特許 6834287 モータ組立部品、および、モータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6834287

(24)【登録日】2021年2月8日

(45)【発行日】2021年2月24日

(54)【発明の名称】モータ組立部品、および、モータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/08 20060101AFI20210215BHJP

【ＦＩ】

   H02K5/08 A

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-184159(P2016-184159)

(22)【出願日】2016年9月21日

(65)【公開番号】特開2018-50392(P2018-50392A)

(43)【公開日】2018年3月29日

【審査請求日】2019年7月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002853

【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000202

【氏名又は名称】新樹グローバル・アイピー特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】中増 伸

(72)【発明者】

【氏名】藤井 浩和

(72)【発明者】

【氏名】小川 達也

【審査官】 佐藤 彰洋

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−２７５４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０６９１６６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−１２８４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−２５０６４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ５／００−５／７５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コア部材（１２）および基板（１４）が樹脂モールドされたモータ組立部品であって、
前記基板は、
前記コア部材との接合部（１４ｃ）、および、回路パターン部（１４ｄ）を含む回路部（１４ｂ１）と、
前記回路部を除く回路周囲部（１４ｂ２）と、
を有し、
前記接合部、前記回路パターン部および前記回路周囲部は、モールド樹脂で覆われ、
前記回路パターン部を覆うモールド樹脂の厚みは、前記回路周囲部を覆うモールド樹脂の厚みの平均値よりも小さい、
モータ組立部品（１０）。

【請求項2】

前記回路パターン部を覆うモールド樹脂の厚みは、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍである、
請求項１に記載のモータ組立部品。

【請求項3】

前記回路部は、前記基板の一方の面の少なくとも一部の領域に形成されている、
請求項１または２に記載のモータ組立部品。

【請求項4】

前記回路部と対向する金属部材（１６）をさらに備える、
請求項３に記載のモータ組立部品。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載のモータ組立部品と、
前記モータ組立部品の外側を回転するロータ（２０）と、
を備え、
前記モータ組立部品は、前記コア部材であるステータを有する、
モータ（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂モールド成形されたモータ組立部品、および、それを備えるモータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、特許文献１（特開２０１５−８９３２７号公報）に開示されるように、アウターロータ型モータが用いられている。アウターロータ型モータでは、ロータは、コイルを有するステータの外側に配置されている。ステータは、ロータに連結されているシャフトを回転自在に支持する軸受ハウジングの外周面に取り付けられている。軸受ハウジングの外周面には、電子部品が搭載された回路基板も取り付けられている。ステータのコイルは、回路基板と電気的に接続されている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

このようなアウターロータ型モータは、その製造工程においてステータおよび回路基板を樹脂モールドして成形されたモータ組立部品であるモータフレームを備える場合がある。しかし、樹脂モールド成形されたモータフレームを備えるモータでは、保護協調機能の異常時等に回路基板が燃焼すると、モータフレームの樹脂界面から火花エネルギーが噴出することがある。具体的には、回路基板の半田接合部および銅箔パターン部が発火源となって回路基板が燃焼すると、回路基板からガスが発生し、モータフレーム内のガス圧が上昇する。その結果、モータフレームがガス圧で破壊され、その部分から火花エネルギーが噴出する。このとき、モータフレームの不特定の部分から火花エネルギーが噴出するため、噴出した火花エネルギーが、周辺のモータ部材に引火して延焼するおそれがある。

【0004】

本発明の目的は、異常時に不特定の部分から火花エネルギーが噴出することを抑制するモータ組立部品、および、それを備えるモータを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１観点に係るモータ組立部品は、コア部材および基板が樹脂モールドされたモータ組立部品である。基板は、回路部と、回路部を除く回路周囲部とを有する。回路部は、コア部材との接合部、および、回路パターン部を含む。接合部、回路パターン部および回路周囲部は、モールド樹脂で覆われている。回路パターン部を覆うモールド樹脂の厚みは、回路周囲部を覆うモールド樹脂の厚みの平均値よりも小さい。

【0006】

このモータ組立部品では、ステータ等のコア部材と、回路が形成されている基板とが樹脂モールドされている。基板は、モータの異常時に加熱されて発火源となり得る、コア部材との接合部、および、回路パターン部を有する。接合部および回路パターン部は、薄肉の樹脂で覆われている。そのため、万が一基板が異常燃焼してガスが発生しても、モールド樹脂内部でガス圧力が過度に上昇する前に、薄肉の樹脂で覆われた部分からガスが優先的に噴出する。すなわち、モールド樹脂内部のガス圧力の上昇により、基板の不特定部から火花エネルギーが噴出することが抑制される。従って、このモータ組立部品は、異常時に不特定の部分から火花エネルギーが噴出することを抑制する。

【0007】

本発明の第２観点に係るモータ組立部品は、第１観点に係るモータ組立部品であって、回路パターン部を覆うモールド樹脂の厚みは、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍである。

【0008】

このモータ組立部品では、基板の接合部および回路パターン部は、基板の異常燃焼によりモールド樹脂内部でガス圧力が上昇しても、ガスが噴出しやすい程度の厚みの樹脂で覆われている。

【0009】

本発明の第３観点に係るモータ組立部品は、第１観点または第２観点に係るモータ組立部品であって、回路部は、基板の一方の面の少なくとも一部の領域に形成されている。

【0010】

このモータ組立部品では、基板の異常燃焼によりモールド樹脂内部でガス圧力が上昇しても、ガスが噴出しやすいように、基板の一方の主表面の一部が薄肉の樹脂で覆われている。

【0011】

本発明の第４観点に係るモータ組立部品は、第３観点に係るモータ組立部品であって、回路部と対向する金属部材をさらに備える。

【0012】

このモータ組立部品では、薄肉の樹脂で覆われている基板表面に対向するように、火花エネルギーによる延焼を防ぐための防火壁である金属部材が設置されている。従って、このモータ組立部品は、異常時における延焼を抑制することができる。

【0013】

本発明の第５観点に係るモータは、第１乃至第４観点のいずれか１つに係るモータ組立部品と、モータ組立部品の外側を回転するロータとを備える。モータ組立部品は、コア部材であるステータを有する。

【0014】

このモータは、異常時に不特定の部分から火花エネルギーが噴出することを抑制するモータ組立部品を備える。従って、このモータは、異常時における発火を抑制することができる。

【発明の効果】

【0015】

第１観点乃至第３観点に係るモータ組立部品は、異常時に不特定の部分から火花エネルギーが噴出することを抑制する。

【0016】

第４観点に係るモータ組立部品は、異常時における延焼を抑制することができる。

【0017】

第５観点に係るモータは、異常時における発火を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態に係るモータ組立部品（モータフレーム１０）を備えるアウターロータ型モータ１００の縦断面図である。

【図2】図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける、ステータ１２の断面図である。

【図3】図１の回路基板１４の近傍の拡大図である。

【図4】回路基板１４の第２主表面１４ｂ側の概略的な平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の実施形態に係るモータ組立部品について、図面を参照しながら説明する。本実施形態のモータ組立部品は、アウターロータ型モータ１００の一構成部品であるモータフレーム１０である。

【0020】

（１）アウターロータ型モータの構成
図１は、アウターロータ型モータ１００の縦断面図である。アウターロータ型モータ１００は、主として、モータフレーム１０と、アウターロータ２０と、クランクシャフト３０とから構成されている。モータフレーム１０は、樹脂モールド成形された略円筒形状の部品である。アウターロータ２０は、モータフレーム１０の外側に配置される略椀形状の部品である。モータフレーム１０の外周面と、アウターロータ２０の内周面との間には、エアギャップが形成されている。

【0021】

（１−１）モータフレーム
モータフレーム１０は、主として、ステータ１２と、回路基板１４と、防火壁１６と、モールド樹脂１８とを有する。図１に示されるように、ステータ１２および回路基板１４は、モールド樹脂１８で覆われている。防火壁１６は、モールド樹脂１８の表面に取り付けられている。モータフレーム１０は、クランクシャフト３０を保持している。図２は、図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける、ステータ１２の断面図である。図３は、図１の回路基板１４の近傍の拡大図である。

【0022】

ステータ１２は、主として、ステータコア１２ａと、巻線１２ｂとを有する。ステータコア１２ａは、軟磁性体等の導電性を有する材質で形成されている。ステータコア１２ａは、複数のティース１２ａ１と、円筒形状のバックヨーク１２ａ２とを有する。図２に示されるように、ティース１２ａ１は、バックヨーク１２ａ２の外周面から放射状に突出している。ティース１２ａ１は、バックヨーク１２ａ２の周方向に沿って等間隔に形成されている。巻線１２ｂは、ティース１２ａ１に巻き付けられて、コイルを形成している。ティース１２ａ１と巻線１２ｂとの間には、絶縁フィルム（図示せず）が設けられている。

【0023】

回路基板１４は、中央に孔が空いている円盤形状のプリント基板である。回路基板１４は、ステータコア１２ａの一方の端面と対向するように配置されている。図３に示されるように、回路基板１４は、ステータ１２の端面と対向する側の第１主表面１４ａと、第１主表面１４ａの反対側の第２主表面１４ｂとを有する。回路基板１４は、電子部品（図示せず）が搭載されている。背の高い電子部品は、第１主表面１４ａに取り付けられている。回路基板１４の第２主表面１４ｂの側には、開放空間１５が形成されている。開放空間１５は、モータフレーム１０の一方の端面に形成された凹部である。

【0024】

図４は、回路基板１４の第２主表面１４ｂ側の概略的な平面図である。回路基板１４の第２主表面１４ｂは、回路部１４ｂ１と、回路周囲部１４ｂ２とからなる。回路部１４ｂ１は、第２主表面１４ｂの中央領域である。図４において、回路部１４ｂ１は、ハッチングされた領域である。回路周囲部１４ｂ２は、回路部１４ｂ１の周囲の領域であり、第２主表面１４ｂから回路部１４ｂ１を除いた領域である。回路部１４ｂ１は、接合部１４ｃと、銅箔パターン部１４ｄとを有する。接合部１４ｃは、ステータ１２のコイルと電気的に接続している部分である。接合部１４ｃは、例えば、ステータ１２の巻線１２ｂの端部１２ｂ１が半田によって回路基板１４に固定されている部分である。銅箔パターン部１４ｄは、回路基板１４の回路パターンが形成されている部分である。

【0025】

図３に示されるように、回路基板１４の第２主表面１４ｂは、モールド樹脂１８で覆われている。第２主表面１４ｂの回路部１４ｂ１は、薄肉の樹脂で覆われている。以下、回路部１４ｂ１を覆う薄肉の樹脂を、薄肉樹脂部１８ａと呼ぶ。薄肉樹脂部１８ａの厚みｔ１は、回路周囲部１４ｂ２を覆う樹脂の厚みの平均値よりも小さい。図３に示されるように、薄肉樹脂部１８ａの厚みｔ１は、回路部１４ｂ１の銅箔パターン部１４ｄを覆う樹脂の厚みとする。図３には、回路周囲部１４ｂ２を覆う樹脂の厚みｔ２の例が示されている。

【0026】

なお、薄肉樹脂部１８ａの厚みｔ１は、回路基板１４に対する保護等級が、国際電気標準会議で規定されるＩＰ２０を少なくとも満たすように設定される。具体的には、薄肉樹脂部１８ａの厚みｔ１は、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましい。

【0027】

防火壁１６は、回路基板１４の第２主表面１４ｂの回路部１４ｂ１と対向する金属板である。防火壁１６は、モータフレーム１０の端面に取り付けられている。防火壁１６は、開放空間１５である凹部を塞いでいる。

【0028】

モータフレーム１０の中央部には、貫通孔１０ａが形成されている。貫通孔１０ａは、バックヨーク１２ａ２の内側、および、回路基板１４の中央の孔を通っている。貫通孔１０ａは、クランクシャフト３０が通る孔である。

【0029】

（１−２）アウターロータ
アウターロータ２０は、主として、ロータ支持部２２と、磁極部２４とを有する。ロータ支持部２２は、樹脂で成形されている椀状部材である。ロータ支持部２２の底部中央部には、貫通孔２２ａが形成されている。貫通孔２２ａには、軸受ハウジング２３が取り付けられている。軸受ハウジング２３には、軸受２３ａが取り付けられている。アウターロータ２０は、軸受２３ａを介して、クランクシャフト３０に対して回転可能に支持されている。

【0030】

磁極部２４は、ロータ支持部２２の外周部に取り付けられている。磁極部２４は、モータフレーム１０のステータ１２の外周面と対向し、ステータ１２に界磁磁束を供給する部材である。このように、磁極部２４は、ステータ１２の外側に設けられている。

【0031】

磁極部２４は、例えば、環状に配置された複数の永久磁石からなる。この場合、磁極部２４は、ステータ１２の周方向に沿って交互に異なる極性の磁極面をステータ１２の外周面に向けるように配置されている。

【0032】

アウターロータ型モータ１００では、ステータ１２の巻線１２ｂに交流電圧を適切に印加することにより、ステータ１２は、アウターロータ２０に回転磁界を供給することができる。これにより、アウターロータ２０は、ステータ１２に対して回転することができる。そして、アウターロータ２０の回転によって、アウターロータ型モータ１００は、力学的エネルギーを生み出す。

【0033】

（１−３）クランクシャフト
クランクシャフト３０は、モータフレーム１０の貫通孔１０ａ、および、アウターロータ２０の貫通孔２２ａを通っている。クランクシャフト３０は、モータフレーム１０によって保持されている。クランクシャフト３０は、アウターロータ２０の軸受２３ａによって支持されている。アウターロータ２０がステータ１２に対して回転すると、クランクシャフト３０は、軸受２３ａを介して、アウターロータ２０と摺動する。

【0034】

（２）アウターロータ型モータの特徴
アウターロータ型モータ１００のモータフレーム１０は、ステータ１２および回路基板１４がモールド樹脂１８で覆われたモータ組立部品である。ステータ１２および回路基板１４に外部電源から電力が適切に供給されることで、アウターロータ２０は、ステータ１２に対して回転する。

【0035】

アウターロータ型モータ１００は、保護協調機器に接続されて使用される。保護協調機器は、例えば、回路基板１４への適切な給電を継続させる機能、電力系統が故障した場合に故障区間を切り離して回路基板１４を保護する機能、および、過電流および漏電が検出された場合に回路基板１４の負荷を遮断する機能を有する。保護協調機器により、回路基板１４に過電流が流れる等の不具合の発生が防止される。しかし、保護協調機器に何らかの異常が発生した場合、回路基板１４に過電流が流れ、回路基板１４が加熱されて発火するおそれがある。このように、回路基板１４は、万が一の異常時において、発火源となり得る。特に、回路基板１４の電流が流れる箇所、すなわち、接合部１４ｃおよび銅箔パターン部１４ｄは、発火源になりやすい。

【0036】

図３に示されるように、アウターロータ型モータ１００のモータフレーム１０では、接合部１４ｃおよび銅箔パターン部１４ｄを有する第２主表面１４ｂは、モールド樹脂１８の薄肉樹脂部１８ａで覆われている。そのため、万が一、回路基板１４が異常燃焼して、回路基板１４からガスが発生しても、モールド樹脂１８の内部でガス圧力が過度に上昇する前に、薄肉樹脂部１８ａがガス圧力で割れてガスが開放空間１５に噴出する。すなわち、回路基板１４が異常燃焼しても、薄肉樹脂部１８ａから優先的にガスが噴出されるので、モールド樹脂１８の内部のガス圧力の異常上昇によって回路基板１４の不特定部から火花エネルギーが噴出することが防止される。従って、モータフレーム１０は、異常時に不特定の部分から火花エネルギーが噴出することを抑制することができる。そのため、アウターロータ型モータ１００は、異常時における発火を抑制することができる。

【0037】

また、モータフレーム１０では、薄肉樹脂部１８ａの厚みｔ１は、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍに設定されている。このように、回路基板１４の第２主表面１４ｂでは、接合部１４ｃおよび銅箔パターン部１４ｄは、回路基板１４の異常燃焼によりモールド樹脂１８の内部でガス圧力が異常上昇しても、ガスが噴出しやすい程度の厚みの樹脂で覆われている。そのため、モールド樹脂１８の内部のガス圧力の異常上昇によって回路基板１４の不特定部から火花エネルギーが噴出することが防止される。

【0038】

また、モータフレーム１０は、防火壁１６を有する。防火壁１６は、回路基板１４の第２主表面１４ｂと対向し、開放空間１５を塞ぐように設置されている。すなわち、防火壁１６は、接合部１４ｃおよび銅箔パターン部１４ｄを覆う薄肉樹脂部１８ａと対向している。これにより、回路基板１４が異常燃焼して薄肉樹脂部１８ａから開放空間１５に火花エネルギーが噴出されても、防火壁１６によって火花エネルギーの飛散が防止される。そのため、アウターロータ型モータ１００は、異常時における火花エネルギーによる延焼を防火壁１６によって防止することができる。

【0039】

（３）変形例
（３−１）変形例Ａ
実施形態では、回路基板１４の第２主表面１４ｂの回路部１４ｂ１（接合部１４ｃおよび銅箔パターン部１４ｄ）は、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍの厚みの薄肉樹脂部１８ａで覆われている。しかし、第２主表面１４ｂの回路部１４ｂ１は、樹脂で覆われていなくてもよい。第２主表面１４ｂの回路部１４ｂ１が樹脂で覆われていない場合、万が一、回路基板１４が異常燃焼して、回路基板１４からガスが発生しても、樹脂で覆われていない部分から優先的にガスが噴出される。そのため、モールド樹脂１８の内部のガス圧力の異常上昇によって回路基板１４の不特定部から火花エネルギーが噴出することが防止される。

【0040】

（３−２）変形例Ｂ
実施形態では、回路基板１４の第２主表面１４ｂの回路部１４ｂ１は、薄肉樹脂部１８ａで覆われている。薄肉樹脂部１８ａの厚みｔ１は、回路部１４ｂ１の周囲の回路周囲部１４ｂ２を覆う樹脂の厚みの平均値よりも小さい。

【0041】

しかし、回路基板１４の第２主表面１４ｂの全体が、薄肉樹脂部１８ａで覆われていてもよい。この場合においても、万が一、回路基板１４が異常燃焼して、回路基板１４からガスが発生しても、薄肉樹脂部１８ａから優先的にガスが噴出される。そのため、モールド樹脂１８の内部のガス圧力の異常上昇によって回路基板１４の不特定部から火花エネルギーが噴出することが防止される。

【0042】

なお、本変形例では、回路基板１４の第２主表面１４ｂの回路部１４ｂ１、および、回路周囲部１４ｂ２の一部が、薄肉樹脂部１８ａで覆われていてもよい。

【0043】

（３−３）変形例Ｃ
実施形態では、モータフレーム１０の端面に防火壁１６が取り付けられている。防火壁１６は、開放空間１５である凹部を塞いでいる金属板である。しかし、モータフレーム１０は、防火壁１６を備えていなくてもよい。この場合においても、回路基板１４が異常燃焼しても、薄肉樹脂部１８ａから優先的にガスが噴出されるので、モールド樹脂１８の内部のガス圧力の異常上昇によって回路基板１４の不特定部から火花エネルギーが噴出することが防止される。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明に係るモータ組立部品は、異常時に不特定の部分から火花エネルギーが噴出することを抑制する。

【符号の説明】

【0045】

１０ モータフレーム（モータ組立部品）
１２ ステータ（コア部材）
１４ 回路基板（基板）
１４ｂ１ 回路部
１４ｂ２ 回路周囲部
１４ｃ 接合部
１４ｄ 銅箔パターン部（回路パターン部）
１６ 防火壁（金属部材）
２０ アウターロータ（ロータ）
１００ アウターロータ型モータ（モータ）

【先行技術文献】

【特許文献】

【0046】

【特許文献1】特開２０１５−８９３２７号公報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】