JPS63249451A - 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れている。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タ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） 上記のようにファン駆動用電動機として直流ブラシレス
モーフ構成を採用し、またその回転子端面をファンロー
タの側板に直接固着する構造とすることによって、ファ
ン装置の軸方向長さの短縮化、すなわち小型化が可能と
なる。しかしながら、上記のような直流ブラシレスモー
フにおいては、固定子側に回転磁界を形成するための制
御回路がさらに必要となる。このような回転制御は、回
転子の回転位置を検出し、その検出信号に応じて所定の
タイミングでコイルへの通電を周期的に制御していくも
のであって、上記回転位置検出のために回転子に近接す
る位置にホール素子等の磁場検出素子が設けられ、この
ため固定子と回転子とから成るモータ本体と、上記制御
回路との間には、極数に応じた数のコイルへの通電用の
配線と共に、磁場検出信号線によっても接続される。し
たがって、モータ本体側は小型化されるものの、上記の
ような制御回路の配設スペースをさらに必要とし、また
空気調和機等への組込みに際し、多くの配線作業を必要
とすることから、組立工数の増加や、配線接続作業に伴
う信頼性の低下等を生じるという問題がある。

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、例えば空気調和機等へ
の装置に組込む際に、組立工数の低減、さらには配線接
続作業に伴う信転性の低下を防止し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、取付部に固定
されるエンドブラケット８に固定軸７を取着すると共に
、この固定軸７の中途部に、回転磁界を形成するための
コイル３７を有する固定子６を固着し、また永久磁石２
０．２１を有する回転子５のケーシング１５端面を上記
固定軸７の先端側で回転自在に支持して成るファン駆動
用電動機であって、上記エンドブラケット８の上記固定
子６側に、制御回路部品収納室４４を形成している。

（作用） 上記構成のファン駆動用電動機においては、例えば空気
調和機のフレーム等の取付部に固定されるエンドブラケ
ット８に取着された固定軸７に、固定子６と回転子５と
をそれぞれ取付けてモータ部を構成すると共に、さらに
上記エンドブラケット８の上記固定子６側の空間に制御
回路部品収納室４４を形成している。このようにモータ
部と制御部とを一体的に構成しているので、前記したよ
うな磁場変化の検出信号線やコイル３７への通電用配線
は予め内蔵配線として仕上げてお（ことができ、このた
め、例えば空気調和機等への組付けの際には、電源供給
線等のわずかな配線数に減少されるので、組立工数が大
幅に低減されると共に、配線作業に伴う信頼性の低下を
抑えることができる。

（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１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、１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１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、回転子５と、この
回転子５内部に挿通されると共に固定子６の固着された
固定軸７と、この固定軸７の右側端部に固着されたエン
ドブラケット８とから成るファン駆動用電動機が取着さ
れている。

第２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が嵌太し得る位置に挿通孔１６・・１６が穿
設されており、第１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２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
う内径の円筒部を有する蓋体（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２０．２１間の周方向の間隔
と略一致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。すなわち、第３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に対するねじ２９の
締付は力は、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力として作用するのである。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。

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３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１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１図において
左端側の先端がテーバ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の中心穴に挿通ずることと
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、前記のように、略円
板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は、例えばアルミニウム合金板
等の熱伝導性の良好な金属板から形成されているもので
あって、その外周縁と、中心貫通穴の周縁とには、上記
固定子６側にそれぞれ短寸の立上げ縁が形成され、上記
中心貫通穴周縁の立上げ縁の内周に上記固定軸７を嵌入
させて固着することによって、上記固定軸７の軸心とエ
ンドブラケット８の垂直面とが直交する取付状態となさ
れる。このエンドブラケット８の垂直面には取付穴（図
示せず）が適当箇所に穿設されており、この垂直面が空
気調和機のフレーム等の取付部に固定・支持されること
となる。一方、上記エンドブラケットの外周縁における
立上げ縁、すなわち円筒部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が
形成されており、この空間が制御回路部品収納室４４と
なされて、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４３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。このとき上記制御回路部品収納室
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制御回路部品収納室４４内に収
納している訳であるが、後述するように、上記プリント
基板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２３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、■１〜＋１３はホール素子（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
での検出信号に応じて、上記各トランジスタに駆動信号
を発する制御ＩＣをそれぞれ示している。またＴは２箇
の電源供給配線接続端子とアース端子とを有する外部接
続配線用のターミナルである。

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３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３図に示すように前記した
ホール素子旧〜１１３が配置されており、これらのホー
ル素子旧〜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３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、すなわちテーパ状に形
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パ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）　（ｂ）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）（ハ）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（ｂ）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、上記のようにテーパ部を形成し
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、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４４を
設け、回転制御に必要な回路部品を一体的に組込んでい
るので、これを組込む装置において従来の制御部を別に
設けた際に必要とされた余分なスペースが不要になると
共に、組込み時の外部配線接続作業も電源ライン及びア
ースのごく限られた配線数となり、このため組立工数が
大幅に低減されると共に、配線作業に伴う信頼性の低下
を抑えることができる。また上記のように制で１■部も
一体的に有する構成であるので、このファン駆動用電動
機単体で制御動作試験等が実施でき、そしてそのままの
内部配線状態で装置へ組込まれることとなるので、制御
の信頼性が確保される。なお上記実施例におけるエンド
ブラケット８の形状は、前記のよ゛うに周縁に立上げ縁
を有する盆形状となされており、このため制御回路部品
収納室４４に樹脂を流し込んで固化させ、各回路部品の
外気との接触を断つ構成とすることも容易であり、この
場合には多湿雰囲気が想定される使用環境における信頼
性がさらに向上されたものとなる。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、上記のように制御部も含めて軸方向の短寸化
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。また上記実施
例においては、永久磁石２０．２１と異極部材２２．２
３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ができる。さらに上記実施例に
おいては、ファンロータ１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
、回転子と固定子とから成るモータ部と制御部とを一体
的に構成しているので、例えば空気調和機等の装置に組
込む際の外部接続配線数が大幅に低減され、この結果、
組立工数の低減を図ることができると共に、配線作業に
伴う信頼性の低下を防止することが可能となる。

【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
機の全体構成を示す断面図、第２図は上記装置の分解斜
視図、第３図は回転子の構成を示す断面図、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Ｖ、第６図（ｂ）〜第８図（ｂ）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、７・・・固定軸、８・
・・エンドブラケット、１５・・・軸受支持部材（ケー
シング）、２０．２１・・・永久磁石、３７・・・コイ
ル、４４・・・制御回路部品収納室。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、取付部に固定されるエンドブラケット（８）に固定
   軸（７）を取着すると共に、この固定軸（７）の中途部
   に、回転磁界を形成するためのコイル（３７）を有する
   固定子（６）を固着し、また永久磁石（２０）（２１）
   を有する回転子（５）のケーシング（１５）端面を上記
   固定軸（７）の先端側で回転自在に支持して成るファン
   駆動用電動機であって、上記エンドブラケット（８）の
   上記固定子（６）側に、制御回路部品収納室（４４）を
   形成していることを特徴とするファン駆動用電動機。