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Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektromotor, der einen Stator und einen Rotor enthält, und ein Belüftungsgebläse, das den Elektromotor verwendet.
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Hintergrund
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Es werden Elektromotoren verwendet, in welchen ein Rotor innerhalb eines Stators angeordnet ist, und eine mit dem Rotor gekoppelte Welle gedreht wird. Patentliteratur 1 offenbart einen Elektromotor, der ein Lager, das eine Welle hält, so dass die Welle drehbar ist, eine Halterung, die das Lager hält, und eine Platine enthält, die auf der dem Lager gegenüberliegenden Seite der Halterung bereitgestellt ist. Bei derartigen Elektromotoren wird die Drehposition des Rotors durch einen Hall-IC (Integrated Circuit = Integrierter Schaltkreis), der ein Positionsdetektor ist, detektiert und ist auf der Platine bereitgestellt.
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Liste zitierter Schriften
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Patentliteratur
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- Patentliteratur 1: Japanische Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. 2012-253845
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Zusammenfassung
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Technisches Problem
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Einige Elektromotoren, wie der in Patentliteratur 1 offenbarte, weisen eine Feder auf, die zwischen einem Lager und einer Halterung eingesetzt ist, um auf das Lager eine Belastung auszuüben. Die Feder übt eine Kraft in eine Richtung aus, die bewirkt, dass sich die Halterung und das Lager voneinander weg bewegen. Wenn die Halterung aufgrund der durch die Feder aufgebrachten Kraft verformt wird, kann die Halterung auf das Lager keine entsprechende Kraft aufbringen, wodurch die Lebensdauer des Lagers verkürzt und ein reibungsloser Drehbetrieb beeinträchtigt wird. Weiterhin muss die Halterung stark genug sein, um in der Folge von Erschütterungen oder durch Herunterfallen verursachten Stoßeinwirkungen nicht zu brechen.
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Die Stärke der Halterung kann durch Erhöhung ihrer Dicke erhöht werden. Durch Erhöhung der Dicke der Halterung wird allerdings der Abstand zwischen dem Hall-IC und dem Rotor erhöht. Dadurch kann die Genauigkeit der Positionsdetektion herabgesetzt werden. Des Weiteren, wenn die Halterung mit ihrer erhöhten Dicke aus Harz ausgeformt ist, wird das Auftreten eines Formungsfehlers, beispielsweise Einfallstellen, wahrscheinlicher. Weiterhin führt die Erhöhung der Dicke der Halterung zu einer Erhöhung der Größe des Elektromotors.
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Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das Vorgenannte realisiert und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Elektromotor bereitzustellen, der eine Halterung mit erhöhter Stärke, verbesserter Genauigkeit beim Detektieren der Position des Rotors und eine Reduzierung der Größe der Vorrichtung ermöglichen kann, während gleichzeitig eine Erhöhung des Abstandes zwischen dem Positionsdetektor und dem Rotor unterbunden wird.
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Lösung des Problems
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Zur Lösung der vorgenannten Probleme und zur Lösung der Aufgabe besteht ein Aspekt der vorliegenden Erfindung in einem Elektromotor, der umfasst: einen Stator, der eine zylindrische Form aufweist; einen Rahmen, in welchem der Stator untergebracht ist; einen Rotor, der innerhalb des Stators angeordnet ist, eine Welle, die mit dem Rotor gekoppelt ist; eine Halterung, die die Welle hält, so dass die Welle drehbar ist; eine Platine, die auf einer dem Rotor gegenüberliegenden Seite der Halterung bereitgestellt ist; und einen Positionsdetektor, der auf der Platine angebracht ist und eine Drehposition des Rotors detektiert. Eine Rippe ist an der Halterung ausgebildet, so dass die Rippe eine Wabenform bildet, bei Betrachtung entlang einer Richtung, in welche sich die Welle erstreckt.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Der Elektromotor gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Wirkung auf, welche es ermöglicht, die Stärke einer Halterung zu erhöhen, die Genauigkeit beim Detektieren der Position des Rotors zu verbessern und die Größe der Vorrichtung zu reduzieren, während gleichzeitig eine Erhöhung des Abstandes zwischen dem Positionsdetektor und dem Rotor unterbunden wird.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Seitenansicht eines bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist ein Diagramm einer Halterung, bei Betrachtung von der Seite, an welcher sich eine Platine befindet, gemäß der ersten Ausführungsform.
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3 ist eine Schnittansicht der Halterung betrachtet von den Pfeilen A-A in 2 gemäß der ersten Ausführungsform.
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4 ist eine vergrößerte Teilschnittdarstellung, die die Abschnitte vergrößert, in welchen ein Hall-IC und ein elektronisches Bauteil im bürstenlosen Gleichstrommotor gemäß der ersten Ausführungsform bereitgestellt sind.
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5 ist eine Schnittansicht eines Belüftungsgebläses gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Ein Elektromotor und ein Belüftungsgebläse gemäß beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
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Erste Ausführungsform
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1 ist eine Seitenansicht eines bürstenlosen Gleichstrommotors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt die linke Seite einer Mittelachse 30 als eine Schnittansicht. In 1 sind die Abschnitte außer einer Halterung 7 nicht schraffiert, um ein besseres Verständnis der Zeichnung zu ermöglichen.
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Ein bürstenloser Gleichstrommotor 1, welcher ein Elektromotor ist, weist eine Außenwandung auf, die aus einem Rahmen 2 und einer Abdeckung 8 ausgebildet ist, und weist an der Innenseite der Außenwandung untergebrachte Bauteile auf. Der Rahmen 2 weist eine zylindrische Form mit einem Boden auf und ist aus Metall hergestellt. Ein Stator 3, der eine zylindrische Form aufweist, ist pressgepasst in bzw. untergebracht am Innendurchmesser des Rahmens 2. Der Stator 3 ist durch Wickeln der Spule 3b um einen Kern 3a gebildet.
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Ein Rotor 6b, der eine Ringform aufweist, ist innerhalb des Stators 3 angeordnet. Eine Welle 6a, die sich entlang der Mittelachse 30 des Stators 3 erstreckt, ist mit dem Rotor 6b gekoppelt. Eine Endseite der Welle 6a ragt vom Rahmen 2 nach außen hervor. In der folgenden Beschreibung wird die eine Endseite der Welle 6a, welche vom Rahmen 2 nach außen hervorragt, als die Vorderseite bezeichnet, und die andere Endseite der Welle 6a, welche am gegenüberliegenden Ende der Welle 6a liegt, als die Rückseite bezeichnet.
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Die Welle 6a ist mit einem vorderseitigen Lager 4a auf der Vorderseite des mit dem Rotor 6b gekoppelten Abschnitts bereitgestellt und mit einem rückseitigen Lager 4b auf der Rückseite des mit dem Rotor 6b gekoppelten Abschnitts bereitgestellt. Die Lager 4a und 4b halten die Welle 6a, so dass sie um die Mittelachse 30 drehbar ist. Das vorderseitige Lager 4a wird durch ein im Rahmen 2 ausgebildetes Gehäuse 2a gehalten.
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Die Halterung 7, welche das rückseitige Lager 4b hält, ist an einer Position auf der dem Rotor 6b gegenüberliegenden Seite des rückseitigen Lagers 4b bereitgestellt. Die Halterung 7 hält die Welle 6a mit dem rückseitigen Lager 4b dazwischen. Eine aus Harz hergestellte Halterung wird als die Halterung 7 verwendet. Ein Halterungsgehäuse 7b, welches das rückseitige Lager 4b hält, ist in der Halterung 7 ausgebildet. Eine Feder 5, welche eine Zwingkraftausübungseinheit ist, ist zwischen der Halterung 7 und dem rückseitigen Lager 4b bereitgestellt. Die Feder 5 bewirkt, dass eine Kraft in eine Richtung wirkt, die veranlasst, dass sich das rückseitige Lager 4b und die Halterung 7 entlang der Mittelachse 30 voneinander weg bewegen. Die Feder 5 bringt auf das rückseitige Lager 4b eine Kraft auf, die für das rückseitige Lager 4b erforderlich ist, so dass es richtig funktionieren kann.
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Eine Platine 9 ist auf der dem Rotor 6b gegenüberliegenden Seite der Halterung 7 bereitgestellt. Die Feder 5 übt eine Zwingkraft aus, um die Halterung 7 zu der Seite zu zwingen, an welcher sich die Platine 9 befindet.
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2 ist ein Diagramm der Halterung 7, bei Betrachtung von der Seite, an welcher sich die Platine 9 gemäß der ersten Ausführungsform befindet. 3 ist eine Schnittansicht der Halterung 7 bei Betrachtung von den Pfeilen A-A in 2 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Halterung 7 weist insgesamt eine Scheibenform auf, um den Öffnungsabschnitt des Rahmens 2 zu schließen. Der Außenumfangsabschnitt der Halterung 7 bildet einen Halterungsflansch 7a und ist zwischen einem Rahmenflansch 2b des Rahmens 2 und einem Abdeckungsflansch 8a der Abdeckung 8 aufgenommen, wie in 1 gezeigt. Durch Einsetzen von Schrauben in den Rahmenflansch 2b werden der Abdeckungsflansch 8a und Halterungsflansch 7a, der Rahmen, die Abdeckung 8 und die Halterung 7 miteinander befestigt.
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Im Halterungsflansch 7a, dem Rahmenflansch 2b und dem Abdeckungsflansch 8a sind Löcher ausgebildet, um den bürstenlosen Gleichstrommotor 1 mit einer Schraube an einem Produkt zu befestigen. Ein beispielhaftes Produkt, an welchem der bürstenlose Gleichstrommotor 1 befestigt wird, ist ein Belüftungsgebläse.
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Die Rippen 33, welche zu der Seite vorragen, an welcher sich die Platine 9 befindet, sind an der Halterung 7 ausgebildet. Bei Betrachtung entlang der Mittelachse 30 bilden die Rippen 33 eine Wabenform, die durch Anordnung von Sechsecken erhalten wird. Durch Bereitstellung der Rippen 33, die eine Wabenform bilden, kann die Stärke der Halterung 7 erhöht werden, während eine Erhöhung der Dicke des plattenförmigen Abschnitts der Halterung 7 unterbunden wird. Dementsprechend kann die Entstehung eines Formungsfehlers, beispielsweise von Einfallstellen, verhindert werden, und die Größe des bürstenlosen Gleichstrommotors 1 reduziert werden. Weiterhin kann die erhöhte Stärke verhindern, dass die Halterung 7 bricht und sich verformt, und somit die Zuverlässigkeit des bürstenlosen Gleichstrommotors 1 verbessert werden.
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Die Beschreibung bezieht sich erneut auf 1. Die Platine 9 weist einen darauf befestigten Hall-IC 31, welcher ein Positionsdetektor ist, der die Drehposition des Rotors 6b detektiert, und ein elektronisches Bauteil 32 auf, welches eine Antriebsschaltung, eine Leistungsschaltung und einen Mikrocomputer zum Drehen des Rotors 6b bildet. Der Hall-IC 31 und der Rotor 6b sind an der Platine 9 auf der der Halterung 7 zugewandten Seite befestigt.
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Wie in 2 dargestellt, sind der Hall-IC 31 und das elektronische Bauteil 32 an Positionen angeordnet, die die Rippen 33 umgehen, bei Betrachtung entlang der Mittelachse 30. 4 ist eine vergrößerte Teilschnittdarstellung, die die Abschnitte vergrößert, in welchen der Hall-IC 31 und das elektronische Bauteil 32 im bürstenlosen Gleichstrommotor 1 gemäß der ersten Ausführungsform bereitgestellt sind. Der Hall-IC 31 und das elektronische Bauteil 32 sind an Positionen angeordnet, die die Rippen 33 umgehen; daher können der Hall-IC 31 und das elektronische Bauteil 32 zwischen den Rippen 33 untergebracht sein. Dementsprechend kann der Abstand zwischen der Platine 9 und der Halterung 7 reduziert werden. Außerdem ist es möglich, den Raum zu verkleinern, der verwendet wird, um die Platine 9 innerhalb der Abdeckung 8 unterzubringen, und somit die Größe des bürstenlosen Gleichstrommotors 1 reduziert werden kann.
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Weiterhin, wenn der Abstand zwischen der Platine 9 und der Halterung 7 reduziert wird, kann auch der Abstand zwischen der Hall-IC 31 und dem Rotor 6b reduziert werden. Dementsprechend kann der Hall-IC 31 die Position des Rotors 6b mit höherer Genauigkeit detektieren.
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Außerdem, da die Halterung 7 aus Harz hergestellt ist und somit isolierende Eigenschaften aufweist, ist es möglich, den Kriechwegabstand in der radialen Richtung zwischen der Spule 3b, den vertikal auf der Spule 3b angeordneten Stiften 3c und der Platine 9 und den Rahmen 2 und der Abdeckung 8 sicherzustellen. Zudem kann in der Richtung entlang der Mittelachse 30 der Abstand zwischen der Spule 3b und der Halterung 7 reduziert werden, und der Abstand zwischen der Platine 9 und der Halterung 7 reduziert werden. Dementsprechend kann die Größe des bürstenlosen Gleichstrommotors 1 reduziert werden.
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Kommerzieller Wechselstrom wird der Platine 9 von einer externen Quelle zugeführt und der Wechselstrom durch die Leistungsschaltung in einen Gleichstrom umgewandelt, welcher das elektronische Bauteil 32 ist, so dass jedem Element eine geeignete Spannung für das Element zugeführt wird. Die Antriebsschaltung, welche das elektronische Bauteil 32 ist, erzeugt eine Wechselspannung, so dass Strom über die Stifte 3c durch die Spule 3b des Stators 3 in eine vorherbestimmte Richtung fließt. Der Rotor 6b und die Welle 6a drehen sich aufgrund des durch die Spule 3b fließenden Stroms.
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Der Mikrocomputer, der das elektronische Bauteil 32 ist, detektiert die Phase der induzierten Spannung des Motors auf der Grundlage des Signals von der Hall-IC 31 und führt Steuerung durch, so dass die Phase der induzierten Spannung und die Phase des Motorphasenstroms, der durch die Antriebsschaltung erzeugt wird, phasengleich sind. Durch Veranlassung, dass die Phase der induzierten Spannung und die Phase des Motorphasenstroms phasengleich sind, kann der Wirkungsgrad des bürstenlosen Gleichstrommotors verbessert werden.
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Zweite Ausführungsform
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5 ist eine Schnittansicht eines Belüftungsgebläses gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In 5 ist die Schraffierung teilweise weggelassen, um ein besseres Verständnis der Zeichnung zu ermöglichen. Ein Belüftungsgebläse 11 wird gebildet, indem der in der ersten Ausführungsform erläuterte bürstenlose Gleichstrommotor 1 an einem Gehäuse 12 befestigt wird. Ein Flügelrad 13 ist mit dem Ende der Welle 6a des bürstenlosen Gleichstrommotors 1 fixiert.
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Das Belüftungsgebläse 11 weist eine solche Struktur auf, dass das Gehäuse 12 in einer Deckenplatte 14 installiert wird und ein Luftgitter 15 am Gehäuse 12 befestigt ist. Die Welle 6a des bürstenlosen Gleichstrommotors 1 dreht sich und das Flügelrad 13 dreht sich auch, welches wiederum eine Luftströmung erzeugt, die durch einen Pfeil D in 5 angezeigt ist.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist der bürstenlose Gleichstrommotor 1 durch die Halterung 7 in eine Schaltungsabschnitt unterteilt, in welchem die Platine 9 bereitgestellt ist, und in einen Motorabschnitt unterteilt, in welchem der Rotor 6b und der Stator 3 bereitgestellt sind. Dementsprechend, obwohl der Motorabschnitt zur Luftströmung freigelegt ist, liegt der Schaltungsabschnitt in einem Raum, der von der Luftströmung isoliert ist. Somit ist es nicht wahrscheinlich, dass der Schaltungsabschnitt ein stark humider Raum wird.
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Somit kann das Belüftungsgebläse 11, welches den bürstenlosen Gleichstrommotor 1 enthält, zur Belüftung in einer stark humiden Atmosphäre verwendet werden. Eine stark humide Atmosphäre kann beispielhaft ein Badezimmer sein. Zusätzlich kann durch die Reduzierung der Größe des bürstenlosen Gleichstrommotors 1 die Größe des Belüftungsgebläses 11 reduziert werden. Somit kann das Belüftungsgebläse 11 in einem begrenzten Raum in der Decke einfach installiert werden.
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Die in den vorgenannten Ausführungsformen erläuterten Konfigurationen zeigen lediglich Beispiele des Inhalts der vorliegenden Erfindung, und können somit mit anderen bekannten Technologien kombiniert werden oder können teilweise weggelassen und/oder modifiziert werden, ohne vom Kern der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Bezugszeichenliste
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1 bürstenloser Gleichstrommotor (Elektromotor), 2 Rahmen, 2a Gehäuse, 2b Rahmenflansch, 3 Stator, 3a Kern, 3b Spule, 3c Stift, 4a vorderseitiges Lager, 4b rückseitiges Lager, 5 Feder, 6a Welle, 6b Rotor, 7 Halterung, 7a Halterungsflansch, 7b Halterungsgehäuse, 8 Abdeckung, 8a Abdeckungsflansch, 9 Platine, 11 Belüftungsgebläse, 12 Gehäuse, 13 Flügelrad, 14 Deckenplatte, 30 Mittelachse, 31 Hall-IC (Positionsdetektor), 32 elektronisches Bauteil, 33 Rippe.
