【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＣ電源を入力し、装置内部でＤＣ電圧に変換するＡＣインプットＤＣモータを備えた換気扇などの送風ファンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、換気扇などの送風ファンは、空気の排出や冷気を循環させるために羽根車などのファンを装備している。このファンを駆動するためのモータとしては、直接にＡＣ電源で駆動できること、部品点数が少ないこと、さらにコストが低い等の点から、図５に示す隈取コイル型のＡＣインプットモータ４０を使用するが、電力消費量が大きいものであり、しかも４０℃前後の発熱があって電力損失が約９０％であり、省電力化の点から好ましくない。さらに、隈取コイル型のＡＣインプットモータ２５は厚みが大きいものであり、省スペースや小型軽量化の点からも好ましくない。
【０００３】
そこで、従来のＤＣブラシレスモータを用いた送風ファンの駆動回路図である図６に示すように商用ＡＣ電源３９を入力し、これを整流部２７で整流して直流化し、ブラシレスＤＣモータ２８を直流化電圧で駆動させる構成の送風ファンが提案されている。なお、図７は従来のＤＣブラシレスモータを用いた送風ファンの縦断側面図であり、図中の２９はブラシレスＤＣモータ２８の駆動コイル３０を備えたステータ、３１はロータ、３２は回転軸、３３は送風ファンの羽根車、３４は軸受（ここでは掃除機用の送風ファン）の実施の形態であり、前記整流部２７やブラシレスＤＣモータ２８までの配線部に介在するダイオード３６や平滑コンデンサ３７ならびに他の制御回路部３５などはブラシレスＤＣモータ２８とは独立して別に外付けされる構成となっている。また、磁極検知素子（図示せず）はプリント基板３８にその位置検出手段である波形成形回路（図示せず）とともに設けられている。したがって、モータ駆動コイル３０と整流部２７や制御部３５は夫々別々に分離した構成となっている（特許文献１）。
【０００４】
前記構成の送風ファンは、整流部２７でＡＣ入力を整流して直流を得る、すなわちＡＣ−ＤＣ変換器を用いることから入力電源としてＡＣ電源を用いることができ、また、ＡＣモータを用いたファンに比較して大幅に消費電力を小さくできる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２０８０８７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブラシレスＤＣモータ駆動用コイルや整流部としてのＡＣ−ＤＣ変換器、制御回路部、磁極検知素子と波形成形回路などそれぞれを別個に必要とし、そのＡＣ−ＤＣ変換器とブラシレスＤＣモータ用駆動コイルの接続やそれぞれの回路を接続するリード線等を設けることから部品点数が多くなり、構造の複雑化や装置の大型化により、それらの結果コストが高くなり製造方法も複雑になるという問題がある。
【０００７】
本発明は前記従来の問題に留意し、消費電力が少なく、しかもコンパクトに全体を構成でき、製造方法も簡易な換気扇などの送風ファンを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、ファン駆動回路用の単一プリント基板に整流部と、ブラシレスＤＣモータの駆動コイルの制御部を組み込んで一体化し、ＤＣ電圧をブラシレスＤＣモータの駆動コイルに供給し、ＤＣ電圧を制御部入力に供給するようにしたＡＣインプットＤＣモータを構成し、かつ、ＡＣインプットＤＣモータの回転軸に羽根車を取り付けた構成の送風ファンとする。
【０００９】
本発明によれば、電力消費が少なく、しかも整流部や制御部などが一体化されて全体がコンパクトで安価な送風ファンとすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、ファン駆動回路用の単一のプリント基板にＡＣ入力を整流する整流部と、ブラシレスＤＣモータの駆動コイルと、駆動コイルを制御する制御部を組み込んで一体化し、かつ整流部で整流してなるＤＣ電圧を駆動電圧としてブラシレスＤＣモータの駆動コイルに直接に供給し、ＤＣ電圧を減圧して得たＤＣ電圧出力を制御部入力として供給するようにしたＡＣインプットＤＣモータを構成し、ＡＣインプットＤＣモータの回転軸に羽根車を取り付けた送風ファンであり、ＡＣ電源を接続すことのみにより作動させることができるとともに電力消費が少なく、しかも整流部や制御部が一体化されているので全体がコンパクトな送風ファンとすることができるという作用を有する。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の送風ファンにおいて、整流部は複数のダイオードによる整流回路を構成し、ＤＣ電圧を分圧回路によって得るようにしたものであり、駆動コイルの高圧駆動電圧を簡単に得ることができ、また、ＤＣ電圧の制御入力も分圧抵抗によって簡単に得ることができるという作用を有する。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の送風ファンにおいて、制御部は、ロータ位置検出用のモータ磁極を検知する磁極検知素子と、磁極検知素子の信号を出力するコンパレータと、コンパレータ出力を反転させる駆動素子と、コンパレータ出力および駆動素子出力でそれぞれ制御される駆動素子制御用の駆動素子によって構成されたものであり、回転制御用の駆動素子を確実に動作させることができるという作用を有する。
【００１３】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の送風ファンにおいて、ファン駆動回路用プリント基板は、整流部で得たＤＣ電圧をモータの駆動コイルに直接に供給する配線部と、整流部で整流したＤＣ電圧を減圧してなるＤＣ電圧の制御入力を制御部に供給する配線部を有する構成としたものであり、駆動電源系の電力損が少なく、一方、制御部は低電圧入力で、かつ、小電力消費であることから、この制御電源系の消費電力の影響は小さくなる。従って、全体として消費電力の少ない送風ファンとすることができるという作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の送風ファンにおいて、ファン駆動回路用プリント基板は、ブラシレスＤＣモータにおける駆動用コイルを備えたステータと、ＡＣ電源接続体と、整流部構成部品と、駆動コイルを制御する制御部構成部品を単一のプリント基板上に備えて回路形成されており、プリント基板と、ステータと、整流部構成部品と、制御部構成部品をモールド材やプラスティック材などの樹脂材料で成形された外郭部の内部に有し、外郭部に固定した軸受によってロータを回転自在に保持した構成としたものであり、外郭部によって全体をコンパクトにし、かつ、外部の影響をうけにくく高信頼性を得るという作用を有する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における送風ファンの概略電気回路図、図２は同送風ファンの詳細な電気回路図、図３は同送風ファンの一部切欠斜視図、図４は同送風ファンの断面図である。
【００１６】
図１に示すように、この送風ファンは商用ＡＣ電源１で作動するものであり、ブラシレスＤＣモータ２の内部に整流部３および制御部４を備えている。図中の５、６はモータの駆動コイルである。
【００１７】
この送風ファンの電気回路について、図２を参照して詳しく説明する。図示のように整流部３は複数のダイオード８により構成され（本実施の形態ではＤＣ約１４０Ｖに整流されている）、平滑コンデンサ９により平滑して、ＤＣ電圧をモータの駆動コイル５、６に供給している。制御部４は、モータの磁極を検知するホール素子１０と、その後段に設けられ、ホール素子１０の出力を比較出力するコンパレータ１１と、その後段に設けられ、コンパレータ１１の出力を反転させる抵抗内蔵式の駆動素子１２と、モータの駆動コイル５、６の通電回路に挿入され、その制御極にコンパレータ１０の出力を印加される制御用の駆動素子１３および制御極に駆動素子１２の出力を印加される制御用の駆動素子１４によって構成されている。そして、整流部３で得たＤＣ電圧出力を分圧回路１５により減圧し、前記制御部４のＤＣ電圧入力としている。図中の１６はバリスタ、１７はツェナーダイオードである。
【００１８】
つぎに構造について説明すると、図３および図４に示すようにブラシレスＤＣモータ２は、ファン駆動回路用プリント基板１８にモータの駆動コイル５、６等を備えたステータ１９を取り付けてあり、ステータ１９にはロータ２０を組み合わせている。また、ファン駆動回路用プリント基板１８におけるブラシレスＤＣモータを取り付けた部分の外側スペースには、ダイオード８および平滑コンデンサ９よりなる整流部３と、ホール素子１０および駆動素子１２、その他の回路素子よりなる制御部４を取り付けている。
【００１９】
さらに、ファン駆動回路用プリント基板１８の端縁部には、ＡＣ電源接続端子栓２１を取り付けている。さらにファン駆動回路用プリント基板１８には整流部３よりＤＣ電圧出力をモータの駆動コイル５、６に供給する配線２２と、前記整流部３のＤＣ電圧出力を減圧してなるＤＣ電圧を制御部入力として、ホール素子１０および駆動素子１２、その他の回路素子よりなる制御部４に供給する配線２３を設けている。
【００２０】
そして、ファン駆動回路用プリント基板１８と、モータの駆動コイル５、６およびモータ駆動コイル５，６を備えたステータ１９と、ダイオード８および平滑コンデンサ９よりなる整流部３と、ホール素子１０および駆動素子１２、その他の回路素子よりなる制御部４を、モールド材やプラスチック材などの樹脂材料により成形された外郭部２４の内部に有し、一体化されたＡＣインプットＤＣモータを構成している。さらにロータ２０の回転軸２５には羽根車７が連結されており、ロータ２０は外郭部２４に固定された軸受２６により回転自在に保持されている。
【００２１】
上記構成において、商用ＡＣ電源１の入力は整流部３でＤＣ電圧化され、モータの駆動コイル５、６にはＤＣ電圧が供給され、また、制御部４には減圧されたＤＣ電圧が供給され、モータの駆動コイル５、６は制御部４によって制御され、ＡＣインプットＤＣモータは所要の回転駆動をする。
【００２２】
ＤＣモータは、もともとＡＣモータより電力消費量が少ないが、本実施の形態のように整流部３より直接にモータの駆動コイル５、６にＤＣ電圧を供給することで電力損が生じなく、より電力消費が少ないＡＣインプットＤＣモータとすることができる。なお、制御部４のＤＣ電圧を供給しているが、前記制御部４への入力電圧はＤＣ低電圧であり、さらに駆動素子の消費電力は小さいものであり、したがって、ＡＣインプットＤＣモータ全体の電力消費に与える影響は極めて小さい。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように本発明は、ＡＣインプットＤＣモータを用いた送風ファンにおけるファン駆動回路の消費電力が極めて小さく、従来のＡＣモータを用いた送風ファンの消費電力に対して１／４程度の低消費電力とすることができる。また、整流部および制御部が、ステータおよびモータの駆動コイル等のモータ用部材を取り付けた単一のプリント基板に回路形成され、しかもモールド材やプラスティック材などの樹脂材料で成形された外郭部によって一体形成されていることから、外付けとならなく、送風ファン全体をコンパクトに構成でき、その製造方法も簡易になるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における送風ファンの概略電気回路図
【図２】同送風ファンの詳細な電気回路図
【図３】同送風ファンの一部切欠斜視図
【図４】同送風ファンの断面図
【図５】従来の隈取モータを用いた送風ファンの斜視図
【図６】従来のＤＣブラシレスモータを用いた送風ファンの駆動回路図
【図７】同従来のＤＣブラシレスモータを用いた送風ファンの縦断側面図
【符号の説明】
１ 商用ＡＣ電源
２ ブラシレスＤＣモータ
３ 整流部
４ 制御部
５ モータの駆動コイル
６ モータの駆動コイル
７ 羽根車
８ ダイオード
９ 平滑コンデンサ
１０ ホール素子
１１ コンパレータ
１２ 駆動素子
１３ 駆動素子
１４ 駆動素子
１５ 分圧回路
１６ バリスタ
１７ ツェナーダイオード
１８ ファン駆動回路用プリント基板
１９ ステータ
２０ ロータ
２１ 電源接続端子栓
２２ 配線
２３ 配線
２４ 外郭部
２５ 回転軸
２６ 軸受[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a blower fan such as a ventilation fan provided with an AC input DC motor that receives an AC power and converts it into a DC voltage inside the device.
[0002]
[Prior art]
Generally, a blower fan such as a ventilation fan is equipped with a fan such as an impeller to discharge air and circulate cool air. As a motor for driving this fan, a shaded coil type AC input motor 40 shown in FIG. 5 is used because it can be directly driven by an AC power source, the number of parts is small, and the cost is low. It consumes a large amount of power, generates heat at about 40 ° C., and has a power loss of about 90%, which is not preferable in terms of power saving. Furthermore, the shading coil type AC input motor 25 has a large thickness, which is not preferable in terms of saving space and reducing size and weight.
[0003]
Therefore, as shown in FIG. 6 which is a drive circuit diagram of a blower fan using a conventional DC brushless motor, a commercial AC power supply 39 is inputted, and this is rectified by a rectifier 27 to be DC, and the brushless DC motor 28 is DC. A blower fan configured to be driven by a regulated voltage has been proposed. FIG. 7 is a longitudinal sectional side view of a blower fan using a conventional DC brushless motor. In FIG. 7, reference numeral 29 denotes a stator having a drive coil 30 for a brushless DC motor 28, 31 denotes a rotor, 32 denotes a rotating shaft, 33 Is an embodiment of an impeller of a blower fan, 34 is an embodiment of a bearing (here, a blower fan for a vacuum cleaner), and includes a diode 36 and a smoothing capacitor 37 which are interposed in a wiring portion up to the rectifier 27 and the brushless DC motor 28. Other control circuit sections 35 and the like are configured to be externally provided separately and independently of the brushless DC motor 28. Further, the magnetic pole detecting element (not shown) is provided on the printed circuit board 38 together with a waveform shaping circuit (not shown) as a position detecting means. Therefore, the motor drive coil 30, the rectifying unit 27, and the control unit 35 are configured separately from each other (Patent Document 1).
[0004]
The blower fan having the above configuration rectifies the AC input in the rectifier 27 to obtain a DC, that is, uses an AC-DC converter, so that an AC power supply can be used as an input power supply, and a fan using an AC motor can be used. Power consumption can be greatly reduced as compared with
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H4-208087
[Problems to be solved by the invention]
However, a brushless DC motor drive coil, an AC-DC converter as a rectifier, a control circuit, a magnetic pole detection element, a waveform shaping circuit, and the like are separately required, and the AC-DC converter and the brushless DC motor drive are required. There is a problem that the number of parts increases due to the connection of the coil and the provision of lead wires for connecting each circuit, and the complexity of the structure and the size of the equipment increase the cost and the manufacturing method. is there.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a blower fan such as a ventilating fan, which is small in power consumption, can be compactly constructed, and has a simple manufacturing method, while keeping in mind the above conventional problems.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention incorporates a rectifying unit and a control unit for a brushless DC motor drive coil into a single printed circuit board for a fan drive circuit, and integrates the DC voltage into the brushless DC motor drive coil. An AC input DC motor configured to supply the DC voltage to the control unit input is provided, and an impeller is mounted on a rotating shaft of the AC input DC motor.
[0009]
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, power consumption is small, and a rectifying part, a control part, etc. are integrated, and the whole can be made a compact and cheap blower fan.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The invention according to claim 1 of the present invention incorporates a rectifier for rectifying an AC input on a single printed circuit board for a fan drive circuit, a drive coil for a brushless DC motor, and a controller for controlling the drive coil. The DC voltage integrated and rectified by the rectification unit is directly supplied to the drive coil of the brushless DC motor as the drive voltage, and the DC voltage output obtained by reducing the DC voltage is supplied as the control unit input. This is a blower fan that comprises an AC input DC motor and an impeller mounted on the rotating shaft of the AC input DC motor. It can be operated only by connecting an AC power supply, consumes less power, and has a rectifying unit and control. Since the parts are integrated, there is an effect that the whole can be made a compact blower fan.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the blower fan according to the first aspect, the rectifying unit forms a rectifying circuit including a plurality of diodes, and obtains a DC voltage by a voltage dividing circuit. The high voltage driving voltage of the driving coil can be easily obtained, and the control input of the DC voltage can be easily obtained by the voltage dividing resistor.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the blower fan according to the first or second aspect, the control unit outputs a magnetic pole detection element for detecting a motor magnetic pole for rotor position detection and a signal from the magnetic pole detection element. And a driving element for inverting the output of the comparator, and a driving element for controlling the driving element controlled by the output of the comparator and the output of the driving element. It has the effect of being able to.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in the blower fan according to any one of the first to third aspects, the printed circuit board for the fan drive circuit directly applies the DC voltage obtained by the rectifier to the drive coil of the motor. It has a wiring section for supplying, and a wiring section for supplying a control input of a DC voltage obtained by reducing the DC voltage rectified by the rectifying section to the control section. Since the control unit has a low voltage input and consumes low power, the influence of the power consumption of the control power supply system is reduced. Therefore, there is an effect that a blower fan with low power consumption can be obtained as a whole.
[0014]
According to a fifth aspect of the present invention, in the blower fan according to any one of the first to fourth aspects, the fan drive circuit printed circuit board includes a stator having a drive coil in a brushless DC motor; A circuit is formed by providing a connector, a rectifier component, and a controller component for controlling the drive coil on a single printed circuit board, and the printed circuit board, the stator, the rectifier component, and the controller are formed. It has components inside an outer shell molded from a resin material such as a molding material or a plastic material, and has a configuration in which the rotor is rotatably held by bearings fixed to the outer shell. It has the effect of being compact and being highly resistant to external influences and of obtaining high reliability.
[0015]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic electric circuit diagram of a blower fan according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a detailed electric circuit diagram of the blower fan, FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of the blower fan, and FIG. It is sectional drawing of a blowing fan.
[0016]
As shown in FIG. 1, the blower fan is operated by a commercial AC power supply 1, and includes a rectifying unit 3 and a control unit 4 inside a brushless DC motor 2. Reference numerals 5 and 6 in the figure are drive coils of the motor.
[0017]
The electric circuit of the blower fan will be described in detail with reference to FIG. As shown in the figure, the rectifier 3 is composed of a plurality of diodes 8 (in the present embodiment, rectified to about 140 V DC), smoothed by a smoothing capacitor 9, and applied with a DC voltage to drive coils 5 and 6 of the motor. Supplying. The control unit 4 includes a Hall element 10 for detecting the magnetic pole of the motor, a comparator 11 provided at a subsequent stage, for comparing and outputting the output of the Hall element 10, and a built-in resistor provided at a subsequent stage for inverting the output of the comparator 11. The drive element 13 of the formula and the drive element 13 for control, which is inserted into the energizing circuit of the drive coils 5 and 6 of the motor, and the output of the comparator 10 is applied to its control pole, and the output of the drive element 12 is applied to the control pole It is constituted by a drive element 14 for control to be performed. Then, the DC voltage output obtained by the rectifying unit 3 is reduced by the voltage dividing circuit 15 and used as the DC voltage input of the control unit 4. In the figure, reference numeral 16 denotes a varistor, and 17 denotes a Zener diode.
[0018]
Next, the structure will be described. As shown in FIGS. 3 and 4, the brushless DC motor 2 has a stator 19 provided with motor driving coils 5, 6 and the like mounted on a printed circuit board 18 for a fan driving circuit. Is combined with the rotor 20. The rectifying section 3 including the diode 8 and the smoothing capacitor 9, the hall element 10, the driving element 12, and other circuit elements are provided in a space outside the portion where the brushless DC motor is mounted on the fan driving circuit printed circuit board 18. The control unit 4 is attached.
[0019]
Further, an AC power supply terminal plug 21 is attached to the edge of the printed circuit board 18 for the fan drive circuit. Further, a wiring 22 for supplying a DC voltage output from the rectifier 3 to the drive coils 5 and 6 of the motor is provided on the printed circuit board 18 for the fan drive circuit, and a DC voltage obtained by reducing the DC voltage output of the rectifier 3 is supplied to the controller. As an input, a wiring 23 is provided to be supplied to the control unit 4 including the Hall element 10, the driving element 12, and other circuit elements.
[0020]
The fan drive circuit printed circuit board 18, the motor drive coils 5 and 6, the stator 19 having the motor drive coils 5 and 6, the rectifier 3 including the diode 8 and the smoothing capacitor 9, the Hall element 10 and the drive The control unit 4 including the element 12 and other circuit elements is provided inside an outer shell 24 formed of a resin material such as a molding material or a plastic material, and constitutes an integrated AC input DC motor. Further, the impeller 7 is connected to the rotation shaft 25 of the rotor 20, and the rotor 20 is rotatably held by a bearing 26 fixed to the outer shell 24.
[0021]
In the above configuration, the input of the commercial AC power supply 1 is converted into a DC voltage by the rectifier 3, the DC voltage is supplied to the drive coils 5 and 6 of the motor, and the reduced DC voltage is supplied to the controller 4. The driving coils 5 and 6 of the motor are controlled by the control unit 4, and the AC input DC motor performs required rotation driving.
[0022]
Although the DC motor originally consumes less power than the AC motor, the DC voltage is supplied directly from the rectifier 3 to the drive coils 5 and 6 of the motor as in the present embodiment, so that no power loss occurs, and An AC input DC motor with low power consumption can be provided. Although the DC voltage of the control unit 4 is supplied, the input voltage to the control unit 4 is a low DC voltage, and the power consumption of the driving element is small. The effect on power consumption is very small.
[0023]
【The invention's effect】
As apparent from the above description, according to the present invention, the power consumption of the fan drive circuit in the blower fan using the AC input DC motor is extremely small, and is 1/4 of the power consumption of the conventional blower fan using the AC motor. The power consumption can be reduced to a low level. In addition, the rectifying section and the control section are formed by a circuit on a single printed circuit board on which motor members such as a stator and a motor driving coil are mounted, and furthermore, by an outer shell formed of a resin material such as a molding material or a plastic material. Since it is integrally formed, it is possible to make the whole blower fan compact without being externally attached, and it has an effect that the manufacturing method thereof is simplified.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic electric circuit diagram of a blower fan according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a detailed electric circuit diagram of the blower fan. FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of the blower fan. FIG. 5 is a perspective view of a blower fan using a conventional shaded motor. FIG. 6 is a drive circuit diagram of a blower fan using a conventional DC brushless motor. FIG. 7 is a view of the conventional DC brushless motor. Longitudinal side view of the blower fan used [Explanation of reference numerals]
REFERENCE SIGNS LIST 1 commercial AC power supply 2 brushless DC motor 3 rectifier 4 controller 5 motor drive coil 6 motor drive coil 7 impeller 8 diode 9 smoothing capacitor 10 hall element 11 comparator 12 drive element 13 drive element 14 drive element 15 voltage divider circuit 16 Varistor 17 Zener diode 18 Printed circuit board for fan drive circuit 19 Stator 20 Rotor 21 Power supply terminal plug 22 Wiring 23 Wiring 24 Outer part 25 Rotating shaft 26 Bearing
