JP6052867B2 - Electric motor and ventilation fan - Google Patents
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Description
本発明は、扇風機や換気扇等に用いられる電動機に関する。 The present invention relates to an electric motor used for a fan, a ventilation fan, or the like.
従来、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たステータと、前記ステータの後側に立設され前記コイルの端末が絡められたピンと、中央に後軸受保持部が形成され外周部に外筒部及び貫通孔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前記貫通孔に前記ピンが挿通された樹脂製のブラケットと、前記ピンが挿通された貫通孔を塞ぐ防湿シールと、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前記ピンに導電接続される回路基板と、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筒状胴部が外嵌されて前記フレームに締結され前記電子部品と接触して該電子部品の熱を放熱する金属製のカバーと、を備える電動機が開示されている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, a metal frame in which a front bearing holding part is formed at the center of the front end plate and a frame flange is formed on the outer peripheral part of the rear end of the cylindrical body, and a coil is wound and fitted into the cylindrical body of the frame. A stator, a pin erected on the rear side of the stator and entangled with the end of the coil, a rear bearing holding portion formed in the center, and an outer cylinder portion and a through hole formed in the outer peripheral portion. A resin-made bracket in which the outer cylinder portion is press-fitted into the cylindrical body portion of the frame and the pin is inserted into the through-hole, a moisture-proof seal that closes the through-hole through which the pin is inserted, and a front bearing is the frame The rear bearing held by the front bearing holding portion of the bracket is held by the rear bearing holding portion of the bracket and disposed in the stator, and the electronic components constituting the power supply circuit and the drive circuit are mounted on the rear side of the bracket. Placed A circuit board that is conductively connected to the pin, and a cover flange that is fastened to the frame flange is formed on the outer periphery of the front end, and a cylindrical body portion is externally fitted to the outer cylindrical portion of the bracket, and is fastened to the frame. An electric motor is disclosed that includes a metal cover that contacts and dissipates heat from the electronic component (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来の技術によれば、後軸受を保持するブラケットの後軸受保持部が樹脂製であるため、高負荷運転により電動機が高温になると、樹脂と金属の線膨張係数の差により、後軸受と後軸受保持部との間に間隙ができ、クリープやフレッチングによる後軸受保持部の劣化やロータシャフトの振動により、異常音が発生しやすくなるという問題がある。 However, according to the above conventional technique, since the rear bearing holding portion of the bracket that holds the rear bearing is made of resin, when the motor becomes high temperature due to high load operation, the difference between the linear expansion coefficient of the resin and the metal causes the rear bearing holding portion. There is a problem that a gap is formed between the bearing and the rear bearing holding portion, and abnormal noise is likely to occur due to deterioration of the rear bearing holding portion due to creep or fretting and vibration of the rotor shaft.
ブラケットの材料として、線膨張係数が金属の線膨張係数と近く、熱による変形が発生しにくいＢＭＣ等の熱硬化性樹脂を使用すると、熱可塑性樹脂と比較して成型のサイクルタイムが長くなって加工費がアップする、という問題がある。また、ＢＭＣ等の熱硬化性樹脂を用いると、凹凸のある複雑な形状を有するブラケットの薄肉化が困難であり、ブラケットが大形となって電動機のサイズが大きくなる、という問題がある。 If a thermosetting resin such as BMC is used as the material for the bracket, the linear expansion coefficient is close to that of the metal and is not easily deformed by heat, the molding cycle time is longer than that of thermoplastic resin. There is a problem that the processing cost increases. Further, when a thermosetting resin such as BMC is used, it is difficult to reduce the thickness of a bracket having a complicated shape with unevenness, and there is a problem that the size of the electric motor increases due to the large size of the bracket.
また、ＢＭＣ等の熱硬化性樹脂は、成型性が悪く大形となるので、ロータと駆動回路の回転数検出手段（ホールＩＣ）との距離が大きくなってロータの位置検出精度が悪くなり、電動機の誘起電圧位相と駆動回路から発生するモータ相電流位相との間にズレが発生し、電動機の効率が悪化し異常音が発生する、という問題がある。 In addition, since thermosetting resins such as BMC are large due to poor moldability, the distance between the rotor and the rotational speed detection means (Hall IC) of the drive circuit is increased, and the position detection accuracy of the rotor is deteriorated. There is a problem that a deviation occurs between the induced voltage phase of the electric motor and the motor phase current phase generated from the drive circuit, the efficiency of the electric motor is deteriorated, and abnormal noise is generated.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、後軸受と後軸受保持部との間の間隙を抑えることができ、低コスト小形で、ロータの位置検出精度が高く、異常音の発生を抑制することが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 can suppress the gap between the rear bearing and the rear bearing holding portion, is low-cost and small, has high rotor position detection accuracy, and generates abnormal noise. It aims at obtaining the electric motor which can suppress this.
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、複数のフレーム孔を有するフレームフランジが形成された金属製のフレームと、筒状胴部内に嵌合する巻装コイルを有するステータと、中央に後軸受保持部が形成され、外周部に外筒部及び貫通孔と基板位置決め突起とが形成され、ブラケットフランジが形成された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るロータと、前記樹脂製のブラケットの外周部の基板位置決め突起と対応する位置に形成されて固定される切り欠き部を有し、電源回路、前記ロータの誘起電圧位相を検出する回転検出回路、及び前記回転検出回路により検出された誘起電圧位相に基づいて前記コイルに交流電流を発生させる駆動回路を構成する電子部品が実装され、前記ブラケットの後側に配置される回路基板と、前記複数のフレーム孔に対応する位置に、複数のカバー突起を有するカバーフランジが前端外周部に形成された金属製のカバーと、前記カバーフランジと前記フレームフランジとを、前記ブラケットフランジを間にして重ねて固定する固定部材と、を備え、前記フレームフランジの前記複数のフレーム孔それぞれを介して、前記複数のフレーム孔それぞれに対応する位置の前記カバー突起が、前記フレームフランジの前記カバーフランジ側とは反対側で曲がり、前記カバーフランジと前記フレームフランジとをさらに固定し、前記樹脂製のブラケットの後軸受保持部は、内周側に前記後軸受が嵌合する多孔質金属材料製のリングであることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention has a structure in which a front bearing holding portion is formed at the center of the front end plate, and a frame flange having a plurality of frame holes is formed at the rear end outer peripheral portion of the cylindrical body portion. A metal frame , a stator having a winding coil that fits in the cylindrical body, a rear bearing holding portion is formed at the center, and an outer cylindrical portion, a through hole, and a substrate positioning projection are formed at the outer periphery. A resin bracket having a bracket flange formed thereon , a front bearing held in the front bearing holding portion of the frame, and a rear bearing held in the rear bearing holding portion of the bracket and disposed in the stator, has a notch portion which is fixed and is formed in a position corresponding to the substrate positioning projection of the outer peripheral portion of the resin bracket, power supply circuit, a rotation detection circuit for detecting an induced voltage phase of the rotor, and the Electronic components are mounted that constitute a driving circuit for generating an alternating current to the coil based on the detected induced voltage phase by rolling detection circuit, and a circuit board disposed on the rear side of the bracket, the plurality of frame holes A metal cover in which a cover flange having a plurality of cover protrusions is formed on the outer periphery of the front end, and the cover flange and the frame flange are fixed to each other at a position corresponding to the position with the bracket flange interposed therebetween. And the cover protrusion at a position corresponding to each of the plurality of frame holes bends on the side opposite to the cover flange side of the frame flange via each of the plurality of frame holes of the frame flange. the further secure cover flange and the said frame flange, bearing after the resin bracket Lifting unit, the rear bearing on the inner circumferential side, characterized in that a porous metallic material made of a ring which fits.
本発明によれば、後軸受と後軸受保持部との間の間隙を抑えることができ、低コスト小形で、ロータの位置検出精度が高く、異常音の発生を抑制することができる電動機が得られる、という効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to obtain an electric motor that can suppress a gap between the rear bearing and the rear bearing holding portion, is small in cost, has high rotor position detection accuracy, and can suppress occurrence of abnormal noise. There is an effect that it is.
以下に、本発明にかかる電動機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。 Embodiments of an electric motor according to the present invention will be described below 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、本発明に係る電動機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、フレームにブラケットを組込んだ状態を示す後面図であり、図４は、回路基板の後面図であり、図５−１は、ブラケットの前面図であり、図５−２は、図５−１のＢ部拡大図であり、図５−３は、図５−２のＣ矢視図であり、図６は、実施の形態の電動機の回路ブロック図であり、図７は、ステータの後面図であり、図８は、実施の形態１のブラケットの後軸受保持部の拡大断面図である。
Embodiment 1 FIG.
1 is a partial cross-sectional view showing an embodiment of an electric motor according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged view of a part A in FIG. 1, and FIG. 3 is a rear view showing a state in which a bracket is incorporated in a frame. 4 is a rear view of the circuit board, FIG. 5-1 is a front view of the bracket, FIG. 5-2 is an enlarged view of a portion B in FIG. 5-1, and FIG. 3 is a view in the direction of arrow C in FIG. 5-2, FIG. 6 is a circuit block diagram of the electric motor of the embodiment, FIG. 7 is a rear view of the stator, and FIG. 8 is the first embodiment. It is an expanded sectional view of the rear bearing holding part of the bracket.
図１及び図２に示すように、実施の形態の電動機９０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、インシュレータ２ｄが装着されコイル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。 As shown in FIGS. 1 and 2, the electric motor 90 of the embodiment has a front bearing holding portion 1a formed at the center of the front end plate 1t, and a frame flange 1b formed at the rear end outer peripheral portion of the cylindrical body portion 1d. A metal frame 1 formed in a cap shape as a whole, an iron core 2b on which an insulator 2d is mounted and a coil 2a is wound, and a stator 2 fitted in a cylindrical body 1d of the frame 1, The shaft 3a is fitted, the front bearing 3b and the rear bearing 3c are mounted, the front bearing 3b is held by the front bearing holding portion 1a of the frame 1, and the rotor 3 disposed in the stator 2 is held, and the rear bearing 3c is held in the center. The rear bearing holding portion 4a is formed, the outer cylindrical portion 4b is formed on the outer periphery, and the outer cylindrical portion 4b is press-fitted into the cylindrical barrel portion 1d of the frame 1 from the rear of the stator 2; It is equipped with.
ブラケット４の外筒部４ｂの外周部にブラケットフランジ４ｆを設け、ブラケットフランジ４ｆをフレームフランジ１ｂと後述のカバーフランジ８ｂとで挟み込むようにし、ブラケット４の軸方向の位置決めをしている。ブラケットフランジ４ｆをフレームフランジ１ｂとカバーフランジ８ｂとで挟み込んで固定することにより、フレーム１に圧入されたブラケット４が、樹脂と金属の熱膨張率の差により、軸方向にずれるのを防止することができる。 A bracket flange 4f is provided on the outer peripheral portion of the outer cylindrical portion 4b of the bracket 4, and the bracket flange 4f is sandwiched between a frame flange 1b and a cover flange 8b described later, thereby positioning the bracket 4 in the axial direction. By sandwiching and fixing the bracket flange 4f between the frame flange 1b and the cover flange 8b, it is possible to prevent the bracket 4 press-fitted into the frame 1 from being displaced in the axial direction due to a difference in thermal expansion coefficient between resin and metal. Can do.
ブラケット４の外筒部４ｂの外径寸法は、フレーム１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の内周面に接触している。上記により、フレーム１の中心とブラケット４の中心を精密に合わせることができる。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。 The outer diameter of the outer cylindrical portion 4 b of the bracket 4 is formed to be a size that is a squeeze to the inner diameter of the frame 1. Moreover, the outer peripheral surface of the outer cylinder part 4b of the bracket 4 is in contact with the inner peripheral surface of the frame 1 over the entire periphery. As described above, the center of the frame 1 and the center of the bracket 4 can be precisely aligned. The front bearing 3 b is held by the front bearing holding portion 1 a of the frame 1, and the rear bearing 3 c is held by the rear bearing holding portion 4 a of the bracket 4.
ブラケット４の外縁部（外筒部４ｂの内側）には、４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の鉄心２ｂに装着されたインシュレータ２ｄの外フランジ２ｄ１の後側に立設されたピン２ｃが挿通される。ブラケット４の特徴的な構造については後述する。 On the outer edge portion of the bracket 4 (inside the outer cylinder portion 4b), four axial through holes 4c are formed. The through hole 4c, a pin 2c erected on the rear side of the outer flange 2d 1 of the insulator 2d mounted on the iron core 2b of the stator 2 is inserted. The characteristic structure of the bracket 4 will be described later.
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。 The through-hole 4c is a tapered hole so that the inner diameter on the stator 2 side (motor section 11 side) is large and the inner diameter on the circuit board 5 side (circuit section 12 side) is small so that the gap with the pin 2c is small. After the pin 2c is inserted into the through hole 4c, a quick-drying moisture-proof seal 6 is provided so as to close the gap with the pin 2c in order to prevent air from entering from the motor unit 11 side to the circuit unit 12 side.
ブラケット４の回路部１２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２ｅ等により導電接続する。図１、図４及び図６に示すように、回路基板５には、ロータ３の位置を検出するホールＩＣ７ｂ、ロータ３を回転させる駆動回路７ｃ、マイコン７ｄ及び電源回路７ｅ等の電子部品７が実装されている。 The circuit board 5 is attached (arranged) on the circuit part 12 side of the bracket 4 so that the pins 2c are inserted, and the pins 2c and the circuit board 5 are conductively connected by solder 2e or the like. As shown in FIGS. 1, 4 and 6, the circuit board 5 has electronic components 7 such as a Hall IC 7b for detecting the position of the rotor 3, a drive circuit 7c for rotating the rotor 3, a microcomputer 7d, and a power supply circuit 7e. Has been implemented.
図１に示すように、回路基板５には、電子部品７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９が取付けられている。放熱フィン９には、クッション性を有する放熱シート９ａ及び電気絶縁性を有する絶縁シート９ｂが接着され、絶縁シート９ｂは、回路基板５を覆う金属製のカバー８の後端板８ｔに押圧され、カバー８の表面から放熱する。 As shown in FIG. 1, aluminum radiation fins 9 for radiating heat generated from the electronic component 7 are attached to the circuit board 5. A heat radiating sheet 9a having a cushioning property and an insulating sheet 9b having an electrical insulating property are bonded to the heat radiating fins 9, and the insulating sheet 9b is pressed by a rear end plate 8t of a metal cover 8 that covers the circuit board 5, Heat is radiated from the surface of the cover 8.
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、フレームフランジ１ｂに、ブラケットフランジ４ｆを介して、カバー８の前端外周部に形成されたカバーフランジ８ｂを重ね、フレーム１のフレーム孔１ｃにカバー突起８ｃを挿入（圧入）し、カバー突起８ｃを折り曲げることにより、フレーム１とカバー８とを固定する。 The cylindrical body portion 8d of the cover 8 is fitted on the outer cylinder portion 4b of the bracket 4, and the cover flange 8b formed on the outer peripheral portion of the front end of the cover 8 is overlapped with the frame flange 1b via the bracket flange 4f. The frame 1 and the cover 8 are fixed by inserting (press-fitting) the cover protrusion 8c into the frame hole 1c of 1 and bending the cover protrusion 8c.
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４ｆ及びカバーフランジ８ｂには、４つの締結孔１０が設けられていて、締結孔１０を用いて電動機９０を換気扇等の製品にネジ止めする。 As shown in FIG. 3, the frame flange 1b, the bracket flange 4f, and the cover flange 8b are provided with four fastening holes 10. The fastening holes 10 are used to screw the electric motor 90 to a product such as a ventilation fan.
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、及び、回路基板５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）、電動機９０の軸方向寸法を小さくすることができる。 Since the bracket 4 is made of resin such as PPS and has an insulating property, a creeping distance in the radial direction between the coil 2a, the pin 2c and the circuit board 5, the frame 1 and the cover 8 can be secured. Further, the space between the coil 2a and the bracket 4 and the space between the circuit board 5 and the bracket 4 are unnecessary (may be brought into contact with each other), and the axial dimension of the electric motor 90 can be reduced. .
ブラケット４は、ブラケットフランジ４ｆをフレームフランジ１ｂとカバーフランジ８ｂとで挟み込むようにして、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。 Since the bracket 4 is positioned in the axial direction so that the bracket flange 4f is sandwiched between the frame flange 1b and the cover flange 8b, the bracket 4 does not tilt with respect to the axis. Further, since the bracket 4 is press-fitted into the frame 1, the degree of coaxiality between the front bearing holding portion 1a of the frame 1 and the rear bearing holding portion 4a of the bracket 4 is high, and the shaft 3a and the rotor 3 can be assembled with high accuracy. Can do.
ブラケットフランジ４ｆを、フレームフランジ１ｂとカバーフランジ８ｂの間に挟み込むことで、ブラケット４を簡単に固定することができ、軸方向の輸送振動や落下衝撃のストレスが回路基板５や回路基板５とピン２ｃの接合部に加わるのを防止し、回路基板５や回路基板５とピン２ｃの接合部の品質を良好な状態に維持することができる。 By sandwiching the bracket flange 4f between the frame flange 1b and the cover flange 8b, the bracket 4 can be easily fixed, and the stress of the transportation vibration in the axial direction or the drop impact is applied to the circuit board 5 or the circuit board 5 and the pin. It can prevent joining to the junction part of 2c, and can maintain the quality of the junction part of the circuit board 5, the circuit board 5, and the pin 2c in a favorable state.
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。 Since the through hole 4c is a tapered hole having a large inner diameter on the motor unit 11 side, a space for tying the end of the coil 2a to the pin 2c is secured, and when the bracket 4 is press-fitted into the frame 1, There is no fear that the connected terminal will break.
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。 Since the bracket 4 is press-fitted into the frame 1 and the moisture-proof seal 6 is provided in the through hole 4c so as to close the gap with the pin 2c, the motor part 11 and the circuit part 12 can be separated in an airtight manner. And adverse effects such as moisture and condensation in the circuit section 12 can be avoided. Since the moisture resistance performance of the circuit unit 12 is high, it is possible to reduce the working time and the number of processes for molding and potting.
電子部品７が発生する熱を、放熱フィン９、放熱シート９ａ及び絶縁シート９ｂを介してカバー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１のフレーム孔１ｃにカバー突起８ｃを圧入し、カバー突起８ｃを折り曲げることにより、フレーム１とカバー８とを固定しているので、フレーム１とカバー８とが確実に導電接続され、電動機９０のアースを、フレーム１とカバー８のどこにでも設けることができ、電動機９０の組立作業性がよい。また、フレーム１とカバー８の固定用ネジが不要である。 Since the heat generated by the electronic component 7 is radiated from the entire surface of the cover 8 through the radiation fins 9, the radiation sheet 9a, and the insulating sheet 9b, the temperature rise of the electronic component 7 can be suppressed. The cover protrusion 8c is press-fitted into the frame hole 1c of the frame 1, and the cover protrusion 8c is bent to fix the frame 1 and the cover 8, so that the frame 1 and the cover 8 are securely conductively connected, and the electric motor 90 Can be provided anywhere on the frame 1 and the cover 8, and the assembly workability of the electric motor 90 is good. Further, a fixing screw for the frame 1 and the cover 8 is not necessary.
また、電動機９０の異常時（電子部品７の温度上昇等による故障）にも、電子部品７等を金属製のカバー８で覆っているため、安全に停止することができる。 Further, even when the electric motor 90 is abnormal (failure due to a temperature rise or the like of the electronic component 7), the electronic component 7 or the like is covered with the metal cover 8, so that it can be safely stopped.
図６に示すように、回路部１２には、外部から商用交流電源７ｆが投入され、電源回路７ｅで直流電圧に変換され、各素子に、素子に応じた電圧が供給される。駆動回路７ｃは、ピン２ｃを通して、ステータ２に巻装されたコイル２ａに、所定方向の電流が流れるよう交流電圧を発生させ、コイル２ａに流れる電流によりロータ３が回転する。 As shown in FIG. 6, a commercial AC power supply 7f is input to the circuit unit 12 from the outside, converted into a DC voltage by the power supply circuit 7e, and a voltage corresponding to the element is supplied to each element. The drive circuit 7c generates an AC voltage so that a current in a predetermined direction flows through the coil 2a wound around the stator 2 through the pin 2c, and the rotor 3 is rotated by the current flowing through the coil 2a.
マイコン７ｄは、ホールＩＣ７ｂからの信号により電動機９０の誘起電圧位相を検出し、誘起電圧位相と駆動回路７ｃが発生するモータ相電流位相が同位相になるように制御する。誘起電圧位相とモータ相電流位相を同位相とすることにより、電動機９０の効率を最大にすることができる。 The microcomputer 7d detects the induced voltage phase of the electric motor 90 based on the signal from the Hall IC 7b, and controls the induced voltage phase and the motor phase current phase generated by the drive circuit 7c to be in phase. By making the induced voltage phase and the motor phase current phase the same phase, the efficiency of the electric motor 90 can be maximized.
駆動回路７ｃは、モータ相電流が正弦波になるように正弦波駆動を行っている。正弦波駆動を行うことにより、電動機９０の振動が低減し、ダクト換気扇などのファンモータとして用いる場合においても、製品に防振構造を設ける必要がなく、製品を低コストで生産することができる。 The drive circuit 7c performs sine wave drive so that the motor phase current becomes a sine wave. By performing sine wave driving, vibration of the electric motor 90 is reduced, and even when the motor 90 is used as a fan motor such as a duct ventilation fan, it is not necessary to provide a vibration-proof structure in the product, and the product can be produced at low cost.
駆動回路７ｃから出力されるモータ相電流は、ロータ位置検出手段としてのホールＩＣ７ｂの出力信号に基づいて制御されているので、ステータ２とホールＩＣ７ｂの相対位置が想定されていた位置からずれると、誘起電圧位相とモータ相電流位相にずれが発生しモータ効率の悪化を招くだけでなく、駆動回路７ｃから出力されるモータ相電流の波形に歪が発生し、異常音発生の原因となる。 Since the motor phase current output from the drive circuit 7c is controlled based on the output signal of the Hall IC 7b as the rotor position detecting means, if the relative position of the stator 2 and the Hall IC 7b deviates from the assumed position, A shift occurs between the induced voltage phase and the motor phase current phase, leading to deterioration in motor efficiency, and distortion occurs in the waveform of the motor phase current output from the drive circuit 7c, causing abnormal noise.
図７に示すように、ステータ２は、鉄心２ｂに、コイル２ａとの絶縁を目的として、樹脂成型されたインシュレータ２ｄを装着し、インシュレータ２ｄにコイル２ａを巻装している。コイル２ａの端末は、ピン２ｃに電気的に接続されている。鉄心２ｂの外周部には、溝２ｆが設けられている。 As shown in FIG. 7, in the stator 2, a resin molded insulator 2d is mounted on an iron core 2b for the purpose of insulation from the coil 2a, and the coil 2a is wound around the insulator 2d. The terminal of the coil 2a is electrically connected to the pin 2c. A groove 2f is provided on the outer peripheral portion of the iron core 2b.
図５−１〜図５−３に示すように、ブラケット４は、外筒部４ｂのステータ２側に、鉄心２ｂの溝２ｆに嵌合する位置決め突起４ｈが設けられている。位置決め突起４ｈの先端は、溝２ｆへの挿入性を向上させるためにテーパ形状となっている。 As shown in FIGS. 5A to 5C, the bracket 4 is provided with a positioning projection 4h that fits in the groove 2f of the iron core 2b on the stator 2 side of the outer cylinder portion 4b. The tip of the positioning protrusion 4h has a tapered shape in order to improve the insertability into the groove 2f.
図４に示すように、回路基板５の外縁部２箇所には切欠き部５ａが設けられている。図３に示すように、ブラケット４の回路部１２側には、回路基板５を支持する複数の支持台４ｉが設けられている。複数の支持台４ｉの一部には、回路基板５を固定するネジ穴４ｊが設けられ、ネジ穴４ｊの近傍には、回路基板５の切欠き部５ａに嵌合する基板位置決め突起４ｋが設けられている。鉄心２ｂの溝２ｆ及び回路基板５の切欠き部５ａは、孔としてもよい。 As shown in FIG. 4, notches 5 a are provided at two locations on the outer edge of the circuit board 5. As shown in FIG. 3, a plurality of support bases 4 i that support the circuit board 5 are provided on the circuit part 12 side of the bracket 4. A screw hole 4j for fixing the circuit board 5 is provided in a part of the plurality of support bases 4i, and a board positioning protrusion 4k that fits into the notch 5a of the circuit board 5 is provided in the vicinity of the screw hole 4j. It has been. The groove 2f of the iron core 2b and the notch 5a of the circuit board 5 may be holes.
ステータ２の鉄心２ｂの溝２ｆとブラケット４の位置決め突起４ｈとの嵌合、及び、ブラケット４の基板位置決め突起４ｋと回路基板５の切欠き部５ａとの嵌合により、ステータ２と回路基板５の相対位置決めを行ない、ステータ２と回路基板５に搭載されているホールＩＣ７ｂとの位置ずれを最小化することにより、ホールＩＣ７ｂによるロータ３の位置検出精度を向上させ、電動機９０の高効率化、低騒音化を実現している。 By fitting the groove 2f of the iron core 2b of the stator 2 and the positioning projection 4h of the bracket 4 and fitting the board positioning projection 4k of the bracket 4 and the notch portion 5a of the circuit board 5, the stator 2 and the circuit board 5 are fitted. The position detection accuracy of the rotor 3 by the Hall IC 7b is improved, and the efficiency of the electric motor 90 is improved, by minimizing the positional deviation between the stator 2 and the Hall IC 7b mounted on the circuit board 5. Low noise is achieved.
次に、図１及び図８を参照して、実施の形態１のブラケット４の特徴的な構造について説明する。ブラケット４は、ＰＰＳ等の熱可塑性樹脂により、薄肉、小形に成型されている。ブラケット４の後軸受保持部４ａの内周側には、後軸受３ｃ（図１参照）を嵌合して保持する短い筒状の金属製のリング１５がインサート成型されている。リング１５は、焼結金属等の多孔質金属材料製である。リング１５の肉厚ｔは、ｔ＝０．８〜２．０ｍｍとする。後軸受３ｃの挿入性を良くするため、前側内周部に面取り部１５ａが形成されている。 Next, a characteristic structure of the bracket 4 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 8. The bracket 4 is molded into a thin and small shape by a thermoplastic resin such as PPS. On the inner peripheral side of the rear bearing holding portion 4a of the bracket 4, a short cylindrical metal ring 15 that fits and holds the rear bearing 3c (see FIG. 1) is insert-molded. The ring 15 is made of a porous metal material such as a sintered metal. The wall thickness t of the ring 15 is t = 0.8 to 2.0 mm. In order to improve the insertability of the rear bearing 3c, a chamfered portion 15a is formed in the front inner peripheral portion.
金属リング１５の肉厚ｔを、ｔ＝０．８〜２．０ｍｍの薄肉とし、焼結金属等の圧縮強度が弱い多孔質金属を用いれば、インサート成型時の成型圧力により、リング１５が圧縮変形されて成型金型の芯金の形状に倣う。それ故、リング１５の真円度や内径寸法を高精度に製造する必要はなく（成型金型の芯金を高精度に作っておけば、リング１５自体の精度は悪くてもよい）、リング１５の加工コストを低減することができる。また、リング１５と成型金型の芯金とのクリアランスを大きくすることができるので、インサート成形時のリング１５の挿入性がよい。 If the wall thickness t of the metal ring 15 is t = 0.8 to 2.0 mm and a porous metal having a low compressive strength such as a sintered metal is used, the ring 15 is compressed by the molding pressure at the time of insert molding. It is deformed to follow the shape of the core of the molding die. Therefore, it is not necessary to manufacture the roundness and inner diameter of the ring 15 with high precision (if the core of the molding die is made with high precision, the accuracy of the ring 15 itself may be poor), and the ring 15 processing costs can be reduced. Further, since the clearance between the ring 15 and the core of the molding die can be increased, the insertability of the ring 15 during insert molding is good.
以上説明した実施の形態の電動機９０によれば、ＰＰＳ等の熱可塑性樹脂により薄肉、小形に成型されたブラケット４の後軸受保持部４ａの内周側に、後軸受３ｃが嵌合する多孔質金属材料製のリング１５がインサート成形されているので、後軸受３ｃと後軸受保持部４ａ（リング１５）との間に発生する間隙を抑え、異常音の発生を抑制することができ、低コスト小形で、ロータ３の位置検出精度が高い。 According to the electric motor 90 of the embodiment described above, the porous structure in which the rear bearing 3c is fitted to the inner peripheral side of the rear bearing holding portion 4a of the bracket 4 which is thinly molded with a thermoplastic resin such as PPS. Since the ring 15 made of a metal material is insert-molded, the gap generated between the rear bearing 3c and the rear bearing holding portion 4a (ring 15) can be suppressed, and the generation of abnormal noise can be suppressed. It is small and the position detection accuracy of the rotor 3 is high.
図９は、実施の形態の電動機を搭載した換気扇の断面図である。図９に示すように、換気扇１００のボディー４１には、実施の形態の電動機９０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。 FIG. 9 is a cross-sectional view of a ventilation fan equipped with the electric motor of the embodiment. As shown in FIG. 9, the electric motor 90 of the embodiment is mounted on the body 41 of the ventilation fan 100, and the blower fan 42 is attached to the shaft 3a. The body 41 is installed on the ceiling plate 43 and the grille 44 is attached to the body 41 from below.
電動機９０を回転させ、送風ファン４２が回転すると、図９に矢印で示す空気の流れが発生する。電動機９０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、電動機９０は、小型化することができるので、換気扇１００を小形化することができ、天井裏などに設置し易い。 When the electric motor 90 is rotated and the blower fan 42 is rotated, an air flow indicated by an arrow in FIG. 9 is generated. In the electric motor 90, the circuit unit 12 and the motor unit 11 are partitioned by the bracket 4 (see FIG. 1), and the motor unit 11 is exposed to the air flow, but the circuit unit 12 is blocked from the air flow. Therefore, it can be used for ventilation in a high humidity atmosphere such as a bathroom. Moreover, since the electric motor 90 can be reduced in size, the ventilation fan 100 can be reduced in size and it is easy to install in the back of a ceiling.
また、電動機９０は、電源回路７ｅ及び駆動回路７ｃ（図６参照）を内蔵し、ＡＣ電源を直接、電動機９０に入力することができ、換気扇１００に回路基板を搭載する空間を設ける必要がなく、ＡＣモータを搭載する換気扇とボディーを共通化することができる。 In addition, the electric motor 90 has a built-in power supply circuit 7e and a drive circuit 7c (see FIG. 6), so that AC power can be directly input to the electric motor 90, and there is no need to provide a space for mounting the circuit board on the ventilation fan 100. The body can be shared with the ventilation fan equipped with the AC motor.
さらに、電動機９０の駆動回路７ｃは、正弦波駆動を行なうので、コイル２ａに流れる電流の歪率が小さく、異常音が発生し難いので、送風ファン４２に、フローティング構造などの低騒音化機構を設ける必要がなく、コストを削減することができる。また、ＡＣモータに取付ける送風ファンとの共通化も可能となる。 Furthermore, since the drive circuit 7c of the electric motor 90 performs sine wave drive, the distortion rate of the current flowing through the coil 2a is small and abnormal noise is unlikely to occur. Therefore, a noise reduction mechanism such as a floating structure is provided on the blower fan 42. There is no need to provide it, and the cost can be reduced. In addition, it is possible to share with the blower fan attached to the AC motor.
実施の形態２．
図１０は、実施の形態２のブラケットの後軸受保持部の拡大断面図である。インサート成型では、ブラケット４の樹脂成型時の成型圧力ばかりでなく、成型後の樹脂の後収縮による収縮力がリング１５（図８参照）に加わる。後収縮による収縮力は、筒状に突出して開口している後軸受保持部４ａの前側よりも、径方向に収縮するブラケット４の壁部に近い後軸受保持部４ａの後側の方が強い。そのため、リング１５の後側が径方向に収縮してしまう、という問題がある。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a rear bearing holding portion of the bracket according to the second embodiment. In insert molding, not only molding pressure at the time of resin molding of the bracket 4 but also contraction force due to post-contraction of the resin after molding is applied to the ring 15 (see FIG. 8). The contraction force due to the rear contraction is stronger on the rear side of the rear bearing holding part 4a close to the wall part of the bracket 4 that contracts in the radial direction than on the front side of the rear bearing holding part 4a that projects and opens in a cylindrical shape. . Therefore, there is a problem that the rear side of the ring 15 contracts in the radial direction.
実施の形態２のリング２５の外径は、前側よりも後側の方が大きくされていて、リング２５の後側の肉厚ｔ２は、前側の肉厚ｔ１よりも厚く（ｔ１及びｔ２は、０．８〜２．０ｍｍの範囲内）、リング２５の外周面は、後側の径が大きい円錐面となっている。リング２５の後側の肉厚ｔ２を前側の肉厚ｔ１より厚くすることにより、リング２５の後側の後収縮による収縮量を少なくすることができる。リング２５は、後軸受３ｃの挿入性を良くするため、前側内周部に面取り部２５ａが形成されている。 The outer diameter of the ring 25 of the second embodiment is larger on the rear side than on the front side, and the wall thickness t 2 on the rear side of the ring 25 is larger than the wall thickness t 1 on the front side (t 1 and t 2 is in the range of 0.8 to 2.0 mm), the outer peripheral surface of the ring 25, the diameter of the rear side is a large conical surface. By thicker than the front wall thickness t 1 of the wall thickness t 2 of the rear side of the ring 25, it is possible to reduce the amount of shrinkage due to shrinkage after the rear side of the ring 25. In the ring 25, a chamfered portion 25a is formed on the front inner peripheral portion in order to improve the insertability of the rear bearing 3c.
実施の形態３．
図１１は、実施の形態３のブラケットの後軸受保持部の拡大断面図である。図１１に示すように、実施の形態３のリング３５の外径は、前側よりも後側の方が大きくされていて、リング３５の後側の大径部３５ｂの肉厚ｔ２は、前側の肉厚ｔ１よりも厚く（ｔ１及びｔ２は、０．８〜２．０ｍｍの範囲内）、リング３５の外周面は、段付円柱面となっている。リング３５の後側の大径部３６ｂの肉厚ｔ２を前側の肉厚ｔ１より厚くすることにより、リング３５の後側の後収縮による収縮量を少なくすることができる。リング３５は、後軸受３ｃの挿入性を良くするため、前側内周部に面取り部３５ａが形成されている。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 11 is an enlarged sectional view of a rear bearing holding portion of the bracket according to the third embodiment. As shown in FIG. 11, the outer diameter of the ring 35 of the third embodiment, towards the rear than the front side have been increased, the thickness t 2 of the large-diameter portion 35b of the rear side of the ring 35, the front side thicker than the thickness t 1 (t 1 and t 2 is in the range of 0.8 to 2.0 mm), the outer peripheral surface of the ring 35 has a stepped cylindrical surface. By thicker than the front wall thickness t 1 of the wall thickness t 2 of the large-diameter portion 36b of the rear side of the ring 35, it is possible to reduce the amount of shrinkage due to shrinkage after the rear side of the ring 35. The ring 35 has a chamfered portion 35a formed on the front inner peripheral portion in order to improve the insertability of the rear bearing 3c.
１ フレーム、１ａ 前軸受保持部、１ｂ フレームフランジ、１ｃ フレーム孔、１ｄ 筒状胴部、１ｔ 前端板、２ ステータ、２ａ コイル、２ｂ 鉄心、２ｃ ピン、２ｄ インシュレータ、２ｄ１ 外フランジ、２ｅ ハンダ、２ｆ 溝、３ ロータ、３ａ シャフト、３ｂ 前軸受、３ｃ 後軸受、４ ブラケット、４ａ 後軸受保持部、４ｂ 外筒部、４ｃ 貫通孔、４ｆ ブラケットフランジ、４ｈ 位置決め突起、４ｉ 支持台、４ｊ ネジ穴、４ｋ 基板位置決め突起、５ 回路基板、５ａ 切欠き部、６ 防湿シール、７ 電子部品、７ｂ ホールＩＣ、７ｃ 駆動回路、７ｄ マイコン、７ｅ 電源回路、７ｆ 商用交流電源、８ カバー、８ｂ カバーフランジ、８ｃ カバー突起、８ｄ 筒状胴部、８ｔ 後端板、９ 放熱フィン、９ａ 放熱シート、９ｂ 絶縁シート、１０ 締結孔、１１ モータ部、１２ 回路部、１５，２５，３５ リング、１５ａ，２５ａ，３５ａ 面取り部、３５ｂ 大径部、４１ ボディー、４２ 送風ファン、４３ 天井板、４４ グリル、９０ 電動機、１００ 換気扇。 1 frame, 1a front bearing holding portion, 1b frame flange, 1c frame hole, 1d cylindrical body, 1t front end plate, 2 stator, 2a coil, 2b iron core, 2c pin, 2d insulator, 2d 1 outer flange, 2e solder, 2f groove, 3 rotor, 3a shaft, 3b front bearing, 3c rear bearing, 4 bracket, 4a rear bearing holding part, 4b outer cylinder part, 4c through hole, 4f bracket flange, 4h positioning projection, 4i support base, 4j screw hole 4k board positioning protrusion, 5 circuit board, 5a notch, 6 moisture-proof seal, 7 electronic component, 7b Hall IC, 7c drive circuit, 7d microcomputer, 7e power circuit, 7f commercial AC power supply, 8 cover, 8b cover flange, 8c cover protrusion, 8d cylindrical body, 8t rear end plate, 9 heat radiating fin, 9a heat radiating sheet, 9b insulating sheet, 1 Fastening hole, 11 motor part, 12 circuit part, 15, 25, 35 ring, 15a, 25a, 35a chamfered part, 35b large diameter part, 41 body, 42 blower fan, 43 ceiling plate, 44 grille, 90 electric motor, 100 ventilator .
Claims (9)
筒状胴部内に嵌合する巻装コイルを有するステータと、
中央に後軸受保持部が形成され、外周部に外筒部及び貫通孔と基板位置決め突起とが形成され、ブラケットフランジが形成された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るロータと、
前記樹脂製のブラケットの外周部の基板位置決め突起と対応する位置に形成されて固定される切り欠き部を有し、電源回路、前記ロータの誘起電圧位相を検出する回転検出回路、及び前記回転検出回路により検出された誘起電圧位相に基づいて前記コイルに交流電流を発生させる駆動回路を構成する電子部品が実装され、前記ブラケットの後側に配置される回路基板と、
前記複数のフレーム孔に対応する位置に、複数のカバー突起を有するカバーフランジが前端外周部に形成された金属製のカバーと、
前記カバーフランジと前記フレームフランジとを、前記ブラケットフランジを間にして重ねて固定する固定部材と、
を備え、
前記フレームフランジの前記複数のフレーム孔それぞれを介して、前記複数のフレーム孔それぞれに対応する位置の前記カバー突起が、前記フレームフランジの前記カバーフランジ側とは反対側で曲がり、前記カバーフランジと前記フレームフランジとをさらに固定し、
前記樹脂製のブラケットの後軸受保持部は、内周側に前記後軸受が嵌合する多孔質金属材料製のリングであること
を特徴とする電動機。 A metal frame in which a front bearing holding portion is formed at the center of the front end plate and a frame flange having a plurality of frame holes is formed on the rear end outer peripheral portion of the cylindrical body portion;
A stator having a wound coil that fits within the tubular body;
A resin-made bracket in which a rear bearing holding portion is formed in the center, an outer cylinder portion and a through hole and a substrate positioning protrusion are formed in an outer peripheral portion, and a bracket flange is formed;
A rotor in which a front bearing is held in a front bearing holding portion of the frame and a rear bearing is held in a rear bearing holding portion of the bracket and disposed in the stator;
A power supply circuit, a rotation detection circuit that detects an induced voltage phase of the rotor, and a rotation detection circuit having a notch portion that is formed and fixed at a position corresponding to the substrate positioning protrusion on the outer peripheral portion of the resin bracket. An electronic component constituting a drive circuit that generates an alternating current in the coil based on the induced voltage phase detected by the circuit is mounted, and a circuit board disposed on the rear side of the bracket;
A metal cover in which a cover flange having a plurality of cover protrusions is formed on the outer periphery of the front end at a position corresponding to the plurality of frame holes;
A fixing member that overlaps and fixes the cover flange and the frame flange with the bracket flange in between;
With
The frame through each of the plurality of frames holes of the flange, the cover projection at a position corresponding to each front SL plurality of frames holes, bends at a side opposite to the cover flange side of the front SL frame flange, said cover flange And the frame flange are further fixed,
The electric motor according to claim 1, wherein the rear bearing holding portion of the resin bracket is a ring made of a porous metal material into which the rear bearing is fitted on an inner peripheral side.
を特徴とする請求項１に記載の電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein the resin material of the bracket is a thermoplastic resin.
を特徴とする請求項１に記載の電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein the porous metal material of the ring is a sintered metal.
を特徴とする請求項１に記載の電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein a chamfered portion is formed on a front inner peripheral portion of the ring.
を特徴とする請求項１に記載の電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein the outer diameter of the ring is larger on the rear side than on the front side.
を特徴とする請求項５に記載の電動機。 The electric motor according to claim 5, wherein an outer peripheral surface of the ring is a conical surface.
を特徴とする請求項５に記載の電動機。 The electric motor according to claim 5, wherein an outer peripheral surface of the ring is a stepped cylindrical surface.
を特徴とする請求項１に記載の電動機。 The electric motor according to claim 1, wherein a thickness of the ring is in a range of 0.7 mm to 2.0 mm.
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