JP3694171B2

JP3694171B2 - ファンモータ

Info

Publication number: JP3694171B2
Application number: JP16810498A
Authority: JP
Inventors: 一幸北沢; 豊竹内
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 1998-06-16
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2018-06-16
Also published as: JP2000004554A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転子が固定子の外側を回転するファンモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来のアウターロータ型の小形の回転電機の一種であるファンモータ１０１の構造を示す断面図である。回転軸１０２は一対の軸受１０３及び１０４によって回転自在に支持されている。一対の軸受１０３及び１０４は、筒状の軸受ホルダ１０５に固定され、軸受ホルダ１０５はモータ・フレーム１０６に固定されている。また軸受ホルダ１０５は、固定子鉄心１０７の中央に形成された貫通孔１０８に嵌合されている。固定子鉄心１０７は、複数枚の鋼板が積層されて構成されている。固定子鉄心１０７は、軸受ホルダ１０５が貫通する貫通孔１０８と回転軸１０２の径方向外側に向かって突出する複数の固定子磁極１０９…を有している。そして固定子鉄心１０７には、複数の固定子磁極１０９…を励磁する複数の界磁巻線１１０…が巻装されている。なお固定子鉄心１０７と複数の界磁巻線１１０…とにより、固定子１１１が構成されている。
【０００３】
回転軸１０２の軸線方向の一方側の端部には、回転子カバー部材１１２がブッシュ１１３を介して嵌合されている。回転子カバー部材１１２は、環状の周壁部１１４及びこの周壁部１１４の一端に設けられて中心部に回転軸１０２の軸線方向の一方側の端部が固定される底壁部１１５を備えている。そして回転子カバー部材１１２の周壁部１１４の内周には、複数の固定子磁極１０９…と対向する永久磁石からなる複数の回転子磁極１１６…が固定されている。回転子カバー部材１１２と回転子磁極１１６…とにより回転子１１７が構成されている。
【０００４】
またモータ・フレーム１０６には、界磁巻線に通電する励磁電流を制御する制御回路を構成する電気部品が取付けられて、回転子カバー部材１１２の開口部側に配置された回路基板１１８の一部が支持されている。
【０００５】
また回転子カバー部材１１２の外側には、複数枚のブレード１１９を備えたインペラ１２０が固定されている。インペラ１２０はカップ部材１２１の外周部に複数枚のブレード１１９…が一体に形成された樹脂成形品である。インペラ１２０のカップ部材１２１は、モータ・フレーム１０６と組み合わされて外観上は外側ケースを構成している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、一対の軸受１０３及び１０４の間に必要とされる寸法を確保するという目的から、一対の軸受１０３及び１０４を軸受ホルダ１０５内に保持することが常識になっていた。そして軸受ホルダ１０５をモータ・フレーム１０６と組み合わせることもほぼ常識化していた。そのためどうしても従来は、部品点数が多くなり、回転電機の価格を下げることが難しかった。
【０００７】
また従来のファンモータでは、回転軸１０２の一方の端部にブッシュ１１３を介して回転子カバー部材１１２を取付ける構成を採用しているため、更に部品点数が多くなる問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、従来よりも部品点数が少なくて済むモータファンを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、一対の軸受によって回転自在に支持された回転軸と、複数枚の鋼板が積層されて構成されて、回転軸が貫通する貫通孔及び回転軸の径方向外側に向かって突出する複数の固定子磁極を有する固定子鉄心並びに固定子鉄心に巻装されて複数の固定子磁極を励磁する複数の界磁巻線を備えた固定子と、回転軸の軸線方向の一方側の端部に固定され且つ複数の回転子磁極が固定子の外側を回転する回転子とを有する回転電機を改良の対象とする。
【００１０】
本発明では、固定子鉄心の貫通孔の軸線方向の両端部内に一対の軸受嵌合部を形成する。そして一対の軸受嵌合部に一対の軸受を直接嵌合して固定子鉄心に対して一対の軸受を固定する。本発明の基本的技術思想は、従来常識であった軸受ホルダを用いるという構成を捨てて、軸受を固定子鉄心に直接固定する点にある。軸受ホルダを用いないようにするために、特に小形の回転電機では、固定子鉄心の軸線方向の厚み寸法を、固定子鉄心の貫通孔の軸線方向の両端部に一対の軸受嵌合部を形成可能な寸法にすればよい。このようにすると従来よりも固定子鉄心の厚み寸法が厚くなる場合が多いが、鉄心を構成する鋼板の枚数を増やすだけでよいため、特別に軸受ホルダを製造する場合と比べて、製品の価格を下げることが可能になる。なお回転電機の寸法が大きくなれば、固定子鉄心の軸線方向の厚み寸法をあえて大きくする必要はない。
【００１１】
一対の軸受嵌合部を形成する場合、固定子鉄心を構成する複数枚の鋼板の加工精度と積層精度を高めれば、複数枚の鋼板を積層して固定子鉄心を製造する工程で、ある程度寸法精度の高い一対の軸受嵌合部を形成できる。しかしながら固定子鉄心を組み立てた後に、一対の軸受嵌合部に相当する部分の内部に切削仕上げ加工（バニシング加工）を施して更に寸法精度を高めれば、一対の軸受のそれぞれの中心軸線をできるだけ一致させることができる一対の軸受嵌合部を形成することができる。
【００１２】
このような構成を採用すると、軸受ホルダが不要になるだけでなく、軸受ホルダを取付けるモータ・フレームも不要になって、部品点数を減らすことができる。
【００１３】
なお固定子鉄心の貫通孔には、回転子が固定される回転軸の端部とは反対側の端部を支持する一方の軸受が嵌合される一方の軸受嵌合部に隣接してスプリング収納部を形成し、一方の軸受が一方の軸受嵌合部に嵌合されたときに圧縮されるコイルスプリングをこのスプリング収納部に嵌合すればよい。
【００１４】
そしてこの構造を、特に環状の周壁部及びこの周壁部の一端に設けられて中心部に回転軸の軸線方向の一方側の端部が固定される底壁部を備えた回転子カバー部材と回転子カバー部材の周壁部の内周に固定されて複数の固定子磁極と対向する永久磁石からなる複数の回転子磁極とを備えた回転子を備えた、いわゆるブラシレスのアウターロータ型の回転電機に適用すると、回転電機の価格を従来よりも大幅に下げることができる。この種の回転電機では、一般的には、界磁巻線に通電する励磁電流を制御する制御回路を構成する電気部品の少なくとも一部が取付けられた回路基板を、回転子カバー部材の開口部側に配置する。
【００１５】
モータ・フレームを用いない場合には、固定子鉄心の被固定部に固定するための手段が必要になる。そこで固定子鉄心の回転軸の軸線方向の他方側に位置する端面に、固定子鉄心を被固定部に固定する際に固定用捩子が挿入される捩子貫通孔を備えた１以上の取付用スペーサ部材を固定すればよい。前述の回路基板を配置する場合に、取付用スペーサ部材を回路基板よりも軸線方向の他方側に突出させれば、取付用スペーサ部材は回路基板を配置するスペースを確保する機能と回路基板を保護する機能とを発揮することになる。
【００１６】
なおこの取付用スペーサ部材の形状及び構造は任意である。しかし、この取付用スペーサ部材を複数枚の鋼板を積層して構成し、取付用スペーサ部材を構成する複数枚の鋼板を固定子鉄心を構成する複数枚の鋼板と一緒に積層すれば部品点数を減らすことができるだけでなく、取付用スペーサ部材の固定子鉄心への取付作業を別に行う必要が不要になる。回路基板が小さければ、回路基板を内部に収納できるような環状形状の１つの取付用スペーサ部材を用いることができる。しかしながら回路基板の寸法が大きい場合等のように回路基板を避ける必要がある場合や、鋼板の使用材料を少なくする場合には、複数の取付用スペーサ部材を用いればよい。
【００１７】
従来は、回転軸への回転子カバー部材の取付にブッシュを用いていた。これに対して本発明のように、回転子カバー部材の底壁部の中心部に、回転軸の軸線方向の一方側の端部がきつく嵌合される嵌合孔を形成すれば、ブッシュを用いることなく回転子カバー部材を回転軸に取付けることができる。この場合において、特に回転子カバー部材の底壁部の中心部に周壁部の開口部側に向かうに従って径寸法が小さくなるように突出するテーパ部と該テーパ部の先端部に一体に設けられて嵌合孔を備えた筒状部とからなる嵌合構造部を設けると、嵌合孔に回転軸をきつく嵌合しても、その際に生じる応力が原因となって発生する回転子カバー部材の変形はテーパ部で吸収される。そのためこの構造を採用すると、回転子カバー部材の底壁部の厚みを薄くすることが可能になる。
【００１８】
アウターロータ型の回転電機の代表例である送風機として用いられるファンモータに本発明を適用した場合には、従来よりもファンモータの価格を安価にすることができる。そしてこの場合、前述の鋼板を積層して形成する２以上の取付用スペーサ部材をファンモータのインペラが回転したときに発生する空気流によって直接冷却されるように固定子鉄心から径方向外側に向かって突出させる形状に構成すると、ファンモータが発生する空気流によって取付用スペーサ部材を通して固定子鉄心の熱が放熱されるため、回転電機の寿命を大幅に延ばすことが可能になる。またファンモータでは、回転子カバー部材の外側にインペラを嵌合する構造を採用する場合が多いが、回転子カバー部材の底壁部に前述の嵌合構造を採用して回転軸の端部と回転子カバー部材の底壁部に嵌合させる構造を採用すると、嵌合構造を構成するテーパ部に回転軸の端部を収容できるため、回転軸の端部をインペラのカップ部材の内部に収納することができて、防塵の効果を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、ブラシレスＤＣモータを原動機として構成された回転電機の一種である二相ＤＣファンモータ１に本発明を適用した本発明の実施の形態の一例の断面図（図２のＩ−Ｉ線断面図）を示しており、図２は図１のファンモータの回転子部分を省略した概略の底面図を示している。これらの図においては、２は回転軸である。回転軸２の両端部の近傍部分は、それぞれボールベアリングからなる一対の軸受３及び４によって回転自在に支持されている。そして一対の軸受３及び４は、固定子鉄心５の中央部に形成された貫通孔６の両端部内に形成された一対の軸受嵌合部７及び８内に直接嵌合されて固定子鉄心５に対して固定されている。
【００２０】
固定子鉄心５は、複数枚の鋼板が積層されて構成されている。そして固定子鉄心５は、前述の一対の軸受３及び４が直接嵌合される貫通孔６を中心部に有する環状部分９と、この環状部分９から回転軸２の径方向外側に向かって突出し周方向に等しい間隔をあけて配置された４つの突極型の固定子磁極１０…（図２参照）を有している。そしてこれらの固定子磁極１０…には、これらの磁極を励磁する界磁巻線１１…が巻装されている。なお固定子鉄心５と複数の界磁巻線１１…とにより、固定子１２が構成されている。
【００２１】
固定子鉄心５を構成するための複数枚の鋼板は、それぞれ環状部分９を構成する環状部と複数の固定子磁極１０…を構成する磁極部とを備えている。軸受嵌合部７及び８を形成する部分に位置する複数枚の鋼板の環状部に形成される貫通孔は、軸受嵌合部７及び８の直径と同じ直径寸法を有している。また軸受嵌合部７及び８を形成する部分の間に位置する複数枚の鋼板の環状部に形成される貫通孔は、軸受嵌合部７及び８の直径よりも小さい直径寸法を有している。その結果、固定子鉄心５の貫通孔６の内部には、一方の軸受３と当接する環状のストッパ部１３が突出している。軸受嵌合部８の軸線方向の長さは、軸受４の軸線方向の長さの３倍近く長くなっている。このような長い軸受嵌合部８を形成するために、固定子鉄心５の軸線方向の厚み寸法は、従来よりも長くなっている。そしてこの例では、実際に軸受４が嵌合されている部分が実際の軸受嵌合部を構成しており、それよりもストッパ部１３寄りの部分がスプリング収納部を構成している。このスプリング収納部には、一方の軸受４が軸受嵌合部８に嵌合されたときに圧縮されるコイルスプリング１４が嵌合されている。回転軸２の他方の端部には、抜け止め金具２９が嵌合されている。
【００２２】
なおこの例では、貫通孔６の軸受嵌合部７及び８の寸法精度を高めるために、軸受嵌合部７及び８の内部には切削仕上げ加工（バニシング加工）を施してある。
【００２３】
図１に示すように、固定子鉄心５を構成する鋼板のうち、軸受４側の最も外側に位置する１枚の鋼板５ａは、対向する２つの固定子磁極１０…よりも径方向外側に延びる２つのスペーサ取付用延長部５ｂを備えている。そしてこれらスペーサ取付用延長部５ｂには、２つの取付用スペーサ部材１５，１５を形成するためのほぼ矩形状の鋼板１５ａ…が複数枚積層されている。固定子鉄心５を構成する複数枚の鋼板には、積層された際に相互に嵌合される通称ダボ孔と呼ばれる複数のプレス凸部が形成されている。そして複数枚の鋼板を積層した状態で加圧して、各鋼板に形成されたプレス凸部を嵌め合わせることにより、各鋼板を一体化する。取付用スペーサ部材１５，１５を構成するための複数枚の鋼板１５ａ…も同様の手法を用いて、スペーサ取付用延長部５ｂ上に積層されて固定されている。したがってこの例では、固定子鉄心５を形成する工程で、取付用スペーサ部材１５，１５も固定子鉄心５の軸線方向の端面上に一緒に形成される。
【００２４】
取付用スペーサ部材１５，１５は、固定子鉄心５を被固定部（ファンモータを取付ける部分）に固定する際に固定用捩子が挿入される捩子貫通孔１６を備えている。なおこの例では、２つの取付用スペーサ部材１５，１５は、回路基板１７を配置するスペースを確保する機能と回路基板１７を保護する機能を更に発揮する。そのため２つの取付用スペーサ部材１５，１５は、回路基板１７よりも軸線方向の他方側に突出している。
【００２５】
回路基板１７には、界磁巻線１１…に通電する励磁電流を制御する制御回路を構成する電気部品が取付けられている。回路基板１７は、固定子鉄心５に嵌合された図示しない絶縁樹脂製のインシュレータの端部に植設された複数本の接続用端子１８を用いて固定子鉄心５に対して固定されている。図１に示すように、この回路基板１７には後述する回転子の回転子磁極の極性を検出するホール素子１９が固定されている。回路基板１７上に形成される制御回路は、このホール素子１９の出力に応じて各界磁巻線１１の励磁電流を適宜に切り換えて回転子の回転を制御する。
【００２６】
回転軸２の軸線方向の一方の端部２ａには、カップ状の回転子カバー部材２０が直接固定されている。回転子カバー部材２０は、アルミ等の非磁性材料により形成されており、環状の周壁部２１及びこの周壁部２１の軸線方向の一端に設けられて中心部に回転軸２の端部２ａが固定される底壁部２２を備えている。回転子カバー部材２０の周壁部２１の内周には、４つの固定子磁極１０…の磁極面と対向する永久磁石からなる４つの回転子磁極２３…が固定されている。回転子カバー部材２０と回転子磁極２３…とにより回転子２４が構成されている。そしてこの例では、回転子カバー部材２０の底壁部２２の中心部に、周壁部２１の開口部側に向かうに従って径寸法が小さくなるように突出するテーパ部２２ａとこのテーパ部２２ａの先端部に一体に設けられて嵌合孔２５を備えた筒状部２２ｂとからなる嵌合構造部が形成されている。このようにして底壁部２２に嵌合孔２５を形成し、この嵌合孔２５に回転軸２の端部２ａをきつい状態で嵌合（強嵌合）すると、回転軸２の端部２ａに回転子カバー部材２０を直接固定できるが、嵌合の際に生じる応力が原因となって発生する回転子カバー部材２０の変形はテーパ部２２ａで吸収される。そのためこの構造を採用すると、回転子カバー部材２０の底壁部２２の厚みを薄くすることが可能になる。またこの例では、回転軸２の端部２ａはテーパ部２２ａの内部で終端しているため、回転軸２がインペラ２６を回転子カバー部材２０に嵌合させる際に、障害となることがなく、また回転軸２の端部２ａに塵埃が付着するのを防止できる。
【００２７】
インペラ２６は、カップ状のカップ部材２７の周壁部２１の外周に複数枚のブレード２８…が一体に固定された構造を有している。インペラ２６は、合成樹脂により一体成形されており、カップ部材２７は回転子カバー部材２０に接着剤を用いて強固に固定されている。図１から分かるように、この例ではインペラ２６が回転したときに複数枚のブレード２８…から発生する空気流によって前述の２つ取付用スペーサ部材１５，１５が直接冷却されるように固定子鉄心５またはインペラ２６のカップ部材２７から径方向外側に向かって突出している。したがってこの例では、ファンモータ１が発生する空気流によって取付用スペーサ部材１５，１５を通して固定子鉄心５の熱が積極的に放熱されるため、ファンモータの寿命を大幅に延ばすことができる。
【００２８】
上記例は、本発明をＤＣファンモータに適用した例であるが、本発明はその他のアウタロータ型の回転電機にも当然にして適用できるのは勿論である。またモータだけでなく、アウタロータ型の発電機にも当然適用できる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、従来常識であった軸受ホルダを用いずに、軸受を固定子鉄心に直接固定するため、特別に軸受ホルダを製造する場合と比べて、部品点数を少なくすることができて、製品の価格を下げることができる。
【００３０】
更に回転軸を回転子カバー部材に直接嵌合により固定すると、更に部品点数が少なくなる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブラシレスＤＣモータを原動機として構成された回転電機の一種である二相ＤＣファンモータに本発明を適用した本発明の実施の形態の一例の断面図である。
【図２】図１のファンモータの回転子部分を省略した概略の底面図を示している。
【図３】従来のアウターロータ型の小形の回転電機の一種であるファンモータの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ファンモータ（回転電機）
２回転軸
３，４軸受
５固定子鉄心
６貫通孔
７，８軸受嵌合部
１０固定子磁極
１１界磁巻線
１２固定子
１４コイルスプリング
１５取付用スペーサ部材
１７回路基板
２０回転子カバー部材
２１周壁部
２２底壁部
２３回転子磁極
２４回転子
２５嵌合孔
２６インペラ

Claims

一対の軸受によって回転自在に支持された回転軸と、
複数枚の鋼板が積層されて構成されて、前記回転軸が貫通する貫通孔及び前記回転軸の径方向外側に向かって突出する複数の固定子磁極を有する固定子鉄心並びに前記固定子鉄心に巻装されて前記複数の固定子磁極を励磁する複数の界磁巻線を備えた固定子と、
環状の周壁部及び前記周壁部の一端に設けられて中心部に前記回転軸の軸線方向の一方側の端部が固定される底壁部を備えた回転子カバー部材並びに前記回転子カバー部材の前記周壁部の内周に固定されて前記複数の固定子磁極と対向する永久磁石からなる複数の回転子磁極を備えた回転子と、
複数枚のブレードを備えて前記回転子の前記回転子カバー部材に対して取付けられるインペラとを具備するファンモータであって、
前記固定子鉄心の前記貫通孔の前記軸線方向の両端部内には一対の軸受嵌合部が形成され、
前記一対の軸受嵌合部に前記一対の軸受が直接嵌合されて前記固定子鉄心に対して前記一対の軸受が固定されており、
前記固定子鉄心の前記回転軸の前記軸線方向の他方側に位置する端面には、前記固定子鉄心を被固定部に固定する際に固定用捩子が挿入される捩子貫通孔を備えた２以上の取付用スペーサ部材が固定され、
前記２以上の取付用スペーサ部材は複数枚の鋼板を積層して構成され、
前記２以上の取付用スペーサ部材は前記インペラが回転したときに発生する空気流によって直接冷却されるように前記固定子鉄心から前記径方向外側に向かって突出していることを特徴とするファンモータ。