JP3009066U - 軸方向空隙型ｄｃブラシレス単相軸流ファンモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 確実に自起動でき，しかも低騒音で，長寿命
の軸方向空隙型ＤＣブラシレス単相軸流ファンモ−タを
得る。 【構成】 外歯付き座金（１５）をその弾力に抗して軸
承ハウス（６）の下端開口部から挿入取着して上記回転
軸（８）の下端部に係合させ，該回転軸が一定の長さ以
上，上記軸承の下側に伸びないように上記回転軸を上方
に持ち上げ支持する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は，確実に自起動できるようにした軸方向空隙型ＤＣブラシレス単相軸 流ファンモ−タに関し，本考案，例えばコンピュ−タ，スイッチング電源などの 冷却用に適する。

【０００２】

【従来技術】

単相ＤＣブラシレスモ−タは，形状の割りにトルクが大きいこと，制御性が良 いことなど直流モ−タの特徴に加えて，安価で信頼性が高いことから，近年，軸 流ファンモ−タに用いられている。

【０００３】 ところで，この単相ＤＣブラシレスモ−タでは，単相通電構造となっているこ とから，当然，電機子コイルの通電切換点において，トルクが零となる，所謂「 死点」がある。このような死点箇所で界磁マグネットが停止した場合，磁気セン サが死点と対向する位置に停止していると，当該単相ＤＣブラシレスモ−タに通 電しても回転トルクを得ることができず，自起動回転しないモ−タとなるため， 実用に適さないものとなる。また界磁マグネットが死点箇所で停止しているとき は，磁気センサも界磁マグネットのＮ極とＳ極の磁極の境界部を検出している状 態にあるので，磁気センサからも出力信号が得られず，電機子コイルに通電する ような信号が出ず，電機子コイルには通電されず，界磁マグネットは自起動回転 しない。従って，単相ＤＣブラシレスモ−タでは，死点脱出用のトルクを何らか の手段によって得ることで，確実に自起動できるよう工夫が成されている。その 方法は種々知られているので省略するが，その殆どは，死点位置で磁性体による ディテント（コギング）トルクを発生させる方法である。

【０００４】 図４は本件出願人の製造販売する軸方向空隙型コアレス構造の単相ＤＣブラシ レスモ−タを適用した軸方向空隙型ＤＣブラシレス単相軸流ファンモ−タ１’を 示す。このファンモ−タ１’の具体的な構造については，本考案の軸方向空隙型 ＤＣブラシレス単相軸流ファンモ−タ１と共通しているため，本考案の実施例で 説明する。

【０００５】 図４のファンモ−タ１’において，自起動させるためのディテントトルクを発 生させているのは，単相コアレスステ−タ電機子２をステ−タ電機子支持支柱部 （実際には，僅かに出ぱった突起部）３の上に螺子止め固定するための磁性体螺 子４である。この磁性体螺子４によって，界磁マグネット５を磁気的に吸引され て死点位置を避けた位置にまで回転させている。

【０００６】 上記ファンモ−タ１’では，軸承ハウス６の内周部に設けた滑り軸承７に通さ れ，その下端部にまで伸びた回転軸８の下端部に抜け止めワッシャ９を咬まして 回転軸８を含む回転ファン１０が上方に抜け出ないようにしている。尚，ワッシ ャ９は，該ワッシャ９と軸承７の下端面との間に若干スペ−スができるように回 転軸８に取り付けて遊びを持たせている。

【０００７】 一般仕様のファンモ−タ１’では，回転軸８に単にワッシャ８を咬ましておく のみで十分に，回転ファン１０が自起動し，以後も滑らかに回転する。しかし， 昨今の要請により，より薄型の軸方向空隙型ＤＣブラシレス単相ファンモ−タを 構成しようとすると，あるいは仕様変更によりマグネット５を厚みを変えたり， 磁力を変えたり，あるいは仕様を変えた電機子コイル１４−１，１４−２を用い たりしなければならないことが多々ある。このように仕様変更した場合において ，上記ファンモ−タ１’の場合，自起動できなかったり，１回転中において何箇 所かの点で大きなデイテントトルクが発生して滑らかな回転が行えず，騒音も大 きくする欠点がある。

【０００８】 即ち，上記ファンモ−タ１’は，軸方向空隙型構造となっているために，ステ −タ電機子２側のステ−タヨ−ク１１によってマグネット５が下側に磁気的に吸 引されている。このとき回転ファン１０のボス部１２の下端部が，軸承７の上に 載せたライナ−１３を圧接するため，このときの摩擦力が電機子コイル１４−１ ，１４−２に通電したときに得られる電磁トルクよりも大きいために，回転ファ ン１０が回転しなくなる。

【０００９】 また回転ファン１０が回転したとしても，上記ワッシャ９と軸承７の下端面と の間に若干スペ−スができるように設けた遊びが働かず，常に大きな力でボス部 １２の下端部が，軸承７の上に載せたライナ−１３を圧接しているため，磁性体 螺子４とマグネット５間の軸方向空隙長が短いままでいるので，マグネット５に よって大きなディテントトルクが発生し，回転ファン１０を滑らかに回転させる ことができない。また騒音を大きくする。

【００１０】 また回転ファン１０が回転したとしても，常に大きな力でボス部１２の下端部 が，軸承７の上に載せたライナ−１３を圧接し，相対的摺動しているため，大き な騒音を発生するほか，ライナ−１３が刷り減り，マグネット５と電機子コイル １４−１，１４−２と摺接し合うため，電機子コイル１４−１，１４−２を断線 させたりして，ファンモ−タ１’の破損の原因を発生させる惧れがある。ファン モ−タ１’の寿命を短くする原因となる。

【００１１】

【考案の課題を解決する手段】

本考案は上記課題を解決するためになされたもので，かかる課題は，外歯付き 座金をその弾力に抗して軸承ハウスの下端開口部から挿入取着して上記回転軸の 下端部に係合させ，該回転軸が一定の長さ以上，上記軸承の下側に伸びないよう に上記回転軸を上方に持ち上げ支持することで解決できる。

【００１２】

【作用】

本考案の軸方向空隙型ＤＣブラシレス単相軸流ファンモ−タ１によれば，外歯 付き座金１５がライナ−１６を介して，回転軸８が一定の長さ以上，滑り軸承７ の下側に伸びてこないように上記回転軸８を上方に持ち上げ支持しているため， ワッシャ９と軸承７の下端面との間に若干スペ−スができるように設けた遊び部 分を保持しているので，大きな力でボス部１２の下端部が，軸承７の上に載せた ライナ−１３を圧接することがない。

【００１３】 界磁マグネット５とステ−タヨ−ク１１間の空隙長も一定に保持されるため， 界磁マグネット５とステ−タヨ−ク１１との磁気的吸引力もほぼ一定に保持され ，電機子コイル１４−１，１４−２に通電したとき，それによって発生する電磁 トルクが界磁マグネット５とステ−タヨ−ク１１との磁気的吸引力を上回り，必 ず軸流ファンモ−タ１は自起動回転する。

【００１４】 また磁性体螺子４によって発生するディテントトルクの大きさも常に一定に保 持され，回転ファン１０の滑らか回転の妨げにならないので，その後も回転ファ ン１０は滑らかに連続回転する。

【００１５】 即ち，軸流ファンモ−タ１によれば，確実な自起動が行え，滑らかに回転する ため，及びライナ−１３に大きな負担をかけないため，低騒音と長寿命が確保で きる。

【００１６】

【考案の実施例】

図１は本考案の実施例を示す軸方向空隙型ＤＣブラシレス単相軸流ファンモ− タ１の分解斜視図，図２は同軸流ファンモ−タ１の縦断面図，図３は一例として の外歯付き座金１５の斜視図を示す。以下，図１乃至図３を参照して本考案の軸 方向空隙型ＤＣブラシレス単相軸流ファンモ−タ１を説明する。

【００１７】 軸方向の厚みが薄い角型の軸流ファンモ−タ１は，固定子となるベンチュリケ −ス１７と回転子となる回転ファン１０を持つコアレス構造の軸方向空隙型ＤＣ ブラシレス単相軸流ファンモ−タとなっている。この実施例では，軸流ファンモ −タ１は，平面のサイズは，縦×横のサイズが４０ｍｍ×４０ｍｍで，軸方向の 厚みが１０ｍｍとなっている極めて厚みが薄い小型で，軽量の偏平構造となって いる。

【００１８】 この軸流ファンモ−タ１は，その内部に凹部を持つベンチュリケ−ス１７の内 周に半径内側方向に延びて形成されたステ−１８に連結されたモ−タ配設部１９ をその中央部に樹脂にて一体形成している。このことによリベンチュリケ−ス１ ７の底部のモ−タ配設部１９の外周に回転ファン１０のインペラ（回転羽根）２ ０によって送風されてくる風を軸方向の下方に通すための流風通過孔２１を形成 している。２２はロ−タヨ−ク，２３はコ−ナフランジ，２４は止め孔を示す。

【００１９】 モ−タ配設部１９の中央部には，軸方向に貫通した軸承ハウス６を上方に突出 して一体形成している。この軸承ハウス６には，上部から滑り軸承７を圧入し， この上部の鍔部を軸承ハウス６の上部内周部に設けた段差と係合させ，滑り軸承 滑り軸承７が一定以上，下側に落ちていかないようにしている。この滑り軸承７ によって回転ファン１０に固定された回転軸８を回動自在に軸支して，回転ファ ン１０を回転できるようにしている。また滑り軸承７の上部には，回転軸８を通 してライナ−１３を配置し，軸承ハウス６の上部に収納すると共に，ライナ−１ ３によって回転ファン１０のボス部１２の下端面を受けるようにしている。回転 ファン１０は，回転軸８，界磁マグネット５及びロ−タヨ−ク２２を除いて全て 樹脂によって一体形成されている。

【００２０】 軸承ハウス６は，軸方向に貫通して形成している。これは軸承ハウス６の内周 部に設けた滑り軸承７に通され，その下端部にまで伸びた回転軸８の下端部に軸 承ハウス６の下端開口部から抜け止めワッシャ９を咬まして回転軸８を含む回転 ファン１０が上方に抜け出ないようにするためである。尚，ワッシャ９は，該ワ ッシャ９と軸承７の下端面との間に若干スペ−スができるように回転軸８に取り 付けて遊びを持たせている。

【００２１】 上記軸承ハウス６の下端開口部から円板状のスラスト受け１６を介して，外周 部に外歯１５ａを有し，内周部に回転軸８の外径よりも小さな内径の透孔１５ｂ を有するリング状の外歯付き座金１５を上記外歯１５ａの弾力に抗して上記軸承 ハウス６の下端部に挿入する。外歯付き座金１５の外歯１５ａを軸承ハウス６の 下端開口部の内周位置に挿入係止する位置は，回転軸８が一定の長さ以上，上記 軸承７の下側に伸びないように上記回転軸８を上方に持ち上げ支持し，回転ファ ン１０が確実に自起動及び連続回転できるようにする位置を選択する。即ち，回 転ファン１０がステ−タヨ−ク１１に吸引され，且つ発生デイテントトルクの大 きさに打ち勝って滑らかに回転できる位置まで回転軸８を上方に押し上げること ができるような軸承ハウス６の下端開口部の内周位置を選択し，その位置に外歯 付き座金１５を挿入取着する。尚，この場合，透孔１５ｂ及び適宜弾力の外歯付 き座金１５を予め選択しておけば，単に上記軸承ハウス６の下端開口部から外歯 付き座金１５を挿入係着するだけで足りる。

【００２２】 モ−タ配設部１９には，１８０度対称な位置に軸方向の上方に延びるステ−タ 電機子支持用の支柱部３を樹脂によって一体形成している。この支柱部３の上に ，単相コアレスステ−タ電機子２を後記する方法によって配設固定する。コアレ スステ−タ電機子２は，電機子コイル配設基板を形成する厚みの薄い円環状のス テ−タヨ−ク１１の上に２個の電機子コイル１４−１，１４−２を単相配置に配 設して形成する。電機子コイル１４−１，１４−２は，効率の良い軸方向空隙型 ＤＣブラシレス単相単相軸流ファンモ−タ１を形成するために，半径方向に延び た発生トルクに寄与する有効導体部１４ａと１４ｂとの開角が，界磁マグネット ５の一磁極幅と等しい開角幅，即ちπ開角幅に形成した空心型のものとなってい る。

【００２３】 磁性体でできた螺子４を界磁マグネット５の磁路を閉じる円環状のステ−タヨ −ク１１［この実施例では，このステ−タヨ−ク１１が電機子コイル配設基板と なっている］に形成した透孔２５及び円環状のプリント［配線］基板２６に形成 した透孔２７を介して上記支柱部３の頂部の螺子穴２８に螺子込み，ステ−タ電 機子２を上記支柱部３の上に配設固定することで，界磁マグネット５の磁界内に 単相配置のコアレスステ−タ電機子２を設けている。このことにより上記電機子 コイル１４−１，１４−２の通電切換点である死点位置から０＜θ＜π／２（π は電気角で１８０度の角度とする）の配置角θ位置に死点脱出トルクを得るため の自起動用レラクタンストルク発生手段としての磁性体突起を形成し，上記界磁 マグネット５が上記死点位置で拘束されない脱出トルクを得ることができる軸方 向空隙型ＤＣブラシレス単相軸流ファンモ−タ１を形成している。

【００２４】 ステ−タ電機子２を支柱部３の上部に固定するに当たっては，当該単相のＤＣ ブラシレス単相軸流ファンモ−タ１が自起動できる望ましい位置に上記螺子４を 螺子込みできるようにステ−タヨ−ク１１及びプリント基板２６に透孔２５，２ ７を形成する必要がある。

【００２５】 ステ−タヨ−ク１１はその上面が絶縁されており，当該ステ−タヨ−ク１１の 上面に，両面接着テ−プ等の粘着材を介して１８０度対称に２個の空心型のコア レス電機子コイル１４−１，１４−２を単相通電配置に配設している。ここでコ アレス電機子コイルとは，当該電機子コイル１４−１，１４−２を巻線形成する ための，即ち導線を巻くための鉄心がないものをいう。導線を巻くため以外の巻 き芯であっても非磁性体でできているものは，ここでいうコアレス電機子コイル に該当する。

【００２６】 またステ−タヨ−ク１１には，上記透孔２５以外に，電機子コイル１４−１の 半径方向に延びた有効導体部１４ａと対向する位置に図示しない位置検知素子と して機能するホ−ル素子やホ−ルＩＣ等の磁気センサを収納するための磁気セン サ収納孔を形成し，該磁気センサ収納孔にプリント基板２６の上面に配設した磁 気センサを収納している。磁気センサ収納孔を１８０度対称なステ−タヨ−ク１ １位置の２箇所に形成して回転バランスを良くしてある。従って，一方の磁気セ ンサ収納孔には，磁気センサは収納していない。

【００２７】 プリント基板２６の下面には，駆動回路（通電制御回路）用ＩＣ２９を２個配 設すると共に，プリント基板２６に形成した図示しない導電配線パタ−ンとリ− ド線３０とを半田付けなどにより電気的に接続して固定している。尚，この実施 例における駆動回路用ＩＣ２９は，１個で形成しても良いが，他のモ−タへの転 用を図ることができるように２つに分割したものを用いている。

【００２８】 上面に１個の磁気センサ３０を配設し，下面に駆動回路用ＩＣ２９を配設した プリント基板２６を，上面に２個の電機子コイル１４−１，１４−２を配設した ステ−タヨ−ク１１の下面に接着剤を用いて固定することでコアレスステ−タ電 機子２を形成し，軸方向の空隙３１を介して回転ファン１０に固定した交互にＮ 極，Ｓ極の永久磁石を持つ４極のフラットな界磁マグネット５と相対的回動をな すように面対向させることで，界磁マグネット５の磁界内に磁気センサ及び単相 配置のコアレスステ−タ電機子２を配置している。

【００２９】 ＤＣブラシレス単相モ−タにおいては，何らかの自起動処理手段を設けなけれ ば，たまたまＤＣブラシレス単相モ−タが死点位置にあると，この時，磁気セン サは界磁マグネット５のＮ極磁極とＳ極磁極の中間の無磁極部を検出しているの で，磁気センサから出力信号が出ず，また電機子コイル１４−１，１４−２それ 自体に通電しても回転トルクを発生することができない状態配置にあるため，電 機子コイル１４−１，１４−２に通電しても当該ＤＣブラシレス単相モ−タが自 起動回転しなくなる欠点がある。

【００３０】 そのためにＤＣブラシレス単相モ−タでは，界磁マグネット５［回転ファン１ ０］の停止位置に係わらず，電機子コイル１４−１，１４−２に通電すれば必ず ，当該界磁マグネット５が自起動回転するようにしなければならない。すなわち ，上記電機子コイル１４−１，１４−２の通電切換点である死点位置で拘束され ないようにしなければならない。

【００３１】 しかし，ＤＣブラシレス単相モ−タ［ＤＣブラシレス単相軸流ファンモ−タ１ ］は，単相通電構造とした理由は，安価に形成できるということにあるため，死 点脱出トルクを得るための手段を設けることが高価になっては本来の趣旨から外 れてしまう。

【００３２】 そこで，この実施例のＤＣブラシレス単相軸流ファンモ−タ１では，死点脱出 トルクを得る手段として，もともとステ−タ電機子２を支柱部３に螺子止め固定 するために用いる磁性体でできた螺子４を利用している。

【００３３】 この磁性体螺子４は，トルクが零となる死点位置のない理想的な合成トルク曲 線を得るために，電機子コイル１４−１，１４−２の半径方向に延びた発生トル クに寄与する導体部１４ａ位置から回転子となる界磁マグネット５の矢印Ａ方向 で示す回転方向とは逆の回転方向に向かって界磁マグネット５の約４分の１磁極 幅の角度（機械角で，２２．５度）だけ離れた位置に上記磁性体螺子４が位置す るように上記支柱部３に螺子止め固定して，ステ−タ電機子２を位置決め固定し ている。

【００３４】 螺子４を１８０度対称な同相位置に２箇所設けたのは，機械的な回転振動を少 なくして，回転ファン１０が滑らか且つ静かに回転できるようにするためである が，１箇所であっても良い。尚，電機子コイル１４−１，１４−２において周方 向の導体部１４ｃ，１４ｄは発生トルクに寄与しない導体部分で，トルクの発生 に寄与する導体部分は半径方向に延びた導体部１４ａ，１４ｂであるから，導体 部１４ａを基準に上記角度（機械角で，２２．５度）だけ反矢印Ａ方向に向かっ て周方向に離れた位置に上記磁性体螺子４が位置するようにする。すなわち，上 記螺子４は２箇所に設けているが，４極の界磁マグネット５を用いた場合には， 上記螺子４の同相位置は，有効導体部１４ｂを基準に上記角度だけ周方向に離れ た位置があり，かかる箇所に螺子４を螺着してよい。

【００３５】 螺子４を螺着する位置は，上記電機子コイル１４−１，１４−２の通電切換点 である死点位置から０＜θ＜π／２（πは電気角で１８０度の角度で，４極の界 磁マグネット５を用いる場合は，機械角９０度＝πとなる。）の配置角θ位置に 死点脱出トルクを得るための磁性体螺子４を螺着して上記界磁マグネット５が上 記死点位置で拘束されない脱出トルクを得ることができる位置である。

【００３６】 しかし，電機子コイル１４−１，１４−２によって発生する電磁トルク曲線の 最大トルクが得られる位置から４分の１磁極幅の角度（機械角で，２２．５度） だけ反矢印Ａ方向に向かって周方向に離れた位置で螺子４による死点脱出用のレ ラクタンストルクが発生してレラクタンストルク曲線が得られるようにするのが もっとも望ましい。

【００３７】 従って，この実施例では，電機子コイル１４−１，１４−２の発生トルクに寄 与する有効導体部１４ａから４分の１磁極幅の角度（機械角で，２２．５度）だ け反矢印Ａ方向に向かって周方向に離れた位置に上記螺子４を螺着固定している 。

【００３８】 尚，電機子コイル１４−１，１４−２に通電することで得られる電磁トルク曲 線１−１の山の頂点部分が最も大きな電磁トルクが得られる位置で，この部分が 電機子コイル１４−１，１４−２の発生トルクに寄与する導体部１４ａまたは１ ４ｂ位置である。この部分１４ａまたは１４ｂで死点脱出用のレラクタンストル クが発生させるのが，レラクタンストルク曲線２−３を得るのが望ましいような 錯覚を起こすかも知れない。しかし，このような位置は，電機子コイル１４−１ ，１４−２の発生トルクに寄与する導体部１４ａまたは１４ｂがあり，螺子４を 螺着できない。またかかる部分は死点位置と極めて近い位置でもある。従って， よほど正確に螺子４を位置決め螺着しなければ，或は確実に自起動できる大きさ のレラクタンストルクを発生させるための螺子４を選択しなければ，界磁マグネ ット５が死点位置で停止してしまい単相ディスク型ＤＣブラシレス軸流ファンモ −タ１が自起動できなくなる惧れがあるので，上記した位置に磁性体螺子４を螺 着している。

【００３９】 電機子コイル１４−１，１４−２に通電すれば，回転ファン１０（界磁マグネ ット５）は自起動できる位置にあるので回転し，以後も死点位置でディテントト ルクが発生するので，連続回転する。

【００４０】

【効果】

本考案によれば，確実に自起動でき，しかも低騒音で，長寿命の軸方向空隙 型ＤＣブラシレス単相軸流ファンモ−タを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図１ 本考案の一実施例を示す軸方向空隙型ＤＣブラシ
レス単相軸流ファンモ−タの分解斜視図である。 図２ 同軸流ファンモ−タの縦断面図である。 図３ 外歯付き座金の斜視図である。 図４ 従来の軸方向空隙型ＤＣブラシレス単相軸流ファ
ンモ−タの縦断面図である。

【符号の説明】

１，１’ 軸方向空隙型ＤＣブラシレス単相軸流ファン
モ−タ ２ 単相コアレスステ−タ電機子 ３ ステ−タ電機子支持支柱部 ４ 磁性体螺子 ５ 界磁マグネット ６ 軸承ハウス ７ 滑り軸承 ８ 回転軸 ９ 抜け止めワッシャ １０ 回転ファン １１ ステ−タヨ−ク １２ ボス部 １３ ライナ− １４−１，１４−２ 電機子コイル １４ａ，１４ｂ 発生トルクに寄与する有効導体部 １４ｃ，１４ｄ 発生トルクに寄与しない導体部 １５ 外歯付き座金 １６ スラスト受け １７ ベンチュリケ−ス １８ ステ− １９ モ−タ配設部 ２０ インペラ（回転羽根） ２１ 流風通過孔 ２２ ロ−タヨ−ク ２３ コ−ナ−フランジ ２４ 止め孔 ２５ 透孔 ２６ プリント［配線］基板 ２７ 透孔 ２８ 螺子孔 ２９ 駆動回路用ＩＣ ３０ リ−ド線

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に貫通した軸承ハウス（６）を上
   方に突出してベンチュリケ−ス（１７）のモ−タ配設部
   （１９）の中央部に形成し，上記軸承ハウスに軸承
   （７）を設け，該軸承によって回転ファン（１０）に取
   り付けた回転軸（８）を回動自在に支承し，上記軸承の
   下端部に突出した回転軸に抜け止めワッシャ（９）を咬
   まして上記回転ファンが上記軸承の上部方向に抜け出な
   いように構成した軸方向空隙型ＤＣブラシレス単相軸流
   ファンモ−タにおいて，外歯付き座金（１５）をその弾
   力に抗して軸承ハウスの下端開口部から挿入取着して上
   記回転軸の下端部に係合させ，該回転軸が一定の長さ以
   上，上記軸承の下側に伸びないように上記回転軸を上方
   に持ち上げ支持したことを特徴とする軸方向空隙型ＤＣ
   ブラシレス単相軸流ファンモ−タ。