WO2020170736A1 - モータ、送風装置 - Google Patents
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- H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
- H02K21/22—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating around the armatures, e.g. flywheel magnetos
Definitions
- the present invention relates to a motor and a blower.
- Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-027471 discloses a flywheel magnet generator in which holes are provided in a peripheral wall portion or a bottom wall portion of a flywheel of a rotor in which a stator is arranged inside. .. ..
- An object of the present invention is to provide a motor and an air blower that can stably discharge water, dust, etc. from the inside of a rotor that can be easily molded to the outside.
- An exemplary motor of the present invention is an outer rotor type motor including a rotor rotatable about a central axis extending in the vertical direction, and a stator driving the rotor.
- the rotor includes a magnet that faces the stator in the radial direction, and a holding member that holds the magnet.
- the holding member includes a top plate portion that expands in the radial direction, a cylindrical portion that extends downward from a radial outer end portion of the top plate portion, and a hole portion that connects the inside and the outside of the rotor.
- the hole is provided at a connecting portion that connects the upper end of the cylindrical portion and the radially outer end of the top plate. ..
- An exemplary blower according to the present invention includes the motor described above, and a rotor blade provided on the radially outer surface of the rotor and rotatable about the central axis.
- the exemplary motor and blower of the present invention for example, it is possible to provide a motor and blower that can stably discharge water, dust, and the like from the inside of the rotor that can be easily molded to the outside.
- FIG. 1 is a perspective view of an air blower according to an embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the blower according to the embodiment.
- FIG. 3 is a cross-sectional view of the blower viewed from above.
- FIG. 4 is a perspective view of the holding member according to the embodiment.
- FIG. 5 is an enlarged view of the hole according to the embodiment.
- FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the hole and the first wing according to the embodiment.
- FIG. 7 is an enlarged view of the hole according to the modification.
- a direction parallel to the central axis CA is referred to as an “axial direction”.
- the direction from the base portion 420 of the housing 400 to be described later to the shaft holder 211 is called “upward”, and the direction from the shaft holder 211 to the base portion 420 is called “downward”.
- the upper end is called the "upper end”
- the position of the upper end in the axial direction is called the "upper end”.
- the lower end is called the "lower end”
- the position of the lower end in the axial direction is called the "lower end”.
- the surface facing upward is referred to as “upper surface”
- the surface facing downward is referred to as “lower surface”. ..
- the direction orthogonal to the central axis CA is called the “radial direction”.
- the direction approaching the center axis CA is called “radial direction inward”
- the direction away from the center axis CA is called “radial direction outward”.
- the end portion inward in the radial direction is referred to as “radial inner end portion”
- the position of the radial inner end portion in the radial direction is referred to as “radial inner end”.
- the end portion in the radially outer direction is called a “radial outer end portion”
- the position of the radial outer end portion in the radial direction is called a “radial outer end”.
- the side surface facing inward is referred to as “radial inner surface”
- the side surface facing outward is referred to as “radial outer surface”.
- the direction along the circumference centered on the central axis CA is called the “circumferential direction”.
- the end in the circumferential direction is called a “circumferential end”, and the position of the circumferential end in the circumferential direction is called a “circumferential end”.
- the side surface facing the circumferential direction is referred to as a “circumferential side surface”. ..
- the circumferential direction may be referred to as “rotational direction DR".
- rotation direction DR a direction in which the moving blade 110 described later rotates is referred to as “rotational direction front DRf”, and a direction opposite to the rotation of the moving blade 110 is referred to as “rotational direction rear DRb”.
- An end portion in the front DRf in the rotation direction is called a “front end in the rotation direction”, and a position of the front end in the rotation direction in the circumferential direction is called a “front end in the rotation direction”.
- Rotation direction rear end portion An end portion in the rotation direction rear DRb is referred to as a “rotation direction rear end portion”, and a position of the rotation direction rear end portion in the circumferential direction is referred to as a “rotation direction rear end”. Further, among the circumferential side surfaces, a side surface facing the front DRf in the rotation direction is called a “front surface in the rotation direction”, and a side surface facing a rear DRb in the rotation direction is called a rear surface in the rotation direction. ..
- annular refers to a shape that is continuously connected without a break over the entire circumference in the circumferential direction centered on the central axis CA, as well as the entire circumference centered on the central axis CA. Includes a circular arc shape having a cut in a part thereof. ..
- FIG. 1 is a perspective view of a blower device 100 according to the embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration example of the blower device 100 according to the embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1, and shows a cross-sectional structure of the blower device 100 when the blower device 100 is cut along a virtual plane including the central axis CA.
- the blower device 100 is an axial fan that sends out an airflow in the axial direction.
- the blower device 100 is not limited to the example of the present embodiment, and may be, for example, a centrifugal fan that sends out an airflow in the radial direction.
- the blower device 100 includes a moving blade 110, an outer rotor type motor 200, and a housing 400.
- the rotor blade 110 is provided on a radially outer surface of a rotor 210, which will be described later, of the motor 200, and is rotatable with the rotor 210 about a central axis CA extending in the vertical direction.
- the motor 200 drives and rotates the moving blade 110.
- the housing 400 surrounds the moving blade 110 and the motor 200. ..
- the housing 400 has a holder support portion 410, a base portion 420, a rib portion 430, and a housing cylinder portion 440. ..
- the holder support portion 410 has a tubular shape extending in the axial direction and supports a bearing holder 230 described later. ..
- the base portion 420 has a bottomed tubular shape, and includes a bottom lid portion 421 and an outer tubular portion 422.
- the bottom lid portion 421 has a disk shape centered on the central axis CA and has an opening in the center, and extends radially from the lower end portion of the holder support portion 410.
- the outer tubular portion 422 has a tubular shape that extends upward from the radially outer end portion of the bottom lid portion 421. ..
- the rib portion 430 connects the base portion 420 and the housing tubular portion 440.
- the rib portion 430 is plural in this embodiment.
- the radial inner end of the rib portion 430 is connected to the radial outer surface of the base portion 420, and the radial outer end of the rib portion 430 is connected to the radial inner surface of the housing tubular portion 440.
- the rib portion 430 has a plate shape extending downward, and is inclined forward DRf in the rotation direction of the moving blade 110 as it extends downward.
- the rib portion 430 functions as a stationary blade, and rectifies the air flow that flows downward from above as the rotor blade 110 rotates. ..
- the housing tubular portion 440 has a tubular shape that extends in the axial direction, and holds the base portion 420 via the rib portion 430.
- the housing tubular portion 440 houses the moving blade 110, the motor 200, the holder support portion 410, the base portion 420, and the rib portion 430 inside.
- a wind tunnel space (reference numeral is omitted) extending in the axial direction is provided between the housing tubular portion 440 and a later-described cylindrical portion 12 of the motor 200 and an outer tubular portion 422 of the housing 400. An airflow sent downward by the moving blades 110 flows in the wind tunnel space. ..
- the motor 200 includes a shaft 201, a rotor 210, a stator 220, a bearing holder 230, a substrate 240, a cover member 250, and a filling section 260.
- the shaft 201 is a rotating shaft of the rotor blade 110 and the rotor 210.
- the shaft 201 is rotatable with the moving blade 110 and the rotor 210 about a central axis CA extending in the up-down direction.
- the rotor blade 110 is provided on the radially outer surface of the rotor 210 and is rotatable about the central axis CA.
- the shaft 201 may be a fixed shaft attached to the stator 220 without being limited to this example.
- a bearing for the rotor 210 is provided between the shaft 201 and the rotor 210. ..
- the rotor 210 can rotate around a central axis CA that extends in the vertical direction.
- the rotor 210 includes a shaft holder 211, a cylindrical holding member 1 with a lid, a rotor yoke 3, and a magnet 5. ..
- the shaft holder 211 is attached to the shaft 201 at the axially upper portion of the motor 200.
- the shaft holder 211 is attached to the axially upper end portion of the shaft 201 and extends radially outward from the radially outer surface of the shaft 201. ..
- the holding member 1 holds the magnet 5. More specifically, the holding member 1 holds the magnet 5 via the rotor yoke 3. The structure of the holding member 1 will be described later. ..
- the rotor yoke 3 has a tubular shape extending in the axial direction and holds the magnet 5.
- the rotor yoke 3 is provided on the radially inner surface of the holding member 1.
- a magnet 5 is provided on the radially inner surface of the rotor yoke 3. In other words, the rotor yoke 3 covers the radially outer surface of the magnet 5. ..
- the magnet 5 is arranged radially outward of the stator 220 and faces the stator 220 in the radial direction.
- the magnet 5 has magnetic poles different from each other, that is, an N pole and an S pole.
- the N poles and the S poles are alternately arranged in the circumferential direction.
- the magnet 5 has an annular shape centered on the central axis CA.
- the magnet 5 is not limited to this example, and may include a plurality of segment magnets arranged in the circumferential direction. ..
- the stator 220 drives the rotor 210. More specifically, the stator 220 drives the rotor 210 to rotate in the circumferential direction when the motor 200 is driven.
- the stator 220 has an annular shape centered on the central axis CA and is supported by a bearing holder 230 described later. ..
- the stator 220 includes a stator core 221, an insulator 222, and a plurality of coil portions 223.
- the stator core 221 is an annular magnetic body centered on the central axis CA, and in the present embodiment, is a laminated body in which a plurality of plate-shaped electromagnetic steel sheets are laminated.
- the stator core 221 is fixed to the bearing holder 230. In this embodiment, the radially inner end of the stator core 221 is fixed to the radially outer surface of the bearing holder 230.
- the radially outer surface of the stator core 221 faces the magnet 5 in the radial direction.
- the insulator 222 covers at least a part of the stator core 221.
- the insulator 222 is an insulating member made of a resin material or the like.
- Each of the plurality of coil portions 223 is a winding member in which a conductive wire (reference numeral is omitted) is wound around the stator core 221 via the insulator 222.
- the ends of the conductive wires are electrically connected to the substrate 240 described later. ..
- the bearing holder 230 has a tubular shape extending in the axial direction.
- the bearing holder 230 is inserted and fixed in the holder supporting portion 410.
- the inner radial end of the stator 220 is fixed to the bearing holder 230.
- bearings 231 are provided at an upper portion and a lower portion.
- the shaft 201 is inserted into the bearing holder 230 and the bearing 231.
- the bearing holder 230 rotatably supports the shaft 201 via the bearing 231.
- the bearing 231 is a ball bearing in this embodiment, the bearing 231 is not limited to this example and may be a sleeve bearing, for example. ..
- the substrate 240 is electrically connected to the conducting wire of the coil portion 223 and a connecting wire (not shown) drawn to the outside of the housing 400.
- the substrate 240 is housed inside the base portion 420.
- Various electronic components 241 are mounted on the substrate 240. ..
- the cover member 250 has a cylindrical shape with a lid and houses the stator 220.
- the cover member 250 covers the opening (reference numeral omitted) at the upper end of the base portion 420.
- the cover portion (reference numeral omitted) of the cover member 250 has a disk shape centered on the central axis CA and having an opening in the center, and spreads in the radial direction.
- the shaft 201 and the bearing holder 230 are inserted through the opening in the center of the lid portion.
- the tubular portion (reference numeral omitted) of the cover member 250 extends downward from the radially outer end portion of the lid portion.
- the lower end of the tubular portion is fitted inside the upper end of the outer tubular portion 422.
- the present invention is not limited to this example, and the lower end portion of the tubular portion may be connected to the upper end portion of the outer tubular portion 422 by a locking structure such as a snap fit. ..
- the filling portion 260 is filled with a resin material inside the base portion 420 and the cover member 250 to cover the stator 220 and the substrate 240. ..
- FIG. 3 is a cross-sectional view of the blower device 100 viewed from above.
- FIG. 4 is a perspective view of the holding member 1 according to the embodiment. Note that FIG. 3 is a cross section taken along the line BB of FIG. 1, and shows a cross-sectional structure of the blower device 100 when the blower device 100 is cut along a virtual plane perpendicular to the central axis CA.
- the holding member 1 includes a top plate portion 11, a cylindrical portion 12, a hole portion 13, and a plurality of blade portions 14. ..
- the top plate portion 11 has a plate shape that expands in the radial direction. More specifically, the top plate portion 11 has a disk shape centered on the central axis CA and has an opening in the center, and extends from the radially outer end portion of the shaft holder 211 in the radial direction. ..
- the cylindrical portion 12 extends downward from the radially outer end portion of the top plate portion 11.
- a plurality of moving blades 110 are provided on the radially outer surface of the cylindrical portion 12.
- a rotor yoke 3 is provided on the radially inner surface of the cylindrical portion 12. ..
- FIG. 5 is an enlarged view of the hole 13 according to the embodiment.
- FIG. 5 corresponds to the portion D surrounded by the broken line in FIG. 4, and the hole 13 is seen from the inside of the holding member 1.
- the hole 13 penetrates the holding member 1 in the thickness direction.
- the hole 13 connects the inside and the outside of the rotor 210.
- the hole portion 13 is provided in the connecting portion 15 that connects the upper end portion of the cylindrical portion 12 and the radially outer end portion of the top plate portion 11. ..
- the airflow is sent from the inside of the rotor 210 to the outside through the hole 13 due to the centrifugal force.
- Water and dust in the rotor 210 can be discharged to the outside of the rotor 210 using the air flow.
- the inside of the rotor 210 is Water and dust easily collect inside the connecting portion 15 between the top plate portion 11 and the cylindrical portion 12.
- the airflow along the outer surface of the connecting portion 15 is fast and the turbulence is small. Therefore, water and dust can be stably discharged from the hole 13. ..
- the air flow outside the rotor 210 flows radially outward along the upper surface of the top plate portion 11 and changes its direction at the outer surface of the connecting portion 15, and the radially outer surface of the cylindrical portion 12 is rotated. Flows downwards along.
- the hole portion 13 is arranged between one end in the circumferential direction of the moving blade 110 and the other end in the circumferential direction at the connecting portion of the moving blade 110 to the rotor 210.
- a larger stress is applied to the circumferential end portion of the connecting portion of the rotor blade 110 to the rotor 210 than between the both circumferential end portions. Therefore, by providing the hole portion 13 while avoiding the circumferential end portion where a large stress acts, it is possible to prevent a large amount of stress from being transmitted to the hole portion 13. Therefore, the strength of the holding member 1 can be maintained. ..
- the hole portion 13 is more than twice the minimum distance between the positive pressure surface 111 and the negative pressure surface 112 of the moving blade 110 at the above-mentioned connecting portion from one circumferential end and the other circumferential end of the moving blade 110.
- the stress acting on the connection portion of the rotor blade 210 to the rotor 210 is large in the range from the circumferential ends of the rotor blade 110 to the above-mentioned minimum distance, that is, the thickness of the rotor blade 110.
- FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the hole portion 13 and the first wing portion 141 according to the embodiment.
- FIG. 6 corresponds to a portion C surrounded by a broken line in FIG. 3, and a partial cross section of the holding member 1 taken along the line BB in FIG. 2 is viewed from the axial direction.
- the wing portion 14 extends downward from the lower surface of the top plate portion 11.
- the wing portion 14 has a first wing portion 141 and a second wing portion 142. ..
- the wing portion 14 is provided at the radially outer end portion of the lower surface. In this way, the rotation of the blades 14 generates an airflow toward the connecting portion 15, so that water and dust inside the holding member 1 are further collected in the connecting portion 15 and discharged to the outside of the rotor 210 through the hole 13. It is easy to be done. ..
- the lower end of at least one blade portion 14 contacts the upper end of the rotor yoke 3.
- at least one of the first blade portion 141 and the second blade portion 142 may contact the upper end portion of the rotor yoke 3.
- at least one of the plurality of first blade portions 141 may contact the upper end portion of the rotor yoke 3
- at least one of the plurality of second blade portions 142 may contact the upper end portion of the rotor yoke 3. .. This makes it possible to easily position the holding member 1 with respect to the rotor yoke 3 when assembling the rotor 210. ..
- the first wing portion 141 projects downward from the lower surface of the top plate portion 11.
- the first blade portion 141 extends radially inward from the radially inner side surface of the cylindrical portion 12.
- the first wing portion 141 extends forward in the rotational direction DRf as it extends radially inward.
- the rotation direction front surface 1411 of the first blade portion 141 facing the rotation direction front DRf of the rotor 210 is continuously connected to the rotation direction front surface 131 of the hole portion 13 facing the rotation direction front DRf of the rotor 210.
- the rotation direction front surface 1411 of the first blade portion 141 is an example of the "first circumferential direction one side surface” of the present invention
- the rotation direction front surface 131 of the hole portion 13 is the "second circumferential direction one side surface” of the present invention. This is an example.
- the rotation of the first blade 141 allows the airflow to be more smoothly discharged to the outside of the rotor 210 along the rotation direction front surface 1411 and the rotation direction front surface 131. Therefore, water and dust can be more efficiently discharged from the inside of the rotor 210 together with the air flow. ..
- the rotation direction front surface 1411 of the first blade portion 141 inclines forward in the rotation direction DRf of the rotor 210 as it extends radially inward. Further, when viewed in the axial direction, the rotation direction front surface 131 of the hole portion 13 is inclined rearward in the rotation direction DRb of the rotor 210 as it extends radially outward.
- the rotation-direction front surface 1411 of the first wing portion 141 is a curved surface that is recessed radially inward and rearward in the rotation direction DRb when viewed in the axial direction.
- the rotation direction front surface 131 of the hole 13 is a curved surface that is recessed radially outward and in the rotation direction front DRf when viewed from the axial direction. That is, when viewed in the axial direction, the rotation direction front surface 1411 of the first blade portion 141 and the rotation direction front surface 131 of the hole portion 13 are so-called S-shaped. By doing so, when the rotor 210 rotates, the first blade 141 can send more airflow to the hole 13 along the front surface 1411 in the rotation direction. In addition, the airflow flowing into the hole 13 along the front surface 131 in the rotation direction is easily discharged to the outside of the rotor 210. Therefore, water and dust can be more efficiently discharged from the inside of the holding member 1 together with the air flow.
- the second wing portion 142 projects downward from the lower surface of the top plate portion 11. Further, the second blade portion 142 extends in the radial direction and extends in the rotational direction front DRf from the radially outer side toward the radially inner side. When viewed from the axial direction, the front surface of the second blade portion 142 in the rotational direction inclines forward DRf in the rotational direction of the rotor 210 as it extends radially inward. In other words, the front surface in the rotation direction of the second blade portion 142 is a curved surface that is recessed radially inward and rearward in the rotation direction DRb when viewed from the axial direction.
- the second blade portion 142 is radially spaced from the radially inner surface of the cylindrical portion 12. In other words, the second blade portion 142 is separated from the radially inner side surface of the cylindrical portion 12 inward in the radial direction.
- water and dust gathered in the connecting portion 15 between the top plate portion 11 and the cylindrical portion 12 due to the airflow generated by the rotation of the blade portion 14 will cause the diameter of the second blade portion 142 and the cylindrical portion 12 in the radial direction. It can move to the hole 13 through between the inner surface in the direction. Therefore, the water and dust are discharged without being hindered by the second blade 142 from moving to the hole 13. ..
- FIG. 7 is an enlarged view of the hole 13 according to the modification.
- FIG. 7 corresponds to the portion D surrounded by the broken line in FIG. 5, and the hole 13 is seen from the inside of the holding member 1. ..
- the hole portion 13 is provided from the top plate portion 11 to the cylindrical portion 12 across the connecting portion 15 of the top plate portion 11 and the cylindrical portion 12.
- a part of the hole 13 is provided in the connecting portion 15.
- the remaining part of the hole 13 is provided in each of the top plate portion 11 and the cylindrical portion 12. It should be noted that the present invention is not limited to the example shown in FIG. 7, and the remaining part of the hole portion 13 may be provided only on the top plate portion 11 or only on the cylindrical portion 12. ..
- the hole portion 13 may be provided from the connecting portion 15 of the top plate portion 11 and the cylindrical portion 12 to at least one of the top plate portion 11 and the cylindrical portion 12.
- a part of the hole portion 13 may be provided in the connecting portion 15, and a remaining part of the hole portion 13 may be provided in at least one of the top plate portion 11 and the cylindrical portion 12.
- the present invention is useful for an outer rotor type motor and a blower equipped with the same.
- Housing 410... Holder support portion, 420... Base portion, 421... Bottom lid portion, 422... Outer cylinder portion, 430... Rib portion 440... Housing housing, CA... Central axis, DR... Rotation direction, DRf... Rotation direction front, DRb... Rotation direction rear
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Abstract
送風装置は、アウターロータ型のモータと、動翼と、を備える。モータは、上下方向に延びる中心軸を中心にして回転可能なロータと、ロータを駆動するステータと、を備える。ロータは、ステータと径方向に対向するマグネットと、マグネットを保持する保持部材と、を有する。保持部材は、径方向に広がる天板部と、天板部の径方向外端部から下方に延びる円筒部と、ロータの内部と外部とを繋ぐ孔部と、を有する。孔部は、円筒部の上端部と天板部の径方向外端部とを連結する連結部分に設けられる。
Description
本発明は、モータ、送風装置に関する。
モータ及び発電機などのアウターロータ型の回転機において、有蓋筒状の回転子の筒部分又は蓋部分に孔を設ける構成が知られている。たとえば日本国公開公報実開昭61-027471号公報は、固定子が内側に配置される回転子のフライホイールの周壁部又は底壁部に孔を設けたフライホイール磁石発電機を開示している。
ところで、屋外などの防水性及び防塵性が必要な環境では、回転機の回転子と固定子の間に水、塵埃が進入し易い。上述のように回転子の筒部分又は蓋部分に孔を設けておけば、回転子が回転中に遠心力によって、水、塵埃を含む気流が回転子の内部から外部に送出される。
しかしながら、回転子の筒部分又は筒部分に孔を設けただけでは、水、塵埃を十分に外部に排出できない虞がある。さらに、孔部から水、塵埃を含む気流が回転子の内部に逆流する虞もある。
本発明は、容易に成型できるロータの内部から外部に水、塵埃などを安定して排出できるモータ、送風装置を提供することを目的とする。
本発明の例示的なモータは、上下方向に延びる中心軸を中心にして回転可能なロータと、前記ロータを駆動するステータと、を備えるアウターロータ型のモータである。前記ロータは、前記ステータと径方向に対向するマグネットと、前記マグネットを保持する保持部材と、を有する。前記保持部材は、径方向に広がる天板部と、前記天板部の径方向外端部から下方に延びる円筒部と、前記ロータの内部と外部とを繋ぐ孔部と、を有する。前記孔部は、前記円筒部の上端部と前記天板部の径方向外端部とを連結する連結部分に設けられる。
また、本発明の例示的な送風装置は、上記のモータと、前記ロータの径方向外側面に設けられ且つ前記中心軸を中心にして回転可能な動翼と、を備える。
本発明の例示的なモータ、送風装置によれば、例えば、容易に成型できるロータの内部から外部に水、塵埃などを安定して排出できるモータ、送風装置を提供することができる。
以下に図面を参照して例示的な実施形態を説明する。
なお、本明細書では、送風装置100及びモータ200において、中心軸CAと平行な方向を「軸方向」と呼ぶ。軸方向のうち、後述するハウジング400のベース部420からシャフトホルダ211への向きを「上方」と呼び、シャフトホルダ211からベース部420への向きを「下方」と呼ぶ。各々の構成要素において、上方における端部を「上端部」と呼び、軸方向における上端部の位置を「上端」と呼ぶ。さらに、下方における端部を「下端部」と呼び、軸方向における下端部の位置を「下端」と呼ぶ。また、各々の構成要素の表面において、上方を向く面を「上面」と呼び、下方を向く面を「下面」と呼ぶ。
中心軸CAに直交する方向を「径方向」と呼ぶ。径方向のうち、中心軸CAへと近づく向きを「径方向内方」と呼び、中心軸CAから離れる向きを「径方向外方」と呼ぶ。各々の構成要素において、径方向内方における端部を「径方向内端部」と呼び、径方向における径方向内端部の位置を「径方向内端」と呼ぶ。さらに、径方向外方における端部を「径方向外端部」と呼び、径方向における径方向外端部の位置を「径方向外端」と呼ぶ。また、各々の構成要素の側面において、内方を向く側面を「径方向内側面」と呼び、外方を向く側面を「径方向外側面」と呼ぶ。
中心軸CAを中心とする円周に沿う方向を「周方向」と呼ぶ。各々の構成要素において、周方向における端部を「周方向端部」と呼び、周方向における周方向端部の位置を「周方向端」と呼ぶ。また、各々の構成要素の側面において、周方向を向く側面を「周方向側面」と呼ぶ。
なお、周方向を「回転方向DR」と呼ぶことがある。回転方向DRのうち、後述する動翼110が回転する向きを「回転方向前方DRf」と呼び、動翼110の回転とは逆の向きを「回転方向後方DRb」と呼ぶ。回転方向前方DRfにおける端部を「回転方向前端部」と呼び、周方向における回転方向前端部の位置を「回転方向前端」と呼ぶ。回転方向後方DRbにおける端部を「回転方向後端部」と呼び、周方向における回転方向後端部の位置を「回転方向後端」と呼ぶ。さらに、周方向側面のうち、回転方向前方DRfを向く側面を「回転方向前面」と呼び、回転方向後方DRbを向く側面を「回転方向後面」と呼ぶ。
また、本明細書において、「環状」は、中心軸CAを中心とする周方向の全周に渡って切れ目の無く連続的に一繋がりとなる形状のほか、中心軸CAを中心とする全周の一部に切れ目を有する円弧状を含む。
なお、以上に説明した事項は、実際の機器に組み込まれた場合において厳密に適用されるものではない。
<1.実施形態>
図1は、実施形態に係る送風装置100の斜視図である。図2は、実施形態に係る送風装置100の構成例を示す断面図である。図2は、図1のA-A線に沿う断面図であり、中心軸CAを含む仮想の平面で送風装置100を切断した場合での送風装置100の断面構造を示している。
図1は、実施形態に係る送風装置100の斜視図である。図2は、実施形態に係る送風装置100の構成例を示す断面図である。図2は、図1のA-A線に沿う断面図であり、中心軸CAを含む仮想の平面で送風装置100を切断した場合での送風装置100の断面構造を示している。
<1-1.送風装置>
送風装置100は、本実施形態では、軸方向に気流を送出する軸流ファンである。但し、本実施形態の例示に限定されず、送風装置100は、たとえば径方向に気流を送出する遠心ファンであってもよい。
送風装置100は、本実施形態では、軸方向に気流を送出する軸流ファンである。但し、本実施形態の例示に限定されず、送風装置100は、たとえば径方向に気流を送出する遠心ファンであってもよい。
図1及び図2に示すように、送風装置100は、動翼110と、アウターロータ型のモータ200と、ハウジング400と、を備える。動翼110は、モータ200の後述するロータ210の径方向外側面に設けられ、上下方向に延びる中心軸CAを中心としてロータ210とともに回転可能である。モータ200は、動翼110を駆動して回転させる。ハウジング400は、動翼110及びモータ200を囲む。
ハウジング400は、ホルダ支持部410と、ベース部420と、リブ部430、ハウジング筒部440と、を有する。
ホルダ支持部410は、軸方向に延びる筒状であり、後述するベアリングホルダ230を支持する。
ベース部420は、有底筒状であり、底蓋部421と、外筒部422と、を有する。底蓋部421は、中心軸CAを中心とし且つ中央に開口を有する円盤形状であり、ホルダ支持部410の下端部から径方向に広がる。外筒部422は、底蓋部421の径方向外端部から上方に延びる筒状である。
リブ部430は、ベース部420とハウジング筒部440とを繋ぐ。リブ部430は、本実施形態では複数である。リブ部430の径方向内端部はベース部420の径方向外側面に接続され、リブ部430の径方向外端部はハウジング筒部440の径方向内側面に接続される。本実施形態では、リブ部430は、下方に延びる板状であり、下方に向かうにつれて動翼110の回転方向前方DRfに傾く。リブ部430は、静翼として機能し、動翼110の回転によって上方から下方に流れる気流を整流する。
ハウジング筒部440は、軸方向に延びる筒状であり、リブ部430を介してベース部420を保持する。本実施形態では、ハウジング筒部440は、動翼110、モータ200、ホルダ支持部410、ベース部420、及びリブ部430を内部に収容する。ハウジング筒部440と、モータ200の後述する円筒部12及びハウジング400の外筒部422との間には、軸方向に延びる風洞空間(符号省略)が設けられる。該風洞空間には、動翼110により下方に送出される気流が流れる。
<1-2.モータ>
次に、図1から図2を参照して、モータ200の構成を説明する。モータ200は、シャフト201と、ロータ210と、ステータ220と、ベアリングホルダ230と、基板240と、カバー部材250と、充填部260と、を備える。
次に、図1から図2を参照して、モータ200の構成を説明する。モータ200は、シャフト201と、ロータ210と、ステータ220と、ベアリングホルダ230と、基板240と、カバー部材250と、充填部260と、を備える。
シャフト201は、動翼110及びロータ210の回転軸である。シャフト201は、動翼110及びロータ210とともに、上下方向に延びる中心軸CAを中心にして回転可能である。また、動翼110は、ロータ210の径方向外側面に設けられ、且つ、中心軸CAを中心にして回転可能である。なお、この例示に限定されず、シャフト201は、ステータ220に取り付けられる固定軸であってもよい。なお、シャフト201が固定軸である場合、シャフト201とロータ210との間にロータ210用のベアリングが設けられる。
ロータ210は、上下方向に延びる中心軸CAを中心として回転可能である。ロータ210は、シャフトホルダ211と、有蓋筒状の保持部材1と、ロータヨーク3と、マグネット5と、を有する。
シャフトホルダ211は、モータ200の軸方向上部において、シャフト201に取り付けられる。本実施形態では、シャフトホルダ211は、シャフト201の軸方向上端部に取り付けられ、シャフト201の径方向外側面から径方向外方に広がる。
保持部材1は、マグネット5を保持する。より具体的には、保持部材1は、ロータヨーク3を介してマグネット5を保持する。なお、保持部材1の構成は、後に説明する。
ロータヨーク3は、軸方向に延びる筒状であり、マグネット5を保持する。ロータヨーク3は、保持部材1の径方向内側面に設けられる。ロータヨーク3の径方向内側面には、マグネット5が設けられる。言い換えると、ロータヨーク3は、マグネット5の径方向外側面を覆う。
マグネット5は、ステータ220よりも径方向外方に配置され、ステータ220と径方向に対向する。マグネット5は、互いに異なる磁極、つまりN極とS極とを有する。N極とS極とは、周方向において交互に並ぶ。マグネット5は、本実施形態では中心軸CAを中心とする環状である。但し、この例示に限定されず、マグネット5は、周方向に並ぶ複数のセグメントマグネットを有してもよい。
次に、ステータ220は、ロータ210を駆動する。より具体的には、ステータ220は、モータ200が駆動される際にロータ210を駆動して周方向に回転させる。ステータ220は、中心軸CAを中心とする環状であり、後述するベアリングホルダ230に支持される。
ステータ220は、ステータコア221と、インシュレータ222と、複数のコイル部223と、を有する。ステータコア221は、中心軸CAを中心とする環状の磁性体であり、本実施形態では板状の電磁鋼板が複数積層された積層体である。ステータコア221は、ベアリングホルダ230に固定される。本実施形態では、ステータコア221の径方向内端部は、ベアリングホルダ230の径方向外側面に固定される。ステータコア221の径方向外側面は、マグネット5と径方向に対向する。インシュレータ222は、ステータコア221の少なくとも一部を覆う。インシュレータ222は、樹脂材料などを用いた絶縁部材である。複数のコイル部223はそれぞれ、導線(符号省略)がインシュレータ222を介してステータコア221に巻き付けられた巻線部材である。導線の端部は、後述する基板240と電気的に接続される。
ベアリングホルダ230は、軸方向に延びる筒状である。ベアリングホルダ230は、ホルダ支持部410内に挿通されて固定される。ベアリングホルダ230には、ステータ220の径方向内端部が固定される。ベアリングホルダ230の内部には上部及び下部において、ベアリング231が設けられる。さらに、ベアリングホルダ230及びベアリング231には、シャフト201が挿入される。ベアリングホルダ230は、ベアリング231を介してシャフト201を回転可能に支持する。なお、ベアリング231は、本実施形態ではボールベアリングであるが、この例示に限定されず、たとえばスリーブベアリングなどであってもよい。
基板240は、コイル部223の導線、及び、ハウジング400の外部に引き出される接続線(図示省略)と電気的に接続される。本実施形態では、基板240は、ベース部420の内部に収容される。基板240には、様々な電子部品241が搭載される。
カバー部材250は、有蓋筒状であり、ステータ220を収容する。カバー部材250は、ベース部420の上端部の開口(符号省略)を覆う。カバー部材250の蓋部分(符号省略)は、中心軸CAを中心とし且つ中央に開口を有する円盤形状であり、径方向に広がる。蓋部分中央の開口には、シャフト201及びベアリングホルダ230が挿通される。カバー部材250の筒部分(符号省略)は、蓋部分の径方向外端部から下方に延びる。該筒部分の下端部は、本実施形態では外筒部422の上端部の内側に嵌め込まれる。但し、この例示に限定されず、該筒部分の下端部は、たとえばスナップフィットなどの係り止め構造により、外筒部422の上端部に連結されてもよい。
充填部260は、本実施形態では、樹脂材料を用いてベース部420及びカバー部材250の内部に充填され、ステータ220及び基板240を覆う。
<1-3.保持部材>
次に、図2から図4を参照して、保持部材1の構成を説明する。図3は、上方から見た送風装置100の断面図である。図4は、実施形態に係る保持部材1の斜視図である。なお、図3は、図1のB-B線に沿う断面であり、中心軸CAに垂直な仮想の平面で送風装置100を切断した場合での送風装置100の断面構造を示している。
次に、図2から図4を参照して、保持部材1の構成を説明する。図3は、上方から見た送風装置100の断面図である。図4は、実施形態に係る保持部材1の斜視図である。なお、図3は、図1のB-B線に沿う断面であり、中心軸CAに垂直な仮想の平面で送風装置100を切断した場合での送風装置100の断面構造を示している。
保持部材1は、天板部11と、円筒部12と、孔部13と、複数の翼部14と、を有する。
天板部11は、径方向に広がる板状である。より具体的には、天板部11は、中心軸CAを中心とし且つ中央に開口を有する円盤形状であり、シャフトホルダ211の径方向外端部から径方向に広がる。
円筒部12は、天板部11の径方向外端部から下方に延びる。円筒部12の径方向外側面には、複数の動翼110が設けられる。円筒部12の径方向内側面には、ロータヨーク3が設けられる。
<1-3-1.孔部>
次に、図5をさらに参照して、孔部13を説明する。図5は、実施形態に係る孔部13の拡大図である。図5は、図4の破線で囲まれた部分Dに対応し、保持部材1の内側から孔部13を見ている。
次に、図5をさらに参照して、孔部13を説明する。図5は、実施形態に係る孔部13の拡大図である。図5は、図4の破線で囲まれた部分Dに対応し、保持部材1の内側から孔部13を見ている。
孔部13は、保持部材1を厚さ方向に貫通する。孔部13は、ロータ210の内部と外部とを繋ぐ。本実施形態では、孔部13は、円筒部12の上端部と天板部11の径方向外端部とを連結する連結部分15に設けられる。
こうすれば、ロータ210が回転する際、遠心力により孔部13を通じてロータ210の内部から外部に気流が送出される。該気流を利用してロータ210内の水、塵埃をロータ210の外部に排出できる。特に、ロータ210の回転中、天板部11の下面に沿って径方向外方に向かう気流、及び、円筒部12の径方向内側面に沿って軸方向上方に向かう気流により、ロータ210内の水、塵埃は、天板部11と円筒部12との間の連結部分15の内側に集まり易い。孔部13を少なくとも該連結部分15に設けることで、連結部分15の内側に集まる水、塵埃をロータ210の内部から外部に安定して排出できる。
送風装置100において、連結部分15の外表面に沿う気流は速く、その乱れは少ない。そのため、孔部13から水、塵埃を安定して排出できる。
たとえば、ロータ210の回転中、ロータ210の外部における気流は、天板部11の上面に沿って径方向外方に流れ、連結部分15の外面で向きを変え、円筒部12の径方向外側面に沿って下方に流れる。連結部分15の外面では、流速の速い気流が向きを変える際、気流には、連結部分15から離れる方向に遠心力が働く。そのため、気流は、孔部13を通じてロータ210の内部に流入し難い。同時に、ロータ210の外部における気流中の水、塵埃などは、遠心力により孔部13から離れる方向に流れるため、該孔部13からロータ210の内部に進入し難い。また、孔部13を通じて、気流とともに水、塵埃をロータ210の内部から外部に安定して排出できる。
周方向において、孔部13は、ロータ210に対する動翼110の接続部分にて、動翼110の周方向一方端と周方向他方端との間に配置される。動翼110が回転する際、ロータ210に対する動翼110の接続部分の周方向端部には、周方向両端部間と比べて、大きな応力が掛かる。従って、大きな応力が作用する周方向端部を避けて孔部13を設けることにより、孔部13にあまり大きな応力が伝達されないようにできる。よって、保持部材1の強度を維持できる。
さらに、周方向において、孔部13は、動翼110の周方向一方端と周方向他方端から上記の接続部分における動翼110の正圧面111と負圧面112との最小の間隔の2倍以上離れる。動翼110が回転する際、ロータ210に対する動翼110の接続部分に作用する応力は、動翼110の周方向両端から上述の最小の間隔、つまり動翼110の厚さ程度までの範囲では大きいが、周方向両端から上述の最小の間隔の2倍以上離れると小さくなる。従って、大きな応力が掛かる周方向位置の範囲外に孔部13を設けることにより、孔部13への大きな応力の伝達を防止できるので、保持部材1の強度がさらに維持し易くなる。
<1-3-2.翼部>
次に、図6をさらに参照して翼部14を説明する。図6は、実施形態に係る孔部13及び第1翼部141を拡大した断面図である。図6は、図3の破線で囲まれた部分Cに対応し、図2のB-B線に沿う保持部材1の部分的な断面を軸方向から見ている。
次に、図6をさらに参照して翼部14を説明する。図6は、実施形態に係る孔部13及び第1翼部141を拡大した断面図である。図6は、図3の破線で囲まれた部分Cに対応し、図2のB-B線に沿う保持部材1の部分的な断面を軸方向から見ている。
翼部14は、天板部11の下面から下方に延びる。翼部14は、第1翼部141と、第2翼部142と、を有する。
翼部14は、本実施形態では該下面の径方向外端部に設けられる。こうすれば、翼部14の回転によって連結部分15に向かう気流が発生することにより、保持部材1の内側の水、塵埃がさらに、連結部分15に集まり、孔部13を通じてロータ210の外部に排出され易くなる。
また、少なくとも1つの翼部14の下端部は、ロータヨーク3の上端部と接する。たとえば、第1翼部141及び第2翼部142のうちの少なくとも一方が、ロータヨーク3の上端部と接してもよい。また、複数の第1翼部141のうちの少なくとも1つがロータヨーク3の上端部と接してもよいし、複数の第2翼部142のうちの少なくとも1つがロータヨーク3の上端部と接してもよい。こうすれば、ロータ210を組み立てる際、ロータヨーク3に対する保持部材1の位置決めが容易にできる。
<1-3-2-1.第1翼部>
第1翼部141は、天板部11の下面から下方に突出する。また、第1翼部141は、円筒部12の径方向内側面から径方向内方に延びる。第1翼部141は、径方向内方に向かうにつれて回転方向前方DRfに延びる。
第1翼部141は、天板部11の下面から下方に突出する。また、第1翼部141は、円筒部12の径方向内側面から径方向内方に延びる。第1翼部141は、径方向内方に向かうにつれて回転方向前方DRfに延びる。
ロータ210の回転方向前方DRfを向く第1翼部141の回転方向前面1411は、ロータ210の回転方向前方DRfを向く孔部13の回転方向前面131と連続的に接続される。なお、第1翼部141の回転方向前面1411は本発明の「第1周方向一方側面」の一例であり、孔部13の回転方向前面131は本発明の「第2周方向一方側面」の一例である。ロータ210が回転する際、第1翼部141の回転により、回転方向前面1411及び回転方向前面131に沿って気流をよりスムーズにロータ210の外部に排出できる。従って、該気流とともにロータ210の内部から水、塵埃をより効率よく排出できる。
図6に示すように、軸方向から見て、第1翼部141の回転方向前面1411は、径方向内方に向かうにつれてロータ210の回転方向前方DRfに傾く。さらに、軸方向から見て、孔部13の回転方向前面131は、径方向外方に向かうにつれてロータ210の回転方向後方DRbに傾く。言い換えると、第1翼部141の回転方向前面1411は、軸方向から見て径方向内方且つ回転方向後方DRbに凹む曲面である。孔部13の回転方向前面131は、軸方向から見て径方向外方且つ回転方向前方DRfに凹む曲面である。つまり、軸方向から見て第1翼部141の回転方向前面1411と孔部13の回転方向前面131とが連続したいわゆるS字形状となる。こうすることで、ロータ210が回転する際、第1翼部141は、回転方向前面1411に沿ってより多くの気流を孔部13に送出できる。また、回転方向前面131に沿って、孔部13に流入する気流をロータ210の外部に排出し易い。従って、該気流とともに保持部材1の内側から水、塵埃をさらに効率よく排出できる。また、孔部13を通じてロータ210の外部から内部に向かう気流の逆流が発生し難い。従って、孔部13を介してロータ210の外部から内部に水、塵埃が進入することを抑制できる。
<1-3-2-2.第2翼部>
第2翼部142は、天板部11の下面から下方に突出する。また、第2翼部142は、径方向に延びるとともに、径方向外方から径方向内方に向かうにつれて回転方向前方DRfに延びる。軸方向から見て、第2翼部142の回転方向前面は、径方向内方に向かうにつれてロータ210の回転方向前方DRfに傾く。言い換えると、第2翼部142の回転方向前面は、軸方向から見て径方向内方且つ回転方向後方DRbに凹む曲面である。
第2翼部142は、天板部11の下面から下方に突出する。また、第2翼部142は、径方向に延びるとともに、径方向外方から径方向内方に向かうにつれて回転方向前方DRfに延びる。軸方向から見て、第2翼部142の回転方向前面は、径方向内方に向かうにつれてロータ210の回転方向前方DRfに傾く。言い換えると、第2翼部142の回転方向前面は、軸方向から見て径方向内方且つ回転方向後方DRbに凹む曲面である。
第2翼部142は、円筒部12の径方向内側面から径方向に間隔を有する。言い換えると、第2翼部142は、円筒部12の径方向内側面から径方向内方に離れている。こうすれば、翼部14の回転によって発生する気流により天板部11と円筒部12との間の連結部分15に集まる水、塵埃が、径方向における第2翼部142と円筒部12の径方向内側面との間を通って孔部13に移動できる。従って、水、塵埃は、孔部13への移動を第2翼部142に妨げられることなく排出される。
<2.変形例>
次に、実施形態の変形例について説明する。以下では、上述の実施形態と異なる構成について説明する。また、上述の実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
次に、実施形態の変形例について説明する。以下では、上述の実施形態と異なる構成について説明する。また、上述の実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。
図7は、変形例に係る孔部13の拡大図である。図7は、図5の破線で囲まれた部分Dに対応し、保持部材1の内側から孔部13を見ている。
変形例では、孔部13は、図7に示すように、天板部11及び円筒部12の連結部分15を跨って、天板部11から円筒部12にまで設けられる。言い換えると、孔部13の一部は、連結部分15に設けられる。さらに、孔部13の残りの一部は、天板部11及び円筒部12にそれぞれ設けられる。なお、図7の例示に限定されず、孔部13の残りの一部は、天板部11のみに設けられてもよいし、円筒部12のみに設けられてもよい。
つまり、孔部13は、天板部11及び円筒部12の連結部分15から天板部11及び円筒部12のうちの少なくとも一方にまで設けられていればよい。言い換えると、孔部13の一部は連結部分15に設けられ、孔部13の残りの一部は天板部11及び円筒部12のうちの少なくとも一方に設けられてもよい。孔部13の一部が天板部11に設けられることにより、天板部11の下面に沿って孔部13に移動する水、塵埃が、気流とともに、該一部を通じてロータ210の外部に排出され易くなる。また、孔部13の一部が円筒部12に設けられることにより、円筒部12の径方向内側面に沿って孔部13に移動する水、塵埃が、気流とともに、該一部を通じてロータ210の外部に排出され易くなる。
<3.その他>
以上、本発明の実施形態を説明した。なお、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されない。本発明は、発明の主旨を逸脱しない範囲で上述の実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態で説明した事項は、矛盾を生じない範囲で適宜任意に組み合わせることができる。
以上、本発明の実施形態を説明した。なお、本発明の範囲は上述の実施形態に限定されない。本発明は、発明の主旨を逸脱しない範囲で上述の実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。また、上述の実施形態で説明した事項は、矛盾を生じない範囲で適宜任意に組み合わせることができる。
本発明は、アウターロータ型のモータ、及びこれを搭載する送風装置に有用である。
100・・・送風装置、110・・・動翼、111・・・正圧面、112・・・負圧面、200・・・モータ、201・・・シャフト、210・・・ロータ、211・・・シャフトホルダ、220・・・ステータ、221・・・ステータコア、222・・・インシュレータ、223・・・コイル部、230・・・ベアリングホルダ、231・・・ベアリング、240・・・基板、241・・・電子部品、250・・・カバー部材、260・・・充填部、1・・・保持部材、11・・・天板部、12・・・円筒部、13・・・孔部、131・・・回転方向前面、14・・・翼部、141・・・第1翼部、1411・・・回転方向前面、142・・・第2翼部、15・・・連結部分、3・・・ロータヨーク、5・・・マグネット、400・・・ハウジング、410・・・ホルダ支持部、420・・・ベース部、421・・・底蓋部、422・・・外筒部、430・・・リブ部、440・・・ハウジング筒部、CA・・・中心軸、DR・・・回転方向、DRf・・・回転方向前方、DRb・・・回転方向後方
Claims (10)
- 上下方向に延びる中心軸を中心にして回転可能なロータと、前記ロータを駆動するステータと、を備えるアウターロータ型のモータであって、
前記ロータは、
前記ステータと径方向に対向するマグネットと、
前記マグネットを保持する保持部材と、
を有し、
前記保持部材は、
径方向に広がる天板部と、
前記天板部の径方向外端部から下方に延びる円筒部と、
前記ロータの内部と外部とを繋ぐ孔部と、
を有し、
前記孔部は、前記円筒部の上端部と前記天板部の径方向外端部とを連結する連結部分に設けられる、モータ。 - 前記孔部は、前記連結部分から前記円筒部及び前記天板部のうちの少なくとも一方にまで設けられる、請求項1に記載のモータ。
- 前記保持部材は、前記天板部の下面から下方に延びる複数の翼部をさらに有する、請求項1又は請求項2に記載のモータ。
- 前記翼部は、前記円筒部の径方向内側面から径方向内方に延びる第1翼部を有し、
前記ロータの回転方向前方を向く前記第1翼部の第1周方向一方側面が、前記ロータの回転方向前方を向く前記孔部の第2周方向一方側面と連続的に接続される、請求項3に記載のモータ。 - 軸方向から見て、
前記第1翼部の第1周方向一方側面は、径方向内方に向かうにつれて前記ロータの回転方向前方に傾き、
前記孔部の第2周方向一方側面は、径方向外方に向かうにつれて前記ロータの回転方向後方に傾く、請求項4に記載のモータ。 - 前記翼部は、前記円筒部の径方向内側面と径方向に間隔を有する第2翼部を有する、請求項3から請求項5のいずれか1項に記載のモータ。
- 前記ロータは、前記マグネットの径方向外側面を覆うロータヨークをさらに有し、
少なくとも1つの前記翼部の下端部は、前記ロータヨークの上端部と接する、請求項3から請求項6のいずれか1項に記載のモータ。 - 請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のモータと、
前記ロータの径方向外側面に設けられ且つ前記中心軸を中心にして回転可能な動翼と、
を備える、送風装置。 - 前記孔部は、前記ロータに対する前記動翼の接続部分にて、前記動翼の周方向一方端と周方向他方端との間に配置される、請求項8に記載の送風装置。
- 前記孔部は、前記動翼の周方向一方端と周方向他方端から前記接続部分における前記動翼の正圧面と負圧面との最小の間隔の2倍以上離れる、請求項9に記載の送風装置。
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