WO2025009282A1

WO2025009282A1 - アキシャルギャップ型モータ、送風装置、及び空気調和機

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Publication number: WO2025009282A1
Application number: PCT/JP2024/018933
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Inventors: 幸平土山; 佳典高山; 純石丸
Original assignee: Daikin Industries Ltd
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Filing date: 2024-05-23
Publication date: 2025-01-09
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Abstract

アキシャルギャップ型モータの駆動中、ロータの軸方向の微小な振動により、ロータとステータとの間のエアギャップの固有振動数付近の周波数において音圧レベルのピークを有する異音が発生する。モータ（４０）は、ロータ（５０，６０）と、ステータ（７０）と、を備える。ロータ（５０，６０）は、円板状である。ステータ（７０）は、ロータ（５０，６０）の軸方向にエアギャップ（Ｇ１，Ｇ２）を介してロータ（５０，６０）と対向する。ステータ（７０）は、複数のステータコア（７１）と、それぞれのステータコア（７１）に巻回されるコイル（７２）と、を有する。複数のステータコア（７１）は、ロータ（５０，６０）の軸方向から見たとき環状に配置される。ロータ（５０，６０）は、ロータ（５０，６０）の軸方向に貫通する複数の貫通孔（５４，６４）を有する。複数の貫通孔（５４，６４）は、ロータ（５０，６０）の軸方向から見たときコイル（７２）よりもロータ（５０，６０）の径方向内側に設けられる。

Description

アキシャルギャップ型モータ、送風装置、及び空気調和機

　本開示は、アキシャルギャップ型モータ、送風装置、及び空気調和機に関する。

　従来、特許文献１（特開２００６－３５３０７８号）に開示されるように、ロータと、ロータの軸方向にエアギャップを介してロータと対向するステータと、を備えるアキシャルギャップ型モータが知られている。

　アキシャルギャップ型モータにおいて、ロータとステータとの間の空間（エアギャップ）は固有振動数を有する。そのため、モータの駆動中に、ロータの軸方向の微小な振動により、エアギャップの固有振動数付近の周波数において音圧レベルのピークを有する異音が発生することがある。

　第１観点のアキシャルギャップ型モータは、ロータと、ステータと、を備える。ロータは、円板状である。ステータは、ロータの軸方向にエアギャップを介してロータと対向する。ステータは、複数のステータコアと、それぞれのステータコアに巻回されるコイルと、を有する。複数のステータコアは、ロータの軸方向から見たとき環状に配置される。ロータは、ロータの軸方向に貫通する複数の貫通孔を有する。複数の貫通孔は、ロータの軸方向から見たときコイルよりもロータの径方向内側に設けられる。

　第１観点のアキシャルギャップ型モータは、ロータ中央部に貫通孔を設けてエアギャップの固有振動数を所定の周波数より大きくすることで、貫通孔を設けない場合の固有振動数付近の周波数における音圧レベルを低下させる。これにより、モータから発生する異音が低減する。

　第２観点のアキシャルギャップ型モータは、第１観点のアキシャルギャップ型モータであって、複数の貫通孔は、ロータの軸方向から見たときロータの回転軸を中心とする円形の第１領域に設けられる。第１領域の半径は、ロータの半径の４０％以下である。

　第３観点のアキシャルギャップ型モータは、第１観点又は第２観点のアキシャルギャップ型モータであって、複数の貫通孔の総面積と、エアギャップの外縁部分の開口面積との比である第１比は、３％以上である。

　第４観点のアキシャルギャップ型モータは、第３観点のアキシャルギャップ型モータであって、第１比は、１０％以上である。

　第５観点のアキシャルギャップ型モータは、第３観点のアキシャルギャップ型モータであって、第１比は、２０％以上である。

　第６観点のアキシャルギャップ型モータは、第３乃至第５観点のいずれか１つのアキシャルギャップ型モータであって、第１比は、４０％以下である。

　第７観点のアキシャルギャップ型モータは、第１乃至第６観点のいずれか１つのアキシャルギャップ型モータであって、複数の貫通孔は、ロータの軸方向から見たときロータの回転軸を中心とする第１円の円周上に貫通孔の中心が位置するように、第１円の円周に沿って配置される。

　第８観点のアキシャルギャップ型モータは、第１乃至第７観点のいずれか１つのアキシャルギャップ型モータであって、一対のロータと、一対のロータに挟まれているステータと、を備える。

　第９観点の送風装置は、第１乃至第８観点のいずれか１つのアキシャルギャップ型モータと、アキシャルギャップ型モータにより駆動されるファンと、を備える。

　第１０観点の空気調和機は、第９観点の送風装置を備える。

第１実施形態の送風装置１００の外観斜視図である。第１実施形態の第１ファン２０、第２ファン３０及びモータ４０の外観斜視図である。第１実施形態の第１ファン２０、第２ファン３０及びモータ４０の側面図である。第１実施形態の第１ファン２０、第２ファン３０及びモータ４０の分解斜視図である。第１実施形態の第１ロータ５０の平面図である。第１実施形態の第１ロータ５０の外観斜視図である。第１実施形態の第２ロータ６０の平面図である。第１実施形態の第２ロータ６０の外観斜視図である。第１実施形態のステータ７０の平面図である。第１実施形態のステータ７０の外観斜視図である。第１実施形態のモータ４０の断面図である。第１エアギャップＧ１の固有振動数を有する定常波について説明するための図である。第１ロータ５０が貫通孔５４を有さない場合の定常波を表す図である。第１エアギャップＧ１の固有振動数を有する定常波について説明するための図である。第１ロータ５０が貫通孔５４を有する場合の定常波を表す図である。第１ロータ５０に与えられる微小振動の周波数と、音圧レベルとの関係を表す測定データの一例である。モータ４０を駆動させた場合に発生する騒音の測定データの一例である。貫通孔５４，６４の数と、音圧レベルとの関係を表す測定データの一例である。第２実施形態の第１ロータ５０の平面図である。第３実施形態の第１ロータ５０の平面図である。第４実施形態の第１ロータ５０の平面図である。変形例Ｄ－１の第１ロータ５０の平面図である。変形例Ｄ－２の第１ロータ５０の平面図である。変形例Ｄ－３の第１ロータ５０の平面図である。

―第１実施形態―
　（１）送風装置１００の全体構成
　本開示の第１実施形態の送風装置１００は、例えば、空気調和機に用いられる。この場合、空気調和機は、送風装置１００を備える室内機と、室内機と冷媒回路を介して接続される室外機と、を備える。冷媒回路は、例えば、圧縮機と、四路切換弁と、室外熱交換器と、電動膨張弁と、室内熱交換器と、アキュムレータと、を有する。

　送風装置１００は、図１に示されるように、ハウジング１０と、第１ファン２０と、第２ファン３０と、モータ４０と、を備える。第１ファン２０及び第２ファン３０は、シロッコファン等の遠心ファンである。

　ハウジング１０は、第１ファン２０及び第２ファン３０を収容する円筒部１０ａと、円筒部１０ａから突出する吹出部１０ｂと、を有する。円筒部１０ａの長手方向において、円筒部１０ａの一端には、第１吸込口１１を有するフランジ１３が設けられ、円筒部１０ａの他端には、第２吸込口１２を有するフランジ（図示せず）が設けられる。第１吸込口１１及び第２吸込口１２には、ベルマウス１４が設けられる。図１では、第１吸込口１１側のベルマウス１４のみが示されている。円筒部１０ａの長手方向の中央部分の外周には、周方向に沿って環状のモータ固定部１０ｃが設けられる。吹出部１０ｂは、円筒部１０ａの周方向に沿って外側に向かって徐々に広がる四角錐形状を有する。吹出部１０ｂの外側の端部には、吹出口１５が設けられる。

　第１ファン２０は、図２乃至図４に示されるように、円板状の端板２１と、複数の羽根２２と、環状部材２３と、を有する。複数の羽根２２は、端板２１の一方の面に連結され、端板２１の周方向に沿って間隔をあけて配列される。環状部材２３は、複数の羽根２２の端部であって、端板２１が連結される側の反対側の端部に連結される。

　第２ファン３０は、図２乃至図４に示されるように、円板状の端板３１と、複数の羽根３２と、環状部材３３と、を有する。複数の羽根３２は、端板３１の一方の面に連結され、端板３１の周方向に沿って間隔をあけて配列される。環状部材３３は、複数の羽根３２の端部であって、端板３１が連結される側の反対側の端部に連結される。

　モータ４０は、アキシャルギャップ型モータである。モータ４０は、図４に示されるように、円板状の第１ロータ５０と、円板状の第２ロータ６０と、円板状のステータ７０と、を有する。以下、第１ロータ５０及び第２ロータ６０の回転軸に沿う方向を「軸方向」と呼ぶ。ステータ７０は、軸方向において第１ロータ５０と第２ロータ６０との間に配置される。

　（２）モータ４０の詳細構成
　第１ロータ５０は、第１ファン２０の端板２１と対向して配置される。図３に示されるように、第１ファン２０の端板２１は、モータ４０の第１ロータ５０に対して非接触の状態で配置される。

　第１ロータ５０は、図５及び図６に示されるように、ボス部５２と、ボス部５２の外周に設けられる磁石部材５３と、を有する。ボス部５２は、金属から成形される。ボス部５２は、円筒形状を有する。ボス部５２は、中央部に円穴５２ａを有する。磁石部材５３は、プラスチックマグネットから成形される。磁石部材５３は、円板形状を有する。磁石部材５３の成形時において、ボス部５２をインサート部品として金型に装着することで、ボス部５２と磁石部材５３とが一体成型される。磁石部材５３は、磁石として作用しない突出部５３ａと、磁石として作用する磁石部５３ｂと、を有する。突出部５３ａは、磁石部材５３において、第１ファン２０の側において軸方向に突出し、かつ、ステータ７０の側において窪んでいる部分である。突出部５３ａは、軸方向から見たときに、円形を有する。ボス部５２は、軸方向から見たときに、突出部５３ａの中央に位置する。磁石部５３ｂは、軸方向から見たときに、突出部５３ａの周囲に位置する。磁石部５３ｂでは、図５に示されるように、磁石部材５３の周方向において、Ｓ極とＮ極とが交互に配置される。

　第２ロータ６０は、第２ファン３０の端板３１と対向して配置される。図３に示されるように、第２ファン３０の端板３１は、モータ４０の第２ロータ６０に対して非接触の状態で配置される。

　第２ロータ６０は、図７及び図８に示されるように、ボス部６２と、ボス部６２の外周に設けられる磁石部材６３と、を有する。ボス部６２は、金属から成形される。ボス部６２は、円筒形状を有する。ボス部６２は、中央部に円穴６２ａを有する。磁石部材６３は、プラスチックマグネットから成形される。磁石部材６３は、円板形状を有する。磁石部材６３の成形時において、ボス部６２をインサート部品として金型に装着することで、ボス部６２と磁石部材６３とが一体成型される。磁石部材６３は、磁石として作用しない突出部６３ａと、磁石として作用する磁石部６３ｂと、を有する。突出部６３ａは、磁石部材６３において、第２ファン３０の側において軸方向に突出し、かつ、ステータ７０の側において窪んでいる部分である。突出部６３ａは、軸方向から見たときに、円形を有する。ボス部６２は、軸方向から見たときに、突出部６３ａの中央に位置する。磁石部６３ｂは、軸方向から見たときに、突出部６３ａの周囲に位置する。磁石部６３ｂでは、図７に示されるように、磁石部材６３の周方向において、Ｓ極とＮ極とが交互に配置される。

　ステータ７０は、図９乃至図１１に示されるように、複数のステータコア７１と、複数のコイル７２と、シャフト７３と、モールド部７４と、インシュレータ７５と、第１軸受７６と、第２軸受７７と、軸受ハウジング７８と、を有する。

　複数のステータコア７１は、軸方向から見たとき、ステータ７０の周方向に沿って間隔をあけて環状に配置される。各コイル７２は、各ステータコア７１に巻線が巻回されて形成される。インシュレータ７５は、ステータコア７１とコイル７２とを絶縁する。

　シャフト７３は、軸方向に沿って、第１ロータ５０の円穴５２ａを貫通して、第１ファン２０に向かって延びる。シャフト７３は、軸方向に沿って、第２ロータ６０の円穴６２ａを貫通して、第２ファン３０に向かって延びる。第１ファン２０の側において、シャフト７３は、第１ロータ５０のボス部５２の内周面、及び、第１ファン２０の端板２１に固定される。第２ファン３０の側において、シャフト７３は、第２ロータ６０のボス部６２の内周面、及び、第２ファン３０の端板３１に固定される。モータ４０の駆動中に第１ロータ５０及び第２ロータ６０が回転軸周りに回転すると、第１ファン２０及び第２ファン３０は回転軸周りに回転する。第１ファン２０及び第２ファン３０の回転により、ハウジング１０の外部の空気が第１吸込口１１及び第２吸込口１２に吸い込まれて、吹出口１５から吐出される。

　モールド部７４は、ステータコア７１とコイル７２とを取り囲むように樹脂モールドで形成された円板形状の部材である。モールド部７４は、モールド部７４の側面から突出する外縁部７４ａを有する。モールド部７４の外縁部７４ａは、ハウジング１０のモータ固定部１０ｃによって固定される。

　第１軸受７６は、軸方向において第１ロータ５０の側に設けられる。第２軸受７７は、軸方向において第２ロータ６０の側に設けられる。第１軸受７６及び第２軸受７７は、シャフト７３を回転可能に支持する。軸受ハウジング７８は、第１軸受７６及び第２軸受７７を収容する。

　図１１に示されるように、ステータ７０は、軸方向において第１エアギャップＧ１を介して第１ロータ５０と対向する。ステータ７０は、軸方向において第２エアギャップＧ２を介して第２ロータ６０と対向する。第１エアギャップＧ１及び第２エアギャップＧ２の軸方向の寸法は、例えば０．５ｍｍ～２ｍｍである。

　図３に示されるように、ステータ７０の外径は、第１ロータ５０の外径、及び、第２ロータ６０の外径よりも大きい。図１１に示されるように、外縁部７４ａを除くモールド部７４の外径は、第１ロータ５０の外径、及び、第２ロータ６０の外径とほぼ同じである。

　図１１に示されるように、ステータ７０のモールド部７４の中央部は、第１ロータ５０の磁石部材５３の形状に合わせて、第１ファン２０の側において軸方向に突出している。また、ステータ７０のモールド部７４の中央部は、第２ロータ６０の磁石部材６３の形状に合わせて、第２ファン３０の側において軸方向に突出している。

　（３）第１ロータ５０及び第２ロータ６０の詳細構成
　第１ロータ５０は、軸方向に貫通する複数の貫通孔５４を有する。複数の貫通孔５４は、磁石部材５３の突出部５３ａに設けられる。図１１に示されるように、複数の貫通孔５４は、軸方向から見たときコイル７２よりも第１ロータ５０の径方向内側に設けられる。貫通孔５４は、第１ロータ５０と端板２１との間の空間と、第１エアギャップＧ１と、を連通する。

　図５に示されるように、第１ロータ５０は、軸方向から見たときに第１ロータ５０の回転軸を中心とする第１円Ｃ１の円周に沿って配置される１０個の貫通孔５４を有する。これらの貫通孔５４は、軸方向から見たときに、円形を有し、かつ、同じ寸法（直径）を有する。１０個の貫通孔５４は、第１円Ｃ１の円周方向に沿って等間隔に配置されている。貫通孔５４の直径は、例えば、２．５ｍｍである。

　複数の貫通孔５４は、軸方向から見たとき第１ロータ５０の回転軸を中心とする円形の第１領域Ｒ１に設けられる。図５において、第１領域Ｒ１は、第１ロータ５０のボス部５２及び突出部５３ａが占める領域と実質的に同じである。図１１に示されるように、ボス部５２及び突出部５３ａは、コイル７２よりも第１ロータ５０の径方向内側に位置する。

　第１領域Ｒ１の半径は、第１ロータ５０の半径の４０％以下である。第１ロータ５０の半径とは、第１ロータ５０を軸方向から見たとき、第１ロータ５０の回転軸から第１ロータ５０の外縁までの寸法である。第１領域Ｒ１の半径は、第１ロータ５０を軸方向から見たとき、実質的に、第１ロータ５０の回転軸から突出部５３ａの外縁までの寸法以下である。

　第１領域Ｒ１の半径は、第１ロータ５０の半径の２５％以下であってもよい。第１領域Ｒ１の半径は、第１ロータ５０の半径の２０％以下であってもよい。第１領域Ｒ１の半径は、第１ロータ５０の半径の１５％以下であってもよい。

　複数の貫通孔５４は、軸方向から見たときボス部５２よりも外側に設けられる。そのため、例えば、第１領域Ｒ１の半径は、第１ロータ５０の半径の５％以上であることが好ましい。

　第２ロータ６０は、軸方向に貫通する複数の貫通孔６４を有する。複数の貫通孔６４は、磁石部材６３の突出部６３ａに設けられる。図１１に示されるように、複数の貫通孔６４は、軸方向から見たときコイル７２よりも第２ロータ６０の径方向内側に設けられる。貫通孔６４は、第２ロータ６０と端板３１との間の空間と、第２エアギャップＧ２と、を連通する。

　図７に示されるように、第２ロータ６０は、軸方向から見たときに第２ロータ６０の回転軸を中心とする第２円Ｃ２の円周に沿って配置される１０個の貫通孔６４を有する。これらの貫通孔６４は、軸方向から見たときに、円形を有し、かつ、同じ寸法（直径）を有する。１０個の貫通孔６４は、第２円Ｃ２の円周方向に沿って等間隔に配置されている。貫通孔６４の直径は、例えば、２．５ｍｍである。

　複数の貫通孔６４は、軸方向から見たとき第２ロータ６０の回転軸を中心とする円形の第２領域Ｒ２に設けられる。図７において、第２領域Ｒ２は、第２ロータ６０のボス部６２及び突出部６３ａが占める領域と実質的に同じである。図１１に示されるように、ボス部６２及び突出部６３ａは、コイル７２よりも第２ロータ６０の径方向内側に位置する。

　第２領域Ｒ２の半径は、第２ロータ６０の半径の４０％以下である。第２ロータ６０の半径とは、第２ロータ６０を軸方向から見たとき、第２ロータ６０の回転軸から第２ロータ６０の外縁までの寸法である。第２領域Ｒ２の半径は、第２ロータ６０を軸方向から見たとき、実質的に、第２ロータ６０の回転軸から突出部６３ａの外縁までの寸法以下である。

　第２領域Ｒ２の半径は、第２ロータ６０の半径の２５％以下であってもよい。第２領域Ｒ２の半径は、第２ロータ６０の半径の２０％以下であってもよい。第２領域Ｒ２の半径は、第２ロータ６０の半径の１５％以下であってもよい。

　複数の貫通孔６４は、軸方向から見たときボス部６２よりも外側に設けられる。そのため、例えば、第２領域Ｒ２の半径は、第２ロータ６０の半径の５％以上であることが好ましい。

　第１ロータ５０の複数の貫通孔５４の総面積と、第１エアギャップＧ１の外縁部分の開口面積との比である第１比は、３％以上である。第１比は、第１エアギャップＧ１の外縁部分の開口面積に対する、複数の貫通孔５４の総面積の割合を意味する。複数の貫通孔５４の総面積とは、第１ロータ５０を軸方向から見たときにおける、貫通孔５４が占める面積の合計である。開口面積とは、第１エアギャップＧ１を水平方向から見た場合における第１エアギャップＧ１が占める面積である。開口面積は、第１ロータ５０の外縁における第１エアギャップＧ１の軸方向の寸法に、第１ロータ５０の外縁の長さを乗ずることで算出される。第１ロータ５０の外縁の長さは、軸方向から見たときの第１ロータ５０の直径に円周率を乗ずることで算出される。

　第１比は、１０％以上であってもよい。第１比は、２０％以上であってもよい。第１比は、４０％以下であることが好ましい。

　第２ロータ６０の複数の貫通孔６４の総面積と、第２エアギャップＧ２の外縁部分の開口面積との比である第２比は、３％以上である。複数の貫通孔６４の総面積とは、第２ロータ６０を軸方向から見たときにおける、貫通孔６４が占める面積の合計である。開口面積とは、第２エアギャップＧ２を水平方向から見た場合における第２エアギャップＧ２が占める面積である。開口面積は、第２ロータ６０の外縁における第２エアギャップＧ２の軸方向の寸法に、第２ロータ６０の外縁の長さを乗ずることで算出される。第２ロータ６０の外縁の長さは、軸方向から見たときの第２ロータ６０の直径に円周率を乗ずることで算出される。

　第２比は、１０％以上であってもよい。第２比は、２０％以上であってもよい。第２比は、４０％以下であることが好ましい。

　（４）特徴
　（４－１）
　アキシャルギャップ型のモータ４０は、第１ロータ５０とステータ７０との間の第１エアギャップＧ１と、第２ロータ６０とステータ７０との間の第２エアギャップＧ２と、を有する。エアギャップＧ１，Ｇ２は、固有振動数を有する。そのため、モータ４０の駆動中に、ロータ５０，６０の軸方向の微小な振動により、エアギャップＧ１，Ｇ２の固有振動数付近の周波数において音圧レベルのピークを有する異音が発生することがある。

　図１２及び図１３には、第１エアギャップＧ１の固有振動数を有する定常波が示されている。定常波は、第１エアギャップＧ１の空気の径方向の振動を表す。第１エアギャップＧ１の空気が径方向外側に変位する場合、定常波の振幅は正である。第１エアギャップＧ１の空気が径方向内側に変位する場合、定常波の振幅は負である。

　図１２に示される第１波Ｗ１は、第１ロータ５０が貫通孔５４を有さない場合の定常波を表す。図１３に示される第２波Ｗ２は、第１ロータ５０が貫通孔５４を有する場合の定常波を表す。図１２及び図１３において、点線で示される定常波は、実線で示される定常波と、位相が１８０°異なる。

　第１ロータ５０が貫通孔５４を有さない場合、第１エアギャップＧ１の開口端（モータ４０の外部空間と連通する部分）は、第１エアギャップＧ１の両端部５５のみである。そのため、図１２に示されるように、第１波Ｗ１の腹（振幅が最大となる位置）は、第１ロータ５０の径方向における第１エアギャップＧ１の両端部５５のみに位置する。一方、第１ロータ５０が貫通孔５４を有する場合、第１エアギャップＧ１の開口端は、第１エアギャップＧ１の両端部５５及び貫通孔５４である。そのため、図１３に示されるように、第２波Ｗ２の腹は、第１エアギャップＧ１の両端部５５、及び、貫通孔５４がある中央部に位置する。従って、第２波Ｗ２の固有振動数は、第１波Ｗ１の固有振動数の約２倍となる。このように、第１ロータ５０の径方向において第１波Ｗ１の節（振幅がゼロとなる位置）の近傍に貫通孔５４を設けることで、第１エアギャップＧ１の固有振動数を変化させることができる。第１波Ｗ１の節は、第１ロータ５０の径方向において第１エアギャップＧ１の中央部に位置する。

　図１４には、信号発生器を用いて周波数を変化させながらコイル７２に微小な電流を流すことで第１ロータ５０を微小振動させた場合に発生する異音の音圧レベルの測定データが示されている。図１４の横軸は、第１ロータ５０の微小振動の周波数を表す。図１４の縦軸は、異音の音圧レベルを表す。第１測定データは、第１ロータ５０が貫通孔５４を有さない場合の測定データを表す。第２測定データは、第１ロータ５０が貫通孔５４を有する場合の測定データを表す。第１測定データから、図１２に示される第１波Ｗ１の固有振動数は、約１１５０Ｈｚである。第２測定データから、図１３に示される第２波Ｗ２の固有振動数は、約２０５０Ｈｚである。そのため、上述したように、第１ロータ５０に貫通孔５４を設けることにより、第１エアギャップＧ１の固有振動数が約２倍となることが観測された。また、第１ロータ５０が貫通孔５４を有する場合の固有振動数１１５０Ｈｚにおける音圧レベルは、第１ロータ５０が貫通孔５４を有さない場合の固有振動数２０５０Ｈｚにおける音圧レベルよりも低いことが観測された。

　そのため、アキシャルギャップ型のモータ４０では、第１ロータ５０の中央部に複数の貫通孔５４を設けて第１エアギャップＧ１の固有振動数を所定の周波数より大きくすることで、第１エアギャップＧ１の固有振動数付近の周波数において音圧レベルのピークを有する異音が低減する。同様に、第２ロータ６０の中央部に複数の貫通孔６４を設けて第２エアギャップＧ２の固有振動数を所定の周波数より大きくすることで、第２エアギャップＧ２の固有振動数付近の周波数において音圧レベルのピークを有する異音が低減する。

　図１５には、モータ４０を駆動させた場合に発生する騒音の測定データの一例が示されている。第３測定データは、ロータ５０，６０が貫通孔５４，６４を有さない場合の測定データを表す。第４測定データは、ロータ５０，６０が貫通孔５４，６４を有する場合の測定データを表す。図１５に示されるように、ロータ５０，６０に貫通孔５４，６４を設けることにより、１１５０Ｈｚ付近の周波数における音圧レベルの複数のピークの値が低下することが観測された。

　従って、アキシャルギャップ型のモータ４０では、ロータ５０，６０に貫通孔５４，６４を設けることで、モータ４０から発生する異音が低減する。

　（４－２）
　エアギャップＧ１，Ｇ２の開口端をロータ５０，０の中央部に形成することで、エアギャップＧ１，Ｇ２の固有振動数が所定の周波数より大きくなり、固有振動数付近の周波数における音圧レベルが低下する。そのため、エアギャップＧ１，Ｇ２の開口端である貫通孔５４，６４の数、形状及び位置によって、固有振動数付近の周波数における音圧レベルの低下の度合いが変化する。

　図１６には、第１ロータ５０の貫通孔５４の数と、発生する異音の音圧レベルとの関係を表す測定データが示されている。図１６の横軸は、貫通孔５４の数を表す。図１６の縦軸は、１１００Ｈｚにおける音圧レベルを表す。１１００Ｈｚは、第１ロータ５０が貫通孔５４を有さない場合に発生する異音の音圧レベルが最大となる周波数である。図１６のグラフの横軸には、貫通孔５４の数と、第１比との対応関係が示されている。貫通孔５４は全て同じ寸法を有するので、第１比は、貫通孔５４の数に比例する。例えば、貫通孔５４の数が６０個の場合、第１比は４０％であり、貫通孔５４の数が３０個の場合、第１比は２０％である。測定データの第１比の範囲は、０％～４０％である。図１６には、第１ロータ５０の貫通孔５４の数が０、５、１０、２０、３０及び６０である場合の測定データが示されている。図１６に示されるように、貫通孔５４の数が０、５、１０、２０、３０及び６０である場合、第１比は、それぞれ、０％、３．３％、６．７％、１３％、２０％及び４０％である。第２ロータ６０の貫通孔６４の数、形状及び位置は、第１ロータ５０の貫通孔５４の数、形状及び位置と同じである。そのため、第２比は、第１比と同じである。

　図１６に示されるように、第１エアギャップＧ１の外縁部の開口面積に対する貫通孔５４の総面積の割合である第１比が大きいほど、音圧レベルが小さくなることが観測された。第１比が０％から２０％まで大きくなるにつれて、音圧レベルの顕著な低下が観測された。具体的には、第１比が３．３％である場合、第１比が０％である場合と比較して、音圧レベルが約１０ｄＢ低減することが確認された。第１比が２０％である場合、第１比が０％である場合と比較して、音圧レベルが約２０ｄＢ低減することが確認された。また、第１比が２０％から４０％まで大きくなるにつれて、音圧レベルはほぼ低下しないことが観測された。

　また、第１比が４０％を超えると第１ロータ５０の剛性が低下して、第１ロータ５０の軸方向の振動が大きくなるおそれがある。そのため、第１ロータ５０の剛性を確保するためには、第１比はできるだけ小さいことが好ましい。一方、音圧レベルを低下させるためには、第１比はできるだけ大きいことが好ましい。図１６に示されるように、第１ロータ５０の剛性、及び、音圧レベルの低下の観点からは、第１比は、３．３％～２０％であることが好ましく、６．７％～２０％であることがより好ましく、１３％～２０％であることがさらに好ましい。

　同様に、第２ロータ６０の剛性を確保するためには、第２比はできるだけ小さいことが好ましい。一方、音圧レベルを低下させるためには、第２比はできるだけ大きいことが好ましい。そのため、第２比は、第１比と同様に、３．３％～２０％であることが好ましく、６．７％～２０％であることがより好ましく、１３％～２０％であることがさらに好ましい。

　従って、アキシャルギャップ型のモータ４０では、第１比及び第２比を適切に設定してロータ５０，６０に貫通孔５４，６４を設けることで、ロータ５０，６０の剛性を確保しつつ、モータ４０から発生する異音を効果的に低減することができる。

　―第２実施形態―
　第２実施形態の送風装置１００は、第１実施形態の送風装置１００と、基本的な構成及び動作が共通している。第２実施形態と第１実施形態との相違点は、第１ロータ５０の貫通孔５４、及び、第２ロータ６０の貫通孔６４のそれぞれの数及び位置である。

　本実施形態では、第１ロータ５０は、６０個の貫通孔５４を有する。これらの貫通孔５４は、軸方向から見たときに、円形を有し、かつ、同じ寸法（直径）を有する。図１７に示されるように、第１ロータ５０の径方向に沿って配置される３個の貫通孔５４からなる貫通孔群５４ｇが、第１ロータ５０の周方向に沿って２０個配置されている。第１ロータ５０の剛性を確保するために、周方向において隣り合う２つの貫通孔群５４ｇの径方向の位置は、貫通孔５４の直径程度、異なっている。

　第２ロータ６０の複数の貫通孔６４は、第１ロータ５０の複数の貫通孔５４と同じ位置に配置されている。

　―第３実施形態―
　第３実施形態の送風装置１００は、第１実施形態の送風装置１００と、基本的な構成及び動作が共通している。第３実施形態と第１実施形態との相違点は、第１ロータ５０の貫通孔５４、及び、第２ロータ６０の貫通孔６４のそれぞれの数及び位置である。

　本実施形態では、第１ロータ５０は、１０個の貫通孔５４を有する。図１８に示されるように、軸方向から見たときに第１ロータ５０の回転軸を中心とする第３円Ｃ３の円周に沿って１０個の貫通孔５４が配置されている。これらの貫通孔５４は、軸方向から見たときに、円形を有する。

　１０個の貫通孔５４は、大きさが異なる２種類の貫通孔から構成される。１０個の貫通孔５４は、５個の第１貫通孔５４ａと、５個の第２貫通孔５４ｂとから構成される。第２貫通孔５４ｂの直径は、第１貫通孔５４ａの直径よりも大きい。例えば、第２貫通孔５４ｂの直径は、第１貫通孔５４ａの直径の１．５倍である。１０個の貫通孔５４は、第３円Ｃ３の円周方向に沿って等間隔に配置されている。１０個の貫通孔５４は、第１貫通孔５４ａ及び第２貫通孔５４ｂが第３円Ｃ３の円周方向に沿って交互に並ぶように、配置されている。

　本実施形態では、大きさが異なる２種類の貫通孔５４が円周方向に交互に配置されているので、第１比を大きくしてモータ４０から発生する異音を低減しつつ、第１ロータ５０の剛性を確保することができる。

　―第４実施形態―
　第４実施形態の送風装置１００は、第１実施形態の送風装置１００と、基本的な構成及び動作が共通している。第４実施形態と第１実施形態との相違点は、第１ロータ５０の貫通孔５４、及び、第２ロータ６０の貫通孔６４のそれぞれの数、形状及び位置である。

　本実施形態では、第１ロータ５０は、２０個の貫通孔５４を有する。図１９に示されるように、軸方向から見たときに第１ロータ５０の回転軸を中心とする第４円Ｃ４及び第５円Ｃ５の円周に沿って、合計で２０個の貫通孔５４が配置されている。これらの貫通孔５４は、軸方向から見たときに、第４円Ｃ４及び第５円Ｃ５の円周方向に沿って延びる略長方形の形状を有する。第５円Ｃ５の径は、第４円Ｃ４の径よりも大きい。

　２０個の貫通孔５４は、大きさが異なる２種類の貫通孔から構成される。２０個の貫通孔５４は、１０個の第３貫通孔５４ｃと、１０個の第４貫通孔５４ｄとから構成される。１０個の第３貫通孔５４ｃは、第４円Ｃ４の円周方向に沿って等間隔に配置されている。第３貫通孔５４ｃの中心は、第４円Ｃ４の円周上に位置している。１０個の第４貫通孔５４ｄは、第５円Ｃ５の円周方向に沿って等間隔に配置されている。第４貫通孔５４ｄの中心は、第５円Ｃ５の円周上に位置している。貫通孔５４の中心とは、軸方向から見たときに、第１ロータ５０の回転軸を通り貫通孔５４を周方向に二分割する直線と、第４円Ｃ４又は第５円Ｃ５との交点である。

　第５円Ｃ５の円周方向における第４貫通孔５４ｄの寸法は、第４円Ｃ４の円周方向における第３貫通孔５４ｃの寸法よりも大きい。例えば、第５円Ｃ５の円周方向における第４貫通孔５４ｄの寸法は、第４円Ｃ４の円周方向における第３貫通孔５４ｃの寸法の２倍である。

　本実施形態では、貫通孔５４は第４円Ｃ４及び第５円Ｃ５の円周方向に沿って延びる略長方形の形状を有するので、第１比を大きくしてモータ４０から発生する異音を効果的に低減することができる。

　また、図１９に示されるように、軸方向から見たときに、第４貫通孔５４ｄの中心は、第１ロータ５０の回転軸と第３貫通孔５４ｃの中心とを結ぶ直線上に位置しない。同様に、軸方向から見たときに、第３貫通孔５４ｃの中心は、第１ロータ５０の回転軸と第４貫通孔５４ｄの中心とを結ぶ直線上に位置しない。貫通孔５４をこのように配置すすることで、第１ロータ５０の剛性を確保することができる。

　―変形例―
　（１）変形例Ａ
　上記実施形態では、モータ４０は、ステータ７０の軸方向両側に配置される一対の第１ロータ５０及び第２ロータ６０を有する。しかし、モータ４０は、第１ロータ５０のみを有してもよい。この場合、送風装置１００は、第１ファン２０及び第２ファン３０の両方を有してもよく、第１ファン２０のみを有してもよい。

　（２）変形例Ｂ
　上記実施形態では、第１ファン２０及び第２ファン３０は、シロッコファンである。しかし、他のタイプのファンを備える送風装置に上記実施形態を適用してもよい。

　（３）変形例Ｃ
　ロータ５０，６０の周方向に複数の貫通孔５４，６４が並んで配置されている場合、周方向に貫通孔５４，６４が占める領域ができるだけ大きくなるように、貫通孔５４，６４が配置されることが好ましい。この場合、ロータ５０，６０の中央部に位置するエアギャップＧ１，Ｇ２の開口端の面積が大きくなり、エアギャップＧ１，Ｇ２の固有振動数が大きくなるので、音圧レベルが低下しやすくなる。

　具体的には、図５に示されるように、第１円Ｃ１の円周上に貫通孔５４の中心が位置するように複数の貫通孔５４が第１円Ｃ１の円周上に沿って配置される場合、第３比が所定値以上であることが好ましい。第３比とは、第１円Ｃ１の円周方向における複数の貫通孔５４の長さの合計と、第１円Ｃ１の円周の長さとの比である。ロータ５０，６０の周方向において貫通孔５４，６４が占める領域が大きくなるほど、第３比は高くなる。そのため、第３比が大きいほど、音圧レベルが低下する傾向がある。第３比は、０．１以上であることが好ましく、０．２以上であることがより好ましい。

　（４）変形例Ｄ
　図１６には、第１ロータ５０の貫通孔５４の数が０、５、１０、２０、３０及び６０である場合の測定データが示されている。軸方向から見たときの貫通孔５４の形状は、全て円形である。貫通孔５４の寸法は、全て同じである。

　図５及び図１７には、それぞれ、貫通孔５４の数が１０及び６０である場合の貫通孔５４の配置が示されている。次に、貫通孔５４の数が５、２０及び３０のそれぞれの場合の貫通孔５４の配置の具体例について説明する。

　（４－１）変形例Ｄ－１
　図２０には、貫通孔５４の数が５である場合の貫通孔５４の配置が示されている。第１ロータ５０は、軸方向から見たときに第１ロータ５０の回転軸を中心とする第６円Ｃ６の円周に沿って配置される５個の貫通孔５４を有する。５個の貫通孔５４は、第６円Ｃ６の円周方向に沿って等間隔に配置されている。

　（４－２）変形例Ｄ－２
　図２１には、貫通孔５４の数が２０である場合の貫通孔５４の配置が示されている。第１ロータ５０は、軸方向から見たときに第１ロータ５０の回転軸を中心とする第７円Ｃ７及び第８円Ｃ８の円周に沿って、合計で２０個の貫通孔５４が配置されている。第８円Ｃ８の径は、第７円Ｃ７の径よりも大きい。１０個の貫通孔５４は、第７円Ｃ７の円周方向に沿って等間隔に配置されている。１０個の貫通孔５４は、第８円Ｃ８の円周方向に沿って等間隔に配置されている。

　また、軸方向から見たときに、第８円Ｃ８上の貫通孔５４の中心は、第１ロータ５０の回転軸と、第７円Ｃ７上の貫通孔５４の中心と、を結ぶ直線上に位置しない。同様に、軸方向から見たときに、第７円Ｃ７上の貫通孔５４の中心は、第１ロータ５０の回転軸と、第８円Ｃ８上の貫通孔５４の中心と、を結ぶ直線上に位置しない。

　２０個の貫通孔５４は、第７円Ｃ７の円周方向に沿って等間隔に配置されてもよい。

　（４－３）変形例Ｄ－３
　図２２には、貫通孔５４の数が３０である場合の貫通孔５４の配置が示されている。第１ロータ５０は、軸方向から見たときに第１ロータ５０の回転軸を中心とする第９円Ｃ９及び第１０円Ｃ１０の円周に沿って、合計で３０個の貫通孔５４が配置されている。第１０円Ｃ１０の径は、第９円Ｃ９の径よりも大きい。１５個の貫通孔５４は、第９円Ｃ９の円周方向に沿って等間隔に配置されている。１５個の貫通孔５４は、第１０円Ｃ１０の円周方向に沿って等間隔に配置されている。

　また、軸方向から見たときに、第１０円Ｃ１０上の貫通孔５４の中心は、第１ロータ５０の回転軸と、第９円Ｃ９上の貫通孔５４の中心と、を結ぶ直線上に位置しない。同様に、軸方向から見たときに、第９円Ｃ９上の貫通孔５４の中心は、第１ロータ５０の回転軸と、第１０円Ｃ１０上の貫通孔５４の中心と、を結ぶ直線上に位置しない。

　３０個の貫通孔５４は、第９円Ｃ９の円周方向に沿って等間隔に配置されてもよい。

　本変形例において、第２ロータ６０の複数の貫通孔６４は、第１ロータ５０の複数の貫通孔５４と同じ位置に配置されている。

　―むすび―
　以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

　２０　　：第１ファン（ファン）
　３０　　：第２ファン（ファン）
　４０　　：アキシャルギャップ型モータ（モータ）
　５０　　：第１ロータ（ロータ）
　５４　　：貫通孔
　６０　　：第２ロータ（ロータ）
　６４　　：貫通孔
　７０　　：ステータ
　７１　　：ステータコア
　７２　　：コイル
１００　　：送風装置
　Ｇ１　　：第１エアギャップ（エアギャップ）
　Ｇ２　　：第２エアギャップ（エアギャップ）
　Ｒ１　　：第１領域
　　Ｘ　　：ロータの軸方向

特開２００６－３５３０７８号

Claims

　円板状のロータ（５０，６０）と、
　前記ロータの軸方向（Ｘ）にエアギャップ（Ｇ１，Ｇ２）を介して前記ロータと対向するステータ（７０）と、
を備え、
　前記ステータは、前記軸方向から見たとき環状に配置される複数のステータコア（７１）と、それぞれの前記ステータコアに巻回されるコイル（７２）と、を有し、
　前記ロータは、前記軸方向に貫通する複数の貫通孔（５４，６４）を有し、
　前記複数の貫通孔は、前記軸方向から見たとき前記コイルよりも前記ロータの径方向内側に設けられる、
アキシャルギャップ型モータ（４０）。
　前記複数の貫通孔は、前記軸方向から見たとき前記ロータの回転軸を中心とする円形の第１領域（Ｒ１）に設けられ、
　前記第１領域の半径は、前記ロータの半径の４０％以下である、
請求項１に記載のアキシャルギャップ型モータ。
　前記複数の貫通孔の総面積と、前記エアギャップの外縁部分の開口面積との比である第１比は、３％以上である、
請求項１又は２に記載のアキシャルギャップ型モータ。
　前記第１比は、１０％以上である、
請求項３に記載のアキシャルギャップ型モータ。
　前記第１比は、２０％以上である、
請求項３に記載のアキシャルギャップ型モータ。
　前記第１比は、４０％以下である、
請求項３から５のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型モータ。
　前記複数の貫通孔は、前記軸方向から見たとき前記ロータの回転軸を中心とする第１円の円周上に前記貫通孔の中心が位置するように、前記第１円の円周に沿って配置される、
請求項１から６のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型モータ。
　一対の前記ロータと、一対の前記ロータに挟まれている前記ステータと、を備える、
請求項１から７のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型モータ。
　請求項１から８のいずれか１項に記載のアキシャルギャップ型モータ（４０）と、
　前記アキシャルギャップ型モータにより駆動されるファン（２０，３０）と、
を備える、送風装置（１００）。
　請求項９に記載の送風装置（１００）を備える、空気調和機。