JP5484586B2 - ファンモータ及びこれを備えた空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、ファンモータ及びこれを備えた空気調和機に関するものである。

従来の空気調和機には、室内機を薄型化・小型化するため、ファンユニットにプロペラファンを用いた構成が提案されている。このようなプロペラファンは、回転中心となるボス部、及びボス部から外周側へ形成された羽根を有する羽根部が設けられている。そして、羽根部を回転させるモータは、ボス部に設けられている。したがって、モータは主にアウターロータ型となっており、ロータ側（回転側）に羽根部が設けられている。このため、モータを大きくすると、モータの外側に配置される羽根の大きさが制限され、通風路を塞いでしまう。したがって、十分な風量を得ることができない、羽根部の設計自由度が少なくファン効率が低下してしまう等の問題点があった。また、通風路を確保するためにモータの大きさを小さくすると、モータ自体の効率が低下してしまうという問題点があった。

そこで、これらの問題点を解決するため、例えば「ステータ基板２０上にはラジアルスリーブ軸受２１ａとスラスト転がり軸受２１ｂとを上下方向に配置した軸受部２１と、この軸受部２１に回転自在に支持された回転軸２２と一体の羽根部２３を有した回転主部と、この羽根部２３の外周方向に１６極の駆動磁極を有する環状のマグネット２４が固定されている。羽根部２３は回転軸２２を中心とした放射状の複数の羽根から構成されているものであり、合成樹脂等によって形成されている。…また、ステータ基板２０上には上記マグネット２４と所定の間隔を保って対向した３つのティースよりＥ型に形成された積層型の電機子鉄心２５と、各ティースに巻回された電機子コイル２６とよりなる電機子部２７が集中的に配置してある。」（例えば特許文献１参照）というファンモータが提案されている。このようなファンモータは、ボス部にモータが備えられたものに比べて、ボス部を小さくすることができるため通風路が大きくでき、回転軸付近まで羽根にすることができる。このため、ファンモータの設計自由度が向上する。また、このようなファンモータは、ロータ半径を大きくできるため、大きなトルクを得ることができ、効率の向上が期待できる。

特開平８−２９８７６３号公報（段落００１０，００１２、図１）

しかしながら、このようなファンモータ（例えば特許文献１参照）は、ボス部を小さくできるものの、ステータをファンの外周の一部にＵ相、Ｖ相、Ｗ相を組みとして配置するため、ステータの両端に配置する相（ティース）に比べて中央に配置する相の磁気抵抗が小さくなり、磁気的アンバランスが生じるという問題点があった。また、このようなファンモータ（例えば特許文献１参照）は、ステータをロータの周囲全域に配置した一般的なモータ構成では発生しないような、ステータとロータ間の電磁加振力のアンバランスが生じるという問題点があった。このため、このようなファンモータ（例えば特許文献１参照）は、トルクリプル、騒音及び振動等が増加してしまうという問題点や、ファンモータの効率が低下してしまうという問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、各相間の磁気的アンバランスを解消しながら、設計自由度を向上させることが可能なファンモータ及びこれを備えた空気調和機を得ることを目的としている。

また、本発明に係るファンモータは、羽根部と、羽根部の外周部に設けられたロータ、及び該ロータの外周側にギャップを介して配置され、内周面にティースが設けられたステータを有する三相モータと、ステータ及びロータの外周側を覆うように配置されたハウジングと、を備えたファンモータにおいて、ステータは、第１ステータ、第２ステータ及び第３ステータを１組以上備え、第１ステータは、ロータの回転方向に沿って、Ｕ相ティース、Ｖ相ティース及びＷ相ティースが順に配置された第１ティース群を少なくとも１つ備え、第２ステータは、ロータの回転方向に沿って、Ｖ相ティース、Ｗ相ティース及びＵ相ティースが順に配置された第２ティース群を少なくとも１つ備え、第３ステータは、ロータの回転方向に沿って、Ｗ相ティース、Ｕ相ティース及びＶ相ティースが順に配置され第３ティース群を少なくとも１つ備えたものである。そして、第１ティース群、第２ティース群及び第３ティース群のうちの一部のティース群は、ティースに巻き付けられたコイルの巻き方向が第１方向になっており、第１ティース群、第２ティース群及び第３ティース群のうちの残りの一部は、コイルの巻き方向が第１方向と逆方向となる第２方向になっており、第１ステータ、第２ステータ及び第３ステータは、コイルの巻方向を第１方向としているティース群が、互いの同相ティースが電気角で３６０°の整数倍だけ離れた位置となり、コイルの巻き方向を第２方向としたティース群が、コイルの巻き方向を第１方向としたティース群に対し、互いの同相ティースが電気角で３６０°×Ｎ＋１８０°（Ｎは整数）離れた位置となるように配置され、第１ステータ、第２ステータ及び第３ステータの同相ティースに巻き付けられたコイルは、巻き方向を第１方向としたコイルの電流の流れ方向と巻き方向を第２方向としたコイルの電流の流れ方向とが逆向きとなるように、直列接続されているものである。

本発明においては、第１ステータ、第２ステータ及び第３ステータを所定の位置に配置し、各ステータの同相ティースに巻き付けられたコイルを直列接続している。このため、各相は、ステータの端に配置のティースに巻き付けられたコイルの数が同数になる。また、各相は、ステータの端以外に配置のティースのコイルに巻き付けられたコイルの数が同数になる。そして、各相においてこれらコイルを直列接続するため、各相の鎖交磁束が同一となり、磁気的にバランスがとれた状態とすることができる。

本発明の実施の形態１に係るファンモータを示す外観斜視図である。 本発明の実施の形態１に係るファンモータのステータを示す正面図である。 本発明の実施の形態１に係るファンモータにおける同相ティースの接続方法の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係るファンモータを示す正面図である。 本発明の実施の形態２に係るファンモータの別の一例を示す正面図である。 本発明の実施の形態３に係るファンモータを示す正面図である。 本発明の実施の形態４に係るファンモータを示す正面図である。 本発明の実施の形態５に係る空気調和機の一例を示す縦断面図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るファンモータを示す外観斜視図である。また、図２は、このファンモータのステータを示す正面図である。なお、図１に示す破線矢印は、羽根部２０（換言するとロータ１０）の回転方向を示している。
ファンモータ１００は、軸流ファン構造であり、羽根部２０、ロータ１０及びステータ３０を備えたモータ４０、ハウジング５０等から構成されている。

ハウジング５０は、略四角形の額縁形状をしており、内側に羽根部２０が設けられている。
羽根部２０は、ボス部２２及び複数の羽根２１を備えている。ボス部２２は、羽根部２０の回転中心となるものであり、その外周部には、羽根２１が形成されている。また、羽根２１の外周部には、略円環状のリング２３が形成されている。羽根部２０（羽根２１、ボス部２２及びリング２３）は、例えば樹脂材料で一体成形される。また、ボス部２２の内側には回転シャフト及びこの回転シャフトが挿入されたベアリング（図示せず）が配置されている。このベアリングの外周部は例えばハウジング５０に保持されている。
なお、羽根部２０を形成する材料は、樹脂材料に限らず、磁気吸引力（ロータ１０とステータ３０との間の磁気吸引力）や空気抵抗等により変形しない剛性を確保できる材料であればよい。例えば、羽根部２０を形成する材料は、金属材料等であってもよい。

羽根部２０のリング２３の外周面には、ロータ１０が設けられている。このロータ１０は、磁石１１及びロータコア１２を備えている。ロータコア１２は略円環状をしており、リング２３の外周面に設けられている。磁石１１は、略円環状をしており、ロータコア１２の外周面に設けられている。なお、磁石１１は、１極ごとに分離したセグメント形状のものでもよいし、極間を未着磁にした略円環状のものでもよい。

磁石１１は、例えば厚さ１．５ｍｍ、残留磁束密度０．２４５Ｔのラバー磁石である。また、この磁石１１は、平板形状をしており、磁石１１の配向は通常のパラレル着磁で、３２極着磁されている。そして、磁石１１は、ロータコア１２の外周面に巻き付けられ、接着されている。また、本実施の形態１では、磁石１１の軸方向幅（羽根部２０の回転軸方向の幅）を、例えば１０ｍｍとし、ステータ３０の軸方向幅と合わせている。

なお、磁石１１の種類は、希土類焼結磁石、プラマグ磁石、フェライト磁石等を使用してもよい。また、磁石１１のロータコア１２への固定方法も、本実施の形態１の方法に限られるものではない。例えば、磁石１１を略円環状に形成し、この磁石１１の内周面にロータコア１２をはめ込んでもよい。また例えば、磁石１１を複数のセグメントに分割し、これらセグメントをロータコア１２の外周面に貼付等してもよい。磁石１１を複数のセグメントに分割する場合、各セグメントの周方向幅を極ピッチより小さくし、セグメント間にスペースを設けてもよい。また例えば、羽根部２０を高速回転させて使用する場合、磁石１１の外側からガラエポ（ガラス繊維＋エポキシ樹脂）等の非磁性材料で固定するとよい。また例えば、セグメント形状に限らず、羽根部２０を形成する樹脂材料を用いて磁石１１（ロータコア１２を含めてもよい）を埋め込んでもよい（二色成形等）。また例えば、磁石１１の軸方向幅をステータ３０の軸方向幅よりも大きくし、オーバーハングさせてもよい。これにより、ステータ３０の軸方向側の端部からの磁束漏れを抑制できる。

ロータコア１２は、電磁鋼板を積層接着し、リング状に加工したものである。ロータコア１２の材質は、電磁鋼板の他、厚粉鉄心、その他磁性材料を採用することができる。なお、磁石１１の配向をハルバック配向にした場合、磁路が内側（羽根部２０側）にこないため、ロータコア１２を設けなくともよい。ロータコア１２は磁性体であるので、一般に重量が重い。このため、ロータコア１２を設けないことにより、ファンモータ１００の軽量化を図ることができる。なお、ロータ１０の剛性不足によってロータ１０が変形し、騒音が発生するような場合は、ロータコア１２を設けて補強するのがよい。

図１に示すように、本実施の形態１に係るステータ３０は、３つのステータ（ステータ３０ａ、ステータ３０ｂ、ステータ３０ｃ）を備えている。これら各ステータは、図２に示すように同一形状となっている。より詳しくは、ステータ３０の各ステータは、略Ｌ型のステータコア３１を備えている。ステータコア３１の両外周面がなす角度は、ステータ３０が取り付けられるハウジング５０の溝部（はめ込み部）と略同一角度（例えば略９０°）となっている。このステータコア３１の内周面（羽根部２０と対向する面）には、ティース３２が設けられている。本実施の形態１のモータ４０は３相モータのため、ステータコア３１の内周面には、３つのティース３２（ティース３２ａ、ティース３２ｂ、ティース３２ｃ）が設けられている。これらティース３２ａ、ティース３２ｂ及びティース３２ｃには、コイル（図示せず）が巻き付けられている。

また、ステータコア３１の両端部には、内周面側に補助ティース３３が設けられている。これにより、ティース３２ａ及びティース３２ｃに通電した際、補助ティース３３を介した磁気回路が新たに加わることとなる。このため、ステータ３０ａ、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃのそれぞれにおいて、ティース３２ａ及びティース３２ｃの相の鎖交磁束が増加し、ティース３２ｂの相の鎖交磁束との差を減少することができる。なお、補助ティース３３が無い場合でもモータを構成することができるが、補助ティース３３を設けることにより、コギング等をより抑制することが可能となる。

ステータ３０の各ステータは、ロータコア１２と同様、電磁鋼板を積層したものをワイヤカット等により図２に示す形状に加工している。なお、ステータ３０の各ステータは、厚粉鉄心やその他磁性材料で形成されてもよい。

ここで、本実施の形態１においては、ステータ３０の各ステータ（ステータ３０ａ、ステータ３０ｂ、ステータ３０ｃ）をハウジングに取り付けた際、各ステータのティース３２ａ、ティース３２ｂ及びティース３２ｃは、ロータ１０の回転方向に沿って、ティース３２ａ、ティース３２ｂ及びティース３２ｃの順で配置される。そして、各ステータに設けられたティース３２ａ、ティース３２ｂ及びティース３２ｃの相を以下のようにしている。

ステータ３０ａは、ティース３２ａがＵ相ティース３２Ｕとなり、ティース３２ｂがＶ相ティース３２Ｖとなり、ティース３２ｃがＷ相ティース３２Ｗとなるように、各ティースにコイルが巻き付けられている。また、ステータ３０ｂは、ティース３２ａがＶ相ティース３２Ｖとなり、ティース３２ｂがＷ相ティース３２Ｗとなり、ティース３２ｃがＵ相ティース３２Ｕとなるように、各ティースにコイルが巻き付けられている。また、ステータ３０ｃは、ティース３２ａがＷ相ティース３２Ｗとなり、ティース３２ｂがＵ相ティース３２Ｕとなり、ティース３２ｃがＶ相ティース３２Ｖとなるように、各ティース３２にコイルが巻き付けられている。

つまり、ステータ３０ａでは、Ｖ相ティース３２Ｖの両側にＵ相ティース３２Ｕ及びＷ相ティース３２Ｗが配置されることになる。ステータ３０ｂでは、Ｗ相ティース３２Ｗの両側にＶ相ティース３２Ｖ及びＵ相ティース３２Ｕが配置されることになる。ステータ３０ｃでは、Ｕ相ティース３２Ｕの両側にＷ相ティース３２Ｗ及びＶ相ティース３２Ｖが配置されることになる。

なお、ステータ３０ａが本発明の第１ステータに相当し、ステータ３０ｂが本発明の第２ステータに相当し、ステータ３０ｃが本発明の第３ステータに相当する。また、ロータ１０の回転方向に沿ってＵ相ティース３２Ｕ、Ｖ相ティース３２Ｖ及びＷ相ティース３２Ｗの順で配置されるステータ３０ａのティース群が、本発明における第１ティース群に相当する。ロータ１０の回転方向に沿ってＶ相ティース３２Ｖ、Ｗ相ティース３２Ｗ及びＵ相ティース３２Ｕの順で配置されるステータ３０ｂのティース群が、本発明における第２ティース群に相当する。ロータ１０の回転方向に沿ってＷ相ティース３２Ｗ、Ｕ相ティース３２Ｕ及びＶ相ティース３２Ｖの順で配置されるステータ３０ｃのティース群が、本発明における第３ティース群に相当する。

本実施の形態１においては、第１ティース群、第２ティース群及び第３ティース群は、ティース３２に巻き付けられたコイルの巻き方向が同一方向になっている。また、第１ティース群、第２ティース群及び第３ティース群の同相ティース（つまり、ステータ３０ａ、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃの同相ティース）に巻き付けられたコイルは、例えば図３に示すように、例えばＹ結線で直列接続されている。これら同相ティースに巻き付けられたコイルの接続方法は、各相が直列接続されていればよく、例えばΔ結線でもよい。なお、図３に示す「Ｅ」は、例えば３相電源である。

これらステータ３０を構成するステータ３０ａ、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃは、ハウジング５０の３箇所に設けられている。つまり、ハウジング５０は、モータ４０（ロータ１０及びステータ３０）の外周側を覆うように設けられている。ステータ３０の各ステータをハウジング５０に取り付ける際、ステータコア３１の両外周面を、ハウジング５０の溝部の内周面に当接する（接触させる）。また、ステータコア３１の裏面を、ハウジング５０の溝部の内周面に突設された段部（図示せず）に当接する（接触させる）。これにより、ステータ３０の各ステータは、ハウジング５０の溝部に位置決めされる。この状態で、固定用穴３４からネジ等（図示せず）を挿入し、ステータ３０の各ステータをハウジング５０の溝部に固定する。

ステータ３０の各ステータがハウジング５０の溝部に固定された状態においては、各ステータにおけるティース３２ａ、ティース３２ｂ、ティース３２ｃ及び補助ティース３３の先端部と、ロータ１０の磁石１１の外周面と、の間に一定のギャップが形成されている。

また、これらステータ３０を構成するステータ３０ａ、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃは、これらの各相ティースが以下の状態となるように、ハウジング５０の３箇所に設けられる。

つまり、ロータ１０のｑ軸がステータ３０ａのＵ相ティース３２Ｕの中心に合う回転位置となっている状態においては、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃも、ロータ１０のｑ軸がＵ相ティース３２Ｕの中心に合うようになっている。同様に、ロータ１０のｑ軸がステータ３０ａのＶ相ティース３２Ｖの中心に合う回転位置となっている状態においては、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃも、ロータ１０のｑ軸がＶ相ティース３２Ｖの中心に合うようになっている。また同様に、ロータ１０のｑ軸がステータ３０ａのＷ相ティース３２Ｗの中心に合う回転位置となっている状態においては、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃも、ロータ１０のｑ軸がＷ相ティース３２Ｗの中心に合うようになっている。
換言すると、本実施の形態１においては、第１ティース群、第２ティース群及び第３ティース群の同相ティース（つまり、ステータ３０ａ、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃの同相ティース）は、電気角で３６０°の整数倍だけ離れた位置に配置されている。

（動作説明）
このように構成されたファンモータ１００においては、各相の磁気抵抗（鎖交磁束）は次のようになる。

ステータ３０ａは、ロータ１０の回転方向に沿ってＵ相ティース３２Ｕ、Ｖ相ティース３２Ｖ及びＷ相ティース３２Ｗの順で各ティース３２が配置されている。このため、Ｕ相−Ｖ相間及びＶ相−Ｗ相間は、各ティース３２が隣同士となるため、磁気回路の磁気抵抗は小さい。一方、Ｕ相−Ｗ相間では、ティース３２の間隔が遠くなるため、磁気回路の磁気抵抗が大きくなる。このため、Ｕ相ティース３２Ｕ及びＷ相ティース３２Ｗは、Ｖ相ティース３２Ｖに比べて、磁気抵抗が高くなる。したがって、Ｕ相ティース３２Ｕ及びＷ相ティース３２Ｗの鎖交磁束とＶ相ティース３２Ｖの鎖交磁束には、差が生じてしまう。

しかしながら、ステータ３０ｂは、ロータ１０の回転方向に沿ってＶ相ティース３２Ｖ、Ｗ相ティース３２Ｗ及びＵ相ティース３２Ｕの順で各ティース３２が配置されているため、Ｖ相ティース３２Ｖ及びＵ相ティース３２Ｕは、Ｗ相ティース３２Ｗに比べて、磁気抵抗が大きくなる。また、ステータ３０ｃは、ロータ１０の回転方向に沿ってＷ相ティース３２Ｗ、Ｕ相ティース３２Ｕ及びＶ相ティース３２Ｖの順で各ティース３２が配置されているため、Ｗ相ティース３２Ｗ及びＶ相ティース３２Ｖは、Ｕ相ティース３２Ｕに比べて、磁気抵抗が高くなる。

このため、第１ティース群、第２ティース群及び第３ティース群の同相ティース（つまり、ステータ３０ａ、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃの同相ティース）に巻き付けられたコイルが直列接続されている本実施の形態１に係るファンモータ１００においては、全体として各相の磁気抵抗を同じにすることができる（つまり、全体として各相の鎖交磁束を同じにすることができる）。

以上、本実施の形態１のように構成されたファンモータ１００においては、全体として各相の磁気抵抗を同じにすることができるので、各相間の磁気的アンバランスを解消することができる。その際、ティース３２の断面積を小さくするなどの手段を用いていないため、本来の磁気抵抗相当の値を確保できる。

なお、本実施の形態１では、第１ティース群、第２ティース群及び第３ティース群は、ティース３２に巻き付けられたコイルの巻き方向が同一方向になっている。これに限らず、一部のティース群のコイルの巻方向を逆方向としてもよい。例えば、第１ティース群（つまり、ステータ３０ａ）のコイルを第１方向に巻き、第２ティース群（つまり、ステータ３０ｂ）及び第３ティース群（つまり、ステータ３０ｃ）のコイルを第１方向と逆の第２方向に巻くとする。これにより、ロータ１０のｑ軸がステータ３０ｂ及びステータ３０ｃのＵ相ティース３２Ｕの中心に合う回転位置となっているときに、ステータ３０ａのＵ相ティースの中心がロータ１０の−ｑ軸とあうように、ステータ３０ａを配置することができる。つまり、コイルの巻き方向を第２方向としたステータ（ティース群）は、コイルの巻き方向を第１方向としたステータ（ティース群）に対し、互いの同相ティースが電気角で３６０°×Ｎ＋１８０°（Ｎは整数）離れた位置となるように配置することができる。このように各ステータ（つまり、各ティース群）毎にコイルの巻き方向を選択することにより、ステータの配置位置の自由度を向上させることができる。

このとき、コイルの巻き方向を第１方向としたティース群とコイルの巻き方向を第２方向としたティース群の同相コイルを直列接続する場合、各ティース群の同相コイルに流れる電流の方向を同じにすると、相全体としての鎖交磁束が減少してしまう。したがって、コイルの巻き方向を第１方向としたティース群とコイルの巻き方向を第２方向としたティース群の同相コイルを直列接続する場合、巻き方向を第１方向としたコイルの電流の流れ方向と巻き方向を第２方向としたコイルの電流の流れ方向とが逆向きとなるように、同相コイルを直列接続すればよい。このようにすることで、相全体としての鎖交磁束を個数和とすることができる（つまり、相全体の鎖交磁束を、全ティース群のコイル巻き方向を１方向のみとした条件で同相コイルを直列接続した際に得られるものと同じにすることができる）。

また、本実施の形態１ではモータ４０（ロータ１０及びステータ３０）のスロットコンビネーションを示さなかったが、モータ４０のスロットコンビネーションは特に限定されるものではない。例えばモータ４０のスロットコンビネーションを、２：３、４：３、８：９等とすればよい。また、モータ４０の駆動方法も、ベクトル制御や１２０°通電等、一般のモータ駆動方法を適用できる。また、モータ４０の駆動方法としては、センサレス駆動も可能であるが、必要に応じてホールＩＣ等の位置センサを配置してのセンサ付駆動も可能である。

実施の形態２．
実施の形態１ではステータ３０ａ、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃを１組用いてファンモータを構成したが、ステータ３０ａ、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃを複数組用いてファンモータを構成してもよい。なお、本実施の形態２では、ステータ３０ａ、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃを２組用いたファンモータ１０１について説明する。また、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とする。

図４は、本発明の実施の形態２に係るファンモータを示す正面図である。
本実施の形態２に係るファンモータ１０１は、ステータ３０ａ、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃを２つずつ備えている。また、２つのステータ３０ａは、羽根部２０の回転軸に対して互いが対称となるように配置されている。つまり、２つのステータ３０ａは、対向位置（羽根部２０の回転軸を中心として、互いの位置が機械角で１８０°回転した位置）に配置されている。ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃにおいても、同様に配置されている。

このように構成されたファンモータ１０１においては、ロータ１０とステータ３０との間に発生する磁気吸引力（換言すると、電磁加振力）をバランスさせることができるため、モータ４０のトルクリプル、羽根部２０が回転した際の振動、及び羽根部２０が回転した際に発生する騒音等を抑制することができる。

なお、本実施の形態２では、同種のステータ（例えばステータ３０ａ）のコイルの巻き方向を同一としているが、コイルの巻き方向は適宜変更すればよい。これにより、同種のステータ（例えばステータ３０ａ）を対称配置しやすくなる。

また、本実施の形態２ではステータ３０ａ、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃを２組用いてファンモータ１０１を構成したが、ステータ３０ａ、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃを３組以上用いてファンモータを構成しても勿論よい。ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃを３組以上用いてファンモータを構成する場合、同種のステータを対称配置する以外にも、同種のステータを正多角形に配置してもよい。例えば、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃを３組以上用いてファンモータを構成する場合、同種のステータの３つを正三角形に配置してもよい。また例えば、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃを５組以上用いてファンモータを構成する場合、同種のステータの５つを正五角形に配置してもよい。同種のステータを正多角形に配置しても、ロータ１０とステータ３０との間に発生する磁気吸引力をバランスさせることができる。

また、本実施の形態２のようにステータ３０ｂ及びステータ３０ｃを２組用いてファンモータ１０１を構成する場合、図５に示すようにファンモータ１０１を構成してもよい。
図５は、本発明の実施の形態２に係るファンモータの別の一例を示す正面図である。
図５に示すファンモータ１０１は、６つのステータを正六角形に近い配置とすることにより、ハウジング５０の形状を正六角形にしている。このようにハウジング５０を正六角形に形成することにより、複数個のファンモータ１０１を二次元に配置するとき、六方最密配置をとることができる。このため、ファンモータの配置総スペース中に占めるファン面積（風路面積）の比率を高くすることができる。したがって、配置されたファンモータ１０１全体での特性を向上させることができる。

実施の形態３．
ファンモータを複数配置する場合等、ファンモータの設置スペース等を考慮し、ハウジングの形状を長方形に形成することがある。このような場合、ステータ３０の各ステータ（ステータ３０ａ、ステータ３０ｂ、ステータ３０ｃ）を、例えば以下のように配置してもよい。なお、本実施の形態３では、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃを２組用いたファンモータ１０２について説明する。また、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とする。

図６は、本発明の実施の形態３に係るファンモータを示す正面図である。
本実施の形態３に係るファンモータ１０２は、実施の形態２と同様に、ステータ３０ａ、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃを２つずつ備えている。また、本実施の形態３に係るファンモータ１０２は、実施の形態２と同様に、同種のステータを対称配置している。また、本実施の形態３に係るファンモータ１０２は、ハウジング５０の形状を長方形に形成している。

ここで、ロータのｑ軸は極対数分存在するため、ステータ３０の各ステータを配置できる位置（各ステータの例えばＶ相ティース３２Ｖの中心がロータのｑ軸とあう位置）は複数あることとなる。また、ステータ３０を構成するステータの一部のコイル巻き方向を逆にすることにより、このステータを例えばＶ相ティース３２Ｖの中心がロータの−ｑ軸とあう位置にも配置できるため、ステータ３０の各ステータの配置位置はより多くなる。

そこで、本実施の形態３では、各ステータをハウジング５０の短辺側のみに配置している。このようにステータ３０の各ステータを配置することにより、ハウジング５０の長辺間距離ぎりぎりまでの大きさの羽根部２０（換言するとロータ１０）を使用することができる。なお、ステータ３０ａ及びステータ３０ｃはハウジング５０の角部近傍に設けられているが、本実施の形態３では、これら角部近傍も短辺側と称することとする。

一般に、ハウジング５０の形状が長方形でアスペクト比が大きな場合、短辺側（ハウジング５０の長手方向）には、羽根部２０の外側となるスペースを大きく確保できる。しかしながら、長辺側（ハウジング５０の短手方向）においては、羽根部２０の外側となるスペースが小さくなってしまう。このため、ハウジング５０の長辺側（ハウジング５０の短手方向）にステータの配置スペースを確保しようとすると、羽根部２０（換言するとロータ１０）の径を小さくする必要が生じ、風量等のファン特性が低下してしまう。しかしながら、本実施の形態３に係るファンモータ１０２は、ステータ３０の各ステータをハウジング５０の短辺側のみに配置しているので、このような問題点を回避することができる。

なお、本実施の形態３では磁石１１を３２極としているため、ｑ軸位置は１６箇所（−ｑ軸を含めると３２箇所）となる。磁石１１の極数を増加させるとｑ軸位置も増加し、その回転方向間隔も小さくなるため、羽根部２０（換言するとロータ１０）とハウジング５０の長辺側との距離をよりいっそう小さくすることが可能となる。

また、本実施の形態３ではステータ３０ｂ及びステータ３０ｃを２組用いたファンモータ１０２について説明したが、これらの組数は任意である。ステータ３０の各ステータをハウジング５０の短辺側のみに配置することにより、羽根部２０（換言するとロータ１０）とハウジング５０の長辺側との距離を小さくすることができ、風量等のファン特性が低下してしまうことを防止できる。

実施の形態４．
実施の形態１〜実施の形態３では、１つのステータに１つのティース群が配置されていた。これに限らず、１のステータに同種のティース群を複数配置しても勿論よい。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態３と同様とする。

図７は、本発明の実施の形態４に係るファンモータを示す正面図である。なお、図７に示す破線矢印は、羽根部２０（換言するとロータ１０）の回転方向を示している。
本実施の形態４に係るファンモータ１０３は、実施の形態１と同様に、ステータ３０ｄ、ステータ３０ｅ及びステータ３０ｆを１組備えている。また、ステータ３０ｄ、ステータ３０ｅ及びステータ３０ｆの配置位置は、実施の形態１におけるステータ３０ａ、ステータ３０ｂ及びステータ３０ｃの配置位置と同様である。

しかしながら、本実施の形態４においては、ステータ３０の各ステータには、複数のティース群（本実施の形態４では２つ）が設けられている。より詳しくは、ステータ３０ｄには、２つの第１ティース群が設けられている。つまり、ステータ３０ｄは、ロータ１０の回転方向に沿って（図７の時計回り方向に）、Ｕ相ティース３２Ｕ、Ｖ相ティース３２Ｖ、Ｗ相ティース３２Ｗ、Ｕ相ティース３２Ｕ、Ｖ相ティース３２Ｖ及びＷ相ティース３２Ｗと６つのティース３２が設けられている。また、ステータ３０ｅには、２つの第２ティース群が設けられている。つまり、ステータ３０ｅは、ロータ１０の回転方向に沿って（図７の時計回り方向に）、Ｖ相ティース３２Ｖ、Ｗ相ティース３２Ｗ、Ｕ相ティース３２Ｕ、Ｖ相ティース３２Ｖ、Ｗ相ティース３２Ｗ及びＵ相ティース３２Ｕと６つのティース３２が設けられている。また、ステータ３０ｆには、２つの第３ティース群が設けられている。つまり、ステータ３０ｆは、ロータ１０の回転方向に沿って（図７の時計回り方向に）、Ｗ相ティース３２Ｗ、Ｕ相ティース３２Ｕ、Ｖ相ティース３２Ｖ、Ｗ相ティース３２Ｗ、Ｕ相ティース３２Ｕ及びＶ相ティース３２Ｖと６つのティース３２が設けられている。

また、ステータ３０ｄ、ステータ３０ｅ及びステータ３０ｆに設けられた各ティース３２は、実施の形態１と同様に、同相ティース毎に直列接続されている。

このように１つのステータに同種のティース群を複数設けることにより、１つのステータに１つのティース群を設ける場合と比べ、各相間の磁気的アンバランスをより小さくすることができる。さらに、実施の形態１と同様に、各ティース３２が同相ティース毎に直列接続されているの、各相間の磁気的アンバランスをさらに小さくすることができる。

なお、１つのステータに設けられる同種のティース群の数は、２つに限らず、３つ以上としても勿論よい。ただし、１つのステータに設けられる同種のティース群の数を多くしすぎた場合、ロータの周囲全てにステータを配置する従来のファンモータと同様の構造となってしまい、ハウジング５０と羽根部２０（換言するとロータ１０）の隙間にステータを配置してスペースを有効利用するメリットが失われてしまう。

実施の形態５．
本実施の形態５では、実施の形態１〜実施の形態４に示したファンモータを空気調和機に用いた例について説明する。

図８は、本発明の実施の形態５に係る空気調和機の一例を示す縦断面図である。この図８は、実施の形態１に係るファンモータ１００を、空気調和機の室内機２００に用いた例を示している。また、図８は、図の左側を室内機２００の前面側として示している。図８に基づいて、室内機２００の構成について説明する。
なお、室内機２００のファンモータとして、実施の形態２〜実施の形態４に示したファンモータを用いても勿論よい。

室内機２００は、冷媒を循環させる冷凍サイクルを利用することで室内等の空調対象域に空調空気を供給するものである。この室内機２００は、主に、室内空気を内部に吸い込むための吸込口１１１及び空調空気を空調対象域に供給するための吹出口１１５が形成されている筐体１１０と、この筐体１１０内に収納され、吸込口１１１から室内空気を吸い込み、吹出口１１５から空調空気を吹き出すファンモータ１００と、吸込口１１１からファンモータ１００までの風路に配設され、冷媒と室内空気とで熱交換することで空調空気を作り出す熱交換器１１４と、を有している。

吸込口１１１は、筐体１１０の上部に開口形成されている。吹出口１１５は、筐体１１０の下部（より詳しくは、筐体１１０の前面部下側）に開口形成されている。ファンモータ１００は、吸込口１１１の下流側でかつ、熱交換器１１４の上流側に配設されている。また、ファンモータ１００は、紙面直交方向に例えば３つ並べられている。なお、ファンモータ１００の設置数は、あくまでも一例である。要求される風量等に応じて、ファンモータ１００の設置数を適宜変更すればよい。

熱交換器１１４は、ファンモータ１００の風下側に配置されている。この熱交換器１１４は、筐体１１０の前面側に配置された前面側熱交換器１１４ａと、筐体１１０の背面側に配置された背面側熱交換器１１４ｂと、から構成されている。この熱交換器１１４には、例えばフィンチューブ型熱交換器等を用いるとよい。また、吸込口１１１には、グリル１１２やフィルター１１３が設けられている。さらに、吹出口１１５には、気流の吹出し方向を制御する機構、例えば図示省略のベーン等が設けられている。

ここで、室内機２００内における空気の流れについて簡単に説明する。
まず、室内空気は、ファンモータ１００によって筐体１１０の上部に形成されている吸込口１１１から室内機２００内に流れ込む。このとき、フィルター１１３によって空気に含まれている塵埃が除去される。この室内空気は、熱交換器１１４を通過する際、熱交換器１１４内を流れる冷媒によって加熱又は冷却されて空調空気となる。そして、空調空気は、筐体１１０の下部に形成されている吹出口１１５から室内機２００の外部、つまり空調対象域に吹き出されるようになっている。

このように構成された室内機２００（空気調和機）においては、実施の形態１に示したファンモータ１００を用いている。このファンモータ１００は、羽根部のボスにモータが接続された従来のファンモータや羽根部の外周部全域にステータが配置された従来のファンモータと比べて薄型化でき、羽根２１の面積を大きくすることができる。このため、本実施の形態５に係る室内機２００は、従来の室内機よりも薄型化・小型化することが可能となる。また、従来の室内機と同様の大きさで本実施の形態５に係る室内機２００を製作した場合、従来の室内機よりも風量の大きな室内機を得ることができる。

また、このように構成された室内機２００（空気調和機）においては、実施の形態１に示したファンモータ１００を用いている。このため、羽根部の外周部の一部にステータが設けられた従来のファンモータを搭載した室内機と比べ、騒音及び振動等を防止することができる。

なお、本実施の形態５ではファンモータ１００を熱交換器１１４の風上側に配置したが、ファンモータ１００を熱交換器１１４の風下側に配置しても勿論よい。

１０ ロータ、１１ 磁石、１２ ロータコア、２０ 羽根部、２１ 羽根、２２ ボス部、２３ リング、３０ ステータ、３０ａ〜３０ｆ ステータ、３１ ステータコア、３２ ティース、３２ａ ティース、３２ｂ ティース、３２ｃ ティース、３２Ｕ Ｕ相ティース、３２Ｖ Ｖ相ティース、３２Ｗ Ｗ相ティース、３３ 補助ティース、３４ 固定用穴、４０ モータ、５０ ハウジング、１００〜１０３ ファンモータ、１１０ 筐体、１１１ 吸入口、１１２ グリル、１１３ フィルター、１１４ 熱交換器、１１４ａ 前面側熱交換器、１１４ｂ 背面側熱交換器、１１５ 吹出口、２００ 室内機（空気調和機）。

Claims (8)

1. 羽根部と、
   該羽根部の外周部に設けられたロータ、及び該ロータの外周側にギャップを介して配置され、内周面にティースが設けられたステータを有する三相モータと、
   前記ステータ及び前記ロータの外周側を覆うように配置されたハウジングと、
   を備えたファンモータにおいて、
   前記ステータは、第１ステータ、第２ステータ及び第３ステータを１組以上備え、
   前記第１ステータは、前記ロータの回転方向に沿って、Ｕ相ティース、Ｖ相ティース及びＷ相ティースが順に配置された第１ティース群を少なくとも１つ備え、
   前記第２ステータは、前記ロータの回転方向に沿って、Ｖ相ティース、Ｗ相ティース及びＵ相ティースが順に配置された第２ティース群を少なくとも１つ備え、
   前記第３ステータは、前記ロータの回転方向に沿って、Ｗ相ティース、Ｕ相ティース及びＶ相ティースが順に配置され第３ティース群を少なくとも１つ備え、
   前記第１ティース群、前記第２ティース群及び前記第３ティース群のうちの一部の前記ティース群は、ティースに巻き付けられたコイルの巻き方向が第１方向になっており、
   前記第１ティース群、前記第２ティース群及び前記第３ティース群のうちの残りの一部は、前記コイルの巻き方向が前記第１方向と逆方向となる第２方向になっており、
   前記第１ステータ、前記第２ステータ及び前記第３ステータは、
   前記コイルの巻方向を前記第１方向としている前記ティース群が、互いの同相ティースが電気角で３６０°の整数倍だけ離れた位置となり、
   前記コイルの巻き方向を前記第２方向とした前記ティース群が、前記コイルの巻き方向を前記第１方向とした前記ティース群に対し、互いの同相ティースが電気角で３６０°×Ｎ＋１８０°（Ｎは整数）離れた位置となるように配置され、
   前記第１ステータ、前記第２ステータ及び前記第３ステータの同相ティースに巻き付けられた前記コイルは、巻き方向を前記第１方向とした前記コイルの電流の流れ方向と巻き方向を前記第２方向とした前記コイルの電流の流れ方向とが逆向きとなるように、直列接続されていることを特徴とするファンモータ。
2. 前記ステータは、第１ステータ、第２ステータ及び第３ステータを２組以上備え、
   前記第１ステータ、前記第２ステータ及び前記第３ステータは、同種の前記ステータが前記羽根部の回転軸に対して対称に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のファンモータ。
3. 前記ハウジングが長方形であり、
   前記第１ステータ、前記第２ステータ及び前記第３ステータは、前記ハウジングの短辺側のみに集中配置されていることを特徴とする請求項１〜請求項２のいずれか一項に記載のファンモータ。
4. 前記ステータは、第１ステータ、第２ステータ及び第３ステータを２組備え、
   前記ハウジングが正六角形となっていることを特徴とする請求項１〜請求項２のいずれか一項に記載のファンモータ。
5. 前記ステータは、第１ステータ、第２ステータ及び第３ステータを３組以上備え、
   前記第１ステータ、前記第２ステータ及び前記第３ステータは、同種の前記ステータが正多角形に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のファンモータ。
6. 前記第１ステータは、２つ以上の前記第１ティース群を備え、
   前記第２ステータは、２つ以上の前記第２ティース群を備え、
   前記第３ステータは、２つ以上の前記第３ティース群を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のファンモータ。
7. 前記第１ステータ、前記第２ステータ及び前記第３ステータの少なくとも１つには、端部に補助ティースが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のファンモータ。
8. 室内空気を内部に吸い込むための吸込口及び空調空気を空調対象域に供給するための吹出口が形成された筐体と、
   前記筐体に収納された請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載のファンモータと、
   前記筐体に収納され、前記室内空気を熱交換して前記空調空気とする熱交換器と、
   を備えたことを特徴とする空気調和機。

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