JP6861830B2

JP6861830B2 - モータ及び空気調和装置

Info

Publication number: JP6861830B2
Application number: JP2019538771A
Authority: JP
Inventors: 知毅林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2017-08-29
Publication date: 2021-04-21
Anticipated expiration: 2037-08-29
Also published as: JPWO2019043766A1; WO2019043766A1

Description

本発明は、インナーロータ型のモータ及びそのモータを備えた空気調和装置に関する。

インナーロータ型のモータは、ステータの内側に配置されたロータが回転するようになっている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のモータにおいて、ロータコア及びステータコアは、それぞれ、複数枚の電磁鋼板が積層された積層鋼板により形成されている。そして、ロータは、ロータコアの外周側に永久磁石を有している。

モータは、空気調和装置などの種々の機器に搭載され、ファンなどの動力源として駆動する。空気調和装置は、ファン又は圧縮機などを駆動するための複数のモータを有しており、各モータに要求される出力範囲は、駆動する対象により異なっている。モータを搭載する機器の大型化が進むと共に、モータの出力の増大が求められている。そこで、従来は、ロータコア及びステータコアにおける積層鋼板の積厚を大きくすることにより、モータの出力を増やしている。

特開２００７−２２８７３６号公報

しかしながら、特許文献１のようなモータにおいて、ロータコア及びステータコアにおける積層鋼板の積厚を大きくすると、製造設備及び金型の改造又は新設が必要となる。そして、異なる出力のモータごとに、ロータコア及びステータコアの大きさが異なるため、金型交換などの製造時における段取り替えに時間がかかり、生産性が低下するという課題がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、出力の異なる種々のモータを製造する場合でも、製造設備及び金型の新設等を抑制し、生産性の向上を図るモータ及び空気調和装置を提供することを目的とする。

本発明に係るモータは、シャフトと、前記シャフトが挿入されるロータ、前記ロータの外周側に設けられるステータ、及び前記ステータの外周を囲うフレーム部を備えた複数のコアモジュールと、連結された複数の前記コアモジュールの一方の端部に配置された前記フレーム部に取り付けられる第１蓋部と、連結された複数の前記コアモジュールの他方の端部に配置された前記フレーム部に取り付けられる第２蓋部と、を有し、前記フレーム部は、前記ステータに対向する内側壁に軸方向に沿って形成された突起部、外周側に前記突起部に対応する溝部を有し、前記ステータは、前記フレーム部の前記突起部が嵌まる位置決め溝を有し、前記位置決め溝に、前記フレーム部の前記突起部が嵌められており、前記第１蓋部は、前記フレーム部の前記溝部に嵌められ、前記フレーム部に対する前記第１蓋部の回転方向の移動を規制する蓋側突起を有し、前記第２蓋部は、前記フレーム部の前記突起部が嵌められ、前記フレーム部に対する前記第２蓋部の回転方向の移動を規制する蓋側溝部を有し、複数の前記コアモジュールのそれぞれのフレーム部は、前記シャフトの軸方向に沿って連結されているとともに、複数の前記コアモジュールのそれぞれの前記フレーム部、前記ステータ、前記第１蓋部および前記第２蓋部の回転方向の位置決めがなされている。本発明に係る空気調和装置は、上記のモータと、モータを動力源として回転するファンと、を有している。

本発明によれば、複数のコアモジュールのそれぞれのフレーム部がシャフトの軸方向に沿って連結されることから、２以上のコアモジュールを組み合わせることにより、全体での出力を設定することができる。そのため、発揮する出力の種類を増やす場合でも、製造設備及び金型の新設等を抑制し、生産性の向上を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の外観斜視図である。図１の空気調和装置を前面側からみた正面図である。図１及び図２に示すモータの分解斜視図である。図３のシャフトを部分的に示す斜視図である。図３のロータを示す斜視図である。図４のシャフトと図５のロータとを組み立てた状態を例示した斜視図である。図３のロータを軸方向側からみた概略図である。図３のロータを構成するロータコアの概略構成を示す説明図である。図８のＹ−Ｙ線に沿った概略断面図である。図３のステータを示す斜視図である。図３のステータを軸方向側からみた概略図である。図３のフレームを示す斜視図である。図３のモータを組み立てた状態を示す側面図である。図１３のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。図１３のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。図１５の位置決め溝及び突起部の周辺を部分的に抜き出した拡大図である。本発明の実施の形態１のモータの他の構成を例示する概略断面図である。本発明の実施の形態２に係る空気調和装置が有するモータの概略断面図である。本発明の実施の形態２につき、２種類のコアモジュールで実現できるモータの構成を例示した表である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和装置の外観斜視図である。図２は、図１の空気調和装置を前面側からみた正面図である。図１及び図２に基づき、本実施の形態の空気調和装置の全体的な構成について説明する。

本実施の形態１における空気調和装置１００は、熱媒体を循環させる配管を介して、屋外などに設置された熱源機（図示せず）に接続されている。空気調和装置１００は、熱源機にて排熱又は吸熱された熱媒体を循環させ、空調対象空間の空気を循環させることにより、空調対象空間の空気調和を行うものである。

図１及び図２に示すように、空気調和装置１００は筐体１０１を有している。筐体１０１の上部には、空気を吹き出す吹出口１０２が設けられている。筐体１０１の前面側には、空気を吸い込む前面吸込口１０３が設けられている。加えて、図示はしていないが、筐体１０１の背面側には、空気を吸い込む背面吸込口が設けられている。空気調和装置１００は、例えば、空調対象空間の床面に設置され、吹出口１０２の周囲に形成された吹出フランジ１０２ａが、空調対象空間の天井などに配置された吹出ダクトに接続されている。

空気調和装置１００は、モータ１０と、モータ１０を動力源として回転するファン１５０と、を有している。モータ１０及びファン１５０は、筐体１０１の内部に設けられている。空気調和装置１００は、図示はしていないが、熱源機から流入する熱媒体と、前面吸込口１０３などから吸い込まれる空気との間で熱交換させる熱交換器を有している。熱交換器は、例えばフィンアンドチューブ型熱交換器からなり、筐体１０１内に斜めに配置されている。

ファン１５０は、例えば遠心式のシロッコファンからなり、複数の羽根が円筒形状に配置されている。図１及び図２では、ファン１５０として、両吸込形のシロッコファンを例示している。ファン１５０は、前面吸込口１０３などから吸い込まれ、熱交換器を通過した空気を吹出口１０２へ送るものである。ファン１５０により吹出口１０２へ送られた空気は、吹出ダクトを通過し、再び空調対象空間へ供給される。

図３は、図１及び図２に示すモータの分解斜視図である。図３に示すように、モータ１０は、シャフト２１と、シャフト２１が挿入されるロータ２２、ロータ２２の外周側に設けられるステータ３１、及びステータ３１の外周を囲うフレーム部３５を備えた複数のコアモジュール８０と、を有している。複数のコアモジュール８０のそれぞれのフレーム部３５は、シャフト２１の軸方向Ａｘに沿って連結されている。言い換えると、モータ１０は、ロータ組立体２０と、複数のステータ組立体３０と、を有している。また、モータ１０は、第１蓋部４０と、第２蓋部５０と、を有している。

ロータ組立体２０は、シャフト２１と、シャフト２１が挿入される複数のロータ２２と、第１ベアリング２４と、第２ベアリング２５と、により構成されている。ロータ組立体２０は、ステータ組立体３０と同数のロータ２２が一本のシャフト２１に固定された構造となっている。

シャフト２１は、例えばＳ４５Ｃなどの機械構造用炭素鋼を材料とする鋼材で形成されている。シャフト２１には、複数のロータ２２が固定されている。複数のロータ２２には、それぞれ、ロータ側キー溝２２ｃが設けられている。

第１ベアリング２４は、複数のロータ２２の一端側において、シャフト２１に圧入されて固定されている。第２ベアリング２５は、複数のロータ２２の他端側において、シャフト２１に圧入されて固定されている。本実施の形態１では、シャフト２１の軸方向Ａｘ側に、負荷としてのファン１５０が設けられる。つまり、第１ベアリング２４は、モータ１０の負荷側において、第１蓋部４０を介してシャフト２１を支え、第２ベアリング２５は、モータ１０の反負荷側において、第２蓋部５０を介してシャフト２１を支える。ここで、本実施の形態１において、軸方向Ａｘは、シャフト２１における負荷側の方向であり、モータ１０を取り付ける方向に応じて上下左右などの各方向となる。

ステータ組立体３０は、ロータ２２の外周側に設けられるステータ３１と、ステータ３１の外周を覆うフレーム部３５と、により構成される。ステータ組立体３０は、ステータ３１とフレーム部３５とが溶接などにより一体的に組立てられたものである。

フレーム部３５は、ステータ組立体３０の外郭を形成する外郭部品である。フレーム部３５は、軸方向Ａｘにおける一方の端部にオス部３５ａが形成され、他方の端部にメス部３５ｂが形成されている。よって、２つのフレーム部３５は、一方のフレーム部３５のオス部３５ａが、他方のフレーム部３５のメス部３５ｂに嵌め込まれて連結されている。

フレーム部３５は、ステータコアに対向する内側壁３５１に突起部３５ｃを有している。フレーム部３５のメス部３５ｂの外周側には、突起部３５ｃに対応する溝部３５ｄが形成されている。すなわち、隣接する２つのフレーム部３５では、一方のフレーム部３５の突起部３５ｃが、他方のフレーム部３５の溝部３５ｄに嵌められている。突起部３５ｃ及び溝部３５ｄは、複数のフレーム部３５同士の回転方向Ｒにおける位置を決めるためのものである。本実施の形態１において、突起部３５ｃ及び溝部３５ｄは、軸方向Ａｘに沿って形成されている。

第１蓋部４０は、複数のステータ組立体３０の一端側のフレーム部３５に取り付けられる。すなわち、第１蓋部４０は、複数のフレーム部３５のうちで最も軸方向Ａｘ側のフレーム部３５に、ネジ止めなどによって取り付けられる。本実施の形態１において、第１蓋部４０には、フレーム部３５と対向する側に、フレーム部３５のオス部３５ａが嵌め込まれる蓋側メス部４０ｂが形成されている。蓋側メス部４０ｂの内周側には、フレーム部３５の溝部３５ｄに嵌められる蓋側突起４０ｄが形成されている。蓋側突起４０ｄは、第１蓋部４０の回転方向Ｒの位置決めに用いられる。

第２蓋部５０は、複数のステータ組立体３０の他端側のフレーム部３５に取り付けられる。すなわち、第２蓋部５０は、複数のフレーム部３５のうちで最も反軸方向側のフレーム部３５に、ネジ止めなどによって取り付けられる。ここで、反軸方向とは、軸方向Ａｘとは反対側の方向である。本実施の形態１において、第２蓋部５０には、フレーム部３５と対向する側に、フレーム部３５のメス部３５ｂに嵌め込まれる蓋側オス部５０ａが形成されている。蓋側オス部５０ａの外周側には、フレーム部３５の突起部３５ｃが嵌められる蓋側溝部５０ｃが形成されている。蓋側溝部５０ｃは、第２蓋部５０の回転方向Ｒの位置決めに用いられる。

第１蓋部４０の中心部には、シャフト２１が貫通する貫通穴４１が形成されている。第１蓋部４０のフレーム部３５に対向する側には、第１ベアリング２４が嵌め込まれるベアリングハウジング４４が形成されている。第１ベアリング２４は、ベアリングハウジング４４に圧入される。第２蓋部５０のフレーム部３５に対向する側には、第２ベアリング２５が嵌め込まれるベアリングハウジング５５が形成されている。第２ベアリング２５は、ベアリングハウジング５５に圧入される。すなわち、ロータ組立体２０は、第１ベアリング２４と第２ベアリング２５とにより固定されている。

第１蓋部４０及び第２蓋部５０は、鋼材又は繊維強化プラスチックなどの樹脂により形成される。第１蓋部４０及び第２蓋部５０は、材料として鋼材を用いる場合、アルミダイカスト製法により形成することができる。もっとも、第１蓋部４０及び第２蓋部５０は、アルミダイカスト製法以外の製法により形成された鋳物であってもよい。

図４は、図３のシャフトを部分的に示す斜視図である。図５は、図３のロータを示す斜視図である。図６は、図４のシャフトと図５のロータとを組み立てた状態を例示した斜視図である。図４〜図６に基づき、ロータ２２をシャフト２１の所定の位置に固定するための構造について説明する。

図６に示すように、ロータ組立体２０は、シャフト２１とロータ２２との回転方向Ｒにおける位置を決めるための棒状のキー部２３を有している。図４に示すように、シャフト２１は、キー部２３が嵌められる軸側キー溝２１ｃを有している。図５に示すように、ロータ２２は、シャフト２１が挿入される挿入孔２２ａと、キー部２３が嵌められるロータ側キー溝２２ｃと、を有している。ロータ側キー溝２２ｃは、各ロータ２２同士の位相がズレないようにするためのものであり、後述するキー部２３が嵌められる。

すなわち、図６のように、軸側キー溝２１ｃとロータ側キー溝２２ｃとの間にキー部２３を嵌め込むことにより、複数のロータ２２同士の回転方向Ｒにおける位置を揃えることができる。よって、ロータ組立体２０の組立ばらつきと、複数のロータ２２同士の位相のズレとを抑制することができる。すなわち、シャフト２１と複数のロータ２２とは、キー部２３によって固定される。

また、モータ１０において、キー部２３は、ロータ２２と同数であり、シャフト２１は、ロータ２２と同数の軸側キー溝２１ｃを有している。そして、１つのキー部２３と、１つの軸側キー溝２１ｃと、１つのロータ側キー溝２２ｃとが対応づけて配置される。かかる構造により、モータ１０は、複数のロータ２２の軸方向Ａｘにおける位置決めも行うことができる。

図７は、図３のロータを軸方向側からみた概略図である。図７に示すように、ロータ２２は、積層鋼板からなるロータコア２２０を有している。本実施の形態１では、モータ１０として、ＩＰＭ（ＩｎｔｅｒｉｏｒＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）モータを例示している。ＩＰＭモータは、ロータコアに永久磁石が埋め込まれたロータを有する永久磁石埋め込み型モータであり、三相巻線の各相を検知するセンサーマグネットと、磁気を検知するためのホールセンサと、を有している。

すなわち、ロータコア２２０には、複数の磁石挿入穴２２ｄが形成されており、各磁石挿入穴２２ｄには、それぞれ、永久磁石２２ｅが挿入されている。永久磁石２２ｅとしては、例えば、希土類磁石、フェライト磁石、又はアルニコ磁石などの焼結磁石が用いられる。

図８は、図３のロータを構成するロータコアの概略構成を示す説明図である。図９は、図８のＹ−Ｙ線に沿った概略断面図である。ロータコア２２０は、渦電流の抑制を図るため、複数枚の板状の電磁鋼板が積層されて形成されている。ロータコア２２０において、複数の電磁鋼板は、カシメ部２２０ａにより固定されている。すなわち、複数の電磁鋼板には、それぞれ、カシメ用の突起及び溝が形成されており、カシメ部２２０ａは、図９に示すように、積層された電磁鋼板の溝に突起が嵌め込まれた部分である。

図９では、カシメ部２２０ａにＶカシメを適用した場合を例示しているが、カシメ部２２０ａには丸カシメなどを適用してもよい。ところで、カシメによって固定できる電磁鋼板の枚数には限界がある。そのため、電磁鋼板の枚数が一定枚数を超える場合は、複数の電磁鋼板を、リベットなどを用いて固定してもよい。

図１０は、図３のステータを示す斜視図である。図１１は、図３のステータを軸方向側からみた概略図である。図１０及び図１１に示すように、ステータ３１の外側壁３１１には、回転方向Ｒの位置を決めるための位置決め溝３１ｃが設けられている。本実施の形態１において、位置決め溝３１ｃは、軸方向Ａｘに沿って形成されている。図１１に示すように、ステータ３１は、積層鋼板からなるステータコア３１０と、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の三相からなる巻線３２０と、を有している。

つまり、ステータコア３１０は、ロータコア２２０と同様、渦電流の抑制を図るため、複数の電磁鋼板が積層されて形成されている。そして、ステータコア３１０を構成する複数の電磁鋼板は、ロータコア２２０と同様、カシメ又はリベットなどによって固定されている。また、図示はしていないが、ステータ３１は、端子が設けられた端子台を有しており、ステータ３１の巻線３２０から延びるリード線は端子に接続されている。ステータ３１の端子からは、複数のステータ３１を直列に接続するためのリード線などが外部に延びている。

図１１に例示する１８スロットのステータ３１において、ステータコア３１０は、１８個の分割コアが円環状に接続されたものである。そして、１８個の分割コアの外周側に設けられたアリ溝のうちの１つが位置決め溝３１ｃとなっている。

図１２は、図３のフレームを示す斜視図である。フレーム部３５は、一方の端部の外周に沿って形成された段差であるオス部３５ａを有している。また、フレーム部３５は、他方の端部に、オス部３５ａが嵌められるメス部３５ｂを有している。メス部３５ｂは、図１２のように、何ら加工が施されていなくてもよく、例えばオス部３５ａの先端部が当接する１又は複数の突起を有していてもよい。

フレーム部３５は、鋼材を使用して形成されている。フレーム部３５は、鉄管を輪切りにすることで形成してもよく、板状の部材を環状に加工することにより形成してもよい。ところで、図３では、突起部３５ｃと溝部３５ｄとが一体的に形成された構成を例示している。すなわち、突起部３５ｃ及び溝部３５ｄは、フレーム部３５が断面Ｖ字状に曲げられることにより、軸方向Ａｘに沿った全域に形成されている。かかる構成の場合、フレーム部３５の突起部３５ｃ及び溝部３５ｄは、ステータ３１に取り付ける際に、位置決め溝３１ｃに合わせて形成するようにしてもよい。

図１３は、図３のモータを組み立てた状態を示す側面図である。図１４は、図１３のＡ−Ａ線に沿った概略断面図である。図１３及び図１４に示すように、コアモジュール８０は、１つのロータ２２と、１つのステータ３１と、１つのフレーム部３５とにより構成されている。図１３及び図１４の例において、モータ１０は、２つのコアモジュール８０を有している。

複数のコアモジュール８０のそれぞれのロータ２２は、シャフト２１に一定の間隔を隔てて固定されている。各コアモジュール８０において、ステータ３１は、フレーム部３５に固定されている。２つのフレーム部３５は、一方のフレーム部３５のメス部３５ｂに、他方のフレーム部３５のオス部３５ａが嵌め込まれた状態で、溶接などにより固定されている。すなわち、モータ１０は、要求される出力に応じて任意の数のステータ３１を組み合わせることができるよう、ステータ３１を固定するフレーム部３５が、オス形状であるオス部３５ａと、メス形状であるメス部３５ｂと、を有している。

一方のコアモジュール８０におけるステータ３１の後端部からフレーム部３５の後端部までの長さＴ_１と、他方のコアモジュール８０におけるフレーム部３５の先端部からステータ３１に先端部までの長さＴ_２とは、リード線の接続作業用に確保されている。すなわち、複数のステータ３１の間の隙間は、複数のステータ３１を直列接続するために、各ステータ３１の端子から延びるリード線を接続するための空間である。したがって、長さＴ_１と長さＴ_２とは、それぞれ１ｃｍ程度あればよい。長さＴ_１及び長さＴ_２を短くすれば、シャフト２１及びフレーム部３５の長さを短くすることができるため、コストの削減を図ることができる。なお、各ステータ３１間の電気的接続は、端末線処理時に実施される。

第１蓋部４０は、蓋側メス部４０ｂに、一方のフレーム部３５のオス部３５ａが嵌め込まれた状態で、ネジ止めなどにより固定されている。第２蓋部５０は、他方のフレーム部３５のメス部３５ｂに蓋側オス部５０ａが嵌め込まれた状態で、ネジ止めなどにより固定されている。

図１５は、図１３のＢ−Ｂ線に沿った概略断面図である。図１６は、図１５の位置決め溝及び突起部の周辺を部分的に抜き出した拡大図である。図１５及び図１６に示すように、ステータ組立体３０においては、フレーム部３５の突起部３５ｃが、ステータ３１の位置決め溝３１ｃに嵌められることにより、フレーム部３５とステータ３１との位置決めが行われる。すなわち、モータ１０は、ステータ組立体３０を組み合わせたとき、複数のステータ３１のそれぞれの位相がズレないよう、ステータ３１に位置決め溝３１ｃを設け、ステータ３１とフレーム部３５との位置決めを行えるようになっている。そのため、ステータ組立体３０の組立ばらつきと、複数のステータ３１同士の位相のズレとを抑制することができる。

また、シャフト２１とロータ２２との位置決めは、キー部２３を用いて行われる。すなわち、シャフト２１の軸側キー溝２１ｃと、ロータ２２のロータ側キー溝２２ｃとにより形成される空間にキー部２３を嵌め込むことで、回転方向Ｒ及び軸方向Ａｘの位置決めが行われる。なお、図１６では、位置決め溝３１ｃと突起部３５ｃとの間に間隙が生じている状態を例示しているが、これに限らず、突起部３５ｃのステータ３１側の面全体が、位置決め溝３１ｃに接触するようにしてもよい。

ここで、上記の各図では、モータ１０が２つのコアモジュール８０を有する場合を例示したが、これに限らず、モータ１０は、３つ以上のコアモジュール８０を有してもよい。すなわち、本実施の形態１における構成を採れば、組み合わせるコアモジュール８０の数量を変更することにより、様々な出力を発揮するモータ１０を製作することができる。より具体的に、ロータコア２２０及びステータコア３１０の積厚をＡ［ｍｍ］とし、モータ１０が有するコアモジュール８０の数量をｎ（ｎは任意の自然数）とする。すると、モータ１０は、ロータコア及びステータコアの積厚、すなわち積層鋼板の積厚が「ｎＡ」の場合と同等の出力を発揮することができる。例えば、ロータコア２２０及びステータコア３１０の積厚を４０［ｍｍ］とした場合、モータ１０は、複数のコアモジュール８０を組み合わせることにより、４０［ｍｍ］、８０［ｍｍ］、１２０［ｍｍ］・・・といった積厚に応じた出力を発揮することができる。

図１７は、本発明の実施の形態１のモータの他の構成を例示する概略断面図である。図１７に示すように、モータ１０は、フレーム部３５は、軸方向Ａｘ側にメス部３５ｂが配置され、反軸方向側にオス部３５ａが配置されるようにしてもよい。このようにしても、ステータ３１の位置決め溝３１ｃに、フレーム部３５の突起部３５ｃを嵌めることができるため、ステータ３１とフレーム部３５との回転方向Ｒにおける位置決めを行うことができる。そして、隣接する２つのフレーム部３５において、一方のフレーム部３５のオス部３５ａを、他方のフレーム部３５のメス部３５ｂに嵌め込むことができる。

また、フレーム部３５を図１７のように配置する場合、モータ１０は、第２蓋部５０を軸方向Ａｘ側に設け、第１蓋部４０を反軸方向側に設けるとよい。そして、シャフト２１が貫通する貫通穴５１を第２蓋部５０に設けるとよい。この場合、第１蓋部４０には、貫通穴４１を設けなくてもよい。第２蓋部５０は、一方のフレーム部３５のメス部３５ｂに蓋側オス部５０ａを嵌め込んだ状態で、ネジ止めなどにより固定するとよい。第１蓋部４０は、蓋側メス部４０ｂに、一方のフレーム部３５のオス部３５ａを嵌め込んだ状態で、ネジ止めなどにより固定するとよい。

以上のように、本実施の形態１のモータ１０は、複数のコアモジュール８０のそれぞれのフレーム部３５がシャフト２１の軸方向Ａｘに沿って連結されるため、２以上のコアモジュール８０を組み合わせることにより、全体での出力を変化させることができる。よって、発揮する出力の種類を増やす場合でも、製造設備及び金型の新設等を抑制し、生産性の向上を図ることができる。すなわち、モータ１０は、ロータコア２２０とステータコア３１０とをモジュール化したコアモジュール８０を組み合わせることにより、様々な出力を発揮することができるため、設備投資などのコストを削減することができる。

ところで、積層鋼板の固定には、一般に、プレス実施時にカシメを用いて行う方法、又はリベットを用いて固定する方法などが用いられる。カシメによって固定できる電磁鋼板の枚数には限界があり、その限界は、電磁鋼板に設けられた突起の高さとの間に相関がある。すなわち、積層鋼板の積厚が一定値を超えると、積層強度を保つことが難しくなる。そのため、従来は、積層鋼板の積厚が一定値を超える場合、積層時の倒れを抑制するために、リベットなどを用いた追加加工を行っている。また、電磁鋼板には厚み偏差があるため、要求される出力の実現に必要な高さまで電磁鋼板を積み上げた場合、電磁鋼板の厚み偏差により、ロータコアの平行度及び真円度を保つことが難しくなる。したがって、積層鋼板の積厚の増大は、ギャップ不均一によるコギングトルクの発生にも繋がり得る。

この点、本実施の形態１のモータ１０は、積層鋼板からなるロータコア２２０及びステータコア３１０をモジュール化した複数のコアモジュール８０を直列に接続するようになっている。よって、１つのロータコア２２０及び１つのステータコア３１０を構成する電磁鋼板の枚数の増加を防ぐことができるため、積層鋼板の安定化を図ることができる。加えて、ロータコア２２０及びステータコア３１０をカシメ加工のみで製作できるケースが増えるため、リベットなどを用いた固定作業を低減することができる。

ここで、モータ１０は、図１４のように、フレーム部３５のオス部３５ａが軸方向Ａｘ側を向くように配置してもよい。そして、モータ１０では、第１蓋部４０が、最も軸方向Ａｘ側に配置されたコアモジュール８０のフレーム部３５に取り付けられ、第２蓋部５０が、最も反軸方向側に配置されたコアモジュール８０のフレーム部３５に取り付けられてもよい。また、モータ１０は、図１７のように、フレーム部３５のメス部３５ｂが軸方向Ａｘ側を向くように配置してもよい。そして、モータ１０では、第２蓋部５０が、最も軸方向Ａｘ側に配置されたコアモジュール８０のフレーム部３５に取り付けられ、第１蓋部４０が、最も反軸方向側に配置されたコアモジュール８０のフレーム部３５に取り付けられてもよい。このように、本実施の形態１のモータ１０は、同一の部品の配置を変えることにより、構造を変更することができる。

実施の形態２．
図１８は、本発明の実施の形態２に係る空気調和装置が有するモータの概略断面図である。本実施の形態２の空気調和装置の全体的な構成は、前述した実施の形態１と同様であるため、各構成部材については同一の符号を用いて説明は省略する。

実施の形態１のモータ１０は、積層鋼板の積厚が等しい複数のコアモジュール８０を組み合わせて構成されている。これに対し、本実施の形態２のモータ１１０は、積層鋼板の積厚が異なる少なくとも２種類のコアモジュールを有している。

図１８の例において、モータ１１０は、出力が相対的に小さなコアモジュール８０Ａと、出力が相対的に大きなコアモジュール８０Ｂと、を有している。コアモジュール８０Ａは、ロータ２２Ａと、ステータ３１Ａと、を有している。コアモジュール８０Ａのフレーム部３５は、軸方向Ａｘの長さが、ステータ３１Ａの軸方向Ａｘの長さに応じて調整されている。コアモジュール８０Ｂは、ロータ２２Ｂと、ステータ３１Ｂと、を有している。コアモジュール８０Ｂのフレーム部３５は、軸方向Ａｘの長さが、ステータ３１Ｂの軸方向Ａｘの長さに応じて調整されている。したがって、積層鋼板の積厚が異なるコアモジュール８０Ａ及びコアモジュール８０Ｂのそれぞれの数量を変更することにより、異なる複数の出力を発揮するモータ１１０を構成することができる。

ここで、ロータコア２２０Ａ及びステータコア３１０Ａの積厚をＡ［ｍｍ］とし、ロータコア２２０Ｂ及びステータコア３１０Ｂの積厚をＢ［ｍｍ］とする。また、モータ１１０が有するコアモジュール８０Ａの数量をｎ（ｎは０又は任意の自然数）とし、モータ１１０が有するコアモジュール８０Ｂの数量をｍ（ｍは０又は任意の自然数）とする。すると、モータ１１０は、ロータコア及びステータコアの積厚、すなわち積層鋼板の積厚が「ｎＡ＋ｍＢ」である場合と同等の出力を発揮することができる。

例えば、４０［ｍｍ］、６０［ｍｍ］、８０［ｍｍ］、１００［ｍｍ］、１２０［ｍｍ］の５種類の積層鋼板の積厚を有するモータ１１０を製作したい状況を想定する。この場合、例えば、Ａ＝４０［ｍｍ］のロータコア２２０Ａ及びステータコア３１０Ａと、Ｂ＝６０［ｍｍ］のロータコア２２０Ｂ及びステータコア３１０Ｂとを製作しておけばよい。

図１９は、本発明の実施の形態２につき、２種類のコアモジュールで実現できるモータの構成を例示した表である。図１８及び図１９を参照して、Ａ＝４０［ｍｍ］とし、Ｂ＝６０［ｍｍ］とした場合に実現可能なモータ１１０の構成について具体的に説明する。

図１９に示すように、１つのコアモジュール８０Ａを用いれば、積層鋼板の積厚が４０［ｍｍ］のモータ１１０を製作することができる。１つのコアモジュール８０Ｂを用いれば、積層鋼板の積厚が６０［ｍｍ］のモータ１１０を製作することができる。２つのコアモジュール８０Ａを用いれば、積層鋼板の積厚が８０［ｍｍ］のモータ１１０を製作することができる。１つのコアモジュール８０Ａと１つのコアモジュール８０Ｂとを用いれば、積層鋼板の積厚が１００［ｍｍ］のモータ１１０を製作することができる。

３つのコアモジュール８０Ａを用いれば、積層鋼板の積厚が１２０［ｍｍ］のモータ１１０を製作することができる。積層鋼板の積厚が１２０［ｍｍ］のモータ１１０は、２つのコアモジュール８０Ｂを用いて製作することもできる。２つのコアモジュール８０Ａと１つのコアモジュール８０Ｂとを用いれば、積層鋼板の積厚が１４０［ｍｍ］のモータ１１０を製作することができる。

４つのコアモジュール８０Ａを用いれば、積層鋼板の積厚が１６０［ｍｍ］のモータ１１０を製作することができる。積層鋼板の積厚が１６０［ｍｍ］のモータ１１０は、１つのコアモジュール８０Ａと２つのコアモジュール８０Ｂを用いて製作することもできる。３つのコアモジュール８０Ａと１つのコアモジュール８０Ｂを用いれば、積層鋼板の積厚が１８０［ｍｍ］のモータ１１０を製作することができる。積層鋼板の積厚が１８０［ｍｍ］のモータ１１０は、３つのコアモジュール８０Ｂを用いて製作することもできる。

上記のとおり、図１９に示す例の場合は、積層鋼板の積厚が２０［ｍｍ］違いである複数のモータ１１０を製作することができる。そして、Ａ［ｍｍ］とＢ［ｍｍ］とは任意に変更することができるため、Ａ［ｍｍ］及びｎと、Ｂ［ｍｍ］及びｍとの組み合わせを変更することにより、様々な出力を発揮するモータ１１０を製作することができる。

以上のように、本実施の形態２のモータ１１０によっても、実施の形態１のモータ１０と同様に、発揮する出力の種類を増やす場合でも、製造設備及び金型の新設等を抑制し、生産性の向上を図ることができる。また、本実施の形態２のモータ１１０は、負荷の駆動に求められる出力に応じて、２種類のロータコア及びステータコアを組み合わせることにより、様々な出力を発揮することができる。すなわち、従来のモータの構造では、要求される出力が変化した場合、モータを新たに製作する必要が生じるため、製造設備及び金型の新設などを要する。これに対し、モータ１１０は、ロータコア及びステータコアを含んでモジュール化された２種類のコアモジュールを組み合わせて製作される。よって、２種類のコアモジュールを製作するための製造設備及び金型があればよいため、従来よりも、金型の数量を減らすことができ、設備投資の費用を削減することができる。つまり、モータ１１０の構造を採れば、投資額を大きく削減することができる。

ところで、図１８及び図１９では、モータ１１０が２つのコアモジュールを組み合わせて構成される例を示したが、これに限らず、モータ１１０は、３つ以上のコアモジュールを組み合わせて構成してもよい。この場合、モータ１１０が有する複数のコアモジュールは、積層鋼板の積厚が全て異なっていてもよいし、積層鋼板の積厚が同じものが含まれていてもよい。このようにすれば、金型の数量は多少増えることになるが、さらに細かくモータ１１０の出力を変更することができる。また、モータ１１０は、図１７の例と同様、フレーム部３５、第１蓋部４０、及び第２蓋部５０の配置を反転させる構成を採ることができる。

上記実施の形態は、モータ及び空気調和装置における好適な具体例であり、本発明の技術的範囲は、これらの態様に限定されるものではない。例えば、上記の各実施の形態では、モータ１０及び１１０として、ロータコアに永久磁石が埋め込まれたロータを有する永久磁石埋め込み型モータ、すなわちＩＰＭモータを例示したが、これに限定されない。例えば、モータ１０及び１１０は、ロータコアの外周面に永久磁石が貼着されたロータを有する表面磁石型モータ、すなわちＳＰＭ（ＳｕｒｆａｃｅＰｅｒｍａｎｅｎｔＭａｇｎｅｔ）モータであってもよい。ただし、ＩＰＭモータは、コイルと永久磁石との吸引力及び反発力に起因するマグネットトルクに加えてリラクタンストルクを得ることができる。そのため、モータ１０及び１１０は、ＩＰＭモータの構造を採った方が、ＳＰＭモータの構成を採るよりも、高トルクかつ高効率となる。

また、上記の各実施の形態では、一方向だけに負荷が接続されるモータ１０を例示したが、これに限らず、モータ１０は、両方向に負荷が接続されるものであってよい。なお、この場合の軸方向Ａｘは、シャフト２１における何れか一方の負荷側の方向となる。例えば、図１４及び図１８に例示する構造であれば、第２蓋部５０の中心部に、シャフト２１を貫通させる貫通穴５１を設ける。これにより、シャフト２１は、第２ベアリング２５よりも反軸方向側に延び、軸方向Ａｘ側と同様、第２蓋部５０の貫通穴５１を通過して外部へ突出する。また、図１７に例示する構造であれば、第１蓋部４０の中心部に、シャフト２１を貫通させる貫通穴４１を設ける。これにより、シャフト２１は、第２ベアリング２５よりも反軸方向側に延び、軸方向Ａｘ側と同様、第１蓋部４０の貫通穴４１を通過して外部へ突出する。さらに、上記の各実施の形態では、１つのコアモジュールが、１つのステータ３１と１つのロータ２２とを含む例を示したが、これに限らず、１つのコアモジュールは、１つのステータ３１と複数のロータ２２とを含んでいてもよい。

加えて、上記の各実施の形態では、キー部２３がロータ２２と同数であり、シャフト２１がロータ２２と同数の軸側キー溝２１ｃを有する場合を例示したが、これに限らず、キー部２３及び軸側キー溝２１ｃの数は、ロータ２２の数よりも少なくてよい。例えば、キー部２３は１つであってもよく、軸側キー溝２１ｃは１箇所に設けられもよい。この場合、キー部２３及び軸側キー溝２１ｃの軸方向Ａｘの長さは、複数のロータ２２の軸方向Ａｘの長さに応じて決めるとよい。このようにしても、シャフト２１と複数のロータ２２との回転方向Ｒにおける位置を決めることができる。また、シャフト２１には、予め決められた設定数の軸側キー溝２１ｃが設けられていてもよい。このようにすれば、要求される出力に応じて、設定数以下の任意の数のロータ２２をシャフト２１に固定することができる。

上記の各実施の形態では、ファン１５０として、両吸込形のシロッコファンを例示したが、これに限定されない。すなわち、ファン１５０は、片吸込形のシロッコファンであってもよいし、プロペラファンであってもよい。さらに、図１１では、１８スロットのステータ３１を例示したが、これに限らず、ステータ３１のスロット数は、１８より少なくてもよく、１８より多くてもよい。

１０、１１０モータ、２０ロータ組立体、２１シャフト、２１ｃ軸側キー溝、２２、２２Ａ、２２Ｂロータ、２２ａ挿入孔、２２ｃロータ側キー溝、２２ｄ磁石挿入穴、２２ｅ永久磁石、２３キー部、２４第１ベアリング、２５第２ベアリング、３０ステータ組立体、３１、３１Ａ、３１Ｂステータ、３１ｃ位置決め溝、３５フレーム部、３５ａオス部、３５ｂメス部、３５ｃ突起部、３５ｄ溝部、４０第１蓋部、４０ｂ蓋側メス部、４０ｄ蓋側突起、４１貫通穴、４４、５５ベアリングハウジング、５０第２蓋部、５０ａ蓋側オス部、５０ｃ蓋側溝部、５１貫通穴、８０、８０Ａ、８０Ｂコアモジュール、１００空気調和装置、１０１筐体、１０２吹出口、１０２ａ吹出フランジ、１０３前面吸込口、１５０ファン、２２０、２２０Ａ、２２０Ｂロータコア、２２０ａカシメ部、３１０、３１０Ａ、３１０Ｂステータコア、３１１外側壁、３２０巻線、３５１内側壁。

Claims

シャフトと、
前記シャフトが挿入されるロータ、前記ロータの外周側に設けられるステータ、及び前記ステータの外周を囲うフレーム部を備えた複数のコアモジュールと、
連結された複数の前記コアモジュールの一方の端部に配置された前記フレーム部に取り付けられる第１蓋部と、
連結された複数の前記コアモジュールの他方の端部に配置された前記フレーム部に取り付けられる第２蓋部と、を有し、
前記フレーム部は、
前記ステータに対向する内側壁に軸方向に沿って形成された突起部、外周側に前記突起部に対応する溝部を有し、
前記ステータは、
前記フレーム部の前記突起部が嵌まる位置決め溝を有し、
前記位置決め溝に、前記フレーム部の前記突起部が嵌められており、
前記第１蓋部は、
前記フレーム部の前記溝部に嵌められ、前記フレーム部に対する前記第１蓋部の回転方向の移動を規制する蓋側突起を有し、
前記第２蓋部は、
前記フレーム部の前記突起部が嵌められ、前記フレーム部に対する前記第２蓋部の回転方向の移動を規制する蓋側溝部を有し、
複数の前記コアモジュールのそれぞれのフレーム部は、前記シャフトの軸方向に沿って連結されているとともに、
複数の前記コアモジュールのそれぞれの前記フレーム部、前記ステータ、前記第１蓋部および前記第２蓋部の回転方向の位置決めがなされているモータ。
前記フレーム部は、
前記軸方向における一方の端部にオス部を有すると共に、他方の端部にメス部を有し、
隣接する２つの前記フレーム部は、一方の前記フレーム部のオス部が、他方の前記フレーム部のメス部に嵌め込まれている、請求項１に記載のモータ。
前記第１蓋部は、
前記フレーム部の前記オス部が嵌め込まれる蓋側メス部を有し、
前記第２蓋部は、
前記フレーム部の前記メス部に嵌め込まれる蓋側オス部を有する、請求項２に記載のモータ。
複数の前記コアモジュールのそれぞれの前記ロータは、前記シャフトに一定の間隔を隔てて固定されている、請求項１〜３の何れか一項に記載のモータ。
前記ロータは、
棒状のキー部が嵌められるロータ側キー溝を有し、
前記シャフトは、
前記キー部が嵌められる軸側キー溝を有し、
前記シャフトと複数の前記ロータとは、前記キー部によって固定される、請求項１〜４の何れか一項に記載のモータ。
前記キー部は、前記ロータと同数であり、
前記シャフトは、前記ロータと同数の前記軸側キー溝を有し、
前記各キー部は、それぞれ、前記各ロータのそれぞれの前記ロータ側キー溝と、前記各軸側キー溝とに嵌められている、請求項５に記載のモータ。
前記ステータは、積層鋼板からなるステータコアを有し、
前記ロータは、積層鋼板からなるロータコアを有し、
複数の前記コアモジュールは、
前記ステータコア及び前記ロータコアの積厚が異なる少なくとも２種類の前記コアモジュールを含む、請求項１〜６の何れか一項に記載のモータ。
複数の前記コアモジュールは、前記ステータコア及び前記ロータコアの積厚が異なる第１種から第Ｋ種までのＫ種類の前記コアモジュールを含み、ここで、Ｋは２以上の整数であり、
ｉを１からＫまでの整数とし、複数の前記コアモジュールに含まれる第ｉ種の前記コアモジュールの前記積厚をＬ_ｉとし、個数をＭ_ｉとしたとき、
連結された複数の前記コアモジュールの積厚の合計値は、ｉが１からＫまでの範囲のＬ_ｉ×Ｍ_ｉの和で表され、Ｍ_ｉは０以上の整数である、
請求項７に記載のモータ。
請求項１〜８の何れか一項に記載のモータと、
前記モータを動力源として回転するファンと、を有する空気調和装置。