JP3926036B2 - ファンモータ - Google Patents
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Description
【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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。
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