JPS6091853A - 無整流子電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （本発明の利用分野） 本発明は駆動回路を内蔵した小型の無整流子電動機の構
成に関し、特には車載の用途に向けられる駆動回路を内
蔵した小型送風装置用の直流無整流子電動機の構成に関
する。

（従来技術） 従来は、ステータ側をプリント板として、構成しそこに
コイル、回路素゛子、位置センサー等を乗せていた。こ
の形では実開昭５８−４６２８３号公報に示されるよう
に、磁束通路として使用されるヨークが円板状プリント
板のロータ側平面とは反対の平面側に位置しなくてはな
らず、又、プリ。

ント板のコイルの置いである部分以外は、回路素子の足
がプリント板のヨーク側平面から突出しているため、コ
イルの置いである一部分のみ前記ヨークを設置するしか
なく、それ以外では前記回路素子の足に干渉してヨーク
を取付けることができなかった。

このため、ロータ１周の間のレラクタンストルク　（ロ
ータマグネットとヨークの吸引力）に変動があるためゴ
ギングと同じような振動をともなうことになってしまい
、コアレス構造としたメリットを半減させていた。また
、回路素子がむき出しになっているため耐環境性をもた
せ信頼性を高めるために実開昭５５−４９９１号公報の
ように回路部にゴミなどが入らないように仕切りをする
とか、又は素子の電気導通部にシール劃を塗る等の必要
があり構造が複雑であった。

（本発明の目的） よって、本発明は （１）ロータに対してステータ例のヨークを一部にだけ
設けるのでなく、略全面に設けることを可能とし、レラ
クタンストルクの変動を少なくすること。

（２）防塵防水性の優れたモータにすること。を目的と
する。

（本発明の一実施例） 第１図は一実施例に係る小形電動機を用いた送風装置を
示しており、第１図（Ａ）の中に破線で示した矢印は風
の流れの向きを示している。

なお、第１図に示した構成の各部の名称、概略機能及び
材質′を示せば次の通りである。

■はアッパ・ハウジングであり、空気吸込口を有する樹
脂製のものである。２は歯付きワッシャで、アッパハウ
ジング１とハウジング３とを連結する。３は樹脂製のハ
ウジングであり、空気吐出窓及びアッパハウジングｌと
そ一夕本体とを結合するためのものである。

４ａはボルト、４ｂはワッシャ、６はリードワイヤであ
る。また、７は合成樹脂からなるプレートであり、樹脂
モールドされたホールＩＣ１９を含む駆動回路部分が収
納された回路収納ケース７ａと、該回路収納ケース７ａ
から出るターミナル片７ｂとを有する。８はゴム製のグ
ロメット、９はオイルレスメタルであり、軸１３の軸受
けを構成する。

１０は油飛び及び、油抜けを防ぐフェルトである。

１１は駆動コイル、１２は金属性のヨークでプレート７
の背面７ｅに略全面的に敷設され磁気回路の構成部品及
び磁気シールドの役目をなし、前記軸受９を保持するモ
ータハウジングを兼ねている。

１３は軸、１４はロータ本体でありロータマグネット１
４ｂ（永久磁石）を内蔵しており、ファン１４ａを一体
に有する樹脂製のものである。１５は歯付きワッシャで
フェルト１０の固定及びゴミよけに使用される。

ここで、樹脂製のプレート７にハイブリッドＩＣ化され
た駆動回路構成部品４０を樹脂モールドする工程を第５
図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）に示す。最初、駆動
回路のＬ字形ターミナル片７ｂをモールドする形でプレ
ー）７ａを一体成形する（第５図Ａ）。

次にホールＩＣ１９を含む駆動回路構成部品４０を集積
した集積回路（■ｃ）７ｃをプレート７ａに組み付ける
（第５図（Ｂ））。

次に組み付けられたＩＣ７Ｃと出力端子７ｂとをハンダ
で結線する（第５図（Ｃ））。

最後に結線されたＩＣ７Ｃを樹脂７ｄでモールドする（
第５図（Ｄン）。

この一実施例に使用した公知の駆動回路を第２図に示す
。

第２図を参照すると、２４は駆動回路を電源３０に接続
するためのスイッチである。２ｏはＰＮＰ形スイスイツ
チングトランジスタり、駆動コイルＩＩと直列接続され
ている。１９は半導体磁電変換装置の一例として使用さ
れたホールＩＣを示し、その出力端子Ｐは限流用抵抗器
３１を経てトランジスタ２０のベースに接続されている
。ボールＩＣ１９と並列接続されたコンデンサ２６はサ
ージ電圧吸収用のコンデンサであり、ツェナーダイオー
ド２５は１６ボルトのツェナー電圧を持つ過電圧保護素
子であり、ツェナーダイオード２５及びコンデンサ２６
は共にホールＩＣ１９をサージ電圧から保護する役目を
する。

またトランジスタ２０のベース・エミッタ間に接続され
たコンデンサ２７は駆動コイルＩＩに印加されるトラン
ジスタ２０の出方電圧波形の急激な変化を抑制するため
のものであり、同出力電圧波形を鈍化させてモータの回
転音を小さくするためのものである。トランジスタ２ｏ
のコレクタ・エミッタ間に並列に接続されたコンデンサ
２８は雑音電圧を吸収し、かつ回路の発振を止めるため
のものである。ダイオード２９は逆電圧からトランジス
タ２０を保護するためのものである。

なお、ホールＩＣ１９はホール効果を利用したモノリシ
ック構造のもので、上記一実施例では松下電子工業−の
製品であるＤＮ６８３９ホールＩＣ（スイッチタイプ）
を使用した。

同ホールＩＣ１９はその出力段にもけられたオープン・
コレクタ接続のトランジスタを内蔵しており、第１図（
Ａ　’）に示したロータ１４のロータマグネッ）１４ｂ
がホールＩＣ１９の上に接近すると、前記のオープン・
コレクタ接続の出力トランジスタが導通し、ホールＩＣ
１９の出力端子Ｐの電位をほぼ零ボルトに低下させｒＯ
Ｊ信号を生じるので、トランジスタ２０は常に飽和導通
状態にスイッチされ、導通するたびに飽和出力電流を駆
動コイル１１に流す。

第１図（Ｄ）及び（Ｅ）はロータ部分の構成を示し、５
はロータ部分全体を概略的に示している。

１４はファン１４ａ及びロータマグネット１４ｂを含む
ロータ本体を示し、１４ｃはロータ本体１４の中の直方
体状のボス部を示し、１３はロータ５の回転軸を示して
いる。

なお、ロータマグネット１４ｂを成す２つの永久磁石は
ロータ本体１４のボス部１４ｃに設けた穴の中に挿入さ
れ接着されている。

次に上記の構成を有する装置の作動を説明する。

最初、スイッチ２４が開路している時は、ロータ５はそ
のロータマグネット１４ｂがホールＩＣ１９に接近しポ
ールＩＣ１９の出力段トランジスタを導通させてその出
力を低レベル、っまりｒＯＪ信号にする位置に必ず静止
するように規制されている。その規制の方法としては、
例えば実開昭５５−４９９１号公報に示された方法があ
る。

第３図において、破線で示されたロータ５のボス部１４
Ｃの位置はロータ５の初期停止位置を示している。すな
わち駆動コイル１１への通電がやむとロータ５の回転は
止まる。この時、ロータマグネッ）１４ｂを成す２つの
永久磁石は、第３図に示したロータ初期位置決め用永久
磁石（Ｓ極）３１と対向する側が、双方ともＳ極である
ため（第１図参照）、２つの永久磁石１４ｂとロータ初
期位置決め用永久磁石３１とは互いに反発し合うので、
ロータ５の回転が止まる時はそのボス部１４ｃは第３図
の中に破線で示した位置に常に落ち着く。

次に第２図のスイッチ２４を閉路すると、ホールＩＣ１
９の出力電位は低レベル（はぼ零ボルト）つまりｒＯＪ
信号になっているため、トランジスタ２０は飽和導通状
態となり最初から最大の飽和電流を駆動コイル１１に供
給する。

従ってロータマグネット１４ｂと駆動コイル１１との間
に最大の反発力（又は吸引力）が働き、ロータ５は第３
図矢印Ｒ方向に回転を始める。ロータ５のボス部１４Ｃ
の位置が第３図に示した特定の駆動コイル１１の通常角
度範囲を過ぎるとホールＩＣ１９内の出力段オーブンコ
レクタトランジスタがオフとなり、「１」信号が出たこ
とになり駆動コイル１１への通電は終わるがロータ５は
慣性力により回転を続ける。

ロータ５は第１図に示したような構成を有するので、ロ
ータ５が１８０度回軸回転−タ５のボス部１４Ｃ，が再
び通電角度範囲の中に入るとトランジスタ２０が導通し
その飽和電流が駆動コイル１１へ供給される。このよう
にしてロータマグネット１４ｂには常に最大の反発力（
又は吸引力）が加えられロータ５は回転を続けることに
なる。

以上のような動作原理を持つ第２図のうち符号２５．２
６，１９，３１，２７，２０．２Ｂ、２９．３２で示さ
れる回路をＩＣ化したものが第１図のプレート７に樹脂
モールドされている。

（その他の実施例） 第４図は第２の実施例を示している。同第２の実施例の
構成においては、スイッチングトランジスタとして、第
２図におけるＰＮＰ形トランジスタ２０に代えてＮＰＮ
形トランジスタ２０′を用い、それに関連して、他の対
応構成素子の配列を変えたのみであり、無整流子電動機
の駆動回路としての基本的作用については第１の実施例
の場合と変わりはない。なお２５ａは抵抗器である。

なお、ロータ５の回転駆動力は反発力、吸引力のいずれ
も利用することができ、ロータマグネ・ノ）１４ｂ、駆
動コイル１１などの配列はいずれの場合も全く同様であ
る。

ロータマグネット１４ｂの２つの永久磁石の極性、又は
駆動コイル１１の巻回方向を逆にすれば、ロータ５の回
転方向は逆転する。もし、ロータ５を正逆転させる必要
があるときは、駆動コイル１１の通電方向を逆転させる
切換スイ・ノチを設けらればよい。

また、上記の実施例においては半導体磁電変換装置とし
てホールＩＣを用いる場合を示したが、それ以外にも磁
気抵抗素子又は磁気ダイオードを用いて抵抗値の変化を
電圧変化に変え、あるいは方向性磁電素子を用いてその
出力電圧を利用することにより同一の目的を達成するこ
とができ、またいずれもＩＣの構成を有する小形装置と
して利用することができる。

このように、本発明の実施例は回路素子をＩＣ。

化し、そのＩＣのハウジング（電気的に絶縁物の樹脂に
よってつくられているもの）とステータ要部をなすプレ
ートとを一体化する構成である。

そして、このようにすることで、ロータに対して （［）ヨークを略全面的に対向配置できるので、ロータ
マグネットとヨーク間のレラクタンストルクの変化がな
くなり、これに起因する振動騒音等がない。

（２）回路素子が外に出ていない（ＩＣ化され、ハウジ
ング内に樹脂で封入されている）ため、耐環境特性に優
れている。

（３）磁気回路を構成しているヨーク１２自身が外界か
ら磁気の影響を妨げるための磁気シールドの役割も果し
ている。これにより、特に車載の用途に向けられる直流
無整流子電動機は外界の強磁性体（鉄板等）の影響を受
けないため、前項で説明したロータ５のボス部１４Ｃ（
第３図参照）の位置を初期位置決め用永久磁石３１によ
り確実に初期位置、に落ちつかせることができる。従っ
て外界の磁気的要因によってロータボス部ｔ４ｃの設定
位置が変わることがなくなり起動不良を起こすことがな
くなる。

なお、第１図に示したように、プレート７の上に回路収
納ケース７ａを載置するのではなく、プレート７と回路
収納ケースの底とを一体化することによって、ハイブリ
ッドＩＣとして集積回路化された駆動回路と、ヒートシ
ンクを兼ねる金属製のヨークとの間の寸法を小さくする
ことができ、ヒートシンクへの熱放散を良好にすること
ができる。

又、このヨークとモータハウジングとを兼用することで
部品点数を削減できる。

以上述べたように本発明においては、プレート上に回路
収納ケースを一体的に取付け、この回路収納ケース内に
水密的に集積回路化された駆動回路構成部品を収納し、
この集積回路と外部配線とを接続するターミナル片を集
中的に反ヨーク側から突出させたから、駆動回路の一部
がヨークの取付けに干渉したり駆動回路と外部配線との
接続部分がヨークの取付けに干渉することがないので、
ヨークをプレートの略全面にわたって敷設することが可
能となるため、回転中において、ヨークとロータマグネ
ット間に作用する磁気的吸引力の変動がなくなり、もっ
て、回転変動の少ない無整流子電動機が得られ、かつ防
水防塵性能に優れた電動機とすることができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は本発
明電動機の一実施例を使用した車両用小型送風装置に係
り、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）はプレート上における部
品配置を示す平面図、（Ｃ）はＩＣ−ＩＣ線に沿う断面
図、（Ｄ）はロータのＩＤ−ＩＤ断面図、（Ｅ）は第１
図（Ｄ）に示したロータ左側面図である。第２図は前記
一実施例に使用したモータ駆動回路図、第３図は前記一
実施例に係るモータの回転原理を示す模式構成図、第４
図はその他のモータ駆動回路の例を示す電気結線図であ
る。又、第５図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）。 （Ｄ）は前記一実施例におけるプレート部分の成形工程
図である。 １４ｂ・・・ロータマグネット、１４・・・ロータ本体
、１１・・・駆動コイル、４０・・・駆動回路構成部品
、６・・・外部配線、７・・・プレート、７ｅ・・・プ
レートの背面、１２・・・コーク、７ａ・・・回路収納
ケース、７ｂ・・・ターミナル片、９・・・軸受け、１
３・・・軸。 代理人弁理士　岡　部　隆

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１０−タマグネツト　（１４ｂ）が設けられたロー
   タ本体（１４）　、該ロータ本体（１４）のロータマグ
   ネット　（１４ｂ）に対向して設けられた駆動コイル（
   １１）、前記ロータ本体（１４）の前記駆動コイル（１
   １）側に対する回転位置を検出して前記駆動コイル（１
   １）を励磁する駆動回路構成部品（４０）、前記駆動コ
   イル（１１）および前記駆動回路構成部品（４０）が取
   付けられた絶縁物よりなるプレート（７）、該プレート
   　（７）の前記ロータ本体（１４）に対向する面と反対
   側の面である背面（７ｅ）に隣接して設けられ、前記駆
   動コイル（１１）が発生する磁束の通路を成すヨーク（
   １２）とを備えたものにおいて、集積回路化された前記
   駆動回路を内部に水蜜的に密閉して収納し、前記プレー
   ト（７）上に一体に取付けられた回路収納ケース（７ａ
   ）と、該回路収納ケ、−ス（７ａ）のプレート（７）側
   の面とは反対側の面から集中的に突出し前記駆動回路と
   外部配線（６）とを接続するターミナル片（７ｂ）とを
   備え、かつ前記ヨーク（１２）は前記プレート（７）の
   前記背面（７ｅ）において、前記駆動コイル（１１）お
   よび前記回路収納ケース（７ａ）の反ロータ本体側を略
   全面的に覆っていることを特徴とする無整流子電動機。 （２）前記プレート（７）と前記回路収納ケース（７ａ
   ）とは共に合成樹脂からなり、一体成形されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の無整流子電
   動機。 （３）前記ヨーク（１２）は熱伝達率の良好な金属部材
   からなり前記回路収納ケース（７ａ）の底部に密接して
   ヒートシンクを構成していることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項に記載の無整流子電動機。 （４）前記ヨークは高透磁率金属部材からなり前記ロー
   タ本体（１４）と一体に回転する軸（１３）を軸支する
   軸受け（９）を保持するモータハウジングを兼ねること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のうち
   いずれか一項に記載の無整流子電動機。