JP2020167846A - 電動機 - Google Patents
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Abstract
Description
図1乃至図18は、一実施形態における電動機1の構成を説明する図である。これらの図に示すように、この永久磁石電動機1は、例えば、ブラシレスDCモータである。この電動機1は、例えば、空気調和機の室外機に搭載される送風ファンを回転駆動するために用いられ、室外機にねじ留めされる(図示せず)。
図1、図12乃至14に示されるように、固定子2は、円筒形状のヨーク部とヨーク部から内径側に延びる複数のティース部とを有した固定子鉄心21と、インシュレータ22を介してティース部に巻回された巻線(コイル)23を備えている。この固定子2は、固定子鉄心21の内周面を除いて、樹脂で形成された円筒状のモータ外郭6で覆われている。モータ外郭6は、中心軸Oの方向(以下、軸方向)の反出力側の端面(軸方向の一方側の端面6S)に、開口部6O(図13(a)参照)が形成されている。なお、電動機1、固定子2、インシュレータ22、回転子3、シャフト35の中心軸Oは全て一致している。
第2軸受42は、回転子3のシャフト35の一端(反出力側)を回転自在に支持している。第1軸受41は、回転子3のシャフト35の他端(出力側)を回転自在に支持している。第1軸受41および第2軸受42は、例えば、ボールベアリングが用いられる。
これにより、放熱フィン523の外径側が環状部52a(およびフランジ部524)によって囲まれるので、(例えばねじ留め時において)放熱フィン523に直接外力がかかるのを防止し、放熱フィン523の破損を防ぐことができる。また、複数の放熱フィン523同士が環状部52aを介して連結されるので、放熱フィン523の強度を高めることができる。
次に、本実施形態における永久磁石電動機1において、図2乃至図10を用いて、本発明に係る回転子3の構造やその作用および効果について説明する。
永久磁石電動機1では、第1軸受41や第2軸受42に電食が生じないようにするため、図1に示すように、回転子3の一部に絶縁部材33を備えている。以下、回転子3の具体的構成について説明する。
加えて、絶縁部材33の膨張の影響により、側壁335aおよび335bの軸方向の端部に熱応力が集中するが、上述の第1の凹部が設けられていることにより、この第1の凹部側に力を逃がすことができ、熱応力を緩和できる。
また、第3軸方向穴336および第4軸方向穴337(第2の凹部)は、第1軸方向穴331および第2軸方向穴332と同様に、円周方向に等間隔に複数(例えば10個)形成されている。さらに、各々の第3軸方向穴336および第4軸方向穴337は、上述した隔壁334と軸方向に重なるように配置されている。また、第3軸方向穴336と第4軸方向穴337は、図6乃至図9に示すように、軸方向から見た際の端面形状を円周方向に沿う円弧状に形成されている。また、第3軸方向穴336や第4軸方向穴337が、第1軸方向穴331や第2軸方向穴332と連続することで、絶縁部材33の軸方向の両端面には環状の凹溝部が形成されている。すなわち、第1軸方向穴331および第2軸方向穴332を第1の凹部とし、第3軸方向穴336および第4軸方向穴337を第2の凹部としたとき、絶縁部材(連結部)33の軸方向の両端面に、環状に形成された環状の凹溝部(331、336、および、332、337)が設けられる。この環状の凹溝部は、両端面における径方向の長さ(幅)Rを円周方向で一定にすることで、円周方向で均一に力を分散することができる。
このとき、第2の凹部(336、337)の底部が、回転子鉄心(32、34)の軸方向の端面よりも軸方向中央部側となる条件は、図19からも分かるように、
2M+C−2S<L
となることである。回転子3は、この条件式を満たすように設計されることが望ましい。すなわち、この条件式を満たすことで、より確実に絶縁部材33の熱割れを防止することができる。なお、2M+Cは絶縁部材33の軸方向長さに一致する。
本実施形態では、熱応力を抑制するために、絶縁部材33に、第1の凹部331、332と、第2の凹部336、337を設け、絶縁部材33の軸方向への厚み(および樹脂の体積)を小さくし、熱膨張時と熱収縮時の応力を下げ、絶縁部材33の熱割れを防止することができる。
その結果、外周側鉄心32と内周側鉄心34との間の連結強度を保持しながら、この間のインピーダンスを高め、回転子3の静電容量を低減する小型の回転子3を製作することができる。また、回転子3を備える永久磁石電動機1も小型化することができる。
また本実施形態では、ヒートシンクと回路基板との間に、別部品として金属ブラケットを設けた場合(図示せず)と比較して、回路基板72で発生した熱がアルミ製のヒートシンク52へ直接的に伝達するので、放熱性が向上する。
2…固定子
10…室内機
101…ベース
102…底板
103…上板
104…側板
21…固定子鉄心
22…インシュレータ
23…巻線
3…回転子
31…永久磁石
311…永久磁石片
32…外周側鉄心
321…内周側凹部(第1の凹凸係合部)
323…隔壁部(抜止部)
33…絶縁部材(連結部)
33a…一端面
33b…他端面
331…第1軸方向穴(第1の凹部)
332…第2軸方向穴(第1の凹部)
333…壁部
334…隔壁
335a,335b…側壁
335c…底部
335d…端部
336…第3軸方向穴(第2の凹部)
337…第4軸方向穴(第2の凹部)
338…外周側凸部(第1の凹凸係合部)
339…内周側凸部(第2の凹凸係合部)
34…内周側鉄心
341…外周側凹部(第2の凹凸係合部)
343…貫通穴
344…隔壁(抜止部)
35…シャフト
41…第1軸受
42…第2軸受
51…第1ブラケット
511…第1軸受収容部
512…フランジ部
52…第2ブラケット(ヒートシンク)
52a…環状部
520…外縁部
521…ブラケット本体部
522…第2軸受収容部
523…放熱フィン
524…フランジ部
525…溝
6…モータ外郭
6E…外縁部
6S…端面
71…伝熱部材
72…回路基板
O…中心軸
Claims (6)
- 軸方向の一方側の端面に開口部を有する円筒状のモータ外郭と、前記モータ外郭と一体的に形成されたコイルおよび固定子鉄心を備えるステータと、前記ステータの内部に配置されたロータと、前記モータ外郭の内部に配置された回路基板とを備える電動機において、
前記一方側の端面の前記開口部を閉塞するように前記モータ外郭に取り付けられたヒートシンクを備え、
前記ヒートシンクは、前記軸方向における前記一方側である外面には、外方へ向けて立設した複数の放熱フィンを有し、前記軸方向における他方側である内面が、前記回路基板に対向して配置される
電動機。 - 請求項1に記載の電動機であって、
前記放熱フィンの基端部は、前記モータ外郭の前記一方側の端面よりも、前記軸方向における前記他方側に位置する
電動機。 - 請求項1または2に記載の電動機であって、
前記ヒートシンクは、前記モータ外郭の前記一方側の端面に当接するフランジ部を有し、前記放熱フィンの先端部は、前記軸方向において、前記フランジ部より前記他方側または前記フランジ部と面一に位置する
電動機。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動機であって、
前記放熱フィンは、前記ロータの径方向において前記フランジ部よりも内周側に配置される
電動機。 - 請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動機であって、
前記ヒートシンクは、前記放熱フィンの周囲に形成された環状部をさらに有し、
前記環状部は、複数の前記放熱フィン同士を連結している
電動機。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電動機であって、
前記ロータは、前記軸方向に延びるシャフトと、前記シャフトの一端側を回転自在に支持する軸受とを有し、
前記ヒートシンクは、前記軸受を収容する軸受収容部が成形されている
電動機。
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