JP5178334B2 - 薄形ラジアルモータのステータ構造 - Google Patents
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Description
本発明は、薄形ラジアルモータの構造、さらに詳しく言えばステータとケースの結合部の構造に関する。
図８に従来のラジアルモータの構造を示す。
軸受ハウジング５２はケース５３に圧入する円筒部５２ａならびに上ヨーク５５および下ヨーク５６を取り付ける円筒部５２ａより肉厚の円筒部５２ｂより構成されている。円筒部５２ｂに上ヨーク５５，コイル５９および下ヨーク５６が取り付けられている。下ヨーク５６の上にドライバなどのＩＣを搭載したプリント回路基板（ＰＣＢ）５４が嵌合させられている。
外周にファンが植設されたロータ部６０はその内周にリングヨーク６２を介してマグネット６１が取り付けられ、ロータ部６０の中央は軸受５８に回転可能に取り付けられたシャフト５７の一端が固定されている。軸受５８は軸受けハウジング５２の円筒内に圧入されている。
軸受ハウジング５２の円筒部５２ａはケース５３の中央の圧入孔５３ａに圧入されている。圧入孔５３ａの端面５３ｂは接着剤によってＰＣＢ５４の上面に接着されている。
軸受ハウジング５２はケース５３に圧入する円筒部５２ａならびに上ヨーク５５および下ヨーク５６を取り付ける円筒部５２ａより肉厚の円筒部５２ｂより構成されている。円筒部５２ｂに上ヨーク５５，コイル５９および下ヨーク５６が取り付けられている。下ヨーク５６の上にドライバなどのＩＣを搭載したプリント回路基板（ＰＣＢ）５４が嵌合させられている。
外周にファンが植設されたロータ部６０はその内周にリングヨーク６２を介してマグネット６１が取り付けられ、ロータ部６０の中央は軸受５８に回転可能に取り付けられたシャフト５７の一端が固定されている。軸受５８は軸受けハウジング５２の円筒内に圧入されている。
軸受ハウジング５２の円筒部５２ａはケース５３の中央の圧入孔５３ａに圧入されている。圧入孔５３ａの端面５３ｂは接着剤によってＰＣＢ５４の上面に接着されている。
上記のように構成された軸受ハウジング５２は以下に示す役割を有している。
（１）軸受５８の保持を行う。
（２）上ヨーク５５と下ヨーク５６を機械的及び磁気的につなぎ、上下ヨーク５５，５６を繋ぐ構造体及び磁気回路を形成する（上下ヨーク５５，５６を軸受ハウジング５２に圧入により取り付ける）。
（３）ステータ組立をケースに固定する（ステータ組立をケース５３と固定する際に、ケース５３に軸受ハウジング５２を圧入している）。
なお、ステータ組立は軸受ハウジング５２，上下ヨーク５５，５６，軸受５８，ＰＣＢ５４およびコイル５９から構成されている。
（１）軸受５８の保持を行う。
（２）上ヨーク５５と下ヨーク５６を機械的及び磁気的につなぎ、上下ヨーク５５，５６を繋ぐ構造体及び磁気回路を形成する（上下ヨーク５５，５６を軸受ハウジング５２に圧入により取り付ける）。
（３）ステータ組立をケースに固定する（ステータ組立をケース５３と固定する際に、ケース５３に軸受ハウジング５２を圧入している）。
なお、ステータ組立は軸受ハウジング５２，上下ヨーク５５，５６，軸受５８，ＰＣＢ５４およびコイル５９から構成されている。
ところで、このような構造の軸受ハウジング５２は以下に示す欠点があった。
（１）切削加工で作製するため、部品コストが高くなる。
（２）ケース５３と軸受ハウジング５２を圧入と接着剤によって固定しているので、部品の寸法公差などにより、ケース５３とステータ組立の抜け強度が変化してしまう。すなわち基板の浮きや基板の傾き、またはステータ組立外れなどの不具合が発生する。
（３）薄形ファンの場合、軸受ハウジング５２の長さも、ケース５３の軸受ハウジング圧入部の長さも短くなるため軸方向の強度が確保しにくい。
（１）切削加工で作製するため、部品コストが高くなる。
（２）ケース５３と軸受ハウジング５２を圧入と接着剤によって固定しているので、部品の寸法公差などにより、ケース５３とステータ組立の抜け強度が変化してしまう。すなわち基板の浮きや基板の傾き、またはステータ組立外れなどの不具合が発生する。
（３）薄形ファンの場合、軸受ハウジング５２の長さも、ケース５３の軸受ハウジング圧入部の長さも短くなるため軸方向の強度が確保しにくい。
また、ラジアルモータに対しては、従来より以下のような要請があった。
（１）上下ヨークを磁気的に接続する部品（鉄心：軸受ハウジング）のコストを低減したい。
（２）ステータ組立とケースを軸方向に外れにくい構造にしたい。
（３）さらに現状のラジアルモータをさらに薄形にしたい。
（１）上下ヨークを磁気的に接続する部品（鉄心：軸受ハウジング）のコストを低減したい。
（２）ステータ組立とケースを軸方向に外れにくい構造にしたい。
（３）さらに現状のラジアルモータをさらに薄形にしたい。
本発明は従来の薄形ラジアルモータの欠点を解決し、上述の要請に応えるもので、その目的は上下ヨークを磁気的に接続する部品のコストを低減し、ステータ組立とケースを軸方向に外れにくい構造にして一層の薄形を実現した薄形ラジアルモータを提供することにある。
前記目的を達成するために本発明の請求項１記載の発明は、ケースの軸受圧入のための円筒形軸受ハウジング部の外周にスペースヨークを取り付け、該スペースヨークに対し、上ヨーク，コイルおよび下ヨークを装着し、さらに前記下ヨークの上にＰＣＢを配置した薄形ラジアルモータであって、前記スペースヨークは、円筒形であって上面に上ヨークカシメ爪を有し、下面に下ヨーク結合部，ＰＣＢ嵌合溝およびケース引掛爪を有し、前記上ヨークカシメ爪によって前記上ヨークを前記スペースヨークにかしめ、コイルを前記上ヨークに収容し、前記下ヨーク結合部に前記下ヨークを結合させ、前記ＰＣＢ嵌合溝に前記ＰＣＢを嵌合させることによりステータ組立を形成し、前記スペースヨークのケース引掛爪をケースに係合することにより前記ステータ組立をケースの円筒形軸受ハウジング部に取り付けることを特徴とする。
前記請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記上ヨークは前記スペースヨークの円筒内径と略同じ寸法の孔が形成され、該孔の内周面にカシメ溝を持つ板および該板から略９０°に曲げた折曲部とから構成され、前記上ヨークカシメ爪を前記カシメ溝に嵌合させ前記上ヨークカシメ爪をかしめることにより前記上ヨークを前記スペースヨークに固定することを特徴とする。
前記請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記スペースヨークは下面に下ヨーク結合部とＰＣＢ嵌合溝を持つ突起を有し、前記ＰＣＢは前記スペースヨークの円筒内径と略同じ寸法の孔が形成され該孔の内周面にスペースヨーク嵌合溝を持ち、前記下ヨークは前記スペースヨークの円筒内径と略同じ寸法の孔が形成され、該孔の内周面にスペースヨーク結合溝を持つ板および該板から略９０°に曲げた折曲部とから構成され、前記下ヨーク結合部に前記スペースヨーク結合溝を結合させ、前記ＰＣＢ嵌合溝に前記スペースヨーク嵌合溝を係合させることにより前記ＰＣＢおよび下ヨークを前記スペースヨークに取り付けることを特徴とする。
前記請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記スペースヨークは下面にケース引掛爪を持つ突起を有し、前記ケースは、円筒形軸受けハウジング部に接続される軸受ハウジング基部に引掛凸部を有し、前記引掛凸部に前記ケース引掛爪を係合させることにより、スペースヨークをケースに引掛け固定することを特徴とする。
前記請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記上ヨークは前記スペースヨークの円筒内径と略同じ寸法の孔が形成され、該孔の内周面にカシメ溝を持つ板および該板から略９０°に曲げた折曲部とから構成され、前記上ヨークカシメ爪を前記カシメ溝に嵌合させ前記上ヨークカシメ爪をかしめることにより前記上ヨークを前記スペースヨークに固定することを特徴とする。
前記請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記スペースヨークは下面に下ヨーク結合部とＰＣＢ嵌合溝を持つ突起を有し、前記ＰＣＢは前記スペースヨークの円筒内径と略同じ寸法の孔が形成され該孔の内周面にスペースヨーク嵌合溝を持ち、前記下ヨークは前記スペースヨークの円筒内径と略同じ寸法の孔が形成され、該孔の内周面にスペースヨーク結合溝を持つ板および該板から略９０°に曲げた折曲部とから構成され、前記下ヨーク結合部に前記スペースヨーク結合溝を結合させ、前記ＰＣＢ嵌合溝に前記スペースヨーク嵌合溝を係合させることにより前記ＰＣＢおよび下ヨークを前記スペースヨークに取り付けることを特徴とする。
前記請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記スペースヨークは下面にケース引掛爪を持つ突起を有し、前記ケースは、円筒形軸受けハウジング部に接続される軸受ハウジング基部に引掛凸部を有し、前記引掛凸部に前記ケース引掛爪を係合させることにより、スペースヨークをケースに引掛け固定することを特徴とする。
上記構成によれば、（１）ハウジングを使用せず、スペースヨークを使用することにより、加工コストが下がり、コストダウンにつながった、（２）ケースとステータを引掛ける構造にしたことによって、シャフトの軸方向に対してのステータの浮きの心配がなくなった、また、軸方向に対して充分な機械的強度が得られた、（３）上記構造を薄形ファンに適用することにより、ステータ組立とケースの組立強度（機械的）を確保することが可能となった。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本発明によるステータ構造を適用した薄形ラジアルモータの実施の形態を示す断面図である。
本発明による薄形ラジアルモータはロータ組立，ステータ組立およびケース３０を組み立てることにより構成される。
ステータ組立はスペースヨーク２０，上ヨーク５，下ヨーク６，コイル９，ＰＣＢ４および軸受８より構成される。ロータ組立はロータ部１０，リングヨーク１２，マグネット１１およびシャフト７より構成される。
ケース３０は一体の部材で、ケース筐体３６，軸受ハウジング基部３４，軸受ハウジング基部３４をケース筐体に支持する３本の支持部３１（図５（ａ）参照）および該軸受ハウジング部３４に接続される円筒形軸受ハウジング部３５の各機能部を有する。
図１は、本発明によるステータ構造を適用した薄形ラジアルモータの実施の形態を示す断面図である。
本発明による薄形ラジアルモータはロータ組立，ステータ組立およびケース３０を組み立てることにより構成される。
ステータ組立はスペースヨーク２０，上ヨーク５，下ヨーク６，コイル９，ＰＣＢ４および軸受８より構成される。ロータ組立はロータ部１０，リングヨーク１２，マグネット１１およびシャフト７より構成される。
ケース３０は一体の部材で、ケース筐体３６，軸受ハウジング基部３４，軸受ハウジング基部３４をケース筐体に支持する３本の支持部３１（図５（ａ）参照）および該軸受ハウジング部３４に接続される円筒形軸受ハウジング部３５の各機能部を有する。
ステータ組立のスペースヨーク２０がケース３０の円筒形軸受ハウジング部３５に挿通され、スペースヨーク２０のケース引掛爪２５（図２参照）が軸受ハウジング基部３４の引掛凸部３２（図６Ａ参照）に引っ掛けることによりステータ組立はケース３０に取り付けられる。
また、ステータ組立の軸受８をケース３０の円筒形軸受ハウジング部３５内に圧入することによりロータ部１０がケースに取り付けられる。シャフト７は軸受８に対し回動自在である。
また、ステータ組立の軸受８をケース３０の円筒形軸受ハウジング部３５内に圧入することによりロータ部１０がケースに取り付けられる。シャフト７は軸受８に対し回動自在である。
図２はスペースヨークの詳細を示す斜視図である。
スペースヨーク２０はプレス・カーリング加工により作られる。スペースヨーク２０は円筒部２１を有し、円筒部２１の上面に１２０度間隔で３個の上ヨークカシメ爪２２が設けられている。また円筒部２１の下面には１２０度間隔で３個の突起２３が設けられている。
突起２３は根元部分が下ヨーク結合部２７であり、中間部にＰＣＢ４を嵌合するためのＰＣＢ嵌合溝２６を有し、さらにその先端部にケースを引っ掛けるためのケース引掛爪２５を持っている。
スペースヨーク２０はプレス・カーリング加工により作られる。スペースヨーク２０は円筒部２１を有し、円筒部２１の上面に１２０度間隔で３個の上ヨークカシメ爪２２が設けられている。また円筒部２１の下面には１２０度間隔で３個の突起２３が設けられている。
突起２３は根元部分が下ヨーク結合部２７であり、中間部にＰＣＢ４を嵌合するためのＰＣＢ嵌合溝２６を有し、さらにその先端部にケースを引っ掛けるためのケース引掛爪２５を持っている。
図３は、上ヨークとスペースヨークの上ヨークカシメ爪のカシメ構造およびスペースヨークのＰＣＢ嵌合溝とＰＣＢの係合の状態を説明するための図、図４は図３の詳細を説明するための図である。
上ヨーク５は円形状の板５ｂの中央に孔５ｄを有し、孔５ｄの内周面に３個のカシメ溝５ｃが形成されている。この円形状の板５ｂが左右に延長され、延長部分に折曲部５ａが形成されている。
また、下ヨーク６も上ヨーク５と同じ構造であるが、上ヨーク５のカシメ溝に対応する部分はスペースヨーク結合溝６ａ（図６Ｃ参照）となる。
ＰＣＢ４は上ヨーク５の円板状の板５ｂより大きい円形のプリント回路基板であり、中央に孔４ｃを有し、孔４ｃの内周面に３個のスペースヨーク嵌合溝４ｂが形成されている。周囲にはＩＣ等を搭載するためやコイルを導くための切込４ａが設けられている。
孔５ｄおよび４ｃはともにスペースヨーク２０の円筒部２１の内径と略同じである。
上ヨーク５は円形状の板５ｂの中央に孔５ｄを有し、孔５ｄの内周面に３個のカシメ溝５ｃが形成されている。この円形状の板５ｂが左右に延長され、延長部分に折曲部５ａが形成されている。
また、下ヨーク６も上ヨーク５と同じ構造であるが、上ヨーク５のカシメ溝に対応する部分はスペースヨーク結合溝６ａ（図６Ｃ参照）となる。
ＰＣＢ４は上ヨーク５の円板状の板５ｂより大きい円形のプリント回路基板であり、中央に孔４ｃを有し、孔４ｃの内周面に３個のスペースヨーク嵌合溝４ｂが形成されている。周囲にはＩＣ等を搭載するためやコイルを導くための切込４ａが設けられている。
孔５ｄおよび４ｃはともにスペースヨーク２０の円筒部２１の内径と略同じである。
上ヨーク５をスペースヨーク２０にかしめるには、スペースヨーク２０の円筒上面部２４（図２参照）に上ヨーク５を載せ，上ヨークカメシ爪２２部分をカシメ溝５ｃに嵌合させて、上ヨークカシメ爪２２をかしめることによりスペースヨーク２０に上ヨーク５を固定する。
下ヨーク６をスペースヨーク２０に装着するには、かしめた上ヨーク５にコイル９を挿入し、さらにその上に下ヨーク６を挿入（圧入）し、下ヨーク６のスペースヨーク結合溝６ａを下ヨーク結合部２７に結合する。この上からＰＣＢ４を挿入して回転させることによりスペースヨーク２０のＰＣＢ嵌合溝２６にＰＣＢ４のスペースヨーク嵌合溝４ｂを係合し下ヨーク６を抑え込む。これにより下ヨーク６はスペースヨーク２０から抜けない構造となる。
下ヨーク６をスペースヨーク２０に装着するには、かしめた上ヨーク５にコイル９を挿入し、さらにその上に下ヨーク６を挿入（圧入）し、下ヨーク６のスペースヨーク結合溝６ａを下ヨーク結合部２７に結合する。この上からＰＣＢ４を挿入して回転させることによりスペースヨーク２０のＰＣＢ嵌合溝２６にＰＣＢ４のスペースヨーク嵌合溝４ｂを係合し下ヨーク６を抑え込む。これにより下ヨーク６はスペースヨーク２０から抜けない構造となる。
図５は上下から見たケースの詳細を示す斜視図、図６Ａはスペースヨークのケース引掛爪２５とケースの係合状態を示す部分拡大斜視図、図６Ｂはステータ・ケース組立の平面図とその部分拡大平面図、図６Ｃはスペースヨークのケース引掛爪，ＰＣＢ嵌合溝とケース，ＰＣＢ，下ヨークおよび上ヨークの係合の状態を示す部分拡大断面図である。
ケース３０のケース筐体３６に３個の支持部３１が接続され、この支持部３１によって軸受ハウジング基部３４が支持されている。軸受ハウジング基部３４には円筒形軸受ハウジング部３５が接続されている。軸受ハウジング基部３４の周囲には３個の溝３３が設けられ、溝３３内に引掛凸部３２が形成されている。
円筒形軸受ハウジング部３５は、軸受８を圧入するための圧入孔３７を有している。
ケース３０のケース筐体３６に３個の支持部３１が接続され、この支持部３１によって軸受ハウジング基部３４が支持されている。軸受ハウジング基部３４には円筒形軸受ハウジング部３５が接続されている。軸受ハウジング基部３４の周囲には３個の溝３３が設けられ、溝３３内に引掛凸部３２が形成されている。
円筒形軸受ハウジング部３５は、軸受８を圧入するための圧入孔３７を有している。
ステータ組立のスペースヨーク２０の円筒内に円筒形軸受ハウジング部３５が挿通される。これによりスペースヨーク２０のケース引掛爪２５が軸受ハウジング基部３４の溝３３から突出し、溝３３の引掛凸部３２に引掛け、ステータ組立をケースに固定する。
ステータ組立がケースに固定される構造は、図６Ｃに示すようにスペースヨーク２０の上ヨークカシメ爪２２で上ヨーク５がかしめられ、突起２３の下ヨーク結合部２７に下ヨーク６が結合され、ＰＣＢ嵌合溝２６にＰＣＢ４が嵌合され、ケース引掛爪２５がケース３０の引掛凸部３２に引っ掛けられる。
ステータ組立がケースに固定される構造は、図６Ｃに示すようにスペースヨーク２０の上ヨークカシメ爪２２で上ヨーク５がかしめられ、突起２３の下ヨーク結合部２７に下ヨーク６が結合され、ＰＣＢ嵌合溝２６にＰＣＢ４が嵌合され、ケース引掛爪２５がケース３０の引掛凸部３２に引っ掛けられる。
図７はスペースヨークとＰＣＢの係合構造の他の例を説明するための図である。
図６Ｃでは突起２３にＰＣＢ嵌合溝２６を設け、突起２３をスペースヨーク嵌合溝４ｂに挿入し、ＰＣＢ４を回転することにより、ＰＣＢ４をＰＣＢ嵌合溝２６に嵌合する例を示したが、この例はスペースヨーク４２の突起４１にＰＣＢ嵌合溝を設けていない。また、ＰＣＢ４０にもスペースヨーク嵌合溝を設けていない。
ＰＣＢ４０を下ヨークと同様、スペースヨーク４２に圧入して取り付けるものである。
図６Ｃでは突起２３にＰＣＢ嵌合溝２６を設け、突起２３をスペースヨーク嵌合溝４ｂに挿入し、ＰＣＢ４を回転することにより、ＰＣＢ４をＰＣＢ嵌合溝２６に嵌合する例を示したが、この例はスペースヨーク４２の突起４１にＰＣＢ嵌合溝を設けていない。また、ＰＣＢ４０にもスペースヨーク嵌合溝を設けていない。
ＰＣＢ４０を下ヨークと同様、スペースヨーク４２に圧入して取り付けるものである。
以上の実施の形態は、上ヨークをスペースヨークにかしめで固定しているが、上ヨークをスペースヨークに圧入で係止することもできる。
薄形が要求される機器などに使用される薄形ラジアルモータである。
１ 薄形ラジアルモータ
４，４０ ＰＣＢ
５ 上ヨーク
６ 下ヨーク
８ 軸受
９ コイル
１０ ロータ部
１２ リングヨーク
２０ スペースヨーク
２１ 円筒部
２２ 上ヨークカシメ爪
２３ 突起
２４ 円筒上面部
２５ ケース引掛爪
２６ ＰＣＢ嵌合溝
３０ ケース
３１ 支持部
３２ 引掛凸部
３３ 溝
４，４０ ＰＣＢ
５ 上ヨーク
６ 下ヨーク
８ 軸受
９ コイル
１０ ロータ部
１２ リングヨーク
２０ スペースヨーク
２１ 円筒部
２２ 上ヨークカシメ爪
２３ 突起
２４ 円筒上面部
２５ ケース引掛爪
２６ ＰＣＢ嵌合溝
３０ ケース
３１ 支持部
３２ 引掛凸部
３３ 溝
Claims (4)
- ケースの軸受圧入のための円筒形軸受ハウジング部の外周にスペースヨークを取り付け、該スペースヨークに対し、上ヨーク，コイルおよび下ヨークを装着し、さらに前記下ヨークの上にＰＣＢを配置した薄形ラジアルモータであって、
前記スペースヨークは、円筒形であって上面に上ヨークカシメ爪を有し、下面に下ヨーク結合部，ＰＣＢ嵌合溝およびケース引掛爪を有し、
前記上ヨークカシメ爪によって前記上ヨークを前記スペースヨークにかしめ、コイルを前記上ヨークに収容し、前記下ヨーク結合部に前記下ヨークを結合させ、前記ＰＣＢ嵌合溝に前記ＰＣＢを嵌合させることによりステータ組立を形成し、
前記スペースヨークのケース引掛爪をケースに係合することにより前記ステータ組立をケースの円筒形軸受ハウジング部に取り付けることを特徴とする薄形ラジアルモータのステータ構造。 - 前記上ヨークは前記スペースヨークの円筒内径と略同じ寸法の孔が形成され、該孔の内周面にカシメ溝を持つ板および該板から略９０°に曲げた折曲部とから構成され、
前記上ヨークカシメ爪を前記カシメ溝に嵌合させ前記上ヨークカシメ爪をかしめることにより前記上ヨークを前記スペースヨークに固定することを特徴とする請求項１記載の薄形ラジアルモータのステータ構造。 - 前記スペースヨークは下面に下ヨーク結合部とＰＣＢ嵌合溝を持つ突起を有し、
前記ＰＣＢは前記スペースヨークの円筒内径と略同じ寸法の孔が形成され該孔の内周面にスペースヨーク嵌合溝を持ち、
前記下ヨークは前記スペースヨークの円筒内径と略同じ寸法の孔が形成され、該孔の内周面にスペースヨーク結合溝を持つ板および該板から略９０°に曲げた折曲部とから構成され、
前記下ヨーク結合部に前記スペースヨーク結合溝を結合させ、前記ＰＣＢ嵌合溝に前記スペースヨーク嵌合溝を係合させることにより前記ＰＣＢおよび下ヨークを前記スペースヨークに取り付けることを特徴とする請求項１記載の薄形ラジアルモータのステータ構造。 - 前記スペースヨークは下面にケース引掛爪を持つ突起を有し、
前記ケースは円筒形軸受けハウジング部に接続される軸受ハウジング基部に引掛凸部を有し、
前記引掛凸部に前記ケース引掛爪を係合させることにより、スペースヨークをケースに引掛け固定することを特徴とする請求項１記載の薄形ラジアルモータのステータ構造。
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