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JP7021472B2 - モータ - Google Patents

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Description

本発明は、モータに関する。
従来、モータのハウジング内に冷却用ファンを設け、ハウジング内部を冷却する技術が知られている。特開2016-101008号公報に記載の回転電機1Aでは、回転軸13の回転とともに、冷却用ファン4が一体に回転する。冷却用ファン4は、モータハウジング10の内径におよそ等しい直径を有する円板状の主板4aと、主板4aの外周部に設けられる複数の羽根4bと、を備える。
冷却用ファン4の回転により入気口31からモータハウジング10内部に取り込まれた空気は、主板4aの一方側の主面に沿って冷却用ファン4の外周側に向かって流れる。外周側に流れた空気は、主板4aの外周縁部4tを越えて主板4aの他方側の空間へと流れ込む。そして、当該空気は、固定子鉄心7および回転子鉄心14に吹きかけられる。
特開2016-101008号公報
ところで、特開2016-101008号公報の回転電機1Aでは、モータハウジング10内部において、空気の流れる経路が複雑であり、気流が拡散するため、気流の流量増大に限界がある。このため、回転電機1Aのモータハウジング10内部を効率良く冷却することが難しい。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、モータのハウジング内部を冷却することを目的としている。
本発明の一の実施形態に係る例示的なモータは、上下方向を向く中心軸を中心とするシャフトと、前記シャフトに固定された円筒状のロータ本体と、前記ロータ本体の上側にて前記シャフトに固定されたロータファンと、前記ロータ本体と径方向に対向する電機子と、前記電機子を外部電源に電気的に接続するバスバーと、前記バスバーを保持するバスバー保持部と、前記ロータ本体、前記ロータファン、前記電機子、前記バスバーおよび前記バスバー保持部を内部に収容するハウジングと、を備える。前記ハウジングが、前記電機子よりも上側に位置する第1開口と、前記電機子よりも下側に位置する第2開口と、を備える。前記バスバー保持部が、前記ロータファンの径方向外側に配置される。前記バスバー保持部の円筒状の内側面が、前記ロータファンと径方向に対向する。
本発明では、モータのハウジング内部を冷却することができる。
図1は、一の実施形態に係るモータの側面図である。 図2は、モータの内部構造を示す斜視図である。 図3は、モータの横断面図である。 図4は、モータの縦断面図である。 図5は、接続部の図示を省略してモータの内部構造を示す斜視図である。 図6は、ロータマグネットの縦断面図である。 図7は、ロータマグネットの横断面図である。 図8は、ロータ組立体の製造の流れを示す図である。 図9は、製造途上のロータ組立体を示す横断面図である。 図10は、製造途上のロータ組立体を示す縦断面図である。 図11は、他の好ましいモータの縦断面図である。
図1は、本発明の例示的な一の実施形態に係るモータ1の外観を示す側面図である。モータ1は、インナーロータ型のブラシレスモータである。モータ1は、例えば、軸流ファンにおいてインペラを回転させるために利用される。図2は、モータ1の内部構造を示す斜視図である。図2では、モータ1のハウジング21等の一部を省略して図示する。図3は、モータ1の横断面図である。図4は、モータ1を図3中のIV-IVの位置にて切断した縦断面図である。図3および図4では、細部の断面における平行斜線を省略している。
本明細書では、図4中におけるモータ1の中心軸J1方向の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。本明細書における上側および下側は、実際の機器に組み込まれたときの重力方向上側および下側を示すものではない。以下の説明では、中心軸J1を中心とする周方向を、単に「周方向」と呼び、中心軸J1を中心とする径方向を、単に「径方向」と呼ぶ。また、中心軸J1に平行な方向を、「上下方向」と呼ぶ。当該上下方向は、軸方向でもある。
モータ1は、静止部2と、回転部3と、軸受機構4と、を含む。軸受機構4は、回転部3を静止部2に対して回転可能に支持する。静止部2は、ハウジング21と、電機子22と、バスバー23と、バスバー保持部24と、を含む。回転部3は、ロータ組立体30と、ロータファン34と、を含む。ロータ組立体30は、シャフト31と、ロータ本体32と、接続板部33と、を含む。軸受機構4は、第1軸受41と、第2軸受42と、を含む。第1軸受41および第2軸受42は、例えば、ボールベアリングである。
ハウジング21は、上下方向を向く中心軸J1を中心とする有底かつ有蓋の略円筒状の部材である。ハウジング21は、側壁部211と、底部212と、天蓋部213と、を含む。側壁部211は、中心軸J1を中心とする略円筒状の部位である。底部212は、中心軸J1を中心とする略円環板状の部位である。底部212は、側壁部211の下端部に接続され、側壁部211の下部開口を覆う。天蓋部213は、中心軸J1を中心とする略円板状の部位である。天蓋部213は、側壁部211の上端部に接続され、側壁部211の上部開口を覆う。
ハウジング21では、側壁部211の上部に、複数の第1開口215が設けられる。図1に示す例では、4つの第1開口215が、ハウジング21の外側面に位置する。複数の第1開口215は、上下方向の略同じ位置において、周方向に略等角度間隔にて配列される。複数の第1開口215は、電機子22よりも上側に位置する。各第1開口215は、側壁部211を径方向に貫通する貫通孔である。各第1開口215は、側面視において周方向に延びる略長方形である。第1開口215の形状は、適宜変更されてよい。第1開口215の数は、1であってもよく、2以上であってもよい。
また、ハウジング21では、底部212の外周部に、複数の第2開口216が設けられる。複数の第2開口216は、電機子22よりも下側に位置する。複数の第2開口216は、径方向の略同じ位置において、周方向に略等角度間隔にて配列される。各第2開口216は、底部212を上下方向に貫通する貫通孔である。各第2開口216は、平面視において略矩形である。第2開口216の形状は、適宜変更されてよい。第2開口216の数は、1であってもよく、2以上であってもよい。図2に示す例では、電機子22のティース222(後述)と同数の12個の第2開口216が、ハウジング21の底面において、複数のティース222の周方向における間に位置する。
ハウジング21の内部には、シャフト31の上部、ロータ本体32、ロータファン34、電機子22、バスバー23およびバスバー保持部24が収容される。シャフト31の下端部は、ハウジング21の底部212から下方へと突出する。シャフト31の下端部には、例えば、軸流ファンのインペラが取り付けられる。
シャフト31は、中心軸J1を中心とする略円柱状または略円筒状の部材である。図4に示す例では、シャフト31は、略円筒状の部材である。これにより、シャフト31およびモータ1の軽量化を実現することができる。シャフト31は、例えば、非磁性体製の部材である。シャフト31は、例えば、ステンレス鋼により形成される。シャフト31は、軸受機構4により回転可能に支持される。
軸受機構4の第1軸受41は、ハウジング21の内部の上端部において、シャフト31の上端部を回転可能に支持する。第1軸受41は、中心軸J1を中心とする略円筒状の部材である。図4に示す例では、第1軸受41は、ハウジング21の軸受保持部214により保持される。軸受保持部214は、ハウジング21の天蓋部213からハウジング21の内部に向かって下方へと突出する略円筒状の部位である。軸受保持部214は、第1軸受41の外側面に接触して第1軸受41を保持する。
軸受機構4の第2軸受42は、第1軸受41よりも下方に位置し、シャフト31の下部を回転可能に支持する。第2軸受42は、例えば、ロータ本体32よりも下側に位置する。第2軸受42は、中心軸J1を中心とする略円筒状の部材である。第2軸受42の外径は、例えば、第1軸受41の外径よりも小さい。図4に示す例では、第2軸受42は、上下方向に関してハウジング21の底部212と略同じ位置に位置する。第2軸受42は、ハウジング21の底部212により保持される。
ロータ本体32は、中心軸J1を中心とする略円筒状の部材である。ロータ本体32は、シャフト31の外側面に固定される。ロータ本体32は、例えば、インサート成形によりシャフト31に固定される。ロータ本体32の上下方向の両端部には、略円環板状の接続板部33が配置される。ロータ本体32は、接続板部33によってもシャフト31に接続される。なお、接続板部33は、ロータ本体32の上端部および下端部のうち一方の端部にのみ設けられてもよい。
ロータ本体32は、複数のコアピース321と、複数のロータマグネット322と、接続部323と、を含む。複数のコアピース321は、磁性体金属製である。各コアピース321は、例えば、鋼板等の磁性体金属製の板部材が上下方向に積層されてかしめられることにより形成される。接続部323は、樹脂製である。
複数のコアピース321は、シャフト31の周囲にて周方向に配列される。複数のロータマグネット322は、シャフト31の周囲にて複数のコアピース321と交互に周方向に配列される。複数のコアピース321は、略等角度間隔にて配置される。複数のロータマグネット322も、略等角度間隔にて配置される。図3に示す例では、14個のコアピース321と、14個のロータマグネット322とが、周方向において交互に配列される。
各コアピース321は、平面視において、中心軸J1を中心とする略円環形状の周方向の一部である。各ロータマグネット322は、平面視において径方向に沿って延びる略長方形である。なお、平面視とは、中心軸J1に平行な視線にて対象物を上側から見た形状である。各コアピース321の外側面の周方向の幅は、例えば、各ロータマグネット322の外側面の周方向の幅よりも大きい。コアピース321およびロータマグネット322の形状は、様々に変更されてよい。コアピース321およびロータマグネット322の数はそれぞれ、2以上の範囲で適宜変更されてよい。
ロータ本体32では、複数のコアピース321および複数のロータマグネット322により、略円筒状の組立体が形成される。複数のコアピース321の外側面と、複数のロータマグネット322の外側面とは、径方向の略同じ位置に位置する。換言すれば、中心軸J1と各コアピース321の外側面との間の径方向の距離と、中心軸J1と各ロータマグネット322の外側面との間の径方向の距離とは、略同じである。これにより、ロータマグネット322からの漏れ磁束を減少させて、モータ1の出力を増大させることができる。また、複数のロータマグネット322の径方向内端は、複数のコアピース321の径方向内端よりもシャフト31に近い。換言すれば、各ロータマグネット322の径方向内端とシャフト31との間の径方向の距離は、各コアピース321の径方向内端とシャフト31との間の径方向の距離よりも小さい。さらに換言すれば、複数のロータマグネット322の径方向内端は、複数のコアピース321の内側面から径方向内方へと突出している。
各コアピース321の上端は、各ロータマグネット322の上端よりも下側に位置する。各コアピース321の下端は、各ロータマグネット322の下端よりも上側に位置する。換言すれば、複数のロータマグネット322の上端部および下端部は、複数のコアピース321の上端および下端から上下方向に突出している。
接続部323は、中心軸J1を中心とする略円筒状の部位である。接続部323は、シャフト31と、複数のコアピース321および複数のロータマグネット322とを接続する。接続部323は、シャフト31と、複数のコアピース321および複数のロータマグネット322との間に樹脂が充填されることにより形成される。換言すれば、接続部323は、シャフト31と、複数のコアピース321および複数のロータマグネット322との間の空間を埋めている。
接続部323の上端面の中央部には、当該上端面の周囲の領域から上方に突出する中央突出部326が設けられる。中央突出部326は、シャフト31の外側面に接する略円筒状の部位である。中央突出部326の外側面は、上方に向かうに従って径方向内方へと向かう傾斜面である。
接続部323は、シャフト31の外側面と、各コアピース321の表面のうち径方向内側に位置する内側面と、各ロータマグネット322の表面のうち径方向内側に位置する内側面と、各ロータマグネット322の周方向の両側面のうち径方向内端部と、を被覆する。各コアピース321の内側面には、径方向外方へと凹むコア凹部324が設けられる。コアピース321の内側面近傍では、コア凹部324の周方向の幅は、コアピース321の内側面から径方向外方へと離れるに従って漸次増大する。コア凹部324の周方向の最大幅は、コアピース321の内側面におけるコア凹部324の周方向の幅よりも大きい。
コア凹部324内には、接続部323の樹脂が存在する。接続部323のうちコア凹部324内に位置する部位と、接続部323のうちコアピース321の内側面よりも径方向内側に位置する部位とは、コア凹部324の径方向内端の開口を介して連続する一繋がりの樹脂部材である。接続部323は、複数のコアピース321および複数のロータマグネット322の上下方向の両端面も被覆する。
図5は、図2から接続部323の図示を省略したモータ1の斜視図である。各接続板部33は、第1部位331と、複数の第2部位332と、を含む。第1部位331は、中心軸J1を中心とする略円環状である。複数の第2部位332は、第1部位331の外周縁から径方向外方へと放射状に延びる。複数の第2部位332は、周方向に略等角度間隔にて配列される。複数の第2部位332の数は、複数のコアピース321の数と同じである。各第2部位332の平面視における形状は、コアピース321の平面視における形状と略同じである。
接続板部33の第1部位331は、シャフト31の外側面に圧入等により接続される。複数の第2部位332は、複数のコアピース321と上下方向に重なる。各コアピース321の上下方向の両端面は、接続板部33の第2部位332により覆われる。複数の第2部位332は、複数のコアピース321の上下方向の端面に接触し、当該複数のコアピース321に接続される。これにより、ロータ本体32の複数のコアピース321と、シャフト31とが接続され、複数のコアピース321がシャフト31に対して周方向にずれることが防止される。接続板部33と複数のコアピース321との接続は、例えば、接続板部33の各第2部位332に設けられた孔に、各コアピース321の上下方向の端面から突出しているピンを挿入することにより実現される。なお、図4に示す例では、2つの接続板部33のうち、下側の接続板部33のみがシャフト31の外側面に直接的に接続され、上側の接続板部33は、シャフト31の外側面から僅かに離間している。
複数のロータマグネット322の上下方向の両端面は、周方向において複数の第2部位332の間に位置する。換言すれば、各ロータマグネット322の上下方向の両端面は、接続板部33には実質的に被覆されておらず、周方向に隣接する2つの第2部位332の間から露出する。各ロータマグネット322の上端は、上側の接続板部33の各第2部位332の上端面と、上下方向の略同じ位置に位置する。各ロータマグネット322の下端は、下側の接続板部33の各第2部位332の下端面と、上下方向の略同じ位置に位置する。
図2および図4に示すように、ロータ本体32の接続部323は、複数のコアピース321および複数のロータマグネット322の上下方向の両側において、接続板部33上から複数のコアピース321および複数のロータマグネット322の両端面を被覆する。各コアピース321の上下方向の端面は、上述のように、接続板部33により覆われているため、接続部323は、接続板部33を介して各コアピース321の上下方向の端面に間接的に接触する。また、接続部323は、各ロータマグネット322の上下方向の端面に、接続板部33を介することなく、直接的に接触する。
図6は、一のロータマグネット322およびその近傍の部位を拡大して示す縦断面図である。また、図6では、当該ロータマグネット322に隣接するコアピース321を二点鎖線にて示す。図7は、ロータマグネット322およびその近傍の部位を拡大して示す横断面図である。他のロータマグネット322およびその近傍の部位の形状および構造は、図6および図7に示すものと略同様である。
ロータマグネット322の表面のうち、上端面351および下端面352は、略全面に亘って接続部323により被覆される。また、ロータマグネット322の表面のうち、径方向内側に位置する内側面361も、略全面に亘って接続部323により被覆される。ロータマグネット322の周方向両側の側面362では、内側面361から連続する径方向内端の領域365は接続部323により被覆され、領域365以外の領域は、周方向に隣接するコアピース321により被覆される。以下の説明では、領域365を「側面内端領域365」と呼ぶ。ロータマグネット322の表面のうち、径方向外側に位置する外側面363は、略全面に亘って接続部323およびコアピース321等により被覆されておらず、接続部323およびコアピース321から露出している。換言すれば、ロータマグネット322の外側面363は、ロータ本体32の外側面の一部である。
以下の説明では、ロータマグネット322の表面のうち、接続部323により被覆される領域を「係合領域371」と呼び、接続部323から露出する領域を「露出領域372」と呼ぶ。係合領域371は、ロータマグネット322の上端面351、下端面352、内側面361、および、両側の側面362の側面内端領域365を含む。露出領域372は、ロータマグネット322の外側面363を含む。
ロータマグネット322の上端面351は、第1領域353と、第2領域354と、を含む。第1領域353は、上端面351において径方向内側に位置する。第1領域353の径方向内端は、例えば、上端面351の径方向内端である。第2領域354は、第1領域353の径方向外端に連続する。第2領域354は、第1領域353の径方向外端から径方向外方へと延びる。第2領域354の径方向外端は、例えば、上端面351の径方向外端である。第2領域354の径方向外端とは、第2領域354において第1領域353とは反対側に位置する端部である。なお、第2領域354の径方向外端は、上端面351の径方向外端よりも径方向内側に位置していてもよい。
第2領域354の径方向外端は、第1領域353よりも下方に位置する。換言すれば、第2領域354の径方向外端は、第1領域353よりもロータマグネット322の下端面352に近い。第2領域354は、第1領域353の径方向外端から離れるに従って、ロータマグネット322の下端面352に近づく。図6に示す例では、第2領域354は、第1領域353から径方向外方へと離れるに従って、下端面352に上下方向に関して漸次近づく傾斜面である。第2領域354は、水平面に対する傾斜角が径方向の略全長に亘って略一定な平面である。また、第1領域353は、上下方向に略垂直な平面である。
図6では、第2領域354の法線ベクトル355を太矢印にて示す。第2領域354の法線ベクトル355は、径方向外方を向く成分を有する。すなわち、第2領域354は、接続部323のうち第2領域354を被覆する部位と、上下方向の同じ位置に位置し、径方向に対向する。換言すれば、上端面351の第2領域354は、接続部323のうち第2領域354を被覆する部位と径方向において係合する係合面である。
ロータマグネット322の下端面352は、上端面351と同様に、第1領域356と、第2領域357と、を含む。第1領域356は下端面352において径方向内側に位置する。第1領域356の径方向内端は、例えば、下端面352の径方向内端である。第2領域357は、第1領域356の径方向外端に連続する。第2領域357は、第1領域356の径方向外端から径方向外方へと延びる。第2領域357の径方向外端は、例えば、下端面352の径方向外端である。第2領域357の径方向外端とは、第2領域357において第1領域356とは反対側に位置する端部である。なお、第2領域357の径方向外端は、下端面352の径方向外端よりも径方向内側に位置していてもよい。
第2領域357の径方向外端は、第1領域356よりも上方に位置する。換言すれば、第2領域357の径方向外端は、第1領域356よりもロータマグネット322の上端面351に近い。第2領域357は、第1領域356の径方向外端から離れるに従って、ロータマグネット322の上端面351に近づく。図6に示す例では、第2領域357は、第1領域356から径方向外方へと離れるに従って、上端面351に上下方向に関して漸次近づく傾斜面である。第2領域357は、水平面に対する傾斜角が径方向の略全長に亘って略一定な平面である。また、第1領域356は、上下方向に略垂直な平面である。
図6では、第2領域357の法線ベクトル358を太矢印にて示す。第2領域357の法線ベクトル358は、径方向外方を向く成分を有する。すなわち、第2領域357は、接続部323のうち第2領域357を被覆する部位と、上下方向の同じ位置に位置し、径方向に対向する。換言すれば、下端面352の第2領域357は、接続部323のうち第2領域357を被覆する部位と径方向において係合する係合面である。
図8は、ロータ組立体30の製造の流れを示す図である。図9は、製造途上のロータ組立体30を示す横断面図である。図10は、製造途上のロータ組立体30の一部を示す縦断面図である。図9および図10では、ロータ組立体30の製造に利用される金型91も合わせて図示する。図9は、後述するステップS11~S13が終了し、ステップS14が行われる前の状態を示す。図10は、ステップS14が行われている状態を示す。
ロータ組立体30が製造される際には、まず、非磁性体製のシャフト31が、略円筒状の磁性体製の金型91の中心に配置される(ステップS11)。金型91の内側面92は、中心軸を中心とする略円筒面である。金型91の内側面92の中心軸は、上述のモータ1の中心軸J1と一致する。
続いて、複数のコアピース321が、金型91内において、シャフト31の周囲にて周方向に配列される(ステップS12)。複数のコアピース321は、例えば、上端面および下端面が接続板部33(図5参照)により接続された状態で取り扱われる。ステップS12では、複数のコアピース321は、シャフト31から径方向外側に離れて配置される。また、複数のコアピース321の外側面325は、金型91の内側面92に当接する。
次に、複数のロータマグネット322が、金型91内において、シャフト31の周囲にて複数のコアピース321と交互に周方向に配列される(ステップS13)。ステップS13では、複数のロータマグネット322は、シャフト31から径方向外側に離れて配置される。また、複数のロータマグネット322の外側面363は、金型91の内側面92に当接する。図9に示すように、複数のロータマグネット322の径方向内端は、複数のコアピース321の径方向内端よりも、シャフト31に近い。また、各ロータマグネット322の上端面351および下端面352の第1領域353,356(図6参照)は、上側および下側の接続板部33の端面と、上下方向の略同じ位置に位置する。
ステップS12,S13では、ロータマグネット322の磁力により、周方向に交互に配列された複数のロータマグネット322および複数のコアピース321が結合される。また、ロータマグネット322の磁力により、複数のロータマグネット322の外側面363および複数のコアピース321の外側面325が、金型91の内側面92に引きつけられて当接する。なお、ステップS13は、ステップS12よりも前に行われてもよい。あるいは、ステップS12とステップS13とは、並行して行われてもよい。
ステップS11~S13が終了すると、図10に示すように、金型91の上部に設けられた複数のゲート94から、金型91内に樹脂95が流し込まれる。ゲート94は、図10中の左側に図示する接続板部33およびコアピース321、並びに、図10の右側に図示するロータマグネット322と、空隙を介して上下方向に対向する。ゲート94から金型91内に流し込まれた樹脂95は、シャフト31と複数のコアピース321および複数のロータマグネット322との間の空間93に充填される。樹脂95が硬化することにより接続部323が形成され、当該接続部323により、シャフト31と、複数のコアピース321および複数のロータマグネット322とが接続される(ステップS14)。また、接続部323は、複数のコアピース321および複数のロータマグネット322の上下方向の両端面、並びに、接続板部33も被覆する。そして、金型91が外されることにより、ロータ組立体30の製造が終了する。なお、ステップS14では、周方向に隣接するコアピース321とロータマグネット322との間の隙間が存在する場合、当該隙間にも樹脂が充填されてよい。
図4に示す例では、ロータファン34は、ロータ本体32の上側にてシャフト31に固定される。第1軸受41は、ロータファン34よりも上側に位置する。換言すれば、ロータファン34は、上下方向に関して、第1軸受41とロータ本体32との間に位置する。ロータファン34は、第1軸受41およびロータ本体32と上下方向に対向する。ロータファン34の外径は、第1軸受41の外径よりも大きく、軸受保持部214の下端部の外径よりも大きい。また、ロータファン34の外径は、ロータ本体32の外径に略等しい。なお、ロータファン34の外径とは、ロータファン34の翼342(後述)の最外縁と中心軸J1との間の径方向の距離の2倍である。
ロータファン34は、シャフト31の周囲を囲む略環状の部材である。ロータファン34は、例えば、斜流ファンまたは遠心ファンである。ロータファン34は、ファン基部341と、複数の翼342と、を含む。ファン基部341は、中心軸J1を中心とする略円環状の部位である。ファン基部341は、シャフト31の外側面に圧入等により接続される。複数の翼342は、ファン基部341に接続される。複数の翼342は、周方向に略等角度間隔にて配列される。
電機子22は、ロータ本体32と径方向に対向する。電機子22は、コアバック部221と、複数のティース222と、インシュレータ223と、複数のコイル224と、を含む。コアバック部221は、中心軸J1を中心とする略円筒状の部位である。コアバック部221は、ハウジング21の側壁部211の内側面に固定される。複数のティース222は、コアバック部221から径方向内方に放射状に延びる。複数のティース222は、周方向に略等角度間隔にて配列される。コアバック部221および複数のティース222は、例えば、一繋がりの磁性体金属製の部材である。インシュレータ223は、複数のティース222の表面を被覆する絶縁体である。複数のコイル224は、インシュレータ223上から複数のティース222に導線を巻回することにより形成される。本実施形態では、複数のコイル224は、3相コイルである。
複数のコイル224は、電機子22の上方に配置された複数のバスバー23に電気的に接続される。図4に示す例では、バスバー23の数は3である。各バスバー23は、導電性の部材である。各バスバー23は、中心軸J1を中心とする略円環状または略円弧状の部材である。複数のバスバー23は、U相バスバーと、V相バスバーと、W相バスバーと、を含む。U相バスバーは、複数のコイル224のうちU相の複数のコイル224を互いに接続する。V相バスバーは、複数のコイル224のうちV相の複数のコイル224を互いに接続する。W相バスバーは、複数のコイル224のうちW相の複数のコイル224を互いに接続する。複数のバスバー23は、電機子22の複数のコイル224を、図示省略の外部電源に電気的に接続する。
複数のバスバー23は、バスバー保持部24により保持される。バスバー保持部24は、中心軸J1を中心とする略円筒状の部材である。バスバー保持部24は、絶縁性の部材である。バスバー保持部24は、電機子22の上側に配置され、電機子22と上下方向に対向する。また、バスバー保持部24は、ロータファン34の径方向外側に配置され、ロータファン34と径方向に対向する。バスバー保持部24は、例えば、ハウジング21または電機子22に固定される。
バスバー保持部24は、内筒部241と、フランジ部242と、外筒部243と、を含む。内筒部241は、中心軸J1を中心とする略円筒状の部位である。フランジ部242は、内筒部241の下端部から径方向外方へと延びる略円環状の部位である。図4に示す例では、フランジ部242は、径方向外方に向かうに従って下方へと向かう。外筒部243は、フランジ部242の外端部から下方へと向かう。外筒部243は、中心軸J1を中心とする略円筒状の部位である。内筒部241、フランジ部242および外筒部243は、例えば、樹脂により形成された一繋がりの部材である。
バスバー保持部24では、外筒部243の外側面は、ハウジング21の側壁部211の内側面に接触する。外筒部243の下端部は、電機子22のコアバック部221の上端部に接触する。フランジ部242には、上方に向かって開口する複数の溝部244が設けられる。各溝部244は、中心軸J1を中心とする略円環状または略円弧状である。各溝部244には、バスバー23が収容されて固定される。図4に示す例では、バスバー保持部24の3つの溝部244に、3つのバスバー23が固定される。なお、バスバー保持部24に保持されるバスバー23の数は、1であってもよく、2以上であってもよい。また、溝部244内のバスバー23は、樹脂によりモールドされてもよい。
バスバー保持部24は、ロータファン34の径方向外側に配置される略円筒状の風洞部である。バスバー保持部24の内筒部241の内側面245は、中心軸J1を中心とする略円筒状である。バスバー保持部24の内側面245は、ロータファン34と径方向に対向する。バスバー保持部24の内側面245は、ロータファン34の各翼342の径方向外縁よりも径方向外側に位置し、各翼342の径方向外縁に近接する。バスバー保持部24の内側面245は、各翼342の上下方向の略全長に亘って、各翼342と径方向に対向する。バスバー保持部24の内側面245の上端は、ロータファン34の各翼342の上端よりも上側に位置する。
バスバー保持部24の内側面245の上端部は、軸受保持部214の外側面217と径方向に対向する。軸受保持部214の外側面217は、下方に向かうに従って径方向内方へと向かう傾斜面である。軸受保持部214の外側面217は、例えば、略円錐台の側面である。軸受保持部214の外側面217は、ハウジング21の各第1開口215と、上下方向の略同じ位置に位置する。換言すれば、各第1開口215は、軸受保持部214の外側面217と径方向に対向する。
バスバー保持部24のフランジ部242の下面246は、中心軸J1を中心とする略円環面である。フランジ部242の下面246は、内筒部241の内側面245の下端から径方向外方へと延びる。フランジ部242の下面246は、当該内側面245の下端から径方向外方に向かうに従って下方へと向かう傾斜面である。フランジ部242の下面246は、上下方向に並ぶ電機子22とバスバー23との間に位置する。フランジ部242の下面246は、電機子22と上下方向に対向する。
モータ1では、バスバー23を介して電機子22のコイル224に電流が供給されることにより、コイル224とロータ本体32との間にトルクが発生する。これにより、回転部3が、すなわち、ロータ組立体30およびロータファン34が、中心軸J1を中心として周方向に回転する。
モータ1では、ロータファン34の複数の翼342が周方向に回転することにより、モータ1の内部に、第1開口215から電機子22およびその近傍を経由して第2開口216へと至る空気の流れが形成される。モータ1では、ロータファン34を上記と反対方向に回転させることにより、モータ1の内部に、第2開口216から電機子22およびその近傍を経由して第1開口215へと至る空気の流れが形成されてもよい。いずれの場合も、当該空気の流れにより、モータ1の内部構造、特に、電機子22が冷却される。
以下、ロータファン34による冷却について、より具体的に説明する。モータ1では、ロータファン34の複数の翼342が、平面視における反時計回り方向に回転することにより、ロータファン34の上方の空気が、下方に向かって流れ、バスバー保持部24の内筒部241の上端開口を介して内筒部241の内部へと流入する。これにより、ハウジング21の外部の空気が、複数の第1開口215を介してハウジング21内へと流入し、内筒部241の内部にて回転するロータファン34に向かって下方へと流れる。
内筒部241は、ロータファン34に流入する空気の流れ、および、ロータファン34から送出される空気の流れを、中心軸J1に平行な方向へと整流する。これにより、ロータファン34による送風効率を向上することができる。内筒部241を通過して内筒部241の下端開口から下方へと流出した空気は、フランジ部242の下面246、および、接続部323の中央突出部326の外側面に沿って径方向外方へと拡がり、電機子22に向かって下方へと流れる。当該空気は、電機子22のコイル224の隙間、および、電機子22とロータ本体32との間の間隙を通過して下方へと流れ、複数の第2開口216を介してハウジング21外へと流出する。
これにより、上述のように、モータ1の内部に、第1開口215から電機子22およびその近傍を経由して第2開口216へと至る空気の流れが形成される。その結果、モータ1の内部構造、特に、電機子22が冷却される。第1開口215は、モータ1の内部へと空気が流入する流入口であり、第2開口216は、モータ1の内部の空気が流出する流出口である。
一方、ロータファン34の複数の翼342が、平面視における時計回り方向に回転する場合、モータ1の内部に、第2開口216から電機子22およびその近傍を経由して第1開口215へと至る空気の流れが形成される。その結果、上記と同様に、モータ1の内部構造、特に、電機子22が冷却される。この場合、第2開口216は、モータ1の内部へと空気が流入する流入口であり、第1開口215は、モータ1の内部の空気が流出する流出口である。
以上に説明したように、モータ1は、シャフト31と、円筒状のロータ本体32と、ロータファン34と、電機子22と、バスバー23と、バスバー保持部24と、ハウジング21と、を含む。シャフト31は、上下方向を向く中心軸J1を中心とする。ロータ本体32は、シャフト31に固定される。ロータファン34は、ロータ本体32の上側にてシャフト31に固定される。電機子22は、ロータ本体32と径方向に対向する。バスバー23は、電機子22を外部電源に電気的に接続する。バスバー保持部24は、バスバー23を保持する。ハウジング21は、ロータ本体32、ロータファン34、電機子22、バスバー23およびバスバー保持部24を内部に収容する。
ハウジング21は、第1開口215と、第2開口216と、を含む。第1開口215は、電機子22よりも上側に位置する。第2開口216は、電機子22よりも下側に位置する。バスバー保持部24は、ロータファン34の径方向外側に配置される。バスバー保持部24の円筒状の内側面245は、ロータファン34と径方向に対向する。
モータ1では、バスバー保持部24の内側面245が、ロータファン34の周囲を囲む風洞部として働くことにより、ロータファン34による送風効率を向上し、ロータファン34により形成される気流の流量を増大させることができる。その結果、モータ1のハウジング21内部を効率良く冷却することができる。また、バスバー23を保持するバスバー保持部24を、ロータファン34の風洞部としても利用することにより、モータ1の構造を簡素化し、モータ1を小型化することもできる。
モータ1では、バスバー保持部24の下面246は、内側面245の下端から径方向外方に向かうに従って下方へと向かう。また、バスバー保持部24の下面246は、電機子22と上下方向に対向する。これにより、第1開口215が空気の流入口である場合、ロータファン34により下方へと送出された空気が、バスバー保持部24の下面246に沿って拡がり、電機子22へと効率良く導かれる。また、第1開口215が空気の流出口である場合、電機子22を通過して上方へと流れる空気が、バスバー保持部24の下面246に沿って流れ、バスバー保持部24の内側面245の内側に位置するロータファン34へと効率良く導かれる。すなわち、モータ1では、ロータファン34と電機子22との間の気流が、バスバー保持部24の下面246に沿って導かれることにより、当該気流の流量を効率良く増大させることができる。その結果、モータ1のハウジング21内部を効率良く冷却することができる。
上述のように、モータ1は、シャフト31を回転可能に支持する軸受機構4をさらに備える。軸受機構4は、第1軸受41と、第2軸受42と、を含む。第1軸受41は、ハウジング21の内部においてロータファン34よりも上側に位置し、ロータファン34と上下方向に対向する。第2軸受42は、ロータ本体32よりも下側に位置する。ハウジング21は、第1軸受41の外側面に接触して第1軸受41を保持する軸受保持部214をさらに備える。バスバー保持部24の内側面245の上端部と、軸受保持部214の外側面217とは、径方向に対向する。
これにより、第1開口215が空気の流入口である場合、軸受保持部214の外側面217に沿って流れる空気の径方向外方への拡散がバスバー保持部24により抑制され、当該空気が効率良くロータファン34へと導かれる。また、第1開口215が空気の流出口である場合、ロータファン34から上方へと送出された空気の径方向外方への拡散がバスバー保持部24により抑制され、当該空気が効率良く軸受保持部214の外側面217へと導かれる。すなわち、モータ1では、ロータファン34と第1開口215との間の気流が、軸受保持部214の外側面217に沿って導かれることにより、当該気流の流量を効率良く増大させることができる。その結果、モータ1のハウジング21内部を、さらに効率良く冷却することができる。
上述のように、ロータファン34の外径は、第1軸受41の外径よりも大きい。これにより、第1開口215が空気の流入口である場合、軸受保持部214の外側面217に沿って流れる空気が、他の構造に衝突することなく、ロータファン34へと直接的に導かれる。また、第1開口215が空気の流出口である場合、ロータファン34から上方へと送出された空気が、他の構造に衝突することなく、軸受保持部214の外側面217へと直接的に向かう。これにより、ロータファン34と第1開口215との間の気流の流量を、さらに効率良く増大させることができる。
モータ1では、第1開口215が、ハウジング21の外側面に位置する。これにより、軸受保持部214の外側面217を、ロータファン34と第1開口215との間の気流の流量増大に好適に利用することができる。
上述のように、ロータファン34の外径は、ロータ本体32の外径に等しい。これにより、モータ1を製造する際に、シャフト31に固定されたロータ本体32およびロータファン34を、電機子22の内側に上下方向のどちらからでも挿入することができる。その結果、モータ1の製造時において、モータ1の組み立ての自由度を向上することができる。
上述のロータ組立体30およびモータ1では、様々な変更が可能である。
例えば、バスバー保持部24の内側面245の上端部は、必ずしも軸受保持部214の外側面217と径方向に対向する必要はなく、軸受保持部214の下端部よりも下側に位置していてもよい。
バスバー保持部24の下面246は、必ずしも内側面245の下端から径方向外方に向かうに従って下方へと向かう必要はなく、例えば、中心軸J1に略垂直であってもよい。また、バスバー保持部24の下面246は、必ずしも電機子22と上下方向に対向する必要はない。
軸受保持部214の外側面217は、必ずしも下方に向かうに従って径方向内方へと向かう必要はなく、例えば、中心軸J1に略平行な略円筒状であってもよい。
ロータファン34の外径は、ロータ本体32の外径よりも小さくてもよく、大きくてもよい。また、ロータファン34の外径は、第1軸受41の外径に等しくてもよく、第1軸受41の外径よりも小さくてもよい。
第1開口215の位置は、電機子22よりも上側において適宜変更されてよい。例えば、第1開口215は、必ずしも軸受保持部214の外側面217と径方向に対向する必要はなく、ハウジング21の側壁部211において、軸受保持部214とは上下方向の異なる位置に配置されてもよい。あるいは、第1開口215は、ハウジング21の側壁部211ではなく、ハウジング21の天蓋部213に配置されてもよい。
第2開口216の位置は、電機子22よりも下側において適宜変更されてよい。例えば、第2開口216は、ハウジング21の底部212ではなく、ハウジング21の側壁部211に配置されてもよい。
ロータ組立体30では、各ロータマグネット322の外側面363の実質的に全体が、接続部323から露出していればよい。換言すれば、外側面363の実質的に全体が露出領域372に含まれていればよい。例えば、外側面363の周方向の側縁部に面取り処理が施されている場合、当該面取り処理により形成された切り欠き等が樹脂により被覆され、ロータマグネット322の上側および下側の接続部323が当該樹脂により繋がっていてもよい。
モータ1の各構成の形状、構造および材料は、様々に変更されてよい。例えば、図11に示すように、ロータファン34は、ロータ本体32と一繋がりの部材とされてもよい。図11に示す例では、接続部323の中央突出部326が、第1軸受41近傍まで延在しており、中央突出部326の外側面に複数の翼342が接続されることにより、ロータファン34が形成される。
モータ1は、必ずしも3相モータには限定されず、様々な種類のモータであってよい。モータ1は、軸流ファン以外の様々な装置に利用されてよい。
上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
本発明に係るモータは、様々な用途のモータとして利用可能である。当該モータは、好ましくは軸流ファンに利用される。
1 モータ
4 軸受機構
21 ハウジング
22 電機子
23 バスバー
24 バスバー保持部
30 ロータ組立体
31 シャフト
32 ロータ本体
33 接続板部
34 ロータファン
41 第1軸受
42 第2軸受
91 金型
92 (金型の)内側面
214 軸受保持部
215 第1開口
216 第2開口
217 (軸受保持部の)外側面
245 (バスバー保持部の)内側面
246 (バスバー保持部の)下面
321 コアピース
322 ロータマグネット
323 接続部
324 コア凹部
325 (コアピースの)外側面
331 (接続板部の)第1部位
332 (接続板部の)第2部位
351 (ロータマグネットの)上端面
352 (ロータマグネットの)下端面
353,356 第1領域
354,357 第2領域
355,358 法線ベクトル
363 (ロータマグネットの)外側面
371 係合領域
372 露出領域
J1 中心軸
S11~S14 ステップ

Claims (6)

  1. 上下方向を向く中心軸を中心とするシャフトと、
    前記シャフトを回転可能に支持する軸受機構と、
    前記シャフトに固定された円筒状のロータ本体と、
    前記ロータ本体の上側にて前記シャフトに固定されたロータファンと、
    前記ロータ本体と径方向に対向する電機子と、
    前記電機子を外部電源に電気的に接続するバスバーと、
    前記バスバーを保持するバスバー保持部と、
    前記ロータ本体、前記ロータファン、前記電機子、前記バスバーおよび前記バスバー保持部を内部に収容するハウジングと、
    を備え、
    前記軸受機構が、前記ハウジングの内部において前記ロータファンよりも上側に位置し、前記ロータファンと上下方向に対向する第1軸受を備え、
    前記ハウジングが、
    前記電機子よりも上側に位置する第1開口と、
    前記電機子よりも下側に位置する第2開口と、
    前記第1軸受の外側面に接触して前記第1軸受を保持する軸受保持部と、
    を備え、
    前記バスバー保持部が、前記ロータファンの径方向外側に配置され、
    前記バスバー保持部の円筒状の内側面が、前記ロータファンと径方向に対向し、
    前記バスバー保持部の前記内側面の上端部と、前記軸受保持部の外側面とが、径方向に対向し、
    前記バスバー保持部の前記内側面の下端部と、前記ロータファンとが、径方向に対向する、モータ。
  2. 前記バスバー保持部の下面が、前記内側面の下端から径方向外方に向かうに従って下方へと向かい、前記電機子と上下方向に対向する、請求項1に記載のモータ。
  3. 記軸受機構が、
    記第1軸受と、
    前記ロータ本体よりも下側に位置する第2軸受と、
    を備える、請求項1または2に記載のモータ。
  4. 前記ロータファンの外径が、前記第1軸受の外径よりも大きい、請求項3に記載のモータ。
  5. 前記ロータファンの外径が、前記ロータ本体の外径に等しい、請求項1ないし4のいずれか1つに記載のモータ。
  6. 前記第1開口が、前記ハウジングの外側面に位置する、請求項1ないし5のいずれか1つに記載のモータ。
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