WO2016084354A1

WO2016084354A1 - 電動機と電動機を備える冷凍機器

Info

Publication number: WO2016084354A1
Application number: PCT/JP2015/005786
Authority: WO
Inventors: 圭策中野; 知子従野; 誠治黒住
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2014-11-27
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2016-06-02
Also published as: CN207098823U

Abstract

本発明が対象とする電動機（２０）は、固定子（４）と、シャフト（５）と、回転子（７）と、焼結含油軸受である軸受（８）と、ハウジング（１０）と、樹脂部であるモールド樹脂（１１）と、を備える。回転子（７）は、固定子（４）と対向して位置する。軸受（８）は、焼結材（２４）を含み、シャフト（５）を回転自在に支持する。軸受（８）は、シャフト（５）とともに、ハウジング（１０）に圧入される。軸受（８）は、シャフト（５）をラジアル方向に支持する。

Description

電動機と電動機を備える冷凍機器

　本発明は、冷蔵庫や冷凍庫などの冷凍機器に用いられる電動機に関するものであり、特に、冷凍機器の庫内に取り付けられる送風機に用いられる電動機に関する。

　一般家庭において、冷蔵庫や冷凍庫などの冷凍機器は、大きな電力を消費する機器である。よって、冷凍機器には、省電力化が強く求められる。

　冷凍機器において、最も電力を消費する要素は、コンプレッサーである。なお、冷凍機器の庫内に取り付けられた送風機を利用すれば、冷凍機器は、消費電力を低減できる。具体的には、冷凍機器は、送風機を駆動して、庫内の冷気を強制的に循環する。庫内の冷気が強制的に循環されると、庫内の温度は低下する。庫内の温度が低下すれば、コンプレッサーの負荷は低減される。また、庫内の温度が低下すれば、コンプレッサーを駆動する回数は少なくなる。ところで、庫内とは、冷凍機器の内部空間であり、特に、収納空間をいう。

　したがって、高効率で、高い送風能力を備えた、庫内に取り付けられる送風機には、高い需要がある。なお、以下の説明において、庫内に取り付けられる送風機は、庫内ファンということもある。

　庫内ファンは、つぎの仕様に分けることができる。すなわち、庫内ファンには、交流駆動の庫内ファンと、直流駆動の庫内ファンと、がある。

　交流駆動の庫内ファンは、整流回路などが不要となるため、部品点数を少なくできる。よって、交流駆動の庫内ファンは、コストを低くできる。例えば、交流駆動の庫内ファンには、交流電源のみで駆動できる、隈取磁極型の誘導電動機を備えるものがある。

　直流駆動の庫内ファンは、整流回路などが必要である。しかし、直流駆動の庫内ファンは、電動機の効率が高いため、消費電力を少なくできる。例えば、直流駆動の庫内ファンには、無刷子の直流電動機を備えるものがある。

　近年、冷凍機器には省電力化の要望が高いため、庫内ファンは、直流駆動の庫内ファンが採用される傾向にある。

　ところで、冷蔵庫に代表される冷凍機器は、常時、運転している。よって、冷凍機器に用いられる庫内ファンには、長い駆動寿命を有することが求められる。

　庫内ファンの駆動寿命には、庫内ファンに用いられる電動機の構成部品が影響を与える。特に、電動機の構成部品のうち、電動機の回転動作を支える部品は、庫内ファンの駆動寿命に大きな影響を与える。電動機の回転動作には、軸受とシャフトとの摺動部分が大きく関係する。軸受とシャフトとの摺動部分には、摺動動作が円滑に行われるよう、潤滑油が供給される。よって、潤滑油も、庫内ファンの駆動寿命に大きな影響を与える。

　従来、直流駆動の庫内ファンに用いられる電動機には、低コストであること、および、長い駆動寿命を有することが求められる。よって、直流駆動の庫内ファンに用いられる電動機には、滑り軸受が使用される。特に、滑り軸受には、軸受内に潤滑油が含浸された焼結含油軸受が多く用いられる。

　ところで、軸受に用いられる潤滑油が、長い期間の駆動により減少した場合、軸受とシャフトとの間には金属接触が生じる。軸受とシャフトとの間に金属接触が生じると、庫内ファンに異音が発生することがある。あるいは、軸受とシャフトとの間に金属接触が生じると、シャフトと軸受とが焼き付くことがある。シャフトと軸受とが焼き付くと、庫内ファンは停止する。これらの不具合が生じた場合、庫内ファンは、寿命を迎える。

　そこで、庫内ファンに用いられる電動機は、潤滑油を保有する量を増加して、寿命を延ばす工夫がなされてきた。すなわち、電動機は、電動機の内部に大きな空間を確保して、潤滑油を含浸させたフェルトが取り付けられる。潤滑油が含浸されたフェルトは、軸受の周囲に取り付けられる。

　ところで、従来、庫内に用いられる庫内ファンは、電動機が有するシャフトが水平方向、あるいは、シャフトが鉛直上向きとなるように、取り付けられていた。

　また、冷蔵庫には、更なる収容能力の向上が求められている。近年、冷蔵庫は、収納能力を上げるために、庫内のレイアウトを変更して、収納容積を拡大することがある。この結果、庫内のレイアウト変更により、庫内ファンは、シャフトが鉛直下向きに取り付けられることがある。その他、庫内ファンは、シャフトが多様な方向に取り付けられることがある。

　図３０は、従来の電動機を示す断面図である。

　図３０に示すように、特許文献１で開示された電動機１２０は、固定子１０１と、回転子１０２と、出力軸側の保持ユニット１０３と、反出力軸側の保持ユニット１０４と、を備える。

　出力軸側の保持ユニット１０３は、回転子１０２を保持する。保持ユニット１０３は、蓋カバー１１５が底カバー１１１に圧入されて、構成される。底カバー１１１と蓋カバー１１５との内部には、軸受１１２と、弾性体であるバネ１１３と、フェルト１１４と、が含まれる。軸受１１２は、回転子１０２を支持する。バネ１１３は、軸受１１２を保持する。フェルト１１４は、潤滑油を含む。潤滑油は、軸受１１２と回転子１０２とが摺動する際、軸受１１２と回転子１０２との間に生じる摩擦を少なくする。

　反出力軸側の保持ユニット１０４は、保持ユニット１０３と同様の構成であり、さらに、スラスト板１１６を有する。スラスト板１１６は、回転子１０２を軸方向、すなわち、スラスト方向に回転子１０２を支持する。

　また、特許文献２では、フェルトを用いていない電動機が開示されている。特許文献２で示される電動機は、回転子が固定子よりも外側に位置する、アウターロータ型である。

特開２０１２－２５３９８５号公報特開平１０－１７８７５８号公報

　本発明が対象とする電動機は、固定子と、シャフトと、回転子と、焼結含油軸受と、ハウジングと、樹脂部と、を備える。

　固定子は、固定子鉄心と、固定子巻線と、を有する。固定子巻線は、固定子鉄心に巻き回される。

　シャフトは、回転中心を軸心として、軸心方向に延伸する。

　回転子は、固定子と対向して位置する。回転子は、シャフトに取り付けられる。回転子は、平面と、側面と、を有する。平面は、軸心と交差する方向に延伸する。側面は、磁性材を含む。側面は、平面上において、軸心に沿って延伸する。

　焼結含油軸受は、焼結材を含み、シャフトを回転自在に支持する。焼結含油軸受は、外周面と、内周面と、第１の端面と、を有する。外周面は、側面と向かい合って位置する。外周面は、軸心に沿って形成される。内周面は、外周面よりもシャフト側に位置する。内周面は、軸心に沿って形成される。内周面は、その表面上にシャフトと接する、複数の摺接部を含む。第１の端面は、外周面と内周面とを接続する。第１の端面は、軸心方向の一方の端部に位置する。

　ハウジングは、開口部と、筒状部と、を有する。開口部は、軸心方向の一方に位置する。筒状部は、外周面および第１の端面と向かい合う、内側表面を含む。筒状部は、軸心に沿って延伸する。

　樹脂部は、固定子とハウジングとを保持する。

図１は、本発明の実施の形態１における電動機の断面図である。図２は、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる回転子を、図１中、下方から見た概要図である。図３は、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる回転子を、図１中、下方から見た要部拡大図である。図４は、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる他の回転子を、図１中、下方から見た要部拡大図である。図５は、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる他の回転子を、図１中、下方から見た要部拡大図である。図６は、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる回転子の要部を説明する要部拡大図である。図７は、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる回転子を、図１中、下方から見た要部拡大図である。図８は、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる他の回転子の要部を説明する要部拡大図である。図９は、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる他の回転子を、図１中、下方から見た要部拡大図である。図１０は、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる他の回転子の要部を説明する要部拡大図である。図１１は、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる他の回転子の要部を説明する要部拡大図である。図１２は、本発明の実施の形態１における他の電動機の要部断面図である。図１３は、本発明の実施の形態１における他の電動機の断面図である。図１４は、本発明の実施の形態２における電動機の断面図である。図１５は、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる回転子を、図１４中、下方から見た概要図である。図１６は、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる回転子を、図１４中、下方から見た要部拡大図である。図１７は、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる他の回転子を、図１４中、下方から見た要部拡大図である。図１８は、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる他の回転子を、図１４中、下方から見た要部拡大図である。図１９は、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる回転子の要部を説明する要部拡大図である。図２０は、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる回転子を、図１４中、下方から見た要部拡大図である。図２１は、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる他の回転子の要部を説明する要部拡大図である。図２２は、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる他の回転子を、図１４中、下方から見た要部拡大図である。図２３は、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる他の回転子の要部を説明する要部拡大図である。図２４は、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる他の回転子の要部を説明する要部拡大図である。図２５は、本発明の実施の形態２における他の電動機の要部断面図である。図２６は、本発明の実施の形態３における電動機に用いられる回転子の要部を説明する要部拡大図である。図２７は、本発明の実施の形態３における電動機に用いられる他の回転子の要部を説明する要部拡大図である。図２８は、本発明の実施の形態３における電動機に用いられる他の回転子の要部を説明する要部拡大図である。図２９は、本発明の実施の形態４における冷凍機器を示す説明図である。図３０は、従来の電動機を示す断面図である。

　本発明の各実施の形態における電動機は、後述する構成により、高効率であり、長い駆動寿命を得ることができる。しかも、本発明の各実施の形態である電動機は、電動機本体の小型化を図ることができる。

　つまり、従来の電動機には、つぎの改善すべき点があった。すなわち、直流駆動の庫内ファンは、交流を直流に変換する整流回路等の電力変換部が必要となる。直流駆動の庫内ファンと交流駆動の庫内ファンとを比較した場合、直流駆動の庫内ファンは、構造が複雑であり、装置が大きくなっていた。

　冷凍機器、特に、冷蔵庫では、収納空間を大きくするために、庫内ファンには、小型化が求められる。

　そこで、直流駆動の庫内ファンを小型にするために、電動機は、潤滑油を含むフェルトを削除することが考えられる。しかし、フェルトを削除すれば、庫内ファンの寿命が短くなることが明らかである。

　なお、電動機にフェルトを用いる構成では、フェルトの一部が軸受の内部に入り込む虞がある。フェルトの一部が軸受の内部に入り込んだ場合、シャフトがロックすることがある。フェルトを用いる電動機は、潜在的に、品質面での改善点を有することになる。

　つぎに、特許文献２に開示された、アウターロータ型の電動機は、以下の理由により、冷凍機器に使用することに適していない。

　すなわち、一般的に、冷凍機器において、庫内ファンは、庫内ファンが有する電動機の外殻が庫内に固定されて、使用される。電動機は、電動機に含まれるシャフトの軸心方向に沿って外殻が挟み込まれて、庫内に固定される。

　一方、アウターロータ型の電動機は、電動機に含まれるシャフトとともに、電動機の外殻が回転する。

　よって、電動機の外殻が回転するアウターロータ型の電動機は、電動機の外殻が庫内に固定される庫内ファン用の電動機として、適していない。

　また、特許文献２に開示された、アウターロータ型の電動機は、主に、情報機器を冷却するために用いられる。

　なお、アウターロータ型の電動機は、冷凍機器のように、長い駆動寿命が求められる使用には適していない。

　つぎに、冷蔵庫が有する収納室の内部に、庫内ファンを用いるにあたり、電動機が有するシャフトを、鉛直下向きとなるように取り付けることがある。この場合、庫内ファンは、次の点に留意する必要がある。すなわち、庫内ファンにおいて、電動機には、羽根車が取り付けられたシャフトに、重み、つまり、スラスト荷重が生じる。

　例えば、特許文献１に開示された電動機は、磁石と固定子鉄心との間で生じている磁気吸引力のみで、スラスト荷重を支えている。よって、羽根車が重い、すなわち、スラスト荷重が大きい場合、電動機は、軸受と磁石とが接触するなどの不具合が生じる虞がある。

　そこで、本発明の各実施の形態における電動機は、庫内ファンの高効率化と小型化、および、長寿命化と高い信頼性の確保とを目的とする。

　以下、本発明の実施の形態について、図面と表とを参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具現化した一例であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。

　また、以下の説明では、冷凍機器に用いられる庫内ファンの駆動源である電動機が、例示される。庫内ファンは、冷凍機器である、冷蔵庫や冷凍庫等の庫内において、強制的に冷気を循環させる。

　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１における電動機の断面図である。図２は、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる回転子を、図１中、下方から見た概要図である。

　図３から図５は、それぞれ、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる回転子を、図１中、下方から見た要部拡大図である。

　図６、図８は、それぞれ、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる回転子の要部を説明する要部拡大図である。

　図７、図９は、それぞれ、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる回転子を、図１中、下方から見た要部拡大図である。

　図１０、図１１は、それぞれ、本発明の実施の形態１における電動機に用いられる他の回転子の要部を説明する要部拡大図である。

　図１２は、本発明の実施の形態１における他の電動機の要部断面図である。図１３は、本発明の実施の形態１における他の電動機の断面図である。

　図１に示すように、本発明の実施の形態１における電動機２０は、固定子４と、シャフト５と、回転子７と、焼結含油軸受である軸受８と、ハウジング１０と、樹脂部であるモールド樹脂１１と、を備える。

　固定子４は、固定子鉄心１と、固定子巻線３と、を有する。固定子巻線３は、固定子鉄心１に巻き回される。

　シャフト５は、回転中心７ａを軸心５ａとして、軸心方向に延伸する。

　回転子７は、固定子４と対向して位置する。回転子７は、シャフト５に取り付けられる。回転子７は、平面７ｂと、側面７ｃと、を有する。平面７ｂは、軸心５ａと交差する方向に延伸する。側面７ｃは、磁性材を含む。側面７ｃは、平面７ｂ上において、軸心５ａに沿って延伸する。

　焼結含油軸受である軸受８は、焼結材２４を含み、シャフト５を回転自在に支持する。焼結含油軸受である軸受８は、外周面８ｃと、内周面８ｄと、第１の端面８ｅと、を有する。外周面８ｃは、側面７ｃと向かい合って位置する。外周面８ｃは、軸心５ａに沿って形成される。内周面８ｄは、外周面８ｃよりもシャフト５側に位置する。内周面８ｄは、軸心５ａに沿って形成される。内周面８ｄは、その表面上にシャフト５と接する、複数の摺接部である、第１の摺接部８ａと第２の摺接部８ｂとを含む。第１の端面８ｅは、外周面８ｃと内周面８ｄとを接続する。第１の端面８ｅは、軸心５ａ方向の一方の端部に位置する。

　ハウジング１０は、開口部１０ａと、筒状部１０ｂと、を有する。開口部１０ａは、軸心５ａ方向の一方に位置する。筒状部１０ｂは、外周面８ｃおよび第１の端面８ｅと向かい合う、内側表面１０ｃを含む。筒状部１０ｂは、軸心５ａに沿って延伸する。

　樹脂部であるモールド樹脂１１は、固定子４とハウジング１０とを保持する。

　特に、顕著な作用効果を奏する構成は、以下のとおりである。なお、一部の図面では、図面を見易くするために、撥油剤２５の記載を割愛している。

　すなわち、図１、図２に示すように、電動機２０において、回転子７は、さらに、平面７ｂ上に、１つ以上の凸部２１を有する。平面７ｂ上には、側面７ｃが形成される。凸部２１は、軸心５ａを含む断面において、軸心５ａ方向に凸となる。凸部２１は、軸心５ａを中心とする環状である。

　なお、図３から図５に示すように、凸部は、つぎの形状でも実現できる。すなわち、図３に示すように、凸部２１ａは、楕円形の環状でも実現できる。図４に示すように、凸部２１ｂは、六角形の環状でも実現できる。その他、凸部２１ｂは、多角形の環状でも実現できる。図５に示すように、凸部２１ｃは、溝部２２を含む環状でも実現できる。

　また、図６、図７に示すように、電動機は、２以上の、軸心５ａを中心とする環状の凸部２１、２１ｄを有することがある。この場合、側面７ｃが形成される平面７ｂ上において、それぞれの凸部２１、２１ｄは、軸心５ａを中心とする内径が異なる。

　また、図８から図１０に示すように、電動機は、２以上の、軸心５ａを中心とする環状の凸部２１ｅ、２１ｆを有することがある。この場合、軸心５ａを含む断面において、それぞれの凸部２１ｅ、２１ｆは、平面７ｂからの高さが異なる。

　具体的には、図８、図９に示すように、凸部２１ｅ、２１ｆは、一体で、階段状に形成できる。あるいは、図１０に示すように、凸部２１ｅ、２１ｆは、互いに独立して形成できる。

　さらに、図１１に示すように、凸部２１ｅ、２１ｆ、２１ｇは、シャフト５側から側面７ｃ側に向けて、高さが低くなる階段状に形成できる。あるいは、凸部は、シャフト５側から側面７ｃ側に向けて、高さが高くなる階段状に形成できる。

　また、図１２に示すように、電動機２０において、樹脂部であるモールド樹脂１１は、平面７ｂと向かい合う面１１ａに、平面７ｂが有する凸部２１ｄに対向して凹となる、凹状段差部１１ｂをさらに有する。

　また、図１に示すように、電動機２０において、回転子７は、撥油部２３を有する。平面７ｂ上において、撥油部２３は、凸部２１よりも側面７ｃ側に位置する。撥油部２３は、撥油剤２５を保持する。撥油部２３は、軸心５ａを中心とする環状である。

　また、図１に示すように、第２の端面８ｆは、焼結含油軸受である軸受８が有する第１の端面８ｅの反対側に位置する。電動機２０は、平面７ｂと、平面７ｂと対向して位置する第２の端面８ｆとの間の距離をＡ１とする。電動機２０は、平面７ｂと、ハウジング１０が有する開口部１０ａとの間の距離をＡ２とする。電動機２０は、側面７ｃと、ハウジング１０を保持する樹脂部であるモールド樹脂１１の表面１１ｃとの間の距離をＡ３とする。

　このとき、回転子７は、距離Ａ１、Ａ２、Ａ３がいずれも１ｍｍ以下である。

　また、図１に示すように、電動機２０において、焼結材２４は、粉体２４ａと、皮膜材２４ｂと、を含む。粉体２４ａは、鉄を主成分とする。皮膜材２４ｂは、粉体を被覆する。皮膜材２４ｂは、銅を含む。

　さらに、図面を用いて、詳細に説明する。

　図１に示すように、固定子４は、固定子鉄心１と固定子巻線３との間にインシュレータ２を有する。インシュレータ２は、固定子鉄心１と固定子巻線３とを絶縁する。固定子鉄心１には、固定子巻線３が巻き回される。

　固定子４の内側には、回転子７が挿入される。電動機２０は、回転子７が固定子４の内側に位置して、回転する。電動機２０は、インナーロータ型電動機ともいう。

　回転子７は、永久磁石であるフェライト樹脂を含む磁石６を有する。シャフト５は、磁石６の中央を貫通して、磁石６に取り付けられる。シャフト５は、焼結含油軸受である軸受８とともにハウジング１０に圧入される。ハウジング１０は、金属材料で形成される。軸受８は、シャフト５と接する内側に、第１の摺接部８ａと第２の摺接部８ｂとを有する。シャフト５は、軸受８でラジアル方向に支持される。シャフト５は、スラスト板９でスラスト荷重が支持される。軸受８には、潤滑油が含浸されている。潤滑油は、シャフト５と軸受８との金属接触を防止する。

　さらに、電動機２０には、制御回路を含む、駆動回路が実装された回路配線板１４が内蔵される。回路配線板１４には、コネクタ１３を介してリード線１３ａ等が接続される。回路配線板１４は、リード線１３ａを介して、電動機２０の外部から、電源電圧や制御信号等を入力したり、出力したりする。

　本実施の形態１における電動機２０は、固定子４と、ハウジング１０と、回路配線板１４と、コネクタ１３とが、モールド樹脂１１で一体に成型される。

　ハウジング１０は、中空の円筒状をしたカップ形状である。ハウジング１０の内周径は、軸受８の外周径より狭い。よって、軸受８をハウジング１０に圧入すれば、シャフト５は、軸受８を介して、ハウジング１０によりラジアル方向に支持される。シャフト５は、ハウジング１０を介して、モールド樹脂１１にも支持される。

　さらに、回転子７が、モールド樹脂１１の内周側に挿入される。また、蓋カバー１２が、モールド樹脂１１に圧入される。

　モールド樹脂１１を成す樹脂材料は、適宜、熱硬化性樹脂の不飽和ポリエステル系樹脂、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂などから選択できる。また、モールド樹脂１１を成す樹脂材料は、適宜、熱可塑性樹脂のポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂などからも選択できる。本実施の形態１におけるモールド樹脂１１は、熱硬化性樹脂の不飽和ポリエステル樹脂を選択した。

　上述した電動機２０は、庫内ファンに用いることができる。電動機２０が有する回路配線板１４には、コネクタ１３を介して、電源電圧および制御信号等が供給される。固定子巻線３には、回路配線板１４に実装された駆動回路から駆動電流が供給される。固定子巻線３に駆動電流が流されると、固定子鉄心１には、磁界が発生する。

　固定子鉄心１から生じた磁界と磁石６から生じた磁界とが、吸引したり、反発したりすることで、回転子７は、シャフト５を回転中心とする、回転動作を行う。

　本実施の形態１における電動機２０は、磁石６とシャフト５とが、一体に成型されている。本構成とすれば、シャフト５の外径面５ｂと磁石６の内径面６ｂとの間を伝って、軸受８に含まれる潤滑油が、電動機２０の外部に漏れることを防止できる。

　潤滑油は、エステル系オイル、エーテル系オイル、ポリαオレフィン系オイル、鉱物油系オイル、シリコン系オイル、フッ素系オイルなどが使用できる。なお、同様の作用効果を得ることができれば、他のオイルを用いることもできる。

　磁石６は、軸受８の外周を囲う、カップ形状である。磁石６は、内径側に、階段状の段差が形成される。

　モールド樹脂１１は、軸受８が圧入されたハウジング１０の外周を覆っている。磁石６に形成された階段状の段差は、モールド樹脂１１の表面１１ｃと対向している。

　なお、カップ形状をした磁石６の側面７ｃとモールド樹脂１１の表面１１ｃとのクリアランス距離Ａ３は、１ｍｍである。

　本構成とすれば、軸受８を含む、回転動作の主要部分が、電動機２０を取り巻く外気と接することを抑制できる。

　すなわち、軸受８を含む、回転動作の主要部分は、モールド樹脂１１と磁石６とが成す隙間を大きく迂回して、電動機２０の外気と接する。モールド樹脂１１と磁石６とが成す隙間は、複数回の屈折が施されるとともに、１ｍｍの幅で形成される。よって、モールド樹脂１１と磁石６とが成す隙間は、空気の循環を妨げる構造となっている。

　したがって、回転子７が回転することで、軸受８に含まれる潤滑油が蒸気となっても、蒸気となった潤滑油は、軸受８の周囲に留まる。つまり、軸受８に含まれる潤滑油は、蒸発し難くなる。この結果、本実施の形態１における電動機２０は、長い駆動寿命を得ることできる。

　ところで、軸受８は、鉄粉に銅を被膜した焼結材２４で形成されている。

　従来、冷蔵庫の内部に用いられる電動機には、耐食性が求められていた。よって、従来の電動機は、銅粉を焼結材としていた。したがって、従来の軸受は、磁性を有していなかった。この結果、従来の電動機において、スラスト方向の磁気吸引力は、磁石と固定子鉄心との間でのみ発生していた。

　しかしながら、本実施の形態１における電動機２０に用いられる軸受８は、鉄粉に銅を皮膜した粉体を焼結して形成される。よって、軸受８は、耐食性を確保しながら、磁性を有することができる。

　本構成により、広義の回転子を成す部材は、磁性を有する、カップ形状に形成された磁石６と、軸受８と、金属製のハウジング１０と、で構成される。よって、広義の回転子は、従来の電動機と比べて、より強い磁気吸引力を発生できる。

　したがって、本実施の形態１における電動機２０は、電動機２０がシャフト５を鉛直下向きとなる姿勢に取り付けられたとしても、軸受８と磁石６とが接触することはない。よって、本実施の形態１における電動機２０は、信頼性が低下することを防止できる。

　また、磁石６は、カップ形状である。よって、電動機２０が、シャフト５を鉛直下向きにした姿勢で駆動される場合でも、潤滑油が電動機２０の外部へ漏れることを抑制できる。したがって、電動機２０が用いられる庫内ファンが、冷蔵庫の収納室などに取り付けられたとしても、収納室を汚すことを防止できる。収納室には、食品等が保存されるため、衛生的な状態を維持できる。

　また、図１に示すように、磁石６のカップ状の底部を成す平面７ｂには、リブである凸部２１が形成される。凸部２１の外周側に位置する、撥油部２３には、撥油剤２５が塗布される。

　本構成とすれば、電動機２０がシャフト５を鉛直下向きにした姿勢で駆動される場合でも、軸受８に含まれる潤滑油は、凸部２１の内周側に留まる。つまり、軸受８に含まれる潤滑油が、磁石６の側面７ｃ面へ流れることを防止できる。よって、本実施の形態１における電動機２０は、軸受８に含まれる潤滑油の漏れを、より一層、抑制できる。

　この結果、本実施の形態１における電動機２０は、さらに、長い駆動寿命を得ることができる。

　なお、磁石６に撥油剤２５を塗布する際、凸部２１は、撥油剤２５がシャフト５側に向かって流れることを防止できる。よって、凸部２１は、撥油剤２５を塗布する作業において、撥油剤２５を塗布する位置を決めることにも有効である。

　一例として、本実施の形態１における電動機２０と、図３０に示した従来の電動機１２０とを比較した場合、本実施の形態１における電動機２０は、軸心方向に２０％程度の薄型化が図れた。

　その主な要因は、従来の電動機１２０が有するフェルトを削減できたためと考えられる。よって、本実施の形態１における電動機２０が用いられる庫内ファンは、省スペース化を図ることができる。

　（実施例１）
　上述した構成を成す電動機を用いて、つぎの条件下における評価を行った。評価した内容は、電動機が有する潤滑油の減少量を測定した。この結果を実施例１として、表１に記載する。

　すなわち、電動機は、雰囲気温度２５℃で、駆動された。電動機は、シャフトが鉛直下向きとなるよう、取り付けられた。電動機は、３５００ｒ／ｍの回転数で駆動された。

　（実施例２）
　実施例２は、磁石６の側面７ｃとモールド樹脂１１の表面１１ｃとのクリアランス距離Ａ３が０．５ｍｍである。実施例１と実施例２とは、クリアランス距離Ａ３の距離以外、同様の構成である。

　本構成を成す電動機を用いて、実施例１と同条件下における評価を行った。評価した内容は、実施例１と同様、電動機が有する潤滑油の減少量を測定した。この結果を実施例２として、表１に記載する。

　（実施例３）
　実施例３は、磁石６の側面７ｃとモールド樹脂１１の表面１１ｃとのクリアランス距離Ａ３が１．５ｍｍである。実施例１と実施例３とは、クリアランス距離Ａ３の距離以外、同様の構成である。

　本構成を成す電動機を用いて、実施例１と同条件下における評価を行った。評価した内容は、実施例１と同様、電動機が有する潤滑油の減少量を測定した。この結果を実施例３として、表１に記載する。

　（実施例４）
　実施例４は、磁石６の側面７ｃとモールド樹脂１１の表面１１ｃとのクリアランス距離Ａ３が２ｍｍである。実施例１と実施例４とは、クリアランス距離Ａ３の距離以外、同様の構成である。

　本構成を成す電動機を用いて、実施例１と同条件下における評価を行った。評価した内容は、実施例１と同様、電動機が有する潤滑油の減少量を測定した。この結果を実施例４として、表１に記載する。

　（実施例５）
　図１３に示すように、実施例５における電動機２０ａは、つぎの構成とした。すなわち、電動機２０ａは、磁石６の側面７ｃと対向する位置に、モールド樹脂１１が存在しない。換言すれば、電動機２０ａは、磁石６の側面７ｃとハウジング１０との間に、モールド樹脂１１が存在していない。この差異以外、実施例１と実施例５とは、同様の構成である。

　本構成を成す電動機を用いて、実施例１と同条件下における評価を行った。評価した内容は、実施例１と同様、電動機が有する潤滑油の減少量を測定した。この結果を実施例５として、表１に記載する。

　（比較例１）
　図３０に示すように、比較例１として、特許文献１に開示された電動機１２０を用いた。なお、実施例１から実施例５と比較するため、電動機１２０では、潤滑油は軸受１１２にのみ含まれる。電動機１２０では、潤滑油はフェルト１１４に含まれない。

　なお、電動機１２０で用いられた、軸受１１２の材料と、潤滑油と、モールド樹脂の材料と、磁石の材料と、撥油剤と、シャフトと、スラスト板１１６とは、実施例１と同様のものである。

　本構成を成す電動機を用いて、実施例１と同条件下における評価を行った。評価した内容は、実施例１と同様、電動機が有する潤滑油の減少量を測定した。この結果を比較例１として、表１に記載する。

　表１には、実施例１から実施例５および比較例１について、電動機の耐久試験の結果が示される。表１では、電動機の耐久試験の前後において、電動機が有する潤滑油の量が変化した割合が示される。

　ここで、上述した条件は、冷凍機器に求められる条件を参考とした。すなわち、冷蔵庫や冷凍庫等の冷凍機器に用いられる電動機には、５万時間以上の駆動寿命を有していることが求められる。

　電動機が有する焼結含油軸受は、焼結含油軸受に含まれる潤滑油の量が所定量を下回ると不具合が生じる。

　具体的には、焼結含油軸受に含まれる潤滑油の量が、初期に含浸している量の８０％を下回ると、電動機から異音が生じ始める。その理由は、潤滑油の量が低下することにより、潤滑油の圧力が低下するためと考えられる。

　また、焼結含油軸受に含まれる潤滑油の量が、初期に含浸している量の６０％を下回ると、電動機は停止する。その理由は、潤滑油の量が不足することにより、シャフトと焼結含油軸受との間で潤滑不良が生じるためと考えられる。

　表１に示すように、実施例１から実施例５に示した電動機は、いずれの実施例も、試験後の潤滑油の量が試験前の潤滑油の量の６０％を上回っていた。よって、実施例１から実施例５に示した電動機を冷凍機器に用いた場合、いずれの実施例も、電動機が停止することはなかった。したがって、実施例１から実施例５に示した電動機は、いずれの実施例も、冷凍機器に用いることができる。

　特に、実施例１と実施例２に示した電動機は、試験後の潤滑油の量が試験前の潤滑油の量の８０％を上回っていた。よって、実施例１と実施例２に示した電動機は、電動機から異音が生じることがなかった。したがって、実施例１と実施例２に示した電動機は、静音性にも優れていることが確認できた。

　実施例１から実施例５に示した電動機は、比較例１に示した、従来の電動機と比較して、軸心方向の高さが２０％程度、薄型にできた。よって、実施例１から実施例５に示した電動機を用いれば、庫内ファンは省スペース化を図ることができる。

　したがって、実施例１から実施例５に示した電動機を用いた庫内ファンが、冷凍機器の庫内に取り付けられた場合、収納空間のデッドスペースを増やすことなく、庫内の冷気を効率よく循環することができる。

　この結果、本実施の形態１における電動機を用いた庫内ファンを冷凍機器に使用すれば、冷凍機器は、収納空間を損なうことなく、冷却性能を向上できる。

　（実施の形態２）
　図１４は、本発明の実施の形態２における電動機の断面図である。図１５は、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる回転子を、図１４中、下方から見た概要図である。

　図１６から図１８は、それぞれ、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる回転子を、図１４中、下方から見た要部拡大図である。

　図１９、図２１は、それぞれ、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる回転子の要部を説明する要部拡大図である。

　図２０、図２２は、それぞれ、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる回転子を、図１４中、下方から見た要部拡大図である。

　図２３、図２４は、それぞれ、本発明の実施の形態２における電動機に用いられる他の回転子の要部を説明する要部拡大図である。

　図２５は、本発明の実施の形態２における他の電動機の要部断面図である。

　なお、本実施の形態１における電動機と同様の構成については、同じ符号を付して、説明を援用する。

　図１４、図１５に示すように、電動機２０ｂにおいて、回転子７ｄは、さらに、平面７ｂ上に、１つ以上の凹部２６を有する。平面７ｂ上には、側面７ｃが形成される。凹部２６は、軸心５ａを含む断面において、軸心５ａ方向に凹となる。凹部２６は、軸心５ａを中心とする環状である。

　なお、図１６から図１８に示すように、凹部は、つぎの形状でも実現できる。すなわち、図１６に示すように、凹部２６ａは、楕円形の環状でも実現できる。図１７に示すように、凹部２６ｂは、六角形の環状でも実現できる。その他、凹部２６ｂは、多角形の環状でも実現できる。図１８に示すように、凹部２６ｃは、溝部２２を含む環状でも実現できる。

　また、図１９、図２０に示すように、電動機は、２以上の、軸心５ａを中心とする環状の凹部２６、２６ｄを有することがある。この場合、側面７ｃが形成される平面７ｂ上において、それぞれの凹部２６、２６ｄは、軸心５ａを中心とする内径が異なる。

　また、図２１から図２３に示すように、電動機は、２以上の、軸心５ａを中心とする環状の凹部２６ｅ、２６ｆを有することがある。この場合、軸心５ａを含む断面において、それぞれの凹部２６ｅ、２６ｆは、平面７ｂからの高さが異なる。

　具体的には、図２１、図２２に示すように、凹部２６ｅ、２６ｆは、一体で、階段状に形成できる。あるいは、図２３に示すように、凹部２６ｅ、２６ｆは、互いに独立して形成できる。

　さらに、図２４に示すように、凹部２６ｅ、２６ｆ、２６ｇは、シャフト５側から側面７ｃ側に向けて、深さが浅くなる階段状に形成できる。あるいは、凹部は、シャフト５側から側面７ｃ側に向けて、深さが深くなる階段状に形成できる。

　また、図２５に示すように、電動機２０ｂにおいて、樹脂部であるモールド樹脂１１は、平面７ｂと向かい合う面１１ａに、平面７ｂが有する凹部２６ｄに対向して凸となる、凸状段差部１１ｄをさらに有する。

　また、図１４に示すように、電動機２０ｂにおいて、回転子７ｄは、撥油部２３を有する。平面７ｂ上において、撥油部２３は、凹部２６よりも側面７ｃ側に位置する。撥油部２３は、撥油剤２５を保持する。撥油部２３は、軸心５ａを中心とする環状である。

　また、図１４に示すように、第２の端面８ｆは、焼結含油軸受である軸受８が有する第１の端面８ｅの反対側に位置する。電動機２０ｂは、平面７ｂと、平面７ｂと対向して位置する第２の端面８ｆとの間の距離をＡ１とする。電動機２０ｂは、平面７ｂと、ハウジング１０が有する開口部１０ａとの間の距離をＡ２とする。電動機２０は、側面７ｃと、ハウジング１０を保持する樹脂部であるモールド樹脂１１の表面１１ｃとの間の距離をＡ３とする。

　また、図１４に示すように、電動機２０ｂにおいて、焼結材２４は、粉体２４ａと、皮膜材２４ｂと、を含む。粉体２４ａは、鉄を主成分とする。皮膜材２４ｂは、粉体を被覆する。皮膜材２４ｂは、銅を含む。

　本構成とすれば、電動機２０ｂがシャフト５を鉛直下向きにした姿勢で駆動される場合でも、軸受８に含まれる潤滑油は、凹部２６内に留まる。つまり、軸受８に含まれる潤滑油が、磁石６の側面７ｃ面へ流れることを防止できる。よって、本実施の形態２における電動機２０ｂは、軸受８に含まれる潤滑油の漏れを、より一層、抑制できる。

　この結果、本実施の形態２における電動機２０ｂは、さらに、長い駆動寿命を得ることができる。

　なお、磁石６に撥油剤２５を塗布する際、凹部２６は、撥油剤２５がシャフト５側に向かって流れることを防止できる。よって、凹部２６は、撥油剤２５を塗布する作業において、撥油剤２５を塗布する位置を決めることにも有効である。

　（実施の形態３）
　図２６から図２８は、それぞれ、本発明の実施の形態３における電動機に用いられる回転子の要部を説明する要部拡大図である。

　なお、本実施の形態１、２における電動機と同様の構成については、同じ符号を付して、説明を援用する。

　図２６、図２７に示すように、電動機において、回転子７ｅは、平面７ｂ上に、１つ以上の凸部２１と、１つ以上の凹部２６と、を有する。平面７ｂ上には、側面７ｃが形成される。

　凸部２１は、軸心５ａを含む断面において、軸心５ａ方向に凸となる。凸部２１は、軸心５ａを中心とする環状である。

　凹部２６は、軸心５ａを含む断面において、軸心５ａ方向に凹となる。凹部２６は、軸心５ａを中心とする環状である。

　また、図２８に示すように、電動機において、回転子７ｅは、平面７ｂ上に、１つの凸部２１と、２つの凹部２６、２６ｄと、を有する。平面７ｂ上には、側面７ｃが形成される。

　凹部２６、２６ｄは、軸心５ａを含む断面において、軸心５ａ方向に凹となる。凹部２６、２６ｄは、軸心５ａを中心とする環状である。

　本実施の形態３で示すように、上述した実施の形態１と実施の形態２とは、組み合わせて用いることができる。

　以上の説明から明らかなように、本発明の実施の形態１から３における電動機は、電動機に用いられる回転子の平面に、１つ以上の凸部と、１つ以上の凹部と、を有する。凸部と凹部とは、組み合わせて形成することもできる。

　本構成とすれば、電動機が、電動機が有するシャフトがいずれの方向となるように取り付けられたとしても、潤滑油を電動機内に留めることができる。

　よって、本構成の電動機は、電動機本体の軸心方向の高さを抑制できる。また、本構成の電動機は、長い駆動寿命を得ることができる。

　（実施の形態４）
　図２９は、本発明の実施の形態４における冷凍機器を示す説明図である。

　なお、本実施の形態１から３における電動機と同様の構成については、同じ符号を付して、説明を援用する。

　図２９に示すように、本発明の実施の形態４における冷凍機器である冷蔵庫４０は、送風機３１と、制御部３２と、を備える。

　送風機３１は、実施の形態１から３で説明した電動機２０と、羽根車３０と、を有する。羽根車３０は、シャフト５に取り付けられる。

　制御部３２は、送風機３１を駆動する。

　本構成の冷蔵庫とすれば、実施の形態１から３で説明した電動機が奏する作用効果を、得ることができる。

　よって、本発明の実施の形態１から３における電動機によれば、冷凍機器に取り付けられる庫内ファンにおいて、電動機の高効率と小型化を図ることができる。

　また、本発明の実施の形態１から３における電動機によれば、冷凍機器に取り付けられる庫内ファンにおいて、長い駆動寿命と高い信頼性を確保することができる。

　本発明の電動機は、例えば、冷蔵庫や冷凍庫などの冷凍機器が有する収納室に取り付けられる、庫内ファンに用いることができる。

　１　固定子鉄心
　２　インシュレータ
　３　固定子巻線
　４，１０１　固定子
　５　シャフト
　５ａ　軸心
　５ｂ　外径面
　６　磁石
　６ｂ　内径面
　７，７ｄ，７ｅ，１０２　回転子
　７ａ　回転中心
　７ｂ　平面
　７ｃ　側面
　８　軸受（焼結含油軸受）
　８ａ　第１の摺接部（摺接部）
　８ｂ　第２の摺接部（摺接部）
　８ｃ　外周面
　８ｄ　内周面
　８ｅ　第１の端面
　８ｆ　第２の端面
　９，１１６　スラスト板
　１０　ハウジング
　１０ａ　開口部
　１０ｂ　筒状部
　１０ｃ　内側表面
　１１　モールド樹脂（樹脂部）
　１１ａ　面
　１１ｂ　凹状段差部
　１１ｃ　表面
　１１ｄ　凸状段差部
　１２，１１５　蓋カバー
　１３　コネクタ
　１３ａ　リード線
　１４　回路配線板
　２０，２０ａ，２０ｂ，１２０　電動機
　２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ，２１ｆ，２１ｇ　凸部
　２２　溝部
　２３　撥油部
　２４　焼結材
　２４ａ　粉体
　２４ｂ　皮膜材
　２５　撥油剤
　２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄ，２６ｅ，２６ｆ，２６ｇ　凹部
　３０　羽根車
　３１　送風機
　３２　制御部
　４０　冷蔵庫（冷凍機器）
　１０３，１０４　保持ユニット
　１１１　底カバー
　１１２　軸受
　１１３　バネ
　１１４　フェルト

Claims

　　　　　　固定子鉄心と、
　　　　　　前記固定子鉄心に巻き回される固定子巻線と、
　　　を有する固定子と、
　　　回転中心を軸心として、軸心方向に延伸するシャフトと、
　　　前記固定子と対向して位置するとともに前記シャフトに取り付けられ、
　　　　　　前記軸心と交差する方向に延伸する平面と、
　　　　　　磁性材を含み、前記平面上において、前記軸心に沿って延伸する側面と、
　　　を有する回転子と、
　　　焼結材を含み、前記シャフトを回転自在に支持して、
　　　　　　前記側面と向かい合って位置するとともに前記軸心に沿って形成される外周面と、
　　　　　　前記外周面よりも前記シャフト側に位置するとともに前記軸心に沿って形成され、その表面上に前記シャフトと接する、複数の摺接部を含む、内周面と、
　　　　　　前記外周面と前記内周面とを接続し、前記軸心方向の一方の端部に位置する第１の端面と、
　　　を有する焼結含油軸受と、
　　　　　　前記軸心方向の一方に位置する開口部と、
　　　　　　前記外周面および前記第１の端面と向かい合う、内側表面を含むとともに前記軸心に沿って延伸する筒状部と、
　　　を有するハウジングと、
　　　前記固定子と前記ハウジングとを保持する樹脂部と、
を備える、電動機。
前記回転子は、さらに、前記側面が形成される前記平面上に、前記軸心を含む断面において前記軸心方向に凸となる、１つ以上の、前記軸心を中心とする環状の凸部を有する、請求項１に記載の電動機。
２以上の、前記軸心を中心とする環状の凸部を有する場合、それぞれの前記凸部は、前記側面が形成される前記平面上において、前記軸心を中心とする内径が異なる、請求項２に記載の電動機。
２以上の、前記軸心を中心とする環状の凸部を有する場合、それぞれの前記凸部は、前記軸心を含む断面において、前記平面からの高さが異なる、請求項２に記載の電動機。
前記回転子は、さらに、前記側面が形成される前記平面上に、前記軸心を含む断面において前記軸心方向に凹となる、１つ以上の、前記軸心を中心とする環状の凹部を有する、請求項１に記載の電動機。
２以上の、前記軸心を中心とする環状の凹部を有する場合、それぞれの前記凹部は、前記側面が形成される前記平面上において、前記軸心を中心とする内径が異なる、請求項５に記載の電動機。
２以上の、前記軸心を中心とする環状の凹部を有する場合、それぞれの前記凹部は、前記軸心を含む断面において、前記平面からの深さが異なる、請求項５に記載の電動機。
前記樹脂部は、さらに、前記平面と向かい合う面に、前記平面が有する凸部に対向して凹となる、凹状段差部を有する、請求項２に記載の電動機。
前記樹脂部は、さらに、前記平面と向かい合う面に、前記平面が有する凹部に対向して凸となる、凸状段差部を有する、請求項５に記載の電動機。
前記回転子は、さらに、前記平面上において、前記凸部よりも前記側面側に位置するとともに撥油剤を保持する、前記軸心を中心とする環状の撥油部を有する、請求項２に記載の電動機。
前記回転子は、さらに、前記平面上において、前記凹部よりも前記側面側に位置するとともに撥油剤を保持する、前記軸心を中心とする環状の撥油部を有する、請求項５に記載の電動機。
前記平面と、前記平面と対向して位置する前記焼結含油軸受が有する前記第１の端面の反対側に位置する第２の端面との間の距離をＡ１、前記平面と、前記ハウジングが有する前記開口部との間の距離をＡ２、前記側面と、前記ハウジングを保持する前記樹脂部の表面との間の距離をＡ３、とするとき、前記回転子は、前記Ａ１、Ａ２、Ａ３がいずれも１ｍｍ以下である、請求項１に記載の電動機。
前記焼結材は、
　　　鉄を主成分とする粉体と、
　　　前記粉体を被覆する、銅を含む皮膜材と、
を含む、請求項１に記載の電動機。
　　　　　　請求項１に記載の電動機と、
　　　　　　前記シャフトに取り付けられる羽根車と、
　　　を有する送風機と、
　　　前記送風機を駆動する制御部と、
を備える冷凍機器。