JP5473968B2 - Ｄｃブラシレスモータ及び換気扇 - Google Patents
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Description
本発明は、ＤＣブラシレスモータ及びＤＣブラシレスモータにより送風ファンが駆動される換気扇に関する。
従来、上ケースにコイルが巻装されたステータを嵌め込み、ステータ内にロータを配置し、シャフト貫通孔が設けられたプリント配線基板をステータに固定し、下ケースを上ケースに取付けるようにした電動機が開示されている（例えば、特許文献１の図６参照）。また、上記の電動機の放熱性及び耐湿性を改良するものとして、上ケース内にステータとロータを配置し、軸受ハウジング構造を有する下ケースの底面に電子部品を配置し、電子部品をモールドする電動機が開示されている（例えば、特許文献１の図１、図２）。
しかしながら、上記特許文献１の図６に記載された従来の技術によれば、プリント配線基板にシャフト貫通孔を設けているため、貫通孔の部分は基板として使用することができず、基板の歩留まりが悪く、必要な電子部品を配置するために基板の外径が大きくなり、結果として電動機が大形化する、という問題がある。
また、上記特許文献１の図１、図２に記載された従来の技術によれば、下ケース内をモールド樹脂でモールドするため、製造工程においてモールド樹脂の硬化時間が必要であり、生産性が低い、という問題がある。また、モールド樹脂の熱歪量と電子部品の熱歪量の差により電子部品に応力が発生して不具合を起こし易い、という問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小形で、生産性が高く、電子部品に応力が発生し難いＤＣブラシレスモータを得ることを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、前端板中央に前軸受保持部が形成され筒状胴部の後端外周部にフレームフランジが形成された金属製のフレームと、コイルが巻装され前記フレームの筒状胴部内に嵌合されるステータと、中央に後軸受保持部が形成され外周部に外筒部が形成され前記後軸受保持部の外周側に後側に突出する環状凸部が形成され、前記ステータの後から前記外筒部が前記フレームの筒状胴部に圧入される樹脂製のブラケットと、前軸受が前記フレームの前軸受保持部に保持され後軸受が前記ブラケットの後軸受保持部に保持され前記ステータ内に配置され、後方へ突出する外周側後端部が前記ブラケットの環状凸部に近接するロータと、電源回路及び駆動回路を構成する電子部品を実装し前記ブラケットの後側に配置される回路基板と、前記回路基板の前側の、前記ブラケットの環状凸部に対向する位置に配置されたロータ位置検出器と、筒状胴部の前端外周部に前記フレームフランジと締結されるカバーフランジが形成され前記ブラケットの外筒部に前記筒状胴部が外嵌され前記フレームに締結される金属製のカバーと、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、小形で、生産性が高く、電子部品に応力が発生し難いＤＣブラシレスモータが得られる、という効果を奏する。また、樹脂製のブラケットの環状凸部に対向位置にロータ位置検出器を配置したので、ロータとロータ位置検出器との間の距離を短くすることができ、ロータの動きに遅れずにロータ位置検出器がロータの位置を検出することができる。
以下に、本発明にかかるＤＣブラシレスモータ及び換気扇の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態
図１は、本発明に係るＤＣブラシレスモータの実施の形態を示す部分断面図であり、図２は、図１のＡ部拡大図であり、図３は、実施の形態のＤＣブラシレスモータの後面図であり、図４は、実施の形態の樹脂ブラケットの前面図であり、図５は、実施の形態のＤＣブラシレスモータを搭載した換気扇の断面図である。
図１は、本発明に係るＤＣブラシレスモータの実施の形態を示す部分断面図であり、図２は、図１のＡ部拡大図であり、図３は、実施の形態のＤＣブラシレスモータの後面図であり、図４は、実施の形態の樹脂ブラケットの前面図であり、図５は、実施の形態のＤＣブラシレスモータを搭載した換気扇の断面図である。
図１及び図２に示すように、実施の形態のＤＣブラシレスモータ８０は、前端板１ｔの中央に前軸受保持部１ａが形成され筒状胴部１ｄの後端外周部にフレームフランジ１ｂが形成され、全体としてキャップ状に形成された金属製のフレーム１と、コイル２ａが巻装された鉄心２ｂからなりフレーム１の筒状胴部１ｄ内に嵌合されたステータ２と、シャフト３ａが嵌入され前軸受３ｂ及び後軸受３ｃがシャフト３ａに装着され前軸受３ｂをフレーム１の前軸受保持部１ａに保持させてステータ２内に配置されるロータ３と、中央に後軸受３ｃを保持する後軸受保持部４ａが形成され、外周部に外筒部４ｂ及びブラケットフランジ４ｄが形成され、ステータ２の後から外筒部４ｂがフレーム１の筒状胴部１ｄに圧入される樹脂製円盤状のブラケット４と、を備えている。
ブラケット４は、鉄心２ｂの後端面に外筒部４ｂの前端面を当接させ、ブラケットフランジ４ｄをフレームフランジ１ｂに当接させることにより軸方向に位置決めされる。ブラケット４の外筒部４ｂの外径寸法は、フレーム１の筒状導体部１ｄの内径寸法に対してシマリバメとなるような寸法に形成されている。また、ブラケット４の外筒部４ｂの外周面は、全周に亘ってフレーム１の筒状胴部１ｄの内周面に接触している。前軸受３ｂがフレーム１の前軸受保持部１ａに保持され、後軸受３ｃがブラケット４の後軸受保持部４ａに保持される。
ブラケット４の外周部（外筒部４ｂの内側）には、３ヶ所に軸方向の貫通孔４ｃが形成されている。貫通孔４ｃには、ステータ２の後側に立設されたピン２ｃが挿通される。ピン２ｃは、ステータ２のコイル２ａの端末と回路基板５とを導電接続する。
貫通孔４ｃは、ステータ２側（モータ部１１側）の内径が大きく、回路基板５側（回路部１２側）の内径がピン２ｃとの間隙が小さくなるように、テーパ孔となっている。貫通孔４ｃにピン２ｃを挿通した後、モータ部１１側から回路部１２側への空気の浸入を防ぐために、ピン２ｃとの間隙を塞ぐように速乾性の防湿シール６が施されている。
ブラケット４の回路部１２側（後側）に、ピン２ｃを挿通させるようにして回路基板５を取付け（配置し）、ピン２ｃと回路基板５とをハンダ等により導電接続する。回路基板５には、ＤＣブラシレスモータ８０を回転させるための駆動回路や電源回路等を構成する電子部品７が実装されている。
金属製のカバー８の筒状胴部８ｄをブラケット４の外筒部４ｂに外嵌し、ブラケットフランジ４ｄをフレームフランジ１ｂとカバー８の筒状胴部８ｄの前端外周部に形成されたカバーフランジ８ｂとで挟み込み、図２及び図３に示すように、フレームフランジ孔１ｆにカバーフランジ突起８ｆを挿入し、カバーフランジ突起８ｆを折り曲げることにより、フレーム１とブラケット４とカバー８とを固定することができる。また、図３に示すように、フレームフランジ１ｂ、ブラケットフランジ４ｄ及びカバーフランジ８ｂに設けられた孔２１を用いてネジで締結してブラケット４を位置決め固定すると共に、換気扇等の製品にネジ止めする。
以上説明したフレーム１、ブラケット４及びカバー８の組立構造により、前軸受保持部１ａと後軸受保持部４ａの中心を合わせ、前軸受３ｂ及び後軸受３ｃを夫々フレーム１とブラケット４により保持している。
外部から商用交流電圧を投入すると、回路基板５に搭載された電源回路（図示せず）により直流電圧に変換され、駆動回路（図示せず）でスイッチングが行なわれ、ピン２ｃを介してステータ２のコイル２ａに所定方向の電流が流れ、ロータ３が回転する。
モータ部１１側と回路部１２側とを樹脂製のブラケット４で仕切るため、回路基板５に実装された電子部品７に、モールドやポッティング等の作業時間や工程数がかかる耐湿処理を行う必要はない。電子部品７にモールドやポッティングを行なわないため、モールド材やポッティング材の熱膨張率と電子部品７の熱膨張率の差により発生する電子部品７の熱応力による不具合を防ぐことができる。
ブラケット４は、ＰＰＳ等の樹脂製であり絶縁性を有するので、コイル２ａ、ピン２ｃ及び回路基板５とフレーム１及びカバー８との間の半径方向の沿面距離を確保することができる。また、コイル２ａとブラケット４との間のスペースは不要であり（接触させてもよい）、ＤＣブラシレスモータ８０の軸方向寸法を小さくすることができる。
ブラケット４は、鉄心２ｂの後端面に、外筒部４ｂの前端面を当接させることにより軸方向に位置決めされているので、ブラケット４が軸心に対して傾くことはない。また、ブラケット４は、フレーム１に圧入されているので、フレーム１の前軸受保持部１ａとブラケット４の後軸受保持部４ａとの同軸度が高く、シャフト３ａ及びロータ３を高精度に組立てることができる。
貫通孔４ｃは、モータ部１１側の内径が大きいテーパ孔となっているので、コイル２ａの端末をピン２ｃに絡げるための空間が確保され、ブラケット４をフレーム１に圧入するときに、絡げた端末が断線する恐れはない。
ブラケットフランジ４ｄをフレームフランジ１ｂとカバーフランジ８ｂで挟み込むことにより、ブラケットフランジ４ｄを簡単に固定することができ、また、輸送振動や落下衝撃等の軸方向のストレスが、回路基板５や回路基板５とピン２ｃとの接合部に加わるのを防ぐので、回路基板５や回路基板５とピン２ｃとの接合部の品質が維持される。
フレーム１にブラケット４が圧入され、貫通孔４ｃには、ピン２ｃとの間隙を塞ぐように防湿シール６が施されているので、モータ部１１と、回路部１２とを気密に分離することができ、回路部１２における湿気、結露等の悪影響を回避することができる。回路部１２の耐湿性能が高いので、モールドやポッティングの作業時間や工程数を削減することができる。
電子部品７を、絶縁性とクッション性を有する放熱シートを介してカバー８に接触させるようにすれば、電子部品７が発生する熱をカバー８の表面全体から放熱するので、電子部品７の温度上昇を抑えることができる。
フレームフランジ孔１ｆにカバーフランジ突起８ｆを圧入して両者を圧接することにより、フレーム１とカバー８とを導通させれば、ＤＣブラシレスモータ８０の接地をモータ外郭のどこでも行えるようになり、換気扇等の製品組立時の作業性が良くなる。
フレームフランジ孔１ｆにカバーフランジ突起８ｆを挿入し、カバーフランジ突起８ｆを折り曲げることにより、フレーム１とブラケット４とカバー８とを固定するので、固定用ネジを削減することができる。また、電子部品７の温度上昇による故障等の異常時にも、回路部１２を金属製のカバー８で覆っているので、安全に停止させることができる。
回路基板５に搭載された駆動回路は、正弦波駆動回路である。ブラケット４は、後軸受保持部４ａの外周側に、ロータ３の輪郭に沿って後側に突出する環状凸部４ｅを有している。回路基板５の、ブラケット４の環状凸部４ｅに対向する位置には、ロータ位置検出器としてのホールＩＣ５ａが実装されている。ホールＩＣ５ａよりも背の高い電子部品５ｂや電子部品７の足７ａは、環状凸部４ｅ以外の部分に配置されている。ロータ３は、外周側後端部の内周側に、凹部３ｅを有している。凹部３ｅには、後軸受３ｃと後軸受保持部４ａが収まっている。ロータ３の凹部３ｅには、軸方向に貫通する貫通孔３ｆが設けられている。
上記のようにブラケット４及びロータ３を形成しホールＩＣ５ａを配置することにより、ロータ３とホールＩＣ５ａの距離を近づけることができ、ロータ３の実際の位置とホールＩＣ５ａが検出した位置のずれが小さくなるため、ＤＣブラシレスモータ８０の効率が向上する。また、正弦波駆動により、コイル２ａに流れる電流の歪率が小さくなり、異常音が発生し難くなる。
また、ブラケット４の材料を樹脂にすることにより、ロータ３の磁力がブラケット４を通過し、回路基板５に実装されるホールＩＣ５ａでロータ３の位置を検出できるので、後軸受保持部４ａの反対側に回路基板５を配置することができ、回路基板５にシャフト３ａを通す孔を設ける必要がなく、回路基板５の実効面積が広くなり、回路基板５への電子部品の配置が行い易く、回路基板５の歩留まりが良くなり、回路基板５の外径を小さくすることができ、ＤＣブラシレスモータ８０を小形化することができる。
また、貫通孔３ｆから水が抜けるので、例えば、ＤＣブラシレスモータ８０を、シャフト３ａを垂直方向に向ける浴室用換気扇に用いた場合でも、ロータ３の凹部３ｅに結露水が溜まって後軸受３ｃが水没して不具合を起すのを防ぐことができる。
図５に示すように、実施の形態の換気扇９０のボディー４１には、実施の形態のＤＣブラシレスモータ８０が搭載され、シャフト３ａには、送風ファン４２が取付けられている。天井板４３にボディー４１を設置し、グリル４４を下からボディー４１に取付ける構造となっている。
ＤＣブラシレスモータ８０を回転させ、送風ファン４２が回転すると、図５に矢印で示す空気の流れが発生する。実施の形態で説明したように、ＤＣブラシレスモータ８０は、回路部１２とモータ部１１がブラケット４（図１参照）で仕切られていて、モータ部１１は、空気の流れに晒されるが、回路部１２は空気の流れから遮断された空間になっているため高湿度にならず、高湿度雰囲気、例えば、浴室等の換気に用いることができる。また、ＤＣブラシレスモータ８０は、小形化することができるので、換気扇９０を小形化することができ、天井裏などに設置し易い。
以上のように、本発明にかかるＤＣブラシレスモータ及び換気扇は、浴室用換気扇に適している。
１ フレーム
１ａ 前軸受保持部
１ｂ フレームフランジ
１ｄ 筒状胴部
１ｆ フレームフランジ孔
１ｔ 前端板
２ ステータ
２ａ コイル
２ｂ 鉄心
２ｃ ピン
３ ロータ
３ａ シャフト
３ｂ 前軸受
３ｃ 後軸受
３ｅ 凹部
３ｆ 貫通孔
４ ブラケット
４ａ 後軸受保持部
４ｂ 外筒部
４ｃ 貫通孔
４ｄ ブラケットフランジ
４ｅ 環状凸部
５ 回路基板
５ａ ホールＩＣ
５ｂ 電子部品
６ 防湿シール
７ 電子部品
７ａ 足
８ カバー
８ｂ カバーフランジ
８ｄ 筒状胴部
８ｆ カバーフランジ突起
１１ モータ部
１２ 回路部
２１ 孔
４１ ボディー
４２ 送風ファン
４３ 天井板
４４ グリル
８０ ＤＣブラシレスモータ
９０ 換気扇
１ａ 前軸受保持部
１ｂ フレームフランジ
１ｄ 筒状胴部
１ｆ フレームフランジ孔
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２１ 孔
４１ ボディー
４２ 送風ファン
４３ 天井板
４４ グリル
８０ ＤＣブラシレスモータ
９０ 換気扇
Claims (5)
- 前端板中央に前軸受保持部が形成され筒状胴部の後端外周部にフレームフランジが形成された金属製のフレームと、
コイルが巻装され前記フレームの筒状胴部内に嵌合されるステータと、
中央に後軸受保持部が形成され外周部に外筒部が形成され前記後軸受保持部の外周側に後側に突出する環状凸部が形成され、前記ステータの後から前記外筒部が前記フレームの筒状胴部に圧入される樹脂製のブラケットと、
前軸受が前記フレームの前軸受保持部に保持され後軸受が前記ブラケットの後軸受保持部に保持され前記ステータ内に配置され、後方へ突出する外周側後端部が前記ブラケットの環状凸部に近接するロータと、
電源回路及び駆動回路を構成する電子部品を実装し前記ブラケットの後側に配置される回路基板と、
前記回路基板の前側の、前記ブラケットの環状凸部に対向する位置に配置されたロータ位置検出器と、
筒状胴部の前端外周部に前記フレームフランジと締結されるカバーフランジが形成され前記ブラケットの外筒部に前記筒状胴部が外嵌され前記フレームに締結される金属製のカバーと、
を備えることを特徴とするＤＣブラシレスモータ。 - 前記回路基板の前側の、前記ブラケットの環状凸部に対向しない位置に、前記ロータ位置検出器より高さが高い電子部品又は電子部品の足を配置する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。
- 前記ロータの外周側後端部の内周側に、前記ブラケットの後軸受保持部を収容する凹部を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のＤＣブラシレスモータ。
- 前記ロータの内周側の凹部に、軸方向に貫通する貫通孔を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のＤＣブラシレスモータ。
- 請求項１〜４のいずれか１つに記載のＤＣブラシレスモータにより送風ファンが駆動される換気扇。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011055936A JP5473968B2 (ja) | 2011-03-14 | 2011-03-14 | Ｄｃブラシレスモータ及び換気扇 |
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| JP2012195986A JP2012195986A (ja) | 2012-10-11 |
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| CN111758207B (zh) * | 2018-03-01 | 2022-04-12 | 三菱电机株式会社 | 搭载有驱动电路的电动机 |
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