JP2011066980A - Ｄｃブラシレスモータ及び換気扇 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性が高く、電子部品に応力が発生し難く、電気的な接続不良が発生し難いＤＣブラシレスモータを得ること。
【解決手段】金属製のフレームと、コイルが巻装され前記フレームに嵌合されたステータと、前記ステータの後側に立設され前記コイルの端末が絡められたピンと、中央に後軸受保持部が形成され外周部に外筒部及び貫通孔が形成され前記ステータの後から前記外筒部が前記フレームに圧入され前記貫通孔に前記ピンが挿通された樹脂製のブラケットと、前記ピンが挿通された貫通孔を塞ぐ防湿シールと、前記ステータ内に配置されるロータと、電子部品を実装し前記ブラケットの後側に配置され前記ピンに導電接続される回路基板と、前端外周部に前記フレームのフレームフランジと締結されるカバーフランジが形成され前記ブラケットの外筒部に外嵌されて前記フレームに締結され前記電子部品と接触して熱を放熱する金属製のカバーと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＤＣブラシレスモータ及びＤＣブラシレスモータにより送風ファンが駆動される換気扇に関する。

従来、ケース内にロータ、ステータなどが密蔽され、該ロータの回転を検出するセンサと、該センサの出力信号が供給される周辺回路と、該周辺回路の出力信号に応じて回転駆動するワンチップインバータとを備えた電動機において、該ワンチップインバータ、該センサおよび該周辺回路を該ケース内の底面に配置してモールド樹脂によりモールドし、該ケースを該ワンチップインバータの放熱手段とするとともに耐湿性を向上させた電動機が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１２８４１７号公報（第４、５頁、図１、２）

しかしながら、上記従来の技術によれば、ワンチップインバータ、センサおよび周辺回路をケース内でモールド樹脂によりモールドしている。そのため、製造工程においてモールド樹脂の硬化時間が必要であり生産性が悪い、という問題があった。また、モールド樹脂の熱歪量と電子部品の熱歪量の差により電子部品に応力が発生して故障し易い、という問題があった。さらに、下ケース内とステータコイルを電気的に接続するときに、接続不良が発生する、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、生産性が高く、電子部品に応力が発生し難く、電気的な接続不良が発生し難いＤＣブラシレスモータを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、前端板中央に前軸受保持部が形成され筒状胴部の後端外周部にフレームフランジが形成された金属製のフレームと、コイルが巻装され前記フレームの筒状胴部内に嵌合されたステータと、前記ステータの後側に立設され前記コイルの端末が絡められたピンと、中央に後軸受保持部が形成され外周部に外筒部及び貫通孔が形成され前記ステータの後から前記外筒部が前記フレームの筒状胴部に圧入され前記貫通孔に前記ピンが挿通された樹脂製のブラケットと、前記ピンが挿通された貫通孔を塞ぐ防湿シールと、前軸受が前記フレームの前軸受保持部に保持され後軸受が前記ブラケットの後軸受保持部に保持され前記ステータ内に配置されるロータと、電源回路及び駆動回路を構成する電子部品を実装し前記ブラケットの後側に配置され前記ピンに導電接続される回路基板と、前端外周部に前記フレームフランジと締結されるカバーフランジが形成され前記ブラケットの外筒部に筒状胴部が外嵌されて前記フレームに締結され前記電子部品と接触して該電子部品の熱を放熱する金属製のカバーと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、生産性が高く、電子部品に応力が発生し難く、電気的な接続不良が発生し難いＤＣブラシレスモータが得られる、という効果を奏する。

図１は、本発明にかかるＤＣブラシレスモータの実施の形態１を示す部分断面図である。 図２は、図１のＡ部拡大図である。 図３は、本発明にかかるＤＣブラシレスモータの実施の形態２を示す部分断面図である。 図４は、本発明にかかるＤＣブラシレスモータの実施の形態３を示す部分断面図である。 図５は、図４のＢ部拡大図である。 図６は、本発明にかかるＤＣブラシレスモータを搭載した換気扇の断面図である。

以下に、本発明にかかるＤＣブラシレスモータ及び換気扇の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明にかかるＤＣブラシレスモータの実施の形態１を示す部分断面図であり、図２は、図１のＡ部拡大図である。図１及び図２に示すように、実施の形態１のＤＣブラシレスモータ９１は、前端板１ｔの中央に前軸受保持部１ａが形成され筒状胴部１ｄの後端外周部にフレームフランジ１ｂが形成され、全体としてキャップ状に形成された金属製のフレーム１と、コイル２ａが巻装された鉄心２ｂからなりフレーム１の筒状胴部１ｄ内に嵌合されたステータ２と、シャフト３ａが嵌入され前軸受３ｂ及び後軸受３ｃが装着され前軸受３ｂをフレーム１の前軸受保持部１ａに保持させてステータ２内に配置されるロータ３と、中央に後軸受３ｃを保持する後軸受保持部４ａが形成され、外周部に外筒部４ｂが形成され、ステータ２の後から外筒部４ｂがフレーム１の筒状胴部１ｄに圧入される樹脂製円盤状のブラケット４と、を備えている。

ブラケット４は、鉄心２ｂの後端面に前端面を当接させることにより軸方向に位置決めされる。ブラケット４の外筒部４ｂの外径寸法は、フレーム１の内径寸法に対してシマリバメとなるような寸法に形成されている。また、ブラケット４の外筒部４ｂの外周面は、全周に亘ってフレーム１の内周面に接触している。前軸受３ｂがフレーム１の前軸受保持部１ａに保持され、後軸受３ｃがブラケット４の後軸受保持部４ａに保持される。

ブラケット４の外周部（外筒部４ｂの内側）には、３ヶ所に軸方向の貫通孔４ｃが形成されている。貫通孔４ｃには、ステータ２の後側に立設されたピン２ｃが挿通される。ピン２ｃは、ステータ２のコイル２ａの端末と回路基板５とを導電接続する。

貫通孔４ｃは、ステータ２側（モータ部１１側）の内径が大きく、回路基板５側（回路部１２側）の内径がピン２ｃとの間隙が小さくなるように、テーパ孔となっている。貫通孔４ｃにピン２ｃを挿通した後、モータ部１１側から回路部１２側への空気の浸入を防ぐために、ピン２ｃとの間隙を塞ぐように速乾性の防湿シール６が施されている。

ブラケット４の回路部１２側に、ピン２ｃを挿通させるようにして回路基板５を取付け（配置し）、ピン２ｃと回路基板５とをハンダ等により導電接続する。回路基板５には、ＤＣブラシレスモータ９１を回転させるための駆動回路や電源回路等を構成する電子部品７が実装されている。

金属製のカバー８の筒状胴部８ｄをブラケット４の外筒部４ｂに外嵌し、フレームフランジ１ｂにカバー８の前端外周部に形成されたカバーフランジ８ｂを当接させてネジ等により締結する。カバー８の後端板８ｔには、円環状の絞り部８ａが形成されていて、発熱するＩＣやダイオードブリッジ等の電子部品７に絞り部８ａの底面が接触し、電子部品７の熱をカバー８の表面から放熱する。

外部から商用交流電圧を投入すると、回路基板５に搭載された電源回路（図示せず）により直流電圧に変換され、駆動回路（図示せず）でスイッチングが行なわれ、ピン２ｃを介してステータ２のコイル２ａに所定方向の電流が流れ、ロータ３が回転する。

ブラケット４は、ＰＰＳ等の樹脂製であり絶縁性を有するので、コイル２ａ、ピン２ｃ及び回路基板５とフレーム１及びカバー８との間の半径方向の沿面距離を確保することができる。また、コイル２ａとブラケット４との間のスペース、及び、回路基板５とブラケット４との間のスペースは不要であり（接触させてもよい）、ＤＣブラシレスモータ９１の軸方向寸法を小さくすることができる。

ブラケット４は、鉄心２ｂの後端面に前端面を当接させることにより軸方向に位置決めされているので、ブラケット４が軸心に対して傾くことはない。また、ブラケット４は、フレーム１に圧入されているので、フレーム１の前軸受保持部１ａとブラケット４の後軸受保持部４ａとの同軸度が高く、シャフト３ａ及びロータ３を高精度に組立てることができる。

貫通孔４ｃは、モータ部１１側の内径が大きいテーパ孔となっているので、コイル２ａの端末をピン２ｃに絡げるための空間が確保され、ブラケット４をフレーム１に圧入するときに、絡げた端末が断線する恐れはない。

フレーム１にブラケット４が圧入され、貫通孔４ｃには、ピン２ｃとの間隙を塞ぐように防湿シール６が施されているので、モータ部１１と、回路部１２とを気密に分離することができ、回路部１２における湿気、結露等の悪影響を回避することができる。回路部１２の耐湿性能が高いので、モールドやポッティングの作業時間や工程数を削減することができる。

電子部品７にカバー８の絞り部８ａの底面が接触し、電子部品７の熱をカバー８の表面全体から放熱するので、電子部品７の温度上昇を抑えることができる。

また、電子部品７と絞り部８ａの底面との間に、絶縁性とクッション性を有する放熱シートを介在させてもよく、このようにすれば、軸方向の組立て誤差による電子部品７への圧力を放熱シートにより吸収することができる。

また、ＤＣブラシレスモータ９１の異常時（電子部品７の温度上昇等による故障）にも、電子部品７等を金属製のカバー８で覆っているため、安全に停止することができる。

実施の形態２．
図３は、本発明にかかるＤＣブラシレスモータの実施の形態２を示す部分断面図である。図３に示すように、実施の形態２のＤＣブラシレスモータ９２は、ブラケット２４の外筒部２４ｂの外周部にブラケットフランジ２４ｆを設け、ブラケットフランジ２４ｆをフレームフランジ１ｂとカバーフランジ８ｂとで挟み込むようにし、ブラケット２４の軸方向の位置決めをしている。

ブラケットフランジ２４ｆの外径は、フレームフランジ１ｂ及びカバーフランジ８ｂの外径と同一とし、厚さは１ｍｍ以上とする。ブラケットフランジ２４ｆをフレームフランジ１ｂとカバーフランジ８ｂとで挟み込んで固定することにより、フレーム１に圧入されたブラケット２４が、樹脂と金属の熱膨張率の差により、軸方向にずれるのを防止することができる。

実施の形態３．
図４は、本発明にかかるＤＣブラシレスモータの実施の形態３を示す部分断面図であり、図５は、図４のＢ部拡大図である。図４及び図５に示すように、実施の形態３のＤＣブラシレスモータ９３は、カバー３８の筒状胴部に、パンチ等により、内側に突出する複数（例えば、円周上に等間隔に３ヶ所）の突起３８ｔを設け、フレーム１に圧入されてステータ２に当接したブラケット４の外筒部４ｂの後端部を突起３８ｔで押さえるようにしている。

実施の形態３のＤＣブラシレスモータ９３は、温度変化により、ブラケット４が膨張又は収縮しても、ブラケット４の軸方向位置がずれることはない。

実施の形態４．
図６は、本発明にかかるＤＣブラシレスモータを搭載した換気扇の断面図である。図６に示すように、換気扇１００のボディー４１には、実施の形態１〜３のＤＣブラシレスモータ９１〜９３のいずれかが搭載され、シャフト３ａには、送風ファン４２が取付けられている。天井板４３にボディー４１を設置し、グリル４４を下からボディー４１に取付ける構造となっている。

ＤＣブラシレスモータ９１〜９３を回転させ、送風ファン４２が回転すると、図６に矢印で示す空気の流れが発生する。実施の形態１で説明したように、ＤＣブラシレスモータ９１（９２、９３）は、回路部１２とモータ部１１がブラケット４で仕切られていて、モータ部１１は、空気の流れに晒されるが、回路部１２は空気の流れから遮断された空間になっているため高湿度にならず、高湿度雰囲気、例えば、浴室等の換気に用いることができる。また、ＤＣブラシレスモータ９１〜９３は、小型化することができるので、換気扇１００を小形化することができ、天井裏などに設置し易い。

以上のように、本発明にかかるＤＣブラシレスモータ及び換気扇は、浴室用換気扇に適している。

１ フレーム
１ａ 前軸受保持部
１ｂ フレームフランジ
１ｄ 筒状胴部
１ｔ 前端板
２ ステータ
２ａ コイル
２ｂ 鉄心
２ｃ ピン
３ ロータ
３ａ シャフト
３ｂ 前軸受
３ｃ 後軸受
４ ブラケット
４ａ 後軸受保持部
４ｂ 外筒部
４ｃ 貫通孔
５ 回路基板
６ 防湿シール
７ 電子部品
８ カバー
８ａ 絞り部
８ｂ カバーフランジ
８ｄ 筒状胴部
８ｔ 後端板
１１ モータ部
１２ 回路部
２４ ブラケット
２４ｂ 外筒部
２４ｆ ブラケットフランジ
３８ カバー
３８ｔ 突起
４１ ボディー
４２ 送風ファン
４３ 天井板
４４ グリル
９１、９２、９３ ＤＣブラシレスモータ
１００ 換気扇

Claims (6)

1. 前端板中央に前軸受保持部が形成され筒状胴部の後端外周部にフレームフランジが形成された金属製のフレームと、
   コイルが巻装され前記フレームの筒状胴部内に嵌合されたステータと、
   前記ステータの後側に立設され前記コイルの端末が絡められたピンと、
   中央に後軸受保持部が形成され外周部に外筒部及び貫通孔が形成され前記ステータの後から前記外筒部が前記フレームの筒状胴部に圧入され前記貫通孔に前記ピンが挿通された樹脂製のブラケットと、
   前記ピンが挿通された貫通孔を塞ぐ防湿シールと、
   前軸受が前記フレームの前軸受保持部に保持され後軸受が前記ブラケットの後軸受保持部に保持され前記ステータ内に配置されるロータと、
   電源回路及び駆動回路を構成する電子部品を実装し前記ブラケットの後側に配置され前記ピンに導電接続される回路基板と、
   前端外周部に前記フレームフランジと締結されるカバーフランジが形成され前記ブラケットの外筒部に筒状胴部が外嵌されて前記フレームに締結され前記電子部品と接触して該電子部品の熱を放熱する金属製のカバーと、
   を備えることを特徴とするＤＣブラシレスモータ。
2. 前記ブラケットの貫通孔は、前記ステータ側の内径が大きく、前記回路基板側の内径が小さいテーパ孔となっていることを特徴とする請求項１に記載のＤＣブラシレスモータ。
3. 前記電子部品と前記カバーとを、間に放熱シートを介在させて接触させたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＤＣブラシレスモータ。
4. 前記ブラケットの外筒部の外周部にブラケットフランジを設け、該ブラケットフランジを前記フレームフランジと前記カバーフランジとで挟み込むようにして、前記ブラケットの軸方向の位置決めをすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のＤＣブラシレスモータ。
5. 前記カバーの筒状胴部に、内側に突出する複数の突起を設け、前記フレームに圧入されて前記ステータに当接した前記ブラケットの外筒部の後端部を前記突起で押さえるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のＤＣブラシレスモータ。
6. 請求項１〜５のいずれか１つに記載のＤＣブラシレスモータにより送風ファンが駆動される換気扇。

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