JP6177454B2 - Electric motor and exhaust fan - Google Patents
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Description
本発明は、ステーターとローターとを備える電動機および換気扇に関する。 The present invention relates to an electric motor and a ventilation fan including a stator and a rotor.
従来より、ステーターの内側にローターが配置され、ローターに連結されたシャフトを回転させる電動機が用いられている。特許文献1には、シャフトを回転可能に保持する軸受けと、軸受けを保持するブラケットと、ブラケットを挟んで軸受けの反対側に設けられた基板とを備える電動機が開示されている。 Conventionally, an electric motor is used in which a rotor is disposed inside a stator and a shaft coupled to the rotor is rotated. Patent Document 1 discloses an electric motor including a bearing that rotatably holds a shaft, a bracket that holds the bearing, and a board that is provided on the opposite side of the bearing with the bracket interposed therebetween.
特許文献1に開示されるような電動機では、軸受けに荷重を付与するために、軸受けとブラケットとの間にスプリングが挿入される場合がある。スプリングは、軸受けとブラケットとを離間させる方向に力を付与する。このスプリングは、ブラケットを基板側に付勢する付勢力をブラケットに対して付与する。ここで、ステーターには、基板側に向けて延びるピンが立設されており、そのピンがブラケットを貫通するとともに、基板に接合されている。基板とステーターとの間にはブラケットがあるため、スプリングが付与する付勢力によってブラケットがずれてしまうことで、基板の位置にもずれが生じる場合がある。電動機の組み立て工程において、基板の位置がずれたままピンとの接合が行われると、電動機の組み立て後に接合部分に応力が加わり、接合信頼性が低下してしまう場合がある。 In the electric motor as disclosed in Patent Document 1, a spring may be inserted between the bearing and the bracket in order to apply a load to the bearing. The spring applies a force in a direction separating the bearing and the bracket. The spring applies an urging force that urges the bracket toward the board side. Here, the stator is provided with a pin extending toward the substrate side, and the pin penetrates the bracket and is joined to the substrate. Since there is a bracket between the substrate and the stator, the bracket may be displaced due to the urging force applied by the spring, which may cause a displacement in the position of the substrate. In the assembly process of the electric motor, if the bonding with the pin is performed while the position of the substrate is shifted, stress may be applied to the bonding portion after the electric motor is assembled, and the bonding reliability may be lowered.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ブラケットを基板側に付勢する付勢力に抗して、基板の位置のずれを抑え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 capable of suppressing the displacement of the position of the substrate against the urging force that urges the bracket toward the substrate.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、筒状形状を呈するステーターと、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てステーターの中心軸に沿って延びるシャフトと、ローターに対して中心軸に沿った一方側に設けられて、中心軸を中心として回転可能にシャフトを保持する第1の軸受けと、第1の軸受けを挟んでローターの反対側に設けられて、第1の軸受けを保持するブラケットと、ブラケットを挟んで第1の軸受けの反対側に設けられた基板と、基板に搭載されてローターの位置を検出する位置検出部と、ブラケットを基板側に付勢する付勢力を付与する付勢力付与部と、を備える電動機であって、ステーターおよびブラケットの一方側には凸部が形成され、ステーターおよびブラケットの他方側には凹部が形成され、凹部に凸部が圧入されてい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 having a cylindrical shape, a frame that houses the stator, a rotor disposed inside the stator, and a rotor connected to the rotor. A shaft extending along the central axis of the stator; a first bearing provided on one side along the central axis with respect to the rotor; and holding the shaft rotatably about the central axis; and a first bearing A bracket provided on the opposite side of the rotor across the rotor and holding the first bearing, a substrate provided on the opposite side of the first bearing across the bracket, and a position of the rotor mounted on the substrate for detecting the position of the rotor An electric motor comprising a position detection unit and an urging force applying unit for applying an urging force for urging the bracket toward the substrate, wherein a convex portion is formed on one side of the stator and the bracket. Is, a concave portion is formed on the other side of the stator and the bracket, characterized in that the protrusion is press-fitted into the recess.
本発明にかかる電動機は、ブラケットを基板側に付勢する付勢力に抗して、基板の位置のずれを抑えることができるという効果を奏する。 The electric motor according to the present invention has an effect that the displacement of the position of the substrate can be suppressed against the urging force that urges the bracket toward the substrate.
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に示すA部分を拡大した部分拡大断面図である。図3は、ステーターの平面図である。図4は、図3に示すB−B線に沿って見た断面図である。図1では、中心軸30よりも左側を断面図として示している。また、図1では、図面の理解容易化のためにハッチングを省略している。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 shown in FIG. 1 is enlarged. FIG. 3 is a plan view of the stator. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. In FIG. 1, the left side of the
電動機であるDCブラシレスモーター1では、フレーム2とカバー8とで構成される外郭の内部に各要素が納められている。フレーム2は、有底の円筒形状を呈しており、金属製である。フレーム2の内径には、筒状形状を呈するステーター3が圧入されている。ステーター3は、鉄心3aにコイル3bが巻回されて構成される。
In the DC brushless motor 1 that is an electric motor, each element is housed inside an outer shell constituted by a
ステーター3の内側には、円環形状を呈するローター6bが配置される。ローター6bには、ステーター3の中心軸30に沿って延びるシャフト6aが連結される。シャフト6aの一端側は、フレーム2の外部に突出する。以下の説明において、フレーム2から外部に突出するシャフト6aの一端側を前側といい、反対側である他端側を後側という。
Inside the
シャフト6aには、ローター6bとの連結部分よりも前側に第2の軸受けである前側軸受け4aが設けられ、ローター6bとの連結部分よりも後側に第1の軸受けである後側軸受け4bが設けられる。各軸受け4a,4bは、中心軸30を中心としてシャフト6aを回転可能に保持する。前側軸受け4aは、フレーム2に形成されたハウジング2aに保持される。
The
後側軸受け4bを挟んでローター6bの反対側となる位置に、後側軸受け4bを保持するブラケット7が設けられる。ブラケット7には、樹脂製のものが用いられる。ブラケット7には、後側軸受け4bを保持するブラケットハウジング7dが形成されている。ブラケット7と後側軸受け4bとの間には、付勢力付与部であるスプリング5が設けられている。スプリング5は、後側軸受け4bとブラケット7とを中心軸30に沿って離間させる方向に力を作用させる。スプリング5によって、後側軸受け4bが適切に動作するために必要な力が後側軸受け4bに加えられる。また、スプリング5によって、ブラケット7を基板9側に付勢する付勢力がブラケット7に付与される。
A
図5は、ブラケット7をブラケットハウジング7d側から見た図である。図6は、図5に示す矢印Cに沿ってブラケット7を見た図である。ブラケット7は、フレーム2の開放部分を塞ぐように、全体として円板形状を呈している。ブラケット7の外周部分は、ブラケットフランジ7cであり、図2に示すようにフレーム2のフレームフランジ2bとカバー8のカバーフランジ8aとの間に挟み込まれる。
FIG. 5 is a view of the
ブラケット7には、図2および図5に示すように、フレーム2側に突出するブラケット突起7aと、カバー8側に突出するカバー側突起7bが形成されている。ブラケット突起7aは、フレーム2の内周に沿うようにフレーム2の内側に挿入される。カバー側突起7bは、カバー8の内周に沿うようにカバー8の内側に挿入される。ブラケット突起7aをフレーム2の内側に挿入し、カバー側突起7bをカバー8の内側に挿入することで、ハウジング2aの中心とブラケットハウジング7dの中心とが位置合わせされる。フレームフランジ2bと、ブラケットフランジ7cと、カバーフランジ8aとが、ねじ止め固定される。
As shown in FIGS. 2 and 5, the
ブラケット7を挟んだ後側軸受け4bの反対側には、基板9が設けられている。基板9には、ローター6bの位置を検出する位置検出部であるホールIC31、ローター6bを回転させるための駆動回路、電源回路およびマイコンを構成する電子部品が取り付けられている。なお、駆動回路および電子部品の図示は省略している。
A
ブラケットフランジ7c、フレームフランジ2b、カバーフランジ8aには、DCブラシレスモーター1を製品にネジ止め固定するための穴が形成される。DCブラシレスモーター1が固定される製品の一例には、換気扇が挙げられる。
Holes for screwing and fixing the DC brushless motor 1 to the product are formed in the
図3および図4に示すように、ステーター3は、コイル3bとの絶縁を目的として樹脂で成型されたインシュレーター3dを鉄心3aに取り付けたあと、コイル3bを巻線して構成される。ステーター3には、基板9に向けて突出するピン3cが形成されている。コイル3bの端面は、ピン3cと電気的に接合されている。ピン3cは、ブラケット7を貫通し、基板9にまで到達し、基板9と接合されている。基板9とピン3cとの接合は、半田を用いた接合が一例に挙げられる。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
基板9には、外部から商用交流電源が投入され、電源回路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。基板9に搭載された駆動回路は、ピン3cを通してコイル3bに対して意図した方向に電流が流れるように交流電圧を発生させる。コイル3bに流れる電流によってシャフト6aが回転する。
Commercial AC power is applied to the
マイコンは、位置検出部であるホールIC31の信号を元に、DCブラシレスモーター1の誘起電圧位相を検出し、誘起電圧位相と駆動回路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DCブラシレスモーター1の効率化を図ることができる。
The microcomputer detects the induced voltage phase of the DC brushless motor 1 based on the signal of the
図2、図3および図4に示すように、ステーター3の鉄心3aには、凹部3eが形成されている。図2、図5および図6に示すように、ブラケット7のブラケット突起7aには、ステーター3側に突出する凸部7eが形成されている。凹部3eと凸部7eは、中心軸30に沿って見た場合に互いに重なる位置に形成されている。また、DCブラシレスモーター1を組み立てる際に、凸部7eは凹部3eに圧入される。凹部3eへの凸部7eの圧入強度は、スプリング5によって付与される付勢力よりも大きい。図6に示すように、凸部7eの先端にはテーパが設けられている。これにより、凹部3eへの凸部7eの挿入性の向上を図ることができる。
As shown in FIGS. 2, 3, and 4, a
以上説明したDCブラシレスモーター1によれば、凹部3eと凸部7eとの嵌め合いによって、ステーター3とブラケット7との相互の位置決めを行うことができる。また、凸部7eが凹部3eに圧入されるため、スプリング5によって付与される付勢力によってブラケット7が基板9側にずれて外れまたは浮きが生じることを抑えることができる。したがって、ブラケット7によって基板9がずらされてしまうことを抑えることができる。すなわち、スプリング5によって付与される付勢力によって、基板9がずれることを抑えることができる。
According to the DC brushless motor 1 described above, the
そのため、適切な位置で基板9とピン3cとを接合させることができる。ここで、基板9がずれたままピン3cと接合されると、その後の組み立て工程において、基板9が適切な位置へと戻された場合に、基板9とピン3cとの接合部分に応力が加わり、接合信頼性が低下してしまう場合がある。一方、本実施の形態1にかかるDCブラシレスモーター1では、基板9のずれを抑えることができるため、ピン3cと基板9との接合信頼性の向上を図ることができる。これにより、DCブラシレスモーター1の信頼性の向上を図ることができる。なお、ブラケット7側に凹部が形成され、ステーター3側に凸部が形成されても構わない。
Therefore, the board |
また、ブラケット7が樹脂製で絶縁性を有するため、コイル3b、ピン3cおよび基板9と、フレーム2およびカバー8との径方向への沿面距離が確保しやすくなる。また、中心軸30に沿った方向については、コイル3bとブラケット7とを接触させることが可能となり、ブラケット7と基板9とを接触させることも可能となる。したがって、コイル3bとブラケット7との距離、および基板9とブラケット7との距離の短縮化を図ることで、DCブラシレスモーター1の小型化を図ることができる。なお、ブラケット7は樹脂製のものに限られない。ブラケット7は金属製であってもよい。
Further, since the
また、前側軸受け4aとフレーム2との間に、前側軸受け4aとフレーム2とを離間させる方向に力を加えるスプリングが挿入されていてもよい。このスプリングによっても、ブラケット7を基板9側に付勢する付勢力が付与される。前側軸受け4a側と後側軸受け4b側の両方にスプリングが挿入される場合には、前側軸受け4a側に挿入されるスプリングと、後側軸受け4b側に挿入されるスプリング5とによって付与される付勢力よりも、凹部3eへの凸部7eの圧入強度が大きくなるように設定することが好ましい。
In addition, a spring that applies a force in the direction of separating the
実施の形態2.
図7は、本発明の実施の形態2にかかる換気扇の断面図である。図7では、図面の理解の容易化のために一部のハッチングを省略している。換気扇11は、上記実施の形態1で説明したDCブラシレスモーター1がボディ12に取り付けられて構成される。DCブラシレスモーター1のシャフト6aの先端には、羽根13が固定されている。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the ventilation fan according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 7, some hatching is omitted for easy understanding of the drawing. The
換気扇11は、天井板14にボディ12を設置し、グリル15をボディ12に取り付ける構造となっている。DCブラシレスモーター1のシャフト6aが回転し、羽根13も回転することで、図7の矢印Dで示す空気の流れが発生する。
The
図1で示したように、DCブラシレスモーター1は基板9が設けられる回路部と、ローター6bおよびステーター3が設けられるモーター部とがブラケット7で仕切られている。そのため、モーター部は空気の流れにさらされるが回路部は空気の流れから遮断された空間になっているため、高湿度空間になりにくい。したがって、DCブラシレスモーター1を備える換気扇11は、高湿度雰囲気の換気に使用可能である。高湿度雰囲気には、浴室が一例に挙げられる。また、DCブラシレスモーター1の小型化によって、換気扇11の小型化を図ることができる。これにより、スペースの限られた天井裏に設置しやすい換気扇11とすることができる。
As shown in FIG. 1, in the DC brushless motor 1, a circuit part provided with a
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
1 DCブラシレスモーター(電動機)、2 フレーム、2a ハウジング、3 ステーター、3a 鉄心、3b コイル、3c ピン、3e 凹部、4a 前側軸受け(第2の軸受け)、4b 後側軸受け(第1の軸受け)、5 スプリング(付勢力付与部)、6a シャフト、6b ローター、7 ブラケット、7e 凸部、9 基板、11 換気扇、12 ボディ、13 羽根、30 中心軸、31 ホールIC(位置検出部)。 1 DC brushless motor (electric motor), 2 frame, 2a housing, 3 stator, 3a iron core, 3b coil, 3c pin, 3e recess, 4a front bearing (second bearing), 4b rear bearing (first bearing), 5 Spring (biasing force applying part), 6a Shaft, 6b Rotor, 7 Bracket, 7e Convex part, 9 Substrate, 11 Ventilation fan, 12 Body, 13 Blades, 30 Central axis, 31 Hall IC (position detection part).
Claims (5)
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て前記ステーターの中心軸に沿って延びるシャフトと、
前記ローターに対して前記中心軸に沿った一方側に設けられて、前記中心軸を中心として回転可能に前記シャフトを保持する第1の軸受けと、
前記第1の軸受けを挟んで前記ローターの反対側に設けられて、前記第1の軸受けを保持するブラケットと、
前記ブラケットを挟んで前記第1の軸受けの反対側に設けられた基板と、
前記基板に搭載されて前記ローターの位置を検出する位置検出部と、
前記ブラケットを前記基板側に付勢する付勢力を付与する付勢力付与部と、を備える電動機であって、
前記ステーターおよび前記ブラケットの一方側には凸部が形成され、
前記ステーターおよび前記ブラケットの他方側には凹部が形成され、
前記凹部に前記凸部が圧入されていることを特徴とする電動機。A stator having a cylindrical shape;
A frame for accommodating the stator therein;
A rotor disposed inside the stator;
A shaft coupled to the rotor and extending along a central axis of the stator;
A first bearing that is provided on one side of the rotor along the central axis and holds the shaft rotatably about the central axis;
A bracket that is provided on the opposite side of the rotor across the first bearing, and holds the first bearing;
A substrate provided on the opposite side of the first bearing across the bracket;
A position detector that is mounted on the substrate and detects the position of the rotor;
An urging force applying unit that applies an urging force that urges the bracket toward the substrate;
A convex portion is formed on one side of the stator and the bracket,
A recess is formed on the other side of the stator and the bracket,
The electric motor, wherein the convex portion is press-fitted into the concave portion.
前記第2の軸受けは、前記フレームに保持されて、
前記付勢力付与部は、前記第2の軸受けと前記フレームとの間に設けられて前記第2の軸受けと前記フレームとを前記中心軸に沿って離間させる方向に力を作用させるスプリングであることを特徴とする請求項1に記載の電動機。A second bearing that is provided on the other side along the central axis with respect to the rotor and that holds the shaft rotatably about the central axis;
The second bearing is held by the frame,
The biasing force applying portion is a spring that is provided between the second bearing and the frame and applies a force in a direction to separate the second bearing and the frame along the central axis. The electric motor according to claim 1.
前記シャフトに連結された羽根と、
前記羽根を内部に収容するボディと、を備えることを特徴とする換気扇。
An electric motor according to any one of claims 1 to 4,
Blades connected to the shaft;
And a body that houses the blades therein.
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