JP2020137330A - モータ、送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータヨーク内での磁気飽和に起因するモータの性能低下を抑制又は防止することを目的とする。【解決手段】送風装置が備えるアウターロータ型のモータは、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ユニットと、を備える。ロータは、互いに磁極が異なる複数の磁化領域が周方向にて交互に配列されるマグネット５と、マグネット５の径方向外側面に磁性材料を用いて設けられ且つ軸方向に延びるヨーク筒部３１を有するロータヨーク３と、を有する。隣り合う磁化領域の間と径方向に重なる周方向位置におけるヨーク筒部３１の周方向から見た断面積は、各々の磁化領域内と径方向に重なる周方向位置におけるヨーク筒部３１の周方向から見た断面積よりも大きい。【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は、モータ、送風装置に関する。

モータのステータユニットと径方向に対向するロータでは、マグネットの性能を引き出すために、ロータヨークが設けられる。たとえば、特開２０１３−０９９１６４号公報は、筒状のバックヨークであるロータハウジングの大径部の内周面に、１２枚の板状の永久磁石が取り付けられるアウターロータ型のモータを開示する。該永久磁石は、一定の間隔を確保するように、周方向において等間隔に配置される。また、永久磁石の減磁を抑制しつつモータを軽量化するため、ロータハウジングの大径部において、永久磁石の周方向中央と対向する部分における厚みは、永久磁石と対向しない非対向部分における厚みよりも小さい。

ロータヨークは、内部を通る磁束の磁気抵抗を低減することにより、マグネットの磁気性能を向上させる。

特開２０１３−０９９１６４号公報

しかしながら、ロータヨークが薄いと、ロータヨーク内を経由する磁束の密度がロータヨークに許容される最大磁束密度を越えることによってロータヨーク内で磁気飽和が生じ、ロータヨークの外部に磁束が漏れる虞がある。ロータヨークから磁束が漏れると、マグネットの磁気性能は最大限に向上されないため、モータの性能が低下する虞がある。なお、磁気回路の飽和を回避すべく、ロータヨークを十分に厚くすると、ロータが重くなって、モータの起動特性などが低下する虞がある。

本発明は、ロータヨーク内での磁気飽和に起因するモータの性能低下を抑制又は防止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ユニットと、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、互いに磁極が異なる複数の磁化領域が周方向にて交互に配列されるマグネットと、前記マグネットの径方向外側面に磁性材料を用いて設けられ且つ軸方向に延びるヨーク筒部を有するロータヨークと、を有する。隣り合う前記磁化領域の間と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の周方向から見た断面積は、各々の前記磁化領域内と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の周方向から見た断面積よりも大きい。

本発明の例示的な送風装置は、上記のモータと、前記中心軸を中心にして前記モータの前記ロータとともに回転可能な動翼と、を備える。

本発明の例示的なモータ、送風装置によれば、ロータヨーク内での磁気飽和に起因するモータの性能低下を抑制又は防止することができる。

図１は、実施形態に係る送風装置の斜視図である。 図２は、実施形態に係る送風装置の構成例を示す断面図である。 図３Ａは、軸方向から見た実施形態に係るロータヨーク及びマグネットの断面図である。 図３Ｂは、径方向から見た実施形態に係るロータヨーク及びマグネットの断面図である。 図４Ａは、軸方向から見たロータヨーク内を通る磁束の分布を示す概念図である。 図４Ｂは、径方向から見たロータヨーク内を通る磁束の分布を示す概念図である。 図５Ａは、軸方向から見た第１変形例に係るロータヨーク及びマグネットの断面図である。 図５Ｂは、径方向から見た第１変形例に係るロータヨーク及びマグネットの断面図である。 図６Ａは、軸方向から見た第２変形例に係るロータヨーク及びマグネットの断面図である。 図６Ｂは、径方向から見た第２変形例に係るロータヨーク及びマグネットの断面図である。 図７は、径方向から見た第３変形例に係るロータヨーク及びマグネットの断面図である。

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、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線に沿う送風装置１００の断面図であり、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＞
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、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。動翼１１０は、モータ２００の後述するロータ２１０と一体構造である。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と、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、モータ２００の後述するベアリングホルダ２２２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などを内部に収容する。ハウジング筒部４４０と、モータ２００の後述する円筒部１２とハウジング４００の外筒部４２２との間には、軸方向に延びる風洞空間ＷＴが設けられる。該風洞空間ＷＴには、動翼１１０により下方に送出される気流が流れる。

本実施形態では、アウターロータ型の送風装置１００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。

また、本実施形態の送風装置１００はファンモータであり、動翼１１０はロータ２１０後述する保持部材１と同じ部材の一部である。但し、本実施形態の例示に限定されず、動翼１１０は、保持部材１とは別の部材であってもよい。この場合、たとえば、送風装置１００は、動翼１１０と、該動翼１１０が設けられ且つ保持部材１に取り付けられる有蓋筒状のインペラベースと、を有するインペラをさらに備えてもよい。

＜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。アウターロータ型のモータ２００は、シャフト２０１と、ロータ２１０と、ステータユニット２２０と、を備える。

＜１−２−１．シャフト＞
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。なお、この例示に限定されず、シャフト２０１は、ステータ２２１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、ロータ２１０用のベアリングが、シャフト２０１とロータ２１０との間に設けられる。

＜１−２−２．ロータ＞
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。送風装置１００は、ロータ２１０を備える。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。なお、ロータヨーク３は、後に説明する。

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、本実施形態では樹脂製であり、ロータヨーク３を介してマグネット５を保持する。保持部材１は、天板部１１と、円筒部１２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。

マグネット５は、ステータ２２１よりも径方向外方に配置され、ステータ２２１と径方向に対向する。マグネット５の径方向外側面は、ロータヨーク３で覆われる。

本実施形態では、マグネット５は、中心軸ＣＡを中心とする環状である。こうすれば、周方向に配列されるセグメントマグネットを用いる構成と比べて、より強い磁力を発生でき、部品点数をより少なくできる。従って、マグネット５を用いた製造工程の数を減らすことができる。また、たとえばマグネット５を保持部材１と一体成型する際に応力が作用しても、マグネット５が変形し難い。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。

マグネット５は、互いに磁極が異なる複数の磁化領域５０を有する（たとえば後述する図３Ａ参照）。磁極は、Ｎ極、Ｓ極である。複数の磁化領域５０は、第１磁化領域５１と、第２磁化領域５２と、を含む。本実施形態では、第１磁化領域５１はマグネット５の径方向内側面側にＮ極を有し、第２磁化領域５２はマグネット５の径方向内側面側にＳ極を有する。マグネット５では、互いに磁極が異なる複数の磁化領域５０が周方向にて交互に配列される。つまり、第１磁化領域５１及び第２磁化領域５２は、周方向において交互に配列される。

＜１−２−３．ステータユニット＞
次に、図２を参照して、ステータユニット２２０を説明する。ステータユニット２２０は、ロータ２１０を駆動する。送風装置１００は、ステータユニット２２０を備える。ステータユニット２２０は、ステータ２２１と、ベアリングホルダ２２２と、基板２２３と、カバー部材２２４と、樹脂充填部２２５と、を有する。

ステータ２２１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２２１は、中心軸ＣＡを中心とする環状であり、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２２１は、磁性体であるステータコア２２１１と、インシュレータ２２１２と、複数のコイル部２２１３と、を有する。ステータコア２２１１には、インシュレータ２２１２を介して、複数のコイル部２２１３が巻き付けられる。

ベアリングホルダ２２２は、軸方向に延びる筒状である。ベアリングホルダ２２２は、ステータ２２１を支持し、ベアリング２２２１を介してシャフト２０１を回転可能に支持する。

基板２２３は、コイル部２２１３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２２３は、ベース部４２０の内部に収容される。基板２２３は、様々な電子部品２２３１を搭載され、特にセンサ２２３２を搭載する。

センサ２２３２は、たとえばホール素子などの磁気検出素子である。ステータユニット２２０は、センサ２２３２をさらに備える。センサ２２３２は、磁束を検出する。軸方向から見て、センサ２２３２は、ロータヨーク３と重なり、好ましくは後述するヨーク筒部３１と重なる。本実施形態では、センサ２２３２は、ロータヨーク３よりも下方に設けられる。こうすれば、たとえば、ロータヨーク３から漏れる磁束をホール素子などのセンサ２２３２で検出することにより、回転するロータ２１０の周方向位置を検知できる。従って、マグネット５の磁束をセンサ２２３２で検出させるために、マグネット５の長さを延ばしてマグネット５をセンサ２２３２に近づける必要がない。よって、マグネット５の軸方向サイズをより短くできる。

カバー部材２２４は、有蓋筒状であり、ステータ２２１を収容する。カバー部材２２４は、ベース部４２０の上端部の開口（符号省略）を覆う。

樹脂充填部２２５は、ベース部４２０及びカバー部材２２４の内部に充填され、ステータ２２１及び基板２２３などを覆う。

＜１−３．ロータヨーク＞
次に、図２から図４Ｂを参照して、ロータヨーク３の具体的な構成を説明する。図３Ａは、軸方向から見た実施形態に係るロータヨーク３及びマグネット５の断面図である。図３Ｂは、径方向から見た実施形態に係るロータヨーク３及びマグネット５の断面図である。図４Ａは、軸方向から見たロータヨーク３内を通る磁束ＭＦの分布を示す概念図である。図４Ｂは、径方向から見たロータヨーク３内を通る磁束ＭＦの分布を示す概念図である。図３Ａは、図２のＢ−Ｂ線に沿うロータヨーク３のヨーク筒部３１、及びマグネット５の断面図であり、中心軸ＣＡと垂直な仮想の平面で切断した場合でのヨーク筒部３１及びマグネット５の断面構造を示している。図３Ｂは、図３ＡのＣ−Ｃ線に沿うロータヨーク３及びマグネット５の断面図であり、中心軸ＣＡを含む仮想の平面で切断した場合でのロータヨーク３及びマグネット５の断面構造を示している。図４Ａは、図３Ａの破線で囲まれた部分Ｄの断面構造に対応する。図４Ｂでは、ヨーク筒部３１の径方向内側面に設けられるマグネット５を破線で示し、隣り合う磁化領域５０の境界を二点差線で示す。

ロータヨーク３は、磁性材料を用いて形成され、軸方向に延びる筒状である。ロータヨーク３は、ヨーク筒部３１と、フック部３２と、を有する。ヨーク筒部３１は、マグネット５の径方向外側面に磁性材料を用いて形成され、軸方向に延びる。フック部３２は、ヨーク筒部３１の上端部から径方向内方に延びる。

ヨーク筒部３１の径方向内側面には、マグネット５が配置される。軸方向から見て、ヨーク筒部３１の径方向内側面は、円形である。こうすれば、たとえば円筒形状のマグネット５を用いることができる。従って、より容易にマグネット５をロータヨーク３に取り付けることができる。

本実施形態では、ロータヨーク３は、積層鋼板である。該積層鋼板は、たとえば板状の電磁鋼板が軸方向に複数積層された積層体である。ステータコア２２１１を形成する積層鋼板と同じ材料でロータヨーク３を形成することにより、たとえば打ち抜き加工工程において、ステータコア２２１１用の鋼板とロータヨーク３用の鋼板とを同じ鋼板材料から得ることができる。つまり、両者を共取りできる。従って、ロータヨーク３を別の製造工程で製造する場合と比べて製造工程を簡略化できる。さらに、鋼板材料から生じる端材の量を低減できるので、製造コストを低減できる。但し、この例示に限定されず、ロータヨーク３は、板状の磁性体が筒状に加工された部材であってもよい。

本実施形態では図３Ａに示すように、マグネット５が有する磁化領域５０の数は、４個である。こうすれば、軸方向から見たロータヨーク３の形状は、正方形に近くなる。そのため、たとえばロータヨーク３用の鋼板を製造する際に材料から生じる端材の量を低減できる。よって、製造コストをさらに低減できる。但し、この例示に限定されず、磁化領域５０の数は、４以外の偶数であってもよい。つまり、第１磁化領域５１及び第２磁化領域５２の数はそれぞれ、単数又は３以上の複数であってもよい。

ロータヨーク３は、保持部材１に保持される。ロータヨーク３、特にヨーク筒部３１は、保持部材１とは異なる部材であってもよい。たとえば、ロータヨーク３は、保持部材１の成型工程とは別の工程で保持部材１の内側に嵌め込まれてもよい。こうすれば、保持部材１の形状をより単純にでき、保持部材１の設計、製造をより容易に実施できる。また、ロータヨーク３の設計の自由度を向上できるので、理想的な磁気回路が得られ易い。

或いは、ロータヨーク３、特にヨーク筒部３１は、保持部材１の一部であってもよい。たとえば、保持部材１は、少なくともヨーク筒部３１をさらに有する構成であってもよい。この構成において、ヨーク筒部３１は天板部１１の径方向外端部から下方に延び、天板部１１及びヨーク筒部３１は磁性材料を用いて設けられる。さらに、ヨーク筒部３１の径方向内側面にはマグネット５が設けられ、ヨーク筒部３１の径方向外側面には樹脂製の円筒部１２が設けられる。円筒部１２の径方向外側面には、動翼１１０が設けられる。このような構成は、たとえば、インサート成形などによって、有蓋筒状のロータヨーク３の径方向外側面に樹脂製の円筒部１２を設けることにより実現できる。こうすれば、強度を維持しつつ保持部材１の筒部分をより薄くできるので、保持部材１の径方向サイズをより小さくできる。そのため、たとえばモータ２００を送風装置１００に搭載する際、送風装置１００の風洞空間ＷＴをより大きくすることができる。

ロータヨーク３の周方向から見た断面形状は、周方向位置に応じて変化する。より具体的には、マグネット５の隣り合う磁化領域５０の間と径方向に重なる周方向位置におけるヨーク筒部３１の周方向から見た断面積は、マグネット５の各々の磁化領域５０内と径方向に重なる周方向位置におけるヨーク筒部３１の周方向から見た断面積よりも大きい。

ヨーク筒部３１内において、隣り合う磁化領域５０の間と径方向に重なる周方向位置における磁束ＭＦは、各々の磁化領域５０内と径方向に重なる周方向位置における磁束ＭＦよりも多い。そのため、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ヨーク筒部３１の周方向から見た断面積を上述のように変化させる。これにより、ヨーク筒部３１内の磁束ＭＦの密度を低減でき、ロータヨーク３内での磁気飽和を抑制又は防止できる。従って、ヨーク筒部３１内を経由する磁束ＭＦの磁気回路の磁気抵抗を低減し、マグネット５の性能を十分に引き出すことができる。よって、ロータヨーク３内での磁気飽和に起因するモータ２００及び送風装置１００の性能低下を抑制又は防止できる。

さらに、周方向位置がマグネット５の各々の磁化領域５０の周方向中央部から該磁化領域５０の周方向端部に向かうにつれて、ヨーク筒部３１の周方向から見た断面積は、好ましくは、連続的に変化する。ヨーク筒部３１内を通る磁束ＭＦは、磁化領域５０の周方向中央部と径方向に重なる周方向位置において最も少なく、周方向位置が磁化領域５０の周方向端部に向かうにつれて徐々に多くなる。そのため、ヨーク筒部３１の周方向から見た断面積が上述のように連続的に変化することにより、マグネット５の性能をより効率よく引き出すことができる。

なお、本実施形態ではさらに、各々の磁化領域５０の周方向中央部と径方向に重なる周方向位置、及び、第１磁化領域５１の周方向一方端部と該第１磁化領域５１の隣の第２磁化領域５２の周方向他方端部との間と径方向に重なる周方向位置においても、ヨーク筒部３１の周方向から見た断面積は、連続的に変化する。但し、本実施形態の例示に限定されず、上述の周方向位置において、ヨーク筒部３１の周方向から見た断面積は、不連続的に変化してもよい。

また、本実施形態では、ヨーク筒部３１の軸方向幅Ｌａは、周方向位置に応じて変化する。より具体的には図３Ｂに示すように、マグネット５の隣り合う磁化領域５０の間と径方向に重なる周方向位置におけるヨーク筒部３１の軸方向幅Ｌｅは、マグネット５の各々の磁化領域５０内と径方向に重なる周方向位置におけるヨーク筒部３１の軸方向幅よりも長い。ヨーク筒部３１の軸方向幅Ｌａは、隣り合う磁化領域５０の間と径方向に重なる周方向位置において最も広い軸方向幅Ｌｃとなり、各々の磁化領域５０の周方向中央部と径方向に重なる周方向位置において最も狭い軸方向幅Ｌｅとなる。こうすれば、マグネット５の性能を十分に引き出すことができるとともに、ロータヨーク３のイナーシャ、つまり慣性モーメントの増加を少なくできる。従って、ロータヨーク３内での磁気飽和に起因するモータ２００の性能低下を抑制又は防止しつつ、モータ２００の動作特性の低下、特に起動特性の低下を抑制できる。

さらに、好ましくは図３Ｂに示すように、周方向位置がマグネット５の各々の磁化領域５０の周方向中央部から該磁化領域５０の周方向端部に向かうにつれて、ヨーク筒部３１の軸方向幅Ｌａは、連続的に変化する。前述の如く、ヨーク筒部３１内の磁束ＭＦは、磁化領域５０の周方向中央部と径方向に重なる周方向位置において最も少なく、周方向位置が磁化領域５０の周方向端部に向かうにつれて徐々に多くなる。そのため、ヨーク筒部３１の軸方向幅Ｌａが上述のように連続的に変化することにより、たとえば図４Ｂに示すように、ヨーク筒部３１内の磁束ＭＦの過密化を抑制し、マグネット５の性能をより効率よく引き出すことができる。従って、ロータヨーク３内での磁気飽和に起因するモータ２００の性能低下をより効率よく抑制又は防止できる。また、周方向においてヨーク筒部３１の軸方向幅を変化させても、ロータ２１０に作用するイナーシャの変化は少ないので、モータ２００の動作特性の低下、特に起動特性の低下をさらに抑制できる。

なお、図３Ｂではさらに、各々の磁化領域５０の周方向中央部と径方向に重なる周方向位置、及び、第１磁化領域５１の周方向一方端部と該第１磁化領域５１の隣の第２磁化領域５２の周方向他方端部との間と径方向に重なる周方向位置においても、ヨーク筒部３１の軸方向幅Ｌａは、連続的に変化する。但し、図３Ｂの例示に限定されず、上述の周方向位置において、ヨーク筒部３１の軸方向幅Ｌａは、不連続的に変化してもよい。

本実施形態では、ヨーク筒部３１の下端の軸方向位置が、周方向位置に応じて変化する。ヨーク筒部３１の下端は、マグネット５の下端よりも下方である。周方向位置がマグネット５の各々の磁化領域５０の周方向中央部から該磁化領域５０の周方向端部に向かうにつれて、ヨーク筒部３１の下端の軸方向位置は、下方に変化し、好ましくは連続的に変化する。より具体的には、各々の磁化領域５０の周方向中央部から周方向端部に向かう周方向範囲において、ヨーク筒部３１の下端の軸方向位置は、磁化領域５０の周方向中央部と径方向に重なる周方向位置において最も上方に配置され、磁化領域５０の周方向端部と径方向に重なる周方向位置において最も下方に配置される。こうすれば、周方向位置に応じてヨーク筒部３１の下端の軸方向位置を変化させることにより、ヨーク筒部３１の軸方向幅Ｌａを変化させることができる。従って、ロータヨーク３内の磁束ＭＦの密度の飽和を十分に抑制できる。

なお、ヨーク筒部３１の上端の軸方向位置は、本実施形態では、周方向位置に関わらず一定である。但し、この例示に限定されず、ヨーク筒部３１の上端の軸方向位置は、周方向位置に応じて変化してもよく、好ましくは連続的に変化してもよい。より詳しくは、各々の磁化領域５０の周方向中央部から該磁化領域５０の周方向端部に向かう周方向範囲において、ヨーク筒部３１の上端の軸方向位置は、磁化領域５０の周方向中央部と径方向に重なる周方向位置において最も下方に配置されてもよく、磁化領域５０の周方向端部と径方向に重なる周方向位置において最も上方に配置されてもよい。

つまり、ヨーク筒部３１の上端及び下端のうちの少なくとも一方の軸方向位置が、周方向位置に応じて変化していればよく、好ましくは連続的に変化してもよい。

また、ヨーク筒部３１の径方向幅ｄａは、周方向位置に応じて変化する。より具体的には図３Ａに示すように、マグネット５の隣り合う磁化領域５０の間と径方向に重なる周方向位置におけるヨーク筒部３１の径方向幅ｄｅは、マグネット５の各々の磁化領域５０内と径方向に重なる周方向位置におけるヨーク筒部３１の径方向幅よりも長い。言い換えると、ヨーク筒部３１の径方向幅ｄａは、隣り合う磁化領域５０の間と径方向に重なる周方向位置において最も広い径方向幅ｄｅとなり、各々の磁化領域５０の周方向中央部と径方向に重なる周方向位置において最も狭い径方向幅ｄｃとなる。さらに、好ましくは、周方向位置が各々の磁化領域５０の周方向中央部から該磁化領域５０の周方向端部に向かうにつれて、ヨーク筒部３１の径方向幅ｄａは、連続的に変化する。こうすれば、周方向位置に応じてヨーク筒部３１の径方向幅ｄａを変化させることにより、たとえば図４Ａに示すように、ヨーク筒部３１内の磁束ＭＦの過密化を抑制し、マグネット５の性能を十分に引き出すことができる。

なお、図３Ａではさらに、各々の磁化領域５０の周方向中央部と径方向に重なる周方向位置、及び、第１磁化領域５１の周方向一方端部と該第１磁化領域５１の隣の第２磁化領域５２の周方向他方端部との間と径方向に重なる周方向位置においても、ヨーク筒部３１の径方向幅ｄａは、連続的に変化する。但し、図３Ａの例示に限定されず、上述の周方向位置において、ヨーク筒部３１の径方向幅ｄａは、不連続的に変化してもよい。

以上に説明した実施形態では、ヨーク筒部３１の軸方向幅Ｌａ及び径方向幅ｄａが周方向位置に応じて変化する。両者を変化させることで、ヨーク筒部３１の軸方向長さの増大に伴うモータ２００及び送風装置１００の軸方向長さの増大と、回転時のロータ２１０のイナーシャの増加とをバランス良く抑制しつつ、マグネット５の性能を十分に引き出すことができる。但し、上述の実施形態の例示に限定されず、次に説明するように、ヨーク筒部３１の軸方向幅Ｌａ及び径方向幅ｄａのうちの一方が、周方向位置に応じて変化してもよい。

＜１−４．変形例＞
以下に、実施形態の第１変形例から第３変形例を説明する。以下では、上述の実施形態と異なるこれらの変形例の構成を説明する。また、以下では、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。

＜１−４−１．第１変形例＞
図５Ａは、軸方向から見た第１変形例に係るロータヨーク３及びマグネット５の断面図である。図５Ｂは、径方向から見た第１変形例に係るロータヨーク３及びマグネット５の断面図である。図５Ａは、図２のＢ−Ｂ線に沿うロータヨーク３のヨーク筒部３１、及びマグネット５の断面図に対応し、中心軸ＣＡと垂直な仮想の平面で切断した場合でのヨーク筒部３１及びマグネット５の断面構造を示している。図５Ｂは、図５ＡのＥ−Ｅ線に沿うロータヨーク３及びマグネット５の断面図であり、中心軸ＣＡを含む仮想の平面で切断した場合でのロータヨーク３及びマグネット５の断面構造を示している。

第１変形例では図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ヨーク筒部３１の軸方向幅Ｌａ１は、前述の実施形態と同様に、周方向位置に応じて変化する。言い換えると、ヨーク筒部３１の軸方向幅Ｌａ１は、マグネット５の隣り合う磁化領域５０の間と径方向に重なる周方向位置において最も広い軸方向幅Ｌｅ１となり、マグネット５の各々の磁化領域５０の周方向中央部と径方向に重なる周方向位置において最も狭い軸方向幅Ｌｃ１となる。一方、ヨーク筒部３１の径方向幅ｄａ１は、図５Ａに示すように、周方向位置に関わらず、一定である。

このようにしても、周方向位置に応じてヨーク筒部３１の周方向から見た断面積を上述の実施形態と同様に変化させることができるので、ヨーク筒部３１内の磁束ＭＦの密度を低減して、磁束ＭＦの過密化を抑制できる。従って、ヨーク筒部３１内を経由する磁束ＭＦの磁気回路の磁気抵抗を低減し、マグネット５の性能を十分に引き出すことができる。よって、ロータヨーク３内での磁気飽和に起因するモータ２００及び送風装置１００の性能低下を抑制又は防止できる。さらに、ロータヨーク３のイナーシャ、つまり慣性モーメントの増加を少なくできる。従って、モータ２００の動作特性の低下、特に起動特性の低下を抑制できる。

＜１−４−２．第２変形例＞
図６Ａは、軸方向から見た第２変形例に係るロータヨーク３及びマグネット５の断面図である。図６Ｂは、径方向から見た第２変形例に係るロータヨーク３及びマグネット５の断面図である。図６Ａは、図２のＢ−Ｂ線に沿うロータヨーク３のヨーク筒部３１、及びマグネット５の断面図に対応し、中心軸ＣＡと垂直な仮想の平面で切断した場合でのヨーク筒部３１及びマグネット５の断面構造を示している。図６Ｂは、図６ＡのＦ−Ｆ線に沿うロータヨーク３及びマグネット５の断面図であり、中心軸ＣＡを含む仮想の平面で切断した場合でのロータヨーク３及びマグネット５の断面構造を示している。

第２変形例では図６Ｂに示すように、ヨーク筒部３１の軸方向幅Ｌａ２は、周方向位置に関わらず、一定である。一方、図６Ａに示すように、ヨーク筒部３１の径方向幅ｄａ２は、前述の実施形態と同様に、周方向位置に応じて変化する。言い換えると、ロータヨークの径方向幅ｄａ２は、マグネット５の隣り合う磁化領域５０の間と径方向に重なる周方向位置において最も広い径方向幅ｄｅ２となり、マグネット５の各々の磁化領域５０の周方向中央部と径方向に重なる周方向位置において最も狭い径方向幅ｄｃ２となる。

このようにしても、周方向位置に応じてヨーク筒部３１の周方向から見た断面積を上述の実施形態と同様に変化させることができるので、ヨーク筒部３１内の磁束ＭＦの密度を低減して、磁束ＭＦの過密化を抑制できる。従って、ロータヨーク３内を経由する磁束ＭＦの磁気回路の磁気抵抗を低減し、マグネット５の性能を十分に引き出すことができる。よって、ロータヨーク３内での磁気飽和に起因するモータ２００及び送風装置１００の性能低下を抑制又は防止できる。

＜１−４−３．第３変形例＞
図７は、径方向から見た第３変形例に係るロータヨーク３及びマグネット５の断面図である。図７は、図３Ｂ、図５Ｂ、及び図６Ｂと同様に、中心軸ＣＡを含む仮想の平面で切断した場合でのロータヨーク３及びマグネット５の断面構造を示している。

ヨーク筒部３１及びフック部３２のほか、ロータヨーク３は、ヨーク片部３３をさらに有する。ヨーク片部３３は、図７では、マグネット５の上面及び下面に設けられる。但し、図７の例示に限定されず、ヨーク片部３３は、マグネット５の上面及び下面のうちの一方に設けられてもよい。つまり、ヨーク片部３３は、マグネット５の上面及び下面のうちの少なくとも一方に設けられればよい。こうすれば、マグネット５の上方及び下方のうちの少なくとも一方を通る磁束ＭＦの磁気回路の磁気抵抗をヨーク片部３３により低減できる。マグネット５の性能をさらに引き出すことができるので、たとえばマグネット５の軸方向サイズをより小さくできる。

ヨーク片部３３は、第１ヨーク片部３３１と、第２ヨーク片部３３２と、を有する。第１ヨーク片部３３１及び第２ヨーク片部３３２は、ヨーク筒部３１の径方向内側面から径方向内方に突出する。第１ヨーク片部３３１は、マグネット５の上面に設けられ、少なくとも該上面の径方向外端部を覆う。第２ヨーク片部３３２は、マグネット５の下面に設けられ、少なくとも該下面の径方向外端部を覆う。

第１ヨーク片部３３１及び第２ヨーク片部３３２の径方向幅はそれぞれ、マグネット５の厚さの半分以下である。こうすれば、第１ヨーク片部３３１、第２ヨーク片部３３２を介して、マグネット５の径方向内側面及び径方向外側面のうちの一方から他方に磁束ＭＦが向かう磁気回路の形成を防止できる。

また、第１ヨーク片部３３１の軸方向幅Ｌａ３、及び第２ヨーク片部３３２の軸方向幅Ｌａ４は、周方向位置に応じて変化する。

より具体的には、周方向位置がマグネット５の各々の磁化領域５０の周方向中央部から周方向端部に向かうにつれて、第１ヨーク片部３３１の上端の軸方向位置は上方に変化し、好ましくは連続的に変化する。このような上端の軸方向位置の変化により、第１ヨーク片部３３１の軸方向幅Ｌａ３は、周方向位置が磁化領域５０の周方向中央部から周方向端部に向かうにつれて広くなる。つまり、上述の周方向範囲のうちの磁化領域５０の周方向中央部と径方向に重なる周方向位置において、第１ヨーク片部３３１内を通る磁束ＭＦは最も少なくなるため、軸方向幅Ｌａ３は最も狭い軸方向幅Ｌｃ３となる。一方、上述の周方向範囲のうちの磁化領域５０の周方向端部と径方向に重なる周方向位置において、第１ヨーク片部３３１内を通る磁束ＭＦは最も多くなるため、軸方向幅Ｌａ３は最も広い軸方向幅Ｌｅ３となる。従って、第１ヨーク片部３３１内の磁束ＭＦの密度の飽和を十分に抑制できる。

また、周方向位置がマグネット５の各々の磁化領域５０の周方向中央部から周方向端部に向かうにつれて、第２ヨーク片部３３２の下端の軸方向位置は下方に変化し、好ましくは連続的に変化する。このような下端の軸方向位置の変化により、第２ヨーク片部３３２の軸方向幅Ｌａ４が、磁化領域５０の周方向中央部から周方向端部に向かうにつれて広くなる。つまり、上述の周方向範囲のうちの磁化領域５０の周方向中央部と径方向に重なる周方向位置において、第２ヨーク片部３３２内を通る磁束ＭＦは最も少なくなるため、軸方向幅Ｌａ４は最も狭い軸方向幅Ｌｃ４となる。一方、上述の周方向範囲のうちの磁化領域５０の周方向端部と径方向に重なる周方向位置において、第２ヨーク片部３３２内を通る磁束ＭＦは最も多くなるため、軸方向幅Ｌａ４は最も広い軸方向幅Ｌｅ４となる。従って、第２ヨーク片部３３２内の磁束ＭＦの密度の飽和を十分に抑制できる。

なお、図７ではさらに、各々の磁化領域５０の周方向中央部と径方向に重なる周方向位置、及び、第１磁化領域５１の周方向一方端部と該第１磁化領域５１の隣の第２磁化領域５２の周方向他方端部との間と径方向に重なる周方向位置においても、第１ヨーク片部３３１の軸方向幅Ｌａ３、及び第２ヨーク片部３３２の軸方向幅Ｌａ４は、連続的に変化する。但し、図７の例示に限定されず、上述の周方向位置において、軸方向幅Ｌａ３及び軸方向幅Ｌａ４のうちの少なくとも一方は、不連続的に変化してもよい。

＜２．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。

本発明は、ステータユニットと径方向に対向するマグネットがロータヨークを介して保持部材に保持されるモータ、及び、該モータを備える装置に有効である。

１００・・・送風装置、１１０・・・動翼、２００・・・モータ、２０１・・・シャフト、２１０・・・ロータ、２１１・・・シャフトホルダ、２２０・・・ステータユニット、２２１・・・ステータ、２２１１・・・ステータコア、２２１２・・・インシュレータ、２２１３・・・コイル部、２２２・・・ベアリングホルダ、２２２１・・・ベアリング、２２３・・・基板、２２３１・・・電子部品、２２３２・・・センサ、２２４・・・カバー部材、２２５・・・樹脂充填部、１・・・保持部材、１１・・・天板部、１２・・・円筒部、３・・・ロータヨーク、３１・・・ヨーク筒部、３２・・・フック部、３３・・・ヨーク片部、３３１・・・第１ヨーク片部、３３２・・・第２ヨーク片部、５・・・マグネット、５０・・・磁化領域、５１・・・第１磁化領域、５２・・・第２磁化領域、４００・・・ハウジング、４１０・・・ホルダ支持部、４２０・・・ベース、４２１・・・底蓋部、４２２・・・外筒部、４３０・・・リブ、４４０・・・ハウジング筒部、ＣＡ・・・中心軸、ＷＴ・・・風洞空間、ＭＦ・・・磁束

Claims (15)

1. 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ユニットと、
   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、
   互いに磁極が異なる複数の磁化領域が周方向にて交互に配列されるマグネットと、
   前記マグネットの径方向外側面に磁性材料を用いて設けられ且つ軸方向に延びるヨーク筒部を有するロータヨークと、
   を有し、
   隣り合う前記磁化領域の間と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の周方向から見た断面積は、各々の前記磁化領域内と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の周方向から見た断面積よりも大きい、モータ。
2. 前記マグネットは、前記中心軸を中心とする環状である、請求項１に記載のモータ。
3. 隣り合う前記磁化領域の間と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の軸方向幅は、各々の前記磁化領域内と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の軸方向幅よりも長い、請求項１又は請求項２に記載のモータ。
4. 周方向位置が各々の前記磁化領域の周方向中央部から該磁化領域の周方向端部に向かうにつれて、前記ヨーク筒部の軸方向幅は、連続的に変化する、請求項３に記載のモータ。
5. 周方向位置が各々の前記磁化領域の周方向中央部から該磁化領域の周方向端部に向かうにつれて、前記ヨーク筒部の周方向から見た断面積は、連続的に変化する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のモータ。
6. 前記ヨーク筒部の下端は、前記マグネットの下端よりも下方であり、
   各々の前記磁化領域の周方向中央部から該磁化領域の周方向端部に向かうにつれて、前記ヨーク筒部の下端の軸方向位置は、下方に変化する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のモータ。
7. 前記ロータは、前記マグネットを保持する保持部材をさらに有し、
   前記ヨーク筒部は、前記保持部材とは異なる部材である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のモータ。
8. 前記ロータは、前記マグネットを保持する保持部材をさらに有し、
   前記ヨーク筒部は、前記保持部材の一部である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のモータ。
9. 前記ロータヨークは、前記マグネットの上面及び下面のうちの少なくとも一方に設けられるヨーク片部をさらに有する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のモータ。
10. 隣り合う前記磁化領域の間と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の径方向幅は、各々の前記磁化領域内と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の径方向幅よりも長い、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のモータ。
11. 軸方向から見て、前記ヨーク筒部の径方向内側面は、円形である、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のモータ。
12. 前記ロータヨークは、積層鋼板である、請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載のモータ。
13. 前記マグネットが有する磁化領域の数は、４個である、請求項１２に記載のモータ。
14. 前記ステータユニットは、磁束を検出するセンサをさらに備え、
    軸方向から見て、前記センサは、前記ロータヨークと重なる、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のモータ。
15. 請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載のモータと、
    前記中心軸を中心にして前記モータの前記ロータとともに回転可能な動翼と、
    を備える、送風装置。