JP2018113787A - 回転電機及び回転電機の製造方法並びに換気扇 - Google Patents

Abstract

【課題】容易に組み立てることのできる回転電機を提供することを目的とする。【課題手段】筒状のステーター１９と、ステーター１９の内側に配置され、シャフト１５を軸として回転するローター１６と、外殻の一部を形成し、ローター１６の回転軸に垂直な平面において、回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅がシャフト１５の径以上であり、シャフト１５が貫通する凹部１２Ａを有する回路基板１２とを備えたことを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、回転電機及び回転電機の製造方法並びに換気扇に関するものである。

回転電機は、鉄心と巻き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、ローターを貫通するシャフトと、シャフトが貫通し、シャフトのローターよりも上方に配置されたベアリングと、駆動回路を構成する電子部品が搭載され、ローターとベアリングとの間に配置され、シャフトが貫通する回路基板とを、板金やモールド樹脂を材料とする筐体内に備える。

回路基板は、ベアリングより大きい直径を有する円形孔を回路基板の内側に有し、回転電機を組み立てる際には、シャフト及びベアリングが回路基板の円形孔に挿入される（例えば、特許文献１）。

特開２００２−３３０５７１号公報

このような回転電機にあっては、回転電機の組み立て工程において、回路基板に設けられた円形孔にシャフトを挿入する際に、回路基板の円形孔に対するシャフトの位置決めが難しく、回転電機の組み立てが困難であるという課題があった。

本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、容易に組み立てることのできる回転電機を提供することを目的とする。

本発明にかかる回転電機は、筒状のステーターと、ステーターの内側に配置され、シャフトを軸として回転するローターと、外殻の一部を形成し、ローターの回転軸に垂直な平面において、回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅がシャフトの径以上であり、シャフトが貫通する凹部を有する回路基板とを備えたことを特徴とする。

本発明にかかる回転電機によれば、シャフトが貫通する凹部が回路基板の外郭の一部を形成しているので、シャフトに対して回路基板を組み付ける際に、回路基板の凹部に対するシャフトの位置決めが容易になる。そのため、容易に回転電機を組み立てることができる。

本発明の実施の形態１にかかる回転電機を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態１にかかる回転電機が備える基板ケースを示す平面図である。 本発明の実施の形態１にかかる回転電機が備える回路基板を示す平面図である。 本発明の実施の形態１にかかる回転電機を備えた換気扇を示す断面図である。 本発明の実施の形態２にかかる回転電機が備える回路基板を示す平面図である。 本発明の実施の形態３にかかる回転電機が備える回路基板を示す平面図である。

以下、図を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略又は簡略化する。また、実施の形態の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「前」、「後」、「表」、「裏」といった向きは、説明の便宜上、そのように記しているだけであって、装置、器具、部品等の配置や向き等を限定するものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる回転電機１を示す分解斜視図である。本実施の形態にかかる回転電機１は、ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）ブラシレスモーターである。

本発明の実施の形態１にかかる回転電機１の構成について説明する。図１に示すように、本実施の形態にかかる回転電機１は、ブラケット１１とフレーム２４とを主体とする筐体の内部に各要素が納められる。フレーム２４は、底面を有する円筒形状であり、金属製である。本実施の形態にかかる回転電機１は、筒状のステーター１９と、ステーター１９の内側に配置され、シャフト１５を軸として回転するローター１６と、外殻の一部を形成し、ローター１６の回転軸に垂直な平面において、回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅がシャフト１５の径以上であり、シャフト１４が貫通する凹部１２Ａを有する回路基板１２とを備える

本実施の形態にかかる回転電機１は、ステーター１９の上方に配置され、回路基板１２が固定される基板ケース１３と、ステーター１９と回路基板１２とを電気的に接続する端子１８とをさらに備える。また、本実施の形態にかかる回転電機１は、ローター１６よりもブラケット１１側に第１のベアリング１４を備え、ローター１６よりもフレーム２４側に第２のベアリング１７をさらに備える。

ステーター１９は、フレーム２４に圧入される。ステーター１９は、鉄心２０と、鉄心２０に巻き回された導線を主とするコイル２１と、基板ケース１３の軸方向（図１における上下方向）の位置決めを行い、基板ケース１３と鉄心２０又はコイル２１との電気的接続を遮断する絶縁体２２とを有する。本実施の形態においてステーター１９は、上下に開口を有する筒状である。

図１に示すように、ローター１６は円環形状であり、シャフト１５はローター１６を上下方向に貫通する。本実施の形態において、シャフト１５の一端（図１において下側）は、フレーム２４の底面を貫通し、フレーム２４の外部に突出する。フレーム２４の外部に突出したシャフト１５の一端には、負荷が接続される。シャフト１５は、ローター１６に連結し、ローター１６の回転と共に回転するので、ローター１６の回転軸はシャフト１５の回転軸と一致する。また、ローター１６の回転軸及びシャフト１５の回転軸は、本実施の形態にかかる回転電機１の回転軸とも一致する。シャフト１５の回転は、シャフト１５の一端に接続された負荷に伝わる。

第１のベアリング１４及び第２のベアリング１７の中心にはシャフト１５が貫通し、第１のベアリング１４及び第２のベアリング１７は、シャフト１５を回転可能に保持する。第１のベアリング１４はブラケット１１に形成された第１のハウジング１０に保持され、第２のベアリング１７はフレーム２４に形成された第２のハウジング２３に保持される。

図１において、第１のベアリング１４は基板ケース１３の下方に図示されているが、組み立てられた回転電機１において、第１のベアリング１４は、回路基板１２よりも上方に配置される。また、図１において、第２のベアリング１７はステーター１９の上方に図示されているが、組み立てられた回転電機１において、第２のベアリング１７は、ステーター１９よりも下方に配置される。

基板ケース１３には、回路基板１２を位置決めして固定するための構造が設けられている。詳細は後述する。端子１８は、基板ケース１３を貫通し、回路基板１２とはんだ付け等により導電接続される。基板ケース１３は孔１３Ａを有し、孔１３Ａの直径は第１のベアリング１４の直径よりも大きい。

次に、本実施の形態にかかる回転電機１が備える基板ケース１３について説明する。図２は、本発明の実施の形態１にかかる回転電機１が備える基板ケース１３を示す平面図である。本実施の形態にかかる回転電機１が備える基板ケース１３は、回路基板１２を固定するために用いられる複数の突起１３Ｂ及びねじ穴１３Ｃと、端子１８が貫通する貫通孔１３Ｄを有する。突起１３Ｂ、ねじ穴１３Ｃ及び貫通孔１３Ｄの数は、特に限定されない。

次に、本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２について説明する。図３は、本発明の実施の形態１にかかる回転電機１が備える回路基板１２を示す平面図である。本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２は、外殻の一部を形成し、ローター１６の回転軸に垂直な平面において、ローター１６の回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅がシャフト１５の径以上である凹部１２Ａと、基板ケース１３への固定に使用される複数の固定用切欠き１２Ｂ及びねじ穴１２Ｃと、端子１８が貫通する貫通孔１２Ｄを有する。固定用切欠き１２Ｂ、ねじ穴１２Ｃ及び貫通孔１２Ｄの数は、特に限定されない。

固定用切欠き１２Ｂは、ねじ穴１２Ｃと一体となっており、図３において、一点鎖線で囲まれた部分を示す。固定用切欠き１２Ｂと一体となっているねじ穴１２Ｃは、図３において点線で囲まれた部分である。

基板ケース１３に回路基板１２を固定する方法について説明する。本実施の形態では、まず、回路基板１２の固定用切り欠き１２Ｂに基板ケース１３の突起１３Ｂを嵌め合わせる。これにより、回路基板１２は、基板ケース１３に対する周方向及び径方向の位置決めが行われる。次に、ねじ穴１２Ｃ及びねじ穴１３Ｃにねじを挿入して、回路基板１２を基板ケース１３にねじ止めする。これにより、回路基板１２は基板ケース１３に固定される。

本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２には、コイル２１へ電流を流す駆動部、コイル２１へ流す電流を制御する制御部、コイル２１へ流す電流の供給源である電源部等の機能を構成する電子部品が搭載される。回路基板１２の電源部に外部電源を接続して電力を供給すると、駆動部は、制御部からの制御指令に基づいてコイル２１へ電流を流し、ローター１６を回転させるための駆動トルクを発生させる。

駆動部としては、例えば、ワンチップインバータＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）又はＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のディスクリート素子を６つと、モータードライバーＩＣとを組み合わせた三相ブリッジドライバを用いた構成がある。また、制御部としては、例えば、マイコンやプログラマブル・ロジック・コントローラ（ＰＬＣ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｏｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等を用いた構成がある。さらに、本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２には、ローター１６の位置検出手段として、ホールＩＣが搭載される。

本実施の形態において、回路基板１２は基板ケース１３に対する周方向及び径方向の位置決めがされており、基板ケース１３は絶縁体２２によって軸方向の位置決めがされているので、回路基板１２に搭載されたホールＩＣはステーター１９に対して周方向、径方向及び軸方向の位置決めされている。そのため、本実施の形態にかかる回転電機１は、ローター１６の位置検出精度を向上させることができ、駆動制御性能を向上させることができる。

本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２の凹部１２Ａについて説明する。図３に示すように、凹部１２Ａの外郭は、円弧Ｃと直線Ｌ１と直線Ｌ２とを有する。本実施の形態において円弧Ｃは、直径が長さａである円の円周の半分である。本実施の形態において、直線Ｌ１の一端は、円弧Ｃの両端のうち一端に接続し、直線Ｌ２の一端は、円弧Ｃの両端のうち他端に接続する。直線Ｌ１の一端と直線Ｌ２の一端との間の距離は、長さａであり、直線Ｌ１の他端と直線Ｌ２の他端との間の距離も、長さａである。すなわち、直線Ｌ１と直線Ｌ２との間の距離は一定である。

長さａは、シャフト１５の回転軸に垂直な方向における断面の直径、すなわちシャフト１５の太さ（径）以上であり、好ましくは、シャフト１５の回転軸に垂直な方向における断面の直径と同じである。図３における長さａは、シャフト１５の回転軸に垂直な方向における断面の直径と同じである。本実施の形態において、直線Ｌ１と直線Ｌ２とは同じ長さを有する。直線Ｌ１及び直線Ｌ２は、回路基板１２の半径である長さｂ以上の長さを有し、好ましくは、回路基板１２の半径と同じ長さである。図３に示すように、回路基板１２の角は面取りされるので、図３における直線Ｌ１及び直線Ｌ２の長さは、厳密には回路基板１２の半径よりも短いが、誤差の範囲内の差において回路基板１２の半径である長さｂと同じである。

本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２の凹部１２Ａは、図３において、破線で囲まれた領域Ｘと、二点鎖線で囲まれた領域Ｙとで主に構成される。破線で囲まれた領域Ｘは、一部を円弧Ｃが形成し、直径が長さａである円の半分を示す。二点鎖線で囲まれた領域Ｙは、一部を直線Ｌ１と直線Ｌ２とが形成し、縦が長さａであり横が長さｂである長方形を示す。すなわち、本実施の形態において、回路基板１２の凹部１２Ａは、半円（領域Ｘ）と、幅がシャフト１５の回転軸から外側に向かう方向に向って一定である部分（領域Ｙ）とで主に構成される。

円弧Ｃと直線Ｌ１と直線Ｌ２は、回路基板１２の外殻の一部でもあるので、凹部１２Ａは回路基板１２の外郭に接する。すなわち、回路基板１２の外郭のうち凹部１２Ａの外郭と共通する部分には、円弧Ｃと直線Ｌ１と直線Ｌ２とを有する。本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２は、凹部１２Ａを有することによってＣ字型形状となっている。つまり、本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２は、凹部１２Ａを形成するように円盤状の回路基板の外周を含む部分を切り欠いた形状となっている。

次に、本実施の形態にかかる回転電機１の製造方法について説明する。本実施の形態にかかる回転電機１の製造方法は、ローター１６に連結されたシャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける工程を備える。本実施の形態において、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける際は、シャフト１５の回転軸に垂直な方向から、回路基板１２の凹部１２Ａにシャフト１５が挿入されるように、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける。すなわち、シャフト１５の回転軸に垂直な方向に回路基板１２を移動させて、回路基板１２の凹部１２Ａにシャフト１５をはめ込む。

このとき、凹部１２Ａの直線Ｌ１及び直線Ｌ２に沿って、本実施の形態にかかる回転電機１の回転軸に向かうようにシャフト１５が凹部１２Ａに挿入され、円弧Ｃにシャフト１５が接触することで、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける作業が終了する。以上で、シャフト１５が回路基板１２の凹部１２Ａを貫通した状態となる。

本実施の形態では、ローター１６に連結されたシャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける工程において、シャフト１５の回転軸に垂直な方向から、回路基板１２の凹部１２Ａにシャフト１５が挿入されるように、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付けるとしたが、シャフト１５の回転軸に平行な方向から、回路基板１２の凹部１２Ａにシャフト１５が挿入されるように、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付けてもよい。すなわち、シャフト１５の回転軸に平行な方向に回路基板１２を移動させて、回路基板１２の凹部１２Ａにシャフト１５をはめ込んでもよい。もちろん、シャフト１５の回転軸に垂直な方向に回路基板１２を移動させる動作とシャフト１５の回転軸に平行な方向に回路基板１２を移動させる動作を組み合わせて、回路基板１２の凹部１２Ａにシャフト１５が挿入されるように、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付けてもよい。

本実施の形態にかかる回転電機１の製造方法では、ローター１６に連結されたシャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける前に、シャフト１５に第１のベアリング１４及び第２のベアリング１７を挿入することができる。そのため、本実施の形態において、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける工程以外の工程を、従来と同様に行うことができるので、本実施の形態にかかる回転電機１の組み立て時の作業性が悪化することはない。

本実施の形態にかかる回転電機１は、シャフト１５が貫通する凹部１２Ａが回路基板１２の外殻の一部を形成しているので、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける際に、回路基板１２の凹部１２Ａに対するシャフト１５の位置決めが容易になる。そのため、本実施の形態では、容易に回転電機１を組み立てることができる。

本実施の形態にかかる回転電機１が奏する効果について、図３を用いて詳細に説明する。図３において、回路基板１２の凹部１２Ａは回路基板１２の外周を含む部分を切り欠いて形成されている。そのため、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける工程において、シャフト１５は、本実施の形態にかかる回転電機１の回転軸よりも右側の領域への配置と、凹部１２Ａに合わせた図３における上下方向の位置決めとが行われる。

これは、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける工程において、シャフト１５の回転軸に垂直な方向から、回路基板１２の凹部１２Ａにシャフト１５が挿入されるように、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける場合であっても、シャフト１５の回転軸に平行な方向から、回路基板１２の凹部１２Ａにシャフト１５が挿入されるように、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける場合であっても同じである。もちろん、シャフト１５の回転軸に垂直な方向に回路基板１２を移動させる動作とシャフト１５の回転軸に平行な方向に回路基板１２を移動させる動作を組み合わせて、回路基板１２の凹部１２Ａにシャフト１５が挿入されるように、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける場合も同様である。

一方、従来のように、シャフト１５が挿入される開口が回路基板の内側に形成された円形孔である場合（すなわち、回路基板が環形状であり、円形孔の外周が回路基板の内周に相当する場合）、シャフト１５に対して回路基板を組み付ける工程において、シャフト１５は、円形孔に合わせて、図３における上下方向及び左右方向の位置決めが行われる。本実施の形態においては左右方向の位置決めを行うが、本実施の形態では、シャフト１５を、本実施の形態にかかる回転電機１の回転軸よりも右側へ配置するだけでよく、円形孔に合わせた左右方向の位置決めよりも、シャフト１５の位置決めが容易である。したがって、本実施の形態にかかる回転電機１は、従来よりも、回路基板１２の凹部１２Ａに対するシャフト１５の位置決めが容易である。

また、従来のように、シャフト１５が挿入される開口が回路基板の内側に形成された円形孔である場合は、シャフト１５の回転軸に平行な方向から、回路基板の開口にシャフト１５が挿入されるように、シャフト１５に対して回路基板を組み付けることしかできなかった。一方、本実施の形態では、シャフト１５の回転軸に平行な方向からだけでなく垂直な方向から、回路基板１２の凹部１２Ａにシャフト１５が挿入されるように、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付けることができる。すなわち、本実施の形態にかかる回転電機１は、組み立て方法の自由度も従来よりも高くなっている。したがって、本実施の形態にかかる回転電機１は、従来よりも容易に組み立てることができる。

さらに、本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２の面積、すなわち回路基板１２上に電子部品を搭載できる面積は、従来の回路基板よりも広い。従来は、シャフト１５が挿入される開口は第１のベアリング１４の直径ｃよりも大きい直径を有する円形孔であったので、シャフト１５が挿入される従来の開口は、ｃ^２π／４以上の面積を有する。

一方、本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２の凹部１２Ａは、図３より、ａ^２π／８と、ａ×ｂとを足し合わせた面積を有する。ａ^２π／８は、図３において破線で囲まれた領域Ｘの面積を示す。ａ×ｂは、図３において二点鎖線で囲まれた領域Ｙの面積を示す。

ここで、一般に、第１のベアリング１４の直径ｃは、シャフト１５の直径よりも３倍大きいので、ｃ＝３ａである。また、一般的に、回路基板１２の直径は、シャフト１５の直径よりも９倍大きいので、ｂ＝９ａ／２である。なお、第１のベアリング１４の直径ｃ、回路基板１２の直径及びシャフト１５の直径ａは、回転電機１の出力に比例するため、それぞれの寸法比が著しく崩れることはない。

したがって、シャフト１５が挿入される従来の開口は、９ａ^２π／４以上の面積を有する。本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２の凹部１２Ａは、ａ^２（３６＋π）／８の面積を有する。ここで、π＝３．１４として計算すると、シャフト１５が挿入される従来の開口は、７．０６５ａ^２以上の面積を有し、本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２の凹部１２Ａは、４．８９２５ａ^２の面積を有する。つまり、シャフト１５が挿入される従来の開口は、本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２の凹部１２Ａよりも面積が広い。すなわち、従来の回路基板は、本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２よりも面積が狭い。

つまり、本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２の面積、すなわち回路基板１２上に電子部品を搭載できる面積は、従来の回路基板よりも広い。そのため、本実施の形態では、回路基板１２上に電子部品を実装する際に、電子部品間の距離を十分に離すことができる。そのため、本実施の形態にかかる回転電機１は、従来よりも、回路基板１２上に電子部品を実装し易くなる他、水分や塵埃による回路基板１２上での電気的ショートを防ぐことができる。また、回路基板１２上の電子部品間の距離を十分に離すことができるので、従来よりも、回路基板１２の放熱性を向上させることができる。

ここで、従来の回路基板よりも面積を広げるために、シャフト１５が挿入される開口を、シャフト１５の直径と同じ直径を有し、回路基板の内側に形成された円形孔とする場合を考える。この場合、ローター１６に連結されたシャフト１５に回路基板を取り付けた後に、第１のベアリング１４をシャフト１５に挿入することとなる。しかしながら、シャフト１５に回路基板を取り付けた後に、第１のベアリング１４を挿入するのは、作業性が悪い。なぜなら、シャフト１５に回路基板を取り付けてしまった後では、スペースが狭いために、シャフト１５を治具等で受けることが困難だからである。

一方、本実施の形態では、第１のベアリング１４をシャフト１５に挿入してから、シャフト１５に回路基板１２を取り付けることができる。なぜなら、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける工程において、シャフト１５の回転軸に垂直な方向から、回路基板１２の凹部１２Ａにシャフト１５が挿入されるように、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付けることができるからである。そのため、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける工程以外の工程を、従来と同様に行うことができるので、本実施の形態にかかる回転電機１の組み立て時の作業性が従来よりも悪化することはない。

さらに、従来の回路基板よりも面積を広げるために、回路基板にシャフト１５や第１のベアリング１４を挿入する開口を設けずに、回転電機を組み立てることを考える。この場合、回路基板にシャフト１５や第１のベアリング１４を挿入する開口がないので、回路基板、シャフト１５、第１のベアリング１４の機能を保つために、回転電機全体の構成を変える必要があり、回転電機の部品数が多くなる。そのため、回路基板の外形のサイズが変わらなくても、回転電機全体のサイズが大きくなる。一方、本実施の形態にかかる回転電機１は、回路基板１２が有する凹部１２Ａの形状が従来と異なるが、部品数は変わらないので、本実施の形態にかかる回転電機１全体のサイズが大きくなることはない。

また、従来は、リード線引き回し用の開口を、シャフト１５が挿入される開口とは別に回路基板に形成していたが、本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２の凹部１２Ａは、リード線引き回し用としても使用できる。そのため、本実施の形態にかかる回転電機１が備える回路基板１２の面積は、リード線引き回し用の開口を別に形成しない分、従来の回路基板よりも広い。

図４は、本実施の形態にかかる回転電機１を備えた換気扇４０を示す断面図である。図４に示すように、換気扇４０の筐体内には、図１に示した本実施の形態にかかる回転電機１であるＤＣブラシレスモーターが搭載される。本実施の形態にかかる回転電機１の一端には送風機４１が接続され、送風機４１は本実施の形態にかかる回転電機１によって駆動される。上述したように、本実施の形態にかかる回転電機１のフレーム２４に外部に突出したシャフト１５の一端には、負荷が接続される。送風機４１は、本実施の形態にかかる回転電機１のフレーム２４の外部に突出したシャフト１５の一端に接続した負荷である。

本実施の形態にかかる回転電機１を備えた換気扇４０の筐体は、天井板４３に埋込設置された後、グリル４２が下から取り付けられる。本実施の形態にかかる回転電機１を通電駆動すると、駆動トルクが回転電機１に発生し、回転電機１は送風機４１を回転させる。送風機４１が回転すると、図４において矢印で示した空気の流れＷが発生する。

本実施の形態では、本実施の形態にかかる回転電機１の例として、ＤＣブラシレスモーターを説明したが、これに限ることはない。本実施の形態にかかる回転電機１は、回路基板１２を内蔵するようなモーター、発電機であればよい。本実施の形態にかかる回転電機１は、ローター１６に電流を流すことによってローター１６が回転すればモーターになり、ローター１６を回転させることでローターに電流が流れ、その電流を取り出すようにすれば発電機になる。モーターの種類としては例えば、ブラシ付きモーターやステッピングモーター、誘導電動機、同期電動機等が考えられ、発電機の種類としては例えば、誘導発電機、同期発電機等が考えられる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２にかかる回転電機について説明する。本発明の実施の形態２では、本発明の実施の形態１と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。本発明の実施の形態２にかかる回転電機は、本発明の実施の形態１にかかる回転電機１とは、回路基板が有する開口の形状が異なる。本発明の実施の形態２では、回路基板３２が有する凹部３２Ａに逃げ部が設けられる。

図５は、本発明の実施の形態２にかかる回転電機が備える回路基板３２を示す平面図である。本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板３２は、外殻の一部を形成し、ローター１６の回転軸に垂直な平面において、ローター１６の回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅がシャフト１５の径以上であり、シャフト１５が貫通する凹部３２Ａを有する。図５に示すように、凹部３２Ａの外郭は、円弧Ｃと直線Ｌ３１と直線Ｌ３２と直線Ｌ３３と直線Ｌ３４とを含む。本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板３２の凹部３２Ａは、破線で囲まれた領域Ｘと、二点鎖線で囲まれた領域Ｙと、点線で囲まれた２つの領域Ｚとで主に構成される。

円弧Ｃと直線Ｌ３１と直線Ｌ３２と直線Ｌ３３と直線Ｌ３４は、回路基板３２の外殻の一部でもあるので、凹部３２Ａは回路基板３２の外郭に接する。すなわち、回路基板３２の外郭のうち凹部３２Ａの外郭と共通する部分には、円弧Ｃと直線Ｌ３１と直線Ｌ３２と直線Ｌ３３と直線Ｌ３４とを有する。本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板３２は、凹部３２Ａを有することによってＣ字型形状となっている。つまり、本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板３２は、凹部３２Ａを形成するように円盤状の回路基板を切り欠いた形状となっている。

本実施の形態において円弧Ｃは、直径が長さａである円の円周の半分である。本実施の形態において、直線Ｌ３１の一端は、円弧Ｃの両端のうち一端に接続し、直線Ｌ３２の一端は、円弧Ｃの両端のうち他端に接続する。直線Ｌ３１の他端は、直線Ｌ３３の一端に接続し、直線Ｌ３３の他端は、直線Ｌ３４の一端に接続する。直線Ｌ３１の一端と直線Ｌ３２の一端との間の距離は、長さａであり、直線Ｌ３１の他端と直線Ｌ３２の他端との間の距離も長さａである。本実施の形態において、直線Ｌ３３の一端と直線Ｌ３４の一端との間の距離は、長さａであるが、直線Ｌ３３の他端と直線Ｌ３４の他端との間の距離は、長さａよりも長い。すなわち、直線Ｌ３３と直線Ｌ３４との間の距離は、直線Ｌ３１と直線Ｌ３２との間の距離以上である。

つまり、本実施の形態において、回路基板３２の凹部３２Ａは、半円（領域Ｘ）と、幅がシャフト１５の回転軸から外側に向かう方向に一定である部分（領域Ｙ）と、幅がシャフト１５の回転軸から外側に向かうに従って広くなる部分（領域Ｚ）とで主に構成される。

本実施の形態にかかる回転電機の製造方法は、本発明の実施の形態１と同様である。本実施の形態にかかる回転電機の製造方法は、ローター１６に連結されたシャフト１５に対して回路基板３２を組み付ける工程を備える。本実施の形態において、シャフト１５に対して回路基板３２を組み付ける際は、シャフト１５の回転軸に垂直な方向から、回路基板３２の凹部３２Ａにシャフト１５が挿入されるように、シャフト１５に対して回路基板３２を組み付ける。すなわち、シャフト１５の回転軸に垂直な方向に回路基板３２を移動させて、回路基板３２の凹部３２Ａにシャフト１５をはめ込む。

このとき、凹部３２Ａの直線Ｌ３１及び直線Ｌ３２に沿って、本実施の形態にかかる回転電機の回転軸及び円弧Ｃに向かうようにシャフト１５が凹部３２Ａに挿入され、円弧Ｃにシャフト１５が接触することで、シャフト１５に対して回路基板１２を組み付ける作業が終了する。以上で、シャフト１５が回路基板３２の凹部３２Ａを貫通した状態となる。凹部３２Ａの直線Ｌ３３及び直線Ｌ３４は、直線Ｌ３１及び直線Ｌ３２に沿って、シャフト１５が本実施の形態にかかる回転電機の回転軸及び円弧Ｃに向かうように、ガイドの役割を果たす。

本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板３２の凹部３２Ａは、本発明の実施の形態１にかかる回転電機１が備える回路基板１２の凹部１２Ａよりも、２つの領域Ｚの面積分広い。２つの領域Ｚは逃げ部であり、シャフト１５に対して回路基板３２を組み付ける際において、シャフト１５の図５における上下方向の位置決めを本発明の実施の形態１よりも容易にする。凹部３２Ａに２つの領域Ｚを設けることによって、回路基板３２の凹部３２Ａにおいて、本実施の形態にかかる回転電機の回転軸から遠い方の端部の幅が、シャフト１５の直径よりも広くなるからである。

したがって、本実施の形態では、回路基板３２の凹部３２Ａに対するシャフト１５の位置決めが容易であるので、本実施の形態にかかる回転電機は、容易に組み立てることができる。もちろん、本実施の形態でも、本発明の実施の形態１と同様に、回転電機の組み立て方法の自由度が従来よりも高くなっていることは言うまでもない。また、本実施の形態では、第１のベアリング１４をシャフト１５に挿入してから、シャフト１５に回路基板３２を取り付けることができるので、シャフト１５に対して回路基板３２を組み付ける工程以外の工程を、従来と同様に行うことができ、本実施の形態にかかる回転電機１の組み立て時の作業性が従来よりも悪化することはない。

本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板３２の凹部３２Ａは、本発明の実施の形態１にかかる回転電機１が備える回路基板１２の凹部１２Ａよりも、２つの領域Ｚの面積分広くなっている。しかしながら、本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板３２の面積も、２つの領域Ｚの設計次第で、従来の回路基板より広く設計することは可能である。また、本実施の形態にかかる回転電機は、回路基板３２が有する凹部３２Ａの形状が従来と異なるが、部品数は変わらないので、本実施の形態にかかる回転電機全体のサイズが大きくなることはない。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３にかかる回転電機について説明する。本発明の実施の形態３では、本発明の実施の形態１及び本発明の実施の形態２と相違する部分について説明し、同一又は対応する部分についての説明は省略する。本発明の実施の形態３にかかる回転電機は、本発明の実施の形態１にかかる回転電機１及び本発明の実施の形態２にかかる回転電機とは、回路基板が有する開口の形状が異なる。本発明の実施の形態３において、回路基板５２が有する凹部５２Ａは、半円と、幅がシャフト１５の回転軸から外側に向かうに従って広くなる部分とで主に構成される。

図６は、本発明の実施の形態３にかかる回転電機が備える回路基板５２を示す平面図である。本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板５２は、外殻の一部を形成し、ローター１６の回転軸に垂直な平面において、ローター１６の回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅がシャフト１５の径以上であり、シャフト１５が貫通する凹部５２Ａを有する。図６に示すように、凹部５２Ａの外郭は、円弧Ｃと直線Ｌ５１と直線Ｌ５２とを有する。本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板５２の凹部５２Ａは、破線で囲まれた領域Ｘと、二点鎖線で囲まれた領域Ｓとで主に構成される。

円弧Ｃと直線Ｌ３１と直線Ｌ３２は、回路基板５２の外殻の一部でもあるので、凹部５２Ａは回路基板５２の外郭に接する。すなわち、回路基板５２の外郭のうち凹部５２Ａの外郭と共通する部分には、円弧Ｃと直線Ｌ５１と直線Ｌ５２とを有する。本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板５２は、凹部５２Ａを有することによってＣ字型形状となっている。つまり、本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板５２は、凹部５２Ａを形成するように円盤状の回路基板を切り欠いた形状となっている。

本実施の形態において円弧Ｃは、直径が長さａである円の円周の半分である。本実施の形態において、直線Ｌ５１の一端は、円弧Ｃの両端のうち一端に接続し、直線Ｌ５２の一端は、円弧Ｃの両端のうち他端に接続する。本実施の形態において、直線Ｌ５１の一端と直線Ｌ５２の一端との間の距離は、長さａであるが、直線Ｌ５１の他端と直線Ｌ５２の他端との間の距離は、長さａよりも長い。すなわち、直線Ｌ５１と直線Ｌ５２との間の距離は、シャフト１５の回転軸から外側に向かうに従って広くなる。つまり、本実施の形態において、回路基板５２の凹部５２Ａは、半円（領域Ｘ）と、幅がシャフト１５の回転軸から外側に向かうに従って広くなる部分（領域Ｓ）とで主に構成される。

本実施の形態にかかる回転電機の製造方法は、本発明の実施の形態１及び本発明の実施の形態２と同様である。本実施の形態にかかる回転電機の製造方法は、ローター１６に連結されたシャフト１５に対して回路基板５２を組み付ける工程を備える。本実施の形態において、シャフト１５に対して回路基板５２を組み付ける際は、シャフト１５の回転軸に垂直な方向から、回路基板５２の凹部５２Ａにシャフト１５が挿入されるように、シャフト１５に対して回路基板５２を組み付ける。すなわち、シャフト１５の回転軸に垂直な方向に回路基板５２を移動させて、回路基板５２の凹部５２Ａにシャフト１５をはめ込む。

このとき、凹部５２Ａの直線Ｌ５１及び直線Ｌ５２は、本実施の形態にかかる回転電機の回転軸及び円弧Ｃに向かうように、ガイドの役割を果たす。シャフト１５が円弧Ｃに接触することで、シャフト１５に対して回路基板５２を組み付ける作業が終了する。以上で、シャフト１５が回路基板５２の凹部５２Ａを貫通した状態となる。

本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板５２の凹部５２Ａは、本実施の形態にかかる回転電機の回転軸から遠い方の端部の幅が、シャフト１５の直径よりも広い。そのため、シャフト１５に対して回路基板３２を組み付ける際において、シャフト１５の図６における上下方向の位置決めが本発明の実施の形態１よりも容易になる。したがって、本実施の形態では、回路基板３２の凹部３２Ａに対するシャフト１５の位置決めが容易であるので、本実施の形態にかかる回転電機は、容易に組み立てることができる。もちろん、本実施の形態でも、本発明の実施の形態１及び本発明の実施の形態２と同様に、回転電機の組み立て方法の自由度が従来よりも高くなっていることは言うまでもない。

また、本実施の形態では、第１のベアリング１４をシャフト１５に挿入してから、シャフト１５に回路基板３２を取り付けることができるので、シャフト１５に対して回路基板３２を組み付ける工程以外の工程を、従来と同様に行うことができ、本実施の形態にかかる回転電機１の組み立て時の作業性が従来よりも悪化することはない。

本発明の実施の形態１にかかる回転電機１が備える回路基板１２の凹部１２Ａよりも、領域Ｓと領域Ｙの面積差分広い。しかしながら、本実施の形態にかかる回転電機が備える回路基板５２の面積も、領域Ｓの設計次第で、従来の回路基板より広く設計することは可能である。また、本実施の形態にかかる回転電機は、回路基板５２が有する凹部５２Ａの形状が従来と異なるが、部品数は変わらないので、本実施の形態にかかる回転電機全体のサイズが大きくなることはない。る

なお、本発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせること、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。各実施の形態において例示された各構成要素の寸法、材質、形状、それらの相対配置等は、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるものであり、本発明はそれらの例示に限定されるものではない。また、各図における各構成要素の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。

１ 回転電機、１０ 第１のハウジング、１１ ブラケット、１２，３２，５２ 回路基板、１２Ａ，３２Ａ，５２Ａ 凹部、１２Ｂ 固定用切欠き、１２Ｃ，１３Ｃ ねじ穴、１２Ｄ，１３Ｄ 貫通孔、１３ 基板ケース、１３Ａ 孔、１３Ｂ 突起、１４ 第１のベアリング、１５ シャフト、１６ ローター、１８ 端子、１９ ステーター、２０ 鉄心、２１ コイル、２２ 絶縁体、２３ 第２のハウジング、２４ フレーム、４０ 換気扇、４１ 送風機、４２ グリル、４３ 天井。

Claims (7)

1. 筒状のステーターと、
   前記ステーターの内側に配置され、シャフトを軸として回転するローターと、
   外殻の一部を形成し、前記ローターの回転軸に垂直な平面において、前記回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅が前記シャフトの径以上であり、前記シャフトが貫通する凹部を有する回路基板と、
   を備えた回転電機。
2. 前記回路基板の外郭は、前記凹部において、円弧と、前記円弧の両端のうち一端に一端が接続した第１の直線と、前記円弧の両端のうち他端に一端が接続した第２の直線とを有し、
   前記第１の直線と前記第２の直線との間の距離は、一定であること、
   を特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記回路基板の外郭は、前記凹部において、円弧と、前記円弧の両端のうち一端に一端が接続した第１の直線と、前記円弧の両端のうち他端に一端が接続した第２の直線と、前記第１の直線の他端と接続した第３の直線と、前記第２の直線の他端に接続した第４の直線と、を有し、
   前記第３の直線と前記第４の直線との間の距離は、前記第１の直線と前記第２の直線との間の距離以上であること、
   を特徴とする請求項１に記載の回転電機。
4. 前記第１の直線と前記第２の直線との間の距離は、前記シャフトの径と同じであること、
   を特徴とする請求項２又は請求項３に記載の回転電機。
5. 前記回路基板の外郭は、前記凹部において、円弧と、前記円弧の両端のうち一端に一端が接続した第５の直線と、前記円弧の両端のうち他端に一端が接続した第６の直線とを有し、
   前記第５の直線と前記第６の直線との間の距離は、前記回転軸から外側に向かうに従って広くなること、
   を特徴とする請求項１に記載の回転電機。
6. シャフトの回転軸に対して垂直な方向から、回路基板の開口に前記シャフトが挿入されるように、前記シャフトに対して前記回路基板を組み付ける工程を備えた回転電機の製造方法。
7. 筒状のステーターと、
   前記ステーターの内側に配置され、シャフトを軸として回転するローターと、
   外殻の一部を形成し、前記ローターの回転軸に垂直な平面において、前記回転軸から外側に向かう方向に垂直な方向の幅が前記シャフトの径以上であり、前記シャフトが貫通する凹部を有する回路基板と、
   を有する回転電機と、
   前記回転電機の一端に接続され、前記回転電機によって駆動される送風機と、
   を備えた換気扇。

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