JP2003512004A - 外部ロータブラシレスｄｃモータ - Google Patents

外部ロータブラシレスｄｃモータ

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JP2003512004A
JP2003512004A JP2001530184A JP2001530184A JP2003512004A JP 2003512004 A JP2003512004 A JP 2003512004A JP 2001530184 A JP2001530184 A JP 2001530184A JP 2001530184 A JP2001530184 A JP 2001530184A JP 2003512004 A JP2003512004 A JP 2003512004A
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Abstract

(57)【要約】 ファン又は他の類似の応用分野で使用される外部ロータブラシレスＤＣモータであって、このモータは、台板を有するステータアセンブリベースと、ステータアセンブリベースに固定された多数のステータ巻線と、モータと関連付けられた電気回路とを有し、前記台板が前記電気回路とステータ巻線との間に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、外部ロータ(external rotor)ブラシレスＤＣモータに関する。
【０００２】 多年にわたり、外部ロータブラシレスＤＣモータは、従来の形状に従って製造
されている。ブラシレスＤＣモータのそのような従来の形状に関する一例が添付
の図１に示されている。この形状の基本的な前提は、ステータアセンブリが、そ
の中に凹所をそなえたステータアセンブリベースを有するということである。モ
ータの駆動と運転制御のための電気回路が前記ステータアセンブリベースの凹所
に固定され、ステータ巻線は、電気回路が凹所内でステータ巻線とステータアセ
ンブリベースの間に挟まれるように、電気回路の上に位置付けられている。通常
、ステータ巻線と電気回路は、永久的に、ステータアセンブリベースに取付けら
れる。
【０００３】 この形状に関連付けられる欠点にも拘らず、このタイプのモータが２０年以上
前に最初に作られて以来、上で述べられたような従来の形状から逸脱する試みは
殆どなかった。
【０００４】 上で述べられた従来のモータ形状に関連付けられる多くの欠点がある。これら
の欠点は、すべて、ステータアセンブリベースとステータ巻線の間にあるプリン
ト基板の従来の位置に由来する。例えば、通常、ステータ巻線は、永久的にステ
ータアセンブリベースに取付けられるので、プリント基板上で、ステータ巻線又
はアセンブリベースを少なくとも部分的に傷つけることも破壊することもなく、
電気回路や素子（コンポーネント）を変更したり、又は修理するのが非常に難し
い。モータに関連する電気回路を修理・維持管理するよりも、むしろ、モータを
廃棄した方が安いということもしばしばある。
【０００５】 更なる欠点は、モータとプリント基板の電気回路の両方で発生する熱をモータ
から拡散させるのが難しいということである。
【０００６】 別の欠点は、ほこりと湿気がプリント基板と素子に浸入するのを防ぐのが難し
いということである。
【０００７】 更なる欠点は、また、モータとプリント基板上の電気回路の両方で発生する熱
を拡散させるのが難しいことで、このことはモータのパワー出力を制限すること
につながる。
【０００８】 上記の欠点を持たない外部ロータブラシレスＤＣモータを提供することが、本
発明の目的である。
【０００９】 従って、本発明の１つの局面では、外部ロータブラシレスＤＣモータであって
、 台板を有するステータアセンブリベースと、 ステータアセンブリベースに固定された巻線アセンブリと、 前記モータと関連付けられた電気回路とを有し、前記台板が前記電気回路と巻
線アセンブリの間に配置され、囲みを画定するカバーがあり、前記電気回路が前
記台板と前記カバーの間で、気密に密閉された前記囲みの中に位置付けられてい
る、 外部ロータブラシレスＤＣモータが提供される。
【００１０】 電気回路は、台板に固定されるか、又は支持されることが好ましい。
【００１１】 台板は、実質的に筒状の側壁を具えた実質的に円形の台板と、電気回路が取付
けられる凹所を画定する側壁から構成されていると便利である。
【００１２】 ステータアセンブリベースは、ステータ巻線を支持する手段を含むことが有利
である。
【００１３】 ステータアセンブリベースは、アルミニウム、又は優れた熱伝導性を有する他
の材料で製造されることが好ましい。
【００１４】 電気回路は、その上に実装された複数の素子を有し、該素子がプリント基板の
片面又は両面に取付けてあると便利である。
【００１５】 全てではなくとも少なくともいくつかのプリント基板上の高消費電力素子がプ
リント基板から張り出し、アセンブリベースＰに固定され、かくして、直接、熱
がアセンブリベースに伝導され、或いは、熱消費素子がプリント基板の開口の上
に取付けられ、それらがアセンブリベースの突出部に固定されるようになってい
て、かくして、熱がアセンブリベースに伝導されるようになっていることが好ま
しい。
【００１６】 本発明のもう一つの側面では、本発明を具体化するモータが組込まれたファン
が提供される。
【００１７】 前記ファンが、プラスチック材料、又は他の低コストで容易に製造される材料
で製造されるフレームを有すると有利である。
【００１８】 前記モータはふた板を有し、そのふた板は、アセンブリベースの外側の縁がフ
ァンの気流の中にあり、かくしてその気流によって冷やされるように組立てられ
たファンハウジングの一部を構成すると好都合である。
【００１９】 本発明が容易に理解されるように、添付の図面を参照して、本発明の実施形態
が、例示として、以下に説明される。
【００２０】 図１を参照すると、これは、外部ロータブラシレスＤＣモータ１の従来の形状
を示している。モータ１は、ステータアセンブリとロータアセンブリから構成さ
れる。ステータアセンブリには、外側の直立している筒状の側壁３を具えた実質
的に円形のベース２から構成されているステータアセンブリベースがある。中心
円柱４もまた、円形のベース２の中心から直立していて、筒状の側壁３と柱４の
間の環状空間を画定するように筒状の側壁３と同心になっている。モータの駆動
と制御の電気回路が、通常、この環状空間に収納されるようになっており、典型
的には、これは、環状のプリント基板５の上でなされ、その際、全ての素子６を
担持するプリント基板５の主たる面がベース２に対面している。プリント基板５
は、各極の周りにテータ巻線アセンブリ７を形成するようになっている巻線をそ
なえた複数の多極(multipole)ステータ積層体に、通常、永久的に接続され、取
付けられるようになっており、前記ステータ巻線アセンブリ７は、ステータアセ
ンブリベースに固定され、特に、ベース２の直接上の柱４の外部に固定され、か
くして、プリント基板５はステータ巻線アセンブリ７とベース２の間に挟まれる
ことになる。ステータ巻線アセンブリ７は、好適には、熱硬化性樹脂、又は他の
永久的接着剤によって、永久的に柱２に取付けられる。プリント基板５が固定さ
れることになっている環状空間がステータ巻線アセンブリ７に向かって開いてい
ることに留意されるべきである。
【００２１】 ロータアセンブリは、内部の周囲の周りに一連の反対の極性の永久磁石極９を
配置させたロータカップ８で構成される。カップ８は、柱４の中の２組のベアリ
ング１１の間に保持されているシャフト１０と柱４で、回転可能に取付けられて
いる。
【００２２】 上記の従来のモータ形状に起因する欠点は、全て、通常、両者とも永久的に互
いに固定されるハウジングベース２とステータアセンブリ７の間にあるプリント
基板の従来の位置から発生している。従って、ステータ巻線アセンブリ、又はベ
ースを少なくとも部分的に傷つけるか、又は破壊しないでプリント基板の電気回
路、又は素子を改造するか、又は修理するのが非常に難しい。
【００２３】 他の欠点としては、ほこりと湿気が浸入しないようにプリント基板と素子を密
閉する困難や、モータやプリント基板の電気回路の両方で発生する熱をモータか
ら拡散させ、ステータ巻線アセンブリ７の中で発生した熱を素子から逃がす困難
がある。
【００２４】 これらの問題を解決する為に、本発明は、外部ロータブラシレスＤＣモータで
使用される従来の形状の変更を行う。本発明を具体化するモータの例が図２で示
される。
【００２５】 図２と３を参照し、図１で示される従来のモータアセンブリで使用される同じ
参照数字を使用すれば、ロータアセンブリは全く異なっておらず、ステータ巻線
アセンブリ７は従来の方法で柱４に固定されていることが明らかであろう。しか
しながら、本発明を具体化するモータと図１で示される従来のモータアセンブリ
の違いは、ステータアセンブリのベースの部分にある。
【００２６】 本発明を具体化するモータ１のステータアセンブリベース２０は、図１で示さ
れる配置を、事実上、逆にしたものから構成されている。ステータアセンブリベ
ース２０は、円形の台板（ベースプレート）２１から直立している従来の柱４か
らなる。筒状の側壁２２は、柱４に対して逆方向へ台板２１から突出しており、
その結果、側壁２２は、柱４に対して逆方向にステータ巻線アセンブリ７から離
れて突出している。かくして、ステータ巻線アセンブリ７と台板２１の間には、
プリント基板５を取付けることができる凹所はない。
【００２７】 従来の形状と比べると、ステータ巻線アセンブリ７から離れて垂れ下がる側壁
２２は、ステータ巻線アセンブリ７に対して台板２１の反対の側でモータに関連
付けられる電気回路を取付ける空間を画定する。従って、側壁２２と台板２１に
よって画定される凹所は、ステータ巻線アセンブリ７とは別方向に開いている。
【００２８】 ふた板２３は、側壁２２の自由端の周りに形成された内部段に設置される。そ
の結果、囲まれた部分２４が、台板２１とふた板２３の間に画定され、その境界
は、側壁２２である。更なるボス２５、又は仕切り壁(図示せず。)が側壁２２の
中で形成され、かくして、それぞれ、ふた板２３が台板２１にしっかり固定され
る手段や、主たる囲み２４が側壁２２の境界の中で様々な従たる囲みに分割され
る手段がもたらされることが望ましい。
【００２９】 図２で示されたモータの実施形態では、プリント基板５は台板２１に固定され
る。プリント基板５上の素子６は、台板２１に隣合う面とは反対のプリント基板
５の表面に置かれる。従って、素子６は、ふた板２３を除去しさえすれば容易に
アクセスすることができる。従って、巻線アセンブリ７やステータアセンブリの
他の部分にどんな損害をもたらすこともなく、プリント基板５の素子６と電気回
路を、容易に、修理・維持管理することができる。適当な配線７Ａは、台板２ｌ
を通してプリント基板５に巻線アセンブリ７を接続する。配線７Ａが台板２ｌを
通り抜ける穴は、ゴムシールのようなものによって密閉されている。
【００３０】 囲み２４（そこでは、ステータ巻線７に対して台板２１の反対の側にモータの
ためのプリント基板が取付けられる。）を設けることで、他の利点が生じる。ほ
こりや湿気の浸入から囲み２４の中の電気回路と素子を保護するために、囲み２
４は、ゴムのＯリング３３や他の同様の密閉手段によって密閉可能である。モー
タからの熱は、台板２１沿い及び側壁２２の下及びふた板２３からステータアセ
ンブリを通して、より容易に拡散することができるので、モータの熱移転特性が
高められる。外部の熱溜め（ヒートシンク）や同様のものが、一層熱を下げるの
を容易にするために、ふた板２３に接続されてもよい。
【００３１】 ステータアセンブリベースは、アルミニウムや、熱伝導性を有する他の材料で
製造されることが好ましい。
【００３２】 発明の更なる実施形態は、電子素子の密閉を可能にするプラスチック又は非導
電性ベースを使用する同じモータ構造を使用する。
【００３３】 図４は、１つ以上の電気回路の素子６Ａがプリント基板５から張り出して、直
接、台板２１に固定され、その結果、直接、台板２１に熱を伝導するようになっ
ているモータのもう一つの実施形態を示す。この配置は、高消費電力の素子に特
に有利である。
【００３４】 図５は、台板２１からの延長部２７が貫通する開口２６がプリント基板５に設
けられているモータの更なる実施形態を示す。高消費電力素子６Ａは、プリント
基板５に対して台板２１の反対の面の開口２６の上に取付けてある。素子６Ａか
ら台板２１までの直接の熱伝導路をもたらすように、台板２１からの延長部２７
は、直接、素子６Ａに接触する。
【００３５】 本発明を具体化するモータの特定の応用例が、ファンと通気設備、特に、軸流
ファンの分野にある。モータから発生する熱のため、より安いプラスチック材を
利用することが可能でないので、高出力ブラシレスＤＣモータを有するファンは
、通常、アルミニウムで製造されたフレームを有する。
【００３６】 しかしながら、本発明を具体化するモータを使用すると、図６で示されるよう
に、プラスチックフレーム３１とアルミニウムステータアセンブリベース２０を
具えたハイブリッド構造のプラスチックファン３０を製造することが可能である
。これはファン３０によって引き起こされた気流が、モータ１からの熱を対流で
持ち去るためである。ファン３０によって発生した気流は、モータ１からの熱伝
達路の一部を構成するステータアセンブリベース２０の側壁２２を通り過ぎる。
従って、ファン３０のフレーム３１は、従来のブラシレスＤＣモータを具えたフ
ァンなら生じるであろうよりも少ない熱にさらされることになる。機械的にモー
タ１にファンハウジングを接続することができるように、ステータアセンブリベ
ース２０の為のふた板２３は、ファンハウジング３２の一部を構成していること
が望ましい。
【００３７】 特別な形式や、開示された機能を行う為の手段や開示された適切なる結果を得
るための方法・手順について特定の用語で表現され、前述の説明、請求項、又は
添付の図面で開示された特徴は、別々に、又は如何なる組合わせでも、様々な形
式で本発明を実施するために利用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来のブラシレスＤＣモータの断面図。
【図２】 本発明の外部ロータブラシレスＤＣモータの１番目の実施形態の
断面図。
【図３】 図２のブラシレスＤＣモータの平面図。
【図４】 本発明の外部ロータブラシレスＤＣモータの２番目の実施形態の
断面図。
【図５】 本発明の外部ロータブラシレスＤＣモータの３番目の実施形態の
断面図。
【図６】 本発明を具体化するブラシレスＤＣモータを組込んだ、プラスチ
ックのフレームを有するファンの断面図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 11/00 Ｈ０２Ｋ 11/00 Ｘ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 3H022 AA03 BA03 CA50 DA03 DA07 DA13 DA16 5H605 AA08 AA15 BB05 BB10 BB19 CC02 DD05 DD09 DD12 EC13 EC20 GG06 5H607 AA12 BB09 BB14 BB17 CC01 DD02 DD19 FF04 5H609 BB03 BB15 BB18 PP01 PP05 QQ02 QQ12 RR03 RR06 RR17 RR63 5H611 AA09 BB01 BB08 UA01 UB01

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 外部ロータブラシレスＤＣモータであって、 台板を有するステータアセンブリベースと、 ステータアセンブリベースに固定された巻線アセンブリと、 前記モータと関連付けられた電気回路とを有し、前記台板が前記電気回路と巻
    線アセンブリの間に配置され、囲みを画定するカバーがあり、前記電気回路が前
    記台板と前記カバーの間で、気密に密閉された前記囲みの中に位置付けられてい
    る、 外部ロータブラシレスＤＣモータ。
  2. 【請求項２】 前記電気回路が前記台板に取付けられているか、又は支持さ
    れている、請求項１のモータ。
  3. 【請求項３】 前記電気回路の熱発生部品が前記台板に取付けられている、
    請求項１のモータ。
  4. 【請求項４】 前記台板が、側壁を有する台板からなり、該側壁が前記電気
    回路が位置付けられる凹所を画定する、請求項１から３のいずれかのモータ。
  5. 【請求項５】 前記ステータアセンブリベースが前記巻線アセンブリを支持
    する手段を含む、請求項１から４のいずれかのモータ。
  6. 【請求項６】 前記ステータアセンブリベースがアルミニウム又は熱伝導性
    を有する他の材料から製造される、請求項１から５のいずれかのモータ。
  7. 【請求項７】 前記電気回路がその上に複数の素子を有するプリント基板の
    形をしている、請求項１から６のいずれかのモータ。
  8. 【請求項８】 前記プリント基板の素子のいくつか又はすべてが隣合う前記
    台板に対して前記プリント基板の反対の面に取付けられている、請求項１０のモ
    ータ。
  9. 【請求項９】 前記プリント基板の素子のいくつか又はすべてが前記台板に
    隣合う前記プリント基板の面に取付けられている、請求項１０のモータ。
  10. 【請求項１０】 前記素子が前記プリント基板の両面に取付けられている、
    請求項１０のモータ。
  11. 【請求項１１】 高熱発生素子が前記プリント基板の端から張り出し、直接
    前記台板に取付けられ、かくして、前記素子の熱が前記台板に伝導される、請求
    項１から１０のいずれかのモータ。
  12. 【請求項１２】 高熱発生素子が前記プリント基板の開口近くに取付けられ
    、前記台板からの突起物が前記開口を通して少なくとも１つの素子に接触し、該
    素子から前記台板に熱を伝導する、請求項１から１１のいずれかのモータ。
  13. 【請求項１３】 前記巻線アセンブリが巻線を有する複数の多極ステータ積
    層体からなるから、請求項１から１２のいずれかのモータ。
  14. 【請求項１４】 請求項１から１３のいずれかのモータが組込まれている、
    ファン。
  15. 【請求項１５】 前記フレームがプラスチック材料からなる、請求項１７の
    ファン。
  16. 【請求項１６】 前記モータがふた板を有し、該ふた板がファンハウジング
    の一部を構成する、請求項１７又は１８のファン。
  17. 【請求項１７】 外部ロータブラシレスＤＣモータであって、 台板を有するステータアセンブリベースと、 ステータアセンブリベースに固定された巻線アセンブリと、 前記モータと関連付けられた電気回路とを有し、前記台板が前記電気回路と巻
    線アセンブリの間に配置され、前記巻線アセンブリから垂れ下がる側壁を有し、
    該側壁が前記モータの熱を拡散する為の熱伝達路の一部を構成する、 外部ロータブラシレスＤＣモータ。
  18. 【請求項１８】 前記電気回路が前記台板に取付けられているか、又は支持
    されている、請求項１７のモータ。
  19. 【請求項１９】 電気回路の熱発生素子が前記台板に取付けられている、請
    求項１７のモータ。
  20. 【請求項２０】 前記側壁が電気回路が設置されている凹所を画定している
    、請求項１７から１９のいずれかのモータ。
  21. 【請求項２１】 前記台板にカバーがあり、該台板と前記カバーの間に電気
    回路が位置付けられている、請求項１７から２０のいずれかのモータ。
  22. 【請求項２２】 前記電気回路が囲みの中に収容されている、請求項１７か
    ら２０のいずれかのモータ。
  23. 【請求項２３】 前記囲みが気密に密閉されている、請求項２２のモータ。
  24. 【請求項２４】 前記ステータアセンブリベースが前記巻線アセンブリを支
    持する手段を含む、請求項１７から２３のいずれかのモータ。
  25. 【請求項２５】 前記ステータアセンブリベースがアルミニウム又は熱伝導
    性を有する他の材料から製造されている、請求項１７から２４のいずれかのモー
    タ。
  26. 【請求項２６】 前記電気回路がその上に複数の素子を有するプリント基板
    の形をしている、請求項１７から２５のいずれかのモータ。
  27. 【請求項２７】 前記プリント基板の素子のいくつか又はすべてが隣合う前
    記台板に対して前記プリント基板の反対の面に取付けられている、請求項２６の
    モータ。
  28. 【請求項２８】 前記プリント基板の素子のいくつか又はすべてが前記台板
    に隣合う前記プリント基板の面に取付けられている、請求項２６のモータ。
  29. 【請求項２９】 前記素子が前記プリント基板の両面に取付けられている、
    請求項２６のモータ。
  30. 【請求項３０】 高熱発生素子が前記プリント基板の端から張り出し、直接
    前記台板に取付けられ、かくして、前記素子の熱が前記台板に伝導される、請求
    項１７から２９のいずれかのモータ。
  31. 【請求項３１】 高熱発生素子が前記プリント基板の開口穴近くに取付けら
    れ、前記台板からの突起物が前記開口を通して少なくとも１つの素子に接触し、
    該素子から前記台板に熱が伝導される、請求項１７から３０のいずれかのモータ
    。
  32. 【請求項３２】 前記巻線アセンブリが巻線を有する複数の多極ステータ積
    層体からなる、請求項１７から３１のいずれかのモータ。
  33. 【請求項３３】 請求項１７から３２のいずれかのモータが組込まれている
    、ファン。
  34. 【請求項３４】 前記フレームがプラスチック材料からなる、請求項３３の
    ファン。
  35. 【請求項３５】 前記モータがふた板を有し、該ふた板がファンハウジング
    の一部を構成する、請求項３３又は３４のファン。
  36. 【請求項３６】 前記ファンによって使用中に発生する気流の中に前記側壁
    がある、請求項３３から３５のいずれかのファン。
  37. 【請求項３７】 気流を発生させるためのファンであって、該ファンは、フ
    ァンハウジングと外部ロータブラシレスＤＣモータを有し、該外部ロータブラシ
    レスＤＣモータは、台板を有するステータアセンブリベースと、前記ステータア
    センブリベースに固定された巻線アセンブリと、前記モータと関連付けられる電
    気回路とを有し、前記台板が前記電気回路と巻線アセンブリとの間に配置され、
    前記巻線アセンブリから垂れ下がる側壁を有し、該側壁がモータの熱を拡散する
    為の熱伝達路の一部を構成し前記ファンによって使用中に発生する気流の中にあ
    る、外部ロータブラシレスＤＣモータ。
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