JP2015122850A - ブラシレスｄｃモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 ブラシレスＤＣモータを備え、該モータの性能を低下させることなく、コストの上昇を押さえることのできるブラシレスＤＣモータを提供する。【解決手段】 ブラシレスＤＣモータ１０であって、回転軸２１を有する直流用のモータ部２０と、前記モータ部２０を収納し、前方に前記回転軸２１の一端を突出させ、後方に開口３１を有するモータケース３０と、前記モータケース３０の後方に底部４０Ｂを配置させて前記モータケース３０に固定されるカップ状ケース４０と、前記カップ状ケース４０の開口４２を覆って配置される蓋部６０と、前記モータ部２０に直流電圧を供給するための交流直流変換回路５０と、を備え、前記交流直流変換回路５０が前記カップ状ケース４０に内蔵されている。【選択図】図１

Description

本発明はブラシレスＤＣモータに関する。

たとえば換気扇などに使用されるモータは、従来、交流モータが主として用いられてきた。しかし、交流モータは、風量のコントロールが難しく、使用環境での必要な特性を有するモータを選択せねばならなかった。

それ故、交流モータをブラシレスＤＣモータに変更し、制御回路を搭載することにより、使用環境に関係なく必要な特性に制御することにより一定の風量を得る構成のものが知られるに至っている。しかし、ブラシレスＤＣモータに切り替える場合、交流直流変換回路が必要になり、それを配置させるための空間が不可欠となる。

下記特許文献１では、モータ側に交流直流変換回路を配置することによって、容易に交流モータをブラシレスＤＣモータに置き換えられる構造のものが開示されている。しかし、特許文献１のようにブラシレスＤＣモータの後方に交流直流変換回路を搭載した場合、該モータから発せられる熱により次のような不具合を生じる恐れがある。すなわち、電源回路の使用可能な最大電流は、該回路のトランス巻線あるいはパワートランジスタなどの許容温度により決まっている。このため、電源自体の発熱によってたとえば最大電流１．０Ａまで使用できる電源がモータ側からの温度上昇分が加わることにより、トランス巻線、パワートランジスタなどの温度が１．０Ａでは許容温度を越えてしまい、最大電流がたとえば０．８Ａなどの低い値となってしまう。また、換言すれば、モータ側からの温度上昇分が加われば、トランス巻線、パワートランジスタなどの温度が許容温度を越えることになるため、放熱板を大きくしたり、トランス巻線の線径を太くしたり、パワートランジスタを電流容量大のものにする、などの温度上昇低減のための取り組みが必要となり、コストアップにつながることになる。

特開２０１１−２５０５４５号公報

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、モータの性能を低下させることなく、コストの上昇を押さえることのできるブラシレスＤＣモータを提供することにある。

本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明のブラシレスＤＣモータは、回転軸を有する直流用のモータ部と、前記モータ部を収納し、前方に前記回転軸の一端を突出させ、後方に開口を有するモータケースと、前記モータケースの後方に底部を配置させて前記モータケースに固定されるカップ状ケースと、前記カップ状ケースの開口を覆って配置される蓋部と、前記モータ部に直流電圧を供給するための交流直流変換回路と、を備え、前記交流直流変換回路が前記カップ状ケースに内蔵されていることを特徴とする。
（２）本発明のブラシレスＤＣモータは、（１）の構成において、前記交流直流変換回路が、その交流電圧側と直流電圧側との間が電気的に絶縁されていることを特徴とする。
（３）本発明のブラシレスＤＣモータは、（１）又は（２）の構成において、前記モータケースにはモータ駆動制御回路が搭載されていることを特徴とする。
（４）本発明のブラシレスＤＣモータは、（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記モータケースの前記開口の外周に径方向に突出した第１突起が形成され、前記カップ状ケースの前記底部の外周に径方向に突出した第２突起が形成され、前記第１突起及び前記第２突起は、互いに固定され、機器取付け部となることを特徴とする。

このように構成したブラシレスＤＣモータによれば、該モータの性能を低下させることなく、コストの上昇を押さえることができるようになる。

本発明のブラシレスＤＣモータの実施形態１を示す構成図である。 本発明のブラシレスＤＣモータの上面図である。 本発明のブラシレスＤＣモータのモータ部を駆動させる回路図で、交流直流変換回路の詳細を示した図である。 本発明のブラシレスＤＣモータのモータ部を駆動させる回路図で、モータ駆動制御回路の詳細を示した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

（実施形態１）
図１は、本発明のブラシレスＤＣモータの実施形態１を示す構成図である。図２は、該ブラシレスＤＣモータの上面図である。図１は、左半分が断面図、右半分が外観図となっている。図１、図２に示すブラシレスＤＣモータ１０は、たとえば換気扇に用いられるモータを例に挙げている。

図１において、モータ部２０がある。このモータ部２０は回転軸２１を有し、該回転軸２１にはロータ（回転子）２３が取り付けられ、このロータ２３の内側にはステータ（固定子）２２が配置されている。

モータ部２０はモータケース３０に収納されている。モータケース３０は、有底の円筒状からなり、その前方の底部３０Ｂにおいてモータ部２０の回転軸２１を突出させ、後方において開口３１が形成されている。モータケース３０には、モータ部２０とともに、該モータ部２０を制御駆動させるためのモータ駆動制御回路２５が実装された基板２６が収納（搭載）されている。モータ駆動制御回路２５は、後述するが、インバータ回路（図４において符号２５Ａで示す）とＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御回路（図４において符号２５Ｂで示す）とからなっている。モータ部２０はモータ駆動制御回路２５によって容易に駆動制御できるようになっている。

モータケース３０の開口３１の外周には径方向に突出した第１突起３２が周方向に等間隔に複数個（たとえば３個）形成され、この第１突起３２は後述のカップ状ケース４０に設けられた第２突起４１と固定されるようになっている。図２は、ブラシレスＤＣモータ１０を回転軸２１側から観た図であり、モータケース３０に形成された第１突起３２が、周方向に等間隔にたとえば３個設けられていることを示している。

また、モータケース３０の後方（開口３１側）には、モータケース３０とほぼ同径のカップ状ケース４０が配置されている。カップ状ケース４０はたとえば樹脂から構成されている。カップ状ケース４０は、その底部４０Ｂをモータケース３０側に配置されるようにして該モータケース３０に固定されている。カップ状ケース４０の底部４０Ｂの外周に径方向に突出した第２突起４１が周方向に等間隔に複数個（たとえば３個）形成され、この第２突起４１はモータケース３０の第１突起３２とたとえば嵌合によって固定されるようになっている。これにより、モータケース３０の後方の開口３１は、カップ状ケース４０の底部４０Ｂによって閉塞されるようになっている。

なお、モータケース３０の第１突起３２とカップ状ケース４０の第２突起４１の固定は、たとえば、機器取付けの際に同時になされ、モータ部２０を収納するモータケース３０がカップ状ケース４０を介して機器へ取り付けられることにより、モータ部３０の振動が製品に伝わりにくくなり、低振動な製品を構成することができるようになる。

図１に戻り、カップ状ケース４０は開口４２を有し、この開口４２を通して交流直流変換回路５０が収納（内蔵）され、該開口４２は蓋部６０によって覆われ閉塞されるようになっている。この交流直流変換回路５０は、交流を直流に変換して低い電圧で安定した電流が得られるモータ部２０の電源部として構成されるようになっている。

このように、モータケース３０とカップ状ケース４０を形成することにより、モータケース３０内の空間とカップ状ケース４０内の空間をカップ状ケース４０の底部４０Ｂによって仕切ることができ、モータケース３０内のモータ部２０に発生する熱がカップ状ケース４０内の交流直流変換回路５０に及ぼす影響を低減させることができるようになる。

また、交流直流変換回路５０は、後述するように、たとえばトランス等を備えて構成され、このトランス等によって、その交流電圧側と直流電圧側との間が絶縁されているようになっている。これにより、カップ状ケース４０あるいはモータケース３０に電流が漏洩することがなくなり、安全に取り扱うことができるようになっている。

なお、カップ状ケース４０の周側面の一部には、配線引出部４４が設けられ、この配線引出部４４を通して、交流直流変換回路５０からの配線７１、およびモータ駆動制御回路２５からの配線７２が引き出されるようになっている。ここで、モータ駆動制御回路２５からの配線７２はカップ状ケース４０の底部４０Ｂに設けられた孔４５を通してカップ状ケース４０側へ引き出され配線引出部４４に導かれるようになっている。

図３、図４は、ブラシレスＤＣモータ１０のモータ部２０が、交流商用電源８０から交流直流変換回路５０及びモータ駆動制御回路２５を通して駆動されることを示す回路図である。なお、図３は、交流直流変換回路５０の具体的な構成を示しており、図４はモータ駆動制御回路２５の具体的な構成を示している。

まず、図３に示すように、交流商用電源８０は、交流直流変換回路５０において、整流回路５１によって整流された後に、平滑回路５２によって平滑されるようになっている。平滑回路５２によって平滑された電源は、安定化電源回路５３を経ることにより安定化された直流電源を得るようになっている。安定化電源回路５３は、トランス５３Ｔを含み、その一次巻線側には一次側回路５３Ａが接続され、二次巻線側には二次側回路５３Ｂが接続されている。一次側回路５３Ａは、たとえば発信制御回路によって制御されるスイッチング素子を有し、二次側回路５３Ｂは、その出力電圧を当該発信制御回路に供給する分圧回路を有して構成されている。これにより、安定化電源回路５３の出力端に直流固定定電圧を得ることができる。

なお、安定化電源回路５３は、上述のようにトランス５３Ｔを備え、このトランス５３Ｔによって、その交流電圧側と直流電圧側との間が電気的に絶縁される構成となっている。

また、図４に示すように、モータ駆動制御回路２５は、インバータ回路２５ＡとＰＷＭ制御回路２５Ｂとから構成されている。インバータ回路２５Ａは、交流直流変換回路５０から供給された直流を交流に変換するためにブリッジ接続した３組のスイッチング素子Ｑ１ないしＱ６を有している。スイッチング素子Ｑ１とＱ２の接続点はモータ部のＵ相コイルＵの一端に接続され、スイッチング素子Ｑ３とＱ４の接続点はモータ部のＶ相コイルＶの一端に接続され、スイッチング素子Ｑ５とＱ６の接続点はモータ部のＷ相コイルＷの一端に接続されている。また、Ｕ相コイルＵ、Ｖ相コイルＶ、Ｗ相コイルＷの各他端は互いに接続されている。ＰＷＭ制御回路２５Ｂは、スイッチング素子Ｑ１ないしＱ６をその制御位相を１２０°ずらしてオンオフさせるようになっており、インバータ回路からの電流は、たとえばＵＶ−ＵＷ−ＶＷ−ＶＵ−ＷＵ−ＷＶの順に各コイルを流れ、これを繰り返すようになっている。これにより、直流電圧が安定しているためモータ部２０の可変速を精度よく制御することができる。

このように構成したブラシレスＤＣモータ１０によれば、モータ部２０から発せられる熱が交流直流変換回路５０に影響しなくなることによって、安定した電流をモータ部２０に供給することができ、モータ部２０の性能が安定するようになる。また、交流モータを容易にブラシレスＤＣモータに置き換えることができ、安価、軽量化、低消費電力化及び薄型化を図ることができるようになる。さらに、ブラシレスＤＣモータに変更することにより、高度な制御が可能となり設置環境に関係なく安定した可変速を行うことができるようになる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０ ブラシレスＤＣモータ
２０ モータ部
２１ 回転軸
２２ ステータ（固定子）
２３ ロータ（回転子）
２５ モータ駆動制御回路
２５Ａ インバータ回路
２５Ｂ ＰＷＭ制御回路
２６ 基板
３０ モータケース
３１ 開口
３２ 第１突起
４０ カップ状ケース
４１ 第２突起
４２ 開口
４４ 配線引出部
４５ 孔
５０ 交流直流変換回路
５１ 整流回路
５２ 平滑回路
５３ 安定化電源回路
５３Ｔ トランス
５３Ａ 一次側回路
５３Ｂ 二次側回路
６０ 蓋部
７１、７２ 配線
８０ 交流商用電源

Claims (4)

1. ブラシレスＤＣモータであって、
   回転軸を有する直流用のモータ部と、
   前記モータ部を収納し、前方に前記回転軸の一端を突出させ、後方に開口を有するモータケースと、
   前記モータケースの後方に底部を配置させて前記モータケースに固定されるカップ状ケースと、
   前記カップ状ケースの開口を覆って配置される蓋部と、
   前記モータ部に直流電圧を供給するための交流直流変換回路と、
   を備え、
   前記交流直流変換回路が前記カップ状ケースに内蔵されていることを特徴とするブラシレスＤＣモータ。
2. 前記交流直流変換回路が、その交流電圧側と直流電圧側との間が電気的に絶縁されてい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. 前記モータケースにはモータ駆動制御回路が搭載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ＤＣモータ。
4. 前記モータケースの前記開口の外周に径方向に突出した第１突起が形成され、
   前記カップ状ケースの前記底部の外周に径方向に突出した第２突起が形成され、
   前記第１突起及び前記第２突起は、互いに固定され、機器取付け部となることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のブラシレスＤＣモータ。
   
   

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