JP7209322B2 - Brushless DC motor - Google Patents
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Description
本発明は、天井扇や換気扇等に使用されるファン駆動用のブラシレスDCモータに関するものである。 The present invention relates to a brushless DC motor for driving fans used in ceiling fans, ventilation fans, and the like.
近年、天井扇においては、送風および室内空気の攪拌(サーキュレーション)による、より快適な環境の実現が求められている。そして広い居住空間や、商業・公共施設等の天井が高い場所では、大風量すなわち広範囲に強い風を送る必要があり、羽根径を大きくした大型の天井扇が求められている。 In recent years, ceiling fans are required to realize a more comfortable environment by blowing air and agitating (circulating) indoor air. In large living spaces and places with high ceilings such as commercial and public facilities, it is necessary to send a large amount of air, that is, to send strong wind over a wide area, and large ceiling fans with large blade diameters are required.
従来、この種のブラシレスDCモータを搭載した天井扇は、特許文献1に開示された構成のものが知られている。
Conventionally, a ceiling fan equipped with this type of brushless DC motor has a configuration disclosed in
以下、そのブラシレスDCモータを搭載した天井扇について、図13を参照しながら説明する。 A ceiling fan equipped with the brushless DC motor will be described below with reference to FIG.
図13に示すように、駆動コイル102がステータコア101に巻かれ、ステータコアの中心部にシャフト103が固定される。このシャフトにベアリング104aの内輪を固定し、ベアリングの外輪にはロータヨーク105が固定される。ロータヨークの内周面には複数個のマグネット106を所定間隔で取付け、マグネットの磁束を検出する位置検出素子107がステータコアに固定される。
As shown in FIG. 13, a
また、ベアリング104aの反対側には、シャフトにベアリング104bの内輪を固定し、ベアリングの外輪にはロータカバー108が固定される。そして、ステータコアをロータヨークとロータカバーが包む形で、ロータヨークとロータカバーが固定され、ブラシレスDCモータ109が構成される。
On the other side of the bearing 104a, the inner ring of the bearing 104b is fixed to the shaft, and the rotor cover 108 is fixed to the outer ring of the bearing. The rotor yoke and the rotor cover are fixed such that the stator core is wrapped by the rotor yoke and the rotor cover, and the
ところが、このような従来のブラシレスDCモータでは、以下のような課題を有している。 However, such a conventional brushless DC motor has the following problems.
羽根径が大きく大風量の天井扇を実現するためには、モータの構成部品であるステータコアやマグネットの大型化が必要である。すなわち、ステータコアの外径を大きくする、積層方向の厚さを増す、またはマグネットを軸方向に長くする等により実現可能である。しかしながら、モータの構成部品を各々新規設計するには、新たな設備や金型が必要となり開発投資が増大する。 In order to realize a ceiling fan with a large blade diameter and a large air volume, it is necessary to increase the size of the stator core and magnet, which are the components of the motor. That is, it can be realized by increasing the outer diameter of the stator core, increasing the thickness in the stacking direction, or increasing the length of the magnet in the axial direction. However, in order to newly design each component of the motor, new facilities and molds are required, which increases investment in development.
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、新たな設備や金型の投資を抑え、低コストでかつ駆動トルクが大きく高出力化が可能なブラシレスDCモータを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a brushless DC motor which is low in cost, has a large driving torque and is capable of achieving high output while suppressing investment in new facilities and molds. and
そして、この目的を達成するために、本発明のブラシレスDCモータは、回転軸を構成するシャフトと、天面及び底面を備えた円筒形状であり当該円筒形状における円の中心を前記シャフトに固定された第1ステータと、天面及び底面を備えた円筒形状であり前記第1ステータと隣接させて当該円筒形状における円の中心を前記シャフトに固定された第2ステータと、底面側に開口を備えた有天中空円筒形状を有し、前記回転軸に直交する底面の外周縁部からさらに外周側に向けて第1フランジ部を有し前記第1ステータの側面に対
向して回転可能に取り付けられた第1ロータと、底面側に開口を備えた有天中空円筒形状を有し、前記回転軸に直交する底面の外周縁部からさらに外周側に向けて第2フランジ部を有し前記第2ステータの側面に対向して回転可能に取り付けられた第2ロータと、前記第1ロータと前記第2ロータとを軸方向で連結する連結部と、を備え、前記第1ステータと前記第2ステータとは同一部品であり、前記第1ロータと前記第2ロータとは同一部品であり、前記連結部は中空円盤状であり当該中空円盤状における中央開口部の内径が前記第1ステータおよび第2ステータの外径より大きく、前記中空円盤状である前記連結部の上面に、前記中央開口部と前記第1ロータの底面側の開口とを対向させて前記第1ロータの前記第1フランジ部が固定され、前記連結部の下面に、前記中央開口部と前記第2ロータの底面側の開口とを対向させて前記第2ロータの前記第2フランジ部が固定されることで、前記連結部の上下に前記第1ロータと第2ロータとが配置され、前記第1ロータと前記第2ロータとで前記連結部を回転させ、前記連結部に羽根が固定されるものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
In order to achieve this object, the brushless DC motor of the present invention has a cylindrical shape having a shaft constituting a rotating shaft, a top surface and a bottom surface, and the center of the circle in the cylindrical shape is fixed to the shaft. a first stator having a cylindrical shape with a top surface and a bottom surface, a second stator adjacent to the first stator and fixed to the shaft at the center of the circle in the cylindrical shape, and an opening on the bottom surface side It has a hollow cylindrical shape with a ceiling, and has a first flange portion toward the outer peripheral side from the outer peripheral edge portion of the bottom surface orthogonal to the rotating shaft, and is rotatably mounted facing the side surface of the first stator. and a hollow cylindrical shape with an opening on the bottom side . a second rotor rotatably attached to face a side surface of a second stator; and a connecting portion axially connecting the first rotor and the second rotor, wherein the first stator and the second rotor The two stators are the same part, the first rotor and the second rotor are the same part, the connecting portion is in the shape of a hollow disk, and the inner diameter of the central opening in the hollow disk shape is the same as the first stator and the second rotor. The first flange of the first rotor is arranged such that the central opening and the opening on the bottom side of the first rotor face each other on the upper surface of the connecting portion which is larger than the outer diameter of the second stator and has the shape of a hollow disc. is fixed, and the second flange portion of the second rotor is fixed to the lower surface of the connecting portion with the central opening facing the opening on the bottom side of the second rotor. The first rotor and the second rotor are arranged above and below the part, the connecting part is rotated by the first rotor and the second rotor, and the blades are fixed to the connecting part. It achieves the intended purpose.
本発明によれば、低コストで高出力化が可能なブラシレスDCモータを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a low-cost, high-output brushless DC motor.
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。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して二度目以降の説明を省略している。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following embodiment is an example that embodies the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention. In addition, throughout the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals, and the second and subsequent explanations are omitted.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態に係るブラシレスDCモータを搭載した天井扇の側面図を示したものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a side view of a ceiling fan equipped with a brushless DC motor according to an embodiment of the invention.
この天井扇1は、天井に取り付けられる扇風機であり、シーリングファンとも呼ばれ、駆動源としてブラシレスDCモータ2Aが利用される。支柱4は、天井に鉛直下向きに固定され、その支柱4には、回転軸を構成するシャフト6が接続され、その上側にモータ駆動装置7が、その下側に羽根3を備えたブラシレスDCモータ2Aが取り付けられている。ブラシレスDCモータ2Aは本体カバー5で覆われている。
This
図2は、ブラシレスDCモータ2Aの全体構成を示す組立斜視図である。
FIG. 2 is an assembled perspective view showing the overall configuration of the
ブラシレスDCモータ2Aは、アウターロータ型のブラシレスDCモータである。ブラシレスDCモータ2Aは、シャフト6と、第1ステータ11aと、第2ステータ11bと、第1ロータ12aと、第2ロータ12bと、連結部13とを備えている。なお、以後、ステータと記した場合には、第1ステータ11a及び第2ステータ11bを指す。また、ロータと記した場合には第1ロータ12a及び第2ロータ12bを指す。
The
シャフト6は、ブラシレスDCモータ2Aの回転軸を構成する。
The
第1ステータ11aは、天面及び底面を備えた円筒形状であり円筒形状における円の中心をシャフト6に固定されている。
The
第2ステータ11bは、天面及び底面を備えた、第1ステータ11aと同一サイズの円筒形状であり円筒形状における円の中心をシャフト6に固定されている。
The
第1ステータ11aと第2ステータ11bとは、底面と天面を対向させ、隣接させてシャフト6にそれぞれ固定されている。なお、底面と天面の定義は後述する。
The
第1ロータ12aは、有天中空円筒形状を有し、底面側は開口を備える。第1ロータ12aは、第1ステータ11aの外周側の側面に、当該第1ロータ12aの内周円の側面を対向し、シャフト6に対して取り付けられる。第1ロータ12aは、底面の外周縁部からさらに外周側に向けたフランジ部を備える。
The
第2ロータ12bは、有天中空円筒形状を有し、底面側は開口を備える。第2ロータ12bは、第2ステータ11bの外周側の側面に、当該第2ロータ12bの内周円の側面を対向して取り付けられる。第2ロータ12bは、底面の外周縁部からさらに外周側に向けたフランジ部を備える。
The
第1ロータ12aおよび第2ロータ12bは、シャフト6に対して、第1ロータ12aの天面に設けられたベアリング14a、および、第2ロータ12bの天面に設けられたベアリング14bを介し回転可能に取り付けられている。
The
連結部13は、第1ロータ12aのフランジ部と第2ロータ12bのフランジ部とが、それぞれ回転軸の軸方向に接続される。
The connecting
ここで、2つのステータ、つまり第1ステータ11aと、第2ステータ11bは、同一部品である。ここで同一部品とは、1つの部品で第1ステータ11aとして利用ができ、かつ第2ステータ11bとしても利用ができることを意味する。
Here, the two stators, that is, the
また、2つのロータ、つまり第1ロータ12aと第2ロータ12bは、同一部品である。こちらも同一部品とは、1つの部品で第1ロータ12aとして利用ができ、かつ第2ロータ12bとしても利用ができることを意味する。
Also, the two rotors, that is, the
第1ステータ11aは、第1ステータコア15aと第1インシュレータ16aと第1駆動コイル17aと第1配線基板18aとを備える。
The
第1ステータコア15aは、円筒形状であり複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層してなる。第1ステータコア15aは、円筒形状における円の中心にシャフト6を圧入保持する中心孔を有し、この中心から放射状に3n個の突極19が形成されている。なお、nは1以上の整数である。
The
突極19は、第1インシュレータ16aにより絶縁が施され、突極19の側面に第1インシュレータ16aを介して第1駆動コイル17aが巻回されている。
The
第1インシュレータ16aは、樹脂成形品の絶縁材であり、突極19の側面に軸方向上下から被せることにより突極19と第1駆動コイル17aとの間を絶縁する。
The
第1駆動コイル17aは、U相、V相、W相の3相それぞれに対して設けられた3本の巻線、つまり3相巻線からなるスター結線コイルである。第1駆動コイル17aは、突極19の外周に被せられた第1インシュレータ16aのさらに外周に巻き回される。なお、駆動コイルの結線の詳細については後述する。
The
第1配線基板18aは、第1インシュレータ16aにより保持され第1駆動コイル17aの口出し線がそれぞれ結線されている。第1配線基板18aは、第1駆動コイル17aに通電することにより磁界を発生させる。
The
なお、本実施の形態においては、第1ステータ11aについて、第1配線基板18aが固定されている面を天面とし、天面に対向する面を底面と定義している。言い換えると、第1配線基板18aは、第1ステータ11aにおいて、第2ステータ11bが隣接する面(底面)とは逆面である天面側に固定される。
In the present embodiment, regarding the
第2ステータ11bは、第2ステータコア15bと第2インシュレータ16bと第2駆動コイル17bと第2配線基板18bとを備える。なお、第2ステータ11bは、第1ステータ11aと同一部品であり、同じ構成要素からなるのでその説明を省略する。ただし、本実施の形態においては、第2配線基板18bは、第1ステータコア15aの底面に隣接させて配置される。つまり、天井扇1の設置状態において、鉛直上方から順に、第1配線基板18a、第1ステータコア15a、第2配線基板18b、第2ステータコア15bの順番で配置される。
The
第1ステータ11aと第2ステータ11bの構成上の違いは、第1ステータ11aにのみ、以下の2つの手段が備えられている点である。
The structural difference between the
1つ目は、第1ステータ11aの第1配線基板18aには、第1駆動コイル17aの近傍に、周辺温度を検知する1つの温度検出部30が備えてられている点である。つまり、第2配線基板18bには、温度検出部30は備えられていない。ここで周辺温度とは、具体的には第1ステータ11aと第2ステータ11bとの双方の温度を指す。
The first is that the
2つ目は、第1ステータ11aの第1配線基板18aの外周に、第1ロータ12aの回転位置を検出する1組の位置検出部31が備えられている点である。つまり、第2ステータ11bには、位置検出部31は備えられていない。ここで1組とは、第1ステータ11aに位置検出部31を構成する複数要素が備えられていることを意味し、第2ステータ11bに備えられていることを指すものではない。位置検出部31は、第1ロータ12aの回転位置を検出することで、結果的に同一回転速度で回転する第2ロータ12bの回転位置も検出していることになる。
The second point is that a set of
上記2つの手段は、ステータ及びロータが上下に二段重ねに設けられて同一の動きをするために、それぞれに設けることは不要である。これにより、ブラシレスDCモータ2Aを回転させるという所期の目的を達成しながら、部品点数を削減できるため、材料コストの低減を図ることができる。
The above two means do not need to be provided separately because the stator and the rotor are provided in a two-tiered arrangement and move in the same manner. As a result, it is possible to reduce the number of parts while achieving the intended purpose of rotating the
第1配線基板18aと第2配線基板18bとは、モータリード線29により接続されるが詳細は後述する。
The
図3は、ブラシレスDCモータ2Aのロータ構成を示す組立図である。
FIG. 3 is an assembly diagram showing the rotor configuration of the
第1ロータ12aは、第1ロータヨーク20aと、第1マグネット21aと、第1保持リングA22aと、第1保持リングB22bとを備える。
The
第1ロータヨーク20aは、回転軸に直交する底面に第1フランジ部23aを有する。第1ロータヨーク20aの内周面には、複数(本実施の形態では10個)の第1マグネット21aが周方向に向かって等間隔に配置されている。
The
第1マグネット21aは、隣接するマグネットの内周側の側面には異極が位置するよう、交互に配置される。
The
第1保持リングA22aおよび第1保持リングB22bは、同一部品の樹脂成型品からなり、第1マグネット21aを回転軸方向の両側から固定する。第1保持リングA22aおよび第1保持リングB22bには、回転軸方向から第1マグネット21aに当接する円環状の基部24と、更にそこからマグネットを一部覆うように、回転軸方向であって第1マグネット21a方向に延出した複数の突起部25を有している。また、基部24の突起部25が備えられた面とは逆面には、糸リブ26が設けられている。
The first retaining ring A22a and the first retaining ring B22b are made of the same resin molded product, and fix the
糸リブ26は、逆面において、回転軸方向であって第1マグネット21aとは逆方向に延出したリブである。糸リブ26は、突起部25よりは延出度合いが小さい糸状の突起であり、円環に対して放射状に複数設けられる。糸リブ26は、隣接する突起部25の間に1個または複数個(本実施の形態では2個)設けられる。この構成により、糸リブ26は、第1ロータヨーク20aの軸方向の力を第1マグネット21aに伝達することで、第1マグネット21aの軸に垂直な二つの辺を、軸方向双方から付勢する。
The
第2ロータ12bは、第2ロータヨーク20bと、第2マグネット21bと、第2保持リングA32aと、第2保持リングB32bとを備える。第2ロータ12bは、第1ロータ12aと同一部品であり同じ構成要素からなるのでその説明を省略する。
The
次に、図4~12を用いて、本願のブラシレスDCモータ2Aの詳細を説明する。
Next, the details of the
図4は、ブラシレスDCモータ2Aの全体構成を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing the overall configuration of the
シャフト6には、第1ステータ11aと第2ステータ11bが圧入固定されている。その固定する向きは、第1ステータ11aの底面と第2ステータ11bの天面とを隣接させ、第1ステータ11aの周方向の基点と第2ステータ11bの周方向の基点と回転軸の軸方向上で一致させて配置されている。
A
また基点とは、2つの同一部品である第1ステータ11aと第2ステータ11bとの周方向(回転方向)における位置を示す記しである。基点を一致させることで第1ステータ11aと第2ステータ11bとの周方向の位置を一致させることが可能である。本実施の形態では、基点を一致させることで、第1ステータ11aと第2ステータ11bとの間で隣接するマグネットの磁化の方向を一致させることができる。
The base point is a mark indicating the position in the circumferential direction (rotational direction) of the
連結部13は、基部27と、係止部28とを備えている。
The connecting
基部27は、アルミニウムを中空円盤状に鋳造成形されたものである。基部27の中央開口部は、その内径が第1ステータ11aおよび第2ステータ11bの外径より大きい。基部27は、図4において、円盤状における上面である一面が、第1ロータ12aの底面側に設けられた第1フランジ部23aと当接する。また基部27は、円盤状における下面である他面が、第2ロータ12bの底面側に設けられた第2フランジ部23bと当接する。つまり基部27は、第1ロータ12aと第2ロータ12bとに軸方向の両側から当接する。
The
係止部28は、天井扇1の羽根3をブラシレスDCモータ2Aに連結する部位であり、基部27の周囲に、等間隔に複数備えている。
The locking
第1ロータ12aは、内周側の側面を第1ステータ11aの側面に対向させて回転可能に取り付けられている。第2ロータ12bは、内周側の側面を第2ステータ11bの側面に対向させて回転可能に取り付けられている。連結部13は、軸方向に第1フランジ部23aと第2フランジ部23bとで連結するように配置されている。つまり、第1ロータ12aと第2ロータ12bとは、底面同士を近接させることで内部空間にステータを格納する。
The
上記構成では、基部27の中央開口部は、その内径が第1ステータ11aおよび第2ステータ11bの外径より大きい。このため、シャフト6に第1ステータ11aと第2ステータ11bとを固定した後、第1ロータ12aと連結部13と第2ロータ12bとが、ステータ構成部品を包む形で組み付けられる。つまり、連結部13を、第1ステータ11aと第2ステータ11bとの軸方向中間面に配置することが容易にできる構成であるため、組立作業性が向上する。
In the above configuration, the inner diameter of the central opening of the
また、連結部13に羽根3が固定され、連結部13の上下に第1ロータ12aと第2ロータとがある。すなわちブラシレスDCモータの重心である軸方向中間面に羽根が存在することから、羽根の回転振れによる製品の振動や騒音を低減し、高速回転しても高精度の釣り合い良さを実現することができ、静穏性を向上することができる。
Further, the
モータリード線29は、第1配線基板18aと第2配線基板18bとを接続する。また、モータリード線29は、第1配線基板18aを介して第1ステータ11aの第1駆動コイル17aにおける3相と、各相(U相、V相、W層)で接続される。さらにモータリード線29は、第2配線基板18bを介して第2ステータ11bの第2駆動コイル17bにおける3相と、各相(U相、V相、W層)で接続される。この接続において、第1駆動コイル17aにおける3相と、第2駆動コイル17bにおける3相とは、それぞれ相を一致して並列接続される。
The
上記構成において、第1駆動コイル17aと第2駆動コイル17bとに通電することにより、第1ステータおよび第2ステータには、回転方向が等しく、同期した回転磁界を発生させることができる。
In the above configuration, by energizing the
なお、駆動コイルの結線の詳細については後述する。 The details of the connection of the drive coils will be described later.
図5は、ブラシレスDCモータ2Aの保持リングの固定状態を示す部分拡大図である。
FIG. 5 is a partially enlarged view showing the fixed state of the retaining ring of the
図5(a)に示すように、第1マグネット21aおよび第2マグネット21bは、第1保持リングA22a、第1保持リングB22bおよび第2保持リングA32a、第2保持リングB32bにより保持される。
As shown in FIG. 5A, the
図5(b)は、更に詳細を示す部品拡大図である。保持リングの詳細については図3を用いて説明したが、保持リングの基部27に備えられた糸リブ26が、ロータヨークの内壁と連結部13の端面とからの軸方向の押圧を、第1マグネット21aおよび第2マグネット21bに伝達している。
FIG. 5(b) is an enlarged view of parts showing further details. Details of the retaining ring have been described with reference to FIG. 21a and the
この構成により、モータ回転中におけるマグネットや保持リングのガタつきを防止し、静穏性が向上する。 This configuration prevents rattling of the magnets and the retaining ring during rotation of the motor, thereby improving quietness.
図6はブラシレスDCモータ2Aの第1ロータと第2ロータとの間で隣接するマグネットの磁化の方向を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing directions of magnetization of adjacent magnets between the first rotor and the second rotor of the
図6(a)は隣接するマグネットの磁化の方向が同極の場合である。この場合、第1ステータ11aと第2ステータ11bから発生する回転磁界と、第1ロータ12aと第2ロータ12bから得られるトルクが同期することにより、連続的でスムーズな回転を得ることができる。一方、図6(b)は隣接するマグネットの磁化の方向が同極でない、つまり異極の場合である。この場合、回転位置によるトルクの違いから、回転ムラが発生してしまい、連続的でスムーズな回転を得ることができず、またモータ出力も低下する。したがって、図6(a)のような組立が必要である。
FIG. 6A shows the case where the magnetization directions of adjacent magnets are the same. In this case, continuous and smooth rotation can be obtained by synchronizing the rotating magnetic fields generated by the
本実施の形態では、第1ロータ12aと第2ロータ12bとの間で隣接するマグネットの磁化の方向を同一として第1フランジ部23aと第2フランジ部23bとを軸方向で連結している。
In this embodiment, the magnetization directions of adjacent magnets of the
これにより、第1ロータと第2ロータにそれぞれ発生する界磁磁束が軸方向に垂直な面で同一となるため、駆動トルクが大きく高出力が得られる。 As a result, the field magnetic flux generated in each of the first rotor and the second rotor is the same in the plane perpendicular to the axial direction, so that a large driving torque and a high output can be obtained.
図7はブラシレスDCモータ2Aのロータと連結部の組み付けの状態を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing the assembly state of the rotor and the connecting portion of the
第1フランジ部23aと第2フランジ部23bとは、互いに磁化の方向を判別できるように、フランジ部側に切り欠き等のフランジ部側目印41およびフランジ部側目印42を備えている。一方、連結部13は、基部27の両面に、フランジ部側目印41およびフランジ部側目印42と対応する凹部、つまり連結部側目印43および連結部側目印44を備えている。
The
連結部13における一面に設けられた連結部側目印43と第1フランジ部23aにおけるフランジ部側目印41とを一致させて配置する。また、連結部13における他面に設けられた連結部側目印44と第2フランジ部23bにおけるフランジ部側目印42とを一致させて配置する。
The connecting portion side mark 43 provided on one surface of the connecting
これにより、本実施の形態では、同一部品を使用しているため外見上同一であり、また磁石の極性も目視では判断できないロータヨークにおいて、第1ロータヨーク20aと第2ロータヨーク20bとの間で隣接するマグネットの磁化の方向を同極とすることができる。 As a result, in the present embodiment, since the same parts are used, the rotor yokes are identical in appearance, and the polarity of the magnet cannot be visually determined. The magnetization directions of the magnets can be the same polarity.
連結部13は、アルミニウムを中空円盤状に鋳造成形された場合、回転軸との垂直度を出すために、連結部13におけるフランジ部との接合面をマシニング加工する場合がある。これにより羽根の回転振れを低減しブラシレスDCモータ2Aの品質を高く保つことができる。その場合、連結部側には凹部の連結部側目印43および連結部側目印44が有効である。
When the connecting
また、上記以外の場合、連結部側には凸部の連結部側目印45および連結部側目印46が有効である。これにより切り欠きと凸部とを一致させて配置しないと組立できない構成が可能となるため、組立間違いを防止し品質を高く保つことができる。 In cases other than the above, the connecting portion side mark 45 and the connecting portion side mark 46 of the convex portion are effective on the connecting portion side. As a result, it is possible to construct a structure that cannot be assembled unless the cutouts and the projections are aligned with each other, so that assembly errors can be prevented and high quality can be maintained.
図8は、ブラシレスDCモータ2Aを搭載した天井扇の構成を示すブロック図である。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of a ceiling fan equipped with a
ブラシレスDCモータ2Aは、図1に示したモータ駆動装置7の内部に、モータ駆動回路51を備える。
The
モータ駆動回路51は、図8に示すように、第1ステータ11aおよび第2ステータ11bに結線され、ロータを駆動するための駆動信号を出力する。
The
ステータ11は、上述のように、突極19と、駆動コイル17を備える。そして、駆動コイル17は、図8に示すように、スター結線コイル52である。例えば第1駆動コイル17aは、スター結線コイルとして、U1相、V1相、W1相、を備える。また、第2駆動コイル17bは、スター結線コイルとして、U2相、V2相、W2相を備える。
The stator 11 includes
スター結線コイル52は、第1ステータ11aの各相と第2ステータ11bの各相とを一致させてそれぞれ並列接続され、1つのモータ駆動回路51により駆動制御される。
The star-connected
モータ駆動回路51は、上段と下段からなり、それぞれ複数のスイッチング素子でブリッジ接続されたインバータ回路53と、駆動ロジック制御部58と、デューティ指示部59と、モータ電流検出部60とを備える。
The
交流電源54から供給された交流電圧は、整流ダイオード55で整流され、平滑コンデンサ56で直流電圧に平滑されて、接点開閉部57を介して、インバータ回路53に印加される。
An AC voltage supplied from an
駆動ロジック制御部58は、インバータ回路53に印加される直流電圧をスイッチング素子の上段または下段でPWM制御するとともに、ブラシレスDCモータ2Aの回転位置を検出する位置検出部31からの信号を元に駆動コイルに所定の方向と順序で順次全波通電する。
The drive
モータ電流検出部60は、インバータ回路53に流れる電流を検出する。
The motor current detector 60 detects the current flowing through the
デューティ指示部59は、スイッチング素子をPWM制御する際のON/OFFデューティを指示する。デューティ指示部59では、モータ電流検出部60からのモータ電流値を元に、モータ電流値が所定電流値より低い場合はデューティを増加させ、モータ電流値が所定電流値より高い場合はデューティを減少させることで、モータ電流を所定電流に制御する。
A
温度検出部30は、第1駆動コイル17aの近傍に配置することが有効である。第1駆動コイル17aは第2駆動コイル17bの上側に配置されており、暖められた空気は上方に移動することから、第1駆動コイル17aと第2駆動コイル17bの最高温度を検知することができる。また、温度検出部30は接点開閉部57に接続されており、例えば非正常動作時に、第1駆動コイル17aの温度が規定値を越えた場合、接点開閉部57の動作を停止することで、直流電圧のインバータ回路53への通電を遮断して、安全性を保つことができる。
It is effective to dispose the
以上のような構成により、モータ駆動回路が一部品のみで実現できるため、材料コストの低減を図ることができる。 With the configuration as described above, the motor drive circuit can be realized with only one part, so that the material cost can be reduced.
図9は、図4のA-A断面図を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4. FIG.
図9(a)に示すように、第1ステータ11aは、その中心から放射状に形成された突極19を有する第1ステータコア15aと、第1インシュレータ16aと、3相巻線からなる第1駆動コイル17aが備えられている。
As shown in FIG. 9(a), the
モータリード線29は、隣接する第1ステータコア15aの突極19の隙間であるスロット71を通され、第1ステータ11aと第2ステータ11bと、言い換えると第1配線基板18aと第2配線基板18bとを結線する。結果的に、第1駆動コイル17aと第2駆動コイル17bとが結線される。
The
一般的に、天井扇のシャフトは中空状のパイプであることが多い。2段のステータを結線するために、2つの配線基板近傍におけるシャフト側面に、配線用の孔がそれぞれ開けられる。そこにモータリード線が通され、2つのステータを結線する。この場合、本実施の形態のように2段のステータの間隔が狭いと、シャフト内部にモータリード線を挿入し、配線基板に結線する作業は著しく困難である。 In general, the shaft of a ceiling fan is often a hollow pipe. In order to connect the two-stage stators, wiring holes are formed in the side surfaces of the shaft in the vicinity of the two wiring boards. A motor lead wire is passed therethrough to connect the two stators. In this case, if the gap between the two stator stages is narrow as in this embodiment, it is extremely difficult to insert the motor lead wires into the shaft and connect them to the wiring board.
したがって、本実施の形態のように、スロット71を通すことで結線作業が容易になり、組立作業性が向上する。また、モータリード線29がスロット71内に保持されるため、ロータ回転中に、ロータヨーク内周面に固定されたマグネットとの接触による断線を防止し、品質を高く保つことができる。
Therefore, as in the present embodiment, passing through the
スロット71は、モータリード線29を囲んでポリエステルフィルム等による絶縁フィルム72を備えている。これにより、モータリード線29が巻回された第1駆動コイル17aに直接接触しないため、絶縁性および耐熱性の優れた配線構造となり、品質を高く保つことができる。
The
また、図9(b)に示すように、絶縁フィルム72にかえて絶縁チューブ73をモータリード線29に覆っても良い。
Also, as shown in FIG. 9(b), the insulating
図10は、本実施の形態におけるモータリード線29の配線の状態を示す平面図である。
FIG. 10 is a plan view showing the wiring state of the
第1配線基板18aおよび第2配線基板18bは、モータリード線29が第1ステータ11aの外周方向への移動を抑止する移動抑止片74を備えている。
The
移動抑止片74は、内周側にモータリード線29を通過させる凹部75と、凹部75における第1ステータ11aの外周側には第1ステータ11aの周方向に延設された凸部76とを備えている。
The
上述のスロット71は外周側に開いているため、モータリード線29の配線時には有利であり、これによりモータリード線29は、周方向には固定される。しかし、モータリード線29は、外周方向(半径方向)には係止されていない。これに対して、凹部75を通されたモータリード線29は、スロット71凸部76により外周方向への移動が抑制される。これにより、モータリード線29をスロット内に確実に保持できるため、外側で回転するマグネットとの接触を防止して断線を回避し、品質を高く保つことができる。また、新たな部品を設ける必要も無い。
Since the
このように本発明の実施の形態1におけるブラシレスDCモータ2Aによれば、2つのステータと2つのロータとがそれぞれ同一部品であることから、新たな設備や金型の投資を抑えることができるため、低コストでかつ駆動トルクが大きく高出力化が可能となる。
Thus, according to the
(実施の形態2)
図11および図12は本発明の実施の形態2に係るブラシレスDCモータ2Bを示す図である。この図において、図1から図10と同じ構成要素については同一の符号を用い、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
11 and 12 are diagrams showing a
図11は、本発明の実施の形態2におけるブラシレスDCモータ2Bの全体構成を示す断面図である。また図12は、本発明の実施の形態におけるブラシレスDCモータ2Bを搭載した天井扇の構成を示すブロック図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a
図11に示すように、シャフト6には、第1ステータ11aと第2ステータ11bが圧入固定されている。
As shown in FIG. 11, the
第1ステータ11aと第2ステータ11bのシャフト6への固定は、第1ステータ11aの底面と第2ステータ11bの底面とを隣接させて行なわれる。ここで、第1ステータ11aの底面とは、円筒形状において、第1配線基板18aが配置されていない側の面である。また、第2ステータ11bの底面とは、円筒形状において、第2配線基板18bが配置されていない側の面である。上述のように底面同士を隣接させた状態で、第1ステータ11aの周方向の基点と第2ステータ11bの周方向の基点と回転軸の軸方向上で一致させる。基点を一致させることで、第1ステータ11aと第2ステータ11bとの間で隣接するマグネットの磁化の方向を一致させることができる。
つまり、本実施の形態では、天井扇1の設置状態において、鉛直上方から順に、第1配線基板18a、第1ステータコア15a、第2ステータコア15b、第2配線基板18bの順番で配置される点で、実施の形態1と異なる。ただし、隣接するマグネットの磁化の方向が一致している点は、実施の形態1と同様である。
That is, in the present embodiment, when the
モータリード線29は、上記状態において、第1配線基板18aと第2配線基板18bとを接続する。結果的に、モータリード線29は、第1配線基板18aを介して第1ステータ11aの第1駆動コイル17aにおける3相と、各相(U1相、V1相、W1層)で接続される。さらにモータリード線29は、第2配線基板18bを介して第2ステータ11bの第2駆動コイル17bにおける3相と、各相(U2相、V2相、W2層)で接続される。なお、モータリード線29が第1配線基板18aと第2配線基板18bとを接続する際には、第1ステータ11aと第2ステータ11bとに設けられた2つのスロット71を通して接続される。
The
ここで、本実施の形態においては、第1駆動コイル17aにおける1相(例えばU1相)と、第2駆動コイル17bにおける、第1駆動コイル17aの1相に一致する1相(例えばU2相)とは、それぞれ相を一致して並列接続される。ただし、第1駆動コイル17aにおける他の2相(例えばV1相とW1層)と、第2駆動コイル17bにおける、第1駆動コイル17aにおける他の2相に対応する2相(例えばV2相とW2層)とは、入れ替えて並列接続される。つまり、一例として、U1相とU2相、V1相とW2層、W1層とV2相とが並列接続される。
Here, in the present embodiment, one phase (for example, U1 phase) in the
上記構成において、第1駆動コイル17aと第2駆動コイル17bとに通電することにより、第1ステータおよび第2ステータには、回転方向が等しく、同期した回転磁界を発生させることができる。
In the above configuration, by energizing the
このように本発明の実施の形態におけるブラシレスDCモータ2Bによっても、実施の形態1と同様の作用、効果を得ることができる。
As described above, the
本発明に係るブラシレスDCモータは、低コストで高出力化を可能とするものであるので、天井扇などの駆動用モータとして有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY A brushless DC motor according to the present invention is useful as a motor for driving a ceiling fan or the like because it enables high output at low cost.
1 天井扇
2,2A,2B ブラシレスDCモータ
3 羽根
4 支柱
5 本体カバー
6 シャフト
7 モータ駆動装置
11a 第1ステータ
11b 第2ステータ
12a 第1ロータ
12b 第2ロータ
13 連結部
14a ベアリング
14b ベアリング
15a 第1ステータコア
15b 第2ステータコア
16a 第1インシュレータ
16b 第2インシュレータ
17a 第1駆動コイル
17b 第2駆動コイル
18a 第1配線基板
18b 第2配線基板
19 突極
20a 第1ロータヨーク
20b 第2ロータヨーク
21a 第1マグネット
21b 第2マグネット
22a 第1保持リングA
22b 第1保持リングB
23a 第1フランジ部
23b 第2フランジ部
24 基部
25 突起部
26 糸リブ
27 基部
28 係止部
29 モータリード線
30 温度検出部
31 位置検出部
32a 第2保持リングA
32b 第2保持リングB
41 フランジ部側目印(切り欠き)
42 フランジ部側目印(切り欠き)
43,44 連結部側目印(凹部)
45,46 連結部側目印(凸部)
51 モータ駆動回路
52 スター結線コイル
53 インバータ回路
54 交流電源
55 整流ダイオード
56 平滑コンデンサ
57 接点開閉部
58 駆動ロジック制御部
59 デューティ指示部
60 モータ電流検出部
71 スロット
72 絶縁フィルム
73 絶縁チューブ
74 移動抑止片
75 凹部
76 凸部
22b first retaining ring B
23a
32b second retaining ring B
41 Flange side mark (notch)
42 Flange side mark (notch)
43, 44 Connecting part side mark (concave part)
45, 46 Connecting part side mark (convex part)
51
Claims (9)
天面及び底面を備えた円筒形状であり当該円筒形状における円の中心を前記シャフトに固定された第1ステータと、
天面及び底面を備えた円筒形状であり前記第1ステータと隣接させて当該円筒形状における円の中心を前記シャフトに固定された第2ステータと、
底面側に開口を備えた有天中空円筒形状を有し、前記回転軸に直交する底面の外周縁部からさらに外周側に向けて第1フランジ部を有し前記第1ステータの側面に対向して回転可能に取り付けられた第1ロータと、
底面側に開口を備えた有天中空円筒形状を有し、前記回転軸に直交する底面の外周縁部からさらに外周側に向けて第2フランジ部を有し前記第2ステータの側面に対向して回転可能に取り付けられた第2ロータと、
前記第1ロータと前記第2ロータとを軸方向で連結する連結部と、を備え、
前記第1ステータと前記第2ステータとは同一部品であり、
前記第1ロータと前記第2ロータとは同一部品であり、
前記連結部は中空円盤状であり当該中空円盤状における中央開口部の内径が前記第1ステータおよび第2ステータの外径より大きく、
前記中空円盤状である前記連結部の上面に、前記中央開口部と前記第1ロータの底面側の開口とを対向させて前記第1ロータの前記第1フランジ部が固定され、前記連結部の下面に、前記中央開口部と前記第2ロータの底面側の開口とを対向させて前記第2ロータの前記第2フランジ部が固定されることで、前記連結部の上下に前記第1ロータと第2ロータとが配置され、
前記第1ロータと前記第2ロータとで前記連結部を回転させ、
前記連結部に羽根が固定される、ブラシレスDCモータ。 a shaft that forms a rotation axis;
a first stator having a cylindrical shape with a top surface and a bottom surface, the center of the circle of the cylindrical shape being fixed to the shaft;
a second stator having a cylindrical shape with a top surface and a bottom surface, adjacent to the first stator and fixed to the shaft at the center of a circle in the cylindrical shape;
It has a hollow cylindrical shape with an opening on the bottom side, and has a first flange portion extending from the outer peripheral edge portion of the bottom surface perpendicular to the rotating shaft toward the outer peripheral side and facing the side surface of the first stator. a first rotor rotatably mounted on the
It has a hollow cylindrical shape with an opening on the bottom side, and has a second flange portion extending from the outer peripheral edge portion of the bottom surface perpendicular to the rotating shaft toward the outer peripheral side and facing the side surface of the second stator. a second rotor rotatably mounted on the
a connecting portion that axially connects the first rotor and the second rotor;
The first stator and the second stator are the same part,
The first rotor and the second rotor are the same part,
the coupling portion is in the shape of a hollow disc, and the inner diameter of the central opening of the hollow disc shape is larger than the outer diameters of the first stator and the second stator;
The first flange portion of the first rotor is fixed to the upper surface of the connecting portion, which is in the shape of a hollow disk, with the central opening facing the bottom side opening of the first rotor. The second flange portion of the second rotor is fixed to the lower surface with the central opening and the bottom side opening of the second rotor facing each other, so that the first rotor and the first rotor are arranged above and below the connecting portion. a second rotor is arranged;
rotating the connecting portion with the first rotor and the second rotor;
A brushless DC motor, wherein a blade is fixed to the connecting portion.
前記第1ステータおよび第2ステータは、
前記中心から放射状に形成された3n(nは1以上の整数)個の突極を有するコアと、前記突極にそれぞれ巻装された3相巻線からなるスター結線コイルを備え、
前記スター結線コイルは、
前記第1ステータの各相と前記第2ステータの各相とを一致させて前記連結部の前記中央開口部を通してそれぞれ並列接続され、
前記回転軸方向の一方にのみに引き出され、
前記第1ステータと前記第2ステータとは、
前記回転軸方向の前記一方にのみに引き出され前記スター結線コイルが接続された1つの前記モータ駆動回路により駆動制御される請求項1に記載のブラシレスDCモータ。 a motor drive circuit connected to the first stator and the second stator and outputting a drive signal;
The first stator and the second stator are
A core having 3n (n is an integer equal to or greater than 1) salient poles radially formed from the center, and a star-connected coil composed of three-phase windings respectively wound on the salient poles,
The star-connected coil is
each phase of the first stator and each phase of the second stator are aligned and connected in parallel through the central opening of the connecting portion;
pulled out only in one direction of the rotation axis,
The first stator and the second stator are
2. The brushless DC motor according to claim 1, wherein the brushless DC motor is driven and controlled by one motor drive circuit which is pulled out only in the one direction of the rotation axis and to which the star connection coil is connected.
前記第1ロータと前記第2ロータとの間で隣接するマグネットの磁化の方向を同一として前記第1フランジ部と前記第2フランジ部とを軸方向で連結した請求項1記載のブラシレスDCモータ。 The connection part is
2. The brushless DC motor according to claim 1, wherein the magnetization directions of adjacent magnets of said first rotor and said second rotor are the same, and said first flange portion and said second flange portion are axially connected.
互いに前記磁化の方向を同一とするためのフランジ部側目印を備えた請求項3記載のブラシレスDCモータ。 The first flange portion and the second flange portion are
4. The brushless DC motor according to claim 3, further comprising flange side marks for aligning the magnetization directions with each other.
両面に前記フランジ部側目印と対応する連結部側目印を備え、
当該連結部における一面に設けられた前記連結部側目印と前記第1フランジ部におけるフランジ部側目印とを一致させて配置し、当該連結部における他面に設けられた前記連結部側目印と前記第2フランジ部におけるフランジ部側目印とを一致させて配置することで前記第1ロータと第2ロータとの間で隣接するマグネットの磁化の方向を同一とした請求項4記載のブラシレスDCモータ。 The connection part is
Equipped with connecting portion side marks corresponding to the flange portion side marks on both sides,
The connecting portion-side mark provided on one surface of the connecting portion and the flange portion-side mark of the first flange portion are aligned with each other, and the connecting portion-side mark provided on the other surface of the connecting portion and the 5. The brushless DC motor according to claim 4, wherein the magnetization directions of the adjacent magnets of the first rotor and the second rotor are made the same by arranging them so as to match the flange-side marks of the second flange.
前記連結部側目印は凹部である、請求項5記載のブラシレスDCモータ。 The flange side mark is a notch,
6. The brushless DC motor according to claim 5, wherein said connecting portion side mark is a concave portion.
前記連結部側目印は凸部であり、
前記切り欠きと凸部とを一致させて配置した請求項5記載のブラシレスDCモータ。 The flange side mark is a notch,
The connecting portion side mark is a convex portion,
6. A brushless DC motor according to claim 5, wherein said notch and said protrusion are aligned with each other.
9. The brushless DC motor according to any one of claims 1 to 8, further comprising a set of position detectors for detecting rotational positions of both the first rotor and the second rotor.
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C21 | Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
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C211 | Notice of termination of reconsideration by examiners before appeal proceedings |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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C22 | Notice of designation (change) of administrative judge |
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RD01 | Notification of change of attorney |
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C23 | Notice of termination of proceedings |
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C03 | Trial/appeal decision taken |
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C30A | Notification sent |
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