JP2005192355A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機を覆うケースが装着されないで、直接的に機器に組み込まれる電動機に関して、水滴や塵埃の浸入を低減させ、また、固定子と回転子との隙間に発生する水滴を本体外に排出する構造を備えた電動機を提供する。
【解決手段】電動機を合成樹脂でモールドされたリング状の固定子３と、同固定子３の中心を挿通する回転軸４ｂが固定子３の端面に隙間を隔てて対向する円板状の磁石４ａの中心に固定された回転子４とで構成し、固定子３端面の外周部分に、リング状に突出するとともに、同リング状の内周径が突出する先端に向かって拡大する突出部３ａを設ける。そして、磁石４ａの外周面が突出部３ａの内周面に隙間を隔てて対向するとともに、磁石４ａの外径が固定子３に向かって拡大してなる構造とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、機器に組み込まれるアキシャルギャップ型電動機に関し、より詳細には、固定子と回転子とで構成される隙間の防滴、防塵構造を備えた電動機に関する。

従来の電動機の使用例を図６〜図８の送風機の構造に基づいて説明する。
送風機は、例えば、空気調和機の室内ユニット内の熱交換器と吹出口の間に、図６に示すように、クロスフローファン１３のシャフト１４に第１の軸受１５を嵌着すると共に、ボス１６のボス孔１７にブラシレスＤＣ電動機１８の駆動軸１９を嵌入し、クロスフローファン１３はその回転軸線を通風方向と直交させ両端支持の状態で、ブラシレスＤＣ電動機１８を駆動しクロスフローファン１３を回転する動作が行なわれている。

ブラシレスＤＣ電動機１８の駆動軸１９は、第２、第３の軸受２０、２１によって回転自在に支持され、且つこの第２、第３の軸受２０、２１の外輪に設けられた弾性部材２２を介して室内ユニット内に取付けられ、ブラシレスＤＣ電動機１８に生じた振動がクロスフローファン１３に伝達することを防止している。

このような送風機においては、クロスフローファン１３とブラシレスＤＣ電動機１８とが別体であり、送風機が大型化し、駆動軸方向のスペースを占有していた。
この問題点を解決し、送風機の小型化、部品点数の削減を実現するものが提案されており、例えば、図７および図８に示すようなファンと電動機が一体型となった送風機である。

図７に示すように、ケーシング２３の内部に多翼羽根車２４を軸支する羽根車軸２５は一方の端部を羽根車側軸受２６で軸支すると共に、ケーシング２３の端部に固定される電動機の固定子２７を保持する固定子ブラケット２８の円筒部２９に嵌着される電動機側軸受３０により支承されている。
そして、直流ブラシレス電動機の回転子ヨーク３１を内周面に永久磁石３２が固着された有底の円筒部とし、この底面部３３が多翼羽根車２４の一方の端板としたものであり、小型化と部品点数の削減を実現した構成である（特許文献１参照）。

また、図８に示すように、ファン部３４は、両端に端板３５ａ、３５ｂを形成し、一方の端板３５ｂからシャフト３６が延出して壁板３７に取付けられ、誘導電動機部３８は、モータフレーム３９と、同モータフレーム３９の内周面に固定された固定子４０と、同固定子４０の内周部に収納された回転子４１と、モータフレーム３９に設けたボールハウジング４２に軸受４３を収納し、筒状の回転子鉄心４４を貫いてシャフト４５が取付けられている。

この誘導電動機部３８のかご型巻線４６のエンドリング４７から軸方向に向かって延出部４８（冷却フィン）を形成し、この延出部４８とファン部３４の他方の端板３５ａとを接続したものであり、薄型化および組立工程の削減を図りつつ、ファン部の回転によって発生する空気を誘導電動機部内に流入して冷却する構成である（特許文献２参照）。

しかしながら、図７や図８の構造のようにファンと電動機とを一体化する構造では、装置全体をコンパクト化するため、組み込まれる電動機にはケースを装着しないで用いられるのが一般的である。従って、この例のように、ファンによって送風される空気内の細かな塵埃や、冷房運転時の冷風による水滴などが電動機の内部に浸入し、各部品を磨耗させたり、巻線や鉄心の絶縁性を悪化させてしまうという問題があった。

実開平１−１７４５９３号公報（第５頁、第１図） 特開平１１−２０６０７３号公報（第２−３頁、図１）

本発明は以上述べた問題点を解決し、送風機のファンと電動機とを一体に形成した構造の場合等のように、電動機を覆うケースが装着されないで、直接的に機器に組み込まれる電動機に関して、固定子と回転子との隙間に浸入する水滴や塵埃を低減させ、また、浸入した水滴を本体外に素早く排出する構造を備えた電動機を提供することを目的とする。

本発明は上述の課題を解決するため、少なくとも１つの側面部である固定子側面部を有する固定子と、前記固定子側面部に隙間を隔てて対向する側面部である回転子側面部に、永久磁石を備えた回転子とで構成されてなり、
前記固定子側面部、または前記回転子側面部に、回転中心と同心円となるリング状の突出部を備え、前記突出部は、その内周が開口側に向けて拡開されてなる構造とする。

また、前記固定子に前記突出部を備え、前記回転子に前記回転子側面部から前記回転子の他側面に向けて、回転中心と同心円状にその外径を縮小する円錐台形の回転子縮小部を備えてなる構造とする。

もしくは、前記回転子に前記突出部を備え、前記固定子に前記固定子側面部から前記固定子の他側面に向けて、回転中心と同心円状にその外径を縮小する円錐台形の固定子縮小部を備えてなる構造とする。

また、前記隙間の一部を屈曲した屈曲部となるように、前記回転子と前記固定子とを形成する。

また、前記回転子の突出部内周面、または前記回転子の縮小部外周面にフィンを設ける。

本発明による電動機によれば、請求項１に係わる発明は、少なくとも１つの側面部である固定子側面部を有する固定子と、固定子側面部に隙間を隔てて対向する側面部である回転子側面部に、永久磁石を備えた回転子とで構成されてなり、
固定子側面部、または回転子側面部に、回転中心と同心円となるリング状の突出部を備え、突出部は、その内周が突出方向に向けて拡開されてなる構造とすることにより、突出部の内周面に付着する水滴を電動機の外部へ迅速に排出することができる。

また、請求項２に係わる発明は、固定子に突出部を備え、回転子に回転子側面部から回転子の他側面に向けて回転中心と同心円状にその外径を縮小する円錐台形の回転子縮小部を備えてなる構造とすることにより、突出部の内周面や回転子縮小部の外周面に付着する水滴を電動機の外部へ迅速に排出することができる。

また、請求項３に係わる発明は、回転子に突出部を備え、固定子に固定子側面部から固定子の他側面に向けて回転中心と同心円状にその外径を縮小する円錐台形の固定子縮小部を備えてなる構造とすることにより、突出部の内周面や固定子縮小部の外周面に付着する水滴を電動機の外部へ迅速に排出することができる。

また、請求項４に係わる発明は、隙間の一部を屈曲した屈曲部となるように、回転子と固定子とを形成することにより、永久磁石と固定子との隙間に水滴や塵埃が入りにくくすることができる。

また、請求項５に係わる発明は、回転子の突出部内周面、または回転子の縮小部外周面にフィンを設けることにより、回転子が回転した時に固定子と回転子とで挟まれる空間の空気圧力が高まり、電動機外部からの水滴や塵埃が電動機内部に浸入しにくい構造となる。また、屈曲部が形成されない構造であっても、回転するフィンにより、水滴や塵埃を弾き飛ばすことができる。

詳細な説明に入る前に本願の考え方について、固定子の両側面にそれぞれ回転子を備えた図９のアキシャルギャップ型モータの断面図を用いて説明する。図９の（Ａ）は基本構造を示し、（Ｂ）は回転子を改良したもの、（Ｃ）は固定子を改良したものを示す。

図９（Ａ）は固定子５０の両側面にそれぞれ回転子５１を備え、回転中心に回転軸５４を備えた電動機である。このようなアキシャルギャップ型モータは、機器に組み込まれて使用されるため、ケースやブラケットを使用しないで用いられることが多い。

このような場合、固定子５０と回転子５１との隙間には、水滴や塵埃等が浸入しやすいので、これを軽減するため、例えば図９（Ｂ）に示すように、回転子５２の外周部分を固定子５０に向かって延長した突出部５２ａを設け、水滴や塵埃等が隙間の上方から直接入りにくい構造とすることが考えられる。

もしくは、図９（Ｃ）に示すように、固定子５３の外周部分を回転子５１に向かって延長した突出部５３ａを設け、水滴や塵埃等が隙間の上方から直接入りにくい構造とすることも考えられる。

図９（Ｂ）や（Ｃ）の構造を用いたときに注意しなければならない事として、隙間の下方に溜まる水滴である。前述のように特にエアコンに用いた場合は冷房運転時に溜まり易くなる。そこで、本願では以上の考え方を更に発展させ、水滴や塵埃等が浸入しにくくするために隙間を屈曲させる構造と、浸入した水滴を素早く排除するために、突出部の内周面に傾斜を設ける構造を中心に説明する。
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。

図１は本発明による電動機の第一実施例を示す断面図である。この電動機は、プラスチックマグネットを用いて回転子を円板状の永久磁石（以下磁石）で形成し、この円板状の磁石を２つ備えているアキシャルギャップ型のモータであり、送風機（図示せず）の横方向の長さ（回転軸方向）を短くするために使用する。

この電動機は、鉄心１ａを内部に備えたインシュレータ１ｂの外周に巻線１ｃを巻回した固定子ユニット１と、同固定子ユニット１をリング状に複数並べて合成樹脂でモールドし、中心に軸受２を備えた固定子３と、同固定子３の両端面に隙間を隔てて対向する円板状の磁石４ａの中心に、軸受２に軸支された回転軸４ｂが固定された回転子４とで構成されている。
説明の都合上、固定子３の固定子ユニット１と、回転子４の磁石４ａとが対向している部分の隙間が回転軸４ｂと同心円となる面の、固定子３側を固定子側面部７、回転子４側を回転子側面部８とする。

回転軸４ｂの右端は送風機（図示せず）のクロスフローファン６の回転軸と共用されており、電動機と送風機とを一体に形成して送風機を小型化した構造となっている。

固定子３の鉄心１ａは円周方向を樹脂製のインシュレータ１ｂで覆われており、また、鉄心１ａの両端面は固定子３が樹脂でモールドされる際に表面を同時に薄く覆うような構造にしてあるため、鉄心１ａが空気中に露出しないので水滴の浸入や錆の発生を防止できる構造となっている。

回転子４には、回転子側面部８から回転子４の他側面に向けて、回転中心と同心円状にその外径を縮小する円錐台形の回転子縮小部を備えている。つまり、円板状の磁石４ａは、固定子３と対向する面（内側）の直径が大きく、固定子３と対向しない面（外側）の直径が小さい円錐台形に形成されているため、この実施例１の構造の場合には、円板状の磁石４ａが回転子縮小部となる。
また、回転子４の外側には、樹脂製の円板外周の端部を内側に向けて縁部５ａを設けた断面コ字型のシールド５が固定されている。

一方、合成樹脂でモールドされた固定子３は、その固定子側面部７の外周部分が外側に向かってリング状に突出した突出部３ａを備えており、この突出部３ａの外側端面にはシールド５の縁部５ａと対応する溝３ｂが設けられている。
この溝３ｂと縁部５ａとは隙間を隔てて対向しており、回転子４とともに回転する縁部５ａと電動機の筐体として機器（図示せず）に固定される固定子３の溝３ｂとが接触しない構造となっている。

図２は第一実施例の詳細を示す要部断面図である。この図２は図１の断面図の下半分を拡大した図であり、固定子３の突出部３ａと回転子４の磁石４ａとシールド５と回転軸４ｂとを示している。
前述のようにシールド５の縁部５ａは、突出部３ａの溝３ｂと隙間を隔てて噛み合うような屈曲部９を有する構造になっており、結果的に電動機外部から電動機内部に至る空気通路が狭く、また、屈曲しているため、電動機外部からの水滴や塵埃が電動機内部に浸入しにくい構造となっている。

また、突出部３ａの内周径が突出方向に向かうに従って拡大するように形成されており、さらに磁石４ａの外周径が外側に向かうに従って狭まるように形成されているため、電動機内部の空気中水分が凝縮して水滴が発生した場合でも、図２の矢印で示すように水滴が傾斜を伝わって下方に落下し、電動機の外部に排出される構造になっている。
このため、電動機内部に湿気が溜まらず、軸受や回転軸、磁石などの腐食を防止することができる。

図３は本発明による電動機の第二実施例の詳細を示す要部断面図である。この図３は図２と対応した図であり、図２と同じ部分については同じ番号を付与し、詳細な説明を省略する。
図２と異なる部分は磁石１０ａの外周面に三角形のフィン１０ｃを複数個、立設したことにある。このフィン１０ｃは三角形の板状に形成され、磁石１０ａの内側から外側に向かって高さが高くなるように形成されており、突出部３ａの内周面と接触しない程度に面積を広くしてある。

図４は本発明による電動機の第二実施例を示す回転子の斜視図であり、シールド５が備えられた磁石１０ａの内側から見た図である。円錐台形の磁石１０ａの中心には回転軸４ｂを固定する孔１０ｂが備えられており、磁石１０ａの外周面には複数の三角形のフィン１０ｃが等間隔で立設されている。

図３と図４とで示すようにフィン１０ｃを設けることにより、磁石１０ａが回転した時に固定子３と磁石１０ａとで挟まれる隙間の空気圧力が高まり、電動機外部からの水滴や塵埃が電動機内部に浸入しにくい構造となる。
また、図３において、シールド５が装着されない構造であっても、回転するフィン１０ｃにより、水滴や塵埃を弾き飛ばすことができる。

なお、この実施例ではフィンを磁石と一体に形成しているが、フィンをシールドと一体に成形してもよいし、別部品のフィンを磁石やシールドに固定しても同様の効果を得ることができる。
また、この実施例１と実施例２では円板状の磁石を固定子ユニットの両端面に備えているが、これを一側の端面にのみ備え、他方の端面を例えば円板状の鋼板で塞いだ形状でも同様の効果を得ることができる。
また、これらの実施例では回転子を永久磁石として形成しているが、本願はこれに限るものではなく、鋼板や合成樹脂からなる回転体の端面に永久磁石を固定して、回転子を形成してもよい。
さらに図示しないが、回転子の端面（円柱状回転子の回転軸と同心円となる面）に本願のようなシールドを固定し、固定子を覆う円筒状ブラケットのリング状の端面やリング状の固定子端面に、外側に向かってリング状に突出した突出部を設ければ本願の構造となり、インナーロータ型の電動機にも応用可能である。

図５は本発明による電動機の第３実施例の詳細を示す断面図である。この電動機は、固定子６３と、同固定子６３の両端面に隙間を隔てて対向する円板状の磁石６４ａの中心に回転軸６４ｂが固定された回転子６４とで構成されている。
また、回転子６４の外側には、樹脂製の円板外周の端部を内側に向けて縁部６５ａを設けた断面コ字型のシールド６５が固定されている。そして、固定子６３の外周面は金属の円筒６６で覆われている。
説明の都合上、固定子６３と、回転子６４の磁石６４ａとが対向している部分の隙間が回転軸６４ｂと同心円となる面の、固定子６３側を固定子側面部６７、回転子６４側を回転子側面部６８とする。

回転子６４には、回転子側面部６８からリング状に突出する突出部６４ｃを備え、固定子６３には、固定子側面部６７から固定子６３の他側面に向けて、回転中心と同心円状にその外径を縮小する円錐台形の固定子縮小部６３ａを備えている。そして、突出部６４ｃによって、固定子縮小部６３ａが覆われる構造になっている。

一方、固定子６３の円筒６６は、その開放口側に向けて拡開されており、この拡開部分をシールド６５の縁部６５ａが覆う構造となっている。なお、この縁部６５ａもその先端が拡開されている。従って円筒６６とシールド６５の縁部６５ａとの隙間は屈曲された屈曲部６９を備えた構造であり、結果的に電動機外部から電動機内部に至る空気通路が狭く、また、屈曲しているため、電動機外部からの水滴や塵埃が電動機内部に浸入しにくい構造となっている。

また、突出部６４ｃの内周面が突出方向に向かって拡大するように形成されており、さらに固定子６３の外周面が内側に向かって狭まるように形成されているため、電動機内部の空気中水分が凝縮して水滴が発生した場合でも、矢印で示すように水滴が傾斜を伝わって下方に落下し、電動機の外部に排出される構造になっている。
このため、電動機内部に湿気が溜まらず、軸受や回転軸、磁石などの腐食を防止することができる。

なお、回転子６４の突出部６４ｃの内周面にフィン６４ｄを設けることにより、回転子６４が回転した時に固定子６３と回転子６４とで挟まれる隙間の空気圧力が高まり、電動機外部からの水滴や塵埃が電動機内部に浸入しにくい構造となる。

本発明による電動機の第一実施例を示す断面図である。 本発明による電動機の第一実施例を示す要部断面図である。 本発明による電動機の第二実施例を示す要部断面図である。 本発明による電動機の第二実施例を示す回転体の斜視図である。 本発明による電動機の第三実施例を示す断面図である。 従来例１による送風機の要部断面図である。 従来例２による送風機の要部断面図である。 従来例３による送風機の要部断面図である。 本願の考え方を説明するための断面図である。

符号の説明

１ 固定子ユニット
１ａ 鉄心
１ｂ インシュレータ
１ｃ 巻線
２ 軸受
３ 固定子
３ａ 突出部
３ｂ 溝
４ 回転子
４ａ 磁石（回転子縮小部）
４ｂ 回転軸
５ シールド
５ａ 縁部
６ クロスフローファン
７ 固定子側面部
８ 回転子側面部
９ 屈曲部
１０ａ 磁石（回転子縮小部）
１０ｂ 孔
１０ｃ フィン
５０ 固定子
５１ 回転子
５２ 回転子
５２ａ 突出部
５３ 固定子
５３ａ 突出部
５４ 回転軸
６３ 固定子
６３ａ 固定子縮小部
６４ 回転子
６４ａ 磁石
６４ｂ 回転軸
６４ｃ 突出部
６４ｄ フィン
６５ シールド
６５ａ 縁部
６６ 円筒
６７ 固定子側面部
６８ 回転子側面部
６９ 屈曲部

Claims (5)

1. 少なくとも１つの側面部である固定子側面部を有する固定子と、前記固定子側面部に隙間を隔てて対向する側面部である回転子側面部に永久磁石を備えた回転子とで構成されてなり、
   前記固定子側面部、または前記回転子側面部に、回転中心と同心円となるリング状の突出部を備え、前記突出部は、その内周が突出方向に向けて拡開されてなることを特徴とする電動機。
2. 前記固定子に前記突出部を備え、前記回転子に前記回転子側面部から前記回転子の他側面に向けて回転中心と同心円状にその外径を縮小する円錐台形の回転子縮小部を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記回転子に前記突出部を備え、前記固定子に前記固定子側面部から前記固定子の他側面に向けて回転中心と同心円状にその外径を縮小する円錐台形の固定子縮小部を備えてなることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
4. 前記隙間の一部を屈曲した屈曲部となるように、前記回転子と前記固定子とを形成してなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動機。
5. 前記回転子の突出部内周面、または前記回転子の縮小部外周面にフィンを設けてなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電動機。

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