JPH09308207A - ブラシレス電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、回転位置検出センサーの絶縁と破
損防止を確実にしたブラシレス電動機を提供することに
ある。 【解決手段】固定子３０の磁極３２ａを絶縁する絶縁体
（スロット絶縁材３４）に固定子３０の端面と直交する
方向に突設した外側壁３７ｂと内側壁３７ａとにより固
定子巻線３３を収納する収納溝３８を設けるとともに、
前記内側壁３７に前記回転子３０側に位置した防護壁３
７ａと前記収納溝３８側に位置した絶縁壁３７ｂとによ
り配設凹部３９を形成し、前記回転位置検出センサー６
３を設けた配線基板６０を回転位置検出センサー６３を
配設凹部３９内に位置させて絶縁体に取り付けることに
より、回転位置検出センサー６３の固定子巻線３３との
絶縁と回転子４０への接触による破損防止をしたブラシ
レス電動機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、回転子の回転位
置を回転位置検出センサーによって検出し、この検出信
号に基づいて、固定子巻線に駆動電流を供給し電動機を
駆動するブラシレス電動機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転子の回転位置を回転位置検出
センサーによって検出し、この検出信号に基づいて、固
定子巻線に駆動電流を供給し回転子を回転させるブラシ
レス電動機は広く知られている。そして、この種のブラ
シレス電動機は回転子の外周に永久磁石を配設するとと
もに固定子に巻装した固定子巻線（以下単に巻線とい
う）に駆動電流を供給して回転磁界を発生させて回転子
を回転させる構成となっており、この巻線によって所定
の回転磁界を発生させるためには、回転子の回転位置を
検出し、この検出信号に基づいて前記巻線に順次駆動電
流を供給するものである。

【０００３】そして、前記回転子の回転位置の検出はホ
ール素子等からなる回転位置検出センサー（以下単にセ
ンサーという）によってなされているものであるが、前
記センサーは回転子に巻装された巻線との絶縁距離を確
保して設けなけばならならないものであり、また、正確
な回転位置を検出する上からはできるだけ永久磁石に対
応させるとともに近接させなければならないものであ
る。このことから、従来は回転子の回転軸の軸方向の長
さ寸法を前記固定子の積層鉄心の積層寸法よりも長く、
つまり回転子の永久磁石が配設された外周を固定子の端
面にある巻線から十分な絶縁距離を確保できる長さ寸法
だけ長く設定し、固定子つまり磁極の端面から回転子を
突出させ、この突出した回転子の周囲にセンサーを対応
させて配設する構成として、センサーと前記巻線との絶
縁距離を確保するとともに正確な検出ができるようにし
ているものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のブラシレス電動
機における回転子の回転位置検出の構成は、上述したよ
うにセンサーと巻線との絶縁距離の確保および正確な回
転位置を検出するために回転子の軸方向の長さ寸法を固
定子の積層寸法よりも所定長さ長く設定し、回転子の外
周端部を固定子の端面から突出させ、この突出した回転
子の周囲にセンサーを対応させて配設する構成としたも
のであることから、前記回転子の軸方向寸法が大きくな
り電動機の小形化が図れないという問題があり、また、
回転子に設ける永久磁石も大きなものが必要となる等高
価となり経済的な面で好ましくないという問題がある。

【０００５】また、この種のブラシレス電動機において
も巻線に何らかの事情により大きな駆動電流が流れ異常
に発熱し場合によっては焼損等につながる虞があり、こ
れを防止するために巻線の異常な温度上昇検知する温度
センサーが設けられているものであるが、従来この温度
センサーの取り付けは温度センサーをテープ等を用いて
巻線に巻き付けて取り付ける構成となっているために、
その取付作業が煩わしくま組立工数の増加をまねくとい
う問題がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記事情に鑑
みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、フレ
ーム内に回転自在に設けられるとともに外周に永久磁石
が配設された回転子と、積層鉄心からなり前記回転子の
周囲に配列される複数の磁極を有するとともにこの磁極
を絶縁する絶縁体を介して固定子巻線が巻装され前記フ
レーム内に収納された固定子と、前記回転子の近傍に配
設されて前記回転子の回転位置を検出する回転位置検出
センサーと、前記回転位置検出センサーの検出信号に基
づいて前記固定子巻線に駆動電流を供給する回路手段と
を備えたブラシレス電動機において、前記磁極を絶縁す
る絶縁体に軸方向に突設した外側壁と内側壁とにより前
記固定子巻線を収納する収納溝を設けるとともに、前記
内側壁に前記回転子側に位置した防護壁と前記収納溝側
に位置した絶縁壁とにより配設凹部を形成し、前記回転
位置検出センサーを設けた配線基板を前記回転位置検出
センサーを前記配設凹部内に位置させて前記絶縁体に取
り付けたブラシレス電動機としたものである。

【０００７】このように構成した請求項１記載の発明
は、固定子の磁極を絶縁する絶縁体に回転子側に位置し
た防護壁と収納溝側に位置した絶縁壁とによって形成し
た配設凹部に回転位置検出センサーを位置させることと
したことから、回転子の軸方向の長さ寸法を大きくする
ことなく、固定子巻線との絶縁を確実にできるという作
用を有するものである。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の発明における配線基板に固定子巻線の温度を検出す
る温度センサーを設けたブラシレス電動機としたもので
ある。

【０００９】このように構成した請求項２記載の発明
は、温度センサーを前記配線基板に設ける構成としたこ
とから、従来のように温度センサーを巻線にテープ等に
よって取り付けるようにするものに比べて、その取り付
けを容易かつ簡単とすることができるという作用を有す
るものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明のブラシレス電
動機の実施の形態を電動送風機に適用した場合を図１な
いし図５に基づいて説明する。

【００１１】図１は電動送風機Ａの軸方向中心線で断面
した断面図であり、同図に示すように電動送風機Ａは、
電動機１この電動機１に取り付けられるファン５０とか
ら構成されている。そして、前記電動機１はフレーム
２、固定子３０、回転子４０等から構成されている。

【００１２】そして、前記フレーム２は主フレーム１０
とこの主フレーム１０に取付ねじ３によって取り付けら
れた副フレーム２０とから構成されている。そして、前
記主フレーム１０は一端側に開口１１が設けられた有底
筒状に形成され、その底壁１２には前記開口１１側に開
口した凹状に形成された軸受収納部１３が形成されてお
り、また、周壁１４の底壁１２側に位置する部位には排
気孔１４ａが形成されている。また、前記開口１１の周
縁部には後述するファンカバー５６を嵌合して取り付け
る嵌合部１５ａが設けられたフランジ部１５が一体に形
成され、このフランジ部１５には図示しないねじ孔が設
けられている。

【００１３】つぎに、前記副フレーム２０は略短冊形状
に形成され、中心部には図１に示すように一側側つまり
主フレーム１０の底壁１２と対向する側に開口するとと
もに他側側に向けて凹ませて凹状に形成された軸受収納
部２１が形成されており、また、前記軸受収納部２１の
両側の部位に通気孔２２（一方のみ図示）が、また、軸
受収納部２１の近傍にはねじ孔２３が形成されまた両端
部（一方端部のみ図示）には図示しないねじ挿通孔が形
成されている。そして、前記両端部に形成した前記図示
しないねじ挿通孔と前記主フレーム１０のフランジ部１
５に形成した図示しないねじ孔とを対応させて前記取付
ねじ３を取り付けることにより副フレーム２０と主フレ
ーム１０とは結合されるとともに、両者が結合された状
態では前記開口１１の中央部に橋架された副フレーム２
０の両側には副フレーム２０の両側縁と前記開口１１の
周縁とで略半円形状の風路開口が形成されるようになっ
ている。

【００１４】つぎに、主フレーム１０に圧入されて取り
付けられる固定子３０について説明する。この固定子３
０はケイ素鋼板等を打ち抜いて形成した鉄心３２を所定
の積層寸法となるように複数枚積層して形成した積層鉄
心３１から構成され、また、前記鉄心３２には図２に示
すように所定数（図では６個）の磁極３２ａが形成さ
れ、そして、隣接する磁極３２ａの間には磁極３２ａに
固定子巻線３３を巻回するためのスロット３２ｂが形成
されている。また、鉄心３２の外周には前記主フレーム
１０の周壁１４内に圧入される圧入部３２ｃが突出して
形成されており、この圧入部３２ｃを周壁１４内に圧入
した状態では、互いに隣接する圧入部３２ｃと周壁１４
とで囲まれて空間が形成され、この空間は固定子３０の
外周と主フレーム１０の内周との間に風路を形成するも
のである。そして、鉄心３２を積層して積層鉄心３１つ
まり固定子３０の前記各スロット３２ｂおよび前記磁極
３２ａの端面つまり固定子３０の端面には図２に示すよ
うに耐熱性つまり電動機１の駆動時に高温となる固定子
３０の温度に耐え得る合成樹脂で形成された絶縁体とし
てのスロット絶縁材３４が配設されており、このスロッ
ト絶縁材３４の前記副フレーム２０側にはこのスロット
絶縁材３４と一体に形成され前記固定子３０の両端面よ
りこの端面と直交する方向つまり軸方向に突出して外側
壁としての環状壁３５とこの環状壁３５の内側にこの環
状壁３５と離間対向するとともに各磁極３２ａの磁極３
２ａの先端部つまり歯部に対応した部位に内側壁として
の突出壁３７が複数（図では６個）個形成されている。
この突出壁３７と前記環状壁３５とによって両者の間に
は図１に示すように前記固定子巻線３３を収納する収納
溝３８が形成されている。また、前記底壁１２側に位置
する前記突出壁３７には溝状に形成されたセンサーを配
設する配設凹部３９が形成されている。この配設凹部３
９は図１、図３および図４に示すように突出壁３７の周
方向に細溝を形成して、前記回転子４０側に位置した防
護壁３７ａと前記収納溝３８側に位置した絶縁壁３７ｂ
を形成することによりをとにより断面コ字状の細溝形状
に形成されているものである。そして、図３に示すよう
に前記断面コ字状の細溝形状に形成された底壁部３７ｃ
は前記磁極３２ａの端面つまり固定子３０の端面を覆う
とともに肉薄に形成された絶縁壁となっている。なお、
前記スロット絶縁材３４と環状壁３５および突出壁３７
とは、あらかじめ耐熱性を有する合成樹脂で成型して前
記積層鉄心３１に取り付けるようにしてもよく、また、
積層鉄心３１と一体成型として形成するようにしてもよ
い。また、前記配設溝３９は細溝形状ではなく凹状つま
り穴状に形成してもよく、要は回転子４０側に位置した
防護壁３７ａと前記収納溝３８側に位置した絶縁壁３７
ｂが形成されていればよいものである。

【００１５】また、前記主フレーム１０の底壁１２側の
環状壁３５にはそれぞれ３個の突起３５ａと３５ｂが形
成されており、突起３５ａは後に詳述する配線基板を取
付るための取付用の突起となっている。

【００１６】そして、固定子３０は前記固定子巻線３３
を巻回するとともに後述する配線基板６０を取り付けた
状態で前記主フレーム１０内に圧入して取り付けられる
ものである。

【００１７】つぎに、前記回転子４０は、ケイ素鋼板等
を打ち抜いて形成した鉄心４２を所定の積層寸法となる
ように複数枚積層して形成した積層鉄心４３、この積層
鉄心４３の外周に取着した所定の極数を形成した永久磁
石４４および前記積層鉄心４３の軸孔４３ａに圧入され
た回転軸４５とから構成されている。なお、この回転軸
４５の一端側先端部に後述する遠心ファン５１を取り付
けるためのねじ４５ａが形成されている。そして、前記
回転軸４５にはボールベアリング４６、４７がその内輪
を圧入して取り付けられている。

【００１８】回転子４０は回転軸４５に取り付けたボー
ルベアリング４６、４７を前記主フレーム１０および副
フレーム２０のそれぞれに形成した軸受収納部１３およ
び２１にその外輪を回り止めして収納つまり嵌合するこ
とによってフレーム２内に回転自在に支持されて配設さ
れるものである。

【００１９】つぎに、ファン５０は遠心ファン５１、整
流板５５、これら遠心ファン５１および整流板５５を収
納するファンカバー５６とから構成されている。そし
て、前記遠心ファン５１は円形状の平板プレート５２、
中央部に吸入口５３ｂが設けられたなだらかな曲面とし
た山形の曲面プレート５３および平板プレート５２と曲
面プレート５３を互いに所定距離離間して結合する複数
のブレード５４とから構成されている。なお、前記平板
プレート５２の中心には回転軸４５が挿通される貫通孔
５２ａが形成されている。また、前記整流板５５は、外
周部に図示しないが複数の風路口が形成されるとともに
中心部には円形状に凹ませた凹部５５ａが形成され、こ
の凹部５５ａには前記副フレーム２０の軸受収納部２１
の外周部に嵌合する嵌合孔５５ｂが形成されている。ま
た、前記凹部５５ａには前記副フレーム２０に形成した
ねじ孔２３に対応した貫通孔５５ｃが形成されている。
また、前記ファンカバー５６は図において下方を開口し
た有底筒状に形成され、その底壁つまり前記曲面プレー
ト５３と対向する面は、前記曲面プレート５３の曲面に
沿った形状に形成されるとともにその中央部には曲面プ
レート５３に形成した吸入口５３ｂと対応して吸入口５
６ａが形成され、また、環状壁５６ｂの開口の近傍の内
周壁は前記主フレーム１０に形成したフランジ部１５に
形成した嵌合部１５ａに嵌合する被嵌合部となってい
る。

【００２０】そして、このファン５０は前記電動機１が
組み立てられた状態で取り付けられるものである。つま
り、電動機１が組み立てられた状態の前記副フレーム２
０に、まず整流板５５をその貫通孔５５ｃを前記副フレ
ーム２０のねじ孔２３に対応させて配置し、ねじ４をね
じ孔２３に締結して取り付ける。ついで、前記遠心ファ
ン５１を、平板プレート５２を取付板５７、５７によっ
て挾持するとともにワッシャー５８を介して前記回転軸
４５のねじ４５ａにナット５９によって取り付ける。つ
いでファンカバー５６を前記遠心ファン５１、整流板５
５を覆って被嵌合部を前記嵌合部１５ａに嵌合させて取
り付けるものである。

【００２１】つぎに、前記主フレーム１０の底壁１２側
に位置する環状壁３５には配線基板６０が取り付けられ
ている。この配線基板６０には図５に示すように略円板
状に形成され中央部には前記回転子４０の回転軸４５を
貫通させる貫通孔６１が形成され、また、外周部には前
記環状壁３５に設けた取付突起３５ａが嵌合する３個の
切欠６２が設けられ、この切欠６２に前記取付突起３５
ａを嵌合した後この取付突起３５ａの頭部に熱を加えて
溶融することにより前記配線基板６０は前記環状壁３５
に取り付けられるようになっている。また、配線基板６
０には前記配設凹部３９内に配設されて前記永久磁石４
４を介して回転子４０の位置を検出するセンサーつまり
回転位置検出センサーとしてのホール素子（ホールＩ
Ｃ）６３および温度センサー６４が取り付けられてい
る。また、配線基板６０にはピン６５が設けられてお
り、このピン６５には前記巻線３３の端部３３ａとリー
ド線７０とが接続され、また、前記ホール素子６３は配
線基板６０に設けたプリント配線を介してフレキシブル
基板からなるリード線７１に接続されている。そして、
前記リード線７０およびフレキシブル基板からなるリー
ド線７１は保護チューブ７３（図１参照）に挿通されて
前記主フレーム１０に設けた排気口１４ａから外部に引
き出され、図示しない駆動回路が設けられた回路手段に
接続されている。そして、前記温度センサー６４は前記
巻線３３の端部３３ａの近傍に位置した部位に設けられ
ており、巻線３３を流れる駆動電流によって前記端部３
３ａ部分も発熱するがこの発熱つまり温度を前記温度セ
ンサー６４で検知して、所定温度以上つまり駆動電流に
より巻線３３が異常に発熱した際は、駆動電流の供給を
停止する等して、電動機１の焼損等を防止するものであ
る。なお、この温度センサー６４は図１に点線で示した
ように前記収納溝３８内に収納された巻線３３に接触な
いし近接して配設するようにしてもよいものである。

【００２２】そして、前記ホール素子６３が取り付けら
れた前記配線基板６０を前記環状壁３５に取り付けた状
態では前記ホール素子６３は前記配設凹部３９内に位置
しているものである。このことによって、前記ホール素
子６３は前記絶縁壁３７ｂによって巻線３３との絶縁が
確実になされており、また、防護壁３７ａによって電動
送風機Ａの振動あるいは外部からの予期せぬ衝撃力が加
わり、仮に前記ホール素子６３が動くようなことが生じ
たとしも前記防護壁３７ａによって回転子４０への接触
を確実に防止できることから、ホール素子６３の破損等
を防止できるものである。また、このように配設凹部３
９を固定子３０の端面に設けたことによりホール素子６
３を巻線３３との絶縁および回転子４０との接触の防止
等をするようにするとともに、前記配設凹部３９は固定
子３０つまり固定子３０に形成した磁極３２ａの端面で
かつ回転子側に位置して形成されていることから、固定
子３０の端面および回転子４０に近接した位置に形成で
きるため、従来のように回転子の軸方向の長さ寸法を大
きくする必要がないため、従来のように電動機の小形化
が図れないという問題および回転子に設ける永久磁石を
大きくしなければならないという問題を解消できるもの
である。

【００２３】また、前記温度センサー６４を前記配線基
板６０に設ける構成としたことから、従来のように温度
センサーを巻線にテープ等によって取り付けるようにす
るものいに比べて、その取り付けを容易かつ簡単とする
ことができるものである。

【００２４】なお、上記実施の形態においては、絶縁体
としての環状壁３５をスロット絶縁材３４に一体に形成
する構成としたが、これはスロット絶縁材３４とは別体
に形成して固定子３０の端面部に取着する構成としても
よいものである。しかし、上記実施の形態のようにスロ
ット絶縁材３４に一体に形成する構成とした場合は、別
体とした場合に比べ部品点数が少なくなり組立が容易で
あるという図れる等の利点がある。

【００２５】なお、上記実施の形態ではブラシレス電動
機を電動送風機に用いた場合について説明したが、これ
は言うまでもなくブラシレス電動機単体とすることもで
きるものであり、また、他の電気機器に用いることがで
きるものである。

【００２６】

【発明の効果】上記のように構成した請求項１記載の発
明は、固定子の磁極を絶縁する絶縁体に回転子側に位置
した防護壁と前記収納溝側に位置した絶縁壁とによって
形成した配設凹部に回転位置検出センサーを位置させる
こととしたことから、回転子の軸方向の長さ寸法を大き
くすることなく、固定子巻線との絶縁を確実にできると
いう効果を有するものである。

【００２７】また、請求項２記載の発明は、温度センサ
ーを前記配線基板に設ける構成としたことから、従来の
ように温度センサーを巻線にテープ等によって取り付け
るようにするものに比べて、その取り付けを容易かつ簡
単とすることができるという効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す電動送風機を軸方向
中心線で断面した断面図。

【図２】上記実施の形態のスロット絶縁材を取り付けた
状態の固定子を示す図であり、（Ａ）はその上面図、
（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は下面図である。

【図３】上記実施の形態における配設凹部を示す断面図
（図２（Ｃ）のＸ−Ｘ線での断面図）。

【図４】上記実施の形態における配設凹部を示す斜視
図。

【図５】上記実施の形態の配線基板を示す図てあり、
（Ａ）はその上面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は下面図
である。

【符号の説明】

Ａ 電動送風機 １ 電動機 ２ 電動機のフレーム １０ 主フレーム ２０ 副フレーム ３０ 固定子 ３２ａ 固定子の磁極 ３４ スロット絶縁材（絶縁体） ３５ 環状壁（外側壁） ３７ 突出壁（内側壁） ３７ａ 防護壁 ３７ｂ 絶縁壁 ３８ 収納溝 ４０ 回転子 ６０ 配線基板 ６３ ホール素子（回転位置検出センサー） ６４ 温度センサー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フレーム内に回転自在に設けられるととも
   に外周に永久磁石が配設された回転子と、積層鉄心から
   なり前記回転子の周囲に配列される複数の磁極を有する
   とともにこの磁極を絶縁する絶縁体を介して固定子巻線
   が巻装され前記フレーム内に収納された固定子と、前記
   回転子の近傍に配設されて前記回転子の回転位置を検出
   する回転位置検出センサーと、前記回転位置検出センサ
   ーの検出信号に基づいて前記固定子巻線に駆動電流を供
   給する回路手段とを備えたブラシレス電動機において、
   前記磁極を絶縁する絶縁体に軸方向に突設した外側壁と
   内側壁とにより前記固定子巻線を収納する収納溝を設け
   るとともに、前記内側壁に前記回転子側に位置した防護
   壁と前記収納溝側に位置した絶縁壁とにより配設凹部を
   形成し、前記回転位置検出センサーを設けた配線基板を
   前記回転位置検出センサーを前記配設凹部内に位置させ
   て前記絶縁体に取り付けたことを特徴とするブラシレス
   電動機。
2. 【請求項２】前記配線基板に前記固定子巻線の温度を検
   出する温度センサーを設けたことを特徴とする請求項１
   記載のブラシレス電動機。