WO2021171443A1 - 送風機および空気調和装置 - Google Patents

Abstract

送風機は、シャフトと、シャフトの中心軸線を中心とする環状のロータコアと、ロータコアに取り付けられた永久磁石とを有し、永久磁石が磁石磁極を構成し、ロータコアの一部が仮想磁極を構成するロータと、ロータを、中心軸線を中心とする径方向の外側から囲むステータと、シャフトに取り付けられ、非磁性材料で形成された動翼と、ステータを径方向の外側から囲み、非磁性材料で形成されたフレームとを備える。

Description

送風機および空気調和装置

　本開示は、送風機および空気調和装置に関する。

　送風機は、モータと、モータのシャフトに取付けられた動翼と、モータを覆うフレームとを備える。モータには、永久磁石で構成される磁石磁極と、ロータコアで構成される仮想磁極とを備えたコンシクエントポール型のロータを有するものがある（例えば、特許文献１参照）。

国際公開ＷＯ２０１８／１７９０２５（図１，２参照）

　コンシクエントポール型のロータでは、仮想磁極が永久磁石を有さないため、磁石磁極から出た磁束の一部がシャフトに流れやすい。シャフトに流れた磁束は、軸受を介してフレームに流れ、送風機の外部に漏れる可能性がある。

　送風機の外部への磁束漏れは、送風機を収容する室外機の筐体のゆがみ等、周辺部材の不具合の原因となる。また、ＩＡＴＡ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｉｒ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）の基準を満たすためにも、送風機の外部への磁束漏れを低減する必要がある。

　本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、送風機の外部への漏れ磁束を低減することを目的とする。

　本開示の送風機は、シャフトと、シャフトの中心軸線を中心とする環状のロータコアと、ロータコアに取り付けられた永久磁石とを有し、永久磁石が磁石磁極を構成し、ロータコアの一部が仮想磁極を構成するロータと、ロータを、中心軸線を中心とする径方向の外側から囲むステータと、シャフトに取り付けられ、非磁性材料で形成された動翼と、ステータを径方向の外側から囲み、非磁性材料で形成されたフレームとを備える。

　本開示によれば、フレームおよび動翼がいずれも非磁性材料で形成されているため、送風機の外部への磁束漏れを低減することができる。

実施の形態１の送風機を示す縦断面図である。 実施の形態１のモータを示す横断面図である。 実施の形態１のロータを示す横断面図である。 実施の形態１のロータの表面磁束分布を示すグラフである。 比較例の送風機における漏れ磁束の流れを示す図である。 実施の形態１の送風機における漏れ磁束の流れを示す図である。 実施の形態１の送風機における伝熱経路を示す図である。 実施の形態１の送風機のベアリングを示す図である。 実施の形態１の放熱部材の作用を示す図である。 実施の形態１の伝熱部材と動翼との関係を示す図（Ａ），（Ｂ）である。 実施の形態１の伝熱部材の他の構成例を示す図である。 実施の形態１の伝熱部材の他の構成例を示す斜視図（Ａ），（Ｂ）である。 実施の形態１の送風機における気流の流れを示す図である。 実施の形態２の送風機を示す縦断面図である。 実施の形態３のロータを示す横断面図である。 実施の形態１～３の送風機が適用可能な空気調和装置を示す図である。 図１６の空気調和機の室外機を示す断面図である。

実施の形態１．
＜送風機の構成＞
　図１は、実施の形態１の送風機５を示す縦断面図である。送風機５は、シャフト１８を有するモータ３と、モータ３を収容するモータハウジング４と、モータ３のシャフト１８に取り付けられた動翼６とを備える。

　以下では、シャフト１８の中心軸線である軸線Ｃ１の方向を、「軸方向」と称する。軸線Ｃ１を中心とする周方向を「周方向」と称し、図２等に矢印Ｒ１で示す。軸線Ｃ１を中心とする径方向を「径方向」と称する。軸方向に平行な断面における断面図を「縦断面図」と称し、軸方向に直交する断面における断面図を「横断面図」と称する。

　モータ３は、永久磁石同期モータである。モータ３は、シャフト１８を有するロータ１と、ロータ１を径方向外側から囲むステータ２とを有する。モータ３の具体的な構成については、後述する。

　モータハウジング４は、有底円筒状のフレーム４１と、フレーム４１の開口部に取り付けられる第１のベアリング支持部としてのベアリング支持部４２とを有する。

　フレーム４１は、ステータ２を径方向外側から囲む円筒壁部４１ａと、円筒壁部４１ａの軸方向端部に形成された第２のベアリング支持部としての側壁部４１ｂとを有する。円筒壁部４１ａは、軸線Ｃ１を中心とする円筒状に形成されている。円筒壁部４１ａの内側に、ステータ２が収容される。

　側壁部４１ｂは、軸方向に直交する面内で延在する円板状の部分である。側壁部４１ｂの径方向中央には、第２のベアリングとしてのベアリング３２を径方向外側から保持する環状部４１ｃが形成されている。環状部４１ｃは、ベアリング３２の軸方向端面に当接する端面部４１ｄを有する。

　ベアリング支持部４２は、軸方向において、フレーム４１の側壁部４１ｂに対向している。ベアリング支持部４２は、軸方向に直交する面内で延在する円板状の部材である。ベアリング支持部４２は、フレーム４１の軸方向端部の開口部に、例えば圧入により固定される。

　ベアリング支持部４２の径方向中央には、第１のベアリングとしてのベアリング３１を径方向外側から保持する環状部４２ａが形成されている。環状部４２ａは、ベアリング３１の軸方向端面に当接する端面部４２ｂを有する。

　フレーム４１は、非磁性材料で形成されている。フレーム４１は、例えば樹脂であり、より具体的には、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）等の熱硬化性樹脂で形成されている。

　ベアリング支持部４２は、鉄等の磁性材料で形成されているが、フレーム４１と同様に非磁性材料で形成されていてもよい。

　ロータ１のシャフト１８は、鉄またはステンレス鋼で構成されている。シャフト１８は、ベアリング支持部４２に保持されたベアリング３１と、フレーム４１の側壁部４１ｂに保持されたベアリング３２により、回転可能に支持されている。

　シャフト１８は、ベアリング支持部４２を軸方向に貫通し、図１における左側に突出している。シャフト１８の突出方向の先端には、動翼６が取り付けられている。

　動翼６は、シャフト１８に固定されたハブ６１と、ハブ６１に取り付けられた複数の羽根６２とを有する。ハブ６１は、いずれも円筒面である外周面６１ａおよび内周面６１ｂを有する。ハブ６１の内周面６１ｂは、シャフト１８に固定されている。

　ハブ６１の外周面６１ａには、複数の羽根６２が周方向に等間隔に配列されている。羽根６２の数は、例えば３枚であるが（図１６参照）、２枚以上であればよい。動翼６がシャフト１８と共に回転すると、羽根６２が軸方向の気流を生成する。

　動翼６は、非磁性材料で形成されている。具体的には、動翼６は、樹脂で構成されている。動翼６は、例えば樹脂であり、より具体的には、ポリプロピレン（ＰＰ）にガラス繊維およびマイカを添加した材料で形成されている。ポリプロピレンの代わりに、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を用いてもよい。

　軸方向において動翼６とモータハウジング４との間には、放熱部材７２が配置されている。放熱部材７２は、例えば円板形状を有する。放熱部材７２の中心には、シャフト１８が固定される中心孔７２ａが形成されている。放熱部材７２は、例えばゴム、より具体的にはニトリルゴムで形成されている。

　放熱部材７２は、動翼６の回転によって生じる気流の流路中に位置する。後述するように、モータ３からシャフト１８に伝わった熱は、シャフト１８に接する放熱部材７２に伝わる。動翼６の回転により生じた気流が放熱部材７２を通過することで、放熱部材７２から熱が放熱される。モータハウジング４を冷却する気流を妨げないよう、放熱部材７２の外径はモータハウジング４の外径よりも小さい。

　シャフト１８には、動翼６に接触するように伝熱部材７１が設けられている。伝熱部材７１は、ここでは、軸線Ｃ１を中心とする環状部材であり、シャフト１８の外周に取り付けられている。伝熱部材７１は、鉄、ステンレス鋼、またはアルミニウム等の金属で形成されている。伝熱部材７１は、ｅリングとして形成されていてもよい。

　伝熱部材７１は、動翼６のハブ６１の軸方向に直交する端面、より具体的にはモータハウジング４に対向する側の端面６１ｃに接触している。伝熱部材７１は、シャフト１８および動翼６の両方に接触しており、シャフト１８の熱を動翼６に伝達する作用を有する。

＜モータの構成＞
　図２は、モータ３を示す横断面図である。モータ３は、回転可能なロータ１と、ロータ１を囲むように設けられた環状のステータ２とを有する。モータ３は、ロータ１に永久磁石１６を埋め込んだ永久磁石埋込型モータである。ステータ２とロータ１との間には、例えば０．４ｍｍのエアギャップＧが設けられている。

＜ステータの構成＞
　ステータ２は、ステータコア２０と、ステータコア２０に巻き付けられたコイル２５とを有する。ステータコア２０は、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層し、カシメ等により固定したものである。電磁鋼板の板厚は、例えば０．２ｍｍ～０．５ｍｍである。

　ステータコア２０は、軸線Ｃ１を中心とする環状のヨーク２１と、ヨーク２１から径方向内側に延在する複数のティース２２とを有する。ティース２２は、周方向に等間隔に配置されている。ティース２２の数は、ここでは１２であるが、１２に限定されるものではない。隣り合うティース２２の間には、コイル２５を収容する空間であるスロットが形成される。

　ティース２２の径方向内側の先端部２２ａは、ティース２２の他の部分よりも周方向の幅が広い。ティース２２の先端部２２ａは、上述したエアギャップを介してロータ１の外周に対向する。

　ステータコア２０には、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の絶縁部が取り付けられている。コイル２５は、絶縁部を介してティース２２に巻き付けられる。コイル２５は、銅またはアルミニウムで構成されている。コイル２５は、ティース２２毎に巻き付けてもよく（集中巻）、あるいは複数のティース２２に跨って巻き付けてもよい（分布巻）。

＜ロータの構成＞
　図２に示すように、ロータ１は、シャフト１８と、シャフト１８に固定されたロータコア１０と、ロータコア１０に埋め込まれた複数の永久磁石１６とを有する。

　図３は、ロータ１のロータコア１０および永久磁石１６を示す図である。ロータコア１０は、軸線Ｃ１を中心とする環状の部材である。ロータコア１０は、いずれも環状の外周１０ａと内周１０ｂとを有する。ロータコア１０は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層し、カシメ等によって固定したものである。電磁鋼板の板厚は、例えば０．２ｍｍ～０．５ｍｍである。

　ロータコア１０は、複数の磁石挿入孔１１を有する。磁石挿入孔１１は、周方向に等間隔で、且つ軸線Ｃ１から等距離に配置されている。磁石挿入孔１１の数は、ここでは５個である。磁石挿入孔１１は、ロータコア１０の外周１０ａに沿って形成されている。

　磁石挿入孔１１は、周方向中心すなわち極中心を通る径方向の直線（磁極中心線と称する）に直交する方向に直線状に延在している。但し、磁石挿入孔１１は、このような形状に限定されるものではなく、例えばＶ字状に延在していてもよい。

　磁石挿入孔１１の周方向の両端には、穴部であるフラックスバリア１２が形成されている。フラックスバリア１２とロータコア１０の外周１０ａとの間には、薄肉部が形成される。隣り合う磁極間の漏れ磁束を抑制するためには、薄肉部の厚さは、ロータコア１０を構成する電磁鋼板の板厚と同じであることが望ましい。

　各磁石挿入孔１１には、永久磁石１６が挿入されている。永久磁石１６は平板状であり、軸方向に直交する断面形状は矩形状である。永久磁石１６は、希土類磁石で構成される。より具体的には、永久磁石１６は、Ｎｄ（ネオジム）－Ｆｅ（鉄）－Ｂ（ホウ素）を含むネオジム焼結磁石で構成される。

　永久磁石１６は、互いに同一の磁極（例えばＮ極）をロータコア１０の外周１０ａ側に向けて配置されている。ロータコア１０において、周方向に隣り合う永久磁石の間の領域には、永久磁石とは反対の磁極（例えばＳ極）が形成される。

　そのため、ロータ１には、永久磁石１６で構成される５つの磁石磁極Ｐ１と、ロータコア１０で構成される５つの仮想磁極Ｐ２とが形成される。このような構成を、コンシクエントポール型と称する。以下では、単に「磁極」という場合、磁石磁極Ｐ１と仮想磁極Ｐ２の両方を含むものとする。ロータ１は、１０個の磁極を有する。

　コンシクエントポール型のロータ１では、同じ極数の非コンシクエントポール型のロータと比較して、永久磁石１６の数を半分にすることができる。高価な永久磁石１６の数が少ないため、ロータ１の製造コストが低減される。

　ここではロータ１の極数を１０としたが、極数は４以上の偶数であればよい。また、ここでは１つの磁石挿入孔１１に１つの永久磁石１６を配置しているが、１つの磁石挿入孔１１に２つ以上の永久磁石１６を配置してもよい。磁石磁極Ｐ１をＳ極とし、仮想磁極Ｐ２をＮ極としてもよい。

　ロータコア１０は、仮想磁極Ｐ２に、径方向に長い少なくとも一つのスリット１３を有する。スリット１３は、仮想磁極Ｐ２を通る磁束の流れを径方向に整流する作用を有する。なお、仮想磁極Ｐ２には、必ずしもスリット１３を形成しなくてもよい。

　ロータコア１０は、磁石挿入孔１１の径方向内側に、空隙部１５を有する。空隙部１５は、磁石挿入孔１１の径方向内側における磁束の流れを周方向に均一にするために設けられる。空隙部１５は、径方向に長いスリット状である。但し、空隙部１５の形状はスリット状に限らず、円形状、或いは他の形状であってもよい。

　ロータコア１０の内周１０ｂには、シャフト１８（図２）が嵌合している。なお、ロータコア１０の内周１０ｂとシャフト１８との間に、樹脂部を設けてもよい（後述する図１５参照）。

　仮想磁極Ｐ２の周方向の幅Ｗ２は、永久磁石１６の周方向の幅Ｗ１よりも狭い。永久磁石１６から出た多くの磁束が狭い仮想磁極Ｐ２を通過するため、仮想磁極Ｐ２における磁束密度が高くなる。すなわち、仮想磁極Ｐ２が永久磁石を有さないことによる磁束密度の低下を、仮想磁極Ｐ２の幅Ｗ２を狭くすることによって補うことができる。

＜作用＞
　次に、実施の形態１の作用について説明する。図４は、磁束密度の実測によって求めた、ロータ１の外周における磁束密度分布を示すグラフである。縦軸は磁束密度［ｍＴ］であり、横軸は周方向位置、すなわち軸線Ｃ１を中心とする角度［度］である。

　図４に示されているように、磁束密度は、磁石磁極Ｐ１でプラス側のピークに達し、仮想磁極Ｐ２でマイナス側のピークに達する。なお、磁石磁極Ｐ１の極中心で磁束密度が低下し、仮想磁極Ｐ２の極中心で磁束密度が上昇しているのは、磁束が極中心に対して対称に流れるためである。

　仮想磁極Ｐ２での磁束密度の絶対値は、磁石磁極Ｐ１での磁束密度の絶対値よりも小さい。これは、仮想磁極Ｐ２が永久磁石１６を有さないことによるものである。

　コンシクエント型のロータ１では、仮想磁極Ｐ２が永久磁石１６を有さないため、磁束がロータコア１０の中心に向かって流れやすい。ロータコア１０の中心に向かって流れた磁束は、シャフト１８に流れ込み、漏れ磁束となる。

　図５は、比較例の送風機５Ｂにおける漏れ磁束の経路を示す図である。比較例の送風機５Ｂでは、モータハウジング４および動翼６がいずれも磁性材料で形成されている。この場合、ロータコア１０からシャフト１８に流れた漏れ磁束は、シャフト１８からベアリング３１を経由してベアリング支持部４２に流れ、またベアリング３２を経由してフレーム４１に流れる。

　すなわち、モータハウジング４および動翼６を磁性材料で形成した場合には、送風機５の外部への磁束漏れが生じやすい。

　図６は、実施の形態１の送風機５における漏れ磁束の経路を示す図である。実施の形態１では、モータハウジング４および動翼６がいずれも非磁性材料で形成されている。そのため、ロータコア１０からシャフト１８に流れた漏れ磁束は、シャフト１８およびベアリング３１，３２から先には流れず、モータハウジング４および動翼６には流れない。

　このように、実施の形態１では、モータハウジング４および動翼６を非磁性材料で形成することにより、送風機５の外部への磁束漏れを抑制している。モータハウジング４および動翼６はいずれも表面積が大きいため、これらを非磁性材料で形成することによる漏れ磁束の抑制効果は特に大きい。

　これにより、送風機５の外部への磁束漏れに起因する周辺部材の不具合を抑制することができる。また、ＩＡＴＡの基準を満足することができる。

　一方、モータハウジング４および動翼６を構成する非磁性材料の代表例は、樹脂である。すなわち、モータハウジング４は例えばＢＭＣで形成され、動翼６は例えばポリプロピレンで形成されている。

　一般に、樹脂は金属よりも熱伝導率が低い。そのため、モータハウジング４および動翼６を樹脂で形成した場合、モータ３あるいはベアリング３１，３２で発生した熱が送風機５の外部に放熱されにくい。以下では、送風機５における放熱のための構成について説明する。

　図７は、送風機５における熱の流れを説明するための模式図である。送風機５における第１の熱源は、ステータ２である。ステータ２では、ステータ２のコイル２５に電流が流れることによる熱と、永久磁石１６の磁束がステータコア２０に鎖交することによる鉄損が発生する。

　第２の熱源は、ロータ１である。ロータ１では、永久磁石１６で発生する渦電流損と、永久磁石１６の磁束がロータコア１０に鎖交することによる鉄損が発生する。

　第３の熱源は、ベアリング３１，３２である。図８は、ベアリング３１の構造を示す模式図である。ベアリング３１は、内輪３０１と、外輪３０２と、これらの間の複数の転動体３０３とを有する。内輪３０１は、シャフト１８に固定される。外輪３０２は、ベアリング支持部４２に保持される。転動体３０３は、例えばボールである。

　図３に示したように、ロータ１では、磁石磁極Ｐ１と仮想磁極Ｐ２とが軸線Ｃ１を挟んで互いに対向している。ロータ１の磁石磁極Ｐ１での磁束密度は、仮想磁極Ｐ２での磁束密度よりも高い（図４参照）。そのため、磁石磁極Ｐ１とティース２２との間に作用する力は、仮想磁極Ｐ２とティース２２との間に作用する力よりも大きく、ロータ１には径方向加振力が作用する。

　ロータ１に作用する径方向加振力は、シャフト１８に取り付けられたベアリング３１に、図８に矢印Ｂで示すように作用する。すなわち、転動体３０３と内輪３０１との摩擦、および転動体３０３と外輪３０２との摩擦が部分的に大きくなり、摩擦熱が大きくなる。もう一方のベアリング３２についても、同様である。そのため、ベアリング３１，３２が第３の熱源となる。

　図７に戻り、ステータ２、ロータ１およびベアリング３１，３２のうち、ステータ２で発生する熱エネルギーが最も大きく、ロータ１およびベアリング３１，３２で発生する熱エネルギーは比較的小さい。

　ステータ２で発生した熱は、矢印Ｈ１で示すように、ステータ２の外周に接するフレーム４１に流れる。フレーム４１に流れた熱の一部は、ベアリング支持部４２にも流れる。

　ベアリング３１，３２で発生した熱は、矢印Ｈ３で示すようにベアリング支持部４２および側壁部４１ｂに流れる。ベアリング３１，３２で発生した熱は、また、矢印Ｈ２で示すようにシャフト１８にも流れる。ロータ１で発生した熱は、矢印Ｈ２で示すようにシャフト１８に流れる。

　シャフト１８に流れた熱は、ベアリング３１を経由してベアリング支持部４２に流れ、また、ベアリング３２を経由して側壁部４１ｂに流れる。シャフト１８に流れた熱は、さらに動翼６にも流れる。

　フレーム４１、ベアリング支持部４２および動翼６は、熱源で発生した熱を放熱する放熱部となる。特に、フレーム４１および動翼６は、放熱面積が大きく、従って放熱効果も大きい。

　上記の通り、送風機５の熱源の中では、ステータ２で発生する熱エネルギーが最も大きい。そのため、フレーム４１は、動翼６よりも熱伝導率の高い材料で構成されている。例えば、フレーム４１はＢＭＣで形成され、ＢＭＣの熱伝導率は０．８Ｗ／ｍ・Ｋである。動翼６は、ポリプロピレンにガラス繊維２０ｗｔ％およびマイカ１０ｗｔ％を添加した材料で形成され、当該材料の熱伝導率は０．４Ｗ／ｍ・Ｋである。

　このように、フレーム４１が熱伝導率の高い材料で構成されているため、ステータ２で発生した熱を効率よく放熱することができる。

　また、図９に示すように、モータハウジング４と動翼６との間には、放熱部材７２が設けられている。放熱部材７２は、ニトリルゴム等のゴムで形成されている。ニトリルゴムの熱伝導率は、０．２５Ｗ／ｍ・Ｋである。放熱部材７２の中心孔７２ａには、シャフト１８が嵌合している。

　ロータ１およびベアリング３１，３２からシャフト１８に流れた熱は、矢印Ｈ４で示すようにシャフト１８から放熱部材７２に流れる。動翼６の回転により、放熱部材７２を通過する気流が発生するため、シャフト１８から放熱部材７２に流れた熱を放熱することができる。

　ベアリング３１，３２には、図８を参照して説明した径方向加振力により摩擦熱が発生する。加えて、動翼６に近い側のベアリング３１には、動翼６の自重により、ベアリング３２を支点としたモーメントが作用する。そのため、ベアリング３１は、ベアリング３２よりもさらに摩擦熱が発生する。

　放熱部材７２がベアリング３１に隣接して配置されているため、ベアリング３１の摩擦熱をシャフト１８および放熱部材７２を介して効率よく放熱することができる。

　また、シャフト１８には、動翼６に接触するように、伝熱部材７１が取り付けられている。図１０（Ａ）および（Ｂ）は、伝熱部材７１とシャフト１８および動翼６との接触部を示す断面図および斜視図である。

　伝熱部材７１は、軸線Ｃ１を中心とする環状の部材である。伝熱部材７１は、シャフト１８の外周面に接触する内周面７１１と、動翼６のモータハウジング４側の端面６１ｃに接触する側端面７１２とを有する。

　そのため、シャフト１８の熱は、シャフト１８から動翼６に直接流れるだけでなく、伝熱部材７１の内周面７１１および側端面７１２を経由して動翼６に流れる。伝熱部材７１により、シャフト１８と動翼６との間の伝熱経路を拡大することができる。

　伝熱部材７１は、シャフト１８と動翼６とに接触することにより、動翼６への伝熱効率を向上する。そのため、伝熱部材７１は、放熱部材７２よりも熱伝導率の高い材料で形成される。具体的には、伝熱部材７１は、鉄、ステンレス鋼、またはアルミニウム等の金属で構成されている。鉄の熱伝導率は、８３Ｗ／ｍ・Ｋである。アルミニウムの熱伝達装置は、２３６Ｗ／ｍ・Ｋである。

　なお、伝熱部材７１の形状は、環状に限定されるものではなく、シャフト１８に接触する面と動翼６に接触する面とを有していればよい。

　図１１は、円筒状の伝熱部材７１の他の構成例を示す断面図である。図１２（Ａ）は、伝熱部材７１を示す斜視図である。図１１および図１２（Ａ）に示す伝熱部材７１は、円筒形状を有する。この場合、伝熱部材７１は、シャフト１８の外周と、動翼６のハブ６１の内周面６１ｂとの間に配置することができる。

　シャフト１８の熱は、伝熱部材７１の内周面７１１および外周面７１３を経由して、動翼６に流れる。これにより、シャフト１８から動翼６への伝熱経路をさらに拡大することができる。

　また、図１２（Ｂ）に示すように、伝熱部材７１の軸方向の一端に、ハブ６１の端面６１ｃに当接するフランジ部７１４を設けてもよい。このようにすれば、シャフト１８から動翼６への伝熱経路をさらに拡大することができる。

　図１３は、送風機５における気流の流れを説明するための模式図である。動翼６の回転により、モータハウジング４から動翼６に向かう気流を発生する。上記の通り、送風機５の熱源は、ステータ２とロータ１とベアリング３１，３２である。そのため、熱源は、軸方向においてモータハウジング４側（図１３に示した仮想線Ｔよりも右側）に集中し、動翼６側には存在しない。

　仮に動翼６からモータハウジング４に向けて気流が流れると、動翼６で暖められた空気がモータハウジング４を通過することになり、モータハウジング４に熱を効率よく放熱することができない。

　モータハウジング４から動翼６に向けて気流が流れるようにすれば、暖められていない低温の空気がモータハウジング４を通過するため、モータハウジング４に伝わった熱を効率よく放熱することができる。

＜実施の形態の効果＞
　以上説明したように、この実施の形態１の送風機５では、ステータ２を径方向外側から囲むフレーム４１と、シャフト１８に取り付けられた動翼６とが、いずれも非磁性材料で形成されている。そのため、送風機５の外部への磁束漏れを、フレーム４１および動翼６によって抑制することができる。

　また、フレーム４１と動翼６をいずれも樹脂で形成した場合、放熱性の向上が課題となるが、フレーム４１が動翼６よりも熱伝導率の高い材料で形成されているため、ステータ２で発生した熱をフレーム４１から効率よく放熱することができる。

　また、動翼６の回転により、モータハウジング４から動翼６に向かう気流を生じさせるため、低温の空気によってモータハウジング４の熱を効率よく放熱することができる。

　また、シャフト１８には、軸方向において動翼６とステータ２との間に放熱部材７２が取り付けられているため、動翼６により生じた気流により、シャフト１８の熱を放熱部材７２から効率よく放熱することができる。

　また、シャフト１８および動翼６の両方に接する伝熱部材７１をさらに備えるため、シャフト１８の熱を伝熱部材７１から動翼６に伝え、動翼６から効率よく放熱することができる。

　また、伝熱部材７１の熱伝導率が動翼６の熱伝導率よりも高いため、伝熱部材７１を介してシャフト１８の熱をより効率よく動翼６に伝えることができ、放熱効率を向上することができる。

　また、伝熱部材７１が、動翼６の軸線に直交する端面６１ｃに当接するため、シャフト１８と動翼６との接触面積を確保し、放熱効率を向上することができる。

　また、伝熱部材７１が、動翼６のシャフト１８側の内周面６１ｂに当接するため、シャフト１８と動翼６との接触面積をより大きくし、放熱効率を向上することができる。

　また、ロータ１の磁石磁極Ｐ１と仮想磁極Ｐ２とが軸線Ｃ１を挟んで互いに対向しているため、ロータ１に作用する径方向加振力が大きく、ベアリング３１，３２で発生する摩擦力が大きくなりやすい。そのため、放熱作用を有する放熱部材７２あるいは伝熱部材７１を設けることは特に有効である。

　また、フレーム４１および動翼６がいずれも樹脂で形成されているため、製造コストの上昇を抑えながら、送風機５の外部への磁束漏れを抑制することができる。

　また、フレーム４１に第１のベアリング支持部としてのベアリング支持部４２が取り付けられ、フレーム４１が第２のベアリング支持部としての側壁部４１ｂを有するため、フレーム４１とベアリング支持部４２によってベアリング３１，３２を保持することができる。

実施の形態２．
　図１４は、実施の形態２の送風機５Ａを示す断面図である。上述した実施の形態１では、モータハウジング４のフレーム４１が、ベアリング３２を保持する側壁部４１ｂを有していた。これに対し、実施の形態２では、フレーム４１とは別部材のベアリング支持部４３が、ベアリング３２を保持するように構成されている。

　すなわち、実施の形態２のフレーム４１は円筒状であり、軸方向両端は開放されている。フレーム４１の軸方向一端に、実施の形態１で説明したベアリング支持部４２が取り付けられ、軸方向他端に、第２のベアリング支持部としてのベアリング支持部４３が取り付けられる。ベアリング支持部４２，４３は、フレーム４１の軸方向両端の開口部に、例えば圧入により固定される。

　円筒状のフレーム４１と、その軸方向両端の２つのベアリング支持部４２，４３とにより、モータハウジング４が形成される。

　ベアリング支持部４３は、ベアリング支持部４２と対称な形状を有する。すなわち、ベアリング支持部４３の径方向中央には、ベアリング３２を径方向外側から保持する環状部４３ａが形成されている。環状部４３ａは、ベアリング３２の軸方向端面に当接する端面部４３ｂを有する。

　フレーム４１は、実施の形態１で説明したように、非磁性で且つ熱伝導率の高い材料で形成されている。具体的には、フレーム４１は、ＢＭＣ等の樹脂で形成されている。動翼６の構成は、実施の形態１で説明した通りである。

　フレーム４１および動翼６が非磁性材料で形成されているため、送風機５の外部への磁束漏れを抑制することができる。また、フレーム４１が、動翼６よりも熱伝導率の高い材料で構成されているため、モータ３で発生した熱を効率よく放熱することができる。

　ベアリング支持部４２，４３は、鉄等の磁性材料で形成しているが、フレーム４１と同様に非磁性材料で形成されていてもよい。

　実施の形態２の送風機５Ａは、モータハウジング４の構成を除き、実施の形態１の送風機５と同様に構成されている。

　以上説明したように、実施の形態２では、フレーム４１が円筒形状を有し、２つのベアリング支持部４２，４３との組み合わせによりモータハウジング４を構成する。そのため、モータハウジング４の製造が容易であり、製造コストを低下することができる。

　また、フレーム４１および動翼６がいずれも非磁性材料で形成され、またフレーム４１が動翼６よりも熱伝導率の高い材料で形成されているため、実施の形態１と同様、送風機５の外部への磁束漏れを抑制し、且つ放熱性を向上することができる。

実施の形態３．
　図１５は、実施の形態３のロータ１Ａを示す断面図である。上述した実施の形態１では、ロータコア１０の内周にシャフト１８が固定されていた。これに対し、この実施の形態３では、ロータコア１０の内周１０ｂとシャフト１８との間に、樹脂部１７が形成されている。

　樹脂部１７は、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂で形成される。樹脂部１７は、シャフト１８に固定される環状の内筒部１７ａと、ロータコア１０の内周１０ｂに固定される環状の外筒部１７ｃ、内筒部１７ａと外筒部１７ｃとを連結する複数のリブ１７ｂとを有する。

　樹脂部１７の内筒部１７ａの内側には、シャフト１８が固定されている。リブ１７ｂは、周方向に等間隔で配置され、内筒部１７ａから径方向外側に放射状に延在している。周方向に隣り合うリブ１７ｂ間には、空洞部が形成される。ここでは、リブ１７ｂの数が極数の半分であり、リブ１７ｂの周方向位置が仮想磁極Ｐ２の極中心と一致しているが、このような数および配置に限定されるものではない。

　実施の形態３の送風機は、モータ３のロータ１Ａの構成を除き、実施の形態１の送風機と同様に構成されている。

　この実施の形態３では、ロータコア１０とシャフト１８との間に樹脂部１７が配置されているため、ロータ１の磁束がシャフト１８に流れ込みにくくなる。そのため、送風機５の外部への磁束漏れをより効果的に抑制することができる。

＜空気調和装置＞
　次に、上述した各実施の形態のモータを適用した空気調和装置について説明する。図１６は、実施の形態１のモータ３を適用した空気調和装置２００の構成を示す図である。空気調和装置２００は、室外機１００と、室内機２０１と、これらを接続する冷媒配管２０６とを備える。

　室内機２０１は、室内送風機２０２を有する。室内送風機２０２は、例えばクロスフローファンである羽根２０３と、これを駆動するモータ２０４と、これらを収容する筐体２０５を有する。

　図１７は、図１６の線分１７－１７における室外機１００の断面図である。室外機１００は、筐体１１０と、筐体１１０内に配置された室外送風機としての送風機５と、送風機５を支持する支持体１３０と、筐体１１０の前面に配置された前面カバー１２０と、筐体１１０の背面に配置された熱交換器１４０とを有する。

　室外機１００は、ここでは水平面に置かれている。送風機５の軸方向は、室外機１００の前後方向である。送風機５の動翼６側が前方であり、熱交換器１４０側が後方である。

　筐体１１０は、底板１１１と天板１１２とを有する。底板１１１には、上述した前面カバー１２０、支持体１３０および熱交換器１４０が固定されている。前面カバー１２０には、開口部１２１が形成されている。開口部１２１には、図示しないグリルがはめ込まれている。

　支持体１３０は、鉛直方向に延在する送風機取付部１３１と、底板１１１に固定される台座部１３２と、送風機取付部１３１の上端から前後に延在する延在部１３３とを有する。延在部１３３は、上述した天板１１２を下方から支え、また、前面カバー１２０および熱交換器１４０の各上端を保持している。

　熱交換器１４０は、左右方向に配列された複数のフィンと、これら複数のフィンを貫通する伝熱管とを有する。送風機５の動翼６の回転により、熱交換器１４０を軸方向に通過する気流が発生する。熱交換器１４０を通過する気流を妨げないよう、支持体１３０の左右方向の幅は、熱交換器１４０の幅よりも狭く設定されている。

　送風機５は、実施の形態１で説明した構成を有する。図１７に示した例では、送風機５のモータハウジング４は、フレーム４１から径方向外側に延在する脚部４５を有する。モータハウジング４は、この脚部４５において、ねじにより送風機取付部１３１に固定されている。

　室外機１００では、送風機５のモータ３の回転により動翼６が回転し、これにより発生した気流が熱交換器１４０を通過する。冷房運転時には、圧縮機１０１で圧縮された冷媒が熱交換器（凝縮器）で凝縮する際に放出された熱が、送風機５の送風によって室外に放出される。

　図１６に示した室内機２０１では、室内送風機２０２のモータ２０４の回転により、羽根２０３が回転し、室内に送風する。冷房運転時には、冷媒が蒸発器（図示せず）で蒸発する際に熱が奪われた空気が、室内送風機２０２の送風によって室内に送風される。

　実施の形態１で説明したように、送風機５の外部への磁束漏れを抑制することができるため、天板１１２のゆがみ等の送風機５の周辺部材の不具合を抑制することができる。また、ＩＡＴＡの基準を満足することができる。

　また、送風機５が高い放熱効果を有するため、送風機５が安定した送風性能を発揮することができる。これにより、室外機１００の動作の信頼性を高め、空気調和装置２００の安定した運転を実現することができる。

　ここでは、室外機１００が実施の形態１の送風機５を有しているが、室外機１００および室内機２０１の少なくとも一方が実施の形態１の送風機５を有していればよい。

　また、実施の形態１の送風機５の代わりに、実施の形態２の送風機５Ａ（図１４）を用いてもよく、実施の形態３のロータ１Ａ（図１５）を有するモータを備えた送風機を用いてもよい。

　以上、望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本開示は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の改良または変形を行なうことができる。

　１，１Ａ　ロータ、　２　ステータ、　３　モータ、　４　モータハウジング、　５，５Ａ　送風機、　６　動翼、　１０　ロータコア、　１１　磁石挿入孔、　１２　フラックスバリア、　１３　スリット、　１６　永久磁石、　１７　樹脂部、　１８　シャフト、　２０　ステータコア、　２１　ヨーク、　２２　ティース、　２５　コイル、　３１　ベアリング（第１のベアリング）、　３２　ベアリング（第２のベアリング）、　４１　フレーム、　４１ａ　周壁部、　４１ｂ　側壁部（第２のベアリング支持部）、　４２　ベアリング支持部（第１のベアリング支持部）、　４３　ベアリング支持部（第２のベアリング支持部）、　６１　ハブ、　６１ａ　外周面、　６１ｂ　内周面、　６１ｃ　端面、　６２　羽根、　７１　伝熱部材、　７２　放熱部材、　７２ａ　中心孔、　１００　室外機、　１１０　筐体、　１２０　前面パネル、　１３０　支持体、　１４０　熱交換器、　　２００　空気調和装置、　２０１　室内機、　２０２　室内送風機、　２０６　冷媒配管、　３０１　内輪、　３０２　外輪、　３０３　転動体、　７１１　内周面、　７１２　側端面、　７１３　外周面、　７１４　フランジ部。

Claims (15)

1. 　シャフトと、前記シャフトの中心軸線を中心とする環状のロータコアと、前記ロータコアに取り付けられた永久磁石とを有し、前記永久磁石が磁石磁極を構成し、前記ロータコアの一部が仮想磁極を構成するロータと、
   　前記ロータを、前記中心軸線を中心とする径方向の外側から囲むステータと、
   　前記シャフトに取り付けられ、非磁性材料で形成された動翼と、
   　前記ステータを前記径方向の外側から囲み、非磁性材料で形成されたフレームと
   　を備えた送風機。
2. 　前記フレームの熱伝導率は、前記動翼の熱伝導率よりも高い
   　請求項１に記載の送風機。
3. 　前記ロータでは、前記磁石磁極と前記仮想磁極とが、前記中心軸線を挟んで互いに対向している
   　請求項１または２に記載の送風機。
4. 　前記動翼の回転により、前記フレームから前記動翼に向かう気流を生じさせる
   　請求項１から３までの何れか１項に記載の送風機。
5. 　前記シャフトには、前記中心軸線の方向において前記動翼と前記ステータとの間に位置する放熱部材が取り付けられている
   　請求項１から４までの何れか１項に記載の送風機。
6. 　前記シャフトおよび前記動翼の両方に接する伝熱部材をさらに備える
   　請求項５に記載の送風機。
7. 　前記伝熱部材の熱伝導率は、前記放熱部材の熱伝導率よりも高い
   　請求項６に記載の送風機。
8. 　前記伝熱部材は、前記動翼の前記中心軸線に直交する端面に当接する
   　請求項６または７に記載の送風機。
9. 　前記伝熱部材は、前記動翼の前記シャフト側の内周面に当接する
   　請求項６から８までの何れか１項に記載の送風機。
10. 　前記フレームは樹脂で形成され、
    　前記動翼は樹脂で形成されている
    　請求項１から９までの何れか１項に記載の送風機。
11. 　前記ロータコアと前記シャフトとの間に、樹脂部を備える
    　請求項１から１０までの何れか１項に記載の送風機。
12. 　前記フレームには、前記シャフトを支持する第１のベアリングを保持する第１のベアリング支持部が取り付けられ、
    　前記フレームは、前記シャフトを支持する第２のベアリングを保持する第２のベアリング支持部を有する
    　請求項１から１１までの何れか１項に記載の送風機。
13. 　前記フレームには、前記シャフトを支持する第１のベアリングを保持する第１のベアリング支持部と、前記シャフトを支持する第２のベアリングを保持する第２のベアリング支持部とが取り付けられている
    　請求項１から１１までの何れか１項に記載の送風機。
14. 　前記第１のベアリング支持部は、磁性材料で形成されている
    　請求項１２または１３に記載の送風機。
15. 　室外機と、前記室外機に冷媒配管で接続された室内機とを備え、
    　前記室外機および前記室内機の少なくとも一方は、請求項１から１４までの何れか１項に記載の送風機を有する
    　空気調和装置。
     

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