JP2017229124A - Dc brushless motor and ventilation blower - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内蔵基板を備えた換気送風機用のDCブラシレスモータおよび換気送風機に関する。 The present invention relates to a DC brushless motor and a ventilation fan for a ventilation fan provided with a built-in substrate.
電動機である直流(DC)ブラシレスモ−タの構造は、コイルが巻装されたステータが嵌め込まれたケースカバーの中にロータが配置される。そして、シャフト貫通穴が設けられた制御回路基板がステータに固定され、ケースが取り付けられる。また、DCブラシレスモータには、ロータを回転させる電流を発生させる駆動回路と、駆動回路を制御するマイコンが装着される。 In the structure of a direct current (DC) brushless motor that is an electric motor, a rotor is arranged in a case cover in which a stator around which a coil is wound is fitted. Then, the control circuit board provided with the shaft through hole is fixed to the stator, and the case is attached. The DC brushless motor is equipped with a drive circuit that generates a current for rotating the rotor and a microcomputer that controls the drive circuit.
駆動回路および制御回路基板を内蔵したDCブラシレスモ−タは、省エネ化および製品小型化に対する需要の高まりを主な背景として、各種製品分野で適用規模および適用範囲を拡大している。その流れの中で、従来は適用規模および適用範囲があまり大きくなかった換気送風機をはじめとする民生向けシステムでも、駆動回路および制御回路基板を内蔵したDCブラシレスモ−タの需要が伸びつつある。 DC brushless motors incorporating a drive circuit and a control circuit board are expanding the application scale and application range in various product fields, mainly due to the increasing demand for energy saving and product miniaturization. In this trend, the demand for DC brushless motors with built-in drive circuits and control circuit boards is growing even in consumer systems such as ventilation fans, where the application scale and application range have not been so large.
民生向けシステムにDCブラシレスモータ適用を検討する際、多くの場合障害となるのは、省エネ化および小型化をはじめとするDCメリットが交流(AC)モータからのコストアップに対して割に合わないと判断される点である。その障害を取り除くべく、従来から材料コストおよび製造コスト低減と付加価値向上を志向した様々な技術が開示されている。 When considering the application of DC brushless motors to consumer systems, in many cases, the obstacle is that DC merit including energy saving and miniaturization is not worth the cost increase from AC motors. It is a point judged. In order to remove the obstacles, various technologies have been disclosed which aim at reducing material costs and manufacturing costs and improving added value.
例えば特許文献1では、以下のようなDCブラシレスモータの技術が開示されている。筒状の金属製ステータフレームに筒状の樹脂製ブラケットを取付ける。樹脂製ブラケットは、ステータの巻線に接続された出力ピンを挿通させる貫通孔を有する。この貫通孔は、防湿シールにて塞がれる。樹脂製ブラケットの負荷側には軸受保持部が設けられ、ロータを保持する。一方、反負荷側には電子部品を搭載した回路基板が収納され、電子部品は挿通されたピンと導電接続される。また、金属製のモータカバーの上面内側は、電子部品と接触することで放熱を行うとともに、ステータフレームの開口部を塞ぐ。以上の構成により、放熱性および耐湿性を確保しつつ生産性を向上させて低コスト化をはかっている。 For example, Patent Document 1 discloses the following DC brushless motor technology. A cylindrical resin bracket is attached to a cylindrical metal stator frame. The resin bracket has a through hole through which an output pin connected to the winding of the stator is inserted. This through hole is closed by a moisture-proof seal. A bearing holding portion is provided on the load side of the resin bracket to hold the rotor. On the other hand, a circuit board on which electronic components are mounted is housed on the non-load side, and the electronic components are conductively connected to the inserted pins. Further, the inside of the upper surface of the metal motor cover radiates heat by coming into contact with the electronic component and closes the opening of the stator frame. With the above configuration, productivity is improved and cost reduction is achieved while ensuring heat dissipation and moisture resistance.
上記特許文献1の技術によれば、電子部品とモータカバーを接触させる簡単な構造で放熱を行い、且つ巻線に導電接続された出力ピンの貫通孔にシール材を塗布するのみで回路基板の耐湿性を確保できるので、コスト低減と生産性の向上を実現する。しかし、放熱手段を電子部品からモータカバーへの熱伝導のみに頼っている為、高出力のDCブラシレスモータにおいては放熱性能が不足する可能性がある。さらに、モータカバー上面内側と放熱したい発熱部品の間隔が大きく、且つ発熱部品以外に高背部品がある場合、モータカバーに発熱部品に接続するための絞り加工追加が必要となる為、製造コストの悪化を招く。また、カバーの形状がACモータ用のカバーと共用できなくなるので新規金型作成費用の負担が懸念される。 According to the technique disclosed in Patent Document 1, heat is radiated with a simple structure in which an electronic component and a motor cover are brought into contact with each other, and a seal material is simply applied to a through hole of an output pin electrically connected to a winding. Since moisture resistance can be secured, cost reduction and productivity improvement are realized. However, since the heat radiating means relies only on heat conduction from the electronic component to the motor cover, there is a possibility that the heat radiating performance is insufficient in a high-power DC brushless motor. In addition, if there is a large gap between the inner surface of the motor cover and the heat generating component to be dissipated and there are high-profile components other than the heat generating component, an additional drawing process is required to connect the motor cover to the heat generating component. Deteriorating. In addition, since the cover shape cannot be shared with the cover for the AC motor, there is a concern about the burden of creating a new mold.
以上のように、DCブラシレスモータの放熱については、ポッティング材の塗布、基板ケースと放熱板の一体成型および放熱用に金属カバーの絞り加工追加をはじめとする製造コストのかかる放熱手段を用いず、また、必要最小限の機能以外は排してコスト低減を追及した構成が求められている。 As described above, for the heat dissipation of the DC brushless motor, without using a heat dissipation means that requires manufacturing costs, such as application of potting material, integral molding of the substrate case and the heat sink and addition of a metal cover for heat dissipation, In addition, there is a demand for a configuration that pursues cost reduction by eliminating functions other than the minimum necessary functions.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、高出力で使用された場合にも必要な放熱性能を確保するDCブラシレスモータを得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a DC brushless motor that ensures necessary heat dissipation performance even when used at high output.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、熱伝導性材料で構成された筒状フレームと、筒状フレームの胴部内に装着され、コイルを備えたステータと、回転軸を中心として回転自在に配置されたロータと、駆動回路を構成する電子部品が実装されステータのコイルと接続された回路基板と、電子部品と熱的に接触されたヒートシンクと、ヒートシンクに熱的に接触されるとともに筒状フレームの開口部を塞ぐ熱伝導性材料からなるモ−タカバーとを備える。ヒートシンクは、回路基板に熱的に接続される基板接続端子を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention provides a cylindrical frame made of a thermally conductive material, a stator mounted in a barrel portion of the cylindrical frame, and provided with a coil, and a rotating shaft. , A circuit board on which electronic components constituting the drive circuit are mounted and connected to a stator coil, a heat sink in thermal contact with the electronic components, and a heat sink And a motor cover made of a thermally conductive material that contacts and closes the opening of the cylindrical frame. The heat sink includes a board connection terminal that is thermally connected to the circuit board.
本発明によれば、高出力で使用された場合にも必要な放熱性能を確保するDCブラシレスモータを得ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to obtain a DC brushless motor that ensures necessary heat dissipation performance even when used at high output.
以下に、本発明にかかるDCブラシレスモータおよび換気送風機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、この実施の形態により本発明が限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。また、断面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付さない場合がある。 Hereinafter, embodiments of a DC brushless motor and a ventilation fan according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to this embodiment, and can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention. In the drawings shown below, the scale of each member may be different from the actual scale for easy understanding. The same applies between the drawings. Further, even a cross-sectional view may not be hatched for easy viewing of the drawing.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1のDCブラシレスモータ201の部分断面図である。まず、図1を用いてDCブラシレスモータ201の全体構成を説明する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of DC
実施の形態1のDCブラシレスモータ201は、熱伝導性材料である金属製の筒状フレーム1と、筒状フレーム1の胴部内に装着され、コイル2aを備えたステータ2と、ステータ2に立設されコイル2aの端部に接続された出力ピン5と、回転軸を中心として回転自在に配置されたロータ6と、駆動回路を構成する電子部品101が実装され出力ピン5と接続された回路基板8と、電子部品と熱的に接触されたヒートシンク9と、ヒートシンク9に熱的に接触されるとともに筒状フレーム1の開口部1oを塞ぐ熱伝導性材料である金属製のモ−タカバー12とを備える。ヒートシンク9は、回路基板8に熱的に接続される基板接続端子9aを備える。
The DC
さらに、コイル2aを絶縁保護する負荷側のインシュレータ3と同じく反負荷側のインシュレータ4とを有する。また、ヒートシンク9は、基板接続端子9aを有し、シャフト6cを囲むア−チ状を形成し、基板側は、圧縮変形する放熱シート10を介して回路基板8上の電子部品101に当接している。また、筒状フレーム1の開口部1oを塞ぐモータカバー12を備えており、モータカバー12は、軸受保持部12aを有し、高熱伝導体11を介してヒートシンク9に接触する。尚、モータカバー12の中央部にはリード端子取出し用の穴が形成されているが、図示しない端子台で塞がれるため、シール構造を維持することができるようになっている。高熱伝導体とは熱伝導性の高い材料であり、金属あるいは熱伝導性樹脂をはじめとする熱伝導性材料を用いることができる。
Furthermore, it has an insulator 4 on the opposite side as well as an
ロータ6は、シャフト6cを中心にステータ2の内側に回転自在に配置される。この時、負荷側の軸受6aは筒状フレーム1に保持される。一方、反負荷側の軸受6bはモータカバー12に形成された軸受保持部12aに保持される。尚、軸受保持部12aをモータカバー12に形成したのは、強度確保の為である。高出力のモータになるほどロータのサイズおよび重量は大きくなる為、強固な保持機構が必要となる可能性が高い。
The rotor 6 is rotatably disposed inside the
基板ケース7は、ステータ2の後から筒状フレーム1に挿入される。この時、貫通孔7aを挿通した出力ピン5は、基板ケース7における回路基板8の搭載面側に突き出し、回路基板8とはんだ付けにより電気的に接続される。尚、DCブラシレスモータ201は、民生用で良く用いられる3相駆動モータとする。この場合、出力ピン5は、U相用とV相用と、W相用との3個設けられる。また、基板ケース7の開口部7bおよび回路基板の開口部8aの径は、ロータ6を挿通できるように反負荷側の軸受6bの径よりも大きく開口されている。尚、基板ケース7は、反負荷側のインシュレータ4に当接させることにより、軸方向に位置決めされる。
The
筒状フレーム1およびモータカバー12の開口端外周部にはフレームフランジ1aおよびカバーフランジ12bが形成されている。モータカバー12を筒状フレーム1に外嵌し、カバーフランジ12bをフレームフランジ1aに当接させてネジ締付することにより、筒状フレーム1の開口部1oを塞ぐ。尚、モータカバー12とヒートシンク9は高熱伝導体11を介して熱接触されている。モータカバー12とヒートシンク9の熱的接触を介在する高熱伝導体11については、シリコン系あるいはエポキシ樹脂系をはじめとする接着剤が考えられる。実施の形態1ではモータカバー12とヒートシンク9の間に高熱伝導体11を介在させているが、ネジ締付をはじめとする直接接触させる接合手段を用いてモータカバー12とヒートシンク9を接合しても良い。
A
図2は、図1のA部拡大図である。また、図3は、図1におけるヒートシンクが接続された状態の回路基板の上面視図である。以下、図2および図3を用いて実施の形態1における放熱構造の詳細を説明する。 FIG. 2 is an enlarged view of part A in FIG. FIG. 3 is a top view of the circuit board in a state where the heat sink in FIG. 1 is connected. Hereinafter, the details of the heat dissipation structure in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
回路基板8に実装された各種の電子部品101は、駆動部101a、制御部101b、電源部101cをはじめとする各機能を構成する。駆動部101aには、ワンチップインバ−タIC(Integrated Circuit:集積回路)またはIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)をはじめとするディスクリ−ト素子を6個とモータドライバICを組合せた三相ブリッジドライバを用いた構成が考えられる。また、制御部101bには、マイコンあるいはPLC(Programable Logic Controler)をはじめとする制御素子を用いた構成が考えられる。また、電源部101cには、外部電源と接続する電源端子が搭載される。さらに、EMC(Electro Magnetic Compatibility: 電磁両立性)フィルタ−および外部電源が交流電源である場合はAC−DCコンバ−タを用いた構成が考えられる。
Various
外部電源を電源部101cへ供給すると、駆動部101aは制御部101bからの制御指令によりコイル2aに通電し駆動することで、シャフト6cに負荷が接続されたロータ6を回転させる為の駆動トルクを発生させる。この時、回路基板8における主な発熱部品は駆動部101aおよび電源部101cを構成する部品となる。以下、実施の形態1では、駆動部101aにおける発熱部品101dを放熱対象として説明する。
When the external power supply is supplied to the
発熱部品101dは、図2に示すように、回路基板8に実装され、上面を放熱シート10を介してヒートシンク9に接続され、さらにヒートシンク9は高熱伝導体11を介してモータカバー12に当接している。このため、発熱部品101dの放熱は、放熱シート10とヒートシンク9と高熱伝導体11を介して接触されたモータカバー12を用いた伝熱により行われる。放熱シート10は、発熱部品101dとヒートシンク9との熱伝導性を向上させる他、圧縮変形する特性により、軸方向の組立て誤差による発熱部品101dおよび回路基板8全体への応力を緩和する。
As shown in FIG. 2, the
尚、上記応力に対する圧縮変形する特性を持つ部材として、図4に実施の形態1のDCブラシレスモータの変形例の要部拡大図を示すように基板ケース7にバネ性を有する基板支持部7cを設けることも考えられる。バネ性を有する基板支持部7cは、ヒートシンク9の取付けにより発熱部品101dおよび回路基板8全体にかかる圧力に対して、弾性の法則によりバネの反力を発揮する。応力とバネの反力とが拮抗するように構造設計を行うことで、放熱シート10を無くすか、放熱シート10の代わりに高熱伝導体11を介在させる構成とすることが可能となる。以上のように、放熱シート10に代えて高熱伝導体11を介在させることでコスト低減が可能となる。
In addition, as a member having the characteristic of compressive deformation with respect to the stress, as shown in an enlarged view of a main part of a modification of the DC brushless motor according to the first embodiment in FIG. It is also possible to provide it. The
次に、ヒートシンク9は、軸受保持部12aを設けるのに伴い形成された絞り加工部12cおよび発熱部品101d以外の部品および出力ピン5との干渉を回避しつつモータカバー12との接触面積を大きくとる為、図3に示すように、軸方向から見てア−チ状つまりシャフト6cを囲むアーチ状を形成している。実施の形態1では、発熱部品101d以外の部品が電源部101cの部品である。尚、図3では円環の一部が欠けた形状を示しているが、多角形をはじめとする別の形状としても良い。また、基板接続端子9aは、ヒートシンク9と一体成型もしくはカシメあるいはネジ締付により接合されている。
Next, the
ヒートシンク9を放熱シート10に圧接すると、基板接続端子9aは、回路基板8上のスルーホール8bに挿入されるので、はんだ付けにて接続および固定する。接続方法には、高熱伝導性を持つ接続部を得ることのできる接続方法であれば他の導電接続手段あるいは接着材による機械的接続を用いても良い。
When the
図3では基板接続端子9aを3個としているが、要求される放熱性能、取付け安定性あるいは回路基板8上へのスルーホール8bの配置スペ−ス余裕を考慮して2個以下あるいは4個以上としても良い。放熱性能は、当然ながら基板接続端子9aの数が多いほど高い。さらに、基板接続端子9aの位置が発熱部品101dに近いほど、伝熱効果は高くなる。
In FIG. 3, the number of
実施の形態1の構成をとることで、基板接続端子9aを介して回路基板8とヒートシンク9とが接続されるため、簡単な構成および製造方法で発熱部品101d→ヒートシンク9→モータカバー12の伝熱経路に加え、発熱部品101d→回路基板8→ヒートシンク9→モータカバー12の伝熱経路が得られる。これにより、材料および製造コストを低く抑えながらDCブラシレスモータ201に必要な放熱性能を確保することができる。
By adopting the configuration of the first embodiment, the
実施の形態2.
上述した放熱構造の放熱性能をさらに向上させたい場合は、回路基板8とヒートシンク9との間の熱抵抗を下げれば良い。以下、実施の形態2では、図5および図6を用いて前述の熱抵抗を低減する構成を提示する。図5は、実施の形態2のDCブラシレスモータの部分断面図、図6は、実施の形態2のDCブラシレスモータにおけるヒートシンクが接続された状態の回路基板の上面視図である。実施の形態2のDCブラシレスモータで用いられる回路基板8は、基板接続端子9aによりヒートシンク9との熱伝導性を高めるために、基板接続端子9aに熱接触するように、回路パターンと同一材料を用いて同一工程でパターニングされる放熱用のベタパターンを形成している。
In order to further improve the heat dissipation performance of the heat dissipation structure described above, the thermal resistance between the
まず、図5および図6に示す構成を説明する。図5は、図2におけるヒートシンク9が回路基板8の接触面9cを有し、熱接触性を高めた構成である。回路基板8には、ヒートシンク9との接触面8cを包含する第1ベタパターン8dと、第1ベタパターン形成面である第1主面8Aの反対面である第2主面8Bに形成されたベタパターン8eが形成され、放熱シート10aは発熱する発熱部品101dおよび接触面8cを包含するように形成されている。また、図6は、図5におけるヒートシンク9が接続された状態の回路基板8の上面視図である。第1ベタパターン8dは、スルーホール8bと結合されている。
First, the configuration shown in FIGS. 5 and 6 will be described. FIG. 5 shows a configuration in which the
図5および図6に示す構成によれば、ヒートシンク9が接触面9cにて、熱伝導性の良い第1ベタパターン8dと放熱シート10aを介して回路基板8に接触するので、ヒートシンク9と回路基板8の間の熱抵抗を低減できる。図6ではヒートシンク9の回路基板8との接触面9cおよび回路基板8上の接触面8cを包含する第1ベタパターン8dを2箇所としているが、要求される放熱性能あるいは回路基板8における第1ベタパターン8dの形成スペ−スの余裕を考慮して1箇所でも3箇所以上でも良い。
According to the configuration shown in FIGS. 5 and 6, since the
放熱性能は、当然ながら接触面8cの数および面積が大きいほど高い。さらに、接触面8cの配置が発熱部品101dに近いほど、伝熱効果は高くなる。第1ベタパターン8dに関しては、発熱部品101dが発生させた熱を回路基板8上で拡散させるという効果を発揮するという観点からは、当然ながら面積は大きい方が良い。但し、電気用品安全法あるいはIEC規格(International Electrotechnical Commission:IEC)への適合のための沿面距離確保、外来ノイズおよび雷サ−ジをはじめとする種々の原因による故障および誤動作防止のための対ア−ス電位間距離確保といった制約がある。
Naturally, the heat dissipation performance is higher as the number and area of the contact surfaces 8c are larger. Furthermore, the closer the arrangement of the
従って、電子部品101、出力ピン5、あるいはパターン配線が無いスペ−ス全体をベタパターンとするのは困難である。また、基板接続端子9aがはんだ付けされたスルーホール8bと第1ベタパターン8dを結合させたことにより、ヒートシンク9と回路基板8との間の熱抵抗を低減できる。図5に示すように、第1ベタパターン8d形成面の反対面に形成されたベタパターン8eを同様にスルーホール8bと結合させると、さらに熱抵抗を低減できる。尚、スルーホールとベタパターンの結合は、パターン設計によりコストアップ無しで実施できる。
Therefore, it is difficult to form a solid pattern for the
実施の形態3.
次に、図7から図9に示す構成を説明する。図7は、実施の形態3のDCブラシレスモータの部分断面図である。図7は、図2における回路基板8を多層基板で構成し、第2層基板8f、第3層基板8gの第2ベタパターン8h、第3ベタパターン8iがスルーホール8bと結合されている構成を示す図である。また、図8および図9は図7における多層基板の中間層の上面視図である。
Next, the configuration shown in FIGS. 7 to 9 will be described. FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the DC brushless motor according to the third embodiment. FIG. 7 shows a configuration in which the
図7から図9に示した実施の形態3の構成によれば、基板接続端子9aがはんだ付けされたスルーホール8bと第2ベタパターン8hおよび第3ベタパターン8iを結合させたことにより、ヒートシンク9と回路基板8の間の熱抵抗を低減できる。尚、第2層基板8fと第3層基板8gの内、どちらかの層のみにベタパターンを形成する構成としても良い。第2ベタパターン8hおよび第3ベタパターン8iも図5および図6で示した構成におけるベタパターンと同様に面積は大きい方が良いが、上述した沿面距離あるいは対ア−ス電位間距離の制約がある為、電子部品101の端子、出力ピン5、パターン配線が無いスペ−ス全体をベタパターンとするのは困難である。尚、実施の形態3では4層基板を例に挙げているが、さらに多層化してスルーホール8bと結合されるベタパターンを有する基板層数を増やせば、熱抵抗がより低減できるのは言うまでもない。但し、層数を増やすほど基板コストが増大するので、放熱性能とコストのバランスを考える必要がある。
According to the configuration of the third embodiment shown in FIG. 7 to FIG. 9, the through
以上により、図5から図9に示した実施の形態2および3のDCブラシレスモータによれば、材料コストの高騰を抑え、構成および製造方法を複雑化せず回路基板8とヒートシンク9との間の熱抵抗を低減できるので、低コストで放熱性能をさらに向上させることができる。 As described above, according to the DC brushless motors of the second and third embodiments shown in FIGS. 5 to 9, the increase in material cost is suppressed, and the configuration and the manufacturing method are not complicated. Therefore, the heat radiation performance can be further improved at low cost.
尚、実施の形態1から3で説明した放熱用のスルーホール8bは電位をフロ−ティングとしても問題ないが、特定の電位に接続するならばGND電位が望ましい。GND電位は駆動部101aおよび制御部101bを駆動する為の各種DC電源の基準電位であり、ベタパターンと接続することで各種ノイズ対策効果を発揮する。
The through-
実施の形態4.
実施の形態4のDCブラシレスモータについて説明する。図10は、実施の形態4のDCブラシレスモータの部分断面図、図11は、図10のB部拡大図、図12は、実施の形態4のヒートシンクが接続された回路基板の上面視図である。まず、図10を用いてDCブラシレスモータ301の全体構成を説明する。尚、実施の形態1と同じ構成の部位については説明を省略するが同一部位には同一符号を付した。
Embodiment 4 FIG.
A DC brushless motor according to the fourth embodiment will be described. 10 is a partial cross-sectional view of the DC brushless motor according to the fourth embodiment, FIG. 11 is an enlarged view of a portion B in FIG. 10, and FIG. 12 is a top view of the circuit board to which the heat sink of the fourth embodiment is connected. is there. First, the overall configuration of the
実施の形態4では、基板ケース307および回路基板308の中央に開口部を設けていない。基板ケース307には負荷側に軸受保持部307bが設けられ、反負荷側の軸受6bを保持する。これに伴い基板ケース307の負荷側に絞り加工部307cが形成される。
In the fourth embodiment, no opening is provided in the center of the
実施の形態4では、軸受保持部307bが基板ケース307に設けられたことにより、カバー312は、軸受保持部および絞り加工部が無い。カバーフランジ312aは、実施の形態1と同様のものを有する。
In the fourth embodiment, since the
実施の形態4においては、貫通孔307aを防湿シール材313で塞ぐことにより、回路基板308の設置空間が外気から遮断されるので耐湿性を向上させることができる。
In the fourth embodiment, by closing the through
図11は、図10のB部拡大図である。また、図12は、図11におけるヒートシンクが接続された状態の回路基板の上面視図である。以下、図11および図12を用いて実施の形態4における放熱構造の詳細を説明する。尚、実施の形態2と同じ構成の部位については説明を省略する。同一部位に同一符号を付した。
FIG. 11 is an enlarged view of a portion B in FIG. FIG. 12 is a top view of the circuit board with the heat sink in FIG. 11 connected thereto. Hereinafter, details of the heat dissipation structure in the fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. In addition, description is abbreviate | omitted about the site | part of the same structure as
ヒートシンク309は、モータカバー312に絞り加工部が無いことから、発熱部品101d以外の部品および出力ピン5との干渉を回避しつつモータカバー312との接触面積を大きくとることができる。実施の形態4では、発熱部品101d以外の部品は、電源部101cの部品に相当する。尚、図12では円筒の一部が欠けた形状を示しているが、多角形をはじめとする別の形状を用いても良い。また、基板接続端子309aは、実施の形態1と同様のものを有し、ヒートシンク309と一体成型もしくはカシメあるいはネジ締付をはじめとする各種接合方法により接合されている。
Since the
以上のような構造とすることで、実施の形態2のDCブラシレスモータにおいても基板接続端子309aを介して回路基板308とヒートシンク309との接続がなされており、簡単な構成および製造方法で発熱部品101d→ヒートシンク309→モータカバー312の伝熱経路に加え、発熱部品101d→回路基板308→ヒートシンク309→モータカバー312の伝熱経路が得られる。これにより、材料コストおよび製造コストを低く抑えながらDCブラシレスモータ301においても必要な放熱性能を確保することができる。
With the above-described structure, the
また、図5から図9を用いて実施の形態2と実施の形態3で説明した熱抵抗の低減策は実施の形態1と同様に適用できる。これにより、DCブラシレスモータのコストの高騰を抑制し、構成あるいは製造方法を複雑化せず回路基板308とヒートシンク309との間の熱抵抗を低減できるので、低コストで放熱性能をさらに向上させることができる。
Further, the thermal resistance reduction measures described in the second and third embodiments with reference to FIGS. 5 to 9 can be applied in the same manner as in the first embodiment. As a result, the increase in the cost of the DC brushless motor can be suppressed, and the thermal resistance between the
実施の形態5.
実施の形態1から4で説明した放熱構造を有するDCブラシレスモータは、低コスト且つ高い生産性を求められる換気送風機をはじめとするシステムに適している。そこで、実施の形態5では、実施の形態1から4で説明したDCブラシレスモータの換気送風機への搭載例について説明する。
The DC brushless motor having the heat dissipation structure described in the first to fourth embodiments is suitable for a system including a ventilation fan that requires low cost and high productivity. In the fifth embodiment, an example of mounting the DC brushless motor described in the first to fourth embodiments on a ventilation fan will be described.
図13は、実施の形態1から4のDCブラシレスモータを搭載した換気扇の断面図である。換気扇401の筐体402には実施の形態1から4のDCブラシレスモータ201または301が搭載され、シャフト6cには送風ファン403が取付けられている。筐体402は天井板404に埋込設置された後、グリル405が下から取付けられる。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a ventilation fan equipped with the DC brushless motor according to the first to fourth embodiments. The
DCブラシレスモータ201または301を通電駆動すると、駆動トルクが発生し送風ファン403を回転させる。送風ファン403が回転すると、図13に矢印で示した空気の流れが発生する。前述したフレームフランジとカバーフランジのネジ締付により、DCブラシレスモータ201または301は筐体402と当接する。そのことにより、通電駆動による発熱を筐体402へ伝熱するので放熱効果が得られる。
When the
実施の形態4のDCブラシレスモータ301の場合、回路部406とモータ部407は、前述したように防湿処理された基板ケース307で仕切られている。これにより、回路部406に湿気が入りにくい構造となっているため、例えば浴室をはじめとする高温高湿環境でも換気扇401を使用することができる。
In the case of the
以上のように、実施の形態5におけるDCブラシレスモータを搭載した換気扇は、実施の形態1から4で説明した放熱効果が得られる。また、DCブラシレスモータの搭載により、低コストで換気扇の省エネルギー化、小型化が実現できる。また、実施の形態4のDCブラシレスモータを搭載した場合は、耐湿性を向上させることもできる。 As described above, the ventilation fan equipped with the DC brushless motor in the fifth embodiment can obtain the heat dissipation effect described in the first to fourth embodiments. In addition, the installation of a DC brushless motor can realize energy saving and downsizing of the ventilation fan at low cost. Moreover, when the DC brushless motor of Embodiment 4 is mounted, moisture resistance can also be improved.
尚、前記実施の形態では、金属製のモータカバーを用いたが、金属製に限定されることなく、熱伝導性樹脂をはじめとする熱伝導性材料製であればよい。 In the above embodiment, the metal motor cover is used. However, the motor cover is not limited to metal, and may be made of a heat conductive material such as a heat conductive resin.
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略および変更することも可能である。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit and change the part.
1 筒状フレーム、1a フレームフランジ、1o 開口部、2 ステ−タ、2a コイル、3 負荷側のインシュレータ、4 反負荷側のインシュレータ、5 出力ピン、6 ロータ、6a 負荷側の軸受、6b 反負荷側の軸受、6c シャフト、7 基板ケース、7a 貫通孔、7b 開口部、7c 基板支持部、8 回路基板、8a 開口部、8b スルーホール、8c 接触面、8A 第1主面、8d 第1ベタパターン、8B 第2主面、8e 第1ベタパターン形成面の反対面に形成されたベタパターン、8f 第2層基板、8g 第3層基板、8h 第2ベタパターン、8i 第3ベタパターン、9 ヒートシンク、9a 基板接続端子、9c 接触面、10 放熱シート、10a 放熱シート、11 高熱伝導体、12 モータカバー、12a 軸受保持部、12b カバーフランジ、12c 絞り加工部、101 電子部品、101a 駆動部、101b 制御部、101c 電源部、101d 発熱部品、201 DCブラシレスモータ、301 DCブラシレスモータ、307 基板ケース、307a 貫通孔、307b 軸受保持部、307c 絞り加工部、308 回路基板、309 ヒートシンク、309a 基板接続端子、312 モータカバー、312a カバーフランジ、313 防湿シール材、401 換気扇、402 筐体、403 送風ファン、404 天井板、405 グリル、406 回路部、407 モータ部。 1 cylindrical frame, 1a frame flange, 1o opening, 2 stator, 2a coil, 3 load side insulator, 4 counter load side insulator, 5 output pin, 6 rotor, 6a load side bearing, 6b anti load Side bearing, 6c shaft, 7 substrate case, 7a through hole, 7b opening, 7c substrate support, 8 circuit board, 8a opening, 8b through hole, 8c contact surface, 8A first main surface, 8d first solid Pattern, 8B second main surface, 8e solid pattern formed on the opposite side of the first solid pattern forming surface, 8f second layer substrate, 8g third layer substrate, 8h second solid pattern, 8i third solid pattern, 9 Heat sink, 9a board connection terminal, 9c contact surface, 10 heat dissipation sheet, 10a heat dissipation sheet, 11 high thermal conductor, 12 motor cover, 12a shaft Holding part, 12b Cover flange, 12c Drawing part, 101 Electronic parts, 101a Drive part, 101b Control part, 101c Power supply part, 101d Heat generating part, 201 DC brushless motor, 301 DC brushless motor, 307 Substrate case, 307a Through hole, 307b Bearing holding part, 307c Drawing part, 308 Circuit board, 309 Heat sink, 309a Board connection terminal, 312 Motor cover, 312a Cover flange, 313 Moisture-proof sealant, 401 Ventilation fan, 402 Housing, 403 Fan, 404 Ceiling board, 405 Grill, 406 Circuit part, 407 Motor part.
Claims (13)
前記筒状フレームの胴部内に装着され、コイルを備えたステータと、
回転軸を中心として回転自在に配置されたロータと、
駆動回路を構成する電子部品が実装され前記ステータのコイルと接続された回路基板と、
電子部品と熱的に接触されたヒートシンクと、
前記ヒートシンクに熱的に接触するとともに前記筒状フレームの開口部を塞ぐ熱伝導性材料で構成されたモータカバーとを備え、
前記ヒートシンクは、前記回路基板に熱的に接続される基板接続端子を備えたことを特徴とするDCブラシレスモータ。 A cylindrical frame made of a thermally conductive material;
A stator mounted in the barrel of the cylindrical frame and provided with a coil;
A rotor arranged to be rotatable around a rotation axis;
A circuit board on which electronic components constituting a drive circuit are mounted and connected to the stator coil;
A heat sink in thermal contact with the electronic component;
A motor cover made of a thermally conductive material that is in thermal contact with the heat sink and closes the opening of the cylindrical frame;
The DC brushless motor, wherein the heat sink includes a board connection terminal that is thermally connected to the circuit board.
前記ステータは前記筒状フレームの胴部内に嵌合されており、
前記回路基板には、絶縁材料製の基板ケースが装着された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。 The cylindrical frame and the motor cover are made of metal,
The stator is fitted in the body of the cylindrical frame;
The DC brushless motor according to claim 1, wherein a board case made of an insulating material is attached to the circuit board.
前記モータカバーは軸受保持部を有し、
前記開口部に挿通されたロータの反負荷側の軸受は前記モータカバーの前記軸受保持部に保持されたことを特徴とする請求項2に記載のDCブラシレスモータ。 The board case and the circuit board have an opening through which the rotor is inserted,
The motor cover has a bearing holding portion,
The DC brushless motor according to claim 2, wherein the bearing on the side opposite to the load of the rotor inserted through the opening is held by the bearing holding portion of the motor cover.
前記ロータの反負荷側の軸受は前記基板ケースの前記軸受保持部に保持されたことを特徴とする請求項2に記載のDCブラシレスモータ。 The substrate case has a bearing holding portion that is shaped on the load side,
The DC brushless motor according to claim 2, wherein the bearing on the side opposite to the load of the rotor is held by the bearing holding portion of the substrate case.
前記基板ケースは前記出力ピンが挿通される貫通孔を有し、
前記出力ピンが挿通される前記基板ケースの前記貫通孔は防湿シール材で塞がれたことを特徴とする請求項2に記載のDCブラシレスモータ。 The stator coil and the circuit board are connected by output pins standing on the stator,
The substrate case has a through hole through which the output pin is inserted,
3. The DC brushless motor according to claim 2, wherein the through hole of the substrate case into which the output pin is inserted is closed with a moisture-proof sealing material.
前記回路基板は前記接触面との接触部を包含するベタパターンを備えたことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載のDCブラシレスモータ。 The heat sink has a contact surface in thermal contact with the circuit board;
The DC brushless motor according to any one of claims 1 to 7, wherein the circuit board includes a solid pattern including a contact portion with the contact surface.
前記ヒートシンクの基板接続端子は前記スルーホールに挿入されて接続されることを特徴とする、請求項8または9に記載のDCブラシレスモータ。 The circuit board has a through hole combined with the solid pattern,
10. The DC brushless motor according to claim 8, wherein a substrate connection terminal of the heat sink is inserted into and connected to the through hole.
前記ヒートシンクの前記基板接続端子は、前記中間層のベタパターンと熱的に接続されているスルーホールに挿入されて接続されることを特徴とする請求項10に記載のDCブラシレスモータ。 The circuit board is a multilayer wiring board having a solid pattern in an intermediate layer,
The DC brushless motor according to claim 10, wherein the substrate connection terminal of the heat sink is inserted into and connected to a through hole that is thermally connected to the solid pattern of the intermediate layer.
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