(57)【特許請求の範囲】
【請求項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となる搭載面に設けられた発熱部品と、
前記搭載面側を覆う筐体と、
前記筐体のうち前記回路基板と対向する対向面と前記発熱部品との間に設けられる伝熱部品と、を備え、
前記基板ケースには、前記回路基板に向けて延出され前記回路基板よりも前記対向面側に突出する延出部が設けられ、
前記伝熱部品には、前記延出部が係合する第１の係合部が形成されていることを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記回路基板には、前記延出部が貫通する穴が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記基板ケースには、前記回路基板側に向けて突出して前記回路基板を支持する突起部が形成され、
前記突起部には、ねじ用の下穴が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電動機。
【請求項４】
前記伝熱部品と前記発熱部品との間に設けられる絶縁部品をさらに備え、
前記絶縁部品には、前記延出部が係合する第２の係合部が形成されてい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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発熱部品が搭載された回路基板を備える電動機および換気扇に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、軸受を保持するとともにステーターを収容する筐体と、を備える。また、筐体の内部には、発熱部品である電子部品が搭載された回路基板と、回路基板を固定する基板ケースと、電子部品から発生する熱を筐体へ伝熱する伝熱部品とが設けられている。特許文献１では、固定部材であるねじを用いて伝熱部品が筐体内に固定された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２０１５−１４４５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した電動機では、固定部材であるねじを用いて伝熱部品を固定しているため、部品点数の増加および組立工程の増加を招くといった課題がある。また、筐体の外部から固定部材を取り付けるため、筐体よりも固定部材が突出して電動機の体格が増大するといった課題がある。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、部品点数の削減、組立工程の削減および電動機の体格の増大の抑制を図りつつ伝熱部品を筐体の内部で固定す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、本発明にかかる電動機は、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、を備える。また、本発明にかかる電動機は、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となる搭載面に設けられた発熱部品と、搭載面側を覆う筐体と、筐体のうち回路基板と対向する対向面と発熱部品との間に設けられる伝熱部品と、を備える。基板ケースには、回路基板に向けて延出され回路基板よりも対向面側に突出する延出部が設けられる。伝熱部品には、延出部が係合する第１の係合部が形成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、部品点数の削減および電動機の体格の縮小を図りつつ伝熱部品を筐体の内部で固定す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にかかる電動機であるＤＣブラシレスモーターの展開図
【図２】実施の形態１におけるステーターとブラケットの間となる部分の構成を断面で模式的に示す図
【図３】実施の形態１における回路基板を搭載面側から見た図
【図４】実施の形態１における基板ケースの平面図
【図５】図４に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図
【図６】実施の形態１における伝熱部品の平面図
【図７】実施の形態１における伝熱部品の変形例１を示す図
【図８】実施の形態１における伝熱部品の変形例２を示す図
【図９】実施の形態１における伝熱部品の変形例３を示す図
【図１０】本発明の実施の形態２にかかるＤＣブラシレスモーターの展開図
【図１１】実施の形態２におけるステーターとブラケットの間となる部分の構成を断面で模式的に示す図
【図１２】実施の形態２における絶縁部品の平面図
【図１３】実施の形態１にかかるＤＣブラシレスモーターまたは実施の形態２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
【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。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。
【００１１】
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。
【００１２】
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に保持される。
【００１３】
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。図２は、実施の形態１におけるステーター４とブラケット３の間となる部分の構成を断面で模式的に示す図である。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。
【００１４】
図３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、発熱部品である電子部品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。
【００１５】
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。
【００１６】
図４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５は、図４に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。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。
【００１７】
基板ケース１３には、回路基板１５に向けて延出された延出部１７が設けられている。延出部１７は、回路基板１５に形成された貫通穴３０ａ，３０ｂを貫通する。本実施の形態１では、２本の延出部１７が設けられた例を示しているが、３本以上設けられていてもよい。延出部１７は、回路基板１５よりも対向面３ａ側に突出する長さで形成されている。対向面３ａは、ブラケット３のうち回路基板１５の搭載面１５ａと対向する面である。延出部１７の形状は、三角柱形状となっている。延出部１７は、絶縁性の材料で形成されており、例えば樹脂で形成されている。
【００１８】
図２に示すように、ブラケット３の対向面３ａと電子部品３１との間には伝熱部品４０が設けられている。伝熱部品４０は、電子部品３１で発生する熱をブラケット３へと伝熱する。伝熱部品４０は、例えば金属製である。
【００１９】
図６は、実施の形態１における伝熱部品４０の平面図である。伝熱部品４０には、延出部１７が挿入されて延出部１７が係合する第１の係合部１８が形成されている。本実施の形態１では、第１の係合部１８は中心軸Ｃに沿った方向に延びる溝である。また、第１の係合部１８は、平面視において台形形状の溝であり、平面視において三角形形状である延出部１７のうち２つの頂点を溝内に収容する。これにより、中心軸Ｃに対して垂直な方向への伝熱部品４０の移動を規制して伝熱部品４０をより確実に固定することができる。
【００２０】
図２に示すように、伝熱部品４０と電子部品３１との間には放熱シート３２が配置される。放熱シート３２は放熱性と弾性を持つ材質で構成される。放熱シート３２は、伝熱部品４０と電子部品３１との間で挟み込まれて圧縮されることで、中心軸Ｃに対して垂直な方向への移動が規制される。放熱シート３２は、粘着性を有する場合もある。放熱シート３２には、熱伝導性に優れたシリコーンゲルが挙げられる。
【００２１】
このように、ねじを用いずに基板ケース１３に形成された延出部１７を用いて伝熱部品４０を固定することができるので、ねじを締結するような組立工程の削減を図ることができる。また、伝熱部品４０の固定にねじを用いないため、部品点数の削減を図ることができる。また、伝熱部品４０を固定する延出部１７が筐体の内部に設けられているので、ＤＣブラシレスモーター１の体格の増大を抑えることができる。
【００２２】
また、回路基板１５を貫通する延出部１７が絶縁性の材料で形成されているため、延出部１７との間に絶縁距離を保つための領域を回路基板１５に設ける必要がない。そのため、金属製のねじを用いて回路基板１５を固定する場合に比べて、回路基板１５の実装面積の減少を抑えることができる。
【００２３】
図７は、実施の形態１における伝熱部品４０の変形例１を示す図である。図７に示すように、平面視における第１の係合部１８の形状を矩形形状としてもよい。この場合には、第１の係合部１８に係合される延出部１７の形状を四角柱形状とする。
【００２４】
図８は、実施の形態１における伝熱部品４０の変形例２を示す図である。図８に示すように、平面視における第１の係合部１８を円形形状の穴としてもよい。この場合には、第１の係合部１８に係合される延出部１７の形状を円柱形状とする。なお、穴の形状は円形形状に限られない。
【００２５】
図９は、実施の形態１における伝熱部品４０の変形例３を示す図である。ブラケット３の形状によっては、平面視における伝熱部品４０の形状を、円弧形状ではなく、図９に示すように矩形形状としてもよい。
【００２６】
なお、ＤＣブラシレスモーター１は、外部電源が電源部へ供給されると、制御部からの制御指令により駆動部がコイル６を通電駆動することで、シャフト８に負荷が接続されたローター７を回転させるための駆動トルクを発生させる。
【００２７】
実施の形態２．
図１０は、本発明の実施の形態２にかかるＤＣブラシレスモーター５０の展開図である。図１１は、実施の形態２におけるステーター４とブラケット３の間となる部分の構成を断面で模式的に示す図である。なお、上記実施の形態１と同様の構成については同様の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２８】
本実施の形態２では、伝熱部品４０と電子部品３１との間に絶縁部品２６が挟み込まれる。絶縁部品２６は、絶縁性の材料で形成されており、伝熱部品４０と電子部品３１との間を絶縁する。
【００２９】
絶縁部品２６は、上記実施の形態１で示した放熱シート３２に比べて弾性および粘着性を有しておらず、伝熱部品４０と電子部品３１との間に挟み込まれるだけでは十分に固定されない場合がある。また、上記実施の形態１で示した放熱シート３２に比べて電気絶縁性に優れている。絶縁部品２６には、ポリエステルフィルムまたは熱伝導性に優れたシリコーンゴムが挙げられる。
【００３０】
図１２は、実施の形態２における絶縁部品２６の平面図である。絶縁部品２６には、延出部１７に係合する第２の係合部２７が形成されている。第１の係合部１８が形成された伝熱部品４０と同様に、第２の係合部２７を延出部１７に係合させることで絶縁部品２６を基板ケース１３に固定することができる。
【００３１】
これにより、ねじを用いずに基板ケース１３に形成された延出部１７を用いて絶縁部品２６を固定することができるので、ねじを締結するような組立工程の削減を図ることができる。また、伝熱部品４０の固定にねじを用いないため、部品点数の削減を図ることができる。また、絶縁部品２６を固定する延出部１７が筐体の内部に設けられているので、ＤＣブラシレスモーター５０の体格の増大を抑えることができる。
【００３２】
なお、伝熱部品４０と同様に、絶縁部品２６の平面視における形状および第２の係合部２７の形状は適宜変更可能である。
【００３３】
図１３は、実施の形態１にかかるＤＣブラシレスモーター１または実施の形態２にかかるＤＣブラシレスモーター５０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またはＤＣブラシレスモーター５０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。
【００３４】
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１３に矢印で示す空気の流れが発生する。
【００３５】
図１３に示すようにＤＣブラシレスモーター１，５０のブラケット３は換気扇１９の筐体３３の外側に突出しており、ＤＣブラシレスモーター１，５０の体格の増大は換気扇１９の体格の増大につながる。上述したようにＤＣブラシレスモーター１，５０は体格の増大が抑えられるので、換気扇１９の小型化を図ることができる。したがって、スペースの限られた天井裏などに換気扇１９を設置しやすくなる。
【００３６】
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】
【００３７】
１，５０  ＤＣブラシレスモーター、２  フレーム、３  ブラケット、３ａ  対向面、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、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、１７  延出部、１８  第１の係合部、１９  換気扇、２０  送風ファン、２１  天井板、２２  グリル、２６  絶縁部品、２７  第２の係合部、３０ａ，３０ｂ  貫通穴、３１  電子部品、３２  放熱シート、３３  筐体、４０  伝熱部品。
【図１】
0006735923.tif 000002
【図２】
0006735923.tif 000003
【図３】
0006735923.tif 000004
【図４】
0006735923.tif 000005
【図５】
0006735923.tif 000006
【図６】
0006735923.tif 000007
【図７】
0006735923.tif 000008
【図８】
0006735923.tif 000009
【図９】
0006735923.tif 000010
【図１０】
0006735923.tif 000011
【図１１】
0006735923.tif 000012
【図１２】
0006735923.tif 000013
【図１３】
0006735923.tif 000014