JPWO2016189744A1 - 電動機及び換気扇 - Google Patents

Abstract

直流ブラシレスモータ（１）は、フレームフランジ（２ｂ）が設けられたフレーム（２）と、カバーフランジ（８ａ）が設けられたカバー（８）とによって形成される筐体（５０）と、フレーム（２）の内部に設置されたステータ（３）と、ステータ（３）の内側に配置されるロータ（６ｂ）と、ロータ（６ｂ）に連結されたシャフト（６ａ）と、筐体（５０）内をフレーム（２）側とカバー（８）側とに区画し、シャフト（６ａ）を回転可能に保持するブラケット（７）と、ロータ（６ｂ）を制御する回路を備え、ブラケット（７）とカバー（８）との間の空間に設置された基板（９）と、カバー（８）に設けられた貫通孔（８ｂ）を通して筐体（５０）内に引き込まれるリード線（３２）と、リード線（３２）が挿入されるリード線挿入孔（３３ａ）が形成され、カバーフランジ（８ａ）の上に設置されたパッキン材（３３）と、を備える。

Description

本発明は、ステータとロータとを備える電動機及び換気扇に関する。

従来より、天井取付型の換気扇の電動機には、ステータの内側にロータが配置され、ロータ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と、軸受を保持するブラケットと、ブラケットを挟んで軸受とは反対の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。特許文献１のような電動機では、筐体がフレーム及びカバーで構成され、カバー側からリード線が引き出される構成のものが多く採用されている。

上記のような構成の換気扇は、箱形の本体枠の天板に設けられた電動機取付孔に内側から電動機を装着し、リード線を引き廻している。また、換気扇の内部には電源を供給する端子台が設けられており、電動機のリード線も本体枠の内側に引き入れている。このように、電動機のリード線を本体枠の内側に引き入れているために、電動機のリード線を通す挿入孔を換気扇の天板に設けているものが多い。

上記のような換気扇においては、カバーと天板との間に形成される隙間を埋めるようにパッキン材をリード線に巻付けることで、防水対策を図っている。

特開２０１２−２５３８４５号公報

しかしながら、パッキン材をリード線に巻き付ける換気扇では、天板のリード線挿入孔の形状によっては、パッキン材と換気扇の羽根とが接触したり、風又は湿気が隙間から漏れて換気扇の性能が悪化したりするということもあった。

さらに、換気扇が浴室に設けられている場合には、換気扇が浴室内の湿った空気を吸い込み、吸い込んだ空気が天井内に漏れることで、天井内に結露又はカビが発生し、住宅の寿命が短くなるということもあった。また、湿った空気がモータ内部に侵入することでモータに内蔵された回路基板に結露が発生し、ショートのような不具合を発生させる恐れがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、換気扇の羽根にパッキン材が接触することがなく、換気扇の天板との間から空気が漏れることを防止した電動機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、有底の筒状形状を呈し開口縁部にフレームフランジが設けられたフレームと、有底の筒状形状を呈し開口縁部にカバーフランジが設けられており、フレームフランジとカバーフランジとを合わせるようにフレームと組み合わされるカバーとによって形成される筐体を有する。また、本発明は、フレームの内部に設置された筒状のステータを有する。また、本発明は、ステータの内側に配置されるロータを有する。また、本発明は、ロータに連結されたシャフトを有する。また、本発明は、フレームフランジとカバーフランジとに挟持されるブラケットフランジを備え、筐体内をフレーム側とカバー側とに区画し、シャフトを回転可能に保持するブラケットを有する。また、本発明は、ロータを制御する回路を備え、ブラケットとカバーとの間の空間に設置された基板を有する。また、本発明は、カバーに設けられた貫通孔を通して筐体内に引き込まれ、基板に電源を供給するリード線を有する。また、本発明は、リード線が挿入されるリード線挿入孔が形成され、カバーフランジの上に設置されたパッキン材を有する。

本発明に係る電動機は、換気扇の羽根にパッキン材が接触することがなく、換気扇の天板との間から空気が漏れることを防止できるという効果を奏する。

本発明の実施の形態に係る直流ブラシレスモータの側面図 実施の形態に係る直流ブラシレスモータのパッキン材の平面図 実施の形態に係る換気扇の断面図 実施の形態に係る換気扇の天板の平面図 実施の形態に係る換気扇の直流ブラシレスモータの取り付け部分を吸込口側から見た平面図

以下に、本発明の実施の形態に係る電動機及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。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係る直流ブラシレスモータの側面図である。図１では、中心軸３０よりも左側は断面を示している。また、図１では、構成を理解しやすくするために、ブラケット７以外のハッチングを省略している。

電動機である直流ブラシレスモータ１は、有底の筒状形状を呈し開口縁部にフレームフランジ２ｂが設けられたフレーム２と、有底の筒状形状を呈し開口縁部にカバーフランジ８ａが設けられており、フレームフランジ２ｂとカバーフランジ８ａとを合わせるようにフレーム２と組み合わされるカバー８とで構成される筐体５０の内部に各要素が納められている。フレーム２は、金属製である。フレーム２の筒内には、筒状形状を呈するステータ３が圧入して収容されている。すなわち、フレーム２の内部には、筒状のステータ３が設置されている。ステータ３は、鉄心３ａにコイル３ｂが巻回されて構成される。フレーム２の開放側には、フレームフランジ２ｂが鍔状に設けられている。

ステータ３の内側には、円環形状を呈するロータ６ｂが配置される。ロータ６ｂには、ステータ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、他端側を後側という。

シャフト６ａには、ロータ６ｂとの連結部分よりも前側に前側軸受４ａが設けられ、ロータ６ｂとの連結部分よりも後側に後側軸受４ｂが設けられる。前側軸受４ａ及び後側軸受４ｂは、中心軸３０を中心にしてシャフト６ａを回転可能に保持する。前側軸受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。

後側軸受４ｂを挟んでロータ６ｂとは反対の側には、換言すると後側軸受４ｂの後側には、後側軸受４ｂを保持するブラケット７が設けられる。ブラケット７は、後側軸受４ｂを介してシャフト６ａを保持する。すなわち、ブラケット７は、シャフト６ａを回転可能に保持する。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４ｂを保持するブラケットハウジング７ｂが形成されている。ブラケット７と後側軸受４ｂとの間には、スプリング５が設置されている。スプリング５は、後側軸受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４ｂが適切に動作するために必要な力が後側軸受４ｂに加えられる。

ブラケット７は、フレーム２の開放側の端部を塞ぐように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７ａであり、図１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。フレーム２とカバー８とブラケット７とは、フレームフランジ２ｂ、カバーフランジ８ａ及びブラケットフランジ７ａ部分に貫通されたねじ４１でねじ止め固定される。

ブラケット７を挟んでロータ６ｂとは反対の側には、換言するとブラケット７の後側には、ロータ６ｂを制御する回路を備えた基板９が配置される。ブラケット７には、基板９側に付勢される付勢力が、スプリング５によって付与される。

ブラケット７は、フレーム２及びカバー８が形成する筐体５０を、ロータ６ｂ及びステータ３が配置されるモータ部５１と、基板９が配置される回路部５２とに仕切っている。すなわち、ブラケット７は、フレームフランジ２ｂとカバーフランジ８ａとに挟持されるブラケットフランジ７ａを備え、筐体５０内をフレーム２側のモータ部５１とカバー８側の回路部５２とに区画する。モータ部５１は、フレーム２とブラケット７との間の空間であり、回路部５２は、カバー８とブラケット７との間の空間である。

ブラケットフランジ７ａ、フレームフランジ２ｂ及びカバーフランジ８ａには、直流ブラシレスモータ１を製品にねじ止め固定するための穴が形成される。直流ブラシレスモータ１が固定される製品の一例には、換気扇が挙げられる。

ロータ６ｂを制御する回路を備えた基板９には、外部からリード線３２によって商用交流電圧が供給され、電子部品である電源回路にて交流電圧が直流電圧に変換され、各々の素子に適応する電圧で電源が供給される。電子部品である駆動回路は、ピン３ｃを通して、ステータ３に設けられたコイル３ｂに対して、設定した方向に電流が流れるよう交流電圧を発生させる。ロータ６ｂ及びシャフト６ａは、コイル３ｂに電流が流れて磁界が生じることによって回転する。

電子部品であるマイクロコントローラは、ホール素子を用いた磁気センサ３１の信号を基に、直流ブラシレスモータ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直流ブラシレスモータ１の相電流の位相とが同位相になるように制御を行う。誘起電圧位相と直流ブラシレスモータ１の相電流の位相が同位相となるように制御することで、直流ブラシレスモータ１の効率の向上を図ることができる。

リード線３２は、カバー８の筒状形状部分に設けられた貫通孔８ｂを通して筐体５０の内部に引き込まれ、基板９に電源を供給する。リード線３２はリード線挿入孔３３ａが設けられたパッキン材３３を通してから換気扇本体へと引き廻される。パッキン材３３は、カバーフランジ８ａの上に設置されている。すなわち、リード線３２はリード線挿入孔３３ａに通されている。リード線挿入孔３３ａの直径は、リード線３２の直径よりも小さくなっており、リード線３２は、リード線挿入孔３３ａを押し広げて挿入されている。したがって、リード線３２とリード線挿入孔３３ａとの間の空気漏れは防止されている。リード線挿入孔３３ａは、カバーフランジ８ａと重ならない位置に形成されている。

図２は、実施の形態に係る直流ブラシレスモータのパッキン材の平面図である。図２においては、パッキン材３３は長方形の片短辺の両角が除かれた形であるが、リード線挿入孔３３ａが設けられているのであれば、換気扇の形状に合わせた形状であって構わない。具体的には、パッキン材３３は、円形又は三角形にすることも可能である。

図３は、実施の形態に係る換気扇の断面図である。図３では、図面の理解の容易化のために換気扇１１の一部の要素のハッチングを省略している。換気扇１１は、直流ブラシレスモータ１がボディ１２に取り付けられて構成される。直流ブラシレスモータ１のシャフト６ａの先端には、羽根１３が固定されている。

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。直流ブラシレスモータ１のシャフト６ａとともに羽根１３が回転することで、図３の矢印Ｄで示すように、グリル１５を通じて吸込口１２ａから吸い込んだ空気が羽根１３によって吹出口１２ｂへ送られて空気の流れが発生する。

図４は、実施の形態に係る換気扇の天板の平面図である。ボディ１２は、カバー８が貫通可能なモータ取付孔１６ａが形成された天板１６を備えた箱形である。直流ブラシレスモータ１は、カバー８が天板１６の上に突出するように、カバー８側からモータ取付孔１６ａに挿入されている。天板１６には、モータ取付孔１６ａとリード線用の切り欠き１６ｂとが設けられている。リード線３２は切り欠き１６ｂを通り換気扇１１の本体内部へ引き廻される。

図５は、実施の形態に係る換気扇の直流ブラシレスモータの取り付け部分を吸込口側から見た平面図である。パッキン材３３は、カバーフランジ８ａと天板１６との間に挟み込まれ、切り欠き１６ｂを塞ぐ構造となっている。すなわち、パッキン材３３は、天板１６とカバーフランジ８ａとの間に挟まれて、天板１６とカバーフランジ８ａとの隙間を封止する。したがって、換気扇１１によって吸い込まれた空気は天井裏へ侵入しない。また、パッキン材３３は、カバーフランジ８ａの上に設置され、天板１６との間に挟まれるため、羽根１３に接触することはない。

図１で示したように、直流ブラシレスモータ１は、基板９が配置される回路部５２と、ロータ６ｂ及びステータ３が配置されるモータ部５１とがブラケット７で仕切られている。したがって、モータ部５１は空気の流れにさらされるが、回路部５２は空気の流れから遮断された空間になっており高湿度空間になりにくい。したがって、基板９に結露が生じ、ショートのような不具合を発生する恐れがなく、安全性を向上する。

直流ブラシレスモータ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、浴室内の空気が一例に挙げられる。

なお、上記の説明では、パッキン材３３は、天板１６の切り欠き１６ｂの周囲の部分のみに当接する形状としているが、カバーフランジ８ａと同様の環状部と環状部から突出する舌片部とを備え、舌片部が切り欠き１６を塞ぐようにしてもよい。パッキン材３３をこのように構成することで、天板１６とカバー８との隙間から空気が漏れることを防ぐことができる。

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。

１ 直流ブラシレスモータ、２ フレーム、２ａ ハウジング、２ｂ フレームフランジ、３ ステータ、３ａ 鉄心、３ｂ コイル、３ｃ ピン、４ａ 前側軸受、４ｂ 後側軸受、５ スプリング、６ａ シャフト、６ｂ ロータ、７ ブラケット、７ａ ブラケットフランジ、８ カバー、８ａ カバーフランジ、８ｂ 貫通孔、９ 基板、１１ 換気扇、１２ ボディ、１２ａ 吸込口、１２ｂ 吹出口、１３ 羽根、１４ 天井板、１５ グリル、１６ 天板、１６ａ モータ取付孔、１６ｂ 切り欠き、３０ 中心軸、３１ 磁気センサ、３２ リード線、３３ パッキン材、３３ａ リード線挿入孔、４１ ねじ、５０ 筐体、５１ モータ部、５２ 回路部。

Claims (3)

1. 有底の筒状形状を呈し開口縁部にフレームフランジが設けられたフレームと、有底の筒状形状を呈し開口縁部にカバーフランジが設けられており、前記フレームフランジと前記カバーフランジとを合わせるように前記フレームと組み合わされるカバーとによって形成される筐体と、
   前記フレームの内部に設置された筒状のステータと、
   前記ステータの内側に配置されるロータと、
   前記ロータに連結されたシャフトと、
   前記フレームフランジと前記カバーフランジとに挟持されるブラケットフランジを備え、前記筐体内を前記フレーム側と前記カバー側とに区画し、前記シャフトを回転可能に保持するブラケットと、
   前記ロータを制御する回路を備え、前記ブラケットと前記カバーとの間の空間に設置された基板と、
   前記カバーに設けられた貫通孔を通して前記筐体内に引き込まれ、前記基板に電源を供給するリード線と、
   前記リード線が挿入されるリード線挿入孔が形成され、前記カバーフランジの上に設置されたパッキン材とを備えることを特徴とする電動機。
2. 前記リード線は、前記リード線挿入孔を押し広げて前記リード線挿入孔に挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 請求項１又は２に記載の電動機と、
   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、
   前記ボディは、前記カバーが貫通可能なモータ取付孔が形成された天板を備えた箱形であり、
   前記電動機は、前記カバーが前記天板の上に突出するように、前記カバー側から前記モータ取付孔に挿入されており、
   前記パッキン材は、前記天板と前記カバーフランジとの間に挟まれて、前記天板と前記カバーフランジとの隙間を封止することを特徴とする換気扇。

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