JP4398437B2 - 電動機の固定子及び電動機及び空気調和機 - Google Patents

Description

この発明は、基板を固定子に組付けてモールドする電動機の固定子に関するもので、詳しくはモールド成形時の圧力による基板の変形を抑える方法に関するものである。

基板を備えたモールドモータの固定子において、基板を覆う合成樹脂による平面円形の皿状のカバーには、天井面に複数箇所の嵌合孔とカバーがへこまないようにするための支柱が備えられていて、固定子のモールド成形時にカバーと基板とを押圧して基板のソリ、変形を防止するモールドモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、固定子に配線基板を組付ける電動機の固定子において、配線基板の表側面を係止する爪部を備えた第１の支柱と、配線基板の裏側面を支える第２の支柱とを有し、これら両支柱を固定子の端面の複数箇所に配置する。第１の支柱と第２の支柱とは径方向にピッチを違え、配線基板には第１の支柱と係合する切欠を設ける。必要に応じて、成形絶縁体に壁部を設け、配線基板にはこの壁部に向けた複数の脚部を設ける固定子配線基板の保持構造が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平６−１７８５１４号公報 特開平１１−３５５９９６号公報

基板を固定子に組付けてモールドする電動機の固定子において、モールド成形時の圧力により基板の変形を防止するために、金型に備える突起で基板を直接押えていたが、金型の突起で押されていた部分の基板が表出しすることで、電動機の使用環境により水分が基板の表出部より浸透するという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、固定子のモールド成形後に基板が外郭に表出しないようにして、水分が基板に到達する恐れの少ない電動機の固定子を提供することを目的とする。

この発明に係る電動機の固定子は、電子部品が実装される基板が組付けられる電動機の固定子において、基板に組付けられ、電動機の固定子のモールド成形時に、モールド成形用の金型で押えられてモールド成形が行われる基板押え部品を備えたことを特徴とする。

この発明に係る電動機の固定子は、上記構成により、モールド成形後に基板が外郭に表出しないことで、水分が基板に到達しにくいため品質の向上が図れる。

実施の形態１．
図１乃至図７は実施の形態１を示す図で、図１は基板押え部品４０の斜視図、図２は基板１１の斜視図、図３は基板１１に基板押え部品４０を組付けた裏面を示す図、図４は固定子５０の斜視図、図５は基板押え部品４０が組付けられた基板１１を固定子５０に組付けた電動機の固定子１００の斜視図、図６は電動機２００の断面図、図７は電動機２００の製造工程を示す図である。

図１に示す基板押え部品４０は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂を成形して形成され、突起２が薄肉連結部４０ａで連結された構成となっている。図１の例では、基板押え部品４０は９個の突起２を備える。

突起２の端面が、固定子のモールド成形時の金型押え部３になる。

基板押え部品４０は、固定子絶縁部の突起（後述）が挿入される固定子絶縁部の突起挿入穴４を、図１の例では、３個備える。

基板（後述）と係り止めされる爪５を、図１の例では、２個備える。

基板を貫通して、リード線（後述）の位置ずれを防止するリード線位置ずれ防止突起６を、図１の例では、２個備える。

基板に精度良く組付けるための位置決め突起７を、図１の例では、３個備える。

９個の突起２を薄肉連結部４０ａで連結することにより、材料費が最小限に抑えられ、低価格化が図られている。

図２に示すように、基板１１は略三日月形状をしていて、図２で見えている面には電源の配線パターンが形成される。また、その裏面には位置検出センサー（後述）が実装され、電動機のマグネットの位置検出回路が形成されている。

リード線１０は、電源用リード線１０ａとセンサー回路用リード線１０ｂに２段に分けられ、固定子がモールドされた際に外郭より表出するリード線口出し部品９に組付けられて所定の位置まで配され、それぞれボードイン型コネクタ１６を介して電源用リード線接合部１５とセンサーリード線接合部（後述）で、基板１１と半田付けされ接合される。ここでは、ボードイン型コネクタ１６を使用する例を示したが、リード線１０を直接基板１１に接合してもよい。

リード線１０が、電源用リード線１０ａとセンサー回路用リード線１０ｂに２段に分けられて配線されることで、両面のパターンを繋げる必要がないため、両面ノンスルー基板が適用可能となり低価格となる。

この時、電源用リード線１０ａとセンサー回路用リード線１０ｂとを、リード線口出し部品９に入る方向に配置すれば、リード線１０の長さが最短となり低価格となるが、電源用リード線１０ａとセンサー回路用リード線１０ｂのどちらかの基板１１との接合部が、他方のリード線と接触する位置となるため品質の低下と、両者の接合部を離す必要があるため基板１１が大きくなり高価格となる。

このため、電源用リード線接合部１５を、基板１１のリード線口出し部品９の組付け部に最も近い端子接合部１４ａと、次に近い端子接合部１４ｂとの間に配置する。それにより、電源用リード線接合部１５から端子接合部１４ａへの配線パターン（一つ）と、電源用リード線接合部１５から端子接合部１４ｂ及び端子接合部１４ｃへの配線パターン（二つ）とが逆方向になり、三つの配線パターンが幅方向に並ばないことで、基板１１の幅を小さくでき安価になる。また、配線パターン幅と配線パターン間の絶縁距離の確保が容易である。

また、基板１１は、固定子絶縁部の突起（後述）が挿入される固定子絶縁部の突起挿入穴８を、図２の例では、３個備える。

また、基板１１は、基板押え部品４０の位置決め突起７が挿入され、基板押え部品４０と精度良く組付けられる位置決め突起挿入穴１３を、図２の例では、３個備える。

また、基板１１は、基板押え部品４０のリード線位置ずれ防止突起６が貫通するリード線位置ずれ防止突起挿入穴１２を、図２の例では、２個備えている。

基板１１は、リード線１０の配線の変更と、位置検出センサーの位置を変更することにより、電動機の回転方向の変更等の仕様変更にも柔軟に対応可能となっている。また、電源のみ供給が必要な場合でも、センサー回路を廃止して片面基板での対応も可能である。

図３に示すように、基板１１に位置検出センサー１７（電子部品の一例）が実装される。そして、リード線１０が接合された基板１１に基板押え部品４０が組付けられるが、基板押え部品４０の位置決め突起７が、基板１１の位置決め突起挿入穴１３に挿入され、かつ、基板押え部品４０の爪５が、基板１１の内径側より基板１１を係り止めすることにより、基板１１と基板押え部品４０が精度良く、接着剤等を使用することなく組付けられるため、品質の向上と低価格を図っている。

また、基板押え部品４０のリード線位置ずれ防止突起６が、基板１１のリード線位置ずれ防止突起挿入穴１２を貫通することで、リード線１０がリード線位置ずれ防止突起６を越えて内側にずれるのを防止している。

基板１１にリード線１０を半田接合し、基板押え部品４０を組付けた後に、リード線口出し部品９を組付ける。この時、基板押え部品４０のリード線位置ずれ防止突起６は、電源用リード線１０ａの位置ずれ防止に有効である。また、固定子のモールド時の圧力で電源用リード線１０ａが位置検出センサー１７側へ移動するのを防止できる。電源用リード線１０ａは、基板１１にセンサーリード線結合部１８で接合される。基板押え部品４０の爪５の金型押え面１９については、後述する。

図４に示すように、固定子５０は、固定子鉄心２３に固定子絶縁部２４が施され、１２個のティース２３ａに施された夫々の固定子絶縁部２４に集中巻のコイル３３が巻回されている。

また、固定子絶縁部２４は、電源が供給される端子２０と、基板設置面２２と、基板設置面２２から軸方向に突出する、固定子絶縁部の突起２１を備えている。

図５に示すように、基板押え部品４０が組付けられた基板１１を固定子５０に組付けた電動機の固定子１００は、固定子絶縁部の突起２１が、基板１１の固定子絶縁部の突起挿入穴８と、基板押え部品４０の固定子絶縁部の突起挿入穴４に挿入され、固定子絶縁部２４の基板設置面２２に接するように基板１１が設置され、基板押え部品４０の固定子絶縁部の突起挿入穴４より軸方向に突出している固定子絶縁部の突起２１を溶着部１で熱溶着することで、固定子５０と、基板押え部品４０と、基板１１とが共締めされて固定されている。

このとき、基板押え部品４０の突起２を、固定子５０の端子２０の両サイドに配置する。基板押え部品４０の突起２は、固定子５０の端子２０よりも軸方向に突出している。従って、モールド成形時の基板１１と端子２０の半田接合部の剥離に対する圧力を、端子２０の両サイドに備える突起２を金型で押えることにより低減することで品質の向上を図っている。

また、基板押え部品４０と、基板１１とを工程を増加させることなく固定することで、低価格化が可能となっている。

基板押え部品４０と、基板１１とが取り付けられた電動機の固定子１００が金型に配置され、樹脂成形されてモールド固定子（後述）となるが、樹脂成形される際に、基板押え部品４０の突起２の金型押え部３と、基板押え部品４０の爪５の金型押え面１９が、それぞれ金型で挟み込まれることにより、基板押え部品４０が金型に固定され、基板押え部品４０により軸方向に固定されている基板１１が変形するのを防止している。

図６に示すように、電動機２００は、基板押え部品４０と、基板１１とが取り付けられた電動機の固定子１００を金型に配置して、樹脂成形したモールド固定子２９に、軸２８ａ、二つの軸受２８ｂを有する回転子２８を挿入し、さらにブラケット４２を組付けて組立られる。

図７により、電動機２００の製造工程を説明する。

固定子鉄心２３に、固定子絶縁部２４を施し、各ティース２３ａに集中巻方式のコイル３３を巻回する（Ｓ１０）。

基板押え部品４０の成形を行う（Ｓ２０）。

基板１１を製作する（Ｓ３０）。

基板１１に、電源用リード線１０ａ及びセンサー回路用リード線１０ｂを、ボードイン型コネクタ１６を用いて接合する（Ｓ４０）。

基板１１に、基板押え部品４０を組付ける。基板１１の位置決め突起挿入穴１３に、基板押え部品４０の位置決め突起７を挿入する（Ｓ５０）。

基板押え部品４０が組付けられた基板１１に、リード線口出し部品９を組付ける（Ｓ６０）。

固定子５０に、基板押え部品４０を組付けた基板１１をセットする。固定子絶縁部の突起２１を、基板１１の固定子絶縁部の突起挿入穴８及び基板押え部品４０の固定子絶縁部の突起挿入穴４に挿入する（Ｓ７０）。

固定子絶縁部の突起２１を溶着部１で熱溶着して基板１１を固定子５０に固定する（Ｓ８０）。

固定子５０の端子２０と、基板１１とを半田付けして、電動機の固定子１００が完成する（Ｓ９０）。

電動機の固定子１００を樹脂成形用の金型にセットする。このとき、基板押え部品４０の突起２の金型押え部３と、基板押え部品４０の爪５の金型押え面１９とが金型で挟み込まれて樹脂成形され、モールド固定子２９となる（Ｓ１００）。

モールド固定子２９に、軸２８ａ、軸受２８ｂを備えた回転子２８を挿入し、ブラケット４２を組付けて電動機２００が完成する（Ｓ１１０）。

以上のように、実施の形態１によれば、モールド成形後のモールド固定子２９では、基板１１が外郭に表出しないことで、水分が基板１１に到達しにくいため品質の向上が図れる。また、基板１１を小さくできることと、両面ノンスルー基板適用が可能なため価格低減が図れる。

本実施の形態１における電動機の固定子１００を電動機２００に適用した場合、電動機の固定子１００の品質の向上に伴い電動機２００の品質が向上し、かつ、基板１１の縮小化により電動機２００の価格低減が可能となる。

実施の形態２．
図８は実施の形態２を示す図で、駆動回路を実装した基板が組付けられた電動機の固定子を示す斜視図である。

略円形の、駆動回路を実装した基板２７に、やはり略円形の基板押え部品６０が組み付けられ、実施の形態１と同じ固定子５０にセットされる。そして、固定子絶縁部の突起２１が溶着部１で熱溶着されて、駆動回路を実装した基板２７が固定子５０に固定されて電動機の固定子３００となる。

駆動回路を実装した基板２７には、駆動用のＩＣ２５（集積回路、電子部品の一例）が実装されている。基板押え部品６０の機能は実施の形態１と同様であるが、実施の形態１で示す機能に追加して、電動機の固定子３００のモールド成形時のＩＣ２５の浮き防止のため、基板押え部品６０にＩＣ浮き防止突起２６（電子部品の浮き防止突起の一例）を追加している。ＩＣ浮き防止突起２６を追加することで、電動機の固定子３００のモールド成形時にＩＣ２５が浮くことを防止できるため、さらなる品質の向上が図れ、電動機の固定子３００を使用する電動機もまたそれに伴い品質の向上が図れる。

実施の形態３．
図９は実施の形態３を示す図で、空気調和機４００の構成図である。

空気調和機４００は、室内機３０と、室外機３１とを備える。室外機３１は送風機３２を有する。また、室内機３０も図示しない送風機を備える。室外機３１の送風機３２、室内機３０の送風機に、実施の形態１の電動機２００又は実施の形態２の電動機を搭載している。

品質のよい実施の形態１の電動機２００又は実施の形態２の電動機を、空気調和機４００の主要部品である、室外機３１の送風機３２、室内機３０の送風機に用いることにより、空気調和機４００の品質の向上が図れる。

実施の形態１を示す図で、基板押え部品４０の斜視図である。 実施の形態１を示す図で、基板１１の斜視図である。 実施の形態１を示す図で、基板１１に基板押え部品４０を組付けた裏面を示す図である。 実施の形態１を示す図で、固定子５０の斜視図である。 実施の形態１を示す図で、基板押え部品４０が組付けられた基板１１を固定子５０に組付けた電動機の固定子１００の斜視図である。 実施の形態１を示す図で、電動機２００の断面図である。 実施の形態１を示す図で、電動機２００の製造工程を示す図である。 実施の形態２を示す図で、駆動回路を実装した基板が組付けられた電動機の固定子を示す斜視図である。 実施の形態３を示す図で、空気調和機４００の構成図である。

符号の説明

１ 溶着部、２ 突起、３ 金型押え部、４ 固定子絶縁部の突起挿入穴、５ 爪、６ リード線位置ずれ防止突起、７ 位置決め突起、８ 固定子絶縁部の突起挿入穴、９ リード線口出し部品、１０ リード線、１０ａ 電源用リード線、１０ｂ センサー回路用リード線、１１ 基板、１２ リード線位置ずれ防止突起挿入穴、１３ 位置決め突起挿入穴、１４ａ 端子接合部、１４ｂ 端子接合部、１４ｃ 端子接合部、１５ 電源用リード線接合部、１６ ボードイン型コネクタ、１７ 位置検出センサー、１８ センサーリード線結合部、１９ 金型押え面、２０ 端子、２１ 固定子絶縁部の突起、２２ 基板設置面、２３ 固定子鉄心、２３ａ ティース、２４ 固定子絶縁部、２５ ＩＣ、２６ ＩＣ浮き防止突起、２７ 駆動回路を実装した基板、２８ 回転子、２８ａ 軸、２８ｂ 軸受、２９ モールド固定子、３０ 室内機、３１ 室外機、３２ 送風機、３３ コイル、４０ 基板押え部品、４０ａ 薄肉連結部、４２ ブラケット、５０ 固定子、６０ 基板押え部品、１００ 電動機の固定子、２００ 電動機、３００ 電動機の固定子、４００ 空気調和機。

Claims (5)

1. 電子部品が実装され、略三日月形状の基板が組付けられる電動機の固定子において、
   軸方向に突出する、固定子絶縁部の突起を有する固定子絶縁部と、
   前記基板に組付けられ、前記基板に組付けられた状態で前記基板に対して垂直方向に延び、端面が当該電動機の固定子のモールド成形時の金型押え部になる複数の突起を有し、前記基板とともに前記固定子絶縁部の突起に固定される、略三日月形状の基板押え部品とを備え、
   前記基板押え部品は、
   前記複数の突起を連結する薄肉連結部と、
   前記固定子絶縁部の突起が挿入される、複数の固定子絶縁部の突起挿入穴と、
   前記複数の突起とは反対側に設けられ、前記基板と係り止めされ、当該電動機の固定子のモールド成形時に、モールド成形用の金型で前記突起と当該爪とを挟み込む爪と、
   前記複数の突起とは反対方向に延び、前記基板を貫通して、前記基板に設けられた電源用リード線接合部に接続される電源用リード線の位置ずれを防止する、複数のリード線位置ずれ防止突起と、
   前記突起とは反対方向に延び、前記基板を組付けるための複数の位置決め突起と、を具備し、
   前記基板押え部品の前記突起は、前記固定子絶縁部に設けられた端子の両側に、この端子よりも軸方向に突出するように設けられることを特徴とする電動機の固定子。
2. 前記基板に組付けられるリード線口出し部品と、
   前記基板に設けられ、電源用リード線が接合される電源用リード線接合部と、
   前記基板に設けられ、前記固定子絶縁部の端子が接合される複数の端子接合部とを備え、
   前記基板の電源用リード線接合部を、前記基板の前記リード線口出し部品の組付け部に最も近い前記端子接合部と、次に近い前記端子接合部との間に配置することを特徴とする請求項１記載の電動機の固定子。
3. ）
   前記基板は、駆動回路が実装され、該駆動回路に使用される電子部品の浮きを防止する電子部品の浮き防止突起を備えたことを特徴とする請求項１記載の電動機の固定子。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動機の固定子を樹脂成形したモールド固定子と、
   このモールド固定子に挿入され、軸と軸受とを有する回転子と、
   前記モールド固定子に組付けられるブラケットとを備えたことを特徴とする電動機。
5. 請求項４記載の電動機を、送風機に搭載したことを特徴とする空気調和機。

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