JP2018196303A - モータ、及びファンモータ - Google Patents

Abstract

【課題】防水性及び防塵性を向上することができるモータ、及びファンモータを提供する。【解決手段】ファンモータ１００は、インペラ４００とアウターロータ型のモータ３００とを備える。モータのステータユニット２は、インシュレータ２０２を介して導線がステータコア２０１に巻き付けられたステータ２０と、ステータの少なくとも一部を覆う樹脂部２１と、ステータを支持する支持部２２１と、ステータユニットの軸方向一方側における端部において、軸方向他方側に窪む環状の凹部２ａとを有する。ステータユニットの軸方向一方側における端部において、樹脂部は凹部よりも径方向外方に位置する。凹部の径方向内方における第１側面２２１ｂは支持部の外側面である。凹部の径方向外方における第２側面２０２ａはインシュレータの内側面である。ロータは、軸方向他方側に延びる環状の凸部１１１を有する。凸部の少なくとも一部は凹部に収容される。【選択図】図１

Description

本発明は、モータ、及びファンモータに関する。

従来のモータでは、防水性及び防塵性を高めるため、様々な試みがなされている。たとえば、特許文献１では、シリコーン・ゴムにより固定子が一体にモールドされたブラシレスファンモータを開示している。このモータでは、ケース内部に水が侵入するのを阻止すべく、ステータの軸方向上方における上端部において、ステータのインシュレータと軸受支持用筒部との間の間隙にロータのブッシュから突出する凸部が挿入されている。

特開平１０−１９１６１１号公報

しかしながら、特許文献１では、上記の間隙内において、径方向内方においてインシュレータがシリコーン・ゴムで覆われているため、上記の間隙の径方向における幅と軸方向における深さとがより小さくなっている。そのため、防水性及び防塵性を十分には高められない恐れがある。

本発明は、上記の状況を鑑みて、防水性及び防塵性を向上することができるモータ、及びファンモータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の例示的なモータは、ステータユニットと、上下方向に延びる中心軸を中心として前記ステータユニットに対して回転可能なロータと、を有するアウターロータ型のモータであって、前記ステータユニットは、インシュレータを介して導線がステータコアに巻き付けられたステータと、前記ステータの少なくとも一部を覆う樹脂部と、前記ステータを支持する支持部と、前記ステータユニットの軸方向一方側における端部において、軸方向他方側に窪む環状の凹部と、を有し、前記ステータユニットの軸方向一方側における端部において、前記樹脂部は、前記凹部よりも径方向外方に位置し、前記凹部の径方向内方における第１側面は、前記支持部の径方向外方における外側面であり、前記凹部の径方向外方における第２側面は、前記インシュレータの径方向内方における内側面であり、前記ロータは、軸方向他方側に延びる環状の凸部を有し、前記凸部の少なくとも一部は、前記凹部に収容される構成とされる。

また、上記目的を達成するために、本発明の例示的なファンモータは、中心軸を中心に回転可能なインペラと、前記インペラを回転駆動する上記のモータと、を備える構成とされる。

本発明の例示的なモータ、及びファンモータによれば、防水性及び防塵性を向上することができる。

図１は、ファンモータの一例を示す断面図である。 図２は、凹部及び凸部によるラビリンス構造の一例を示す断面図である。 図３は、凹部及び凸部によるラビリンス構造の他の一例を示す断面図である。

以下に図面を参照して本発明の例示的な実施形態を説明する。

なお、本明細書では、ファンモータ１００において、中心軸ＣＡと平行な方向を「軸方向」と呼ぶ。さらに、軸方向一方側であって、軸方向において後述する蓋部２３からシャフトホルダ１１に向かう方向を「上方」と呼ぶ。また、軸方向他方側であって、軸方向においてシャフトホルダ１１から蓋部２３に向かう方向を「下方」と呼ぶ。また、各々の構成要素において、軸方向下方における端部を「下端部」と呼び、軸方向上方における端部を「上端部」と呼ぶ。また、各々の構成要素の表面において、軸方向下方に向く面を「下面」と呼び、軸方向上方に向く面を「上面」と呼ぶ。

さらに、中心軸ＣＡに直交する方向を「径方向」と呼び、中心軸ＣＡを中心とする周方向を「周方向」と呼ぶ。また、径方向において、中心軸ＣＡに向かう方向を「内方」と呼び、中心軸ＣＡから離れる方向を「外方」と呼ぶ。また、各々の構成要素において、径方向内方における端部を「内端部」と呼び、径方向外方における端部を「外端部」と呼ぶ。また、各々の構成要素の側面において、径方向内方に向く側面を「内側面」と呼び、径方向外方に向く側面を「外側面」と呼ぶ。

なお、以上に説明した方向、端部、及び面などの呼称は、実際の機器に組み込まれた場合での位置関係及び方向などを示すものではない。

＜１．実施形態＞
図１は、ファンモータ１００の一例を示す断面図である。なお、図１は、中心軸ＣＡを含むファンモータ１００の断面構造を示している。

＜１−１．ファンモータの概略構成＞
ファンモータ１００は、図１に示すように、アウターロータ型のモータ３００と、インペラ４００と、ケーシング５００と、を備える。モータ３００は、インペラ４００を回転駆動する駆動装置である。インペラ４００は、複数の翼部４０１を有する羽根車である。インペラ４００及び複数の翼部４０１は、中心軸ＣＡを中心に回転可能である。インペラ４００は、モータ３００の軸方向における上部に取り付けられている。インペラ４００は、モータ３００により中心軸ＣＡを中心に回転することにより、軸方向に流れる気流を発生させる。ケーシング５００は、モータ３００及びインペラ４００を収容している。

＜１−２．モータの概略構成＞
次に、モータ３００の構成を説明する。モータ３００は、図１に示すように、ロータ１と、シャフト１ａと、ステータユニット２と、を備える。

ロータ１は、上下方向に延びる中心軸ＣＡを中心として、ステータユニット２に対して回転可能である。ロータ１は、シャフトホルダ１１と、マグネット支持部材１２と、マグネット１３と、を有している。シャフトホルダ１１は、モータ３００の軸方向上方における上端部において、シャフト１ａに取り付けられている。シャフトホルダ１１には、軸方向から見て環状の凸部１１１が設けられている。すなわち、ロータ１は、凸部１１１を有している。凸部１１１は、シャフトホルダ１１から軸方向下方に延びている。なお、凸部１１１は、図１の例示に限定されず、マグネット支持部材１２から延びていてもよい。マグネット支持部材１２は、マグネット１３を保持する部材である。マグネット支持部材１２は、板部１２１と、円筒部１２２と、を有する。板部１２１は、シャフトホルダ１１から径方向外方に延びる円環形状の部材である。円筒部１２２は、筒状の部材であり、板部１２１の径方向外方における外端部から少なくとも軸方向下方に延びる。マグネット１３は、ステータユニット２の後述するステータ２０よりも径方向外方に位置する。マグネット１３は、円筒部１２２の内側面に保持され、ステータ２０の外側面と対向する。

シャフト１ａは、ロータ１に取り付けられる回転軸であり、ロータ１を支持し、中心軸ＣＡを中心にしてロータ１とともに回転可能である。なお、この例示に限定されず、シャフト１ａは、ステータユニット２に取り付けられる固定軸であってもよい。なお、シャフト１ａが固定軸である場合、ロータ１には、シャフト１ａとの間に軸受（不図示）が設けられる。

ステータユニット２は、ケーシング５００に保持されている静止部であり、中心軸ＣＡを中心にして回転可能なロータ１を支持する。ステータユニット２は、ステータ２０と、凹部２ａと、樹脂部２１と、固定部２２と、蓋部２３と、を有する。なお、凹部２ａは後に説明する。ステータユニット２は、固定部２２によってケーシング５００に固定されている。

ステータ２０は、モータ３００を駆動する際にロータ１を駆動して回転させる。ステータ２０は、中心軸ＣＡを中心とする環状であり、支持部２２１の径方向外方に固定されている。ステータ２０は、ステータコア２０１と、インシュレータ２０２と、複数のコイル部２０３と、基板２０４と、を有する。ステータコア２０１は、たとえば電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板で構成される鉄心部材であり、径方向においてロータ１のマグネット１３と対向している。インシュレータ２０２は、たとえば樹脂材料を用いた絶縁部材であり、ステータコア２０１の少なくとも一部を覆っている。ステータ２０において、インシュレータ２０２を介してステータコア２０１に導線が巻き付けられることにより、コイル部２０３が設けられている。基板２０４は、コイル部２０３の導線、及び、ファンモータ３００の外部に引き出された接続線２０４ａと電気的に接続されている。

樹脂部２１は、ステータ２０の少なくとも一部を覆っている。ステータユニット２の軸方向上方における上端部において、樹脂部２１は、凹部２ａよりも径方向外方に位置している。こうすれば、凹部２ａの径方向における幅をより広くすることができる。凹部２ａを広くすることで、凸部１１１を収容するスペースを確保することができる。従って、水分及び塵埃の侵入をより効果的に抑制することができる。また、樹脂部２１の軸方向上方における上端部は、インシュレータ２０２の軸方向上方における上端部よりも軸方向上方に位置している。こうすれば、径方向外方から支持部２２１の軸方向上方における上端部に至る水分及び塵埃の侵入経路は、さらに凸部１１１と樹脂部２１との間を経由するためにより長くなる。従って、水分及び塵埃が、支持部２２１の上端部内に、より侵入し難くなる。

固定部２２は、ステータ２０をケーシング５００に固定する。固定部２２は、支持部２２１と、取付部２２２と、を有する。すなわち、ステータユニット２は、支持部２２１と、取付部２２２と、を有している。

支持部２２１は、ステータ２０を支持する筒状の部材である。支持部２２１の内部には、軸受２２１ａが設けられ、さらにシャフト１ａが挿入されている。支持部２２１は、軸受２２１ａを介してシャフト１ａを回転可能に支持している。軸受２２１ａは、本実施形態ではボール軸受であるが、この例示に限定されず、たとえばスリーブ軸受などであってもよい。

取付部２２２は、複数の貫通開口を有する円環形状であり、ステータユニット２をケーシング５００に取り付けている。より具体的には、取付部２２２は、ステータユニット２を収容するケーシング５００にステータ２０及び支持部２２１を取り付けている。取付部２２２の径方向内方における内端部には支持部２２１が取り付けられている。また、取付部２２２の径方向外方における外端部は、ケーシング５００に取り付けられている。また、取付部２２２の少なくとも一部は、樹脂部２１で覆われている。

蓋部２３は、支持部２２１の軸方向下方における下端部に嵌め込まれており、該下端部を覆っている。

＜１−３．凹部の構成＞
次に、凹部２ａの構成を説明する。凹部２ａは、軸方向から見て環状であり、凸部１１１の少なくとも一部とともに、ステータユニット２の軸方向上方における上端部にラビリンス構造を形成する。図２は、凹部２ａ及び凸部１１１によるラビリンス構造の一例を示す断面図である。なお、図２は、本実施形態において、径方向から見た凹部２ａ近傍におけるファンモータ１００の断面構造を示しており、たとえば図１の破線で囲まれた部分に対応している。

凹部２ａは、図２に示すように、ステータユニット２の軸方向上方における上端部においてインシュレータ２０２と支持部２２１との間に設けられ、軸方向下方に窪んでいる。凹部２ａの径方向内方における第１側面２２１ｂは支持部２２１の外側面２２１ｂである。凹部２ａの径方向外方における第２側面２０２ａはインシュレータ２０２の内側面２０２ａである。凹部２ａには、凸部１１１の少なくとも一部が収容されている。

こうすれば、支持部２２１及びインシュレータ２０２間の凹部２ａにロータ１の凸部１１１の少なくとも一部が収容されるラビリンス構造が、ステータユニット２の軸方向上方における上端部に設けられる。また、ステータユニット２の該上端部において、樹脂部２１は凹部２ａよりも径方向外方にある。そのため、たとえば樹脂部２１が凹部２ａ内に設けられた場合と比べて、凹部２ａ及び凸部１１１によるラビリンス構造をより大きくできる。すなわち、径方向外方から支持部２２１の軸方向上方における上端部に至る水分及び塵埃の侵入経路をより長くできるので、水分及び塵埃が支持部２２１の該上端部内に侵入し難くなる。よって、モータ３００の防水性及び防塵性を向上することができる。この効果は、小型のモータ３００において、特に有効である。

また、凹部２ａ内に樹脂部２１を設けないことにより、ステータ２０を覆う樹脂部２１の使用量を低減できる。よって、製造コストの削減に寄与できる。

凹部２ａ内の凸部１１１の少なくとも一部は、径方向において、支持部２２１及びインシュレータ２０２と直接に対向している。こうすれば、たとえば凹部２ａ内に設けられた樹脂部２１などを介して凹部２ａ内の凸部１１１の少なくとも一部がインシュレータ２０２と対向する場合と比べて、凹部２ａの内部空間の径方向における幅をより広くすることができる。従って、凸部１１１を収容する凹部２ａの内部空間を確保することができる。よって、水分及び塵埃が支持部２２１の上端部内により侵入し難くなる。また、凹部２ａの寸法管理もし易くなるので、モータ３００の設計に余裕ができる。また、コンパクト、且つ、水分及び塵埃の侵入の抑制又は防止に十分なラビリンス構造をステータユニット２の軸方向上方における上端部に設けることができる。

凹部２ａの径方向における外径は、軸方向下方から軸方向上方に向かうにつれて大きくなっている。すなわち、凹部２ａの第２側面２０２ａは、径方向から見た断面視において図２に示すように、軸方向上方に向かうにつれて径方向外方に傾斜するテーパ形状を有している。こうすれば、たとえば中心軸ＣＡが鉛直線と垂直になるようにファンモータ１００を配置した場合、凹部２ａの第２側面２０２ａに付着した水、塵埃が、第２側面２０２ａの鉛直船下側に集まった後、第２側面２０２ａに沿って軸方向上方に向かって流れる。従って、第２側面２０２ａに付着した水、塵埃が、凹部２ａ外に排出され易くなる。

また、図２に示す径方向から見た断面視のように、凹部２ａの第２側面２０２ａは、樹脂部２１の表面と滑らかに連続している。たとえば、径方向から見た断面視において、第２側面２０２ａの軸方向上方における上端部の接線方向は、ステータユニット２の上端部における樹脂部２１の径方向内方における内端部の接線方向と同じである。こうすれば、凹部２ａ外に排出される水、塵埃を停滞なく樹脂部２１上に移動させることができる。

また、凸部１１１の径方向における外径は、軸方向下方から軸方向上方に向かうにつれて大きくなっている。すなわち、凸部１１１の径方向外方における外側面１１１ａは、図２に示すように、軸方向上方に向かうにつれて径方向外方に傾斜するテーパ形状を有している。こうすれば、凹部２ａ内においてロータ１の凸部１１１の外側面１１１ａに水、塵埃が付着しても、ロータ１が回転する際に、水、塵埃は遠心力によってより凸部１１１の外径（つまり外側面１１１ａの径サイズ）が大きくなる方向である軸方向上方に移動する。従って、ロータ１の回転により、水、塵埃を凹部２ａ外に排出できる。

＜１−４．実施形態の変形例＞
次に、実施形態の変形例を説明する。図３は、凹部２ａ及び凸部１１１によるラビリンス構造の他の一例を示す断面図である。なお、図３は、本実施形態の変形例において、径方向から見た凹部２ａ近傍におけるファンモータ１００の断面構造を示しており、たとえば図１の破線で囲まれた部分に対応している。

モータ３００は、図３に示すように、樹脂部２１とは異なる保護部２４をさらに備える。保護部２４は、凹部２ａの底面、及び第１側面２２１ｂ、及び第２側面２０２ａと、ステータユニット２の上端部における樹脂部２１の外表面と、に設けられた薄膜である。特に、保護部２４は、図３に示すように、インシュレータ２０２と樹脂部２１との間の界面の端部と、インシュレータ２０２と支持部２１との間の界面の端部と、を覆っている。但し、保護部２４は、図３の例示に限定されず、両者のうちの一方を覆っていてもよい。つまり、保護部２４は、インシュレータ２０２と樹脂部２１との間の界面の端部、及び、インシュレータ２０２と支持部２１との間の界面の端部のうちの少なくとも一方を覆っていればよい。

保護部２４の材料は、たとえば、シリコーン系、変性シリコーン系、又はエポキシ系の樹脂である。保護部２４の厚さは、特に限定しないが、第１側面２２１ｂと第２側面２０２ａとの間の径方向における最短距離の１０％以下であることが好ましい。

ステータユニット２の上端部におけるラビリンス構造に保護部２４を設けることにより、水、塵埃が、上述の界面の端部から界面に侵入し難くして、たとえばステータコア２０１及びコイル部２０３などのステータ２０の金属部分に到達し難くなる。従って、モータ３００の防水性及び防塵性をより高めることができる。

なお、保護部２４は、本実施形態では凹部２ａの内面などに設けられる薄膜であるが、この例示に限定されない。保護部２４は、凹部２ａ及び凸部１１１間に配置される部材であってもよいし、凹部２ａ内に充填される部材であってもよい。たとえば、保護部２４は、ゴム系又はシリコン系などの材料を用いたガスケットであってもよい。これらの場合、保護部２４は、凸部１１１と接触しないように配置されていればよい。或いは、保護部２４には、凹部２ａの内面及び凸部１１１のうちの少なくとも一方に対して高摺動性を有する材料が用いられていればよい。

＜２．その他＞
以上、本発明の実施形態について説明した。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。

たとえば、ファンモータ１００は、上述の実施形態では軸流ファンであったが、この例示に限定されず、遠心ファンであってもよい。すなわち、ファンモータ１００は、径方向外側に流れる気流を発生させる構成であってもよい。

本発明は、ステータが樹脂部で覆われたステータユニットを有するモータなどに有用である。

１００・・・ファンモータ、３００・・・モータ、４００・・・インペラ、４０１・・・翼部、５００・・・ケーシング、１・・・ロータ、１ａ・・・シャフト、１１・・・シャフトホルダ、１１１・・・凸部、１１１ａ・・・外側面、１２・・・マグネット支持部材、１２１・・・板部、１２２・・・円筒部、１３・・・マグネット、２・・・ステータユニット、２ａ・・・凹部、２０・・・ステータ、２０１・・・ステータコア、２０２・・・インシュレータ、２０２ａ・・・第２側面、２０３・・・コイル部、２０４・・・基板、２０４ａ・・・接続線、２１・・・樹脂部、２２・・・固定部、２２１・・・支持部、２２１ａ・・・軸受、２２１ｂ・・・第１側面、２２２・・・取付部、２３・・・蓋部、２４・・・保護部、ＣＡ・・・中心軸

Claims (9)

1. ステータユニットと、
   上下方向に延びる中心軸を中心として前記ステータユニットに対して回転可能なロータと、を有するアウターロータ型のモータであって、
   前記ステータユニットは、
   インシュレータを介して導線がステータコアに巻き付けられたステータと、
   前記ステータの少なくとも一部を覆う樹脂部と、
   前記ステータを支持する支持部と、
   前記ステータユニットの軸方向一方側における端部において、軸方向他方側に窪む環状の凹部と、を有し、
   前記ステータユニットの軸方向一方側における端部において、前記樹脂部は、前記凹部よりも径方向外方に位置し、
   前記凹部の径方向内方における第１側面は、前記支持部の径方向外方における外側面であり、
   前記凹部の径方向外方における第２側面は、前記インシュレータの径方向内方における内側面であり、
   前記ロータは、軸方向他方側に延びる環状の凸部を有し、
   前記凸部の少なくとも一部は、前記凹部に収容される、モータ。
2. 前記凹部内の前記凸部の少なくとも一部は、径方向において、前記支持部及び前記インシュレータと直接に対向する、請求項１に記載のモータ。
3. 前記樹脂部とは異なる保護部をさらに備え、
   前記保護部は、前記インシュレータと前記樹脂部との間の界面の端部、及び、前記インシュレータと前記支持部との間の界面の端部のうちの少なくとも一方を覆う、請求項１に記載のモータ。
4. 前記保護部の厚さは、前記第１側面と前記第２側面との間の径方向における最短距離の１０％以下である、請求項３に記載のモータ。
5. 前記樹脂部の軸方向一方側における端部は、前記インシュレータの軸方向一方側における端部よりも軸方向一方側に位置する、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のモータ。
6. 前記凸部の径方向における外径は、軸方向他方側から軸方向一方側に向かうにつれて大きくなる、請求項１〜請求項５のいずれかに記載のモータ。
7. 前記凹部の径方向における外径は、軸方向他方側から軸方向一方側に向かうにつれて大きくなる、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のモータ。
8. 前記凹部の前記第２側面は、前記樹脂部の表面と滑らかに連続する、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のモータ。
9. 中心軸を中心に回転可能なインペラと、
   前記インペラを回転駆動する請求項１〜請求項８のいずれかに記載のモータと、
   を備える、ファンモータ。

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