JPH0583916A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ブラシレスモータの温度上昇を抑える。 【構成】ロータのシャフト３１の下端面に取付板６０を
用いてリング状の第１基準磁石７１と第２基準磁石７２
を取り付ける。第１基準磁石７１にはキュリー温度が約
１００°Ｃの磁石を用い、第２基準磁石７２にはキュリ
ー温度が３００°Ｃ以上の磁石を用いる。第２基準磁石
７２の非磁性部Ｂを第１基準磁石７１の非磁性部Ａより
も、ロータの回転方向Ｘに沿って所定角度前方に位置さ
せておく。周囲の温度が低い時には第１基準磁石７１及
び第２基準磁石７２の両方が磁気を帯びているので、非
磁性部はＣの位置になる。周囲の温度が第１基準磁石７
１のキュリー温度以上になると、第１基準磁石７１は磁
性を失う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はブラシレスモータに関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ブラシレスモータは、機械的ノイズが
発生せず静粛性に優れ、接点の摩耗がないので寿命が
長く、電気的ノイズが発生せず電波障害が生じない、
等の長所があり、車両用送風機のファンモータとしても
多く利用されている。

【０００３】従来のブラシレスモータとしては、実開昭
６２−１８２０６４号公報あるいは特開平２−２８５９
９３号公報等に開示されたものがある。ブラシレスモー
タを利用した一般的な車両用送風機のファンモータは概
略次のような構造をなしている。ファンモータは、ホル
ダと、このホルダに固定されたステータと、ホルダに回
動自在に支持されたロータと、ロータに固定されたファ
ンとを主要構成としている。ステータには、回転磁界を
発生させるための複数のステータコイルが設けられてお
り、一方、ロータには、上記ステータコイルと対向しス
テータコイルを取り囲むように配された複数のロータ磁
石が設けられている。このファンモータにおいては、上
記ステータコイルを順次励磁して回転磁界を発生させる
と、回転磁界とロータ磁石がロータに回転力を与え、そ
の結果、ロータが回転してファンが回転する。

【０００４】回転磁界はステータコイルへの通電を順次
切り替えることによって発生させており、ロータに固定
されてロータとともに回転する基準磁石と、この基準磁
石に対向するようにしてホルダに固定されたホール素子
によって、ロータの位置を検知し、ホール素子から出力
される電気信号に基づいて各ステータコイルへの通電タ
イミングを制御している。

【０００５】ところで、ブラシレスモータにおいては、
通電タイミングと騒音と動力効率との間に図３に示すよ
うな関係がある。即ち、騒音については、通電タイミン
グを電気角で０°近傍にした時に騒音は一番小さくな
り、通電タイミングをこれより早くしても遅くしても騒
音は大きくなる。一方、動力効率については、通電タイ
ミングを電気角で１５°近傍にした時に動力効率は最大
となり、通電タイミングをこれよりも早くしても遅くし
ても動力効率は低下する。

【０００６】このように、従来の一般的なブラシレスモ
ータにおいては、動力効率と騒音の両方を最良の状態に
なるように通電タイミングを設定することは不可能であ
った。一般に、車両用送風機のファンモータとして利用
する場合には、騒音防止を最優先して通電タイミングを
電気角で０〜３°程度に設定している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように騒音防止を最優先してステータコイルへの通電タ
イミングを設定すると、動力効率が低くなって消費電力
が大きくなり、ブラシレスモータ内部が過熱され易くな
る。したがって、従来のブラシレスモータの場合には、
過熱保護のために回転数を下げて運転したり運転そのも
のを停止しなければならなかったが、車両用送風機のフ
ァンモータをこのように運転すると、風量低下や送風不
能になるなど極めて具合が悪かった。この発明は上述従
来の技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、簡単な構造で、内部の温度上昇を抑
えることができるブラシレスモータを提供しようとする
ところにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は上述目的を達
成するためになされたもので、その要旨は、(イ)ホルダ
と、(ロ)上記ホルダに固定され、回転磁界を発生させる
ためのステータコイルを有するステータと、(ハ)上記ホ
ルダに回動自在に支持されたロータと、(ニ)上記ロータ
の位置の指標として、ロータに固定されロータと同期回
転する基準磁石と、(ホ)上記基準磁石に対向するように
固定系に設置されており、上記ロータの位置を検知し、
これを電気信号として、上記ステータコイルへの通電タ
イミングを制御する電気制御回路へ出力する磁電変換素
子、とを具備するブラシレスモータにおいて、上記基準
磁石として互いにキュリー温度を異にする複数の基準磁
石が用いられ、各基準磁石が、その中心をロータの回転
中心にほぼ一致させ、Ｓ極とＮ極の間の非磁性部をロー
タの回転中心軸と直交する方向に沿わせて位置せしめら
れており、且つ、各基準磁石の非磁性部が互いに交差す
る方向に配されていることを特徴とするブラシレスモー
タにある。

【０００９】

【作用】ブラシレスモータの内部の温度が低い時は全て
の基準磁石が磁気を帯びており、したがって、非磁性部
は全ての基準磁石の合成された位置となる。この時の状
態を基準にして、ステータコイルに対する通電タイミン
グを電気角で０°近傍に設定する。ブラシレスモータの
内部の温度が、一の基準磁石のキュリー温度よりも高
く、他の基準磁石のキュリー温度よりも低い温度に達す
ると、上記一の基準磁石だけが磁気を失うため、非磁性
部も他の基準磁石だけで合成された位置に変わる。この
時のステータコイルに対する通電タイミングが前記通電
タイミングよりも所定角度早くなるように(例えば、電気
角で１５°程度)、他の磁石を一の磁石に対して所定角
度ずらして設置する。

【００１０】このように各基準磁石の位置を設定する
と、ブラシレスモータの内部の温度が低い時にはステー
タコイルへの通電タイミングが電気角で０°近傍になっ
て低騒音の運転ができ、一方、ブラシレスモータの内部
の温度が高くなった時にはステータコイルへの通電タイ
ミングが早まり、動力効率の高い状態で運転ができ、消
費電力が少なくなって、ブラシレスモータ内部の温度上
昇を抑制することができる。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１及び図２の
図面に基づいて説明する。図２(Ａ)は車両用送風機のフ
ァンモータに適用したブラシレスモータの縦断面図であ
る。ファンモータ１は、ホルダ１０と、ステータ２０
と、ロータ３０と、ファン４０とを主要構成としてい
る。

【００１２】ホルダ１０の下部側は内部に密閉空間１１
を有するハウジング１２とされており、このハウジング
１２の上部中央から支持部１３が上方に起立状態に延び
ている。ホルダ１０の支持部１３の外側にはステータ２
０が固定されている。ステータ２０は、ステータコア２
１と、ステータコア２１に捲回された複数のステータコ
イル２２とから構成されている。ステータコイル２２
は、これに順次通電して励磁することにより回転磁界を
発生させるものである。このステータコイル２２への通
電タイミングを制御するための電気制御回路を有する基
板５０が密閉空間１１に収容されハウジング１２に固定
されている。そして、各ステータコイル２２は上記基板
５０の電気制御回路に電気的に接続されている。

【００１３】又、ホルダ１０の支持部１３にはロータ３
０が回動自在に取り付けられている。ロータ３０はシャ
フト３１と回転ドラム３２を有している。シャフト３１
は支持部１３を挿通し、支持部１３との間に介装された
上下のメタル軸受け３３，３４を介して回動自在に支持
されている。シャフト３１の上端部は上側のメタル軸受
け３３を貫き上方に突き出ており、この上端部に回転ド
ラム３２が固定されている。回転ドラム３２はお椀を伏
せたような形状をなし、ステータコア２０の外側を取り
囲むように配されている。回転ドラム３２の内面であっ
てステータコイル２２と対向する高さには、Ｎ極とＳ極
を交互に周方向に磁化したロータ磁石３５が取り付けら
れている。前記ステータコイル２２による回転磁界とロ
ータ磁石３５とによって、ロータ３０に回転力が与えら
れる。又、上記回転ドラム３２の外側にファン４０が取
り付けられており、ファン４０はシャフト３１に固定さ
れている。

【００１４】一方、上記ロータ３０におけるシャフト３
１の下端部は下側のメタル軸受け３４を貫き密閉空間１
１に突き出ている。このシャフト３１の下端に基準磁石
が取り付けられている。これについて図１(Ａ)(Ｂ)と図
２(Ｂ)を参照して詳述する。シャフト３１の下端面には
段差部３６が形成されていて、この段差部３６を境にし
て左右に平面視略半円形をなす平面部３７，３８が形成
されている。シャフト３１の下端面には取付板６０が固
定されている。取付板６０はハット形をなし、天板部６
１と鍔部６２と筒部６３とからなっている。天板部６１
にはシャフト３１の平面部３７とほぼ同形で平面部３７
が挿入可能な孔６４が設けられている。

【００１５】取付板６０の鍔部６２にはリング状をなす
第１基準磁石７１と第２基準磁石７２が取り付けられて
いる。第１基準磁石７１は取付板６０の筒部６３の外側
に嵌め込まれた状態で鍔部６２に接着剤等により固定さ
れており、第２基準磁石７２は第１基準磁石７１の外側
に嵌め込まれた状態で鍔部６２に接着剤等により固定さ
れている。そして、これら基準磁石７１，７２を固定さ
れた取付板６０が、シャフト３１の平面部３７を孔６４
に挿入することによってシャフト３１に対して回動不能
にされた状態で、ねじ６５によってシャフト３１に固定
されている。

【００１６】上記第１基準磁石７１及び第２基準磁石７
２は、図１(Ｂ)に示すように平面的に見て、左側がＳ
極、右側がＮ極に磁化されており、Ｓ極とＮ極の間にあ
って磁性がない部分(以下、非磁性部という)が各基準磁
石７１，７２の直径方向に位置している。図１(Ｂ)にお
いて符号Ａで示す一点鎖線は第１基準磁石７１の非磁性
部を表し、符号Ｂは第２基準磁石７２の非磁性部を表し
ている。この図に示すように、第２基準磁石７２の非磁
性部Ｂが、第１基準磁石７１の非磁性部Ａよりもロータ
３０の回転方向Ｘに沿って所定角度だけ前方に位置する
ように、第１基準磁石７１及び第２基準磁石７２が位置
決めされている。尚、第１基準磁石７１と第２基準磁石
７２の取り付け位置の詳細は後述する。第１基準磁石７
１と第２基準磁石７２が合成された時の非磁性部Ｃは、
第１基準磁石７１の非磁性部Ａと第２基準磁石７２の非
磁性部Ｂのほぼ中間に位置している。上記第１基準磁石
７１にはキュリー温度が約１００°Ｃの磁石が用いられ
ており、第２基準磁石７２にはこれよりもキュリー温度
が充分に高い(例えば３００°Ｃ以上)磁石が用いられて
いる。

【００１７】密閉空間１１に収容された基板５０におい
て、上記第１基準磁石７１及び第２基準磁石７２と対向
する部位には、ホール素子(磁電変換素子)８０が固定さ
れており、このホール素子８０は基板５０の電気制御回
路に電気的に接続されている。前記ロータ３０が回転す
ると、ロータ３０に固定された第１基準磁石７１と第２
基準磁石７２はロータ３０と同期して回転する。ホール
素子８０は、この回転に伴うホール素子８０に対する磁
界の強さの変化を電気的変化として捕え、これによって
ロータ３０の位置を検知している。ホール素子８０はこ
の電気的変化を電気信号として上記電気制御回路へ出力
する。そして、ホール素子８０からの電気信号に基づ
き、電気制御回路において各ステータコイル２２への通
電タイミングが制御される。

【００１８】上記第２基準磁石７２は次の条件を満たす
ように位置決めされている。第１基準磁石７１を取り付
けずに第２基準磁石７２だけを取り付けた状態を仮定し
て、この時に、ステータコイル２２への通電タイミング
が電気角で１３〜１５°になるようにする。通電タイミ
ングを電気角で１３〜１５°にすると、前述したように
ファンモータ１の動力効率が最大となる。

【００１９】上記第１基準磁石７１は次の条件を満たす
ように位置決めされている。第１基準磁石７１と第２基
準磁石７２の両方が磁気を帯びている時(即ち、両基準
磁石の合成により非磁性部が図１(Ｂ)においてＣの位置
になった時)、ステータコイル２２への通電タイミング
が電気角で０〜３°になるようにする。通電タイミング
を電気角で０〜３°にすると、前述したようにファンモ
ータ１の騒音が最小になる。

【００２０】次に、このファンモータ１の作用を説明す
る。通常の運転条件においては、ファンモータ１の密閉
空間１１内の温度は第１基準磁石７１のキュリー温度
(約１００°Ｃ)より低いので、第１基準磁石７１及び第
２基準磁石７２はどちらも磁気を帯びている。したがっ
て、非磁性部は両基準磁石７１，７２の合成により、図
１(Ｂ)においてＣの位置になる。その結果、ステータコ
イル２２への通電タイミングは電気角で０〜３°にな
り、ファンモータ１は低騒音で運転されることとなる。

【００２１】ファンモータ１を長時間運転していると、
密閉空間１１内の温度が徐々に上昇する。密閉空間１１
内の温度が第１基準磁石７１のキュリー温度以上になる
と、第１基準磁石７１は磁性を失い、あたかも第２基準
磁石７２だけが存在するかのようになり、非磁性部の位
置も第２基準磁石７２の非磁性部Ｂの位置に変わる。そ
の結果、ステータコイル２２への通電タイミングが早く
なって電気角で１３〜１５°になり、ファンモータ１は
動力効率を最大にして運転されることとなる。動力効率
が高いと消費電力が小さくてすむので過熱が抑えられ、
密閉空間１１内の温度がそれ以上に上昇するのを抑える
ことができ、温度を下げることができる。

【００２２】尚、密閉空間１１内の温度が第１基準磁石
７１のキュリー温度よりも下がった時には、第１基準磁
石７１が再び磁気を帯びるようになり、ステータコイル
２２への通電タイミングが電気角で０〜３°に戻って、
ファンモータ１は再び低騒音運転になる。

【００２３】この発明は上述実施例に制約されず種々の
態様が採用可能である。例えば、基準磁石の数は２つに
限るものではなく、３つ以上用いることによって状況に
合ったきめ細かい運転ができるようにしてもよい。又、
各基準磁石のキュリー温度は必ずしも実施例と同一にす
る必要はなく、必要に応じて変えてもよい。又、磁電変
換素子はホール素子に限るものではなく、磁界の強さを
電気信号として取り出す機能を有するものであれば、他
の素子であっても構わない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基準磁石として、キュリー温度が互いに異なる複数
の基準磁石を用いたことにより、ブラシレスモータ内の
温度が低い時には、通電タイミングを電気角で０°近傍
にして低騒音運転が可能となり、ブラシレスモータ内の
温度が高い時には、通電タイミングを早めて動力効率を
アップした運転が可能になる。その結果、ブラシレスモ
ータ内の温度が高まった時に、それ以上に温度が上昇す
るのを抑え、温度を下げることができるという優れた効
果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】(Ａ)は基準磁石取り付け部の分解斜視図であ
り、(Ｂ)は２つの基準磁石の相対位置関係を示す平面図
である。

【図２】(Ａ)は車両用送風機のファンモータに適用した
この発明に係るブラシレスモータの縦断面図であり、
(Ｂ)は基準磁石取り付け部の拡大縦断面図である。

【図３】電気角で表したステータコイルへの通電タイミ
ングと、騒音及び動力効率との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ ファンモータ(ブラシレスモータ) １０ ホルダ ２０ ステータ ２２ ステータコイル ３０ ロータ ７１ 第１基準磁石 ７２ 第２基準磁石 ８０ ホール素子(磁電変換素子）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】(イ)ホルダと、 (ロ)上記ホルダに固定され、回転磁界を発生させるため
   のステータコイルを有するステータと、 (ハ)上記ホルダに回動自在に支持されたロータと、 (ニ)上記ロータの位置の指標として、ロータに固定され
   ロータと同期回転する基準磁石と、 (ホ)上記基準磁石に対向するように固定系に設置されて
   おり、上記ロータの位置を検知し、これを電気信号とし
   て、上記ステータコイルへの通電タイミングを制御する
   電気制御回路へ出力する磁電変換素子、 とを具備するブラシレスモータにおいて、 上記基準磁石として互いにキュリー温度を異にする複数
   の基準磁石が用いられ、各基準磁石が、その中心をロー
   タの回転中心にほぼ一致させ、Ｓ極とＮ極の間の非磁性
   部をロータの回転中心軸と直交する方向に沿わせて位置
   せしめられており、且つ、各基準磁石の非磁性部が互い
   に交差する方向に配されていることを特徴とするブラシ
   レスモータ。