JP6827331B2

JP6827331B2 - アウターロータ型モータ

Info

Publication number: JP6827331B2
Application number: JP2017014501A
Authority: JP
Inventors: 拓次山田; 宏紀黒岩
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2017-01-30
Publication date: 2021-02-10
Anticipated expiration: 2037-01-30
Also published as: US10594186B2; JP2018125920A; CN108377046A; US20180219446A1; EP3355451A1

Description

本発明は、例えばＨＶＡＣ（暖房、換気及び空調：Heating, Ventilation, and Air Conditioning）機器などに駆動源として用いられるアウターロータ型モータに関する。

空気流を発生させるインペラをモータにより回転駆動する空調装置には、ブラシ付きモータが用いられていたが、近年ブラシレスモータが用いられるようになっている。HVAC用のブロワモータは、出力が高く、例えば車載エアコン用のモータにおいては騒音対策をする必要がある。モータの固有振動数とインペラの回転に伴って発生する振動周波数とが一致したとき、共振が発生し、振動が大きくなり、騒音が発生する。

このため、軸受ハウジングと金属製の調整部材を成形型に配置してインサート成形するか、軸受ハウジングに設けられた凹部に調整部材をアウトサート成形することで、軸受ハウジングと組み付けられる機器取付け部の固有振動数が、軸受ハウシングから伝搬してくる振動数と異なるように調整部材により調整され、共振を抑制するようになっている（特許文献１）。

特開２０１５−１２０２号公報

上述した特許文献１の構成では、モータから発生する固有の振動を抑えることはできず、軸受ハウジングにインサート成形若しくはアウトサート成形される固有振動が異なる調整部材により抑制するようになっている。
しかしながら、モータには回転子マグネットと固定子極歯との磁気吸引力が径方向に作用するうえに回転子ヨークの天面振れが軸方向に発生するおそれがある。さらには、ロータヨークには軽量化を図るための抜き孔（貫通孔）が周方向で複数箇所に設けられることから、回転子軸と回転子ヨークとの組み付け部の強度不足により天面振れが発生し易い。
よって、モータ固有の振動数と、ファンユニットとの低い周波数領域で共振が発生し易いという課題がある。
また、固有振動数が異なる部材をモータ構成部品とインサート成形若しくはアウトサート成形するのは、工数がかかり製造コストが嵩む。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、回転子ヨークと回転子軸との嵌合部の強度を向上させて天面振れを抑制して、負荷となる被回転体の回転により発生する振動とモータ振動との共振を抑制し静音化を実現したアウターロータ型モータを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
固定子極歯にコイルが巻き付けられた固定子コアを有する固定子と、前記固定子極歯に対向する回転子マグネットを備えた回転子ヨークの中心部に一体に組み付けられた回転子軸が回転可能に軸支された回転子と、を備えたアウターロータ型モータであって、前記回転子ヨークは、カップ状に形成された天面部に回転子ハブが回転子軸と一体に組み付けられ、前記回転子ハブの内底部には、少なくとも前記回転子軸と同心状の環状リブが形成されており、前記回転子ヨークの内底部において前記回転子ハブに形成された環状リブにフランジ部を重ね合わせて補強ハブが前記回転子ヨークと共に前記回転子軸に同心状に組み付けられていることを特徴とする。
或いは固定子極歯にコイルが巻き付けられた固定子コアを有する固定子と、前記固定子極歯に対向する回転子マグネットを備えた回転子ヨークの中心部に一体に組み付けられた回転子軸が回転可能に軸支された回転子と、を備えたアウターロータ型モータであって、前記回転子ヨークは、カップ状に形成された天面部に回転子ハブが回転子軸と一体に組み付けられ、前記回転子ハブの天面部には、少なくとも前記回転子軸と同心状の環状溝が形成されており、前記回転子ヨークの天面部において前記回転子ハブに形成された環状溝にフランジ部を重ね合わせて補強ハブが前記回転子ヨークと共に前記回転子軸に同心状に組み付けられていることを特徴とする。
上記構成によれば、カップ状に形成された天面部に回転子ハブが回転子軸と一体に組み付けられ、回転子ヨークと共に回転子軸に同心状に組み付けられた補強ハブが回転子ハブと重ね合わせて組み付けられているので、回転子ヨークと回転子軸との嵌合部の強度が向上し、天面振れを防ぐと共に回転子軸に組み付けられる被回転体（例えばファン）との共振を防ぐことができ、静音化を図ることができる。
また、環状リブ若しくは環状溝を形成することで回転子ハブ自体の機械的強度が向上するうえに環状リブ若しくは環状溝にフランジ部を重ね合わせた補強ハブにより更に回転子ヨークの機械的強度が向上するため、回転子ヨークが天面振れし難くなり、静音化することができる。

前記補強ハブは、金属板が絞り加工されて形成された底部を囲む側部外周縁部に形成されたフランジ部が前記回転子ハブと重ね合わせて組み付けられていることが好ましい。
これにより、回転子ハブに重ね合わせた補強ハブによりの機械的強度が向上すると共に、補強ハブの固有振動数が回転子ヨークとの固有振動数と異なるため、共振を防ぐことができる。また、回転子ヨークと補強ハブは回転子軸に対して同心状に圧入されて組み付けられるため、組み付けに手間取ることもない。

前記回転子ハブの内底部には、径方向に複数の放射状リブが前記環状リブ若しくは前記環状溝と交差するように形成されていることが望ましい。
これにより、回転子ハブ自体の機械的強度が向上するため、回転子の回転に伴って回転子ヨークが振動し難くなる。

前記回転子ヨークには周方向で複数の抜き孔が形成されていることにより、回転子ヨークの軽量化を図ることができるうえに回転子ヨークの強度向上を図ることができ、静音化も実現することができる。

回転子ヨークと回転子軸との嵌合部の強度を向上させて天面振れを抑制して、負荷となる被回転体の回転により発生する振動とモータ振動との共振を抑制し静音化を実現したアウターロータ型モータを提供することができる。

第一実施例にかかるアウターロータ型モータを備えた送風機の軸方向断面図である。図１のモータ部分の軸方向断面図である。図１の回転子ヨークの上方斜視図である。図１の回転子ヨークの下方斜視図である。図１の補強ハブの斜視図である。第二実施例にかかるアウターロータ型モータを備えた送風機の軸方向断面図である。図６のモータ部分の軸方向断面図である。図６の回転子ヨークの上方斜視図である。図６の回転子ヨークの下方斜視図である。図６の補強ハブの斜視図である。

［第一実施例］
以下、本発明に係るアウターロータ型モータの一実施形態について、図１乃至図５に示す添付図面を参照しながら説明する。本実施形態は、アウターロータ型モータを車載用送風機の駆動源として用いた場合を例示して説明する。アウターロータ型モータとしては、ＤＣブラシレスモータが用いられる。

図１に示すように、送風機１は、インペラ２が回転子軸３に組み付けられたモータ５の直上に同軸に組み付けられている。モータ５は固定子５Ａ及び回転子５Ｂを備えている。送風機１は、モータ５を起動すると、インペラ２の回転により図示しないブロワケース内に軸方向から外気を吸い込んでインペラ２の外周方向から圧縮空気を送風するようになっている。インペラ２の軸方向下側には凹部（収納空間４）が形成されており、該収納空間４内には、後述する回転子５Ｂが軸方向に重ね合わせた位置で組み付けられるようになっている。

固定子５Ａの構造について説明する。モータベース部６には、モータ基板７が組み付けられている。モータ基板７には、モータ５を駆動制御する駆動回路が設けられている。また、モータ基板７にはモータコイルから引き出されたコイルリードが接続されている。

モータベース部６には筒状の軸受ハウジング８が起立して一体形成されている。軸受ハウジング８の筒孔には一対の軸受部（ボールベアリング）９ａ，９ｂが設けられている。一対の軸受部９ａ，９ｂにより回転子軸３の一端側が回転可能に軸支されている。また、軸受ハウジング８の外周面には、固定子コア１０が組み付けられている。固定子コア１０は、環状のコアバック部１０ｂから径方向外側に放射状に固定子極歯１０ａが複数突設されている。各極歯１０ａにはインシュレータ１１を介してモータコイル１０ｃが巻かれている。

次に回転子５Ｂの構成について図２を参照して説明する。回転子軸３の一端は、一対の軸受部９ａ，９ｂにより回転可能に支持されている（図１参照）。回転子軸３の他端側にはカップ状に形成された回転子ヨーク１２が天面部１２ａの中央である回転子ハブ１２ｂに起立形成された筒状のボス部１２ｃに圧入、焼嵌め、接着等によって一体に組み付けられている。回転子ヨーク１２はインペラ２の内径側収納空間４に軸方向に重なり合って組み付けられている（図１参照）。これにより、回転子軸３に同軸に組み付けられるインペラ２と回転子ヨーク１２の軸方向の組み付け高さを抑えて送風機１を小型化することができる。

回転子ヨーク１２の環状に形成された側面の内周側にはセグメント状に分割された複数の回転子磁石１３が設けられている（図４参照）。回転子磁石１３は、回転子ヨーク１２に設けられたいずれかの抜き孔１２ｄを基準として所定間隔をあけて配置される。図２に示すように、各回転子磁石１３は、固定子コア１１の固定子極歯１０ａの先端面（磁束作用面：図１参照）と対向配置されるように、回転子ヨーク１２の内周面に接着固定されている。

図３に示すように、回転子ヨーク１２は、天面部１２ａの中央の回転子ハブ１２ｂには筒状のボス部１２ｃが起立形成されている。このボス部１２ｃには、回転子軸３が圧入、焼嵌め、接着等によって一体に組み付けられる。また、天面部１２ａには、周方向で等間隔に複数の抜き孔（貫通孔）１２ｄが設けられている。これらの抜き孔１２ｄは、回転子ヨーク１２の重量を軽量化するために設けられている。

また、図４に示すように、回転子ハブ１２ｂの内底部１２ｂ１には、円板状の補強ハブ１４が回転子軸３と一体に組み付けられ、回転子ハブ１２ｂと同心状に重ね合わせて組み付けられている。図５に示すように補強ハブ１４は、ＳＵＳ等の金属板が絞り加工されて形成された底部１４ｂを囲む側部１４ｃの外周縁部に形成されたフランジ部１４ｇが回転子ハブ１２ｂと重ね合わせて組み付けられている。

補強ハブ１４は、底部中央部にバーリング加工されて形成された筒状のボス部１４ａが起立形成されている。このボス部１４ａの筒孔に回転子軸３が圧入、焼嵌め、接着等によって一体に組み付けられる（図２参照）。
これにより、回転子ヨーク１２と回転子軸３との嵌合部の強度を向上させて天面振れを抑制して、モータ固有の振動数と負荷となるインペラ２（被回転体）の回転により発生する振動数を異ならせて共振するのを防いで静音化を実現することができる。

図４に示すように、回転子ハブ１２ｂの内底部１２ｂ１には、径方向に複数の放射状リブ１２ｅ（天面部１２ａを上視すると放射状溝１２ｇ：図３）と回転子軸１０と同心円状の環状リブ１２ｆ（天面部１２ａを上視すると環状溝１２ｈ：図３）のうち少なくともいずれかが形成されていることが好ましい。本実施例は、放射状リブ１２ｅ（放射状溝１２ｇ:図３）が環状リブ１２ｆ（環状溝１２ｈ:図３）と交差するように形成されている。

補強ハブ１４は、カップ状に形成された回転子ヨーク１２の内底部側において回転子ハブ１２ｂに形成された同心円状の環状リブ１２ｆにフランジ部１４ｇ（外周縁部）を重ね合わせて組み付けられる。

これにより、回転子ハブ１２ｂ自体の機械的強度が向上するうえに回転子ハブ１２ｂに重ね合わせた補強ハブ１４により更に回転子ヨーク１２の強度が向上するため、回転子ヨーク１２が振動し難くなるため、静音化を向上することができる。
特に、車載エアコン用モータの場合、モータ固有の振動数とエアコンユニットの共振による騒音が発生するおそれがあるが、上記回転子ヨーク１２の回転子ハブ１２ｂの内底部１２ｂ１設けたリブによって天面振れを防ぐとともに、回転子ハブ１２ｂに補強ハブ１４を重ね合わせて共振しない振動数に変化させることで静音化を図ることができる。

［第二実施例］
次にアウターローラ型モータを備えた送風機の他例について図６乃至図１０を参照して説明する。第一実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。

本実施例は、インペラ２やモータ５の構造は第一実施例と同様であるが、回転子軸３に回転子ヨーク１２とともに組み付けられる補強ハブ１４の構成及び組み付け位置が異なっている。
図９に示すように、回転子ハブ１２ｂの内底部１２ｂ１には、径方向に複数の放射状リブ１２ｅ（天面部１２ａを上視すると放射状溝１２ｇ：図８）と回転子軸１０と同心円状の環状リブ１２ｆ（天面部１２ａを上視すると環状溝１２ｈ：図７）が形成されているのは第一実施例と同様である。

図６及び図７に示すように、補強ハブ１４は、回転子ヨーク１２の天面１２ａ側において回転子ハブ１２ｂに形成された環状溝１２ｈに外周縁部であるフランジ部１４ｇを重ね合わせて設けられる。

即ち、図１０に示すように、補強ハブ１４は、ＳＵＳ等の金属板が絞り加工されて形成された内底部１４ｅを囲む側部１４ｆの外周縁部に形成されたフランジ部１４ｇが回転子ハブ１２ｂと重ね合わせて組み付けられている。
補強ハブ１４は、内底部１４ｂの中央部に中心孔１４ｄが穿孔されている。この中心孔１４ｄに回転子軸３が圧入、焼嵌め、接着等によって一体に組み付けられる（図７参照）。

具体的には、図７及び図８に示すように、補強ハブ１４は、カップ状に形成された回転子ヨーク１２の天面１２ａ側において回転子ハブ１２ｂに形成された同心円状の環状溝１２ｈにフランジ部１４ｇ（外周縁部）を重ね合わせて組み付けられる。

図６に示すように、補強ハブ１４は、回転子ヨーク１２の天面１２ａに重ね合わせて組み付けられたまま、インペラ２の収納空間４に収納されて回転子軸３に一体に組み付けられる。

上記構成によっても、回転子ハブ１２ｂ自体の機械的強度が向上するうえに回転子ハブ１２ｂに重ね合わせた補強ハブ１４により更に回転子ヨーク１２の強度が向上するため、回転子ヨーク１２が天面振れし難くなり、静音化することができる。

尚、回転子ヨーク１２の回転子ハブ１２ｂに形成される放射状リブ１２ｅと環状リブ１２ｆは、内底部１２ｂ１側に凸となるように形成されることがより好ましいが、天面部１２ａ側に凸となるように形成されていてもよい。
また、放射状リブ１２ｅと環状リブ１２ｆの数は、実施例に開示された形態に限られるものではなく、更に多くても少なくてもよい。
また、補強ハブ１４の形態は、円板状に限らず、花形や爪形状等他の形態であってもよい。
更には、補強ハブ１４回転子ヨーク１２の内底部１２ｂ１に重ねて配置する場合には、天面部１２ａに重ねて配置する場合に比べて、騒音の発生を抑えられ回転子の軸方向の高さが抑えられるため、好ましい。

１送風機２インペラ３回転子軸４収納空間５モータ５Ａ固定子５Ｂ回転子６モータベース部７モータ基板８軸受ハウジング９ａ，９ｂ軸受部１０固定子コア１０ａ固定子極歯１０ｂコアバック部１０ｃモータコイル１１インシュレータ１２回転子ヨーク１２ａ天面部１２ｂ回転子ハブ１２ｂ１内底部１２ｃボス部１２ｄ抜き孔１２ｅ放射状リブ１２ｆ環状リブ１２ｇ放射状溝１２ｈ環状溝１３回転子磁石１４補強ハブ１４ａボス部１４ｂ底部１４ｃ,１４ｆ側部１４ｄ中心孔１４ｅ内底部１４ｇフランジ部

Claims

固定子極歯にコイルが巻き付けられた固定子コアを有する固定子と、前記固定子極歯に対向する回転子マグネットを備えた回転子ヨークの中心部に一体に組み付けられた回転子軸が回転可能に軸支された回転子と、を備えたアウターロータ型モータであって、
前記回転子ヨークは、カップ状に形成された天面部に回転子ハブが回転子軸と一体に組み付けられ、
前記回転子ハブの内底部には、少なくとも前記回転子軸と同心状の環状リブが形成されており、
前記回転子ヨークの内底部において前記回転子ハブに形成された環状リブにフランジ部を重ね合わせて補強ハブが前記回転子ヨークと共に前記回転子軸に同心状に組み付けられていることを特徴とするアウターロータ型モータ。
固定子極歯にコイルが巻き付けられた固定子コアを有する固定子と、前記固定子極歯に対向する回転子マグネットを備えた回転子ヨークの中心部に一体に組み付けられた回転子軸が回転可能に軸支された回転子と、を備えたアウターロータ型モータであって、
前記回転子ヨークは、カップ状に形成された天面部に回転子ハブが回転子軸と一体に組み付けられ、
前記回転子ハブの天面部には、少なくとも前記回転子軸と同心状の環状溝が形成されており、
前記回転子ヨークの天面部において前記回転子ハブに形成された環状溝にフランジ部を重ね合わせて補強ハブが前記回転子ヨークと共に前記回転子軸に同心状に組み付けられていることを特徴とするアウターロータ型モータ。
前記補強ハブは、金属板が絞り加工されて形成された底部を囲む側部外周縁部に形成されたフランジ部が前記回転子ハブと重ね合わせて組み付けられている請求項１又は請求項２記載のアウターロータ型モータ。
前記回転子ハブの内底部には、径方向に複数の放射状リブが前記環状リブ若しくは前記環状溝と交差するように形成されている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のアウターロータ型モータ。
前記回転子ヨークには周方向で複数の抜き孔が形成されている請求項１乃至請求項４いずれかに記載のアウターロータ型モータ。