(57)【要約】  電動機は、筒状形状を呈するステーター３と、ステーター３を内部に収容するフレームと、ステーター３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、ローターに対して中心軸に沿った一方側に設けられて、中心軸を中心として回転可能にシャフトを保持する第１の軸受けと、軸受けを挟んでローターの反対側に設けられて、軸受けを保持するブラケット７と、ブラケット７を挟んで軸受けの反対側に設けられた基板９と、基板９に搭載されてローターの位置を検出する位置検出部と、ブラケット７を基板９側に付勢する付勢力を付与する付勢力付与部と、を備える電動機であって、ステーター３およびブラケット７の一方側には凸部７ｅが形成され、ステーター３およびブラケット７の他方側には凹部３ｅが形成され、凹部３ｅに凸部７ｅが圧入されている。
2016063347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状形状を呈するステーターと、
前記ステーターを内部に収容するフレームと、
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、
前記ローターに対して前記中心軸に沿った一方側に設けられて、前記中心軸を中心として回転可能に前記シャフトを保持する第１の軸受けと、
前記第１の軸受けを挟んで前記ローターの反対側に設けられて、前記第１の軸受けを保持するブラケットと、
前記ブラケットを挟んで前記第１の軸受けの反対側に設けられた基板と、
前記基板に搭載されて前記ローターの位置を検出する位置検出部と、
前記ブラケットを前記基板側に付勢する付勢力を付与する付勢力付与部と、を備える電動機であって、
前記ステーターおよび前記ブラケットの一方側には凸部が形成され、
前記ステーターおよび前記ブラケットの他方側には凹部が形成され、
前記凹部に前記凸部が圧入されていることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記付勢力付与部は、前記第１の軸受けと前記ブラケットとの間に設けられて前記第１の軸受けと前記ブラケットとを前記中心軸に沿って離間させる方向に力を作用させるスプリングであることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記ローターに対して前記中心軸に沿った他方側に設けられて、前記中心軸を中心として回転可能に前記シャフトを保持する第２の軸受けをさらに備え、
前記第２の軸受けは、前記フレームに保持されて、
前記付勢力付与部は、前記第２の軸受けと前記フレームとの間に設けられて前記第２の軸受けと前記フレームとを前記中心軸に沿って離間させる方向に力を作用させるスプリングであることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項４】
前記ブラケットは、樹脂製であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の電動機。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１つに記載の電動機と、
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、を備えることを特徴とする換気扇。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステーターとローターとを備える電動機および換気扇に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ステーターの内側にローターが配置され、ローター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けと、軸受けを保持するブラケットと、ブラケットを挟んで軸受けの反対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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２５３８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されるような電動機では、軸受けに荷重を付与するために、軸受けとブラケットとの間にスプリングが挿入される場合がある。スプリングは、軸受けとブラケットとを離間させる方向に力を付与する。このスプリングは、ブラケットを基板側に付勢する付勢力をブラケットに対して付与する。ここで、ステーターには、基板側に向けて延びるピンが立設されており、そのピンがブラケットを貫通するとともに、基板に接合されている。基板とステーターとの間にはブラケットがあるため、スプリングが付与する付勢力によってブラケットがずれてしまうことで、基板の位置にもずれが生じる場合がある。電動機の組み立て工程において、基板の位置がずれたままピンとの接合が行われると、電動機の組み立て後に接合部分に応力が加わり、接合信頼性が低下してしまう場合がある。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ブラケットを基板側に付勢する付勢力に抗して、基板の位置のずれを抑えることのできる電動機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、筒状形状を呈するステーターと、ステーターを内部に収容するフレームと、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、ローターに対して中心軸に沿った一方側に設けられて、中心軸を中心として回転可能にシャフトを保持する第１の軸受けと、第１の軸受けを挟んでローターの反対側に設けられて、第１の軸受けを保持するブラケットと、ブラケットを挟んで第１の軸受けの反対側に設けられた基板と、基板に搭載されてローターの位置を検出する位置検出部と、ブラケットを基板側に付勢する付勢力を付与する付勢力付与部と、を備える電動機であって、ステーターおよびブラケットの一方側には凸部が形成され、ステーターおよびブラケットの他方側には凹部が形成され、凹部に凸部が圧入されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にかかる電動機は、ブラケットを基板側に付勢する付勢力に抗して、基板の位置のずれを抑えることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるＤＣブラシレスモーターの側面図
【図２】図１に示すＡ部分を拡大した部分拡大断面図
【図３】ステーターの平面図
【図４】図３に示すＢ−Ｂ線に沿って見た断面図
【図５】ブラケットをブラケットハウジング側から見た図
【図６】図５に示す矢印Ｃに沿ってブラケットを見た図
【図７】本発明の実施の形態２にかかる換気扇の断面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかるＤＣブラシレスモーターの側面図である。図２は、図１に示すＡ部分を拡大した部分拡大断面図である。図３は、ステーターの平面図である。図４は、図３に示すＢ−Ｂ線に沿って見た断面図である。図１では、中心軸３０よりも左側を断面図として示している。また、図１では、図面の理解容易化のためにハッチングを省略している。
【００１１】
電動機であるＤＣブラシレスモーター１では、フレーム２とカバー８とで構成される外郭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。フレーム２の内径には、筒状形状を呈するステーター３が圧入されている。ステーター３は、鉄心３ａにコイル３ｂが巻回されて構成される。
【００１２】
ステーター３の内側には、円環形状を呈するローター６ｂが配置される。ローター６ｂには、ステーター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、反対側である他端側を後側という。
【００１３】
シャフト６ａには、ローター６ｂとの連結部分よりも前側に第２の軸受けである前側軸受け４ａが設けられ、ローター６ｂとの連結部分よりも後側に第１の軸受けである後側軸受け４ｂが設けられる。各軸受け４ａ，４ｂは、中心軸３０を中心としてシャフト６ａを回転可能に保持する。前側軸受け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。
【００１４】
後側軸受け４ｂを挟んでローター６ｂの反対側となる位置に、後側軸受け４ｂを保持するブラケット７が設けられる。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、後側軸受け４ｂを保持するブラケットハウジング７ｄが形成されている。ブラケット７と後側軸受け４ｂとの間には、付勢力付与部であるスプリング５が設けられている。スプリング５は、後側軸受け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、後側軸受け４ｂが適切に動作するために必要な力が後側軸受け４ｂに加えられる。また、スプリング５によって、ブラケット７を基板９側に付勢する付勢力がブラケット７に付与される。
【００１５】
図５は、ブラケット７をブラケットハウジング７ｄ側から見た図である。図６は、図５に示す矢印Ｃに沿ってブラケット７を見た図である。ブラケット７は、フレーム２の開放部分を塞ぐように、全体として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７ｃであり、図２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。
【００１６】
ブラケット７には、図２および図５に示すように、フレーム２側に突出するブラケット突起７ａと、カバー８側に突出するカバー側突起７ｂが形成されている。ブラケット突起７ａは、フレーム２の内周に沿うようにフレーム２の内側に挿入される。カバー側突起７ｂは、カバー８の内周に沿うようにカバー８の内側に挿入される。ブラケット突起７ａをフレーム２の内側に挿入し、カバー側突起７ｂをカバー８の内側に挿入することで、ハウジング２ａの中心とブラケットハウジング７ｄの中心とが位置合わせされる。フレームフランジ２ｂと、ブラケットフランジ７ｃと、カバーフランジ８ａとが、ねじ止め固定される。
【００１７】
ブラケット７を挟んだ後側軸受け４ｂの反対側には、基板９が設けられている。基板９には、ローター６ｂの位置を検出する位置検出部であるホールＩＣ３１、ローター６ｂを回転させるための駆動回路、電源回路およびマイコンを構成する電子部品が取り付けられている。なお、駆動回路および電子部品の図示は省略している。
【００１８】
ブラケットフランジ７ｃ、フレームフランジ２ｂ、カバーフランジ８ａには、ＤＣブラシレスモーター１を製品にネジ止め固定するための穴が形成される。ＤＣブラシレスモーター１が固定される製品の一例には、換気扇が挙げられる。
【００１９】
図３および図４に示すように、ステーター３は、コイル３ｂとの絶縁を目的として樹脂で成型されたインシュレーター３ｄを鉄心３ａに取り付けたあと、コイル３ｂを巻線して構成される。ステーター３には、基板９に向けて突出するピン３ｃが形成されている。コイル３ｂの端面は、ピン３ｃと電気的に接合されている。ピン３ｃは、ブラケット７を貫通し、基板９にまで到達し、基板９と接合されている。基板９とピン３ｃとの接合は、半田を用いた接合が一例に挙げられる。
【００２０】
基板９には、外部から商用交流電源が投入され、電源回路にて交流電源が直流電圧に変換され、それぞれの素子に応じた電圧で電源の供給が行われる。基板９に搭載された駆動回路は、ピン３ｃを通してコイル３ｂに対して意図した方向に電流が流れるように交流電圧を発生させる。コイル３ｂに流れる電流によってシャフト６ａが回転する。
【００２１】
マイコンは、位置検出部であるホールＩＣ３１の信号を元に、ＤＣブラシレスモーター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モーター相電流位相が同位相になるように制御を行う。誘起電圧位相とモーター相電流位相が同位相となることでＤＣブラシレスモーター１の効率化を図ることができる。
【００２２】
図２、図３および図４に示すように、ステーター３の鉄心３ａには、凹部３ｅが形成されている。図２、図５および図６に示すように、ブラケット７のブラケット突起７ａには、ステーター３側に突出する凸部７ｅが形成されている。凹部３ｅと凸部７ｅは、中心軸３０に沿って見た場合に互いに重なる位置に形成されている。また、ＤＣブラシレスモーター１を組み立てる際に、凸部７ｅは凹部３ｅに圧入される。凹部３ｅへの凸部７ｅの圧入強度は、スプリング５によって付与される付勢力よりも大きい。図６に示すように、凸部７ｅの先端にはテーパが設けられている。これにより、凹部３ｅへの凸部７ｅの挿入性の向上を図ることができる。
【００２３】
以上説明したＤＣブラシレスモーター１によれば、凹部３ｅと凸部７ｅとの嵌め合いによって、ステーター３とブラケット７との相互の位置決めを行うことができる。また、凸部７ｅが凹部３ｅに圧入されるため、スプリング５によって付与される付勢力によってブラケット７が基板９側にずれて外れまたは浮きが生じることを抑えることができる。したがって、ブラケット７によって基板９がずらされてしまうことを抑えることができる。すなわち、スプリング５によって付与される付勢力によって、基板９がずれることを抑えることができる。
【００２４】
そのため、適切な位置で基板９とピン３ｃとを接合させることができる。ここで、基板９がずれたままピン３ｃと接合されると、その後の組み立て工程において、基板９が適切な位置へと戻された場合に、基板９とピン３ｃとの接合部分に応力が加わり、接合信頼性が低下してしまう場合がある。一方、本実施の形態１にかかるＤＣブラシレスモーター１では、基板９のずれを抑えることができるため、ピン３ｃと基板９との接合信頼性の向上を図ることができる。これにより、ＤＣブラシレスモーター１の信頼性の向上を図ることができる。なお、ブラケット７側に凹部が形成され、ステーター３側に凸部が形成されても構わない。
【００２５】
また、ブラケット７が樹脂製で絶縁性を有するため、コイル３ｂ、ピン３ｃおよび基板９と、フレーム２およびカバー８との径方向への沿面距離が確保しやすくなる。また、中心軸３０に沿った方向については、コイル３ｂとブラケット７とを接触させることが可能となり、ブラケット７と基板９とを接触させることも可能となる。したがって、コイル３ｂとブラケット７との距離、および基板９とブラケット７との距離の短縮化を図ることで、ＤＣブラシレスモーター１の小型化を図ることができる。なお、ブラケット７は樹脂製のものに限られない。ブラケット７は金属製であってもよい。
【００２６】
また、前側軸受け４ａとフレーム２との間に、前側軸受け４ａとフレーム２とを離間させる方向に力を加えるスプリングが挿入されていてもよい。このスプリングによっても、ブラケット７を基板９側に付勢する付勢力が付与される。前側軸受け４ａ側と後側軸受け４ｂ側の両方にスプリングが挿入される場合には、前側軸受け４ａ側に挿入されるスプリングと、後側軸受け４ｂ側に挿入されるスプリング５とによって付与される付勢力よりも、凹部３ｅへの凸部７ｅの圧入強度が大きくなるように設定することが好ましい。
【００２７】
実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２にかかる換気扇の断面図である。図７では、図面の理解の容易化のために一部のハッチングを省略している。換気扇１１は、上記実施の形態１で説明したＤＣブラシレスモーター１がボディ１２に取り付けられて構成される。ＤＣブラシレスモーター１のシャフト６ａの先端には、羽根１３が固定されている。
【００２８】
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。ＤＣブラシレスモーター１のシャフト６ａが回転し、羽根１３も回転することで、図７の矢印Ｄで示す空気の流れが発生する。
【００２９】
図１で示したように、ＤＣブラシレスモーター１は基板９が設けられる回路部と、ローター６ｂおよびステーター３が設けられるモーター部とがブラケット７で仕切られている。そのため、モーター部は空気の流れにさらされるが回路部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い。したがって、ＤＣブラシレスモーター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、浴室が一例に挙げられる。また、ＤＣブラシレスモーター１の小型化によって、換気扇１１の小型化を図ることができる。これにより、スペースの限られた天井裏に設置しやすい換気扇１１とすることができる。
【００３０】
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。
【符号の説明】
【００３１】
１  ＤＣブラシレスモーター（電動機）、２  フレーム、２ａ  ハウジング、３  ステーター、３ａ  鉄心、３ｂ  コイル、３ｃ  ピン、３ｅ  凹部、４ａ  前側軸受け（第２の軸受け）、４ｂ  後側軸受け（第１の軸受け）、５  スプリング（付勢力付与部）、６ａ  シャフト、６ｂ  ローター、７  ブラケット、７ｅ  凸部、９  基板、１１  換気扇、１２  ボディ、１３  羽根、３０  中心軸、３１  ホールＩＣ（位置検出部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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