヨーク５のうち、エンドカバー３０の外周部３２に設けられた切り欠きと対応している部分（具体的には、エンドカバー３０がヨーク５に取り付けられた際に、ヨーク５の周方向において上記の切り欠きと同じ位置に位置する部分）が切り欠かれている。これにより、本実施形態では、エンドカバー３０に形成された吸気孔３５を含む、ヨーク５内への空気の取り込み口がより拡がっており、ヨーク５内に空気を取り込み易くなっている。
【００４１】
次に、ファンモータ１の動作について説明する。
上記構成のファンモータ１において、ステータ４からの回転磁束がロータ３に対して供給されると、ロータ３がシャフト２と一体的に回転し、ロータ３の回転に伴ってファンボス１０及び冷却用ファン１１も回転する。冷却用ファン１１が回転すると、図１中、矢印Ｓ１にて示す方向の気流（冷却気流）が発生し、この気流は、シャフト２の軸方向においてエンドハウジング２０が取り付けられている側（一端側）からエンドカバー３０が取り付けられている側（他端側）へ向かうので、ファンモータ１の一端側、特にシャフト２の先端部近傍の範囲が負圧になる。
【００４２】
この結果、エンドハウジング２０に設けられた通気孔２９からファンモータ１内の空気がファンモータ１外へ排出される（吸い出される）ようになる。以上のように、本実施形態では、シャフト２先端部近傍に発生する負圧を利用して、通気孔２９を通じたファンモータ１内の空気の排出を促進している。
【００４３】
一方、通気孔２９から排出された分、ファンモータ１内には、上記の吸気孔３５を通じて外気が吸気される（取り込まれる）ようになる。この結果、ファンモータ１内に、吸気孔３５から通気孔２９に向かって流れる冷却風が発生するようになる。これにより、ヨーク５内部に収容されたファンモータ１各部（具体的には、ロータ３やステータ４）を冷却することが可能になる。なお、本実施形態では、シャフト２の軸方向において通気孔２９と吸気孔３５とが互いに反対側に位置するようになるので、ファンモータ１内において、冷却風は軸方向他端側（吸気孔３５側）から一端側（通気孔２９側）に向けて流れ、この結果、ファンモータ１各部を効率よく冷却することが可能になる。
【００４４】
また、本実施形態では、ファンボス１０の内側でシャフト２の先端部を取り囲むように並べられた複数のフィンリブ１５によって、上記の通気孔２９から排出された空気が、速やかにシャフト２の先端部近傍から排除されるように送気される。この結果、シャフト２の先端部近傍の範囲における負圧がより大きくなり、通気孔２９を通じたファンモータ１内の空気の排出が更に促進されることになる。
【００４５】
ところで、冷却用ファン１１が回転している間、ファンモータ１内部ではロータ３が回転しており、ロータ３の回転の作用により、ファンモータ１内を流れる冷却風の向きは、エンドハウジング２０付近でロータ３の径方向外側に向かう成分を有するようになる。この際、図５に示すように、上記冷却風の排出口となる孔５０がエンドハウジング２０の径方向中央部（具体的には、中間部２３）に設けられていると、冷却風をスムーズにファンモータ１外に排出することが困難となる。つまり、孔５０がエンドハウジング２０の径方向中央部に設けられている構成では、図６に示すように、ロータ３の径方向外側に向かう冷却風が孔５０を通り過ぎてしまう可能性がある。
【００４６】
これに対して、本実施形態では、各通気孔２９が上記の径方向においてエンドハウジング２０の外縁寄りに位置するように形成されている。すなわち、本実施形態において各通気孔２９はロータ３の径方向外側に向かって流れる冷却風に面するように形成されており、この結果、図４に示すように、冷却風がスムーズに各通気孔２９から排出されるようになる。また、本実施形態において、各通気孔２９は、エンドハウジング２０の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域がエンドハウジング２０の厚み方向（ファンモータ１が完成した状態でのシャフト２の軸方向に相当する）において互いに重ならないように形成されているので、上記の冷却風は、前述したように、ロータ３の径方向に沿ってスムーズに通気孔２９を通過するようになる。この結果、本実施形態では、エンドハウジング２０の径方向中央部に同じ大きさや形状の孔５０を設けた場合に比して、ファンモータ１内を流れる冷却風を効率よくファンモータ１外に排出することが可能になる。
【００４７】
さらに、本実施形態では、各通気孔２９がエンドハウジング２０の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域が当該径方向において互いに重ならないように形成されている。この結果、ロータ３の径方向に沿って冷却風がスムーズに通気孔２９を通過する効果と相俟って、通気孔２９を通じた冷却風の排出をよりスムーズに行うことが可能になる。すなわち、エンドハウジング２０付近での冷却風の流れは、ロータ３の径方向外側に向かう成分の他、シャフト２の軸方向一端側に向かう成分を有するため、上記のように形成された通気孔２９であれば、冷却風の一部がシャフト２の軸方向一端側に向かって流れていたとしても、当該冷却風をスムーズに排出することが可能になる。
【００４８】
さらに、本実施形態では、通気孔２９がロータ３の回転方向に沿って間隔を設けながら輪状に並ぶようにエンドハウジング２０に複数形成されている。これにより、ファンモータ１内部を流れる冷却風をより一層スムーズにファンモータ１外に排出することが可能になる。すなわち、エンドハウジング２０付近において冷却風の流れは、ロータ３の回転の作用（具体的には、回転によって生じる遠心力）により、ロータ３の回転方向に沿う成分をも有するようになる。このため、通気孔２９がロータ３の回転方向に沿って複数形成されていれば、図７に示すように、冷却風の一部がロータ３の回転方向に沿って流れていたとしても、当該冷却風をスムーズに排出することが可能になる。
【００４９】
＜＜本実施形態に係る車両用ファンモータの有効性について＞＞
本実施形態に係るファンモータ１では、エンドハウジング２０がヨーク５とは別体を成しており、エンドハウジング２０の径方向において外縁寄りに上述の通気孔２９が形成されている。これにより、ファンモータ１内部を冷却するために形成される通気孔２９を、ファンモータ１内部を冷却する上で適切な位置に、より容易な手順にて設けることが可能となる。
【００５０】
すなわち、以上までに説明してきたように、本実施形態では、ファンモータ１内部を流れる冷却風をスムーズに排出する目的から、通気孔２９がエンドハウジング２０の外縁寄りに位置し、かつ、エンドハウジング２０の径方向において通気孔２９を挟んで並ぶ２つの領域がエンドハウジング２０の厚み方向において互いに重ならないように通気孔２９が形成されている。
【００５１】
ただし、発明が解決しようとする課題の項で説明したように、エンドハウジングとヨークとが一体成形された構成では、上述の通気孔２９を設けるにあたり、当該一体成形品としてのヨークに対して屈曲加工等の複雑な加工を施す必要がある。つまり、通気孔２９を設けるにあたり、上記のヨークのうち、エンドハウジングに相当する部分のみを加工しようとする場合であっても、ヨーク全体を取り扱うことになるため、作業が複雑化していた。
【００５２】
これに対して、本実施形態では、通気孔が形成されるエンドハウジング２０と、ヨーク５とが互いに別部材となっているので、エンドハウジング２０単独で加工することが可能となり、例えば、エンドハウジング２０のプレス加工の際に通気孔２９を形成することができるので、より容易な手順にて通気孔２９を設けることが可能になる。
【００５３】
なお、通気孔２９の形成位置及びサイズ、形状については、ファンモータ１の仕様に基づいてファンモータ１内部を流れる冷却風の流れをシミュレーションし、その結果に応じて最適なものを設定することが望ましい。例えば、通気孔２９の形成位置については、ファンモータ１作動中におけるロータ３の回転への影響を考慮して、エンドハウジング２０付近における圧力分布（気圧分布）をシミュレーションし、気圧が最も高くなる位置に通気孔２９の形成位置を設定すればよい。
【００５４】
＜＜その他の実施形態について＞＞
上記の実施形態では、主として本発明の回転電機について説明した。しかし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００５５】
例えば、上記の実施形態では、インナーロータ型のブラシレスＤＣモータにより構成されたファンモータ１について説明したが、これに限定されるものではなく、アウターロータ型のブラシレスＤＣモータにも本発明は適用可能である。すなわち、ヨーク５自体が回転軸と一体的に回転する構成であっても、本発明は適用可能である。
【００５６】
また、上記の実施形態では、ブラシレスＤＣモータにより構成されたファンモータ１について説明したが、これに限定されるものではなく、ブラシ付きモータにも本発明は適用可能である。すなわち、ブラシ付きモータ内部を冷却するために形成される孔を適切な位置に、より容易な手順にて設ける目的のために、ブラシ付きモータに対して本発明を適用することが可能である。そして、本発明を適用したブラシ付きモータによれば、従来のブラシ付きモータに比して、モータ内部を効率よく冷却することが可能となり、ブラシの長寿命化を達成することが可能になる。
【００５７】
また、上記の実施形態では、通気孔２９がエンドハウジング２０に形成され、吸気孔３５が、シャフト２の軸方向においてエンドハウジング２０とは反対側に位置しているエンドカバー３０に形成されていることとした。ただし、これに限定されるものではなく、通気孔２９及び吸気孔３５の双方がエンドハウジング２０側に形成されていることとしてもよい。
【００５８】
また、上記の実施形態では、回転電機の一例として、車両を冷却するための車両用ファンモータを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、他の用途のモータ（例えば、ウィンドウ等の開閉部材を開閉するために駆動するモータ）にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１ ファンモータ、２ シャフト、３ ロータ、
４ ステータ、４ａ マグネット片、５ ヨーク、
６ 積層コア、６ａ コアシート、７ａ，７ｂ 軸受、
１０ ファンボス、１１ 冷却用ファン、１２ 側壁部、
１３ 底壁部、１３ａ 陥没部、１３ｂ 円筒部、
１４ 嵌合部材、１５ フィンリブ、
１５ａ 側壁部１２の内周面から内側に張り出した部分、
１５ｂ 底壁部１３の裏面から立設した部分、
２０ エンドハウジング、２１ 挿通孔、
２２ 外縁部、２３ 中間部、２４ 内側部、
２５ 連結部、２６ 軸支持部、２７ 傾斜連結部、
２８ 補強リブ、２９ 通気孔、
３０ エンドカバー、３１ 底壁部、３２ 外周部、
３３ 軸支持部、３４ 鍔状部分、３５ 吸気孔、
４０ シュラウド、５０ 孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する回転軸と、
該回転軸の軸方向の一端に開口端を備え、前記回転軸を内部に収容したヨークと、
該ヨークの前記開口端に取り付けられるカバー部材と、を有し、
該カバー部材は、前記ヨークとは別体をなしており、
前記カバー部材には、前記ヨークの内部と前記ヨークの外部とを連通させるための孔が形成され、
該孔は、前記回転軸の径方向において前記カバー部材の外縁寄りに位置し、前記カバー部材中、前記径方向において前記孔を挟んで並ぶ２つの領域が前記軸方向において互いに重ならないように形成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記孔は、前記２つの領域が前記径方向において互いに重ならないように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記カバー部材は、前記回転軸を回転自在に支持し、
前記孔は、前記回転軸の回転方向に沿って間隔を設けながら輪状に並ぶように前記カバー部材に複数形成されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記カバー部材のうち、前記回転方向において互いに隣り合う前記孔同士の間に位置する領域には補強リブが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記ヨークの前記軸方向の両端が開口端であり、
前記軸方向において一端側にある前記開口端に前記カバー部材が取り付けられており、
前記軸方向において他端側にある前記開口端に他のカバー部材が取り付けられており、
該他のカバーには、前記ヨーク内に吸気するための吸気孔が形成されており、
前記孔は、前記ヨーク内の空気を前記ヨーク外へ通気させるための通気孔であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記回転軸の前記軸方向の両端部のうち、前記カバー部材が取り付けられている側の端部に冷却用ファンが回転可能に取り付けられており、
前記回転軸が回転することにより、前記冷却用ファンが前記回転軸と一体的に回転することを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
【請求項７】
前記冷却用ファンは、筒状のファンボスを介して前記回転軸の前記軸方向の端部に取り付けられており、
前記ファンボスは、前記回転軸の、前記カバー部材が取り付けられている側の端部を取り囲むように前記回転方向に沿って輪状に並ぶ複数のフィンリブが設けられていることを特徴とする請求項６に記載の回転電機。
【請求項８】
前記回転電機は、車両用ファンモータであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１】
回転する回転軸と、
該回転軸の軸方向の一端に開口端を備え、前記回転軸を内部に収容したヨークと、
該ヨークの前記開口端に取り付けられるカバー部材と、を有し、
該カバー部材は、前記ヨークとは別体をなしており、
前記カバー部材には、前記ヨークの内部と前記ヨークの外部とを連通させるための孔が形成され、
該孔は、前記回転軸の径方向において前記カバー部材の外縁寄りに位置し、前記カバー部材中、前記径方向において前記孔を挟んで並ぶ２つの領域が前記軸方向において互いに重ならないように形成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
前記孔は、前記２つの領域が前記径方向において互いに重ならないように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記カバー部材は、前記回転軸を回転自在に支持し、
前記孔は、前記回転軸の回転方向に沿って間隔を設けながら輪状に並ぶように前記カバー部材に複数形成されていることを特徴とする請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記カバー部材のうち、前記回転方向において互いに隣り合う前記孔同士の間に位置する領域には補強リブが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記ヨークの前記軸方向の両端が開口端であり、
前記軸方向において一端側にある前記開口端に前記カバー部材が取り付けられており、
前記軸方向において他端側にある前記開口端に他のカバー部材が取り付けられており、
該他のカバーには、前記ヨーク内に吸気するための吸気孔が形成されており、
前記孔は、前記ヨーク内の空気を前記ヨーク外へ通気させるための通気孔であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
前記回転軸の前記軸方向の両端部のうち、前記カバー部材が取り付けられている側の端部に冷却用ファンが回転可能に取り付けられており、
前記回転軸が回転することにより、前記冷却用ファンが前記回転軸と一体的に回転することを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
【請求項７】
前記冷却用ファンは、筒状のファンボスを介して前記回転軸の前記軸方向の端部に取り付けられており、
前記ファンボスは、前記回転軸の、前記カバー部材が取り付けられている側の端部を取り囲むように前記回転方向に沿って輪状に並ぶ複数のフィンリブが設けられていることを特徴とする請求項６に記載の回転電機。
【請求項８】
前記回転電機は、車両用ファンモータであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回転電機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０６４１１（Ｐ２０１３−１０６４１１Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４７７５８（Ｐ２０１１−２４７７５８）
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００１０１３５２）アスモ株式会社 (1,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１１日（２０１１．１１．１１）
【出願人】（０００１０１３５２）アスモ株式会社 (1,622)
【Ｆターム（参考）】
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