JP3926036B2 - ファンモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ファン部をダイレクトに回転させるファン部一体形のファンモータに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
この種のファンモータとしては、冷蔵庫に用いられるファンモータが知られている。この場合、インナーロータ形のファンモータとアウターロータ形のファンモータとに大別される。
インナーモータ形のファンモータの場合、モータ本体部から突出する回転軸にファン部を取付ける構成となるため、軸方向に大形化してしまう。
【０００３】
一方、アウターロータ形のファンモータの場合、図９に示すように、二重筒状をなすフレーム１０１の内筒部１０１ａ内部に軸受１０２，１０２を介して回転軸１０３を支承し、また、内筒部１０１ａ外部にステータ１０４を配設している。そして、回転軸１０３の一端部（図示右端部）にロータ１０５を取着しており、このロータ１０５はステー１０４の外側に位置する。またファン部１０６の基部１０６ａを回転軸３の他端部に取着しており、この基部１０６ａには、ファン内周壁部１０６ｂが一体に形成されており、このファン内周壁部１０６ｂの外側には羽根部１０６ｃが形成されている。
【０００４】
この図９の構成では、軸方向のコンパクト化には寄与できるものの、ファン部１０６を回転軸１０３に取付ける構成では、ファン部１０６のファン内周壁部１０６ｂの径寸法が大きくなって、ファン効率が低く、また径方向に大きくなってしまう。
【０００５】
この対策として、アウターロータ形のファンモータにおいて、ロータにファン部を取付ける構成が考えられている。このような構成とすると、径方向及び軸方向にもコンパクト化が期待できる。しかし、この場合、ロータの回転振動がファン部に直接的に作用してファンモータ全体が振動してしまう。特に共振状態となると無視できないものとなる。
【０００６】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アウターロータ形とすることで径方向及び軸方向にコンパクト化を図り、しかも振動低減に寄与できるファンモータを提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、巻線を有するステータと、
軸方向の一端側がほぼ閉塞された略カップ状をなし、その閉塞部分の中心部を回転軸の一端部と連結したロータヨークと、このロータヨークの内側に取付けられたロータマグネットとを有して構成され、前記ステータの外周囲に位置するロータと、
前記ロータヨークと一体化されて該ロータヨーク外側を覆うように合成樹脂から形成され、ファン内周壁部とその外側部に一体成形された羽根部とを有し、前記ファン内周壁部が前記ロータヨークの外周囲に隙間を存し、且つロータヨークの軸方向の一端側から他端側へ流れる風を発生するファン部と
を備え、
前記ロータヨークには段部が形成され、前記ロータマグネットがこの段部まで挿入されて設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
この構成においては、アウターロータ形で、しかもファン部をロータに設ける構成であるから、径方向及び軸方向にコンパクト化を図ることができる。
ここで、このアウターロータ形のファンモータにおいては、ステータとロータとの間に作用する電磁力により吸引力や反発力が発生し、これにより振動が発生する。その振動はロータからファン部へと伝播することが懸念される。しかるに上記構成においては、ファン内周壁部がロータヨークの外周囲に隙間を存して設けられているから、振動伝播が低減されることになり、もって、振動低減が図れるものである。
また、上記構成においては、ファン部の回転により、ロータヨークの軸方向の一端側から他端側へ流れる風が発生する。つまり、ロータヨークの閉塞部側から開放側へ風が流れる。ここで、ロータヨークがカップ状をなしているから、その内部への空気あるいは埃の侵入を少なくできるものであるが、ロータヨークは比較的熱伝導性が良いため、風とロータヨークとが熱交換し、該ロータヨークの内部のステータ等に熱影響を与えることがある。特にファンモータが冷蔵庫等の冷気送風のために用いられる用途の場合、ロータヨーク内部が極低温状態となるおそれがある。
しかるに、上記構成においては、ロータヨークの外側を、合成樹脂により覆う構成としているから、風とロータヨークとの熱交換が抑えられロータヨーク内部への熱影響を少なくできる。
しかも、ロータヨークに段部が形成され、ロータマグネットがこの段部まで挿入されて設けられているから、ロータヨークの強度がアップし、しかもロータマグネットの位置決めを図ることができ、強度低下やロータマグネットの配置位置のばらつきによる振動増加を抑制できるようになる。
【０００９】
請求項２の発明においては、ロータヨークとファン内周壁部との接合部の軸方向長さが、隙間の軸方向長さより短くなる構成となっているところに特徴を有する。
ロータヨークの外側部の全面に直接的に合成樹脂であるファン内周壁部が接合されている構成の場合、合成樹脂の熱収縮率が、通常鉄製であるロータヨークのそれよりも大きいことから、温度低下及び温度上昇の繰り返し（熱サイクル）によりファン内周壁部が内径方向に収縮しあるいは外径方向に膨脹することを繰り返して、クラックが発生しやすくなる。また、ロータヨークの外側部の全面に直接的に合成樹脂であるファン内周壁部をインサート成形して接合した場合には、合成樹脂固化時に熱収縮率の違いによってファン内周壁部の接合部に応力（残留応力）が生じ、これに上記熱サイクルが加わってクラックがさらに発生しやすくなる。
【００１０】
しかるに上記構成においては、ロータヨークとファン内周壁部との接合部の軸方向長さを、隙間の軸方向長さより短くすることにより、つまり接合部領域を少なくすることにより、クラック発生を抑えることが可能となる。また、接合部領域が小さいから、ファン部への振動伝播経路が狭くなって、振動低減にも一層寄与できるものとなる。
【００１１】
請求項３の発明は、ロータヨークが回転軸の一端部に圧入固着されて設けられたところに特徴を有する。
【００１２】
ロータヨークを回転軸の一端部に圧入固着しているから、ロータヨークと回転軸との連結が強固となり、この結果、ステータとロータとのギャップの不変化を図ることができ、振動発生防止に寄与できる。
【００１３】
請求項４の発明は、ロータヨークは軸方向の一端側がほぼ閉塞された略カップ状をなし、
このロータヨークの他端部はロータマグネットよりも軸方向に突出し、
ステータに、このロータヨークの突出部分の内面と径方向でラップし且つ前記ロータマグネットと軸方向でラップするラップ部を形成したところに特徴を有する。
【００１４】
ロータヨークがカップ状をなしているから、その内部への空気あるいは埃の侵入を少なくできるものであるが、やはり、確実性に欠けるものである。しかるに上記構成においては、ロータヨークの他端部がロータマグネットよりも軸方向に突出し、ステータのラップ部がこのロータヨークの突出部分の内面と径方向でラップし且つ前記ロータマグネットと軸方向でラップするから、いわゆるラビリンスシール構造となり、ロータヨークの開放端部から内部への空気流入や埃の侵入を確実に防止できるものである。さらに、ロータヨークの外側にはファン内周壁部が存在するから、この部分でもラビリンスシール構造が期待でき、二重のラビリンスシール効果が期待できて、一層の空気流入阻止及び埃侵入阻止が図れるものとなる。
【００１５】
請求項５の発明は、ロータヨークは軸方向の一端側がほぼ閉塞された略カップ状をなし、
このロータヨークの他端部をファン部の内周壁部より軸方向に突出させたところに特徴を有する。
ファンモータが冷蔵庫等の冷気送風のために用いられる用途の場合、ファンモータ部分に氷結が発生し、モータがロックすることがある。この場合、ロータヨークが略カップ状をなすから、ロータヨークの開放端部である一端部で氷結が発生し勝ちである。ここで、ファン内周壁部の端部で氷結が発生すると、ファン内周壁部が合成樹脂つまり断熱材であるから、その解凍もなかなか困難である。しかるに上記構成においては、ロータヨークがファン内周壁部より軸方向に突出しているので、ファン内周壁部に氷結が発生するよりも早くに、熱伝導率が高いロータヨークの端部側から結露及び氷結が発生するものである。
【００１６】
氷結が発生すると、モータがロックする。しかし、そのロック電流により巻線が発熱し、ステータからの熱が熱伝導性に優れた上記ロータヨークに伝達されるから、その氷結がいち早く解凍されるものである。つまり、モータにおいて氷結が発生するような状況となった場合には、ロータヨークの端部に早く氷結が発生するから、ファン内周壁部での氷結を少なくでき、しかも氷結が発生してもいち早い解凍も期待できる。よって、冷蔵庫や自動販売機の冷凍機構に用いられるファンモータに大いに好適するようになる。
【００１７】
請求項６の発明は、隙間の軸方向長さを、共振点をずらす深さに設定したところに特徴を有する。
この構成においては、ロータ部分とファン部分とが共振せず、もって振動低減を有効に図ることが可能となる。
【００１８】
請求項７の発明は、羽根部の根元部が、ファン内周壁部のうち隙間対応領域内に形成されているところに特徴を有する。
ファン内周壁部のうち隙間対応領域というのは、ロータ側の振動が羽根部へ直接的には伝播し難いものであり、従って、上記構成においては、羽根部の根元部を、ファン内周壁部のうち隙間対応領域内に形成しているから、振動がファン部の羽根部へ伝播しにくくなり、振動低減効果が向上する。
【００２０】
請求項８の発明は、回転軸が軸受により支承され、含油部材を備え潤滑油によりこの軸受と回転軸との間を潤滑する軸受潤滑装置が設けられ、
回転軸には、潤滑油を前記含油部材に戻すための油切り部がファン部に連続して形成されているところに特徴を有する。
上記構成においては、軸受潤滑装置により軸受と回転軸との間を油で潤滑するので、回転軸に対する回転抵抗をきわめて小さくでき、モータ効率の向上や振動低減を図り得るようになり、しかも、潤滑油を含油部材に戻すための油切り部をファン部に連続して形成しているから、例えばファン部を型により成形する時に同時に成形することが可能となり、製作性の向上が図れる。
【００２１】
請求項９の発明によれば、ステータ及びロータがブラシレスモータを構成し、ロータの回転位置を、巻線に発生する誘起電圧に基づいて検出する構成となっているから、振動発生が多くなり勝ちであるという事情下にある誘起電圧検出方式においてその振動低減に大いに寄与でき、もって、誘起電圧検出方式の採用を支障なく実現できるものである。
【００２２】
ブラシレスモータの場合、転流時でのスイッチング素子のオンオフ時に巻線電圧にノイズが発生することも多く、ステータにおいて電磁振動が発生したりロータの回転に振動が発生したりする。なお、上記ノイズをコンデンサにより予め低減するようにしておけば、振動発生も低減できるものであるが、巻線に発生する誘起電圧成分の波形もなだらかになってこれを検出できないものである。従って、誘起電圧検出方式では、検出精度をキープするには振動発生が多くなってしまうというのが実情である。しかるにこのような誘起電圧検出方式において、ファン内周壁部をロータヨークの外周囲に隙間を存して設ける構成としたから、振動低減にきわめて有効である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を冷蔵庫のファンモータに適用してその第１の実施例につき図１ないし図６を参照しながら説明する。図１及び図２に示すファンモータ１は、この場合、大きく分けて、ケーシング２、このケーシング２に取付けられる後部軸受組立３、この後部軸受組立３に取付けられる本実施例に係るステータ４、このステータ４に取付けられる前部軸受組立５、前記両軸受組立３，５に回転自在に支持される回転軸６を有するロータ７、このロータ７の外周囲に設けられたファン部８を有して構成されている。
【００２４】
このうちケーシング２は、例えばＰＢＴ（ポリブタジエンテレフタレート）等の合成樹脂からなり、後面（図３で右側の面）が開放した薄形のほぼ円筒状をなすと共に、その前壁部の中心部には、円形穴２ａが形成されている。また、前壁部の前面外周寄り部分にはリング状の凹溝部２ｂが形成されており、ケーシング２の外周部には、前方（図で左側）に延びる例えば３個の係止爪２ｃ（１個のみ図示）が１２０度間隔で形成されている。さらに、このケーシング２の外周部には、放射方向に延びる例えば４本のスティ２ｄ（一部のみ図示）が９０度間隔で一体に設けられ、それらスティ２ｄの外周部にはベルマウス２ｅが一体に設けられている。
【００２５】
また、前記後部軸受組立３は、例えば亜鉛メッキ鋼板からなるブラケット９内に、球状焼結メタルからなる軸受１０を有して構成される。前記ブラケット９は、後面が開放した薄形円筒状の主部から前方側（図で左方）に一体に延びる突出管部９ａを有して構成され、その突出管部９ａの先端部には前記回転軸６が挿通される穴９ｂが形成されている。このブラケット９内には、前記軸受１０が、軸受押え１１及びばね１２より押付けられて設けられると共に、潤滑油が充填された含油部材に相当する含油フェルト１３ａ，１３ｂが設けられている。さらに、ブラケット９の後面開口部は、例えば亜鉛メッキ鋼板からなる蓋部材１４により塞がれている。これら含油フェルト１３ａ，１３ｂ及び蓋部材１４により軸受潤滑装置１５が構成されている。なお、上記蓋部材１４の内面中心部には、前記回転軸６の先端を受けるスラスト板１６が設けられている。
【００２６】
この後部軸受組立３は、前記ケーシング２内に、後ろ側から密に嵌め込まれるようになっており、このとき、ブラケット９の突出管部９ａが円形穴２ａを通して前方側に突出するようになっている。尚、詳しく図示はしないが、前記円形穴２ａの内周面には複数の凸部が形成されており、突出管部９ａは、その凸部を潰すようにしながら圧入されるようになっている。また、ブラケット９の主部の端縁部には、外周側に向けていわゆる返りが形成されており、その返りがケーシング２の内周面に食込むようになっている。
【００２７】
前記ステータ４は、軸方向に貫通する中心孔１７ａを有するステータコア１７を備え、前記中心孔１７ａの内周面には、図３に示すように周方向に３か所に凸部１７ｂが形成されている。このステータコア１７のティース１７ｃには絶縁体１８が装着されており、この絶縁体１８に巻線１９が巻装されている。上記絶縁体１８には、巻線１９と接続された端子２０が固定されている。この端子２０付近にはコネクタ用端子２１ａをモールドしたコネクタ部２１が係合により取付けられている。
【００２８】
そして、これらステータコア１７、絶縁体１８、巻線１９及びコネクタ部２１は、合成樹脂（ＰＢＴ）のモールド体２２によりモールドされている。この場合モールド体２２は、ステータコア１７の内周面を除いてモールドしており、ステータコア１７の外周面部分は薄肉にモールドされている（そのコア外周薄肉部に符号２２ａを付している）。さらに、このモールド体２２において、後端部２２ｂは、図４に示すように、上記コア外周薄肉部２２ａに対して径大に形成されており、この径大部によりラップ部２２ｃが形成されている。
また、この後端部２２ｂには、前記ケーシング２の凹溝部２ｂに対応したリング状の凸部２２ｄが一体に形成されていると共に、外周の３か所に位置して前記係止爪２ｃが係止される被係止部２２ｅ（１個のみ図示）が一体に形成されている。
【００２９】
上記ステータコア１７の中心孔１７ａの後半部に対して、前記ブラケット９の突出管部９ａを圧入するように嵌挿させることにより、後部軸受組立３とステータ４とが、ケーシング２を両側から挟み付けるようにして固定されるようになっている。この場合、金属同士の圧入により、軸心合わせ（いわゆる芯出し）が容易且つ正確になされ、偏心することなく強固に固定されるようになっている。また、このとき、ステータ４のコネクタ部２１が、１個（下向き）のスティ２ｄと重なるように位置されるようになっている。
【００３０】
また、前記前部軸受組立５は、前記後部軸受組立３とほぼ同等の構成を有しており、従って、突出管部２３ａを有するブラケット２３、球状焼結メタルからなる軸受２４、軸受押え２５、ばね２６、含油部材に相当する含油フェルト２７ａ，２７ｂ、蓋部材２８を備えて構成されている。そして、これら含油フェルト２７ａ，２７ｂ及び蓋部材２８により軸受潤滑装置２９が構成されている。この場合、後部軸受組立３と異なる点として、前記蓋部材２８は中心に開口部２８ａが形成されており、また前記突出管部２３ａは比較的短く構成されている。
【００３１】
この前部軸受組立５は、上記後部軸受組立３とは反対向きに、ステータコア１７の中心孔１７ａの前半部に対して、前記ブラケット２３の突出管部２３ａを圧入するように嵌挿させることにより、ステータ４に固定されるようになっている。この場合にも、金属同士の圧入により、軸芯合わせ容易且つ正確になされ、偏心することなく強固に固定されるようになっている。このとき、前記中心孔１７ａ内には、前記突出管部９ａと突出管部２３ａとの先端面同士間に位置して、抜止め部材３０が配置されるようになっている。この抜止め部材３０は、例えばナイロンからリング状に構成され、後述する回転軸６の抜止めの機能を果たすようになっている。
【００３２】
そして、前記ロータ７は、前端面が樹脂湯道用の孔部３１ｅ以外はほぼ閉塞した円筒カップ状をなす亜鉛メッキ鋼板製のロータヨーク３１、このロータヨーク３１の内周面に取付けられた例えば１２極（６対）のロータマグネット３２から構成されている。この場合ロータヨーク３１は、途中部から後端面にかけての部分が径大に形成されており、もって段部３１ａが形成されている。そして、ロータマグネット３２は、ロータヨーク３１の径大部３１ｂ内周面に、その後端側から挿入され、その段部３１ａで位置決めされて配設されている。この場合、ロータヨーク３１の後端部は、ロータマグネット３２の後端よりも軸方向に突出している（この突出部に符号３１ｆを付している）。さらに、ロータヨーク３１の前板部３１ｃ中心部には、嵌合筒部３１ｄが形成されており、この嵌合筒部３１ｄが前記回転軸６の一端部である前端部に圧入固着されている。
【００３３】
前記ファン部８は、例えばＰＢＴ等の合成樹脂からなり、前記ロータヨーク３１に対してインサート成形されている。このファン部８は、主として、ファン内周壁部３３と羽根部３４とから構成されているが、さらには、カバー部３５及び油切り部３６も一体に有する構成である。
【００３４】
すなわち、ファン部８のうち羽根部３４を除く部分は、ロータヨーク３１の外周囲から前板部３１ｃの前面及び裏面にいたる部分を覆うように形成されており、特に、ファン内周壁部３３は、前記ロータマグネット３１の外周囲に隙間３７を存して位置するように形成されている。この場合、ロータヨーク３１とこのファン内周壁部３３との接合部３８の軸方向長さＬａは、隙間３７の軸方向長さＬｂより短くなる構成となっている。さらには、隙間３７の軸方向長さＬｂは、共振点をずらす深さに設定されている。また、内周壁部３３に対して、前記ロータヨーク３１の他端部である後端部が軸方向に突出する構成となっている。
【００３５】
上記ファン内周壁部３３の外側に複数枚例えば４枚の前記羽根部３４が径方向に延出されている。この場合、この羽根部３４の根元部３４ａはファン内周壁部３３のうち隙間対応領域（前記長さＬｂで示す領域）内に形成されている。また、この羽根部３４は、これが回転したときに矢印Ｆで示す向き、つまり、ロータヨーク３１の軸方向の一端側である前端側から他端側である後端側に、風が発生するように構成されている。
【００３６】
さらに、ファン部８におけるカバー部３５は、前記内周壁部３３に連続してロータヨークの前板部３１ｃ前面部を覆うようにインサート成形されていると共に、成形時にその樹脂の一部が前板部３１ｃの孔部３１ｅから裏面側及び回転軸６にまわり込んで前記油切り部３６が一体に形成されている。この油切り部３６は回転軸６の外面に連接している。なお、前記回転軸６は、例えばＳＵＳからなり、その途中部に、径小部６ａを一体に有して構成されている。
【００３７】
このように構成されたロータ７は、回転軸６を、前記前部軸受組立５の蓋部材２８の開口部２８ａから挿入して軸受２４に圧入し、さらに奥方まで挿入していくことにより、後部軸受組立３の軸受１０に先端がスラスト板１６に当接するまで圧入することにより組付けられる。これにて、ロータ７は、２個の軸受２４，１０に回転可能に支持され、ロータマグネット３２が前記ステータ４に僅かなギャップを存して対向するように設けられる。
【００３８】
この場合、軸受２４，１０は、自動調芯構造の球状メタルから構成されているので、回転軸６ひいてはロータ７の軸芯合わせの精度を良好とすることができる。また、このとき、回転軸６は、抜止め部材３０の開口部を押し広げながら挿入され、ロータ７の組付け状態では、抜止め部材３０が回転軸６の径小部６ａに嵌合した状態となり、もって一旦組付けてしまえば、抜止め部材３０による回転軸６の抜止めが図られるようになっている。
【００３９】
上記組立状態において、前記油切り部３６は回転軸６の外面に連接し、前記軸受潤滑装置２９のフェルト２７ｂ内方部に位置する。また、前記ラップ部２２ｃは、ロータヨーク３１の突出部分３１ｆの内面と径方向でラップし且つ前記ロータマグネット３２と軸方向でラップするものである。
【００４０】
前記ステータ４及びロータ７はブラシレスモータを構成しており、図５にはモータ駆動制御装置の回路構成を示している。交流電源３９を直流化する直流電源回路４０の出力側にはインバータ回路４１が出力されている。このインバータ回路４１は、概略的にスイッチング素子４２ａ〜４２ｆを図のように３相ブリッジ接続して構成されている。また、各スイッチング素子４２ａ〜４２ｆにはフライホイールダイオードＤａ〜Ｄｆが図示極性で並列に接続されている。このインバータ回路４１の出力端子は前記巻線１９の各相巻線１９Ｕ、１９Ｖ、１９Ｗに接続されている。
【００４１】
さらに、前記ロータ７の回転位置を検出するために、前記直流電源回路４０からＥ／２なる電圧値の基準電圧ＶＲを生成する基準電圧発生回路４３、巻線１９Ｕ、１９Ｖ、１９Ｗの端子電圧Ｕｖ、Ｖｖ、Ｗｖを検出する電圧検出回路４４、その端子電圧Ｕｖ、Ｖｖ、Ｗｖと基準電圧ＶＲとを比較して位置検出信号を得る比較回路４５ｕ及び４５ｖ並びに４５ｗ、その位置検出信号に応じて転流タイミングが決定される通電信号を出力する制御回路４６を備えている。この制御回路９は、マイクロコンピュータやＰＷＭ回路を備えて構成されている。
【００４２】
制御回路４６は、モータ駆動初期には定められた転流タイミングで各相巻線１９Ｕ、１９Ｖ、１９Ｗを通電する（スイッチング素子４２ａ〜４２ｆをオンオフ）。これによりロータ７が回転し、誘起電圧が発生する。この後、この誘起電圧に基づいてロータ７の回転位置を検出し、その回転位置に応じて転流タイミングを逐次調節するようになっている。すなわち、各相巻線１９Ｕ、１９Ｖ、１９Ｗの端子電圧には、例えばＵ相について示す図６のように、印加電圧があらわれる他に、ロータ７の回転により、誘起電圧が発生する。
【００４３】
この誘起電圧は、各相１周期の６０°電気角で２回あらわれるものであり、この誘起電圧の位相はロータ７の特定部の回転位相と同期するものであり、この誘起電圧の位相を検出することによりロータ７の回転位置が判るものである。今、Ｕ相巻線１９Ｕについて述べると、基準電圧発生回路６の基準電圧ＶＲと巻線１９Ｕの端子電圧とを比較回路４５ｕにより比較して、端子電圧が基準電圧ＶＲを超えたところで比較回路４５ｕの出力が変化し、この変化点を誘起電圧のゼロクロス点として検出する。そして、通常は、各相誘起電圧のゼロクロス点が電気角で３０°遅れて各相巻線に通電するように転流タイミングを調整する。このようにして、ホールＩＣ等の位置検出素子を用いない構成としながらも回転位置を検出するようにしている。
【００４４】
上述したファンモータ１は、本実施例では、冷蔵庫の庫内冷気循環用として使用されるものである。
しかして、制御回路４６は、各相巻線１９Ｕ、１９Ｖ、１９Ｗに対して上記回転位置検出に基づく適正な転流タイミングで通電し、ロータ７を回転させる。これによりファン部８も一体に回転する。その送風作用により冷気が前述の矢印Ｆ方向に送風される。このようなモータ回転時においては、ステータ４とロータ７との間に作用する電磁力により吸引力や反発力発生し、これにより振動が発生する。その振動がロータ７からファン部８へと伝播することが懸念される。
【００４５】
しかるに本実施例によれば、ファン内周壁部３３がロータヨーク３１の外周囲に隙間３７を存して設けられているから、振動伝播が低減されることになり、もって、振動低減を図ることができる。また、本実施例のファンモータ１は、アウターロータ形で、しかもファン部８をロータ７に設ける構成であるから、径方向及び軸方向にコンパクト化を図ることができる。
【００４６】
また、本実施例によれば、ロータヨーク３１とファン内周壁部３３との接合部３８の軸方向長さＬａを、隙間３７の軸方向長さＬｂより短くしたから、ファン内周壁部３３でのクラック発生を抑えることができる。
【００４７】
すなわち、例えば、ロータヨーク３１の外側部の全面に直接的に合成樹脂であるファン内周壁部３３が接合されている構成の場合、合成樹脂の熱収縮率が、通常鉄製であるロータヨーク３１のそれよりも大きいことから、温度低下及び温度上昇の繰り返し（熱サイクル）によりファン内周壁部が径方向に収縮・膨脹してクラックが発生しやすくなる。特に冷蔵庫に用いられるファンモータでは、このよな事情下にある。特に、合成樹脂であるファン内周壁部３３をロータヨーク３１にインサート成形した場合には、合成樹脂固化時にファン内周壁部３３が内径方向へ収縮しようとするが熱収縮率が低いロータヨーク３１が存在することにより、熱収縮率の違いによってファン内周壁部３３の接合部３８に残留応力が生じることから、これに上記熱サイクルが加わってクラックがさらに発生しやすくなる。
【００４８】
しかるに本実施例においては、ロータヨーク３１とファン内周壁部３３との接合部３８の軸方向長さＬａを、隙間３７の軸方向長さＬｂより短くしたから、つまり接合部３８領域を少なくすることにより、クラック発生を有効に抑えることができる。また、接合部３８領域が小さいから、ファン部８への振動伝播経路が狭くなって、振動低減にも一層寄与できる。
【００４９】
また、本実施例によれば、ロータヨーク３１の嵌合筒部３１ｄを回転軸の一端部に圧入固着しているから、ロータヨーク３１と回転軸６との連結が強固となり、この結果、ステータ４とロータ７とのギャップの不変化を図ることができ、振動発生防止に寄与できる。
【００５０】
ここで、ファン部８の回転により、ロータヨーク３１の閉塞部である前板部３１ｃ側から開放側へ風が流れるものである。ここで、ロータヨーク３１が略カップ状をなしているから、その内部への空気あるいは埃の侵入を少なくできるものであるが、この場合、ロータヨーク３１は比較的熱伝導性が良いため、風とロータヨーク３１とが熱交換し、該ロータヨーク３１の内部のステータ４や軸受１０，２４等に極低温化といった熱影響を与えるおそれがある。
しかるに、本実施例では、ロータヨーク３１の外側部全体を、隙間３７は存在するもののファン部８つまり合成樹脂により覆う構成としているから、風とロータヨーク３１との熱交換を抑えることができ、ロータヨーク３１内部への熱影響を少なくできる。
【００５１】
また、ロータヨーク３１が軸方向の一端側がほぼ閉塞された略カップ状をなすことで、その内部への空気あるいは埃の侵入を少なくできるものであるが、やはり、確実性に欠けるものである。
【００５２】
しかるに本実施例によれば、ロータヨーク３１の他端部をロータマグネット３２よりも軸方向に突出させ、且つ、ステータ４に、このロータヨーク３１の突出部分３１ｆの内面と径方向でラップし且つロータマグネット３２と軸方向でラップするラップ部２２ｃを形成したから、いわゆるラビリンスシール構造となり、ロータヨーク３１の開放端部から内部への空気流入や埃の侵入を確実に防止できる。しかもこの場合、ロータヨーク３１の外側には隙間３７を介してファン内周壁部３３が存在するから、この部分でもラビリンスシール構造が期待でき、二重のラビリンスシール効果が期待できて、空気流入阻止及び埃侵入阻止の一層の確実化を図ることができる。
【００５３】
ところで、ファンモータ１が冷蔵庫等の冷気送風のために用いられる用途の場合、ファンモータ１部分に氷結が発生し、モータがロックすることがある。この場合、ロータヨーク３１が略カップ状をなすから、ロータヨーク３１の開放端部で氷結が発生し勝ちである。ここで、仮に、ファン内周壁部３３の端部で氷結が発生すると、ファン内周壁部３３が合成樹脂つまり断熱材であるから、その解凍もなかなか困難である。
【００５４】
しかるに上記実施例によれば、ロータヨーク３１がファン内周壁部３３より軸方向に突出しているので、ファン内周壁部３３に氷結が発生するよりも早くに、熱伝導率が高いロータヨーク３１の端部側から結露及び氷結が発生するようになる。そして、氷結が発生すると、モータがロックしてそのロック電流により巻線１９が発熱するが、ステータ４からの熱が熱伝導性に優れたロータヨーク３１に伝達されるから、その氷結がいち早く解凍されるようになる。つまり、モータにおいて氷結が発生するような状況となった場合には、ロータヨーク３１の端部に早く氷結が発生するからファン内周壁部３３での氷結を少なくでき、しかも氷結が発生してもいち早い解凍も期待できる。よって、冷蔵庫や自動販売機の冷凍機構に用いられるファンモータに大いに好適するものである。
【００５５】
さらにまた本実施例によれば、隙間３７の軸方向長さＬｂを、共振点をずらす深さに設定しているから、ロータ７部分とファン部８部分とが共振せず、もって振動低減を有効に図ることができる。
【００５６】
さらに本実施例によれば、羽根部３４の根元部３４ａをファン内周壁部３３のうち隙間対応領域（長さＬｂ領域）内に形成したから、振動がファン部８の羽根部３４へ伝播しにくくなり、振動低減効果が向上する。
【００５７】
また、ロータヨーク３１に段部３１ａを形成したから、ロータヨーク３１の強度がアップし、しかもロータマグネット３２をこの段部３１ａまで挿入配設したから、ロータマグネット３２の位置決めを図ることができ、もって、強度低下やロータマグネット３２の配置位置のばらつき等による振動増加を抑制できる。
【００５８】
特に本実施例によれば、含油フェルト１３ａ，１３ｂを備え潤滑油により軸受１０と回転軸６との間を潤滑する軸受潤滑装置１５、同様の構成の軸受潤滑装置２９を設けているから、回転軸６に対する回転抵抗をきわめて小さくでき、モータ効率の向上や振動低減を図り得る。そして、軸受潤滑装置２９の含油フェルト２７ａ，２７ｂに潤滑油を戻すための油切り部３６をファン部８に連続して形成したから、ファン部８を型により成形する時に同時にこの油切り部３６も成形することが可能となり、製作性の向上を図ることができる。なお、上記油切り部３６は、軸受３０から回転軸６外周囲に浸出した潤滑油を遠心力により振り飛ばして含油フェルト２７ａ，２７ｂに戻すものである。
【００５９】
特に、本実施例においては、ステータ４及びロータ７がブラシレスモータを構成し、ロータ７の回転位置を、巻線１９に発生する誘起電圧に基づいて検出する構成としたから、振動抑制にきわめて有効である。
【００６０】
すなわち、ブラシレスモータにおいて、ホールＩＣ等の位置センサを用いないでロータの回転位置を検出するセンサレス方式であるところの上述の誘起電圧検出方式を採用すると、その検出精度をキープするには、スイッチングノイズ等により振動が発生してしまうという事情がある。しかるに上記実施例では、ファン内周壁部３３をロータヨーク３１の外周囲に隙間３７を存して設ける構成としたから、このような誘起電圧検出方式において振動を低減でき、誘起電圧検出方式の採用を支障なく実現できる。
【００６１】
図７は本発明の第２の実施例を示しており、この実施例においては、ラップ部２２ｃの外径側に、ロータヨーク３１の突出部３１ｆの外周面とラップする返し部２２ｆを形成した点が第１の実施例と異なる。この実施例によれば、シール効果がさらに向上する。
【００６２】
図８は本発明の第３の実施例を示しており、この実施例においては、ロータヨーク３１とこのファン内周壁部３３との接合部３８の軸方向長さＬａ′を、隙間３７の軸方向長さＬｂ′よりさらに短くする構成としている。この実施例によれば、クラック発生をさらに良好に抑えることができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明は以上の説明から明らかなように、次の効果を得ることができる。
請求項１の発明によれば、アウターロータ形で、しかもファン部をロータに設ける構成であるから、径方向及び軸方向にコンパクト化を図ることができ、しかも、ファン内周壁部をロータヨークの外周囲に隙間を存して設けているから、振動低減を図ることができる。さらに、ロータヨークの外側を合成樹脂のファン部にて覆うから、風とロータヨークとの熱交換が抑えられロータヨーク内部への熱影響を少なくできる。しかも、ロータヨークに段部が形成され、ロータマグネットがこの段部まで挿入されて設けられているから、ロータヨークの強度がアップし、しかもロータマグネットの位置決めを図ることができ、強度低下やロータマグネットの配置位置のばらつきによる振動増加を抑制できる。
請求項２の発明によれば、ロータヨークとファン内周壁部との接合部の軸方向長さを、隙間の軸方向長さより短くなる構成としたから、ファン内周壁部でのクラック発生を抑えることができ、しかも接合部領域が小さいから、振動低減にも一層寄与できる。
【００６４】
請求項３の発明によれば、ロータヨークを回転軸の一端部に圧入固着しているから、ロータヨークと回転軸との連結が強固となり、この結果、ステータとロータとのギャップの不変化を図ることができ、振動発生防止に寄与できる。
【００６５】
請求項４の発明によれば、ロータヨークの他端部がロータマグネットよりも軸方向に突出し、ステータのラップ部がこのロータヨークの突出部分の内面と径方向でラップし且つロータマグネットと軸方向でラップするから、いわゆるラビリンスシール構造となり、しかも、ロータヨークの外側にはファン内周壁部が存在するから、二重のラビリンスシール効果が期待でき、空気流入阻止及び埃侵入阻止を効果的に図ることができる。
【００６６】
請求項５の発明によれば、ロータヨークがファン内周壁部より軸方向に突出しているので、氷結が発生するような環境下で使用する場合に、その氷結をいち早く解凍することが可能となり、よって、冷蔵庫や自動販売機の冷凍機構に用いられるファンモータに大いに好適する。
【００６７】
請求項６の発明によれば、隙間の軸方向長さを、共振点をずらす深さに設定したから、ロータ部分とファン部分とが共振せず、もって振動低減を有効に図ることができる。
【００６８】
請求項７の発明によれば、羽根部の根元部を、ファン内周壁部のうち隙間対応領域内に形成したから、振動がファン部の羽根部へ伝播しにくくなり、振動低減効果が向上する。
【００６９】
請求項８の発明によれば、軸受潤滑装置により軸受と回転軸との間を油で潤滑するので、回転軸に対する回転抵抗をきわめて小さくでき、モータ効率の向上や振動低減を図り得、しかも、潤滑油を含油部材に戻すための油切り部をファン部に連続して形成しているから、製作性の向上も図ることができる。
【００７０】
請求項９の発明によれば、ステータ及びロータがブラシレスモータを構成し、ロータの回転位置を、巻線に発生する誘起電圧に基づいて検出する構成となっているから、振動発生が多くなり勝ちであるという事情下にある誘起電圧検出方式においてその振動低減に大いに寄与でき、もって、誘起電圧検出方式の採用を支障なく実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示すモータ部分の縦断側面図
【図２】全体の縦断側面図
【図３】ステータの正面図
【図４】隙間及びラップ部分の縦断側面図
【図５】モータ駆動回路の電気回路図
【図６】誘起電圧波形を示すための波形図
【図７】本発明の第２の実施例を示す図４相当図
【図８】本発明の第３の実施例を示す隙間部分の縦断側面図
【図９】従来例を示す縦断側面図
【符号の説明】
１はファンモータ、２はケーシング、３は後部軸受組立、４はステータ、５は前部軸受組立、６は回転軸、７はロータ、８はファン部、１０は軸受、１３ａ，１３ｂは含油フェルト（含油部材）、１５は軸受潤滑装置、１７はステータコア、１９は巻線、２２はモールド体、２２ｃはラップ部、２４は軸受、２７ａ，２７ｂは含油フェルト（含油部材）、２９は軸受潤滑装置、３１はロータヨーク、３１ａは段部、３１ｃは前板部（閉塞部）、３２はロータマグネット、３３はファン内周壁部、３４は羽根部、３５はカバー部、３６は油切り部、３７は隙間、３８は接合部、４１はインバータ回路、４２ａ〜４２ｆはスイッチング素子、４３は基準電圧発生回路、４４は電圧検出回路を示す。

Claims (9)

1. 巻線を有するステータと、
   軸方向の一端側がほぼ閉塞された略カップ状をなし、その閉塞部分の中心部を回転軸の一端部と連結したロータヨークと、このロータヨークの内側に取付けられたロータマグネットとを有して構成され、前記ステータの外周囲に位置するロータと、
   前記ロータヨークと一体化されて該ロータヨーク外側を覆うように合成樹脂から形成され、ファン内周壁部とその外側部に一体成形された羽根部とを有し、前記ファン内周壁部が前記ロータヨークの外周囲に隙間を存し、且つロータヨークの軸方向の一端側から他端側へ流れる風を発生するファン部と
   を備え、
   前記ロータヨークには段部が形成され、前記ロータマグネットがこの段部まで挿入されて設けられていることを特徴とするファンモータ。
2. ロータヨークとファン内周壁部との接合部の軸方向長さが、隙間の軸方向長さより短くなる構成となっていることを特徴とする請求項１記載のファンモータ。
3. ロータヨークは回転軸の一端部に圧入固着されて設けられた構成としたことを特徴とする請求項１記載のファンモータ。
4. ロータヨークは軸方向の一端側がほぼ閉塞された略カップ状をなし、
   このロータヨークの他端部はロータマグネットよりも軸方向に突出し、
   ステータに、このロータヨークの突出部分の内面と径方向でラップし且つ前記ロータマグネットと軸方向でラップするラップ部を形成したことを特徴とする請求項１記載のファンモータ。
5. ロータヨークは軸方向の一端側がほぼ閉塞された略カップ状をなし、
   このロータヨークの他端部をファン部の内周壁部より軸方向に突出させたことを特徴とする請求項１記載のファンモータ。
6. 隙間の軸方向長さを、共振点をずらす深さに設定したことを特徴とする請求項１記載のファンモータ。
7. 羽根部の根元部は、ファン内周壁部のうち隙間対応領域内に形成されていることを特徴とする請求項１記載のファンモータ。
8. 回転軸が軸受により支承され、含油部材を備え潤滑油によりこの軸受と回転軸との間を潤滑する軸受潤滑装置が設けられ、
   回転軸には、潤滑油を前記含油部材に戻すための油切り部がファン部に連続して形成されていることを特徴とする請求項１記載のファンモータ。
9. ステータ及びロータはブラシレスモータを構成し、ロータの回転位置は、巻線に発生する誘起電圧に基づいて検出される構成となっていることを特徴とする請求項１記載のファンモータ。

Images