(57)【要約】      （修正有）【課題】電子部品コストを低減し、電子部品実装の生産コストを低減するモータを提供する。【解決手段】モータ１２および送風ファン１の低速回転構造は、電機子１２２２が、磁性体で形成され、円環状のコアバックから径方向外方に向けて突出した複数のティースを有するステータコア４１と、ステータコア４１に導電線が巻回されて形成されるコイル４４と、を備える。コイル４４は、導電線が所定の方向に巻回される正巻きコイルと、所定の方向とは逆方向に巻回される逆巻きコイルと、で構成される。【選択図】図１
2012147615.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータ部と、
中心軸を中心として回転するロータ部と、
前記ロータ部を前記ステータ部に対して回転可能に支持する軸受機構と、
を備え、
前記ロータ部が、
有蓋略円筒状のヨークと、
前記ヨークの内側に取り付けられた界磁用磁石と、
を備え、
前記ステータ部が、
前記ヨークの内側に配置され、前記界磁用磁石との間でトルクを発生する電機子と、
前記電機子と電気的に接続される回路基板と、
を備え、
前記電機子が、
磁性体で形成され、円環状のコアバックから径方向外方に向けて突出した複数のティースを有するステータコアと、
前記ステータコアに導電線が巻回されて形成されるコイルと、
を備え、
前記コイルは、前記導電線が所定の方向に巻回される正巻きコイルと、前記所定の方向とは逆方向に巻回される逆巻きコイルと、で構成されるモータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータにおいて、
前記ステータコアの上部および下部を被覆するインシュレータをさらに備え、
前記インシュレータの上から導電線が巻回されて形成される。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータにおいて、
前記電機子が、掛止部を有しており、
前記正巻きコイルから引出された前記導電線が、前記掛止部に掛止され、前記逆巻きコイルが巻回されている。
【請求項４】
請求項３に記載のモータにおいて、
前記掛止部が、前記インシュレータに保持された導電性のピンである。
【請求項５】
請求項３に記載のモータにおいて
前記掛止部が、前記インシュレータと一体に形成された樹脂部である。
【請求項６】
請求項２から５のいずれかに記載のモータにおいて、
前記インシュレータが、上部インシュレータと下部インシュレータとで構成される。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のモータにおいて、
前記正巻きコイルによって発生する磁束と、前記逆巻きコイルによって発生する磁束とが逆方向である。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載のモータにおいて、
前記正巻きコイルを構成する導電線と前記逆巻きコイルを構成する導電線とが前記回路基板に接続される前記導電線の巻き始めの端部から前記導電線の巻き終わりの端部まで直列に繋がっている。
【請求項９】
請求項８に記載のモータにおいて、
前記導電線の巻き始めの端部から前記導電線の巻き終わりの端部に同一方向の電流が流れる。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のモータにおいて、
前記正巻きコイルの巻回数が、前記逆巻きコイルの巻回数よりも多い。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれかに記載のモータと、
前記モータの前記ロータカップから前記径方向外方へと突出し、前記中心軸を中心とし
て回転することによりエアの流れを発生する複数の翼と、
を備える送風ファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動式のモータおよびそれを用いた送風ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、送風ファンが設置される環境を考慮し、高速回転もしくは低速回転のそれぞれの仕様が使い分けされている。高熱を発する電子部品を冷却する場合には、高速回転によって、送風ファンの風量を増加させ、冷却効率を向上させる。送風ファンに、最低限の冷却特性と低騒音性が要求される場合には、送風ファンを低速回転させる。
【０００３】
送風ファンの高速化のためには、巻き線の線径を太くする方法や、巻き線の巻回数を少なくする方法が挙げられる。これらの方法は、巻き線を変更するのみで対応可能であるため、生産コストの増加には影響ない。一方、送風ファンの低速化のためには、巻き線の線径を細くする方法や、巻き線の巻回数を多くする方法が挙げられる。しかしながら、モータの仕様によっては、上記の方法を用いたとしても低速化が実現できないことがある。この場合、巻き線を構成する導線に直列に抵抗器を繋ぐことで巻き線に流れる電流を低減させ低速回転を実現することができる。また、特許文献1に開示されるスイッチング素子のオン，オフを調整するＰＷＭ（パルス幅変調）制御によって低速回転化を実現することができる。
【特許文献１】特開２００１−１７７９８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の方法を採用した場合、電子部品の実装点数が増加することで、部品コストおよび生産コストの増加してしまう。
【０００５】
本発明は、電子部品コスト低減および電子部品を実装する生産コストの低減を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的なモータは、ステータ部と、中心軸を中心として回転するロータ部と、前記ロータ部を前記ステータ部に対して回転可能に支持する軸受機構と、を備え、前記ロータ部が、有蓋略円筒状のヨークと、前記ヨークの内側に取り付けられた界磁用磁石と、を備え、前記ステータ部が、前記ヨークの内側に配置され、前記界磁用磁石との間でトルクを発生する電機子と、前記電機子と電気的に接続される回路基板と、を備え、前記電機子が、磁性体で形成され、円環状のコアバックから径方向外方に向けて突出した複数のティースを有するステータコアと、前記ステータコアに導電線が巻回されて形成されるコイルと、を備え、前記コイルは、前記導電線が所定の方向に巻回される正巻きコイルと、前記所定の方向とは逆方向に巻回される逆巻きコイルと、で構成される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、電子部品の実装点数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態に係る軸流ファンの断面図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る電機子の平面図である。
【図３】図３は、導電線の巻回を示した模式図である。
【図４】図４は、導電線の巻回を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書では、中心軸Ｊ１方向において、図中の上側を単に「上側」と呼び、図中の下側を単に「下側」と呼ぶ。「上側」および「下側」という表現は、必ずしも重力方向に対する上側および下側と一致する必要はない。
【００１０】
（実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係り、送風ファンである軸流ファン１の断面図である。軸流ファン１は、電動式の単相モータ１２（以下、「モータ１２」という）、複数の翼１１、モータ１２の外周を囲むハウジング１３、および、複数の支持リブ１４を備える。ハウジング１３は、支持リブ１４によりモータ１２に接続される。複数の翼１１は、モータ１２のロータ部１２１に固定されており、複数の支持リブ１４は、モータ１２を支持する。
【００１１】
ハウジング１３および支持リブ１４は、樹脂の射出成形により１つの部材として形成される。ハウジング１３と支持リブ１４は、アルミダイカストにて１つの部材として形成されてもよい。図１では、図示の都合上、翼１１および支持リブ１４の概略形状を中心軸Ｊ１の左右に示す。
【００１２】
モータ１２は、回転体であるロータ部１２１、固定体であるステータ部１２２、および、ステータ部１２２に固定される有底略円筒状の軸受部１２３を備える。モータ１２では、中心軸Ｊ１に沿ってロータ部１２１が、ステータ部１２２に対して上側に位置する。
【００１３】
ロータ部１２１は、有蓋略円筒状のロータカップ１２１１、金属製のヨーク１２１２、略円筒状の界磁用磁石１２１３、および、シャフト１２１４を備える。
【００１４】
金属製のヨーク１２１２は、中心軸Ｊ１を中心とする有概略円筒状である。略円筒状の界磁用磁石１２１３は、ヨーク１２１２を介してロータカップ１２１１の内側に取り付けられる。シャフト１２１４は、ヨーク１２１２の蓋部１２１２ａの中央から下方に突出する。ロータカップ１２１１の外周からは、複数の翼１１が径方向外方へと突出する。
【００１５】
ステータ部１２２は、略円盤状のベース部１２２１、電機子１２２２、略環状の回路基板１２２３を備える。略円盤状のベース部１２２１は、中央の開口に軸受部１２３を有する。電機子１２２２は、軸受部１２３の外側面に取り付けられる。略環状の回路基板１２２３は、電機子１２２２の下側に配置される。ベース部１２２１は、電機子１２２２のロータカップ１２１１の蓋部１２１１ａとは、中心軸Ｊ１方向において反対側に位置する。軸受部１２３を介して電機子１２２２が、ベース部１２２１に間接的に固定される。
【００１６】
電機子１２２２は、ステータコア４１、上部インシュレータ４２および下部インシュレータ４３、並びに、コイル４４を備える。ステータコア４１は、薄板状の珪素鋼板が積層されて形成される。上部インシュレータ４２および下部インシュレータ４３は、ステータコア４１の上部および下部を被覆する。コイル４４は、上部インシュレータ４２および下部インシュレータ４３の上から、導電線４４１が巻回されて形成される。電機子１２２２は、ロータカップ１２１１の内側に配置されて、界磁用磁石１２１３と径方向において対向する。電機子１２２２は、回路基板１２２３を介して外部電源（不図示）から電流が供給されて磁界を発生し、界磁用磁石１２１３との間で、中心軸Ｊ１を中心とするトルクを発生する。尚、導電線４４１の巻回方法の詳細については後述する。
【００１７】
軸受部１２３は、スリーブ１２３１、スリーブハウジング１２３２、および、スラスト軸受部材１２３３を備える。スリーブ１２３１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円筒状をしている。スリーブハウジング１２３２は、スリーブ１２３１の外側面および下部を覆い、有底略円筒状をしている。スラスト軸受部材１２３３は、スリーブハウジング１２３２の内底面上に配置される。
【００１８】
スリーブ１２３１には、ロータ部１２１のシャフト１２１４が挿入されて、シャフト１２１４の下端が、スラスト軸受部材１２３３に当接する。スリーブ１２３１には潤滑油が含浸されており、スリーブハウジング１２３２により、軸受部１２３内に潤滑油が保持される。なお、本発明の軸受部１２３は、スリーブを用いたが、これに限定されることはなく、例えばボールベアリングを用いても良い。
【００１９】
モータ１２では、スリーブ１２３１、スリーブハウジング１２３２、スラスト軸受部材１２３３、シャフト１２１４および潤滑油により、軸受機構１２０が構成される。モータ１２では、ステータ部１２２に対して、ロータ部１２１が回転可能に支持される。アウタロータ型であるモータ１２では、電機子１２２２の周囲にて中心軸Ｊ１を中心として、ロータ部１２１が回転する。それにより、ロータ部１２１から径方向外方に突出する翼１１が回転し、図１中の上側から下側に向かって、中心軸Ｊ１方向のエアの流れが発生する。
【００２０】
図２は、電機子を中心軸Ｊ１上方から見た平面図である。尚、図２は、説明の便宜上、コイル４４の図示を省略する。電機子１２２２は、中心軸Ｊ１を中心とした環状のコアバック部４１１、コアバック部４１１から径方向外方に向けて突出した複数のティース４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄ、隣り合うティース４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄ間に配置される導通ピン保持部４３１、導通ピン保持部４３１に保持される導通ピン４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃを有する。導電線４４１は、導通ピン４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃと導通が図られており、導通ピン４５を介して回路基板１２２３に対して半田付けを行うことで電気的に接続される。
【００２１】
ティース４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄは、径方向に延伸するティース本体部４１２１と、ティース本体部４１２１の径方向外端において周方向両側に延伸したアンブレラ部４１２２と、を有している。上部インシュレータ４２、下部インシュレータ４３は、コアバック部４１１の上下面および外側面、ティース本体部４１２１の上下面および周方向側面、アンブレラ部４１２２の上下面および径方向内方に向いた面を被覆している。
【００２２】
下部インシュレータ４３には、コアバック部４１１の外側面を被覆する部位に径方向外方に突出した導通ピン保持部４３１が配置４３１されている。導通ピン保持部４３１は中心軸Ｊ１と略平行な方向に貫通する貫通孔を有する。導通ピン４５は、貫通孔を貫通した状態で導通ピン保持部４３１に保持される。
【００２３】
次に、導電線４４１の巻回方法について詳述する。図３、図４は、導電線の巻回を示した模式図である。図３、図４は、電機子１２２２を径方向外方から見た展開図であり、図の導電線４４１上に示された矢印は、導電線４４１がティース４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄに巻回される方向を示している。まず、図３を用いて正巻きについて説明する。導電線の端部４４１ａは、導通ピン４５Ａに絡げられる。そして、第１のティース４１２ａに対して、反時計回りに巻回される。導電線４４１が巻回される箇所は、正確にはティース本体部４１２１であるが、以降の説明では、この説明を省略する。
【００２４】
その後、導電線４４１は、第４のティース４１２ｄに対して時計回りに巻回される。次に、導電線４４１は、第３のティース４１２ｃに対して反時計回りに巻回される。最後に、導電線４４１は、第２のティース４１２ｂに対して時計回りに巻回される。
【００２５】
次に、図４を用いて逆巻きについて説明する。上述の工程によって正巻きされた導電線の端部４４１ｂは、導通ピン４５Ｃに絡げられる。ここで、導通ピン４５Ｃは、コイル４４と回路基板１２２１と導通を図る必要はない。あくまでも、本実施の形態において、製造上の部品共通化を図るために導通ピン４５Ｃは、導通を目的とした導通ピン４５Ａ、４５Ｂと共通の部品を採用しているが、導電性部材を採用する必要はない。つまり、導通ピン４５Ｃは、導電線の端部４４１ｂを仮固定することを目的としたものである。よって、導通ピン４５Ｃに関しては、導電線の端部４４１ｂを仮固定することができれば、上部インシュレータ４２もしくは、下部インシュレータ４３のいずれかに掛止部を設けるなどの形状変更も可能である。掛止部の形成位置については限定されない。
【００２６】
上述した工程後に、導電線４４１は、第３のティース４１２ｃに対して時計回りに巻回される。次に、導電線４４１は、第４のティース４１２ｄに対して反時計回りに巻回される。次に、導電線４４１は、第１のティース４１２ａに対して時計回りに巻回される。その後、第２のティース４１２ｂに対して反時計回りに巻回される。最後に、導電線の端部４４１ｃは、導通ピン４５Ｂに絡げられる。
【００２７】
それぞれの導通ピン４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃに絡げられた導電線４４１は、絡げられた部位を半田付けにて導通ピン４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃと導電線４４１との導通を図る。図１に示されるように、導電線４４１は、それぞれの導通ピン４５Ａ、４５Ｂ、４５Ｃに対して電機子１２２２の軸方向上側で半田付けされる。ただし、導電線４４１は、導通ピン４５Ｃと導通しなくても良い。これにより、正巻きコイルを構成する導電線４４１と逆巻きコイルを構成する導電線４５１とが回路基板に接続される導電線の巻き始めの端部４４１ａから導電線の巻き終わりの端部４４１ｃまで直列に繋がる。また、導電線の巻き始めの端部４４１ａと導電線の巻き終わりの端部４４１ｃとの間に同一方向の電流が流れる。同一方向とは、制御回路によって、導電線４４１の電流の方向をスイッチングすることで、導電線の巻き始めの端部４４１ａから導電線の巻き終わりの端部４４１ｃに流れる電流と、導電線の巻き終わりの端部４４１ｃから導電線の巻き始めの端部４４１ａに流れる電流の両方を含む。
【００２８】
正巻きの巻回数は、逆巻きの巻回数よりも多くなる。正巻きによって、モータ１２を回転させたい方向にトルクを与えるためのコイルが形成される。一方、逆巻きを行うことにより、正巻きによって発生する電機子１２２２の外周に発生する磁束とは逆の磁束を発生するコイルが形成される。つまり、逆巻きコイルによって発生する磁束は、正巻きコイルによって発生する磁束の一部を相殺する。よって、この巻回数の差が大きくなれば、モータ１２の回転速度は高くなり、巻回数の差が小さくなれば、モータ１２の回転速度は低くなる。導電線４４１の線径を可能な限り細くして占積率を高めるのが好ましい。占積率を高くすることで、逆巻きコイルと正巻きコイルの合計巻回数を多くすることができる。これにより、逆巻きコイルと正巻きコイルの巻回数の差を微調整することができるため、回転速度の調整を行いやすい。ここで、占積率とは、巻き線が巻くことが可能な領域内において巻き線の断面が占める面積の比率のことである。
【００２９】
本実施の形態の電機子１２２２のコイル形成工程は、正巻きのみのコイル形成工程と比較して、生産工数の差は同等である。つまり、従来の低速回転化の方法と比較して、生産工数の増加および部品の増加はない。これにより、低価格の低速モータを提供することが可能になる。また、電子部品の増加を抑えることは、回路基板１２２３の小型化が可能になる。一般的に、回路基板１２２３は、母材であるシート基板から、複数の回路基板１２２３が切り抜かれることで形成される。つまり、回路基板１２２３を小型化することができれば、１枚のシート基板からの得られる回路基板１２２３の数量を増加させることができる。回路基板１２２３が切り抜かれた後のシート基板の面積は、回路基板１２２３を小型化する前の回路基板と比較して小さくなるため、基板取り数の効率が良い。これによって、更なる低コスト化が可能である。
【００３０】
また、回路基板１２２３には、モータ１２の回転制御を行う制御回路が構成されている。近年のモータは高機能化が求められており、回路基板１２２３上に、複雑な回転制御やモータ外部の制御機構を取り込むことがある。この場合、回路基板１２２３上に電子部品が多く実装されることになる。従来の方法で低回転化を実現しようとした場合、回路基板上に低速化のための電子部品を実装する部位を確保できない虞がある。しかしながら、本実施の形態を採用することで、電子部品を実装することなく、低回転化を実現することができる。尚、本実施の形態に電子部品を追加することも合わせて更なる低速回転化も可能である。
【００３１】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々に変更されてよい。例えば、上記実施の形態では、単相バイポーラ駆動用の電機子１２２２について説明したが、２相や３相の駆動方式において、正巻きと逆巻きで構成されたコイル４４を有していれば、駆動方式は限定されない。
【００３２】
上記実施の形態では、軸流ファンに限定したが、遠心ファンや、ファン以外のモータに適用しても良い。
【００３３】
導通ピン４５は、隣り合うティース４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄの間に限らず、下部インシュレータ４３のティース４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄの下面を被覆する部位に設けられても良い。また、この場合、導電線４４１は、電機子１２２２の軸方向下側で導通ピン４５に絡げられることになる。上記実施の形態では、回路基板１２２３と導電線４４１との接続に導通ピン４５を用いたが、導電線４４１を直接回路基板１２２３に接続しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、様々な用途のモータに利用することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１    軸流ファン
１１    翼
１２    モータ
４１    ステータコア
４２    上部インシュレータ
４３    下部インシュレータ
４４    コイル
４５，４５Ａ，４５Ｂ，４５Ｃ    導通ピン
１２０    軸受機構
１２１    ロータ部
１２２    ステータ部
４１２ａ、４１２ｂ、４１２ｃ、４１２ｄ  ティース
４４１，４４１ａ，４４１ｂ，４４１ｃ    導電線
４５１    導電線
１２１１    ロータカップ
１２１３    界磁用磁石
１２２１    ベース部
１２２２    電機子
１２２３    回路基板
Ｊ１    中心軸
【図１】
2012147615.tif 000003
【図２】
2012147615.tif 000004
【図３】
2012147615.tif 000005
【図４】
2012147615.tif 000006