JP2021164230A - モータおよび送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内部の放熱が可能であるとともに、防水性能も上げることができるモータの提供。【解決手段】モータ１は、静止部と、回転部と、軸受機構４と、を有する。軸受機構４は、回転部を静止部に対して回転可能に支持する。静止部は、軸受機構４を保持する軸受保持部２０を有する。回転部は、ロータマグネット３０と、ロータホルダ３１と、を有する。ロータマグネット３０は、静止部の径方向外側に配置される。ロータホルダ３１は、ロータマグネット３０を内側に保持する。ロータホルダ３１は、軸方向に貫通する貫通孔３３を有する。軸受保持部２０の軸方向上端部は、貫通孔３３よりも軸方向上方に位置する。【選択図】図３

Description

本発明は、モータおよび送風装置に関する。

従来、モータの防水のためにモールドされたステータが開示されている。（例えば、特許文献１参照）。また、モータ内部を冷却するために底壁部に通風孔を設けられたモータが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００５−０２０８０２ 特開２００８−１２１４４０

ステータをモールドすると、導線の温度が上昇した際に、モータ内部の温度が上昇する。これにより、軸受に塗布されているグリスが劣化し、モータの寿命が短くなる可能性がある。そこで、ステータを覆うロータホルダに貫通孔を設けることでモータ内部の熱を外部へ逃がすことができるが、貫通孔を介して水がモータ内部に浸入し、モータを構成する各種部品に接触することで、モータが正常に作動しない可能性がある。

本発明は、モータ内部の放熱が可能であるとともに、モータの防水性能も上げることができることを目的とする。

本発明の例示的なモータは、静止部と、回転部と、軸受機構と、を有する。軸受機構は、回転部を静止部に対して回転可能に支持する。静止部は、軸受機構を保持する軸受保持部を有する。回転部は、ロータホルダと、ロータマグネットと、を有する。ロータホルダは、ロータマグネットを内側に保持する。ロータマグネットは、静止部の径方向外側に配置される。ロータホルダは、軸方向に貫通する貫通孔を有する。軸受保持部の軸方向上端部は、貫通孔よりも軸方向上方に位置する。

本発明によれば、モータ内部に水が浸入しても、モータ内部の放熱が可能であるとともに、モータの防水性能も上げることができるモータを提供することができる。

図１は、本発明の例示的な実施形態に係る送風装置の斜視図である。 図２は、本発明の例示的な実施形態に係る送風装置の断面図である。 図３は、本発明の例示的な実施形態に係るモータの断面図である。 図４は、本発明の例示的な実施形態に係る回転部の斜視図である。 図５は、本発明の例示的な実施形態に係る回転部の断面図である。 図６は、本発明の例示的な実施形態に係るステータの斜視図である。 図７は、本発明の例示的な実施形態に係る静止部の斜視図である。 図８は、変形例に係るモータの断面視における一部拡大図である。 図９は、変形例に係るモータの断面視における一部拡大図である。 図１０は、変形例に係るモータの断面視における一部拡大図である。 図１１は、変形例に係るモータの断面視における一部拡大図である。

以下に本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書では、モータ１の中心軸Ｃと平行な方向を「軸方向」、モータ１の中心軸Ｃに直交する方向を「径方向」、モータ１の中心軸Ｃを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とそれぞれ呼ぶ。

また、本明細書では、軸方向を上下方向とし、静止部に対して回路基板側を下として、各部の形状や位置関係を説明する。なお、上下方向は単に説明のための用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。

図１および図２は、送風装置１０の構成例を示す斜視図および断面図である。送風装置１０は、モータ１と複数の羽根１００とを備える送風装置１０である。羽根１００は、中心軸Ｃを中心にして回転可能であり、モータ１の径方向外側に取り付けられる。モータ１は、羽根１００を回転させる。なお、羽根１００の枚数は、図１では３８枚であるが、この例示に限定されない。なお、モータ１は、本実施形態ではアウターロータ型のモータであるが、これに限定されない。

次に、モータ１の構成を説明する。図３は、モータ１の構成を示す断面図である。なお、図３では、中心軸Ｃを含む切断面でモータ１を切断している。

モータ１は、図２に示すように、上下方向に延びる中心軸Ｃを中心として回転可能な回転部３と、回転部３を回転駆動する静止部２と、回転部３を静止部２に対して上下に延びる中心軸回りに回転可能に支持する軸受機構４と、を備えている。

回転部３は、図３に示すように、シャフト３００と、静止部２の径方向外側に配置されるロータマグネット３０と、ロータマグネット３０を内側に保持するロータホルダ３１と、を有する。ロータマグネット３０は、静止部２の径方向外側において静止部２と径方向に対向する。

シャフト３００は、中心軸Ｃを中心に軸方向に延びる。シャフト３００は円柱状の金属部材である。ただし、シャフト３００は円筒状等の他の形状であってもよい。

マグネット３０は、ロータホルダ３１の内周面に配置される。本実施形態では、マグネット３０は単一の環状マグネットである。マグネット３０の径方向内側の面には、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁される。単一の環状マグネットに替えて、複数のマグネットがロータホルダ３１の内周面に配置されてよい。この場合、複数のマグネット３０は周方向に等間隔に配置される。複数のマグネット３０は、Ｎ極の磁極面とＳ極の磁極面とが周方向に交互に配置される。ロータホルダ３１とマグネット３０とが磁性体粉を配合した樹脂によって、単一の部材として構成されてもよい。

ロータホルダ３１は、静止部２の軸方向上方に配置される蓋部３６と、蓋部３６の径方向外端部から軸方向下方に向かって延びる筒部３７と、を有する。ロータホルダ３１は、例えば、鋼板等で構成される。蓋部３６は、シャフト３００から径方向に延びる。筒部３７は、蓋部３６から軸方向に延びる筒状の部材である。筒部３７は、外周面に羽根１００を備える。本実施形態において、筒部３７の径方向内側にはロータマグネット３０が配置される。ロータホルダ３１は、下側に開口するカップ形状である。

図３および図４は、回転部３の構成例を示す斜視図および断面図である。図３に示すように、ロータホルダ３１は、少なくとも一つの軸方向に貫通する貫通孔３３を有する。具体的には、貫通孔３３は、蓋部３６に形成される。蓋部３６は、静止部２の軸方向上方に配置される。モータ１付近の空気は、貫通孔３３を通ってモータ１の内部に流れる。これにより、ロータホルダ３１の内部が冷却され、モータ１の冷却効果が得られる。

図３に示すように、静止部２は、回路基板２６と、ステータ２７と、軸受機構４を保持する軸受保持部２０と、を有する。軸受保持部２０は、ステータ２７の径方向内方に配置され、外側面にステータ２７が固定される。軸受機構４は、ボールベアリングであって、上部と下部に２つ配置される。上下２つの軸受機構４は、静止部２に対して回転部３を回転可能に支持する。軸受機構４の軸受は、シャフト３００の外周面に固定され、軸受機構４の外輪は、軸受保持部２０の内周面に固定される。なお、本実施形態では、軸受機構４はボールベアリングであるが、スリーブベアリングでもよい。回路基板２６は、例えば、ステータ２７の軸方向下方に配置される。

図６は、ステータ２７の構成例を示す斜視図である。図６に示すように、ステータ２７はステータコア２８を有する。ステータコア２８は、例えば、電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板で構成される。ステータコア２８は、環状のコアバック２８５と、コアバック２８５から径方向外側に延びる複数のティース２８２とを有する。コアバック２８５は、軸受保持部２０の外側面に固定される。また、各ティース２８２にインシュレータ２８４を介して導線が巻かれることによって、コイル２８３が構成される。すなわち、ステータ２７は複数のコイル２８３を有する。コイル２８３から引き出された導線の一端は、ステータ２７の下部に配置される回路基板２６と電気的に接続される。回路基板２６には、外部から電力が供給される。

図３に示すように、軸受保持部２０の軸方向上端部は、貫通孔３３よりも軸方向上方に位置する。これにより、貫通孔３３から浸入した水がＣ軸受保持部２０の内部に浸入することを抑制することができる。

図４および図５に示すように、貫通孔３３は、略円弧状であり、縁に軸方向下方に延びる折り返し部３４を有する。折り返し部３４は、例えば、鋼板等をプレス加工することにより形成される。折り返し部３４は、ロータホルダ３１と同一部材であるが、これに限らず、別部材によって折り返し部３４を設けてもよい。これにより、浸入した水が、軸受保持部２０の径方向内方へ向かい、軸受保持部２０と軸受機構４との間を通って、回路基板２６に付着することを抑制することができる。

貫通孔３３は、折り返し部３４の周方向端部と、貫通孔３３の周方向端部と、の間に第１隙間部３５を有する。第１隙間部３５にプレス機の一部が配置された状態で、ロータホルダ３１をプレスすることで、折り返し部３４が形成される。第１隙間部３５の代わりに微小なスリットを形成した後にロータホルダ３１をプレスすることで、折り返し部３４を形成する方法も有る。ただし、その場合、ロータホルダ３１からプレス機の一部を引き抜く際に、折り返し部３４やスリットの部位に負荷が掛かることにより、折り返し部３４やスリットに傷が発生する、または、精度良く加工できないといった可能性が有る。これに対して、本実施形態では、十分なスペースを有した第１隙間部３５を形成しているため、上記の問題が生じにくい。本実施形態では、貫通孔３３の周方向端部の両端に第１隙間部３５を設けることで、一つの貫通孔３３に、二つの第１隙間部３５が配置される。なお、第１隙間部３５は、設けなくてもよい。これにより、貫通孔の穴の面積は狭くなるため、モータ内部に水が浸入することを抑制することができる。

図３に示すように、軸受保持部２０は、静止部２の一部を覆う樹脂部２００を備える。樹脂部２００は、軸受保持部２０の一部とステータ２７の一部を覆う。樹脂部２００は、例えば、エポキシ系樹脂でのモールドである。また、樹脂部２００は、モールドではなく、樹脂で作ったケースをステータに嵌め込んで覆ってもよい。樹脂部２００は、例えば、金型にステータ２７を配置して樹脂を流し込ことによって成形される。

図７は、静止部２の構成例を示す斜視図である。図６に示すように、樹脂部２００は、例えば、略円筒状である。本実施形態では、ティース２８２の径方向外端が樹脂部２００から露出している。なお、ティース２８２の外周面は、防水機能を有する被膜によって覆われているため、ティース２８２の外周面に水が滴ったとしても、磁気回路へ悪影響を及ぼすことはない。これにより、マグネット３０とステータ２７のエアーギャップが減り、磁気的損失が低減される。なお、これに限らず、ティース２８２の径方向外周端が樹脂部２００に覆われていてもよい。

樹脂部２００は、少なくとも一部のステータ２７の上面を覆う樹脂蓋部２０１と、樹脂蓋部２０１の径方向外端部から軸方向下方に延びる樹脂筒部２０５と、を有する。また、樹脂蓋部２０１は、径方向外方に向かうにつれて軸方向下方に延びる樹脂傾斜部２０２を有する。これにより、貫通孔３３から浸入した水は、径方向外側に向かって流れる。そのため、水が径方向内側に向かって流れ、軸受機構４やステータ２７に付着することを抑制することができる。

ただし、これに限らず、図８に示すように、樹脂傾斜部２０２は、樹脂蓋部２０１の径方向内端から径方向外方へ向かう途中の位置まで軸方向下方に向かって傾斜し、当該途中の位置から径方向外端にかけて軸方向に垂直な平面Ｐを有してもよい。樹脂蓋部２０１の径方向外方へ向かう途中の位置とは、例えば、折り返し部３４と軸方向に重なる位置である。これにより、貫通孔３３から浸入した水は、径方向外側に向かって流れる。そのため、水が径方向内方に向かって流れ、軸受機構４やステータ２７に付着することを抑制することができる。また、樹脂傾斜部２０２が平面Ｐを有することにより、樹脂蓋部２０１の軸方向厚みを薄くすることができるため、ステータ２７の体積を大きくすることができる。また、樹脂部２００一部を平面Ｐにすることによって、樹脂蓋部２０１の体積を減らすことができるため、樹脂の使用量を減らすことができ、生産コストを抑制することができる。

図３および図７に示すように、樹脂傾斜部２０２は、軸方向に延びる壁部２３を有する。これにより、貫通孔３３から浸入した水が径方向内側に向かって流れることを抑制することができる。すなわち、浸入した水が、軸受保持部２０の径方向内側へ向かい、軸受保持部２０と軸受機構４との間を通って、回路基板２６に付着することを抑制することができる。

本実施形態では、壁部２３の上端は軸受保持部２０の上端より軸方向下方に位置する。つまり、軸受保持部２０の上端の方が壁部２３の上端より軸方向上に位置する。これにより、貫通孔３３から径方向内側へ水が浸入し、壁部２３を超えて軸受保持部２０に到達しても、軸受保持部２０の内部に水が浸入することを抑制することができる。

壁部２３は、折り返し部３４よりも径方向内方に位置する。具体的には、壁部２３は、径方向において、軸受保持部２０と折り返し部３４との間に配置される。すなわち、径方向外側から内側に向かって、順に、折り返し部３４、壁部２３、軸受保持部２０と、配置され、ラビリンス構造を形成している。これにより、貫通孔３３から浸入した水が径方向内側へ流れることをさらに抑制することができる。

また、折り返し部３４の下端は、壁部２３の上端よりも下方に配置される。これにより、折り返し部３４、壁部２３、および軸受保持部２０によって、モータ１内部へ浸入した水が径方向内側へ、さらに浸入しにくいラビリンス構造を形成することが可能となる。図２および図３に示すように、壁部２３は断面図に対して２面であるが、３面以上でも良い。これにより、複雑なラビリンス構造を作ることができ、さらに軸受保持部２０の径方向内側への水の浸入を抑制することができる。

さらに、図７に示すように、壁部２３は、周方向に複数配置され、隣り合う壁部２３の間に第２隙間部２４を形成する。第２隙間部２４は、隣り合う壁部２３の周方向端部同士によって形成される。隣り合う壁部２３の周方向端部は互いに一定の距離を有して平行に延び、第２隙間部２４は回転方向前方Ｒに向かう方向に周方向の幅が一定である。これにより、万が一、軸受保持部２０と壁部２３の間に水が浸入したとしても、第２隙間部２４を介して、その水を径方向外側へ排出することができる。また、第２隙間部２４は、モータ１内部の風の流れる方向Ｒに沿って延びているため、浸入した水をより効率的に、第２隙間部２４を介して径方向外側へ排出することができる。なお、本実施形態では、４つの第２隙間部２４を形成するが、４つより多くても少なくてもよい。

第２隙間部２４は、壁部２４の径方向内側から羽根１００の回転方向前方Ｒ向かって延びる。つまり、径方向外側から径方向内側に向かって見た時に、隣り合う壁部２３の一部が径方向に重なる。これにより、水が、壁部２３の径方向外側から径方向内側に浸入することを抑制することができる。また、回転方向Ｒに回転する羽根１００によって生成される風の流れに沿って第２隙間部２４が延びているため、浸入した水をより効率的に、第２隙間部２４を介して径方向外側へ排出することができる。

図９は、変形例に係るモータ１の断面視における一部拡大図である。図９に示すように、軸受保持部２０は、軸方向へ延びるタワー部２１と、タワー部２１から径方向外側へ延びる突出部２２と、突出部２２から軸方向上方へ延びる壁部２３Ａと、を有する。具体的には、タワー部２１は、ステータコア２８の上端より軸方向上方に位置する軸受保持部２０の一部である。突出部２２は、タワー部２１から径方向外側に向かって延びる円環状の部材である。突出部２２の少なくとも一部は、ステータ２７の軸方向上方と隙間を介して対向し、静止部２の径方向外端まで延びる。

突出部２２は、突出部２２とタワー部２１との接点Ａと、突出部２２の径方向外端部Ｂと、接点Ａと接点Ｂの中心に位置する中心ＣＥを有する。接点Ａの径方向位置をＡ´、接点Ｂの径方向位置をＢ´、中心ＣＥの径方向位置をＣＥ´とする。中心ＣＥより径方向内側において、壁部２３Ａは軸方向上方に向かって延びる。これにより、突出部２２が壁部２３Ａの重みでたわむことなく、安定して壁部２３Ａを配置することができる。なお、折り返し部３４は、中心ＣＥより径方向外側に配置される方がより好ましい。これにより、タワー部２１と折り返し部３４との径方向の距離が遠くなるため、軸受保持部２０の径方向内側への水の浸入を抑制することができる。

図１０および図１１は、変形例に係る静止部の断面視における一部拡大図である。図１０に示すように、静止部２は、カバー部４０を有する。カバー部４０は、ロータホルダ３１と軸方向に対向する円環状のカバー蓋部４１と、カバー蓋部４１の径方向外端と内端から下方に延びるカバー筒部４２Ａ、４２Ｂを有する。つまり、カバー部４０は、ステータ２７の軸方向上方に配置され、ステータコア２８より軸方向上方のインシュレータ２８４とコイル２８３とを覆う。これにより、貫通孔３３からモータ１内部に浸入した水が、ステータ２７に付着することを抑制することができる。また、カバー部４０は、軸方向から見て円環状の部材である。カバー部４０の内端部は、軸受保持部２０と接着剤により固定される。これにより、貫通孔３３から浸入した水がカバー部４０と軸受保持部２０との隙間に入り、ステータ２７が濡れて錆びることを抑制する。

図１１に示すように、カバー蓋部４１Ａは、中心から外端に向かうにつれて下方に延びる傾斜面を有する。カバー傾斜面は、カバー蓋部４１の径方向内端から径方向外端に下方に向かって傾斜する。これにより、貫通孔３３から浸入した水がカバー部４０の上面に溜まり、中心軸に向かって流れ、軸受保持部２０とカバー部４０の間に入り、ステータ２７に水が付着することを抑制することができる。

また、送風装置の細部の形状については、本願の各図と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、モータ、及び送風装置に利用することができる。

Ｃ・・・中心軸
１０・・・送風装置
１００・・・羽根
１・・・モータ
２・・・静止部
２０・・・軸受保持部
２１・・・タワー部
２２・・・突出部
２４Ａ・・・第２隙間部
２００・・・樹脂部
２０１・・・樹脂蓋部
２０２・・・樹脂傾斜部
２３、２３Ａ・・・壁部
２４・・・第２隙間部
２０５・・・樹脂筒部
２６・・・回路基板
２７・・・ステータ
２８・・・ステータコア
２８１・・・コアバック
２８２・・・ティース
２８３・・・コイル
３・・・回転部
３０・・・マグネット
３１・・・ロータホルダ
３３・・・貫通孔
３４・・・折り返し部
３５・・・第１隙間部
３６・・・蓋部
３７・・・筒部
３０３・・・コイル
４・・・軸受機構
４０・・・カバー部
４１Ａ、４１Ｂ・・・カバー蓋部
４２・・・カバー筒部
２８４・・・インシュレータ
２８５・・・コアバック
Ａ、Ｂ・・・接点
ＣＥ・・・接点Ａと接点Ｂの中心
Ａ´・・・接点Ａの径方向位置
Ｂ´・・・接点Ｂの径方向位置
ＣＥ´・・・中心ＣＥの径方向位置

Claims (17)

1. モータであって、
   静止部と、
   回転部と、
   前記回転部を前記静止部に対して上下に延びる中心軸回りに回転可能に支持する軸受機構と、
   を備え、
   前記静止部は、
   前記軸受機構を保持する軸受保持部を有し、
   前記回転部は、
   ロータマグネットを径方向内側に保持するロータホルダと、
   前記静止部の径方向外方に配置される前記ロータマグネットと、
   を有し、
   前記ロータホルダは、軸方向に貫通する貫通孔を有し、
   前記軸受保持部の軸方向上端部は、前記貫通孔よりも軸方向上方に位置する。
2. 前記ロータホルダは、
   前記静止部の軸方向上方に配置される蓋部と、
   前記蓋部の径方向外端部から軸方向下方に向かって延びる筒部と、を有し、
   前記貫通孔は、前記蓋部に配置される、請求項１に記載のモータ。
3. 前記貫通孔は、縁に軸方向下方に延びる折り返し部を有する、請求項１または２に記載のモータ。
4. 前記折り返し部の周方向端部と、前記貫通孔の周方向端部と、の間に第１隙間部を有する、請求項３に記載のモータ。
5. 前記軸受保持部は、
   軸方向へ延びるタワー部と、
   前記タワー部から径方向外側へ延びる突出部と、
   前記突出部から軸方向上方へ延びる壁部と、を有する、請求項１〜４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記壁部は、前記折り返し部よりも径方向内方に位置する、請求項５に記載のモータ。
7. 前記折り返し部の下端は、前記壁部の上端よりも下方に配置される、請求項５または６に記載のモータ。
8. 前記壁部は、中心軸周りに複数配置され、隣り合う前記壁部の間に第２隙間部を形成する、請求項５〜７のいずれかに記載のモータ。
9. 送風装置であって、請求項１〜８のいずれかに記載のモータを有する。
10. 前記送風装置は、前記モータの径方向外側に複数の羽根を有し、
    前記第２隙間部は、前記壁部の径方向内側から前記羽根の回転方向前方に向かって延びる、請求項９に記載の送風装置。
11. 前記静止部は、前記軸受保持部の外側面に固定されるステータを有し、
    前記軸受保持部は、
    前記静止部の一部を覆う樹脂部と、
    を備え、
    前記樹脂部は、
    少なくとも一部の前記ステータの上面を覆う樹脂蓋部と、
    前記樹脂蓋部の径方向外端部から軸方向下方に延びる樹脂筒部と、を有し、
    前記樹脂蓋部は、径方向外方に向かうにつれて下方に延びる樹脂傾斜部を有する、請求項１〜４に記載のモータ。
12. 前記樹脂傾斜部は、上方に延びる前記壁部を有する、請求項１１に記載のモータ。
13. 前記壁部は、前記折り返し部よりも径方向内方に位置する、請求項１２に記載のモータ。
14. 前記折り返し部の下端は、前記壁部の上端よりも下方に配置される、請求項１２または１３に記載のモータ。
15. 前記壁部は、周方向に複数配置され、隣り合う前記壁部の間に第２隙間部を有する、請求項１２〜１４のいずれかに記載のモータ。
16. 送風装置であって、請求項１１〜１５のいずれかに記載のモータを有する。
17. 前記送風装置は、前記モータの径方向外側に複数の羽根を有し、
    前記第２隙間部は、前記壁部の径方向内側から前記羽根の回転方向前方に向かって延びる、請求項１６に記載の送風装置。
    
    
    

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