JP6172234B2 - 電動機および送風装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動機および送風装置に関する。

従来、電動機としては、特開昭６３−２５３８４６号公報（特許文献１）に記載されているものがある。この電動機は、ステータと、ロータと、ステータの軸方向の一方側に位置して、ロータに取り付けられると共にファンが取り付けられている取付部とを備えている。この取付部を介して、電磁力によって生じるロータの回転力をファンに伝えて、ファンを回転させている。

特開昭６３−２５３８４６号公報

上記従来の電動機では、上記ファン取付部の一方側の端面の全面がファンの取付面と接触している。このため、電磁力に起因する振動が上記ロータから上記ファンまで伝わって、電磁力に起因する騒音が発生するという問題があった。

そこで、本発明の課題は、電磁力に起因する騒音を低減できる電動機を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の電動機は、
ステータと、
上記ステータの径方向外側に配置される筒状のロータと、
上記ステータの軸方向の一方側に位置して、上記ロータに取り付けられているファン取付部と
を備え、
上記ファン取付部の一方側の端面は、ファンの取付面と接触する接触領域と、上記ファンと接触しない非接触領域とを有し、
上記ロータの振動が上記ファンに伝わる経路上において、上記非接触領域は上記ロータと上記接触領域の間に位置し、
上記接触領域は金属部材からなり、かつ、上記非接触領域は樹脂部材からなることを特徴としている。

上記構成によれば、上記ファン取付部の一方側の端面は、ファンの取付面と接触する接触領域と、ファンの取付面と接触しない非接触領域とを有する。このため、上記ファン取付部の端面の全面がファンの取付面と接触する場合よりも、ファン取付部の端面とファンの取付面との接触面積を低減できる。したがって、電磁力に起因する振動が上記ロータから上記ファンまで伝わるのを抑制し、電磁力に起因する騒音を低減できる。
また、上記接触領域は、金属部材からなるので、例えば上記接触領域が樹脂部材からなる場合に比べて、上記接触領域の面精度を向上できる。したがって、上記ファン取付部の端面とファンの取付面との密着度を向上でき、ファン取付部の端面とファンの取付面との間に生じるびびり振動を抑制でき、騒音をさらに低減できる。

また、一実施形態の電動機では、
上記接触領域は、上記ロータよりも径方向内側、かつ、上記非接触領域の径方向内側に位置している。

上記実施形態によれば、上記接触領域は、上記ロータよりも径方向内側、かつ、上記非接触領域の径方向内側に位置している。このため、上記ファン取付部の端面の全面がファンの取付面と接触する場合よりも、上記ロータから上記ファンまでの距離を大きくすることができる。したがって、電磁力に起因する振動が上記ロータから上記ファンまで伝わるのを抑制し、電磁力に起因する騒音をさらに低減できる。

また、一実施形態の電動機では、
上記接触領域は、上記非接触領域よりも上記軸方向に突出している。

上記実施形態によれば、上記接触領域は、上記非接触領域よりも上記軸方向に突出しているので、上記電動機側に上記非接触領域を確実に設けることができ、電磁力に起因する騒音を確実に低減できる。

また、一実施形態の送風装置では、
上記電動機と、
上記電動機の上記ファン取付部の端面に取り付けられたファンと
を備える。

上記実施形態によれば、上記送風装置は、上記電動機から上記ファンに伝わる振動を抑制できるので、電磁力に起因する騒音を低減できる。

また、一実施形態の送風装置では、
上記電動機の上記ファン取付部は、上記端面から上記軸方向に突出する突起部を有し、
上記ファンは、上記ファンを上記軸方向に貫通する貫通孔を有し、
上記突起部は、上記貫通孔内に、この貫通孔の内周面と間隔を空けて挿入されている。

上記実施形態によれば、上記突起部は、上記貫通孔内に、この貫通孔の内周面と間隔を空けて挿入されているので、上記ファンに接触しない。したがって、電磁力に起因する振動が上記突起部から上記ファンまで伝わるのを防止し、電磁力に起因する騒音の発生を防止できる。

また、例えば、上記電動機に上記ファンを取り付けるときの目印として、上記突起部を利用できる。

本発明の電動機によれば、ファン取付部の一方側の端面は、ファンの取付面と接触しない非接触領域とを有するので、電磁力に起因する騒音を低減できる。

図１は本発明の電動機の概略的な構成を示す断面図である。 図２は上記電動機のステータおよびロータの概略的な構成を示す断面図である。 図３は本発明の送風装置の分解斜視図である。 図４は上記送風装置の概略的な構成を示す断面図である。 図５は上記送風装置の運転周波数と騒音値との関係を示す図である。 図６は比較例の送風装置の運転周波数と騒音値との関係を示す図である。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は本発明の電動機１の概略的な構成を示し、仮想的な回転軸Ｐを含む断面における断面図を示している。

上記電動機１は、ロータ１０とステータ２０とシャフト３０と複数の軸受４１，４２とを備えている。

シャフト３０は回転軸Ｐに沿って延在する棒状（例えば円柱状）の部材であり、導電性を有する。シャフト３０は例えば金属（例えばステンレス鋼など）で形成される。

なお以下では、回転軸Ｐに沿う方向を軸方向と呼び、回転軸Ｐを中心とした周方向および径方向をそれぞれ単に周方向および径方向と呼ぶ。

ステータ２０はステータコア２１と巻線２２とを備えている。ステータコア２１は軟磁性体で形成されており、導電性を有する。ステータコア２１は複数のティース２１１とバックヨーク２１２とを有している。

図２はステータ２０とロータ１０との概略的な構成の一例を示す断面図である。図２においては、回転軸Ｐに垂直な断面であって、ティース２１１を通る断面が示されている。

ティース２１１は複数設けられており、これら複数のティース２１１はシャフト３０（回転軸Ｐ）の周囲に配置される。より具体的には、複数のティース２１１は周方向に沿って間隔を空けて並んで配置され、回転軸Ｐを中心として放射状に配置される。

バックヨーク２１２は複数のティース２１１の一端（図１では内周側の一端）同士を磁気的に連結する。バックヨーク２１２は例えば回転軸Ｐを中心とした筒状（略円筒状）の形状を有している。

ステータコア２１は例えば軸方向に沿って積層される複数の積層鋼板によって形成されてもよい。これにより、ステータコア２１に生じる渦電流を低減することができる。なおステータコア２１は必ずしも積層鋼板によって構成される必要はなく、例えば樹脂を含んで形成される圧粉磁心であってもよい。これによっても、渦電流は低減される。

巻線２２は、例えばインシュレータ２３を介してティース２１１に巻回される。この巻線２２は径方向に沿う軸を巻回軸としてティース２１１に巻回される。インシュレータ２３は絶縁性の材料によって形成されており、巻線２２とティース２１１との間を絶縁する。なお、本明細書で特に断りのない限り、巻線はこれを構成する導線の１本１本を指すのではなく、導線が一纏まりに巻回された態様を指す。これは図面においても同様である。また、巻始め及び巻終わりの引出線、及びそれらの結線も図面においては適宜に省略している。

ロータ１０はステータ２０の径方向外側に配置され、回転軸Ｐを中心とした略円筒形状を有している。ロータ１０は磁極部材１１を有している。磁極部材１１はステータ２０に対して界磁磁束を供給する部材であり、エアギャップを介してステータ２０に対面する。

図１に示すように、磁極部材１１は、ステータ２０よりも外周側（シャフト３０とは反対側）に設けられている。言い換えれば、ロータ１０はステータ２０よりもシャフト３０から遠い位置に設けられる。かかる電動機１はいわゆるアウターロータ型の電動機である。

磁極部材１１は、例えば永久磁石によって形成され、周方向において交互に異なる極性の磁極面をステータ２０に向けて呈する。磁極部材１１は例えばボンド磁石である。磁極部材１１には、自身を貫通する孔１３が形成され、ステータ２０はこの孔１３の内部に配置されることになる。ボンド磁石における磁石片としては、例えばフェライト磁石を採用することができる。

このようなロータ１０およびステータ２０において、巻線２２へと適切に交流電圧が印加されることにより、ステータ２０はロータ１０へと回転磁界を供給することができる。これに伴ってロータ１０はステータ２０に対して回転することとなる。

ステータ２０は、ステータ固定部２５によってシャフト３０に固定される。つまりステータ固定部２５はステータ２０に固定されるとともに、シャフト３０にも固定される。例えばステータ固定部２５は樹脂によって形成されており、ステータ２０およびシャフト３０と一体に成形される。

ステータ固定部２５は、例えば軸方向の両側においてステータ２０を密着して覆っている。また、巻線２２の周方向における相互間に空隙が存在していれば、ステータ固定部２５は当該空隙を埋めていてもよい。なお、巻線２２の巻数（層数）を増やして、巻線２２の相互間の空隙を狭くしても構わない。これにより、ティース２１１の間の空隙に対して巻線２２が占める体積率（占積率）を向上することができ、ひいては電動機１の効率を向上できる。

ステータ固定部２５はステータ２０を覆うので、ステータ２０を保護できる。ステータ２０のロータ１０との対向面（ティース２１１の外周面）は、ステータ固定部２５によって覆われておらず、露出している。これは、ステータ２０とロータ１０との間の磁気抵抗を低減するためである。これにより、電動機１の効率を向上することができる。なお、ステータ固定部２５はバックヨーク２１２の内周面２６を覆っていないものの、この内周面２６を覆ってもよい。これにより、バックヨーク２１２の内周面２６も保護することができる。

バックヨーク２１２の内周面２６は孔を形成しており、この孔は軸方向の一方側（以下、上側と呼ぶ）に開口するものの、軸方向の他方側（以下、下側と呼ぶ）において、ステータ固定部２５によって、その一部が塞がれている。そして、シャフト３０が孔を軸方向に貫通し、孔の底面（ステータ固定部２５によって形成された面）において、シャフト３０の一端部がステータ固定部２５に埋め込まれて固定されている。

以上のように、ステータ固定部２５はステータ２０とシャフト３０とを固定するので、ステータ２０とシャフト３０とを連結する連結部としても機能する。

ロータ１０は、ファン取付部１５および軸受４１，４２によってシャフト３０に対して回転可能に取り付けられている。シャフト３０には、複数の軸受４１，４２が取り付けられている。

軸受４１，４２は、シャフト３０に外嵌した状態で、シャフト３０に固定される。軸受４１，４２は軸方向で互いに間隔を空けてシャフト３０に取り付けられている。なお、２つの軸受４１，４２が設けられているものの、一つの軸受のみが設けられてもよく、３つ以上の軸受が設けられてもよい。

ファン取付部１５は、ステータ２０の軸方向の上側に位置して、間隔を空けてステータ２０およびステータ固定部２５と対面している。このファン取付部１５は、ロータ１０に取り付けられると共に、軸受４１，４２を介してシャフト３０に回転可能に取り付けられている。ファン取付部１５の上側の端面１５Ａは、後述するファン６０（図３に示す）の取付面と接触する接触領域５２Ａと、ファン６０と接触しない非接触領域１２１Ａとを有している。ファン取付部１５は、軸受ハウジング５０と連結部１２とを有している。

軸受ハウジング５０は、例えば導電性の部材であり、例えば金属（例えばアルミ）によって形成されている。軸受ハウジング５０は、筒状部５１と、この筒状部５１の上側の部分から径方向外側に延在するフランジ部５２とを有している。このフランジ部５２の上側の端面は、ファン６０の取付面と接触するようになっており、上記接触領域５２Ａを形成している。

筒状部５１は、間隔を空けてシャフト３０を囲んでいる。筒状部５１の内周面には、軸受４１，４２が内嵌されている。

連結部１２は、軸受ハウジング５０とロータ１０とを連結している。この連結部１２は、例えば樹脂で形成されている。連結部１２は、内側筒状部１２３と、上面部１２１と、突起部１２４と、外側筒状部１２２とを有している。

連結部１２の内側筒状部１２３は、筒状形状を有している。内側筒状部１２３は、軸受ハウジング５０のフランジ部５２の外周縁部において軸受ハウジング５０に固定されている。

連結部１２の上面部１２１は、板状のリング形状を有している。上面部１２１は、内側筒状部１２３の上端部から径方向外側に延在している。上面部１２１の上側の端面は、上記ファンの取付面と間隔を空けて対向するようになっており、非接触領域１２１Ａを形成する。接触領域５２Ａは、ロータ１０よりも径方向内側、かつ、非接触領域１２１Ａの径方向内側に位置している。また、接触領域５２Ａは、非接触領域１２１Ａよりも軸方向に突出している。

連結部１２の突起部１２４は、略円柱形状を有している。突起部１２４は、非接触領域１２１Ａから軸方向の上側へ突出している。突起部１２４は、上面部１２１の外縁部に２つ設けられており、これらの突起部１２４は、回転軸Ｐに対して互いに対称に位置している。

連結部１２の外側筒状部１２２は、筒状形状を有している。外側筒状部１２２は、上面部１２１の外周縁部から軸方向の下側へ突出している。外側筒状部１２２は、ロータ１０（磁極部材１１）に固定されている。

このような電動機１において、巻線２２に交流電圧を印加することによって、ステータ２０は、ロータ１０に回転磁界を供給する。これにより、ロータ１０は、ステータ２０に対して回転する。

電動機１は、ファンを駆動する。図３は、電動機１とファン６０とを備える送風装置の分解斜視図である。図４は、上記送風装置の概略的な構成を示し、仮想的な回転軸Ｐを含む断面における断面図である。

図３および図４に示すように、ファン６０は、取付板６１と、複数の羽根６３と、上部板６４とを備えている。ファン６０は、電動機１のファン取付部１５に取り付けられ、ロータ１０の回転に伴って回転する。ファン６０は、遠心ファンであって、より具体的な一例としてはターボファンである。

取付板６１は、中央部が盛り上がった板状の形状を有している。取付板６１は、軸方向に沿って見たとき、略円形状になっている。取付板６１は、電動機１のファン取付部１５に取り付けられる中央部６１１と、この中央部６１１の外周端部から電動機１を囲むように略軸方向に延在する筒状部６１２と、この筒状部６１２の、中央部６１１と反対側の端部から、径方向外側に延在するフランジ部６１３とを有している。

中央部６１１は、径方向外側部分に、軸方向に貫通する２つの貫通孔６２１を有している。これらの貫通孔６２１には、電動機１にファン６０を取り付けるとき、電動機１の突起部１２４が挿入される。このように、電動機１にファン６０を取り付けるときの目印として、この突起部１２４を利用できるようになっている。ファン６０が電動機１に取り付けられると、突起部１２４は、貫通孔６２１内に、貫通孔６２１の内周面６２１Ａと間隔を空けて位置する。

中央部６１１の筒状部６１２側の端面は、ファン６０の取付面６１１Ａを形成している。この取付面６１１Ａは、接触領域５２Ａに接触するようになっている。

複数の羽根６３は、回転軸Ｐの周りで互いに間隔を空けて並んで配置され、取付板６１に固定されている。複数の羽根６３は、電動機１よりも径方向外側に取り付けられる。

上部板６４は、羽根６３に対して取付板６１の反対側に固定されている。上部板６４は、回転軸Ｐに沿って見て、回転軸Ｐを中心としたリング状の形状を有している。

かかる送風装置において、電動機１およびファン６０の回転に伴って、ファン６０は主として上部板６４の開口部を介して上部から空気を吸い込み、径方向の外側に空気を吹き出す。

図５は、本発明の送風装置の運転周波数と騒音値との関係を示す図である。図６は、比較例の送風装置の運転周波数と騒音値との関係を示す図である。図５および図６において、横軸は運転周波数［Ｈｚ］を表し、縦軸は騒音値［ｄＢＡ］を表している。ここで、比較例の送風装置は、本発明の送風装置と比べ、電動機の取付面の全面がファンの取付面と接触している点だけが異なっている。送風装置の運転周波数とは、送風装置のファンの回転周波数である。

図６に示すように、比較例の送風装置では、運転周波数が約３３０Ｈｚ，約４１０Ｈｚ，約５００Ｈｚのとき、電磁力に起因する騒音値が突出して大きくなっている。これに対し、図５に示すように、本発明の送風装置では、運転周波数が約３３０Ｈｚ，約４１０Ｈｚ，約５００Ｈｚのとき、電磁力に起因する騒音値が突出して大きくなっておらず、上記騒音値を低減できた。

上記構成の電動機１によれば、ファン取付部１５の端面１５Ａは、ファン６０の取付面６１１Ａと接触する接触領域５２Ａと、ファン６０の取付面６１１Ａと接触しない非接触領域１２１Ａとを有する。このため、ファン取付部１５の端面１５Ａの全面がファン６０の取付面６１１Ａと接触する場合よりも、ファン取付部１５の端面１５Ａとファン６０の取付面６１１Ａとの接触面積を低減できる。したがって、電磁力に起因する振動がロータ１０からファン６０まで伝わるのを抑制し、電磁力に起因する騒音を低減できる。

また、上記接触領域５２Ａは、上記ロータ１０よりも径方向内側、かつ、上記非接触領域１２１Ａの径方向内側に位置している。このため、ファン取付部１５の端面１５Ａの全面がファン６０の取付面６１１Ａと接触する場合よりも、ロータ１０から上記接触領域５２Ａまでの距離を大きくすることができる。したがって、電磁力に起因する振動がロータ１０からファン６０まで伝わるのを抑制し、電磁力に起因する騒音をさらに低減できる。

また、上記接触領域５２Ａは、上記非接触領域１２１Ａよりも軸方向に突出しているので、上記電動機１側に非接触領域１２１Ａを確実に設けることができ、電磁力に起因する騒音を確実に低減できる。

また、上記接触領域５２Ａは、金属部材からなるので、例えば上記接触領域５２Ａが樹脂部材からなる場合に比べて、接触領域５２Ａの面精度を向上できる。したがって、ファン取付部１５の端面１５Ａとファン６０の取付面６１１Ａとの密着度を向上でき、ファン取付部１５の端面１５Ａとファン６０の取付面６１１Ａとの間に生じるびびり振動を抑制でき、騒音をさらに低減できる。

また、上記送風装置は、上記電動機１から上記ファン６０に伝わる振動を抑制できるので、電磁力に起因する騒音を低減できる。

また、上記突起部１２４は、上記貫通孔６２１内に、この貫通孔６２１の内周面６２１Ａと間隔を空けて挿入されているので、上記ファン６０に接触しない。したがって、電磁力に起因する振動が突起部１２４からファン６０まで伝わるのを防止し、電磁力に起因する騒音の発生を防止できる。

なお、上記実施形態では、接触領域５２Ａは、ロータ１０よりも径方向内側、かつ、非接触領域１２１Ａの径方向内側に位置していたが、これに限られない。例えば、接触領域が非接触領域の径方向外側に位置していてもよい。

また、上記実施形態では、接触領域５２Ａは、非接触領域１２１Ａよりも軸方向に突出していたが、これに限られない。例えば、電動機の取付面を平坦な面にする一方、ファンの取付面に凹凸を設けて、ファンの取付面が接触領域と非接触領域とを有するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、接触領域５２Ａは、金属部材からなっていたが、これに限らず、樹脂部材など、他の材質からなっていてもよい。

また、上記実施形態では、ファン取付部１５は、２つの突起部１２４を有していたが、これに限らず、突起部を１つだけ有していてもよいし、３つ以上有していてもよい。また、取付部が突起部を有していなくてもよい。

本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々変更して実施することができる。

１ 電動機
１０ ロータ
１５ ファン取付部
１５Ａ 端面
２０ ステータ
５２Ａ 接触領域
６０ ファン
１２１Ａ 非接触領域
１２４ 突起部
６１１Ａ 取付面
６２１ 貫通孔
６２１Ａ 内周面

Claims (5)

1. ステータ(２０)と、
   上記ステータ(２０)の径方向外側に配置される筒状のロータ(１０)と、
   上記ステータ(２０)の軸方向の一方側に位置して、上記ロータ(１０)に取り付けられているファン取付部(１５)と
   を備え、
   上記ファン取付部(１５)の一方側の端面(１５Ａ)は、ファン(６０)の取付面(６１１Ａ)と接触する接触領域(５２Ａ)と、上記ファン(６０)と接触しない非接触領域(１２１Ａ)とを有し、
   上記ロータ(１０)の振動が上記ファン(６０)に伝わる経路上において、上記非接触領域(１２１Ａ)は上記ロータ(１０)と上記接触領域(５２Ａ)の間に位置し、
   上記接触領域(５２Ａ)は金属部材からなり、かつ、上記非接触領域(１２１Ａ)は樹脂部材からなることを特徴とする電動機。
2. 請求項１に記載の電動機において、
   上記接触領域(５２Ａ)は、上記ロータ(１０)よりも径方向内側、かつ、上記非接触領域(１２１Ａ)の径方向内側に位置していることを特徴とする電動機。
3. 請求項１または２に記載の電動機において、
   上記接触領域(５２Ａ)は、上記非接触領域(１２１Ａ)よりも上記軸方向に突出していることを特徴とする電動機。
4. 請求項１から３までのいずれか一つに記載の電動機（１）と、
   上記電動機（１）の上記ファン取付部(１５)に取り付けられたファン(６０)と
   を備えることを特徴とする送風装置。
5. 請求項４に記載の送風装置において、
   上記電動機（１）の上記ファン取付部(１５)は、上記端面(１５Ａ)から上記軸方向に突出する突起部(１２４)を有し、
   上記ファン（６０）は、上記ファン（６０）を上記軸方向に貫通する貫通孔（６２１）を有し、
   上記突起部(１２４)は、上記貫通孔(６２１)内に、この貫通孔(６２１)の内周面(６２１Ａ)と間隔を空けて挿入されていることを特徴とする送風装置。