JP5360473B2 - モータおよびそれを用いた送風ファン - Google Patents
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Description
また、米国特許第6097120号明細書に開示されるモータの他の構造では、バランシングシートとステータのコアとが、1つの部材として形成される。
しかし、上述の特許第4005670号公報および米国特許第6097120号明細書に示されるモータの構造では、磁性部材を界磁用磁石に十分に近づけるには、構造が複雑になったり、電機子の設計の自由度が低下してしまう。米国特許第7221069号明細書に示される磁性部材では、界磁用磁石が中心軸に垂直な方向のみに対向することから、十分な磁気的吸引力を確保することが困難である。
図1は、本発明の第1の実施形態に係り、送風ファンである軸流ファン1の縦断面図である。軸流ファン1は、電動式の単相モータ12(以下、「モータ12」という)、複数の翼11、モータ12の外周を囲むハウジング13、および、複数の支持リブ14を備える。ハウジング13は、支持リブ14によりモータ12に接続される。複数の翼11は、モータ12のロータ部121に固定されており、複数の支持リブ14は、モータ12を支持する。
ハウジング13および支持リブ14は、樹脂の射出成形により1つの部材として形成される。ハウジング13と支持リブ14は、アルミダイカストにて1つの部材として形成されてもよい。図1では、図示の都合上、翼11および支持リブ14の概略形状を中心軸J1の左右に示す。
金属製のヨーク1212は、中心軸J1を中心とする円筒状をしている。略円筒状の界磁用磁石1213は、ヨーク1212を介してロータホルダ1211の内側に取り付けられる。シャフト1214は、ロータホルダ1211の蓋部1211aの中央から下方に突出する。ロータホルダ1211の外周からは、複数の翼11が径方向外方へと突出する。
スリーブ1231には、ロータ部121のシャフト1214が挿入されて、シャフト1214の下端が、スラストプレート1233に当接する。スリーブ1231には潤滑油が含浸されており、スリーブハウジング1232により、スリーブ部123内に潤滑油が保持される。
しかし、以上のような構成とすることにより、モータ12を安定して回転させることができるとともに、過度の接触が回避されて、騒音や損傷を防止できる。
図2に示すように、ステータコア41は、略円筒状の中央部411、および、中央部411の外周から中心軸J1を中心として径方向外方に伸びるとともに、外側の端部において周方向の両側に広がるT字状の4つのティース部412を備える。下部インシュレータ43は、ステータコア41の中央部411に中心軸J1に平行な方向において重なる環状部431、および、ティース部412を覆う4つのティース被覆部432を備える。ティース部412は、ティース被覆部432よりも径方向外方に僅かに突出する。
図8および図9に示すように、ベース部1221は、外周の側壁1221aの内側にて周方向に等間隔に、中心軸J1に平行に伸びる4つの突起61を有する。図9に示すように、突起61の先端611は、径方向内方に向かって僅かに突出する。図8および図10に示すように、突起61の周方向における両側には、2つの補助突起62が設けられる。
予め、ステータコア41に上部インシュレータ42(図1参照)および図2に示す下部インシュレータ43が取り付けられ、両インシュレータ上からステータコア41に導電線が巻回されることにより、電機子1222(図1参照)が準備される。
まず、図4に示す磁性部材1224が、穴部53を下部インシュレータ43の突出部4321に、中心軸J1に平行な方向に一致させつつ、下部インシュレータ43の下側に配置される。そして、下部インシュレータ43の突出部4321が、磁性部材1224の円筒部51の内側に挿入される。
磁性部材1224を下部インシュレータ43に取付ける作業は、ステータコア41に導電線を巻回してコイル形成した後に行われる。このため、作業工程が煩雑となることはない。
回路基板1223の穴部1223aに、電機子1222のピン45(図1参照)が挿入される。回路基板1223とピン45とが接合されることにより、回路基板1223と下部インシュレータ43とが固定される。回路基板1223を下部インシュレータ43に取付けでは、磁性部材1224の切欠部521を目印として、中心軸J1に垂直な方向における、回路基板1223の取付け方向、すなわち周方向の向きが容易に決定される。
以上の作業により、下部インシュレータ43およびベース部1221への、磁性部材1224の固定が完了する。図13に示す電機子1222とスリーブハウジング1232とは、圧入および接着により固定される。
簡単な構造の突出部4321により、磁性部材1224が安定して下部インシュレータ43に取り付けられる。円筒部51が突出部4321に外接することにより、磁性部材1224の中心軸をモータ12の中心軸J1に正確に一致させつつ、平板部52を容易に水平に、すなわち中心軸J1に対して垂直に、保つことができる。
これにより、磁性部材1224に切欠部が設けられる場合であっても、軸流ファン1では、界磁用磁石1213と磁性部材1224との間の磁気的吸引力の低下を、小さく抑えることができる。図4に示す切欠部521の周方向の幅が、ホール素子8の周方向の幅より大きく設定されるのであれば、切欠部521は径方向に細長いスリット状であってもよい。
回路基板1223では、切欠部521aを介してホール素子8が、界磁用磁石1213(図1参照)に中心軸J1に平行な方向に重なって配置される。図15に示す磁性部材1224の他の構造は、図4に示すものと同様である。図15の磁性部材1224においても、平板部52に設けられる切欠部521aの数が(実質的に)1つとしてよい。このことにより、界磁用磁石1213と磁性部材1224との間の磁気的吸引力の低下を、小さく抑えることができる。
図17に示すように、折曲部525の先端は回路基板1223の上面に当接する。折曲部525の先端および回路基板1223の外縁部が、ベース部1221の突起61の先端611と補助突起62との間に固定される。
そして、円筒部51に完全に下部インシュレータ43が挿入されると、凸部511の先端が突出部4321の先端4321aよりも中心軸J1側へと移動して、磁性部材1224の中心軸J1方向の位置が固定される。これにより、円筒部51に下部インシュレータ43を、容易に挿入することが実現される。
図19は、第2の実施形態に係る軸流ファンの電機子1222、磁性部材1224aおよび回路基板1223を示す斜視図である。図20は、電機子1222の斜視図である。なお、図19および図20では、電機子1222の上部インシュレータ42の形状を簡略化している。
図19に示すように、磁性部材1224aには、平板部52の外周において周方向の4箇所に、一対の爪部523が等間隔に設けられる。磁性部材1224aでは、図4に示す穴部53が省略される。平板部52には1つの切欠部521が形成され、切欠部521が設けられる位置では、円筒部51は下端の一部のみが切り欠かれている。磁性部材1224aの他の構造は、磁性部材1224と同様であり、同様の構成には同符号を付す。
図19では折り曲げられる前の爪部523を示す。回路基板1223上には、絶縁フィルム等の絶縁材料が設けられており、磁性部材1224aと回路基板1223との絶縁性が確保される。回路基板1223上には、平板部52の切欠部521に対応する位置に、ホール素子8が取り付けられている。ホール素子8は切欠部521を介して、ロータ部121の界磁用磁石1213(図1参照)に対向する。
第2の実施形態に係る軸流ファンでは、ベース部1221の突起61が省略されており、磁性部材1224aは回路基板1223のみに固定される。磁性部材1224a、下部インシュレータ43aおよびベース部1221を除く、軸流ファンの他の構造は、第1の実施形態に係る軸流ファン1と同様である。
磁性部材1224aが、回路基板1223および電機子1222に固定される際には、まず、図21に示す回路基板1223が、磁性部材1224aの平板部52の内側に配置される。平板部52の下面が、回路基板1223の上面に当接するとともに、爪部523が、回路基板1223よりも下方に突出する。磁性部材1224aの爪部523が、回路基板1223の下面に当接するように内側に折り曲げられて、磁性部材1224aが回路基板1223に固定される。
図23は、第3の実施形態に係る軸流ファンの磁性部材1224bを示す平面図である。磁性部材1224bでは、図4に示す磁性部材1224の穴部53が省略される。円筒部51では、図23における上側の一部が切り欠かれて、平板部52の一部が径方向内方に突出する。以下、平板部52のこの部位を「突起54」という。突起54と周方向において反対側、すなわち図23の下側には、磁性部材1224bを径方向に横断するスリット状の切欠部55が設けられる。他の形状は、磁性部材1224とほぼ同様である。
平板部52における切欠部55の周方向の幅は、軸方向切欠部551の下部5512の周方向における幅と、同じに設定される。
図30に示すように、下部インシュレータ43bに対して磁性部材1224bを傾けた状態にて、磁性部材1224bの突起54の先端が、突出部71aの溝部712に向かって下部インシュレータ43bの径方向外側から挿入される。このとき、図23に示す磁性部材1224bの切欠部55は、図24に示す下部インシュレータ43bの微小突起72の下方(図24における紙面手前側)に位置する。
8 ホール素子
11 翼
12 モータ
43,43a,43b 下部インシュレータ
51 (磁性部材の)円筒部
52 (磁性部材の)平板部
61 (ベース部の)突起
71,4321,4324 突出部
120 軸受機構
121 ロータ部
122 ステータ部
412 ティース部
432 ティース被覆部
521,521a (平板部の)切欠部
522 (平板部の)外縁部
1211 ロータホルダ
1213 界磁用磁石
1221 ベース部
1222 電機子
1223 回路基板
1224,1224a,1224b 磁性部材
4321a (突出部の)先端
4323 (ティース被覆部の)外縁部
J1 中心軸
Claims (9)
- ステータ部と、
中心軸を中心として回転するロータ部と、
前記ロータ部を前記ステータ部に対して回転可能に支持する軸受機構と、
を備え、
前記ロータ部が、
有蓋略円筒状のロータホルダと、
前記ロータホルダの内側に取り付けられた界磁用磁石と、
を備え、
前記ステータ部が、
前記ロータホルダの内側に配置され、前記界磁用磁石との間でトルクを発生する電機子と、
前記電機子の前記ロータホルダの蓋部とは前記中心軸方向において反対側に位置し、前記電機子が直接または間接的に固定されるベース部と、
前記界磁用磁石と前記ベース部との間に位置し、前記界磁用磁石との間に磁気的吸引力を発生する磁性部材と、
を備え、
前記磁性部材が、
前記電機子のインシュレータの前記中心軸を中心とする径方向外側における前記ベース部側の端部が貫通し、中心軸に垂直な方向において、前記界磁用磁石の内側面の下部と対向する略円筒状の円筒部と、
前記円筒部の前記ベース部側の端部から前記中心軸を中心とする径方向外方へと広がり、前記界磁用磁石の前記ベース部側の端部に対向する略環状の平板部と、を備え、
前記円筒部の一部は、径方向に貫通する穴部を有し、
前記電機子が、径方向外方に伸びる複数のティースを有し、
前記インシュレータの前記ベース部側の前記端部が、前記複数のティースの先端側から前記ベース部に向かって突出する複数の突出部を有し、
前記突出部は、前記磁性部材の前記穴部に係合して前記磁性部材の前記中心軸方向における位置を固定する係合部を備えるモータ。 - 請求項1に記載のモータにおいて、
前記円筒部が前記インシュレータの前記端部に外接するモータ。 - 請求項1または2に記載のモータにおいて、
前記穴部は、上部が2つに分かれて伸びる略U字状であるモータ。 - 請求項3に記載のモータにおいて、
前記円筒部は、前記略U字状の穴部に挟まれる部分に位置し、下方に向かって突出する凸部を有し、
前記凸部は、下方に向かうに従って中心軸に近づくように傾斜しているモータ。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載のモータにおいて、
前記平板部が前記中心軸に平行な方向において前記ベース部に固定されるモータ。 - 請求項1ないし5のいずれかに記載のモータにおいて、
前記磁性部材と前記ベース部との間に、前記電機子に対して位置が固定された回路基板をさらに備え、
前記磁性部材の前記平板部が前記回路基板に固定されるモータ。 - 請求項1ないし6のいずれかに記載のモータにおいて、
前記平板部が切欠部を有し、
前記切欠部を介して前記界磁用磁石の回転位置を検出するホール素子と前記界磁用磁石とが対向するモータ。 - 請求項7に記載のモータにおいて、
前記平板部における前記切欠部の数が1つであるモータ。 - 請求項1ないし8のいずれかに記載のモータと、
前記モータの前記ロータホルダから前記径方向外方へと突出し、前記中心軸を中心として回転することによりエアの流れを発生する複数の翼と、を備える送風ファン。
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