TWI790636B - 電動機 - Google Patents

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三和大輝
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山際昭雄
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Abstract

一種能夠抑制電動機的大型化的技術。本發明的一個實施方式的電動機包括：轉子，其構成為繞旋轉軸心旋轉自如，並且固定有渦輪風扇；定子，其配置於轉子的內側，具有爪極式定子單元，該爪極式定子單元包括繞旋轉軸心以環狀捲繞的線圈、以及以包圍線圈的周圍的方式設置的定子鐵芯；貫通孔，其設於轉子的一端部，並且貫通設置有定子的內側和固定有渦輪風扇的外側之間；以及流入路徑，其能夠使周圍的流體流入在軸向設於一端部的相反側的另一端部的定子單元的內側。

Description

電動機
本發明係關於電動機。
例如，有時在用於驅動風扇等的流體驅動機構的電動機中設置散熱器(參照專利文獻1)。
<先前技術文獻>
<專利文獻>
[專利文獻1]日本特開2008-207645號公報
但是，若在電動機中設置散熱器，則存在電動機變得大型化的可能性。
本發明的目的在於，提供一種能夠抑制電動機的大型化的技術。
在本發明的一個實施方式中，提供一種電動機，其包括：轉子，其構成為繞旋轉軸心旋轉自如，且固定有流體驅動機構；定子，其配置於該轉子的內側，並且具有爪極式的定子單元，該爪極式的定子單元包括繞旋轉軸心以環狀捲繞的線圈以及以包圍該線圈的周圍的方式設置的鐵芯； 孔部，其設於該轉子的一端部，並且貫通設有該定子的內側和固定有該流體驅動機構的外側之間；以及流入路徑，其能夠使周圍的流體流入在軸向設於該一端部的相反側的另一端部的該定子單元的內側。
根據本實施方式，藉由流入路徑，能夠使空氣流入設於另一端部的定子單元的內側，並且藉由一端部的孔部，能夠使流體流出。因此，在轉子的內側的定子自另一端部至一端部，在設有線圈的定子單元的內側製造出空氣的流動，從而能夠對線圈進行冷卻。由此，例如，不再需要設置電動機的冷卻用的散熱器等，或者即使需要設置散熱器等，亦設定為最小尺寸，從而能夠抑制電動機的大型化。
另外，在上述實施方式中，該流體驅動機構包括貫通表面側和固定於該定子的背面側之間的貫通孔，該孔部可以與該貫通孔連通。
另外，在上述實施方式中，包括支承部件，其在軸向的該另一端部支承該定子，該流入路徑可以包括在該轉子和該支承部件之間的間隙。
另外，在上述實施方式中，包括支承部件，其在軸向的該另一端部支承該定子，該流入路徑可以包括設於該支承部件中的貫通孔。
另外，在上述實施方式中，該鐵芯可以具有以自軸向觀察時至少一部分與該線圈重疊的方式設置的、在軸向貫通的貫通孔。
另外，在上述實施方式中，該鐵芯的貫通孔以開口在大致徑向延伸的方式設置，並且，以開口的周向的長度相對於徑向的長度相對較小的方式設置。
另外，在上述實施方式中，可以包括阻力部件，其使該定子的徑向的外端部的流路阻力相對增大。
根據上述實施方式，能夠提供一種能夠抑制電動機的大型化的技術。
1:空氣調節器的室內單元
10:轉子
11,11A~11C:轉子鐵芯
12:永久磁鐵
13:旋轉軸部件
14:連結部件
14A:貫通孔(孔部)
20:定子
21,21A~21C:爪極式定子單元
22:相間部件
22A:UV相間部件
22B:VW相間部件
23:端部部件
24:插通部件
25:軸承
30:固定部件(支承部件)
30A:槽部
32:軸承
34:螺栓
36:間隙(流入路徑)
38:貫通孔(流入路徑)
40:間隔物(阻力部件)
100:殼體
110:底板部
120:頂板部
120A:開口部
130:喇叭口
200:熱交換器
211:定子鐵芯(鐵芯)
211A:軛部
211B:爪磁極
211C:軛部
211D:插通孔
211E:貫通孔
212:線圈
300:渦輪風扇(流體驅動機構)
302:貫通孔
400:電動機
AX:旋轉軸心
LP:低壓空間
HP:高壓空間
圖1係概略示出第一實施方式的包括電動機的空氣調節器的室內單元的一個例子的縱剖視圖。
圖2係概略示出實施方式的電動機的一個例子的立體圖。
圖3係示出實施方式的定子的構成的一個例子的立體圖。
圖4係示出實施方式的定子單元的構成的一個例子的分解圖。
圖5係示出實施方式的定子單元的構成的另一例子的分解圖。
圖6係示出實施方式的電動機的一個例子的內部構造的縱剖視的立體圖。
圖7係概略示出第二實施方式的包括電動機的空氣調節器的一個例子的縱剖視圖。
圖8係概略示出第三實施方式的包括電動機的空氣調節器的一個例子的縱剖視圖。
圖9係示出第四實施方式的電動機的一個例子的橫剖視圖。
圖10係示出第五實施方式的電動機的一個例子的橫剖視圖。
圖11係示出另一實施方式的電動機的一個例子的縱剖視圖。
圖12係示出另一實施方式的電動機的另一例子的縱剖視圖。
以下，參照附圖對實施方式進行說明。
[第一實施方式]
對第一實施方式進行說明。
<空氣調節器的室內單元的概要>
首先，參照圖1，對第一實施方式的包括電動機400的空氣調節器的室內單元1進行說明。
圖1係示出第一實施方式的包括電動機400的空氣調節器的室內單元1的一個例子的縱剖視圖。
如圖1所示，空氣調節器的室內單元1包括殼體100、熱交換器200、渦輪風扇300、以及電動機400。空氣調節器的室內單元1例如以自圖1的狀態上下顛倒的狀態埋設於建築物的室內的頂棚。
殼體100用於容納熱交換器200、渦輪風扇300、以及電動機400等。殼體100包括底板部110、頂板部120、以及喇叭口130。另外，在頂板部120中設有用於自外部吸入空氣的開口部120A，並且在開口部120A的外緣處安裝喇叭口130。
熱交換器200與在旋轉的渦輪風扇300的作用下通過的空氣進行熱交換，從而使空氣變冷或者變暖。熱交換器200以與將旋轉軸心AX設定為中心的渦輪風扇300的外周側鄰接，並且包夾在底板部110和頂板 部120之間的方式設置。
渦輪風扇300(流體驅動機構的一個例子)自開口部120A吸入殼體100的內部的空氣通過熱交換器200。渦輪風扇300被旋轉驅動，從而在渦輪風扇300的上游形成空氣的壓力相對較低的空間(以下，稱為「低壓空間」)LP，在渦輪風扇300的下游形成空氣的壓力相對較高的空間(以下，稱為「高壓空間」)。渦輪風扇300安裝於電動機400的轉子10，自殼體100單體觀察時，其藉由電動機400安裝於底板部110中的自開口部120A露出的部分。渦輪風扇300具有以旋轉軸心AX為中心的向開口部120A側膨脹的形狀的凹部，在該凹部中容納電動機400。
電動機400旋轉驅動渦輪風扇300。固定部件30藉由螺栓34緊固於底板部110，從而電動機400被固定於底板部110中的自殼體100單體觀察時自開口部120A露出的部分。
<電動機的基本構成>
接下來，除了圖1之外還參照圖2~圖5，對本實施方式的電動機400的基本構成進行說明。
圖2是示出本實施方式的電動機400的一個例子的概要的立體圖。圖3是示出本實施方式的定子20的構成的一個例子的立體圖。具體而言，圖3是在圖2中省略了轉子10(轉子鐵芯11、永久磁鐵12、以及旋轉軸部件13)的圖示的圖。圖4是示出本實施方式的定子單元21的構成的一個例子的分解圖。圖5是示出本實施方式的定子單元21的構成的另一例子的分解圖。
需要說明的是，在圖2中，省略了圖1所示連結部件14的圖示。
如圖1、圖2所示，電動機400是所謂外轉子式，其由複數相(在本例中為三相)的電樞電流驅動。
電動機400包括轉子10、定子20、以及固定部件30。
如圖2所示，轉子(rotor)10相對於定子20配置於電動機400的徑向的外側，其構成為能夠繞旋轉軸心AX旋轉。轉子10包括轉子鐵芯11、複數個(在本例中為20個)永久磁鐵12、旋轉軸部件13、以及連結部件14。
轉子鐵芯(rotor core)11具有例如大致圓筒形狀，其以電動機400的旋轉軸心AX和圓筒形狀的軸心大致一致的方式進行配置。另外，轉子鐵芯11在電動機400的軸向中，具有與定子20大致同等的長度。轉子鐵芯11由例如鋼板、鑄鐵、鐵粉芯等形成。轉子鐵芯11例如在軸向中由一個部件構成。另外，如圖1所示，轉子鐵芯11可以以包括在軸向層積的複數個(在本例中為三個)轉子鐵芯11A~11C的形式構成。
複數個永久磁鐵12在轉子鐵芯11的內周面在周向以等間隔排列複數個(在本例中為20個)。另外，複數個永久磁鐵12分別以存在於自轉子鐵芯11的軸向的大致一端至大致另一端之間的方式形成。永久磁鐵12為例如釹燒結磁鐵、鐵酸鹽磁鐵。
複數個永久磁鐵12分別在徑向的兩端磁化有不同的磁極。另外，複數個永久磁鐵12中的在周向鄰接的兩個永久磁鐵12在面向定子20的徑向的內側磁化有彼此不同的磁極。因此，在定子20的徑向的外側，在徑向的內側磁化有N極的永久磁鐵12和在徑向的內側磁化有S極的永久磁鐵12於周向交替配置。
複數個永久磁鐵12分別在軸向可以由一個磁鐵部件構成， 亦可以由在軸向被分割成複數個(例如，與層積的轉子鐵芯11的部件的數量對應的三個)的磁鐵部件構成。在該情況下，構成在軸向被分割的永久磁鐵12的複數個磁鐵部件在面向定子20的徑向的內側全部磁化有相同磁極。
另外，如圖1所示，在周向配置的複數個永久磁鐵12例如可以替換為不同的磁極在周向交替磁化的圓環狀的環形磁鐵、塑膠磁鐵等的、在周向由一個部件構成的永久磁鐵。在該情況下，在周向中由一個部件構成的永久磁鐵可以在軸向中亦由一個部件構成，從而作為整體由一個部件構成。另外，與複數個永久磁鐵12的情況相同，在周向中由一個部件構成的永久磁鐵可以在軸向中被分割為複數個部件。另外，在採用在周向中由一個部件構成的塑膠磁鐵的情況下，可以省略轉子鐵芯11。
旋轉軸部件13具有例如大致圓柱形狀，其以圓柱形狀的軸心與電動機400的旋轉軸心AX大致一致的方式進行配置。旋轉軸部件13例如藉由設於插通部件24的軸向的兩端部的軸承25、32(參照圖1等)以可旋轉的方式被支承。如後所述，插通部件24固定於固定部件30。由此，旋轉軸部件13能夠相對於固定部件30繞旋轉軸心AX進行旋轉。旋轉軸部件13例如在軸向中，在與電動機400的固定部件30側的端部(以下，為了方便，稱為「電動機400的基端部」)相反側的端部(以下，為了方便，稱為「電動機400的頂端部」)藉由連結部件14與轉子鐵芯11連結。
連結部件14例如具有封閉轉子鐵芯11的大致圓筒形狀的開放端的形狀的大致圓板形狀。由此，轉子鐵芯11以及固定於轉子鐵芯11的內周面的複數個永久磁鐵12能夠與旋轉軸部件13的旋轉一同相對於固定部件30繞電動機400的旋轉軸心AX進行旋轉。
如圖1所示，連結部件14固定於渦輪風扇300的凹部、即渦輪風扇300的與面向開口部120A的表面側相反的背面側。由此，渦輪風扇300能夠伴隨轉子10的旋轉而進行旋轉。
需要說明的是，渦輪風扇300可以代替固定於轉子10的連結部件14而固定於轉子鐵芯11的徑向的外側的側面部。亦就是說，渦輪風扇300可以代替固定於轉子10的軸向的一端部而固定於轉子10的徑向的外端部。在該情況下，省略渦輪風扇300的面向連結部件14的部分、即渦輪風扇300中的相當於向開口部120A側膨脹的凹部的底的部分，自開口部120A觀察，可以為連結部件14以能夠用眼睛觀察的方式露出的構成。
如圖3所示，定子(stator)20配置於轉子10(即，轉子鐵芯11以及永久磁鐵12)的徑向的內側。定子20包括複數個(在本例中為三個)爪極式定子單元(以下，僅稱為「定子單元」)21、複數個(在本例中為兩個)相間部件22、端部部件23、以及插通部件24。
如圖4、圖5所示，定子單元21包括一對定子鐵芯211以及線圈212。
一對定子鐵芯(stator core)211(鐵芯的一個例子)以包圍線圈212的周圍的方式設置。定子鐵芯211由例如鋼板、鑄鐵、鐵粉芯等形成。定子鐵芯211包括軛部211A、複數個爪磁極211B、軛部211C、以及插通孔211D。
軛部211A在軸向視圖中具有圓環形狀，並且在軸向具有規定的厚度。
複數個爪磁極211B在軛部211A的外周面中在周向以等間隔配置，其分別自軛部211A的外周面朝向徑向的外側突出。爪磁極211B 包括爪磁極部211B1。
爪磁極部211B1具有規定的寬度，其以自軛部211A的外周面延伸出規定的長度的方式突出。
另外，爪磁極211B進一步包括爪磁極部211B2。由此，能夠確保被線圈212的電樞電流磁化的爪磁極211B的磁極面與轉子10的相對面積相對較大。因此，使電動機400的扭矩相對增加，從而能夠提高電動機400的輸出。
爪磁極部211B2以自爪磁極部211B1的頂端朝向一對定子鐵芯211另一者而在軸向延伸出規定的長度的方式突出。例如，如圖5所示，爪磁極部211B2可以不論自爪磁極部211B1的距離大小而其寬度恒定。另外，如圖4所示，例如，爪磁極部211B2可以具有隨著在軸向自爪磁極部211B1離開而其寬度變窄的錐形狀。
需要說明的是，爪磁極部211B2可以省略。
軛部211C以軛部211A的內周面附近的部分朝向一對定子鐵芯211的另一者突出規定量的方式構成，例如具有軸向視圖下外徑比軛部211A小的圓環形狀。由此，一對定子鐵芯211在彼此的軛部211C抵接，並且在與一對定子鐵芯211對應的一對軛部211A之間生成用於容納線圈212的空間。
在插通孔211D中穿過插通部件24。插通孔211D藉由軛部211A以及軛部211C的內周面實現。
線圈(coil)212在軸向視圖下被捲繞為圓環狀。線圈212其一端與外部端子電連接，其另一端與中性點或外部端子電連接。線圈212在軸向張配置於一對定子鐵芯211(軛部211A)之間。另外，線圈212以其 內周部比一對定子鐵芯211的軛部211C在徑向靠外側的方式捲繞。
如圖4、圖5所示，一對定子鐵芯211以一個定子鐵芯211的爪磁極211B與另一個定子鐵芯211的爪磁極211B在周向交替配置的方式組合。另外，若電樞電流在圓環狀的線圈212中流動，則形成於一對定子鐵芯211中的一者的爪磁極211B與形成於另一者的爪磁極211B彼此被磁化為不同的磁極。由此，在一對定子鐵芯211中，自一個定子鐵芯211突出的一個爪磁極211B具有與在周向鄰接且自另一定子鐵芯211突出的另一爪磁極211B不同的磁極。因此，藉由在線圈212中流動的電樞電流，在一對定子鐵芯211的周向，N極的爪磁極211B以及S極的爪磁極211B交替配置。
如圖3所示，複數個定子單元21在軸向層積。
在複數個定子單元21中，包括複數個相(在本例中為三相)的定子單元21。具體而言，複數個定子單元21包括與U相對應的定子單元21A、與V相對應的定子單元21B、以及與W相對應的定子單元21C。複數個定子單元21自電動機400的頂端部依次層積與U相對應的定子單元21A、與V相對應的定子單元21B、以及與W相對應的定子單元21C。定子單元21A~21C彼此以周向的位置錯開120°的電角度的方式配置。
需要說明的是，電動機400可以由2相以下的電樞電流驅動，亦可以由4相以上的電樞電流驅動。
相間部件22設於在軸向鄰接的不同的相的定子單元21之間。相間部件22例如為非磁性體。由此，能夠在不同的相的兩個定子單元21之間確保規定的距離，從而能夠抑制在不同的相的兩個定子單元21之間的磁通洩露。相間部件22包括UV相間部件22A、以及VW相間部件 22B。
UV相間部件22A設於在軸向鄰接的、U相的定子單元21A和V相的定子單元21B之間。UV相間部件22A具有例如具有規定的厚度的大致圓柱形狀(大致圓板形狀)，其在中心部分形成供插通部件24插通的插通孔。以下，對於VW相間部件22B亦可以相同。
VW相間部件22B設於在軸向鄰接的、V相的定子單元21B和W相的定子單元21C之間。
端部部件23設於層積的複數個定子單元21的電動機400的頂端部側的端部。具體而言，端部部件23以在軸向與定子單元21A面向定子單元21B一側的相反側的端面相接的方式設置。端部部件23具有例如具有規定的厚度的大致圓柱形狀(大致圓板形狀)，在其中心部分形成供插通部件24穿過的插通孔。端部部件23為例如非磁性體。由此，能夠抑制自定子單元21A(具體而言，電動機400的頂端部側的定子鐵芯211)的磁通洩露。
插通部件24在自電動機400的頂端部側依次穿過端部部件23、定子單元21A、UV相間部件22A、定子單元21B、VW相間部件22B、以及定子單元21C的狀態下，其頂端部固定於固定部件30。插通部件24例如在頂端部具有外螺紋部，藉由將其擰入固定部件30的對應的內螺紋部，從而固定於固定部件30。
另外，插通部件24例如具有大致圓筒形狀，在藉由內周面實現的孔部中以可旋轉的方式配置旋轉軸部件13。在插通部件24的頂端部，設有在電動機400的頂端部側以可旋轉的方式支承旋轉軸部件13的軸承25。
另外，插通部件24在電動機400的頂端側具有頭部，其具有比定子單元21的插通孔211D的內徑大的外徑。由此，例如，藉由插通部件24擰入固定部件30一定程度，能夠自頭部使朝向固定部件30的方向的力在軸向作用於端部部件23。因此，能夠以藉由端部部件23以及固定部件30包夾複數個定子單元21(定子單元21A~21C)以及相間部件22(UV相間部件22A、VW相間部件22B)的方式將其固定於固定部件30。由此，能夠以壓縮應力作用於定子鐵芯211的方式將其固定於定子單元21A~21C。特別是，壓粉磁心對於拉伸應力的強度較低，另一方面，其對於壓縮應力的強度相對較高。因此，即使在定子鐵芯211由壓粉磁心形成的情況下，亦能夠在強度方面以更合適的方法對定子單元21A~21C進行固定。
如圖1所示，如上所述，固定部件30藉由複數個螺栓34緊固於底板部110。由此，電動機400固定於底板部110。另外，固定部件30在與底板部110之間具有規定的間隔，在固定部件30與底板部110之間，夾設防震部件(例如，防震橡膠)。防振部件例如藉由螺栓34，與固定部件30一起共同緊固。
固定部件30(支承部件的一個例子)例如在軸向視圖下具有比轉子10(轉子鐵芯11)大的外徑的大致圓板形狀，在軸向具有規定的厚度。如上所述，轉子10藉由插通部件24以可旋轉的方式支承於固定部件30，定子20藉由插通部件24固定於固定部件30。
另外，如圖1所示，在固定部件30中，設有在電動機400的基端部側以可旋轉的方式支承旋轉軸部件13的軸承32。
<電動機的冷卻方法>
接下來，除了圖1~圖5之外，還參照圖6，對第一實施方式 的電動機400的冷卻方法進行說明。
圖6是示出本實施方式的電動機400的一個例子的內部構造的縱剖視的立體圖。
如圖1所示，在轉子10的連結部件14中，設有貫通供定子20配置的內側的空間以及供渦輪風扇300固定的外側的空間之間的貫通孔14A(孔部的一個例子)。貫通孔14A可以為一個，亦可以為複數個。在本例(圖1)中，在以連結部件14的旋轉軸心AX為中心的周向中，設置複數個貫通孔14A。
貫通孔14A以其至少一部分在軸向視圖下與位於電動機400的頂端部側的端部的定子鐵芯211中的未設置爪磁極211B(爪磁極部211B1)的部分重疊的方式設置。
另外，在渦輪風扇300中，設置貫通以自開口部120A能夠用眼睛識別的方式露出的表面側的部分以及供電動機400的連結部件14安裝的背面側的部分之間的貫通孔302。貫通孔302以與貫通孔14A連通的方式設置。由此，轉子10的內側的設置定子20的空間(即，被轉子10以及固定部件30包圍的空間)以及低壓空間LP之間以空氣能夠移動的方式連通。
需要說明的是，如上所述，渦輪風扇300固定於轉子10的徑向的外側面，在轉子10的一端部未以被渦輪風扇300覆蓋的方式在低壓空間LP露出的情況下，貫通孔14A可以不藉由貫通孔302而與低壓空間LP連通。
另外，在轉子10(轉子鐵芯11以及永久磁鐵12)中的與固定於連結部件14的軸向的一端部相反的另一端部和固定部件30之間，設置間隙36(流入路徑的一個例子)。這是由於轉子10相對於固定部件30旋轉。 由此，能夠使轉子10的內側的設置定子20的空間和高壓空間HP之間以空氣能夠移動的方式連通。
另外，如圖4~圖6所示，定子單元21的一對定子鐵芯211以各自的爪磁極部211B2在周向交替配置的方式組合，並且在鄰接的爪磁極部211B2之間設有規定的間隙。因此，定子單元21(定子鐵芯211)的在徑向外側的空間和定子鐵芯211的內側的線圈212被內包的空間(以下，為了方便稱為「定子單元21的內側的空間」)之間以空氣能夠移動的方式連通。
另外，定子單元21的一對定子鐵芯211在軸向視圖下以各自的爪磁極211B(爪磁極部211B1)在周向交替配置的方式組合。因此，藉由適當設定軸向視圖的端部部件23的形狀，定子單元21的在軸向外側的空間和在軸向位於端部的定子單元21A、21C的內側的空間之間以空氣能夠移動的方式連通。具體而言，端部部件23以在軸向視圖下鄰接的定子鐵芯211的未設置爪磁極211B(爪磁極部211B1)的部分在軸向視圖下具有重疊的區域的方式配置。同樣地，通過適當設定UV相間部件22A以及VW相間部件22B的形狀，層積的複數個定子單元21的內側的空間以空氣能夠在鄰接的定子單元21的相互間移動的方式連通。具體而言，UV相間部件22A以及VW相間部件22B可以分別具有跨過鄰接的兩個定子鐵芯211的雙方的未設置爪磁極211B(爪磁極部211B1)的部分的貫通部分。
如此，位於定子20的徑向的外側的間隙36與位於定子20的軸向的外側的連結部件14的貫通孔14A以及渦輪風扇300的貫通孔302之間藉由複數個定子單元21的內側的空間以空氣能夠移動的方式連通。亦就是說，藉由間隙36、轉子10的內側的空間、以及、貫通孔14A和貫通孔 302，實現了空氣能夠在高壓空間HP和低壓空間LP之間移動的狀態。由此，如圖1(虛線箭頭)所示，在電動機400的工作中，高壓空間HP的空氣藉由間隙36流入轉子10的內側的空間。並且，流入的空氣遍佈複數個定子單元21而在軸向通過各個定子單元21的內側的空間，並且藉由貫通孔14A以及貫通孔302向低壓空間LP流出。
在本實施方式的外轉子型的電動機400的情況下，包括線圈212的定子20在電動機400的徑向配置於相對內側，因此熱量易於聚積於電動機400的內部。
與此相對，在第一實施方式中，藉由自間隙36流入轉子10的內側，通過定子單元21的內側，自貫通孔14A以及貫通孔302排出的方式的空氣的流動，能夠對設於定子單元21的內側的線圈212進行冷卻。因此，能夠使電動機400的冷卻效率提高。另外，在能夠獲得充分的冷卻效率的情況下，不需要設置散熱器等的附加的冷卻構造，假設即使在未能獲得充分的冷卻效率的情況下，亦能夠將散熱器等的附加的冷卻構造的採用限定為最小限度。因此，能夠抑制電動機400的大型化。
[第二實施方式]
接下來，對第二實施方式進行說明。以下，電動機400的基本構成與上述第一實施方式等相同，因此引用圖2~圖5，以與第一實施方式不同的部分為中心進行說明。因此，有時簡略化或省略和第一實施方式相同或對應的構成等相關的說明。
<電動機的冷卻方法>
參照圖7，對第二實施方式的電動機400的冷卻方法進行說明。
圖7是概略示出第二實施方式的包括電動機400的空氣調節器的室內單元1的一個例子的縱剖視圖。
在第二實施方式中，電動機400之外的空氣調節器的室內單元1的構成(例如，殼體100、熱交換器200、以及渦輪風扇300等)可以與第一實施方式相同。因此，在圖7中，以電動機400附近的構成為中心描繪，省略了空氣調節器的室內單元1的構成中的頂板部120、喇叭口130、熱交換器200、以及渦輪風扇300等的圖示。
如圖7所示，在第二實施方式中，在固定部件30中設置槽部30A。
槽部30A以在將旋轉軸心AX設定為中心的徑向中包括全部轉子鐵芯11以及永久磁鐵12配置的位置的方式，遍佈將旋轉軸心AX設定為中心的周向的一部分或全部而設置。由此，能夠使轉子10(轉子鐵芯11以及永久磁鐵12)中的與固定於連結部件14的軸向的一端部相反的另一端部與固定部件30之間的間隙36相對增大。因此，在電動機400的工作時，藉由間隙36，能夠使流入轉子10的內側的空間的空氣(參照圖中的虛線箭頭)的流量相對增大。因此，能夠進一步使電動機400的冷卻效率提高。
[第三實施方式]
接下來，對第三實施方式進行說明。以下，由於電動機400的基本構成與上述第一實施方式等相同，因此引用圖2~圖5，以與第一實施方式不同的部分為中心進行說明。因此，有時簡略化或省略與和第一實施方式相同或對應的構成等相關的說明。
<電動機的冷卻方法>
參照圖8，對第三實施方式的電動機400的冷卻方法進行說 明。
圖8是示出第三實施方式的包括電動機400的空氣調節器的室內單元1的一個例子的縱剖視圖。
在第三實施方式中，電動機400之外的空氣調節器的室內單元1的構成(例如，殼體100、熱交換器200、以及渦輪風扇300等)可以與第一實施方式等相同。因此，省略其說明。
如圖8所示，在第三實施方式中，在固定部件30中設置貫通孔38。
貫通孔38在以旋轉軸心AX為中心的徑向中，配置於設置定子單元21C的位置。另外，貫通孔38以在軸向視圖中定子單元21C側的開口包括與固定部件30鄰接的定子鐵芯211的未設置爪磁極211B(爪磁極部211B1)的部分的至少一部分的方式設置。由此，貫通孔38能夠使定子單元21C的內側的空間和固定部件30的背側與底板部110之間的空間即高壓空間HP之間以空氣能夠移動的方式連通。因此，如圖8(虛線箭頭)所示，在電動機400的工作中，高壓空間HP的空氣除了藉由間隙36之外亦藉由貫通孔38流入轉子10的內側的空間。並且流入的空氣以遍佈複數個定子單元21的方式在軸向通過各個定子單元21的內側的空間，並且藉由貫通孔14A以及貫通孔302向低壓空間LP流出。因此，能夠使導入轉子10的內側的空間的空氣的流量增加，從而能夠進一步提高電動機400的冷卻效率。
另外，流入轉子10的內側的空間的空氣相對於位於電動機400的基端部的定子單元21C，在軸向自貫通孔38流入。因此，空氣易於接觸定子單元21C的線圈212，能夠使定子單元21C的冷卻效率提高，從而 能夠進一步使作為電動機400的全體的冷卻效率提高。
[第四實施方式]
接下來，對第四實施方式進行說明。以下，由於電動機400的基本構成與上述第一實施方式等相同，因此引用圖2~圖5，以與第一實施方式不同的部分為中心進行說明。因此，有時簡略化或省略與和第一實施方式相同或對應的構成等相關的說明。
<電動機的冷卻方法>
參照圖9，對第四實施方式的電動機400的冷卻方法進行說明。
圖9是示出第四實施方式的電動機400的一個例子的橫剖視圖。在圖9中，為了易於用眼睛辨認貫通孔211E，線圈212用虛線描繪。
在第四實施方式中，電動機400之外的空氣調節器的室內單元1的構成(例如，殼體100、熱交換器200、以及渦輪風扇300等)可以與第一實施方式等相同。因此，省略第四實施方式的包括電動機400的空氣調節器的室內單元1的圖示。
如圖9所示，在第四實施方式中，在爪磁極部211B1中設置貫通孔211E。
貫通孔211E在軸向貫通爪磁極部211B1。另外，貫通孔211E以其至少一部分在軸向視圖中與線圈212配置的徑向的位置重疊的方式設置。由此，例如，藉由間隙36被導入轉子10的內側的空間的空氣能夠一邊通過貫通孔211E，一邊在定子單元21的內側流動。因此，藉由貫通孔211E，能夠直接使空氣接觸線圈212。因此，能夠使電動機400的冷卻效率進一步提高。
另外，貫通孔211E以在軸向視圖下在徑向延伸的方式設置，其開口的周向的長度比徑向的長度短。由此，在徑向視圖下，能夠使爪磁極部211B1中貫通孔211E佔據的剖面積相對較小。因此，在定子鐵芯211中，能夠抑制貫通孔211E對於在徑向流動的磁通MF的流動的影響，從而能夠使電動機400的冷卻效率提高。
[第五實施方式]
接下來，對第五實施方式進行說明。以下，由於電動機400的基本構成與上述第一實施方式等相同，因此引用圖2~圖5，以與第一實施方式不同的部分為中心進行說明。因此，有時簡略化或省略與和第一實施方式相同或對應的構成等相關的說明。
<電動機的冷卻方法>
參照圖10，對第五實施方式的電動機400的冷卻方法進行說明。
圖10是示出第五實施方式的電動機400的一個例子的橫剖視圖。
在第五實施方式中，電動機400之外的空氣調節器的室內單元1的構成(例如，殼體100、熱交換器200、以及渦輪風扇300等)可以與第一實施方式等相同。因此，省略第五實施方式的包括電動機400的空氣調節器的室內單元1的圖示。
如圖10所示，在第五實施方式中，在定子單元21(一對定子鐵芯211)的在周向鄰接的爪磁極部211B2之間，間隔物40以遍佈整周抵接的方式設置。
間隔物40(阻力部件的一個例子)為例如非磁性體，其用於 定子單元21中的一對定子鐵芯的相互間的定位。間隔物40例如包括與爪磁極部211B2的徑向的內側的面以及爪磁極部211B1的軸向的內側的面抵接的圓環狀的內周部、以及自該部分向在周向鄰接的爪磁極部211B2之間的空間突出的外周部。由此，定子單元21的內側的空間中的外端部的流路阻力相對變大。因此，例如，藉由間隙36，被導入轉子10的內側的空間的空氣一邊通過在徑向更靠內側的空間(例如，圖10的由虛線包圍的範圍)，一邊在定子單元21的內側流動。因此，在定子單元21的內側中，空氣易於接觸在徑向相對靠內配置的線圈212，從而能夠進一步使電動機400的冷卻效率提高。
[第六的實施方式]
接下來，對第六實施方式進行說明。
上述第一實施方式~第五實施方式的構成可以適當組合。
具體而言，第二實施方式的槽部30A、第三實施方式的貫通孔38、第四實施方式的貫通孔211E、以及第五實施方式的間隔物40的至少兩者可以與第一實施方式的電動機400適當組合。
由此，能夠進一步使電動機400的冷卻效率提高。
[另一實施方式]
接下來，對另一實施方式進行說明。以下，由於電動機400的基本構成與上述第一實施方式等相同，因此引用圖2~圖5，以與第一實施方式不同的部分為中心進行說明。因此，有時簡略化或省略與和第一實施方式相同或對應的構成等相關的說明。
設於上述第二實施方式的固定部件30中的槽部30A可以用於使電動機400的冷卻效率提高的用途之外的不同的用途。以下，對槽部 30A的利用方法進行說明。
<槽部的利用方法的一個例子>
首先，參照圖11，對槽部30A的利用方法的一個例子進行說明。
圖11是示出另一實施方式的電動機400的一個例子的縱剖視圖。
在本例中，電動機400之外的空氣調節器的室內單元1的構成(例如，殼體100、熱交換器200、以及渦輪風扇300等)可以與第一實施方式相同。因此，在圖11中，以電動機400附近的構成為中心進行描繪，省略了空氣調節器的室內單元1的構成中的頂板部120、喇叭口130、熱交換器200、以及渦輪風扇300等的圖示。以下，對於後述圖12亦相同。
如圖11所示，在本例中，如上所述，與第二實施方式的情況相同，在固定部件30中設置槽部30A。
另一方面，在本例中，相對於上述第二實施方式的情況，轉子10即轉子鐵芯11以及永久磁鐵12的軸向的長度變長，在軸向，轉子鐵芯11以及永久磁鐵12的頂端部進入槽部30A之中。由此，能夠使永久磁鐵12的量相對增多。
轉子鐵芯11以及永久磁鐵12的軸向的長度相對於未設置槽部30A的情況(例如，上述第一實施方式的情況)的延長量可以與槽部30A的深度相同程度，亦可以比槽部30A的深度小。前者的情況下，優先永久磁鐵12的量，能夠最大限度地使永久磁鐵12的量增多。另外，後者的情況下，使永久磁鐵12的量相對增多，並且能夠進一步使電動機400的冷卻效率提高。
<槽部的利用方法的另一例子>
接下來，參照圖12，對槽部30A的利用方法的另一例子進行說明。
圖12是示出另一實施方式的電動機400的一個例子的縱剖視圖。
如圖12所示，在本例中，如上所述，與第二實施方式的情況相同，在固定部件30中設置槽部30A。
另一方面，在本例中，相對於上述第二實施方式的情況，轉子10在軸向向固定部件30側移動，轉子鐵芯11以及永久磁鐵12的頂端部進入槽部30A之中。由此，例如，相對於上述第二實施方式的情況，能夠使電動機400的軸向的長度相對變短(參照圖12中的第二實施方式的電動機400的長度L1、以及本例的電動機400的長度L2)。
電動機400的軸向的長度相對於未設置槽部30A的情況(例如，上述第一實施方式的情況)的縮短量可以與槽部30A的深度相同程度，亦可以比槽部30A的深度小。前者的情況下，優先電動機400的軸向的小型化，能夠最大限度地使電動機400的長度變短。另外，後者的情況下，實現了電動機400的軸向的小型化，並且能夠進一步使電動機400的冷卻效率提高。
需要說明的是，定子20的軸向的長度只要能夠確保轉子10的連結部件14與定子20之間的軸向的間隙，則可以維持為與上述第一實施方式等的情況相同。另外，與轉子10在軸向向固定部件30側移動相應地，定子20的軸向的長度可以進行縮短。
[作用]
接下來，對本實施方式的電動機400的作用進行說明。
在本實施方式(第一實施方式~第六實施方式)中，電動機400包括轉子10和定子20。具體而言，轉子10構成為能夠繞旋轉軸心AX旋轉，渦輪風扇300被固定。另外，定子20配置於轉子10的內側，其具有爪極式定子單元21，該爪極式定子單元21包括繞旋轉軸心AX以環狀捲繞的線圈212、以及以包圍線圈212的周圍的方式設置的定子鐵芯211。並且，在轉子10的一端部，設置貫通設置定子20的內側和設置渦輪風扇300的外側之間的貫通孔14A。另外，設置能夠使周圍的流體(空氣)流入設於電動機400的相反側的另一端部的定子單元21C的內側(即，線圈212的表面)的流入路徑。
由此，藉由流入路徑，使高壓空間HP的空氣流入設於另一端部的定子單元21C的內側，藉由一端部的貫通孔14A，能夠使流體向低壓空間LP流出。因此，以遍佈轉子10的內側的定子20的自另一端部至一端部的方式，在設置線圈212的定子單元21的內側製造出空氣的流動，從而能夠對線圈212進行冷卻。因此，能夠使電動機400的冷卻性能提高，例如，不再需要設置電動機400的冷卻用的散熱器等，即使需要設置散熱器等，亦能夠藉由設定為最小限度的尺寸，從而抑制電動機400的大型化。
需要說明的是，電動機400可以旋轉驅動渦輪風扇300之外的另一流體驅動機構。另外，電動機400可以旋轉驅動用於驅動空氣之外的流體的流體驅動機構。在該情況下，起到相同的作用．效果。
另外，在本實施方式(第一實施方式~第六實施方式)中，渦輪風扇300可以包括貫通在低壓空間LP露出的表面側和固定於定子20的背 面側之間的貫通孔302。並且，轉子10(連結部件14)的貫通孔14A可以與貫通孔302連通。
由此，即使在轉子10的一端部(連結部件14)的表面被流體驅動機構(渦輪風扇300)覆蓋的情況下，藉由貫通孔302，亦能夠使貫通孔14A與低壓空間LP連通。
另外，在本實施方式(第一實施方式~第六實施方式)中，固定部件30在軸向的另一端部(即，電動機400的基端部)支承定子20。並且，在能夠使周圍的流體流入定子單元21的內側的流入路徑中，可以包括轉子10與固定部件30之間的間隙36。
由此，具體而言，能夠製造出自間隙36導入高壓空間HP的空氣，使空氣在定子單元21的內部流通，並且使空氣自貫通孔14A向低壓空間LP流出的流動。
另外，在本實施方式(第三實施方式)中，固定部件30在軸向的另一端部(電動機400的基端部)支承定子20。並且，在能夠使周圍的流體流入定子單元21的內側的流入路徑中，包括設於固定部件30的貫通孔38。
由此，具體而言，能夠製造出自貫通孔38導入高壓空間HP的空氣，使空氣在定子單元21的內部流通，並且使空氣自貫通孔14A向低壓空間LP流出的流動。另外，被導入轉子10的內側的空間的空氣相對於電動機400的基端部的定子單元21，在軸向自貫通孔38流入。因此，空氣變得易於接觸定子單元21C的線圈212，從而能夠進一步提高電動機400的冷卻效率。
另外，在本實施方式(第四實施方式)中，定子鐵芯211具有 在軸向貫通的貫通孔211E，其以在軸向視圖下至少一部分與線圈212重疊的方式設置。
由此，藉由流入路徑被導入定子單元21的內側的空氣能夠一邊通過貫通孔211E一邊在軸向移動。因此，藉由貫通孔211E，能夠使空氣直接接觸線圈212。因此，能夠進一步使電動機400的冷卻效率提高。
另外，在本實施方式(第四實施方式)中，定子鐵芯211的貫通孔211E的開口在大致徑向延伸，並且，以開口的周向的長度相對於徑向的長度變得相對較小的方式設置。
由此，在徑向視圖下，能夠使定子鐵芯211(爪磁極部211B1)中通孔211E佔據的剖面積相對較小。因此，在定子20(定子單元21)的定子鐵芯211中，能夠抑制貫通孔211E對於在徑向流動的磁通的流動的影響。
另外，在本實施方式(第五實施方式)中，包括使定子20的徑向的外端部的流路阻力相對增大的間隔物40。
由此，與定子20的徑向的外端部相比，空氣易於通過內側的設置線圈212的部分。因此，空氣易於接觸線圈212，從而能夠進一步使電動機400的冷卻效率提高。
需要說明的是，只要能夠使定子20的徑向的外端部的流路阻力相對增大，則可以設置與間隔物40不同的另一阻力部件。在該情況下，亦起到相同的作用．效果。
[變形．變更]
以上，對實施方式進行了說明，但是應理解為在不超過申 請專利範圍的主旨以及範圍的情況下，形態、詳細內容的多種變更是可能的。
例如，對於上述實施方式的電動機400，可以替代應用於空氣調節器的室內單元1，或者除了應用於空氣調節器的室內單元1之外，還應用於空氣調節器的室外單元。
最後，本申請要求基於2020年6月10日申請的日本國專利申請2020-101141號的優先權，並且在本申請中以參照的方式引用日本國專利申請的全部內容。
1:空氣調節器的室內單元
10:轉子
11:轉子鐵芯
12:永久磁鐵
13:旋轉軸部件
14:連結部件
14A:貫通孔(孔部)
20:定子
24:插通部件
25:軸承
30:固定部件(支承部件)
32:軸承
34:螺栓
36:間隙(流入路徑)
100:殼體
110:底板部
120:頂板部
120A:開口部
130:喇叭口
200:熱交換器
300:渦輪風扇(流體驅動機構)
302:貫通孔
400:電動機
AX:旋轉軸心
LP:低壓空間
HP:高壓空間

Claims (7)

  1. 一種電動機，包括：轉子，其構成為繞旋轉軸心旋轉自如，且固定有流體驅動機構；定子，其配置於該轉子的內側，並且具有爪極式的定子單元，該爪極式的定子單元包括繞旋轉軸心以環狀捲繞的線圈、以及以包圍該線圈的周圍的方式設置，且具有自軛部之外周面朝向徑向之外側突出，而在軸向突出規定的長度之爪磁極部的鐵芯；孔部，其設於該轉子的一端部，並且貫通設有該定子的內側和固定有該流體驅動機構的外側之間；以及流入路徑，其能夠使周圍的流體流入至在軸向設於該一端部的相反側的另一端部的該定子單元的內側。
  2. 如請求項1之電動機，其中，該流體驅動機構包括貫通正面側和固定於該定子的背面側之間的貫通孔，該孔部與該貫通孔連通。
  3. 如請求項1或2之電動機，其中，該電動機包括支承部件，其在軸向的該另一端部支承該定子，該流入路徑包括在該轉子和該支承部件之間的間隙。
  4. 如請求項1或2之電動機，其中， 該電動機包括支承部件，其在軸向的該另一端部支承該定子，該流入路徑包括設於該支承部件中的貫通孔。
  5. 如請求項1或2之電動機，其中，該鐵芯具有以自軸向觀察時至少一部分與該線圈重疊的方式設置的、在軸向貫通的貫通孔。
  6. 如請求項5之電動機，其中，該鐵芯的貫通孔以開口在大致徑向延伸的方式設置，並且，以該開口的周向的長度相對於徑向的長度相對較小的方式設置。
  7. 如請求項1或2之電動機，其中，該電動機包括阻力部件，其使該定子的徑向的外端部的流路阻力相對增大。
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