JP5631507B2

JP5631507B2 - 空気調和機、及びモータ

Info

Publication number: JP5631507B2
Application number: JP2013553090A
Authority: JP
Inventors: 宏典薮内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2014-11-26
Anticipated expiration: 2032-05-10
Also published as: WO2013105146A1; CN103907269B; US10422339B2; US20140348674A1; JPWO2013105146A1; CN103907269A; EP2773026A1; EP2773026A4; EP2773026B1

Description

この発明は、空気調和機、及びモータに関し、特に、モータの支持部材への固定構造に関する。

従来の空気調和機においては、例えば、軸流ファンを駆動するファンモータを備え、このファンモータを支持部材であるモータクランプで支持するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来のモータにおいては、固定子にモールドを施すものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、従来のモータにおいては、ステータがカバーホルダに取り付け固定され、このカバーホルダが、ベースに設けられたネジ部及びネジによって取り付け固定されるものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平１１−２０１５０６号公報特開平１１−２７５８１３号公報特許第３３０７８８８号公報

上記特許文献１の技術のように、空気調和機の内部にモータを搭載する場合、例えば、熱交換機に結露した水分や筐体の下部に溜まった水分等が、ファンの風により舞い上がり、モータに付着する場合がある。このため、モータの防水性の向上が望まれている。

上記特許文献２の技術では、固定子にモールドを施しているものの、ロータの軸受けを支持するブラケットとモールドとの間の防水性を向上するのは容易ではない。特に、樹脂によりモールド成型してモータの外殻を形成した場合には、この樹脂モールドの成型時に歪みが生じたり、金型から取り出すためのエジェクタの存在により、モールドとブラケットとの間の防水性が低下する、という問題点があった。

また、上記特許文献３の技術のように、カバーホルダがベースに取り付けられる構成では、空気調和機等の筐体内に配置する場合、ファンによる風がモータ周囲に流通する際の風路抵抗が大きく、空気調和機等の筐体内に風が流通するモータには適用することができない、という問題点があった。

また、上記特許文献１〜３の技術では、モータを筐体内に支持する場合、モータと支持部材とを固定するための構成が別途必要となり、構造が複雑になる、という問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、モータの防水性を向上することを目的とする。また、モータの防水性を向上すると共に、簡易な構成によりモータを支持部材に固定することを目的とする。

この発明に係る空気調和機は、筐体内に配置され、吸込口から空気を吸い込み、熱交換器を通過した空気を吹出口から吹き出すファンと、前記ファンを駆動するモータと、前記モータが載置され、固定部材を介して該モータが固定される支持部材とを備え、前記モータは、軸芯部を囲んで配設された環状の本体外殻と、前記本体外殻に固定されたステータと、前記ステータに対向させ軸受を介して回転自在に支持されたロータと、前記本体外殻と略同径の円盤状に形成され、前記ステータの端面に配置されて中心部に前記ロータを支持する軸受が装着されて前記本体外殻に密着固定されるブラケットとを備え、前記本体外殻の前記ブラケット側端部の周縁部に、複数の第１本体脚部、及び複数の第２本体脚部が、外側に突出して形成され、前記ブラケットの周縁部の前記第１及び第２本体脚部に対応する位置に、複数の第１ブラケット脚部、及び複数の第２ブラケット脚部が、外側に突出して形成され、前記第１本体脚部及び第１ブラケット脚部により、固定部材を介して、前記本体外殻と前記ブラケットとを締結し、前記第２本体脚部及び第２ブラケット脚部により、固定部材を介して、前記ブラケットを前記本体外殻と前記支持部材との間に挟んだ状態で、前記本体外殻と前記ブラケットと前記支持部材とを締結し、前記モータと前記支持部材とを固定するものである。

この発明に係るモータは、支持部材に載置され、該支持部材に固定部材を介して固定されるモータであって、軸芯部を囲んで配設された環状の本体外殻と、前記本体外殻に固定されたステータと、前記ステータに対向させ軸受を介して回転自在に支持されたロータと、前記本体外殻と略同径の円盤状に形成され、前記ステータの端面に配置されて中心部に前記ロータを支持する軸受が装着されて前記本体外殻に密着固定されるブラケットとを備え、前記本体外殻の前記ブラケット側端部の周縁部に、複数の第１本体脚部、及び複数の第２本体脚部が、外側に突出して形成され、前記ブラケットの周縁部の前記第１及び第２本体脚部に対応する位置に、複数の第１ブラケット脚部、及び複数の第２ブラケット脚部が、外側に突出して形成され、前記第１本体脚部及び第１ブラケット脚部により、固定部材を介して、前記本体外殻と前記ブラケットとが締結され、前記第２本体脚部及び第２ブラケット脚部により、固定部材を介して、前記ブラケットを前記本体外殻と前記支持部材との間に挟んだ状態で、前記本体外殻と前記ブラケットと前記支持部材とが締結され、当該モータと前記支持部材とが固定されるものである。

この発明は、モータの防水性を向上することができる。また、モータの防水性を向上すると共に、簡易な構成によりモータを支持部材に固定することができる。

実施の形態１に係るモータを示す側面図である。実施の形態１に係るモータの本体外殻を示す斜視図である。実施の形態１に係るモータ本体を示す斜視図である。実施の形態１に係るモータのブラケットを示す平面図である。実施の形態１に係るモータのブラケットを示す斜視図である。実施の形態１に係る室外機の外観図である。実施の形態１に係る室外機のファン及びモータを示す側面図である。実施の形態１に係る室外機のモータの固定位置を示す平面図である。実施の形態１に係るモータと支持部材の積層構造を示す概略図である。実施の形態１に係る本体外殻とブラケットとの締結状態を示す要部拡大図である。実施の形態１に係る本体外殻とブラケットと支持部材と締結状態を示す要部拡大図である。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るモータを示す側面図である。
図１に示すように、本実施の形態におけるモータは、本体外殻１と、この本体外殻１に内包されたステータ２０およびロータ３０と、ロータ３０に連結されたシャフト４０と、本体外殻１の端部を閉塞するブラケット２とを備えている。また、本体外殻１の側面には、ステータ２０に接続されるリード線１２０の口出し部１２１が設けられている。

図２は、実施の形態１に係るモータの本体外殻を示す斜視図である。
図３は、実施の形態１に係るモータ本体を示す斜視図である。
図２、図３に示すように、本体外殻１は、軸芯部を囲んで環状に形成され、内側にはステータ２０が固定されている。このステータ２０の内周側には、軸受を介して回転自在に支持されたロータ３０（図示せず）が配置される。
ここでは、本体外殻１が、ステータ２０を樹脂によりモールド成型したモールドステータの外殻により形成されている場合を例に説明する。
なお、樹脂の種類は特に指定をするものでなく、例えば、不飽和ポリエステル、飽和ポリエステル、発泡性樹脂でもよい。また、本実施の形態では、樹脂による一体成型を例に説明するが、成型方法は樹脂での成型に限らず、アルミダイキャストや、金属の削り品でもよい。

本体外殻１のブラケット２側端部の周縁部には、外側に突出して、第１本体脚部１０１と第２本体脚部１０２とがそれぞれ複数形成されている。この第１本体脚部１０１及び第２本体脚部１０２は、本体外殻１を形成する樹脂により一体成型されている。
第１本体脚部１０１は、ネジ等の固定部材を介して、本体外殻１とブラケット２とを締結するものである。第２本体脚部１０２は、ネジ等の固定部材を介して、本体外殻１とブラケット２とを締結すると共に、モータと支持部材３２０（後述）とを固定するものである。固定状態の詳細は後述する。

第２本体脚部１０２は、例えば、本体外殻１の軸芯部を中心にして９０°間隔で４つ設けられている。そして、第１本体脚部１０１は、隣接する第２本体脚部１０２の間に配置されている。
この第１本体脚部１０１及び第２本体脚部１０２は、平面視において、リード線１２０の口出し部１２１と重ならない位置に形成されている。例えば図２に示すように、リード線１２０の口出し部１２１の近傍の第１本体脚部１０１と、第２本体脚部１０２との間の間隔を他の部分の間隔より狭くしている。
本実施の形態では、リード線１２０の口出し部１２１を側面に設けることで、樹脂により成型する本体外殻１の成型時の生産性を向上できると共に、モータ底面（ブラケット２側）の防水性を向上できる。そして、第１本体脚部１０１及び第２本体脚部１０２は、平面視において、リード線１２０の口出し部１２１と重ならない位置に形成されているので、リード線１２０と第１本体脚部１０１及び第２本体脚部１０２とが干渉せず、取り付けの作業性を向上することができる。

図４は、実施の形態１に係るモータのブラケットを示す平面図である。
図５は、実施の形態１に係るモータのブラケットを示す斜視図である。
図４、図５に示すように、ブラケット２は、本体外殻１と略同径の円盤状に形成されている。このブラケット２は、ステータ２０の端面に配置されて中心部にロータ３０を支持する軸受が装着されて周縁部側が本体外殻１に固定される。
ブラケット２の周縁部には、外側に突出して、第１ブラケット脚部２０１と第２ブラケット脚部２０２とが、上記第１本体脚部１０１及び第２本体脚部１０２に対応する位置にそれぞれ複数形成されている。
第１ブラケット脚部２０１は、ネジ等の固定部材を介して、本体外殻１とブラケット２とを締結するものである。第２ブラケット脚部２０２は、ネジ等の固定部材を介して、本体外殻１とブラケット２とを締結すると共に、モータと支持部材３２０（後述）とを固定するものである。固定状態の詳細は後述する。

次に、本実施の形態におけるモータを搭載した空気調和機（室外機）と、モータの固定状態について説明する。

図６は、実施の形態１に係る室外機の外観図である。
図６に示すように、室外機３００は、箱状に形成された筐体３１０と、筐体３１０の側面の開口により形成された吸込口３０８と、吸込口３０８に沿うように筐体３１０内に配置された熱交換器（図示せず）と、筐体３１０の天面の開口により形成された吹出口３０９と、この吹出口３０９を覆うように通風可能に設けられたファンガード３１１と、このファンガード３１１の内部に設置され上記モータにより駆動されるファン３１２とを備えている。

このように構成された室外機３００により、ファン３１２が回転すると、筐体３１０側面の吸込口３０８から空気が吸い込まれ、熱交換器を通過後、垂直方向の流れとなって、筐体３１０上部に形成された吹出口３０９から上向きに吹き出される。このようなトップフロー型の構成では、熱交換機に結露した水分や筐体３１０の下部に溜まった水分が、風により舞い上がり、ファン３１２を駆動するモータに付着する場合がある。このため、モータの本体外殻１とブラケット２との接合部の防水性の向上が望まれる。また、モータの周囲に風が流通するため、風路抵抗の低減が望まれる。

図７は、実施の形態１に係る室外機のファン及びモータを示す側面図である。
図７において、支持部材３２０は、例えば２本のレールにより構成され、モータは、底面側（ブラケット２側）が支持部材３２０と接し、シャフト４０が上方に向くように載置される。モータのシャフト４０には、ファン３１２が取り付けられ、モータのロータが回転することにより駆動される。

ここで、ファン３１２の翼下端と支持部材３２０との間には、所定の間隔が空くようにシャフト４０の長さが設定される。本実施の形態においてはモータを支持部材３２０上に載置して固定するため、モータの中央部分を支持する場合と比較して、シャフト４０の長さＬを短くすることができる。このようにシャフト４０の長さを短くすることで、ファン３１２の軸ぶれを軽減することができる。

また、本実施の形態におけるモータは、平面視における直径（本体外殻１の直径）が、ファン３１２のボス３１２ａの直径Ｒより小さく構成されている。このような構成により、モータの下方から上方に向かう風の抵抗を軽減することができる。

図８は、実施の形態１に係る室外機のモータの固定位置を示す平面図である。
図８に示すように、支持部材３２０は、２本のレールにより構成されている。そして、本体外殻１の軸芯部を中心にして９０°間隔で４つ設けられ第２本体脚部１０２及び第２ブラケット脚部２０２が、１本のレール上にそれぞれ２つ締結されている。このような構成により、モータの下方から上方に向かう風の抵抗を軽減することができる。

図９は、実施の形態１に係るモータと支持部材の積層構造を示す概略図である。
図９に示すように、支持部材３２０の上に、ブラケット２の第２ブラケット脚部２０２と、本体外殻１の第２本体脚部１０２とが配置され、これら３つがネジ４００により締結され、モータと支持部材３２０とが固定される。

このように、本実施の形態においては、モータの自重によりブラケット２を支持部材３２０に挟む状態で、第２本体脚部１０２、第２ブラケット脚部２０２、及び支持部材３２０が締結される。
このため、モータを支持部材３２０に固定すると共に、本体外殻１とブラケット２とを、モータの自重及び固定部材により密着締結し、防水性能を向上することができる。

図１０は、実施の形態１に係る本体外殻とブラケットとの締結状態を示す要部拡大図である。
図１０に示すように、本体外殻１の第１本体脚部１０１には、ネジ孔１０１ａが形成されている。また、ブラケット２の第１ブラケット脚部２０１には、ネジ孔２０１ａが形成されている。そして、ネジ孔１０１ａ、２０１ａに、ネジ４００が挿入されることで、本体外殻１とブラケット２とが締結される。
なお、ここでは固定部材として、ネジ４００を用いた場合を説明したが、固定部材としてはネジに限定されるものでなく、例えば、リベットによる固定や、金属棒を差し込み固定してもよい。

なお、本体外殻１の第１本体脚部１０１には、ブラケット２の端面が視認されることを防止して、意匠性を向上するための端面隠し１０１ｂを形成するようにしても良い。

図１１は、実施の形態１に係る本体外殻とブラケットと支持部材と締結状態を示す要部拡大図である。
図１１に示すように、本体外殻１の第２本体脚部１０２には、ネジ孔１０２ａが形成されている。また、ブラケット２の第２ブラケット脚部２０２には、ネジ孔２０２ａが形成されている。また、支持部材３２０には、ネジ孔３２０ａが形成されている。そして、ネジ孔１０２ａ、２０２ａ、３２０ａに、ネジ４００が挿入されることで、本体外殻１とブラケット２と支持部材３２０が締結される。
なお、ここでは固定部材として、ネジ４００を用いた場合を説明したが、固定部材としてはネジに限定されるものでなく、例えば、リベットによる固定や、金属棒を差し込み固定してもよい。

なお、本体外殻１の第２本体脚部１０２には、ブラケット２の端面が視認されることを防止して、意匠性を向上するための端面隠し１０２ｂを形成するようにしても良い。

ここで、第２本体脚部１０２と第２ブラケット脚部２０２と支持部材３２０とを締結するネジ４００としては、モータの回転に対するせん断力を吸収できるネジを選定する必要がある。
なお一般的なモータであれば、せん断力は１０Ｎから２０Ｎ程度となっている。このせん断力であれば、ネジのせん断応力からφ４程度で耐えうる。よって汎用性を持たせるため、ネジ孔１０２ａ、２０２ａ、３２０ａの穴径はφ８とするのが望ましい。

一方、第１本体脚部１０１と第１ブラケット脚部２０１とを締結するネジ４００には、モータの回転によるせん断力は発生しないため、モータとブラケット２とを固定するのみでよい。このため、ネジ４００としては、必要な荷重に耐えうるものでよい。この荷重はモータの設計によって変わってくるのは当然であるが、荷重から考えるとφ８の穴を用意すれば、十分に本体外殻１とブラケットとを固定することができる。

また、モータ自身の自重が重くなるにつれて、本体外殻１とブラケット２との固着力が大きくなるため、ネジ孔１０１ａ、２０１ａのネジ穴径は大きくする必要はない。

また、第２本体脚部１０２の幅（周方向の幅及び直径方向の幅）は、第１本体脚部１０１の幅より幅広に形成されている。上述したように、第２本体脚部１０２は第２ブラケット脚部２０２及び支持部材３２０と締結されるため、ネジ４００による締め付け力が第１本体脚部１０１より大きくなる。このため、第１本体脚部１０１の幅より幅広に形成している。一方、第１本体脚部１０１は、第１ブラケット脚部２０１とのみ締結されるので、その締め付け力が小さいので、第２本体脚部１０２より幅を狭くすることが可能となる。例えば、第１本体脚部１０１の幅を、使用するネジ４００の座面寸法に応じて、例えばＪＩＳ等により規定される最小の寸法となるように設定するのが望ましい。
このように、本体外殻１の脚部の寸法を小さくすることで、本体外殻１の材料費を軽減することができる。また、本体外殻１を樹脂により成型する場合には、金型成型時の不備を軽減することができる。

以上のように本実施の形態においては、第１本体脚部１０１及び第１ブラケット脚部１０２により、固定部材を介して、本体外殻１とブラケット２とを締結し、第２本体脚部１０２及び第２ブラケット脚部２０２により、固定部材を介して、ブラケット２を本体外殻１と支持部材３２０との間に挟んだ状態で、本体外殻１とブラケット２と支持部材３２０とを締結し、モータと支持部材３２０とを固定する。
このため、モータの本体外殻１とブラケット２との隙間から毛細管現象等によって水などが浸入することを防止することができる。また、モータを支持部材３２０に固定することができる。
また、モータの自重によりブラケット２を支持部材３２０に挟む状態で、第２本体脚部１０２と第２ブラケット脚部２０２と支持部材３２０とが締結されるので、モータの防水性を向上することができる。
また、本体外殻１とブラケット２とを締結すると共に、モータを支持部材３２０に固定するので、モータと支持部材３２０とを固定するための構成が簡易化することができる。

また本実施の形態においては、本体外殻１は、ステータ２０を樹脂によりモールド成型したステータ２０の外殻により形成され、本体脚部は、樹脂により一体成型されている。
このため、モータと支持部材３２０とを固定するための構成を別途設ける必要が無くなり、簡易な構成によりモータを支持部材３２０に固定することができる。また、本体外殻１を樹脂により成型する場合であっても、本体外殻１とブラケット２との間の密着性を向上することができ、モータの防水性を向上することができる。

また本実施の形態においては、支持部材３２０は、２本のレールにより構成され、１本のレール上に２つの第２本体脚部１０２及び第２ブラケット脚部２０２が締結されている。
このため、空気調和機等の筐体内に配置する場合、ファン３１２による風がモータ周囲に流通する際の風路抵抗を小さくすることができる。

なお、本実施の形態においては、空気調和機（室外機）の筐体３１０の内部に、ファン３１２を駆動するモータを搭載する場合を説明したが、本発明はこれに限るものではなく、支持部材に載置され、この支持部材に固定部材を介して固定されるモータにおいても本発明を適用することができ、同様の効果を奏することができる。

１本体外殻、２ブラケット、２０ステータ、３０ロータ、４０シャフト、１０１第１本体脚部、１０１ａネジ孔、１０１ｂ端面隠し、１０２第２本体脚部、１０２ａネジ孔、１０２ｂ端面隠し、１２０リード線、１２１口出し部、２０１第１ブラケット脚部、２０１ａネジ孔、２０２第２ブラケット脚部、２０２ａネジ孔、３００室外機、３０８吸込口、３０９吹出口、３１０筐体、３１１ファンガード、３１２ファン、３１２ａボス、３２０支持部材、３２０ａネジ孔、４００ネジ。

Claims

筐体内に配置され、吸込口から空気を吸い込み、熱交換器を通過した空気を吹出口から吹き出すファンと、
前記ファンを駆動するモータと、
前記モータが載置され、固定部材を介して該モータが固定される支持部材と
を備え、
前記モータは、
軸芯部を囲んで配設された環状の本体外殻と、
前記本体外殻に固定されたステータと、
前記ステータに対向させ軸受を介して回転自在に支持されたロータと、
前記本体外殻と略同径の円盤状に形成され、前記ステータの端面に配置されて中心部に前記ロータを支持する軸受が装着されて前記本体外殻に密着固定されるブラケットと
を備え、
前記本体外殻の前記ブラケット側端部の周縁部に、複数の第１本体脚部、及び複数の第２本体脚部が、外側に突出して形成され、
前記ブラケットの周縁部の前記第１及び第２本体脚部に対応する位置に、複数の第１ブラケット脚部、及び複数の第２ブラケット脚部が、外側に突出して形成され、
前記第１本体脚部及び第１ブラケット脚部により、固定部材を介して、前記本体外殻と前記ブラケットとを締結し、
前記第２本体脚部及び第２ブラケット脚部により、固定部材を介して、前記ブラケットを前記本体外殻と前記支持部材との間に挟んだ状態で、前記本体外殻と前記ブラケットと前記支持部材とを締結し、前記モータと前記支持部材とを固定する
ことを特徴とする空気調和機。
前記本体外殻は、前記ステータを樹脂によりモールド成型したモールドステータの外殻により形成され、
前記第１本体脚部及び第２本体脚部は、前記樹脂により一体成型された
ことを特徴とする請求項１記載の空気調和機。
前記第２本体脚部及び第２ブラケット脚部は、前記第１本体脚部及び第１ブラケット脚部より幅広に形成された
ことを特徴とする請求項１又は２記載の空気調和機。
前記ステータに接続されるリード線の口出し部が、前記本体外殻の側面に設けられ、
前記第１及び第２本体脚部は、
平面視において、前記リード線の口出し部と重ならない位置に形成された
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の空気調和機。
前記第２本体脚部及び第２ブラケット脚部は、前記本体外殻の軸芯部を中心にして９０°間隔で４つ設けられ、
前記支持部材は、２本のレールにより構成され、
１本のレール上に２つの前記第２本体脚部及び第２ブラケット脚部が締結された
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の空気調和機。
前記モータの平面視における直径が、前記ファンのボスの直径より小さい
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の空気調和機。
支持部材に載置され、該支持部材に固定部材を介して固定されるモータであって、
軸芯部を囲んで配設された環状の本体外殻と、
前記本体外殻に固定されたステータと、
前記ステータに対向させ軸受を介して回転自在に支持されたロータと、
前記本体外殻と略同径の円盤状に形成され、前記ステータの端面に配置されて中心部に前記ロータを支持する軸受が装着されて前記本体外殻に密着固定されるブラケットと
を備え、
前記本体外殻の前記ブラケット側端部の周縁部に、複数の第１本体脚部、及び複数の第２本体脚部が、外側に突出して形成され、
前記ブラケットの周縁部の前記第１及び第２本体脚部に対応する位置に、複数の第１ブラケット脚部、及び複数の第２ブラケット脚部が、外側に突出して形成され、
前記第１本体脚部及び第１ブラケット脚部により、固定部材を介して、前記本体外殻と前記ブラケットとが締結され、
前記第２本体脚部及び第２ブラケット脚部により、固定部材を介して、前記ブラケットを前記本体外殻と前記支持部材との間に挟んだ状態で、前記本体外殻と前記ブラケットと前記支持部材とが締結され、当該モータと前記支持部材とが固定される
ことを特徴とするモータ。