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公開番号2020137330
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200831
出願番号2019030528
出願日20190222
発明の名称モータ、送風装置
出願人日本電産株式会社
代理人
主分類H02K 1/27 20060101AFI20200803BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ロータヨーク内での磁気飽和に起因するモータの性能低下を抑制又は防止することを目的とする。
【解決手段】送風装置が備えるアウターロータ型のモータは、上下方向に延びる中心軸を中心にして回転可能なロータと、ロータを駆動するステータユニットと、を備える。ロータは、互いに磁極が異なる複数の磁化領域が周方向にて交互に配列されるマグネット5と、マグネット5の径方向外側面に磁性材料を用いて設けられ且つ軸方向に延びるヨーク筒部31を有するロータヨーク3と、を有する。隣り合う磁化領域の間と径方向に重なる周方向位置におけるヨーク筒部31の周方向から見た断面積は、各々の磁化領域内と径方向に重なる周方向位置におけるヨーク筒部31の周方向から見た断面積よりも大きい。
【選択図】図3B
特許請求の範囲【請求項1】
上下方向に延びる中心軸を中心にして回転可能なロータと、
前記ロータを駆動するステータユニットと、
を備えるアウターロータ型のモータであって、
前記ロータは、
互いに磁極が異なる複数の磁化領域が周方向にて交互に配列されるマグネットと、
前記マグネットの径方向外側面に磁性材料を用いて設けられ且つ軸方向に延びるヨーク筒部を有するロータヨークと、
を有し、
隣り合う前記磁化領域の間と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の周方向から見た断面積は、各々の前記磁化領域内と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の周方向から見た断面積よりも大きい、モータ。
続きを表示(約 1,300 文字)【請求項2】
前記マグネットは、前記中心軸を中心とする環状である、請求項1に記載のモータ。
【請求項3】
隣り合う前記磁化領域の間と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の軸方向幅は、各々の前記磁化領域内と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の軸方向幅よりも長い、請求項1又は請求項2に記載のモータ。
【請求項4】
周方向位置が各々の前記磁化領域の周方向中央部から該磁化領域の周方向端部に向かうにつれて、前記ヨーク筒部の軸方向幅は、連続的に変化する、請求項3に記載のモータ。
【請求項5】
周方向位置が各々の前記磁化領域の周方向中央部から該磁化領域の周方向端部に向かうにつれて、前記ヨーク筒部の周方向から見た断面積は、連続的に変化する、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項6】
前記ヨーク筒部の下端は、前記マグネットの下端よりも下方であり、
各々の前記磁化領域の周方向中央部から該磁化領域の周方向端部に向かうにつれて、前記ヨーク筒部の下端の軸方向位置は、下方に変化する、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項7】
前記ロータは、前記マグネットを保持する保持部材をさらに有し、
前記ヨーク筒部は、前記保持部材とは異なる部材である、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項8】
前記ロータは、前記マグネットを保持する保持部材をさらに有し、
前記ヨーク筒部は、前記保持部材の一部である、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項9】
前記ロータヨークは、前記マグネットの上面及び下面のうちの少なくとも一方に設けられるヨーク片部をさらに有する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項10】
隣り合う前記磁化領域の間と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の径方向幅は、各々の前記磁化領域内と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の径方向幅よりも長い、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項11】
軸方向から見て、前記ヨーク筒部の径方向内側面は、円形である、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項12】
前記ロータヨークは、積層鋼板である、請求項1から請求項11のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項13】
前記マグネットが有する磁化領域の数は、4個である、請求項12に記載のモータ。
【請求項14】
前記ステータユニットは、磁束を検出するセンサをさらに備え、
軸方向から見て、前記センサは、前記ロータヨークと重なる、請求項1から請求項13のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項15】
請求項1から請求項14のいずれか1項に記載のモータと、
前記中心軸を中心にして前記モータの前記ロータとともに回転可能な動翼と、
を備える、送風装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、モータ、送風装置に関する。
続きを表示(約 4,800 文字)【背景技術】
【0002】
モータのステータユニットと径方向に対向するロータでは、マグネットの性能を引き出すために、ロータヨークが設けられる。たとえば、特開2013−099164号公報は、筒状のバックヨークであるロータハウジングの大径部の内周面に、12枚の板状の永久磁石が取り付けられるアウターロータ型のモータを開示する。該永久磁石は、一定の間隔を確保するように、周方向において等間隔に配置される。また、永久磁石の減磁を抑制しつつモータを軽量化するため、ロータハウジングの大径部において、永久磁石の周方向中央と対向する部分における厚みは、永久磁石と対向しない非対向部分における厚みよりも小さい。
【0003】
ロータヨークは、内部を通る磁束の磁気抵抗を低減することにより、マグネットの磁気性能を向上させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2013−099164号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、ロータヨークが薄いと、ロータヨーク内を経由する磁束の密度がロータヨークに許容される最大磁束密度を越えることによってロータヨーク内で磁気飽和が生じ、ロータヨークの外部に磁束が漏れる虞がある。ロータヨークから磁束が漏れると、マグネットの磁気性能は最大限に向上されないため、モータの性能が低下する虞がある。なお、磁気回路の飽和を回避すべく、ロータヨークを十分に厚くすると、ロータが重くなって、モータの起動特性などが低下する虞がある。
【0006】
本発明は、ロータヨーク内での磁気飽和に起因するモータの性能低下を抑制又は防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の例示的なモータは、上下方向に延びる中心軸を中心にして回転可能なロータと、前記ロータを駆動するステータユニットと、を備えるアウターロータ型のモータである。前記ロータは、互いに磁極が異なる複数の磁化領域が周方向にて交互に配列されるマグネットと、前記マグネットの径方向外側面に磁性材料を用いて設けられ且つ軸方向に延びるヨーク筒部を有するロータヨークと、を有する。隣り合う前記磁化領域の間と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の周方向から見た断面積は、各々の前記磁化領域内と径方向に重なる周方向位置における前記ヨーク筒部の周方向から見た断面積よりも大きい。
【0008】
本発明の例示的な送風装置は、上記のモータと、前記中心軸を中心にして前記モータの前記ロータとともに回転可能な動翼と、を備える。
【発明の効果】
【0009】
本発明の例示的なモータ、送風装置によれば、ロータヨーク内での磁気飽和に起因するモータの性能低下を抑制又は防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1は、実施形態に係る送風装置の斜視図である。
図2は、実施形態に係る送風装置の構成例を示す断面図である。
図3Aは、軸方向から見た実施形態に係るロータヨーク及びマグネットの断面図である。
図3Bは、径方向から見た実施形態に係るロータヨーク及びマグネットの断面図である。
図4Aは、軸方向から見たロータヨーク内を通る磁束の分布を示す概念図である。
図4Bは、径方向から見たロータヨーク内を通る磁束の分布を示す概念図である。
図5Aは、軸方向から見た第1変形例に係るロータヨーク及びマグネットの断面図である。
図5Bは、径方向から見た第1変形例に係るロータヨーク及びマグネットの断面図である。
図6Aは、軸方向から見た第2変形例に係るロータヨーク及びマグネットの断面図である。
図6Bは、径方向から見た第2変形例に係るロータヨーク及びマグネットの断面図である。
図7は、径方向から見た第3変形例に係るロータヨーク及びマグネットの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下に図面を参照して例示的な実施形態を説明する。
【0012】
なお、本明細書では、送風装置100において、中心軸CAと平行な方向を「軸方向」と呼ぶ。軸方向のうち、後述するハウジング400のベース部420からシャフトホルダ211への向きを「上方」と呼び、シャフトホルダ211からベース部420への向きを「下方」と呼ぶ。各々の構成要素において、上方における端部を「上端部」と呼び、軸方向における上端部の位置を「上端」と呼ぶ。さらに、下方における端部を「下端部」と呼び、軸方向における下端部の位置を「下端」と呼ぶ。また、各々の構成要素の表面において、上方を向く面を「上面」と呼び、下方を向く面を「下面」と呼ぶ。
【0013】
中心軸CAに直交する方向を「径方向」と呼ぶ。径方向のうち、中心軸CAへと近づく向きを「径方向内方」と呼び、中心軸CAから離れる向きを「径方向外方」と呼ぶ。各々の構成要素において、径方向内方における端部を「径方向内端部」と呼び、径方向における径方向内端部の位置を「径方向内端」と呼ぶ。さらに、径方向外方における端部を「径方向外端部」と呼び、径方向における径方向外端部の位置を「径方向外端」と呼ぶ。また、各々の構成要素の側面において、内方を向く側面を「径方向内側面」と呼び、外方を向く側面を「径方向外側面」と呼ぶ。
【0014】
中心軸CAを中心とする円周に沿う方向を「周方向」と呼ぶ。各々の構成要素において、周方向における端部を「周方向端部」と呼び、周方向における周方向端部の位置を「周方向端」と呼ぶ。
【0015】
また、本明細書において、「環状」は、中心軸CAを中心とする周方向の全周に渡って切れ目の無く連続的に一繋がりとなる形状のほか、中心軸CAを中心とする全周の一部に切れ目を有する円弧状を含む。
【0016】
なお、以上に説明した事項は、実際の機器に組み込まれた場合において厳密に適用されるものではない。
【0017】
<1.実施形態>
図1は、実施形態に係る送風装置100の斜視図である。図2は、実施形態に係る送風装置100の構成例を示す断面図である。図2は、図1のA−A線に沿う送風装置100の断面図であり、中心軸CAを含む仮想の平面で送風装置100を切断した場合での送風装置100の断面構造を示している。
【0018】
<1−1.送風装置>
図1及び図2に示すように、送風装置100は、動翼110と、アウターロータ型のモータ200と、ハウジング400と、を備える。動翼110は、上下方向に延びる中心軸CAを中心としてロータ210とともに回転可能である。動翼110は、モータ200の後述するロータ210と一体構造である。モータ200は、動翼110を駆動して回転させる。ハウジング400は、動翼110及びモータ200を囲む。
【0019】
ハウジング400は、ホルダ支持部410と、ベース部420と、リブ部430と、ハウジング筒部440と、を有する。
【0020】
ホルダ支持部410は、軸方向に延びる筒状であり、モータ200の後述するベアリングホルダ222を支持する。
【0021】
ベース部420は、有底筒状であり、底蓋部421と、外筒部422と、を有する。底蓋部421は、中心軸CAを中心とし且つ中央に開口を有する円盤形状であり、ホルダ支持部410の下端部から径方向に広がる。外筒部422は、底蓋部421の径方向外端部から上方に延びる筒状である。
【0022】
リブ部430は、ベース部420とハウジング筒部440とを繋ぐ。リブ部430は、本実施形態では複数である。リブ部430の径方向内端部はベース部420の径方向外側面に接続され、リブ部430の径方向外端部はハウジング筒部440の径方向内側面に接続される。本実施形態では、リブ部430は、下方に延びる板状であり、下方に向かうにつれて動翼110の回転方向前方に傾く。リブ部430は、静翼として機能し、動翼110の回転によって上方から下方に流れる気流を整流する。
【0023】
ハウジング筒部440は、軸方向に延びる筒状であり、リブ部430を介してベース部420を保持する。本実施形態では、ハウジング筒部440は、動翼110、モータ200、ホルダ支持部410、ベース部420、及びリブ部430などを内部に収容する。ハウジング筒部440と、モータ200の後述する円筒部12とハウジング400の外筒部422との間には、軸方向に延びる風洞空間WTが設けられる。該風洞空間WTには、動翼110により下方に送出される気流が流れる。
【0024】
本実施形態では、アウターロータ型の送風装置100は、軸方向に気流を送出する軸流ファンである。但し、本実施形態の例示に限定されず、送風装置100は、たとえば径方向に気流を送出する遠心ファンであってもよい。
【0025】
また、本実施形態の送風装置100はファンモータであり、動翼110はロータ210後述する保持部材1と同じ部材の一部である。但し、本実施形態の例示に限定されず、動翼110は、保持部材1とは別の部材であってもよい。この場合、たとえば、送風装置100は、動翼110と、該動翼110が設けられ且つ保持部材1に取り付けられる有蓋筒状のインペラベースと、を有するインペラをさらに備えてもよい。
【0026】
<1−2.モータ>
次に、図1から図2を参照して、モータ200の構成を説明する。アウターロータ型のモータ200は、シャフト201と、ロータ210と、ステータユニット220と、を備える。
【0027】
<1−2−1.シャフト>
シャフト201は、動翼110及びロータ210の回転軸である。シャフト201は、動翼110及びロータ210とともに、上下方向に延びる中心軸CAを中心にして回転可能である。なお、この例示に限定されず、シャフト201は、ステータ221に取り付けられる固定軸であってもよい。なお、シャフト201が固定軸である場合、ロータ210用のベアリングが、シャフト201とロータ210との間に設けられる。
【0028】
<1−2−2.ロータ>
ロータ210は、上下方向に延びる中心軸CAを中心として回転可能である。送風装置100は、ロータ210を備える。ロータ210は、シャフトホルダ211と、有蓋筒状の保持部材1と、ロータヨーク3と、マグネット5と、を有する。なお、ロータヨーク3は、後に説明する。
【0029】
シャフトホルダ211は、モータ200の軸方向上部において、シャフト201に取り付けられる。本実施形態では、シャフトホルダ211は、シャフト201の軸方向上端部に取り付けられ、シャフト201の径方向外側面から径方向外方に広がる。
【0030】
保持部材1は、マグネット5を保持する。より具体的には、保持部材1は、本実施形態では樹脂製であり、ロータヨーク3を介してマグネット5を保持する。保持部材1は、天板部11と、円筒部12と、を有する。
(【0031】以降は省略されています)

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