JP7300611B2

JP7300611B2 - ブラシレスｄｃモータ

Info

Publication number: JP7300611B2
Application number: JP2018070883A
Authority: JP
Inventors: 謙一岩田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-04-02
Filing date: 2018-04-02
Publication date: 2023-06-30
Anticipated expiration: 2038-04-02
Also published as: JP2019186979A

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。

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。

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。

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。

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。

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。

特開２０１６－６３６７８号公報

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。

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。

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。

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、前記回転軸に直交する面に構成される第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ロータヨークと、前記回転軸に直交する面に構成される第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ロータヨークと、前記第１ロータヨークと前記第２ロータヨークとを軸方向で連結する連結部と、前記第１ステータにおける前記第２ステータが隣接する面とは逆面に設けられた配線基板と、モータリード線と、を備え、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突極を有するコアと当該突極にそれぞれ巻装された結線コイルと、を備え、前記モータリード線は、前記第１ステータの前記結線コイルが結線された前記配線基板から、前記第１ステータ上にて隣接する前記突極の隙間を通り、前記第１ステータの前記結線コイルと前記第２ステータの前記結線コイルとを結線し、前記連結部は、前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とに連結するものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

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。

本発明の実施の形態１のブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇の側面図。ブラシレスＤＣモータの全体構成を示す組立斜視図。ブラシレスＤＣモータのロータ構成を示す組立図。ブラシレスＤＣモータの全体構成を示す断面図。ブラシレスＤＣモータの保持リングの固定状態を示す部分拡大図。ブラシレスＤＣモータの第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。ブラシレスＤＣモータのロータと連結部の組み付けの状態を示す斜視図。ブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇の構成を示すブロック図。ブラシレスＤＣモータのモータリード線の配線構造を示すＡ－Ａ断面図。モータリード線の配線の状態を示す平面図。本発明の実施の形態２に係るブラシレスＤＣモータの全体構成を示す断面図。ブラシレスＤＣモータを搭載した天井扇の構成を示すブロック図。従来のブラシレスＤＣモータの構成を示す組立図。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

連結部１３は、基部２７と、係止部２８とを備えている。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

なお、駆動コイルの結線の詳細については後述する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図９は、図４のＡ－Ａ断面図を示す図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims

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、
前記回転軸に直交する面に構成される第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ロータヨークと、
前記回転軸に直交する面に構成される第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ロータヨークと、
前記第１ロータヨークと前記第２ロータヨークとを軸方向で連結する連結部と、
前記第１ステータにおける前記第２ステータが隣接する面とは逆面に設けられた配線基板と、
モータリード線と、を備え、
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突極を有するコアと当該突極にそれぞれ巻装された結線コイルと、を備え、
前記モータリード線は、
前記第１ステータの前記結線コイルが結線された前記配線基板から、前記第１ステータ上にて隣接する前記突極の隙間を通り、前記第１ステータの前記結線コイルと前記第２ステータの前記結線コイルとを結線し、
前記連結部は、
前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とに連結するブラシレスＤＣモータ。
前記第１ステータ上にて隣接する前記突極の隙間に絶縁フィルムを備えた請求項１記載のブラシレスＤＣモータ。
前記配線基板は、
前記モータリード線の前記第１ステータの外周方向への移動を抑止する移動抑止片を備
えた請求項１または２に記載のブラシレスＤＣモータ。
前記移動抑止片は、
前記モータリード線を通過させる凹部と、
前記凹部における前記第１ステータの外周側に当該第１ステータの周方向に延設された凸部と、を備えた請求項３に記載のブラシレスＤＣモータ。
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を備え、
前記結線コイルは、
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であり、
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それぞれ並列接続され、
１つのモータ駆動回路により駆動制御される請求項１から４のいずれかに記載のブラシレスＤＣモータ。
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を備え、
前記結線コイルは、
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であり、
前記スター結線コイルは、
前記第１ステータのうちの１相と前記第２ステータの前記１相に一致する相とを並列接続され、
前記第１ステータの他の２相と前記第２ステータの前記他の２相と一致する２相とを入れ替えて並列接続され、
１つのモータ駆動回路により駆動制御される請求項１から４のいずれかに記載のブラシレスＤＣモータ。
前記連結部は、
前記第１ロータヨークと前記第２ロータヨーク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から６のいずれかに記載のブラシレスＤＣモータ。
前記第１ステータと第２ステータとの双方の周辺温度を検知する１つの温度検出手段を備えた請求項１から７のいずれかに記載のブラシレスＤＣモータ。
前記第１ロータヨークと第２ロータヨークとの双方の回転位置を検出する１つの位置検出手段を備えた請求項１から８のいずれかに記載のブラシレスＤＣモータ。