JPH03135395A - ファンモータ - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えば、自動車用空気調和装置の流路風量
を調節する回転数詞１１ａ装置付きのファンモータに関
するものである。

（従来の技術） 従来、自動車用空気調和装置で流路風量を調節する一手
段に、ファンモータの回転数をυＪｌｌｌシてｆｆ１ｌ
ｌを調節する方式が採用されている。例えば、ファンモ
ータの駆動電力供給回路に制御素子として直列に抵抗体
を挿入したり、あるいは、パワートランジスタと称され
る比較的大容量のトランジスタを使い段階的又は連続的
にファンモータの回転数を制御する方式である。しかし
、これらの制御方式では、υＪａｉｌ素子での電力損失
や発熱量が、非常に多いという欠点がある。このため、
抵抗体制御の場合は、抵抗体にケースをかぶせ、他方、
パワートランジスタ制御の場合には、パワートランジス
タに大型のヒートシンクと称される放熱体を取り付け、
これを、自動車用空気調和装置の送風ダクト内に設置し
、この中を流れる空気により、ぞれぞれの１ＩＩｌ　ｉ
ｌｌ素子を強制的に冷却するようにしている（特開昭６
０−１４８１５４号、実開昭６３−１５３５４２号公報
参照）。

（発明が解決しようとする課題） しかし、従来のものは、制御素子を冷却する構成上、必
然的に送風ダクトの空気流路が狭められ、車室内への送
風量が減少すると共に、空気の通過抵抗も大きくなり、
ファンモータの負荷が増し、さらに通過する空気が衝突
して生ずるｊＪ　Ｑ、いわゆる風切り音も発生づるとい
う問題点がある。

これに加えて、最近の自動車では、自動車の操作性能の
向上に伴なう部品の電動化と室内環境の改善を目的とし
た送風ダクト内の高風聞化が求められている。この高風
聞化は、ファンモータの容量を大きくすれば解決できる
が、一方で、蓄電池や発電機の容量が不足し、部品の電
動化に支障を生じるという研究開発上の隘路となってい
る。この問題を解決するために、ファンモータの容量を
大きくすることなしに、送風ダクト内の高風部化が達成
できる新しいファンモータの制御方式を開発する必要が
あった。

そこで、ファンモータの回転数を制御するのに、従来よ
り知られているＰＷＭ　（パルス幅変調）方式を適用し
て省電力化が試みられようとしているが、ファンモータ
の駆動時に発生する電流ＯＮ。

ＯＦＦノイズが、車載ラジオのノイズ源となる問題が解
決できないなどの理由で実用化が困難な状況であった。

この発明は、このような従来の困難な状況を解決すべく
その問題点に着目してなされたもので、モータの容量を
大きくすることなく、送１１！ｌｆｆ１を増やし、騒音
を減少させ、駆動の際、ノイズが発生しない静かで効率
のよいファンモータであって、かつ、組立て容易なファ
ンモータを提供することを目的とＶる。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、かかる目的を達成づるために、パルス幅変
調方式によりモータの回転数を制ｍ−ｖるパルス幅変調
回路装置をファンモータケース内の前記ケースと着脱自
在な金属製基板に設けたことを特徴とするものである。

（作用） ファンモータの駆動用パルス幅変調回路装置は電力消費
量が少いので、これをケース内の金属ｖＪ基基土上設置
ノることにより、通風量の大きな送風ダクトに設置しな
くても演むことになり、高風聞化、低騒音化を図ること
ができる。又、パルス幅変調制御による発信ノイズが当
該金属製基板により遮断されラジオノイズの除去を図る
ことができる。更に金属製基板がケースと着脱自在にな
っている為、モータ内に回路を設ける時、組立てを容易
に行うことができる。

（実施例） 次にこの発明の一実施例を第１〜４図にもとづいて説明
づる。

第１図はファンモータ１の要部半断面図であり、第２図
は第１図の■−■線矢祝断面図で、第３図は第２図の旧
矢視図である。

円筒型のモータケース１内の周り向にマグネット２が設
けられ、このマグネット２の磁界を切つて回転するアマ
チュア４を取付けたシャフト８は、モータケース３に軸
受９．９ａによって回転自在に軸支される。

シャフト８には、アマチュア４に巻回されたコイル３に
接続されたコンミュテータ６が取付けられており、この
コンミュテータ６に摺接して電流を供給するブラシ１２
がブラシベース（ブラシホルダー基台）１１と一体的に
形成されたブラシホルダー１３内に収容されており、第
２図に示すバネ２によってコンミュテータ６側に付勢さ
れている。

従って、このブラシ１２に供給された電流はコンミュテ
ータ６からアマチュア４に巻回されている］イル３に供
給されることになり、これによりシャフト８とこれに取
付けられているファン７が回転することになる。

モータケース１には、このモータケース１内に設けられ
た種々の構成部品を冷却するために、上下のエンドブラ
ケット４９．５１にそれぞれ冷却風口１４，１４ａが形
成されている。

ファンモータケース１は、これを、自動車用空気調和Ｂ
１ｆｆ１のインテークユニットケース（送風ダクトケー
ス）１５に形成されたファンモータ収容部１６に圧入す
ることによって、インテークユニットケース１５に５Ａ
着されるようになっている。

このインテークユニットケース１５のファンモータ収容
部１６の底部には、インテークユニットケース１５の下
流側の空気をケース１内に案内して冷ＩＡ′？１′る冷
却バイブ１７の先端をのぞかせており、この冷ｕ１バイ
ブ１７からケース１底部に導入された冷ＩＡｆｆｌは、
下位の冷ＩＡ風口１４からモータケース１内に入り、こ
のモータケース１内を上昇してその構成部品を冷却した
後、上位の冷却風口１４ａから出て再びダクト１８内に
帰還するように構成されている。

なお、かかる冷却風の導入方法は、前記実施例のほか、
例えば自然通風方式によってモータケース１内を冷却す
るようにしても良く、種々の方法を使用できる。

そして、ファンモータのブラシ１２に供給する電流の平
均値を調整するために、印加電圧のパルス幅を変えるパ
ルス幅変調回路装Ｗ１３７を、電気ノイズに関してシー
ルド性に富み、内輪かくが半円の角形平板である金属製
基板（基台）４３の下面に取付けるようにして、このパ
ルス幅変調回路装置３７を上位のエンドブラケット５１
内に封じ込めている。

具体的な取付けｍ造は、パルス幅変調回路装置（ＰＷＭ
回路装置）３７を取付けた状態で金属製基板４３を、モ
ータケース１内へ挿入、取付けできるスリット状孔４７
を、モータケース１に設け、この挿入状態でモータケー
ス１の外に位置するように外側のコネクタ２１を内側の
コネクタ２０に取付ける。これにより外部電流は電線群
２９によってブラシ１２に接続される。かくの如く金１
製基板４３が挿入、取付けされると、外側のコネクタ２
１は内側のコネクタ２０に結合されるようになる。

モータケース１内へ前記のように挿入された状態で金属
製基板４３は、上位のエンドブラケット５１へ、ビス５
５によって取付けている。

従って、パルス幅変調回路装置３７を取付けている金属
製基板４３を、スリット状孔４７からのぞかせてモータ
ケース１内の所定位置に挿入しビス５５にて固定すれば
、内側のコネクタ２０に金属″ＪＡｌ板４３側のコネク
タ２１が結合されてパルス幅変調回路装置３７とファン
モータのブラシ１２は接続されることになり、逆に、ビ
ス５５を抜き取って金属製基板４３を、スリット状孔４
７から引き扱くことにより、パルス幅変調回路装置３７
をファンモータから容易に取外せることになる。

第２図に示すように、回転数指令入力線１９はコネクタ
６７を介して基台４３の裏面に形成されたｌ）　Ｗ　Ｍ
回路装置３７に接続され、又、電力供給線２９Ｇまコネ
クタ２１を第３図の内側」ネクタ２０に結合Ｊることで
、同じ＜ＰＷＭ回路装置３７に接続される。

第４図は、パルス幅変調回路装置３７のブロック図で、
回路は、外部の入力線１９の回転数指令信号によりパル
スを出力する駆動パルス出力器３３とモータへの電流を
ＯＮ、ＯＦＦする半導体２８、半導体保護用のツェナー
ダイオード３４、モータ保護用ダイオード３５、電流平
滑ノイズ除去用コンデンサ３６、電力供給線２９のコネ
クターＡ２０により構成される。このブロック図の一点
鎖線で示される部分がプリント配線等の方法で配線結合
され、基台４３に形成されるものである。

次に前記実施例の作用を説明する。

基台４３は金属材料で作られているので、極めて小さい
が半導体２８等から発生する自己発熱の熱を伝導し、か
つ、ＰＷＭ回路装置３７から発生するノイズを、金属製
ケース１の遮蔽効果とあいまって遮断する機能を有して
いる。駆動パルス出力器３３にはオートエアコンなどに
おいては、設定温度、目標吹出口温度等から２１ｉ算さ
れたファン回転数信号が入力される。この入力があると
、ファンモータの端子間に印加する電圧のパルス幅をＰ
ＷＭ回路装置３７が前記指令に従って変調させるもので
ある。かくして、本実施例に示した如く構成したファン
モータは、その回転数をＰＷＭ回路装置３７で制御する
ことにより、第５図実線＜ａ　＞のファンモータ端子間
の電圧と電力損失との関係に示されるごとく、鎖線（ｂ
）′Ｕ″示ケ従来のパワートランジスタ方式に比べて、
最大約５５ワツト以上の電力低減を図る口とができる。

このように、本実施例のＰＷＭ回路装置３７は電力損失
が少いので、その冷に１風組を少くできる。

つまり、ＰＷＭ回路装置３７をケース１内の基台４３に
設けてあり、従って、従来のトランジスタ等のように送
風ダクト内に設番プる必要が全くないのである。この効
果は次に述べるＦｇＡｆｆｉ及び騒盲低下の効果につな
がるものである。

即ら、第６図は、本実施例（ａ　）と従来のパワートラ
ンジスタ方式（ｂ）で制ａ装置が送風ダクト内に設置さ
れていた場合とを、Ｊ！１ｔｉｒと静圧で比較したグラ
フである。これからも明らかなように、モータの寄倒を
増さずに高風義化が可能となっていることが分る。

第７図は、本実施例（ａ＞と従来の送風ダクト内にパワ
ートランジスタなどの制御ｍｌ装置が設けられていた場
合（ｂ）とを、騒音レベルでの比較で示したもので、こ
れからも明らかなごとく、騒音は小さくなっていること
が分る。

第８図は、モータ駆動時のノイズを本実施例＜ａ）と、
ＰＷＭ装置がファンモータの外に設置される従来の方法
（ｂ　）とで比較したグラフであるが、グラフから明ら
かなごとく、本実施例の場合は、ラジオが有する固有の
バックグランドノイズに対するレベルが著しく改善でき
ることが分る。

このことは、パルス幅変調回路装置３７を形成する電気
回路基板に、ノイズ遮断能力のある金属製どの相乗作用
でモータ駆動時のラジオノイズを防止することができる
ことを意味づる。さらに、基台４３上に形成された半導
体２８から発生する熱は、金属板に速かに伝導放熱され
るため半導体２８の機能低下や冷却不足による局部劣化
も防止できる。また、ＰＷＭ回路１１１ｉｉｉｉ３７が
モータ内に装着されていることで、モータ内を通過する
空気によりＰＷＭ回路装置３７や他の構成部品の冷Ｗが
確実に行われ、ファンモータの寿命も延びることになる
ものである。又、ＰＷＭ回路装置３７が金属ｇＲ基板４
３に形成され、金属製基板４３はビス５３によりモータ
ケース１に固定されている為、ビス５３をはずづことに
より金属製基板４３上の回路３７をとり出すことができ
るので組立てが容易に行なえる。

次に、この発明の第２実施例を第９図〜第１１図により
説明する。

第９図はこの実施例のファンモータの一部断面を示す正
面図、第１０図は第９図のＰＷＭ装置３０（基台１１、
ブラシ１２、ホルダー１３、基台裏面のＰＷＭ回路装置
３７を含む）の拡大斜視図、第１１図は第１０図のＸＩ
−ＸＩ線に沿う縦断面の一部拡大図であり、前実施例と
同一部材には同一符号を付しである。

まず、構成を説明すると、円筒状のケース１の内周に沿
って複数のマグネット２が、取り付けられている。この
マグネット２の磁界を切って回転するコイル３が巻かれ
たアマブユア４と、さらに、コイル３と電線５で結ばれ
外部からの電流を受容するコンミュテータ６とが一体と
なっていて、これらとファン７とが取り付けられたシＶ
フト８は、ケース１に軸受９で、器状のケース１０に軸
受９ａを介して回転自在に設けられている。コンミュテ
ータ６に電気を供給するブラシ１２は、第１０図に示す
ようにブラシホルダー１３に収納されブラシホルダー基
台１１に設けられたビン２６、このビン２６に巻き付ｔ
ノられたバネ２７によって、コンミュテータ６に圧接摺
動する。ブラシホルダー基台１１には、回転数指令入力
線１９、電力供給線２９、コネクターＡ２０、コネクタ
ー８２１等を経て外部より信号と電流が供給される。

このように構成されたモータで、外部より供給される回
転数指令信号と電流とは、＝１ネクター８２１、コネク
ターＡ２０を経て、ブラシホルダー基台１１に達し、こ
のうち、七−夕の駆動に使われる電流は、さらに、電力
供給線２つ、ブラシホルダー１３、ブラシ１２、コンミ
ュテータ６、電線５の順序で」イル３に伝わりアマチュ
ア４が磁化され、これによりシャフト８とフ？ンク７が
回転りる。

さらに、ケース１．６秋ケース１０には、内蔵する種々
の構成部品を冷ｆＪ］するために、下部（入［］）上部
（出口）ｋ：Ｊ３イ’Ｕｌ数個（７）？９２ＪＩＩＪ　
１４　。

１４ａが設けられている。このように構成されるノアン
［−りは、あらかじめ設けられている自初小用空気調和
装圓の送風ダクト内であって、そのダクトケース１５の
ファンを−９収納部１６に収納される。さらに、）７ン
を−９収納部１６の部には、送１虱ダクト１８内の空気
をファンし一タ内に力入りる冷却１バイブ１７が設けら
れている。

この冷却バイブ１７から導入された空気は、冷１．ＩＩ
［１１４からケース１内に入り、構成部品を十分冷ｆＪ
Ｉ　Ｌ、、た後、島状ケース１０の冷却１１１４　ａか
ら送風ダクト−１８に戻るようになっている。しかし、
この空気導入による構成部品の冷１１は、方法を限定さ
れるしのではなく、例えば自然冷！Ｊ１によってモータ
ケース内を冷７ＪＩするような構成にすることも可能で
ある。

本実施例において、第１０図および第１１図にも示すよ
うに、金属板２２の両面に絶縁層２３を設け、その−面
には、ブラシホルダー１３を取り付け、他の一面には、
銅箔２４を被覆した後、電子部品が積載できるように電
気回路装置が設けられたブラシホルダー基台１１に、モ
ータのブラシ１２に供給する電流を電圧パルス幅に換え
、平均電流を変化させることができるパルス幅変調回路
装置いわゆるＰＷＭ回路装置３７を形成し、ブラシホル
ダー基台１１とＰＷＭ回路装置３７との構成部品でＰＷ
Ｍ装置３０を構成する。金属板２２を中心に、その板の
両面に絶縁層２３を設け、両面を電気的に絶縁する。し
かる後に、−面にブラシ１２を収納したブラシホルダー
１３を取り付け、同一面上に設けられたビン２６に巻き
付けられたバネ２７によって、ブラシ１２が、図には、
記入されていないが、第９図のコンミュテータ１６に圧
接される。一方、他の面には、絶縁層２３の表面に更に
銅箔２４が被覆され電気回路がプリント等の方法で作ら
れた後に、パワーＭＯ８半導体（電界効果トランジスタ
）２８、電力供給線２９゜その伯の部品を導線３１およ
びハンダ付け３２等によって取り付けＰＷＭ装置３０が
構成される。

ただし、この図には、半導体２８と電力供給線２９のみ
を示し伯の部品は省略している。

以上のように、ブラシホルダー基台１１上にＰＷＭ回路
装置３７とブラシホルダー１３が、一体構成されたＰＷ
Ｍ装置３０をファンモータ内に装６し、第９図、第１０
図に示した回転数指令入力線１９、電力供給線２９、コ
ネクターＡ２０、コネンター８２１で外部と接続する。

この実施例ではブラシホルダー基台１１が第１実施例の
基台４３を兼用するもので、その伯の構成、即ちＰＷＭ
回路装置３７のブロックダイヤグラムは第４図と同一で
ある。

この第２実施例は前実施例と同様の作用をするほか、ブ
ラシホルダー基台がＰＷＭ回路装置３７を含んでいるの
で、それだけ構成が第１実施例より簡略化されるという
作用効果がある。尚、第９図、第１０図の構成に４５い
てＰＷＭ回路装置を形成したブラシホルダ基台１１はモ
ータケース１に対し着脱自在にしである。

［発明の効果］ 以上の説明より明らかなように、この発明に係るファン
モータは、モータケースと着脱自在な金属製基土のパル
ス幅変調回路装置をモーター内に装着するように施した
ため、高ｆｆ１ｌ化がモータの容品を大きくすることな
く達成され、モータ駆動時のラジオノイズ、送風ダクト
の通気抵抗、騒音なども著しく低減され、かつ、モータ
の形状をほとんど変えずに容易に製造できる長寿命で、
経汎性の高いファンモータを提供することができるもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す一部断面を示す正面
図、第２図は第１図の■−■線による一部破断乎面図、
第３図は第２図の■矢視図、第４図は第１図の要部のブ
ロック図、第５図はこの発明の実施例のものと従来のパ
ワートランジスタを使用したものとのモータ端子電圧と
電力損失との関係を示すグラフ、第６図はこの発明の実
施例の６のと従来のパワートランジスタを使用した方法
のｆｉＡ　ｈｋと静圧との関係を示ずグラフ、第７図は
この発明の実施例のものと従来のパワートランジスタを
使用したものとの風聞と！ｇ音との関係を示すグラフ、
第８図はこの発明の実施例のものと従来のパルス幅変調
装置とのノイズ関係を示すグラフ、第９図はこの発明の
他の実施例の一部断面を承り正面図、第１０＠は第９図
の要部拡大斜視図、第１１図は第１０図のＸＩ−ＸＩ線
に沿う拡大断面図である。 １・・・ケース　　　　　　２・・・マグネット３・・
・コイル　　　　　　４・・・アマチュア５・・・電Ｉ
ｆ！ｉｔ　　　　　　　　６・・・コンミュテータ７・
・・ファン　　　　　　８・・・シャフト９．９ａ・・
・軸受　　　１０・・・蓋状ケース１１・・・ブラシホ
ルダー基台 １２・・・ブラシ　　　　　１３・・・ブラシホルダー
１４．１４ａ・・・冷Ｗ口　１５・・・送風ダクトケー
ス１６・・・ファンモータ収納部 １７・・・冷却パイプ　　　１８・・・送風ダクト１９
・・・回転数指令入力線 ２０・・・コネクターＡ　　　２１・・・コネクター８
２２・・・金属板　　　　　２３・・・絶縁層２４・・
・銅箔　　　　　　２５・・・モータ動力線２６・・・
ビン　　　　　　２７・・・バネ２８・・・半導体　　
　　　２９・・・電力供給線３０−ＰＷＭ［！　　　　
３１−１線 ３２・・・ハンダ付け　　　３３・・・駆動パルス出力
器３４・・・ツェナーダイオード ３５・・・モータ保護用ダイオード ３６・・・電流平滑ノイズ除去用コンデンサ３７・・・
パルス幅変調回路装置（ＰＷＭ回路装置）４３・・・基
台（金ｍ製基板）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端にファンが取付けられるシャフトをケースに
   回動自在に設け、前記ケース内のマグネットの磁界を切
   つて回転するアマチュアを前記シャフトに取付けると共
   に、電流を供給するブラシを摺接するコンミュテータを
   前記アマチュアに接続し、前記ブラシを保持するブラシ
   ホルダーを前記ケースに取付ける一方、前記ケース内に
   冷却風を循環させる冷却口を有してなるファンモータに
   おいて、前記ブラシによつて供給されるファンモータ電
   圧をパルス幅を変えることにより可変させるパルス幅変
   調回路装置を前記ケース内の前記ケースと着脱自在な金
   属製基板に設けたことを特徴とするファンモータ。