JP2006158191A - モータ及びそれを搭載した電気機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 軸受保持部分のみ樹脂モールドしない構成のモータにおいては、固定子巻線の発熱が軸受に伝達し、軸受の温度上昇により軸受けの寿命が短くなる。
【解決手段】 樹脂にて絶縁された固定子鉄心３０に固定子巻線１１が巻装されることによって、固定子１０が構成されている。固定子１０と第１のブラケット１２と複数個の冷却フィン１６とが、絶縁樹脂１３にてモールド一体成形され、固定子完成品が構成される。回転子２０が、空隙を介して固定子１０の内側に配設され、その固定子１０に対向している。回転子２０には回転軸１４が連結され、その回転軸１４には第１の軸受１５１と第２の軸受１５２が具備され、回転子完成品が構成される。さらに、ブラケット１７を組み合わせることによって、モータの組み立てが完成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば空調機器などの電気機器に搭載されるモータ、及びその電気機器に関するものである。特に、ファンを回転軸に結合したファンモータなどに好適であり、モータの発熱を効果的に放熱することのできるモータ構造に関する。

空調機器、例えば、エアコン室外機に搭載されるファンモータは、高寿命でかつ安価なモータが要望されている。

従来、エアコン室外機に搭載されるモータにおいて、回転軸を支承する軸受を保持するための軸受保持部を絶縁樹脂にて構成するものがある。（例えば、特許文献１参照）
以下、図面を用いて説明する。まず、図１１は従来例１におけるモータの構造断面図である。

図１１において、樹脂にて絶縁された固定子鉄心５３０に固定子巻線５１１が巻装されることによって、固定子５１０が構成されている。その固定子５１０は絶縁樹脂５１３にてモールド成形されている。そのモールド成形においては、軸受が保持されるための凹部が確保される。その凹部には軸受５１５１が保持される。回転子５２０には回転軸５１４が連結されている。ブラケット５１７には軸受５１５２が保持される。このようにして、図１１に示す従来例１におけるモータは構成されている。

図１２は従来例２におけるモータの構造断面図である。図１２において、固定子鉄心６３０に固定子巻線６１１が巻装されることによって、固定子６１０が構成されている。その固定子６１０は絶縁樹脂６１３にてモールド成形されている。そのモールド成形においては、軸受が保持される凹部が確保される。その凹部には軸受６１５１が保持される。回転子６２０には回転軸６１４が連結されている。ブラケット６１７には軸受６１５２が保持される。絶縁樹脂６１３において、軸受６１５１が保持される付近にくぼみを設けることにより、絶縁樹脂６１３の使用量を削減している。このようにして、図１２に示す従来例２におけるモータは構成されている。

図１３は従来例３におけるモータの構造断面図である。図１３において、固定子鉄心７３０に固定子巻線７１１が巻装されることによって、固定子７１０が構成されている。ブラケット７１２には軸受７１５１が保持される。その固定子７１０は、ブラケット７１２と共に絶縁樹脂７１３にてモールド成形されている。回転子７２０には回転軸７１４が連結されている。ブラケット７１７には軸受７１５２が保持される。このようにして、図１３に示す従来例３におけるモータは構成されている。

図１４は従来例４におけるモータの斜視図である。図１４において、ブラケット８１２には軸受（図示せず）が保持されている。そのブラケット８１２は固定子（図示せず）と共に絶縁樹脂８１３にてモールド成形されている。回転子（図示せず）には回転軸８１４が連結されている。このようにして、図１４に示す従来例４におけるモータは構成されている。
特開平１０−２７１７１９号公報

解決しようとする問題点は、上記従来例１から従来例４に示すような従来のモータにお
いては、軸受が保持された部分の周辺部に、軸受の温度を低減させるための特別な構造を有していない。

この種の従来のモータの構成においては、例えば、図１１や図１２に示すような軸受が保持される部分を絶縁樹脂にて構成したり、あるいは、例えば、図１３や図１４に示すようなブラケットにおける軸受保持部分のみ樹脂モールドしない構成であったりする。

そのため、これら従来のモータにおいては、固定子巻線の発熱が軸受に伝達し、軸受の温度上昇がそのモータが搭載された電気機器の本体規格値より高くなる虞がある。

このような場合の対策案としては、軸受のグリースとして高温対応タイプのものを使用したり、あるいは、モータの温度上昇を抑えるために、モータ効率を良くしたりする方法が取られる。モータ効率を良くする具体的な方法としては、固定子鉄心を構成する電磁鋼板の積厚増加や、巻回数の増加や太い線径の巻線の使用による固定子巻線の銅量増加がある。

図１５に軸受温度とグリース寿命の関係の一例を示す。横軸は軸受温度であり、縦軸はグリース寿命を示している。また、図１５において、実線は標準的な軸受の場合であり、破線は高温対応の軸受の場合を示している。軸受の寿命はグリース寿命に左右される。図１５から分かるように、その関係は軸受温度が高くなると、グリース寿命、すなわち、軸受の寿命が短くなることが一般的である。

高温対応軸受の方が標準軸受に比べ相対的に軸受温度に対するグリース寿命が長いものの、高温対応軸受ほど価格が高い場合が多い。

以上のように、軸受温度の上昇を抑制するための対策には、一般的に、軸受コストの上昇やモータ材料費の上昇を伴うことになる。

本発明のモータは、固定子鉄心に固定子巻線を巻装した固定子と、固定子に対向して配設された回転子と、回転子に連結された回転軸と、回転軸を支承する軸受を保持するための軸受保持部と、軸受保持部の周辺部に設けられた複数個の冷却フィンとを含む。

この構成により、軸受保持部の周辺部に複数個の冷却フィンを設けたことで、軸受温度上昇を抑制することができる。その結果、高温対応軸受を使用せずに、安価で、かつ、モータ寿命を向上させることができる。

また、本発明の電気機器は、モータと、そのモータが搭載された筐体とを備え、モータとして上記構成の本発明のモータを採用したものである。

この構成により、本発明の電気機器は、搭載されるモータの軸受温度上昇が電気機器の本体規格値内に収まり、信頼性の高い機器が実現できる。

本発明にかかるモータの実施形態は、固定子鉄心に固定子巻線を巻装した固定子と、固定子に対向して配設された回転子と、回転子に連結された回転軸と、回転軸を支承する軸受を保持するための軸受保持部と、軸受保持部の周辺部に設けられた複数個の冷却フィンとを含む構成である。

さらに、本発明にかかる電気機器の実施形態は、モータと、そのモータが搭載された筐体とを備える。モータは、固定子鉄心に固定子巻線を巻装した固定子と、固定子に対向して配設された回転子と、回転子に連結された回転軸と、回転軸を支承する軸受を保持するための軸受保持部と、軸受保持部の周辺部に設けられた複数個の冷却フィンとを含む構成である。

以下、本発明の実施形態のより具体的な実施例について、図面を用いて説明する。

図１は本発明の実施例１におけるモータの構造断面図、図２は図１に示すモータの平面図であり、図３は図１に示すモータの斜視図である。

図１において、樹脂にて絶縁された固定子鉄心３０に固定子巻線１１が巻装されることによって、固定子１０が構成されている。固定子１０と第１のブラケット１２と複数個の冷却フィン１６とが、絶縁樹脂１３にてモールド一体成形され、固定子完成品が構成される。絶縁樹脂１３の材質としては熱硬化性樹脂（不飽和ポリエステル樹脂）が望ましい。回転子２０が、空隙を介して固定子１０の内側に配設され、その固定子１０に対向している。回転子２０には回転軸１４が連結され、その回転軸１４には第１の軸受１５１と第２の軸受１５２が具備され、回転子完成品が構成される。

第１のブラケット１２には、第１の軸受保持部５１が形成されている。その軸受保持部５１には軸受１５１が保持される。第２のブラケット１７には、第２の軸受保持部５２が形成されている。その軸受保持部５２には軸受１５２が保持される。回転軸１４は、軸受１５１及び軸受１５２によって回転自在に支承される。

上記固定子完成品に対して、上記回転子完成品を組み合わせ、さらに、その両者にブラケット１７を組み合わせることによって、モータの組み立てが完成する。

ここで、冷却フィン１６について詳しい説明を加える。

図２及び図３に示すように、冷却フィン１６は、ブラケット１２における軸受保持部５１の周辺部に、軸受保持部５１を取り囲むように角度４５度ピッチで等間隔に８箇所設けられている。なお、冷却フィンの個数については、８個に限定されるものではなく、モールド成形性や、放熱効果の必要性などを考慮して、適切な個数とすればよい。

本実施例１におけるモータにおいて、軸受１５１と軸受１５２とを比べると、軸受１５１の温度が軸受１５２のそれによりも高くなる傾向にある。その理由は、軸受１５２からは回転軸１４がモータ外部に延長されており、回転子２０の熱を放出し易い。また、ブラケット１７の総面積が、ブラケット１２のそれよりも大きいこともあり、モータが発生する熱を放熱し易い。

例えば、あるモータにおいて、軸受１５１の温度と軸受１５２の温度とを測定した場合、軸受１５１の方が軸受１５２に比べ、１０℃から１５℃高い結果が得られた。

冷却フィン１６の効果としては、冷却フィンがない場合と比較すると、軸受保持部５１を取り囲むように冷却フィン１６を設けることにより、５℃以上の温度低減の効果が確認された。

上記実施例１のモータではブラケットの一部分に軸受保持部を形成したが、ブラケット
を用いずに樹脂にて軸受保持部を形成し、その軸受保持部の周辺に複数個の冷却フィンを設ける構成としてもよい。

その場合、固定子鉄心に固定子巻線を巻装した固定子を、絶縁樹脂にて成形する際に、同時に、その絶縁樹脂にて軸受保持部をも一体的に形成するようすればよい。

この構成を実施例２として、詳細に説明する。図４は本発明の実施例２におけるモータの構造断面図である。

図４において、樹脂にて絶縁された固定子鉄心３０に固定子巻線１１が巻装されることによって、固定子１０が構成されている。固定子１０と複数個の冷却フィン１６とが、絶縁樹脂１３にてモールド一体成形され、固定子完成品が構成される。絶縁樹脂１３にてモールド一体成形するときに、その絶縁樹脂にて第１の軸受保持部５３を同時に形成する。絶縁樹脂１３の材質としては熱硬化性樹脂（不飽和ポリエステル樹脂）が望ましい。

回転子２０が、空隙を介して固定子１０の内側に配設され、その固定子１０に対向している。回転子２０には回転軸１４が連結され、その回転軸１４には第１の軸受１５１と第２の軸受１５２が具備され、回転子完成品が構成される。

絶縁樹脂１３にて形成された軸受保持部５３には軸受１５１が保持される。ブラケット１７には、第２の軸受保持部５２が形成されている。その軸受保持部５２には軸受１５２が保持される。回転軸１４は、軸受１５１及び軸受１５２によって回転自在に支承される。

上記固定子完成品に対して、上記回転子完成品を組み合わせ、さらに、その両者にブラケット１７を組み合わせることによって、モータの組み立てが完成する。

本実施例２が、図１に示す実施例１と異なる点は、図１におけるブラケット１２は使用せずに、絶縁樹脂１３にて軸受保持部５３を施しながら、絶縁樹脂１３にてモールド一体成形して固定子完成品が構成される点である。

本実施例２においても、冷却フィン１６は、軸受保持部５３の周辺部に、軸受保持部５３を取り囲むように角度４５度ピッチで等間隔に８箇所設けている。なお、冷却フィンの個数については、８個に限定されるものではなく、モールド成形性や、放熱効果の必要性などを考慮して、適切な個数とすればよい。

この構成により、本実施例２においても実施例１と同様な効果が期待できる。

図５は本発明の実施例３におけるモータの構造断面図であり、図６は図５に示すモータの平面図である。

図５及び図６において、樹脂にて絶縁された固定子鉄心３０に固定子巻線１１が巻装されることによって、固定子１０が構成されている。固定子１０と複数個の第１の冷却フィン１６及び第２の冷却フィン１８とが、絶縁樹脂１３にてモールド一体成形され、固定子完成品が構成される。絶縁樹脂１３にてモールド一体成形するときに、その絶縁樹脂にて第１の軸受保持部５５を同時に形成する。絶縁樹脂１３の材質としては熱硬化性樹脂（不飽和ポリエステル樹脂）が望ましい。

回転子２０が、空隙を介して固定子１０の内側に配設され、その固定子１０に対向して
いる。回転子２０には回転軸１４が連結され、その回転軸１４には第１の軸受１５１と第２の軸受１５２が具備され、回転子完成品が構成される。

絶縁樹脂１３にて形成された軸受保持部５５には軸受１５１が保持される。ブラケット１７には、第２の軸受保持部５２が形成されている。その軸受保持部５２には軸受１５２が保持される。回転軸１４は、軸受１５１及び軸受１５２によって回転自在に支承される。

上記固定子完成品に対して、上記回転子完成品を組み合わせ、さらに、その両者にブラケット１７を組み合わせることによって、モータの組み立てが完成する。

本実施例３が、実施例２と異なる点は、冷却フィンの構成である。図４に示す実施例２においては、冷却フィン１６が軸受保持部５３の周辺部に、軸受保持部５３を取り囲むように角度４５度ピッチで等間隔に８箇所設けられている。

一方、図５に示す実施例３においては、冷却フィン１６だけではなく、冷却フィン１８が、軸受保持部５５の周辺部にいて、軸受保持部５５の中心部により近い位置に、冷却フィン１６と同様に軸受保持部５５を取り囲むように角度４５度ピッチで等間隔に８箇所設けられている。

なお、冷却フィン１６及び冷却フィン１８の個数については、８個に限定されるものではなく、モールド成形性や、放熱効果の必要性などを考慮して、適切な個数とすればよい。

この構成により、本実施例３は、実施例２に比べより大きな放熱効果が期待できる。

本発明の電気機器は、モータと、そのモータが搭載された筐体とを備え、モータとして上記構成の本発明のモータを採用したものである。

本発明にかかる電気機器の例として、まず、エアコン室外機の構成を実施例４として、詳細に説明する。

図７において、エアコン室外機２０１は、筐体２１１の内部にモータ２０８を搭載している。そのモータ２０８は回転軸にファンを取り付けており、送風用ファンモータとして働く。

エアコン室外機２０１は、筐体２１１の底板２０２に立設した仕切り板２０４により、圧縮機室２０６と熱交換器室２０９とに区画されている。圧縮機室２０６には圧縮機２０５が配設されている。熱交換器室２０９には熱交換器２０７及びファンモータ２０８が配設されている。仕切り板２０４の上部には電装品箱２１０が配設されている。

そのモータ２０８は、電装品箱２１０内に収容されたモータ駆動装置２０３により駆動される。モータ２０８の回転に伴い、送風ファンが回転し、その風により熱交換器室２０９を冷却する。ここで、ファンモータ２０８は、例えば、上記実施例１から実施例３のものが適用できる。

この構成により、本実施例４におけるエアコン室外機は、搭載されるモータの軸受の温度上昇が機器の本体規格値内に収まり、信頼性の高い機器が実現できる。

次に、本発明にかかる電気機器の例として、エアコン室内機の構成を実施例５として、詳細に説明する。

図８において、エアコン室内機３１０の筐体３１１内にはモータ３０１が搭載されている。そのモータ３０１の回転軸にはクロスフローファン３１２が取り付けられている。モータ３０１はモータ駆動装置３１４によって駆動される。モータ駆動装置３１４からの通電により、モータ３０１が回転し、それに伴いクロスフローファン３１２が回転する。そのクロスフローファン３１２の回転により、室内機用熱交換器（図示せず）によって空気調和された空気を室内に送風する。ここで、モータ３０１は、例えば、上記実施例１から実施例３のものが適用できる。

この構成により、本実施例５におけるエアコン室内機は、搭載されるモータの軸受の温度上昇が機器の本体規格値内に収まり、信頼性の高い機器が実現できる。

次に、本発明にかかる電気機器の例として、給湯機の構成を実施例６として、詳細に説明する。

図９において、給湯器３３０の筐体３３１内にはモータ３０３が搭載されている。そのモータ３０３の回転軸にはファン３３２が取り付けられている。モータ３０３はモータ駆動装置３３４によって駆動される。モータ駆動装置３３４からの通電により、モータ３０３が回転し、それに伴いファン３３２が回転する。そのファン３３２の回転により、燃料気化室（図示せず）に対して燃焼に必要な空気を送風する。ここで、モータ３０３は、例えば、上記実施例１から実施例３のものが適用できる。

この構成により、本実施例６における給湯機は、搭載されるモータの軸受の温度上昇が機器の本体規格値内に収まり、信頼性の高い機器が実現できる。

次に、本発明にかかる電気機器の例として、空気清浄機の構成を実施例７として、詳細に説明する。

図１０において、空気清浄機３４０の筐体３４１内にはモータ３０４が搭載されている。そのモータ３０４の回転軸には空気循環用ファン３４２が取り付けられている。モータ３０４はモータ駆動装置３４４によって駆動される。モータ駆動装置３４４からの通電により、モータ３０４が回転し、それに伴いファン３４２が回転する。そのファン３４２の回転により空気を循環する。ここで、モータ３０４は、例えば、上記実施例１から実施例３のものが適用できる。

この構成により、本実施例７における空気清浄機は、搭載されるモータの軸受の温度上昇が機器の本体規格値内に収まり、信頼性の高い機器が実現できる。

上述の説明では、本発明かかる電気機器の実施例として、エアコン室外機、エアコン室内機、給湯機、空気清浄機などに搭載されるファンモータを取り上げたが、その他のモータにも、また、各種情報機器に搭載されるモータや、産業機器に使用されるモータにも適用できることは言うまでもない。

本発明にかかるモータは、主として、モータが低価格で高寿命が要望される電気機器、
例えば、エアコン室外機、エアコン室内機、給湯機、空気清浄機などに搭載されるファンモータに適する。

本発明の実施例１におけるモータの構造断面図 本発明の実施例１に示すモータの平面図（冷却フィン側平面図） 本発明の実施例１に示すモータの斜視図 本発明の実施例２におけるモータの構造断面図 本発明の実施例３におけるモータの構造断面図 本発明の実施例３に示すモータの平面図 本発明の実施例４における電気機器（エアコン室外機）の構造図 本発明の実施例５における電気機器（エアコン室内機）の構造図 本発明の実施例６における電気機器（給湯機）の構造図 本発明の実施例７における電気機器（空気清浄機）の構造図 従来例１におけるモータの構造断面図 従来例２におけるモータの構造断面図 従来例３におけるモータの構造断面図 従来例４におけるモータの斜視図 軸受温度とグリース寿命の関係図

符号の説明

１０ 固定子
１１ 固定子巻線
１２ ブラケット
１３ 絶縁樹脂
１４ 回転軸
１６ 冷却フィン
１７ 第２のブラケット
２０ 回転子
３０ 固定子鉄心
５１ 軸受保持部
５２ 第２の軸受保持部
１５１ 軸受
１５２ 第２の軸受

Claims (10)

1. 固定子鉄心に固定子巻線を巻装した固定子と、この固定子に対向して配設された回転子と、この回転子に連結された回転軸と、この回転軸を支承する軸受を保持するための軸受保持部と、この軸受保持部の周辺部に設けられた複数個の冷却フィンとを含むモータ。
2. 軸受保持部を樹脂にて形成する請求項１記載のモータ。
3. 固定子と軸受保持部とを絶縁樹脂にて一体に形成する請求項１記載のモータ。
4. 請求項１記載のモータにおいて、さらに、ブラケットを含み、このブラケットに前記軸受保持部を形成するモータ。
5. 請求項１記載のモータにおいて、さらに、ブラケットを含み、このブラケットに前記軸受保持部を形成し、かつ、固定子と前記ブラケットを絶縁樹脂にて一体に形成するモータ。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のモータと、このモータが搭載された筐体とを含み、前記モータは、固定子鉄心に固定子巻線を巻装した固定子と、この固定子に対向して配設された回転子と、この回転子に連結された回転軸と、この回転軸を支承する軸受を保持するための軸受保持部と、この軸受保持部の周辺部に設けられた複数個の冷却フィンとを備える電気機器。
7. 軸受保持部を樹脂にて形成する請求項６記載の電気機器。
8. 固定子と軸受保持部とを絶縁樹脂にて一体に形成する請求項６記載の電気機器。
9. 請求項６記載の電気機器において、さらに、ブラケットを含み、このブラケットに前記軸受保持部を形成する電気機器。
10. 請求項６記載の電気機器において、さらに、ブラケットを含み、このブラケットに軸受保持部を形成し、かつ、固定子と前記ブラケットを絶縁樹脂にて一体に形成する電気機器。
    

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