JP6974760B2 - モータ組立体、及び、空気調和装置 - Google Patents

Description

モータ組立体、及び、空気調和装置に関する。

特許文献１（特開２０１９−１０３２８１号公報）に示されているように、従来のモータとして、コイルを有する固定子（ステータ）と、その固定子の外周側において回転する回転子（ロータ）とを備えるものがある。

固定子、及び、固定子の外周側において回転する回転子、を備えるモータでは、周囲環境によっては、固定子と回転子との隙間の空間に空気が滞留することがある。固定子と回転子との隙間やその近傍の空間に空気が滞留すると、モータの発熱が外部に逃げにくい状況が生じ、モータの回転数を上げることができない、あるいは、外部から強制的にモータを冷やす構造が必要になる。

第１観点のモータは、固定子と、回転子とを備えている。固定子は、コイル保持部と、第１部とを有している。コイル保持部は、コイルを保持する。第１部は、コイル保持部から径方向外方に延びる。回転子は、磁石と、その磁石を保持する磁石保持部とを有している。磁石保持部は、環状の第１空間に位置する。第１空間は、コイル保持部の径方向外側に位置する。第１部は、第１空間に接する第１面と、その第１面に接していない第２面とを有している。第１部には、第１面から第２面に向かって凹む凹部、及び／又は、第１面から第２面まで貫通する貫通孔、が形成されている。

ここでは、固定子のコイル保持部の径方向外側の第１空間に、回転子の磁石保持部が配置される。そして、その第１空間に接する固定子の第１部の第１面から、第１部の第２面に向かって、凹部、及び／又は、貫通孔が形成されている。この凹部あるいは貫通孔の存在によって、固定子のコイル保持部と回転子の磁石保持部との隙間やその近傍の空間に存在する空気には、回転子の回転に応じて乱れが生じる。この空気の乱れによって、固定子のコイル保持部と回転子の磁石保持部との隙間やその近傍の空間と、その空間以外の近隣の空間との間における空気の交換（対流）が促進されて、モータの放熱性が向上する。

第２観点のモータは、第１観点のモータであって、第１部には、貫通孔が形成されている。貫通孔は、周方向に延びる円弧状の孔である。

ここでは、貫通孔として、円孔ではなく円弧状の孔を第１部に形成している。このため、貫通孔の断面積を大きくすることが容易になり、更にモータの放熱性を向上させることができる。

第３観点のモータは、第１観点又は第２観点のモータであって、第１部には、２以上の凹部及び／又は貫通孔が形成されている。

ここでは、複数の凹部及び／又は貫通孔を第１部に形成している。このため、更にモータの放熱性を向上させることができる。

なお、複数の貫通孔を第１部に形成している場合には、いずれかの貫通孔を入口とし、他方を出口とする還流による放熱が促進されたり、温度の高い（密度の低い）空気が上昇口としてのいずれかの貫通孔を通過し、他方の貫通孔を吸引口として温度の低い（密度の高い）空気が通過する熱対流が促進されたりする。

第４観点のモータは、第１観点から第３観点のいずれかのモータであって、固定子は、外周部をさらに有する。外周部は、第１部の外周端部から、回転軸方向に延びる。

第５観点のモータ組立体は、第１観点から第４観点のいずれかのモータと、封止部材と、フレームとを備えている。封止部材は、回転軸方向において固定子の回転子とは反対側に配置される。フレームには、モータ及び封止部材が固定される。第１部には、貫通孔が形成されている。封止部材は、封止部材と固定子との間の第２空間が、第１空間以外の外部空間と連通しないように、フレームに固定されている。

ここでは、回転軸方向の固定子の両側のうち、回転子とは反対側に、封止部材を配置している。封止部材がフレームに固定されることで、封止部材と固定子との間の第２空間が、第１空間以外の外部空間と連通しなくなる。このため、第２空間を介した外部空間とモータの第１空間との連通が無くなり、外部空間から第１空間へと水や埃などの不要な物質が入り込む不具合が抑制される。一方、第２空間を利用して、固定子の第１部に貫通孔を形成することができるため、モータの放熱性は向上する。

第６観点の空気調和装置は、ファンと、第１観点から第４観点のいずれかのモータ、あるいは、第４観点のモータ組立体とを備えている。ファンは、回転子に固定される回転体を有している。この空気調和装置では、ファンによって空気を室内に送る。

空調室内機の外観図。 空調室内機の縦断面図。 空調室内機のフレームなどを正面から見た図。 フレーム、モータ、封止部材を含むモータ組立体を右斜め上から見た図。 図４のモータ組立体から、封止部材を外した状態を示す斜視図。 モータに対するシール部材の巻き方を示す斜視図。 モータを右斜め上方から見た図。 シール部材が巻き付いたモータを左斜め上方から見た図。 モータの固定子を左側から回転軸方向に沿って見た図。 モータの固定子を右側から回転軸方向に沿って見た図。 モータの回転子を右斜め上から見た図。 モータを含むモータ組立体の縦断面図。

（１）空調室内機の全体構成
空調室内機１０は、空調室外機（図示せず）と共に蒸気圧縮式の冷媒サイクルを構成し、室内の冷房、暖房、除湿等の空調運転を行う空気調和装置である。図１に、空調室内機１０の外観を示し、図２に、空調室内機１０の縦断面図を示す。

空調室内機１０は、後面を室内の壁にかけて用いる壁掛け型のユニットである。図１等では、空調室内機１０を壁にかけ、正面側から壁に向かって空調室内機１０を見たときの方向を、前、後、上、下、右、左の矢印で示している。

空調室内機１０は、フレーム１１、前面パネル１１ａ、本体カバー１１ｂ、熱交換器１２、クロスフローファン１４、フラップ１５などを備えている。熱交換器１２やクロスフローファン１４は、フレーム１１に支持され、前面パネル１１ａや本体カバー１１ｂによって覆われる。

本体カバー１１ｂの上面には吸込口Ｂ２が形成され、本体カバー１１ｂの下面には吹出口Ｂ１が形成されている。フラップ１５は、吹出口Ｂ１に配置されている。

熱交換器１２の伝熱管の内部を冷媒が流れ、その冷媒が、熱交換器の周囲を流れる空気と熱交換を行う。空気は、クロスフローファン１４が回転することによって、吸込口Ｂ２から吸い込まれる。吸込口Ｂ２から熱交換器１２へと流れた空気は、クロスフローファン１４を通って吹出口Ｂ１から室内空間へと吹き出される。吹き出される空気の向きは、フラップ１５の位置によって変えることができる。

クロスフローファン１４は、左右に長く延びる円筒状のファンロータ１４ａを有するファンである。クロスフローファン１４の右側には、ファンロータ１４ａを回転させるモータ４０が配置される。クロスフローファン１４は、図３に示すフレーム１１のファン収容空間２０Ａに配置される。モータ４０は、図３に示すフレーム１１のモータ収容空間２０Ｂに配置される。フレーム１１は、ドレンパンを兼ねる後面部２１、クロスフローファン１４の下方に位置するスクロール部２２、モータ４０を支持する第１モータ支持部２３、などを有する樹脂製の部材である。

（２）モータ及びモータ組立体の概要
図４に、フレーム１１にモータ４０及び封止部材６０（後述）が固定されたモータ組立体３０を示す。図４は、右斜め上からモータ組立体３０を見た図である。クロスフローファン１４のファンロータ１４ａを回転させるモータ４０は、後述するシール部材５０が巻かれた状態で、フレーム１１に固定される。

図５は、図４のモータ組立体３０から封止部材６０を外した状態を示す。図５においては、モータ４０が露出している。図５に示す状態では、モータ４０は、後述するシール部材５０を介して、フレーム１１に載置されている。この図５に示すモータ４０の上から第２モータ支持部材２４を被せ、さらに封止部材６０を右側から装着することで、モータ４０がフレーム１１に固定される。

なお、図４及び図５において、理解の容易のため、クロスフローファン１４などの他の部品の図示は省略している。

図６は、モータ４０に対するシール部材５０の巻き方を示す図である。シール部材５０は、ゴム製の部材であり、図６の矢印で示すように、径方向外側からモータ４０の外周部４４に巻かれる。シール部材５０は、モータ４０の振動がフレーム１１に伝わることを抑制する防振ゴムとしての役割と、モータ４０の左右の空間Ｓ２，Ｓ３（図１２参照）との間で空気が行き来することを抑制する役割とを担う、兼用の部材である。後者のモータ４０の左右の空間Ｓ２，Ｓ３を仕切る役割は、シール部材５０の他、フレーム１１や封止部材６０によって達成される。

（３）モータ及びモータ組立体の詳細構成
次に、モータ４０の構造や、モータ４０及び封止部材６０がフレーム１１に固定されたモータ組立体３０の構造について、詳述する。

（３−１）モータ
図１２及び図９〜図１１を参照して、モータ４０について説明する。モータ４０は、主として、固定子４１と、回転子４６と、を有する。

固定子４１は、コイル４２ａと、コイル４２ａを保持するコイル保持部４２と、ドーナツ状の第１部４３と、円筒状の外周部４４と、を有している。第１部４３は、コイル保持部４２の右端部から径方向外方に延びる。外周部４４は、第１部４３の外周端部から左側に延びる。コイル保持部４２、第１部４３及び外周部４４は、一体的に成形された樹脂製の部材の部分である。

回転子４６は、磁石４６ｂと、その磁石４６ｂを保持する磁石保持部４６ａと、を有している。磁石保持部４６ａは、回転子４６の円筒状の外周部であり、環状の第１空間Ｓ１１に位置する。第１空間Ｓ１１は、固定子４１のコイル保持部４２の径方向外側に位置する空間である。回転子４６の内周部には、モータ回転軸４９が固定されている。図１２では図示を省略しているが、モータ回転軸４９の左端部には、クロスフローファン１４のファンロータ１４ａが固定される。図１１は、回転子４６を右斜め上から見た図である。

固定子４１の第１部４３は、図１２、図９及び図１０に示すように、第１空間Ｓ１１に接する第１面４３ａと、その第１面４３ａに接していない第２面４３ｂとを有している。第１面４３ａは、第１部４３の左側の面であり、第２面４３ｂは、第１部４３の右側の面である。固定子４１の第１部４３には、第１面４３ａから第２面４３ｂに向かって凹む凹部４３ｃと、第１面４３ａから第２面４３ｂまで貫通する３つの貫通孔４３ｄとが形成されている。貫通孔４３ｄは、周方向に円弧状に延びる長い孔である。

固定子４１のコイル４２ａに電流が流れると、磁界が生じ、磁石４６ｂを有する回転子４６が回転する。これにより、モータ回転軸４９が回転し、そのモータ回転軸４９に固定されているクロスフローファン１４のファンロータ１４ａが回転する。固定子４１の内周部とモータ回転軸４９との間には、図１２に示すベアリング４８が配置されている。これらのベアリング４８を介して、モータ回転軸４９及び回転子４６は、固定子４１に支持されている。

（３−２）モータ組立体
モータ組立体３０は、モータ４０と、封止部材６０と、第１モータ支持部２３及び第２モータ支持部材２４を含むフレーム１１と、を備えている。封止部材６０は、回転軸方向ＣＡ１において、固定子４１の回転子４６とは反対側（固定子４１の右側）に配置される。フレーム１１の第１モータ支持部２３及び第２モータ支持部材２４には、モータ４０及び封止部材６０が固定される。

封止部材６０は、封止部材６０と固定子４１との間の第２空間Ｓ１２が、第１空間Ｓ１１以外の外部空間である空間Ｓ３と連通しないように、フレーム１１に固定されている。空間Ｓ３は、モータ４０及び封止部材６０の右側の空間であり、熱交換器１２を通った空気が流れるクロスフローファン１４の配置空間である空間Ｓ２とは仕切られている。封止部材６０の外周部と、固定子４１の外周部４４との間には、全周にシール部材５０が存在しており、第２空間Ｓ１２と、封止部材６０の右側の空間Ｓ３とが連通不能に仕切られている（図５参照）。

封止部材６０は、図４に示すように、フレーム１１にネジ止めされ、フレーム１１に固定される。フレーム１１に固定された状態で、封止部材６０は、モータ４０及びシール部材５０を回転軸方向ＣＡ１左側に押圧する。

図１２に示すように、板状の封止部材６０は、シール部材５０の端面を右側から押すことで、モータ４０及びシール部材５０をフレーム１１の第１モータ支持部２３に押し付ける。

また、図１２に示すように、モータ４０の外周部４４の外周面は、回転子４６の外周部である磁石保持部４６ａの外周面よりも、クロスフローファン１４の回転中心線ＣＡから径方向に離れている。図１２に示す回転子４６の外周部の一部４６ｃは、モータ４０の外周部４４のクロスフローファン側（左側）の縁よりも、クロスフローファン１４側（左側）に位置している。この回転子４６の外周部の一部４６ｃの径方向外側の空間において、シール部材５０が、モータ４０と、フレーム１１の第１モータ支持部２３及び第２モータ支持部材２４との間の隙間をシールする。

（４）特徴
（４−１）
空調室内機１０のモータ４０では、固定子４１のコイル保持部４２の径方向外側の第１空間Ｓ１１に、回転子４６の磁石保持部４６ａが配置される。そして、その第１空間Ｓ１１に接する固定子４１の第１部４３の左側の第１面４３ａから、第１部４３の右側の第２面４３ｂに向かって、凹部４３ｃ及び貫通孔４３ｄが形成されている。これらの凹部４３ｃ及び貫通孔４３ｄの存在によって、固定子４１のコイル保持部４２と回転子４６の磁石保持部４６ａとの隙間やその近傍の空間（磁石保持部４６ａの右側の空間）に存在する空気には、回転子４６の回転に応じて乱れが生じる。この空気の乱れによって、固定子４１のコイル保持部４２と回転子４６の磁石保持部４６ａとの隙間やその近傍の空間と、その空間以外の近隣の空間Ｓ２，Ｓ１２との間における空気の交換（対流）が促進されて、モータ４０の放熱性が向上している。

（４−２）
空調室内機１０のモータ４０では、貫通孔４３ｄとして、円孔ではなく円弧状の孔を採用して固定子４１の第１部４３に形成している。このため、貫通孔４３ｄの断面積が大きくなっており、モータ４０の放熱性が良くなっている。

（４−３）
空調室内機１０のモータ４０では、複数（３つ）の貫通孔４３ｄを固定子４１の第１部４３に形成している。このため、貫通孔４３ｄによる空気流路の断面積の合計が大きくなっている。これにより、モータ４０の放熱性が向上している。

また、空調室内機１０のモータ４０では、いずれかの貫通孔４３ｄを入口とし、他方の貫通孔４３ｄを出口とする還流による放熱が促進される。さらに、温度の高い（密度の低い）空気が上昇口としてのいずれかの貫通孔４３ｄを通過し、他方の貫通孔４３ｄを吸引口として温度の低い（密度の高い）空気が通過する熱対流が促進される。

（４−４）
空調室内機１０では、回転軸方向ＣＡ１の固定子４１の両側（右側及び左側）のうち、回転子４６とは反対側（右側）に、封止部材６０を配置している。封止部材６０がフレーム１１に固定されることで、封止部材６０と固定子４１との間の第２空間Ｓ１２が、第１空間Ｓ１１以外の外部空間（封止部材６０の右側の空間Ｓ３）と連通しなくなっている。このため、第２空間Ｓ１２を介した空間Ｓ３とモータ４０の第１空間Ｓ１１との連通が無くなり、空間Ｓ３から第１空間Ｓ１１へと水や埃などの不要な物質が入り込む不具合が抑制されている。一方、第２空間Ｓ１２を利用して、固定子４１の第１部４３に貫通孔４３ｄを形成することができているため、モータ４０の放熱性は向上している。

（５）変形例
（５−１）
上記の実施形態では、貫通孔４３ｄとして、周方向に延びる円弧状の孔を採用しているが、他の流路断面形状を持つ貫通孔を採用してもよい。

また、上記の実施形態では、２以上の貫通孔４３ｄを固定子４１の第１部４３に形成しているが、貫通孔を１つだけ形成してもよい。

（５−２）
上記の実施形態では、固定子４１の第１部４３に、凹部４３ｃ及び貫通孔４３ｄを形成しているが、凹部４３ｃ及び貫通孔４３ｄのいずれか一方だけを形成してもよい。また、凹部４３ｃの大きさや数を変更してもよい。

（５−３）
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１０ 空調室内機（空気調和装置）
１１ フレーム
１４ ファン（クロスフローファン）
１４ａ ファンロータ（回転体）
３０ モータ組立体
４０ モータ
４１ 固定子
４２ コイル保持部
４２ａ コイル
４３ 第１部
４３ａ 第１面
４３ｂ 第２面
４３ｃ 凹部
４３ｄ 貫通孔
４４ 外周部
４６ 回転子
４６ａ 磁石保持部
４６ｂ 磁石
６０ 封止部材
ＣＡ１ 回転軸方向
Ｓ１１ 第１空間
Ｓ１２ 第２空間
Ｓ３ 空間（外部空間）

特開２０１９−１０３２８１号公報

Claims (5)

1. モータ（４０）と、
   封止部材（６０）と、
   前記モータ及び前記封止部材が固定されるフレーム（１１）と、
   を備えるモータ組立体（３０）であって、
   前記モータは、
   コイル（４２ａ）を保持するコイル保持部（４２）と、前記コイル保持部から径方向外方に延びる環状の第１部（４３）と、を有する固定子（４１）と、
   磁石（４６ｂ）と、前記磁石を保持する磁石保持部（４６ａ）と、を有する回転子（４６）と、
   を有し、
   前記磁石保持部は、前記コイル保持部の径方向外側に位置する環状の第１空間（Ｓ１１）に位置し、
   前記第１部は、前記第１空間（Ｓ１１）に接する環状の第１面（４３ａ）と、前記第１面の反対側の環状の第２面（４３ｂ）と、を有し、
   前記第１部には、前記第１面から前記第２面まで貫通する貫通孔（４３ｄ）が形成され、
   前記封止部材は、
   回転軸方向（ＣＡ１）において前記固定子の前記回転子とは反対側に配置され、
   前記封止部材と前記固定子との間の第２空間（Ｓ１２）が、前記第１空間（Ｓ１１）以外の外部空間（Ｓ３）と連通しないように、前記フレームに固定される、
   モータ組立体（３０）。
2. 前記貫通孔は、周方向に延びる円弧状の孔である、
   請求項１に記載のモータ組立体（３０）。
3. 前記第１部には、２以上の前記貫通孔が形成されている、
   請求項１又は２に記載のモータ組立体（３０）。
4. 前記固定子（４１）は、前記第１部（４３）の外周端部から回転軸方向（ＣＡ１）に延びる外周部（４４）をさらに有する、
   請求項１から３のいずれかに記載のモータ組立体（３０）。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のモータ組立体（３０）と、
   前記回転子に固定される回転体（１４ａ）を有するファン（１４）と、
   を備え、前記ファンによって空気を室内に送る、空気調和装置（１０）。

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