JPH0435983B2 - - Google Patents

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
のコイルの置いてある部分以外は、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、コイルの置いて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つ
た。

このため、ロータ１周の間のレラクタンストル
ク（ロータマグネツ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
ことになつてしまい、コアレス構造としたメリツ
トを半減させていた。また、回路素子がむき出し
になつているため耐環境性をもたせ信頼性を高め
るために特開昭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剤を塗る等の必要が
あり構造が複雑であつた。

しかし、回路を密閉するとスペースを取り、通
常の構成では電動機内に回路を収納できない。

（本発明の目的） よつて、本発明は (1) ロータに対してステータ側のヨークを一部に
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) 電動機内に駆動回路を有し、防塵防水性が優
れ、かつ、安価に製造し得る構成をもつた電動
機にすること。

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。

１はアツパ・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は歯付きワツシヤ
で、アツパハウジング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
窓及びアツパハウジング１とモータ本体とを結合
するためのものである。

４ａはボルト、４ｂはワツシヤ、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７
ａ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はゴム製のグロメツト、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エルトであ
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
ネツト１４ｂ（永久磁石）を内蔵しており、フア
ン１４ａを一体に有する樹脂製のものである。１
５は歯付きワツシヤでフエルト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にハイブリツド
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
ドする形でプレート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４
０を集積した集積回路（IC）７ｃをプレート７
ａ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）。

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３
０に接続するためのスイツチである。２０は
PNP形スイツチングトランジスタであり、駆動
コイル１１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。
ホール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、ツエナ
ーダイオード２５は16ボルトのツエナー電圧を持
つ過電圧保護素子であり、ツエナーダイオード２
５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・エミツタ間に
接続されたコンデンサ２７は駆動コイル１１に印
加されるトランジスタ２０の出力電圧波形の急激
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２０のコレクタ・
エミツ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
モノリシツク構造のもので、上記一実施例では松
下電子工業(株)の製品であるDN6839ホールIC（ス
イツチタイプ）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
ネツト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IC１９の出力端子Ｐの電位
をほぼ零ボルトに低下させ「０」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
ツチされ、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
フアン１４ａ及びロータマグネツト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、ロータマグネツト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、スイツチ２４が開路している時は、ロー
タ５はそのロータマグネツト１４ｂがホールIC
１９に接近しホール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、つまり
「０」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１４Ｃ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
グネツト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１
４ｃ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図のスイツチ２４を閉路すると、ホー
ルIC１９の出力電位は低レベル（ほぼ零ボルト）
つまり「０」信号になつているため、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。

従つてロータマグネツト１４ｂと駆動コイル１
１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内の出力段オープンコレクタトラン
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度回転しロータ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ツト
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
２５，２６，１９，３１，２７，２０，２８，２
９，３２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、スイツチングトランジ
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、ロータマグネツ
ト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。

ロータマグネツト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ツチを設
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
樹脂によつ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、 (1) 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、ロータマグネツトとヨーク間のレ
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。

また、単相電動機の特色を活かして、IC化
され密閉された回路の実質全てを駆動コイルと
同平面内にコンパクトに収納できる。

(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。従つて外界の磁気的要因によつてロータボ
ス部１４ｃ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
化することによつて、ハイブリツド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、単相無整
流子電動機の利点を活かして、プレート上に単一
の駆動コイルと共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。従つて、ヨークをプレートの略全面にわ
たつ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ツト間に作用する
磁気的吸引力の変動がなくなり、もつて、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。

また、プレート上に回路収納ケースを設け、こ
の中にIC化された回路を収納するので、安価に
製造できる。

【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……ロータマグネツト、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……ヨーク、７ａ……
回路収納ケース、７ｂ……ターミナル片、９……
軸受け、１３……軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ロータマグネツト１４ｂが設けられたロータ
   本体１４、該ロータ本体１４のロータマグネツト
   １４ｂに対向して設けられた唯一の駆動コイル１
   １、前記ロータ本体１４の前記駆動コイル１１側
   に対する回転位置を検出して前記駆動コイル１１
   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
   とを備えた単相無整流子電動機において、 集積回路化された前記駆動回路の実質的に全て
   を内部に水密的に密閉して収納し、前記プレート
   ７上に一体かつ前記ロータ本体１４と対面させて
   取付けられた回路収納ケース７ａと、該回路収納
   ケース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つている
   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 前記ロータ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。 ５ 複数のロータマグネツト１４ｂが設けられた
   ロータ本体１４、 カツプ状で金属製のヨーク１２、単一の駆動コ
   イル１１、駆動回路構成部品４０、前記ロータマ
   グネツトの位置を検出する位置検出手段１９、タ
   ーミナル片７ｂ、および前記ヨーク１２に載置さ
   れた絶縁性のプレート７を備えた固定子とを備え
   直流駆動の単相無整流子電動機であつて、 前記プレート７は、該プレート７の一方面に回
   路収納部を形成するための凹部と該凹部の周囲を
   囲む壁とを有し、前記プレート７と前記壁とは互
   いに一体に合成樹脂にて成形されており、 前記駆動回路構成部品４０は前記位置検出手段
   １９と共に前記プレート７の前記回路収納部に収
   納されており、 前記回路収納部にはシール材が充填され、これ
   により、前記駆動回路構成部品４０と前記位置検
   出手段とが密閉されており、 前記駆動コイル１１は前記プレート７の前記一
   方の前記回路収納部以外の部分に置かれており、 少なくとも前記壁の１つが前記プレート７の周
   辺に存在し、 前記ターミナル片７ｂは前記周辺の壁に埋設さ
   れ、その一端が前記駆動回路構成部品４０に接続
   され、他端が前記プレート７の前記一方面から突
   出しており、かつ前記ターミナル片７ｂは前記プ
   レートの平面に対して直角方向に前記ロータ本体
   １４側に向かつて伸び出ており、 前記プレート７は前記ヨーク１２の中央凹部の
   実質的に平らな底に載置されており、前記ヨーク
   １２の実質的に平らな前記底が前記ロータ本体１
   ４の全側面と対面していることを特徴とする無整
   流子電動機。