JPH04308500A - ファン装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロータマグネットの磁
極位置検出手段としてロータ停止時にも永久磁石の極性
を判別することができるホール素子等の位置検出器を有
しないモータ一体型ファン装置に関する。

【従来の技術及び解決しようとする課題】従来、ＤＣブ
ラシレスモータ一体型のファン装置においては、ロータ
マグネットの磁極位置を検知し、検知された磁極位置に
応じてステータコイルの励磁電流を転流させることによ
りロータを回転駆動する。そして磁極位置を検知するに
は、ホール素子等の位置検出器が用いられている。ホー
ル素子等の位置検出器を用いた場合、ロータが停止して
いてもロータマグネットの磁極位置を検知することがで
きるので、検知される磁極位置に応じてステータコイル
に通電することにより容易にモータを起動することがで
きる。しかしながら、位置検出器を取付ける際の位置決
め精度の如何がトルク特性等に大きく影響を及ぼすこと
からその位置決めにかなりの精度を要すること、ホール
素子等を取付ける際の接続ミスによる不良及び位置検出
器自体の不良がある程度発生すること、熱によるホール
素子等の劣化の問題があることなどから、製造効率及び
製品の信頼性の点で改善の余地がある。また、自動組立
も困難という問題があった。そこで、ロータの回転によ
りステータコイルに誘起される起電力を利用して磁極位
置を検知する手段が検討対象となる。このようにセンサ
レス化した場合は、位置検出器を使用しないため、モー
タ部分をより小型且つ高効率のものとすることができる
と共に、位置検出器の位置決めが不要となり、接続ミス
による不良及びそれ自体の不良並びに熱による劣化等の
問題もない。また、このことに関連して自動組立も容易
となる。しかしながら、ロータ停止時にはロータマグネ
ットの磁極位置を検知することができないため、起動の
ためには、一定の歩進シーケンスにより強制的にステー
タコイルを励磁し、ロータが回転を開始してステータコ
イルに起電力が誘起され始めた後、磁極位置を検知して
回転駆動を行うことが考えられる。一定の歩進シーケン
スにより起動を行うときには、ロータマグネットの磁極
位置の如何により起動に失敗することがあるので、不起
動を検出して歩進シーケンスを繰り返すことにより起動
の確実性を図る必要があり、回路の複雑化及び高コスト
化の問題を招く。モータ一体型ファンのように比較的安
価なものについては、このような手段はコスト上採り得
なかった。更に、磁極位置がデッドポイントにある場合
は、繰り返しても結果が変わらないおそれがある。そこ
で、例えばステータコアの形状を変形してコギングによ
りロータマグネットの磁極が常にトルク発生可能な一定
位置に停止させることも考えられる。ところがステータ
コアを大幅に変形すると、効率の低下及び振幅の増大を
引起こすという問題を生む。本発明は、従来技術に存し
た上記のような問題点に鑑み行われたものであって、そ
の目的とするところは、停止時にもロータマグネットの
磁極位置を検出し得るホール素子等の位置検出器を利用
せずとも簡単な回路で確実に始動することができると共
に効率及び振動においても良好な特性を有するモータ一
体型のファン装置を比較的安価に提供することにある。

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のファン装置は、モータ一体型のファン装置
であって、永久磁石界磁手段を有するロータと、電機子
コイルを有するステータと、回転中のロータにおける界
磁磁極の位置を検知するための検知手段と、所定の向き
にロータを回転させる順序に電機子コイルに通電する歩
進駆動電流を出力し得る駆動手段と、歩進駆動電流の通
電を所定時間中断する中断手段とを備えており、停止中
のロータの界磁磁極位置を検知する手段を有しないもの
としている。

【作用】停止中のロータの界磁磁極位置を検知する手段
を有しないので、起動の際、所定の向きにロータを回転
させる順序に電機子コイルに通電する歩進駆動電流を駆
動手段から出力する。そしてこの歩進駆動電流の通電は
、ロータの回転速度にほぼ対応して中断手段により所定
時間中断される。電機子の各コイルとロータの界磁磁極
との位置関係の如何によって、歩進駆動電流により所定
の向きに回転を開始する場合、すなわち正転始動する場
合と、逆転始動する場合と、界磁磁極がデッドポイント
に位置してほとんど回動しない場合とがある。正転始動
した場合は、続く歩進駆動電流により順調に正方向に起
動され、逆転始動した場合でも、引き続いて電機子コイ
ルに通電される歩進駆動電流はロータを正転させる順序
に通電されるものであるから、いずれ回転の向きが反対
方向となって正方向に起動される。また、ほとんど回動
しない場合は、中断手段によって一旦歩進駆動電流の通
電が中断された際に、蓄積した電磁的エネルギが急放出
されて機械的エネルギに一部変換され、ロータが幾分動
く。そのため界磁磁極はデッドポイントを免れ、再開後
の歩進駆動電流によって、正転始動或は逆転始動を経て
最終的に正方向に確実に起動される。

【実施例】本発明を２相半波通電方式の、停止中のロー
タの界磁磁極位置を検知する手段を有しないセンサレス
モータが一体的に組み込まれた軸流ファン装置に実施し
た例について、図面を参照しつつ説明する。図１は各相
の歩進駆動電流の波形図、図２はファン装置の断面図、
図３はモータ駆動回路の概要を示すブロック図である。 図２において、１０はファンハウジング、１２は、ファ
ンハウジング１０の一方の開口部に設けられたフィンガ
ーガード、１４はモータ部の固定フレームであって、こ
れらのファンハウジング１０、フィンガーガード１２及
び固定フレーム１４は合成樹脂により一体的に形成され
ている。固定フレーム１４の中央部に円筒状に突設され
た軸受ハウジング部１６の外周部には、回路基板１８及
びステータコア２０が固定されており、ステータコア２
０にはステータコイル２２（電機子コイル）が捲回され
ている。一方軸受ハウジング部１６の内側には、軸受２
４を介してロータ軸２６が回転自在に支持されている。 ２８は、そのロータ軸２６が中央部に突設されたカップ
型のロータフレームである。このロータフレーム２８の
外周部には羽根３０が突設されている。またロータフレ
ーム２８の内側には、ロータヨーク３２を介して環状の
ロータマグネット３４（永久磁石界磁手段）が設けられ
ている。次に図３のブロック図について説明する。磁極
位置検知回路５０（検知手段として作用する。）は、通
電されていないステータコイル２２においてロータマグ
ネット３４の回転によって誘起される逆起電圧の位相を
検出してロータマグネット３４の磁極位置に対応する磁
極位置信号に変換する。ステータコイル２２を利用して
位置を検知するので、ホール素子等を使用する場合の種
々の問題点が解消され、高い信頼性が得られる。歩進信
号回路５２は、スタート信号により、一定タイミングで
立ち上がり・立ち下がりを繰り返し且つ所定時間中断す
るパルス信号と、所定時間（例えば１０ｍｓ程度）の中
断が同時に行われる反転信号とを、それぞれ各相に対す
る歩進パルス信号として発生する。より具体的な回路例
としては、図４に示されるようなものが挙げられる。図
４において、８０はスタート信号入力により２個のパル
スを出力する第一カウンタ、８２は、遅延回路８４を介
して入力されるスタート信号の入力によって５個のパル
スを出力する第二カウンタである。８６は、第一カウン
タ８０及び第二カウンタ８２の出力を入力する第一オア
回路、８８は、第一カウンタ８０及び第二カウンタ８２
の反転出力を入力する第二オア回路である。図５は、第
一オア回路８６から出力される第一歩進パルス信号波形
及び第二オア回路８８から出力される第二歩進パルス信
号波形を示す。通電ロジック回路５４は、歩進信号回路
５２から入力する歩進信号パルス又は磁極位置検知回路
５０から入力する磁極位置信号に基づいて、各ステータ
コイル２２への通電の順序を論理演算し、所定の向きに
ロータ３６を回転させる順序にステータコイル２２を励
磁するための通電信号をパワートランジスタ回路５６に
供給する。通電ロジック回路５４の入力元は、外部から
の信号によって歩進信号回路５２から磁極位置検知回路
５０へ切換えることができる。パワートランジスタ回路
５６のパワートランジスタは、通電ロジック回路５４か
らの通電信号に基づいてオン・オフし、ステータコイル
２２に励磁電流を供給する。起動／検出切換回路５８は
、例えば歩進信号回路５２からの歩進パルス信号数を所
定数計数後、或は、最初の歩進パルス信号の入力開始か
ら一定時間を計時した後、通電ロジック回路５４へ切換
え信号を出力する。Ｄ１は逆流防止用のダイオード、Ｃ
１、Ｃ２及びＣ３は、電圧安定化及び高周波短絡用のコ
ンデンサ、Ｒ１は保護抵抗である。なお、二重線で囲ま
れた部分はＩＣ６０として構成されている。この軸流フ
ァン装置を起動する場合、スタート信号により、歩進信
号回路５２が、例えば上記第一歩進パルス信号及び第二
歩進パルス信号（図５）を出力する。通電ロジック回路
５４は、先ず歩進信号回路５２からの歩進パルス信号を
受けてパワートランジスタ回路５６へ通電信号を供給す
る。それによってパワートランジスタ回路５６は、図１
に示されるような歩進駆動電流を各ステータコイル２２
に供給する。各ステータコイル２２とロータマグネット
３４の磁極との位置関係の如何によって、歩進駆動電流
により所定の向きに回転を開始する場合、すなわち正転
始動する場合と、逆転始動する場合と、ロータマグネッ
ト３４の磁極がデッドポイントに位置してほとんど回動
しない場合とがある。正転始動した場合は、続く歩進駆
動電流により順調に正方向に起動され、逆転始動した場
合でも、引き続いてステータコイル２２に通電される歩
進駆動電流はロータ３６を正転させる順序に通電される
ものであるから、いずれ回転の向きが逆転して正方向に
起動される。また、ほとんど回動しない場合は、第一歩
進パルス信号及び第二歩進パルス信号における中断時間
に対応して一旦歩進駆動電流の通電が中断された際に、
ステータに蓄積した電磁的エネルギが急放出されて機械
的エネルギに一部変換され、ロータ３６が幾分動く。そ
のためロータマグネット３４の磁極はデッドポイントを
免れ、再開後の歩進駆動電流によって、正転始動或は逆
転始動を経て最終的に正方向に確実に起動される。ロー
タ３６が確実に起動されるタイミングにおいて起動／検
出切換回路５８から通電ロジック回路５４へ切換え信号
が出力され、通電ロジック回路５４は入力元を磁極位置
検知回路５０に切換える。ロータ３６の回転によって磁
極位置検知回路５０は磁極位置信号を出力する。通電ロ
ジック回路５４は、磁極位置信号を受けて所定の向きに
ロータ３６を回転させる順序にステータコイル２２を励
磁するための通電信号をパワートランジスタ回路５６に
供給する。これによってステータコイル２２はロータマ
グネット３４の磁極位置に応じて励磁され、軸流ファン
装置は定常回転状態に移行する。なお、電機子磁極に、
永久磁石又は巻線により一定のバイアス磁束を加えるこ
とにより、近接するロータマグネットの磁極の極性の如
何により電機子磁極のコアの磁束密度の変化率が変化す
るので、ロータマグネットの磁極の極性によってステー
タコイルに誘起される逆起電圧の絶対値に差が生ずる。 従って、この差を例えば比較回路により一定の参照電圧
と比較することにより、ロータマグネットの磁極の極性
を検知することができる。逆起電圧の絶対値は、例えば
両波整流回路により得ることができる。

【発明の効果】本発明のファン装置では、駆動手段によ
り歩進駆動電流が出力されることにより、正転始動した
場合にも逆転始動した場合にも正転起動することができ
ると共に、ロータの界磁磁極がデッドポイントにあって
当初ほとんど回動しない場合にも、中断手段による通電
中断によりロータが動いてデッドポイントを脱し最終的
に正方向に起動することができるので、不起動を検出し
て繰り返す場合に比し、低コストで確実な起動が実現さ
れる。また非対称形状の電機子コアによるコギングを利
用してトルク発生可能位置にロータを停止させる場合に
比し、効率を良くして振動を低下させることができる。 従って、ロータ停止時にも界磁磁極位置を検出し得るホ
ール素子等の位置検出器を排除することによって位置検
出器の位置決め工程を省くと共に位置検出器取り付けの
ミスや位置検出器自体の不良及び劣化の問題を除去して
製造効率を上げつつ、確実に始動し得、而も効率の良い
低振動のファン装置を比較的安価に提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】歩進駆動電流波形図である。

【図２】ファン装置の断面図である。

【図３】モータ駆動回路の概要を示すブロック図である
。

【図４】歩進信号回路図である。

【図５】歩進パルス信号波形図である。

【符合の説明】

２２　　ステータコイル ３４　　ロータマグネット ３６　　ロータ ５０　　磁極位置検知回路 ５２　　歩進信号回路 ５４　　通電ロジック回路 ５６　　パワートランジスタ回路 ５８　　起動／検出切換回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】モータ一体型のファン装置であって、永久
   磁石界磁手段を有するロータと、電機子コイルを有する
   ステータと、回転中のロータにおける界磁磁極の位置を
   検知するための検知手段と、所定の向きにロータを回転
   させる順序に電機子コイルに通電する歩進駆動電流を出
   力し得る駆動手段と、歩進駆動電流の通電を所定時間中
   断する中断手段とを備えており、停止中のロータの界磁
   磁極位置を検知する手段を有しないことを特徴とするフ
   ァン装置。