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公開番号2021058079
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210408
出願番号2020145423
出願日20200831
発明の名称モータおよび送風装置
出願人日本電産株式会社
代理人特許業務法人 佐野特許事務所
主分類H02K 5/08 20060101AFI20210312BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】ステータと基板とを覆うために使用する樹脂の量を抑制することができる技術と、モールドに使用される樹脂の量の増加を抑制しつつ、強度を確保することができる技術を提供する。
【解決手段】モータは、上下に延びる中心軸を中心として回転する回転部と、前記回転部を回転可能に支持する静止部と、を有する。前記静止部は、前記回転部の少なくとも一部と径方向に対向するステータ21と、前記ステータ21の軸方向下方に配置される基板23と、前記ステータ21の少なくとも一部および基板23を覆う樹脂部と、を有する。前記ステータ21は、周方向に配列される複数のコイル213を有する。前記基板23の軸方向上方の面には、前記複数のコイル213のうちの隣り合う2つのコイル213の周方向間と、前記コイル213の下方とのうち少なくとも一方に配置される電気素子28が実装される。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項1】
モータであって、
上下に延びる中心軸を中心として回転する回転部と、
前記回転部を回転可能に支持する静止部と、
を有し、
前記静止部は、
前記回転部の少なくとも一部と径方向に対向するステータと、
前記ステータの軸方向下方に配置される基板と、
前記ステータの少なくとも一部および基板を覆う樹脂部と、
を有し、
前記ステータは、周方向に配列される複数のコイルを有し、
前記基板の軸方向上方の面には、前記複数のコイルのうちの隣り合う2つのコイルの周方向間と、前記コイルの下方とのうち少なくとも一方に配置される電気素子が実装される、モータ。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
前記樹脂部の成型時のゲートの痕跡であるゲート痕の少なくとも一部は、前記2つのコイルのうちの一方の周方向一端から他方の周方向他端までの角度範囲内に位置する、請求項1に記載のモータ。
【請求項3】
前記ゲート痕は、径方向において、前記2つのコイルのうちのいずれか一方と重なる、請求項2に記載のモータ。
【請求項4】
前記基板の軸方向の高さ位置は、前記ゲート痕の軸方向上端から軸方向下端までの範囲内に位置する、請求項2又は3に記載のモータ。
【請求項5】
前記基板の少なくとも一部は、径方向において前記ゲート痕と重なる、請求項4に記載のモータ。
【請求項6】
前記複数のコイルは、
第1コイルと、
前記第1コイルの周方向一方側の隣に配置される第2コイルと、
前記第1コイルの周方向他方側の隣に配置される第3コイルと、
を有し、
前記電気素子は、
前記第1コイルと前記第2コイルとの周方向間に配置される第1電気素子と、
前記第1コイルと前記第3コイルとの周方向間に配置される第2電気素子と、
を有し、
前記ゲート痕の少なくとも一部は、前記第1コイルの周方向一端から周方向他端までの角度範囲内に位置する、請求項2から5のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項7】
前記2つのコイルの周方向間に配置される前記電気素子は、コンデンサである、請求項1から6のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項8】
前記ステータは、前記コイルを構成する導線が巻かれるティースを有するステータコアを有し、
前記電気素子は、
前記ステータコアの径方向外端よりも径方向内方に位置する第1領域と、
前記ステータコアの径方向外端よりも径方向外方に位置する第2領域と、
を有し、
軸方向からの平面視において、前記第1領域は、前記第2領域に比べて面積が大きい、請求項1に記載のモータ。
【請求項9】
前記電気素子の一部が、前記コイルの下方に配置され、
前記第1領域と前記コイルとの軸方向間に存在する前記樹脂部の軸方向の最大厚みは、前記第2領域の上に存在する前記樹脂部の軸方向の最大厚みよりも大きい、請求項8に記載のモータ。
【請求項10】
前記第2領域の上に存在する前記樹脂部は、径方向外方に向かうにつれて軸方向の厚みが薄くなる傾斜部を有する、請求項8又は9に記載のモータ。
【請求項11】
前記回転部は、
前記ステータの径方向外方に側壁部を有するロータホルダと、
前記側壁部に配置されるマグネットと、
を有する、請求項1から10のいずれか1項に記載のモータ。
【請求項12】
請求項1から11のいずれか1項に記載のモータと、
前記回転部とともに回転するインペラと、
を有する、送風装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、モータおよび送風装置に関する。
続きを表示(約 7,200 文字)【背景技術】
【0002】
従来、熱可塑性樹脂で一体的にモールド成形したモータが知られる。このようなモータは、例えば、固定子鉄心と、固定子鉄心に巻装した駆動コイルと、電子部品を実装したプリント基板と、固定子鉄心と駆動コイルと基板とを電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂で射出成形により一体的にモールド成形固化した固定子と、を備える(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2010−022192号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
熱可塑性樹脂で一体的にモールド成形したモータにおいて、基板に実装される電気素子のサイズが大きいと、モータ全体のサイズが大きくなり易い。モータのサイズが大きくなると、モールドに必要となる樹脂の量が増え、例えば、モータの製造コストが上昇する虞がある。
【0005】
例えば、基板とステータとの距離を小さくすることによりモールドに使用する樹脂の量を減らすことができる。ただし、基板とステータとの距離を近づけると、ロータとの接触を避けるために、基板に実装される電気素子を覆う樹脂の厚みが薄くなる可能性がある。基板に実装される電気素子を覆う樹脂の厚みは、強度を増すために厚い方が好ましい。
【0006】
本発明は、モータにおいて、ステータと基板とを覆うために使用する樹脂の量を抑制することができる技術と、モールドに使用される樹脂の量の増加を抑制しつつ、強度を確保することができる技術との少なくとも一方を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の例示的なモータは、上下に延びる中心軸を中心として回転する回転部と、前記回転部を回転可能に支持する静止部と、を有する。前記静止部は、前記回転部の少なくとも一部と径方向に対向するステータと、前記ステータの軸方向下方に配置される基板と、前記ステータの少なくとも一部および基板を覆う樹脂部と、を有する。前記ステータは、周方向に配列される複数のコイルを有する。前記基板の軸方向上方の面には、前記複数のコイルのうちの隣り合う2つのコイルの周方向間と、前記コイルの下方とのうち少なくとも一方に配置される電気素子が実装される。
【0008】
本発明の例示的な送風装置は、上記構成のモータと、前記回転部とともに回転するインペラと、を有する。
【発明の効果】
【0009】
例示的な本発明によれば、モータにおいて、ステータと基板とを覆うために使用する樹脂の量を抑制することができる。また、例示的な本発明によれば、モールド成型されるモータにおいて、モールドに使用される樹脂の量の増加を抑制しつつ、強度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
図1は、本発明の実施形態に係る送風装置の斜視図である。
図2は、本発明の第1実施形態に係るモータの斜視図である。
図3は、本発明の第1実施形態に係るモータの概略縦断面図である。
図4は、本発明の第1実施形態に係るモータが有する静止部の斜視図である。
図5は、図4に示す静止部から樹脂部を除いた図である。
図5Aは、本発明の第1実施形態に係るモータが有するステータコアの斜視図である。
図5Bは、本発明の第1実施形態に係るモータが有するステータコアおよびインシュレータの斜視図である。
図6は、本発明の第1実施形態に係るモータの概略断面斜視図である。
図7は、本発明の第1実施形態に係るモータにおける注入部とコイルとの位置関係を説明するための図である。
図8は、本発明の第1実施形態に係るモータにおけるゲート痕と基板との位置関係を説明するための図である。
図9は、本発明の第1実施形態に係るモータの変形例を説明するための図である。
図10は、変形例のモータにおける樹脂部の成型時の状態を示す概略縦断面図である。
図11は、図10の状態から金型および樹脂の不要部が取り除かれた状態を示す図である。
図12は、本発明の第2実施形態に係るモータの静止部の一部の構成を示す概略平面図である
図13は、本発明の第2実施形態に係るモータの静止部の一部の構成を示す概略断面図である。
図14は、本発明の第2実施形態に係るモータが有する電気素子とステータコアとの関係について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書では、送風装置100およびモータ1の説明にあたって、図3に示すモータ1の中心軸Cに平行な方向を「軸方向」、中心軸Cと直交する方向を「径方向」、中心軸Cを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とそれぞれ称する。また、本明細書では、軸方向を上下方向とし、ステータ21に対してベース22が設けられる側を下として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係る送風装置100およびモータ1の使用時の向きを限定する意図はない。また、本明細書では、図7における、周方向の時計回り側を周方向一方側とし、周方向の反時計周り側を周方向他方側とする。また、部材における周方向一方側の端を周方向一端とし、部材における周方向他方側の端を周方向他端とする。
【0012】
<1.送風装置>
図1は、本発明の実施形態に係る送風装置100の斜視図である。本実施形態の送風装置100は、遠心ファンである。ただし、本発明が適用される送風装置は、遠心ファンに限らず、例えば、軸流ファン又はターボファン等であってもよい。図1に示すように、送風装置100は、モータ1と、インペラ2とを有する。送風装置100は、ファンカバー3を更に有する。モータ1の詳細は後述する。
【0013】
インペラ2は、モータ1の駆動により、中心軸Cを中心として回転する。インペラ2は、インペラ環状部2aと、複数の羽根部2bとを有する。インペラ2は、例えば樹脂により構成される。本実施形態では、インペラ環状部2aと、複数の羽根部2bとは単一部材である。ただし、インペラ環状部2aと、複数の羽根部2bとは別部材であってもよい。
【0014】
インペラ環状部2aは、中心軸Cを中心とする円環状である。インペラ環状部2aは、モータ1の後述する回転部10に取り付けられる。すなわち、インペラ2は、回転部10とともに回転する。各羽根部2bは、少なくとも一部がインペラ環状部2aの軸方向上面に配置される。各羽根部2bは、中心軸Cから離れる方向に、インペラ環状部2aから延びる。なお、中心軸Cから離れる方向は、径方向と平行であってもよいし、径方向に対して傾いた方向であってもよい。複数の羽根部2bは、周方向に間隔をあけて配置される。本実施形態では、複数の羽根部2bは、周方向に等間隔に配置される。
【0015】
ファンカバー3は、モータ1の後述するベース22と組になって、送風装置100のハウジング4を構成する。ファンカバー3には、軸方向に貫通し、軸方向からの平面視において中心軸Cを中心とする円形状のカバー貫通孔3aが設けられる。
【0016】
送風装置100においては、モータ1の駆動により、インペラ2が回転し、カバー貫通孔3aを介して外部からハウジング4内に気流が流れ込む。ハウジング4内に流れ込んだ気流は、複数の羽根部2bに沿って中心軸Cから離れる方向に流れ、ハウジング4に設けられるハウジング開口4aから外部に吹き出す。後述のようにモータ1の軸方向の厚みを薄くすることができるために、送風装置100の軸方向の厚みも薄くすることができる。
【0017】
<2.モータ>
[2−A.第1実施形態]
(2−A−1.モータの概略構成)
図2は、本発明の第1実施形態に係るモータ1の斜視図である。図3は、本発明の第1実施形態に係るモータ1の概略縦断面図である。図2および図3に示すように、モータ1は、回転部10と、静止部20とを有する。
【0018】
回転部10は、上下に延びる中心軸Cを中心として回転する。回転部10は、ロータホルダ13と、マグネット14と、を有する。回転部10は、シャフト11と、ブッシュ12と、を更に有する。
【0019】
シャフト11は、中心軸Cに沿って配置された柱状の部材である。シャフト11の材料には、例えば、ステンレス等の金属が用いられる。本実施形態では、シャフト11は、中心軸Cを中心として回転する。ただし、シャフト11は、例えばベース22等に固定され、回転しない構成であってもよい。すなわち、シャフト11は、回転部10に含まれなくてもよい。
【0020】
ブッシュ12は、軸方向に延びる筒状である。シャフト11の上端部がブッシュ12内に入れられ、ブッシュ12はシャフト11の上端部に固定される。
【0021】
ロータホルダ13は、軸方向下方に開口する有蓋円筒状である。すなわち、ロータホルダ13は上壁部131を有する。上壁部131は、軸方向と交差する方向に広がる。また、ロータホルダ13は側壁部132を有する。側壁部132は、上壁部131の径方向外端部から軸方向下方に延びる。
【0022】
上壁部131の中央部には、軸方向に貫通するロータホルダ貫通孔13aが設けられる。ロータホルダ貫通孔13aは、軸方向からの平面視において、中心軸Cを中心とする円形状である。ロータホルダ貫通孔13a内には、ブッシュ12が入れられ、ブッシュ12は、ロータホルダ13に固定される。すなわち、ロータホルダ13は、シャフト11とともに中心軸Cを中心として回転可能に設けられる。
【0023】
なお、ロータホルダ13は、インペラ環状部2a内に嵌め込まれ、インペラ2は、ロータホルダ13に固定される。すなわち、インペラ2は、ロータホルダ13の回転とともに回転する。
【0024】
マグネット14は、側壁部132に配置される。詳細には、マグネット14は、側壁部132の径方向内方の面に固定される。本実施形態においては、マグネット14は単一の環状マグネットである。マグネット14の径方向内方の面には、N極とS極とが周方向に交互に着磁される。ただし、単一の環状マグネットに替えて、複数のマグネットが側壁部132の径方向内方の面に配置されてもよい。この場合、複数のマグネットは周方向に配列される。
【0025】
静止部20は、回転部10を回転可能に支持する。図4は、本発明の第1実施形態に係るモータ1が有する静止部20の斜視図である。なお、図4は、図2に示すモータ1から回転部10を除いた図である。図5は、図4に示す静止部20から樹脂部25を除いた図である。ただし、図5は、図4とモータ1を見る角度が異なる。図2から図5に示すように、静止部20は、ステータ21と、基板23と、樹脂部25と、を有する。静止部20は、ベース22と、導通部材24と、軸受ホルダ26と、軸受27と、を更に有する。
【0026】
ステータ21は、駆動電流に応じて磁束を発生させる電機子である。ステータ21は、回転部10の少なくとも一部と径方向に対向する。本実施形態では、ステータ21は、回転部10の一部と径方向に対向する。ステータ21は、回転部10の一部の径方向内方に配置される。ロータホルダ13は、ステータ21の径方向外方に側壁部132を有する。詳細には、ステータ21は、ステータコア211と、インシュレータ212と、コイル213と、を有する。
【0027】
ステータコア211は、磁性体である。ステータコア211は、例えば電磁鋼板を積層して構成される。ステータコア211の径方向外方に、マグネット14が径方向に間隔をあけて配置される。図5Aは、本発明の第1実施形態に係るモータ1が有するステータコア211の斜視図である。ステータコア211は、中心軸Cを中心とする円環状のコアバック211aと、コアバック211aから径方向外方に延びる複数のティース211bとを有する。複数のティース211bは、周方向に間隔をあけて配列される。各ティース211bは、詳細には、コアバック211aから径方向外方に延びるティース本体部211baと、ティース本体部211baの径方向外方に配置されるアンブレラ部211bbと、を有する。アンブレラ部211bbは周方向に延びる。アンブレラ部211bbは、一部がティース本体部211baの周方向一端から周方向一方に延び、他の一部がティース本体部211baの周方向他端から周方向他方に延びる。すなわち、アンブレラ部211bbは、ティース本体部211baよりも周方向の幅が広い。周方向に隣り合うアンブレラ部211bbの周方向間には、間隙Sが設けられる。
【0028】
インシュレータ212は、絶縁体である。インシュレータ212の材料には、例えば樹脂が用いられる。インシュレータ212は、ステータコア211の少なくとも一部を覆う。本実施形態では、インシュレータ212は、ステータコア211の一部を覆う。各ティース211bの径方向外面がインシュレータ212に覆われることなく露出される。すなわち、各アンブレラ部211bbの径方向外面は、インシュレータ212に覆われることなく露出する。各ティース211bの径方向外面は、マグネット14と隙間をあけて径方向に対向する。図5Bは、本発明の第1実施形態に係るモータ1が有するステータコア211およびインシュレータ212の斜視図である。図5Bに示すように、インシュレータ212は、詳細には、ステータコア211の軸方向上方に配置される上インシュレータ212Uと、ステータコア211の軸方向下方に配置される下インシュレータ212Lと、を有する。上インシュレータ212Uは、中心軸Cを中心とする環状の上インシュレータ環状部212aUと、上インシュレータ環状部212aUから径方向外方に延びる複数の上インシュレータ径方向部212bUと、各上インシュレータ径方向部212bUの径方向外方に配置されて周方向に延びる上インシュレータ周方向部212cUと、を有する。下インシュレータ212Lは、中心軸Cを中心とする環状の下インシュレータ環状部212aLと、下インシュレータ環状部212aLから径方向外方に延びる複数の下インシュレータ径方向部212bLと、各下インシュレータ径方向部212bLの径方向外方に配置されて周方向に延びる下インシュレータ周方向部212cLと、を有する。上下のインシュレータ環状部212aU、212aLにより、コアバック211aの径方向外面は覆われる。上下のインシュレータ径方向部212bU、212bLにより、ティース本体部211baは覆われる。上インシュレータ周方向部212cUは、アンブレラ部211bbの上に配置され、上インシュレータ径方向部212bUよりも軸方向上方に延びる。下インシュレータ周方向部212cLは、アンブレラ部211bbの下に配置され、下インシュレータ径方向部212bLよりも軸方向下方に延びる。上下のインシュレータ周方向部212cU、212cLにより、アンブレラ部211bbの径方向内面は覆われる。コイル213は、インシュレータ212を介してティース211bに導線を巻くことによって構成される。ティース211bは、周方向に複数配列される。このため、ステータ21は、周方向に配列される複数のコイル213を有する。なお、本実施形態では、コイル213の数は6個である。ただし、複数のコイル213の数は6個以外であってもよい。また、各コイル213の径方向内方および径方向外方の面の全てはインシュレータ212により覆われる。
【0029】
ベース22は、ステータ21の軸方向下方に配置される。本実施形態では、ベース22は樹脂により構成される。ただし、ベース22は、金属等の樹脂以外の素材で構成されてよい。ベース22は、中心軸Cを中心とし軸方向に延びるベース筒状部221を中央部に有する。ベース22は、軸方向上方の面に軸方向下方に向けて凹み、基板23が収容されるベース凹部222を有する。
【0030】
基板23は、ステータ21の軸方向下方に配置される。基板23は、ベース22の軸方向上方に配置される。すなわち、基板23は、ステータ21とベース22との軸方向間に配置される。基板23には、コイル213に駆動電流を供給するための電気回路が構成される。基板23の軸方向上方の面には、各種の電気部品が搭載される。基板23には、軸方向に貫通し、ベース筒状部221を通す第1基板貫通孔23aが設けられる。基板23には、軸方向に貫通し、導通部材24を通す第2基板貫通孔23bが設けられる。
(【0031】以降は省略されています)

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