JP6299503B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、アウターロータと一体に回転する被駆動部材を備える回転電機に関するものである。

従来、この種の回転電機として、例えば特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載された回転電機は、アウターロータ型電動機によりファンのインペラ（被駆動部材）を駆動するものであり、アウターロータとインペラが超音波溶着で円周方向に等間隔に接合されている。

特開２００７−２３８７７号公報

しかしながら、上記の従来の回転電機は、アウターロータとインペラを円周方向に等間隔に接合しているため剛性バランスが均等になり、アウターロータの共振モードは楕円形（すなわち、円環２次モード）になる。

一方、電動機の回転に伴なって発生する電磁力（すなわち加振力）の高調波成分の代表的な分布として楕円形（すなわち、円環２次モード）がある。

したがって、電磁力の周波数（回転次数）とアウターロータの共振周波数が一致したときに、共振が励起されて騒音となる。

本発明は上記点に鑑みて、アウターロータの共振による騒音を低減することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、有底円筒状のヨーク（２６１）の内周側に永久磁石（２６２）が固定されたアウターロータ（２６）と、アウターロータの内側に配置され、鉄心（２７１）にコイル（２７２）が巻装されたステータ（２７）と、ヨークに固定されてアウターロータと一体に回転する被駆動部材（３）とを備え、ヨークと被駆動部材は、ヨークの外周において周方向に沿って複数箇所で接合されるとともに、複数の接合部位は周方向に沿って不等間隔に配置されていることを特徴とする。

これによると、ヨーク外周部の剛性が不均一になり、アウターロータの共振モードはひずんだ形になる。したがって、アウターロータの共振モードは電磁力分布と一致せず、アウターロータの共振を励起しにくくなり、騒音を低減することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態に係る回転電機の正面断面図である。 図１の回転電機におけるヨークおよびインペラのＡ矢視図である。 図１の回転電機におけるアウターロータの共振モードの形状を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る回転電機におけるヨークおよびインペラの下面図である。 図４の回転電機におけるヨークおよび脚部のＢ矢視図である。 本発明の第３実施形態に係る回転電機の正面断面図である。 図６の回転電機におけるヨークおよびインペラのＣ矢視図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１、図２に示すように、回転電機１は、アウターロータ型の電動機２と、この電動機２に固定されて一体に回転する送風ファンのインペラ３を備えている。なお、インペラ３は、本発明の被駆動部材に相当する。

電動機２は、円筒部を有するベース２１の内周側に第１軸受け２２が装着され、ベース２１に嵌合された円筒状の軸受けホルダ２３の内周側に第２軸受け２４が装着されている。そして、第１軸受け２２および第２軸受け２４により、回転軸２５が回転自在に支持されている。

回転軸２５には、アウターロータ２６が圧入固定されている。このアウターロータ２６は、金属製の有底円筒状のヨーク２６１と、ヨーク２６１の内周側に固定された永久磁石２６２とからなる。

ベース２１の円筒部の外周側には、鉄心２７１にコイル２７２を巻装したステータ２７が固定されている。また、ステータ２７は、ヨーク２６１における円筒部の内側に配置されている。

インペラ３は、樹脂製であり、回転軸方向に延びるとともに周方向に沿って配列された複数の羽根３１と、複数の羽根３１を連結して一体化する略円板状の連結板部３２と、連結板部３２における径方向中間位置から回転軸方向に延びてヨーク２６１の外周面に接合された複数（本例では４個）の脚部３３とを備えている。

脚部３３はヨーク２６１の周方向に沿って不等間隔に配置され、脚部３３の内周面とヨーク２６１の外周面が接合されている。換言すると、アウターロータ２６とインペラ３は、ヨーク２６１の外周において周方向に沿って複数箇所（本例では４箇所）で接合されるとともに、その複数の接合部位は周方向に沿って不等間隔に配置されている。そして、これにより、ヨーク２６１の外周部の剛性が周方向に沿って不均一になっている。

このように構成された回転電機１は、コイル２７２に電力が供給されると、回転軸２５およびアウターロータ２６が回転する。また、インペラ３がアウターロータ２６と一体的に回転して、送風が行われる。

そして、本実施形態によると、ヨーク２６１の外周部の剛性は周方向に沿って不均一であるため、アウターロータ２６の共振モードは、図３に示すようにひずんだ形になる。換言すると、アウターロータ２６の共振モードは、円環２次モードとは異なる形状になる。したがって、アウターロータ２６の共振モードは、円環２次モードの電磁力分布と一致せず、アウターロータ２６の共振を励起しにくくなり、騒音が低減される。

なお、上記実施形態においては、ヨーク２６１とインペラ３を４箇所で接合したが、接合部位を３箇所にしてもよい。この場合、最小限の接触部位で、アウターロータ２６の共振モードをひずんだ形にすることができる。

また、上記実施形態において、複数の脚部３３の大きさを、各脚部毎に変えてもよい。より詳細には、各脚部毎に周方向長さや回転軸方向長さを変えて、各脚部毎の重さを適宜に調整してもよい。これにより、ヨーク２６１の外周部の剛性を不均一にしてアウターロータ２６の共振による騒音を低減しつつ、アウターロータ２６とインペラ３の回転方向の重量バランスをとってアンバランスによる振動や騒音を防止することができる。

また、上記実施形態においては、インペラ３に複数の脚部３３を設けてヨーク２６１とインペラ３を複数箇所で接合したが、ヨーク２６１の外周面に、回転軸方向に延びるとともに周方向に沿って不等間隔に配置された複数の突起部を設け、その突起部とインペラ３を接合しても、アウターロータ２６の共振モードをひずんだ形にすることができる。

さらに、この場合、ヨーク２６１に設けた複数の突起部の大きさを、各突起部毎に変えてもよい。より詳細には、各突起部毎に周方向長さや回転軸方向長さを変えて、各突起部毎の重さを適宜に調整し、アウターロータ２６とインペラ３の回転方向の重量バランスをとってアンバランスによる振動や騒音を防止するようにしてもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態における脚部３３の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図４、図５に示すように、インペラ３の脚部３３は、ヨーク２６１の底部側に位置する部位の周方向の長さＬ１よりも、ヨーク２６１の開口部側に位置する部位の周方向の長さＬ２が長くなっている。換言すると、アウターロータ２６とインペラ３の各接合部位は、ヨーク２６１の底部側に位置する部位の周方向の長さよりも、ヨーク２６１の開口部側に位置する部位の周方向の長さが長くなっている。

ところで、有底円筒状のヨーク２６１の場合、共振による振動はヨーク２６１の底部側よりも開口部側の方が振幅が大きくなる。そして、各接合部位の周方向の長さを本実施形態のように設定することにより、より小さな接触部位でアウターロータ２６の共振モードをひずんだ形にすることができ、騒音を効果的に低減することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

図６、図７に示すように、脚部３３とヨーク２６１との接合部位に、ヨーク２６１およびインペラ３よりも減衰率が大きい特性を有する減衰部材４が介在されている。具体的には、減衰部材４の材質は、ゴムを採用することができる。

本実施形態によると、アウターロータ２６の共振モードをひずんだ形にすることによる振動低減効果と、減衰部材４の制振作用による振動低減効果とが相まって、騒音を効果的に低減することができる。

（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。

また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。

また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。

３ インペラ（被駆動部材）
２６ アウターロータ
２７ ステータ
２６１ ヨーク
２６２ 永久磁石
２７１ 鉄心
２７２ コイル

Claims (6)

1. 有底円筒状のヨーク（２６１）の内周側に永久磁石（２６２）が固定されたアウターロータ（２６）と、
   前記アウターロータの内側に配置され、鉄心（２７１）にコイル（２７２）が巻装されたステータ（２７）と、
   前記ヨークに固定されて前記アウターロータと一体に回転する被駆動部材（３）とを備え、
   前記ヨークと前記被駆動部材は、前記ヨークの外周において周方向に沿って複数箇所で接合されるとともに、前記複数の接合部位は周方向に沿って不等間隔に配置されていることを特徴とする回転電機。
2. 前記被駆動部材は、大きさの異なる複数の脚部（３３）を備え、前記脚部が前記ヨークと接合されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記ヨークは、大きさの異なる複数の突起部を備え、前記突起部が前記被駆動部材と接合されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
4. 前記接合部位は、前記ヨークの底部側に位置する部位の周方向の長さよりも開口部側に位置する部位の周方向の長さが長くなっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の回転電機。
5. 前記接合部位は３箇所であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の回転電機。
6. 前記接合部位に、前記ヨークおよび前記被駆動部材よりも減衰率が大きい特性を有する減衰部材（４）が介在されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の回転電機。

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