JPH0810980B2 - 回転電力機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は電動機や発電機等の回転電力機に関するも
のである。

（従来の技術） 第５図に概略的に示す電動機（例えば、特願昭62−81
869号）を例にとって、従来の回転電力機を説明する
と、同図において、61は回転子であって、この回転子61
はカップ状のケーシング62の内周面に沿ってリング状に
永久磁石63を配設して成り、そしてケーシング62の底部
（同図上側）に中心膨出部64を形成し、その内面に軸受
65を取着した構成となされている。一方66は、コイル67
の巻装された固定子であって、皿状のブラケット68に固
着された固定軸69に取着されている。上記回転子61と固
定子66とは、互いに接近させて固定軸69をその先端部か
ら軸受65に挿通し、永久磁石63の内周面と固定子66の外
面部とを対面させることによって組立てられ、回転子61
を固定子66、すなわち固定軸69に対して回転自在に支持
するようにされている。この電動機はコイル67への通電
を制御して回転磁界を形成することによって回転子61に
対する回転力を誘起し、これにより回転子61か回転駆動
する。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記電動機においては、回転子61側と固定子
66側とをそれぞれ、固定軸69を軸受65と心合せしつつ互
いに接近させていく過程で、固定子66が永久磁石63によ
る吸引力を強く受けるようになり、そのためこの吸引力
によって固定子66と回転子61とが意に反して接近動作を
行い、その結果、心合せが困難となって、最終的に、例
えば、第６図に示すように、固定軸69が軸受65に挿通し
ない状態で固定子66が永久磁石63に吸着してしまうとい
ったように、組立作業に難を生じていた。このような不
具合は、電動機を小形化する目的で、強い磁力の得られ
る異方性磁石を使用するような場合に特に顕著に生じて
おり、またこのような不都合な現象が生ずることは、組
立作業の自動化を図る上での障害の一つとなっている。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目
的は、固定子と回転子とを相対的に接近させて軸を受に
挿通する際に、回転子と固定子とが永久磁石に起因して
生じる吸引力の影響を軸受けず、そのため組立作業を容
易に行うことが可能な回転電力機を提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明の回転電力機は、固定子５と回転子４
との一方に回転磁界を形成するためのコイル40を設ける
と共に、他方に永久磁石20を取着し、一方上記固定子５
と上記回転子４との一方に軸６を取着すると共に、他方
に軸受41を設け、上記回転子４と上記固定子５とを相対
的に接近させて上記軸６をその先端部から上記軸受41に
挿通し、上記回転子４を上記固定子５に対して回転自在
に支持して成る回転電力機であって、上記軸６の長さ
は、上記永久磁石20によって上記固定子５と上記回転子
４との間に生じる吸引力によって上記固定子５と上記回
転子４とに相対的な接近動作の生じ得る状態において
は、上記軸６の先端部が上記軸受41に挿入されているよ
うな長さに設定してあることを特徴としている。

（作用） 上記のように軸６の長さを設定したので、回転子４と
固定子５との相対的な接近を開始してから軸６の先端部
が軸受４の位置に位置するまでの間は、固定子５と回転
子４とが永久磁石20に起因して生じる吸引力によって意
に反して接近動作を行うことはなく、そのため軸６を軸
受41に挿通する作業を容易に行えることになる。

（実施例） 次にこの発明の回転電力機の具体的な実施例につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図には、空気調和機の室内機において用いられる
クロスフローファンのファン駆動用電動機にこの発明を
適用して構成した一実施例における装置の組立断面図を
示している。同図において、１はクロスフローファンの
ファンロータであり、このファンロータ１の一方の側板
２に、合成ゴム等の弾性材料より成る連結部材３を介し
て、回転子４が取着され、またこの回転子４内部に、固
定子５の固着された固定軸６が挿通されている。そして
この固定軸６の右側端部にはエンドブラケット７がさら
に固着されている。このエンドブラケット７の端面に
は、適当箇所に固定ねじ穴が穿設されており、このエン
ドブラケット７端面を、空気調和機の室内機内部の取付
面であるファンハウジングの左右両側板の、第１図に二
点鎖線で図示した右側板８にねじ固定するようになされ
ている。なお室内側熱交換器はファンハウジング内のフ
ァンロータ１の上流側に配設されており、左右側板間に
支持されている。

上記連結部材３は、その中心部に軸方向に貫通する貫
通穴11を有するリング状の部品であり、またその断面は
略Ｕ字状に形成されている。つまり上記貫通穴11を囲繞
する円筒部12と、この円筒部12の軸方向両端部位置から
それぞれ半径方向に広がる側板側固着面13及び回転子側
固着面14とから構成されている。上記側板側固着面13
は、側板２の端面に形成している凹部に嵌入されてこの
側板２との同心位置を与えられ、この状態で接着等によ
り固着される。一方、上記回転子側固着面14には、回転
子４を構成するカップ状のケーシング15における底面
（図において垂直面）が固着される。この垂直面には、
ファンロータ１側に突出する中心膨出部16が形成されて
おり、この中心膨出部16を上記貫通穴11に挿通し、両者
の同心位置状態を維持した状態で、接着等による固着取
付けが行われる。

次に上記回転子４の構成を、第４図の分解斜視図を参
照して説明する。この回転子４は、上記カップ状のケー
シング15と、このケーシング15の円筒部内周面に沿って
配設される４箇の永久磁石20と、上記ケーシング15の円
筒部における外周と略同径の内周面を有する略円筒状の
蓋体25とから構成されている。上記ケーシング15内に各
永久磁石20を固定するために、上記ケーシング15には、
その垂直面において、円周上４等配の位置で切起こされ
た４個の略弓状の係止片26・・26と、これらの係止片26
・・26間の円周上各２箇所の位置でそれぞれ切起こされ
た短寸の爪状の突起27・・27とが形成されている。一
方、上記各永久磁石20は磁気特性に優れた異方性磁石で
構成され、第３図に示すように、ケーシング15の円筒部
内周面の円周を略４等分する円弧長を有する形状に構成
されている。そして周方向両端部には半径方向に対して
傾斜する傾斜面52、52がそれぞれ形成されており、隣合
う永久磁石20の各傾斜面52間には、径方向外方に向かっ
て徐々に狭小となるテーパ状の隙間が形成される。そし
てこのテーパ状隙間に上記各弓状係止片26が軸心側より
嵌入して、上記永久磁石20の傾斜面52に当接するように
なされている。また上記各係止片26の切り起こし点は上
記当接位置より外周面側に形成されており、この結果上
記当接状態においては、各係止片26は半径方向内方へと
撓み変形を生じた状態となり、その弾性反力が上記各永
久磁石20を外周面側へ押圧する力として作用する。そし
てこの押圧力は、上記のように傾斜面52、52に作用する
結果、各永久磁石20を半径方向外方へと押圧してケーシ
ング15の円筒部内周面に密着させる力として作用すると
共に、円周方向にも押圧する力として作用する。このよ
うな押圧力が各永久磁石20の両端部にそれぞれ与えられ
る結果、各永久磁石20の半径方向の位置固定及び周方向
の位置固定が同時に与えられる。

上記係止片26は、第１図に示しているように、ケーシ
ング15の開口端（図において右端）側が軸心方向へと湾
曲するような略弓形形状に形成されており、したがって
上記各永久磁石20は、上記ケーシング15の開口端側から
このケーシング15の内周面に沿わせて軸方向左方へと押
し込んでいくことにより、上記係止片26は徐々に軸心方
向へと湾曲されて上記した組付状態となる。一方この組
付状態における軸方向の固定は、同図において下側の永
久磁石の断面に付記しているように、各永久磁石20の左
端面が前記した爪状突起27の先端部に当接することによ
ってまず左端側での位置決めがなされる。なおこの状態
において上記係止片26は、その軸方向中央部が各永久磁
石20の軸方向中央箇所に当接する。上記爪状突起27は、
第３図に示しているように、各永久磁石20に対し、両端
部側の各２点にそれぞれ当接するようになされている。
そしてこのとき、第１図のように、各永久磁石20の右側
端面は、ケーシング15の開口端と略同一位置に位置す
る。上記のような各永久磁石20の組付け後、前記蓋体25
がケーシング15に覆せられる。この蓋体25にはその周側
面の適当箇所に嵌合穴35が穿設されており、一方ケーシ
ングの周側面には、上記嵌合穴35にそれぞれ応ずる位置
に、半径方向外方へと突出成形された円弧状の係止片36
が形成されている。上記蓋体25を軸方向に押し込み、上
記係止片36を上記嵌合穴35内に嵌入させることによっ
て、上記ケーシング15への蓋体25の固定取付けがなさ
れ、回転子４の組立てが完了する。このとき、蓋体25の
右側端面には、径方向内方へと曲げ成形されると共に各
永久磁石20端面の外周側を全周に渡ってわずかに覆う固
定面37が設けられており、この固定面37と上記爪状突起
27との間で各永久磁石20が挟持されることとなって、軸
方向の固定が行われる。また上記回転子４を構成するケ
ーシング15の中心膨出部16の内面には軸受41が取着され
ている。上記のように回転子４を組立てた後、この回転
子４は前記のように連結部材３に組付けられる。

一方固定子５は、第４図に示すように、星形に成形さ
れた６極の磁極を有し、各磁極にはコイル40が巻装され
ている。上記固定子５は、第１図に示すように固定軸６
の略中央部位置に固着されている。この固定軸６は、第
１図において左端側の先端がテーパ状に形成されると共
に、そのテーパ部から基端側は小径部となされ、さらに
段部を有して上記固定子５が固着される軸部として形成
されている。

そして前記した蓋体25の固定面37の中心開口を通して
軸心上を上記固定軸６を挿入していくことで、前記した
ケーシング15の中心膨出部16内面に取着されている軸受
41の中心穴に、固定軸６の小径部が挿通することとなる
訳であるが、この固定軸６の固定子５固着位置から先端
部までの長さは、第２図に示すように、固定軸６の先端
部を軸受41の中心穴内に位置させたときの固定子５と回
転子４との相対位置関係が、永久磁石20によって固定子
５と回転子４との間に生じる吸引力によっては固定子５
と回転子４とが相対的に接近動作をなさないような位置
関係となるように、つまり上記軸６の長さは、上記永久
磁石20によって上記固定子５と上記回転子４との間に生
じる吸引力によって上記固定子５と上記回転子４とに相
対的な接近動作の生じ得る状態においては、上記軸６の
先端部が上記軸受41に挿入されているような長さに設定
されている。これについては後述する。

上記固定軸６の右側端部位置には、皿状のエンドブラ
ケット７が同心状に固着されている。このエンドブラケ
ット７の外周には、固定子５側に延びる短寸の円筒部42
が形成されており、この円筒部42に囲繞される空間は、
制御回路部品収納室43となされている。この収納室43内
には円板状のプリント基板44が配設されており、このプ
リント基板44に、このファン駆動用電動機の回転制御に
必要な制御回路部品が取付けられている。つまり上記プ
リント基板44に、抵抗素子、コンデンサ、ダイオード等
の制御回路部品を、上記エンドブラケット７側に位置す
るようにマウントしている。このとき収納室43の軸方向
高さよりも高い寸法を有するコンデンサ等の素子につい
ては、そのリード部を曲げ成形して上記プリント基板44
の面に沿わせて収納している。また図のように、パワー
トランジスタ45や制御IC46等の高発熱素子においては、
それらの冷却フィンを上記エンドブラケット８の内面
に、絶縁シート47を介して密着取付けしている。すなわ
ち上記のような高発熱素子に対しては、エンドブラケッ
ト７全体がそれらの放熱フィンとして作用するようにな
されているのである。以上のようなプリント基板44にお
ける各素子の配置、及び放熱構造とすることによって、
軸方向寸法の小さな空間内に回転制御に必要な制御回路
を構成し、これにより装置のコンパクト化、及び外部引
出配線数の低減を図っている。なお上記プリント基板44
から３箇のホール素子Ｈ（図には１箇のみ図示）は、固
定子５側に延びて、回転子４の回転位置に応じた磁場の
変化を検出し得るようになされている。

上記のようにファンロータ１に回転子４と固定子５と
を組立てた後、この組立体は空気調和機の室内機に組付
けられる。すなわちファンロータ１の、上記側板２とは
反対側の側板の軸心位置に固着されている回転軸（図示
せず）を室内機の本体フレームに軸受を介して取付け、
そして上記エンドブラケット７を本体フレームの取付面
にねじ固定する。これにより固定軸６と、この固定軸６
に固着されている固定子５との位置固定が与えられると
共に、ファンロータ１と回転子４との回転体も、上記固
定軸６によって回転自在に支持されることとなる。

次に上記構成のファン駆動用電動機の作動状態につい
て説明する。

前記した３つのホール素子H1〜H3は、第３図に示して
いるように、固定子５の隣り合う３つの極の先端部側
に、それぞれ配置されており、これらのホール素子H1〜
H3によって上記回転子４の回転位置に応じた各永久磁石
20による磁場の変化が検出される。そしてその検出信号
を受けて、所定のタイミングで前記制御IC46によって駆
動信号が発生され、これにより各コイル40への通電が周
期的に制御されて固定子５側に回転磁界が発生される。
こうして回転子４が上記固定子５側の回転磁界によって
回転駆動され、この回転子４の回転が前記ファンロータ
１に伝達されてファンロータ１が回転駆動される。

ところで固定軸６の長さは上記のように設定されてい
る訳であるが、これにより固定軸６を軸受41の中心穴に
挿通する作業が容易に行えることになる。すなわち固定
軸６を回転子４の蓋体25の固定面中心開口より挿入して
から、固定軸６の先端部が軸受41の中心穴内に位置する
までの間は、固定子５と回転子４とが永久磁石20に起因
して生じる吸引力によって、両者４、５が意に反して接
近動作を行うことがないのであって、その結果、固定軸
６を軸受41の中心穴に挿通する作業が容易に行えること
になるのである。しかも軸受41の固定軸６に対する取付
作業を、上記のように磁力の影響のない状態で行えるこ
とから、組立作業の自動化に際しては、軸受41と固定軸
６との相対位置決めだけに配慮すればよく、そのため組
立作業の自動化が行い易くなる。さらに上記実施例にお
いては、固定軸６の先端をテーパ状に形成してあるの
で、固定軸６を容易に軸受41の中心穴内方へと案内する
ことが可能である。

なお上記実施例においては永久磁石20を固定子５の外
周に配設する構成としているが、例えば固定子と永久磁
石の位置関係を内外逆にする構成とすること等も可能で
ある。また上記実施例においては固定子５にコイル40を
設け、回転子４に永久磁石20を取着した構成としたが、
その逆の構成とすることも可能である。さらに上記実施
例においては固定子５に軸、すなわち固定軸６を取着
し、回転子４に軸受41を設ける構成としたが、その逆の
構成をとることも可能である。しかも上記実施例におい
ては各永久磁石を弓状係止片等により回転子のケーシン
グに取付ける構成として説明したが、接着等のその他の
取付法による装置においてもこの発明の適用は可能であ
る。また上記実施例においては４個の円弧状永久磁石を
周上に配設した例を示したが、さらに多くの数に分割し
た永久磁石を設ける構成とすることも可能である。さら
に上記はクロスフローファンを回転駆動するファン駆動
用電動機として構成した例の説明であるが、上記直流ブ
ラシレスモータ構成以外のその他の形式の電動機や発電
機においてもこの発明を適用することができる。

（発明の効果） 上記したようにこの発明の回転電力機においては、軸
の先端部を軸受の位置に位置させたときの固定子と回転
子との相対位置関係が、永久磁石によって固定子と回転
子との間に生じる吸引力によっては固定子と回転子とが
相対的に接近動作をなさないような位置関係となるよう
に、軸の長さを設定してあるので、回転子と固定子との
相対的な接近を開始してから軸の先端部が軸受の位置に
位置するまでの間は、固定子と回転子とが永久磁石に起
因して生じる吸引力によって、両者が意に反して接近動
作を行うことはなく、そのため軸を軸受に挿通する作業
が容易に行えることになり、またこのことから組立作業
の自動化が容易に行えることにもなる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明を適用して構成したファン駆動用電動
機の組立断面図、第２図は上記ファン駆動用電動機の組
立途中の状態を示す概略断面図、第３図は第１図のII−
II線断面図、第４図は上記ファン駆動用電動機の分解斜
視図、第５図及び第６図はそれぞれ従来装置の回転電力
機の組立途中の状態を示す概略断面図である。 ４……回転子、５……固定子、６……固定軸（軸）、20
……永久磁石、40……コイル、41……軸受。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定子（５）と回転子（４）との一方に回
   転磁界を形成するためのコイル（40）を設けると共に、
   他方に永久磁石（20）を取着し、一方上記固定子（５）
   と上記回転子（４）との一方に軸（６）を取着すると共
   に、他方に軸受（41）を設け、上記回転子（４）と上記
   固定子（５）とを相対的に接近させて上記軸（６）をそ
   の先端部から上記軸受（41）に挿通し、上記回転子
   （４）を上記固定子（５）に対して回転自在に支持して
   成る回転電力機であって、上記軸（６）の長さは、上記
   永久磁石（20）によって上記固定子（５）と上記回転子
   （４）との間に生じる吸引力によって上記固定子（５）
   と上記回転子（４）とに相対的な接近動作の生じ得る状
   態においては、上記軸（６）の先端部が上記軸受（41）
   に挿入されているような長さに設定してあることを特徴
   とする回転電力機。