JPS62104452A - モ−タ一体形フアン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はクロスフローファンと直流モータとを一体構造
に有するモータ一体形ファンに関する。

（従来の技術） 空気調和機の室内ユニット等においては、室内空気循環
用にファンを備えており、最近の薄形構造では広１］に
吹出し得るものとしてクロスフｏ　−ファンが多用され
ている。

（発明が解決しようとする問題点〕 ところで空気調和機の大きさにより、ファンの容量を変
えればファンの種類が多くなるので、最近ではファンを
駆ωノするモータの回転速度を変え＝２− ることによって、ファンの種類を少くしている。

現在一般に用いられているファン駆動用モータは、誘導
電ａＵ＋−ｍで、その中でも家庭用の比較的小型の空気
調和機においてはコンデンサ運転形誘導電１σ１機が多
く、第９図に示す如ぐモータ閏の軸とクロスフローファ
ンの回転子（２１の’Ｍ　トｋ　突合ｂ　セてカップリ
ングなどにより連結している。

そ１７てこの誘導電動機を変速するには、主巻線の途中
からタップリード線を引出して電源からの供給を切換え
ることにより変速全可能としている。

ｒｉｆｔ　述のタップ付誘導電「１機に使用される回転
速度は変速比を大きくするために、停動トルクよりも低
い回転速度で使わ）することが多く、従って供給電圧の
変化あるいはファンの構造上のバラツギによる負荷の変
化に大きく影響され、不安定である。

また、モータの完成品を、ファンに組込むには第９図に
示すように、モータを収納する容積ヲ広く必留としてユ
ニットが大きくなるのと、モータの占めるコストも高く
、組立てにも可成りの工数が加わる不経済な而を有して
いる。

か＼る問題点に鑑みて、最近、ファンとモータとを一体
構造となしたものが開発さｈ、るに至って、例えば実開
昭ｆ’ｉ　Ｑ−４）５９４号公報によって公知となって
いるが、これは平板リング状のローター用マグネットを
クロスフローファンの６１１１板に取着し、前記ロータ
用マグネットと面対向するように平板状に捲回されたス
テータ用コイルを配設置〜て面対向型ブラシレスモータ
を形成したものテする。

ところがこのモーター１木彫ファンは、クロスフローフ
ァンの胴径ｖｃ　、ｒ：つてロータ用マグネットの磁極
面積が制限さノ１て余り大きくとることができないため
にモータトルクが大きいものは？！＋　脩１１　＜、従
って、希十力′１磁石等、Ｗ１ｊコストの磁石を使用し
ｔｃければならｒｃ　＜て汎用品とＩ７ては適当でｒｃ
かったＯ このように従来のモータ一体形ファンが実用面での種々
問題点を有している事実に着目して本発明は成されたも
のであって、磁石をファン回転子の軸方向に延ばすこと
が可能な短筒構造となすことにより、磁極面積を太きく
とれると共に固定子とのエアギャップを小さくし得る構
造となし、低コスト、高トルクのコンパクト化されたモ
ータ一体形ファンの実現をはかろうとするものである。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明は実施例を示す図面によっても明らかなよ
うにＮ磁極片（５Ｎ）とＳ磁極片（５Ｓ）とを交互に隣
り合わせることにより短筒状に、かつ各磁極の方向が短
筒の中心全回〈よう配列して形成したｔｍ　筒形ノ永久
ｍ　石＋５＋　ｗ、クロスフローファンのファン回転子
１２）の側板１４）に同軸的に取着する一方、鉄心１７
）の各スロットに巻線１８）が巻装されてなる固定）　
１１’ｉｌ　ｆ、クロスフローファンのハウジングＩ１
１における側面の蓋（９）に、前記永久磁石（５）の内
方で同心に介在し得る如く固定せしめて、前記側板（４
）の回転中心部と前記固定子（６）の鉄心（７）の中心
部とに対して、−万には軸］３）を直交して突設し・他
方には前記軸（３）に対応させた軸受１１０１を防振ゴ
ム（Ｉｌｌにより囲繞させて介設せしめて、前記永久磁
石１５）とその内方に同心に介在させた前記固定子ＩＣ
）１とにより直流ブラシレスモータラ形成してなるモー
タ一体形ファンに構成したものである。

しかして本発明は、１ｊｉＩ記（’Ｊｊ　ｒＭゴム山；
により囲繞させて防振的に弁設置７た１ｈ１１受１１１
１　ｆ　、グリース等の潤滑剤が充填さ）する溜り部を
イ「する無給油彩平軸受となすことを好ましい態様とす
るものである。

また、本発明は、側板（４）の回転中心部あるいは固定
子［６１の鉄心（７）の中心部に一体で突設した軸（３
）を、部分的に先細をなす軸端が設けられ、てなる構造
としたことを、また好ましい態様とするものである。

（作ｆ＠） 本発明は、ファン回転子（２）に同心的に取着した短筒
形の永久磁磁１５）が回転子とｔ「す、蓋１９）に固定
（〜た前記固定子（６）が巻線（８）全備えた固定子と
なって前記回転子１２１に対し同軸に配設さり、てブラ
シレス直流モータを形成するので、前記巻線（８）に電
圧値全可変とＥ〜得る直流電圧を正逆交互に繰り返して
印加することにより・ファン回転数２　ｒＡｆ　線的ｌ
「６一 フ（１（段階に調ｆｌｈでき、しかも磁極面積を太きく
とることができてコンパクトγ【がら高トルクが得られ
る。

ｆ人二本発明は、防振ゴム（１１１を介して軸受（１０
１を取すイτ１けているので、軸方向に長くて回転中に
振動が生じやすいクロスフローファンを防振的に支持し
発熱が少く円滑な運転を保持する。

さらに本発明は無給前影平軸受を用いることによって、
ｊｉ′Ｌ純構造で絹付けが至極簡単に行え、−万、軸（
３）の先端を先細構造とすることによって、永久磁石１
５）の強い吸引力に抗して軸を容易に軸受円に挿入でき
、組付けが容易となる。

（実施例） 以下、本発明の各実施例を添付図面にもとづき説明する
。

第１実施例を示す第１図において、■はクロスフローフ
ァンのハウジングで、軸方向に長い形のファン回転子（
２１ヲ回転自在に内蔵しており、このファン回転子１２
１は送風部分となる筒状部が硬質合成樹脂の成型品であ
って、ステンレス鋼で作られ一７＝ た軸１３＋を筒状部の成型の際に、後述する軸受の側と
その反対側について夫々合成樹脂層中に埋込ませて一体
成型することによりファン回転子１２１が形成される。

上記ハウジングＩｌｌは詳細示していないが、ファン回
転子１２１０回転千巾に亘る細長い吸込部と吹出し部と
ケ開口して有するものであって、遠心形送風機に類する
ファンであることは明らかである。

このクロス７０−ファンは、ファン回転子（２１の一方
の側板（４）と、該側板（４）に対向するＩＴＩＩ記ハ
ウジングＩｌ＋の側面の蓋（１）１とに関連させて、側
板（４）・蓋（９）間の空所内に永久磁石（５）と固定
子（６）とを配設して、相互間では前者１５（が外、後
者（６）が内となる同心で、かつ、ファン回転子（２１
に対（７ては軸中心を合致させた同軸にて設けている。

まず、永久磁石１５）については、円弧片状をなす１つ
以上の例えば希土類系、フェライト系等からなるＮ磁極
片（５Ｎ）及びＳ磁極片（５Ｓ）とを円周方向に交互に
隣り合わせて配列し、かつ各磁極片（５Ｎ）。

（５Ｓ）の磁極の方向を円中心に指向させた短円筒に一
８＝ 形成して前記ファン回転子＋２１に同軸となしてその側
板（４）に取着している。

上記永久磁石（５）全前記側板１４）に取着するための
固定用外枠としては、図示の如く鉄板（１２１を永久磁
石１５）の外周及び側板（４）から一体的に突設させて
前記永久磁石ｔｉｌ＋と等径をなす円環凸部に巻き付け
る手段を採用しており、これによって容易かつ強固に永
久磁石１５）を一体に固定させることが可能であり、ま
た、この鉄板（１２１は磁気回路の一部として兼用さね
、る。

一方、固定子（６）は、円板状のケイ素鋼板を積層した
鉄心（７）に所要数のスロットを削設して、このスロッ
ト内に固定子用の巻線１８）全挿設し、さらに、鉄心（
７）の中心部には、軸受機構を嵌装し得る大径孔とそれ
よりも稍々小さい小径孔とを同軸に連ねて有する段付孔
を貫通して設けており、マタ、この段付孔の周囲には固
定用の細孔を複数個分散し貫通させて設けている。

この固定子（６）は図示の如く段付孔の小径孔がファン
回転子１２１側に位置するようにして大径孔に軸−９＝ 受機構を嵌装した後、前記固定用の細孔を利用してハウ
ジング（１）における側面の蓋（９）の内面に沿い固定
せしめるが、これによって軸受機構の防振ゴム（１１］
全段付孔の段壁部と蓋（９）の取付面とによって両側か
ら挾み付けて固定するようになっている。

なお、鉄心＋７）は順送金型で打抜くと内径の異なった
鉄心でも同一金型で打抜くことができ、最近開発された
カシメ方式を採用すると鉄心打抜プレスから第１図に図
示の鉄心形状に完成された形態で出てぐる。

一方、前記蓋１！）１は輔（３）のスラスト方向の逃げ
のためと、潤滑油を溜めるためのスペースを設けており
、このスペースの内径が前記防振ゴム（１１）の外径に
比して小さくなるようにすることによって防振ゴム（１
１１を前述の如く押えつけることが可能である。

次に軸受機構については）第２図乃至第５図に示す如く
、前記軸（３）に嵌合せしめる軸受（１ｏ］例えば平軸
受と、この平軸受（１０）の周りを囲繞する防振ゴム１
１１１とにより形成している。

平軸受１１０）は第２図及び第３図に示されるが、硬質
合成樹脂例えばポリアセクール糸樹脂の成型品であって
中心に軸１３＋が挿通さね７る孔Ｃｌ０Ａ）を有し、ま
た、この孔（ＩＯＡ）の周囲に３個所等分配置となして
該孔（ＩＯＡ、）に夫々連通するグリースなど潤滑剤全
充填するための溜り邪Ｃｌ０Ｂ）　′ｆｆ：有していて
、溜り玲〜（］、ＯＢ）内のグリースが必要量だけ孔Ｃ
ｌ０Ａ）部の内１１１’に自動供給されることにより、
該内壁とその中に挿通され回転中の軸１３）との間に油
膜を形成Ｅ２、焼付けなどから保護する潤滑性能を発揮
する。

上記平軸受（１０１は軸中心を通る面で切断したときの
引形が所定形の円に沿う周面全有する球冠状をなし７で
いる。

一方、防振ゴム（１１１は硬度が比較的大きい合成ゴム
より形成していて外形は円盤となっており、そして内側
の壁面は前記平軸受（１０１の外形に対応した球冠状に
形成しており、第３図及び第５図から明らかなように防
揚ゴム旧）因に介装した平軸受（１０）は軸（３）の傾
き方向に対して自由に動くようになり、従って自動調心
が可能ｊｒ　ｈｔｔ造になっている。

叙上の構造になるモータ一体形ファンは平軸受（１０１
及び防振ゴム（１１）を鉄心（７）の所定個所に装着し
た後、固定子（６）を蓋（１））に固定一体σせ、ハウ
ジング１１）内に収納したファン回転子（２１の軸１３
）と平軸受＋１０１とが嵌合するようにｎｉｉ記蓋（９
）ヲハウジング＋１１に固着することによって、固定子
（６１は短円筒形の永久磁石１５）内に同心で介挿さコ
１５、ファンハウジングＩＩＩには固定さバー、かつ、
ファン回転子（２１ヲ回転自在に支持する状態となる。

かぐして同心配置をなす永久磁石（５）と固定子（６）
とによってブラシレス直流モータが構成され、クロスフ
ローファンとモータとが同軸一体化されたコンパクトな
構造の送風機が７（！られる。

ところで第１図々示の軸（３）は先端を截頭円すい状の
先細に尖らせており、かかる形状となすことにより軸＋
３）の位置が軸受面の孔（１，ＯＡ）中心より少しずれ
た状態と４Ｖ、って組込んだ場合にも一１１ｆ３）の先
細の先端は孔（ＩＯＡ）内に確実にはまり込むので軸（
３）全損傷させることｔ（＜軸受間）に正しく挿入され
る。

なお、ブラシレス直流モータの場合は永久磁石（５）の
磁化力が強力で、固定子（６）の鉄心（７）を吸引する
力が大であるので軸【３）全軸受（１０１の孔ＣＩＯＡ
　）に挿入する際、中心を合致させることが困難である
が、軸＋３）の先端とすることにより、軸（３）と軸受
（１０１との係合は確実、容易であり、特にその効果は
大である。

しか１−でブラシレス直流モータの構造原理は第６図に
示される通りであり、固定子（６）における各巻線＋８
１．１８１はパワートランジスタ＋＋３）．０３）を直
列に介して直流電源（（４）に接続せしめる。

−万、永久磁石１５）はファン回転子］２１と一体で回
転せ（−められるモータ回転子となっている。

このブラシレス直流モータは一巻線電流をパワートラン
ジスタ（１３）で制御することにより、永久磁石（５）
の磁極から出る磁束と巻線（８１に流れる電流とによっ
てトルクが生じて、永久磁石（５）を回転させることが
できる。

しかして第６図に示すように、ブラシレスモー夕ハ、−
ｋ　久ｍ　石＋ｈ＋の磁極全検出するためにボール素子
（Ｈｌ）〜（Ｈａ）等の検出器を用い、また、回転数を
制御するために、供給電目−を変える必要があるがこれ
らは簡屯な重子回路で構成できる。

すなわち、ブラシレスモータを回転させるには、例えば
永久磁石１５）を４極、固定チェ１１の巻線（８）は６
極の３相星形結線にすると、Ｉｉ’７）定子巻線（８１
はホール素子（Ｈｌ）　〜（Ｈａ）　　Ｋ　ヨリ２相、
４　ｋ　Ｋ　１１１１７　次面？（Ｍされ、永久磁石（
５）と固定子（６）に生じた磁極にの吸引及び、反撥力
によって回転するのである。

このブラシレスモータをファン駆動モータに適用すると
、トルクスピード特性かり１７　図（７）　如＜、供給
電圧を変位するだけで、モータのトルクスピード曲線は
ＴＭ、→’ｒＭ４．　ＴＭａ→ＴＭ、と連続的に変化で
き、ファン負荷との交点も常に回転速度を安定させ得る
交わり万をしているので安定した速度制御が可能である
。

このようにモータの付勢によってファン回転子１２１が
回転しだすと・僅かではあるがスラスト方向の振動が発
生する。

このとき、蓋（９）のスペースに収容されている潤滑剤
含浸フェルトと軸【３）とが軽く接触して、軸受（１０
１と軸（３）との隙間に潤滑剤が供給される。

第１図に図示する例は蓋（９）におけるスペースの孔径
がｌ（／ｊ撮ゴム（Ｉｌｌのダ１径より小さくて、さら
に防振ゴム（１１）の側面を押し付けた状態になってい
るので潤滑剤が々）部に漏れることはない。

次に第８図は本発明の第２実施例を示しており、図示例
は先端全先細に形成した軸［３）が固定子（６１の鉄心
（７）中更に突設され、−万、軸受（ｌＯ）及び防振ゴ
ム（１１１がファン回転子（２１の側板ｆ４）に介設さ
ね、ている点が構造的に異なっているのみで、他の構造
は第１実施例と同じとなっている。

この例は軸受１１［］１がファン回転子（２）の側板（
４）中心に介在プせて設けらバーているので、固定子（
６）の鉄心（７）中央に設けられてなる第１実施例に比
較してｌＩＩ記鉄心１７）の磁気回路に余裕が生じ、従
って固定子（６）の径方向の大きさを縮小することが可
能であり、しかも高トルクを出し得る。

（発明の効果） 本発Ｉｌｌは以上詳述１−た如く、永久磁石１５）を短
筒形となしてファン回転子（２１の側板（４）に同軸的
に取着し、また巻線（８）を有する固定子［６１？永久
磁石１１１）の内方で同心に介在し得る如くハウジング
ＩＩ＋の蓋（９）に固定せしめたから、モータ回転子と
なる永久磁石［５）と固定子＋１’ｉｌとを許容し得る
範囲内で軸方向に長くさせて対向させ７（すると共に、
両者１５）　、（６）間のエヤギャップＴｈ−ｒｌｒ及
的に小さくし得る結果、コンパクトな構造ながらもｉＲ
ｉ　）ルク全出力することが可能である。

さらに軸（３）を支持する軸受間］を、防振ゴム（１１
１を介して取り付けているので、ファン回転子１２１の
振動全吸収して固定側となるハウジングｉｌ＋に伝えな
いようにすることができる。

また、軸受１１０１　’ｉ無給油前影軸受に形成してな
ることにより、構造簡単かつ組立てが容易で、長期間に
わたり安定した簡滑性能百二発揮し得る。

サラに、軸（３）の先端全先細とすることによって組付
けの際に軸（３Ｉの軸受ｔｌ＋ｌｌとの心合わせが多少
ずれていたとしても確実かつ軽快に結合が行える。

【図面の簡単な説明】

ｆｉ１図乃至第７図は本発明の第１実施例の態様を示す
図で、第１図は要部略示構造図％！２図は軸受の側面図
、第３図は第２図の１−１線矢視方回の断面図、第４図
は防振ゴムの側面図、第５図は第４図のｖ−Ｖ紛失視方
向断面図、第６図は固定子巻線に関連する電気回路図、
＠７図は回転速度−トルク関係線図、第８図は本発明の
第２実施例の要部略示構造図、第９図は従来の軸直結形
ファン機構の要部略示構造図である。 Ｉｌｌ・・・ハウジング、１２１・・・ファン回転子。 ＋３）　、、・軸、（４Ｉ・・・側板、１５）・・・永
久磁石。 （５Ｎ）・・・Ｎ磁極片、　　　（５Ｓ）・・・Ｓ磁極
片。 １［１ｌ−−−固定子、（７）・・・鉄心、（８）・・
・巻線。 １９＋・・・蓋＋　　　＋１０１・・・軸受、　　Ｉｌ
ｌ・・・防振ゴム。 第１図 二 ■ 第７図 第８　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｎ磁極片（５Ｎ）とＳ磁極片（５Ｓ）とを交互に隣
   り合わせることにより短筒状に、かつ各磁極の方向が短
   筒の中心を向くよう配列して形成した短筒形の永久磁石
   （５）を、クロスフローファンのファン回転子（２）の
   側板（４）に同軸的に取着する一方、鉄心（７）の各ス
   ロットに巻線（８）が巻装されてなる固定子（６）を、
   クロスフローファンのハウジング（１）における側面の
   蓋（９）に、前記永久磁石（５）の内方で同心に介在し
   得る如く固定せしめて、前記側板（４）の回転中心部と
   前記固定子（６）の鉄心（７）の中心部とに対して、一
   方には軸（３）を直交して突設し、他方には前記軸（３
   ）に対応させた軸受（１０）を防振ゴム（１１）により
   囲繞させて介設せしめて、前記永久磁石（５）とその内
   方に同心に介在させた前記固定子（６）とにより直流ブ
   ラシレスモータを形成してなることを特徴とするモータ
   一体形ファン。 ２、防振ゴム（１１）に囲繞させて介設した軸受（１０
   ）が、潤滑剤を充填した溜り部を有する無給油形平軸受
   である特許請求の範囲第１項記載のモータ一体形ファン
   。 ３、側板（４）の回転中心部と固定子（６）の鉄心（７
   ）の中心部とのいずれか一方に突設した軸（３）が、先
   細をなす軸端を有する特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載のモータ一体形ファン。