JP6308850B2 - 電動機、換気扇、送風機及び扇風機 - Google Patents

Description

本発明は、フレームとカバーとの間に樹脂製のブラケットを介在する電動機並びにその電動機を用いた換気扇、送風機及び扇風機に関する。

電動機として従来からＤＣブラシレスモーターがある。ＤＣブラシレスモーターは、コイルが巻回されたステーターがフレームに嵌め込まれ、ステーターの中にローターが配置される。ローターにはシャフトが連結される。フレームには、樹脂製のブラケットが配置され、樹脂製のブラケットが軸受けを介してシャフトを保持する。また、ＤＣブラシレスモーターは、ローターを回転させる電流を発生させる駆動回路と、その駆動回路を制御するマイコンとを備える。これらの駆動回路及びマイコンは、樹脂製のブラケットによって保持される。また、駆動回路及びマイコンは、カバーによって覆われている。このカバーとフレームとは、その間に絶縁物である樹脂製のブラケットが介在した状態で、ＤＣブラシレスモーターの電動機外郭を構成している。

上記のような構成のＤＣブラシレスモーターは、電動機外郭が充電部とならないようにするため、フレームとカバーとをアース導通させる必要があった。

フレームとカバーとの間に樹脂製のブラケットが介在する電動機において、フレームとカバーとをアース導通させる構成として、例えば特許文献１に提案されている構成がある。特許文献１においては、カバー突起をフレーム孔に挿入（圧入）し、カバー突起を折り曲げることで、フレームと樹脂製ブラケットとカバーとが固定され、フレームとカバーとが導電接続されている。

特開２０１２−２５３８４６号公報（図２参照）

しかし、特許文献１に提案されている構成では、カバー突起をフレーム孔に挿入（圧入）してからカバー突起を折り曲げる必要があるため、作業工程が増加してしまう、という問題点がある。
また、挿入されたカバー突起がフレームのフランジから飛び出した状態となるため、電動機を製品本体に取り付ける際にフランジの突起箇所と製品本体との干渉を考慮し、突起部分を逃がした製品形状としなければならない、という問題点がある。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、作業工程の増加を抑制し、且つ、製品本体に取り付けられる際の上記の不都合を解消した電動機及びそれを用いた換気扇、送風機又は扇風機を提供することを目的とする。

本発明に係る電動機は、ステーターと、前記ステーターの内側に配置されたローターと、前記ステーター及び前記ローターを内部に収容されたフレームと、前記ローターに連結されたシャフトと、前記シャフトの一端を回転自在に支持するとともに、駆動回路を保持する樹脂製のブラケットと、前記ブラケットを覆うカバーとを備え、前記フレーム、前記カバー及び前記ブラケットの各々は、端部に形成され、製品本体に固定する固定穴が設けられた複数の固定部を有するフランジを備え、前記ブラケットのフランジは、前記固定部に該当する箇所に設けられた切り欠き部を備え、前記カバーの固定部は、前記フレームと反対方向に屈曲した屈曲部と、前記屈曲部に設けられ、前記フレーム側に突出させた凸部とを備えるものである。

本発明に係る電動機は、フレームとカバーとの間に樹脂製のブラケットを介在した電動機において、上記の構成を採用したことにより、作業工程の増加が抑制されるとともに、電動機を製品本体に取り付ける際の不都合が解消されている。

本発明の実施の形態１に係る電動機の側面図である。 図１のカバーの曲げ加工前の状態を示した図である。 図１のカバー（曲げ加工後）の図である。 図１のカバーの曲げ部の詳細を示した図である。 図１の樹脂製ブラケットの平面図である。 図１の電動機のネジ止め前の状態を示した側面図である。 図１の電動機のネジ止め後の状態を示した側面図である。 本発明の実施の形態２に係る換気扇の断面図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機の側面図（一部断面を含む）である。
図１に示される電動機１００は、ステーター１を備えている。ステーター１は、鉄心１ａにコイル１ｂが巻回されて構成されている。ステーター１は、金属製のフレーム２に圧入されている。ステーター１の内部には、ローター３が配置されている。ローター３にはシャフト４が連結されている。シャフト４は、２個の軸受け５によって回転自在に支持されている。軸受け５は、フレーム２及びブラケット６にそれぞれ配置されている。

ブラケット６は、円筒形状の円筒部６ａと、それを上下（図１の状態において）に仕切り、各種部品を保持する保持部６ｂとを備えている。保持部６ｂは、そのローター３側に突起した部位で軸受け５を保持しており、その反対側で基板７を保持している。また、ブラケット６は、円筒部６ａの下端から外側に延長して形成されたフランジ６ｃを備えている。

ブラケット６は、樹脂製のものが用いられる。ブラケット６を樹脂製にすることで、ブラケット６は絶縁性を有し、コイル１ｂ及び基板７と、フレーム２及びカバー８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１ｂとブラケット６のスペースを接触するまで最小限に設置でき、基板７とブラケット６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。

ブラケット６に保持されている基板７は、ローター３の位置を検知する位置検知器、例えばホール素子、ステーター１のコイル１ｂに駆動電流を供給する駆動回路、駆動回路を制御するマイコン等の電子部品が実装されている。基板７には、ステーター１のコイル１ｂの端子が接続されており、コイル１ｂには駆動回路からの駆動電流が供給され、回転磁界を生成してローター３を回転させる。

ブラケット６及び基板７は、金属製のカバー８によって覆われている。金属製のカバー８は、フレーム２とともに電動機１００の外郭を構成している。カバー８は、ブラケット６の円筒部６ａに嵌合した状態で装着される。カバー８は、その下端部にフランジ８ａを備えている。フレーム２においても、その上端部にフランジ２ａが形成されている。そして、カバー８のフランジ８ａと、ブラケット６のフランジ６ｃと、フレーム２のフランジ２ａとを合わせて、ネジ１０によってネジ止めすることによって、フレーム２とブラケット６とカバー８とが結合した状態で固定される。ここで、カバー８のフランジ８ａの詳細を図２〜図４に基づいて説明する。

図２は、カバー８のフランジ８ａが曲げ加工される前の状態を示した図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。図３は、カバー８のフランジ８ａが曲げ加工した後の状態を示した図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図である。図４はカバー８のフランジ８ａの折り曲げ加工された部位の詳細図であり、（ａ）側面図、（ｂ）底面図、（ｃ）は正面図である。

図２に示されるように、カバー８のフランジ８ａは、外側に突起した複数の固定部８ｂを備えており、その固定部８ｂにはネジを通す固定穴８ｃが設けられている。曲げ加工される前のフランジ８ａは平らになっている。このフランジ８ａの固定部８ｂに曲げ加工が施されると、図３及び図４に示されるように、フランジ８ａの固定部８ｂは、カバー８の天板側に曲げられた屈曲部（折り曲げ部）１１が形成されるとともに、この屈曲部１１にフレーム２側に突起した凸部１２が形成される。この屈曲部１１は、電動機の組み立て時にフレーム２と干渉し、樹脂製のブラケット６とカバー８との間に隙間を生じさせないために、カバー天面方向（フレーム２とは反対方向）に折り曲げられている。このとき、フランジの屈曲部１１の角度θは、電動機の組み立ての際に凸部１２がフレーム２に接触しない程度の角度とする。角度θの範囲は、５°〜３０°が望ましい。また、凸部１２の突起量（高さ）は、ブラケット６のフランジ６ｃの厚さよりも長く形成される。また、凸部１２の幅は、フレーム２の固定部２ｂの固定穴２ｃの直径とほぼ同じにしている。これによって、カバー８とフレーム２とが接触する寸法関係となり、両者が導通接続することが可能になる。但し、そのためには、ブラケット６のフランジ６ｃの形状を後述の図５に示されるような形状にする必要がある。

図５は、フレーム２にブラケット６を装着した状態の平面図である。
フレーム２のフランジ２ａは、上記のカバー８の固定部８ｂに対応した位置に固定部２ｂを備えており、固定部２ｂにはネジを通す固定穴２ｃが設けられている。また、ブラケット６のフランジ６ｃも同様に固定部６ｄを備えている。そして、固定部６ｄにはネジを通す固定穴６ｅが設けられている。但し、固定部６ｄは、その一部（半分程度）が切り欠かれており、切り欠き部１３が形成されている。固定部６ｄに切り欠き部１３が形成されたことで、フレーム２のフランジ２ａの固定部２ｂが露出した状態になる。つまり、ブラケット６のフランジ６ｃの固定部６ｄについて、カバー８のフランジ８ａの凸部１２に対応する部位を切り欠いて切り欠き部１３を設ける。ブラケット６に切り欠き部１３を設けることで、電動機１００を製品本体に組み付ける時に、カバー８の固定部８ｂの固定穴８ｃ及びフレーム２の固定部２ｂの固定穴２ｃを用いて、例えば換気扇と電動機１００とをネジ１０で固定させることで、カバー８の凸部１２とフレーム２の固定部２ｂ（上記の露出部分）とを直接接触させることが可能となる。

図６は、換気扇に組み付けられる前の状態の電動機１００の側面図（一部断面を含む）である。
図６の状態の電動機１００は、フレーム２のフランジ２ａとカバー８のフランジ８ａとがブラケット６のフランジ６ｃを挟み込んでいるが、これらはまだ固定されていない状態である。このため、カバー８の固定部８ｂはカバー天面方向に折れ曲がったままの状態になっている。

図７は、図６の状態から例えば換気扇に取り付けた状態の電動機１００を示した側面図（一部断面を含む）である。
図７の状態の電動機１００は、フレーム２のフランジ２ａとカバー８のフランジ８ａとがブラケット６のフランジ６ｃを挟み込んだ状態で、換気扇１５にネジ１０でネジ止めされることで、フレーム２、ブラケット６及びカバー８は一体化されて固定される。このとき、フレーム２の固定部２ｂとカバー８の凸部１２とが直接接触し、フレーム２とカバー８とが導通状態になる。

以上のように、本実施の形態によれば、フレーム２とカバー８との間に樹脂製のブラケット６が介在した電動機１００において、ブラケット６のフランジ６ｃは、フレーム２の固定部２ｂ及びカバー８の固定部８ｂに該当する箇所に設けられた切り欠き部１３を備える。そして、カバー８の固定部８ｂは、フレーム２と反対方向に屈曲した屈曲部１１を備え、屈曲部１１は、フレーム２側に突出させた凸部１２を備える。このように構成したので、フレーム２の固定部２ｂとカバー８の固定部８ｂとを電動機１００の製品本体の組み付け時にネジ止めするだけで、フレーム２とカバー８とを導通状態にすることができる。このように、電動機１００の製品本体の組み付け時のネジ止めによってフレーム２とカバー８との間のアース導通が確保できるため、アース導通させるための追加部品を必要とせず組み立てることができ、更に新たな組み立て工程を必要としない。

また、本実施の形態によれば、凸部１２を備えた屈曲部１１は、フレーム２と反対方向に屈曲しており、このため、電動機１００の組み立ての際にフレーム２と接触しないので、組み立て作業が円滑に行われる。更に、凸部１２を備えた屈曲部１１は、従来のように、電動機１００を製品本体に組み付けた状態において飛び出した状態にはならないため、電動機１００を製品本体に取り付ける際に、カバー８と製品本体との干渉を考慮する必要がなく、電動機１００を製品本体に取り付ける際の不都合が解消されている。

また、本実施の形態によれば、カバー８の凸部１２の高さは、ブラケット６のフランジ６ｃの厚さ以上とし、凸部１２の幅は、固定穴２ｃの直径とほぼ等しくしたので、ブラケット６が介在しても、カバー８のフランジ８ａとフレーム２のフランジ２ａとを確実に接触させることができる。

また、本実施の形態によれば、ネジ止め後のフランジ部分の高さ（厚さ）はフレーム２のフランジ２ａの厚さと、樹脂製のブラケット６のフランジ６ｃの厚さと、カバー８のフランジ８ａの厚さとを加算した寸法になるだけであり（突起したりするような形態はない）、このような観点からも、取り付け等において製品本体側に影響を及ぼさない。

なお、上記の説明においては、電動機１００としてＤＣブラシレスモーターを念頭に置いて説明したが、樹脂製のブラケット６を内蔵する構成の電動機であれば、それ以外の電動機にも本発明は適用される。

実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係る換気扇の断面図である。
換気扇５０は、上記実施の形態１で説明した電動機１００がボディ３０に取り付けられて構成される。電動機１００のシャフト４の先端には、羽根３４が固定されている。

換気扇５０は、天井板３５にボディ３０を設置し、グリル３６をボディ３０に取り付ける構造となっている。電動機１００が回転し羽根３４も回転すると、図８の矢印Ａで示す空気の流れが発生する。

上記の実施の形態１で説明した通り、電動機１００は、基板７とモーター部（ステーター１、ローター３）とがブラケット６で仕切られている（図１参照）。このため、モーター部は空気の流れにさらされることになるが、基板７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く、高湿雰囲気、例えば浴室などの換気に使用可能である。また、電動機１００が小型化できるので換気扇５０の小型化を図ることができ、スペースの限られた天井裏などにも設置しやすくなる。

なお、本実施の形態は、換気扇５０の例であるが、本発明は送風機及び扇風機においても同様に適用される。

１ ステーター、１ａ 鉄心、１ｂ コイル、２ フレーム、２ａ フランジ、２ｂ 固定部、２ｃ 固定穴、３ ローター、４ シャフト、５ 軸受け、６ ブラケット、６ａ 円筒部、６ｂ 保持部、６ｃ フランジ、６ｄ 固定部、６ｅ 固定穴、７ 基板、８ カバー、８ａ フランジ、８ｂ 固定部、８ｃ 固定穴、１０ ネジ、１１ 屈曲部、１２ 凸部、１３ 切り欠き部、１５ 換気扇、３０ ボディ、３４ 羽根、３５ 天井板、３６ グリル、５０ 換気扇、１００ 電動機。

Claims (4)

1. ステーターと、
   前記ステーターの内側に配置されたローターと
   前記ステーター及び前記ローターを内部に収容されたフレームと、
   前記ローターに連結されたシャフトと、
   前記シャフトの一端を回転自在に支持するとともに、駆動回路を保持する樹脂製のブラケットと、
   前記ブラケットを覆うカバーと
   を備え、
   前記フレーム、前記カバー及び前記ブラケットの各々は、端部に形成され、製品本体に固定する固定穴が設けられた複数の固定部を有するフランジを備え、
   前記ブラケットのフランジは、前記固定部に該当する箇所に設けられた切り欠き部を備え、
   前記カバーの固定部は、前記フレームと反対方向に屈曲した屈曲部と、前記屈曲部に設けられ、前記フレーム側に突出させた凸部とを備える
   ことを特徴とする電動機。
2. 前記凸部の高さは、前記ブラケットのフランジの厚さ以上であることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記凸部の幅は、前記固定穴の直径とほぼ等しくしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機。
4. 請求項１〜３の何れか一項に記載の電動機と、
   前記電動機のシャフトに接続された羽根と
   を備えたことを特徴とする換気扇、送風機又は扇風機。

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