JPS62104451A - モ−タ一体形フアン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は直流ブラシレスモータとプロペラファンとを一
体させて構成したモータ一体形ファンに関する。

（従来の技術） 空気調和機の室ダ１ユニット等においては熱交換器に空
気を送るためのファンを備えているが、一般にはプロペ
ラファン（軸流ファン）が多用されている。

ところで空気調和機の大きさにより、ファンの容＠を変
えればファンの種類が多くなるので、最近ではファンを
駆動するモータの回転速度ケ変えることによって、ファ
ンの種類を少くしている。

現在−・般に用いられているファン駆動用モータは、誘
導電動機で、その中でも家庭用の小型空気調和機におい
てはコンデンサ運転形誘導電動機が最も多く、第８図に
示す如くモータ（Ｍ＋の軸（５）′とプロペラファンの
回転子１３ｒの軸とを突合わせてカップリングｔ「どに
より連結している。

そして、この誘導電動機を変速するには、主巻線（Ｗａ
、Ａ）の中間からタップリード線を引出して電源からの
供給を切替えることにより変速全可能としている。

（発明が解決しようとする問題点） 前述のタップ付誘導電！ｖＩ機に使用される回転速度は
変速比を太きくするために、停顛トルクよりも低い回転
速度で使用きれることが多く、従って供給電圧の変化あ
るいはファンの構造上のバラツキによる負荷の変化に太
きく影響さね５、著しく不安定である。

また、モータの完成品をファンに絹込むには・第８図に
示すように、モータケＩＩＹ納する容積を広く必要とし
てユニットが大きくなるのと、モータの占めるコストも
高く、組立てにも可成りの工数が加わる不経済な面を有
している。

このように従来の軸結形構造では種々の問題点を有して
いる実状に鑑みて本発明は成されたものテアッて、プロ
ペラファン１駆Ｕｒ用モータをプロペラファンの回転子
及びケーシングに−ｉｆさせた１α流ブラシレスモータ
に構成することによって、組立工数の減少及び送風機構
の小形化をはかり、さらに、ファン風量の制御性を高め
ようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明はプロペラファン１２１０回転子＋３１のボス部
＋４１を回転軸（６）と外筒部［６）とが同心の一体に
設けられてなる断面１１１字状に形成して、Ｎ磁極片（
７Ｎ）とＢＧｉ極片（７Ｓ）とを交互に隣り合わせて短
筒状に、かつ、各磁極の方向が短筒中心を向くように配
設してなる短筒形の永久磁石（７）を前記外筒部（６）
に内嵌着せしめる一方、鉄心の各様に巻線（初が巻装さ
ｔ”＋−、かつ貫通孔が中心に設けられた固定子鉄心（
８）を、前記回転軸（５）の遊挿入可能な孔が中心に設
けらハ、て一端側をケーシングＨ１に固定してなる取付
用部材ｆ＋０１に同軸的に外嵌着せしめて、前記固定子
鉄心（８）が回転軸＋１ｉ１と永久磁石（７）の間に同
心をなし位置する如く、前記回転軸（５）を取付用部材
（１ｏ）と固定子鉄心１８）との少くとも取付用部材（
１ｏ）に対して軸受を介し回転可能に支持せしめた構成
を特徴とする。

さらに本発明の第２＠目の発明は、前記固定子鉄心（８
）を過半部長が重合するように前記取付用部材）１０１
に外嵌着せしめ、さらに、前記回転軸（５）を取付用邪
材１１ｏ）と固定子鉄心（８）とに対し２個所で軸受を
介し回転可能、かつ、スラスト荷重の受止可能に支持せ
しめた構成を伺加したことを特徴とする。

（作用〕 本発明はプロペラファンｆ２＋の回転子＋３１　Ｋ　ｉ
’：’＋けるボス部１４）に嵌着し、一体化させたリン
グ状の永久ｍ　石＋７）がモータ回転子となり、ファン
ケージ”７　りに支持された固定子鉄心（８）が巻線を
有するモータ固定子となってブラシレス直流モータを形
成するので、前記巻線に電圧値全可変とし得るＦｆｒ流
電ｆＥを正逆交互に繰り返して印加することにより、フ
収納されてなる構造であって、ファンモータの軸方向寸
法を短くすることができる。

さらに第２番目の発明は回転軸１５）を固定子鉄心（８
）と取付用部材（１ｏ）とに２点支持きせることにより
軸振れがなく回転子と固定子とのＩＴｔｌの寸法精度を
高くし得る。

（実施例） −〇− 本発明の実施例について以下説明する。

第１図においてｆｌ＋はケーシングで、例えば空気調和
機の室外ユニットのケーシング枠体に取付けた幅狭の鉄
板によって形成される。

１２１はプロペラファンで、回転軸ヲケーシング１月に
直交させて該ケーシング目）に近設せしめており、プロ
ペラ７アン（２１の回転子＋３１は中心部にボス部１４
）ケ有］−でいて、該ボス部（４１の中心には回転軸（
５）を一体となして突ｖをせている。

１１１１記ボス部１４）は回転軸（５）ヲ中心として、
その周囲に円筒の外筒部ｆ６）が同心の一体をなして存
する縦断面が内字状に形成されていて、この外筒部（６
）の内壁に密挺させて短い円筒形の永久磁石（７）ヲ内
嵌着により固定している。

上記永久磁石（７）は・円弧片状をなす複数個の例えば
希土類系またはフェライト系からなるＮ磁極片（７Ｎ）
及びＳ磁極片（７Ｓ）を交互に隣り合わせて設けるＣと
によって・短筒状をなし、かつ、各磁極片（７Ｎ）　、
　（７Ｓ）　　を磁極の方向が短筒の中心に向くように
配設して、さらにその外周に磁気回路の一７一 部として兼ねさせる外枠としての鉄板１９１ヲ巻着させ
て形成した短筒形をなしており、従って所定形状の保持
が万全で組立ての処理が簡単となると共に、安定した磁
路が形成さね、てモータの運転特性をより効率よくする
ことができるようになっている。

叙上の構造を有する永久磁石１７）は、外径が外筒部（
６）の円筒内壁に密嵌入し得る寸法に形成せしめて、必
要に応じ接着剤を塗布した後、外筒部（６）囚に圧嵌合
させると共に所定位置で固定せしめるのである。

かくしてボス部１４）に一体させた永久磁石（７）に対
して組合わせることによって、直流ブラシレスモーフを
形成する機械要素としての固定子鉄心（８）は、中心に
前記回転軸よりも可成り大径の段付状に形成した貫通孔
が設けられてなるコアの外周に、巻線（ト）を介挿せし
めるスロットを永久磁石（７）の磁極片の数に対応ζせ
て等分散位置に設けていて、この各スロットに巻線（Ｗ
）全巻装させている。

なお、前記コアには大径孔と小径孔とが連続してなる段
付形貫通孔＋ｌｌｌが、中心に設けた前記貫通孔の周り
の等分中心角位置に複数個設けられていて、この貫通孔
ｆｌｌｌ　’ｅ取付固定用孔となしている。

しかして固定子鉄心（８）は、中心に設けた前記貫通孔
の大径部が回転軸（５）に嵌装したボールベアリングｆ
＋２１’ｊｚ密嵌入し得る内径寸法になっていると共に
、ポールベアリング＋１２１　ｉ介し、回転軸（５）の
周りに嵌合した状態では、外筒部が前記永久磁石（７）
の内周面に僅かな空隙を保持して相対向する如き寸法を
持つ中空円筒に形成している。

前記固定子鉄心（８）は取付用部材＋１０１　ｉ同軸的
に連繋させていて、この取付部材１０１　ｆｆｉ介し前
記ケーシング＋１１に固定せしめている。

上記取付用部材皿はアルミニウムダイカストにより形成
され、固定子鉄心＋８）の中心の貫通孔と略々同径をな
す貫通孔を有する３段形異径円筒をなしていて、小径部
は固定子鉄心＋８）の前記貫通孔の大径部に密嵌入し得
る外径を有して、前記固定子鉄心（８）を同軸に合心し
て支持する部分となり、中径部には前記貫通孔［＋１１
の小径側孔に貫挿し得る突起圓ヲ、前記小径部との境界
の段部端面から所定位置に分散させて所要個数突設させ
ており、をらに大径部には、ケーシングＩｌｌに固定す
るためのポル）（（７）：’螺合するためのねじ孔を複
数個分散して穿設せしめている。

次に図示例のモータ一体形ファンの組立て順序について
説明すると、ｌｉ’ｉｌ　２ｉ・子鉄心（８）の中心に
設けた貫通孔の大径部にボールベアリング１１２１　ｆ
　挿入して奥囚方に位置する段部に接当するまで押し込
み、次いでスラスト荷重を受止し得るように波形スプリ
ングワッシャー１（５）　ｋ前記ボールベアリング（１
２：に沿う位置まで挿入１〜で固定子鉄心（８）と取付
用部材（１０）とを同軸に結合はせる。

Ｔなわち、取付用部材（１０）の小径部を前記大径部貫
通孔に圧嵌大して、前記貫通孔ｆｌ１１の小径側孔に挿
通されてなる突起（１引・・・の突き出た先端部分を、
リベットのように押漬処理せしめることによって、固定
子鉄心（８）と取付用部材１１０）とは相互に密着固定
される。

つづいて翫永久磁石］７）が外筒部（６）に内嵌着され
てなる回転子１３）のボスｆｉ１４＋？：固定子鉄心（
８）に対して永久磁石（７）と前記回転軸（５）とが固
定子鉄心（８）の外側と内側とに同心に位置させる如く
遊嵌合させるが、この状態では、回転軸（５）が前記ボ
ールベアリング（１２）のインナレースに嵌合して回転
軸根元の段部がインナレースの側面に接当して軸方向の
位置決めが成さね、る。

次いで、回転軸（５）の先端部と取付用部材面の大径側
貫通孔内壁との間にボールベアリング＋＋３＋　ｋ　介
挿し、Ｏ形ワッシャ（６）　ｋ抜は止め用として回転軸
（５）に取り伺けることによって、固定子鉄心（８）に
嵌着したボールベアリング０２）と、このベアリング（
１２）に対し間隔を大きくとって取付用部材（１０）に
嵌着したボールベアリング（１３）との対によって、回
転振れカ少い組付けを行わせることが可能である。

しかる後、取付用部材＋１０１　’ｉボルト０η・・・
によりケーシング１１１に固着せしめて組み立てが完了
する。

この組立構造でファン＋２１が回転するとＭ、を押し出
すためにスラスト荷重が働いてボールベアリング（１２
）が押され後方に移動する。

このとき、ボールベアリング（１２１の側面が地利用部
材［１０１の小径部端面に援触したのでは異音を発する
こととなって好ましく　ｔ「いが、前述したように弾性
を有する波形スプリングワッシャｆ（５）　ｆ介挿して
いるので異音は発生（−ない。

しかして永久磁石（７）と固定子鉄心（８）との組にな
る直流ブラシレスモータの構造及び駆動の原理は第２図
乃至第７図を参照すれば明らかであるが、ホール素子ｋ
　ｆ、ｌ’ｌ込んだゲー）　ＩＯ，〜ゲートエ０６のホ
ールビ１〜ホールＨ３の出力は、回転子（永久磁石（７
）が該当する）の磁極間が近付くとのの出力を出し、磁
極［Ｓ］が近付くとθの出力となる（第２図及び第３図
参照）。

第４図と第５図とは回転子（７）全回転さぜるために固
定子巻線Ｃ朝による固定子側の磁極をどのようにすれば
良いかを示しているが、この場合は同転子（７）を右に
移動させるための固定子の極性であり一回転子である永
久磁石（７）の極性をホール素子で検出し、固定子鉄心
（８）の巻線（Ｗｌに流す電流の方向を決める。

第４図の付表は第４図及び第５図の状態を表にｆとめた
ものであって固定子鉄心（８）の巻線の符号は両図の左
端の巻線ｆｆ１Ｗ＋　　と決めて右方に順番に２、３．
・・・・・・・・・　６としている。

−万、タイミング１月〜（Ｖｌ〜（Ｘ′］は回転子（７
）が３０゜ずつ回転したときの状態を説明している。

また、第５図の付表はホール素子に現われる電圧を表に
まとめたものである。

さらに第６図は固定子鉄心（８）における巻線（５）の
結線された状態全示し、第４図及び第５図に夫々示す固
定子巻線の極性にするには、どう電流を流せばよいかを
示している。

巻線（Ｗ）は星形結線にし、固定子鉄心＋８）の巻線配
置はＷＡ、　、　ＷＡ２　　は第４図付表における巻線
番号の１及ヒ４　ｔ　”Ｂ＋　＊　ＷＢ２は同じく２及
び５　＋　　ＷＯｔ＋　”０”は同じく３及び６であっ
てホール素子Ｈ，はＷＡ　ＩＩ　Ｈ２はｗＢ、　、　　
Ｈ３はｗＣ，の巻かれている位置に取付けられ、この位
置に回転子（３１の磁極が来たときに正しく検知し得る
ように、適宜固定されている。

従って、第１図に示す如ぐ各磁極片（７Ｎ）　、　（７
Ｓ）の外側端部全固定子鉄心１８）の幅より外にはみ出
し得るように広幅に形成してホール素子ＣＩ（＋で磁極
全検出しやすいようにしており、か＼る形態は好適なも
のである。

このように、直流ブラシレスモータは、ホール素子で検
知されて指令される方向に回転し、電圧を上げ、この電
流全増加させることにより、大きいトルクが得られるの
で、同転速度を上昇することが可能である（第７図参照
）。

すなわち、巻線（Ｗ）に給電すると、トルク−速度特性
が第７図の如く供給電圧を変えるだけでモータのトルク
−速度曲線はＴＭ＋→ＴＭ４　＋　ＴＭ４　→ＴＭ貫と
連続で変化でき、ファン負荷特性曲線（ＴＦ）との交点
も常に回転速度が安定した交り方分している。

（発明の効果） 本発明は以上述べた構成及び機能を有していて、ファン
とモータとの共通化によって組立てが容易となり、しか
もモータとファンとで同じ役割りをなす軸受け、ケーシ
ング等が共用できることから、部品点数が大巾に減りコ
スト引下げに有効である。

生た、ファン回転子（３１のボス部１４１の側方に、取
付１ｆｒ　ｓ＜材＋＋０１　を介在させるスペースだけ
をケーシング：１）との間に持たせるだけで良いので空
気調和機の室ダ１ユニットに使用した場合、ユニットヲ
薄形のコンパクトに構成し得る利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明の１実施例の態様を夫々示し
、第１図は怪部略示構造図、第２図及び第３図は電気回
路図、第４図及び第５図は回転原理ｄ；λ明図、第６図
は固定子鉄心の巻線結線図、第７図は回転速度−トルク
線図、第８図は従来のモータ直結形ファンの略示構造図
である。 ＋１１・・°ケーシング、（２１・・・プロペラファン
。 １３１・・・回転子、（４）・０．ボスｇｌ　　Ｉ［ｉ
＋・・・回転軸。 （１＋１・・・外筒部、１７）・・・永久磁石。 （７Ｎ）・・・１ｑ磁様片、　　　（７Ｓ）・・・Ｓ磁
極片。 （８し・・固定子鉄心、１９）・・・鉄板。 １１０１　’書゛取付用部材。 ＬＤ− 第１図 第４図 −、）７４− 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プロペラファン（２）の回転子（３）のボス部（４
   ）を回転軸（５）と外筒部（６）とが同心の一体に設け
   られてなる断面山字状に形成して、Ｎ磁極片（７Ｎ）と
   Ｓ磁極片（７Ｓ）とを交互に隣り合わせて短筒状に、か
   つ、各磁極の方向が短筒中心を向くように配列して形成
   した短筒形の永久磁石（７）を前記外筒部（６）に内嵌
   着せしめる一方、鉄心の各極に巻線（Ｗ）が巻装され、
   かつ貫通孔が中心に設けられた固定子鉄心（８）を、前
   記回転軸（５）の遊挿入可能な孔が中心に設けられて一
   端側をケーシング（１）に固定してなる取付用部材（１
   ０）に同軸的に外嵌着せしめて、前記固定子鉄心（８）
   が回転軸（５）と永久磁石（７）の間に同心をなし位置
   する如く、前記回転軸（５）を取付用部材（１０）と固
   定子鉄心（８）との少くとも取付用部材（１０）に対し
   て軸受を介し回転可能に支持せしめてなることを特徴と
   するモータ一体形ファン。 ２、プロペラファン（２）の回転子（３）のボス部（４
   ）を回転軸（５）と外筒部（６）とが同心の一体に設け
   られてなる断面山字状に形成して、Ｎ磁極片（７Ｎ）と
   Ｓ磁極片（７Ｓ）とを交互に隣り合わせて短筒状に、か
   つ各磁極の方向が短筒中心を向くように配設して形成し
   た短筒形の永久磁石（７）を前記外筒部（６）に内嵌着
   せしめる一方、鉄心の各極に巻線（Ｗ）が巻装され、か
   つ貫通孔が中心に設けられた固定子鉄心（８）を、前記
   回転軸（５）の遊挿入可能な孔が中心に設けられて一端
   側をケーシング（１）に固定してなる取付用部材（１０
   ）に対して過半部長が重合し得る如く同軸的に外嵌着せ
   しめて、前記固定子鉄心（８）が回転軸（５）と永久磁
   石（７）の間に同心をなし位置する如く、前記回転軸（
   ５）を取付用部材（１０）と固定子鉄心（８）とに対し
   軸受を介し回転可能、かつ、スラスト荷重の受止可能に
   支持せしめてなることを特徴とするモータ一体形ファン
   。