JP2011160522A - ブラシレスｄｃモータおよびそれを用いた軸流ファン - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板をインシュレータに確実に保持してホールＩＣの出力電圧の変動を低減したブラシレスＤＣモータおよびそれを用いた軸流ファンを提供する。
【解決手段】ステータコア１１を覆って絶縁するインシュレータ１２を備えてなるステータ８と、ロータ９と、回路基板２５とを具備し、インシュレータ１２に回路基板２５を保持固定したブラシレスＤＣモータにおいて、インシュレータ１２は円筒部と、円筒部から外側へ放射状に伸長しステータコア１１を覆う腕部を備え、円筒部には係合爪１４ｅを形成した係合部１４ｄを形成し、インシュレータ１２の円筒部と係合爪１４ｅとの間に回路基板２５と弾性部材２６を介装して回路基板２５をインシュレータ１２に保持固定している。
【選択図】図２

Description

本発明は、ブラシレスＤＣモータおよびそれを用いた軸流ファンに関し、特にブラシレスＤＣモータのステータに回路基板を保持する保持構造に関する。

従来、回転駆動部にブラシレスＤＣモータを用いたものとして、例えば、ＯＡ機器の冷却ファンとして用いられる軸流ファンがある。ブラシレスＤＣモータはロータとステータから構成され、ロータにはインペラが固着され、ステータはステータコアとインシュレータとコイルから構成される。そして、コイルに励磁電流を流すための電子部品を実装した回路基板がインシュレータに取り付けられている。回路基板をインシュレータに取り付ける場合、インシュレータに植設した端子ピンを回路基板のスルーホールに挿通し半田付けにて接続した構成が一般的であるが、インシュレータに回路基板保持部を形成し、回路基板の挿入孔に回路基板保持部を挿入して回路基板保持部の先端を回路基板に係合させて回路基板をインシュレータに固定した構成がある（例えば、特許文献１参照）。

図６は、特許文献１に記載の冷却ファンである。モータ１００はステータ部とロータ部を備え、ロータ部は、略円筒状のロータマグネット１２１と、ロータマグネット１２１の外周部を保持する円筒部を有するロータホルダ１２２とを備え、ロータホルダ１２２の外側には円筒部１２３と、その外周面に形成された羽根１２４からなるインペラ１２０が固定されている。ステータ部は、コイル１３１が巻回されたステータコア１３２と、コイル１３１の電線端部が電気的に接続されるランド１３６が設けられた回路基板１３５とを備えている。回路基板１３５にはロータマグネット１２１の回転に伴う磁極の変化を検出するホールＩＣやコイル１３１への励磁電流を制御する駆動ＩＣなどの電子部品が搭載されている。インシュレータ１３３には係合爪１３４が形成され、係合爪１３４が回路基板１３５に形成された孔に挿入され係合することによって、回路基板１３５がインシュレータ１３３に保持される。

特開２００９−１４８１０３号公報

特許文献１に記載された冷却ファンは、インシュレータ１３３に形成された係合爪１３４を回路基板１３５の孔に挿入して係合することにより回路基板１３５を保持する構成であるが、回路基板１３５の厚さ寸法のバラツキや係合爪１３４の寸法のバラツキによりロータマグネット１２１とホールＩＣとの間の距離にバラツキが生じ、この結果、ホールＩＣの出力電圧が変動し、ロータマグネット１２１の磁極変化を正常に検出できず、コイル１３１へ流す励磁電流の方向の制御ができなくなり、モータ１００の正常な回転制御ができなくなる虞がある。また、回路基板１３５の厚さ寸法のバラツキや係合爪１３４の寸法のバラツキにより回路基板１３５の保持にガタツキが生じる、あるいは回路基板１３５が保持できなくなるといった虞もある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、回路基板をインシュレータに確実に保持してホールＩＣの出力電圧の変動を低減したブラシレスＤＣモータおよびそれを用いた軸流ファンを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、ステータコアを覆って絶縁するインシュレータを備えてなるステータと、ロータと、回路基板とを具備し、前記インシュレータに前記回路基板を保持固定したブラシレスＤＣモータにおいて、前記インシュレータは円筒部と、該円筒部から外側へ放射状に伸長し前記ステータコアを覆う腕部を備え、前記円筒部には係合爪を形成した係合部を形成し、前記インシュレータの円筒部と前記係合爪との間に前記回路基板と弾性部材を介装して前記回路基板を前記インシュレータに保持固定したことを特徴とする。

本発明のブラシレスＤＣモータおよびそれを用いた軸流ファンによれば、回路基板をインシュレータに確実に保持することができるので、ホールＩＣの出力電圧の変動を低減してロータマグネットの磁極変化を正常に検出し、正常な回転制御を維持できると共に、回路基板の微動によって生じる振動・騒音を防止できる。

本発明のブラシレスＤＣモータを示す図であって、軸流ファンを構成した図である。 図１に示すブラシレスＤＣモータの拡大断面図である。 図１に示す下側インシュレータの斜視図である。 図３に示すインシュレータの平面図である。 図４のＤ−Ｄ箇所での断面図である。 従来のブラシレスＤＣモータによる冷却ファンを示した図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明による一実施形態を示すブラシレスＤＣモータで、ブラシレスＤＣモータを用いて軸流ファンを構成した図、図２は図１に示すブラシレスＤＣモータの拡大断面図、図３は図１に示す下側インシュレータの斜視図、図４は図３に示すインシュレータの平面図、図５は図４のＤ−Ｄ箇所での断面図である。

軸流ファン１において、２は外形状が長方形（縦長）で回転軸に直角な面での断面が正方形からなるケーシングである。ケーシング２は上ケーシング３と下ケーシング４から構成され、上ケーシング３の中央部には略円形の通風孔が形成され、その内周面はベンチュリー部を形成しており、上ケーシング３の一方側を下ケーシング４の内側に嵌合させて一体構造を形成している。

下ケーシング４の中央部には、収納部５が複数の固定羽根６によって保持固定されている。したがって、この固定羽根６は収納部５の外周面に配設されると共に下ケーシング４に連結している。下ケーシング４と収納部５と固定羽根６は熱可塑性樹脂にて射出成形で一体成形される。また、固定羽根６は収納部５の外周面で円周方向に等間隔で配設され、いずれも適切に湾曲している。この収納部５の上面にはファンモータ７が配設されている。ファンモータ７は、ブラシレスＤＣモータで構成され、ステータ８とロータ９に装着されたインペラ１０とを含んでいる。なお、ケーシング２は四角柱の形状に限定されるものではなく、円筒形状であっても勿論よい。また、ケーシング２は上ケーシング３と下ケーシング４が一体成形にて構成されたものであっても勿論よい。

ステータ８は積層したステータコア１１と、ステータコア１１に装着されたインシュレータ１２と、インシュレータ１２に巻回されたコイル１５と、円筒状のベアリングライナー１６とから構成されている。円筒状のベアリングライナー１６の外周にステータコア１１が固着され、ベアリングライナー１６の内側には所定間隔を隔てて２個の玉軸受１７，１８が保持されている。

ステータコア１１に装着するインシュレータ１２は樹脂製からなる絶縁体で、上側インシュレータ１３と下側インシュレータ１４とからなり、ステータコア１１の軸方向両側から被せて装着し、そしてインシュレータ１２の上からコイル１５が巻回される。

インペラ１０は、円筒部を有するインペラ本体１０ａの外周に複数枚の回転羽根１０ｂを回転方向に等間隔で備えている。回転羽根１０ｂは前縁と後縁を有する翼型であって、流入する空気を受け入れたり誘導したりするための独特な曲率を備えている。インペラ１０は熱可塑性樹脂にて射出成形で一体に成形される。インペラ本体１０ａの円筒部の内周には有底円筒状のバックヨーク２１が填め込み装着されている。バックヨーク２１の内周には中空円筒状のロータマグネット２２が装着されている。バックヨーク２１の中央部にはボス部２１ａを備え、シャフト２０の他端はボス部２１ａによってバックヨーク２１と一体に形成されている。このため、インペラ１０はシャフト２０の回転に伴い、シャフト２０を中心に回転羽根１０ｂが回転するように構成されている。また、ボス部２１ａと玉軸受１７の内輪との間には玉軸受１７に予圧を付与するためのコイルばね２４が介装される。玉軸受１７，１８には、シャフト２０が挿入されて回転可能に支持される。シャフト２０の一方端には寸法調整用としてシム２３を介してＥ型止め輪１９が装着されており、シャフト２０の抜止めと軸方向の位置決めがなされている。

下側インシュレータ１４の底面側にはロータマグネット２２の磁極の変化を検出するホールＩＣやコイルに励磁電流を流すための電子部品を実装した回路基板２５が取り付けられる。この回路基板２５の取り付け手段について説明する。

図３は下側インシュレータ１４の形状の一例を示した斜視図、図４は図３の平面図、図５は図４のＤ−Ｄ箇所での断面図ある。図３〜図５に示すように、下側インシュレータ１４は円筒部１４ａと、この円筒部１４ａから外側へ放射状に伸長する複数の腕部１４ｂを備えており（本実施形態では９箇所の腕部１４ｂ）、この腕部１４ｂはステータコア１１のティース１１ａを覆う。ステータコア１１に上側インシュレータ１３と下側インシュレータ１４を装着した後、各々の腕部１４ｂにコイル１５が巻回される。

下側インシュレータ１４の腕部１４ｂにおける半径方向の内周側には貫通穴１４ｃが形成され、この貫通穴１４ｃに接した円筒部１４ａには、先端に係合爪１４ｅを備えた係合部１４ｄが一体に形成されている。この係合部１４ｄは円周方向で均等の角度の箇所に形成されており、本実施形態では、３つの係合部１４ｄが形成されている。そして、各係合部１４ｄの両側には切欠部１４ｆが形成されている。なお、切欠部１４ｆは各係合部１４ｄの両側に形成しているが、これに限定されるものではなく、少なくとも一方側に切欠部１４ｆが形成された構成であればよい。

図に示すように、係合爪１４ｅが軸方向で腕部１４ｂと重なる位置に形成されているため、樹脂の射出成形にて下側インシュレータ１４を成形する場合には上型と下型による金型での製造が難しい。このため、下側インシュレータ１４を製造するための成形金型の複雑化を招き、コストが高くなってしまう。この問題を解決するために、本実施形態における下インシュレータ１４では、係合爪１４ｅと重なる位置に貫通穴１４ｃを形成することにより、上型と下型の内、一方の金型の一部をこの貫通穴に挿通させて係合爪１４ｅとなる箇所に金型を配設できるようにしている。これによって上型と下型による金型を使用して係合爪１４ｅを成形することができる結果、金型を複雑にすることなく容易に製造できる。なお、上側インシュレータ１３の基本構造は下側インシュレータ１４と同じで、上側インシュレータ１３には係合爪１４ｅを備えた係合部１４ｄが形成されていない点でのみ相違する。

回路基板２５は、円板状の形状からなり、その中央に開口を有し、開口の周縁には開口の中心に向かって半径方向に伸長する突起部２５ａが３箇所形成されている。そして、回路基板２５の開口に係合部１４ｄを挿通させ、回路基板２５の３箇所の突起部２５ａを下側インシュレータ１４の切欠部１４ｆに合わせて位置決めする。そして、係合爪１４ｅと回路基板２５との間に、例えば、円盤状のゴムパッキンやＯリングのような弾性部材２６を介装させて回路基板２５を下側インシュレータ１４の底面側に保持する。このとき、回路基板２５の突起部２５ａが下側インシュレータ１４の切欠部１４ｆの面上に載置されることによって、回路基板２５の軸方向の位置が規制され、所定の位置に位置決めされる。この位置決めによって、ロータマグネット２２と回路基板２５に実装したホールＩＣとの間隔は所定の位置に設定されることになる。

このように、係合爪１４ｅと回路基板２５との間に弾性部材２６を介装して回路基板２５を下側インシュレータ１４の底面側に保持する構成としたので、回路基板２５の厚さや係合部１４ｄの寸法に多少のバラツキがあっても弾性部材２６によってバラツキを吸収できる結果、ロータマグネット２２と回路基板２５に実装したホールＩＣとの間隔を一定に保つことができるので、ロータマグネット２２の磁極変化を安定して検出できる。

また、回路基板２５を下側インシュレータ１４に確実に保持固定することができる結果、回路基板２５の微動によって生じる振動・騒音を防止できる。

また、本実施形態では、上述の通り、係合爪１４ｅと回路基板２５との間に弾性部材２６を介装して回路基板２５を下側インシュレータ１４の底面側に保持する構成にて説明したが、これに限定されるものではないことは勿論である。例えば、下側インシュレータ１４の円筒部１４ａ上に形成した絶縁壁１４ｇと円筒部１４ａとの半径方向での差による段差部１４ｈに弾性部材２６を載置し、弾性部材２６と係合爪１４ｅとの間に回路基板２５を介装した構成であってもよい。また、段差部１４ｈは上述の構成に限定されるものではなく、弾性部材２６が載置できる構成であればよく、例えば、円筒部１４ａの外周面で、その一部が外側に膨出する箇所を形成し、この膨出箇所の上面を段差部として用いてもよいことは勿論である。このような弾性部材２６を段差部に載置して、弾性部材２６と係合爪１４ｅとの間に回路基板２５を介装した構成であっても本願発明の効果を奏する。

１ 軸流ファン
２ ケーシング
３ 上ケーシング
４ 下ケーシング
５ 収納部
６ 固定羽根
７ ファンモータ
８ ステータ
９ ロータ
１０ インペラ
１０ａ インペラ本体
１０ｂ 回転羽根
１１ ステータコア
１１ａ ティース
１２ インシュレータ
１３ 上側インシュレータ
１４ 下側インシュレータ
１４ａ 円筒部
１４ｂ 腕部
１４ｃ 貫通穴
１４ｄ 係合部
１４ｅ 係合爪
１４ｆ 切欠部
１４ｇ 絶縁壁
１４ｈ 段差部
１５ コイル
１６ ベアリングライナー
１７ 玉軸受
１８ 玉軸受
１９ Ｅ型止め輪
２０ シャフト
２１ バックヨーク
２１ａ ボス部
２２ ロータマグネット
２３ シム
２４ コイルばね
２５ 回路基板
２５ 突起部
２６ 弾性部材

Claims (8)

1. ステータコアを覆って絶縁するインシュレータを備えてなるステータと、ロータと、回路基板とを具備し、前記インシュレータに前記回路基板を保持固定したブラシレスＤＣモータにおいて、
   前記インシュレータは円筒部と、該円筒部から外側へ放射状に伸長し前記ステータコアのティースを覆う腕部を備え、前記円筒部には係合爪を形成した係合部を形成し、前記インシュレータの円筒部と前記係合爪との間に前記回路基板と弾性部材を介装して前記回路基板を前記インシュレータに保持固定したことを特徴とするブラシレスＤＣモータ。
2. 前記回路基板は円板状の形状からなり、その中央に開口を有し、該開口の中心に向かって半径方向に伸長する突起部が前記開口の周縁に形成され、前記突起部が前記インシュレータの切欠部に係合して前記切欠部の面上に搭置することによって軸方向での位置決めがなされ、前記回路基板と前記係合爪との間に前記弾性部材を介装して前記回路基板を前記インシュレータに保持固定してなることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータ。
3. 前記インシュレータの前記円筒部に形成した段差部に前記弾性部材を搭置し、該弾性部材と前記係合爪との間に前記回路基板を介装して前記回路基板を前記インシュレータに保持固定してなることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスＤＣモータ。
4. 前記段差部が前記円筒部と、前記円筒部の上面に形成した絶縁壁との間に形成された箇所であることを特徴とする請求項３に記載のブラシレスＤＣモータ。
5. 前記段差部が前記円筒部の外周面の一部が径方向に膨出する箇所であることを特徴とする請求項３に記載のブラシレスＤＣモータ。
6. 前記係合部が前記回路基板の前記開口を挿通してなることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載のブラシレスＤＣモータ。
7. 前記弾性部材がＯリングであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のブラシレスＤＣモータ。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載のブラシレスＤＣモータを備え、前記ロータにインペラが備えられてなることを特徴とする軸流ファン。