JP2018125951A - モータ及びそれを備えた送風装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】回路基板上の配線パターンの設計の自由度を向上できるモータ及びそれを備えた送風装置を提供する。【解決手段】ステータ2と、前記ステータ2の径方向内側に配置されるマグネットを有するロータと、前記ステータ2の軸方向のいずれか一方側に配置される回路基板7と、を備え、前記ステータ2は、環状のコアバック21と、複数のティースと、各前記ティースに巻き回されるコイル23と、を有し、前記回路基板7は前記コアバック21の外周面よりも径方向外方に突出する基板突出部7pを有し、前記コアバック21の前記回路基板7が配置される側の軸方向の端部上には、前記コイル23の引出し線23aに接続されるバスバー5が配置され、前記バスバー5は、前記基板突出部7pに接続される基板接続端子54を有し、前記基板接続端子54は、前記コアバック21の外周面よりも径方向外方に配置される。【選択図】図5
Description
本発明は、モータ及びそれを備えた送風装置に関する。
従来のモータは特許文献1に開示されている。このモータはインナーロータ型のモータであり、ロータ及びステータを有する。ロータは上下に延びる中心軸を中心に回転する。ステータはロータの径方向外方に配置され、バックコア部及び複数のティースを有する。バックコア部は環状に形成される。複数のティースはバックコア部の内周面から径方向内側に延び、周方向に並んで設けられる。各ティースにはコイルが巻き回される。
ティースの軸方向上方には周方向に円弧状に延びるバスバー収納部が設けられる。バスバー収納部にはバスバーが収納され、バスバーは結線用突出部及び外部接続端子を有する。結線用突出部にはコイルが結線される。外部接続端子にはモータの外部の外部導出導体が接続される。
また、特許文献2には、ステータの軸方向下方に回路基板を備えたモータが開示されている。回路基板はステータの外周面よりも径方向内方に配置される。
特許文献2に記載の回路基板に特許文献1のバスバーの外部接続端子を接続する場合、回路基板はステータ(コアバック)の外周面よりも径方向内方に配置されるため、バスバーの外部接続端子はステータの外周面よりも径方向内方に配置される。回路基板においてステータの外周面よりも径方向内方には配線パターンが形成されるため、バスバーの外部接続端子が回路基板に接続されると、回路基板上の配線パターンの設計の自由度が低下する問題があった。
本発明は、回路基板上の配線パターンの設計の自由度を向上できるモータ及びそれを備えた送風装置を提供することを目的とする。
本発明の例示的なモータは、ステータと、上下に延びる中心軸周りに回転して前記ステータの径方向内側に配置されるマグネットを有するロータと、前記ステータの軸方向のいずれか一方側に配置され、前記ロータの回転を制御する回路基板と、を備え、前記ステータは、環状のコアバックと、前記コアバックの内周面から径方向内側に延びて周方向に配置される複数のティースと、各前記ティースに巻き回されるコイルと、を有し、前記回路基板は前記コアバックの外周面よりも径方向外方に突出する基板突出部を有し、前記コアバックの前記回路基板が配置される側の軸方向の端部上には、前記コイルの引出し線に接続されるバスバーが配置され、前記バスバーは、前記基板突出部に接続される基板接続端子を有し、前記基板接続端子は、前記コアバックの外周面よりも径方向外方に配置される。
本発明の例示的な送風装置は、上記構成のモータと、前記モータの上方に配置されて前記モータの駆動により前記中心軸周りに回転するインペラと、前記ステータを収容するモータハウジングと、を備え、前記回路基板が前記ステータよりも下方に配置され、前記モータハウジングの前記ステータよりも上方の内周面は、上方へ向かうほど前記中心軸に向かって傾斜する。
例示的な本発明によれば、回路基板上の配線パターンの設計の自由度を向上できるモータ及びそれを備えた送風装置を提供することができる。
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、モータ1及び送風装置100において、モータ1の中心軸Cと平行な方向を「軸方向」、モータ1の中心軸Cに直交する方向を「径方向」、モータ1の中心軸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、「平面視」とは、軸方向から見た場合を意味する。
同様にして、インペラ110についても、送風装置100内に組み込まれた状態において送風装置100の軸方向、径方向及び周方向と一致する方向をそれぞれ単に「軸方向」、「径方向」及び「周方向」と呼ぶ。また、本明細書では、送風装置100において、軸方向を上下方向とし、インペラ110に対してファンケーシング102の吸気口103側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。また、モータ1において、軸方向を上下方向とし、ステータ2に対して回路基板7側を下として、各部の形状や位置関係を説明する。上下方向は単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。また、「上流」及び「下流」はインペラ110を回転させた際に吸気口103から吸い込まれた空気の流通方向の上流及び下流をそれぞれ示す。
また本明細書では、掃除機200において、図1の床面F(被清掃面)に近づく方向を「下方」とするとともに床面Fから離れる方向を「上方」として、各部の形状や位置関係を説明する。なお、これらの方向は単に説明のための用いられる名称であって、実際の位置関係及び方向を限定しない。
<1.掃除機の全体構成>
本発明の例示的な実施形態のモータを備えた送風装置を搭載した掃除機について以下説明する。図1は本実施形態に係る掃除機の斜視図を示す。掃除機200は所謂スティック型の電気掃除機であり、下面及び上面にそれぞれ吸気口203及び排気口204を開口する筐体202を備える。筐体202の背面からは電源コード(不図示)が導出される。電源コードは居室の側壁面に設けた電源コンセント(不図示)に接続され、掃除機200に電力を供給する。なお、掃除機200は所謂ロボット型、キャニスター型またはハンディ型の電気掃除機でもよい。
本発明の例示的な実施形態のモータを備えた送風装置を搭載した掃除機について以下説明する。図1は本実施形態に係る掃除機の斜視図を示す。掃除機200は所謂スティック型の電気掃除機であり、下面及び上面にそれぞれ吸気口203及び排気口204を開口する筐体202を備える。筐体202の背面からは電源コード(不図示)が導出される。電源コードは居室の側壁面に設けた電源コンセント(不図示)に接続され、掃除機200に電力を供給する。なお、掃除機200は所謂ロボット型、キャニスター型またはハンディ型の電気掃除機でもよい。
筐体202内には吸気口203と排気口204とを連結する空気通路(不図示)が形成される。空気通路内には上流側から下流側に向かって集塵部(不図示)、フィルタ(不図示)及び送風装置100が順に配置される。空気通路内を流通する空気に含まれる塵埃等のゴミはフィルタにより捕集され、容器状に形成される集塵部内に集塵される。集塵部及びフィルタは筐体202に対して着脱可能に構成される。
筐体202の上部には把持部205及び操作部206が設けられる。使用者は把持部205を把持して掃除機200を移動させることができる。操作部206は複数のボタン206aを有し、ボタン206aの操作によって掃除機200の動作設定を行う。例えば、ボタン206aの操作により、送風装置100の駆動開始、駆動停止、及び回転数の変更等が指示される。吸気口203には棒状の吸引管207が接続される。吸引管207の上流端(図中、下端)には吸引ノズル210が吸引管207に対して着脱可能に取り付けられる。
<2.送風装置の全体構成>
図2は本実施形態に係るモータ1を備えた送風装置100を示す斜視図である。図3は送風装置100の内部を示す正面図である。送風装置100は掃除機200に搭載されて空気を吸引する。
図2は本実施形態に係るモータ1を備えた送風装置100を示す斜視図である。図3は送風装置100の内部を示す正面図である。送風装置100は掃除機200に搭載されて空気を吸引する。
送風装置100は水平断面円形の筒状のファンケーシング102を有し、ファンケーシング102はインペラ110及びモータハウジング6を収納する。ファンケーシング102はインペラ110を覆う上ケース部102aとモータハウジング6の外周面を覆う下ケース部102bとを有する。
ファンケーシング102の上部(上ケース部102a)には上下方向(軸方向)に開口する吸気口103が設けられる。また、吸気口103には上端から内側に屈曲して下方へ延びるベルマウス103aが設けられる。これにより、吸気口103の直径は上方から下方に向かうに従って滑らかに小さくなる。また、ファンケーシング102の下面は上下方向に開口する。
水平断面円形の筒状のモータハウジング6は、インペラ110に連結されるモータ1のステータ2(図4参照)を収納する。モータ1の駆動によりインペラ110は上下に延びる中心軸C周りに回転方向Rに回転する。
なお、ファンケーシング102の上ケース部102a及び下ケース部102bは単一の部材により構成されてもよく、互いに異なる別の部材により構成されてもよい。
インペラ110は樹脂成形品により形成された所謂斜流インペラであり、ベース部111及び複数の羽根112を有する。ベース部111の直径は下方に向かうにつれて大きくなる。すなわち、ベース部111は下方に向かって漸次拡径する。後述の図4に示すように、ベース部111の上端部(先端部)はベルマウス103aの下端と略同じ高さに配置される。複数の羽根112はベース部111の外周面上に周方向に並んで配置される。羽根112の上部は羽根112の下部よりも回転方向R前方に配置される。
図4は送風装置100の側面断面図である。ファンケーシング102とモータハウジング6との隙間に流路116が形成される。流路116は上端(上流端)でインペラ110に連通し、流路116の下端(下流端)には排気口104が形成される。
モータハウジング6の上面には下側に窪む環状の溝部6gが設けられる。インペラ110のベース部111の下面には下方に突出するインペラ凸部111pが設けられる。溝部6gにはインペラ凸部111pの少なくとも一部が収容される。
また、モータハウジング6のステータ2よりも上方の内周面6a及び外周面6bは、上方へ向かうほど中心軸Cに向かって傾斜する。なお、モータハウジング6のステータ2よりも上方の内周面6a及び外周面6bは径方向外側に凸に滑らかに湾曲してもよい。
後述のステータ2の下方には円板状の下蓋61が配置される。下蓋61によりモータハウジング6の下面が覆われる。下蓋61には上下方向に貫通する貫通孔(不図示)が設けられる。貫通孔には後述の基板接続端子54(図5参照)が挿通される。また、モータハウジング6の内面の第2周壁部21b(図5参照)に対向する位置にはハウジング突出部(不図示)が設けられる。下蓋61にはハウジング突出部の下面に面して環状の段差部62が設けられる。段差部62を貫通するネジ(不図示)をハウジング突出部のネジ孔(不図示)に螺合して下蓋61がモータハウジング6に取り付けられる。
モータハウジング6の外周面には複数の静翼115(図3参照)が周方向に並んで設けられる。静翼115は板状に構成され、上方へ行くほどインペラ110の回転方向Rと反対方向に向かって傾斜する。静翼115はインペラ110側が凸に湾曲する。複数の静翼115の外縁はファンケーシング102の内面に接する。静翼115は送風装置100の駆動の際に矢印Sに示すように気流を下方に案内する。周方向に隣接する静翼115間の流路の下端の断面積Sk(図3参照)は上端の断面積Sh(図3参照)よりも広い。
<3.モータの構成>
図5はモータ1を上方から見た斜視図である。図6はモータ1を示す正面図である。図7はモータ1を示す上面図(平面図)である。図8はモータ1を示す平面断面図である。なお、図5〜図8は引出し線接続部53のヒュージング処理前の状態を示し、図5〜図7ではロータ3の図示を省略している。
図5はモータ1を上方から見た斜視図である。図6はモータ1を示す正面図である。図7はモータ1を示す上面図(平面図)である。図8はモータ1を示す平面断面図である。なお、図5〜図8は引出し線接続部53のヒュージング処理前の状態を示し、図5〜図7ではロータ3の図示を省略している。
図4に示すように、インペラ110の下方にはモータ1が配置される。モータ1は所謂インナーロータ型のモータであり、ステータ2、ロータ3、軸受部4、バスバー5及び回路基板7を有する。
ステータ2はロータ3の径方向外方に配置される。ステータ2はステータコア20及びインシュレータ24を有する。ステータコア20は電磁鋼板が軸方向(上下方向)に積層された積層鋼板からなり、環状のコアバック21と複数のティース22とを有する。
コアバック21は第1周壁部21a及び第2周壁部21bを周方向に交互にそれぞれ複数有し、環状に連続して構成される。軸方向に垂直な断面において、第1周壁部21aの外周面及び内周面は中心軸Cを中心とする略円弧状の曲線である。軸方向に垂直な断面において、第2周壁部21bの外周面及び内周面は略直線である。第2周壁部21bの外周面と中心軸Cとの距離D2(図8参照)は、第1周壁部21aの外周面と中心軸Cとの距離D1(図8参照)よりも短い。
なお、コアバック21は予め連続した環状に構成されてもよく、平面視において略直線状のステータコア20を環状に曲げて構成されてもよい。略直線状のステータコア20を環状に曲げて構成すると、巻線機(不図示)によりティース22にコイル23を容易に巻き回すことができる。
複数のティース22は、コアバック21の第2周壁部21bの内周面からロータ3のマグネット31(図4参照)に向かって径方向内方に延びて放射状に形成される。これにより、複数のティース22が周方向に並べて配置される。一のティース22を設けた第2周壁部21bの内周面はこの一のティース22が延びる方向に直交する平面である。これにより、コイル23の巻崩れを防止することができる。なお、「平面」とは厳密に平面の場合に加えて、「略平面」も含む。本実施形態において、ティース22は3個設けられる。すなわち、スロット数は3個である。なお、ティース22は4個以上設けられてもよい。
インシュレータ24は樹脂等の絶縁材料により構成され、コアバック21の少なくとも内周面及びティース22を覆う。インシュレータ24は複数のアンブレラ部24a及び複数の突出部24bを有する。アンブレラ部24aは各ティース22の径方向内側(径方向の内端部)においてティース22よりも周方向に突出する。突出部24bは各ティース22の径方向外端部(ティース22の根元)の上方及び下方に設けられ、コアバック21の上端面及び下端面よりもそれぞれ上方及び下方に突出する。すなわち、突出部24bはコアバック21の軸方向一方側の面よりも軸方向外方に突出する。
また、インシュレータ24の外周端部24sはコアバック21の第2周壁部21bの上端面及び下端面に配置される。上方の外周端部24sの周方向中央部の上面には下方(軸方向)に窪む凹形状の端子保持部26が設けられる。下方の外周端部24sの周方向中央部の下面には上方(軸方向)に窪む凹形状の端子保持部26が設けられる。すなわち、端子保持部26はインシュレータ24の外周端部24sに設けられて軸方向に窪む凹形状である。
コイル23はインシュレータ24を介してティース22の周囲にそれぞれ導線を巻き回して構成される。すなわち、コイル23とティース22との間にはインシュレータ24が配置される。インシュレータ24により、ティース22とコイル23とが絶縁される。3個のコイル23はそれぞれU相、V相、W相を構成する。各コイル23の上端部及び下端部から引出し線23aが引き出される。
図4に示すように、ロータ3はステータ2の径方向内側に配置される。ロータ3は円筒形状のロータハウジング30及び複数のマグネット31を有する。複数のマグネット31はロータハウジング30の外周面と配置される。各マグネット31の径方向外側の面は、各ティース22の径方向内側の端面に対向する。複数のマグネット31はN極の磁極面とS極の磁極面とが交互に並び、周方向に等間隔に配置される。
なお、複数のマグネット31に替えて、単一の環状のマグネットを用いてもよい。この場合、マグネットの外周面にN極とS極とが周方向に交互に着磁されていればよい。また、マグネット及びロータハウジングが磁性体粉を配合した樹脂により一体に成形されてもよい。
ロータハウジング30は軸方向に延びるシャフト32(図4参照)を保持する。シャフト32は上下の軸受部4により支持され、中心軸Cを中心としてロータ3とともに回転方向R(図2参照)に回転する。インペラ110のベース部111の中心部の下面にはボス部111a(図4参照)が設けられる。シャフト32の上端部はボス部111aの中心(中心軸C上)に設けられた孔部111bに圧入される。これにより、モータ1にインペラ110が連結され、ロータ3の回転によってインペラ110が中心軸C周りに回転する。
上方の軸受部4はコアバック21の径方向内側に配置され、下方の軸受部4は下蓋61の中央部に配置される。上方の軸受部4はボールベアリングを有するとともに下方の軸受部4はすべり軸受を有する。なお、上下の軸受部4は他の方式の軸受を有してもよい。
<4.回路基板の構成>
下蓋61の下方には回路基板7が配置される。すなわち、ステータ2よりも下方には回路基板7が配置される。回路基板7は円形状であり、例えばエポキシ樹脂等の樹脂により形成される。回路基板7において、コアバック21の外周面より径方向内方には電子部品71が配置され、配線パターンが形成される。後述のように、回路基板7はコイル相用バスバー52(バスバー5)の基板接続端子54に電気的に接続される。なお、「円形状」とは、厳密に円形状の場合に加えて、略円形状の場合も含む。
下蓋61の下方には回路基板7が配置される。すなわち、ステータ2よりも下方には回路基板7が配置される。回路基板7は円形状であり、例えばエポキシ樹脂等の樹脂により形成される。回路基板7において、コアバック21の外周面より径方向内方には電子部品71が配置され、配線パターンが形成される。後述のように、回路基板7はコイル相用バスバー52(バスバー5)の基板接続端子54に電気的に接続される。なお、「円形状」とは、厳密に円形状の場合に加えて、略円形状の場合も含む。
回路基板7の半径はコアバック21の第1周壁部21aの外周面と中心軸Cとの距離D1と同じである。なお、「同じ」とは、厳密に同じ場合に加えて、略同じ場合も含む。これにより、回路基板7は第2周壁部21bの外周面よりも径方向外方に突出する基板突出部7p(図7参照)を有する。
なお、回路基板7の外縁7aの一部が第2周壁部21bの外周面よりも径方向外方に突出することにより基板突出部7pが構成されるとともに、外縁7aの他部が平面視において第1周壁部21aの外周面と同一の位置または第1周壁部21aよりも径方向内方に位置すればよい。
回路基板7の上面には電子部品71が実装される。電子部品71はAC/DCコンバータ、インバータ、制御回路、及び位置検出回路等を含む。制御回路はロータ3の回転を制御し、IC(不図示)を含む。ICに特に限定はないが、例えばインテリジェントパワーモジュール(Intelligent Power Module、IPM)を用いることができる。
AC/DCコンバータは、例えば商用電源(不図示)から供給される交流の電源電力を直流電力に変換する変換回路である。AC/DCコンバータは電解コンデンサ71a(図3参照)、チョークコイル(不図示)等を含む。
電解コンデンサ71aは、比較的に高容量の電荷を蓄積する蓄電素子である。チョークコイルは、巻線が鉄心に巻き付けられた巻線部材であり、モータ1の電源電力のノイズを除去するノイズフィルタとして機能する。インバータは、ステータ2に供給電力を供給する電力供給回路であり、AC/DCコンバータから出力される直流電力を用いて供給電力を生成する。
位置検出回路は、ロータ3の回転に起因してステータ2のコイル23で発生する誘起電圧に基づいて、ロータ3の位置(すなわち回転角度)を検出する検出部である。誘起電圧は、ロータ3が回転する際にマグネット31の磁力によってコイル23に発生する電圧である。
<5.バスバーの構成>
図9はモータ1を下方から見た斜視図である。図10はモータ1を示す底面図(下面図)である。図9及び図10における上方は図5〜図8における下方に対応し、図9及び図10における下方は図5〜図8における上方に対応する。なお、図9及び図10は引出し線接続部53のヒュージング処理前の状態を示し、図9ではロータ3の図示を省略している。
図9はモータ1を下方から見た斜視図である。図10はモータ1を示す底面図(下面図)である。図9及び図10における上方は図5〜図8における下方に対応し、図9及び図10における下方は図5〜図8における上方に対応する。なお、図9及び図10は引出し線接続部53のヒュージング処理前の状態を示し、図9ではロータ3の図示を省略している。
コアバック21の上端部及び下端部上にはバスバー5が配置される。バスバー5とコアバック21との間にはインシュレータ24が配置される。バスバー5は、銅等の導電性に優れた金属により構成される。バスバー5は、1個のコモン用バスバー51と、3個のコイル相用バスバー52とを有する。コモン用バスバー51(図7参照)はコアバック21の上端部上に配置され、コイル相用バスバー52はコアバック21の下端部上に配置される。
コモン用バスバー51及びコイル相用バスバー52の少なくとも一部はインシュレータ24の突出部24bの径方向外方に配置される。また、インシュレータ24の外周端部24sは突出部24bよりも径方向外方に配置され、突出部24bに対向する。コモン用バスバー51及びコイル相用バスバー52の少なくとも一部は突出部24bと外周端部24sとにより挟まれる。
図7に示すように、コモン用バスバー51は、平面視において、C字状である。コモン用バスバー51の周方向両端及び周方向中央部には引出し線接続部53が設けられる。すなわち、本実施形態のコモン用バスバー51には3個の引出し線接続部53が設けられる。各引出し線接続部53には各コイル23の上端部から引き出された引出し線23aがそれぞれ電気的に接続される。すなわち、コモン用バスバー51の引出し線接続部53はコイル23の上端部の引出し線23a毎に設けられる。なお、引出し線接続部53の詳細は後述する。
また、ティース22の数をnとした際に、平面視において、コモン用バスバー51の周方向一端と中心軸Cとを結ぶ一方仮想線L3と、コモン用バスバー51の周方向他端と中心軸Cとを結ぶ他方仮想線L4との成す角度θ(図7参照)は、C字の開口側で360°/nにすることが望ましい。例えば、ティース22の数nを3個とした際には、角度θは120°であることが望ましい。
図10に示すように、3個のコイル相用バスバー52は、周方向に間隙を介して配置される。コイル相用バスバー52は基板接続端子54、内周部55及び連結部56を有する。内周部55はコアバック21の下端面上に配置される。内周部55の周方向一端には引出し線接続部53が設けられ、内周部55の周方向他端には連結部56が設けられる。
連結部56は内周部55から径方向外方に突出する。連結部56は凹形状の端子保持部26に嵌合する。基板接続端子54は連結部56の径方向外端から軸方向下方に延び、コアバック21の第2周壁部21bの外周面よりも径方向外方に配置される。これにより、連結部56は内周部55と基板接続端子54とを連結する。また、基板接続端子54は連結部56を介してインシュレータ24に保持される。すなわち、インシュレータ24は、基板接続端子54を保持する端子保持部26を有する。また、端子保持部26により、基板接続端子54が位置決めされる。
基板接続端子54は回路基板7に接続される。具体的には、基板接続端子54は回路基板7の基板突出部7pに電気的に接続される。
以上のように、コイル相用バスバー52の一端は引出し線接続部53を有し、コイル相用バスバー52の他端は回路基板7に接続される。各引出し線接続部53には各コイル23の下端部から引き出された引出し線23aが電気的に接続される。すなわち、コイル相用バスバー52の引出し線接続部53はコイル23の下端部の各引出し線23a毎に設けられる。また、コイル相用バスバー52の基板接続端子54は各コイル23毎に設けられる。
コモン用バスバー51の各引出し線接続部53は上方の引出し線23aに接続されるとともに、各コイル相用バスバー52の引出し線接続部53は下方の引出し線23aに接続される。これにより、3個のコイル23はスター結線される。また、コモン用バスバー51は中性点を構成する。
引出し線接続部53は軸方向に延びた形状であり、後述のヒュージング処理前の状態において、軸方向に切り欠いた切欠き部53kを有する。すなわち、引出し線接続部53はヒュージング処理前の状態において二又形状である。引出し線接続部53は、引出し線23aに当接する第1当接部53aと、第1当接部53aに対向して引出し線23aに当接する第2当接部53bとを有する。ヒュージング処理前に引出し線23aは切欠き部53k内に配置される。また、引出し線接続部53の周方向の長さK1(図8参照)は径方向の長さK2(図8参照)よりも長い。
引出し線接続部53は、平面視において、周方向に隣接するティース22間でコアバック21の内周面よりも径方向内側に配置される。具体的には、平面視において、周方向に隣接するティース22と、周方向に隣接するティース22を連結するコアバック21の内周面とに囲まれた領域RA(図7参照)内に配置される。
なお、上方の引出し線23a及び上方の引出し線接続部53は、インシュレータ24の突出部24bの上端よりも下方に配置されることが望ましい。また、下方の引出し線23a及び下方の引出し線接続部53は突出部24bの下端よりも上方に配置されることが望ましい。すなわち、引出し線23a及び引出し線接続部53は、突出部24bの軸方向外端よりも軸方向内端側に配置されることが望ましい。
以上のように、モータ1は、ステータ2と、上下に延びる中心軸C周りに回転してステータ2の径方向内側に配置されるマグネット31を有するロータ3と、を備える。ステータ2は、環状のコアバック21と、コアバック21の内周面から径方向内側に延びて周方向に配置される複数のティース22と、各ティース22に巻き回されるコイル23と、を有する。コアバック21の軸方向のいずれか一方側の端部上には、コイル23と電気的に接続されるバスバー5が配置される。バスバー5は、コイル23の引出し線23aに接続される引出し線接続部53を有する。引出し線接続部53は、平面視において、周方向に隣接するティース22間でコアバック21の内周面よりも径方向内側に配置される。
また、モータ1は、ステータ2と、上下に延びる中心軸C周りに回転してステータ2の径方向内側に配置されるマグネット31を有するロータと、ステータ2の軸方向のいずれか一方側に配置され、ロータ3の回転を制御する回路基板7と、を備える。ステータ2は、環状のコアバック21と、コアバック21の内周面から径方向内側に延びて周方向に配置される複数のティース22と、各ティース22に巻き回されるコイル23と、を有する。回路基板7はコアバック21の外周面よりも径方向外方に突出する基板突出部7pを有する。コアバック21の回路基板7が配置される側の軸方向の端部上には、コイル23の引出し線23aに接続されるバスバー5が配置される。バスバー5は、回路基板7の基板突出部7pに接続される基板接続端子54を有する。基板接続端子54は、コアバック21の外周面よりも径方向外方に配置される。
引出し線接続部53は、平面視において、周方向に隣接するアンブレラ部24aの径方向外端を結ぶ仮想線L1(図7参照)よりも径方向外側に配置される。また、引出し線接続部53は、平面視において、周方向に隣接するコイル23の径方向外端を結ぶ仮想線L2(図7参照)よりも径方向外側に配置される。
また、引出し線接続部53は、平面視において、周方向に隣接するティース22間の周方向中央部に配置される。また、複数のティース22及び複数の引出し線接続部53は、周方向に等間隔で配置される。
図11はヒュージング処理後の引出し線接続部53を示す正面図である。引出し線接続部53はヒュージング装置(不図示)を用いたヒュージング処理により引出し線23aと電気的に接続される。ヒュージング装置は一対の電極部を有する。引出し線23aを引出し線接続部53の切欠き部53k内に配置し、その後に一対の電極部によって引出し線接続部53の周方向CR両端を挟む。次に、電極部は引出し線接続部53に電流を流しながら、第1当接部53aの上方部分と第2当接部53bの上方部分とが互いに接近するように加圧する。これにより、図11に示すように、第1当接部53a、第2当接部53b及び引出し線23aが互いに接合され、引出し線23aは第1当接部53aと第2当接部53bとにより挟まれる。ヒュージング処理により、引出し線23aは引出し線接続部53に接合固定され、バスバー5はコイル23に電気的に接続される。
<6.掃除機及び送風装置の動作>
上記構成の掃除機200において、送風装置100のモータ1が駆動されるとインペラ110が中心軸Cを中心として回転方向Rに回転する。これにより、床面F上の塵埃等のゴミを含んだ空気が吸引ノズル210、吸引管207、吸気口203(いずれも図1参照)、集塵部及びフィルタを順に流通する。フィルタを通過した空気は、送風装置100の吸気口103を介してファンケーシング102の内部に取り込まれる。この時、ベルマウス103aにより吸気口103から吸気される空気が整流され、隣接する羽根112間に円滑に導かれる。したがって、送風装置100の吸気効率を向上させることができる。
上記構成の掃除機200において、送風装置100のモータ1が駆動されるとインペラ110が中心軸Cを中心として回転方向Rに回転する。これにより、床面F上の塵埃等のゴミを含んだ空気が吸引ノズル210、吸引管207、吸気口203(いずれも図1参照)、集塵部及びフィルタを順に流通する。フィルタを通過した空気は、送風装置100の吸気口103を介してファンケーシング102の内部に取り込まれる。この時、ベルマウス103aにより吸気口103から吸気される空気が整流され、隣接する羽根112間に円滑に導かれる。したがって、送風装置100の吸気効率を向上させることができる。
ファンケーシング102の内部に取り込まれた空気は隣接する羽根112間を流通し、回転するインペラ110により径方向外側で下方に向かって加速される。径方向外側で下方に向かって加速した空気はインペラ110よりも下方に吹き出される。インペラ110よりも下方に吹き出された空気(矢印S、図4参照)は流路116に流入する。流路116内に流入した空気は周方向に隣接する静翼115間を流通する。この時、周方向に隣接する静翼115間の流路の下端の断面積Skは上端の断面積Shよりも広い。このため、流路116を流通する気流(矢印S)の動圧が静圧に容易に変換される。
静翼115の下端を通過した気流(矢印S)は排気口104を介してファンケーシング102の外部に排気される。ファンケーシング102の外部に排気された気流は掃除機200の筐体202内の空気通路を流通し、排気口204(図1参照)から筐体202の外部に排気される。これにより、掃除機200は床面F上を清掃することができる。
この時、ベース部111の下面には環状のインペラ凸部111pが設けられ、モータハウジング6の上面には下側に窪む環状の溝部6gが設けられる。溝部6gにはインペラ凸部111pの少なくとも一部が収容される。これにより、送風装置100の軸方向の大型化を抑制しながら、流路116を流通する気流(矢印S)のインペラ110の内側(空間SP、図4参照)への流入を防止できる。したがって、送風装置100の送風効率を向上させることができる。
<7.変形例>
図12は本実施形態の変形例に係るモータ1のヒュージング処理前の状態を示す平面断面図である。引出し線接続部53の径方向の長さK2は、周方向の長さK1よりも長くてもよい。これにより、ヒュージング処理の際に、ヒュージング装置の電極部とコイル23との干渉を低減することができる。
図12は本実施形態の変形例に係るモータ1のヒュージング処理前の状態を示す平面断面図である。引出し線接続部53の径方向の長さK2は、周方向の長さK1よりも長くてもよい。これにより、ヒュージング処理の際に、ヒュージング装置の電極部とコイル23との干渉を低減することができる。
<8.本実施形態の作用効果>
本実施形態によると、モータ1は、ステータ2と、上下に延びる中心軸C周りに回転してステータ2の径方向内側に配置されるマグネット31を有するロータ3と、を備える。ステータ2は、環状のコアバック21と、コアバック21の内周面から径方向内側に延びて周方向に配置される複数のティース22と、各ティース22に巻き回されるコイル23と、を有する。コアバック21の軸方向のいずれか一方側の端部上には、コイル23と電気的に接続されるバスバー5が配置される。バスバー5は、コイル23の引出し線23aに接続される引出し線接続部53を有する。引出し線接続部53は、平面視において、周方向に隣接するティース22間でコアバック21の内周面よりも径方向内側に配置される。これにより、引出し線接続部53は軸方向でティース22に重なって配置されない。したがって、モータ1の軸方向の長さの増大を抑え、モータ1を小型化することができる。
本実施形態によると、モータ1は、ステータ2と、上下に延びる中心軸C周りに回転してステータ2の径方向内側に配置されるマグネット31を有するロータ3と、を備える。ステータ2は、環状のコアバック21と、コアバック21の内周面から径方向内側に延びて周方向に配置される複数のティース22と、各ティース22に巻き回されるコイル23と、を有する。コアバック21の軸方向のいずれか一方側の端部上には、コイル23と電気的に接続されるバスバー5が配置される。バスバー5は、コイル23の引出し線23aに接続される引出し線接続部53を有する。引出し線接続部53は、平面視において、周方向に隣接するティース22間でコアバック21の内周面よりも径方向内側に配置される。これにより、引出し線接続部53は軸方向でティース22に重なって配置されない。したがって、モータ1の軸方向の長さの増大を抑え、モータ1を小型化することができる。
ステータ2は、ティース22の径方向内側においてティース22よりも周方向に突出するアンブレラ部24aをさらに備える。引出し線接続部53は、平面視において、周方向に隣接するアンブレラ部24aの径方向外端を結ぶ仮想線L1よりも径方向外側に配置される。これにより、ヒュージング装置の電極部が引出し線接続部53を容易に挟むことができ、引出し線23aと引出し線接続部53との接合作業時の作業性を向上させることができる。
引出し線接続部53は、平面視において、周方向に隣接するコイル23の径方向外端を結ぶ仮想線L2よりも径方向外側に配置される。これにより、ヒュージング装置の電極部が引出し線接続部53を一層容易に挟むことができ、引出し線23aと引出し線接続部53との接合作業時の作業性をより向上させることができる。
引出し線接続部53は、引出し線23aに当接する第1当接部53aと、第1当接部53aに対向して引出し線23aに当接する第2当接部53bと、を有する。引出し線23aは、第1当接部53aと第2当接部53bとにより挟まれる。これにより、引出し線23aをバスバー5に容易に接続することができる。
引出し線接続部53は、平面視において、周方向に隣接するティース22間の周方向中央部に配置される。これにより、引出し線接続部53とコイル23との距離を確保して、引出し線23aと引出し線接続部53とを容易に接合固定することができる。
複数のティース22及び複数の引出し線接続部53は、周方向に等間隔で配置される。これにより、引出し線接続部53とティース22との沿面距離(コアバック21の内周面に沿った距離)を容易に確保でき、引出し線23aの短絡を防止することができる。
なお、引出し線接続部53の径方向の長さK2は、周方向の長さK1よりも長くてもよい。これにより、ヒュージング処理で引出し線23aと引出し線接続部53とを接合固定する際に、ヒュージング装置の電極部とコイル23との干渉を低減することができる。
複数のコイル23はスター結線され、バスバー5は、中性点を構成する1個のコモン用バスバー51と、各コイル23毎に設けられた複数のコイル相用バスバー52と、を有する。コモン用バスバー51は、平面視において、C字状である。これにより、コモン用バスバー51を円形状にする場合よりもコモン用バスバー51の材料を削減することができ、モータ1の製造コストを削減することができる。
ティース22の数をnとした際に、平面視において、コモン用バスバー51の周方向一端と中心軸Cとを結ぶ一方仮想線L3と、コモン用バスバー51の周方向他端と中心軸Cとを結ぶ他方仮想線L4との成す角度θは、C字の開口側で360°/nになることが望ましい。これにより、コモン用バスバー51の周方向一端と周方向他端とをそれぞれティース22に合わせて配置することができ、コモン用バスバー51の周方向の位置決めが容易になる。
ロータ3の回転を制御する回路基板7を備え、コモン用バスバー51は、コアバック21の軸方向の一方側の端部上に配置される。さらに、コイル相用バスバー52は、コアバック21の軸方向の他方側の端部上に配置される。コイル相用バスバー52の一端は引出し線接続部53を有し、コイル相用バスバー52の他端は回路基板7に接続される。これにより、コモン用バスバー51とコイル相用バスバー52とがコアバック21の軸方向で振り分けて配置される。したがって、配線の複雑化を防止しながら、モータ1の小型化を図ることができる。
コモン用バスバー51の周方向両端には引出し線接続部53が設けられる。これにより、コモン用バスバー51の周方向の位置決めをより容易に行うことができる。
モータ1は、コアバック21の少なくとも内周面及びティース22を覆うインシュレータ24を備える。インシュレータ24はティース22とコイル23とを絶縁する。インシュレータ24は、コアバック21の軸方向一方側の面よりも軸方向外方に突出する突出部24bを有する。突出部24bの径方向外方にはバスバー5の少なくとも一部が配置される。そして、引出し線23a及び引出し線接続部53は、突出部24bの軸方向外端よりも軸方向内端側に配置されてもよい。これにより、モータ1の軸方向の長さの増大を抑制しながら、コイル23とバスバー5との短絡を容易に防止することができる。
また、送風装置100は、モータ1と、モータ1よりも上方に配置されてモータ1の駆動により中心軸C周りに回転するインペラ110と、ステータ2を収容するモータハウジング6と、を備える。モータハウジング6におけるステータ2よりも上方の内周面6aは、上方へ向かうほど中心軸Cに向かって傾斜する。これにより、モータハウジング6を小型化でき、送風装置100を小型化することができる。
モータ1は、ステータ2と、上下に延びる中心軸C周りに回転してステータ2の径方向内側に配置されるマグネット31を有するロータと、ステータ2の軸方向のいずれか一方側に配置され、ロータ3の回転を制御する回路基板7と、を備える。ステータ2は、環状のコアバック21と、コアバック21の内周面から径方向内側に延びて周方向に配置される複数のティース22と、各ティース22に巻き回されるコイル23と、を有する。回路基板7はコアバック21の外周面よりも径方向外方に突出する基板突出部7pを有する。コアバック21の回路基板7が配置される側の軸方向の端部上には、コイル23の引出し線23aに接続されるバスバー5が配置される。バスバー5は、基板突出部7pに接続される基板接続端子54を有する。基板接続端子54は、コアバック21の外周面よりも径方向外方に配置される。
これにより、回路基板7においてコアバック21の外周面よりも径方向外方(回路基板7の外縁部)に基板接続端子54を接続することができる。このため、回路基板7においてコアバック21の外周面よりも径方向内方(例えば中央部)に基板接続端子54を接続する必要がなくなる。したがって、回路基板7上の配線パターンの設計の自由度を向上させることができる。
モータ1は、コアバック21の少なくとも内周面及びティース22を覆うインシュレータ24を備える。インシュレータ24はティース22とコイル23とを絶縁する。インシュレータ24は、基板接続端子54を保持する端子保持部26を有する。これにより、インシュレータ24を利用して基板接続端子54を保持することができる。したがって、モータ1の部品点数の増加を抑制することができる。
バスバー5は、コアバック21の軸方向の端部上に配置される内周部55と、内周部55から径方向外方に延びて内周部55と基板接続端子54とを連結する連結部56と、を有する。端子保持部26は、インシュレータ24の外周端部24sに設けられて軸方向に窪む凹形状であって、連結部56は端子保持部26に嵌合する。これにより、端子保持部26を容易に実現することができる。
端子保持部26は、インシュレータ24の外周端部24sの上端面及び下端面に配置される。これにより、モータ1の組立工程において、インシュレータ24の上下の判別が不要となる。したがって、モータ1の製造工数を削減することができる。
コアバック21は、第1周壁部21a及び第2周壁部21bを周方向に交互にそれぞれ複数有する。第2周壁部21bの外周面と中心軸Cとの距離D2は、第1周壁部21aの外周面と中心軸Cとの距離D1よりも短い。基板接続端子54は、平面視において、第2周壁部21bよりも径方向外側に配置される。これにより、基板接続端子54をコアバック21の外周面よりも径方向外方に配置しながら、モータ1の径方向の長さの増大を抑制することができる。
ティース22は、第2周壁部21bの内周面から径方向内側に延び、第2周壁部21bの内周面は、このティース22が延びる方向に直交する平面である。これにより、コイル23の巻き崩れを防止することができる。
回路基板7の外縁7aの一部が第2周壁部21bの外周面よりも径方向外方に突出することにより基板突出部7pが構成されるとともに、外縁7aの他部は、平面視において、第1周壁部21aの外周面と同一の位置または第1周壁部21aの外周面よりも径方向内方に配置される。これにより、回路基板7を備えながら、モータ1の径方向の長さの増大を抑制することができる。
回路基板7は円形状であるとともに、第1周壁部21aの外周面は軸方向に垂直な断面において回路基板7の外周に沿う曲線であり、回路基板7の半径は、第1周壁部21aの外周面と中心軸Cとの距離D1と同じである。これにより、回路基板7を備えるモータ1の径方向の長さの増大を容易に抑制することができる。
第1周壁部21aは、周方向に隣接するティース22間に配置される。引出し線接続部53は、第1周壁部21aの内周面よりも径方向内側に配置される。これにより、ティース22間(コイル23間)のスペースを有効利用することができる。
コイル相用バスバー52(バスバー5)を複数設け、複数のコイル相用バスバー52が周方向に間隙を介して配置される。これにより、バスバー5を連続した円形状に構成する場合よりもバスバー5の材料を削減することができる。また、バスバー5の径方向での重なりを防止し、モータ1の径方向の長さの増大を抑制することができる。
複数のコイル23はスター結線され、バスバー5は、中性点を構成する1個のコモン用バスバー51と、各前記ティース22毎に設けられた複数のコイル相用バスバー52と、を有する。コモン用バスバー51はコアバック21の軸方向の一方側の端部上に配置されるとともに、コイル相用バスバー52はコアバック21の軸方向の他方側の端部上に配置される。基板接続端子54は、コイル相用バスバー52の一端に配置される。これにより、コモン用バスバー51とコイル相用バスバー52とがコアバック21の軸方向で振り分けて配置され、配線の複雑化を防止することができる。
ティース22を3個設け、基板接続端子54を3個設けると、スロット数が少なく高速回転できるモータ1を容易に実現することができる。
送風装置100は、モータ1と、モータ1の上方に配置されてモータ1の駆動により中心軸C周りに回転するインペラ110と、ステータ2を収容するモータハウジング6と、を備える。回路基板7がステータ2よりも下方に配置され、モータハウジング6のステータ2よりも上方の内周面6aは、上方へ向かうほど中心軸Cに向かって傾斜する。これにより、モータハウジング6を小型化し、送風装置100を小型化できる。
本実施形態において、モータ1及び送風装置100は掃除機200に搭載されているが、モータ1及び送風装置100は種々のOA機器、医療機器、輸送機器、または掃除機200以外の家庭用電気製品等に搭載されてもよい。
本発明によると、インナーロータ型のモータ及びそれを備えた送風装置に利用することができる。
1・・・モータ、2・・・ステータ、20・・・ステータコア、21・・・コアバック、21a・・・第1周壁部、21b・・・第2周壁部、22・・・ティース、23・・・コイル、23a・・・引出し線、24・・・インシュレータ、24a・・・アンブレラ部、24b・・・突出部、26・・・端子保持部、3・・・ロータ、30・・・ロータハウジング、31・・・マグネット、32・・・シャフト、4・・・軸受部、5・・・バスバー、51・・・コモン用バスバー、52・・・コイル相用バスバー、53・・・引出し線接続部、53a・・・第1当接部、53b・・・第2当接部、53k・・・切欠き部、54・・・基板接続端子、55・・・内周部、56・・・連結部、6・・・モータハウジング、6g・・・溝部、61・・・下蓋、62・・・段差部、7・・・回路基板、7a・・・外縁、7p・・・基板突出部、71・・・電子部品、100・・・送風装置、102・・・ファンケーシング、103・・・吸気口、103a・・・ベルマウス、110・・・インペラ、111・・・ベース部、111p・・・インペラ凸部、112・・・羽根、115・・・静翼、116・・・流路、200・・・掃除機、202・・・筐体、203・・・吸気口、204・・・排気口、205・・・把持部、206・・・操作部、206a・・・ボタン、207・・・吸引管、210・・・吸引ノズル、C・・・中心軸、CR・・・周方向、D1・・・距離、D2・・・距離、F・・・床面、L1・・・仮想線、L2・・・仮想線、L3・・・一方仮想線、L4・・・他方仮想線、R・・・回転方向、S・・・矢印、θ・・・角度
Claims (16)
- ステータと、
上下に延びる中心軸周りに回転して前記ステータの径方向内側に配置されるマグネットを有するロータと、
前記ステータの軸方向のいずれか一方側に配置され、前記ロータの回転を制御する回路基板と、
を備え、
前記ステータは、
環状のコアバックと、
前記コアバックの内周面から径方向内側に延びて周方向に配置される複数のティースと、
各前記ティースに巻き回されるコイルと、
を有し、
前記回路基板は前記コアバックの外周面よりも径方向外方に突出する基板突出部を有し、
前記コアバックの前記回路基板が配置される側の軸方向の端部上には、前記コイルの引出し線に接続されるバスバーが配置され、
前記バスバーは、前記基板突出部に接続される基板接続端子を有し、
前記基板接続端子は、前記コアバックの外周面よりも径方向外方に配置される、モータ。 - 前記コアバックの少なくとも内周面及び前記ティースを覆い、前記ティースと前記コイルとを絶縁するインシュレータを備え、
前記インシュレータは、前記基板接続端子を保持する端子保持部を有する、請求項1に記載のモータ。 - 前記バスバーは、
前記コアバックの軸方向の端部上に配置される内周部と、
前記内周部から径方向外方に延びて前記内周部と前記基板接続端子とを連結する連結部と、
を有し、
前記端子保持部は、前記インシュレータの外周端部に設けられて軸方向に窪む凹形状であって、
前記連結部は前記端子保持部に嵌合する、請求項2に記載のモータ。 - 前記端子保持部は、前記インシュレータの外周端部の上端面及び下端面に配置される、請求項3に記載のモータ。
- 前記コアバックは、第1周壁部及び第2周壁部を周方向に交互にそれぞれ複数有し、
前記第2周壁部の外周面と前記中心軸との距離は、前記第1周壁部の外周面と前記中心軸との距離よりも短く、
前記基板接続端子は、平面視において、前記第2周壁部よりも径方向外側に配置される、請求項1〜請求項4のいずれかに記載のモータ。 - 前記ティースは、前記第2周壁部の内周面から径方向内側に延び、
前記第2周壁部の内周面は、該ティースが延びる方向に直交する平面である、請求項5に記載のモータ。 - 前記回路基板の外縁の一部が前記第2周壁部の外周面よりも径方向外方に突出することにより前記基板突出部が構成されるとともに、前記外縁の他部は、平面視において、前記第1周壁部の外周面と同一の位置または前記第1周壁部の外周面よりも径方向内方に配置される、請求項5または請求項6に記載のモータ。
- 前記回路基板は円形状であるとともに、前記第1周壁部の外周面は軸方向に垂直な断面において前記回路基板の外周に沿う曲線であり、
前記回路基板の半径は、前記第1周壁部の外周面と前記中心軸との距離と同じである、請求項7に記載のモータ。 - 前記バスバーは、前記引出し線に接続される引出し線接続部を有し、
前記引出し線接続部は、平面視において、周方向に隣接する前記ティース間で前記コアバックの内周面よりも径方向内側に配置される、請求項5〜請求項8のいずれかに記載のモータ。 - 前記第1周壁部は、周方向に隣接する前記ティース間に配置され、
前記引出し線接続部は、前記第1周壁部の内周面よりも径方向内側に配置される、請求項9に記載のモータ。 - 前記バスバーは、前記引出し線に接続される引出し線接続部を有し、
前記引出し線接続部は、平面視において、周方向に隣接する前記ティース間で前記コアバックの内周面よりも径方向内側に配置される、請求項1〜請求項4のいずれかに記載のモータ。 - 前記引出し線接続部の径方向の長さは、周方向の長さよりも長い、請求項9〜請求項11のいずれかに記載のモータ。
- 前記バスバーを複数設け、複数の前記バスバーが周方向に間隙を介して配置される、請求項1〜請求項12のいずれかに記載のモータ。
- 複数の前記コイルはスター結線され、
前記バスバーは、
中性点を構成する1個のコモン用バスバーと、
各前記ティース毎に設けられた複数のコイル相用バスバーと、
を有し、
前記コモン用バスバーは前記コアバックの軸方向の一方側の端部上に配置されるとともに、前記コイル相用バスバーは前記コアバックの軸方向の他方側の端部上に配置され、
前記基板接続端子は、前記コイル相用バスバーの一端に配置される、請求項1〜請求項12のいずれかに記載のモータ。 - 前記ティースを3個設け、前記基板接続端子を3個設けた、請求項14に記載のモータ。
- 請求項1〜請求項15のいずれかに記載のモータと、
前記モータの上方に配置されて前記モータの駆動により前記中心軸周りに回転するインペラと、
前記ステータを収容するモータハウジングと、
を備え、
前記回路基板が前記ステータよりも下方に配置され、
前記モータハウジングの前記ステータよりも上方の内周面は、上方へ向かうほど前記中心軸に向かって傾斜する、送風装置。
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