风扇电机的制作方法

风扇电机


背景技术：

1.风扇电机是通过使风扇(叶片)旋转来利用风力将个人计算机、oa(办公自动化)设备等的内部产生的热量向外部排出从而冷却内部的装置。
2.为了在溅有水、油的场所或粉尘多的场所也能使用，提出了一种内部的定子、电路基板被合成树脂密封(模制)的风扇电机(例如，参照专利文献1等)。需要说明的是，该风扇电机是利用引线与外部电连接的类型，但有一种代替引线而使用连接器来与外部电连接的风扇电机(例如，参照专利文献2)也为人所知。该风扇电机为连接器从风扇罩的侧面向径向外侧突出的结构，配置于连接器的内部的连接器插针与电路基板连接。当在设有这样的连接器的罩中进行密封时，基于接触外部的容易度，在连接器附近设置合成树脂的浇口的情况变多。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2001－128408号公报
6.专利文献2：国际公开第2019/112245号


技术实现要素：

7.发明所要解决的问题
8.然而，当在定子、电路基板被模具包围之后从连接器附近的浇口进行合成树脂的注入时，由于注入的合成树脂的注塑压力，电路基板会变形，在该变形大的情况下，会有发生如下不良情况之虞：连接器插针的焊接部位产生裂纹，或者焊接部位剥离。
9.本发明鉴于上述内容而完成，其目的在于提供一种即使在连接器罩一体形成于罩且合成树脂的浇口配置于连接器附近的情况下也能防止电路基板变形的风扇电机。
10.用于解决问题的方案
11.为了解决上述的问题并达成目的，本发明的一个方案的风扇电机具备轴承座、定子、电路基板以及合成树脂。所述轴承座嵌件成型于与罩和连接器罩一体化的基座部，呈筒状。所述定子装接于所述轴承座的外周。所述电路基板与所述定子的线圈电连接，装接于所述基座部的与所述轴承座相反侧的面，从所述基座部延伸至所述连接器罩。所述合成树脂以所述轴承座的两端面除外的方式对所述轴承座、所述定子以及所述电路基板进行密封。所述连接器罩具有：浇口，密封时供所述合成树脂注入；以及肋，隔着所述电路基板位于与所述浇口相反侧，所述肋的顶部抵接于所述电路基板。
12.本发明的一个方案的风扇电机即使在连接器罩一体形成于罩且合成树脂的浇口配置于连接器附近的情况下也能防止电路基板变形。
附图说明
13.图1是表示一个实施方式的风扇电机的配置例的外观立体图。
14.图2是图1的风扇电机的俯视图。
15.图3是图2的风扇电机的a－a剖视图。
16.图4是表示嵌件成型于与罩一体成型的基座部的轴承座中装接有定子的状态的俯视图。
17.图5是图4的风扇电机的仰视图。
18.图6是图5的贯通孔和肋附近的放大图。
19.图7是图5的风扇电机的b－o－b剖视图。
20.图8是在图5的状态下装接有电路基板的状态的仰视图。
21.图9是图8的风扇电机的b－o－b剖视图。
22.图10是将图9的范围v1放大示出的剖视图。
23.图11是表示基座部、轴承座、定子以及电路基板被模具密封的状态的剖视图。
24.图12是从轴向观察轴承座的一端部时的图(仰视图)。
25.图13是图12的y－y剖视图。
26.图14是从轴向观察轴承座的另一端部时的图(俯视图)。
27.图15是图14的y－y剖视图。
28.图16是风扇电机的经过连接器罩的剖视图。
29.图17是表示比较例#1的配置例的剖视图。
30.图18是表示比较例#2的配置例的剖视图。
31.图19是表示比较例#3的配置例的剖视图。
具体实施方式
32.以下，参照附图对实施方式的风扇电机进行说明。需要说明的是，本发明不受本实施方式限定。此外，附图中的各元件的尺寸关系、各元件的比例等有时会与实际不同。有时附图彼此之间也会包括彼此的尺寸关系、比例不同的部分。此外，一个实施方式、变形例中所记载的内容原则上也同样适用于其他实施方式、变形例。
33.图1是表示一个实施方式的风扇电机1的配置例的外观立体图。为了方便，将风扇电机1的轴向(旋转轴方向)设为z轴方向，将罩11的长尺寸方向的正交的两个边分别设为x轴方向和y轴方向。图2是图1的风扇电机1的俯视图。图3是图2的风扇电机1的a－a剖视图。
34.图4是表示在嵌件成型于与罩11一体成型的基座部12的轴承座17处装接有定子21的状态的俯视图。图5是图4的风扇电机1的仰视图。图6是图5的贯通孔12d和肋12e附近的放大图。图7是图5的风扇电机1的b－o－b剖视图。
35.图8是表示在图5的状态下装接有电路基板26的状态的仰视图。图9是图8的风扇电机1的b－o－b剖视图。图10是将图9的范围v1放大示出的剖视图。
36.图11是表示基座部12、轴承座17、定子21以及电路基板26被模具91、92密封的状态的剖视图。图12是表示从轴向观察轴承座17的一方(模具92侧)的端部时的图(仰视图)。图13是图12的y－y剖视图。图14是表示从轴向观察轴承座17的另一方(模具91侧)的端部时的图(俯视图)。图15是图14的y－y剖视图。图16是风扇电机1的经过连接器罩15的剖视图。
37.以下，按照制造工序对风扇电机1的构造进行说明。
38.(罩的制作)
39.主要在图1至图10中，在嵌件有由黄铜等非磁性金属材料构成的中空圆筒状的轴
承座17的状态下，通过热塑性树脂的注塑成型，以一体成型的方式形成有罩11、基座部12、辐条13(包括宽幅部14)以及连接器罩15。
40.罩11中设有构成外框的框部11a、中空圆筒状的风洞部11b以及位于风洞部11b的轴向两端面的大致四边形的凸缘11c。在凸缘11c的四角设有供装配用的螺钉等插通的插通孔11d。在风洞部11b的轴向的一端侧设有基座部12和多个辐条13(包括宽幅部14)，在罩11的外周部的局部，以一体成型的方式形成有连接器罩15。连接器罩15设有与罩11相连的框部15a，在其内部以嵌件的方式与连接器罩15一体成型地配置有多个连接器插针16。
41.基座部12具有圆环状的圆环部12a，在其中央配设有轴承座17。在圆环部12a的外周缘形成有圆筒状的外周壁12b，外周壁12b的轴向的一端开口。此外，在外周壁12b的多处形成有用于与形成于电路基板26的外周缘的凸部26b(图8)卡合的缺口12c。
42.辐条13(包括宽幅部14)沿着周向配置于外周壁12b的外周面，将外周壁12b的外周面与罩11的框部11a的内周面之间连结。此外，辐条13中的一个作为宽幅部14被设为宽度比其他辐条13宽，朝向连接器罩15延伸，在该部位配置有电路基板26的延伸部26d。
43.在基座部12成型时，基座部12中形成供配设于定子21的绝缘体23的多个端子插针24插通的贯通孔12d，并且在供电路基板26配置的一侧以一体成型的方式形成有围绕贯通孔12d的肋12e(图5、图6)。该肋12e形成为围绕贯通孔12d和轴承座17。此外，形成于基座部12的贯通孔12d形成为随着趋向供电路基板26配置的一侧而直径缩小的圆锥状形状。肋12e和贯通孔12d的功能在后文中进行阐述。
44.(定子的制作、定子的装接、电路基板的装接)
45.主要在图1至图10中，构成定子21的定子芯22通过在轴向上层叠多枚薄板状的芯片而构成。定子芯22具备环状的芯背22a和从芯背22a呈辐射状向径向外侧延伸的多个齿22b。芯片通过冲压加工而由软磁性电磁钢板等制作而成。
46.由绝缘性合成树脂材料构成的绝缘体23分别从定子芯22的轴向两侧进行装接，线圈25隔着绝缘体23卷绕于各齿22b。线圈25的末端与配设于绝缘体23的轴向的一侧的端子插针24缠绕连接并进行焊接(接合)，制成定子21。
47.构成定子21的定子芯22的芯背22a的开口嵌装于轴承座17的外周面。此时，端子插针24分别插通至形成于基座部12的圆环部12a的贯通孔12d中(图4至图7)。
48.之后，安装有电子部件等的电路基板26从基座部12的外周壁12b的开口进行装接(图8至图10)。电路基板26具有圆板部26a和从圆板部26a的外周缘的局部向径向外侧延伸的延伸部26d，在圆板部26a的外周缘于多处形成有向径向外侧突出的凸部26b。该凸部26b通过与形成于基座部12的外周壁的缺口12c(图5)卡合而被定位。
49.在装接有电路基板26时，各端子插针24的顶端从基座部12的外周壁12b的开口插通形成于基座部12的贯通孔12d，然后插通至形成于电路基板26的布线图案的焊盘部的通孔26c中。同样，各连接器插针16的顶端插通至形成于电路基板26的布线图案的焊盘部的通孔26e中(图16)。并且，从电路基板26的布线图案的焊盘部突出的端子插针24的顶端和连接器插针16的顶端分别被焊接。
50.另一方面，在基座部12成型时一体成型的贯通孔12d和肋12e起到防止焊剂、焊珠飞溅的作用。即，在端子插针24与电路基板26的布线图案通过焊接而电连接时，由于焊剂会因焊接时的热量而沸腾，因此焊剂、焊珠有时会飞溅，即使如此，由于以围绕贯通孔12d的方
式形成有肋12e，因此焊剂、焊珠也会留在肋12e的内侧而防止向周围飞溅。
51.此外，肋12e与包围轴承座17的端部的基座部12上的其他肋12f(图6)相连。由此，能稳定地进行电路基板26与肋12e的抵接，能更有效地防止焊接时的焊剂、焊珠飞溅。
52.形成于基座部12的贯通孔12d形成为随着趋向供电路基板26配置的一侧而直径缩小的圆锥状形状。因此，即使在焊接端子插针24时流过电路基板26的通孔26c而形成焊脚的焊料可能会流入基座部12的贯通孔12d，焊料也会留在肋12e的内侧，而且贯通孔12d由于形成为圆锥状，因此作为锥形密封件发挥功能，防止焊料从贯通孔12d流出。
53.(由合成树脂实现的密封)
54.主要在图11至图16中，连接有电路基板26的定子21设置于模具91、92之间，进行使用例如环氧树脂来作为合成树脂51的传递成型。定子芯22的所有外周面、线圈25以及安装有电子部件的电路基板26被该环氧树脂密封。
55.向模具91、92注入的环氧树脂的浇口(树脂注入浇口)15b配置于连接器处(图5、图16)。通过规定的注塑压力从浇口15b注入至模具91、92的环氧树脂与罩11的内侧碰撞后分开而向四方蔓延。分向四方的环氧树脂中，流向电路基板26的方向的环氧树脂按压电路基板26的浇口15b侧的面(为了方便，称为电路基板26的浇口面)，因此电路基板26受到树脂的注塑压力而欲变形。
56.连接器插针16焊接于电路基板26的布线图案，因此应力集中于进行了该焊接的部位，而以与连接器罩15一体成型的方式形成于连接器罩15的内部的肋15c抵接于电路基板26的与浇口15b侧的面相反的面(为了方便，称为电路基板26的背面)。因此，通过抵接于电路基板26的背面的肋15c，防止电路基板26受到环氧树脂的注塑压力而发生变形。需要说明的是，由于隔着连接器插针16沿着连接器插针16的排列方向设有两列肋15c，因此能更有效地防止连接器插针16的根部处的电路基板26(延伸部26d)变形。
57.由于浇口15b附近受到环氧树脂的注塑压力的影响最甚，因此在连接器罩15的内部形成肋15c并使肋15c抵接于电路基板26的背面，但连接器罩15的内部以外的部位也防止了变形。例如在圆板部26a的背面也形成有抵接于电路基板26的背面的肋12g，防止了电路基板26受到环氧树脂的注塑压力而发生变形。
58.另一方面，在抵接于模具91、92的轴承座17的轴向两端面形成有环状的凹部(槽)17a、17b(图12至图15)。在本实施方式中，在轴承座17的轴向的一方(模具92侧)的端面形成有同心的多列(两列)环状的凹部17a(图12、图13)，在轴承座17的轴向的另一方(模具91侧)的端面形成有一列环状的凹部17b(图14、图15)。需要说明的是，图示的环状的凹部17a、17b设为轴向上远离轴承座17的端面的一侧在截面形状上呈锐角状，但也可以设为轴向上远离轴承座17的端面的一侧在截面形状上呈大致圆弧状。
59.以在模具91、92合模时定子21的轴向的高度尺寸处于规定的尺寸范围的方式进行制作，但在由于尺寸的偏差而在轴承座17的轴向端面与模具91、92之间产生微小的间隙的情况下，注入至模具91、92的腔体中的环氧树脂会进入轴承座17的轴向端面与模具91、92之间产生的微小的间隙。然而，进入微小的间隙的环氧树脂会进入形成于轴承座17的端面的环状的凹部17a、17b而填充于环状的凹部17a、17b内，因此不会到达轴承座17的内周面。
60.如此，进入轴承座17的轴向端面与模具91、92之间产生的微小的间隙的环氧树脂会进入并填充至形成于轴承座17的端面的环状的凹部17a、17b中，其结果为，树脂溢料不会
到达轴承座17的内周面，因此之后能容易地将轴承31装接于轴承座17。需要说明的是，轴承座17的两端面的内周面17c、17d为随着从端面侧进入内部而直径变小的锥状，因此在装接轴承31时容易进入轴承座17的内表面，易于装接。
61.(转子的制作和装接)
62.主要在图1至图3中，在由软磁性材料构成的杯状的转子磁轭41的中央，通过内缘翻边加工而形成有突起部41a，旋转轴32压入于突起部41a。然后，连结有旋转轴32的转子磁轭41被嵌件，通过热塑性树脂的注塑成型，在转子磁轭41的外周以一体成型的方式形成有杯状的轮毂43和轮毂43的外周面的多个叶片44。而且，在转子磁轭41的内周面固接有环状的磁铁42。
63.另一方面，两个轴承31以中间包夹着预压弹簧35的方式从轴承座17的轴向两端嵌装于轴承座17，转子的旋转轴32由轴承31以能旋转的方式支承。在旋转轴32上装接有润滑脂保持板33，密封用润滑脂34填充于润滑脂保持板33，在旋转轴32的与转子磁轭41相反侧的端部侧装接有挡圈36。通过密封用润滑脂34，能谋求对轴承31的防水。
64.＜比较例＞
65.图17是表示比较例#1的配置例的剖视图，是日本特开2001－128408号公报中所示出的防水型无刷风扇电机的经过旋转轴的剖视图(省略一半)。在图17中，具备包围转子6’的多枚叶片12’的外周的罩部18’，转子6’的旋转轴13’由收纳于轴承支承用筒部17’的轴承15’、16’以旋转自如的方式支承。并且，具有如下结构：在将定子1’、包括电子部件的电路基板4’以及引线21’收纳于定子侧壳体14’的状态下，使用环氧树脂进行模制而形成模制部24’，定子磁极的磁极面2b’也被模制部24’覆盖。
66.电路基板4’上的控制电路与线圈3’以线圈3’的引线缠绕于穿过电路基板4’的通孔4a’并与电路基板4’上的电极焊接的端子插针5’的方式进行电连接。因此，在通过焊接将端子插针5’与电路基板4’电连接时，由于焊剂会因焊接时的热量而沸腾，因此会有焊剂、焊珠飞溅之虞。
67.此外，轴承支承用筒部17’的端面处于与模具的内表面紧密接触的状态，但在轴承支承用筒部17’的端面与模具的内表面之间产生了微小的间隙的情况下，熔融的树脂会进入该微小的间隙而产生树脂溢料。该树脂溢料若是停留在轴承支承用筒部17’的端面上，则没有什么问题，但在树脂溢料到达轴承支承用筒部17’的内周面的情况下，轴承15’、16’无法装接于轴承支承用筒部17’的内周面，会产生去除多余的树脂溢料的作业。
68.关于铁芯2’、凸极部2a’、线圈3’、转子侧壳体7’、杯状构件8’、筒状部8a’、底壁部8b’、贯通孔8c’、叶片装配用轮毂9’、筒状部9a’、底壁部9b’、转子磁极10’、衬套11’、基板收纳部19’、腹板(web)20’、引线收纳槽22’、连通路23’，省略说明。
69.图18是表示比较例#2的配置例的剖视图，是日本特开2018－007303号公报中所示出的旋转电机的经过旋转轴的剖视图。在图18中，作为旋转电机的电机具备：后端框架215’，形成有框架贯通孔；线圈延伸设置部213b’；以及控制基板218’，与线圈延伸设置部213b’焊接。此外，还具备在插入至框架贯通孔的状态下设于后端框架215’的与定子芯213’侧相反侧的索环221’。索环221’具有：主体部221a’，形成有供线圈延伸设置部213b’插通的插通孔；以及底部承受部221b’，从主体部221a’的外侧沿着与插通孔所延伸的方向交叉的方向延伸。索环221’具有从底部承受部221b’的外缘部沿着插通孔s所延伸的方向朝向控制
基板218’侧延伸的侧壁部221c’。
70.关于旋转轴211’、转子212’、定子线圈213a’、前端框架214’、前端主体部214a’、前端周壁部214b’、后端主体部215a’、散热部215c’、前端轴承216’、电子部件219’、罩220’、直径扩大部221d，省略说明。
71.即使在控制基板218’与线圈延伸设置部213b’焊接时产生了焊珠的情况下，也能将焊珠封闭于由索环221’和控制基板218’形成的空间内。其结果为，能防止焊珠飞溅。
72.可以考虑通过将比较例#2(图18)中示出的索环221’应用于比较例#1(图17)的电路基板4’的端子插针5’，在利用焊接将端子插针5’与电路基板4’电连接时防止焊剂、焊珠飞溅。
73.然而，在如比较例#2那样装接索环221’的结构中，需要装接端子插针5’和相同数量的索环221’的作业，会因作业工时的增加而导致作业效率降低，并且部件个数增加，其结果为，会导致风扇电机的成本增加，因此不优选。
74.关于这点，本实施方式中，在与电路基板的进行焊接的通孔对置的部分具有贯通孔和肋，该贯通孔供与通孔焊接的端子插针插通，该肋围绕该贯通孔，该肋的顶部抵接于所述电路基板，由此能防止焊料向与进行焊接的面相反侧的面的流入，不用增加部件个数就能防止端子插针与电路基板焊接时的焊剂、焊珠飞溅。
75.图19是表示比较例#3的配置例的剖视图，是日本特开平05－269791号公报中所示出的嵌件金属件和模具的剖视图。在图19中，插入至模具330’的腔体中的嵌件金属件310’通过合模而使环状的突起312’以具有适当的压溃量的方式与模具330’的内表面331’整周紧密接触。关于树脂件320’、树脂表面320a’，省略说明。
76.由此，利用突起312’与模具内表面331’的压接部来进行密封，其结果为，防止了向嵌件金属件310’的露出面311’侧的树脂溢料的产生。
77.可以考虑通过将比较例#3(图19)中所示出的环状的突起312’应用于比较例#1(图17)的轴承支承用筒部17’的端部，来防止轴承支承用筒部17’的端面产生树脂溢料。
78.然而，在比较例#3的具有嵌件金属件的树脂成型品的制造方法中，形成于嵌件金属件310’的露出面311’的外径部的环状的突起312’以具有压溃量的方式压接于模具330’的内表面331’，因此在相当于嵌件金属件310’的轴承支承用筒部17’的径向的厚度尺寸小的情况下，会有轴承支承用筒部17’发生变形之虞。在小型的轴流风扇中，轴承支承用筒部17’也需要小型化，轴承支承用筒部17’的径向的厚度尺寸必然会小，轴承支承用筒部17’容易发生变形。在轴承支承用筒部17’发生了变形的情况下，会产生轴承无法装接于轴承支承用筒部17’的内周面这样的问题。
79.关于这点，本实施方式中，在轴承座的两端面设有一个以上的环状的凹部，防止了合成树脂进入，因此即使是小型化的风扇电机中，也无需轴承座发生变形就能防止树脂溢料形成于轴承座的内周面。
80.以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述实施方式，只要不脱离其主旨，可以进行各种变更。
81.如上所述，实施方式的风扇电机具备：筒状的轴承座，嵌件成型于与罩和连接器罩一体化的基座部；定子，装接于轴承座的外周；电路基板，与定子的线圈电连接，装接于基座部的与轴承座相反侧的面，从基座部延伸至连接器罩；以及合成树脂，以轴承座的两端面除
外的方式对轴承座、定子以及电路基板进行密封，连接器罩具有：浇口，密封时供合成树脂注入；以及肋，隔着电路基板位于与浇口相反侧，该肋的顶部抵接于电路基板。由此，即使在连接器罩一体形成于罩且合成树脂的浇口配置于连接器附近的情况下也能防止电路基板变形。
82.此外，隔着配置于连接器罩的内部的连接器插针设有两列肋。由此，能更有效地防止连接器插针的根部处的电路基板变形。
83.此外，基座部具有顶部抵接于电路基板的其他肋。由此，能防止连接器以外处的电路基板变形。
84.此外，本发明不受上述实施方式限定。将上述的各构成元件适当组合而构成的方案也包含在本发明内。此外，本领域的技术人员能容易地推导出进一步的效果、变形例。因此，本发明的更广泛的方案不限于上述的实施方式，可以进行各种变更。
85.附图标记说明
86.1：风扇电机；11：罩；12：基座部；12d：贯通孔；12e、12f、12g：肋；13：辐条；14：宽幅部；15：连接器罩；15b：浇口；15c：肋；16：连接器插针；17：轴承座；21：定子；22：定子芯；23：绝缘体；24：端子插针；25：线圈；26：电路基板；26a：圆板部；26d：延伸部；31：轴承；32：旋转轴；33：润滑脂保持板；34：密封用润滑脂；35：预压弹簧；36：挡圈；41：转子磁轭；42：磁铁；43：轮毂；44：叶片；51：合成树脂；91、92：模具。