JP2018113787A - Rotary electric machine, manufacturing method of rotary electric machine, and exhaust fan - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転電機及び回転電機の製造方法並びに換気扇に関するものである。 The present invention relates to a rotating electrical machine, a method for manufacturing the rotating electrical machine, and a ventilation fan.
回転電機は、鉄心と巻き線とを有するステーターと、ステーターの内側に配置されるローターと、ローターを貫通するシャフトと、シャフトが貫通し、シャフトのローターよりも上方に配置されたベアリングと、駆動回路を構成する電子部品が搭載され、ローターとベアリングとの間に配置され、シャフトが貫通する回路基板とを、板金やモールド樹脂を材料とする筐体内に備える。 The rotating electrical machine includes a stator having an iron core and windings, a rotor disposed inside the stator, a shaft passing through the rotor, a bearing penetrating the shaft and disposed above the rotor of the shaft, and driving. An electronic component that constitutes a circuit is mounted, and a circuit board that is disposed between the rotor and the bearing and through which the shaft passes is provided in a housing made of sheet metal or mold resin.
回路基板は、ベアリングより大きい直径を有する円形孔を回路基板の内側に有し、回転電機を組み立てる際には、シャフト及びベアリングが回路基板の円形孔に挿入される(例えば、特許文献1)。 The circuit board has a circular hole having a diameter larger than that of the bearing on the inside of the circuit board. When the rotating electrical machine is assembled, the shaft and the bearing are inserted into the circular hole of the circuit board (for example, Patent Document 1).
このような回転電機にあっては、回転電機の組み立て工程において、回路基板に設けられた円形孔にシャフトを挿入する際に、回路基板の円形孔に対するシャフトの位置決めが難しく、回転電機の組み立てが困難であるという課題があった。 In such a rotating electrical machine, when the shaft is inserted into the circular hole provided in the circuit board in the assembly process of the rotating electrical machine, it is difficult to position the shaft with respect to the circular hole in the circuit board. There was a problem that it was difficult.
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、容易に組み立てることのできる回転電機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a rotating electrical machine that can be easily assembled.
本発明にかかる回転電機は、筒状のステーターと、ステーターの内側に配置され、シャフトを軸として回転するローターと、外殻の一部を形成し、ローターの回転軸に垂直な平面において、回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅がシャフトの径以上であり、シャフトが貫通する凹部を有する回路基板とを備えたことを特徴とする。 The rotating electrical machine according to the present invention is a cylindrical stator, a rotor that is arranged inside the stator, rotates around a shaft, forms a part of an outer shell, and rotates on a plane perpendicular to the rotation axis of the rotor. A width of a direction perpendicular to the direction from the shaft to the outside is equal to or greater than the diameter of the shaft, and a circuit board having a recess through which the shaft passes is provided.
本発明にかかる回転電機によれば、シャフトが貫通する凹部が回路基板の外郭の一部を形成しているので、シャフトに対して回路基板を組み付ける際に、回路基板の凹部に対するシャフトの位置決めが容易になる。そのため、容易に回転電機を組み立てることができる。 According to the rotating electrical machine according to the present invention, since the concave portion through which the shaft passes forms a part of the outline of the circuit board, the positioning of the shaft with respect to the concave portion of the circuit board is performed when the circuit board is assembled to the shaft. It becomes easy. Therefore, the rotating electrical machine can be easily assembled.
以下、図を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略又は簡略化する。また、実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった向きは、説明の便宜上、そのように記しているだけであって、装置、器具、部品等の配置や向き等を限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified as appropriate. In the description of the embodiment, the directions such as “top”, “bottom”, “left”, “right”, “front”, “back”, “front”, “back” are as such for convenience of explanation. However, it is not intended to limit the arrangement or orientation of devices, instruments, parts, or the like.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる回転電機1を示す分解斜視図である。本実施の形態にかかる回転電機1は、DC(Direct Current)ブラシレスモーターである。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing a rotating
本発明の実施の形態1にかかる回転電機1の構成について説明する。図1に示すように、本実施の形態にかかる回転電機1は、ブラケット11とフレーム24とを主体とする筐体の内部に各要素が納められる。フレーム24は、底面を有する円筒形状であり、金属製である。本実施の形態にかかる回転電機1は、筒状のステーター19と、ステーター19の内側に配置され、シャフト15を軸として回転するローター16と、外殻の一部を形成し、ローター16の回転軸に垂直な平面において、回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅がシャフト15の径以上であり、シャフト14が貫通する凹部12Aを有する回路基板12とを備える
A configuration of the rotating
本実施の形態にかかる回転電機1は、ステーター19の上方に配置され、回路基板12が固定される基板ケース13と、ステーター19と回路基板12とを電気的に接続する端子18とをさらに備える。また、本実施の形態にかかる回転電機1は、ローター16よりもブラケット11側に第1のベアリング14を備え、ローター16よりもフレーム24側に第2のベアリング17をさらに備える。
The rotating
ステーター19は、フレーム24に圧入される。ステーター19は、鉄心20と、鉄心20に巻き回された導線を主とするコイル21と、基板ケース13の軸方向(図1における上下方向)の位置決めを行い、基板ケース13と鉄心20又はコイル21との電気的接続を遮断する絶縁体22とを有する。本実施の形態においてステーター19は、上下に開口を有する筒状である。
The
図1に示すように、ローター16は円環形状であり、シャフト15はローター16を上下方向に貫通する。本実施の形態において、シャフト15の一端(図1において下側)は、フレーム24の底面を貫通し、フレーム24の外部に突出する。フレーム24の外部に突出したシャフト15の一端には、負荷が接続される。シャフト15は、ローター16に連結し、ローター16の回転と共に回転するので、ローター16の回転軸はシャフト15の回転軸と一致する。また、ローター16の回転軸及びシャフト15の回転軸は、本実施の形態にかかる回転電機1の回転軸とも一致する。シャフト15の回転は、シャフト15の一端に接続された負荷に伝わる。
As shown in FIG. 1, the
第1のベアリング14及び第2のベアリング17の中心にはシャフト15が貫通し、第1のベアリング14及び第2のベアリング17は、シャフト15を回転可能に保持する。第1のベアリング14はブラケット11に形成された第1のハウジング10に保持され、第2のベアリング17はフレーム24に形成された第2のハウジング23に保持される。
A
図1において、第1のベアリング14は基板ケース13の下方に図示されているが、組み立てられた回転電機1において、第1のベアリング14は、回路基板12よりも上方に配置される。また、図1において、第2のベアリング17はステーター19の上方に図示されているが、組み立てられた回転電機1において、第2のベアリング17は、ステーター19よりも下方に配置される。
In FIG. 1, the first bearing 14 is illustrated below the
基板ケース13には、回路基板12を位置決めして固定するための構造が設けられている。詳細は後述する。端子18は、基板ケース13を貫通し、回路基板12とはんだ付け等により導電接続される。基板ケース13は孔13Aを有し、孔13Aの直径は第1のベアリング14の直径よりも大きい。
The
次に、本実施の形態にかかる回転電機1が備える基板ケース13について説明する。図2は、本発明の実施の形態1にかかる回転電機1が備える基板ケース13を示す平面図である。本実施の形態にかかる回転電機1が備える基板ケース13は、回路基板12を固定するために用いられる複数の突起13B及びねじ穴13Cと、端子18が貫通する貫通孔13Dを有する。突起13B、ねじ穴13C及び貫通孔13Dの数は、特に限定されない。
Next, the
次に、本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12について説明する。図3は、本発明の実施の形態1にかかる回転電機1が備える回路基板12を示す平面図である。本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12は、外殻の一部を形成し、ローター16の回転軸に垂直な平面において、ローター16の回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅がシャフト15の径以上である凹部12Aと、基板ケース13への固定に使用される複数の固定用切欠き12B及びねじ穴12Cと、端子18が貫通する貫通孔12Dを有する。固定用切欠き12B、ねじ穴12C及び貫通孔12Dの数は、特に限定されない。
Next, the
固定用切欠き12Bは、ねじ穴12Cと一体となっており、図3において、一点鎖線で囲まれた部分を示す。固定用切欠き12Bと一体となっているねじ穴12Cは、図3において点線で囲まれた部分である。
The fixing notch 12B is integrated with the
基板ケース13に回路基板12を固定する方法について説明する。本実施の形態では、まず、回路基板12の固定用切り欠き12Bに基板ケース13の突起13Bを嵌め合わせる。これにより、回路基板12は、基板ケース13に対する周方向及び径方向の位置決めが行われる。次に、ねじ穴12C及びねじ穴13Cにねじを挿入して、回路基板12を基板ケース13にねじ止めする。これにより、回路基板12は基板ケース13に固定される。
A method for fixing the
本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12には、コイル21へ電流を流す駆動部、コイル21へ流す電流を制御する制御部、コイル21へ流す電流の供給源である電源部等の機能を構成する電子部品が搭載される。回路基板12の電源部に外部電源を接続して電力を供給すると、駆動部は、制御部からの制御指令に基づいてコイル21へ電流を流し、ローター16を回転させるための駆動トルクを発生させる。
The
駆動部としては、例えば、ワンチップインバータIC(Integrated Circuit)又はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)等のディスクリート素子を6つと、モータードライバーICとを組み合わせた三相ブリッジドライバを用いた構成がある。また、制御部としては、例えば、マイコンやプログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC:Programmable Logoc Controller)等を用いた構成がある。さらに、本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12には、ローター16の位置検出手段として、ホールICが搭載される。
As the drive unit, for example, there is a configuration using a three-phase bridge driver in which six discrete elements such as a one-chip inverter IC (Integrated Circuit) or IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) are combined with a motor driver IC. Moreover, as a control part, there exists a structure using a microcomputer, a programmable logic controller (PLC: Programmable Logic Controller), etc., for example. Further, a Hall IC is mounted as a position detection unit of the
本実施の形態において、回路基板12は基板ケース13に対する周方向及び径方向の位置決めがされており、基板ケース13は絶縁体22によって軸方向の位置決めがされているので、回路基板12に搭載されたホールICはステーター19に対して周方向、径方向及び軸方向の位置決めされている。そのため、本実施の形態にかかる回転電機1は、ローター16の位置検出精度を向上させることができ、駆動制御性能を向上させることができる。
In this embodiment, the
本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12の凹部12Aについて説明する。図3に示すように、凹部12Aの外郭は、円弧Cと直線L1と直線L2とを有する。本実施の形態において円弧Cは、直径が長さaである円の円周の半分である。本実施の形態において、直線L1の一端は、円弧Cの両端のうち一端に接続し、直線L2の一端は、円弧Cの両端のうち他端に接続する。直線L1の一端と直線L2の一端との間の距離は、長さaであり、直線L1の他端と直線L2の他端との間の距離も、長さaである。すなわち、直線L1と直線L2との間の距離は一定である。
The recessed part 12A of the
長さaは、シャフト15の回転軸に垂直な方向における断面の直径、すなわちシャフト15の太さ(径)以上であり、好ましくは、シャフト15の回転軸に垂直な方向における断面の直径と同じである。図3における長さaは、シャフト15の回転軸に垂直な方向における断面の直径と同じである。本実施の形態において、直線L1と直線L2とは同じ長さを有する。直線L1及び直線L2は、回路基板12の半径である長さb以上の長さを有し、好ましくは、回路基板12の半径と同じ長さである。図3に示すように、回路基板12の角は面取りされるので、図3における直線L1及び直線L2の長さは、厳密には回路基板12の半径よりも短いが、誤差の範囲内の差において回路基板12の半径である長さbと同じである。
The length a is not less than the diameter of the cross section in the direction perpendicular to the rotation axis of the
本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12の凹部12Aは、図3において、破線で囲まれた領域Xと、二点鎖線で囲まれた領域Yとで主に構成される。破線で囲まれた領域Xは、一部を円弧Cが形成し、直径が長さaである円の半分を示す。二点鎖線で囲まれた領域Yは、一部を直線L1と直線L2とが形成し、縦が長さaであり横が長さbである長方形を示す。すなわち、本実施の形態において、回路基板12の凹部12Aは、半円(領域X)と、幅がシャフト15の回転軸から外側に向かう方向に向って一定である部分(領域Y)とで主に構成される。
The recess 12A of the
円弧Cと直線L1と直線L2は、回路基板12の外殻の一部でもあるので、凹部12Aは回路基板12の外郭に接する。すなわち、回路基板12の外郭のうち凹部12Aの外郭と共通する部分には、円弧Cと直線L1と直線L2とを有する。本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12は、凹部12Aを有することによってC字型形状となっている。つまり、本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12は、凹部12Aを形成するように円盤状の回路基板の外周を含む部分を切り欠いた形状となっている。
Since the arc C, the straight line L1, and the straight line L2 are also part of the outer shell of the
次に、本実施の形態にかかる回転電機1の製造方法について説明する。本実施の形態にかかる回転電機1の製造方法は、ローター16に連結されたシャフト15に対して回路基板12を組み付ける工程を備える。本実施の形態において、シャフト15に対して回路基板12を組み付ける際は、シャフト15の回転軸に垂直な方向から、回路基板12の凹部12Aにシャフト15が挿入されるように、シャフト15に対して回路基板12を組み付ける。すなわち、シャフト15の回転軸に垂直な方向に回路基板12を移動させて、回路基板12の凹部12Aにシャフト15をはめ込む。
Next, the manufacturing method of the rotary
このとき、凹部12Aの直線L1及び直線L2に沿って、本実施の形態にかかる回転電機1の回転軸に向かうようにシャフト15が凹部12Aに挿入され、円弧Cにシャフト15が接触することで、シャフト15に対して回路基板12を組み付ける作業が終了する。以上で、シャフト15が回路基板12の凹部12Aを貫通した状態となる。
At this time, the
本実施の形態では、ローター16に連結されたシャフト15に対して回路基板12を組み付ける工程において、シャフト15の回転軸に垂直な方向から、回路基板12の凹部12Aにシャフト15が挿入されるように、シャフト15に対して回路基板12を組み付けるとしたが、シャフト15の回転軸に平行な方向から、回路基板12の凹部12Aにシャフト15が挿入されるように、シャフト15に対して回路基板12を組み付けてもよい。すなわち、シャフト15の回転軸に平行な方向に回路基板12を移動させて、回路基板12の凹部12Aにシャフト15をはめ込んでもよい。もちろん、シャフト15の回転軸に垂直な方向に回路基板12を移動させる動作とシャフト15の回転軸に平行な方向に回路基板12を移動させる動作を組み合わせて、回路基板12の凹部12Aにシャフト15が挿入されるように、シャフト15に対して回路基板12を組み付けてもよい。
In the present embodiment, in the process of assembling the
本実施の形態にかかる回転電機1の製造方法では、ローター16に連結されたシャフト15に対して回路基板12を組み付ける前に、シャフト15に第1のベアリング14及び第2のベアリング17を挿入することができる。そのため、本実施の形態において、シャフト15に対して回路基板12を組み付ける工程以外の工程を、従来と同様に行うことができるので、本実施の形態にかかる回転電機1の組み立て時の作業性が悪化することはない。
In the method of manufacturing the rotating
本実施の形態にかかる回転電機1は、シャフト15が貫通する凹部12Aが回路基板12の外殻の一部を形成しているので、シャフト15に対して回路基板12を組み付ける際に、回路基板12の凹部12Aに対するシャフト15の位置決めが容易になる。そのため、本実施の形態では、容易に回転電機1を組み立てることができる。
In the rotating
本実施の形態にかかる回転電機1が奏する効果について、図3を用いて詳細に説明する。図3において、回路基板12の凹部12Aは回路基板12の外周を含む部分を切り欠いて形成されている。そのため、シャフト15に対して回路基板12を組み付ける工程において、シャフト15は、本実施の形態にかかる回転電機1の回転軸よりも右側の領域への配置と、凹部12Aに合わせた図3における上下方向の位置決めとが行われる。
The effect which the rotary
これは、シャフト15に対して回路基板12を組み付ける工程において、シャフト15の回転軸に垂直な方向から、回路基板12の凹部12Aにシャフト15が挿入されるように、シャフト15に対して回路基板12を組み付ける場合であっても、シャフト15の回転軸に平行な方向から、回路基板12の凹部12Aにシャフト15が挿入されるように、シャフト15に対して回路基板12を組み付ける場合であっても同じである。もちろん、シャフト15の回転軸に垂直な方向に回路基板12を移動させる動作とシャフト15の回転軸に平行な方向に回路基板12を移動させる動作を組み合わせて、回路基板12の凹部12Aにシャフト15が挿入されるように、シャフト15に対して回路基板12を組み付ける場合も同様である。
This is because, in the process of assembling the
一方、従来のように、シャフト15が挿入される開口が回路基板の内側に形成された円形孔である場合(すなわち、回路基板が環形状であり、円形孔の外周が回路基板の内周に相当する場合)、シャフト15に対して回路基板を組み付ける工程において、シャフト15は、円形孔に合わせて、図3における上下方向及び左右方向の位置決めが行われる。本実施の形態においては左右方向の位置決めを行うが、本実施の形態では、シャフト15を、本実施の形態にかかる回転電機1の回転軸よりも右側へ配置するだけでよく、円形孔に合わせた左右方向の位置決めよりも、シャフト15の位置決めが容易である。したがって、本実施の形態にかかる回転電機1は、従来よりも、回路基板12の凹部12Aに対するシャフト15の位置決めが容易である。
On the other hand, when the opening into which the
また、従来のように、シャフト15が挿入される開口が回路基板の内側に形成された円形孔である場合は、シャフト15の回転軸に平行な方向から、回路基板の開口にシャフト15が挿入されるように、シャフト15に対して回路基板を組み付けることしかできなかった。一方、本実施の形態では、シャフト15の回転軸に平行な方向からだけでなく垂直な方向から、回路基板12の凹部12Aにシャフト15が挿入されるように、シャフト15に対して回路基板12を組み付けることができる。すなわち、本実施の形態にかかる回転電機1は、組み立て方法の自由度も従来よりも高くなっている。したがって、本実施の形態にかかる回転電機1は、従来よりも容易に組み立てることができる。
Further, when the opening into which the
さらに、本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12の面積、すなわち回路基板12上に電子部品を搭載できる面積は、従来の回路基板よりも広い。従来は、シャフト15が挿入される開口は第1のベアリング14の直径cよりも大きい直径を有する円形孔であったので、シャフト15が挿入される従来の開口は、c2π/4以上の面積を有する。
Furthermore, the area of the
一方、本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12の凹部12Aは、図3より、a2π/8と、a×bとを足し合わせた面積を有する。a2π/8は、図3において破線で囲まれた領域Xの面積を示す。a×bは、図3において二点鎖線で囲まれた領域Yの面積を示す。
On the other hand, the recess 12A of the
ここで、一般に、第1のベアリング14の直径cは、シャフト15の直径よりも3倍大きいので、c=3aである。また、一般的に、回路基板12の直径は、シャフト15の直径よりも9倍大きいので、b=9a/2である。なお、第1のベアリング14の直径c、回路基板12の直径及びシャフト15の直径aは、回転電機1の出力に比例するため、それぞれの寸法比が著しく崩れることはない。
Here, in general, since the diameter c of the first bearing 14 is three times larger than the diameter of the
したがって、シャフト15が挿入される従来の開口は、9a2π/4以上の面積を有する。本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12の凹部12Aは、a2(36+π)/8の面積を有する。ここで、π=3.14として計算すると、シャフト15が挿入される従来の開口は、7.065a2以上の面積を有し、本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12の凹部12Aは、4.8925a2の面積を有する。つまり、シャフト15が挿入される従来の開口は、本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12の凹部12Aよりも面積が広い。すなわち、従来の回路基板は、本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12よりも面積が狭い。
Therefore, the conventional opening into which the
つまり、本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12の面積、すなわち回路基板12上に電子部品を搭載できる面積は、従来の回路基板よりも広い。そのため、本実施の形態では、回路基板12上に電子部品を実装する際に、電子部品間の距離を十分に離すことができる。そのため、本実施の形態にかかる回転電機1は、従来よりも、回路基板12上に電子部品を実装し易くなる他、水分や塵埃による回路基板12上での電気的ショートを防ぐことができる。また、回路基板12上の電子部品間の距離を十分に離すことができるので、従来よりも、回路基板12の放熱性を向上させることができる。
That is, the area of the
ここで、従来の回路基板よりも面積を広げるために、シャフト15が挿入される開口を、シャフト15の直径と同じ直径を有し、回路基板の内側に形成された円形孔とする場合を考える。この場合、ローター16に連結されたシャフト15に回路基板を取り付けた後に、第1のベアリング14をシャフト15に挿入することとなる。しかしながら、シャフト15に回路基板を取り付けた後に、第1のベアリング14を挿入するのは、作業性が悪い。なぜなら、シャフト15に回路基板を取り付けてしまった後では、スペースが狭いために、シャフト15を治具等で受けることが困難だからである。
Here, in order to expand the area as compared with the conventional circuit board, consider a case where the opening into which the
一方、本実施の形態では、第1のベアリング14をシャフト15に挿入してから、シャフト15に回路基板12を取り付けることができる。なぜなら、シャフト15に対して回路基板12を組み付ける工程において、シャフト15の回転軸に垂直な方向から、回路基板12の凹部12Aにシャフト15が挿入されるように、シャフト15に対して回路基板12を組み付けることができるからである。そのため、シャフト15に対して回路基板12を組み付ける工程以外の工程を、従来と同様に行うことができるので、本実施の形態にかかる回転電機1の組み立て時の作業性が従来よりも悪化することはない。
On the other hand, in the present embodiment, the
さらに、従来の回路基板よりも面積を広げるために、回路基板にシャフト15や第1のベアリング14を挿入する開口を設けずに、回転電機を組み立てることを考える。この場合、回路基板にシャフト15や第1のベアリング14を挿入する開口がないので、回路基板、シャフト15、第1のベアリング14の機能を保つために、回転電機全体の構成を変える必要があり、回転電機の部品数が多くなる。そのため、回路基板の外形のサイズが変わらなくても、回転電機全体のサイズが大きくなる。一方、本実施の形態にかかる回転電機1は、回路基板12が有する凹部12Aの形状が従来と異なるが、部品数は変わらないので、本実施の形態にかかる回転電機1全体のサイズが大きくなることはない。
Further, in order to expand the area as compared with the conventional circuit board, it is considered that the rotating electric machine is assembled without providing an opening for inserting the
また、従来は、リード線引き回し用の開口を、シャフト15が挿入される開口とは別に回路基板に形成していたが、本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12の凹部12Aは、リード線引き回し用としても使用できる。そのため、本実施の形態にかかる回転電機1が備える回路基板12の面積は、リード線引き回し用の開口を別に形成しない分、従来の回路基板よりも広い。
Conventionally, the lead wire routing opening is formed in the circuit board separately from the opening into which the
図4は、本実施の形態にかかる回転電機1を備えた換気扇40を示す断面図である。図4に示すように、換気扇40の筐体内には、図1に示した本実施の形態にかかる回転電機1であるDCブラシレスモーターが搭載される。本実施の形態にかかる回転電機1の一端には送風機41が接続され、送風機41は本実施の形態にかかる回転電機1によって駆動される。上述したように、本実施の形態にかかる回転電機1のフレーム24に外部に突出したシャフト15の一端には、負荷が接続される。送風機41は、本実施の形態にかかる回転電機1のフレーム24の外部に突出したシャフト15の一端に接続した負荷である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a
本実施の形態にかかる回転電機1を備えた換気扇40の筐体は、天井板43に埋込設置された後、グリル42が下から取り付けられる。本実施の形態にかかる回転電機1を通電駆動すると、駆動トルクが回転電機1に発生し、回転電機1は送風機41を回転させる。送風機41が回転すると、図4において矢印で示した空気の流れWが発生する。
The casing of the
本実施の形態では、本実施の形態にかかる回転電機1の例として、DCブラシレスモーターを説明したが、これに限ることはない。本実施の形態にかかる回転電機1は、回路基板12を内蔵するようなモーター、発電機であればよい。本実施の形態にかかる回転電機1は、ローター16に電流を流すことによってローター16が回転すればモーターになり、ローター16を回転させることでローターに電流が流れ、その電流を取り出すようにすれば発電機になる。モーターの種類としては例えば、ブラシ付きモーターやステッピングモーター、誘導電動機、同期電動機等が考えられ、発電機の種類としては例えば、誘導発電機、同期発電機等が考えられる。
In the present embodiment, a DC brushless motor has been described as an example of the rotating
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2にかかる回転電機について説明する。本発明の実施の形態2では、本発明の実施の形態1と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。本発明の実施の形態2にかかる回転電機は、本発明の実施の形態1にかかる回転電機1とは、回路基板が有する開口の形状が異なる。本発明の実施の形態2では、回路基板32が有する凹部32Aに逃げ部が設けられる。
Next, a rotating electrical machine according to the second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment of the present invention, portions that are different from the first embodiment of the present invention will be described, and descriptions of the same or corresponding portions will be omitted. The rotating electrical machine according to the second embodiment of the present invention differs from the rotating
図5は、本発明の実施の形態2にかかる回転電機が備える回路基板32を示す平面図である。本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板32は、外殻の一部を形成し、ローター16の回転軸に垂直な平面において、ローター16の回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅がシャフト15の径以上であり、シャフト15が貫通する凹部32Aを有する。図5に示すように、凹部32Aの外郭は、円弧Cと直線L31と直線L32と直線L33と直線L34とを含む。本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板32の凹部32Aは、破線で囲まれた領域Xと、二点鎖線で囲まれた領域Yと、点線で囲まれた2つの領域Zとで主に構成される。
FIG. 5 is a plan view showing a
円弧Cと直線L31と直線L32と直線L33と直線L34は、回路基板32の外殻の一部でもあるので、凹部32Aは回路基板32の外郭に接する。すなわち、回路基板32の外郭のうち凹部32Aの外郭と共通する部分には、円弧Cと直線L31と直線L32と直線L33と直線L34とを有する。本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板32は、凹部32Aを有することによってC字型形状となっている。つまり、本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板32は、凹部32Aを形成するように円盤状の回路基板を切り欠いた形状となっている。
Since the arc C, the straight line L31, the straight line L32, the straight line L33, and the straight line L34 are also part of the outer shell of the
本実施の形態において円弧Cは、直径が長さaである円の円周の半分である。本実施の形態において、直線L31の一端は、円弧Cの両端のうち一端に接続し、直線L32の一端は、円弧Cの両端のうち他端に接続する。直線L31の他端は、直線L33の一端に接続し、直線L33の他端は、直線L34の一端に接続する。直線L31の一端と直線L32の一端との間の距離は、長さaであり、直線L31の他端と直線L32の他端との間の距離も長さaである。本実施の形態において、直線L33の一端と直線L34の一端との間の距離は、長さaであるが、直線L33の他端と直線L34の他端との間の距離は、長さaよりも長い。すなわち、直線L33と直線L34との間の距離は、直線L31と直線L32との間の距離以上である。 In the present embodiment, the arc C is half the circumference of a circle having a diameter a. In the present embodiment, one end of the straight line L31 is connected to one end of both ends of the arc C, and one end of the straight line L32 is connected to the other end of both ends of the arc C. The other end of the straight line L31 is connected to one end of the straight line L33, and the other end of the straight line L33 is connected to one end of the straight line L34. The distance between one end of the straight line L31 and one end of the straight line L32 is the length a, and the distance between the other end of the straight line L31 and the other end of the straight line L32 is also the length a. In the present embodiment, the distance between one end of the straight line L33 and one end of the straight line L34 is the length a, but the distance between the other end of the straight line L33 and the other end of the straight line L34 is the length a. Longer than. That is, the distance between the straight line L33 and the straight line L34 is not less than the distance between the straight line L31 and the straight line L32.
つまり、本実施の形態において、回路基板32の凹部32Aは、半円(領域X)と、幅がシャフト15の回転軸から外側に向かう方向に一定である部分(領域Y)と、幅がシャフト15の回転軸から外側に向かうに従って広くなる部分(領域Z)とで主に構成される。
That is, in the present embodiment, the recess 32A of the
本実施の形態にかかる回転電機の製造方法は、本発明の実施の形態1と同様である。本実施の形態にかかる回転電機の製造方法は、ローター16に連結されたシャフト15に対して回路基板32を組み付ける工程を備える。本実施の形態において、シャフト15に対して回路基板32を組み付ける際は、シャフト15の回転軸に垂直な方向から、回路基板32の凹部32Aにシャフト15が挿入されるように、シャフト15に対して回路基板32を組み付ける。すなわち、シャフト15の回転軸に垂直な方向に回路基板32を移動させて、回路基板32の凹部32Aにシャフト15をはめ込む。
The manufacturing method of the rotating electrical machine according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment of the present invention. The manufacturing method of the rotating electrical machine according to the present embodiment includes a step of assembling the
このとき、凹部32Aの直線L31及び直線L32に沿って、本実施の形態にかかる回転電機の回転軸及び円弧Cに向かうようにシャフト15が凹部32Aに挿入され、円弧Cにシャフト15が接触することで、シャフト15に対して回路基板12を組み付ける作業が終了する。以上で、シャフト15が回路基板32の凹部32Aを貫通した状態となる。凹部32Aの直線L33及び直線L34は、直線L31及び直線L32に沿って、シャフト15が本実施の形態にかかる回転電機の回転軸及び円弧Cに向かうように、ガイドの役割を果たす。
At this time, along the straight line L31 and straight line L32 of the concave portion 32A, the
本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板32の凹部32Aは、本発明の実施の形態1にかかる回転電機1が備える回路基板12の凹部12Aよりも、2つの領域Zの面積分広い。2つの領域Zは逃げ部であり、シャフト15に対して回路基板32を組み付ける際において、シャフト15の図5における上下方向の位置決めを本発明の実施の形態1よりも容易にする。凹部32Aに2つの領域Zを設けることによって、回路基板32の凹部32Aにおいて、本実施の形態にかかる回転電機の回転軸から遠い方の端部の幅が、シャフト15の直径よりも広くなるからである。
The recess 32A of the
したがって、本実施の形態では、回路基板32の凹部32Aに対するシャフト15の位置決めが容易であるので、本実施の形態にかかる回転電機は、容易に組み立てることができる。もちろん、本実施の形態でも、本発明の実施の形態1と同様に、回転電機の組み立て方法の自由度が従来よりも高くなっていることは言うまでもない。また、本実施の形態では、第1のベアリング14をシャフト15に挿入してから、シャフト15に回路基板32を取り付けることができるので、シャフト15に対して回路基板32を組み付ける工程以外の工程を、従来と同様に行うことができ、本実施の形態にかかる回転電機1の組み立て時の作業性が従来よりも悪化することはない。
Therefore, in the present embodiment, since the positioning of the
本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板32の凹部32Aは、本発明の実施の形態1にかかる回転電機1が備える回路基板12の凹部12Aよりも、2つの領域Zの面積分広くなっている。しかしながら、本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板32の面積も、2つの領域Zの設計次第で、従来の回路基板より広く設計することは可能である。また、本実施の形態にかかる回転電機は、回路基板32が有する凹部32Aの形状が従来と異なるが、部品数は変わらないので、本実施の形態にかかる回転電機全体のサイズが大きくなることはない。
The recess 32A of the
実施の形態3.
次に、本発明の実施の形態3にかかる回転電機について説明する。本発明の実施の形態3では、本発明の実施の形態1及び本発明の実施の形態2と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。本発明の実施の形態3にかかる回転電機は、本発明の実施の形態1にかかる回転電機1及び本発明の実施の形態2にかかる回転電機とは、回路基板が有する開口の形状が異なる。本発明の実施の形態3において、回路基板52が有する凹部52Aは、半円と、幅がシャフト15の回転軸から外側に向かうに従って広くなる部分とで主に構成される。
Next, a rotating electrical machine according to the third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment of the present invention, portions that are different from the first embodiment of the present invention and the second embodiment of the present invention will be described, and description of the same or corresponding portions will be omitted. The rotating electrical machine according to the third embodiment of the present invention differs from the rotating
図6は、本発明の実施の形態3にかかる回転電機が備える回路基板52を示す平面図である。本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板52は、外殻の一部を形成し、ローター16の回転軸に垂直な平面において、ローター16の回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅がシャフト15の径以上であり、シャフト15が貫通する凹部52Aを有する。図6に示すように、凹部52Aの外郭は、円弧Cと直線L51と直線L52とを有する。本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板52の凹部52Aは、破線で囲まれた領域Xと、二点鎖線で囲まれた領域Sとで主に構成される。
FIG. 6 is a plan view showing a
円弧Cと直線L31と直線L32は、回路基板52の外殻の一部でもあるので、凹部52Aは回路基板52の外郭に接する。すなわち、回路基板52の外郭のうち凹部52Aの外郭と共通する部分には、円弧Cと直線L51と直線L52とを有する。本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板52は、凹部52Aを有することによってC字型形状となっている。つまり、本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板52は、凹部52Aを形成するように円盤状の回路基板を切り欠いた形状となっている。
Since the arc C, the straight line L31, and the straight line L32 are also part of the outer shell of the
本実施の形態において円弧Cは、直径が長さaである円の円周の半分である。本実施の形態において、直線L51の一端は、円弧Cの両端のうち一端に接続し、直線L52の一端は、円弧Cの両端のうち他端に接続する。本実施の形態において、直線L51の一端と直線L52の一端との間の距離は、長さaであるが、直線L51の他端と直線L52の他端との間の距離は、長さaよりも長い。すなわち、直線L51と直線L52との間の距離は、シャフト15の回転軸から外側に向かうに従って広くなる。つまり、本実施の形態において、回路基板52の凹部52Aは、半円(領域X)と、幅がシャフト15の回転軸から外側に向かうに従って広くなる部分(領域S)とで主に構成される。
In the present embodiment, the arc C is half the circumference of a circle having a diameter a. In the present embodiment, one end of the straight line L51 is connected to one end of both ends of the arc C, and one end of the straight line L52 is connected to the other end of both ends of the arc C. In the present embodiment, the distance between one end of the straight line L51 and one end of the straight line L52 is the length a, but the distance between the other end of the straight line L51 and the other end of the straight line L52 is the length a. Longer than. That is, the distance between the straight line L51 and the straight line L52 becomes wider from the rotation axis of the
本実施の形態にかかる回転電機の製造方法は、本発明の実施の形態1及び本発明の実施の形態2と同様である。本実施の形態にかかる回転電機の製造方法は、ローター16に連結されたシャフト15に対して回路基板52を組み付ける工程を備える。本実施の形態において、シャフト15に対して回路基板52を組み付ける際は、シャフト15の回転軸に垂直な方向から、回路基板52の凹部52Aにシャフト15が挿入されるように、シャフト15に対して回路基板52を組み付ける。すなわち、シャフト15の回転軸に垂直な方向に回路基板52を移動させて、回路基板52の凹部52Aにシャフト15をはめ込む。
The manufacturing method of the rotating electrical machine according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment and the second embodiment of the present invention. The method of manufacturing the rotating electrical machine according to the present embodiment includes a step of assembling the
このとき、凹部52Aの直線L51及び直線L52は、本実施の形態にかかる回転電機の回転軸及び円弧Cに向かうように、ガイドの役割を果たす。シャフト15が円弧Cに接触することで、シャフト15に対して回路基板52を組み付ける作業が終了する。以上で、シャフト15が回路基板52の凹部52Aを貫通した状態となる。
At this time, the straight line L51 and the straight line L52 of the recess 52A serve as a guide so as to be directed to the rotating shaft and the arc C of the rotating electrical machine according to the present embodiment. When the
本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板52の凹部52Aは、本実施の形態にかかる回転電機の回転軸から遠い方の端部の幅が、シャフト15の直径よりも広い。そのため、シャフト15に対して回路基板32を組み付ける際において、シャフト15の図6における上下方向の位置決めが本発明の実施の形態1よりも容易になる。したがって、本実施の形態では、回路基板32の凹部32Aに対するシャフト15の位置決めが容易であるので、本実施の形態にかかる回転電機は、容易に組み立てることができる。もちろん、本実施の形態でも、本発明の実施の形態1及び本発明の実施の形態2と同様に、回転電機の組み立て方法の自由度が従来よりも高くなっていることは言うまでもない。
In the recess 52A of the
また、本実施の形態では、第1のベアリング14をシャフト15に挿入してから、シャフト15に回路基板32を取り付けることができるので、シャフト15に対して回路基板32を組み付ける工程以外の工程を、従来と同様に行うことができ、本実施の形態にかかる回転電機1の組み立て時の作業性が従来よりも悪化することはない。
In the present embodiment, since the
本発明の実施の形態1にかかる回転電機1が備える回路基板12の凹部12Aよりも、領域Sと領域Yの面積差分広い。しかしながら、本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板52の面積も、領域Sの設計次第で、従来の回路基板より広く設計することは可能である。また、本実施の形態にかかる回転電機は、回路基板52が有する凹部52Aの形状が従来と異なるが、部品数は変わらないので、本実施の形態にかかる回転電機全体のサイズが大きくなることはない。る
The area difference between the region S and the region Y is wider than the recess 12A of the
なお、本発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせること、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。各実施の形態において例示された各構成要素の寸法、材質、形状、それらの相対配置等は、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるものであり、本発明はそれらの例示に限定されるものではない。また、各図における各構成要素の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。 Note that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent elements exemplified in the embodiments are appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions. However, the present invention is not limited to these examples. Moreover, the dimension of each component in each figure may differ from an actual dimension.
1 回転電機、10 第1のハウジング、11 ブラケット、12,32,52 回路基板、12A,32A,52A 凹部、12B 固定用切欠き、12C,13C ねじ穴、12D,13D 貫通孔、13 基板ケース、13A 孔、13B 突起、14 第1のベアリング、15 シャフト、16 ローター、18 端子、19 ステーター、20 鉄心、21 コイル、22 絶縁体、23 第2のハウジング、24 フレーム、40 換気扇、41 送風機、42 グリル、43 天井。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ステーターの内側に配置され、シャフトを軸として回転するローターと、
外殻の一部を形成し、前記ローターの回転軸に垂直な平面において、前記回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅が前記シャフトの径以上であり、前記シャフトが貫通する凹部を有する回路基板と、
を備えた回転電機。 A cylindrical stator,
A rotor disposed inside the stator and rotating about a shaft;
Forming a part of the outer shell, and in a plane perpendicular to the rotation axis of the rotor, a width in a direction perpendicular to the direction from the rotation axis to the outside is equal to or larger than the diameter of the shaft, and a recess through which the shaft passes is formed. A circuit board having
Rotating electric machine with
前記第1の直線と前記第2の直線との間の距離は、一定であること、
を特徴とする請求項1に記載の回転電機。 The outline of the circuit board includes an arc in the recess, a first straight line having one end connected to one end of both ends of the arc, and a second straight line having one end connected to the other end of both ends of the arc. Have
The distance between the first straight line and the second straight line is constant;
The rotating electrical machine according to claim 1.
前記第3の直線と前記第4の直線との間の距離は、前記第1の直線と前記第2の直線との間の距離以上であること、
を特徴とする請求項1に記載の回転電機。 The outline of the circuit board includes an arc in the recess, a first straight line having one end connected to one end of both ends of the arc, and a second straight line having one end connected to the other end of both ends of the arc. A third straight line connected to the other end of the first straight line, and a fourth straight line connected to the other end of the second straight line,
The distance between the third straight line and the fourth straight line is not less than the distance between the first straight line and the second straight line;
The rotating electrical machine according to claim 1.
を特徴とする請求項2又は請求項3に記載の回転電機。 The distance between the first straight line and the second straight line is the same as the diameter of the shaft;
The rotating electrical machine according to claim 2 or 3, wherein:
前記第5の直線と前記第6の直線との間の距離は、前記回転軸から外側に向かうに従って広くなること、
を特徴とする請求項1に記載の回転電機。 The outline of the circuit board includes, in the recess, an arc, a fifth straight line having one end connected to one end of the arc, and a sixth straight line having one end connected to the other end of the arc. Have
A distance between the fifth straight line and the sixth straight line becomes wider toward the outside from the rotation axis;
The rotating electrical machine according to claim 1.
前記ステーターの内側に配置され、シャフトを軸として回転するローターと、
外殻の一部を形成し、前記ローターの回転軸に垂直な平面において、前記回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅が前記シャフトの径以上であり、前記シャフトが貫通する凹部を有する回路基板と、
を有する回転電機と、
前記回転電機の一端に接続され、前記回転電機によって駆動される送風機と、
を備えた換気扇。 A cylindrical stator,
A rotor disposed inside the stator and rotating about a shaft;
Forming a part of the outer shell, and in a plane perpendicular to the rotation axis of the rotor, a width in a direction perpendicular to the direction from the rotation axis to the outside is equal to or larger than the diameter of the shaft, and a recess through which the shaft passes is formed. A circuit board having
A rotating electrical machine having
A blower connected to one end of the rotating electrical machine and driven by the rotating electrical machine;
Ventilation fan with
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