JP2014003799A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

【課題】渡り線の取り回しや巻線構造を変更することなく、結線基板を変更するだけで、簡単に巻線の結線パターンを変更可能なブラシレスモータを提供する。
【解決手段】ブラシレスモータ１００は、複数の巻線２５が収容された電機子としてのステータと、永久磁石２４を有する励磁部としてのロータと、を備え、巻線２５の結線パターンを有する結線基板２に、ステータスタック２６のスロットに収容された巻線２５の端部２５ａを挿通させて、巻線２５の端部２５ａを結線基板２のランド３に半田付けするとともに、連結端子４を介して結線基板２と回路基板１を導通させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ステータスタックのスロット内の巻線の結線構造を改良したブラシレスモータに関する。

ブラシレスモータは、複数の巻線が巻回された電機子と、永久磁石を有する励磁部とを備える。冷却ファン等の軸流ファンには、通常、アウターロータ型のブラシレスモータが用いられている。アウターロータ型のブラシレスモータは、巻線を有する電機子を内側ステータとし、当該ステータの外周に、永久磁石を有する励磁部を外側ロータとして配設する。

巻線は、ステータスタックに形成された複数のスロットに収容される。たとえば、１２スロットを有するステータスタックの場合、２４本の渡り線を３相（ｕ相，ｖ相，ｗ相）に集約して結線処理しなければならない。したがって、巻線の渡り線の結線作業が煩雑であり、製造コストが増大していた。

そこで、巻線の結線作業の簡略化および効率化を図ることができる技術の開発が望まれている。巻線の結線作業の簡略化および効率化に関する先行技術として、ステータ鉄芯の絶縁カバー内に設けた導体に、複数のステータ巻線の各一端を共通接続して、導体を渡り線及びプリントパターンの代わりとする技術が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２００１−３２７１１０号公報

ところで、特許文献１の技術は、ステータ鉄芯の絶縁カバー内に設けた導体を渡り線及びプリントパターンの代わりとすることにより、巻線の結線作業の簡略化および効率化を図っている。

しかし、特許文献１の技術では、導体への渡り線の配線構造や巻線構造を変更しなければ、巻線の結線パターンを変更することはできなかった。たとえば、１２スロットのブラシレスモータでは、２４本の渡り線を３相（ｕ相，ｖ相，ｗ相）に集約して結線処理するが、渡り線の配線パターンによってモータの回転性能が異なる。

したがって特許文献１の技術は、巻線の配線パターンの設計変更の度に、導体への配線構造や巻線構造を変更しなければならず、却って巻線の結線作業の煩雑化を招いていた。

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、巻線の結線作業の簡略化および効率化を図り、結線時間を短縮して製造コストを低減することができるブラシレスモータの提供を目的とする。

さらに本発明は、渡り線の取り回しや巻線構造を変更することなく、結線基板を変更するだけで、簡単に巻線の結線パターンを変更することができるブラシレスモータの提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係るブラシレスモータは、複数の巻線が巻回された電機子としてのステータと、永久磁石を有する励磁部としてのロータと、を備える。

上記巻線の結線パターンを有する結線基板に、ステータスタックのスロットに収容された上記巻線の端部を挿通させ、該巻線の端部を上記結線基板のランドに半田付けする。前記結線基板と回路基板は、連結端子を介して導通させる。

本発明によれば、巻線の結線パターンを有する結線基板および連結端子を介して、巻線の端部と回路基板が電気的に接続される。

本発明に係るブラシレスモータは、巻線の多数の渡り線を個別に結線処理する必要がないので、巻線の結線作業の簡略化および効率化を図り、結線時間を短縮して製造コストを低減することができる。

また本発明に係るブラシレスモータは、巻線の渡り線の取り回しを変更することなく、巻線構造はそのままで、結線基板を変更するだけで、簡単に巻線の結線パターンを変更することができる。

本実施形態のブラシレスモータを適用した軸流ファンの断面図である。 本実施形態のブラシレスモータの断面図である。 本実施形態のブラシレスモータにおけるステータの要部の断面図である。

以下、図面を参照して、本実施形態に係るブラシレスモータについて説明する。

本実施形態に係るブラシレスモータは、巻線の結線パターンを有する結線基板および連結端子を介して、巻線の端部と回路基板を電気的に接続する。本実施形態によれば、巻線の渡り線の取り回しを変更することなく、巻線構造はそのままで、結線基板を変更するだけで、簡単に巻線の結線パターンを変更可能なブラシレスモータを提供できるようになる。

〔ブラシレスモータの構成〕
まず図１および図２を参照して、本実施形態のブラシレスモータを適用した軸流ファンについて説明する。図１は本実施形態のブラシレスモータを適用した軸流ファンの断面図である。図２は本実施形態のブラシレスモータの断面図である。

図１に示すように、軸流ファン２００は、ブラシレスモータ（以下、単に「モータ」という）１００の回転軸２１に取り付けられた羽根車１０の回転によって、回転軸２１の軸方向の一方から吸気し、軸方向の他方へと流体を吐出する送風装置である。軸流ファン２００は、構造が簡単で、静圧は小さいが、風量は大きいという特徴を有し、たとえば、パーソナルコンピュータの冷却ファンや、換気扇などに広く用いられる。

軸流ファン２００は、モータ１００の回転軸２１に取り付けられた羽根車１０と、当該羽根車１０の径方向の外周を囲むベンチュリケーシング（以下、単に「ケーシング」という）３０と、を備える。さらに軸流ファン２００は、モータ１００のベース部２２を支持するとともに、ケーシング３０を一体的に支持するフレーム４０を備える。

羽根車１０は、中央部にカップ状のハブ部１１を有する。ハブ部１１の周囲には、複数の羽根１２が放射線状に一体的に取り付けられる。各羽根１２は、回転軸２１の軸方向に対して傾斜させて設ける。

図１および図２に示すように、ハブ部１１の内部には、羽根車１０の回転駆動装置としてのモータ１００が設けられる。モータ１００は、複数の巻線２５が巻回された電機子としてのステータ１２０と、永久磁石２４を有する励磁部としてのロータ１１０と、を備える。ロータ１１０は、ほぼカップ状のロータヨーク２３、該ロータヨーク２３の中心部に圧入された回転軸２１、および永久磁石２４などを備える。ステータ１２０は、ステータスタック２６および当該ステータスタック２６のスロット（図示せず）に収容された巻線２５などを備える。

ロータヨーク２３はハブ部１１内に嵌入される。ロータヨーク２３の内周面には、永久磁石２４が固着される。ロータヨーク２３は、励磁部からの磁力線を閉じて、永久磁石２４の電磁誘導効果を最大にする機能を有する。またモータ１００の周辺機器が電磁誘導による磁界の影響を受けるのを防止する機能も有する。

ロータヨーク２３の構成材料としては、たとえば、ＳＣ材などの鉄系の磁性体が用いられるが、例示した材料に限定されない。

回転軸２１は軸受２７に回転可能に支承される。軸受２７は筒体状の軸受支持部２８の内面に固定される。軸受支持部２８は、ベース部２２の中央に形成される。

ステータスタック２６は、軸受支持部２８の外面に固定される。ステータスタック２６とロータヨーク２３の永久磁石２４とは、隙間を隔てて対向している。

ステータスタック２６は、薄肉のほぼリング状の金属板を板厚方向に複数積層して形成される。ステータスタック２６の金属板の構成材料としては、たとえば、性能とコストを両立するために珪素鋼板が望ましい。ステータスタック２６の各金属板は、たとえば、ワニス等の絶縁材を被覆して積層される。

ステータスタック２６の内周側には、不図示のティースが凸設されている。ティース間には、巻線２５を収容するための凹部としてのスロットが区画形成される。スロットは、ステータスタック２６の円周方向に沿って均等に配設される。

巻線２５の周囲は、絶縁体６で囲繞されている。絶縁体６としては、たとえば、合成樹脂が採用される。

次に、図３を参照して、本実施形態のブラシレスモータ１００における巻線２５の結線構造について説明する。本実施形態に係るブラシレスモータ１００は、巻線２５の結線構造に特徴を有する。図３は本実施形態のブラシレスモータにおけるステータの要部の断面図である。

図３に示すように、ベース部２２上には回路基板１が支持されている。回路基板１には、軸流ファン２００（図１参照）を制御するための配線パターンが形成されている。

ステータスタック２６に巻回された巻線２５のベース部側と回路基板１との間には、結線基板２が配設される。結線基板２には、巻線２５の結線パターンが形成されている。たとえば、１２スロットのモータの場合、２４本の渡り線を３相（ｕ相，ｖ相，ｗ相）に集約しなければならないが、結線基板２は当該３相に集約するための結線パターンを有する。

結線基板２の内周部は、絶縁体６によって支持されている。当該結線基板２を支持する絶縁体６は、巻線２５を囲繞するための絶縁体６を延出させて形成する。

結線基板２の内周部または外周部には、溝部２ａが形成されている。本実施形態では、結線基板２の内周部に、溝部２ａが形成されている。

結線基板２の溝部２ａには、ステータスタック２６のスロットに収容された巻線２５の端部２５ａが挿通される。当該結線基板２の溝部２ａに挿通された巻線２５の端部２５ａは、結線基板２の裏面に形成されたランド３に半田付け（図３の５参照）される。

なお、本実施形態では、結線基板２の内周部または外周部に溝部２ａを形成しているが、これに限定されず、巻線２５の端部２５ａを挿通させる部位は、結線基板２を貫通するスルーホールであっても構わない。しかしながら溝部２ａは、スルーホールに比して、巻線２５の端部の取り回しを容易に行うことができる。

巻線２５の端部２５ａがランド３に半田付けされた結線基板２は、連結端子４を介して、回路基板１と電気的に接続される。すなわち、巻線２５は、結線基板２および連結端子４を介して、回路基板１の配線パターンと導通している。

再び図１を参照すると、フレーム４０は、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金等によって形成される。フレーム４０の吸気側のベース部２２にモータ１００が設置される。フレーム４０は、筒体状のケーシング３０と一体的に形成されて、内部に羽根車１０を収容する。ベース部２２とケーシング３０は、放射状のスポーク４３で連結される。

さらに、ケーシング３０の吸気側および吐出側の周縁には、電子機器などにフレーム４０を固定するためのフランジ部５１、５２が設けられる。各フランジ部５１、５２は、それぞれケーシング３０の吸気側および吐出側から羽根車１０の径方向の外方へ向けて延設される。フランジ部５１、５２は、ケーシング３０の外周壁と連続する正方形状の取付部材である。各フランジ５１、５２の四隅には、取付ねじを螺合するためのねじ孔６１、６２が形成されている。

［ブラシレスモータの作用］
次に、図１から図３を参照して、本実施形態に係るブラシレスモータ１００の作用について説明する。

本実施形態に係るブラシレスモータ１００を備えた軸流ファン２００は、電子機器の筐体などを介して、吸気側フランジ部５１のねじ孔６１または吐出側フランジ部５２のねじ孔６２に不図示の取付けねじを螺合することにより、当該筐体などに取り付けられる。

たとえば、軸流ファン２００をパーソナルコンピュータ（ＰＣ）用の冷却ファンとして用いる場合は、ＰＣの筐体内面のファン取付部に吸気側フランジ部５１を取り付ける。また、本実施形態の軸流ファン２００を換気扇として用いる場合は、建屋内壁の開口部周縁部に吐出側フランジ部５２を取り付ける。

本実施形態において、軸流ファン２００の送風制御を変更する場合は、制御のための配線パターンを有する回路基板１を変更する。一方、モータ１００自体の回転性能などを変更する場合は、巻線２５の結線パターンを有する結線基板２を変更する。

従来、モータ１００自体の回転性能などを変更する場合は、導体への渡り線の配線構造や巻線構造を変更しなければ、巻線の結線パターンを変更することはできなかった。

しかし、本実施形態に係るブラシレスモータ１００は、巻線２５の結線パターンを有する結線基板２および連結端子４を介して、巻線２５の端部と回路基板１を電気的に接続している。したがって、本実施形態に係るブラシレスモータ１００は、巻線２５の渡り線の取り回しを変更することなく、巻線構造はそのままで、結線基板２を変更するだけで、簡単に巻線２５の結線パターンを変更することができる。

すなわち、本実施形態に係るブラシレスモータ１００は、結線基板２のランド３に巻線２５の端部２５ａを半田付け（図３の５参照）するとともに、連結端子４を介して、当該結線基板２と回路基板１を導通させるので、巻線２５の多数の渡り線を個別に結線処理する必要がない。

本実施形態に係るブラシレスモータ１００は、巻線２５の結線作業の簡略化および効率化を図り、結線時間を短縮して製造コストを低減することができるものである。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

上記の実施形態では、アウターロータ型のブラシレスモータについて説明したが、これに限定されず、本発明はインナーロータ型のブラシレスモータにも適用しうる。インナーロータ型のブラシレスモータは、巻線を有する電機子を外側ステータとし、当該ステータの内部に、永久磁石を有する励磁部を内側ロータとして配設する。

１ 回路基板、
２ 結線基板、
２ａ 溝部、
３ ランド、
４ 連結端子、
５ 半田付け、
２４ 永久磁石、
２５ 巻線、
２６ ステータスタック。

Claims (4)

1. 複数の巻線が巻回された電機子としてのステータと、永久磁石を有する励磁部としてのロータと、を備えるブラシレスモータであって、
   巻線の結線パターンを有する結線基板に、ステータスタックのスロットに収容された前記巻線の端部を挿通させ、該巻線の端部を前記結線基板のランドに半田付けするとともに、前記結線基板と回路基板とを連結端子を介して導通させたことを特徴とするブラシレスモータ。
2. 前記巻線の端部は、前記結線基板の内周部または外周部に形成された溝部に挿通されることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
3. 前記結線基板は、絶縁体に支持されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブラシレスモータ。
4. 前記結線基板を支持する絶縁体は、前記巻線を囲繞するための絶縁体を延出させて形成することを特徴とする請求項３に記載のブラシレスモータ。