JP6175648B2

JP6175648B2 - ブラシレスｄｃモータおよび送風装置

Info

Publication number: JP6175648B2
Application number: JP2013191420A
Authority: JP
Inventors: 松本　敏宏; 敏宏松本; 研二藤井; 聡村尾
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-09-17
Filing date: 2013-09-17
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2033-09-17
Also published as: JP2015061324A

Description

本発明は、天井埋め込み型等の排気用および吸気用の換気装置や、送風機、加湿機、除湿機、冷凍機器、空気調和機、給湯機など、ファン駆動用のブラシレスＤＣモータおよびそれを搭載した送風装置に関するものである。

近年、換気装置等の電気機器に搭載する送風装置においては、装置の消費電力を低減する目的でブラシレスＤＣモータが使用され場合が増加している。そして、このブラシレスＤＣモータには、駆動回路基板をモータ内に内蔵するタイプと、駆動回路基板を内蔵せずに外部回路で駆動するタイプに分類される。

駆動回路基板をモータ内に内蔵するタイプのモータでは、モータに電源を供給するだけで駆動でき、利便性が高い一方、モータ内の構造が複雑になる。また、装置内に他の制御回路基板がある場合には、モータ内にも駆動回路基板があるので、装置内に２枚の回路基板が存在することになる。

駆動回路基板をモータ内に内蔵しないタイプのモータでは、モータ内の構造が簡素化できる一方、駆動する回路を別途設ける必要がある。但し、装置内に他の制御回路基板がある場合には、モータ駆動回路をその制御回路基板に搭載することも可能で、装置内の回路基板を１枚に集約できる利点がある。

従来、この種の駆動回路基板をモータ内に内蔵するブラシレスＤＣモータは、以下の構成のものが知られている（例えば特許文献１参照）。

そのブラシレスＤＣモータについて図９，図１０を参照しながら説明する。

図９のステータ構造に示すように、複数枚積層された固定子鉄心１０１と、この固定子鉄心の表面に絶縁層を形成するインシュレータ１０２と、固定子鉄心の外周上のインシュレータに端子ピンを立設するための外周孔部１０６と、固定子鉄心の外周上のインシュレータに駆動回路基板１０７を保持するための基板保持部１０８ａ，１０８ｂからステータが構成されている。

また、図１０に示すように、ブラシレスＤＣモータは、インシュレータ１０２を介して巻装される巻線と外周孔部１０６に立設した端子ピン１１０を接続し、端子ピン１１０と基板保持部１０８ａ，１０８ｂ保持された駆動回路基板１０７とを接続し、駆動回路基板１０７とこの駆動回路基板に保持されたコネクタ１０３のコネクタ端子１０９を接続した状態のステータをモールド樹脂１０５で覆ってモータ外郭を形成し、その中に、回転子１０４とシャフト１１１とベアリング１１２ａ，１１２ｂを一体化したものを入れ、ブラケット１１３で蓋をした構造である。

特開２００８−１４１９０３号公報

このような従来の駆動回路基板をモータ内に内蔵するブラシレスＤＣモータにおいては、駆動回路基板を組込むことによって端子ピン接続やコネクタ保持やコネクタ端子接続が実現できる構成となっていたので、駆動回路基板を内蔵しないブラシレスＤＣモータを実現しようとした場合でも、配線用基板等の何らかの基板が必要になるという課題を有していた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、駆動回路基板を内蔵したブラシレスＤＣモータと、駆動回路基板を内蔵しないブラシレスＤＣモータの、どちらの構成にも適応可能なステータ構造を有するブラシレスＤＣモータを提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、複数枚積層された固定子鉄心と、この固定子鉄心の表面に絶縁層を形成するとともに前記固定子鉄心の積層方向の一方の端面と略同一面上で前記固定子鉄心の外周側に大小２つの突出部を延設するインシュレータと、前記固定子鉄心の外周側で前記大きい突出部に設けたコネクタ保持部と、このコネクタ保持部に装着するコネクタ端子を有するコネクタを備え、前記インシュレータは、前記大きい突出部にコネクタ近傍孔部と、前記小さい突出部に外周孔部と、前記固定子鉄心の積層方向の前記突出部側に前記駆動回路基板を保持するための基板保持部とを有し、前記駆動回路基板を内蔵する場合は、前記外周孔部に端子ピンを立設し、前記駆動回路基板を前記基板保持部で保持して、前記インシュレータを介して巻装される巻線と前記端子ピン、この端子ピンと前記駆動回路基板、この駆動回路基板と前記コネクタを接続し、前記駆動回路基板を内蔵しない場合は、前記コネクタ近傍孔部に端子ピンを立設し、前記インシュレータを介して巻装される巻線と前記端子ピン、この端子ピンと前記コネクタを接続することができるブラシレスＤＣモータとしたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、複数枚積層された固定子鉄心と、この固定子鉄心の表面に絶縁層を形成するとともに前記固定子鉄心の積層方向の一方の端面と略同一面上で前記固定子鉄心の外周側に大小２つの突出部を延設するインシュレータと、前記固定子鉄心の外周側で前記大きい突出部に設けたコネクタ保持部と、このコネクタ保持部に装着するコネクタ端子を有するコネクタを備え、前記インシュレータは、前記大きい突出部にコネクタ近傍孔部と、前記小さい突出部に外周孔部と、前記固定子鉄心の積層方向の前記突出部側に前記駆動回路基板を保持するための基板保持部とを有し、前記駆動回路基板を内蔵する場合は、前記外周孔部に端子ピンを立設し、前記駆動回路基板を前記基板保持部で保持して、前記インシュレータを介して巻装される巻線と前記端子ピン、この端子ピンと前記駆動回路基板、この駆動回路基板と前記コネクタを接続し、前記駆動回路基板を内蔵しない場合は、前記コネクタ近傍孔部に端子ピンを立設し、前記インシュレータを介して巻装される巻線と前記端子ピン、この端子ピンと前記コネクタを接続することができるという構成にしたことにより、１種類のステータ構造にて、駆動回路基板を内蔵したブラシレスＤＣモータと、駆動回路基板を内蔵しないブラシレスＤＣモータの、どちらの構成も実現できることになるので、１種類のステータ構造で、駆動回路基板を内蔵したブラシレスＤＣモータが適した装置と、駆動回路基板を内蔵しないブラシレスＤＣモータが適した装置の、両方に搭載でき、駆動回路基板の内蔵にかかわらずステータが兼用できるという効果を得ることができる。

本発明のステータ構造を示す外観図駆動回路基板を内蔵する場合のステータ構成を示す組立図駆動回路基板を内蔵する場合のコネクタ部分の外観図駆動回路基板を内蔵する場合のモータ構成を示す透視図駆動回路基板を内蔵しない場合のステータ構成を示す組立図駆動回路基板を内蔵しない場合のコネクタ部分の外観図駆動回路基板を内蔵しない場合のモータ構成を示す透視図換気装置を示す三面図従来のステータ構造を示す外観図従来のブラシレスＤＣモータ構造を示す断面図

本発明の請求項１記載のブラシレスＤＣモータは、複数枚積層された固定子鉄心と、この固定子鉄心の表面に絶縁層を形成するとともに前記固定子鉄心の積層方向の一方の端面と略同一面上で前記固定子鉄心の外周側に大小２つの突出部を延設するインシュレータと、前記固定子鉄心の外周側で前記大きい突出部に設けたコネクタ保持部と、このコネクタ保持部に装着するコネクタ端子を有するコネクタを備え、前記インシュレータは、前記大きい突出部にコネクタ近傍孔部と、前記小さい突出部に外周孔部と、前記固定子鉄心の積層方向の前記突出部側に前記駆動回路基板を保持するための基板保持部とを有し、前記駆動回路基板を内蔵する場合は、前記外周孔部に端子ピンを立設し、前記駆動回路基板を前記基板保持部で保持して、前記インシュレータを介して巻装される巻線と前記端子ピン、この端子ピンと前記駆動回路基板、この駆動回路基板と前記コネクタを接続し、前記駆動回路基板を内蔵しない場合は、前記コネクタ近傍孔部に端子ピンを立設し、前記インシュレータを介して巻装される巻線と前記端子ピン、この端子ピンと前記コネクタを接続することができるという構成を有する。

これにより、１種類のステータ構造にて、駆動回路基板を内蔵したブラシレスＤＣモータと、駆動回路基板を内蔵しないブラシレスＤＣモータの、どちらの構成も実現できることになるので、１種類のステータ構造で、駆動回路基板を内蔵したブラシレスＤＣモータが適した装置と、駆動回路基板を内蔵しないブラシレスＤＣモータが適した装置の、両方に搭載できるという効果を奏する。

また、駆動回路基板を内蔵する場合の基板内の回路配置において、コネクタからの電源供給→駆動信号生成→端子ピンへのモータ電源供給の順番の配置が容易になるという効果を奏する。

また、更にコネクタ近傍孔部または外周孔部は、複数本の端子ピンを立設が可能であるという構成にしてもよい。これにより、２本の端子ピンを使用した単相駆動や、３本の端子ピンを使用した３相駆動を実現できるという効果を奏する。

また、更に駆動回路基板面の上面とコネクタ端子の下面の高さを、同一面上に合せるという構成にしてもよい。これにより、駆動回路基板を内蔵する場合の基板とコネクタ端子の接続が容易になるという効果を奏する。

また、更に基板保持部は複数本から成るという構成にしてもよい。これにより、大きい基板を保持する場合は全ての基板保持部を使用し、小さい基板を保持する場合は一部の基板保持部を使用して、大小の基板に対応できるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１に示すように、本実施形態のステータ１１は、複数枚積層された固定子鉄心１と、固定子鉄心１の表面に絶縁層を形成するとともに前記固定子鉄心の積層方向の一方の端面と略同一面上で固定子鉄心１の外周側に大小２つの突出部２１を延設するインシュレータ２と、大きい突出部２２に設けたコネクタ保持部４ａ，４ｂと、コネクタ保持部４ａ，４ｂ間のインシュレータ２に端子ピン１０を３本立設するためのコネクタ近傍孔部５と、小さい突出部２３でコネクタ保持部４ａに近い位置に端子ピンを３本立設するための外周孔部６と、固定子鉄心１の外周上のインシュレータ２にほぼ等間隔に立設した駆動回路基板７を保持するための先端がフック形状の３本の基板保持部８ａ，８ｂ，８ｃとから成る。

駆動回路基板７を内蔵する場合は、図２に示すように、外周孔部６に端子ピン１０を３本立設し、この端子ピン１０の低部（インシュレータ２の突出部２１側）に３相の巻線１２をからげてはんだ接続する。更に、基板保持部８ａ，８ｂ，８ｃに駆動回路基板７を取り付け、基板保持部８ａ，８ｂ，８ｃ先端のフック構成で駆動回路基板７の抜けを防止する。また、コネクタ保持部４ａ，４ｂにコネクタ３を取り付ける。

この状態で図３に示すように、端子ピン１０の上部を駆動回路基板７の孔に通してはんだ接続し、コネクタ端子９と駆動回路基板７をはんだ接続する。接続が完了したステータ１１をモールド樹脂で覆うことにより図４に示すように、モータ外郭を形成し、ブラシレスＤＣモータ１３として完成する。

また、駆動回路基板７を内蔵しない場合は、図５に示すように、コネクタ近傍孔部５に端子ピン１０を３本立設し、この端子ピン１０の低部（インシュレータ２の突出部２１側）に３相の巻線１２をからげてはんだ接続する。更に、コネクタ保持部４ａ，４ｂにコネクタ３を取り付ける。この状態で図６に示すように、コネクタ端子９と端子ピン１０の上部をはんだ接続する。接続が完了したステータ１１をモールド樹脂で覆うことにより図７に示すように、図４と同様、モータ外郭を形成し、ブラシレスＤＣモータ１３として完成する。

このように、コネクタ３を駆動回路基板７で保持するのではなく、コネクタ保持部４ａ，４ｂによってインシュレータ２で保持することにより、駆動回路基板７が有無の両方の構成を実現できる。さらに、端子ピン１０を立設する孔を２箇所に分けることにより、駆動回路基板７がある場合は、従来と同様の構成で接続実現でき、駆動回路基板が無い場合は、端子ピン１０とコネクタ端子９を直接接続することができ、駆動回路基板７が有無の両方の構成を実現できる。

また、図３に示すように、駆動回路基板７を内蔵する場合は、大きい突出部２２に設けたコネクタ近傍孔部５と、コネクタ保持部４ａ，４ｂに近い位置の小さい突出部２３に設けた外周孔部６に３本の端子ピン１０を立設するので、コネクタ端子９と端子ピン１０の位置は重ならず、コネクタ３取付時に端子ピン１０が邪魔にならず、取付が容易にできる。

これにより、モータに内蔵する駆動回路基板７の基板内の回路配置において、コネクタからの電源供給→駆動信号生成→端子ピンへのモータ電源供給の順番の配置が容易になる。更に、コネクタ近傍孔部５と重複せずコネクタ保持部４ａ，４ｂに近い位置の外周孔部６に３本の端子ピン１０を立設するので、コネクタ端子９と端子ピン１０の位置は重ならないが近い位置関係にある。これにより、モータに内蔵する駆動回路基板７の基板内の回路配置において、コネクタからの電源供給→駆動信号生成→端子ピンへのモータ電源供給の順番の配置を小さな範囲に収めることができる。

また、図１のコネクタ近傍孔部５および外周孔部６は、３本の端子ピン１０を立設して３相の巻線１２をはんだ接続するために、３個の孔の構成である。しかし、単相モータの場合では、２本の端子ピン１０を立設して２相の巻線１２ａをはんだ接続するために、コネクタ近傍孔部５および外周孔部６は、２個の孔の構成であってもよい。

また、図３に示すように、駆動回路基板７を内蔵する場合は、コネクタ保持部４ａ，４ｂの高さと基板保持部８ａ，８ｂ，８ｃ先端のフック高さを調整して、駆動回路基板７の上面とコネクタ端子９の下面が同一高さになる構成にしている。これにより、駆動回路基板７とコネクタ端子９のはんだ接続を容易にしている。

なお、駆動回路基板を内蔵する場合は、基板保持部８ａ，８ｂ，８ｃの３箇所を全て使って大きな基板を内蔵することも可能であり、小さな基板の場合には、基板保持部８ｃを使用せず、基板保持部８ａ，８ｂの２箇所を使って保持することができる。

図８に、このような構成のブラシレスＤＣモータ１３を搭載した送風装置の一例として換気装置１４を示す。換気装置１４は、ブラシレスＤＣモータ１３で送風羽根１５を回転させて送風を行い、汚れた室内空気は、ダクトを介して建物の壁を貫通して屋外に排出される。

このような換気装置に本実施形態のブラシレスＤＣモータを搭載することにより、駆動回路基板を内蔵したブラシレスＤＣモータが適した換気装置と、駆動回路基板を内蔵しないブラシレスＤＣモータが適した換気装置の、両方に１種類のステータ構造で対応できるという効果を奏する。

本発明にかかるブラシレスＤＣモータは、１種類のステータ構造にて、駆動回路基板を内蔵したブラシレスＤＣモータと、駆動回路基板を内蔵しないブラシレスＤＣモータの、どちらの構成も提供できることを可能とするものであるので、天井埋め込み型等の排気用および吸気用の換気装置等に使用されるブラシレスＤＣモータとして、換気装置の仕様に合せて駆動回路内蔵と非内蔵を選択でき有用である。

１固定子鉄心
２インシュレータ
３コネクタ
４ａ、４ｂコネクタ保持部
５コネクタ近傍孔部
６外周孔部
７駆動回路基板
８ａ、８ｂ、８ｃ基板保持部
９コネクタ端子
１０端子ピン
１１ステータ
１２、１２ａ巻線
１３ブラシレスＤＣモータ
１４換気装置
１５送風羽根
２１突出部
２２大きい突出部
２３小さい突出部

Claims

複数枚積層された固定子鉄心と、
この固定子鉄心の表面に絶縁層を形成するとともに前記固定子鉄心の積層方向の一方の端面と略同一面上で前記固定子鉄心の外周側に大小２つの突出部を延設するインシュレータと、
前記固定子鉄心の外周側で前記大きい突出部に設けたコネクタ保持部と、
このコネクタ保持部に装着するコネクタ端子を有するコネクタを備え、
前記インシュレータは、
前記大きい突出部にコネクタ近傍孔部と、前記小さい突出部に外周孔部と、前記固定子鉄心の積層方向の前記突出部側に駆動回路基板を保持するための基板保持部とを有し、
前記駆動回路基板を内蔵する場合は、
前記外周孔部に端子ピンを立設し、前記駆動回路基板を前記基板保持部で保持して、前記インシュレータを介して巻装される巻線と前記端子ピン、この端子ピンと前記駆動回路基板、この駆動回路基板と前記コネクタを接続し、
前記駆動回路基板を内蔵しない場合は、
前記コネクタ近傍孔部に端子ピンを立設し、前記インシュレータを介して巻装される巻線と前記端子ピン、この端子ピンと前記コネクタを接続することができるブラシレスＤＣモータ。
コネクタ近傍孔部または外周孔部は、複数の端子ピンを立設できることを特徴とする請求項１記載のブラシレスＤＣモータ。
駆動回路基板の上面とコネクタ端子の下面の高さを、同一面上に合せたことを特徴とする請求項１または２記載のブラシレスＤＣモータ。
基板保持部は複数本からなり、大きい基板を保持する場合は全ての基板保持部を使用し、小さい基板を保持する場合は一部の基板保持部を使用することを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のブラシレスＤＣモータ。
請求項１〜４いずれかに記載のブラシレスＤＣモータを搭載した送風装置。