CN101060270A - 电路基板内藏式无刷电动机 - Google Patents

Abstract

一种电路基板内藏式无刷电动机(20)，具有：设有驱动磁铁(28)的转子部(22)、设有与驱动磁铁(28)的外周相对配置的定子铁心(32)的定子部(21)、对驱动磁铁(28)的磁极位置进行检测的磁性检测元件(39)、设有对转子部(22)进行驱动控制的驱动控制电路的第1、第2驱动控制电路基板(23、24)、固定有定子铁心(32)的电动机壳体(25)，在电动机壳体(25)的内部沿轴向设有间隔地相对配置第1、第2驱动控制电路基板(23、24)，在该电路基板内藏式无刷电动机(20)中，在第2驱动控制电路基板(24)上形成有供磁性检测元件(39)的导线端子(41)贯通的贯通孔(24a)。采用本发明，能提供可抑制轴向尺寸的电路基板内藏式无刷电动机。

Description

电路基板内藏式无刷电动机

技术领域

本发明涉及在电动机壳体内部配置电路基板的电路基板内藏式无刷电动机。

背景技术

以往的电路基板内藏式无刷电动机例如适用于从吸入口吸入流体并利用内部的叶轮的离心力对流体加压后从排出口将流体排出的DC密封泵(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2005-73325号公报

具体地说，DC密封泵100如图4所示，由电动机外壳101和杯状隔壁(所谓密封壳体)102围住的空间形成固定室104，在此配置无刷电动机107的定子110。并且，由定子110和杯状隔壁102隔开的相反侧的由杯状隔壁102和泵外壳104所围住的空间成为旋转室105和与其连接的泵室106，在该空间内配置转子120及与其一体的叶片130。

在电动机外壳101的内部，由磁极检测基板131和驱动用基板116这2块基板构成，该2块基板与定子110电气连接，以对无刷电动机107进行通电控制。

磁极检测基板131上布置多个磁极检测元件114，该磁极检测元件114对构成转子120的一部分的永久磁铁121的磁极位置进行检测，磁极检测基板131用固定螺钉133安装在杯状隔壁102上。

另外，沿轴向重叠配置驱动用基板116，该驱动用基板116上设置用来驱动转子120及与其一体的叶片130旋转的驱动器1C。

磁极检测基板131上的磁极检测元件114和驱动用基板116上的驱动器1C，利用磁极检测元件用连接器118、118和磁极检测元件信号电缆119而电气连接。

即，磁极检测元件114的输出信号通过磁极检测元件用连接器118、118和磁极检测元件信号电缆119而传递到驱动器1C，根据磁极检测元件114的输出信号使电流流向多相的定子绕组113，使定子110发生电磁铁的磁极，利用与永久磁铁121的磁力吸引、排斥而发生单向的旋转转矩。

但是，在专利文献1记载的电路基板内藏式无刷电动机107中，磁极检测基板131上的磁极检测元件114和驱动用基板116上的驱动器1C通过磁极检测元件用连接器118、118和磁极检测元件信号电缆119而被电气连接，因此，将磁极检测元件用连接器118、118配置在2个电路基板131、116之间，难以缩小轴向的相对间隔，结果，产生无刷电动机和应用该无刷电动机后的电气设备整体变得大型化的问题。

使用了连接在磁性检测元件用连接器118、118之间的磁性检测元件信号电缆119，噪声进入磁性检测元件114的输出信号的可能性变大，有使磁性检测信号的精度恶化的问题。另外，由于使用磁性检测元件用连接器118、118及磁性检测元件用信号电缆119，故有为防止与其他电子元件的接触等而必须回绕电缆的问题。

由于增加磁性检测元件用连接器118、118和磁性检测元件用信号电缆119等高价的连接零件，故还有难以谋求成本降低的问题。

发明内容

因此，鉴于上述问题，本发明的目的在于，提供一种内藏多个电路基板的无刷电动机，即提供可抑制轴向尺寸的电路基板内藏式无刷电动机。

本发明的电路基板内藏式无刷电动机包括：具有驱动磁铁的转子部、具有与所述驱动磁铁的外周相对配置的定子铁心的定子部、对所述驱动磁铁的磁极位置进行检测的磁性检测元件、具有对转子部进行驱动控制的驱动控制电路的第1、第2驱动控制电路基板、固定有所述定子铁心的电动机壳体，在该电动机壳体的内部，沿轴向设有间隔地相对配置所述第1、第2驱动控制电路基板，该电路基板内藏式无刷电动机的特征是，在所述第1、第2驱动控制电路基板中的一方上形成有供所述磁性检测元件的电线端子贯通的贯通孔。

采用本发明，由于是内藏了第1、第2驱动控制电路基板的无刷电动机，在所述第1、第2驱动控制电路基板中的一方上形成有供所述磁性检测元件的电线端子贯通的贯通孔，故所述第1、第2驱动控制电路基板在轴向的间隔与以往技术相比可做得小，可获得电路基板内藏式无刷电动机的小型化。

此外，本发明最好是，在所述第1驱动控制电路基板上设置对所述转子部的驱动进行控制的电路，在所述第2驱动控制电路基板上设置对向绕设在所述定子铁心上的驱动线圈的供电进行控制的电路，且按所述驱动磁铁、第2驱动控制电路基板、第1驱动控制电路基板的顺序沿轴向配置，所述贯通孔形成在所述第2驱动控制电路基板上。

采用本发明，可将磁性检测元件的电线端子与第1驱动控制电路基板直接电气连接。因此，可防止噪声进入磁性检测元件的输出信号中。

最好是，所述磁性检测元件在相邻的驱动线圈之间配置多个，这些多个磁性检测元件的电线端子所贯通的贯通孔形成1个。由此，形成贯通孔的加工时间缩短，可价廉地进行制造。

采用本发明，由于是内藏有第1、第2驱动控制电路基板的无刷电动机，在所述第1、第2驱动控制电路基板中的一方上形成有供所述磁性检测元件的电线端子贯通的贯通孔，故所述第1、第2驱动控制电路基板在轴向的间隔与以往技术相比可做得小，可获得电路基板内藏式无刷电动机的小型化。

附图说明

图1是使用了本发明实施形态的电路基板内藏式无刷电动机后的泵的剖视图。

图2是表示图1所示的电路基板内藏式无刷电动机的定子部的一部分的俯视图。

图3是本发明实施形态的第2驱动控制电路基板的俯视图。

图4是使用了以往电路基板内藏式无刷电动机后的泵的剖视图。

具体实施方式

以下，根据附图说明实施本发明用的较佳形态。

(整体结构)

图1是使用了本发明一实施形态的电路基板内藏式无刷电动机后的泵装置的剖视图。图2是表示图1所示的电路基板内藏式无刷电动机的定子部的一部分的俯视图。图3是本发明实施形态的第2驱动控制电路基板的俯视图。

泵装置10具有电路基板内藏式无刷电动机(下面称为无刷电动机)20和泵50，这些无刷电动机20及泵50被收纳在由外壳11和电动机壳体25围住的空间内。

如图1所示，泵50具有：压力流体(例如液体)的导入口51和排出口52；形成在从导入口51至排出口52的流体路径53中途部处的负压室54；和在负压室54内旋转的作为叶轮的离心风扇55。

离心风扇55随着构成无刷电动机20的一部分的转子部22的旋转而高速旋转，由此，一旦负压室54内作为负压从导入口51吸入流体时，该流体经由流体路径53而从排出口52排出。

此外，在本实施形态中，在负压室54内配置构成无刷电动机20的转子部22。

(电路基板内藏式无刷电动机的结构)

无刷电动机20主要包括：定子部21；转子部22；具有对转子部22进行驱动控制的驱动控制电路的第1、第2驱动控制电路基板23、24；电动机壳体25。

此外，如图1所示，在本实施形态中，在外壳11和电动机壳体25之间设置内壳12。

内壳12配置成将大致有底圆筒状的电动机壳体25的开放端封住，在内壳12与电动机壳体25的空间形成定子室26。

在定子室26中，在轴向留有间隔地相对配置第1、第2驱动控制电路基板23、24，该第1、第2驱动控制电路基板23、24具有对无刷电动机20的转子部22进行驱动控制的电路。

转子部22具有：作为径向轴承的陶瓷制的套筒27；驱动磁铁28；夹在套筒27与驱动磁铁28之间的树脂制的离心风扇(包含叶片和扩散器)55。

另外，套筒27是空心圆筒形状，驱动磁铁28是沿圆周方向互相被磁化成N极、S极后的圆筒状的永久磁铁。

在本实施形态中，套筒27和驱动磁铁28通过离心风扇55安装，成为一体旋转的状态。

定子部21主要具有：作成圆柱状的固定轴29；配置在固定轴29的两端侧的轴向轴承30、31；与驱动磁铁28相对配置的定子铁心32；嵌装在定子铁心32上的线架(或轭铁)33；卷绕在线架33上的驱动线圈34。由此，套筒27在径向在固定轴29的外周面上滑动，在轴向在轴向轴承30、31的一个面上滑动并旋转。

固定轴29的一端侧(图1中的下端侧)通过轴向轴承30而支承在内壳12上，另一端侧(图1中的上端侧)通过轴向轴承31而支承在外壳11上。

此时，负压室54内的负压与离心风扇55的高速旋转成正比地增大，转子部22沿固定轴29的轴线向负压室54侧位移，而配置在负压室54侧的轴向轴承31由于相对于外壳11而被可靠地止转，故可稳定地承接轴向负荷。

内壳12一体形成了位于定子室26的内部的有底圆筒部12a和位于该有底圆筒部12a的开放端缘的凸缘部12b。另外，在有底圆筒部12a的底壁中央形成了台座部12d，该台座部12d位于与固定轴29同轴上并形成对固定轴29的一端进行支承的轴支承孔12c。此外，凸缘部12b上形成了贯通安装螺栓35的贯通孔12e。在凸缘部12b 上形成了环状槽12f，该环状槽12f内可插入确保与外壳11密封性用的环状垫圈36。

在内壳12上设有向有底圆筒部12a的相反侧突出的定位销12b。同样，设有向有底圆筒部12a的相反侧突出的安装脚部12g。而在定位销12b及安装脚部12g上分别形成了载放第1驱动控制电路基板23的定位用阶梯部。利用这些定位用阶梯部，在轴向留有规定间隔地相对配置第1驱动控制电路基板23和第2驱动控制电路基板24。

外壳11的中心形成有压力流体(这里是液体)的导入口51和排出口52。另外，外壳11与内壳12共同形成至导入口51和排出口52的流体路径53，并在其中途部形成负压室54。此外，外壳11形成有安装螺栓35的插通孔11e。并在外壳11上形成了构成流体路径53的壁11b。在向外壳11中心延伸的脚部11c上形成了俯视看为大致正圆形状的轴支承孔11d。该轴支承孔11d的中心形成在与导入口51同轴上。

如图2所示，定子铁心32由强磁性体构成，并形成向中心突出的12个突极37。在各突极37上分别嵌装有卷绕了驱动线圈34的线架33。在图2中，未图示驱动线圈34。

在各线架33上设置向轴向延伸的2根连接端子38，并分别缠绕有卷绕在线架33上的驱动线圈34的卷绕开始端和卷绕终端。

在本实施形态中，绕设在定子铁心32上的驱动线圈34由U、V、W相的三相构成，用U1、U2、U3、U4这4个驱动线圈34U为1组构成U相，用V1、V2、V3、V4这4个驱动线圈34V构成V相，用W1、W2、W3、W4这4个驱动线圈34W构成W相。

具体地说，如图3所示，卷绕在各突极上的各组绕组，通过各4个接线U1、U2、U3、U4(图3中用实线所示)向同一方向卷绕连接以通过通电使绕在这些突极37上的绕组所产生的磁极成为相同极。同样，接线V1、V2、V3、V4(图3中用虚线所示)、接线W1、W2、W3、W4(图3中用双点划线所示)也向同一方向卷绕连接。图2所示的U、V、W相的各3组绕组群如图3所示在第2驱动控制电路基板24上以Y接线方式互相连接。

U、V、W相的各4组(三相)的绕组群与第2驱动控制电路基板24连接，依次切换向这些绕组群通电的相以发生旋转磁场，使转子部22旋转。为了对驱动磁铁28的磁极(旋转)位置进行检测，3个磁性检测元件39、39、39以大约30°间隔配置，根据其磁性检测信号选择1个通电相。作为磁性检测元件39，使用霍尔元件等磁电变换元件。

此外，在本实施形态中，与U相、V相、W相对应的各1根连接端子38具有贯通第2驱动控制电路基板24并延伸到第1驱动控制电路基板23的长度(参照图1)。这些3根连接端子38钎焊在形成于第1驱动控制电路基板23的导电图形上而被电气连接，供给来自电源的电流。

电动机壳体25根据使用目的(使用环境)而由具有防锈性的铝等的金属或树脂构成，并形成与安装螺栓35螺合的螺纹孔25a。

一般，泵50被称作密封泵，由电动机壳体25和内壳12围住的空间形成定子室26，在定子室26中配置：构成无刷电动机20的定子部21的一部分的定子铁心32；嵌装在定子铁心32上的线架(或轭铁)33；卷绕在线架33上的驱动线圈34。并且，由定子室26和外壳11隔开的相反侧的由内壳12和外壳11围住的空间配置无刷电动机20的转子部22和与其连接的泵50，此处配置套筒27、驱动磁铁28及树脂制的离心风扇(包含叶片和扩散器)55。

(关于第1、第2驱动控制电路基板)

下面，根据附图说明本发明实施形态的驱动控制电路基板。

如图1所示，在定子室26中，在轴向留有间隔地相对配置第1、第2驱动控制电路基板23、24，并利用螺钉40固定在内壳12的安装脚部12g上。

在第1驱动控制电路基板23上形成了对转子部22进行驱动控制的驱动控制电路(例如驱动用1C)、与磁性检测元件39的电线端子41电气连接的导电图形、将形成在线架33上的连接端子38电气连接的导电图形。此外如图3所示，设有接受来自电源的电源供给的电源连接器42。

在本实施形态中，在第1驱动控制电路基板23上形成了贯通对驱动磁铁28的磁极(旋转)位置进行检测的3个磁性检测元件39的电线端子41(参照图1)的贯通孔23a、和供形成于线架33的连接端子38贯通的贯通孔23b。

在本实施形态中，如图3所示，贯通孔23b形成3个，如图1所示，各贯通孔23b贯通了分别与U相、V相、W相对应的1根连接端子38。

如图1所示，第1驱动控制电路基板23上形成了嵌合孔23c和贯通孔23d，嵌合孔23c嵌合从内壳12的有底圆筒部12a突出的定位销12b，贯通孔23d贯通了从有底圆筒部12a的中心突出的安装脚部12c，并用螺钉40螺合。由此，第1驱动控制电路基板23以与设在内壳12上的定子铁心32、磁性检测元件39定位后的状态固定。

如图3所示，第2驱动控制电路基板24由U相、V相、W相的三相构成，并印刷配线了Y接线的图形U1～U4(图3中用实线表示)、V1～V4(图3中用虚线表示)、W1～W4(图3中用双点划线表示)。此外，形成了贯通孔24a，该贯通孔24a贯通3个磁性检测元件39的电线端子41(参照图1)，对驱动磁铁28的磁极(旋转)位置进行检测。

在本实施形态中，如图3所示，在第2驱动控制电路基板24上形成了3个贯通孔24b。如图1所示，这些贯通孔24b贯通了分别与U相、V相、W相对应的1根连接端子38。

如图1所示，第2驱动控制电路基板24载放在内壳12的底面、线架33的端面上，并被贯通了形成于内壳12的定位销12b、安装脚部12c。由此，第2驱动控制电路基板24以与设于内壳12的定子铁心32和磁性检测元件39定位后的状态固定。

贯通孔24a形成了不与其他电子元件等接触程度大小的孔，在被定位并固定的状态下，磁性检测元件39的电线端子41就不与贯通孔24a端面等接触。

此外，3个磁性检测元件39多个配置在成为相邻的U相、V相、W相的驱动线圈34之间，贯通这些磁性检测元件39的电线端子41的贯通孔24a形成为一个圆弧状。

如图3所示，第2驱动控制电路基板24上形成了：贯通从内壳12的有底圆筒部12a突出的定位销12b的贯通孔24c；贯通从有底圆筒部12a中心突出的安装脚部12c的贯通孔24d；将第2驱动控制电路基板24固定在内壳12(或定子铁心32)上用的螺纹安装孔12e。

(电路基板内藏式无刷电动机的制造方法)

下面说明上述构成的无刷电动机20的制造方法。

转子部22，将套筒27、驱动磁铁28、离心风扇55安装装配成一体。

定子铁心组，在定子铁心32的各突极37上嵌装有卷绕了驱动线圈34的线架33。该定子铁心组沿轴向定位固定在内壳12的外周面上。

在内壳12的内周侧，固定轴29插入在形成于台座部12d的轴支承孔12c中。在轴支承孔12c中，将轴向轴承30嵌合成止转的状态。

转子部22安装在固定轴29上。具体地说，固定轴29贯通套筒27的中空内。贯通后，在固定轴29上套上安装了轴向轴承31的外壳11。

然后，在安装在内壳12上的定子铁心组中，磁性检测元件39、39、39固定在线架33的规定的3个部位。

第2驱动控制电路基板24与形成在内壳12上的定位销12b、安装脚部12g嵌合。此时，形成于第2驱动控制电路脚部24的磁性检测元件39的电线端子41贯通了贯通孔24a，同样，形成于线架33的连接端子38被钎焊在导电图形上而被电气连接。

接着，第1驱动控制电路基板23利用螺钉40安装成被载放在定位销12b及形成于安装脚部12g的定位用阶梯部上的状态。

在第1驱动控制电路基板23被安装好的状态下，磁性检测元件39的电线端子41贯通了贯通孔23a，并被钎焊而电气连接。

在本实施形态中，分别与U相、V相、W相对应的各1根连接端子38延伸到第1驱动控制电路基板23，这些3根连接端子38被钎焊在第1驱动控制电路基板23上而被电气连接。

然后，电动机壳体25利用螺钉35以夹住内壳12的状态与外壳11固定。

上述的泵装置10通过无刷电动机20的驱动磁铁28的磁力和流过驱动线圈34的电流而根据三指左手定则而使转子部22向规定的旋转方向旋转。由此，离心风扇55随着转子部22的旋转而高速旋转，由此，在流体路径53内作为负压而从导入口51吸入流体的同时，将该流体经由流体路径53而从排出口52排出。

(本实施形态的主要效果)

电路基板内藏式无刷电动机20如上所述，在电动机壳体25的内部在轴向留有间隔地相对配置了第1、第2驱动控制电路基板23、24，在第2驱动控制电路基板24上形成了贯通3个磁性检测元件39的电线端子41的贯通孔24a。由此，第1、第2驱动控制电路基板23、24在轴向的间隔与以往技术相比可做得小，可获得电路基板内藏式无刷电动机20的小型化。

此外，电路基板内藏式无刷电动机20的第1驱动控制电路基板23上设置了对转子部22的驱动进行控制的电路，在第2驱动控制电路基板24上设置了对向绕设在定子铁心32上的驱动线圈34的供电进行控制的电路，且按驱动磁铁28、第2驱动控制电路基板24、第1驱动控制电路基板23的顺序沿轴向配置，贯通孔24a形成在第2驱动控制电路基板24上。由此，可将磁性检测元件39的电线端子41直接与第1驱动控制电路基板23电气连接。因此，可防止噪声进入磁性检测元件39的输出信号中。

另外，对于电路基板内藏式无刷电动机20，第1、第2驱动控制电路基板23、24以分开状态相对配置，并在接受来自电源供给构件和传感器等的输出信号时，将3个磁性检测用元件39的电线端子41、形成在线架33上的连接端子38贯通设在第2驱动控制电路基板24上的各通过孔24a、24b而直接与第1驱动控制电路基板23连接，故可不需要如以往技术那样将这些电路基板23、24电气连接的磁性检测元件用连接器118、118和磁性检测元件用信号电缆119等专用的连接构件。此外，不必确保用来配置该磁性检测元件用连接器118、118和磁性检测元件用信号电缆119的间隙，可将电路基板内藏式无刷电动机20整体小型化。

另外，由于不必使用专用的连接构件，故也可降低零件成本。

电路基板内藏式无刷电动机20，由于将3个磁性检测用元件39的电线端子41贯通于设于第2驱动控制电路基板24的贯通孔24a并直接与第1驱动控制电路基板23连接，且使用以往技术那样的连接在磁性检测元件用连接器118、118之间的磁性检测元件用信号电缆119，故没有为防止与其它电子元件接触等而必须绕道布置的问题，装配工序也容易。

另外，不需要磁性检测元件用连接器118、118和磁性检测元件用信号电缆119等高价的连接零件，是价廉的。

此外，在电路基板内藏式无刷电动机50中，由于将3个磁性检测用元件39的电线端子41贯通于设于第2驱动控制电路基板24的贯通孔24a并直接与第1驱动控制电路基板23连接，故可防止噪声进入磁性检测元件39的输出信号中。

并且，磁性检测元件39配置多个并与相邻的驱动线圈34相对，这些多个磁性检测元件39的电线端子41所贯通的贯通孔24a由于形成1个，故形成贯通孔24a的加工时间被缩短，可价廉地制造。

(其它实施形态)

上述实施形态，是本发明的较佳形态的一例子，但并不限于此，在不脱离本发明宗旨的范围内可进行各种变形。

例如，在上述的本实施形态中，将电路基板内藏式无刷电动机应用于泵装置而作了说明，但例如，当然也可适用于所有吸尘器的电动送风机或换气扇这种完成品和电动机单体。

并且，形成于第2驱动控制电路基板24的贯通孔24a是1个，但并不限定于此，也可分别针对3个磁性检测元件39、39、39形成贯通孔24a。

在本实施形态的驱动线圈34的绕线方法也不限定，也可是除此以外的绕线方法。由此，也可变更磁性检测元件39的配置，同时变更贯通孔24a的位置。

同样，不限定于形成在第2驱动控制电路基板24上的贯通孔24b和形成在第1驱动控制电路基板23上的贯通孔23a、23b，也可根据设计进行变更。

Claims (5)

1.一种电路基板内藏式无刷电动机，包括：具有驱动磁铁的转子部、具有与所述驱动磁铁的外周相对配置的定子铁心的定子部、对所述驱动磁铁的磁极位置进行检测的磁性检测元件、具有对转子部进行驱动控制的驱动控制电路的第1、第2驱动控制电路基板、固定有所述定子铁心的电动机壳体，在该电动机壳体的内部，沿轴向设有间隔地相对配置所述第1、第2驱动控制电路基板，其特征在于，

在所述第1、第2驱动控制电路基板中的一方上形成有供所述磁性检测元件的电线端子贯通的贯通孔。

2.如权利要求1所述的电路基板内藏式无刷电动机，其特征在于，在所述第1驱动控制电路基板上设有对所述转子部的驱动进行控制的电路，在所述第2驱动控制电路基板上设有对向绕设在所述定子铁心上的驱动线圈的供电进行控制的电路，且按所述驱动磁铁、第2驱动控制电路基板、第1驱动控制电路基板的顺序沿轴向配置，所述贯通孔形成在所述第2驱动控制电路基板上。

3.如权利要求1或2所述的电路基板内藏式无刷电动机，其特征在于，所述磁性检测元件在相邻的驱动线圈之间配置多个，这些多个磁性检测元件的电线端子所贯通的贯通孔形成1个。

4.如权利要求3所述的电路基板内藏式无刷电动机，其特征在于，所述贯通孔形成为圆弧状。

5.如权利要求1至4中任一项所述的电路基板内藏式无刷电动机，其特征在于，所述电动机壳体是有底筒形状，且具有配置成将所述电动机壳体的开放端封住的内壳，所述内壳具有向所述底的相反侧突出的定位销和安装脚部，在所述定位销与所述安装脚部上形成有可放置所述第1驱动控制电路基板的定位用阶梯部。

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