JP7009825B2 - Motor and blower - Google Patents
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Description
本発明はモータおよび送風機に関する。 The present invention relates to a motor and a blower.
電機子を有するモータでは、電機子の巻線に流れる電流の大きさに比例して、巻線が発
熱する。そのため、従来、ロータの回転に伴って電機子の周辺に空気を流すモータやファンモータが知られている。
In a motor having an armature, the winding heats up in proportion to the magnitude of the current flowing through the armature winding. Therefore, conventionally, motors and fan motors that allow air to flow around the armature as the rotor rotates are known.
特開2012-246806号公報では、ロータヨークの底面部に、ステータ側のコイルを含むロータヨークの内側を冷却するための通気孔を複数開設している。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-246806 provides a plurality of ventilation holes on the bottom surface of the rotor yoke for cooling the inside of the rotor yoke including the coil on the stator side.
しかしながら、特開2012-246806号公報に記載の軸流ファンは、ロータヨークの上方から底面部に向かって流れる空気が効率よく通気孔から内側に入らない。そのため、例えば出力の高いモータを有する軸流ファンにおいて、冷却効果を高めることが困難である。 However, in the axial fan described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-246806, the air flowing from the upper side of the rotor yoke toward the bottom surface portion does not efficiently enter the inside through the ventilation holes. Therefore, for example, in an axial fan having a motor having a high output, it is difficult to enhance the cooling effect.
本発明の一つの態様は、効率よくモータ内部を冷却することができる構造を有するモータ、およびそのようなモータを備える送風機を提供することを目的の一つとする。 One aspect of the present invention is to provide a motor having a structure capable of efficiently cooling the inside of the motor, and a blower including such a motor.
本発明の例示的な一実施形態のモータは、マグネットを有し、上下に延びる中心軸を中心として回転する回転部と、ステータを有し、前記回転部を回転可能に支持する静止部と、を有し、前記回転部は、前記中心軸を中心に軸方向に延びるシャフトと、前記シャフトから径方向に延びる天面部と、前記天面部から軸方向に延びる筒状の筒部と、前記筒部および前記天面部の内側に配置されてマグネットを保持するロータホルダと、を有し、前記天面部は、軸方向に貫通する少なくとも一つの貫通孔と、前記貫通孔を形成する前記天面部の上面の上縁部と、前記貫通孔を形成する前記天面部の下面の下縁部と、を有し、前記ロータホルダは、前記天面部の軸方向下側に配置される板部と、前記板部を軸方向に貫通する少なくとも1つのホルダ孔と、を有し、前記天面部が、前記貫通孔の径方向内側において、前記貫通孔の前記上縁部から前記下縁部に向かって前記中心軸から離れる方向に傾斜する第1 傾斜面をさらに有し、前記貫通孔の少なくとも一部は、軸方向から見て前記ホルダ孔と重なる位置に配置され、前記貫通孔は、前記ホルダ孔よりも開口面積の大きい第1貫通孔を含む。
The motor of one exemplary embodiment of the present invention has a rotating portion having a magnet and rotating about a central axis extending up and down, a stationary portion having a stator and rotatably supporting the rotating portion, and a stationary portion. The rotating portion includes a shaft extending axially around the central axis, a top surface portion extending radially from the shaft, a tubular tubular portion extending axially from the top surface portion, and the cylinder . The top surface portion has at least one through hole penetrating in the axial direction and an upper surface of the top surface portion forming the through hole. The rotor holder has an upper edge portion and a lower edge portion of the lower surface of the top surface portion forming the through hole, and the rotor holder has a plate portion arranged on the lower side in the axial direction of the top surface portion and the plate portion. The top surface portion has at least one holder hole that penetrates the through hole in the axial direction, and the center axis portion of the top surface portion from the upper edge portion of the through hole toward the lower edge portion of the through hole. Further having a first inclined surface inclined in a direction away from the above, at least a part of the through hole is arranged at a position overlapping the holder hole when viewed from the axial direction, and the through hole is opened more than the holder hole. Includes a first through hole with a large area.
本発明の一つの態様によれば、天面部付近の空気を効率よくモータ内部に流し、モータ内部を冷却する構造を有するモータ、およびそのようなモータを備える送風機が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a motor having a structure for efficiently flowing air near the top surface portion into the motor and cooling the inside of the motor, and a blower including such a motor.
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書では、モータ2の回転部3が回転する際の中心軸Jが延びる方向を「軸方向」とする。また、モータ2の中心軸Jに直交する方向を「径方向」、モータ2の中心軸Jを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とそれぞれ称する。また、本明細書では、軸方向を上下方向とし、軸方向においてコイル44から天面部31に向かう方向を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係るモータ2の使用時の向きを限定する意図はない。
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this specification, the direction in which the central axis J extends when the
図1は、本発明の一実施形態に係るモータ2を有する送風機1の構成を示す概略断面図である。図1に示すように、送風機1はモータ2と、モータ2を収容するケーシング20と、を有する。モータ2は、回転部3と、静止部4と、を有する。ケーシング20の中央部には、軸方向に貫通するケーシング孔部20aが設けられる。ケーシング20は、ケーシング孔部20aの下部側にベース部21を有する。ベース部21は静止部4を支持する。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a blower 1 having a
回転部3は、天面部31と、筒部32と、シャフト33と、マグネット34と、ハウジング部35と、を有する。回転部3は、マグネット31を有し、上下に延びる中心軸Jを中心として回転する。
The rotating
シャフト33は、中心軸Jを中心に軸方向に延びる。シャフト33は円柱状の金属部材である。ただし、シャフト33は円筒状等の他の形状であってもよい。
The
天面部31は、シャフト33から径方向に延びる。天面部31は、軸方向に貫通する少なくとも一つの貫通孔310と、上縁部311と、下縁部312と、を有する。上縁部311は、貫通孔310を形成する天面部31の上面の縁である。下縁部312は、貫通孔310を形成する天面部31の下面の縁である。本実施形態において、天面部31は複数の貫通孔310を有する。
The
筒部32は、天面部31から軸方向に延びる筒状の部材である。本実施形態において、筒部32の径方向内側には後述するロータホルダ36が配置される。ただし、筒部32とロータホルダ36とは単一の部材であってもよい。ロータホルダ36は、下側に開口するカップ形状である。ロータホルダ36は、筒部32および天面部31の内側に配置されて、マグネット34を保持する。ロータホルダ36は、例えば炭素鋼等の磁性材で構成される。
The
マグネット34は、ロータホルダ36の内周面に配置される。本実施形態では、マグネット34は単一の環状マグネットである。マグネット34の径方向内側の面には、N極とS極とが周方向に交互に着磁される。単一の環状マグネットに替えて、複数のマグネット34がロータホルダ36の内周面に配置されてよい。この場合、複数のマグネット34は周方向に等間隔に配置される。複数のマグネット34は、N極の磁極面とS極の磁極面とが周方向に交互に配置される。ロータホルダ36とマグネット34とが磁性体粉を配合した樹脂によって、単一の部材として構成されてもよい。
The
ハウジング部35は、シャフト33を支持する。ハウジング部35は、中央部に軸方向に延びるハウジング孔部35aを有する。ハウジング孔部35aには、シャフト33が挿入される。ハウジング部35は、シャフト33の上部に位置する。シャフト33の上部は、ハウジング孔部35aに固定される。ハウジング部35は、例えば金属で構成される。
The housing portion 35 supports the
本実施形態において、回転部3の筒部32は径方向外側において周方向に複数の羽根37を有する。複数の羽根37は、回転部3と共に中心軸Jを中心として回転する。これにより、ケーシング孔部20a内に気流が発生する。本実施形態において、モータ2を有する送風機1は、軸方向上側から下側に向かう気流が発生する軸流式の送風機である。つまり、ケーシング孔部20aを通る気流によって、天面部31付近の空気も軸方向上側から軸方向下側に向かう。このため、後述する貫通孔310をより多くの空気が通り、より大きい冷却効果を得ることができる。
In the present embodiment, the
静止部4はステータ41を有する。ステータ41はステータコア42を有する。ステータコア42は、例えば、電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板で構成される。ステータコア42は、環状のコアバック42aと、コアバック42aから径方向外側に延びる複数のティース42bとを有する。各ティース42bにインシュレータ43を介して導線が巻かれることによって、コイル44が構成される。すなわち、ステータ41は複数のコイル44を有する。コイル44から引き出された導線の一端は、ステータ41の下部に配置される回路基板45と電気的に接続される。回路基板45には、外部から電力が供給される。
The
静止部4は軸受ホルダ46を有する。軸受ホルダ46は、ステータ41の径方向内側に配置される。軸受ホルダ46は軸方向に延び、ステータ41に固定される。軸受ホルダ46は、径方向内側に軸受5を有する。軸受5は、上部と下部に2つ配置される。上下2つの軸受5は、静止部4に対して回転部3を回転可能に支持する。軸受5は、シャフト33の外周に固定される。本実施形態では、軸受5はボールベアリングである。
The
上記構成のモータ2において、コイル44に電力が供給されると、ティース42bに磁束が生じる。そして、ティース42bとマグネット34との間の磁束の作用により周方向のトルクが発生する。これにより、回転部3が静止部4に対して中心軸Jを中心として回転し、モータ2の回転動作が開始される。回転部3の回転には羽根37の回転も含まれ、気流が生じる。コイル44への電力の供給が停止されると、回転部3の回転が停止する。これにより、モータ2の回転動作が終了する。
In the
図2は、本発明の例示的な一実施形態に係るモータ2の天面部31の部分拡大図面である。図3は、従来のモータ2の天面部31付近の空気の流速ベクトルを示した図である。天面部31付近の空気は、天面部31に当たった後、モータ2の回転による遠心力によって、径方向外側に向かって流れる。図2に示すように、貫通孔310の径方向内側において、天面部31は、貫通孔310の上縁部311から下縁部312に向かって中心軸Jから離れる方向に傾斜する第1傾斜面313を有する。このため、天面部31付近の空気が、径方向外側に向かって流れるとき、第1傾斜面313に沿って軸方向下側に向きを変えてモータ2内部に流れ込む。これにより、効率よくモータ2内部を冷却することができる。また、天面部31から窪んで第1傾斜面313が形成されるため、モータ2外部に部品を配置しやすい。つまり、天面部31の軸方向厚みの中に、第1傾斜面313が配置される。なお、第1傾斜面313は、天面部31の下面よりも軸方向下側まで延びて配置されてもよい。
FIG. 2 is a partially enlarged view of a
本実施形態において、天面部31は、貫通孔310の径方向外側において、上縁部311から下縁部312に向かって中心軸Jに離れる方向に傾斜する第2傾斜面314を有する。第1傾斜面313に沿って流れる空気の一部は、径方向外側に位置する上縁部311から、さらに径方向外側へ流れ出る可能性がある。第2傾斜面314を設けることによって、流れる空気が径方向外側に位置する上縁部311よりも、さらに径方向外側に流れ出ることを抑制できる。このため、より効率よく空気をモータ2内部に流すことができる。
In the present embodiment, the
本実施形態において、上縁部311を通り中心軸Jに平行な面と第1傾斜面313とのなす角θ1は、上縁部311を通り中心軸Jに平行な面と第2傾斜面314とのなす度θ2よりも大きい。第1傾斜面313により、径方向に流れる気流の向きを、軸方向下側に向ける。そのため、傾斜角度θ1は傾斜角度θ2よりもなだらかであることが好ましい。第2傾斜面314により、向きを変えた気流が軸方向上側に流れ出ることを抑制する。そのため、傾斜角度θ2は傾斜角度θ1よりも小さいことが好ましい。
In the present embodiment, the angle θ1 formed by the surface parallel to the central axis J through the
本実施形態において、第1傾斜面313の径方向外側端部は、第2傾斜面314の径方向内側端部と径方向に同じ位置または径方向内側 に位置する。こうすれば、金型を用いて天面部31を成形する際、金型を軸方向に抜くことができる。従って、天面部31に貫通孔310を容易に作成することができる。
In the present embodiment, the radial outer end portion of the first
図4は、回転部3を上方から見た上面図である。本実施形態において、貫通孔310は、平面視において、径方向に垂直な方向に長辺を有する長方形状である。このため、第1傾斜面313および第2傾斜面314を貫通孔310の長辺に沿って形成できる。すなわち、第1傾斜面313および第2傾斜面314の径方向に垂直な方向の長さを大きくできる。天面部31の上面において、モータ2の回転による遠心力によって径方向に流れる空気は、径方向に垂直な方向に大きく開口した貫通孔310の内部に流入しやすくなる。天面部31付近の空気を第1傾斜面313および第2傾斜面314に沿って効率よく貫通孔310から流し込むことができ、モータ2内部の冷却効果が向上する。ただし、貫通孔310は平面視において、例えば、円形、三角形、正方形等であってもよい。
FIG. 4 is a top view of the
本実施形態において、ロータホルダ36は、板部361と、少なくとも一つのホルダ孔362とを有する。板部361は、天面部31の軸方向下側に配置される。板部361には、板部361を軸方向に貫通するホルダ孔362が設けられる。貫通孔310の少なくとも一部は、軸方向から見てホルダ孔362と重なる位置に配置される。空気は軸方向上側から軸方向下側に向かって、貫通孔310とホルダ孔362を通ってモータ内部に流れる。これにより、ロータホルダ36の内部が冷却され、よりモータ2の冷却効果が得られる。
In this embodiment, the rotor holder 36 has a
本実施形態において、貫通孔310は、ホルダ孔362よりも開口面積の大きい第1貫通孔3101を含む。回転部3とを組み合わせる際に貫通孔310とホルダ孔362の周方向の位置がずれる可能性がある。その場合、軸方向から見て貫通孔310とホルダ孔362の両方とが重なる部分の面積が小さくなり、貫通孔310とホルダ孔362の両方を通る空気が少なくなる。しかしながら、貫通孔310の開口面積がホルダ孔362の開口面積よりも大きい場合、貫通孔310とホルダ孔362の周方向の位置がずれても、ホルダ孔362の大きさ分の開口面積を使って空気が取り込まれるため、冷却効果が低下することを抑制できる。
In the present embodiment, the through
本実施形態において、貫通孔310は、ホルダ孔362と同等の開口面積を有する第2貫通孔3102をさらに含む。すなわち、貫通孔310は、ホルダ孔362よりも開口面積の大きい第1貫通孔3101と、ホルダ孔362と同等の開口面積を有する第2貫通孔3102とを含む。回転部3を組み立てる場合、まず、ホルダ孔362に、ホルダ孔362の開口面積と同等の断面積を有するピンを通して固定する。その後、ホルダ孔362の上方から、ホルダ孔362を通ったピンに貫通孔310も通して組み合わせる。このとき、ホルダ孔362よりも開口面積の大きい第1貫通孔3101にピンを通して組み合わせると、開口面積の違いによって回転部3が動く可能性がある。しかしながら、ホルダ孔362と同等の開口面積を有する第2貫通孔3102にピンを通して組み合わせることにより、ピンと貫通孔310を組み合わせた時に、開口面積の違いによって回転部3が動くことを抑制できる。
In the present embodiment, the through
本実施形態において、貫通孔310は、複数の第1貫通孔3101と、複数の第2貫通孔3102とを有する。第1貫通孔3101と第2貫通孔3102とは周方向に交互に配置される。ただし、貫通孔310は、1つの第1貫通孔3101と、1つの第2貫通孔3102を有してもよい。
In the present embodiment, the through
図5は、変形例を説明するため図である。本変形例では、上述の実施形態と異なり、天面部31A、筒部32Aおよびロータホルダ36が単一の部材により構成される。図5に示すように、本変形例でも、天面部31Aは、貫通孔310Aの径方向内側において、貫通孔310Aの上縁部311Aから下縁部312Aに向かって中心軸Jから離れる方向に傾斜する第1傾斜面313Aをさらに有する。ただしこの場合、筒部32Aの内周面にマグネット34Aが配置される。すなわち、モータ2Aは筒部32Aの径方向外側において周方向に複数の羽根37が配置されないアウターロータ型のモータである。
FIG. 5 is a diagram for explaining a modified example. In this modification, unlike the above-described embodiment, the
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態及び変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。 The various technical features disclosed herein can be modified in various ways without departing from the gist of the technical creation. In addition, a plurality of embodiments and modifications shown in the present specification may be combined and implemented to the extent possible.
本発明はモータや送風機等に利用することができる。 The present invention can be used for motors, blowers and the like.
1・・・送風機
2・・・モータ
3、3A・・・回転部
31、31A・・・天面部
310、310A・・・貫通孔
3101・・・第1貫通孔
3102・・・第2貫通孔
311、311A・・・上縁部
312、312A・・・下縁部
313、313A・・・第1傾斜面
314・・・第2傾斜面
32、32A・・・筒部
33・・・シャフト
34・・・マグネット
35・・・ハウジング部
36・・・ロータホルダ
37・・・羽根
4・・・静止部
41・・・ステータ
42・・・ステータコア
42a・・・コアバック
42b・・・ティース
43・・・インシュレータ
44・・・コイル
45・・・回路基板
46・・・軸受ホルダ
5・・・軸受
J・・・中心軸
1 ...
Claims (7)
マグネットを有し、上下に延びる中心軸を中心として回転する回転部と、
ステータを有し、前記回転部を回転可能に支持する静止部と、
を有し、
前記回転部は、
前記中心軸を中心に軸方向に延びるシャフトと、
前記シャフトから径方向に延びる天面部と、
前記天面部から軸方向に延びる筒状の筒部と、
前記筒部および前記天面部の内側に配置されて前記マグネットを保持するロータホルダと、
を有し、
前記天面部は、
軸方向に貫通する少なくとも一つの貫通孔と、
前記貫通孔を形成する前記天面部の上面の上縁部と、
前記貫通孔を形成する前記天面部の下面の下縁部と、
を有し、
前記ロータホルダは、
前記天面部の軸方向下側に配置される板部と、
前記板部を軸方向に貫通する少なくとも1つのホルダ孔と、
を有し、
前記天面部が、
前記貫通孔の径方向内側において、前記貫通孔の前記上縁部から前記下縁部に向かって前記中心軸から離れる方向に傾斜する第1傾斜面をさらに有し、
前記貫通孔の少なくとも一部は、軸方向から見て前記ホルダ孔と重なる位置に配置され、
前記貫通孔は、前記ホルダ孔よりも開口面積の大きい第1貫通孔を含む、モータ。 It ’s a motor,
A rotating part that has a magnet and rotates around a central axis that extends vertically,
A stationary portion having a stator and rotatably supporting the rotating portion,
Have,
The rotating part is
A shaft extending in the axial direction around the central axis and
The top surface extending radially from the shaft and
A cylindrical tubular portion extending in the axial direction from the top surface portion and
A rotor holder arranged inside the cylinder portion and the top surface portion to hold the magnet, and
Have,
The top surface is
At least one through hole that penetrates in the axial direction,
The upper edge of the upper surface of the top surface that forms the through hole, and
The lower edge of the lower surface of the top surface that forms the through hole, and
Have,
The rotor holder is
A plate portion arranged on the lower side in the axial direction of the top surface portion and a plate portion
At least one holder hole that penetrates the plate portion in the axial direction,
Have,
The top surface is
Further inside the radial inside of the through hole is a first inclined surface that inclines in a direction away from the central axis from the upper edge portion of the through hole toward the lower edge portion .
At least a part of the through hole is arranged at a position overlapping the holder hole when viewed from the axial direction.
The through hole is a motor including a first through hole having a larger opening area than the holder hole .
前記貫通孔の径方向外側において、前記上縁部から前記下縁部に向かって前記中心軸に離れる方向に傾斜する第2傾斜面をさらに有する、請求項1に記載のモータ。 The top surface is
The motor according to claim 1, further comprising a second inclined surface that is inclined in a direction away from the central axis from the upper edge portion toward the lower edge portion on the radial outer side of the through hole.
前記筒部は、径方向外側において周方向に複数の羽根を有する、送風機。 A blower having the motor according to any one of claims 1 to 5.
The tubular portion is a blower having a plurality of blades in the circumferential direction on the outer side in the radial direction.
The blower according to claim 6, wherein the through hole further includes a second through hole having an opening area equivalent to that of the holder hole.
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