JPS63249450A - フアン駆動用電動機 - 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） この発明は、例えば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等のファン駆動用電動機に関す
るものである。

（従来の技術） 従来、空気調和機等に使用されるクロスフローファンの
回転駆動には、別体の電動機、例えば交流誘導電動機を
用い、その駆動軸とファンロータの回転軸とをカップリ
ングで連結する構成となされていた。このため上記駆動
用電動機を収納するためのスペースを装置内に必要とし
、装置が大型化する等の欠点があった。そこで近年にお
いては、直流ブラシレスモーフの回転子をファンロータ
の側板に直結する構成とすることによって、装置の小型
化を図る試みがなさ耗ている。そのような装置の具体例
が例えば実開昭６１−１７８０９５号公報に記載されて
いる。第９図にその装置を模式的に示しているが、同図
において、７１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７１の一方の側板７２の外方端
面に、直流ブラシレスモーフの回転子ケーシング７３が
固着されており、この回転子ケーシング７３の円筒部内
周面には、リング状の永久磁石７４が接着等により固着
されている。一方、支持フレーム７５から上記永久磁石
７４の中心貫通穴位置まで延びた円筒体７６には、その
先端部にコイル７７の巻装された固鉄子７８が配設され
ている。上記コイル７７への通電を制御して回転磁界を
形成することにより、回転子に対する回転力が誘起され
、これによりファンロータ７１が回転駆動される。

（発明が解決しようとする問題点） 上記構成の装置において、リング状永久磁石７４は、そ
の内周面の周方向に、Ｎ極とＳ極とが交互に現れるよう
に着磁されている。しかしながら、このように同一面内
で交互に異なる極を形成する構成では、形状を小形にす
る場合に強力な保磁力が得られず、また磁束密度分布も
悪いために、装置の小型化が充分にはなし得ないと共に
、スムーズな回転も得にくいという問題がある。一方、
上記のような永久磁石を個々の極毎に分割して配設する
構成とする場合には、通常上記のような永久磁石は高硬
度でかつ脆弱な材料で構成されるために、固定のための
ねじ穴加工等は困難であり、したがって熱的な影響等に
対して信頼性に欠ける接着により固着するか、或いは固
定組付けのための別部材が必要とされる。このように永
久磁石の組付けに際して固定の信頼性に欠けるものとな
ったり、或いは製作コストや組立工数の増加を伴うもの
となるという問題もある。

この発明は上記した従来の問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、永久磁石の組付けが容
易であると共に、回転性能の向上を図り得るファン駆動
用電動機を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明のファン駆動用電動機は、回転子５と、
回転磁界を形成するためのコイル３７を有して成る固定
子６とを有するファン駆動用電動機であって、上記回転
子５の円筒状ケーシング１５内に、その内周面に沿わせ
ると共に周方向に間隔を置いて複数の円弧状永久磁石２
０．２１を配設し、また上記各永久磁石２０．２１間に
、上記各周方向の間隔と略同一円弧長を有すると共に軟
質磁性材料より成る固定用異極部材２２．２３を設けて
いる。

（作用） 上記のファン駆動用電動機においては、円筒状ケーシン
グ１５の内周面に沿わせて複数の永久磁石２０．２１を
間隔を置いて配設すると共に、それらの間に軟質磁性材
料、例えば珪素鋼板等より成る固定用異極部材２２．２
３を配置して組立てる構成である。上記のような材料で
形成される異極部材２２．２３は切削加工も容易であり
、したがってこれを固定するためのねじ穴加工等も容易
に行うことができる。そして、これらの異極部材２２．
２３の周方向長さが上記各永久磁石２０．２１の間隔と
略−敗するようにしであるので、上記異極部材２２．２
３の固定組付けと同時に永久磁石２０．２１の位置規制
がなされて固定されることとなる。またこのような組付
状態において各永久磁石２０．２１間に位置する上記異
極部材２２．２３には、上記永久磁石２０．２１とは異
なる極が誘起されることとなるが、このような界磁状態
において例えば半径方向の厚さを周方向に沿って変化さ
せることによって磁束密度分布を改善することが可能で
あり、上記においては加工性の容易な異極部材２２．２
３を所定の形状に加工することにより、容易に磁束密度
分布の改善、すなわち回転性能の向上を図ることができ
る。

（実施例）　　　　　− 次にこの発明のファン駆動用電動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。

まず第２図には、例えば空気調和機の室内機等において
用いられるクロスフローファンに組付けられたこの発明
の一実施例におけるファン駆動用電動機の組立断面図を
示している。同図において、ｌは上記クロスフローファ
ンのファンロータであり、このファンロータｌの一方の
側板２には、その外方端面に、合成ゴム等の弾性材料よ
り成る略円板状の連結部材３が、接着等により固着され
ている。この連結部材３のファンロータ１側（図におい
て左側）端面には、その中心部領域にボス部４が形成さ
れており、このボス部４を上記側板２の中心貫通穴に嵌
入した状態で固着されている。

そして上記連結部材３の右側端面に、後述するように回
転子５が取着され、またこの回転子５内部に固定子６の
固着された固定軸７が挿通されている。なおこの固定軸
７の右側端部には、このファン駆動用電動機を、これが
組込まれる装置に固定するための固定ねじ穴が端面に穿
設されたエンドブラケット８がさらに固着されている。

第３図には上記各部品の分解斜視図を示している。同図
のように、ファンロータ１の側板２に固着される連結部
材３には、その中心部に貫通穴１１が穿設されると共に
、右側端面には４箇のピン状突起１２・・１２が形成さ
れている。一方、回転子５を構成するカップ状のケーシ
ング（以下、軸受支持部材と言う）１５には上記各ピン
状突起１２が嵌入し得る位置に挿通孔１６・・１６が穿
設されており、第２図のように、上記軸受支持部材１５
の中心膨出部１７を上記連結部材３の貫通穴１１に嵌入
させると共に、上記各ピン状突起１２を挿通孔１６にそ
れぞれ挿通させることによって、上記軸受支持部材１５
の連結部材３端面への密着取付は状態となされる。この
とき上記各ピン状突起１２の先端に上記挿通孔１６の穴
径よりも大きな拡径部が形成されていることにより、上
記密着取付状態からの離脱が防止されると共に、周方向
の位置ずれが防止され、回転子５の回転がファンロータ
１に確実に伝達されるようになされている。

上記カップ状の軸受支持部材１５内には、その円筒部内
周面に沿って、第３図に示すように、２箇の円弧状永久
磁石２０．２１と、例えば硅素鋼板等の軟質磁性材料よ
り成る２箇の略円弧状固定用異極部材（以下、異極部材
と言う）２２．２３とが交互に配置される。これらの永
久磁石２０．２１と異極部材２２．２３との軸方向寸法
、すなわち厚さは略同−となされている。一方、上記軸
受支持部材１５の垂直面には、上記永久磁石２０．２１
と異極部材２２．２３との各周方向両端部側がそれぞれ
位置する箇所に、計８箇の爪２４・・２４が突出成形さ
れており、これらの爪２４に当接する状態で上記永久磁
石２０．２１と異極部材２２．２３とは配設される。そ
して上記軸受支持部材１５を、その円筒部外周と嵌め合
う内径の円筒部を存する蓋体（以下、磁性部材と言う）
２５で覆い、この磁性部材２５の円筒面におけるねし挿
入穴２６と、上記軸受支持部材１５の円筒面におけるね
し挿入穴２７と、上記各異極部材２２．２３の外周面中
心位置に穿設されている雌ねじ２８との位置合わせを行
い、外方よりねじ２９で固定することにより回転子５の
組立てを完了する。

このとき上記永久磁石２０．２１と異極部材２２．２３
とは、その軸方向においては上記冬瓜２４と、上記磁性
部材２５の径方向内方へと曲げ成形された端部固定面３
０との間に挟持された状態で固定されることとなる。

一方、周方向においては、上記各異極部材２２．２３の
周方向長さを、各永久磁石２ｏ、２１間の周方向の間隔
と略−敗するように形成しており、このため各異極部材
２２．２３の固定と同時に永久磁石２０．２１の位置規
制がなされて周方向にも固定状態となる訳であるが、上
記実施例では、上記永久磁石２０．２１の固定をさらに
確実なものとするために、以下のような形状となされて
いる。つまり上記異極部材２２．２３を磁性部材２５外
方よりねじ２９で締付けていくことにより、上記異極部
材２２．２３は、それらの外周面を軸受支持部材１５の
内周面に沿って密着する方向に移動する。そしてこの際
に上記永久磁石２０．２１に対しても上記ねじ２９の締
付力が作用するようになされている。すなわち、第１図
に示すように、中心点対称位置に相対向して配置された
２箇の永久磁石２０．２１は、それぞれ径方向の厚さを
一定とした円弧状に形成されているが、周方向両端部に
おいては、内周面側に、径方向とは交差する傾斜面３３
が形成されている。そしてこれらの傾斜面３３に、上記
異極部材２２．２３の周方向端部の径小円弧部３４が当
接するようになされている。したがって、上記異極部材
２２．２３がそれぞれ前記したねじ２９の締付けにより
拡径方向に移動する場合には、上記径小円弧部３４とこ
れが当接する傾斜面３３とによって、上記永久磁石２０
．２１にもこれらを拡径方向に移動させるような力が作
用するのである。このため上記永久磁石２０．２１は、
その外周面を軸受支持部材１５の円筒部内周面に密着し
た状態で、かつ周方向両端部において上記異極部材２２
．２３からの拡径方向の力を受け、これにより周方向及
び径方向の位置が固定された取付状態となされるのであ
る。

上記のように回転子５を組立てた後、これを前記のよう
に連結部材３に組付け、さらにこの回転子５の内部空間
部に、第１図に示すように、星形に成形された６極の磁
極を有する固定子６を同心状に配設することによって、
ファン駆動用電動機が構成される。なお同図中３７は、
固定子６の各磁極に巻装されているコイルである。上記
固定子６は、第２図に示すように固定軸７の略中央部位
置に固着されている。この固定軸７は、第２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
パ部から基端側には小径部となされ、さらに段部を有し
て上記固定子６が固着されている軸部として形成されて
いる。そして前記した磁性部材２５の端部固定面３０の
中心開口を通して軸心上を上記固定軸７を挿入していく
ことで、前記した軸受支持部材１５の中心膨出部１７内
面に取着されている軸受４０の中心穴に挿通することと
なる。このとき上記固定軸７先端のテーパ部で案内され
て、小径部が容易に挿通するようになされている。そし
て上記した段部が上記軸受４０の軸方向端面に当接する
位置に位置させることによって、上記固定子６と、前記
永久磁石２０．２１及び異極部材２２．２３とは、軸方
向の中心が略一致する位置に位置決めされるようになさ
れている。

上記固定軸７の右側端部位置には、皿状のエンドブラケ
ット８が同心状に固着されている。このエンドブラケッ
ト８の外周から固定子５側に延びた短寸の円筒部４２の
端面には、これに当接するように円板状のプリント基板
４３が取着されている。このプリント基板４３と上記エ
ンドブラケット８との間には、上記円筒部４２の軸方向
長さに相当する空間４４が形成されており、この空間４
４に、このファン駆動用電動機の回転制御に必要な制御
回路部品が収納されている。つまり上記プリント基板４
３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８側に位置するようにマ
ウントしている。このとき上記空間４４の高さよりも高
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４３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Ｑや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８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４３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４４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。上記のように制御回路部品は
上記空間４４に収納している訳であるが、後述するよう
に、上記プリント基体４３から３箇のホール素子Ｈ（図
には１箇のみ図示）は、固定子６側に延びており、その
検知部はそれぞれ回転子５の永久磁石２０と異極部材２
３の内面に近接して配置されて、上記回転子５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
。

第４図には上記プリント基板４３における各素子の配置
図を、また第５図には制御回路図を示している。これら
の図において、０１〜Ｑ６はそれぞれトランジスタ、Ｃ
はコンデンサ、１１１〜Ｈ３はボール素子（第４図では
各リード線の取着位置を示す）、４６は上記ホール素子
での検出信号に応して、上記各トランジスタに駆動信号
を発する制御ｒｃをそれぞれ示している。

次に上記構成のファン駆動用電動機における作動状態に
ついて説明する。

上記各永久磁石２０．２１は、それぞれ内周面側が同一
の磁極、例えばＮ極となるように着磁されている。この
ような永久磁石２０．２１の間に、第１図のように配置
された異極部材２２．２３には、それらの内周面側が上
記とは異なる磁極、すなわちＳ極が現れるように磁化さ
れる。これにより回転子５側は周方向にＮ５ＮＳの４極
の界磁状態となる。一方、固定子６の隣り合う３つの極
の先端部側には、それぞれ第１図に示すように前記した
ホール素子ｌ１ｌ−８３が配置されており、これらのホ
ール素子層〜１１３によって上記回転子５の回転位置に
応じた磁場変化が検出される。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３７への通電が
周期的に制御されて固定子６側に回転磁界が発生される
。こうして回転子５が上記固定子６側の回転磁界によっ
て回転駆動され、この回転子５の回転が前記ファンロー
タ１に伝達される訳であるが、この際の回転性能を向上
するために、上記装置においてはさらに以下のような構
成となされている。

つまり、第１図に示すように前記各異極部材２２．２３
の周方向両端部側を、その中心部における径方向の厚さ
よりも徐々に小さくなるように、すなわちテーバ状に形
成しているのである。このため、各異極部材２２．２３
とその外周面を覆う軸受支持部材１５との間には、上記
両端部側に隙間を生じ、これにより各異極部材２２．２
３の外周面から各永久磁石２０．２１へと前記磁性部材
２５を伝う磁束は、特に上記各異極部材２２．２３の両
端部側において中心部側へと偏りを生ずることとなる。

このような磁束分布特性を与えた上記装置において、固
定子６との相対回転位置変化に伴う磁力線図を第６図（
ａ）〜第８図（ａ）に示している。なお第６図（ｂ）〜
第８図（ｂ）は、回転子側の各磁極部材に対して、この
実施例の装置におけるようなテーバ部を形成することな
く、４極とも同一形状で構成した場合の磁力線図である
。そして第６図（ａ）（ｂ）には回転子側の一つの極と
固定子側の一つの極との各中心を同一線上に位置した状
態（０゜位置）を、また第７図（ａ）［有］）には上記
よりも回転子が２２．５°回転した位置状態、第８図（
ａ）（ｂ）にはさらに回転子が４５°回転した位置状態
をそれぞれ示している。まず第６図（ｂ）〜第８図（ｂ
）の同一形状構成においては、第６図（ハ）の０＠位置
状態において磁束の局部的な集中傾向を生じ、それから
回転していくに伴って磁束は全体として略一様に分布す
る状態となる。つまり、回転子の回転に伴って９０゜毎
に磁束分布の大きな変動を繰返すこととなるのである。

このことは結局、回転駆動力の変動となって現れ、した
がって回転ムラを生ずる結果となる。一方、この発明の
実施例においては、第６図（ａ）〜第８図（ａ）に見ら
れるように、各異極部材２２．２３を半径方向に磁束が
通過する位置において、上記のようにテーバ部を形成し
ていることにより中心方向へと偏りを生じ、この結果い
ずれの回転位置状態においても、全体に略一様に分布し
た磁束密度状態が得られる。このことから回転駆動力の
変動を生じず、したがってスムーズな回転が可能となっ
て安定した回転性能を得ることができる。

以上の説明のように、上記実施例においては、永久磁石
２０．２１と異極部材２２．２３とを円周上に交互に配
設して回転子５を構成すると共に、さらに上記異極部材
２２．２３は加工の容易な、例えば硅素鋼板等により構
成するものであって、これらの異極部材２２．２３を適
当に加工することにより、低コストで上記永久磁石２０
．２１の固定組付が容易に行うことができると共に、磁
束密度分布の改善、すなわち回転性能の向上を図ること
も容易である。また上記実施例では、軸方向寸法を短寸
法とし得る直流ブラシレスモーフ構造と共に、このファ
ン駆動用電動機が組込まれる装置に固定子６を固定する
ためのエンドブラケット８に制御回路部品収納室を設け
ることにより、さらに制御部も含めて軸方向の短寸法化
を図っており、このためこれが組込まれる装置をさらに
小形化、コストダウンすることができる。また外部への
配線数も低減され、このため電気的な信頼性も向上され
たものとなる。さらに上記実施例においては、ファンロ
ータｌと回転子５とは合成ゴムより成る連結部材３を介
して連結する構成である。

クロスフローファン等のように軸方向長さの長いファン
ロータ１においては、心振れを生じ易く、これにモータ
を直結する場合には、装置全体の振動を生ずる恐れがあ
る。そこで、ファンロータ１との間に上記のような弾性
体を介設することによってファンロータ１の振動が吸収
され、装置への振動の伝播が防止される。

なお上記実施例はこの発明を限定するものではなく、こ
の発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば上記
実施例においては回転子側４極、固定子側６極の磁極数
構成としたが、その他の極数構成とすることができる。

また各永久磁石２０．２１の周方向両端部には傾斜面３
３を設け、異極部材２２．２３からの拡径方向の力が作
用するようにして、上記永久磁石２０．２１の固定がよ
り確実になされる構成としたが、その他、軸方向に永久
磁石と異極部材とのわずかな重なり部を設けることによ
って異極部材のねじの締付力が永久磁石にも作用する構
成等とすることもできる。また上記はクロスフローファ
ンのファンロータに取着する構成について説明したが、
その他の形式のファンに対してこの発明の適用が可能で
ある。

（発明の効果） 上記のようにこの発明のファン駆動用電動機においては
、永久磁石と異極部材とを周状に交互に配設して固定子
を構成すると共に、上記異極部材は加工の容易な軟質磁
性材料を用いて構成している。このため上記異極部材に
、固定に必要な例えばねじ六等の穴加工や、上記永久磁
石の固定機能をも有するような外形加工、さらには磁束
密度分布の改善をなし得るような形状へと加工すること
が容易であるので、永久磁石を有する回転子の組立てが
容易になし得ると共に、回転性能の向上を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例におけるファン駆動用電動
機の回転子の構成を示す断面図、第２図は上記装置の全
体構成を示す断面図、第３図は第２図の装置の分解斜視
図、第４図はプリント基板における回路部品の配置図、
第５図は制御回路図、第６図（ａ）〜第８図（ａ）は上
記装置における磁力線図、第６図（ｂ）〜第８図（ト）
）は、回転子における４箇の磁極部材を同一形状とした
場合の磁力線図、第９図は従来装置の全体構成を示す断
面図である。 ５・・・回転子、６・・固定子、１５・・・軸受支持部
材（ケーシング）、２０．２１・・・永久磁石、２２．
２３・・・異極部材、３７・・・コイル。 特許出願人　　　　　　　ダイキン工業株式会社代　理
　人　　　　　　　　西　　森　　正　　博１゛第４図 ［ 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、回転子（５）と、回転磁界を形成するためのコイル
   （３７）を有して成る固定子（６）とを有するファン駆
   動用電動機であって、上記回転子（５）の円筒状ケーシ
   ング（１５）内に、その内周面に沿わせると共に周方向
   に間隔を置いて複数の円弧状永久磁石（２０）（２１）
   を配設し、また上記各永久磁石（２０）（２１）間に、
   上記各周方向の間隔と略同一円弧長を有すると共に軟質
   磁性材料より成る固定用異極部材（２２）（２３）を設
   けていることを特徴とするファン駆動用電動機。