JP2021197771A

JP2021197771A - 電動機

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Publication number: JP2021197771A
Application number: JP2020101141A
Authority: JP
Inventors: 拓也桜木; Takuya Sakuragi; 大輝三和; Daiki MIWA; 善紀安田; Yoshiaki Yasuda; 昭雄山際; Akio Yamagiwa; 寛日比野; Hiroshi Hibino
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2020-06-10
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2021-12-27
Anticipated expiration: 2040-06-10
Also published as: EP4167450A1; CN115699537A; TW202203556A; WO2021251442A1; TWI790636B; JP7001941B2; US20230216376A1

Abstract

【課題】電動機の大型化を抑制することが可能な技術を提供する。【解決手段】本開示の一実施形態に係る電動機４００は、回転軸心ＡＸ回りに回転自在に構成され、ターボファン３００が固定される回転子１０と、回転子１０の内側に配置され、回転軸心ＡＸ回りに環状に巻回される巻線２１２と、巻線２１２の周囲を包囲するように設けられる固定子鉄心２１１とを含む、クローポール型固定子ユニット２１を有する固定子２０と、回転子１０の一端部に設けられ、固定子２０が設けられる内側とターボファン３００が固定される外側との間を貫通する貫通孔１４Ａと、軸方向で一端部の反対側の他端部に設けられる固定子ユニット２１Ｃの内側に、周囲の流体を流入させることが可能な流入路（例えば、隙間３６や貫通孔３８等）と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、電動機に関する。

例えば、ファン等の流体駆動手段を駆動する電動機にヒートシンクが設けられる場合がある（特許文献１参照）。

特開２００８−２０７６４５号公報

しかしながら、電動機にヒートシンクが設けられると、電動機が大型化する可能性がある。

本開示は、電動機の大型化を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。

本開示に係る一実施形態では、
回転軸心回りに回転自在に構成され、流体駆動手段が固定される回転子と、
前記回転子の内側に配置され、回転軸心回りに環状に巻回される巻線と、前記巻線の周囲を包囲するように設けられる鉄心とを含む、クローポール型の固定子ユニットを有する固定子と、
前記回転子の一端部に設けられ、前記固定子が設けられる内側と前記流体駆動手段が固定される外側との間を貫通する孔部と、
軸方向で前記一端部の反対側の他端部に設けられる前記固定子ユニットの内側に、周囲の流体を流入させることが可能な流入路と、を備える、
電動機が提供される。

本実施形態によれば、流入路を通じて、他端部に設けられる固定子ユニットの内側に空気を流入させ、一端部の孔部を通じて、流体を流出させることができる。そのため、回転子の内側の固定子の他端部から一端部に亘って、巻線が設けられる固定子ユニットの内側に空気の流れを作り出し、巻線を冷却することができる。よって、例えば、電動機の冷却用のヒートシンク等を設ける必要がなくなったり、ヒートシンク等を設ける必要があっても、最小限のサイズにしたりすることで、電動機の大型化を抑制することができる。

また、上述の実施形態において、
前記流体駆動手段は、表面側と前記固定子に固定される裏面側との間を貫通する貫通孔を備え、
前記孔部は、前記貫通孔に連通していてもよい。

また、上述の実施形態において、
軸方向の前記他端部で前記固定子を支持する支持部材を備え、
前記流入路は、前記回転子と前記支持部材との間の隙間を含んでもよい。

また、上述の実施形態において、
軸方向の前記他端部で前記固定子を支持する支持部材を備え、
前記流入路は、前記支持部材に設けられる貫通孔を含んでもよい。

また、上述の実施形態において、
前記鉄心は、軸方向から見て、前記巻線と少なくとも一部が重複するように設けられる、軸方向に貫通する貫通孔を有してもよい。

また、上述の実施形態において、
前記鉄心の貫通孔は、開口が略径方向に延びるように設けられ、且つ、前記開口の周方向の長さが、径方向の長さに対して、相対的に小さくなるように設けられてもよい。

また、上述の実施形態において、
前記固定子の径方向の外端部の流路抵抗を相対的に大きくする抵抗部材を備えてもよい。

上述の実施形態によれば、電動機の大型化を抑制することが可能な技術を提供することができる。

第１実施形態に係る電動機を含む空気調和機の室内ユニットの一例を概略的に示す縦断面図である。実施形態に係る電動機の一例を概略的に示す斜視図である。実施形態に係る固定子の構成の一例を示す斜視図である。実施形態に係る固定子ユニットの構成の一例を示す分解図である。実施形態に係る固定子ユニットの構成の他の例を示す分解図である。実施形態に係る電動機の一例の内部構造を示す縦断面の斜視図である。第２実施形態に係る電動機を含む空気調和機の一例を概略的に示す縦断面図である。第３実施形態に係る電動機を含む空気調和機の一例を概略的に示す縦断面図である。第４実施形態に係る電動機の一例を示す横断面図である。第５実施形態に係る電動機の一例を示す横断面図である。他の実施形態に係る電動機の一例を示す縦断面図である。他の実施形態に係る電動機の他の例を示す縦断面図である。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。

［第１実施形態］
第１実施形態について説明する。

＜空気調和機の室内ユニットの概要＞
まず、図１を参照して、第１実施形態に係る電動機４００を含む空気調和機の室内ユニット１について説明する。

図１は、第１実施形態に係る電動機４００を含む空気調和機の室内ユニット１の一例を示す縦断面図である。

図１に示すように、空気調和機の室内ユニット１は、筐体１００と、熱交換器２００と、ターボファン３００と、電動機４００とを含む。空気調和機の室内ユニット１は、例えば、図１の状態から上下逆転された状態で、建物の室内の天井に埋設される。

筐体１００は、熱交換器２００、ターボファン３００、及び電動機４００等を収容する。筐体１００は、底板部１１０と、天板部１２０と、ベルマウス１３０とを含む。また、天板部１２０には、外部から空気を吸入するための開口部１２０Ａが設けられ、開口部１２０Ａの外縁にベルマウス１３０が取り付けられる。

熱交換器２００は、回転するターボファン３００の作用により通過する空気と熱交換を行い、空気を冷やしたり、暖めたりする。熱交換器２００は、回転軸心ＡＸを中心とするターボファン３００の外周側に隣接して、底板部１１０及び天板部１２０の間に挟持される形で設けられる。

ターボファン３００（流体駆動手段の一例）は、開口部１２０Ａから筐体１００の内部に吸入した空気は熱交換器２００を通過する。ターボファン３００が回転駆動されることにより、ターボファン３００の上流に相対的に空気の圧力が低い空間（以下、「低圧空間」）ＬＰが形成され、ターボファン３００の下流に相対的に空気の圧力が高い空間（以下、「高圧空間」）が形成される。ターボファン３００は、電動機４００の回転子１０に取り付けられ、電動機４００を介して、底板部１１０における筐体１００単体で見たときに開口部１２０Ａから露出する部分に取り付けられる。ターボファン３００は、回転軸心ＡＸを中心とする、開口部１２０Ａ側に膨らむ形の凹部を有し、この凹部に電動機４００が収容される。

電動機４００は、ターボファン３００を回転駆動する。電動機４００は、固定部材３０がボルト３４により底板部１１０に締結されることにより、底板部１１０における筐体１００単体で見たときに開口部１２０Ａから露出する部分に固定される。

＜電動機の基本構成＞
次に、図１に加えて、図２〜図５を参照して、本実施形態に係る電動機４００の基本構成について説明する。

図２は、本実施形態に係る電動機４００の一例の概要を示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る固定子２０の構成の一例を示す斜視図である。具体的には、図３は、図２において、回転子１０（回転子鉄心１１、永久磁石１２、及び回転軸部材１３）の図示を省略した図である。図４は、本実施形態に係る固定子ユニット２１の構成の一例を示す分解図である。図５は、本実施形態に係る固定子ユニット２１の構成の他の例を示す分解図である。

尚、図２では、図１に示す連結部材１４の図示が省略されている。

図１、図２に示すように、電動機４００は、いわゆるアウタロータ型であり、複数相（本例では、３相）の電機子電流で駆動される。

電動機４００は、回転子１０と、固定子２０と、固定部材３０とを含む。

図２に示すように、回転子（「ロータ」とも称する）１０は、固定子２０に対して、電動機４００の径方向（以下、単に「径方向」）の外側に配置され、回転軸心ＡＸまわりに回転可能に構成される。回転子１０は、回転子鉄心１１と、複数（本例では、２０個）の永久磁石１２と、回転軸部材１３と、連結部材１４とを含む。

回転子鉄心（「ロータコア」とも称する）１１は、例えば、略円筒形状を有し、電動機４００の回転軸心ＡＸと円筒形状の軸心とが略一致するように配置される。また、回転子鉄心１１は、電動機４００の軸方向（以下、単に「軸方向」）において、固定子２０と略同等の長さを有する。回転子鉄心１１は、例えば、鋼板、鋳鉄、圧粉磁心等により形成される。回転子鉄心１１は、例えば、軸方向において、一の部材で構成される。また、回転子鉄心１１は、図１に示すように、軸方向に積層される複数（本例では、３つ）の回転子鉄心１１Ａ〜１１Ｃを含む形で構成されてもよい。

複数の永久磁石１２は、回転子鉄心１１の内周面において、周方向に等間隔で複数（本例では、２０個）並べられる。また、複数の永久磁石１２は、それぞれ、回転子鉄心１１の軸方向の略一端から略他端までの間に存在するように形成されている。永久磁石１２は、例えば、ネオジム焼結磁石やフェライト磁石である。

複数の永久磁石１２は、それぞれ、径方向の両端に異なる磁極が着磁されている。また、複数の永久磁石１２のうちの周方向で隣接する二つの永久磁石１２は、固定子２０に面する径方向の内側に互いに異なる磁極が着磁されている。そのため、固定子２０の径方向の外側には、周方向で、径方向の内側にＮ極が着磁された永久磁石１２と、径方向の内側にＳ極が着磁された永久磁石１２とが交互に配置される。

複数の永久磁石１２は、それぞれ、軸方向において、一の磁石部材で構成されていてもよいし、軸方向に分割される複数（例えば、積層される回転子鉄心１１の部材の数に対応する３つ）の磁石部材で構成されていてもよい。この場合、軸方向に分割される永久磁石１２を構成する複数の磁石部材は、固定子２０に面する径方向の内側に全て同じ磁極が着磁される。

また、図１に示すように、周方向に配置される複数の永久磁石１２は、例えば、周方向で異なる磁極が交互に着磁される円環状のリング磁石やプラスチック磁石等、周方向において、一の部材で構成される永久磁石に置換されてもよい。この場合、周方向において、一の部材で構成される永久磁石は、軸方向においても、一の部材で構成され、全体として、一の部材で構成されてもよい。また、周方向において、一の部材で構成される永久磁石は、複数の永久磁石１２の場合と同様、軸方向において、複数の部材に分割されていてもよい。また、周方向において、一の部材で構成されるプラスチック磁石が採用される場合、回転子鉄心１１は、省略されてもよい。

回転軸部材１３は、例えば、略円柱形状を有し、電動機４００の回転軸心ＡＸと円柱形状の軸心とが略一致するように配置される。回転軸部材１３は、例えば、挿通部材２４の軸方向の両端部に設けられるベアリング２５，３２（図１等参照）によって回転可能に支持される。後述の如く、挿通部材２４は、固定部材３０に固定される。これにより、回転軸部材１３は、固定部材３０に対して回転軸心ＡＸ回りで回転することができる。回転軸部材１３は、例えば、軸方向において、電動機４００の固定部材３０側の端部（以下、便宜的に、「電動機４００の基端部」）とは反対側の端部（以下、便宜的に「電動機４００の先端部」）で、連結部材１４を介して、回転子鉄心１１と連結される。

連結部材１４は、例えば、回転子鉄心１１の略円筒形状の開放端を閉塞する形の略円板形状を有してよい。これにより、回転子鉄心１１及び回転子鉄心１１の内周面に固定される複数の永久磁石１２は、回転軸部材１３の回転に合わせて、固定部材３０に対して電動機４００の回転軸心ＡＸまわりに回転することができる。

図１に示すように、連結部材１４は、ターボファン３００の凹部、即ち、ターボファン３００の開口部１２０Ａに面する表側と反対の裏側に固定される。これにより、ターボファン３００は、回転子１０の回転に伴い回転することができる。

尚、ターボファン３００は、回転子１０の連結部材１４に代えて、回転子鉄心１１の径方向の外側の側面部に固定されてもよい。つまり、ターボファン３００は、回転子１０の軸方向の一端部に固定される代わりに、回転子１０の径方向の外端部に固定されてもよい。この場合、ターボファン３００の連結部材１４に面する部分、即ち、ターボファン３００における開口部１２０Ａ側に膨らむ凹部の底に相当する部分は、省略され、開口部１２０Ａから見て、連結部材１４が視認可能に露出する態様であってもよい。

図３に示すように、固定子（「ステータ」とも称する）２０は、回転子１０（即ち、回転子鉄心１１及び永久磁石１２）の径方向の内側に配置される。固定子２０は、複数（本例では、３つ）のクローポール型固定子ユニット（以下、単に「固定子ユニット」）２１と、複数（本例では、２つ）の相間部材２２と、端部部材２３と、挿通部材２４とを含む。

図４、図５に示すように、固定子ユニット２１は、一対の固定子鉄心２１１と、巻線２１２とを含む。

一対の固定子鉄心（「ステータコア」とも称する）２１１（鉄心の一例）は、巻線２１２の周囲を取り囲むように設けられる。固定子鉄心２１１は、例えば、鋼板、鋳鉄、圧粉磁心等で形成される。固定子鉄心２１１は、ヨーク部２１１Ａと、複数の爪磁極２１１Ｂと、ヨーク部２１１Ｃと、挿通孔２１１Ｄとを含む。

ヨーク部２１１Ａは、軸方向視で円環形状を有すると共に、軸方向に所定の厚みを有する。

複数の爪磁極２１１Ｂは、ヨーク部２１１Ａの外周面において、周方向に等間隔で配置され、それぞれは、ヨーク部２１１Ａの外周面から径方向の外側に向かって突出する。爪磁極２１１Ｂは、爪磁極部２１１Ｂ１を含む。

爪磁極部２１１Ｂ１は、所定の幅を有し、ヨーク部２１１Ａの外周面から所定の長さだけ延び出す形で突出する。

また、爪磁極２１１Ｂは、更に、爪磁極部２１１Ｂ２を含む。これにより、巻線２１２の電機子電流により磁化される爪磁極２１１Ｂの磁極面と回転子１０との対向面積を相対的に広く確保することができる。そのため、電動機４００のトルクを相対的に増加させ、電動機４００の出力を向上させることができる。

爪磁極部２１１Ｂ２は、爪磁極部２１１Ｂ１の先端から一対の固定子鉄心２１１の他方に向かって軸方向に所定の長さだけ延び出す形で突出する。例えば、爪磁極部２１１Ｂ２は、図４に示すように、爪磁極部２１１Ｂ１からの距離に依らず幅が一定であってよい。また、例えば、爪磁極部２１１Ｂ２は、図５に示すように、爪磁極部２１１Ｂ１から軸方向で離れるにつれて幅が狭くなるテーパ形状を有してもよい。

尚、爪磁極部２１１Ｂ２は、省略されてもよい。

ヨーク部２１１Ｃは、ヨーク部２１１Ａの内周面付近の部分が一対の固定子鉄心２１１の他方に向かって所定量だけ突出する形で構成され、例えば、軸方向視でヨーク部２１１Ａより外径が小さい円環形状を有する。これにより、一対の固定子鉄心２１１は、互いのヨーク部２１１Ｃで当接し、一対の固定子鉄心２１１に対応する一対のヨーク部２１１Ａの間に巻線２１２を収容する空間が生成される。

挿通孔２１１Ｄには、挿通部材２４が挿通される。挿通孔２１１Ｄは、ヨーク部２１１Ａ及びヨーク部２１１Ｃの内周面によって実現される。

巻線（「コイル」とも称する）２１２は、軸方向視で円環状に巻き回される。巻線２１２は、その一端が外部端子に電気的に繋がっており、その他端が中性点或いは外部端子に電気的に繋がっている。巻線２１２は、軸方向において、一対の固定子鉄心２１１（ヨーク部２１１Ａ）の間に配置される。また、巻線２１２は、内周部が一対の固定子鉄心２１１のヨーク部２１１Ｃよりも径方向で外側になるように巻き回されている。

図４、図５に示すように、一対の固定子鉄心２１１は、一方の固定子鉄心２１１の爪磁極２１１Ｂと他方の固定子鉄心２１１の爪磁極２１１Ｂとが周方向で交互に配置されるように組み合わせられる。また、円環状の巻線２１２に電機子電流が流れると、一対の固定子鉄心２１１のうちの一方に形成される爪磁極２１１Ｂと他方に形成される爪磁極２１１Ｂとは、互いに異なる磁極に磁化される。これにより、一対の固定子鉄心２１１において、一方の固定子鉄心２１１から突出する一の爪磁極２１１Ｂは、周方向で隣接し、他方の固定子鉄心２１１から突出する他の爪磁極２１１Ｂと異なる磁極を有する。そのため、巻線２１２に流れる電機子電流により、一対の固定子鉄心２１１の周方向には、Ｎ極の爪磁極２１１Ｂ及びＳ極の爪磁極２１１Ｂが交互に配置される。

図３に示すように、複数の固定子ユニット２１は、軸方向に積層される。

複数の固定子ユニット２１には、複数相（本例では、３相）分の固定子ユニット２１が含まれる。具体的には、複数の固定子ユニット２１は、Ｕ相に対応する固定子ユニット２１Ａと、Ｖ相に対応する固定子ユニット２１Ｂと、Ｗ相に対応する固定子ユニット２１Ｃとを含む。複数の固定子ユニット２１は、電動機４００の先端部から、Ｕ相に対応する固定子ユニット２１Ａ、Ｖ相に対応する固定子ユニット２１Ｂ、及びＷ相に対応する固定子ユニット２１Ｃの順で積層される。固定子ユニット２１Ａ〜２１Ｃは、互いに、周方向の位置が電気角で１２０°異なるように配置される。

尚、電動機４００は、２相以下の電機子電流で駆動されてもよいし、４相以上の電機子電流で駆動されてもよい。

相間部材２２は、軸方向で隣接する異なる相の固定子ユニット２１の間に設けられる。相間部材２２は、例えば、非磁性体である。これにより、異なる相の二つの固定子ユニット２１の間に所定の距離を確保し、異なる相の二つの固定子ユニット２１の間での磁束漏れを抑制することができる。相間部材２２は、ＵＶ相間部材２２Ａと、ＶＷ相間部材２２Ｂとを含む。

ＵＶ相間部材２２Ａは、軸方向で隣接する、Ｕ相の固定子ユニット２１ＡとＶ相の固定子ユニット２１Ｂとの間に設けられる。ＵＶ相間部材２２Ａは、例えば、所定の厚みを有する略円柱形状（略円板形状）を有し、中心部分に挿通部材２４が挿通される挿通孔が形成される。以下、ＶＷ相間部材２２Ｂについても同様であってよい。

ＶＷ相間部材２２Ｂは、軸方向で隣接する、Ｖ相の固定子ユニット２１ＢとＷ相の固定子ユニット２１Ｃとの間に設けられる。

端部部材２３は、積層される複数の固定子ユニット２１の電動機４００の先端部側の端部に設けられる。具体的には、端部部材２３は、軸方向において、固定子ユニット２１Ａの固定子ユニット２１Ｂに面する側と反対側の端面に接するように設けられる。端部部材２３は、例えば、所定の厚みを有する略円柱形状（略円板形状）を有し、中心部分に挿通部材２４が挿通される挿通孔が形成される。端部部材２３は、例えば、非磁性体である。これにより、固定子ユニット２１Ａ（具体的には、電動機４００の先端部側の固定子鉄心２１１）からの磁束漏れを抑制することができる。

挿通部材２４は、電動機４００の先端部側から順に、端部部材２３、固定子ユニット２１Ａ、ＵＶ相間部材２２Ａ、固定子ユニット２１Ｂ、ＶＷ相間部材２２Ｂ、固定子ユニット２１Ｃを挿通した状態で、先端部が固定部材３０に固定される。挿通部材２４は、例えば、先端部に雄ねじ部を有し、固定部材３０の対応する雌ネジ部に締め込まれることにより固定部材３０に固定される。

また、挿通部材２４は、例えば、略円筒形状を有し、内周面により実現される孔部に回転軸部材１３が回転可能に配置される。挿通部材２４の先端部には、回転軸部材１３を電動機４００の先端部側で回転可能に支持するベアリング２５が設けられる。

また、挿通部材２４は、電動機４００の先端側において、固定子ユニット２１の挿通孔２１１Ｄの内径よりも相対的に大きい外径を有する頭部を有する。これにより、例えば、挿通部材２４が固定部材３０にある程度締め込まれることで、頭部から端部部材２３に軸方向で固定部材３０に向かう方向の力を作用させることができる。そのため、複数の固定子ユニット２１（固定子ユニット２１Ａ〜２１Ｃ）及び相間部材２２（ＵＶ相間部材２２Ａ、ＶＷ相間部材２２Ｂ）を端部部材２３及び固定部材３０で挟み込む形で固定部材３０に固定することができる。よって、固定子鉄心２１１に圧縮応力が作用する形で、固定子ユニット２１Ａ〜２１Ｃに固定することができる。特に、圧粉磁心は、引張応力に対する強度が相対的に低い一方、圧縮応力に対する強度が相対的に高い。そのため、固定子鉄心２１１が圧粉磁心で形成される場合であっても、強度面でより適切な方法で固定子ユニット２１Ａ〜２１Ｃを固定することができる。

図１に示すように、固定部材３０は、上述の如く、複数のボルト３４により底板部１１０に締結される。これにより、電動機４００は、底板部１１０に固定される。また、固定部材３０は、底板部１１０との間に所定の間隔を有し、固定部材３０と底板部１１０との間には、防振部材（例えば、防振ゴム）が介設される。防振部材は、例えば、ボルト３４によって、固定部材３０と一緒に共締めされてよい。

固定部材３０（支持部材の一例）は、例えば、軸方向視で回転子１０（回転子鉄心１１）よりも大きい外径の略円板形状を有し、軸方向に所定の厚みを有する。固定部材３０には、上述の如く、挿通部材２４を介して、回転子１０が回転可能に支持され、固定子２０が固定される。

また、図１に示すように、固定部材３０には、電動機４００の基端部側で回転軸部材１３を回転可能に支持するベアリング３２が設けられる。

＜電動機の冷却方法＞
次に、図１〜図５に加えて、図６を参照して、第１実施形態に係る電動機４００の冷却方法について説明する。

図６は、本実施形態に係る電動機４００の一例の内部構造を示す縦断面の斜視図である。

図１に示すように、回転子１０の連結部材１４には、固定子２０が配置される内側の空間と、ターボファン３００が固定される外側の空間との間を貫通する貫通孔１４Ａ（孔部の一例）が設けられる。貫通孔１４Ａは、一つであってもよいし、複数であってもよい。本例（図１）では、連結部材１４の回転軸心ＡＸを中心とする周方向において、複数の貫通孔１４Ａが設けられる。

貫通孔１４Ａは、軸方向視で、電動機４００の先端部側の端部に位置する固定子鉄心２１１における爪磁極２１１Ｂ（爪磁極部２１１Ｂ１）が設けられない部分と少なくとも一部が重複するように設けられる。

また、ターボファン３００には、開口部１２０Ａから視認可能に露出する表面側の部分と、電動機４００の連結部材１４が取り付けられる裏面側の部分との間を貫通する貫通孔３０２が設けられる。貫通孔３０２は、貫通孔１４Ａと連通するように設けられる。これにより、回転子１０の内側の固定子２０が設けられる空間（即ち、回転子１０及び固定部材３０で包囲される空間）と、低圧空間ＬＰとの間は、空気が移動可能な態様で連通している。

尚、上述の如く、ターボファン３００が回転子１０の径方向の外側面に固定され、回転子１０の一端部がターボファン３００に覆われずに低圧空間ＬＰに露出している場合、貫通孔１４Ａは、貫通孔３０２を介さずに、低圧空間ＬＰに連通することができる。

また、回転子１０（回転子鉄心１１及び永久磁石１２）における連結部材１４に固定される軸方向の一端部と反対の他端部と、固定部材３０との間には、隙間３６（流入路の一例）が設けられる。回転子１０は、固定部材３０に対して、回転するからである。これにより、回転子１０の内側の固定子２０が設けられる空間と、高圧空間ＨＰとの間を空気が移動可能な態様で連通させることができる。

また、図４〜図６に示すように、固定子ユニット２１の一対の固定子鉄心２１１は、それぞれの爪磁極部２１１Ｂ２が周方向で交互に配置されるように組み合わせられており、隣接する爪磁極部２１１Ｂ２の間には、所定の隙間が設けられている。そのため、固定子ユニット２１（固定子鉄心２１１）の径方向で外側の空間と、固定子鉄心２１１の内側の巻線２１２が内包される空間（以下、便宜的に「固定子ユニット２１の内側の空間」）との間は、空気が移動可能な態様で連通している。

また、固定子ユニット２１の一対の固定子鉄心２１１は、軸方向視で、それぞれの爪磁極２１１Ｂ（爪磁極部２１１Ｂ１）が周方向で交互に配置されるように組み合わせられている。そのため、軸方向視の端部部材２３の形状が適宜設定されることにより、固定子ユニット２１の軸方向で外側の空間と、軸方向で端部に位置する固定子ユニット２１Ａ，２１Ｃの内側の空間との間は、空気が移動可能な態様で連通する。具体的には、端部部材２３は、軸方向視で、隣接する固定子鉄心２１１の爪磁極２１１Ｂ（爪磁極部２１１Ｂ１）が設けられない部分が軸方向視で重複する領域を有するように配置されている。同様に、ＵＶ相間部材２２Ａ及びＶＷ相間部材２２Ｂの形状が適宜設定されることにより、積層される複数の固定子ユニット２１の内側の空間は、隣接する固定子ユニット２１の相互間で空気が移動可能な態様で連通される。具体的には、ＵＶ相間部材２２Ａ及びＶＷ相間部材２２Ｂは、それぞれ、隣接する二つの固定子鉄心２１１の双方の爪磁極２１１Ｂ（爪磁極部２１１Ｂ１）が設けられない部分に跨がる貫通部分を有してよい。

このように、固定子２０の径方向の外側に位置する隙間３６と、固定子２０の軸方向の外側に位置する連結部材１４の貫通孔１４Ａ及びターボファン３００の貫通孔３０２との間は、複数の固定子ユニット２１の内側の空間を通じて、空気が移動可能に連通している。つまり、隙間３６、回転子１０の内側の空間、並びに、貫通孔１４Ａ及び貫通孔３０２を通じて、高圧空間ＨＰと低圧空間ＬＰとの間で空気が移動可能な状態が実現される。これにより、図１（点線矢印）に示すように、電動機４００の作動中において、高圧空間ＨＰの空気が隙間３６を通じて、回転子１０の内側の空間に流入する。そして、流入した空気は、複数の固定子ユニット２１に亘り、それぞれの固定子ユニット２１の内側の空間を軸方向に通過し、貫通孔１４Ａ及び貫通孔３０２を通じて、低圧空間ＬＰに流出する。

本実施形態のアウタロータ型の電動機４００の場合、巻線２１２を含む固定子２０が電動機４００の径方向で相対的に内側に配置されるため、電動機４００の内部に熱がこもりやすい。

これに対して、第１実施形態では、隙間３６から回転子１０の内側に流入し、固定子ユニット２１の内側を通過し、貫通孔１４Ａ及び貫通孔３０２から排出される形の空気の流れによって、固定子ユニット２１の内側に設けられる巻線２１２を冷却することができる。そのため、電動機４００の冷却効率を向上させることができる。また、十分な冷却効率が得られる場合、ヒートシンク等の付加的な冷却構造を設ける必要がなく、仮に、十分な冷却効率が得られない場合であっても、ヒートシンク等の付加的な冷却構造の採用を最小限に限定することができる。そのため、電動機４００の大型化を抑制することができる。

［第２実施形態］
次いで、第２実施形態について説明する。以下、電動機４００の基本構成は、上述の第１実施形態等と同様であるため、図２〜図５を援用し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明を行う。よって、第１実施形態と同じ或いは対応する構成等に関する説明を簡略化或いは省略する場合がある。

＜電動機の冷却方法＞
図７を参照して、第２実施形態に係る電動機４００の冷却方法について説明する。

図７は、第２実施形態に係る電動機４００を含む空気調和機の室内ユニット１の一例を概略的に示す縦断面図である。

第２実施形態において、電動機４００以外の空気調和機の室内ユニット１の構成（例えば、筐体１００、熱交換器２００、及びターボファン３００等）は、第１実施形態と同様であってよい。そのため、図７では、電動機４００付近の構成を中心に描画され、空気調和機の室内ユニット１の構成のうちの天板部１２０、ベルマウス１３０、熱交換器２００、及びターボファン３００等の図示が省略されている。

図７に示すように、第２実施形態では、固定部材３０に溝部３０Ａが設けられる。

溝部３０Ａは、回転軸心ＡＸを中心とする径方向において、回転子鉄心１１及び永久磁石１２が配置される位置を全て含むように、回転軸心ＡＸを中心とする周方向の一部又は全部に亘って設けられる。これにより、回転子１０（回転子鉄心１１及び永久磁石１２）における連結部材１４に固定される軸方向の一端部と反対の他端部と、固定部材３０との間の隙間３６を相対的に大きくすることができる。そのため、電動機４００の作動時において、隙間３６を通じて、回転子１０の内側の空間に流入する空気（図中の点線矢印参照）の流量を相対的に多くすることができる。よって、電動機４００の冷却効率を更に向上させることができる。

［第３実施形態］
次いで、第３実施形態について説明する。以下、電動機４００の基本構成は、上述の第１実施形態等と同様であるため、図２〜図５を援用し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明を行う。よって、第１実施形態と同じ或いは対応する構成等に関する説明を簡略化或いは省略する場合がある。

＜電動機の冷却方法＞
図８を参照して、第３実施形態に係る電動機４００の冷却方法について説明する。

図８は、第３実施形態に係る電動機４００を含む空気調和機の室内ユニット１の一例を示す縦断面図である。

第３実施形態において、電動機４００以外の空気調和機の室内ユニット１の構成（例えば、筐体１００、熱交換器２００、及びターボファン３００等）は、第１実施形態等と同様であってよい。そのため、その説明を省略する。

図８に示すように、第３実施形態では、固定部材３０に貫通孔３８が設けられる。

貫通孔３８は、回転軸心ＡＸを中心とする径方向において、固定子ユニット２１Ｃが設けられる位置に配置される。また、貫通孔３８は、軸方向視で、固定子ユニット２１Ｃ側の開口が固定部材３０に隣接する固定子鉄心２１１の爪磁極２１１Ｂ（爪磁極部２１１Ｂ１）が設けられない部分を少なくとも一部に含むように設けられる。これにより、貫通孔３８は、固定子ユニット２１Ｃの内側の空間と、固定部材３０の裏側の底板部１１０との間の空間、つまり、高圧空間ＨＰとの間を、空気が移動可能な態様で連通させることができる。そのため、図８（点線矢印）に示すように、電動機４００の作動中において、高圧空間ＨＰの空気が、隙間３６に加えて、貫通孔３８を通じて、回転子１０の内側の空間に流入する。そして、流入した空気は、複数の固定子ユニット２１に亘り、それぞれの固定子ユニット２１の内側の空間を軸方向に通過し、貫通孔１４Ａ及び貫通孔３０２を通じて、低圧空間ＬＰに流出する。よって、回転子１０の内側の空間に導入される空気の流量を増加させ、電動機４００の冷却効率を更に向上させることができる。

また、回転子１０の内側の空間に流入する空気は、電動機４００の基端部に位置する固定子ユニット２１Ｃに対して、貫通孔３８から軸方向に流れ込む。そのため、固定子ユニット２１Ｃの巻線２１２に空気が当たり易くなり、固定子ユニット２１Ｃの冷却効率を向上させることができ、電動機４００の全体としての冷却効率を更に向上させることができる。

［第４実施形態］
次いで、第４実施形態について説明する。以下、電動機４００の基本構成は、上述の第１実施形態等と同様であるため、図２〜図５を援用し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明を行う。よって、第１実施形態と同じ或いは対応する構成等に関する説明を簡略化或いは省略する場合がある。

＜電動機の冷却方法＞
図９を参照して、第４実施形態に係る電動機４００の冷却方法について説明する。

図９は、第４実施形態に係る電動機４００の一例を示す横断面図である。図９では、貫通孔２１１Ｅを視認し易くするため、巻線２１２が点線で描画されている。

第４実施形態において、電動機４００以外の空気調和機の室内ユニット１の構成（例えば、筐体１００、熱交換器２００、及びターボファン３００等）は、第１実施形態等と同様であってよい。そのため、第４実施形態に係る電動機４００を含む空気調和機の室内ユニット１の図示を省略する。

図９に示すように、第４実施形態では、爪磁極部２１１Ｂ１に貫通孔２１１Ｅが設けられる。

貫通孔２１１Ｅは、軸方向で、爪磁極部２１１Ｂ１を貫通している。また、貫通孔２１１Ｅは、軸方向視で、巻線２１２が配置される径方向の位置と少なくとも一部が重複するように設けられる。これにより、例えば、隙間３６を通じて、回転子１０の内側の空間に導入される空気は、貫通孔２１１Ｅを通過しながら、固定子ユニット２１の内側を流れることができる。そのため、貫通孔２１１Ｅを通じて、巻線２１２に直接空気を当てることができる。よって、電動機４００の冷却効率を更に向上させることができる。

また、貫通孔２１１Ｅは、軸方向視で、径方向に延びるように設けられ、その開口の周方向の長さが径方向の長さよりも相対的に長い。これにより、径方向視で、爪磁極部２１１Ｂ１に占める貫通孔２１１Ｅの断面積を相対的に小さくすることができる。そのため、固定子鉄心２１１において、貫通孔２１１Ｅによる径方向に流れる磁束ＭＦの流れへの影響を抑制しつつ、電動機４００の冷却効率を向上させることができる。

［第５実施形態］
次いで、第５実施形態について説明する。以下、電動機４００の基本構成は、上述の第１実施形態等と同様であるため、図２〜図５を援用し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明を行う。よって、第１実施形態と同じ或いは対応する構成等に関する説明を簡略化或いは省略する場合がある。

＜電動機の冷却方法＞
図１０を参照して、第５実施形態に係る電動機４００の冷却方法について説明する。

図１０は、第５実施形態に係る電動機４００の一例を示す横断面図である。

第５実施形態において、電動機４００以外の空気調和機の室内ユニット１の構成（例えば、筐体１００、熱交換器２００、及びターボファン３００等）は、第１実施形態等と同様であってよい。そのため、第５実施形態に係る電動機４００を含む空気調和機の室内ユニット１の図示を省略する。

図１０に示すように、第５実施形態では、固定子ユニット２１（一対の固定子鉄心２１１）の周方向で隣接する爪磁極部２１１Ｂ２の間には、全周に亘って、スペーサ４０が当接する形で設けられる。

スペーサ４０（抵抗部材の一例）は、例えば、非磁性体であり、固定子ユニット２１における一対の固定子鉄心の相互間の位置決めに用いられる。スペーサ４０は、例えば、爪磁極部２１１Ｂ２の径方向の内側の面及び爪磁極部２１１Ｂ１の軸方向の内側の面に当接する円環状の内周部と、当該部分から周方向で隣接する爪磁極部２１１Ｂ２の間の空間に突出する外周部とを含む。これにより、固定子ユニット２１の内側の空間のうちの外端部の流路抵抗が相対的に大きくなる。そのため、例えば、隙間３６を通じて、回転子１０の内側の空間に導入される空気は、径方向でより内側の空間（例えば、図１０の点線で囲む範囲）を通過しながら、固定子ユニット２１の内側を流れる。よって、固定子ユニット２１の内側において、径方向で相対的に内寄りに配置される巻線２１２に空気が当たり易くなり、電動機４００の冷却効率を更に向上させることができる。

［第６の実施形態］
次いで、第６実施形態について説明する。

上述した第１実施形態〜第５実施形態の構成は適宜組み合わせられてもよい。

具体的には、第２実施形態の溝部３０Ａ、第３実施形態の貫通孔３８、第４実施形態の貫通孔２１１Ｅ、及び第５実施形態のスペーサ４０の少なくとも二つは、第１実施形態の電動機４００に適宜組み合わせられてよい。

これにより、電動機４００の冷却効率を更に向上させることができる。

［他の実施形態］
次いで、他の実施形態について説明する。以下、電動機４００の基本構成は、上述の第１実施形態等と同様であるため、図２〜図５を援用し、第１実施形態と異なる部分を中心に説明を行う。よって、第１実施形態と同じ或いは対応する構成等に関する説明を簡略化或いは省略する場合がある。

上述の第２実施形態の固定部材３０に設けられる溝部３０Ａは、電動機４００の冷却効率を向上させる用途以外の異なる用途に利用されてもよい。以下、溝部３０Ａの利用方法について説明する。

＜溝部の利用方法の一例＞
まず、図１１を参照して、溝部３０Ａの利用方法の一例について説明する。

図１１は、他の実施形態に係る電動機４００の一例を示す縦断面図である。

本例において、電動機４００以外の空気調和機の室内ユニット１の構成（例えば、筐体１００、熱交換器２００、及びターボファン３００等）は、第１実施形態と同様であってよい。そのため、図１１では、電動機４００付近の構成を中心に描画され、空気調和機の室内ユニット１の構成のうちの天板部１２０、ベルマウス１３０、熱交換器２００、及びターボファン３００等の図示が省略されている。以下、後述の図１２についても同様である。

図１１に示すように、本例では、上述の如く、第２実施形態の場合と同様に、固定部材３０に溝部３０Ａが設けられる。

一方、本例では、上述の第２実施形態の場合に対して、回転子１０、即ち、回転子鉄心１１及び永久磁石１２の軸方向の長さが長くなり、軸方向で、回転子鉄心１１及び永久磁石１２の先端部が溝部３０Ａの中に入り込んでいる。これにより、永久磁石１２の量を相対的に多くすることができる。

溝部３０Ａが設けられない場合（例えば、上述の第１実施形態の場合）に対する回転子鉄心１１及び永久磁石１２の軸方向の長さの延長量は、溝部３０Ａの深さと同程度であってもよいし、溝部３０Ａの深さより小さくてもよい。前者の場合、永久磁石１２の量を優先し、永久磁石１２の量を最大限に多くすることができる。また、後者の場合、永久磁石１２の量を相対的に多くし、且つ、電動機４００の冷却効率も更に向上させることができる。

＜溝部の利用方法の他の例＞
次に、図１２を参照して、溝部３０Ａの利用方法の他の例について説明する。

図１２は、他の実施形態に係る電動機４００の一例を示す縦断面図である。

図１２に示すように、本例では、上述の如く、第２実施形態の場合と同様に、固定部材３０に溝部３０Ａが設けられる。

一方、本例では、上述の第２実施形態の場合に対して、回転子１０が軸方向で固定部材３０側に移動され、回転子鉄心１１及び永久磁石１２の先端部が溝部３０Ａの中に入り込んでいる。これにより、例えば、上述の第２実施形態の場合に対して、電動機４００の軸方向の長さを相対的に短くすることができる（図１２中の第２実施形態の電動機４００の長さＬ１、及び本例の電動機４００の長さＬ２参照）。

溝部３０Ａが設けられない場合（例えば、上述の第１実施形態の場合）に対する電動機４００の軸方向の長さの短縮量は、溝部３０Ａの深さと同程度であってもよいし、溝部３０Ａの深さより小さくてもよい。前者の場合、電動機４００の軸方向の小型化を優先し、電動機４００の長さを最大限に短くすることができる。また、後者の場合、電動機４００の軸方向の小型化を実現し、且つ、電動機４００の冷却効率も更に向上させることができる。

尚、固定子２０の軸方向の長さは、回転子１０の連結部材１４と固定子２０との間の軸方向の隙間が確保可能な限り、上述の第１実施形態等の場合と同様に維持されてもよい。また、固定子２０の軸方向の長さは、回転子１０が軸方向で固定部材３０側に移動されるのに合わせて、短縮されてもよい。

［作用］
次に、本実施形態に係る電動機４００の作用について説明する。

本実施形態（第１実施形態〜第６実施形態）では、電動機４００は、回転子１０と、固定子２０とを含む。具体的には、回転子１０は、回転軸心ＡＸ回りに回転自在に構成され、ターボファン３００が固定される。また、固定子２０は、回転子１０の内側に配置され、回転軸心ＡＸ回りに環状に巻回される巻線２１２と、巻線２１２の周囲を包囲するように設けられる固定子鉄心２１１とを含む、クローポール型固定子ユニット２１を有する。そして、回転子１０の一端部には、固定子２０が設けられる内側とターボファン３００が設けられる外側との間を貫通する貫通孔１４Ａが設けられる。また、電動機４００の反対側の他端部に設けられる固定子ユニット２１Ｃの内側（即ち、巻線２１２に表面）に周囲の流体（空気）を流入させることが可能な流入路が設けられる。

これにより、流入路を通じて、他端部に設けられる固定子ユニット２１Ｃの内側に高圧空間ＨＰの空気を流入させ、一端部の貫通孔１４Ａを通じて、低圧空間ＬＰに流体を流出させることができる。そのため、回転子１０の内側の固定子２０の他端部から一端部に亘って、巻線２１２が設けられる固定子ユニット２１の内側に空気の流れを作り出し、巻線２１２を冷却することができる。よって、電動機４００の冷却性能を向上させることができ、例えば、電動機４００の冷却用のヒートシンク等を設ける必要がなくなったり、ヒートシンク等を設ける必要があっても、最小限のサイズにしたりすることで、電動機４００の大型化を抑制できる。

尚、電動機４００は、ターボファン３００以外の他の流体駆動手段を回転駆動してもよい。また、電動機４００は、空気以外の流体を駆動する流体駆動手段を回転駆動してもよい。この場合についても、同様の作用・効果を奏する。

また、本実施形態（第１実施形態〜第６実施形態）では、ターボファン３００は、低圧空間ＬＰに露出する表面側と固定子２０に固定される裏面側との間を貫通する貫通孔３０２を備えてよい。そして、回転子１０（連結部材１４）の貫通孔１４Ａは、貫通孔３０２に連通していてよい。

これにより、回転子１０の一端部（連結部材１４）の表面が流体駆動手段（ターボファン３００）により覆われている場合であっても、貫通孔３０２を通じて、貫通孔１４Ａを低圧空間ＬＰに連通させることができる。

また、本実施形態（第１実施形態〜第６実施形態）では、固定部材３０は、軸方向の他端部（即ち、電動機４００の基端部）で固定子２０を支持する。そして、固定子ユニット２１の内側に周囲の流体を流入させることが可能な流入路には、回転子１０と固定部材３０との間の隙間３６が含まれてよい。

これにより、具体的に、隙間３６から高圧空間ＨＰの空気を導入し、固定子ユニット２１の内部に空気を通流させると共に、貫通孔１４Ａから低圧空間ＬＰに空気を流出させる流れを作り出すことができる。

また、本実施形態（第３実施形態）では、固定部材３０は、軸方向の他端部（電動機４００の基端部）で固定子２０を支持する。そして、固定子ユニット２１の内側に周囲の流体を流入させることが可能な流入路には、固定部材３０に設けられる貫通孔３８が含まれる。

これにより、具体的に、貫通孔３８から高圧空間ＨＰの空気を導入し、固定子ユニット２１の内部に空気を通流させると共に、貫通孔１４Ａから低圧空間ＬＰに空気を流出させる流れを作り出すことができる。また、回転子１０の内側の空間に導入される空気は、電動機４００の基端部の固定子ユニット２１に対して、貫通孔３８から軸方向で流入する。そのため、固定子ユニット２１Ｃの巻線２１２に空気が当たり易くなり、電動機４００の冷却効率を更に向上させることができる。

また、本実施形態（第４実施形態）では、固定子鉄心２１１は、軸方向視で、巻線２１２と少なくとも一部が重複するように設けられる、軸方向に貫通する貫通孔２１１Ｅを有する。

これにより、流入路を通じて固定子ユニット２１の内側に導入される空気は、貫通孔２１１Ｅを通過しながら軸方向に移動することができる。そのため、貫通孔２１１Ｅを通じて、空気を巻線２１２に直接当てることができる。よって、電動機４００の冷却効率を更に向上させることができる。

また、本実施形態（第４実施形態）では、固定子鉄心２１１の貫通孔２１１Ｅは、開口が略径方向に延びるように設けられ、且つ、開口の周方向の長さが、径方向の長さに対して、相対的に小さくなるように設けられてよい。

これにより、径方向視で、固定子鉄心２１１（爪磁極部２１１Ｂ１）に占める貫通孔２１１Ｅの断面積を相対的に小さくすることができる。そのため、固定子２０(固定子ユニット２１)の固定子鉄心２１１において、貫通孔２１１Ｅによる径方向に流れる磁束の流れへの影響を抑制することができる。

また、本実施形態（第５実施形態）では、固定子２０の径方向の外端部の流路抵抗を相対的に大きくするスペーサ４０を備える。

これにより、固定子２０の径方向の外端部よりも内側の巻線２１２が設けられる部分を空気が通過し易くなる。そのため、巻線２１２に空気が当たり易くなり、電動機４００の冷却効率を更に向上させることができる。

尚、固定子２０の径方向の外端部の流路抵抗を相対的に大きくすることが可能であれば、スペーサ４０とは異なる他の抵抗部材が設けられてもよい。この場合についても、同様の作用・効果を奏する。

［変形・変更］
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

例えば、上述した実施形態に係る電動機４００は、空気調和機の室内ユニット１に適用されるのに代えて、或いは、空気調和機の室外ユニットに適用されてもよい。

１空気調和機の室内ユニット
１０回転子
１１，１１Ａ〜１１Ｃ回転子鉄心
１２永久磁石
１３回転軸部材
１４連結部材
１４Ａ貫通孔（孔部）
２０固定子
２１，２１Ａ〜２１Ｃクローポール型固定子ユニット
２２相間部材
２２ＡＵＶ相間部材
２２ＢＶＷ相間部材
２３端部部材
２４挿通部材
２５ベアリング
３０固定部材（支持部材）
３０Ａ溝部
３２ベアリング
３４ボルト
３６隙間（流入路）
３８貫通孔（流入路）
４０スペーサ（抵抗部材）
１００筐体
１１０底板部
１２０天板部
１２０Ａ開口部
２００熱交換器
２１１固定子鉄心（鉄心）
２１１Ａヨーク部
２１１Ｂ爪磁極
２１１Ｃヨーク部
２１１Ｄ挿通孔
２１１Ｅ貫通孔
２１２巻線
３００ターボファン（流体駆動手段）
４００電動機
ＡＸ回転軸心

Claims

回転軸心回りに回転自在に構成され、流体駆動手段が固定される回転子と、
前記回転子の内側に配置され、回転軸心回りに環状に巻回される巻線と、前記巻線の周囲を包囲するように設けられる鉄心とを含む、クローポール型の固定子ユニットを有する固定子と、
前記回転子の一端部に設けられ、前記固定子が設けられる内側と前記流体駆動手段が固定される外側との間を貫通する孔部と、
軸方向で前記一端部の反対側の他端部に設けられる前記固定子ユニットの内側に、周囲の流体を流入させることが可能な流入路と、を備える、
電動機。
前記流体駆動手段は、表面側と前記固定子に固定される裏面側との間を貫通する貫通孔を備え、
前記孔部は、前記貫通孔に連通している、
請求項１に記載の電動機。
軸方向の前記他端部で前記固定子を支持する支持部材を備え、
前記流入路は、前記回転子と前記支持部材との間の隙間を含む、
請求項１又は２に記載の電動機。
軸方向の前記他端部で前記固定子を支持する支持部材を備え、
前記流入路は、前記支持部材に設けられる貫通孔を含む、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の電動機。
前記鉄心は、軸方向から見て、前記巻線と少なくとも一部が重複するように設けられる、軸方向に貫通する貫通孔を有する、
請求項１乃至４の何れか一項に記載の電動機。
前記鉄心の貫通孔は、開口が略径方向に延びるように設けられ、且つ、前記開口の周方向の長さが、径方向の長さに対して、相対的に小さくなるように設けられる、
請求項５に記載の電動機。
前記固定子の径方向の外端部の流路抵抗を相対的に大きくする抵抗部材を備える、
請求項１乃至６の何れか一項に記載の電動機。