JP2021197867A - Outer rotor type motor including resin shaft - Google Patents
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Abstract
Description
空気調和装置等に用いられる、樹脂シャフトを備えるアウタロータ型モータ。 An outer rotor type motor equipped with a resin shaft used for air conditioners and the like.
特許文献1(特開2002−238232号公報)が開示するアウタロータ型モータは、ステータを有する。ステータは、コイルと、コイルを覆う樹脂モールドを有する。樹脂モールドには、シャフトが固定されている。 The outer rotor type motor disclosed in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-238232) has a stator. The stator has a coil and a resin mold that covers the coil. A shaft is fixed to the resin mold.
シャフトは多くの場合において、金属製である。その場合、モータを製造する際に、金属製シャフトを樹脂モールドに固定する工程が発生する。しかしながら、その工程において、樹脂モールドの外形を基準として決定されるロータ回転軸と、金属製シャフトの中心軸を精度良く一致させることは困難である。ロータ回転軸と金属製シャフトの中心軸のずれは、アウタロータ型モータのエネルギー効率を低下させ、あるいはモータから騒音を発生させる。 The shaft is often made of metal. In that case, a step of fixing the metal shaft to the resin mold occurs when the motor is manufactured. However, in that process, it is difficult to accurately match the rotor rotation shaft, which is determined based on the outer shape of the resin mold, with the central shaft of the metal shaft. The deviation between the rotor rotation shaft and the central shaft of the metal shaft reduces the energy efficiency of the outer rotor type motor or generates noise from the motor.
第1観点のモータは、ステータと、ロータと、を備える。ステータは、コイル及び樹脂モールドを有する。樹脂モールドは、樹脂コイルカバー部、及び、樹脂シャフト部、を有する。樹脂コイルカバー部は、コイルを覆う。樹脂シャフト部は、樹脂コイルカバー部と一体成形される。樹脂シャフト部は、樹脂コイルカバー部から突出する。 The motor of the first aspect includes a stator and a rotor. The stator has a coil and a resin mold. The resin mold has a resin coil cover portion and a resin shaft portion. The resin coil cover portion covers the coil. The resin shaft portion is integrally molded with the resin coil cover portion. The resin shaft portion protrudes from the resin coil cover portion.
この構成によれば、ステータの外形を規定する樹脂コイルカバー部は、樹脂シャフト部と一体成形される。したがって、ステータの外形に対して回転軸がずれにくい。 According to this configuration, the resin coil cover portion that defines the outer shape of the stator is integrally molded with the resin shaft portion. Therefore, the rotation axis is unlikely to shift with respect to the outer shape of the stator.
第2観点のモータは、第1観点のモータであって、樹脂モールドが、樹脂ベース部をさらに有する。樹脂ベース部は、樹脂コイルカバー部及び樹脂シャフト部の間に介在する。樹脂ベース部の外面は凹面である。 The motor of the second aspect is the motor of the first aspect, and the resin mold further has a resin base portion. The resin base portion is interposed between the resin coil cover portion and the resin shaft portion. The outer surface of the resin base portion is concave.
この構成によれば、樹脂コイルカバー部と樹脂シャフト部は凹面によって接続する。したがって、樹脂モールドを例えば射出成型によって製造しやすい。 According to this configuration, the resin coil cover portion and the resin shaft portion are connected by a concave surface. Therefore, it is easy to manufacture the resin mold by, for example, injection molding.
第3観点のモータは、第2観点のモータであって、樹脂コイルカバー部が凹部を有する。樹脂ベース部は、凹部に設けられている。 The motor of the third aspect is the motor of the second aspect, and the resin coil cover portion has a recess. The resin base portion is provided in the recess.
この構成によれば、樹脂ベース部は、樹脂コイルカバー部の凹部に収容される。したがって、ロータが樹脂ベース部と干渉するおそれが少ない。 According to this configuration, the resin base portion is housed in the recess of the resin coil cover portion. Therefore, there is little possibility that the rotor will interfere with the resin base portion.
第4観点のモータは、第1観点から第3観点のいずれか1つのモータであって、金属心材、をさらに備える。金属心材は、少なくとも樹脂シャフト部の内部に配置される。 The motor according to the fourth aspect is any one of the motors from the first aspect to the third aspect, and further includes a metal core material. The metal core material is arranged at least inside the resin shaft portion.
この構成によれば、樹脂シャフト部の内部には金属心材が配置される。したがって、樹脂シャフト部の強度が向上する。 According to this configuration, the metal core material is arranged inside the resin shaft portion. Therefore, the strength of the resin shaft portion is improved.
第5観点のモータは、第4観点のモータであって、金属心材のすべての面が、樹脂モールドと接触する。 The motor of the fifth aspect is the motor of the fourth aspect, and all the surfaces of the metal core material come into contact with the resin mold.
この構成によれば、金属心材は樹脂モールドに全面的に包囲される。したがって、樹脂モールドの成形工程において、コイルと金属心材を同時に配置できるので、モータの製造工程が単純である。 According to this configuration, the metal core material is completely surrounded by the resin mold. Therefore, in the molding process of the resin mold, the coil and the metal core material can be arranged at the same time, so that the manufacturing process of the motor is simple.
第6観点のモータは、第4観点のモータであって、樹脂シャフト部には、穴が設けられている。穴は、外部に開口する。穴は、金属心材を収容する。 The motor of the sixth aspect is the motor of the fourth aspect, and the resin shaft portion is provided with a hole. The hole opens to the outside. The holes accommodate the metal core material.
この構成によれば、樹脂シャフト部を成形した後で金属心材が樹脂シャフト部の穴に入れられる。したがって、樹脂モールドの成形工程の時点で、金属心材を準備する必要がない。 According to this configuration, the metal core material is inserted into the hole of the resin shaft portion after the resin shaft portion is molded. Therefore, it is not necessary to prepare the metal core material at the time of the molding process of the resin mold.
第7観点のモータは、第1観点から第6観点のいずれか1つのモータであって、軸受、をさらに備える。軸受は、樹脂シャフト部に固定される。軸受は、樹脂シャフト部を包囲する。 The motor according to the seventh aspect is any one of the motors from the first aspect to the sixth aspect, and further includes a bearing. The bearing is fixed to the resin shaft portion. The bearing surrounds the resin shaft portion.
この構成によれば、モータは軸受を有する。したがって、ロータの回転が円滑である。 According to this configuration, the motor has bearings. Therefore, the rotation of the rotor is smooth.
第8観点の空気調和装置は、モータと、ファンと、熱交換器と、を備える。モータは、第1観点から第7観点のいずれか1つのものである。ファンは、ロータに固定される。熱交換器は、ファンによって生じた空気流と熱を授受する。 The air conditioner of the eighth aspect includes a motor, a fan, and a heat exchanger. The motor is one of the first aspect to the seventh aspect. The fan is fixed to the rotor. The heat exchanger exchanges heat with the airflow generated by the fan.
この構成によれば、空気調和装置に搭載されるモータの樹脂シャフトの回転軸心は、ステータの外形に対してずれにくい。したがって、空気調和装置の騒音を低減できる。 According to this configuration, the rotation axis of the resin shaft of the motor mounted on the air conditioner is less likely to shift with respect to the outer shape of the stator. Therefore, the noise of the air conditioner can be reduced.
<基本実施形態>
(1)全体構成
図1は、空気調和装置100の構成を示す。空気調和装置100は、室外ユニット10、室内ユニット20、連絡配管30を有する。
<Basic embodiment>
(1) Overall configuration FIG. 1 shows the configuration of the
(1−1)室外ユニット10
室外ユニット10は、熱源として機能する。室外ユニット10は、圧縮機11、四路切換弁12、室外熱交換器13、室外ファン14、室外膨張弁15、液閉鎖弁17、ガス閉鎖弁18、室外制御部19、を有する。
(1-1)
The
(1−1−1)圧縮機11
圧縮機11は、低圧ガス冷媒を圧縮することによって高圧ガス冷媒を生み出す。圧縮機11は圧縮機モータ11aを有する。圧縮機モータ11aは、冷媒を圧縮するための動力を発生させる。高圧ガス冷媒は、矢印Dで示される方向に圧縮機11から吐出される。
(1-1-1)
The
(1−1−2)四路切換弁12
四路切換弁12は、冷媒の循環方向を切り替える。冷房運転の場合、四路切換弁12は実線で示す接続を構成し、それによって冷媒を矢印Cで示す方向に流す。暖房運転の場合、四路切換弁12は破線で示す接続を構成し、それによって冷媒を矢印Hで示す方向に流す。
(1-1-2) Four-
The four-
(1−1−3)室外熱交換器13
室外熱交換器13は、冷媒と空気の間で熱交換を行う。冷房運転の場合、室外熱交換器13は放熱器又は凝縮器として機能する。暖房運転の場合、室外熱交換器13は吸熱器又は蒸発器として機能する。室外熱交換器13は、分流器13aを有する。
(1-1-3)
The
(1−1−4)室外ファン14
室外ファン14は、空気流を発生させることによって、室外熱交換器13における冷媒と空気の間の熱交換を促進する。室外ファン14は、室外ファンモータ14aによって駆動される。
(1-1-4)
The
(1−1−5)室外膨張弁15
室外膨張弁15は、冷媒を減圧する。室外膨張弁15は、開度調節の可能な電動式の弁である。
(1-1-5)
The
(1−1−6)液閉鎖弁17
液閉鎖弁17は、設置作業者の操作により、冷媒流路を閉鎖することができる。
(1-1-6)
The
(1−1−7)ガス閉鎖弁18
ガス閉鎖弁18は、設置作業者の操作により、冷媒流路を閉鎖することができる。
(1-1-7)
The
(1−1−8)室外制御部19
室外制御部19は、室外ユニット10内のセンサから値を読み取る。さらに、室外制御部19は、室外ユニット10内のアクチュエータを制御する。室外制御部19によって制御されるアクチュエータは、圧縮機モータ11a、四路切換弁12、室外ファンモータ14a、室外膨張弁15などである。室外制御部19は、例えば、マイクロコンピュータ及びメモリを含む。
(1-1-8)
The
(1−2)室内ユニット20
室内ユニット20は、ユーザに冷熱又は温熱を提供する。室内ユニット20は、室内熱交換器22、ファン組立体80、室内制御部29を有する。
(1-2)
The
(1−2−1)室内熱交換器22
室内熱交換器22は、冷媒と空気の間で熱交換を行う。冷房運転の場合、室内熱交換器22は吸熱器又は蒸発器として機能する。暖房運転の場合、室内熱交換器22は放熱器又は凝縮器として機能する。室内熱交換器22は、分流器22aを有する。
(1-2-1)
The
(1−2−2)ファン組立体80
ファン組立体80は、クロスフローファン23、クロスフローファンモータ24を含む。ファン組立体80の構造については後述する。
(1-2-2)
The
(1−2−3)室内制御部29
室内制御部29は、室内ユニット20内のセンサから値を読み取る。さらに、室内制御部29は、室内ユニット20内のアクチュエータを制御する。室内制御部29によって制御されるアクチュエータは、クロスフローファンモータ24などである。室内制御部29は、例えば、マイクロコンピュータ及びメモリを含む。室内制御部29は、図示しない通信線を介して、室外制御部19と通信することができる。
(1-2-3)
The
(1−3)連絡配管30
連絡配管30は、室外ユニット10と室内ユニット20とを接続する。連絡配管30は、液連絡配管31、及びガス連絡配管32を含む。
(1-3) Connecting
The connecting
(1−3−1)液連絡配管31
液連絡配管31は、主に液冷媒又は気液二相冷媒を通過させる。液連絡配管31は、液閉鎖弁17に接続される。
(1-3-1)
The
(1−3−2)ガス連絡配管32
ガス連絡配管32は、主にガス冷媒を通過させる。ガス連絡配管32は、ガス閉鎖弁18に接続される。
(1-3-2)
The
(2)ファン組立体80
図2は、第1実施形態に係るファン組立体80の構造を示す。ファン組立体80は、クロスフローファン23、及び、クロスフローファンモータ24を有する。
(2)
FIG. 2 shows the structure of the
(2−1)クロスフローファン23
クロスフローファン23は、空気流を発生させることによって、室内熱交換器22における冷媒と空気の間の熱交換を促進する。さらに、クロスフローファン23は、調和された空気をユーザへ提供する。
(2-1)
The
クロスフローファン23は、円筒形状を有する。クロスフローファン23は、第1端部23a及び第2端部23bを有する。さらに、クロスフローファン23は、第2端部23bから延びるファン軸23cを有する。
The cross flow
(2−2)クロスフローファンモータ24
クロスフローファンモータ24は、クロスフローファン23を駆動する。クロスフローファンモータ24は、アウタロータ型モータである。クロスフローファンモータ24は、ステータ51、アウタロータ52、第1軸受60、及び、第2軸受70を有する。
(2-2) Cross
The
(2−2−1)ステータ51
ステータ51は、変動する磁界を発生させる。図3に示すように、ステータ51、ステータコア91、コイル92、及び、樹脂モールド93を有する。ステータコア91は、例えば積層鋼板からなる。コイル92は、ステータコア91に巻きつけられた導線からなる。樹脂モールド93は、樹脂コイルカバー部94、及び、樹脂シャフト部95を有する。樹脂コイルカバー部94は、コイル92を覆う。樹脂シャフト部95は、樹脂コイルカバー部94と一体成形される。樹脂シャフト部95は、樹脂コイルカバー部から突出する。
(2-2-1)
The
(2−2−2)アウタロータ52
図2に戻り、アウタロータ52は、ステータ51を少なくとも部分的に包囲する。アウタロータ52は、樹脂シャフト部95によって回転可能に支持される。アウタロータ52は、コイル92の少なくとも一部を包囲する。アウタロータ52は、永久磁石を有し、ステータ51と磁気的に相互作用することによって回転する。アウタロータ52は、クロスフローファン23の第1端部23aに取り付けられている。
(2-2-2)
Returning to FIG. 2, the
(2−2−3)第1軸受60
図2に示す第1軸受60は、アウタロータ52を回転可能に支持する。第1軸受60は、転がり軸受である。第1軸受60は、内輪61、外輪62、転動体63、第1軸受弾性体64を有する。
(2-2-3)
The
内輪61は、円環状の部材である。内輪61は、ステータ51の樹脂シャフト部95に固定されている。内輪61は、樹脂シャフト部95を包囲する。
The
外輪62は、円環状の部材である。外輪62は、内輪61を包囲する。
The
転動体63は、内輪61及び外輪62の両方に接触する。転動体63は、転がることによって、外輪62の回転を円滑にする。
The rolling
第1軸受弾性体64は、弾性を有する部材である。第1軸受弾性体64は、第1端部23aを直接的又は間接的に支持する。第1軸受弾性体64は、例えばリング形状を有する。第1軸受弾性体64は、外輪62の外周面に接触している。さらに、第1軸受弾性体64は、アウタロータ52と接触している。
The first bearing
(2−2−4)第2軸受70
第2軸受70は、アウタロータ52を回転可能に支持する。第2軸受70は、すべり軸受である。第2軸受70は、第2軸受本体75、第2軸受弾性体74を有する。
(2-2-4)
The
第2軸受本体75は、例えば樹脂を含む。第2軸受本体75は、ファン軸23cを支持する。ファン軸23cは、第2軸受本体75の表面をこすりながら回転することができる。
The
第2軸受弾性体74は、弾性を有する部材である。第2軸受弾性体74は、第2端部23bを直接的又は間接的に支持する。第2軸受弾性体74は、第2軸受本体75を支持する。
The second bearing
(3)ステータ51の製造方法
まず、型が準備される。次に、ステータコア91及びコイル92が型に配置される。次に、樹脂材料が型に注入される。次に、樹脂材料が固化することによって、樹脂モールド93が成形される。最後に、型が除去される。このように、樹脂シャフト部95は、樹脂コイルカバー部94と一体成形される。
(3) Manufacturing Method of
(4)特徴
(4−1)
ステータ51の外形を規定する樹脂コイルカバー部94は、樹脂シャフト部95と一体成形されるので、ステータ51の外形に対して回転軸がずれにくい。したがって、クロスフローファンモータ24のエネルギー効率は維持され、あるいは空気調和装置100の騒音の発生が抑制される。
(4) Features (4-1)
Since the resin
(4−2)
クロスフローファンモータ24は第1軸受60を有する。したがって、アウタロータ52の回転が円滑である。
(4-2)
The
(5)変形例
以下に、上述の基本実施形態の複数の変形例について説明する。
(5) Modification Examples A plurality of modifications of the above-mentioned basic embodiment will be described below.
(5−1)第1変形例
図4は基本実施形態の第1変形例に係るクロスフローファンモータ24のステータ51Aを示す。ステータ51Aの樹脂モールド93は、樹脂コイルカバー部94及び樹脂シャフト部95に加え、樹脂ベース部96をさらに有する。樹脂ベース部96は、樹脂コイルカバー部94及び樹脂シャフト部95の間に介在する。樹脂ベース部96の外面96aは、凹面である。外面96aは、樹脂コイルカバー部94の外面及び樹脂シャフト部95の外面に対して、斜面を構成する。
(5-1) First Modification Example FIG. 4 shows a
この構成によれば、樹脂コイルカバー部94の外面と樹脂シャフト部95の外面は凹面によって接続する。したがって、樹脂モールド93を例えば射出成型によって製造しやすい。
According to this configuration, the outer surface of the resin
(5−2)第2変形例
図5は基本実施形態の第1変形例に係るクロスフローファンモータ24のステータ51Bを示す。ステータ51Bの樹脂モールド93は、樹脂コイルカバー部94、樹脂シャフト部95に加え、樹脂ベース部96を有する。樹脂コイルカバー部94は凹部97を有する。樹脂ベース部96は、凹部97に設けられている、
この構成によれば、樹脂ベース部96は、樹脂コイルカバー部94の凹部97に収容される。したがって、アウタロータ52が樹脂ベース部96と干渉するおそれが少ない。
(5-2) Second Modified Example FIG. 5 shows a
According to this configuration, the
(5−3)第3変形例
図6は基本実施形態の第1変形例に係るクロスフローファンモータ24のステータ51Cを示す。ステータ51Cの樹脂モールド93においては、樹脂シャフト部95の内部には、金属心材99が配置される。金属心材99のすべての面は、樹脂モールド93と接触する。樹脂モールド93の一体成形時において、金属心材99は、ステータコア91及びコイル92と共に、型に配置される。
(5-3) Third Modified Example FIG. 6 shows the
この構成によれば、樹脂シャフト部95の内部には金属心材99が配置される。したがって、樹脂シャフト部95の強度が向上する。このとき、金属心材99の中心軸が樹脂シャフト部95の中心軸に対してずれていても、クロスフローファンモータ24のエネルギー効率は維持され、あるいは空気調和装置100の騒音の発生が抑制される。
According to this configuration, the
さらに、金属心材99は樹脂モールド93に全面的に包囲される。したがって、樹脂モールド93の成形工程において、ステータコア91、コイル92、及び金属心材99を同時に配置できるので、クロスフローファンモータ24の製造工程が単純である。
Further, the
(5−4)第4変形例
図7は基本実施形態の第1変形例に係るクロスフローファンモータ24のステータ51Dを示す。ステータ51Dの樹脂モールド93においては、樹脂シャフト部95の内部には、金属心材99が配置される。金属心材99は、樹脂シャフト部95に設けられた穴98に収容されている。穴98は、外部に開口している。
(5-4) Fourth Modified Example FIG. 7 shows a
この構成によれば、樹脂シャフト部95を成形した後で金属心材99が樹脂シャフト部95の穴98に入れられる。したがって、樹脂モールド93の成形工程の時点で、金属心材99を準備する必要がない。
According to this configuration, the
また金属心材99の中心軸が樹脂シャフト部95の中心軸に対してずれていても、クロスフローファンモータ24のエネルギー効率は維持され、あるいは空気調和装置100の騒音の発生が抑制される。
Further, even if the central axis of the
(5−5)第5変形例
以上に説明した第1変形例から第4変形例のうちの複数を組み合わせてもよい。例えば、図8は基本実施形態の第2変形例及び第4変形例の組み合わせに係るクロスフローファンモータ24のステータ51Eを示す。
(5-5) Fifth Modification Example A plurality of the first modification to the fourth modification described above may be combined. For example, FIG. 8 shows the
この構成によれば、樹脂ベース部96は、樹脂コイルカバー部94の凹部97に収容される。したがって、アウタロータ52が樹脂ベース部96と干渉するおそれが少ない。
According to this configuration, the
さらに、樹脂シャフト部95を成形した後で金属心材99が樹脂シャフト部95の穴98に入れられる。したがって、樹脂モールド93の成形工程の時点で、金属心材99を準備する必要がない。
Further, after the
<むすび>
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示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。
<Conclusion>
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, it will be understood that various modifications of the embodiments and details are possible without departing from the spirit and scope of the present disclosure described in the claims. ..
10 :室外ユニット
20 :室内ユニット
22 :室内熱交換器
23 :クロスフローファン
24 :クロスフローファンモータ(モータ)
30 :連絡配管
51 :ステータ
51A :ステータ
51B :ステータ
51C :ステータ
51D :ステータ
51E :ステータ
52 :アウタロータ(ロータ)
60 :第1軸受(軸受)
70 :第2軸受
91 :ステータコア
92 :コイル
93 :樹脂モールド
94 :樹脂コイルカバー部
95 :樹脂シャフト部
96 :樹脂ベース部
96a :外面
97 :凹部
98 :穴
99 :金属心材
100 :空気調和装置
10: Outdoor unit 20: Indoor unit 22: Indoor heat exchanger 23: Cross flow fan 24: Cross flow fan motor (motor)
30: Connecting pipe 51:
60: First bearing (bearing)
70: 2nd bearing 91: Stator core 92: Coil 93: Resin mold 94: Resin coil cover part 95: Resin shaft part 96:
Claims (8)
前記樹脂シャフト部によって回転可能に支持されるとともに、前記コイルの少なくとも一部を包囲するロータ(52)と、
を備える、モータ(24)。 A stator (51) having a coil (92) and a resin mold (93), wherein the resin mold is integrally molded with a resin coil cover portion (94) covering the coil and the resin coil cover portion. A stator having a resin shaft portion (95) protruding from the resin coil cover portion,
A rotor (52) that is rotatably supported by the resin shaft portion and surrounds at least a part of the coil.
A motor (24).
前記樹脂ベース部の外面(96a)は凹面である、
請求項1に記載のモータ。 The resin mold further has a resin base portion (96) interposed between the resin coil cover portion and the resin shaft portion.
The outer surface (96a) of the resin base portion is a concave surface.
The motor according to claim 1.
前記樹脂ベース部は、前記凹部に設けられている、
請求項2に記載のモータ。 The resin coil cover portion has a recess (97) and has a recess (97).
The resin base portion is provided in the recess.
The motor according to claim 2.
をさらに備える、
請求項1から3のいずれか1項に記載のモータ。 At least the metal core material (99) arranged inside the resin shaft portion,
Further prepare,
The motor according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載のモータ。 All surfaces of the metal core material are in contact with the resin mold.
The motor according to claim 4.
請求項4に記載のモータ。 The resin shaft portion is provided with a hole (98) that opens to the outside and accommodates the metal core material.
The motor according to claim 4.
をさらに備える、
請求項1から6のいずれか1項に記載のモータ。 A bearing (60) that is fixed to the resin shaft portion and surrounds the resin shaft portion.
Further prepare,
The motor according to any one of claims 1 to 6.
前記ロータに固定されたファン(23)と、
前記ファンによって生じた空気流と熱を授受する熱交換器(22)と、
を備える、空気調和装置(100)。 The motor according to any one of claims 1 to 7.
A fan (23) fixed to the rotor and
A heat exchanger (22) that exchanges heat with the air flow generated by the fan.
The air conditioner (100).
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2020
- 2020-06-17 JP JP2020104425A patent/JP2021197867A/en active Pending
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