JP2020120505A - モータユニットおよびファン - Google Patents

Abstract

【課題】モータユニットを搭載した機器全体のサイズの増大を抑えつつ、当該モータユニットを構成する電子部品の放熱性能を向上させることが可能となる。【解決手段】モータユニット１０は、ステータ３とロータ２とを含むモータ１と、ロータ２の回転を制御するモータ駆動制御回路６００が形成された第１回路基板４および第２回路基板５とを有し、第１回路基板４と第２回路基板５とは、ロータ２の出力軸２４の軸線Ｑと平行な方向において、ステータ３を挟んだ状態で配置されていることを特徴とする。【選択図】図６Ｂ

Description

本発明は、モータユニットおよびファンに関し、特にモータの駆動を制御するモータ駆動制御回路が形成された回路基板とモータとを備えたモータユニット、および当該モータユニットとインペラとを備えたファンに関する。

例えば、４０角の１２Ｖ定格の軸流ファンに代表される小型のファンは、モータの駆動を制御するモータ駆動制御回路として、モータの回転を制御するための制御信号を生成する制御回路と、当該制御信号に基づいてモータを駆動するインバータ回路とを有している（特許文献１参照）。

特開２０１８−４６７１９号公報

近年、４８Ｖ定格のような通常の１２Ｖ定格よりも高い電圧が入力される高定格の小型のファンのニーズが高まりつつある。
しかしながら、一般のファンにおけるモータ駆動制御回路の制御回路は、半導体集積回路（ＩＣ）によって構成されており、４８Ｖのような高電圧に対応していないことが多い。そのため、例えば高電圧定格のファンの場合、上述した制御回路およびインバータ回路に加えて、高い電圧（例えば４８Ｖ）をドライブ回路に入力可能な低い電圧（例えば２２Ｖ）まで降圧する降圧回路（降圧レギュレータ）が更に必要となる。

一般に、降圧回路は、入力電圧と出力電圧との差を受け持つため、降圧回路を構成するパワートランジスタ等の電子部品の発熱が大きくなる傾向がある。したがって、降圧回路では、放熱のために電子部品のサイズを大きくする必要がある。

一方で、小型のファンは、モータ駆動制御回路が実装される回路基板の実装面積が小さく、かつ、多くの電子部品が密集して実装されるため、サイズの大きい電子部品を回路基板に実装することは容易ではない。仮に、実装面積を広げるために回路基板を大きくした場合、ファン全体のサイズが増大し、好ましくない。
このように、降圧回路が必要な小型のファンでは、電子部品の実装面積を確保して電子部品の放熱性能を向上させることは容易ではない。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、モータユニットを搭載した機器全体のサイズの増大を抑えつつ、モータユニットを構成する電子部品の放熱性能を向上させることを目的とする。

本発明の代表的な実施の形態に係るモータユニットは、ステータとロータとを含むモータと、前記ロータの回転を制御するモータ駆動制御回路と、前記モータ駆動制御回路が形成された第１回路基板および第２回路基板と、を有し、前記第１回路基板と前記第２回路基板とは、前記ロータの出力軸の軸線と平行な方向において、前記ステータを挟んだ状態で配置されていることを特徴とする。

本発明に係るモータユニットによれば、当該モータユニットを搭載した機器全体のサイズの増大を抑えつつ、当該モータユニットを構成する電子部品の放熱性能を向上させることが可能となる。

実施の形態に係るファンの上面図である。 実施の形態に係るファンの断面図である。 実施の形態に係るファンの分解斜視図である。 実施の形態に係るファンにおけるモータ駆動制御回路の構成の一例を示すブロック図である。 実施の形態に係るファンにおける降圧回路の具体例を示す回路基板５の回路構成図である。 実施の形態に係るファンにおける回路基板４側から見たステータの斜視図である。 実施の形態に係るファンにおける回路基板５側から見たステータの斜視図である。 図６ＢにおけるＡ方向から見たステータの側面図である。 図６ＢにおけるＢ方向から見たステータの側面図である。

１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。

〔１〕本発明の代表的な実施の形態に係るモータユニット（１０）は、ステータ（３）とロータ（２）とを含むモータ（１）と、前記ロータの回転を制御するモータ駆動制御回路（６００）が形成された第１回路基板（４）および第２回路基板（５）とを有し、前記第１回路基板と前記第２回路基板とは、前記ロータの出力軸（２４）の軸線（Ｑ）と平行な方向において、前記ステータを挟んだ状態で配置されていることを特徴とする。

〔２〕上記モータユニットにおいて、前記第１回路基板または前記第２回路基板に、入力電圧（ＶＩＮ）を降圧して出力する降圧回路（６０１）が形成されていてもよい。

〔３〕上記モータユニットにおいて、前記モータ駆動制御回路は、前記ロータの回転を制御するための制御信号を生成する制御回路（６０２）と、前記制御信号に基づいて前記ロータを駆動するインバータ回路（６０３）と、前記降圧回路（６０１）とを含み、前記制御回路および前記インバータ回路は、前記第１回路基板（４）に形成され、前記降圧回路は、前記第２回路基板（５）に形成されていてもよい。

〔４〕上記モータユニットにおいて、前記第１回路基板を前記ステータに支持する第１支持ピン（７１）と、前記第２回路基板を前記ステータに支持する第２支持ピン（７２）と、を更に有していてもよい。

〔５〕上記モータユニットにおいて、前記ステータは、ステータコア（３０）と、コイル（３２）と、前記ステータコアと前記コイルとを絶縁するインシュレータ（３１）とを含み、前記第１支持ピンは、前記インシュレータにおける前記軸線（Ｑ）と平行な方向の一端側において前記第１回路基板（４）を支持し、前記第２支持ピンは、前記インシュレータにおける前記軸線（Ｑ）と平行な方向の他端側において前記第２回路基板（５）を支持していてもよい。

〔６〕上記モータユニットにおいて、前記ステータコアは、複数のティース部を有し、前記コイルは前記ティース部に巻回され、前記インシュレータは、前記ティース部毎に対応して設けられ、前記ティース部毎に対応する前記インシュレータは、前記出力軸の回転方向に互いに離間して配置され、一つの前記インシュレータに配置される前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンは、それぞれ二本以下であってもよい。

〔７〕上記モータユニットにおいて、前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンは、金属材料を含み、前記第１回路基板と前記第２回路基板とは、前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンを介して電気的に接続されていてもよい。

〔８〕上記モータユニットにおいて、前記第１支持ピンと、当該第１支持ピンに対応する前記第２支持ピンとを接続するワイヤ（７３）を更に有していてもよい。

〔９〕上記モータユニットにおいて、前記第１支持ピンのうちの少なくとも二つは、前記コイルの両端（３２ａ，３２ｂ）にそれぞれ接続されていてもよい。

〔１０〕本発明の代表的な実施の形態に係るファン（１００）は、上記モータユニット（１０）と、前記ロータ（２）の回転力によって回転可能に構成されたインペラ（１１）とを備えることを特徴とする。

２．実施の形態の具体例
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

図１乃至３は、本発明の実施の形態に係るファンの構成を示す図である。
図１には、本発明の実施の形態に係るファン１００の上面図が示され、図２には、ファン１００の断面図が示され、図３には、ファン１００の分解斜視図が示されている。

ファン１００は、インペラ（羽根車）を回転させることによって風を発生させる装置である。ファン１００は、機器の内部で発生する熱を外部へ排出し、その機器の内部を冷却する冷却装置の一つとして利用可能である。ファン１００は、例えば軸流ファンであり、より具体的には、４０角の４８Ｖ定格の軸流ファンである。

図３に示されるように、ファン１００は、モータユニット１０、インペラ１１、およびケース１２を備えている。

モータユニット１０は、インペラ１１を回転させるための回転力を発生するモータ１と、モータ１（ロータ２）の回転を制御するためのモータ駆動制御回路６００が形成された回路基板４（第１回路基板の一例）および回路基板５（第２回路基板の一例）とを含む。なお、モータ１および回路基板４，５の詳細については後述する。

インペラ１１は、回転することにより風を発生させる部品である。インペラ１１は、モータ１の回転力によって回転可能に構成されている。具体的に、インペラ１１は、ハブ部１１０と羽根部１１１を有する。図２に示すように、ハブ部１１０は、筒状に形成され、後述するロータ２を覆った状態でロータ２（出力軸２４）に固定されている。羽根部１１１は、風を発生させる部分であり、ハブ部１１０の外周面から径方向に突出して形成されている。

ケース１２は、モータユニット１０およびインペラ１１を収容する筐体であって、例えば樹脂で構成されている。ケース１２は、例えば有底筒状に形成されている。具体的に、ケース１２は、収容部１２０と外壁部１２１を有する。収容部１２０は、例えば円筒状の側壁部１２２と、側壁部１２２の中心部分に側壁部１２２の中心軸と平行な方向に突出して形成された突出部１２３とを有する。収容部１２０は、側壁部１２２の内側において、突出部１２３が後述するステータ３を貫いた状態でモータユニット１０を収容する。

また、図１および図２に示されるように、側壁部１２２の内側にはインペラ１１が配置される。側壁部１２２は、インペラ１１を保護するためガード部として機能する。側壁部１２２には、インペラ１１が回転することによって発生した風を通過させるための開口１２４，１２５が形成されている。

外壁部１２１は、収容部１２０の外周を覆うように形成されている。例えば、外壁部１２１は、平面視で矩形状に形成され、収容部１２０と一体に成形されている。図１に示すように、外壁部１２１には、例えば、ねじ等の固定具によってファン１００を機器等に固定するための係止穴１２１ａが形成されている。

モータ１は、例えば単相のブラシレスＤＣモータである。本実施の形態では、モータ１が４スロットの単相ブラシレスＤＣモータである場合を例にとり、説明する。

モータ１は、ロータ２とステータ３とを含む。ロータ２は、インペラ１１のハブ部１１０の内側、且つステータ３の外側に配置されている。ロータ２は、出力軸（シャフト）２４、マグネット（永久磁石）２５、およびロータヨーク２６を含む。出力軸２４は、インペラ１１のハブ部１１０と連結されている。具体的には、図２に示すように、筒状のハブ部１１０の中心部分において、軸受８（例えば、ボールベアリング）によって出力軸２４が回転可能に支持されるとともに、出力軸２４の一端部がハブ部１１０に連結されている。また、筒状のハブ部１１０の内側において、例えばリング状のマグネット２５が出力軸２４を囲む形態で配置されるとともに、ロータヨーク２６がマグネット２５とハブ部１１０との間に配置されている。

ステータ３は、ステータコア３０、インシュレータ３１、およびコイル３２を含む。ステータ３は、軸受ハウジング３３の外周面に固定されている。軸受ハウジング３３は、出力軸２４を回転可能に支持する軸受８を収容する部品である。軸受ハウジング３３は、例えば円筒形状を有している。図２に示すように、軸受ハウジング３３は、例えば２つの軸受８を内部に収容して保持する。

ステータコア３０は、複数のティース部３０１を有する。ティース部３０１は、ステータコア３０の基体部から径方向にそれぞれ延出して形成されている。例えば、図３に示すように、ティース部３０１は、ロータ２の出力軸２４の軸線Ｑから放射状にそれぞれ突出して形成されている。本実施の形態に係るモータ１では、例えば、図３に示すように、ステータコア３０は、４つのティース部３０１を有している。

コイル３２は、複数のティース部３０１に巻回されている。例えば、上述したように、本実施の形態に係るモータ１は、単相４スロットのブラシレスＤＣモータであるので、コイル３２は、４つのティース部３０１に巻回されている。

インシュレータ３１は、ステータコア３０とコイル３２とを絶縁する部品であり、樹脂等の絶縁材料で構成されている。インシュレータ３１は、ティース部３０１毎に設けられている。インシュレータ３１は、対応するティース部３０１の少なくとも一部を覆うように形成されている。各インシュレータ３１のティース部３０１を覆う部分に、導電性の線状部材としてのマグネットワイヤ（例えば銅線）が巻回されている。本実施の形態では、このマグネットワイヤにより、単相のコイル３２が実現されている。

各インシュレータ３１は、対応するティース部３０１の一部を覆う基部３１０と、基部３１０からモータ１（ロータ２）の出力軸２４の軸線Ｑと平行な方向に突出して形成された突出部３１１とをそれぞれ有している。突出部３１１は、回路基板４，５を支持する。

以下の説明において、モータユニット１０を組み立てた場合に、ケース１２側に位置する突出部３１１を「突出部３１１Ａ」と表記し、インペラ１１側に位置する突出部３１１を「突出部３１１Ｂ」と表記する場合がある。

回路基板４，５には、モータ駆動制御回路６００が形成されている。以下、モータ駆動制御回路６００について詳細に説明する。

図４は、モータ駆動制御回路６００の構成の一例を示すブロック図である。
モータ駆動制御回路６００は、モータ１（ロータ２）の回転を制御するための回路である。モータ駆動制御回路６００は、回路基板４，５に各種電子部品が実装され、且つ回路基板４と回路基板５とが電気的に接続されることにより、実現されている。

図４に示すように、モータ駆動制御回路６００は、例えば、降圧回路６０１、制御回路６０２、インバータ回路６０３、およびバイパスコンデンサＣｉｎを含む。本実施形態においては、第１回路基板としての回路基板４に制御回路６０２およびインバータ回路６０３が形成（実装）され、第２回路基板としての回路基板５に降圧回路６０１およびバイパスコンデンサＣｉｎが形成（実装）されている。モータ駆動制御回路６００は、各回路間を接続するための複数の端子Ｐ１〜Ｐ８を有している。端子Ｐ１は、端子Ｐ４に接続されるとともに、直流の入力電圧ＶＩＮ（例えば４８Ｖ）が入力される。端子Ｐ２は、端子Ｐ５に接続されている。端子Ｐ３は、端子Ｐ６に接続されるとともに、グラウンド電位に接続される。端子Ｐ７は、コイル３２の一方の端末部３２ａに接続される。端子Ｐ８は、コイル３２の他方の端末部３２ｂに接続されている。

なお、図４では、モータ駆動制御回路６００を構成する機能部のうち、降圧回路６０１以外の機能部の一例として、制御回路６０２およびインバータ回路６０３を図示しているが、その他の回路等の機能部が含まれていてもよい。

降圧回路６０１は、入力電圧ＶＩＮを降圧して出力する電源回路である。バイパスコンデンサＣｉｎは、端子Ｐ１と端子Ｐ３との間に接続されている。

図５は、降圧回路６０１の具体例を示す回路基板５の回路構成図である。
図５に示すように、降圧回路６０１は、例えば、抵抗Ｒ、トランジスタＱ１、およびツェナーダイオードＺＤを有する。

抵抗ＲとツェナーダイオードＺＤとは、端子Ｐ１と端子Ｐ２との間に直列に接続されている。具体的に、抵抗Ｒの一端が端子Ｐ１に接続され、抵抗Ｒの他端がツェナーダイオードＺＤのカソードに接続されている。また、ツェナーダイオードＺＤのアノードが端子Ｐ２に接続されている。

トランジスタＱ１は、例えばバイポーラトランジスタである。トランジスタＱ１のコレクタ電極は端子Ｐ１に接続され、トランジスタＱ１のベース電極は抵抗ＲとツェナーダイオードＺＤとが接続されるノードに接続され、トランジスタＱ１のエミッタ電極は端子Ｐ３に接続されている。

上述した構成を有する降圧回路６０１によれば、端子Ｐ１に入力された直流の入力電圧ＶＩＮ（例えば４８Ｖ）を降圧した出力電圧ＶＯＵＴ（例えば２２Ｖ）を端子Ｐ３から出力することができる。

なお、図５には、トランジスタＱ１のベース電極と端子Ｐ２との間に一つのツェナーダイオードＺＤが接続される場合が示されているが、これに限られない。例えば、要求される出力電圧ＶＯＵＴの大きさに応じて、トランジスタＱ１のベース電極と端子Ｐ２との間に直列に接続されるツェナーダイオードＺＤの個数を適宜変更してもよい。

図４に示すように、制御回路６０２は、モータ１（ロータ２）の回転を制御するための制御信号Ｓｃｎｔを生成する回路である。制御回路６０２は、例えば、図示されない上位装置から入力されたモータ１の回転速度を指示する回転速度指令信号Ｓｒと、図示されない磁気検出素子（例えばホール素子やホールＩＣ等）によって検出されたロータ１４の位置の情報とに基づいて、制御信号Ｓｃｎｔを生成する。また、制御回路６０２は、モータ１の回転数に応じた周期信号（例えばＦＧ信号）を生成してもよい。

制御回路６０２は、例えば、半導体集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。制御回路６０２は、例えば定格２２Ｖ以下のＩＣであって、降圧回路６０１によって生成された出力電圧ＶＯＵＴ（例えば２２Ｖ）を電源として動作する。

インバータ回路６０３は、制御回路６０２によって生成された制御信号Ｓｃｎｔに基づいて、コイル３２に電流を供給してモータ１を駆動する回路である。インバータ回路６０３は、例えば複数のトランジスタから成るＨブリッジ回路であり、入力電圧ＶＩＮ（例えば４８Ｖ）を電源電圧として動作する。インバータ回路６０３は、制御信号Ｓｃｎｔに基づいて、端子Ｐ７と端子Ｐ８との間に接続されたコイル３２に供給する電流の向きを切り換えることにより、モータ１を駆動する。

上述の降圧回路６０１、制御回路６０２、およびインバータ回路６０３によって構成されたモータ駆動制御回路６００がステータ３のコイル３２に電流を供給し、その電流の向きが周期的に切り替わることにより、ロータ２が回転する。これにより、ロータ２の出力軸２４に連結されたインペラ１１が回転し、風を発生させることができる。

上述したように、モータ駆動制御回路６００は、二つの回路基板４，５上に実装されている。以下、回路基板４，５について、詳細に説明する。

図６Ａ，図６Ｂ、図７Ａ、および図７Ｂは、モータユニット１０におけるステータ３と回路基板４，５との位置関係を説明するための図である。

図６Ａには、回路基板４側から見たステータ３の斜視図が示され、図６Ｂには、回路基板５側から見たステータ３の斜視図が示されている。また、図７Ａには、図６ＢにおけるＡ方向から見たステータ３の側面図が示され、図７Ｂには、図６ＢにおけるＢ方向から見たステータ３の側面図が示されている。なお、図６Ａ，図６Ｂ、図７Ａ、および図７Ｂでは、ロータ２、インペラ１１、およびケース１２の図示を省略している。

回路基板４，５は、例えば単層または複数層の配線層を有するプリント基板である。例えば、第１回路基板としての回路基板４には、制御回路６０２およびインバータ回路６０３が形成（実装）され、第２回路基板としての回路基板５には、降圧回路６０１およびバイパスコンデンサＣｉｎが形成（実装）されている。

回路基板４は、ケース１２に対応した形状を有している。具体的に、回路基板４は、平面視で環状に形成されている。より具体的には、回路基板４は、ケース１２の側壁部１２２に対応した外形を有している。例えば、図１に示すように、側壁部１２２が円筒状である場合、回路基板４は、側壁部１２２の径（内径）に対応する径を有する円形状に形成される。

また、回路基板４の中心部分には、回路基板４を貫通する穴４０が形成されている。穴４０は、ケース１２の突出部１２３の外形に対応した形状を有する。例えば、図１に示すように、突出部１２３が円筒状（円柱状）である場合、穴４０は、突出部１２３の外径に対応する径を有する円形状に形成される。

回路基板５は、ステータ３の形状に対応した形状を有している。具体的に、回路基板５は、平面視で円弧状に形成されている。例えば、回路基板５のサイズは、回路基板４のサイズよりも小さい。すなわち、回路基板５の表面積は、回路基板４の表面積よりも小さい。

図１乃至３に示すように、ファン１００を組み立てたとき、回路基板４は、ケース１２の突出部１２３が回路基板４の穴４０に挿通され、且つステータ３上に支持された状態で、ステータ３とともにケース１２に収容される。同様に、回路基板５は、円弧状の回路基板５の内周側が軸受ハウジング３３の外周面に沿うように配置され、且つステータ３上に支持された状態で、ステータ３とともにケース１２に収容される。

図６Ａ，図６Ｂ、図７Ａ、および図７Ｂに示すように、回路基板４と回路基板５とは、ロータ２の出力軸２４の軸線Ｑと平行な方向において、ステータ３を挟んだ状態で配置され、支持ピン７１，７２によって、ステータ３上にそれぞれ支持されている。

支持ピン７１，７２は、例えば、導電性を有する部材である。具体的に、支持ピン７１，７２は、銅（Ｃｕ）等の金属材料を主成分とする棒状部材であって、例えば、リードピンである。

回路基板４は、インシュレータ３１における出力軸２４の軸線Ｑと平行な方向の一端側において、第１支持ピンとしての支持ピン７１＿１〜７１＿５によってステータ３上に支持されている。具体的には、図６Ａに示すように、回路基板４は、インシュレータ３１の突出部３１１Ａにおいて支持ピン７１＿１〜７１＿５によって支持される。
なお、以下の説明において、各支持ピン７１＿１〜７１＿５を区別しない場合には、単に、「支持ピン７１」と表記する場合がある。

例えば、支持ピン７１の一端側を、インシュレータ３１の突出部３１１Ａに固定するとともに、支持ピン７１の他端側を回路基板４に固定することにより、回路基板４がステータ３上に固定される。

ここで、支持ピン７１の一端側は、例えば、圧入等によって、インシュレータ３１の突出部３１１Ａに形成された穴に固定される。

一方、支持ピン７１の他端側は、回路基板４に形成された穴（例えば貫通孔）に挿入された状態で固定される。例えば、図６Ａに示すように、支持ピン７１＿１〜７１＿５の他端側は、回路基板４上の電子部品と電気的に接続可能なスルーホール等の金属膜が形成された穴４１＿１〜４１＿５に挿通された状態で、半田付けによって固定される。

すなわち、支持ピン７１＿１の他端側は、図４に示したインバータ回路６０３の電源端子である端子Ｐ４に接続される穴４１＿１に半田付けによって固定され、支持ピン７１＿２の他端側は、図４に示した制御回路６０２の電源端子としての端子Ｐ５に接続される穴４１＿２に半田付けによって固定され、支持ピン７１＿３の他端側は、図４に示した制御回路６０２およびインバータ回路６０３のグラウンド端子としての端子Ｐ６に接続される穴４１＿３に半田付けによって固定される。同様に、支持ピン７１＿４，７１＿５の他端側は、図４に示したインバータ回路６０３の出力端子（コイル３２と接続される端子）としての端子Ｐ７，Ｐ８に接続される穴４１＿４，４１＿５に半田付けによってそれぞれ固定される。これにより、支持ピン７１＿１〜７１＿５は、回路基板４の端子Ｐ４〜Ｐ８として、それぞれ機能する。

ここで、各ティース部３０１に対応するインシュレータ３１の突出部３１１Ａに配置される支持ピン７１＿１〜７１＿５は、二本以下であることが好ましい。

回路基板５は、インシュレータ３１における出力軸２４の軸線Ｑと平行な方向の他端側において、第２支持ピンとしての支持ピン７２＿１〜７２＿３によってステータ３上に支持される。具体的には、図６Ｂに示すように、回路基板５は、インシュレータ３１の突出部３１１Ｂにおいて支持ピン７２＿１〜７２＿３によって支持される。
なお、以下の説明において、各支持ピン７２＿１〜７２＿３を区別しない場合には、単に、「支持ピン７２」と表記する場合がある。

例えば、支持ピン７２の一端側をインシュレータ３１の突出部３１１Ｂに固定するとともに、支持ピン７２の他端側を回路基板５に固定することにより、回路基板５がステータ３上に固定される。

ここで、支持ピン７２の一端側は、例えば、圧入等によってインシュレータ３１の突出部３１１Ｂに形成された穴に固定される。

一方、支持ピン７２の他端側は、回路基板５に形成された穴（例えば貫通孔）に挿入された状態で固定される。例えば、図６Ｂに示すように、支持ピン７２＿１〜７２＿３の他端側は、回路基板５上の電子部品と電気的に接続可能なスルーホール等の金属膜が形成された穴５１＿１〜５１＿３に挿通された状態で、半田付けによって固定される。

すなわち、支持ピン７２＿１の他端側は、図４に示した降圧回路６０１の入力端子（電源端子）である端子Ｐ１に接続される穴５１＿１に半田付けによって固定され、支持ピン７２＿２の他端側は、降圧回路６０１の出力端子としての端子Ｐ２に接続される穴５１＿２に半田付けによって固定され、支持ピン７２＿３の他端側は、降圧回路６０１のグラウンド端子としての端子Ｐ３に接続される穴５１＿３に半田付けによって固定される。これにより、支持ピン７２＿１〜７２＿３は、回路基板５の端子Ｐ１〜Ｐ３として、それぞれ機能する。

ここで、各ティース部３０１に対応するインシュレータ３１の突出部３１１Ｂに配置される支持ピン７２＿１〜７２＿３は、二本以下であることが好ましい。

上述したように、回路基板４と回路基板５とは電気的に接続される。例えば、回路基板４の端子Ｐ４〜Ｐ６と回路基板５の端子Ｐ１〜Ｐ３とはワイヤ７３によって互いに接続される。ここで、ワイヤ７３は、例えば銅（Ｃｕ）等の導電性を有する線材であり、例えばマグネットワイヤやリード線等である。

具体的には、図７Ａおよび図７Ｂに示すように、回路基板４の端子Ｐ４として支持ピン７１＿１と回路基板５の端子Ｐ１としての支持ピン７２＿１とがワイヤ７３によって接続され、回路基板４の端子Ｐ５として支持ピン７１＿２と回路基板５の端子Ｐ２としての支持ピン７２＿２とがワイヤ７３によって接続され、回路基板４の端子Ｐ５として支持ピン７１＿３と回路基板５の端子Ｐ３としての支持ピン７２＿３とがワイヤ７３によって接続される。

ここで、ファン１００を組み立てたときにティース部３０１におけるケース１２の側壁部１２２に対面する面を外周面とし、ティース部３０１における出力軸２４側の面を内周面としたとき、図７Ａ，図７Ｂに示すように、ワイヤ７３は、ティース部３０１の内周面側を通るように配置されることが好ましい。

また、回路基板４を支持する支持ピン７１の少なくとも二つは、コイル３２の両端の端末部３２ａ，３２ｂにそれぞれ接続されている。具体的には、図７Ａに示すように、端子Ｐ７としての支持ピン７１＿４がコイル３２の端末部３２ａに接続され、端子Ｐ８としての支持ピン７１＿５がコイル３２の端末部３２ｂに接続されている。

このように支持ピン７１，７２をワイヤ７３等によって適切に接続することにより、図４に示したモータ駆動制御回路６００が回路基板４，５上に実現される。

以上、本実施の形態に係るモータユニット１０において、モータ１を駆動するためのモータ駆動制御回路６００は、一つの回路基板ではなく２つの回路基板４，５を用いて実現されている。

これによれば、モータ駆動制御回路６００を構成する降圧回路６０１、制御回路６０２、およびインバータ回路６０３を二つの回路基板４，５に分散させて実装することができるので、一つの回路基板（例えば回路基板４）のみを用いる場合に比べて、電子部品を実装するための実装面積を大きくすることができる。これにより、上述した降圧回路６０１を構成するパワートランジスタ等の発熱が大きい電子部品のサイズを大きくすることができるので、当該電子部品の放熱性能を向上させることが可能となる。

また、モータユニット１０において、回路基板４と回路基板５とは、ロータ２の出力軸２４の軸線Ｑと平行な方向においてステータ３を挟んだ状態で配置されている。すなわち、回路基板４，５がケース１２内の軸線Ｑと平行な方向における空いたスペースに配置されているので、回路基板（実装面積）を増やしたことによるファン１００全体のサイズの増大を効果的に抑えることができる。

このように、本実施の形態に係るモータユニット１０によれば、モータユニット１０を搭載した機器全体のサイズの増大を抑えつつ、モータユニット１０を構成する電子部品の放熱性能を向上させることが可能となる。すなわち、降圧回路が必要な高電圧定格（例えば、４８Ｖ）の軸流ファンを、十分な放熱性能を確保しつつ、従来の低電圧定格（例えば、１２Ｖ）の小型の軸流ファンと同程度のサイズに収めることが可能となる。

また、本実施の形態に係るモータユニット１０において、降圧回路６０１は回路基板５に形成され、制御回路６０２およびインバータ回路６０３等のその他の主要な回路は回路基板４に形成されている。すなわち、モータユニット１０によれば、パワートランジスタ等の放熱が必要な電子部品を有する降圧回路６０１が、その他の主要な回路が形成される回路基板４とは別の回路基板５に形成されているので、放熱が必要な電子部品のサイズアップが容易になるとともに、当該電子部品で発生した熱がその他の主要な回路に伝搬することによる当該回路の誤動作を防止することが可能となる。

また、回路基板５には、制御回路６０２およびインバータ回路６０３等の主要な回路が実装されていないので、回路基板５のサイズを回路基板４に比べて小さくすることができる。これにより、ケース１２内において、インペラ１１の回転によって生じた風が通過する空間をより広く確保することができる。したがって、回路基板５を追加したことによるファン１００の性能低下を防止することができる。

また、支持ピン７１，７２を用いることにより、ステータ３の両サイドに回路基板４，５を容易に固定することができる。

また、モータユニット１０において、支持ピン７１＿１〜７１＿５は、インシュレータ３１におけるロータ２の出力軸２４と平行な方向の一端側において回路基板４を支持し、支持ピン７２＿１〜７２＿３は、インシュレータ３１におけるロータ２の出力軸２４の軸線Ｑと平行な方向の他端側において回路基板５を支持している。
これによれば、回路基板４，５をステータ３のコイル３２およびステータコア３０等から電気的に絶縁した状態で、ステータ３上に固定することができる。

また、モータユニット１０において、ティース部３０１毎に設けられたインシュレータ３１は、出力軸２４の回転方向に互いに離間して配置され、一つのインシュレータ３１に配置される支持ピン７１および支持ピン７２は、それぞれ二本以下である。
これによれば、ファン１００が小型の軸流ファンである場合であっても、支持ピン７１，７２が固定されるインシュレータ３１の強度等を確保するためにインシュレータ３１のサイズを大きくすることなく、支持ピン７１，７２を配置することが可能となる。

また、モータユニット１０において、支持ピン７１，７２は金属材料を含み、且つ回路基板４と回路基板５とは、支持ピン７１，７２を介して電気的に接続される。
これによれば、支持ピン７１，７２が、回路基板４，５をステータ３に固定するための機械的接続のみならず、回路基板４，５同士の電気的接続をも実現するので、回路基板４，５同士の電気的接続のためにリードピンを別途設ける必要がなく、部品点数の増大を抑えることが可能となる。

また、モータユニット１０において、支持ピン７１と支持ピン７２とはワイヤ７３によって接続される。
これによれば、支持ピン７１と支持ピン７２との電気的接続を容易に実現することができる。例えば、回路基板４と回路基板５との電気的接続を実現するための別の手法として、一本のリードピンをインシュレータ３１に貫通させ、そのリードピンの一方の端部に回路基板４を固定し、他方の端部に回路基板５を固定する手法が考えられる。これによれば、一つのリードピンによって回路基板４，５の電気的接続と機械的接続を実現することができる。しかしながら、この手法では、小型の軸流ファンの場合、インシュレータ３１に対してリードピンのサイズが無視できず、リードピンが貫通するインシュレータ３１の強度等を確保するために、インシュレータ３１のサイズを大きくする必要がある。その結果、ステータ３のサイズの増大とコイルの巻き線スペースの圧迫を招く。これに対し、本実施の形態に係るモータユニット１０のように、回路基板４と回路基板５をそれぞれ別個の支持ピン７１，７２によってステータ３にそれぞれ固定し、支持ピン７１，７２同士をワイヤ７３によって接続する手法によれば、ステータ３のサイズの増大を抑えつつ、且つコイルの巻き線スペースを圧迫することなく、回路基板４と回路基板５との電気的接続を実現することが可能となる。

また、モータユニット１０において、回路基板４を支持する支持ピン７１の少なくとも二つは、コイル３２の両端の端末部３２ａ，３２ｂにそれぞれ接続されている。これによれば、従来の１２Ｖ定格の軸流ファンのように、コイル３２が接続される回路基板４において、コイル３２との電気的接続を実現するためのリードピンと回路基板４を機械的に固定するリードピンとを別々に設ける必要がないので、部品点数の増大を更に抑えることが可能となる。

≪実施の形態の拡張≫
以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、上記実施の形態では、回路基板４の外形が平面視で円形状である場合を示したが、これに限定されない。例えば、矩形状（例えば四角形状）やその他の形状であってもよい。なお、回路基板５についても同様に、種々の基板形状を有していてもよい。また、回路基板４に形成される穴４０が平面視で円形状である場合を例示したが、これに限られない。例えば、矩形状（例えば四角形状）であってもよい。

また、上記実施の形態において、モータ１が単相のブラシレスモータである場合を例示したが、モータ１の種類や相数等はこれに限定されない。例えば、複数相（例えば三相）のブラシレスモータであってもよい。また、上記実施の形態では、モータ１のコイル３２が４スロットに分けられる場合を例示したが、コイル３２のスロット数はこれに限定されない。

また、上記実施の形態においてファン１００の構成は、図１に示した構成に限定されない。たとえば、回路基板４，５を採用した上でファンとしての機能を実現することができれば、構成部品の追加や変更等を行ってもよい。

また、上記実施の形態において、降圧回路６０１は図４に示した回路構成に限定されない。例えば、降圧回路６０１は、その他の回路構成を有するシリーズレギュレータ回路や降圧スイッチングレギュレータ回路であってもよい。

また、上記実施の形態において、モータ１がアウターロータ型である場合を例示したが、これに限られず、モータ１はインナーロータ型であってもよい。

また、上記実施の形態において、制御回路６０２およびインバータ回路６０３が回路基板４に実装され、降圧回路６０１およびバイパスコンデンサＣｉｎが回路基板５に実装される場合を例示したが、これに限られない。例えば、降圧回路６０１およびバイパスコンデンサＣｉｎが回路基板４に実装され、制御回路６０２およびインバータ回路６０３が回路基板５に実装されてもよい。

また、上記実施の形態において、入力電圧ＶＩＮが回路基板５の端子Ｐ１に入力される場合を例示したが、入力電圧ＶＩＮは、回路基板４の端子Ｐ４に入力され、回路基板４を経由して回路基板５に入力されてもよい。

また、上記実施の形態において、ステータ３を挟んで回路基板４，５が一枚ずつ配置される場合を例示したが、これに限られず、ステータ３の両サイドに少なくとも一枚の回路基板が配置されていればよい。例えば、ステータ３の一方の側に一枚の回路基板が配置され、ステータ３の他方の側に二枚の回路基板が配置されていてもよい。

また、上記実施の形態において、支持ピン７１，７２の個数は特に制限されない。例えば、上記実施の形態では、全ての支持ピン７１，７２が機械的接続と電気的接続の両方の機能を兼ねる場合を例示したが、機械的接続のみを目的とした支持ピン７１，７２を更に設けてもよい。

また、上記実施の形態では、モータ１が単相であり、コイル３２に２つの支持ピン７１が接続される場合を例示したが、コイル３２に接続される支持ピン７１の個数は、モータ１の相数に応じて変更してもよい。

また、上記実施の形態では、支持ピン７１，７２が機械的接続と電気的接続の両方の機能を兼ねる場合を例示したが、支持ピン７１，７２に電気的接続の機能を持たせなくてもよい。この場合、回路基板４，５における端子Ｐ１〜Ｐ８はワイヤ等の導電性部材によって互いに接続され、支持ピン７１，７２は端子Ｐ１〜Ｐ８とは別に設けられる。この場合、支持ピン７１，７２は、導電性を有していなくてもよい。

また、回路基板４，５とステータ３との機械的接続は、支持ピン７１，７２（リードピン）に限られない。例えば、接着、かしめ、嵌め込み、溶着などによって、回路基板４，５とステータ３との機械的接続を実現してもよい。

また、上記実施の形態では、支持ピン７１と支持ピン７２同士の電気的接続をワイヤ７３によって実現する場合を例示したが、これに限られない。例えば、支持ピン７１，７２よりも径の小さい金属材料からなるピンをインシュレータ３１内に挿通させ、当該ピンを介して支持ピン７１，７２同士の電気的接続を実現してもよい。この場合、インシュレータ３１に要求される強度等を考慮した上で、インシュレータ３１に挿通させるピンのサイズ（例えば、径）を決定する必要がある。

１…モータ、２…ロータ、３…ステータ、４…回路基板（第１回路基板の一例）、５…回路基板（第２回路基板の一例）、８…軸受、１０…モータユニット、１１…インペラ、１２…ケース、１４…ロータ、２４…出力軸（シャフト）、２５…マグネット、２６…ロータヨーク、３０…ステータコア、３１…インシュレータ、３２…コイル、３２ａ，３２ａ…端末部、３３…軸受ハウジング、４０，４１＿１〜４１＿５…穴、５１＿１〜５１＿３…穴、７１，７１＿１〜７１＿５……支持ピン（第１支持ピン）、７２，７２＿１〜７２＿３…支持ピン（第２支持ピン）、７３…ワイヤ、１００…ファン、１１０…ハブ部、１１１…羽根部、１２０…収容部、１２１…外壁部、１２１ａ…係止穴、１２２…側壁部、１２３…突出部、１２４，１２５…開口、３０１…ティース部、３１０…基部、３１１，３１１Ａ，３１１Ｂ…突出部、６００…モータ駆動制御回路、６０１…降圧回路、６０２…制御回路、６０３…インバータ回路、Ｃｉｎ…バイパスコンデンサ、Ｐ１〜Ｐ８…端子、Ｑ…軸線、Ｑ１…トランジスタ、Ｒ…抵抗、ＺＤ…ツェナーダイオード。

Claims (10)

1. ステータとロータとを含むモータと、
   前記ロータの回転を制御するモータ駆動制御回路が形成された第１回路基板および第２回路基板と、を有し、
   前記第１回路基板と前記第２回路基板とは、前記ロータの出力軸の軸線と平行な方向において、前記ステータを挟んだ状態で配置されている
   モータユニット。
2. 請求項１に記載のモータユニットにおいて、
   前記第１回路基板または前記第２回路基板に、入力電圧を降圧して出力する降圧回路が形成されている
   ことを特徴とするモータユニット。
3. 請求項２に記載のモータユニットにおいて、
   前記モータ駆動制御回路は、前記ロータの回転を制御するための制御信号を生成する制御回路と、前記制御信号に基づいて前記ロータを駆動するインバータ回路と、前記降圧回路とを含み、
   前記制御回路および前記インバータ回路は、前記第１回路基板に形成され、
   前記降圧回路は、前記第２回路基板に形成されている
   ことを特徴とするモータユニット。
4. 請求項３に記載のモータユニットにおいて、
   前記第１回路基板を前記ステータに支持する第１支持ピンと、
   前記第２回路基板を前記ステータに支持する第２支持ピンと、を更に有する
   ことを特徴とするモータユニット。
5. 請求項４に記載のモータユニットにおいて、
   前記ステータは、ステータコアと、コイルと、前記ステータコアと前記コイルとを絶縁するインシュレータとを含み、
   前記第１支持ピンは、前記インシュレータにおける前記軸線と平行な方向の一端側において前記第１回路基板を支持し、
   前記第２支持ピンは、前記インシュレータにおける前記軸線と平行な方向の他端側において前記第２回路基板を支持している
   ことを特徴とするモータユニット。
6. 請求項５に記載のモータユニットにおいて、
   前記ステータコアは、複数のティース部を有し、
   前記コイルは、前記ティース部に巻回され、
   前記インシュレータは、前記ティース部毎に対応して設けられ、
   前記ティース部毎に対応する前記インシュレータは、前記出力軸の回転方向に互いに離間して配置され、
   一つの前記インシュレータに配置される前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンは、それぞれ二本以下である
   ことを特徴とするモータユニット。
7. 請求項６に記載のモータユニットにおいて、
   前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンは、金属材料を含み、
   前記第１回路基板と前記第２回路基板とは、前記第１支持ピンおよび前記第２支持ピンを介して電気的に接続されている
   ことを特徴とするモータユニット。
8. 請求項７に記載のモータユニットにおいて、
   前記第１支持ピンと、当該第１支持ピンに対応する前記第２支持ピンとを接続するワイヤを更に有する
   ことを特徴とするモータユニット。
9. 請求項５乃至８の何れか一項に記載のモータユニットにおいて、
   前記第１支持ピンのうちの少なくとも二つは、前記コイルの両端にそれぞれ接続されている
   ことを特徴とするモータユニット。
10. 請求項１乃至９の何れか一項に記載のモータユニットと、
    前記ロータの回転力によって回転可能に構成されたインペラと、を備える
    ことを特徴とするファン。

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