JP2011166857A

JP2011166857A - モータ用インシュレータ

Info

Publication number: JP2011166857A
Application number: JP2010023666A
Authority: JP
Inventors: Yuzuru Suzuki; 譲鈴木; Hiroki Takahashi; 裕樹高橋; Yoshiki Sakamoto; 良樹坂本
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】インシュレータに回路基板を固定する構成において、成形金型の複雑化を招くことなく、回路基板の実装面積を損なわず、実装面積を大きくできるモータ用インシュレータを提供する。
【解決手段】インシュレータ１４は円筒部１４ａと、円筒部から外側へ放射状に伸長しステータコアのティースを覆う腕部１４ｂを備え、円筒部１４ａには係合爪１４ｅを備えた係合部１４ｄが一体に形成され、係合部１４ｄの少なくとも周方向における一方の側には切欠部１４ｆを形成し、腕部１４ｂが軸方向で係合爪１４ｅと重なる位置に貫通穴１４ｃを備えてなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、モータ用インシュレータに関する。

従来、回転駆動部にブラシレスＤＣモータを用いたものとして、例えば、ＯＡ機器の冷却ファンとして用いられる軸流ファンがある。ブラシレスＤＣモータはロータとステータから構成され、ロータにはインペラが固着され、ステータはステータコアとインシュレータとコイルから構成される。そして、コイルに励磁電流を流すための制御部品やロータの回転に伴う磁極の変化を検出するホールＩＣなどの電子部品を実装した回路基板がインシュレータに保持固定されている。回路基板をインシュレータに取り付ける場合、インシュレータに植設した端子ピンを回路基板のスルーホールに挿通し半田付けにて接続した構成が一般的であるが、インシュレータに回路基板保持部を形成し、回路基板の挿入孔に回路基板保持部を挿入して回路基板保持部の先端を回路基板に係合させて回路基板をインシュレータに固定する構成がある（例えば、特許文献１参照）。

図６は特許文献１に記載の冷却ファンを示す図である。
モータ１００はステータ部とロータ部を備え、ロータ部は、略円筒状のロータマグネット１２１と、ロータマグネット１２１の外周部を保持する円筒部を有するロータホルダ１２２とを備え、ステータ部は、コイル１３１が巻回されたステータコア１３２と、コイル１３１の電線端部が電気的に接続されるランド１３６が設けられた回路基板１３５とを備えている。回路基板１３５にはロータマグネット１２１の回転に伴う磁極の変化を検出するホールＩＣやコイル１３１への励磁電流を制御する駆動ＩＣなどの電子部品が搭載されている。インシュレータ１３３には係合爪１３４が形成され、係合爪１３４が回路基板１３５に形成された孔に挿入され係合することによって、回路基板１３５がインシュレータ１３３に保持される。

基端側インシュレータは円筒部と４本の腕部とを有し、４本の腕部の内、３本の径方向先端部には、基端側へ突出する係合爪１３４が形成されている。これらの係合爪１３４は回路基板１３５の孔に挿入され、係合することにより、回路基板１３５がインシュレータ１３３に保持される。

しかしながら、特許文献１のモータ１００におけるインシュレータ１３３では、回路基板１３５を保持するための係合爪１３４が腕部の径方向先端部に形成され、回路基板１３５に形成された孔に係合爪１３４を挿入して係合することにより回路基板１３５を保持・固定する構造となっているため、回路基板１３５にはインシュレータ１３３に形成された係合爪１３４を挿入するための孔を形成する必要があり、回路基板１３５における電子部品の実装面積を大きくできず、また、係合爪１３４を挿入するための孔によって配線パターンの設計の自由度が阻害されてしまうという問題がある。

これに対して、円開口を備えたリングフレームの周りに係合爪を形成したインシュレータの構成がある（例えば、特許文献２参照）。
図７は特許文献２に記載のインシュレータを示す図、図８は図７に示すインシュレータによるプリント回路基板の保持状態示す図である。

インシュレータ２００はステータコアを軸方向両側から挟み込むための第１のインシュレータ２０１と第２のインシュレータ２０２から構成され、第２のインシュレータ２０２にプリント回路基板が保持される。第２のインシュレータ２０２は円開口２０４を備えたリングフレーム２０３、腕部２０５、支柱２０６及び係合爪２０７を備えている。係合爪２０７は円開口２０４の周りから軸方向に延出し、等間隔で４ケ所に設けられている。支柱２０６は第２のインシュレータ２０２の外周部から係合爪２０７と同方向に延出し、等間隔で４ケ所に設けられている。そして、図８に示すように、第１のインシュレータ２０１と第２のインシュレータ２０２にてステータコア２０８を軸方向両側から挟み込んで装着し、第２のインシュレータ２０２の係合爪２０７がプリント回路基板２１０の中央開口の周りに等間隔で４ケ所に形成されたノッチを貫通し、第２のインシュレータ２０２の支柱２０６でプリント回路基板２１０を受け止めている。

特開２００９−１４８１０３号公報特許第３０５１９５９号公報

しかしながら、特許文献２に記載された第２のインシュレータ２０２では、円開口を備えたリングフレーム２０３の周りに形成された係合爪２０７は腕部２０５の間に配設した構造となっている。このため、モータ径が一定の中で腕部２０５の数を多くした構成に適用した場合、軸方向で係合爪２０７と腕部２０５が重なる位置となり、樹脂の射出成形にてインシュレータ２０２を成形する場合には上型と下型による金型での製造が難しく、インシュレータを製造するための成形金型の複雑化を招き、コストが高くなってしまうという問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、インシュレータに回路基板を固定する構成において、成形金型の複雑化を招くことなく、回路基板の実装面積を損なわず、実装面積を大きくできるモータ用インシュレータを提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、放射状に伸長するティースを備えたステータコアを覆うモータ用インシュレータにおいて、前記モータ用インシュレータは円筒部と、該円筒部から外側へ放射状に伸長し前記ステータコアの前記ティースを覆う腕部を備え、該腕部と軸方向で重なる箇所に位置する前記円筒部には係合爪を備えた係合部が一体に形成され、前記係合部の少なくとも周方向における一方の側には切欠部を形成し、前記係合爪と軸方向で重なる箇所に位置する前記腕部に貫通穴を備えてなることを特徴とする。

本発明の構成によれば、インシュレータに回路基板を固定する構成において、回路基板の実装面積を損なうことなく実装面積を大きくできるモータ用インシュレータを提供することができる。

本発明のインシュレータを装着したブラシレスＤＣモータを示す図であって、ブラシレスＤＣモータを用いた軸流ファンの断面図である。図１に示すブラシレスＤＣモータ箇所の詳細図である。本発明のインシュレータを示した斜視図である。図３に示したインシュレータにおける回路基板を装着する側から見た平面図である。図４におけるＤＤ箇所での断面図である。従来のインシュレータを装着した冷却ファンを示す図である。他の従来のインシュレータを示す図である。図７に示すインシュレータにプリント回路基板を保持した状態を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明のインシュレータを装着したブラシレスＤＣモータを示す図であって、ブラシレスＤＣモータを用いた軸流ファンの断面図、図２は図１に示すブラシレスＤＣモータの拡大断面図、図３は本発明のインシュレータを示した斜視図、図４は図３に示すインシュレータの平面図、図５は図４のＤ−Ｄ箇所での断面図である。

図１は本発明のインシュレータを装着したブラシレスＤＣモータを示す図で、ブラシレスＤＣモータを用いた軸流ファンの断面図を示した図である。軸流ファン１において、２は外形状が長方形（縦長）で回転軸に直角な面での断面が正方形からなるケーシングである。ケーシング２は上ケーシング３と下ケーシング４から構成され、上ケーシング３の中央部には略円形の通風孔が形成され、その内周面はベンチュリー部を形成しており、上ケーシング３の一方側を下ケーシング４の内側に嵌合させて一体構造を形成している。
なお、ケーシング２は分割型や四角柱の形状に限定されるものではなく、一体型や円筒形状であっても勿論よい。

下ケーシング４の中央部には、収納部５が複数の固定羽根６によって保持固定されている。したがって、この固定羽根６は収納部５の外周面に配設されると共に下ケーシング４に連結している。下ケーシング４と収納部５と固定羽根６は熱可塑性樹脂にて射出成形で一体成形される。また、固定羽根６は収納部５の外周面で円周方向に等間隔で配設され、いずれも適切に湾曲している。この収納部５の上面にはファンモータ７が配設されている。ファンモータ７は、ブラシレスＤＣモータにて構成され、ステーア８とロータ９に装着されたインペラ１０とを含んでいる。

ステータ８は積層したステータコア１１と、ステータコア１１に装着されたインシュレータ１２と、インシュレータ１２に巻回されたコイル１５と、円筒状のベアリングライナー１６とから構成されている。円筒状のベアリングライナー１６の外周にステータコア１１が固着され、ベアリングライナー１６の内側には所定間隔を隔てて２個の玉軸受１７，１８が保持されている。

ステータコア１１に装着するインシュレータ１２は樹脂製からなる絶縁体で、上側インシュレータ１３と下側インシュレータ１４とからなり、ステータコア１１の軸方向両側から被せて装着し、そしてインシュレータ１２の上からコイル１５が巻回される。

インペラ１０は、円筒部を有するインペラ本体１０ａの外周に複数枚の回転羽根１０ｂを回転方向に等間隔で備えている。回転羽根１０ｂは前縁と後縁を有する翼型であって、流入する空気を受け入れたり誘導したりするための独特な曲率を備えている。インペラ１０は熱可塑性樹脂にて射出成形で一体に成形される。インペラ本体１０ａの円筒部の内周には有底円筒状のバックヨーク２１が填め込み装着されている。バックヨーク２１の内周には中空円筒状のロータマグネット２２が装着されている。バックヨーク２１の中央部にはボス部２１ａを備え、シャフト２０の他端はボス部２１ａによってバックヨーク２１と一体に形成されている。このため、インペラ１０はシャフト２０の回転に伴い、シャフト２０を中心に回転羽根１０ｂが回転するように構成されている。また、ボス部２１ａと玉軸受１７の内輪との間には玉軸受１７に予圧を付与するためのコイルばね２４が介装される。玉軸受１７，１８には、シャフト２０が挿入されて回転可能に支持される。シャフト２０の一方端には寸法調整用としてシム２７を介してＥ型止め輪１９が装着されており、シャフト２０の抜止めと軸方向の位置決めがなされている。

下側インシュレータ１４の底面側にはロータマグネット２２の磁極の変化を検出するホールＩＣやコイルに励磁電流を流すための電子部品を実装した回路基板２５が取り付けられる。この回路基板２５の取り付け手段について説明する。

図３は、本発明による一実施形態のインシュレータを示した斜視図で、下側インシュレータ１４の形状の一例を示した図である。図に示すように、下側インシュレータ１４は円筒部１４ａと、この円筒部１４ａから外側へ放射状に伸長する９箇所の腕部１４ｂを備えており、この腕部１４ｂはステータコア１１のティース１１ａを覆う。ステータコア１１に上側インシュレータ１３と下側インシュレータ１４を装着した後、各々の腕部１４ｂにコイル１５が巻回される。

下側インシュレータ１４の腕部１４ｂにおける半径方向の内周側には貫通穴１４ｃが形成され、この貫通穴１４ｃに接した円筒部１４ａには、先端に係合爪１４ｅを備えた係合部１４ｄが一体に形成されている。この係合部１４ｄは円周方向で均等の角度の箇所に形成されており、本実施形態では、３つの係合部１４ｄが形成されている。そして、各係合部１４ｄの周方向における両側には切欠部１４ｆが形成されている。
なお、切欠部１４ｆは各係合部１４ｄの周方向における両側に形成しているが、これに限定されるものではなく、少なくとも周方向における一方側に切欠部１４ｆが形成された構成であればよい。

図に示すように、係合爪１４ｅが軸方向で腕部１４ｂと重なる位置に形成されているため、樹脂の射出成形にて下側インシュレータ１４を成形する場合には上型と下型による金型での製造が難しい。このため、下側インシュレータ１４を製造するための成形金型の複雑化を招き、コストが高くなってしまう。この問題を解決するために、本実施形態における下インシュレータ１４では、係合爪１４ｅと重なる位置に貫通穴１４ｃを形成することにより、上型と下型の内、一方の金型の一部をこの貫通穴に挿通させて係合爪１４ｅとなる箇所に金型を配設できるようにしている。これによって上型と下型による金型を使用して係合爪１４ｅを成形することができる結果、金型を複雑化させることなく容易に製造できる。
なお、上側インシュレータ１３の基本構造は下側インシュレータ１４と同じで、上側インシュレータ１３には係合爪１４ｅを備えた係合部１４ｄが形成されていない点でのみ相違する。

回路基板２５は、円板状の形状からなり、その中央に開口を有し、開口の周縁には開口の中心に向かって半径方向に伸長する突起部２５ａが３箇所形成されている。そして、回路基板２５の開口に係合部１４ｄを挿通させ、回路基板２５の３箇所の突起部２５ａを下側インシュレータ１４の切欠部１４ｆに合わせて位置決めする。そして、係合爪１４ｅと回路基板２５との間に、例えば、円盤状のゴムパッキンやＯリングのような弾性部材２６を介装させて回路基板２５を下側インシュレータ１４の底面側に保持する。このとき、回路基板２５の突起部２５ａが下側インシュレータ１４の切欠部１４ｆの面上に載置されることによって、回路基板２５の軸方向の位置が規制され、所定の位置に位置決めされる。この位置決めによって、ロータマグネット２２と回路基板２５に実装したホールＩＣとの間隔は所定の位置に設定されることになる。

このように、係合爪１４ｅと回路基板２５との間に弾性部材２６を介装して回路基板２５を下側インシュレータ１４の底面側に保持する構成としたので、回路基板２５の厚さや係合部１４ｄの寸法に多少のバラツキがあっても弾性部材２６によってバラツキを吸収できる結果、ロータマグネット２２と回路基板２５に実装したホールＩＣとの間隔を一定に保つことができるので、ロータマグネット２２の磁極変化を安定して検出できる。また、回路基板２５を下側インシュレータ１４に確実に保持固定することができる。

また、下側インシュレータ１４の係合部１４ｄを回路基板２５の中央の開口に挿通する構成としているため、回路基板２５の実装面上に係合爪１４ｅを係合するための孔を形成する必要がない。このため、回路基板２５の実装面積を損なうことがなく、実装面積を大きくできると共に、配線パターンの設計自由度を大きくできる。

なお、本実施形態では、上述の通り、係合爪１４ｅと回路基板２５との間に弾性部材２６を介装して回路基板２５を下側インシュレータ１４の底面側に保持する構成にて説明したが、これに限定されるものではないことは勿論である。例えば、下側インシュレータ１４の円筒部１４ａ上に形成した絶縁壁１４ｇと円筒部１４ａとの半径方向での差による段差部に弾性部材２６を載置し、弾性部材２６と係合爪１４ｅとの間に回路基板２５を介装した構成であってもよい。

また、段差部は上述の構成に限定されるものではなく、弾性部材２６が載置できる構成であればよく、例えば、円筒部１４ａの外周面で、その一部が外側に膨出する箇所を形成し、この膨出箇所の上面を段差部として用いてもよいことは勿論である。

１軸流ファン
２ケーシング
３上ケーシング
４下ケーシング
５収納部
６固定羽根
７ファンモータ
８電機子
９ロータ
１０インペラ
１０ａインペラ本体
１０ｂ回転羽根
１１ステータコア
１１ａティース
１２インシュレータ
１３上側インシュレータ
１４下側インシュレータ
１４ａ円筒部
１４ｂ腕部
１４ｃ貫通穴
１４ｄ係合部
１４ｅ係合爪
１４ｆ切欠部
１４ｇ絶縁壁
１５コイル
１６ベアリングライナー
１７玉軸受
１８玉軸受
１９Ｅ型止め輪
２０シャフト
２１バックヨーク
２１ａボス部
２２ロータマグネット
２４コイルばね
２５回路基板
２５ａ突起部
２６弾性部材

Claims

放射状に伸長するティースを備えたステータコアを覆うモータ用インシュレータにおいて、
前記モータ用インシュレータは円筒部と、該円筒部から外側へ放射状に伸長し前記ステータコアの前記ティースを覆う腕部を備え、該腕部と軸方向で重なる箇所に位置する前記円筒部には係合爪を備えた係合部が一体に形成され、前記係合部の少なくとも周方向における一方の側には切欠部を形成し、前記係合爪と軸方向で重なる箇所に位置する前記腕部に貫通穴を備えてなることを特徴とするモータ用インシュレータ。
前記係合部は円周方向において均等角度の位置に複数個配設されてなることを特徴とする請求項１に記載のモータ用インシュレータ。
前記係合部の両側に切欠部を形成してなることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ用インシュレータ。
前記円筒部の上面に絶縁壁を備え、該絶縁壁は前記円筒部よりも小径に形成することによって段差を形成してなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のモータ用インシュレータ。
前記円筒部の外周面の一部が径方向に膨出する箇所を形成してなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のモータ用インシュレータ。