JP4221915B2 - 電動機、送風機、圧縮機、冷凍・空調装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ブラシレスモータ、ステッピングモータなどの回転子に永久磁石(マグネット)を使用する電動機、およびこの電動機を搭載した送風機、圧縮機、冷凍・空調装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の技術について特開平09−149571号公報に基づき説明する。図13、図14は特開平09−149571号公報に記載されている従来の永久磁石電動機の断面図である。図15は図13のX−Xでの断面を表した図である。ここで、図13においてはマグネットロータの押え板にて防振ゴムや熱可塑性樹脂であるエラストマ−等の緩衝部材を固定する前の縦断面を表しており、図14はマグネットロータの押え板にて緩衝部材を固定した後の縦断面を表している。図において、2は回転子の外周部分に配する永久磁石(マグネット)であり、11は軸1に固定する回転子鉄心であり、12はマグネット2と回転子鉄心11を連結する緩衝部材であり、13は防振ゴム等の緩衝部材12を両端より挟みつけて固定する押え板である。
【0003】
図で示すように、緩衝部材12はマグネット2の内輪側2Аに設けた段差部2Вと回転子鉄心11のそれぞれの端面に固定するための保持部12Аとマグネット2と回転子鉄心11との間の隙間14に挿入するための挿入部12Вとの2つの部分から構成されており、この緩衝部材12の挿入部分12Вの形状をマグネット2の内輪側に設けた凸部2C及び回転子鉄心11の外輪側に設けた凸部11Aと略対応するように外周部と内周部に凹部12Cを設ける。
【0004】
そして、緩衝部材の挿入部12Bの寸法をマグネット2の内径より外径を小さく、また、回転子鉄心11の外径より内径を大きくして、緩衝部材12とマグネット2と回転子鉄心11との間に隙間14を設ける。この隙間14は押え板13を緩衝部材12に当接させて止め具15を緩衝部材12に設けた貫通穴12Dに挿入してプッシュナット等の固定具16にて固定する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の永久磁石(マグネット)を有する回転子(ロータ)は以上の構成することによって防振効果を得ようとしているが、緩衝部材12を押え板13で押えることにより防振効果を得ようとしているため、押え方(押さえ力や押さえる位置など)によっては防振効果にばらつきがでて、コギングトルク、トルクリップルといった加振力を伝達されやすい。そのため、従来のマグネットを有するロータを備えたモータを、例えば送風機に用いた場合、ファンの共振周波数と加振力の共振により異音が発生したり異常振動を起こすといった問題があった。
【0006】
また、マグネット12と回転子鉄心11の連結に防振ゴムや熱可塑性樹脂であるエラストマ−等の緩衝部材を使用しているため、マグネット12で発生したトルクを緩衝部材で直接受けて緩衝部材が劣化し、緩衝部材が劣化することによって防振効果の低下、さらにはトルク伝達が困難になることがあった。
【0007】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、低振動、低騒音の電動機を得ることを目的とする。また、緩衝部材の劣化の起こらない信頼性の高い電動機を得ることを目的とする。また、伝達される加振力の低減できる電動機を得ることを目的とする。また、緩衝部材の劣化により防振効果の低下を抑制できる電動機を得ることを目的する。また、必要なトルクを伝達できる電動機を得ることを目的する。また、信頼性の高い送風機、圧縮機、冷凍・空調装置を得ることを目的とする。また、騒音、振動の小さい送風機、圧縮機、冷凍・空調装置を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電動機は、固定子と、外周側に永久磁石が配置され固定子に対して空隙を介して回転自在に支持される回転子と、から成る電動機であって、回転子が、永久磁石を固定する外周部と、この外周部の内周側に位置して軸に嵌合固着される円筒部と、この円筒部と外周部の間で放射状に配置され円筒部と外周部を連結する複数のリブと、から構成される連結部材を有するとともに、連結部材の複数のリブ間に形成される複数の空洞に充填され、当該電動機の円周方向のトルクむらに起因する加振エネルギーを吸収する粉末状部材を備えたものである。
【0009】
また、本発明に係る電動機は、粉末状部材が充填される空洞と略同等形状をした袋もしくは容器、または粉末状部材が充填されることで形状が空洞の形状に追従する袋もしくは容器を備え、粉末状部材が充填された袋もしくは容器が空洞に挿入固定されるものである。
【0010】
また、本発明に係る電動機は、連結部材が、外周部の上端面もしくは下端面から内周方向に突出するように設けられ、粉末状部材が充填された袋もしくは容器を空洞内に保持する保持部材を備えたものである。
【0011】
また、本発明に係る電動機は、空洞の開口を封じるように連結部材の上端面と下端面にそれぞれ装着され、空洞に充填された粉末状部材の流出や他の空洞への移動を防止するシートを備えたものである。
【0013】
また、本発明に係る電動機は、粉末状部材が、連結部材の材料よりも比重の大きな部材であるものである。
【0014】
また、本発明に係る電動機は、粉末状部材が、砂もしくは酸化鉄であるものである。
【0015】
また、本発明に係る電動機は、当該電動機の運転中にリブが円周方向にのみ弾性変形するように、連結部材が永久磁石よりもやわらかい材料にて構成される、もしくはリブの軸方向長さが回転子のコアの軸方向長さよりも短く構成されるものである。
【0016】
また、本発明に係る送風機は、上記のうちのいずれかの電動機を搭載したものである。
【0017】
また、本発明に係る圧縮機は、上記のうちのいずれかの電動機を搭載したものである。
【0018】
また、本発明に係る冷凍・空調装置は、上記の送風機もしくは上記の圧縮機を搭載したものである。
【0020】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。図1は本発明の実施の形態1を表す電動機の断面図、図2は本発明の実施の形態1を表す電動機の縦断面図、図3は本発明の実施の形態1を表す回転子(ロータ)の斜視図、図4は本発明の実施の形態1を表す回転子(ロータ)の上面図である。図1〜図4において、1は軸、2は略環状に形成された永久磁石(マグネット)、3は軸1とマグネット2を連結するための連結部材、3aは連結部材3の内周側に位置する円筒部であり、軸1に圧入、接着、またはその併用や一体成形などにより固定されている。3bは連結部材3の外周部であり、マグネット2に圧入、接着、またはその併用や一体成形などにより固定されている。3cは連結部材3のリブであり、円筒部3aと外周部3bを連結している。連結部材3は複数のリブ3c間に空洞4を形成するようにしているため、円周方向に複数の空洞4を有する構造となっている。
【0021】
ここで、連結部材3は軸方向に所定の長さを有しており、運転中に破壊しないような強度を有している。5はリブ3cとリブ3cの間に作られた空洞4に充填された粘性部材であり、砂、酸化鉄などの粉末状で大きな粘性を有している。17は電動機の固定子(ステータ)であり巻き線が巻かれている。20は回転子(ロータ)であり、永久磁石2および連結部材3によって構成されている。回転子20は固定子17に対して空隙を介して回転自在に支持されている。
【0022】
図において、マグネット2は軸1の外周側に配置され連結部材3を介して軸1と連結している。連結部材3は、マグネットより柔らかいポリブチレンテレフタレート(PBT)などの熱化塑性樹脂の成形品で、マグネット2と結合する外周部3b、軸1と結合する円筒部3a、外周部3bと円筒部3aを連結する半径方向に放射状に配置された軸方向に所定の厚さを有するリブ3cで構成され、この放射状のリブ3cとリブ3cの間は空洞4になっており、そこに砂や酸化鉄などの大きな粘性抵抗を持つ粉末状の粘性部材5が充填されている。
【0023】
ここで、リブ3cの厚み、半径方向の長さ、本数はモータの発生トルクや断続運転による繰返し応力に耐えうる強度で、かつ、できるだけ薄く、長く、少なくして半径方向にはほとんど変形せず、円周方向にのみ弾性変形可能なようにした方が良い。リブが円周方向に弾性変形することによって、円周方向のトルクむらに起因する加振エネルギーが粘性部材5に伝達され、この粘性部材5が円周方向のトルクむらに起因する加振エネルギーを吸収するため、振動・騒音を低減させることができる。ただし、この場合、リブ3cの円周方向への変形量が大きくなりすぎると、回転子位置が正確に検出できなくなり、回転子の制御性が悪化するため、本実施の形態では制御性が悪化しない程度の弾性を有するようにしている。
【0024】
また、砂、酸化鉄などの粉末状の粘性部材5の充填量は、マグネット2から連結部材3(リブ3c)に伝達される回転方向のトルクむら(トルクリップルやコギングトルクなど)を吸収できるだけの粘性を有していればよく、粘性部材5が圧縮されて粘性を有しないようにならなければ良い。また、マグネット2の磁界がリブ3cを通らないため、リブ3cの設ける位置は、マグネット2の磁極の位置に対してどこに設けてもよい。
【0025】
以上のように、リブ3cとリブ3cの間に砂、酸化鉄などの粘性を有する粉末状の粘性部材5を充填することにより円周方向の伝達加振力のエネルギーが粘性部材5によって吸収されるので、従来よりもより広い周波数範囲で減衰、防振させることが可能となる。さらに、連結部材3に熱化塑性樹脂などのマグネット2よりもやわらかい材料を使用し、リブ3cの半径方向の長さや幅を適宜調整すれば、運転中に半径方向にはほとんど変形せず、円周方向(回転方向)にのみ変形させることができるので、回転方向の加振力を十分に粘性部材5に伝達することができるため更なる減衰効果が得られ、防振、低騒音化が可能となる。また、リブを半径方向に放射状に配置した場合は、構造が簡単なため信頼性の確保が容易であり、設計時間が短縮でき、製造時間も短縮できるので、低コストで信頼性の高い電動機および製品を得ることができる。
【0026】
また、リブ3cの円周方向の弾性を得るために、リブ3cの軸方向の長さを回転子コアの軸方向長さ(回転子コアの全長)より短くすることによって対応してもよい。リブ3cの軸方向の長さを短くすることによって、リブ3cの円周方向の剛性が弱くなり円周方向の弾性変形を大きくすることができるため、円周方向の加振力のエネルギーがリブ3cより粉末状である粘性部材5に十分に伝達されるようになり、円周方向の加振力のエネルギーが粘性部材5に吸収されやすくなり、減衰、防振効果が向上する。
【0027】
また、連結部材3の材料より比重の大きな砂、酸化鉄などの粉末状である粘性部材5を充填するようにすれば、回転子のイナーシャを大きくできるので回転子のトルク変動を抑制することができるようになり、さらなる低振動・低騒音化が可能となる。
【0028】
また、マグネット2で発生したトルクは連結部材3によって軸1に伝達されるため、粉末状の粘性部材5には直接かからず粘性部材5の劣化を抑制することが出来る。さらに、マグネット2で発生したトルクを粉末状である粘性部材5で直接受けないため、粘性部材5の連結部材3への固定を簡略化できるので、粘性部材5の固定方法の自由度が広がり、さらに固定力の設定の自由度を大きくとることが出来る。
【0029】
なお、本実施形態では、連結部材3のリブ3cは半径方向に直線で放射状に配置されている例について示したが、連結部材3のリブ3cは運転時に壊れない程度の剛性を有していれば良く、図5に示すような形状でもよい。図5は本実施の形態の回転子の別の構成例を表す平面図である。図において、30は放射状に配置されたリブであり、湾曲している。このようにリブ30を湾曲させることによって円周方向の剛性を小さく弾性を大きくすることができる。また、リブ3cの形状は、円周方向に弾性を有すれば良く、任意の曲線で円筒部3aと外周部3bを連結しても同様の効果を奏する。
【0030】
なお、本実施の形態では、連続部材3を熱可塑性樹脂で製作した例について示したが、鉄板のような金属材料でも円周方向にある程度の弾性を持たせることができれば、加振力成分が粘性部材5に伝達されるので、同様に振動・騒音の低減効果を奏する。ここで、連結部材3の材料を熱化塑性樹脂などの樹脂材にするか、鉄板のような金属材料にするかは、モータの使用する場所によって決定すればよい。たとえば、モータのトルクが大きく樹脂では強度上耐えられない場合や樹脂材が冷媒中とかに使用できないような場合には、鉄板のような金属材料を選定すればよい。以上のように連結部材3の材料を適宜選定することによって、モータの信頼性が低下したり、連結部材が劣化したりすることを抑制することができる。
【0031】
次に、本発明の粘性部材5の挿入方法について説明する。図6は、本発明の回転子に挿入される粉末状の粘性部材5の袋詰の様子を説明するための図、図7は、本発明の回転子の斜視図である。図において、6はビニールなどで構成された袋で6aは袋6のふたである。ここで、袋6は運転中のリブ3cの弾性変形に追従してリブ3cの変形を抑制しないような柔らかい材料で構成されていれば、別に袋でなくてもよく容器でもよい。7は砂、酸化鉄などの粉末状の粘性部材5が袋6に充填された状態の充填済袋である。
【0032】
図において、粉末状の粘性部材5の充填された袋7は、リブ3c間に形成された空洞4と略同等形状をした袋6に砂、酸化鉄などの粉末状の粘性部材5を充填することによって構成されている。まず、図6(a)のように袋6に粉末状の粘性部材5を充填し、図6(b)に示した袋6のふた6aで図6(c)に示すように封印するか袋6の端部を閉じて砂、酸化鉄などの粉末状の粘性部材5が流出しないようにして充填済袋7を構成する。そして、図7に示したように回転子2のリブ3c間の空洞4に粉末状の粘性部材5が充填された充填済袋7が挿入固定される。
【0033】
上記のように充填済袋7を空洞4に挿入し、接着などにより連結部材3の空洞4の内側に固定してもよいが、空洞4に先に袋6を挿入固定しておいて、その後に粘性部材5を充填してふた6aを封印してもよい。図8は本発明の回転子の製造フローチャート図である。図において、ST1は軸1に連結部材3を固定するステップ、ST2はマグネット2を連結部材3に固定するステップ、ST3は空洞部4の内面に袋6を挿入固定するステップ、ST4は袋6に粘性部材5を充填するステップ、ST5は袋6のふた6aを接着や溶着などにより封印するステップである。
【0034】
まず、ST1にて鉄などで製造された軸1に連結部材3の円筒部3a(軸1を固定する円筒部)を圧入や接着などにより固定し、ST2にてマグネット2を連結部材3の外周部3bと接着などにより固定する。そして、ST3にて連結部材3の空洞部4の内面に袋6を挿入し接着材などにより固定して、ST4にて粘性部材5を充填する。最後にST5にて袋6のふた6aを溶着などにより封印する。
【0035】
以上のようにして回転子および電動機を製造すれば、簡単な方法にてリブ間に粘性部材を充填した回転子を製造できる。また、充填する粘性部材の充填量を1つずつ変更することができ、大量生産だけでなく、多種類混合生産が可能になる。
【0036】
ここで、ST1では軸1と連結部材3は一体成形しても良いし、ST3で行った袋の挿入固定を、ST1にて連結部材3を軸1に固定する前に連結部材3の空洞4に予め袋6を挿入固定していてもよい。また、軸1、連結部材3およびマグネット2を一体成形してもよい。
【0037】
また、ST3で袋(あるいは容器)6に粘性部材5を充填してふた6aを封印した袋7を先に造っておいた後に、ST4にて粘性部材5が充填された袋7をリブ3c間の空洞4の挿入固定してもよい。このようにすると、充填済袋7を別工程で製造できるようになり、回転子の製造ラインとは別部所で製造することができる。したがって、設備が簡略化でき、しかも粘性部材5を充填する時間が低減できるので、回転子の製造時間が短縮でき、低コストな電動機および製品を得ることができる。
【0038】
ここで、砂、酸化鉄などの粉末状の粘性部材5の量は、マグネット2から伝達される加振力に合わせて加振力が吸収できるように選定する。
【0039】
以上のように構成することによって、空洞4内に挿入された充填済袋7内の砂、酸化鉄などの粉末状の粘性部材5が伝達加振力エネルギーを吸収することにより従来よりも広い周波数範囲で減衰、防振することが可能となる。また、空洞4内に連結部材3よりも比重の大きな粉末状の粘性部材5を充填したので、回転子2のイナーシャを大きくすることができ、イナーシャが大きくなることにより回転子2のトルク変動をさらに小さく抑制することができる。
【0040】
また、マグネット2で発生したトルクは連結部材3によって軸1に伝達されるため粉末状の粘性部材5ではトルクを直接受けない。このため袋6の強度は粉末状の粘性部材5が飛び散らない程度でよく、トルクを受けるような高強度が不要であり、安価なものを使用することが出来る。
【0041】
なお、本実施形態では、袋6の形状を空洞4の形状と略同等にしているが、砂・酸化鉄などの粉末状である粘性部材5を充填したあとに空洞4に挿入でき、空洞4の形状に追従するような袋(あるいは容器)であればよく、袋6の形状は空洞4の形状と略同等でなくとも同様の効果を奏する。
【0042】
なお、本実施形態では、袋6に砂、酸化鉄などの粉末状の粘性部材5を充填していたが、ブチレンゴムのような粘性を有するゲル状(流動性を失い、多少の弾性と硬さをもってゼリー状に個化した状態)のものを充填しても同様の効果を奏する。ゲル状の部材を充填するようにすれば、形状をある程度固定することができるので、取り扱いが容易になり作業性が向上する。また、砂、酸化鉄などの粉末状の粘性部材5を充填する袋6をビニール状のものとしたが、布や皮などの弾性がないか弾性が非常に小さく袋状に出きるものであれば同様の効果を奏する。
【0043】
本実施の形態では、永久磁石として製造コストの安いプラスチックマグネットを使用した例について説明したが、通常の鉄材による円筒形の永久磁石や回転子の外周側面に複数の永久磁石を貼り合わせたような場合にも適用できるのは言うまでもない。
【0044】
また、永久磁石2にプラスチックマグネットを使用し、連結部材3にマグネットよりも柔らかい熱加塑性樹脂を使用して一体成形すれば、成形が簡単にできコストが低減できる。また、従来のように磁石を貼りつけたりする必要もなくなるので、電動機の製造時間が短縮できる。さらに、永久磁石にプラスチックマグネットを使用すれば、従来のように永久磁石を貼り合わせた場合に比べてバランスをとる必要もなくなり簡単に製造できる。
【0045】
以上のように、円筒部3aと永久磁石2とをリブ3cで連結し、リブ3c間に粘性部材5を充填した回転子20を備えた電動機によれば、円周方向のトルクむらに起因する加振エネルギーが粘性部材5に伝達され、この粘性部材5が円周方向のトルクむらに起因する加振エネルギーを吸収するため、振動・騒音を低減させることができる。
【0046】
実施の形態2.
図9は、本発明の実施の形態2を表す回転子の製造工程を説明するための斜視図である。図において、実施の形態1と同等部分は同一の符号を付して説明を省略する。図において、9は連結部材3の上端面、あるいは下端面に設けられ内周方向に突出した爪上の保持部材であり、外周部3bに別部材で製造された後に固定されたり、あるいは外周部3bと一体に成形されたりして製造される。
【0047】
実施の形態1では、粉末状の粘性部材5を袋6に充填した後に空洞4に挿入し接着剤などで固定する方法について説明したが、本実施の形態では、粘性部材5の回転子2への固定方法の別の実施例について説明する。まず、図9(a)のように空洞4に予めビニールなどの袋6を挿入し、図9(B)に示すように袋6に砂、酸化鉄などの粉末状である粘性部材5を充填し、図9(C)のように袋6に付いているふたで封印するか袋6の端部を閉じて砂、酸化鉄などの粉末状の粘性部材5が流出しないようにして充填済袋7を構成している。
【0048】
上記のようにして粘性部材5を充填するようにすれば、爪状の保持部材9が存在していても、粘性部材5を充填することができる。また、粘性部材5が充填された袋7は保持部材9によって空洞4から抜けることが無くなるため、充填済袋7を空洞4内に保持することができる。ここで、砂、酸化鉄などの粉末状の粘性物質5の充填量は、マグネット2から伝達される加振力に合わせて選定されている。ここで、保持部材9の個数は、粘性部材5が流出しないように多数設けてよい。
【0049】
以上のように構成することで、トルク変動成分の加振力エネルギーがリブ3cの円周方向への弾性変形により空洞4内に挿入された袋7内の砂、酸化鉄などの粉末状である粘性部材5に伝達されることによって、粘性部材5が加振力エネルギーを吸収するため従来よりも広い周波数範囲で減衰、防振することが可能となる。また、マグネットよりも比重の大きな酸化鉄などの粉末状の粘性部材5を充填すれば、マグネットロータのイナーシャが大きくなるためロータのトルク変動をさらに小さく抑制することができる。
【0050】
また、マグネット2で発生したトルクは連結部材3によって軸1に伝達されるため粉末状である粘性部材5には直接かからないため袋6の強度を運転中に粘性部材5が飛び散らない程度であればよいため、強度を必要以上に必要としないので安価なものを選定するなど選定の自由度が広がる。なお、本実施の形態では、ビニール材の袋6を空洞4に挿入しただけの簡単な構成であるが、袋6を挿入して接着などで固定しても同様の効果を奏する。
【0051】
なお、本実施の形態では、空洞4に袋6を挿入する構成のものを示したが、別に袋6はなくてもよく、リブ3cの上下両端面にビニール材などでふたを装着するような構造にしても同様の効果を奏する。なお、本実施形態では、袋6に砂、酸化鉄などの粉末状の粘性部材5を充填したが、ブチレンゴムのようなゲル状のものを充填しても同様の効果を奏する。また、砂、酸化鉄などの粉末状である粘性部材5を充填する袋6をビニール材などの材料としたが、布や皮などの弾性がないか非常に小さくしかも空洞4と略同等形状の袋状に出きるものであれば同様の効果を奏する。
【0052】
実施の形態3.
図10は、本発明の実施の形態3を表す回転子の斜視図である。図において、実施の形態1、実施の形態2と同等部分は同一の符号を付して説明を省略する。図において、8は連結部材3の上端面あるいは下端面を封印するための連結部材3の上下端面の開口形状のそれぞれと略同等形状をしたビニール材などで構成されたシートである。
【0053】
図において、予め連結部材3の上端面あるいは下端面のどちらか一方(例えば下端面)に上記シート8を接着剤や溶着などにより取りつけておき、空洞4に砂、酸化鉄などの粉末状である粘性部材5を充填した後にシート8で連結部材3のシート8を取りつけていない方の端面(たとえば上面)に接着や熱による圧着などにより固定する。この場合、リブ3c間の空洞4に充填された粘性部材5が他の空洞4に移動しないようにシート8は取りつけられている。
【0054】
上記の方法により、空洞4に充填された砂、酸化鉄などの粉末状である粘性部材5が流出したり、飛び出したりすることが防止できる。ここで、砂、酸化鉄などの粉末状の粘性部材5の充填量は、マグネット2から伝達される加振力に合わせて選定すればよい。
【0055】
この様にすることで、実施の形態1あるいは実施の形態2でも説明したように、リブ3cの円周方向への弾性変形により空洞4に挿入された大きな粘性抵抗を持つ粘性部材5に伝達されるが、粘性部材5が粘性を有するため伝達加振力のエネルギーを吸収することができ、従来よりも広い周波数範囲で減衰、防振することが可能となる。リブの軸方向の長さを短くすることで、軸方向の伝達加振力を減衰、防振することができる。
【0056】
また、マグネット2で発生したトルクは連結部材3によって軸1に伝達されるため、リブ3c間の空洞に充填された粘性部材5はこのトルクを直接受けることがない。このためシート8は、高強度を必要とせず、粉末部材が飛び散らない程度で良いため、安価なものを使用することが出来きるようになりシート材料の選定の自由度がひろがる。
【0057】
なお、本実施の形態では、ビニール材のシート8を連結部材3に接着や熱圧着により固定するように説明したが、図11で示すような取りつけ方法でよい。図11は本発明の実施の形態3を表す回転子の別の構成例を説明するための図である。図11(a)は本発明の実施の形態3を表す回転子の斜視図、図11(b)はシート8をキャップ10にてリブ3cに固定した状態を説明する図である。
【0058】
図11において、8はビニール材などで構成されたシートであり、10はシート8を固定するためのキャップである。最初にどちらか一方の端面にシート8をキャップ10にて連結部材3に嵌めるよう(連結部材3を挟みこむように)にして固定し、その後もう一方の端面より粘性部材5を充填し、シート8を連結部材3の端面に乗せた後キャップ10をリブ3cに嵌めるよう(連結部材3を挟みこむように)にして固定してしてもよい。ここで、キャップ10は弾力性を有するゴム材などで構成されている。
【0059】
なお、本実施形態では、空洞4に砂、酸化鉄などの粉末状の部材を充填しているが、実施の形態1でも説明したようにブチレンゴムのようなゲル状のものを充填しても同様の効果を奏する。また、連結部材3に固定したシート8をビニール材のものとしたが、布や皮などの弾性がないか非常に小さいものであれば同様の効果を奏する。
【0060】
以上のように、実施の形態1〜実施の形態3の電動機は、従来の回転子のリブ間の空洞に安価な砂や酸化鉄などの粉末状部材(あるいはゲル状部材)を充填するだけで、従来に比べて広い周波数範囲で回転方向の加振力を減衰させ、防振効果が得られるため、製品に搭載する場合に、製品との共振を気にせずに電動機が運転される回転数の設定が行える。また、空洞4に砂や酸化鉄などの粉末状部材を充填しているだけなので、解体時に容易に砂や酸化鉄などの粉末状部材を取り出すことができ、リサイクル性にもすぐれている。
【0061】
実施の形態4.
図12は本発明の実施の形態4を示す図で、冷凍・空調装置の一例として空気調和機の構成を表した図である。図12において、56は空気調和機の室内機、57は空気調和機の室外機であり圧縮機を備えている。58は上記実施の形態1〜3に記載の永久磁石型電動機により駆動される送風機である。
【0062】
ここで、送風機に実施の形態1〜実施の形態3の電動機を適用すれば、送風機内部の電動機に起因する振動・騒音が低減できるので、信頼性を損なうことなく電動機の支持構造を簡略化できる。したがって、防音・防振に関わる部品数を削減できるため送風機の重量低減が行え、運搬が容易になるとともに搭載する製品への据付時に据付場所を選ばない据付自由度の大きな送風機を得ることができる。
【0063】
室内機56は室外機57に接続され、冷凍サイクルを構成し、室外機に搭載された圧縮機が駆動されることによって冷房運転・暖房運転などを行うことができる。ここで、室内機56、室外機57には上記実施の形態1〜3に記載の永久磁石型電動機により駆動される送風機58を有しているので、送風機58が低振動・低騒音となるため、従来のように別部品により防振材や防音材を設ける必要がなくなり、構造が簡単で低コストの送風機あるいは冷凍・空調装置を得ることができる。ここで、送風機とは、冷凍・空調装置に使用されるものに限定されるものでなく、換気扇や送風ファンや扇風機など送風するもの全てに適用できるのは言うまでもない。
【0064】
また、上記実施の形態1〜3に記載の電動機を室外機57の送風機58に適用した場合について説明したが、室内機56に設けられる室内送風機などに適用しても同等の効果が得られるのは言うまでもない。このように構成することで、冷凍・空調装置の送風機は振動が低減するので、振動大により破損することがなくまた、防振・防音構造が簡略化でき、低振動、低騒音、低コストで信頼性の高い電動機、送風機、冷凍・空調装置を得ることが出来る。
【0065】
また、送風機だけでなく、圧縮機に適用してもよい。圧縮機に適用すれば圧縮機内部の電動機に起因する振動・騒音が低減できるので、信頼性を損なうことなく電動機の支持構造を簡略化できる。したがって、防音・防振に関わる部品数を削減できるため圧縮機の重量低減が行えるので、圧縮機の運搬が容易になり、ひいては圧縮機を搭載した製品(例えば、冷凍・空調装置など)の重量低減および運搬の容易化を達成できる。
【0066】
また、送風機あるいは圧縮機の騒音・振動が低減されるので、送風機や圧縮機を搭載した製品(例えば、冷凍・空調装置など)の送風機や圧縮機を固定する据付部材の剛性を小さくできるため、据付部材の設計の自由度が広がる。また、据付部材の材料が高強度のものでなくてもよくなるので、据付部材の材料の選定の自由度も広がり、また、ユニットの防振・防音構造が簡略化でき、低コストでありながら信頼性の高い圧縮機および冷凍・空調装置を得ることができる。
【0067】
【発明の効果】
本発明に係る電動機は、固定子と、外周側に永久磁石が配置され固定子に対して空隙を介して回転自在に支持される回転子と、から成る電動機であって、回転子が、永久磁石を固定する外周部と、この外周部の内周側に位置して軸に嵌合固着される円筒部と、この円筒部と外周部の間で放射状に配置され円筒部と外周部を連結する複数のリブと、から構成される連結部材を有するとともに、連結部材の複数のリブ間に形成される複数の空洞に充填され、当該電動機の円周方向のトルクむらに起因する加振エネルギーを吸収する粉末状部材を備えたことにより、空洞に粉末状部材を充填するだけで、円周方向のトルクむらに起因する加振力のエネルギーが粉末状部材に伝達吸収されるので、広い周波数範囲で円周方向の加振力を減衰、防振させることができるとともに、空洞に粉末状部材を充填しているだけなので、解体時に容易にその粉末状部材を取り出すことができる低振動・低騒音でリサイクル性にも優れた電動機を得ることができる。
【0068】
また、本発明に係る電動機は、粉末状部材が充填される空洞と略同等形状をした袋もしくは容器、または粉末状部材が充填されることで形状が空洞の形状に追従する袋もしくは容器を備え、粉末状部材が充填された袋もしくは容器が空洞に挿入固定されるものであるので、簡単な方法でリブ間の空洞に粉末状部材を充填した回転子を製造することできるとともに、回転子の製造時間が短縮でき、低コストな電動機を得ることができる。
【0069】
また、本発明に係る電動機は、連結部材が、外周部の上端面もしくは下端面から内周方向に突出するように設けられ、粉末状部材が充填された袋もしくは容器を空洞内に保持する保持部材を備えたので、粉末状部材が充填された袋もしくは容器が空洞から抜けることを防止できる。
【0070】
また、本発明に係る電動機は、空洞の開口を封じるように連結部材の上端面と下端面にそれぞれ装着され、空洞に充填された粉末状部材の流出や他の空洞への移動を防止するシートを備えたので、空洞に充填された粉末状部材が、空洞から流出したり、飛び出したり、また、他の空洞に移動したりすることを防止できる。
【0072】
また、本発明に係る電動機は、粉末状部材が、連結部材の材料よりも比重の大きな部材であることにより、回転子のイナーシャを大きくできるので、回転子のトルク変動を小さく抑制することができ、さらなる低振動・低騒音化が可能となる。
【0073】
また、本発明に係る電動機は、粉末状部材が、砂もしくは酸化鉄であるので、安価な部材を充填するだけで、円周方向の加振力を減衰、防振させることができる低振動・低騒音な電動機が得られる。
【0074】
また、本発明に係る電動機は、当該電動機の運転中にリブが円周方向にのみ弾性変形するように、連結部材が永久磁石よりもやわらかい材料にて構成される、もしくはリブの軸方向長さが回転子のコアの軸方向長さよりも短く構成されることにより、円周方向の加振力のエネルギーを十分に粉末状部材に伝達することができるので、円周方向の加振力のエネルギーが粉末状部材に吸収されやすくなって、加振力の減衰、防振効果を向上させることができる。
【0075】
また、本発明に係る送風機は、上記のうちのいずれかの電動機を搭載したことにより、送風機内部の電動機に起因する振動・騒音が低減できるので、信頼性を損なうことなく電動機の支持構造を簡略化でき、そのため防振・防音に関わる部品数を削減できて送風機の重量が低減され、運搬が容易になるとともに搭載する製品への据付自由度の大きな送風機を得ることができる。
【0076】
また、本発明に係る圧縮機は、上記のうちのいずれかの電動機を搭載したことにより、圧縮機内部の電動機に起因する振動・騒音が低減できるので、信頼性を損なうことなく電動機の支持構造を簡略化でき、防音・防振に関わる部品数を削減できて圧縮機の重量低減、ひいては圧縮機を搭載した製品の重量低減が行え、圧縮機および圧縮機を搭載した製品の運搬の容易化を達成できる。
【0077】
また、本発明に係る冷凍・空調装置は、上記の送風機もしくは上記の圧縮機を搭載したことにより、送風機や圧縮機を固定する据付部材の剛性を小さくできるので、据付部材の設計の自由度が広がるとともに、据付部材の材料が高強度のものでなくてもよくなるので、据付部材の材料選定の自由度も広がり、また、ユニットの防振・防音構造が簡略化でき、低コストでありながら信頼性の高い冷凍・空調装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1を表す電動機の断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態1を表す電動機の縦断面図である。
【図3】 本発明の実施の形態1を表す回転子(ロータ)の斜視図である。
【図4】 本発明の実施の形態1を表す回転子(ロータ)の上面図である。
【図5】 本実施の形態の回転子の別の構成例を表す平面図である。
【図6】 本発明の回転子に挿入される粉末状の粘性部材5の袋詰の様子を説明するための図である。
【図7】 本発明の回転子の斜視図である。
【図8】 本発明の回転子の製造フローチャート図である。
【図9】 本発明の実施の形態2を表す回転子の製造工程を説明するための斜視図である。
【図10】 本発明の実施の形態3を表す回転子の斜視図である。
【図11】 本発明の実施の形態3を表す回転子の別の構成例を説明するための図である。
【図12】 本発明の実施の形態4を示す冷凍・空調装置の構成を表す図である。
【図13】 従来の永久磁石電動機の断面図である。
【図14】 従来の永久磁石電動機の断面図である。
【図15】 図13のX−Xでの断面を表した図である。
【符号の説明】
1 軸、2 永久磁石(マグネット)、2A 内輪側、2B 段差部、2C 凸部、3 連結部材、3a 円筒部、3b 外周部、3c リブ、4 空洞、5粘性部材、6 袋、6a ふた、7 充填済袋、8 シート、9 保持部材、10 キャップ、11 回転子鉄心、11a 回転子鉄心の凸部、12 緩衝部材、12A 保持部、12B 挿入部、12C 凹部、12D 貫通穴、13 押え板、14 隙間、15 止め具、16 固定具、20 回転子、30 リブ、56 室内機、57 室外機、58 送風機。
Claims (10)
- 固定子と、外周側に永久磁石が配置され前記固定子に対して空隙を介して回転自在に支持される回転子と、から成る電動機であって、
前記回転子が、
前記永久磁石を固定する外周部と、この外周部の内周側に位置して軸に嵌合固着される円筒部と、この円筒部と前記外周部の間で放射状に配置され前記円筒部と前記外周部を連結する複数のリブと、から構成される連結部材を有するとともに、
前記連結部材の前記複数のリブ間に形成される複数の空洞に充填され、当該電動機の円周方向のトルクむらに起因する加振エネルギーを吸収する粉末状部材を備えたことを特徴とする電動機。 - 前記粉末状部材が充填される前記空洞と略同等形状をした袋もしくは容器、または前記粉末状部材が充填されることで形状が前記空洞の形状に追従する袋もしくは容器を備え、前記粉末状部材が充填された前記袋もしくは容器が前記空洞に挿入固定されることを特徴とする請求項1に記載の電動機。
- 前記連結部材が、前記外周部の上端面もしくは下端面から内周方向に突出するように設けられ、前記粉末状部材が充填された前記袋もしくは容器を前記空洞内に保持する保持部材を備えたことを特徴とする請求項2に記載の電動機。
- 前記空洞の開口を封じるように前記連結部材の上端面と下端面にそれぞれ装着され、前記空洞に充填された粉末状部材の流出や他の空洞への移動を防止するシートを備えたことを特徴とする請求項1に記載の電動機。
- 前記粉末状部材が、前記連結部材の材料よりも比重の大きな部材であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の電動機。
- 前記粉末状部材が、砂もしくは酸化鉄であることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の電動機。
- 当該電動機の運転中に前記リブが円周方向にのみ弾性変形するように、前記連結部材が前記永久磁石よりもやわらかい材料にて構成される、もしくは前記リブの軸方向長さが前記回転子のコアの軸方向長さよりも短く構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の電動機。
- 請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の電動機を搭載したことを特徴とする送風機。
- 請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の電動機を搭載したことを特徴とする圧縮機。
- 請求項8に記載の送風機もしくは請求項9に記載の圧縮機を搭載したことを特徴とする冷凍・空調装置。
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