JP2022154194A - モータ、送風装置、圧縮装置、および冷凍装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クローポール型モータにおいて、磁気回路におけるエアギャップを拡大することなく、固定子ユニットの放熱効果を向上させ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モータ１は、回転軸心回りに回転自在に構成された回転子１０と、回転軸心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、クローポール型の固定子ユニット２１を有する固定子２０とを備え、回転軸心の軸方向における最も外側の固定子ユニット２１の端部に、放熱フィン４０を有する。【選択図】図５

Description

本開示は、モータ、送風装置、圧縮装置、および冷凍装置に関する。

例えば、ステータの外周面にフィンを備えたクローポール型モータが知られている（特許文献１参照）。

特許第４０４１４４３号公報

しかしながら、アウターロータ型のクローポール型モータにおいて、固定子ユニットの外周面に放熱のためのフィンを設けた場合、固定子ユニットの外周面と永久磁石との間のギャップが拡大し、モータ性能が低下する上、モータ外径が増加してしまう。

また、インナーロータ型のクローポール型モータにおいて、固定子ユニットの外周面に放熱のためのフィンを設けた場合、モータケースと固定子ユニットとの間にフィンを有するものとなるため、モータケースと固定子ユニットとの締結が困難になる。また、モータ外径も増加してしまう。

本開示は、クローポール型モータにおいて、固定子ユニットの放熱効果を向上させ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た回転子と、
前記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
を備え、
前記回転軸心の軸方向における最も外側の前記固定子ユニットの端部に、放熱フィンを有する
モータが提供される。

本実施形態によれば、モータ外径を増加させず、固定子ユニットの放熱効果を向上させることができる。

また、上述の実施形態において、
前記固定子を支持する固定部材を備え、
前記放熱フィンは、
前記固定部材から最も遠い前記固定子ユニットの端部に設けられていてもよい。

また、上述の実施形態において、
前記放熱フィンは、前記固定子ユニットに当接することにより、前記回転軸の軸方向への前記固定子の移動を規制してもよい。

また、上述の実施形態において、
前記固定子は、前記回転軸の軸方向に積層された２以上の前記固定子ユニットを有してもよい。

また、上述の実施形態において、
前記固定子が配置される空間に当該空間の外部から流体を導入可能な流路を有してもよい。

また、上述の実施形態において、
前記回転子は、
前記固定子の外側で回転するよう構成されてもよい。

また、上述の実施形態において、
前記回転子の外面に取り付けられたファンを備えてもよい。

また、上述の実施形態において、
前記放熱フィンと対向する前記回転子の内面に設けられた第２の放熱フィンを備えてもよい。

また、上述の実施形態において、
前記放熱フィンは、
前記固定子ユニットの鉄心に形成されていてもよい。

また、上述の実施形態において、
前記放熱フィンは、
前記固定子ユニットの鉄心とは別部品であってもよい。

また、上述の実施形態において、
前記固定子が配置される空間内に設けられ、前記回転子と一体に回転する第２のファンを備えてもよい。

また、上述の実施形態において、
前記放熱フィンは、
同心円状に配列された、複数の板状部材または複数のピン状部材を有してもよい。

また、上述の実施形態において、
前記放熱フィンは、
放射状に配列された、複数の板状部材または複数のピン状部材を有してもよい。

本実施形態に係るモータの概要を示す斜視図である。 本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。 本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。 本実施形態に係るモータの構成の一例を示す縦断面図である。 第１実施形態に係るモータの斜視図である。 第１実施形態に係るモータの上面図である。 第１実施形態に係るモータの構成の一例を示す縦断面図である。 第２実施形態に係るモータの構成の一例を示す縦断面図である。 第３実施形態に係るモータの構成の一例を示す縦断面図である。 第３実施形態に係るモータ１の構成の一変形例を示す縦断面図である。 第４実施形態に係るモータの構成の一例を示す縦断面図である。 第５実施形態に係るモータの構成の一例を示す縦断面図である。 本実施形態に係るモータの送風装置への適用例を示す図である。 本実施形態に係るモータが備える放熱フィンの形状および配置の一例を示す図である。 他の実施形態に係るモータの構成の一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。

〔モータ１の基本構成〕
まず、図１～図４を参照して、本実施形態に係るモータ１の基本構成について説明する。

図１は、本実施形態に係るモータ１の概要を示す斜視図である。図１では、回転子１０が備える連結部材１４の図示が省略されている。図２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。図２では、回転子１０（回転子鉄心１１、永久磁石１２、回転軸部材１３、および連結部材１４）の図示が省略されている。図３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４は、本実施形態に係るモータ１の構成の一例を示す縦断面図である。

図１～図４に示すモータ１は、いわゆるアウターロータ型のクローポールモータである。モータ１は、複数相（本例では、３相）の電機子電流で駆動される。モータ１は、送風装置、冷凍装置等に用いられる。

図１～図４に示すように、モータ１は、回転子１０、固定子２０、および固定部材３０を備える。

図１～図４に示すように、回転子１０は、固定子２０に対して、モータ１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、複数（本例では、２０個）の永久磁石１２、および回転軸部材１３を有する。なお、回転子１０は、「ロータ」と呼ばれることもある。

回転子鉄心１１は、例えば、略円筒形状を有し、モータ１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、モータ１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。図１に示す例では、回転子鉄心１１は、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で構成されている。但し、回転子鉄心１１は、軸方向において、一の部材で構成されてもよい。なお、回転子鉄心１１は、「ロータコア」と呼ばれることもある。

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、ネオジム焼結磁石または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。

尚、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、モータ１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２５，２６（図４参照）によって回転可能に支持される。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、軸方向におけるモータ１の固定部材３０側の端部とは反対側の端部（以下、便宜的に「モータ１の先端部」）において、連結部材１４（図４参照）によって、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する。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に対してモータ１の回転軸心ＡＸまわりに回転することができる。

図１～図４に示すように、固定子２０は、回転子１０が備える回転子鉄心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）のクローポール型の固定子ユニット２１、複数（本例では、２つ）の相間部材２２、端部部材２３、および挿通部材２４を有する。なお、固定子２０は、「ステータ」と呼ばれることもある。

図３に示すように、固定子ユニット２１は、一対の固定子鉄心２１１および巻線２１２を有する。

一対の固定子鉄心２１１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、圧粉磁心で形成される。固定子鉄心２１１は、ヨーク部２１１Ａ、複数の爪磁極２１１Ｂ、ヨーク部２１１Ｃ、および挿通孔２１１Ｄを有する。なお、一対の固定子鉄心２１１は、「ステータコア」と呼ばれることもある。

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および爪磁極部２１１Ｂ２を有する。

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。

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３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、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。モータ１は、爪磁極部２１１Ｂ２を有することにより、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、モータ１は、当該モータ１のトルクを相対的に増加させることができるため、当該モータ１の出力を向上させることができる。なお、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。なお、巻線２１２は、「コイル」と呼ばれることもある。

巻線２１２と固定子鉄心２１１との間を電気的に絶縁するために、絶縁部（図示省略）が配置される。絶縁部は、例えば、固定子鉄心２１１と巻線２１２との間に配置される、絶縁紙、樹脂成形されたインシュレータ、シリコンゴム、固定子鉄心２１１或いは巻線２１２に対する樹脂モールド等である。また、絶縁部は、例えば、巻線２１２の導線の表面に設けられる樹脂の絶縁皮膜であってもよい。

図２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２および図４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、モータ１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、モータ１は、２相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のモータ１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、非磁性体で構成することにより、固定子ユニット２１Ａ（具体的には、モータ１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。また、端部部材２３は、固定部材３０との間で積層された複数の固定子ユニット２１を挟み込む構造により、複数の固定子ユニット２１の回転軸ＡＸの軸方向への移動を規制できる。また、端部部材２３は、固定子鉄心２１１の端面の全面に当接してもよく、図４に示すように固定子鉄心２１１の端面の一部に当接してもよい。

挿通部材２４は、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。軸方向における挿通部材２４の両端部には、回転軸部材１３を回転可能に支持するベアリング２５，２６が設けられる。

また、挿通部材２４は、例えば、モータ１の先端部側において、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。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。よって、圧粉磁心で形成される固定子鉄心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。

固定部材３０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。図４に示すように、固定部材３０には、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。

〔第１実施形態〕
次に、図５～図７を参照して、第１実施形態に係るモータ１に特有の構造について説明する。図５は、第１実施形態に係るモータ１の斜視図である。図６は、第１実施形態に係るモータ１の上面図である。図５および図６では、モータ１が備える回転子１０の図示が省略されている。図７は、第１実施形態に係るモータ１の構成の一例を示す縦断面図である。なお、図７～図１２では、軸方向における端部の固定子ユニット２１のみ図示しており、軸方向における中間の固定子ユニット２１の図示は省略している。

図５～図７に示すように、第１実施形態に係るモータ１は、軸方向における固定部材３０から最も遠い固定子ユニット２１（固定子ユニット２１Ａ）の端部（具体的には、固定子鉄心２１１のヨーク部２１１Ａにおける連結部材１４と対向する面）に、複数の放熱フィン４０を備える。図５および図６に示す例では、第１実施形態に係るモータ１は、同心円状に配列された３つの放熱フィン４０を備える。図７に示す例では、第１実施形態に係るモータ１は、同心円状に配列された７つの放熱フィン４０を備える。複数の放熱フィン４０は、いずれも軸方向視において回転軸心ＡＸを中心とする円環状を有するが、互いに半径が異なる。なお、図７に示す例では、端部部材２３は、固定子鉄心２１１の端面の一部（半径方向における内周面側の一部）に当接している。また、図７に示す例では、複数の放熱フィン４０は、端部部材２３と接触しないように、端部部材２３の外周面よりも半径方向における外側に設けられている。

このように、第１実施形態に係るモータ１は、固定子ユニット２１に複数の放熱フィン４０を備えることにより、固定子ユニット２１の表面積を拡大して、固定子ユニット２１において巻線２１２が発生する熱エネルギの放熱効果を高めることができる。

特に、第１実施形態に係るモータ１は、固定部材３０から最も遠い固定子ユニット２１Ａに複数の放熱フィン４０を備えることにより、他の固定子ユニット２１よりも温度が高くなり易い固定子ユニット２１Ａの放熱効果を高めることができる。よって、第１実施形態に係るモータ１は、複数の固定子ユニット２１間での温度の偏りを抑制することができる。

また、第１実施形態に係るモータ１は、軸方向における固定子ユニット２１Ａの端部に、複数の放熱フィン４０を備えるため、磁気回路における複数の固定子ユニット２１と複数の永久磁石１２との間のエアギャップを拡大することなく、固定子ユニット２１Ａの放熱効果を高めることができる。

なお、クローポール型のモータにおいて、巻線の放熱経路は、巻線から固定部材を経由して、外気に放熱する経路が主となる。しかしながら、クローポール型のモータは、巻線が固定子鉄心に覆われており、空気に露出している面が少ないため、巻線の熱がこもりやすい。また、クローポール型のモータは、固定子ユニットを積層した構造のため、巻線から固定部材までの放熱経路において、複数の部材（例えば、絶縁部材、固定子鉄心、相間部材）を介するため、経路の熱抵抗が大きくなり、熱の伝わりが悪い。これらの理由から、クローポール型のモータは、巻線の熱が逃げにくくなっている。

特に、固定子ユニット２１Ａは、固定部材３０から最も離れているために、巻線２１２が発生する熱エネルギを固定部材３０に伝熱し難い。このため、固定子ユニット２１Ａは、他の固定子ユニット２１よりも温度が高くなり易い。

なお、放熱フィン４０は、固定子鉄心２１１に一体的に形成されてもよい。また、放熱フィン４０は、固定子鉄心２１１と別部材であってもよく、固定子鉄心２１１に対して任意の固定方法（例えば、ボルト締結、溶着等）によって固定されてもよい。放熱フィン４０は、固定子鉄心２１１と別部材の場合、端部部材２３と一体的に形成されてもよく、端部部材２３に対して任意の固定方法（例えば、ボルト締結、溶着等）によって固定されてもよい。

また、放熱フィン４０は、熱伝導率の高い素材（例えば、アルミニウム、鉄、銅等）が用いられることが好ましい。これにより、第１実施形態に係るモータ１は、放熱フィン４０による放熱効果をより高めることができる。

また、放熱フィン４０は、非磁性の素材（例えば、アルミニウム、ステンレス、真鍮等）が用いられることが好ましい。これにより、第１実施形態に係るモータ１は、固定子ユニット２１Ａ（固定子鉄心２１１）から連結部材１４への磁束漏れを抑制することができる。

〔第２実施形態〕
次に、図８を参照して、第２実施形態に係るモータ１に特有の構造について説明する。図８は、第２実施形態に係るモータ１の構成の一例を示す縦断面図である。

図８に示すように、第２実施形態に係るモータ１は、第１実施形態に係るモータ１と同様に、軸方向における固定部材３０から最も遠い固定子ユニット２１（固定子ユニット２１Ａ）の端部に、同心円状に配列された複数の放熱フィン４０を備える。これにより、第２実施形態に係るモータ１は、第１実施形態に係るモータ１と同様に、固定子ユニット２１Ａの放熱効果を高めることができる。なお、図８に示す例では、端部部材２３は、固定子鉄心２１１の端面の一部（半径方向における内周面側の一部）に当接している。また、図８に示す例では、複数の放熱フィン４０は、端部部材２３と接触しないように、端部部材２３の外周面よりも半径方向における外側に設けられている。

また、図８に示すように、第２実施形態に係るモータ１は、連結部材１４に貫通孔４２を有する。貫通孔４２は、連結部材１４を軸方向に貫通する。これにより、第２実施形態に係るモータ１は、固定子ユニット２１Ａの巻線２１２が発生する熱エネルギを隙間Ａから外部へ放熱し易くなっている。

また、図８に示すように、第２実施形態に係るモータ１は、貫通孔４２を設けたことにより、回転子鉄心１１および連結部材１４に囲まれた空間内に、隙間Ａから貫通孔４２に至る流体の流路Ｂが形成されている。流路Ｂは、隙間Ａおよび貫通孔４２を通じて、回転子１０の外部へ繋がっている。これにより、第２実施形態に係るモータ１は、複数の固定子ユニット２１（巻線２１２）が発生する熱エネルギを、隙間Ａおよび貫通孔４２を通じて、外部へ放熱し易くなっている。

〔第３実施形態〕
次に、図９を参照して、第３実施形態に係るモータ１に特有の構造について説明する。図９は、第３実施形態に係るモータ１の構成の一例を示す縦断面図である。

図９に示すように、第３実施形態に係るモータ１は、固定子２０が備える端部部材２３に、複数の放熱フィン４０を備える。具体的には、第３実施形態に係るモータ１は、端部部材２３における固定部材３０側の面と、端部部材２３における連結部材１４側の面との各々に、同心円状に配列された複数の放熱フィン４０が設けられている。複数の放熱フィン４０の各々は、いずれも軸方向視において回転軸心ＡＸを中心とする円環状を有するが、互いに半径が異なる。これにより、第３実施形態に係るモータ１は、第１実施形態に係るモータ１と同様に、固定子ユニット２１Ａの放熱効果を高めることができる。

特に、図９に示すように、端部部材２３における固定部材３０側の面に設けられている複数の放熱フィン４０の各々は、その先端部が、固定子ユニット２１Ａが備える固定子鉄心２１１（ヨーク部２１１Ａ）における連結部材１４と対向する面に当接している。これにより、第３実施形態に係るモータ１は、端部部材２３における固定部材３０側の面に設けられている複数の放熱フィン４０の各々により、固定子ユニット２１Ａの巻線２１２が発生する熱エネルギが伝達されて、当該熱エネルギを放熱することができる。また、第３実施形態に係るモータ１は、積層される複数の固定子ユニット２１の軸方向への移動を規制することができる。

さらに、第３実施形態に係るモータ１は、端部部材２３の両面に複数の放熱フィン４０を備えることにより、端部部材２３の表面積をより一層拡大して、固定子ユニット２１Ａから伝達される熱エネルギの放熱効果をより一層高めることができる。

図１０は、第３実施形態に係るモータ１の構成の一変形例を示す縦断面図である。図１０に示す例では、放熱フィン４０は、端部部材２３における連結部材１４と対向する面にのみ設けられている。図１０に示す例では、端部部材２３における固定子鉄心２１１と対向する面は、固定子鉄心２１１の端面に当接している。すなわち、この一変形例では、端部部材２３の固定子ユニット２１Ａとの当接面をフィン形状ではなく板形状にして接触面積を増加している。この一変形例によれば、固定子ユニット２１Ａから端部部材２３への伝熱をさらに向上させることができ、且つ、複数の固定子ユニット２１の軸方向への固定をより強固にできる。ため、端部部材２３の固定子ユニット２１Ａとの当接面をフィン形状ではなく板形状にして接触面積を増加してもよい。

〔第４実施形態〕
次に、図１１を参照して、第４実施形態に係るモータ１に特有の構造について説明する。図１１は、第４実施形態に係るモータ１の構成の一例を示す縦断面図である。

図１１に示すように、第４実施形態に係るモータ１は、第１実施形態に係るモータ１と同様に、軸方向における固定部材３０から最も遠い固定子ユニット２１（固定子ユニット２１Ａ）の端部に、同心円状に配列された複数の放熱フィン４０を備える。これにより、第４実施形態に係るモータ１は、第１実施形態に係るモータ１と同様に、固定子ユニット２１Ａの放熱効果を高めることができる。

図１１に示すように、第４実施形態に係るモータ１は、連結部材１４における内面（複数の放熱フィン４０と対向する面）に、同心円状に配列された複数の第２の放熱フィン４４を備える。複数の第２の放熱フィン４４は、複数の放熱フィン４０と同様に、いずれも軸方向視において回転軸心ＡＸを中心とする円環状を有するが、互いに半径が異なる。但し、図１１に示すように、第４実施形態に係るモータ１は、複数の第２の放熱フィン４４の各々の半径を、複数の放熱フィン４０の各々の半径と異ならせることにより、径方向において、複数の放熱フィン４０と複数の第２の放熱フィン４４とが互いに干渉せず交互に重なるように配置されている。なお、図１１に示す例では、端部部材２３は、固定子鉄心２１１の端面の一部（半径方向における内周面側の一部）に当接している。また、図１１に示す例では、複数の放熱フィン４０および複数の第２の放熱フィン４４は、端部部材２３と接触しないように、端部部材２３の外周面よりも半径方向における外側に設けられている。

第４実施形態に係るモータ１は、連結部材１４における内面に複数の第２の放熱フィン４４を備えることにより、連結部材１４の内面の表面積を拡大して、固定子ユニット２１Ａの巻線２１２が発生する熱エネルギを、連結部材１４に伝達され易くし、連結部材１４によって放熱し易くすることができる。

〔第５実施形態〕
次に、図１２を参照して、第５実施形態に係るモータ１に特有の構造について説明する。図１２は、第５実施形態に係るモータ１の構成の一例を示す縦断面図である。

図１２に示すように、第５実施形態に係るモータ１は、第１実施形態に係るモータ１と同様に、軸方向における固定部材３０から最も遠い固定子ユニット２１（固定子ユニット２１Ａ）の端部に、同心円状に配列された複数の放熱フィン４０を備える。これにより、第５実施形態に係るモータ１は、第１実施形態に係るモータ１と同様に、固定子ユニット２１Ａの放熱効果を高めることができる。なお、図１２に示す例では、端部部材２３は、固定子鉄心２１１の端面の一部（半径方向における内周面側の一部）に当接している。また、図１２に示す例では、複数の放熱フィン４０は、端部部材２３と接触しないように、端部部材２３の外周面よりも半径方向における外側に設けられている。

また、図１２に示すように、第５実施形態に係るモータ１は、連結部材１４における複数の放熱フィン４０と対向する面に、ファン４６（「第２のファン」の一例）が設けられている。ファン４６は、連結部材１４とともに回転軸心ＡＸを中心として回転することにより、放熱フィン４０と固定子ユニット２１Ａとの間の空間に、回転軸心ＡＸを中心として回転する気流を生じさせる。これにより、第５実施形態に係るモータ１は、放熱フィン４０の周辺の空気の流速を高めることができるため、放熱フィン４０から空気への熱伝達率を増加させて、放熱フィン４０による冷却効果を高めることができる。

〔送風装置への適用例〕
次に、図１３を参照して、本実施形態に係るモータ１の送風装置１００への適用例について説明する。図１３は、本実施形態に係るモータ１の送風装置１００への適用例を示す図である。

図１３に示す送風装置は、例えば、空調装置、冷凍装置等に用いることができる。図１３に示すように、送風装置１００は、本実施形態に係るモータ１と、ファン４８（羽根車）とを備える。なお、送風装置１００には、第１実施形態～第５実施形態で説明したいずれかのモータ１を用いることができる。

図１３に示すように、本実施形態に係るモータ１は、送風装置１００において、回転子１０にファン４８が取り付けられることにより、回転子１０と一体にファン４８を回転させて、ファン４８による送風を行うことができる。

図１３に示す例では、ファン４８は、軸方向における一端側に回転子１０が取り付けられ、軸方向における他端側に吸気口４８Ａが設けられている。また、ファン４８は、外周面の円周方向に沿って、複数の排気口４８Ｂが設けられている。

ファン４８は、モータ１の駆動によって回転することで、図１３において矢印が示すように、吸気口４８Ａから吸入された気体を、排気口４８Ｂから、ファン４８の半径方向における外側へ送風することができる。

このように、本実施形態に係るモータ１は、送風装置１００において、ファン４８の回転駆動用のモータ１として用いることで、当該モータ１の放熱効果を高めることができる。

図１３に示す例では、モータ１の先端部分がファン４８によって覆われているため、ファン４８の回転によって作られる風（図の矢印の風）が回転子表面を流れる。それにより、固定子２０から外気への熱伝達率が向上し、放熱効果をより高めることができる。

なお、本実施形態に係るモータ１において、放熱フィン４０と熱交換する流体は、空気でも冷媒でも良い。

〔放熱フィン４０の形状および配置の一例〕
図１４は、本実施形態に係るモータ１が備える放熱フィン４０の形状および配置の一例を示す図である。

図１４に示すように、本実施形態に係るモータ１において、放熱フィン４０は、同心円状に配列された、複数の板状部材または複数のピン状部材を有してもよい。本実施形態に係るモータ１は、放熱フィン４０が同心円状に配列された複数の板状部材または複数のピン状部材を有することにより、例えば、回転子１０が回転するときの、放熱フィン４０による通風抵抗を抑制することができる。

また、図１４に示すように、本実施形態に係るモータ１において、放熱フィン４０は、放射状に配列された、複数の板状部材または複数のピン状部材を有してもよい。本実施形態に係るモータ１は、放熱フィン４０が放射状に配列された複数の板状部材または複数のピン状部材を有することにより、例えば、放熱フィン４０が流体を積極的に受けることで放熱効果を高めることができる。

但し、放熱フィン４０の形状、配置、数は、本実施形態および図１４に例示したものに限らない。

〔他の実施形態〕
図１５は、他の実施形態に係るモータ３００の構成の一例を示す縦断面図である。図１５に示すモータ３００は、いわゆるインナーロータ型のクローポールモータである。モータ３００は、筐体３０１、回転子３１０、および固定子３２０を有する。モータ３００は、筐体３０１の内部において、回転子３１０（回転子鉄心３１１、永久磁石３１２、および回転軸部材３１３）が、円筒形状を有する固定子３２０（積層された複数の固定子ユニット３２１）の内側で回転する点で、アウターロータ型のクローポールモータであるモータ１と異なる。

筐体３０１は、軸方向における両端部が閉じた円筒状を有する。筐体３０１の内部には、回転子３１０および固定子３２０が配置される。筐体３０１の中心には、回転子３１０の回転軸部材３１３が貫通して設けられている。回転軸部材３１３の両端部は、筐体３０１の軸方向における両端部に設けられた一対のベアリング３０３，３０４によって回転可能に支持されている。

回転子３１０は、筐体３０１の内部において、径方向における固定子３２０の内側に配置される。回転子３１０は、回転子鉄心３１１、永久磁石３１２、および回転軸部材３１３を有する。回転子鉄心３１１は、円筒形状を有する。回転子鉄心３１１の筒内には、回転軸部材３１３が配置される。回転子鉄心３１１は、回転軸部材３１３とともに回転する。複数の永久磁石３１２は、回転子鉄心３１１の外周面において、周方向に等間隔で並べて配置されている。永久磁石３１２は、固定子３２０（複数の固定子ユニット３２１）の内周面（爪磁極３２２Ａ）と対向する。

固定子３２０は、筐体３０１の内部において、径方向における回転子３１０の外側に配置される。固定子３２０は、全体的に略円筒形状を有する。固定子３２０は、軸方向に積層された複数のクローポール型の固定子ユニット３２１を有する。図３に示す例では、固定子３２０は、軸方向に積層された３つクローポール型の固定子ユニット３２１Ａ，３２１Ｂ，３２１Ｃを有する。各固定子ユニット３２１は、モータ１が備える固定子ユニット２１と同様に、一対の固定子鉄心３２２および巻線３２３を有する。但し、図１５に示すように、固定子鉄心３２２において、複数の爪磁極３２２Ａは、回転子３１０が備える永久磁石３１２と対向するように、固定子鉄心３２２の内周面において、周方向に等間隔で配置される。

図１５に示すように、他の実施形態に係るモータ３００は、軸方向における一端面（具体的には、固定子ユニット３２１Ａの端面）に、複数の放熱フィン３４０を備える。また、他の実施形態に係るモータ３００は、軸方向における他端面（具体的には、固定子ユニット３２１Ｃの端面）に、複数の放熱フィン３４０を備える。図１５に示す例では、他の実施形態に係るモータ３００は、軸方向における一端面および他端面の各々に、同心円状に配列された７つの放熱フィン３４０を備える。

他の実施形態に係るモータ３００は、インナーロータ型のクローポールモータであるため、筐体３０１によって閉じられた空間内にあるため、各固定子ユニット３２１の巻線３２３が発生する熱エネルギを、放熱し難くなっている。

そこで、他の実施形態に係るモータ３００は、固定子ユニット３２１Ａ，３２１Ｃの各々に、複数の放熱フィン３４０を設けたことにより、固定子ユニット３２１Ａ，３２１Ｃの各々の表面積を拡大することができ、よって、固定子ユニット３２１Ａ，３２１Ｃの各々の放熱効果を高めることができる。

なお、他の実施形態に係るモータ３００は、インナーロータ型のクローポールモータであるため、軸方向における一端側に固定部材を設ける必要がなく、よって、軸方向に積層された複数の固定子ユニット３２１の軸方向における両端面に複数の放熱フィン３４０を設置することができる。

また、他の実施形態に係るモータ３００は、インナーロータ型のクローポールモータであるため、送風装置のみならず、冷凍装置等が備える圧縮機等にも利用可能である。

なお、他の実施形態に係るモータ３００において、軸方向における一端面（具体的には、固定子ユニット３２１Ａの端面）のみに、複数の放熱フィン３４０を備えてもよい。また、他の実施形態に係るモータ３００において、軸方向における他端面（具体的には、固定子ユニット３２１Ｃの端面）のみに、複数の放熱フィン３４０を備えてもよい。

［作用］
次に、本実施形態に係るモータ１の作用について説明する。

本実施形態に係るモータ１は、回転軸心ＡＸ回りに回転自在に構成された回転子１０と、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（鉄心）とを含む、クローポール型の固定子ユニット２１を有する固定子２０とを備え、回転軸心ＡＸの軸方向における最も外側の固定子ユニット２１の端部に、放熱フィン４０を有する。

これにより、本実施形態に係るモータ１は、固定子ユニット２１の外周面にフィンを設けることなく、エアギャップに拡大を生じさせない固定子ユニット２１の端部に放熱フィン４０を設けたことにより、固定子ユニット２１の表面積を拡大し、固定子ユニット２１において生じた熱を放熱フィン４０から放熱できる。このため、本実施形態に係るモータ１によれば、磁気回路におけるエアギャップを拡大することなく、固定子ユニット２１の放熱効果を向上させることができる。

また、本実施形態に係るモータ１は、固定子２０を支持する固定部材３０を備え、放熱フィン４０は、固定部材３０から最も遠い固定子ユニット２１の端部に設けられてもよい。

これにより、本実施形態に係るモータ１は、放熱フィン４０は、固定部材３０から最も遠い固定子ユニット２１の温度が最も高くなり易い構成において、固定部材３０から最も遠い固定子ユニット２１の放熱効果を高めることで、複数の固定子ユニット２１間での温度の偏りを抑制することができる。

また、本実施形態に係るモータ１において、放熱フィン４０は、固定子ユニット２１に当接することにより、回転軸心ＡＸの軸方向への固定子２０の移動を規制してもよい。

これにより、本実施形態に係るモータ１は、放熱フィン４０により、固定子ユニット２１の放熱性能を高める効果と、回転軸心ＡＸの軸方向への固定子２０の移動を規制する効果との双方を奏することができる。

また、本実施形態に係るモータ１において、固定子２０は、回転軸心ＡＸの軸方向に積層された２以上の固定子ユニット２１を有してもよい。

これにより、本実施形態に係るモータ１は、放熱フィン４０は、複数の固定子ユニット２１間での温度の偏りが生じやすい構成において、回転軸心ＡＸの軸方向における最も外側の固定子ユニット２１の放熱効果を高めることで、複数の固定子ユニット２１間での温度の偏りを抑制することができる。

また、本実施形態に係るモータ１は、固定子２０が配置される空間に当該空間の外部から流体を導入可能な流路Ｂを有してもよい。

これにより、本実施形態に係るモータ１は、固定子ユニット２１が発生する熱エネルギを、流路Ｂを通じて、外部へ放熱し易くすることができる。

また、本実施形態に係るモータ１において、回転子１０は、固定子２０の外側で回転するよう構成されてもよい。

これにより、本実施形態に係るモータ１は、回転子１０に囲まれているために固定子ユニット２１の温度が高まりやすい構成において、固定子ユニット２１に設けられた放熱フィン４０により、固定子ユニット２１の放熱効果を高めることができる。

また、本実施形態に係るモータ１は、回転子１０の外面に取り付けられたファン４８を備えてもよい。

これにより、本実施形態に係るモータ１は、回転子１０がファン４８によって覆われているために、回転子１０の内側に設けられた固定子ユニット２１の温度が高まりやすい構成において、固定子ユニット２１に設けられた放熱フィン４０により、固定子ユニット２１の放熱効果を高めることができる。

また、本実施形態に係るモータ１は、放熱フィン４０と対向する回転子１０の内面に設けられた第２の放熱フィン４４を備えてもよい。

これにより、本実施形態に係るモータ１は、第２の放熱フィン４４を設けたことによって回転子１０の内面の表面積を拡大して、固定子ユニット２１が発生する熱エネルギを、回転子１０に伝達され易くし、回転子１０によって放熱し易くすることができる。

また、本実施形態に係るモータ１において、放熱フィン４０は、固定子ユニット２１の固定子鉄心２１１に形成されてもよい。

これにより、本実施形態に係るモータ１は、例えば、放熱フィン４０を固定子鉄心２１１に取り付ける作業が不要となる。また、本実施形態に係るモータ１は、例えば、固定子鉄心２１１から放熱フィン４０への伝熱性を高めることができる。

また、本実施形態に係るモータ１において、放熱フィン４０は、固定子ユニット２１の固定子鉄心２１１とは別部品であってもよい。

これにより、本実施形態に係るモータ１は、例えば、放熱フィン４０の素材を、固定子鉄心２１１の素材と異ならせることができる。また、本実施形態に係るモータ１は、例えば、放熱フィン４０の交換等を行うことが可能となる。

また、本実施形態に係る送風装置１００は、回転することにより送風するファン４８（羽根車）と、ファン４８を回転駆動する本実施形態に係るモータ１とを備える。

これにより、本実施形態に係る送風装置１００は、ファン４８を回転駆動するモータ１の性能劣化を抑制しつつ、当該モータ１の放熱効果を高めることができる。

また、本実施形態に係るモータ１は、回転することにより流体を圧縮する圧縮機構を備えた圧縮装置において、圧縮機構を回転駆動するために用いられてもよい。

これにより、本実施形態に係るモータ１は、圧縮装置において、圧縮機構を回転駆動する当該モータ１の性能劣化を抑制しつつ、当該モータ１の放熱効果を高めることができる。

また、本実施形態に係るモータ１は、回転することにより送風する羽根車を有する送風装置と、回転することにより流体を圧縮する圧縮機構を有する圧縮装置と、を備えた冷凍装置において、羽根車または圧縮機構を回転駆動するために用いられてもよい。

これにより、本実施形態に係るモータ１は、冷凍装置において、羽根車または圧縮機構を回転駆動する当該モータ１の性能劣化を抑制しつつ、当該モータ１の放熱効果を高めることができる。

［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。

１ モータ
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
２０ 固定子
２１，２１Ａ～２１Ｃ 固定子ユニット
２１１ 固定子鉄心
２１１Ａ ヨーク部
２１１Ｂ 爪磁極
２１１Ｃ ヨーク部
２１１Ｄ 挿通孔
２１２ 巻線
２２ 相間部材
２２Ａ ＵＶ相間部材
２２Ｂ ＶＷ相間部材
２３ 端部部材
２４ 挿通部材
２５，２６ ベアリング
３０ 固定部材
４０ 放熱フィン
４２ 貫通孔
４４ 第２の放熱フィン
４６ ファン
４８ ファン
４８Ａ 吸気口
４８Ｂ 排気口
５０ 油
１００ 送風装置
３００ モータ
３０１ 筐体
３０３，３０４ ベアリング
３１０ 回転子
３１１ 回転子鉄心
３１２ 永久磁石
３１３ 回転軸部材
３２０ 固定子
３２１，３２１Ａ，３２１Ｂ，３２１Ｃ 固定子ユニット
３２２ 固定子鉄心
３２２Ａ 爪磁極
３２３ 巻線
３４０ 放熱フィン

Claims (16)

1. 回転軸心回りに回転自在に構成された回転子と、
   前記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
   を備え、
   前記回転軸心の軸方向における最も外側の前記固定子ユニットの端部に、放熱フィンを有する
   モータ。
2. 前記固定子を支持する固定部材を備え、
   前記放熱フィンは、
   前記固定部材から最も遠い前記固定子ユニットの端部に設けられている
   請求項１に記載のモータ。
3. 前記放熱フィンは、前記固定子ユニットに当接することにより、前記回転軸心の軸方向への前記固定子の移動を規制する
   請求項２に記載のモータ。
4. 前記固定子は、前記回転軸心の軸方向に積層された２以上の前記固定子ユニットを有する
   請求項１から３のいずれか一項に記載のモータ。
5. 前記固定子が配置される空間に当該空間の外部から流体を導入可能な流路を有する
   請求項１から４のいずれか一項に記載のモータ。
6. 前記回転子は、
   前記固定子の外側で回転するよう構成される
   請求項１から５のいずれか一項に記載のモータ。
7. 前記回転子の外面に取り付けられたファンを備える
   請求項６に記載のモータ。
8. 前記放熱フィンと対向する前記回転子の内面に設けられた第２の放熱フィンを備える
   請求項６または７に記載のモータ。
9. 前記放熱フィンは、
   前記固定子ユニットの鉄心に形成されている
   請求項１から８のいずれか一項に記載のモータ。
10. 前記放熱フィンは、
    前記固定子ユニットの鉄心とは別部品である
    請求項１から８のいずれか一項に記載のモータ。
11. 前記固定子が配置される空間内に設けられ、前記回転子と一体に回転する第２のファンを備える
    請求項１から１０のいずれか一項に記載のモータ。
12. 前記放熱フィンは、
    同心円状に配列された、複数の板状部材または複数のピン状部材を有する
    請求項１から１１のいずれか一項に記載のモータ。
13. 前記放熱フィンは、
    放射状に配列された、複数の板状部材または複数のピン状部材を有する
    請求項１から１１のいずれか一項に記載のモータ。
14. 回転することにより送風する羽根車と、
    前記羽根車を回転駆動する請求項１から１３のいずれか一項に記載のモータと
    を備える送風装置。
15. 回転することにより流体を圧縮する圧縮機構と、
    前記圧縮機構を回転駆動する請求項１から６および請求項８から１３のいずれか一項に記載のモータと
    を備える圧縮装置。
16. 請求項１４に記載の送風装置、または請求項１５に記載の圧縮装置を備える冷凍装置。

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