JP2002136056A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スパイク電圧吸収用のコンデンサの接地作業
を、手間と時間を要することなく、しかも、部品点数を
増加させることなく行えるようにする。 【解決手段】 裏面に回転子の磁極位置を検出するセン
サを、表面には前記センサからの検出信号に基づいて固
定子鉄心に巻装した各相の固定子巻線への通電を制御す
るドライブＩＣをそれぞれ実装したプリント基板７に、
前記ドライブＩＣによる通電相の切換動作やＰＷＭ制御
による高周波スイッチング等に起因して発生するスパイ
ク電圧を吸収するためのコンデンサを実装するととも
に、前記コンデンサを、プリント基板７に形成した配線
パターン７ｃを介して伸縮性を有する導電性部材からな
る接地部材１３の一方端１３ａと接続し、前記接地部材
１３の他方端１３ｂをその伸縮性を利用して所定の押圧
力でブラケット４ａに当接させることにより、前記コン
デンサをブラケット４ａに接地するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、空気調和
機や給湯機等において、送風用ファンの駆動源として使
用されるブラシレスモータの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、空気調和機や給湯機等における送
風用ファンの駆動源として、保守作業が不要で制御性が
良く、しかも、小形・薄形に形成することが可能なブラ
シレスモータが、コンデンサモータに代わって多く使用
されるようになってきた。

【０００３】前記ブラシレスモータは、例えば、複数の
歯部に固定子巻線を巻装した状態で鋼板製のケース内に
嵌着した固定子鉄心と、前記固定子鉄心の回転子挿入孔
に回転自在に挿入した永久磁石等を備えた回転子と、前
記回転子が軸着された回転子軸を回転自在に支承する軸
受と、裏面に回転子の磁極位置を検出するセンサ（ホー
ルＩＣ等）を前記回転子の軸方向端面と対向配置して実
装し、かつ、表面には前記センサからの検出信号に基づ
いて固定子巻線への通電を制御するドライブＩＣを実装
したプリント基板とを備えて概略構成されている。

【０００４】そして、前記ブラシレスモータは、例えば
３相の場合は、回転子の軸方向端面と対向して配置した
センサにより前記回転子の磁極位置を検出し、かつ、前
記センサからの検出信号に基づいて、ドライブＩＣによ
り各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の固定子巻線への通電を制御す
る（即ち、通電相を順次切換える）ことにより、固定子
鉄心において回転磁界を発生させ、前記回転磁界によっ
て回転子を回転させるように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】然るに、前記構成のブ
ラシレスモータにおいては、ドライブＩＣを使用して各
相の固定子巻線への通電を制御するようにしている関係
上、前記ドライブＩＣによる通電相の切換動作やＰＷＭ
制御による高周波スイッチング等に起因してノイズが発
生し、前記ブラシレスモータを駆動源とする空気調和機
や給湯機等の機器に近接して設置された電気機器に、受
信障害等様々な悪影響を与えることが少なからずあっ
た。

【０００６】前記ノイズは、ドライブＩＣによる通電相
の切換動作時やＰＷＭ制御による高周波スイッチング時
等に発生するスパイク電圧が、固定子巻線に印加される
電圧に重畳されることにより発生するもので、一般に
は、前記スパイク電圧を吸収するためのコンデンサを、
ドライブＩＣの出力端と固定子巻線との間に接続し、か
つ、前記コンデンサをリード線等を介してブラシレスモ
ータを駆動源として使用する空気調和機や給湯機等の金
属製フレーム等に電気的に接続する（接地する）ことに
より、前記ノイズに対する対策を施していた。

【０００７】しかしながら、前記のようにコンデンサを
空気調和機や給湯機等の金属製フレームに接地する場
合、前記コンデンサとフレームとを接続するリード線
や、前記リード線をフレームに固定するための接続端子
及び止ねじ等が必要となるため、部品点数が増加すると
いう問題があった。また、前記コンデンサとリード線と
を圧着端子等を用いて接続する作業をはじめ、前記リー
ド線を止ねじ等を使用してフレームに締着・固定する作
業等が必要となるため、ブラシレスモータにノイズ対策
を施すには手間と時間がかかり、非常に面倒であった。

【０００８】本発明は、前記種々の問題に鑑み、ドライ
ブＩＣによる通電相の切換動作やＰＷＭ制御による高周
波スイッチング等に起因して発生するスパイク電圧を吸
収するためのコンデンサの接地作業を、手間と時間を要
することなく、しかも、部品点数を増加させることなく
簡易に行うことを可能とした、改良されたブラシレスモ
ータを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決するために、裏面に回転子の磁極位置を検出するセ
ンサを、表面には前記センサからの検出信号に基づいて
固定子鉄心に巻装した固定子巻線への通電を制御するド
ライブＩＣをそれぞれ実装したプリント基板を、前記回
転子，固定子鉄心等とともに鋼板製のケース内に収納し
て構成したブラシレスモータにおいて、前記プリント基
板には、ドライブＩＣによる通電相の切換動作やＰＷＭ
制御による高周波スイッチング等に起因して発生するス
パイク電圧を吸収するためのコンデンサを実装するとと
もに、前記コンデンサを接地部材を介してケースの内側
端面に電気的に接続し、前記スパイク電圧を除去するこ
とにより、ノイズの発生を抑制するようにしたことを特
徴とする。

【００１０】また、請求項１記載のブラシレスモータに
おいて、前記接地部材は、伸縮性を有する導電性部材か
らなり、プリント基板の表面に実装した状態で、その一
方端側を前記プリント基板に形成した配線パターンを介
してコンデンサと接続するとともに、他方端側をその伸
縮性を利用してケース側に所定の押圧力で当接させるこ
とにより、前記コンデンサをケースの内側端面に電気的
に接続するようにしたことを特徴とする。

【００１１】更に、請求項１または２記載のブラシレス
モータにおいて、前記プリント基板の表面とケースの内
側端面との間には、絶縁性に優れた合成樹脂からなる薄
板状の絶縁板を介在させるとともに、前記絶縁板の接地
部材と対応する位置には貫通孔を穿孔し、前記接地部材
のみを貫通孔に貫通させた状態でケースと当接可能とし
たことを特徴とする。

【００１２】本発明は、裏面にセンサを、表面にはドラ
イブＩＣをそれぞれ実装したプリント基板に、スパイク
電圧を吸収するためのコンデンサを実装するとともに、
前記コンデンサをプリント基板に形成した配線パターン
を介して、伸縮性を有する導電性部材からなる接地部材
の一方端と接続し、かつ、前記接地部材の他方端側をそ
の伸縮性を有効利用して所定の押圧力でケースに当接さ
せることにより、前記コンデンサをケースに電気的に接
続する（接地する）ようにしたので、前記コンデンサの
接地作業は、手間や時間を要することなく迅速・容易に
行うことが可能となり、しかも、使用部品点数を良好に
低減することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図６により説明する。図１において、Ａは本発明
のブラシレスモータである。１は前記ブラシレスモータ
Ａの固定子鉄心であり、例えば、図１，３で示すよう
に、複数のスロット１ｂ及び歯部１ｃを形成したけい素
鋼板等を所定枚数積層・固定し、かつ、その回転子挿入
孔１ａ及び外周面を除く部位に、耐熱性及び絶縁性に優
れた合成樹脂からなるインシュレータ２を射出成形等の
方法によって形成することにより構成されている。３は
前記インシュレータ２を介して固定子鉄心１の歯部１ｃ
に適宜巻装した固定子巻線である。

【００１４】次に、４は固定子鉄心１を収納・固定する
鋼板製の有底筒状のケースを、４ａは前記ケース４の開
口部に被着される鋼板製のブラケットをそれぞれ示し、
前記ケース４の底部中央部には、軸受５を嵌合するため
の軸受収納部ａが、また、ブラケット４ａの中央部に
は、軸受５ａを嵌合するための軸受収納部ａ1 が、それ
ぞれ前記ケース４及びブラケット４ａと一体的に形成さ
れている。

【００１５】６はブラシレスモータＡの回転子であり、
例えば、回転子軸６ａの外周にプラスチックマグネット
を射出成形等することにより形成されており、前記回転
子軸６ａに嵌着した軸受５，５ａを、ケース４及びブラ
ケット４ａの軸受収納部ａ，ａ1 にそれぞれ嵌合するこ
とにより、前記回転子６は、固定子鉄心１の回転子挿入
孔１ａに挿入された状態で、回転自在に支承される。

【００１６】７は円板状のプリント基板であり、図１，
２で示すように、前記プリント基板７の裏面（図１の右
側）には、回転子６の磁極位置を検出する複数のセンサ
（ホールＩＣ等）８ｕ，８ｖ，８ｗが、前記回転子６の
軸方向端面（図１の左側）と対向配置した状態で実装さ
れており、また、表面（図１の左側）には、前記センサ
８ｕ，８ｖ，８ｗからの検出信号に基づいて固定子鉄心
１に巻装した各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の固定子巻線３への
通電を制御するドライブＩＣ９，前記ドライブＩＣ９に
よる通電相の切換動作やＰＷＭ制御による高周波スイッ
チング等に起因して発生するスパイク電圧を吸収するた
めのコンデンサ１０，電源供給用のコネクタ１１がそれ
ぞれ実装されている。

【００１７】なお、前記プリント基板７の中央部には、
図１，２で示すように、前記回転子６の軸方向の一方端
側（図１の左側）及び回転子軸６ａの先端側（図１の左
側）を挿通することが可能な大きさで、挿通孔７ａが穿
孔されている。

【００１８】１２は前記プリント基板７を固定子鉄心１
の一方の端面（図１の左側）との間に所定の間隔を保っ
た状態で係載するための係止部であり、前記係止部１２
は、図１〜３で示すように、固定子鉄心１に形成したイ
ンシュレータ２と一体となし、前記固定子鉄心１の一方
の端面側からブラケット４ａ側に向けて、前記固定子鉄
心１の周方向に所定の角度間隔を保った状態で、複数突
設されている。

【００１９】そして、図３で示すように、前記係止部１
２の先端側に形成した係合溝１２ａに、矢印で示す方向
からプリント基板７の外周縁に凹設した凹溝７ｂを係合
させることにより、前記プリント基板７は、その裏面に
実装したセンサ８ｕ，８ｖ，８ｗを回転子６の軸方向端
面と対向配置させ、かつ、固定子鉄心１の一方の端面と
の間に所定の間隔を保った状態で、図１で示すように、
前記固定子鉄心１の一方の端面側において係載される。

【００２０】１３は前記プリント基板７の表面に、ドラ
イブＩＣ９，コンデンサ１０，コネクタ１１とともに実
装した接地部材であり、前記接地部材１３は、図４で示
すように、伸縮性を有する導電性部材、例えば、円錐状
のコイルばねによって構成されている。なお、前記接地
部材１３は、その高さ寸法（軸方向寸法）を、プリント
基板７の表面とブラケット４ａの内側端面との間の隙間
寸法Ｌ（図５参照）よりも若干長くして形成する。ま
た、前記接地部材１３のプリント基板７への実装作業
は、前記ドライブＩＣ９，コンデンサ１０，コネクタ１
１のプリント基板７への実装作業と同時に行うようにす
ればよい。

【００２１】そして、前記接地部材１３は、図２，５で
示すように、プリント基板７の表面に実装した状態で、
その一方端１３ａをプリント基板７に形成した配線パタ
ーン７ｃを介して、同じくプリント基板７の表面に実装
したスパイク電圧吸収用のコンデンサ１０と接続すると
ともに、他方端１３ｂ側をブラケット４ａの内側端面
に、図５で示すように、その伸縮性（弾力性）を利用し
て所定の押圧力で当接させることにより、前記コンデン
サ１０をブラケット４ａに対して電気的に接続する（接
地する）ことが可能となる。

【００２２】１４は前記プリント基板７の表面とブラケ
ット４ａの内側端面との間に介在させた絶縁性に優れた
合成樹脂からなる薄板状で、かつ、円板状に形成した絶
縁板である。図２，６で示すように、前記絶縁板１４の
中央部には、プリント基板７の中央部に穿孔した挿通孔
７ａとほぼ同一径寸法で透孔１４ａが穿孔されており、
また、プリント基板７の表面に実装した接地部材１３と
対応する位置には、図２，５で示すように、前記接地部
材１３が貫通可能な大きさで、貫通孔１４ｂが穿孔され
ている。１４ｃは前記絶縁板１４の外周縁に、該絶縁板
１４と一体的に形成した複数のガイド部材である。

【００２３】次に、本発明のブラシレスモータＡを組立
てる場合について説明する。はじめに、図１で示すよう
に、回転子６をケース４内に収納し、その回転子軸６ａ
の基端側（図１の右側）に嵌着した軸受５を、前記ケー
ス４の底面中央部に形成した軸受収納部ａに嵌合する。
つづいて、歯部１ｃに固定子巻線３を巻装するととも
に、一方の端面側に係止部１２を介してプリント基板７
を係載した固定子鉄心１を、図１で示すように、その回
転子挿入孔１ａに回転子６を回転自在に挿入し、かつ、
プリント基板７の挿通孔７ａに前記回転子６の一方端側
及び回転子軸６ａの先端側を挿通した状態で、ケース４
の内周面に圧入・嵌着する。

【００２４】この後、プリント基板７上に薄板状の絶縁
板１４を、その透孔１４ａに回転子６の一方端側及び回
転子軸６ａの先端側を、貫通孔１４ｂに接地部材１３の
他方端（先細）１３ｂ側をそれぞれ貫通させた状態（図
１，５参照）で乗載する。そして、回転子軸６ａの先端
側に嵌着した軸受５ａをブラケット４ａの軸受収納部ａ
1 に嵌合し、かつ、前記回転子軸６ａの先端側をブラケ
ット４ａの突出孔ｂから外方に突出させた状態で、前記
ブラケット４ａをケース４の開口部端縁に、例えば、カ
シメ固定することにより、図１で示すように、ブラシレ
スモータＡを組立てる。

【００２５】前記のようにしてブラシレスモータＡを組
立てることにより、回転子６は固定子鉄心１の回転子挿
入孔１ａ内に挿入された状態で、回転自在に支承される
とともに、プリント基板７の表面に実装した状態でスパ
イク電圧吸収用のコンデンサ１０と接続した接地部材１
３は、絶縁板１４の貫通孔１４ｂを貫通した状態で、ブ
ラケット４ａの内側端面に、その伸縮性（弾力性）を利
用して所定の押圧力で当接し、前記コンデンサ１０をブ
ラケット４ａに対して電気的に接続する（接地する）。

【００２６】そして、前記ブラシレスモータＡを運転す
る場合は、回転子６の軸方向端面と対向配置したセンサ
８ｕ，８ｖ，８ｗによって、前記回転子６の磁極位置を
検出し、かつ、前記センサ８ｕ，８ｖ，８ｗからの検出
信号に基づいて、ドライブＩＣ９により固定子鉄心１に
巻装した各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）の固定子巻線３への通電
を制御する（即ち、通電相を順次切換える）ことによ
り、前記固定子鉄心１において回転磁界を発生させ、前
記回転磁界によって回転子６を回転させる。

【００２７】このとき、接地部材１３は、一方端がプリ
ント基板７の配線パターン７ｃを介してスパイク電圧吸
収用のコンデンサ１０に接続され、他方端を絶縁板１４
の貫通孔１４ｂに貫通した状態で、ブラケット４ａの内
側端面に、その弾力性を利用して所定の押圧力で常時当
接させているので、各相の固定子巻線３への通電切換時
やＰＷＭ制御による高周波スイッチング時等に、ドライ
ブＩＣ９において発生するスパイク電圧は、前記コンデ
ンサ１０→接地部材１３を介してブラケット４ａ側に除
去することが可能となり、この結果、前記スパイク電圧
が固定子巻線３に印加される電圧に重畳されることによ
って、ノイズが発生するという問題を確実に解消するこ
とができる。

【００２８】前記のように、本発明においては、回転子
６の軸方向端面と対向配置した磁極位置検出用のセンサ
８ｕ，８ｖ，８ｗからの検出信号に基づき、ドライブＩ
Ｃ９において各相の固定子巻線３への通電を制御する際
に発生するスパイク電圧を吸収するためのコンデンサ１
０を、接地部材１３を介してブラケット４ａに接地する
ようにしたので、前記コンデンサ１０は、リード線や止
ねじ等を使用することなく、迅速・容易に接地すること
が可能となり、その上、使用部品点数を良好に低減する
ことも可能となる。

【００２９】また、通電相の切換動作時やＰＷＭ制御に
よる高周波スイッチング時等にドライブＩＣ９において
発生するスパイク電圧は、前記コンデンサ１０→接地部
材１３を介して良好にブラケット４ａ側に除去すること
が可能となり、この結果、前記スパイク電圧が固定子巻
線３に印加される電圧に重畳されることによりノイズが
発生し、ブラシレスモータＡを駆動源として組込んだ空
気調和機や給湯機等の機器に近接して設置した電気機器
に、受信障害等様々な悪影響を与えるという問題を確実
に解決することができる。

【００３０】更に、プリント基板７とブラケット４ａと
の間に、絶縁性に優れた合成樹脂からなる薄板状の絶縁
板１４を介在させるようにしたので、前記プリント基板
７の充電部（コネクタ１１等）とブラケット４ａとを確
実に絶縁することが可能となる一方、前記絶縁板１４の
接地部材１３と対応する位置には、前記接地部材１３が
貫通する貫通孔１４ｂを穿孔し、前記接地部材１３のみ
を貫通孔１４ｂに貫通させた状態で、ブラケット４ａに
当接させることができるので、コンデンサ１０によって
吸収されたスパイク電圧は、良好にブラケット４ａ側に
除去することが可能となり、この結果、ノイズの発生を
確実に抑制することができる。

【００３１】なお、本実施例においては、接地部材１３
として円錐状のコイルばねを使用した例について説明し
たが、例えば、板ばね等コイルばね以外のばね部材であ
ってもよい。また、伸縮性を有する導電性の部材であれ
ば、特にばね部材に限定する必要はない。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、裏面に
回転子の磁極位置を検出するためのセンサを、表面には
前記センサからの検出信号に基づいて固定子巻線への通
電を制御するドライブＩＣをそれぞれ実装したプリント
基板に、前記ドライブＩＣによる通電相の切換動作やＰ
ＷＭ制御による高周波スイッチング等に起因して発生す
るスパイク電圧を吸収するためのコンデンサを実装し、
かつ、前記コンデンサを接地部材を介してブラケットに
電気的に接続する（接地する）ようにしたので、前記ス
パイク電圧は、コンデンサ→接地部材を介して良好にブ
ラケット側に除去されて、固定子巻線に印加される電圧
に重畳されることがないため、ノイズの発生を良好に抑
制することが可能となり、この結果、この種のブラシレ
スモータを駆動源として組込んだ空気調和機や給湯機等
の機器に近接して電気機器を設置しても、ノイズの発生
によって前記電気機器が受信障害等様々な悪影響を受け
るということは全くない。

【００３３】また、前記スパイク電圧吸収用のコンデン
サをブラケットに電気的に接続する（接地する）接地部
材を、伸縮性を有する導電性部材によって構成し、前記
接地部材をプリント基板に実装した状態で、その一方端
を前記プリント基板に形成した配線パターンを介して前
記コンデンサと接続するとともに、ブラシレスモータを
組立てた（ブラケットをケースに固定した）段階で、前
記接地部材の他方端側をブラケットの内側端面にその伸
縮性（弾力性）を利用して所定の押圧力で当接させるよ
うにしたので、前記コンデンサはリード線等を使用する
ことなく、簡易に接地することが可能となる。

【００３４】この結果、従来のように、コンデンサをリ
ード線等を介して空気調和機や給湯機等の金属製フレー
ムに接地する場合に比べて、使用部品点数を容易に低減
することが可能となり、しかも、コンデンサとリード線
とを圧着端子等を用いて接続する作業や、リード線をフ
レームに止ねじ等を使用して締着・固定する作業等を一
切行う必要がないため、この種のブラシレスモータを手
間や時間を要することなく、作業性を向上させて製造す
ることができる。

【００３５】更に、前記コンデンサ等を実装したプリン
ト基板とブラケットとの間に、絶縁性に優れた合成樹脂
からなる薄板状の絶縁板を介在させるようにしたので、
前記プリント基板を鋼板製のケース内に固定子鉄心に係
載した状態で収納し、かつ、鋼板製のブラケットを前記
プリント基板と近接させた状態で前記ケースに固定する
ようにした場合でも、前記ブラケットとプリント基板の
充電部とを確実に絶縁することができる。

【００３６】また、プリント基板とブラケットとの間に
は、絶縁板が介在されているものの、前記絶縁板の接地
部材と対応する位置には、該接地部材が貫通する貫通孔
が穿孔されているので、前記接地部材のみを貫通孔に貫
通した状態でブラケットに確実に当接させる（接地す
る）ことが可能となり、この結果、ドライブＩＣによる
通電相の切換動作時やＰＷＭ制御による高周波スイッチ
ング時等に発生するスパイク電圧は、コンデンサ→接地
部材を介して良好にブラケット側に除去されるので、前
記スパイク電圧が固定子巻線に印加される電圧に重畳さ
れることによってノイズが発生するのを確実に抑制する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のブラシレスモータの縦断側面図であ
る。

【図２】本発明のブラシレスモータにおいてブラケット
を取外した状態を示す平面図である。

【図３】固定子鉄心とプリント基板とを分解して示す斜
視図である。

【図４】接地部材の斜視図である。

【図５】接地部材をブラケットに当接させた状態を拡大
して示す縦断側面図である。

【図６】絶縁板の斜視図である。

【符号の説明】

１ 固定子鉄心 ２ インシュレータ ３ 固定子巻線 ４ ケース ４ａ ブラケット ６ 回転子 ７ プリント基板 ８ｕ，８ｖ，８ｗ センサ ９ ドライブＩＣ １０ コンデンサ １２ 係止部 １３ 接地部材 １４ 絶縁板 Ａ ブラシレスモータ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 裏面に回転子の磁極位置を検出するセン
   サを、表面には前記センサからの検出信号に基づいて固
   定子鉄心に巻装した固定子巻線への通電を制御するドラ
   イブＩＣをそれぞれ実装したプリント基板を、前記回転
   子，固定子鉄心等とともに鋼板製のケース内に収納して
   構成したブラシレスモータにおいて、前記プリント基板
   には、ドライブＩＣによる通電相の切換動作やＰＷＭ制
   御による高周波スイッチング等に起因して発生するスパ
   イク電圧を吸収するためのコンデンサを実装するととも
   に、前記コンデンサを接地部材を介してケースの内側端
   面に電気的に接続し、前記スパイク電圧を除去すること
   により、ノイズの発生を抑制するようにしたことを特徴
   とするブラシレスモータ。
2. 【請求項２】 前記接地部材は、伸縮性を有する導電性
   部材からなり、プリント基板の表面に実装した状態で、
   その一方端側を前記プリント基板に形成した配線パター
   ンを介してコンデンサと接続するとともに、他方端側を
   その伸縮性を利用してケース側に所定の押圧力で当接さ
   せることにより、前記コンデンサをケースの内側端面に
   電気的に接続するようにしたことを特徴とする請求項１
   記載のブラシレスモータ。
3. 【請求項３】 前記プリント基板の表面とケースの内側
   端面との間には、絶縁性に優れた合成樹脂からなる薄板
   状の絶縁板を介在させるとともに、前記絶縁板の接地部
   材と対応する位置には貫通孔を穿孔し、前記接地部材の
   みを貫通孔に貫通させた状態でケースと当接可能とした
   ことを特徴とする請求項１または２記載のブラシレスモ
   ータ。