CN101888141A - 风扇电动机及具备该风扇电动机的送风机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风扇电动机，在电动机的旋转轴的轴方向两侧分别安装有一对风扇，电动机具备在卷绕有绕组的定子的内周侧配置的内侧转子和在定子的外周侧配置的外侧转子，且具有以旋转轴为中心使内侧转子和外侧转子旋转自如地被保持的双重转子构造。

Description

风扇电动机及具备该风扇电动机的送风机

技术领域

本发明涉及作为车辆用及空调用等利用的风扇电动机及具备该风扇电动机的送风机，尤其是涉及在电动机的两侧安装有风扇的风扇电动机及具备该风扇电动机的送风机。

背景技术

例如，作为车辆内的空调用而使用的风扇电动机要求紧凑化并且大风量。因此，目前，例如日本专利特开平7-144528号公报(专利文献1)中，提案有实现了小型化、高效率化及低噪音化的风扇电动机及送风机。这种现有的风扇电动机为利用使旋转轴突出到电动机的双方向的双轴电动机，并在双轴电动机的两轴上安装有风扇的双轴风扇的结构。即，例如专利文献1中所公开的那样，为将风扇制成圆筒状的离心风扇，从两方的风扇吸入空气并向一方向排出的送风机的结构。通过制成这样的结构，与单轴支承风扇的单轴风扇的结构相比，可增大吸入量，可提高吸入效率。另外，由于为双轴支承风扇的结构，因此，与单轴风扇的构造相比，支承更加平衡，且也可以低噪音化。

另外，目前，例如日本专利特开2001-37133号公报(专利文献2)中，提案有关于具备环形方式的定子、内侧转子和外侧转子的结构的无刷电动机的技术。通过该结构，这种现有的无刷电动机可减小线圈末端体积，并且可将铜损失抑制得较低，进而也可输出高转矩。

但是，双轴风扇的结构基本上为在两个风扇之间配置电动机的构造，因此，在电动机的旋转轴方向电动机的宽度大的情况下，不得不缩窄风扇的宽度。而且，当风扇的宽度缩窄时，由于风扇的体积减小，送风量减少。因此，双轴风扇的结构中要确保足够的送风量，需要缩窄旋转轴方向的电动机的宽度。

发明内容

本发明的风扇电动机是在电动机的旋转轴的轴方向两侧分别安装有一对风扇的风扇电动机。而且，电动机的构成为，具备在卷绕有绕组的定子的内周侧配置的内侧转子和在所述定子的外周侧配置的外侧转子，且具有以旋转轴为中心使内侧转子和外侧转子旋转自如地被保持的双重转子构造。

根据这样的结构，自定子相对于内侧转子和外侧转子双方产生旋转转矩。因此，与仅单侧转子的结构相比，能得到高转矩。而且，由此可实现作为双轴电动机的上述电动机的小型化、薄型化，可提高风扇电动机的旋转轴方向的风扇宽度所占的比例。

另外，本发明的送风机是具备上述的本发明的风扇电动机的送风机，其构成为，具有用于向开口部供给空气的吸入口，将从吸入口吸入的空气从风扇的内径侧向外径侧排出。

根据这样的结构，可实现具备上述的本发明的风扇电动机的特征的送风机。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的送风机的内部构造的图；

图2是表示同上送风机的电动机的截面的图；

图3是表示双转子结构的电动机和单侧转子结构的电动机的输出密度的比较结果的图；

图4是表示本发明实施方式的送风机的其它构成例的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(实施方式)

图1是表示本发明实施方式的送风机10的内部构造的图。

如图1所示，送风机10具备在电动机30的旋转轴31的轴方向两侧分别安装有一对风扇21的风扇电动机20。即，电动机30为使旋转轴31从电动机主体向双方向突出的双轴电动机。而且，本实施方式的风扇电动机20为在双轴电动机即电动机30的双轴上安装有风扇21的双轴风扇的结构。

另外，一对风扇21分别具有相同的形状。本实施方式中，列举以风扇21为具有空心圆筒状的形状的离心风扇的一例进行说明。由于作为离心风扇起作用，因此，风扇21具有将圆筒形状两端的至少一端侧作为空气吸入口而开口的开口部22。另外，风扇21为了向圆筒内部排出吸入的空气，而在圆筒部形成有交互配置有多个孔部和翼部的多翼部23。

将这种结构的风扇21固定于电动机30的旋转轴31上。图1中，在作为开口部22的相反侧的风扇21的另一端侧固定于旋转轴31上。即，如图1所示，风扇电动机20在旋转轴方向以电动机30为中心在其两侧配置有风扇21，在旋转轴方向的两端部配置有开口部22。

这种结构的风扇电动机20还配置于送风机10的壳体11的内部。送风机10在旋转轴方向的中心附近具有支承板11a，将电动机30通过小螺钉11b固定于该支承板11a上。另外，送风机10在旋转轴方向的中心附近具有隔板11c，电动机30以由支承板11a和隔板11c夹持的方式而配置。另一方面，在送风机10的旋转轴方向两侧形成有用于吸入空气的吸入口12。

通过送风机10的这种结构，伴随电动机30的旋转，两方的风扇21旋转。通过风扇21的旋转，从两方的吸入口12吸入空气，被吸入的空气经由开口部22被导入到风扇21的内部。而且，导入到风扇21内部的空气利用多翼部23的旋转而向与旋转轴正交的方向排出。即，送风机10将从吸入口12吸入的空气从风扇21的内径侧向外径侧排出。

其次，对用于风扇电动机20的电动机30的详细结构进行说明。

图2是表示本发明实施方式的送风机10的电动机30的截面的图。图2中，表示从旋转轴的长度方向看到的截面。另外，为避免繁杂化，而省略卷绕于定子上的绕组。另外，本实施方式中，作为电动机30，列举适用了以120度相位不同的三相交流电驱动的无刷电动机的一例进行说明。

如图2所示，本实施方式的电动机30具备定子40、配置于定子40内周侧的内侧转子32、配置于定子40外周侧的外侧转子33。这样，电动机30为具有双重转子构造的双转子电动机。

定子40通过在定子铁芯44上卷绕绕组(未图示)而构成，定子铁芯44是包括大致圆环状的磁轭41、从磁轭41向内周侧突出的多个内侧齿42、从磁轭41向外周侧突出的多个外侧齿43的构造。本实施方式的定子铁芯44中，内侧齿42的个数和外侧齿43的个数相同。另外，以内侧齿42及外侧齿43的周方向中心位于从旋转中心向外周方向的同一直线上的方式，配置内侧齿42及外侧齿43。而且，内侧齿42及外侧齿43分别左右对称。另外，在彼此邻接的内侧齿42间形成作为内侧槽46的开口部，在彼此邻接的外侧齿43间形成作为外侧槽47的开口部。利用定子铁芯44的这样的开口部，将与三个相对应的各绕组以环形绕组形式卷绕于磁轭41上。即，在由内侧槽46和外侧槽47夹持的磁轭41的部位以集中绕组方式卷绕绕组。

内侧转子32被配置为，以交互配置S极和N极的方式在外周侧保持多个永久磁铁34，且经由规定的间隙与内侧齿42相对。外侧转子33被配置为，以交互配置S极及N极的方式在内周侧保持多个永久磁铁35，且经由规定的间隙与外侧齿43相对。而且，内侧转子32和外侧转子33与旋转轴31连结，并以旋转轴31为旋转中心旋转自如地被保持，以与定子40相对面沿周方向旋转。另外，该连结方法可以使用粘接剂及螺栓等，也可以通过树脂模制。

在这样的结构中，当对定子40的绕组施加三相交流电流时，在内侧齿42与内侧转子32之间、及外侧齿43与外侧转子33之间产生由磁力引起的吸引力和反作用力，内侧转子32和外侧转子33以旋转轴31为中心旋转。特别是如本实施方式，通过制作在定子40的内侧及外侧的两侧都配置有转子的双转子的结构，内侧转子32的驱动转矩和外侧转子33的驱动转矩被叠加，与仅单侧转子的结构相比，可以为小型且得到高转矩。

图3是表示双转子结构的电动机和单侧转子结构的电动机的输出密度的比较结果的图。在此，输出密度是指每单位电动机体积的输出。图3中，A表示内侧转子型电动机的情况，B表示外侧转子型电动机的情况，C表示集中绕组双转子型电动机的情况，D表示环形绕组方式的双转子型电动机的情况。另外，白色部分是内侧转子的输出密度，阴影部分是外侧转子的输出密度，C和D表示的双转子型电动机中为内外转子的输出密度叠加的输出密度。

从图3可得知，环形绕组方式的双转子型电动机与仅内侧转子的电动机相比，为其1.9倍的输出密度，另外，与仅外侧转子的电动机相比，为其1.5倍的输出密度。因此，通过应用环形绕组方式的双转子构成的电动机作为电动机30，与单侧转子构成相比，可以以同一驱动电动机的体积将送风机的送风力增大至1.5倍至1.9倍。另外，这也表明，如果是相同的输出，则可使驱动电动机的体积降低35％至50％。

另外，与集中绕组双转子型电动机相比时，环形绕组方式的双转子型电动机可使输出密度为其1.4倍。因此，如果是相同的驱动电动机的体积，则可使送风力为其1.4倍。

但是，在双转子型电动机中，通过集中绕组和环形绕组而产生差异的理由可进行如下的考察。即，集中绕组的磁通为从外侧转子穿过定子的齿进入内侧转子，再穿过定子的齿并返回到外侧转子的磁通环路。在此，磁通穿过外侧和内侧的磁铁，因此，外观上的空隙增多，磁铁的磁通不能有效地被利用。与之相对，图2所示的结构中的环形绕组的磁通为从外侧转子33穿过定子40的外侧齿43、磁轭41再返回到外侧转子33的环路、和从内侧转子32穿过定子40的内侧齿42、磁轭41再返回到内侧转子32的环路这两个环路。由此，外观上的空隙与单侧转子型电动机相同，因此，可得到合并了两个单侧转子型电动机的输出。

这样，通过将电动机30制成以环形绕组形式在磁轭41上卷绕有绕组的双转子的结构，与分布绕组的单侧转子型电动机相比，可缩短线圈末端及绕组周长，另外，通过降低绕组电阻值，可降低铜损，实现高效率的电动机。特别是由于可缩短线圈末端及绕组周长，因此，可降低卷绕线圈的高度和定子的高度，可在旋转轴方向使电动机薄型化。因此，在风扇电动机的旋转轴方向，可降低电动机宽度所占的比例，可提高风扇宽度所占的比例。其结果是与同体积的送风机相比时，可增大送风量。

例如，将仅内侧转子的电动机作为比较电动机进行比较时，如上所述，电动机30与比较电动机相比，可将输出密度提高至1.9倍，作为同输出电动机进行比较时，可将电动机层叠厚度减小约45％。另外，可按电动机层叠厚度减小的量将双轴风扇的两风扇的长度增加约20％，由此，在同转速时可使风量增加40％。另外，相反，在将风量设为同等的情况下，作为送风机可实现约40％的小型化。

另外，如本实施方式，通过将电动机30制成环行绕组形式的双转子结构，可降低铜损。铜损是因电流流过绕组而产生的损失，与电流的平方相关。在此，由于电动机中产生的热量的大部分产生于绕组，所以，通过制成本实施方式的构成，可以抑制电动机的温度上升。因此，即使风不接触电动机，也不需要将电动机大型化，能够确保送风机的小型化或大风量。

另外，这样，由于可抑制电动机30的温度上升，因此，不需要使用例如送风的一部分风对电动机30进行冷却这样的处理。因此，本实施方式中，如图2所示，为由支承板11a和隔板11c夹持电动机30的结构。这是为了抑制因由电动机30产生的热量使送风路的空气温度上升而制成这样的结构。另外，在电动机30的发热进一步降低且对送风没有影响的情况下，也可以制成去除了隔板11c的结构。由此，可以进一步提高风扇宽度所占的比例。

另外，如本实施方式，通过增加风扇宽度并设为同风量，可以使转速降低。由于风扇上产生的风切声对风扇最外径的周速的平方带来影响，因此，通过将转速降低40％，实现降低风切声约80％。这样，通过增加风扇宽度，可降低转速，由此，也可以实现噪声的降低。

另外，以上，列举将两方的风扇21固定于电动机30的旋转轴31上的一例进行了说明，但也可以为将风扇21固定于转子的结构。特别是在本实施方式中，电动机30具备内侧转子32和外侧转子33这两个转子。因此，也可以为将一风扇21固定于内侧转子32，将另一风扇21固定于外侧转子33的结构。即，也可以为将一风扇21安装于旋转轴31和外侧转子33中的任一方，并且将另一风扇21安装于旋转轴31和内侧转子32中的任一方的结构。

图4是表示本发明实施方式的送风机10的其它构成例的图。图4所示的送风机10将一风扇21直接连结于内侧转子32，将另一风扇21直接连结于外侧转子33。这样，通过将转子和风扇直接连结或一体成形，将风扇21不通过轴连结而直接安装于电动机30上。因此，可提高风扇21的安装强度及支承强度，并且可减小安装空间，也可以将送风机小型化。另外，在通过螺栓及小螺钉等将旋转轴和风扇固定的情况下，旋转轴的长度加长，因此，轴产生扭转共振，成为振动及噪声的主要原因。与之相对，通过将各转子与各风扇直接连结或一体成形，不需要轴连结，也可以抑制至此成为问题的旋转轴的扭转共振的产生。

如以上所说明，本发明的风扇电动机是在电动机的旋转轴的轴方向两侧分别安装有一对风扇的风扇电动机。电动机具备在卷绕有绕组的定子的内周侧配置的内侧转子和在定子的外周侧配置的外侧转子。而且，具有以旋转轴为中心使内侧转子和外侧转子旋转自如地被保持的双重转子构造。通过这样的结构，从定子对内侧转子和外侧转子双方产生旋转转矩，与仅单侧转子的结构相比，得到高转矩。由此，可实现作为双轴电动机的上述电动机的小型化、薄型化，因此，可提高风扇电动机的旋转轴方向的风扇宽度所占的比例。

另外，本发明的送风机具备这样的风扇电动机。

因此，根据本发明的风扇电动机，通过将双轴电动机薄型化，降低风扇电动机的旋转轴方向的电动机宽度所占的比例，可提高风扇宽度所占的比例。因此，可提供能够确保足够的送风量的风扇电动机及具备该风扇电动机的送风机。

以上，由于可提供风扇的风量增加并且高效率且低噪声的风扇电动机以及具备该风扇电动机的送风机，因此，对作为车辆用及空调用等利用的风扇电动机及具备该风扇电动机的送风机有用。

Claims (6)

1.一种风扇电动机，在电动机的旋转轴的轴方向两侧分别安装有一对风扇，其特征在于，

所述电动机具备在卷绕有绕组的定子的内周侧配置的内侧转子和在所述定子的外周侧配置的外侧转子，且具有以所述旋转轴为中心使所述内侧转子和所述外侧转子旋转自如地被保持的双重转子构造。

2.如权利要求1所述的风扇电动机，其特征在于，所述定子包括定子铁芯，该定子铁芯具有：环状磁轭、从所述磁轭突出到内周侧的多个内侧齿、以及从所述磁轭突出到外周侧的多个外侧齿，所述绕组卷绕于所述磁轭。

3.如权利要求1所述的风扇电动机，其特征在于，在所述旋转轴的两侧分别安装有一对所述风扇。

4.如权利要求1所述的风扇电动机，其特征在于，将一所述风扇安装于所述旋转轴和所述外侧转子中的任一方，并且将另一所述风扇安装于所述旋转轴和所述内侧转子中的任一方。

5.如权利要求1所述的风扇电动机，其特征在于，所述风扇是圆筒状的离心风扇，该离心风扇具有将至少一端侧作为空气吸入口而开口的开口部。

6.一种送风机，其具备权利要求5所述的风扇电动机，其特征在于，具有用于向所述开口部供给空气的吸入口，将从所述吸入口吸入的空气从所述风扇的内径侧向外径侧排出。

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