(57)【要約】  電動機は、回転軸と、回転軸に取り付けられたロータ鉄心と、ロータ鉄心に埋め込まれたロータマグネットとを有するロータと、回転軸の中心軸線を中心とする径方向においてロータの外側に配置され、ロータを囲むステータと、当該中心軸線の方向において、ステータの一方の側に配置された基板と、基板に搭載されたマイクロコンピュータとを備える。マイクロコンピュータは、ロータマグネットに対して当該径方向の外側に配置されている。
2018179025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、前記回転軸に取り付けられたロータ鉄心と、前記ロータ鉄心に埋め込まれたロータマグネットとを有するロータと、
前記回転軸の中心軸線を中心とする径方向において前記ロータの外側に配置され、前記ロータを囲むステータと、
前記中心軸線の方向において、前記ステータの一方の側に配置された基板と、
前記基板に搭載されたマイクロコンピュータと
を備え、
前記マイクロコンピュータは、前記ロータマグネットに対して前記径方向の外側に配置されている
電動機。
【請求項２】
前記マイクロコンピュータは、前記基板の前記ステータとは反対側の面に配置されている
請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記ロータは、前記ロータマグネットによって形成される磁石磁極と、前記ロータ鉄心によって形成される疑似磁極とを有する
請求項１または２に記載の電動機。
【請求項４】
前記ロータは、前記ロータマグネットとしての第１のマグネットと、前記第１のマグネットとは逆極性の磁極を形成する第２のマグネットとを有する
請求項１または２に記載の電動機。
【請求項５】
前記基板に搭載され、前記ロータからの磁束を検出するホール素子をさらに備える
請求項１から４までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項６】
前記マイクロコンピュータは、前記ホール素子の検出結果に基づいて、前記ロータの回転位置を検出する演算処理を行う
請求項５に記載の電動機。
【請求項７】
前記ホール素子は、前記基板の前記ステータと同じ側の面に配置されている
請求項５または６に記載の電動機。
【請求項８】
前記ホール素子は、前記ロータマグネットに対して前記径方向の外側に配置されている
請求項５から７までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項９】
前記ロータに取り付けられ、前記基板に前記中心軸線の方向に対向するセンサマグネットをさらに備える
請求項５から８までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項１０】
前記ステータは、前記中心軸線を中心とする周方向に延在するヨークと、前記ヨークから前記中心軸線に向かって延在し且つ前記周方向に隣り合う第１のティースおよび第２のティースとを有し、
前記マイクロコンピュータは、前記周方向において、前記第１のティースと前記第２のティースとの間に配置されている
請求項１から９までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項１１】
前記ステータは、ステータ鉄心と、前記ステータ鉄心に配置されたインシュレータとを有し、
前記インシュレータは、前記基板を取り付ける基板固定部を有する
請求項１から１０までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項１２】
前記基板の前記ステータとは反対の側に配置されたヒートシンクをさらに備える
請求項１から１１までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項１３】
前記ステータ、前記基板および前記マイクロコンピュータを覆うモールド樹脂部をさらに備える
請求項１から１２までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項１４】
前記ステータ、前記基板および前記マイクロコンピュータを覆う、金属で構成されたフレームをさらに備える
請求項１から１２までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項１５】
前記基板に搭載され、前記ロータの回転を制御する駆動回路をさらに備える
請求項１から１４までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項１６】
前記駆動回路は、前記基板の前記ステータとは反対側の面に配置されている
請求項１５に記載の電動機。
【請求項１７】
前記駆動回路の出力波形は正弦波であり、キャリア周波数が１０ｋＨｚ以上である
請求項１５または１６に記載の電動機。
【請求項１８】
前記回転軸と前記ロータ鉄心との間に、前記ロータ鉄心を支持する樹脂部をさらに備える
請求項１から１７までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項１９】
室外機と、室内機と、前記室外機と前記室内機とを連結する冷媒配管とを備え、
前記室外機および前記室内機の少なくとも一方は、送風機を備え、
前記送風機は、羽根と、前記羽根を回転させる電動機とを備え、
前記電動機は、
回転軸と、前記回転軸に取り付けられたロータ鉄心と、前記ロータ鉄心に埋め込まれたロータマグネットとを有するロータと、
前記回転軸の中心軸線を中心とする径方向において前記ロータの外側に配置され、前記ロータを囲むステータと、
前記中心軸線の方向において、前記ステータの一方の側に配置された基板と、
前記基板に搭載されたマイクロコンピュータと
を備え、
前記マイクロコンピュータは、前記ロータマグネットに対して前記径方向の外側に配置されている
空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機、および電動機を備えた空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ロータに永久磁石を埋め込んだ永久磁石埋め込み型の電動機が広く用いられている。また、永久磁石埋め込み型の電動機において、ロータの回転位置を検出するため、ロータの回転軸の一端にセンサマグネットを取り付け、このセンサマグネットに対向するように、磁気センサを搭載した基板を配置したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１７１３２０号公報（図１および図５参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した電動機では、磁気センサに対するロータの永久磁石の磁束の影響を抑制するため、磁気センサを搭載した基板とロータとを軸方向に離間させて配置している。そのため、電動機が大型化するという問題がある。【０００５】
また、電動機に、回転制御のための演算を行うマイクロコンピュータを取り付けることも考えられるが、永久磁石の磁束の影響がマイクロコンピュータに及ぶと、電動機の回転の停止あるいは回転数の変化といった誤動作が生じる可能性がある。【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電動機を大型化することなく、電動機の安定した回転制御を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電動機は、回転軸と、回転軸に取り付けられたロータ鉄心と、ロータ鉄心に埋め込まれたロータマグネットとを有するロータと、回転軸の中心軸線を中心とする径方向においてロータの外側に配置され、ロータを囲むステータと、当該中心軸線の方向において、ステータの一方の側に配置された基板と、基板に搭載されたマイクロコンピュータとを備える。マイクロコンピュータは、ロータマグネットに対して当該径方向の外側に配置されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、マイクロコンピュータがロータマグネットよりも径方向の外側に配置されているため、マイクロコンピュータに対するロータマグネットの磁束の影響を抑制することができる。そのため、電動機の安定した回転制御が可能になる。また、マイクロコンピュータを搭載した基板とロータとを軸方向に大きく離間させる必要がないため、電動機の小型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１における電動機を示す縦断面図である。
【図２】実施の形態１におけるロータを示す横断面図である。
【図３】実施の形態１におけるステータを示す平面図である。
【図４】実施の形態１におけるステータを示す側面図である。
【図５】実施の形態１におけるステータに基板を取り付けた状態を示す平面図である。
【図６】実施の形態１における基板のマイクロコンピュータの配置を模式的に示す図である。
【図７】実施の形態１における電動機のヒートシンクを示す平面図である。
【図８】実施の形態１におけるホール素子によって検出された磁束密度の変化の一例を示す図（Ａ）およびマイクロコンピュータによる補正後の磁束密度の変化の一例を示す図（Ｂ）である。
【図９】実施の形態２における電動機を示す縦断面図である。
【図１０】実施の形態３における電動機のロータを示す横断面図である。
【図１１】実施の形態４における電動機を示す縦断面図である。
【図１２】実施の形態１〜４の電動機が適用される空気調和装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
＜電動機１の構成＞
図１は、本発明の実施の形態１における電動機１を示す縦断面図である。電動機１は、ロータ２０に永久磁石（ロータマグネット２３）を埋め込んだ、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ）モータである。
【００１２】
電動機１は、ロータ２０と、ロータ２０を囲むように設けられたステータ３０と、ステータ３０に取り付けられた基板４とを備える。ロータ２０は、回転軸であるシャフト２２を有している。シャフト２２の中心軸線（すなわちシャフト２２の径方向中心を通ってシャフト２２の長手方向に延在する軸線）を、中心軸線Ｃ１とする。ステータ３０および基板４は、モールド樹脂部３５によって覆われ、モールドステータ３を構成している。
【００１３】
以下の説明では、中心軸線Ｃ１の方向を、単に「軸方向」と称する。また、中心軸線Ｃ１を中心とする周方向を、単に「周方向」と称し、図面（図２〜３，５，７，１０）に矢印Ｒ１で示す。中心軸線Ｃ１に対するステータ３０およびロータ２０の半径方向を、単に「径方向」と称する。また、縦断面図とは、中心軸線Ｃ１に平行な面における断面図を言い、横断面図とは、中心軸線Ｃ１に直交する面における断面図を言う。
【００１４】
シャフト２２は、ステータ３０から図１における左側に突出しており、その突出部には、例えば送風ファンの羽根車が取り付けられる。そのため、シャフト２２の突出側（図１における左側）を「負荷側」と称し、反対側（図１における右側）を「反負荷側」と称する。
【００１５】
＜ロータ２０の構成＞
図２は、電動機１のロータ２０を示す横断面図である。ロータ２０は、中心軸線Ｃ１に沿って延在するシャフト２２と、中心軸線Ｃ１を中心とする環状のロータ鉄心２１と、ロータ鉄心２１に取り付けられた複数のロータマグネット（永久磁石）２３と、ロータ鉄心２１を支持する樹脂部２５とを有する。
【００１６】
ロータ鉄心２１は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層し、かしめ、溶接、接着等により固定した積層体で構成される。ロータ鉄心２１は、周方向に複数の磁石挿入孔２１ａを有する。磁石挿入孔２１ａの数は、ここでは５個であるが、これに限定されるものではない。５個の磁石挿入孔２１ａは、ロータ鉄心２１の外周部分に、周方向に等間隔で配置されている。各磁石挿入孔２１ａは、ロータ鉄心２１を軸方向に貫通し、周方向に幅を有する。
【００１７】
５個の磁石挿入孔２１ａには、ロータマグネット２３がそれぞれ挿入されている。ロータマグネット２３は、軸方向に直交する断面形状が矩形の平板状である。ロータマグネット２３は、希土類磁石であり、より具体的には、Ｎｄ（ネオジム）、Ｆｅ（鉄）およびＢ（ホウ素）を含むネオジム焼結磁石である。
【００１８】
磁石挿入孔２１ａの周方向の両端には、空隙であるフラックスバリア部２１ｂがそれぞれ形成されている。フラックスバリア部２１ｂは、隣り合うロータマグネット２３の間の磁束の短絡（すなわち漏れ磁束）を抑制するものである。
【００１９】
５個のロータマグネット２３は、互いに同一の磁極（例えばＮ極）をロータ鉄心２１の外周側に向けて配置されている。そのため、ロータ鉄心２１において隣り合うロータマグネット２３の間に位置する部分には、径方向に磁束が流れる部分が生じる。すなわち、ロータマグネット２３とは反対の疑似磁極２１ｃ（例えばＳ極）が形成される。
【００２０】
すなわち、ロータ２０には、５個の磁石磁極（ロータマグネット２３）と、５個の疑似磁極２１ｃとが周方向に交互に配列される。従って、ロータ２０は、１０個の磁極を有する。ロータ２０の１０個の磁極は、極ピッチを３６度（３６０度／１０）として、周方向に等間隔に配置される。このようなロータ構造を有する電動機は、コンシクエントポール型と称される。なお、ロータ２０の磁極数は、１０に限定されるものではない。
【００２１】
ロータ鉄心２１の外周は、いわゆる花丸形状を有する。言い換えると、ロータ鉄心２１の外周は、極中心Ｐ１，Ｐ３（各磁極の周方向の中心）で外径が最大となり、極間Ｐ２（隣り合う磁極の間）で外径が最小となり、極中心Ｐ１，Ｐ３から極間Ｐ２までが弧状となる形状を有する。ここでは、極中心Ｐ１は磁石磁極の中心（すなわちロータマグネット２３の周方向中心）であり、極中心Ｐ３は疑似磁極２１ｃの中心である。
【００２２】
樹脂部２５は、シャフト２２に対してロータ鉄心２１を支持するものであり、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂で構成される。樹脂部２５は、シャフト２２の外周面に取り付けられた内筒部２５ａと、内筒部２５ａの径方向外側に配置された環状の外筒部２５ｃと、内筒部２５ａと外筒部２５ｃとを連結する複数（ここでは５個）のリブ２５ｂとを備えている。
【００２３】
樹脂部２５の内筒部２５ａには、シャフト２２が貫通している。リブ２５ｂは、周方向に等間隔で配置され、内筒部２５ａから径方向外側に放射状に延在している。リブ２５ｂの形成位置は、ロータマグネット２３の周方向中心に対応している。周方向に隣り合うリブ２５ｂ間には、空洞部Ｓ１が形成される。
【００２４】
図１に示すように、樹脂部２５は、ロータ鉄心２１の軸方向両端面も覆うように構成されている。これにより、ロータマグネット２３の磁石挿入孔２１ａからの脱落を防止する。樹脂部２５のうち、ロータ鉄心２１の軸方向の一方の側（より具体的には、後述する基板４に対向する側）を覆う部分を、端面被覆部２５ｄと称する。
【００２５】
ロータ鉄心２１には、環状のセンサマグネット（位置検出用マグネット）２６が取り付けられている。センサマグネット２６は、樹脂部２５の端面被覆部２５ｄに形成されたセンサマグネット保持部２５ｅによって保持されている。すなわち、センサマグネット２６は、シャフト２２およびロータ鉄心２１と共に、樹脂部２５によって保持されている。センサマグネット２６は、ロータマグネット２３と同数（ここでは１０個）の磁極を有する。センサマグネット２６の着磁方向は軸方向である。また、センサマグネット２６の磁極は、周方向に等間隔で配置されている。
【００２６】
＜ステータ３０の構成＞
ステータ３０は、ロータ２０の径方向外側に配置され、ロータ２０を囲んでいる。ステータ３０は、環状のステータ鉄心３１と、ステータ鉄心３１に取り付けられた絶縁部（インシュレータ）３３と、インシュレータ３３を介してステータ鉄心３１に巻き付けられたコイル３２とを有する。
【００２７】
図３および図４は、ステータ３０を示す平面図および側面図である。ステータ鉄心３１は、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層し、かしめ、溶接、接着等により固定した積層体で構成される。また、ステータ鉄心３１は、周方向に延在するヨーク３１ａと、ヨーク３１ａから径方向内側に（中心軸線Ｃ１に向かって）延在する複数のティース３１ｂとを有する。ティース３１ｂの径方向内側の先端面は、ロータ２０（図２）の外周面に対向する。ティース３１ｂの数は、ここでは１２個であるが、これに限定されるものではない。
【００２８】
ティース３１ｂには、インシュレータ３３を介して、コイル３２が巻き付けられる。インシュレータ３３は、ティース３１ｂとコイル３２とを互いに絶縁するものである。インシュレータ３３は、例えばＰＢＴ等の熱可塑性樹脂をステータ鉄心３１と一体に成形し、あるいは予め成形した成形体をステータ鉄心３１に組み付けることで形成される。
【００２９】
インシュレータ３３は、ティース３１ｂの周囲を覆う部分に加えて、コイル３２を径方向内側と外側から支える内周壁３３ａ（図６）および外周壁３３ｂ（図４）とを有する。インシュレータ３３の外周壁３３ｂには、基板４を固定する基板固定部３３１が形成されている。ここでは、インシュレータ３３の外周に沿って複数の基板固定部３３１が配置されている。基板固定部３３１の数は、例えば４個であるが、これに限定されるものではない。
【００３０】
基板固定部３３１は、突起３３１ａと支持部３３１ｂとを有する。突起３３１ａは、基板４に形成された取付け穴４４（図５）に挿入される。支持部３３１ｂは、基板４の下面に当接し、基板４を軸方向に支持する。また、インシュレータ３３の外周壁３３ｂには、コイル３２が接続される端子３２ａが配設されている。
【００３１】
コイル３２は、例えばマグネットワイヤをティース３１ｂに巻き付けることによって形成される。コイル３２は、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相のコイルで構成された三相の巻線である。コイル３２は、インシュレータ３３上に配設された端子３２ａに、ヒュージング（熱かしめ）または半田等によって接続されている。
【００３２】
図１に示すように、ステータ３０および後述する基板４は、モールド樹脂部３５によって覆われている。モールド樹脂部３５は、例えば、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構成される。モールド樹脂部３５は、軸方向の一方の側（図１の右側）に軸受支持部３６を有し、他方の側（図１の左側）に開口部３７を有する。ロータ２０は、開口部３７からステータ３０の内側の中空部分に挿入される。
【００３３】
モールド樹脂部３５の開口部３７には、金属製のブラケット１５が取り付けられている。このブラケット１５には、シャフト２２を支持する一方の軸受１７が保持される。また、ブラケット１５の外側には、軸受１７への水等の侵入を防止するためのキャップ１６が取り付けられている。軸受支持部３６には、シャフト２２を支持するもう一方の軸受１８が保持される。
【００３４】
また、モールド樹脂部３５は、その外周から径方向外側に延在する複数の脚部３９（図７）を有する。脚部３９は、電動機１を送風機等の装置に取り付ける際に、ネジ等の固定具を挿通する穴部３９ａを有する。ここでは４個の脚部３９が設けられているが、４個に限定されるものではない。
【００３５】
＜基板４の構成＞
図５は、ステータ３０に基板４を取り付けた状態を示す平面図である。図６は、基板４とステータ３０とロータ２０とを示す縦断面図である。基板４は、ステータ３０に対して軸方向の一方の側に配置されている。言い換えると、基板４は、ステータ３０に軸方向に対向するように配置されている。なお、ここでは、基板４がステータ３０の反負荷側（図１の右側）に配置されているが、負荷側（図１の左側）に配置されていてもよい。
【００３６】
基板４は、例えば、プリント基板で構成されている。プリント基板は、絶縁性を有する板状の基材に、導体からなる配線パターンを形成したものであり、必要に応じてスルーホールを形成してもよい。また、基板４は、上記の通り、モールド樹脂部３５（図１）によってステータ３０と一体に保持されている。モールド樹脂部３５は、例えばＢＭＣで構成されているが、ＢＭＣは低圧成形が可能であるため、モールド成形時に基板４などの変形を抑制することができる。
【００３７】
基板４は、径方向内側の端縁である内周縁４ａと、径方向外側の端縁である外周縁４ｂとを有する。内周縁４ａは、図６に示すように、シャフト２２の外周面に対向する。基板４の外周縁４ｂに沿って、上述した基板固定部３３１の突起３３１ａに係合する複数の取付け穴４４が形成されている。
【００３８】
図５に示すように、基板４には、ホール素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、駆動回路４１と、マイクロコンピュータ５とが搭載されている。ホール素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、駆動回路４１と、マイクロコンピュータ５とは、基板４に形成された配線およびスルーホールによって互いに電気的に接続されている。また、これらホール素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃ、駆動回路４１およびマイクロコンピュータ５は、基板４と共に、上述したモールド樹脂部３５によって覆われている。
【００３９】
ホール素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃ（まとめてホール素子４２と称する）は、基板４のステータ３０側の面（図６における左側の面）に配置されている。一方、駆動回路４１およびマイクロコンピュータ５は、基板４のステータ３０とは反対側の面（図６における右側の面）に配置されている。
【００４０】
ホール素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、それぞれ、ホールＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）を有する。ホール素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、基板４の内周縁４ａに沿って配置され、ロータ２０のセンサマグネット２６に軸方向に対向するように配置されている。また、ホール素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、センサマグネット２６の外周縁よりも僅かに径方向外側にシフトした位置に配置されている。
【００４１】
ホール素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、センサマグネット２６からの磁束を検出し、それぞれ検出信号を出力する。ホール素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃは、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応している。
【００４２】
マイクロコンピュータ５は、演算回路を１つのチップに実装したものであり、演算部または演算装置とも称する。マイクロコンピュータ５は、ホール素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃからの検出信号に基づき、ステータ３０に対するロータ２０の相対的な回転位置を演算処理によって検出し、検出結果に基づく駆動信号を駆動回路４１に出力する。
【００４３】
駆動回路４１は、ロータ２０の回転を制御する回路である。駆動回路４１は、例えばパワートランジスタで構成される。駆動回路４１は、インバータ回路を含み、マイクロコンピュータ５からの駆動信号に基づいてコイル３２への供給電流を制御する。
【００４４】
マイクロコンピュータ５は、中心軸線Ｃ１に最も近い内周側端部５ａと、中心軸線Ｃ１から最も遠い外周側端部５ｂとを有する。内周側端部５ａは、その周方向中心５ｃを通る径方向の直線Ｌに対して直交する方向に延在し、外周側端部５ｂは内周側端部５ａと平行に延在していることが望ましいが、このような構成に限定されるものではない。
【００４５】
図６に示すように、マイクロコンピュータ５は、ロータマグネット２３に対して径方向外側に配置されている。言い換えると、中心軸線Ｃ１からマイクロコンピュータ５の内周側端部５ａまでの径方向の距離Ｌ２は、中心軸線Ｃ１からロータマグネット２３の外周側端部までの径方向の距離Ｌ１よりも大きい（Ｌ２＞Ｌ１）。
【００４６】
このように、マイクロコンピュータ５がロータマグネット２３に対して径方向外側に配置されているため、マイクロコンピュータ５にロータマグネット２３の磁束の影響が及びにくくなる。これにより、電動機１の安定した回転制御が可能になる。
【００４７】
また、マイクロコンピュータ５は、周方向において、ステータ３０の複数のティース３１ｂのうち、周方向に隣り合う２つのティース３１ｂ（第１のティース３１ｂおよび第２のティース３１ｂと称する）の間に配置されていることが望ましい。このような配置により、マイクロコンピュータ５に対するロータマグネット２３の磁束の影響がさらに抑制される。
【００４８】
基板４には、リード線４３が配線されている。リード線４３は、ステータ３０のコイル３２に電力を供給するための電源リード線と、ホール素子４２の検出信号を外部に伝達するためのセンサリード線とを含む。リード線４３を電動機１の外部に引き出すため、基板４の外周部には、モールド樹脂部３５の外部に突出するリード線口出し部品４５が取り付けられている。
【００４９】
ステータ３０の基板４が配置された側には、ヒートシンク６（図１）が取り付けられている。ヒートシンク６は、例えば、アルミニウムによって構成される。ヒートシンク６は、ステータ３０のコイル３２、基板４上の駆動回路４１およびマイクロコンピュータ５で発生した熱を、電動機１の外部に放熱するものである。
【００５０】
図７は、モールドステータ３に取り付けられたヒートシンク６を示す平面図である。ヒートシンク６は、いずれも中心軸線Ｃ１を中心とする環状の内周壁６１と外周壁６２とを有し、これら内周壁６１と外周壁６２との間に複数のフィン６３を有している。ヒートシンク６の内周壁６１、外周壁６２およびフィン６３は、モールド樹脂部３５から軸方向に突出している。
【００５１】
ヒートシンク６の内周壁６１および外周壁６２のそれぞれに沿って、環状のフランジ部６５（図１）が形成されている。このフランジ部６５は、モールド樹脂部３５に覆われて保持される部分である。ヒートシンク６のフランジ部６５がモールド樹脂部３５に保持されるため、ヒートシンク６の軸方向の位置ずれが防止され、またステータ３０からの脱落が防止される。なお、ヒートシンク６の形状は、図７に示した形状に限定されるものではなく、電動機１の熱を外部に放熱できる形状であればよい。
【００５２】
ヒートシンク６は、図１に示すように、基板４上の駆動回路４１およびマイクロコンピュータ５に対向するように配置されている。ヒートシンク６は、マイクロコンピュータ５または基板４に接触するように配置してもよく、このようにすれば、マイクロコンピュータ５等で発生した熱を効果的に外部に放熱することができる。
【００５３】
なお、モールド樹脂部３５は、ＢＭＣに限らず、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）等の熱可塑性樹脂で構成してもよい。ＰＰＳは、ＢＭＣに比べて熱伝導率が高いため、ステータ３０および基板４の熱がヒートシンク６に伝わりやすく、電動機１の放熱性を向上することができる。
【００５４】
モールドステータ３の製造時には、駆動回路４１、ホール素子４２およびマイクロコンピュータ５を実装した基板４に、リード線４３を組み付ける。その後、基板４の取付け穴４４にステータ３０の突起３３１ａを挿通し、突起３３１ａの先端を熱溶着または超音波溶着等することにより、基板４をステータ３０に固定する。その後、ステータ３０と基板４とヒートシンク６とをＢＭＣ等の樹脂で一体に成形する。これにより、ステータ３０と基板４とヒートシンク６の一部（フランジ部６５）とがモールド樹脂部３５で覆われたモールドステータ３が得られる。なお、ステータ３０に予めねじ止め用の穴等を形成しておき、モールド樹脂部３５を形成した後に、タッピングねじ等を用いてヒートシンク６をステータ３０に固定してもよい。
【００５５】
＜電動機の作用＞
上記の通り、電動機１はコンシクエントポール型であり、ロータ２０は、ロータマグネット２３で構成される磁石磁極と、ロータ鉄心２１で構成される疑似磁極２１ｃとを有する。ロータマグネット２３および疑似磁極２１ｃの磁束は、ステータ鉄心３１のコイル３２に鎖交し、コイル３２に電流を流すことにより、ロータ２０を回転させるトルクが発生する。
【００５６】
ロータ２０の回転に伴い、ホール素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃが、センサマグネット２６の磁束を検出し、それぞれ検出信号を出力する。マイクロコンピュータ５は、ホール素子４２ａ，４２ｂ，４２ｃの検出信号に基づいて演算処理を行ってロータ２０の回転位置を検出し、駆動回路４１に駆動信号を出力する。駆動回路４１は、マイクロコンピュータ５からの駆動信号に基づき、コイル３２（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）への供給電流を制御し、ロータ２０の回転を制御する。
【００５７】
この電動機１では、ロータ２０が磁石磁極と疑似磁極２１ｃとを有するため、コンシクエントポール型でない電動機と比較して、磁束密度分布のアンバランス（空間的な偏り）が生じやすい。特に、ロータマグネット２３が希土類磁石のように高い磁束を発生する場合には、磁束密度分布のアンバランスが顕著である。
【００５８】
マイクロコンピュータ５に磁束の影響が及ぶと、マイクロコンピュータ５によるロータ２０の回転位置の検出精度が低下し、出力にノイズが生じる可能性がある。その結果、電動機１の制御が不安定になり、電動機１の回転の停止あるいは回転数の変化といった誤動作が生じる可能性がある。
【００５９】
しかしながら、この実施の形態１では、マイクロコンピュータ５が、ロータマグネット２３の径方向外側に配置されているため、ロータマグネット２３の磁束の影響を受けにくい。そのため、マイクロコンピュータ５による回転位置の検出精度を向上することができる。すなわち、電動機１の誤動作を抑制し、安定した回転制御を行うことができる。
【００６０】
また、一般的なマイクロコンピュータ５の耐熱温度は概ね８５℃であるが、マイクロコンピュータ５は基板４のステータ３０とは反対側に配置されているため、コイル３２を流れる電流によって発生する熱が伝わりにくい。
【００６１】
また、マイクロコンピュータ５を搭載した基板４が、モールド樹脂部３５で覆われているため、マイクロコンピュータ５の熱がモールド樹脂部３５を介して電動機１の外部に放熱されやすく、放熱性が向上する。
【００６２】
また、マイクロコンピュータ５を、周方向においてステータ３０のティース３１ｂ間に配置することにより、ステータ３０からの漏れ磁束（コイル３２に流れる電流によって発生する磁束）の影響を受けにくくすることができる。そのため、電動機１のより安定した回転制御を行うことができる。
【００６３】
また、ロータマグネット２３の磁束はホール素子４２にも及ぶため、ホール素子４２の検出信号も上述した磁束密度分布のアンバランスの影響を受ける。しかしながら、マイクロコンピュータ５の演算処理により、ホール素子４２の検出信号を補正することにより、コンシクエントポール型に特有の磁束密度分布のアンバランスの影響を解消し、ロータ２０の回転位置の検出精度を向上することができる。
【００６４】
図８（Ａ）は、ホール素子４２によって検出された磁束密度の変化の一例を示すグラフであり、図８（Ｂ）は、マイクロコンピュータ５の演算処理によって補正された磁束密度の変化の一例を示すグラフである。図８（Ａ）および（Ｂ）のいずれにおいても、縦軸は磁束密度を示し、横軸はロータ２０の回転角度を示す。
【００６５】
ロータ２０の回転位置を検出する際には、ホール素子４２で検出された磁束密度が±３ｍＴの範囲（ヒステリシス幅を考慮した範囲）内になった時点で、センサマグネット２６の磁極境界（Ｎ極とＳ極との境界）がホール素子４２を通過したと判断する。そのため、図８（Ａ）に示すように、磁束密度分布のアンバランスがあると、磁極境界の検出間隔が、図８（Ａ）に符号ｔ１，ｔ２で示すようにばらつく結果となる。
【００６６】
そこで、図８（Ｂ）に示すように、マイクロコンピュータ５により、ホール素子４２によって検出された磁束密度を、磁極境界の検出間隔が一定（すなわちｔ１＝ｔ２）となるように補正する。これにより、磁束密度分布のアンバランスの影響を解消し、ロータ２０の回転位置の検出精度を向上することができる。すなわち、駆動電流の歪を抑制し、電動機１の騒音および振動を抑制することができる。
【００６７】
なお、電動機１の駆動制御は、ホール素子４２の検出信号に基づく駆動制御に限定されるものではない。例えば、マイクロコンピュータ５が誘起電圧波形などからロータ２０の回転位置を検出し、これに基づいて電動機１の駆動制御（センサレス駆動）を行うこともできる。誘起電圧は、基板４にコイル３２に流れる電流を検出するための抵抗を配設し、この抵抗に流れる電流を検出することで求めることができる。
【００６８】
センサレス駆動であれば、磁束密度分布のアンバランスの影響を受けずに電動機１を駆動することができるため、電動機１の騒音および振動を抑制する上で有利である。また、ホール素子４２が不要になるため、電動機１の製造コストを低減することができる。
【００６９】
但し、ホール素子４２を用いて電動機１を駆動制御する場合、コイル３２に電流が流れていない状態でも、ロータ２０の回転位置を検出できるというメリットがある。そのため、例えば、例えば送風機の羽根が風を受けてロータ２０が回転している状態（フリーラン状態）から、電動機１を起動して回転制御を行うことが容易になる。
【００７０】
また、センサマグネット２６は、軸方向においてロータ２０の基板４側に配置されているため、センサマグネット２６からホール素子４２に達する磁束が、ロータマグネット２３からホール素子４２に達する磁束と比較して大きくなる。これにより、ロータマグネット２３の磁束がホール素子４２に与える影響を抑制することができる。
【００７１】
また、コンシクエントポール型の電動機１は、ロータ２０の疑似磁極２１ｃを通過する電流磁束（コイル３２に流れる電流によって発生する磁束）が多く、電流高調波による電動機１の振動が大きくなり、騒音を発生する可能性がある。駆動回路４１の出力波形を正弦波とし、キャリア周波数を１０ｋＨｚ以上とすることにより、電動機１の振動を聴覚的に問題にならないレベルまで低下させることができる。
【００７２】
＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、本発明の実施の形態１では、マイクロコンピュータ５が、ロータマグネット２３に対して径方向の外側に配置されているため、マイクロコンピュータ５に対するロータマグネット２３の磁束の影響を抑制することができる。そのため、電動機１の誤動作を抑制し、安定した回転制御を行うことができる。
【００７３】
特に、磁束密度分布のアンバランスが発生しやすいコンシクエントポール型の電動機１では、上記のように配置したマイクロコンピュータ５を用いることにより、電動機１の安定した回転制御を可能にするという効果がより顕著に得られる。
【００７４】
また、マイクロコンピュータ５が、基板４のステータ３０側とは反対側の面に配置されているため、マイクロコンピュータ５に対するコイル３２で発生した熱の影響を抑制することができる。
【００７５】
また、基板４に、ロータ２０のセンサマグネット２６からの磁束を検出するホール素子４２が搭載されているため、ホール素子４２の検出信号に基づいてマイクロコンピュータ５がロータ２０の回転位置を検出することができる。
【００７６】
また、ホール素子４２が、基板４のステータ３０側の面に配置されているため、ロータマグネット２３からの磁束と比較して、センサマグネット２６からの磁束を検出しやすい。そのため、ホール素子４２による磁束の検出精度を向上することができる。
【００７７】
また、マイクロコンピュータ５が、周方向において、ステータ３０の隣り合う２つのティース３１ｂ（すなわち、第１のティースおよび第２のティース）の間に配置されているため、マイクロコンピュータ５に対するステータ３０の漏れ磁束の影響を抑制することができる。
【００７８】
また、基板４が、ステータ３０のインシュレータ３３に形成された基板固定部３３１に固定されるため、基板４をステータ３０に対向した位置で、安定した状態で保持することができる。
【００７９】
また、基板４のステータ３０とは反対の側にヒートシンク６が配置されているため、マイクロコンピュータ５等で発生した熱をヒートシンク６から外部に放熱することができ、放熱性を向上することができる。
【００８０】
また、ステータ３０、基板４およびマイクロコンピュータ５を覆うモールド樹脂部３５をさらに備えるため、ステータ３０、基板４およびマイクロコンピュータ５で発生した熱を、モールド樹脂部３５から外部に放熱することができ、放熱性を向上することができる。
【００８１】
また、駆動回路４１が、基板４のステータ３０とは反対側の面に配置されているため、駆動回路４１に対するロータマグネット２３の磁束の影響およびステータ３０の漏れ磁束の影響を抑制し、電動機１の安定した回転制御を実現することができる。
【００８２】
また、駆動回路４１の出力波形は正弦波であり、キャリア周波数が１０ｋＨｚ以上であるため、コンシクエントポール型の電動機１を用いた場合であっても、電流高調波による電動機１の振動を低下させることができる。
【００８３】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図９は、実施の形態２の電動機におけるステータ３０とロータ２０と基板４とを示す縦断面図である。上述した実施の形態１では、基板４上のホール素子４２が、ロータマグネット２３よりも径方向内側に配置されていた（図６）。
【００８４】
これに対し、実施の形態２では、ホール素子４２が、ロータマグネット２３よりも径方向外側に配置されている。言い換えると、中心軸線Ｃ１からホール素子４２の内周側端部までの距離Ｌ３を、中心軸線Ｃ１からロータマグネット２３の外周側端部までの距離Ｌ１よりも大きくしている。
【００８５】
コンシクエントポール型の電動機１では、磁束密度分布のアンバランスが、ロータマグネット２３に対して軸方向に生じやすい。そのため、ホール素子４２をロータマグネット２３よりも径方向外側に配置することで、ホール素子４２に対する磁束密度分布のアンバランスの影響を抑制することができる。そのため、ホール素子４２の検出信号に基づくロータ２０の回転位置の検出精度を向上することができる。
【００８６】
実施の形態２の電動機は、ホール素子４２の配置を除き、実施の形態１の電動機１と同様である。
【００８７】
この実施の形態２では、ホール素子４２が径方向においてロータマグネット２３よりも径方向外側に配置されているため、ホール素子４２に対する磁束密度分布のアンバランスの影響を抑制することができる。そのため、ホール素子４２による磁束の検出精度を向上することができ、電動機１の安定した回転制御が可能になる。
【００８８】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図１０は、実施の形態３における電動機のロータ２０Ａを示す横断面図である。上述した実施の形態１の電動機１はコンシクエントポール型であり、ロータ２０が磁石磁極（ロータマグネット２３）と疑似磁極２１ｃとを有していた（図２）。
【００８９】
これに対し、この実施の形態３の電動機は、コンシクエントポール型ではない。すなわち、図１０に示すように、ロータ２０Ａの全ての磁極がロータマグネット２３で構成されている。
【００９０】
より具体的には、ロータ２０Ａのロータ鉄心２１は、周方向に複数の磁石挿入孔２１ａを有する。磁石挿入孔２１ａの数は、ここでは１０個である。１０個の磁石挿入孔２１ａは、ロータ鉄心２１の外周部に、周方向に等間隔に配置されている。１０個の磁石挿入孔２１ａには、ロータマグネット２３がそれぞれ挿入されている。すなわち、ロータ２０Ａは、１０個の磁極を有し、その全てが磁石磁極である。なお、ロータ２０Ａの磁極の数（極数）は１０に限らず、任意である。
【００９１】
周方向に隣り合うロータマグネット２３は、互いに反対の極を外周側に向けて配置されている。すなわち、あるロータマグネット２３（すなわち第１のマグネット）の外周側がＮ極であれば、周方向に隣接するロータマグネット２３（すなわち第２のマグネット）の外周側はＳ極である。ロータマグネット２３の形状および材質は、実施の形態１で説明したとおりである。
【００９２】
実施の形態３の電動機は、ロータ２０Ａの構成を除き、実施の形態１の電動機と同様である。
【００９３】
この実施の形態３の電動機は、ロータ２０Ａの全ての磁極がロータマグネット２３で構成されているため、コンシクエントポール型の電動機と比較して磁束密度分布のアンバランスが生じにくい。そのため、電動機１の安定した回転制御を可能にすることができる。また、コンシクエントポール型でないため、電流高調波による振動が生じにくく、電動機１の騒音および振動を抑制することができる。
【００９４】
なお、この実施の形態３の電動機において、実施の形態２で説明したように、ホール素子４２を径方向においてロータマグネット２３よりも径方向外側に配置してもよい。
【００９５】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図１１は、実施の形態４における電動機１Ａを示す縦断面図である。上述した実施の形態１の電動機１では、ステータ３０、基板４およびマイクロコンピュータ５がモールド樹脂部３５によって覆われていた（図１）。
【００９６】
これに対し、実施の形態４の電動機１Ａは、図１１に示すように、モールド樹脂部３５を有さず、フレーム８により、ステータ３０、基板４およびマイクロコンピュータ５を覆っている。フレーム８は、例えばアルミニウム等の金属で形成されている。
【００９７】
フレーム８は、軸方向に、第１フレーム部８１と第２フレーム部８２とに分割されている。第１フレーム部８１は、中心軸線Ｃ１を中心とする円筒状の円筒部８１ａを有する。円筒部８１ａの内側には、ステータ３０が挿入されている。円筒部８１ａの第２フレーム部８２側（図中右側）の端部には、フランジ部８１ｆが形成されている。円筒部８１ａのフランジ部８１ｆとは反対側（図中左側）の端部には、軸方向に直交する壁部８１ｂが形成されている。壁部８１ｂの径方向の中央部には軸受保持部８１ｃが形成されており、軸受保持部８１ｃの内側には、軸受１７が保持されている。
【００９８】
第２フレーム部８２は、中心軸線Ｃ１を中心とする円筒状の円筒部８２ａを有する。円筒部８２ａの内側の空間には、基板４が配置されている。円筒部８２ａの第１フレーム部８１側（図中左側）の端部には、フランジ部８２ｆが形成されている。円筒部８２ａのフランジ部８２ｆとは反対側（図中右側）の端部には、軸方向に直交する壁部８２ｂが形成されている。壁部８２ｂは、軸方向において基板４に対向している。壁部８２ｂの径方向の中央部には軸受保持部８２ｃが形成されており、軸受保持部８２ｃの内側には、軸受１７が保持されている。
【００９９】
壁部８２ｂの基板４と反対の側には、ヒートシンク６が取り付けられている。壁部８２ｂは、マイクロコンピュータ５に接触させてもよく、また、壁部８２ｂとマイクロコンピュータ５との間に熱を伝達する部材を配設してもよい。
【０１００】
第１フレーム部８１のフランジ部８１ｆと、第２フレーム部８２のフランジ部８２ｆとは、接着、ネジによる締結、または溶接によって互いに固定されている。
【０１０１】
実施の形態４の電動機１Ａは、モールド樹脂部３５の代わりにフレーム８を設けた点を除き、実施の形態１の電動機と同様である。
【０１０２】
この実施の形態４の電動機１Ａは、金属製のフレーム８によってステータ３０、基板４およびマイクロコンピュータ５を覆っているため、コイル３２およびマイクロコンピュータ５等で発生した熱がフレーム８を経由して外部に放熱されやすく、放熱性を向上することができる。また、フレーム８が基板４に対向する壁部８２ｂにヒートシンク６が取り付けられているため、放熱性をさらに向上することができる。
【０１０３】
なお、この実施の形態４の電動機１Ａにおいて、実施の形態２で説明したようにホール素子４２をロータマグネット２３よりも径方向外側に配置してもよく、実施の形態３で説明したようにコンシクエントポール構造でないロータ２０Ａを用いてもよい。
【０１０４】
なお、実施の形態１〜４で説明したロータ２０，２０Ａは、シャフト２２とロータ鉄心２１との間に樹脂部２５を設けていたが、このような構成に限定されるものではない。例えば、ロータ鉄心２１に形成したシャフト孔に、シャフト２２を焼嵌めまたはコーキング等によって固定したものであってもよい。
【０１０５】
＜空気調和装置＞
次に、実施の形態１〜４で説明した電動機１，１Ａが適用可能な空気調和装置の構成例について説明する。図１２は、電動機１，１Ａが適用可能な空気調和装置９０の構成を示す図である。
【０１０６】
空気調和装置９０は、室外機９１と、室内機９２と、これらを接続する冷媒配管９３とを備える。室外機９１は、第１のファン（送風機）９５と、第１のファン９５の羽根車を回転させる第１の電動機９６とを備える。室内機９２は、第２のファン９７と、第２のファン９７の羽根車を回転させる第２の電動機９８とを備える。なお、図１２には、室外機９１において冷媒を圧縮する圧縮機９９も示されている。
【０１０７】
第１の電動機９６および第２の電動機９８の少なくとも一方には、実施の形態１〜４で説明した電動機１，１Ａが適用可能である。上記の通り、実施の形態１〜４で説明した電動機１，１Ａは、低コストであり、且つマイクロコンピュータ５を用いた安定した回転制御が可能であるため、空気調和装置９０の製造コストを低減し、安定した運転を可能にすることができる。
【０１０８】
なお、実施の形態１〜４で説明した電動機１，１Ａは、空気調和装置以外の電気機器に搭載することもできる。
【０１０９】
以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１，１Ａ  電動機、  ３  モールドステータ、  ２０，２０Ａ  ロータ、  ２１  ロータ鉄心、  ２１ａ  磁石挿入孔、  ２１ｂ  フラックスバリア部、  ２１ｃ  疑似磁極、  ２２  シャフト、  ２３  ロータマグネット、  ２５  樹脂部、  ２５ａ  内筒部、  ２５ｂ  リブ、  ２５ｃ  外筒部、  ２５ｄ  端面被覆部、  ２５ｅ  センサマグネット保持部、  ２５ｆ  端面被覆部、  ２６  センサマグネット、  ３０  ステータ、  ３１  ステータ鉄心、  ３１ａ  ヨーク、  ３１ｂ  ティース、  ３２  コイル、  ３２ａ  端子、  ３３  インシュレータ、  ３３ａ  内周壁、  ３３ｂ  外周壁、  ３３１  基板固定部、  ３３１ａ  突起、  ３３１ｂ  支持部、  ３５  モールド樹脂部（樹脂部）、  ４  基板、  ４ａ  内周縁、  ４ｂ  外周縁、  ４１  駆動回路、  ４２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ  ホール素子、  ４３  リード線、  ４４  取付け穴、  ４５  リード線口出し部品、  ５  マイクロコンピュータ、  ５ａ  内周側端部、  ５ｂ  外周側端部、  ６  ヒートシンク、  ６１  内周壁、  ６２  外周壁、  ６３  フィン、  ６５  フランジ部、  ８  フレーム、  ８１  第１フレーム部、  ８１ａ  円筒部、  ８２  第２フレーム部、  ８２ａ  円筒部、  ８２ｂ  壁部、  １５  ブラケット、  １６  キャップ、  １７，１８  軸受、  ９０  空気調和装置、  ９１  室外機、  ９２  室内機、  ９３  冷媒配管、  ９５  第１のファン、  ９６  第１の電動機、  ９７  第２のファン、  ９８  第２の電動機、  ９９  圧縮機。  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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