JP5591184B2 - Electric motor - Google Patents
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Description
本発明は、電動機に関する。 The present invention relates to an electric motor.
電動機としてのDCブラシレスモーターには、コイルが巻回されたステーターが嵌め込まれた上ケースの中に、ローターが配置される構造のものがある。また、上ケースの中でプリント基板がステーターに固定され、さらに下ケースが取り付けられる。このような構造のDCブラシレスモーターにおいて、放熱性を改良するために、ステーターケース内にステーターとローターを配置し、軸受けハウジング構造をもったケース底面に、電子部品を配置してモールドする技術が、例えば特許文献1に開示されている。 Some DC brushless motors as electric motors have a structure in which a rotor is arranged in an upper case in which a stator around which a coil is wound is fitted. Further, the printed circuit board is fixed to the stator in the upper case, and further the lower case is attached. In the DC brushless motor having such a structure, in order to improve the heat dissipation, a technique in which a stator and a rotor are arranged in a stator case, and electronic parts are arranged and molded on the bottom surface of the case having a bearing housing structure. For example, it is disclosed in Patent Document 1.
また、ブラケットを用いて上ケースと下ケースとの間を仕切ることで、基板が設けられる回路空間と、ステーターやローターが設けられるモーター空間とにケース内を区切る技術が、例えば特許文献2に開示されている。特許文献2では、ステーターから延びるピンを基板に形成された穴に貫通させ、その穴部分でピンと基板とをはんだ接合している。また、ステーターから延びるピンを貫通させるためにブラケットにも貫通穴が形成されている。ブラケットに形成された貫通穴部分に防湿材を設けることで、モーター空間から回路空間に湿気が入り込むのを防いでいる。
Further, for example,
しかしながら、上記従来の技術によれば、ブラケットの貫通穴部分に防湿材を塗布してから基板を配置すると、ピンを通すために基板に形成された穴から防湿材が染み出してしまう場合がある。ピンを通す穴から染み出した防湿材が、ピンと基板とのはんだ接合の邪魔になり、はんだ接合の品質が確保できないという問題があった。一方、防湿材の染み出しを防ぐために、防湿材の乾燥を待ってから基板を配置すれば、加工時間が増加してしまい、コストが増加してしまうという問題があった。 However, according to the above conventional technique, when the moisture-proof material is applied to the through-hole portion of the bracket and then the substrate is arranged, the moisture-proof material may ooze out from the hole formed in the substrate in order to pass the pins. . The moisture-proof material that oozes out from the hole through which the pin passes obstructs the solder joint between the pin and the substrate, and the quality of the solder joint cannot be ensured. On the other hand, if the substrate is placed after the moisture-proof material is dried in order to prevent the moisture-proof material from seeping out, there is a problem that the processing time increases and the cost increases.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、基板の穴からの防湿材の染み出しを抑えて、品質の向上およびコストの抑制を図ることのできる電動機を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain an electric motor that can suppress the seepage of the moisture-proof material from the hole in the substrate and can improve the quality and the cost.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ステーターと、ステーターを内部に収容するフレームと、ステーターの内側に配置されるローターと、ローターに連結されたシャフトと、シャフトを回転可能に保持するブラケットと、ブラケットに対してステーターの反対側に配置される基板と、ステーターに立設されてステーターと基板とを電気的に接続するピンと、を備え、ブラケットには、ピンが貫通する貫通穴が形成され、貫通穴の周囲には、窪みが形成されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention includes a stator, a frame that accommodates the stator therein, a rotor disposed inside the stator, a shaft coupled to the rotor, and a shaft. A bracket that is rotatably supported, a board that is disposed on the opposite side of the stator with respect to the bracket, and a pin that is erected on the stator and electrically connects the stator and the board. A through hole penetrating is formed, and a depression is formed around the through hole.
本発明によれば、ステーターとブラケットとの位置ずれ、および基板とブラケットとの位置ずれを抑えて、ホールICとステーターとの位置決め精度が低下するのを抑えて、効率の悪化の抑制や異常音の発生の抑制を図ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, the positional deviation between the stator and the bracket and the positional deviation between the substrate and the bracket are suppressed, the deterioration of the positioning accuracy between the Hall IC and the stator is suppressed, the deterioration of the efficiency and the abnormal noise are suppressed. There is an effect that it is possible to suppress the occurrence of.
以下に、本発明の実施の形態にかかる電動機および換気扇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。 Hereinafter, an electric motor and a ventilation fan according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかるDCブラシレスモーターの側面図である。図2は、図1のA部分を拡大した部分拡大断面図である。図3は、ブラケット部分の平面図であって、図1に示す矢印Bに沿って見た矢視図である。図4は、基板の平面図である。図5は、ステーターの平面図である。図6は、基板搭載後のブラケット部分の平面図であって、図1に示す矢印Bに沿って見た矢視図である。図7は、図3に示すC−C線に沿った矢視断面図である。図8は、電動機の回路ブロック図である。なお、図1では、DCブラシレスモーター31の内部構造を説明するために、一部を断面で示している。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a side view of the DC brushless motor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view in which the portion A of FIG. 1 is enlarged. FIG. 3 is a plan view of the bracket portion, and is an arrow view seen along the arrow B shown in FIG. FIG. 4 is a plan view of the substrate. FIG. 5 is a plan view of the stator. FIG. 6 is a plan view of the bracket portion after the substrate is mounted, and is a view taken along the arrow B shown in FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line CC shown in FIG. FIG. 8 is a circuit block diagram of the electric motor. In FIG. 1, in order to explain the internal structure of the DC
電動機としてのDCブラシレスモーター31では、フレーム1とカバー6とで構成される外郭の内部に各要素が納められている。ハウジング1aを持った金属性のフレーム1の内径には、ステーター2が圧入されている。ステーター2は、鉄心2aにコイル2bが巻回されて構成される。
In the DC
ハウジング1aには、軸受け4に適切な荷重を与えるためのスプリング14が挿入される。ローターシャフト3は、ステーター2の内部に配置される。ローターシャフト3は、シャフト3aに軸受け4とローター3bとを備えて構成される。軸受け4は、シャフト3aを回転可能に支持する。ローター3bは、円環形状を呈する。
A
ブラケット5は、ステーター側突起5aとブラケットフランジ5cとを備えている。ステーター側突起5aをフレーム1の内径に挿入するとともに、フレーム1に形成されたフレームフランジ1bとカバー6に形成されたカバーフランジ6aとでブラケットフランジ5cを挟みこむことで、フレーム1とカバー6で構成される外郭に対するブラケット5の位置決めと固定が行われる。
The
ブラケット5には、ブラケットハウジング(軸保持部)5eが一体形成されている。ブラケットハウジング5eは、シャフト3aの外周に立設され、本実施の形態では、シャフト3aの周囲を囲むように形成されている。ブラケットハウジング5eの内側、すなわちブラケットハウジング5eに対するシャフト3a側には、金属製の金属ハウジング8が設けられる。
The
上述したように、ステーター側突起5aをフレーム1の内径に挿入してブラケット5の位置決めと固定を行うことで、ハウジング1aの中心と金属ハウジング8の中心とが位置合わせされるようになっている。また、軸受け4a(4)は、フレーム1に保持され、軸受け4b(4)は、金属ハウジング8を介してブラケットハウジング5eに保持される。すなわち、フレーム1およびブラケットハウジング5e(金属ハウジング8)が、それぞれ軸受け4(4a,4b)を介してシャフト3aを保持する。
As described above, by inserting the
ブラケット5には、ピン2c(図5も参照)を通すための貫通穴5dが形成されている。ピン2cは、ステーター2に埋設されて基板9と電気接続するためのものである。貫通穴5dは、ステーター2へのピン2cの埋設ピッチに合わせて形成されている。
The
貫通穴5dは、ステーター2側から基板9側に向けてその直径が小さくなるように形成されており、基板9側でブラケット5とピン2cとのスキマが最小となる。貫通穴5dには、ピン2cを貫通させた上で、ステーター2側から基板9側への湿気進入を抑制するように、ピン2cとブラケット5との隙間全面に速乾性のある防湿処理10が施される。
The through
基板9は、ブラケット5に対してステーター2側の反対側に取り付けられる。基板9は、貫通穴5dを貫通したピン2cとはんだ等で接合されて固定される。図4,7に示すように、基板9には、ローター位置検出手段であるホールIC9b、モーターを回転させるための駆動回路9g、電源回路9f、マイコン9h等を構成する電子部品9aが取り付けられている。
The
基板9には、電子部品9aから発生する熱を放熱するためのアルミ製の放熱フィン9iが取り付けられている(図1を参照)。放熱フィン9iには、クッション性を有する放熱シート11と、電気絶縁性を有する絶縁シート12とを取り付けた後に、金属性のカバー6が取り付けられる。
The
カバー6は、ブラケット5のカバー側突起5bに嵌合する。また、図2に示すように、フレーム1のフレームフランジ1bと、ブラケット5のブラケットフランジ5cと、カバー6のカバーフランジ6aとを合わせて、フレーム穴1cにカバー突起6bを挿入してカバー突起6bを折り曲げることで、フレーム1とブラケット5とカバー6とが組み合わされた状態で固定される。
The
ブラケットフランジ5c、フレームフランジ1b、カバーフランジ6aにはネジ穴7が設けられており(図3も参照)、このネジ穴7を用いてDCブラシレスモーター31が換気扇などの製品にネジ止めされる。
Screw holes 7 are provided in the
ブラケット5には、樹脂製のものが用いられる。ブラケット5を樹脂製にすることで絶縁性を有するため、コイル2b、ピン2c、基板9と、フレーム1、カバー6の半径方向への沿面距離を確保することができる。また、軸方向へはコイル2bとブラケット5のスペースを接触するまで最小限に設置でき、基板9とブラケット5のスペースも接触するまで最小限に設置できるため小型化を図ることができる。
The
また、ブラケット5のステーター側突起5aがフレーム1の内径に挿入されるため、ブラケット5の金属ハウジング8とフレーム1のハウジング1aとの同軸度を良好にでき、精度よく組立を行うことができる。
Further, since the stator-
ブラケットフランジ5cをフレームフランジ1bとカバーフランジ6aとで挟み込み、フレームフランジ1bとカバーフランジ6aを固定することで、ブラケットフランジ5cを簡単に固定できる。また、軸方向に対する輸送振動や落下衝撃のストレスが基板9とピン2cとの接合部や基板9自体に加わることを抑えることができるため、基板9とピン2cとの接合部や基板9自体の品質低下を抑制することができる。
The
ブラケット5に形成された貫通穴5dは、ステーター2側の直径を大きくし、基板9側の直径がピン2cとのスキマが最小となるように形成されているため、コイル2bをピン2cにからげる空間を設けられるため、ブラケット5を設置する時に断線などコイル2bを傷つけるおそれがなくなる。
The through
フレーム1の内径にブラケット5が圧入され、貫通穴5dには貫通するピン2cとの隙間を無くすように防湿処理10が施されているため、ステーター2やローターシャフト3の空間と基板9側の空間を分離することができる。そのため、基板9側の空間に湿気が侵入するのを抑えることができ、湿気や結露などにより基板9が故障するのを回避しやすくなる。
Since the
電子部品9a側の耐湿性能が向上するため、その他の部分への防湿処理を省略したり軽微にしたりすることができるので、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。これにより、コストの抑制を図ることができる。
Since the moisture resistance performance on the
放熱フィン9iと、クッション性を有する放熱シート11と、電気絶縁性を有する絶縁シート12とを介して電子部品9aをカバー6に接触させることで、電子部品9aで発生する熱を、カバー6全体を通して外部へ放出させることができるため、電子部品9aの温度上昇を抑えることができる。
By bringing the
フレーム穴1cとカバー突起6bを圧入寸法関係とすることで、フレーム穴1cにカバー突起6bを挿入すれば、フレーム1とカバー6を確実に導通させることができる。そのため、モーターのアース構造をモーター外郭(フレーム1とカバー6)のどこにでも設けることができ、製品組立時の作業性が良くなる。
By making the
また、カバー突起6bをフレーム穴1cに挿入してから折り曲げれば、フレーム1と、ブラケット5と、カバー6とを組み合わせた状態で固定できるため、固定用のネジを削減してコストの抑制を図ることができる。もちろん、カバー6側に穴を形成し、フレーム1側にその穴に合う突起を設けるように構成してもよい。
Also, if the
また、電子部品9aの温度上昇などによる故障といった異常時にも、基板9が金属製のカバー6で覆われているため、DCブラシレスモーター31を安全に停止させることができる。
In addition, the
図8に示すように、基板9には外部から商用交流電源13が投入され、電源回路9fにて交流電源が直流電圧に変換され、それぞれの素子に応じた電圧で電源の供給が行われる。
As shown in FIG. 8, a commercial
駆動回路9gは、ピン2c(図2、図5も参照)を通して、ステーター2に設けられたコイル2bに対して所定方向電流が流れるよう交流電圧を発生させる。コイル2bに流れる電流によってローターシャフト3が回転する。
The
マイコン9hは、ローター位置検出手段であるホールIC9bの信号を元に、モーターの誘起電圧位相を検出し、誘起電圧位相と駆動回路9gから発生するモーター相電流位相が同位相になるように制御を行う。誘起電圧位相とモーター相電流位相が同位相となることでモーターの効率を最大化することができる。
The
駆動回路9gは、モーター相電流が正弦波になるよう正弦波駆動を行っている。正弦波駆動を行うことでモーターの振動が低減する。そのため、ダクト換気扇などのファンモーターとして使用する場合においても、製品における防振構造の省略や軽微な防振構造の採用を行うことができるため、製品を低コストで生産できる。
The
図2に示すように、ブラケット5の基板9側の面には、貫通穴5dの周りに窪み5pが形成される。ブラケット5の貫通穴5dにピン2cを貫通させた状態で、窪み5p部分に液状の防湿材を注入することで防湿処理10が形成される。
As shown in FIG. 2, a
窪み5pを設けることで、防湿材の注入が容易になり、防湿処理10を施す場合の作業性の向上を図ることができる。また、窪み5pからはみ出さない量に防湿材の注入量を抑えれば、基板9をブラケット5に配置した際に、基板9への防湿材の付着や基板9に形成された貫通穴9kからの防湿材の染み出しを抑えることができる。これにより、基板9とピン2cとのはんだ接合の品質を確保しやすくなる。
By providing the
図3および図7に示すように、ブラケット5には、基板9を固定する基板固定台5mが設けられている。基板固定台5mには、基板固定ネジ9jを用いて基板9を固定(図6も参照)するためのネジ穴5nが設けられている。
As shown in FIGS. 3 and 7, the
基板固定台5mは、貫通穴5dが形成される面よりも基板9側に突出するように形成されている。すなわち、ブラケット5の基準面Tからの高さH1(図2を参照)よりも、基準面からの高さH2(図7を参照)のほうが大きくなっている。これにより、基板固定台5mに基板9を固定した際に、ブラケット5の貫通穴5d部分と基板9との間に隙間ができる。
The
したがって、基板9をブラケット5に配置した際に、基板9への防湿材の付着や基板9に形成された貫通穴9kからの防湿材の染み出しをより一層抑えることができる。これにより、基板9とピン2cとのはんだ接合の品質をより一層確保しやすくなる。例えば、ブラケット5の貫通穴5d部分と基板9との間に0.5mm以上の隙間を設けることが好ましい。すなわち、H2−H1≧0.5mmとすることが好ましい。
Therefore, when the
また、液状の防湿材の乾燥を待たずに、基板9を配置するなど、DCブラシレスモーター31の組み立てを進めることができるので、加工時間の短縮化を図ることができる。これにより、コストの抑制を図ることができる。
In addition, since the assembly of the
図9は、比較例としての従来の電動機における図1に示すA部分に相当する部分の部分拡大断面図である。図9に示すように、ブラケット105に窪みが形成されていない場合や、ブラケット105の貫通穴105dの周囲部分と基板9との間に隙間がほとんど設けられていない場合には、防湿材(防湿処理110)が基板9の貫通穴9kから染み出しやすくなる。そのため、染み出した防湿材が基板9とピン2cとのはんだ接合の邪魔になり、はんだ接合の品質を確保しにくくなる。
FIG. 9 is a partial enlarged cross-sectional view of a portion corresponding to a portion A shown in FIG. 1 in a conventional electric motor as a comparative example. As shown in FIG. 9, when a recess is not formed in the
以上のように、本発明にかかる電動機は、DCブラシレスモーターに有用であり、特に、換気扇に取り付けられるDCブラシレスモーターに適している。 As described above, the electric motor according to the present invention is useful for a DC brushless motor, and is particularly suitable for a DC brushless motor attached to a ventilation fan.
1 フレーム
1a ハウジング
1b フレームフランジ
1c フレーム穴
2 ステーター
2a 鉄心
2b コイル
2c ピン
3 ローターシャフト
3a シャフト
3b ローター
4 軸受け
5 ブラケット
5a ステーター側突起
5b カバー側突起
5c ブラケットフランジ
5d 貫通穴
5e ブラケットハウジング
5m 基板固定台
5n ネジ穴
5p 窪み
6 カバー
6a カバーフランジ
6b カバー突起
7 ネジ穴
8 金属ハウジング
9 基板
9a 電子部品
9b ホールIC(ローター位置検出手段)
9f 電源回路
9g 駆動回路
9h マイコン
9i 放熱フィン
9j 基板固定ネジ
9k 貫通穴
10 防湿処理
11 放熱シート
12 絶縁シート
13 商用交流電源
14 スプリング
31 DCブラシレスモーター(電動機)
105 ブラケット
105d 貫通穴
110 防湿処理
B 矢印
T 基準面
1
9f
105
Claims (4)
前記ステーターを内部に収容するフレームと、
前記ステーターの内側に配置されるローターと、
前記ローターに連結されたシャフトと、
前記シャフトを回転可能に保持するブラケットと、
前記ブラケットに対して前記ステーターの反対側に配置される基板と、
前記ステーターに立設されて前記ステーターと前記基板とを電気的に接続するピンと、を備え、
前記ブラケットには、前記ピンが貫通する貫通穴および前記基板が載置されて固定される基板固定台が形成され、
前記ブラケットの前記貫通穴の周囲は、前記基板側に突出し、
前記基板固定台は、前記貫通穴の周囲の突出部分よりも前記基板側に突出するように形成されていることを特徴とする電動機。 The stator,
A frame for accommodating the stator therein;
A rotor disposed inside the stator;
A shaft coupled to the rotor;
A bracket for rotatably holding the shaft;
A substrate disposed on the opposite side of the stator to the bracket;
A pin that is erected on the stator and electrically connects the stator and the substrate;
The bracket is formed with a through hole through which the pin passes and a substrate fixing base on which the substrate is placed and fixed ,
The periphery of the through hole of the bracket projects to the substrate side,
The electric motor according to claim 1, wherein the board fixing base is formed so as to protrude toward the board from a protruding portion around the through hole.
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