JPWO2019016866A1 - 電動機および換気扇 - Google Patents

Abstract

電動機は、ステーターと、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（８）と、中心軸に沿った方向におけるステーターの一端側に設けられた基板ケース（１３）と、基板ケース（１３）を挟んでステーターの反対側に設けられた回路基板（１５）と、回路基板（１５）のうちステーター側を向く面の反対面である搭載面（１５ａ）に設けられた接続部と、接続部に接続されたリード線（４０）と、リード線（４０）の周囲を覆う保護チューブ（４１）と、を備える。基板ケース（１３）には、回路基板（１５）よりも搭載面（１５ａ）側に突出する第１の保持部（２５）と、回路基板（１５）よりも搭載面（１５ａ）側に突出して第１の保持部（２５）と対向する第２の保持部（２６）が形成され、保護チューブ（４１）は、第１の保持部（２５）と第２の保持部（２６）との間に挟み込まれて保持される。

Description

本発明は、外部から電源を供給するためのリード線を備える電動機および換気扇に関する。

電動機であるＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）ブラシレスモーターは、鉄心と巻線とを有するステーターと、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るシャフトと、シャフトを回転可能に支持する軸受と、ステーターに設けられた端子台と、外部から電源を供給するためのリード線と、を備える。特許文献１に開示された電動機では、結束バンドを用いて端子台にリード線が固定されている。

特許第５８０５３０８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された電動機では、リード線の固定に結束バンドを用いているため、部品点数が増加したり工数が増加したりしてしまうという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、リード線の固定に必要な部品点数の削減および工数の削減を図ることのできる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、筒状形状のステーターと、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、中心軸に沿った方向におけるステーターの一端側に設けられた基板ケースと、基板ケースを挟んでステーターの反対側に設けられた回路基板と、回路基板のうちステーター側を向く面の反対面である搭載面に設けられた接続部と、接続部に接続されたリード線と、リード線の周囲を覆う保護チューブと、を備える。基板ケースには、回路基板よりも搭載面側に突出する第１の保持部と、回路基板よりも搭載面側に突出して第１の保持部と対向する第２の保持部が形成され、保護チューブは、第１の保持部と第２の保持部との間に挟み込まれて保持される。

本発明にかかる電動機は、リード線の固定に必要な部品点数の削減および工数の削減を図ることができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる電動機であるＤＣブラシレスモーターの展開図 実施の形態１における回路基板を搭載面側から見た平面図 実施の形態１における基板ケースの平面図 図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図 図３に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図 実施の形態１における基板ケースに回路基板が固定された状態を示す平面図 実施の形態１における基板ケースの変形例１を示す平面図 実施の形態１における基板ケースの変形例２を示す平面図 実施の形態１にかかるＤＣブラシレスモーターを搭載した換気扇の断面図

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。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電動機であるＤＣブラシレスモーターの展開図である。電動機であるＤＣブラシレスモーター１では、フレーム２とブラケット３とで構成される筐体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。ブラケット３は、天面を有する円筒形状を呈しており、金属製である。ブラケット３には、後述するリード線をブラケット３の内側から外側に引き出すための引出し開口３ａが形成されている。

フレーム２の内側には、筒状形状のステーター４が圧入されている。ステーター４は、インシュレーター１６を介して鉄心５にコイル６が巻回されて構成される。ステーター４には、出力ピン１４が設けられている。

ステーター４の内側には、円環形状のローター７が配置される。ローター７には、ステーター４の中心軸Ｃに沿って延びるシャフト８が連結される。シャフト８の一端側は、フレーム２の外部に突出する。

シャフト８には、ローター７との連結部分よりもフレーム２側に第２の軸受け９が設けられ、ローター７との連結部分よりもブラケット３側に第１の軸受け１０が設けられる。各軸受け９，１０は、中心軸Ｃを中心としてシャフト８を回転可能に保持する。第２の軸受け９はフレーム２に形成されたハウジングに保持される。第１の軸受け１０は、ブラケット３に形成されたハウジング１２に保持される。

中心軸Ｃに沿った方向におけるステーター４の一端４ａ側には基板ケース１３が固定されている。基板ケース１３を挟んだステーター４の反対側には回路基板１５が設けられている。

図２は、実施の形態１における回路基板１５を搭載面１５ａ側から見た平面図である。回路基板１５のうちステーター４側を向く面の反対の面となる搭載面１５ａには、電子部品３１が搭載されている。電子部品３１は、駆動部、制御部または電源部の機能を構成する。駆動部には、ワンチップインバータＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）またはＩＧＢＴ（Ｉｎｓｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のディスクリート素子を６個とモータードライバＩＣを組合せた三相ブリッジドライバを用いた構成が例示される。また、制御部には、マイコンまたはＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）を用いた構成が例示される。

回路基板１５には、後述する基板ケース１３に形成された第１の保持部２５と第２の保持部２６とを貫通させる切欠き３０が形成されている。なお、切欠き３０は、第１の保持部２５と第２の保持部２６とを貫通させることができればよく、孔で形成されていてもよい。

回路基板１５には、後述する基板ケース１３に形成された支持部１８を貫通させる貫通孔３２が形成されている。また、回路基板１５には、後述するリード線が接続されるコネクタである接続部２７が形成されている。

図１に戻って、ステーター４の出力ピン１４は、基板ケース１３に形成された図示しない貫通孔を貫通して、基板ケース１３よりも回路基板１５の搭載面１５ａ側に突出する。出力ピン１４は、はんだ付け等により回路基板１５と導電接続される。

図３は、実施の形態１における基板ケース１３の平面図である。図４は、図３に示すＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図５は、図３に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図６は、実施の形態１における基板ケース１３に回路基板１５が固定された状態を示す平面図である。図４および図５では、基板ケース１３に固定された状態の回路基板１５を破線で示している。

基板ケース１３には、回路基板１５を位置決めする突起１３ａが設けられている。また、基板ケース１３には、ねじ用の下穴１３ｂが形成されている。突起１３ａで位置決めした回路基板１５を、下穴１３ｂにねじをねじ込んで固定することで、基板ケース１３への回路基板１５の固定および位置決めが行われる。

基板ケース１３には、基板ケース１３に固定された回路基板１５よりも搭載面１５ａ側に突出する第１の保持部２５と、回路基板１５よりも搭載面１５ａ側に突出して第１の保持部２５と対向する第２の保持部２６が形成されている。図６に示すように、第１の保持部２５よりも第２の保持部２６のほうが接続部２７に近い位置に形成されている。

第１の保持部２５は、中心軸Ｃに沿って見た場合に、対向面２５ａを有するコ字形状に形成されている。第２の保持部２６は、中心軸Ｃに沿って見た場合に、対向面２６ａを有するコ字形状に形成されている。第１の保持部２５に形成された対向面２５ａと第２の保持部２６に形成された対向面２６ａとが互いに対向する。中心軸Ｃに沿って見た場合に、第１の保持部２５に形成された対向面２５ａの幅よりも、第２の保持部２６に形成された対向面２６ａの幅のほうが狭い。

基板ケース１３には、基板ケース１３に固定された回路基板１５よりも搭載面１５ａ側に突出する支持部１８が形成されている。

図６に示すように、リード線４０の先端に設けられたコネクタ４０ａが、回路基板１５の接続部２７に接続される。リード線４０は、回路基板１５の搭載面１５ａ上を引き回されて、ブラケット３に形成された引出し開口３ａからブラケット３の外部に引き出される。リード線４０は、保護チューブ４１によって周囲を覆われている。ＤＣブラシレスモーター１では、図示を省略した制御部からの制御指令によって、リード線４０を介して外部電源からコイル６に電力が供給されることで、ローター７を回転させる駆動トルクが発生する。

基板ケース１３と回路基板１５とが、フレーム２およびブラケット３からなる筐体の内部に収容された状態で、第１の保持部２５と第２の保持部２６は、引出し開口３ａと対向する位置に配置される。したがって、リード線４０および保護チューブ４１は、引出し開口３ａから引き出される部分で、第１の保持部２５と第２の保持部２６の近傍を通過する。そのため、第１の保持部２５の対向面２５ａと第２の保持部２６の対向面２６ａとの間に保護チューブ４１を押し込むことが可能となる。対向面２５ａとの対向面２６ａと間に挟み込まれて保護チューブ４１が保持されることで、リード線４０および保護チューブ４１が固定される。したがって、リード線４０を固定するために結束バンド等の部材を用いる必要がないため、部品点数の削減および工数の削減を図ることができる。また、第１の保持部２５と第２の保持部２６とによってリード線４０が固定されることで、リード線４０に外力が加えられた際にコネクタ４０ａに応力が加わりにくくなるため、コネクタ４０ａと接続部２７との接続状態が安定して維持される。

また、上述したように、中心軸Ｃに沿って見た場合に、第１の保持部２５に形成された対向面２５ａの幅よりも、第２の保持部２６に形成された対向面２６ａの幅のほうが狭くなっている。第１の保持部２５よりも接続部２７の近くに設けられる第２の保持部２６は、リード線４０の屈曲部分の内側から保護チューブ４１に当接する。この第２の保持部２６の対向面２６ａの幅が広いと、引出し開口３ａから引き込まれてからリード線４０が屈曲するまでに必要な距離が長くなることで、接続部２７に向けたリード線４０を急な角度で曲げる必要が生じる場合がある。一方、本実施の形態１では、第１の保持部２５に形成された対向面２５ａの幅よりも、第２の保持部２６に形成された対向面２６ａの幅のほうが狭くなっているので、引出し開口３ａから引き込まれてからリード線４０が屈曲するまでに必要な距離を短くして、リード線４０の曲りを緩やかにすることができる。これにより、急な曲りによるリード線４０の断線を生じにくくすることができる。

また、図６に示すように、支持部１８は、第１の保持部２５および第２の保持部２６と接続部２７との間かつリード線４０とシャフト８の間となる位置に設けられている。これにより、リード線４０がシャフト８側に寄ってしまうことでブラケット３のハウジング１２と回路基板１５とに潰されて断線してしまうことを防ぐことができる。なお、支持部１８は、図３に示すように、中心軸Ｃに沿って見た場合に円弧形状となるものに限られず、例えば長方形形状であってもよい。

また、一般的に回路基板１５よりも基板ケース１３のほうが強度を高くしやすい。第１の保持部２５および第２の保持部２６を回路基板１５ではなく基板ケース１３に形成することで、第１の保持部２５および第２の保持部２６の強度を高めて、リード線４０をより確実に固定することが可能となる。

図７は、実施の形態１における基板ケース１３の変形例１を示す平面図である。図７に示すように、第１の保持部２５と第２の保持部２６は中心軸Ｃに沿って見た場合に長方形形状で形成されていてもよい。図８は、実施の形態１における基板ケース１３の変形例２を示す平面図である。図８に示すように、第１の保持部２５と第２の保持部２６は中心軸Ｃに沿って見た場合に円形形状で形成されていてもよい。

図９は、実施の形態１にかかるＤＣブラシレスモーター１を搭載した換気扇１９の断面図である。換気扇１９の筐体３３にはＤＣブラシレスモーター１が搭載され、シャフト８には送風ファン２０が取付けられている。筐体３３は天井板２１に埋込設置された後、グリル２２が下から取付けられる。

ＤＣブラシレスモーター１を通電駆動すると、駆動トルクが発生し送風ファン２０を回転させる。送風ファン２０が回転すると、図９に矢印で示す空気の流れが発生する。

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 ＤＣブラシレスモーター、２ フレーム、３ ブラケット、３ａ 引出し開口、４ ステーター、４ａ 一端、５ 鉄心、６ コイル、７ ローター、８ シャフト、９ 第２の軸受け、１０ 第１の軸受け、１２ ハウジング、１３ 基板ケース、１４ 出力ピン、１５ 回路基板、１５ａ 搭載面、１６ インシュレーター、１８ 支持部、１９ 換気扇、２０ 送風ファン、２１ 天井板、２２ グリル、２５ 第１の保持部、２６ 第２の保持部、２７ 接続部、３１ 電子部品、３２ 貫通孔、３３ 筐体、４０ リード線、４１ 保護チューブ。

Claims (6)

1. 筒状形状のステーターと、
   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、
   前記中心軸に沿った方向における前記ステーターの一端側に設けられた基板ケースと、
   前記基板ケースを挟んで前記ステーターの反対側に設けられた回路基板と、
   前記回路基板のうち前記ステーター側を向く面の反対面である搭載面に設けられた接続部と、
   前記接続部に接続されたリード線と、
   前記リード線の周囲を覆う保護チューブと、を備え、
   前記基板ケースには、前記回路基板よりも前記搭載面側に突出する第１の保持部と、前記回路基板よりも前記搭載面側に突出して前記第１の保持部と対向する第２の保持部が形成され、
   前記保護チューブは、前記第１の保持部と前記第２の保持部との間に挟み込まれて保持されることを特徴とする電動機。
2. 前記回路基板には、前記第１の保持部と前記第２の保持部とを通過させる切欠きが形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記基板ケースには、前記第１の保持部および前記第２の保持部と前記接続部との間かつ前記リード線と前記シャフトの間となる位置に設けられて、前記回路基板よりも前記搭載面側に突出する支持部が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
4. 前記回路基板には、前記支持部を通過させる孔が形成されることを特徴とする請求項３に記載の電動機。
5. 前記第１の保持部よりも前記第２の保持部のほうが前記接続部に近い位置に形成されており、
   前記第１の保持部と前記第２の保持部との互いに対向する対向面は、前記中心軸に沿って見た場合に、前記第２の保持部の対向面の幅のほうが前記第１の保持部の対向面の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電動機。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の電動機と、
   前記電動機の前記シャフトに連結された送風ファンと、を備えることを特徴とする換気扇。

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