JPH0591707A - ブラシレスモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 システムのスペースとコストを軽減し、かつ
すぐれた速度制御機能をもつブラシレスモータを提供す
る。 【構成】 固定子巻線２と、回転子位置センサ４と、駆
動回路５を実装したプリント配線板とを合成樹脂で一体
に成形固化したステータと、永久磁石回転子３とで構成
され、かつ上記駆動回路５はスイッチングパワー素子部
６と、モータの回転から得られる回転速度信号を外部よ
り入力される速度指令信号と比較して速度誤差信号を出
力する速度誤差信号発生手段９と、ＰＷＭ（パルス幅変
調）制御手段１０と、回転子位置センサ４の出力とＰＷ
Ｍ制御手段１０の出力とに基づき速度誤差信号を減少さ
せる方向にスイッチングパワー素子を開閉する信号を発
生する駆動信号発生手段７とを備えている１チップの集
積回路である、ブラシレスモータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は家庭用エアコン等の送風
ファン駆動源として用いられるブラシレスモータに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年家庭用エアコン等空調機器において
は、コンプレッサの能力制御をすることが主流となって
いる。そしてこれらに対応して熱交換機への送風量も幅
広く多段階に調整することが要求され、これら要望を満
たすものとして従来から使われてきたファン駆動源とし
ての誘導電動機に代わって、速度調整の容易なブラシレ
スモータを直流電源で運転する方式が採用されている。
一方この種のモータに対しても軽薄短小化への要望は強
いものがある。従来のブラシレスモータの駆動システム
は図７のブロック図に示すような構成であり、駆動回路
を内蔵したブラシレスモータＡをスイッチング電源等の
直流電源Ｂで運転し、直流電源Ｂの出力電圧を可変する
ことによりブラシレスモータの回転速度を可変する方式
を採用している。このようなシステムにより駆動される
ブラシレスモータの例としては、実開昭５７−１８３０
５３号公報および特開昭６１−２５１４６２号公報があ
げられる。

【０００３】以下従来のブラシレスモータの後者の例に
ついて図面に基づき説明する。図８は特開昭６１−２５
１４６２号公報記載のブラシレスモータの縦断面図であ
る。固定子鉄心１１に絶縁層１２を介して巻線２を施
し、一方プリント基板１３には位置検出素子４と駆動回
路用部品２６とを同一面に装着するとともに駆動回路用
部品２６の一部または全部を固定子鉄心１１の歯部と歯
部の間すなわち巻線と巻線の間の空間に位置するように
配置し、プリント基板１３の駆動回路用部品を装着した
面を固定子鉄心端面に対向して保持するとともに、固定
子鉄心１１，巻線２，プリント基板１３を熱硬化性樹脂
２０で一体的に成形固化して固定子２１を形成してい
る。このようにして得た固定子２１に永久磁石回転子３
を軸受け装置２２，２３によって回転自在に支持してブ
ラシレスモータが構成されている。なお、２４は軸であ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上の構成とした場
合、モータの出力に対するモータ体格の小型化には限界
があり、さらに、ブラシレスモータを駆動するためにス
イッチング電源による直流電源が必要であり、それがブ
ラシレスモータ駆動システムの省スペースを妨げる一要
因となっている。また、モータのコストを最小に抑さえ
てもスイッチング電源による直流電源が必要であるため
トータルコストとしては、従来の誘導電動機に比べて高
価なものとなってしまう。

【０００５】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
であり、駆動用直流電源の一部をモータ内部に取り込み
省スペース，低コストのブラシレスモータを提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のブラシレスモータは、固定子鉄心および巻線
と、回転子位置センサと、駆動回路を実装したプリント
配線板とを電気絶縁性を有する合成樹脂で一体に成形固
化したステータと、回転自在に軸受けで保持された永久
磁石回転子とで構成され、かつ上記駆動回路はスイッチ
ングパワー素子部と、回転子位置センサの出力をロジッ
ク処理してスイッチングパワー素子の転流信号を発生す
る転流信号発生手段と、モータの回転から得る回転速度
信号を外部より入力される速度指令信号と比較して速度
誤差信号を出力する速度誤差信号発生手段と、速度誤差
信号を減少させるようにスイッチングパワー素子の開閉
デューティを変化させる信号を発生するＰＷＭ（パルス
幅変調）制御手段と、転流信号とＰＷＭ制御手段の出力
とに基づきスイッチングパワー素子を開閉する信号を発
生する駆動信号発生手段とを備えた１チップの集積回路
にまとめられている。

【０００７】

【作用】以上の構成とすることにより、モータ駆動電源
電圧が一定であってもモータの回転速度は速度指令信号
に応じてスイッチング素子のＰＷＭデューティ比を制御
することにより制御できるので、モータ駆動用直流電源
のＤＣ−ＤＣコンバータ部は不必要となり電源は小型化
される。さらに駆動回路は多機能化しているが１チップ
化によって省スペース化されモータ体格は従来より大き
くなることはない。

【０００８】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図１は本発明のブラシレスモータの
一実施例のシステムブロック図である。図１において、
１は整流平滑回路で、ブリッヂダイオードＤ１と平滑コ
ンデンサＣ１からなる。２は３相結線された固定子巻
線、３は永久磁石回転子、４は回転子位置センサであ
る。５は駆動回路で、６個のスイッチングパワー素子と
それぞれに逆並列接続された６個のダイオードからなる
スイッチングパワー素子部６と、駆動信号発生手段７
と、転流信号発生手段８と、速度誤差信号発生手段９
と、ＰＷＭ制御手段１０とからなる。さらに、上記駆動
回路らはドライバＩＣとして１チップＩＣ化している。

【０００９】以上の構成により、回転子位置センサ４の
出力信号を転流信号発生手段８によりロジック処理し、
その出力信号を駆動信号発生手段７に伝えてスイッチン
グパワー素子部６へ転流信号を出力するとともに、速度
誤差信号発生手段９により外部から受けた速度指令信号
と回転子位置センサ４の出力信号を合成して得られた回
転速度信号とを比較して速度誤差信号を得、ＰＷＭ制御
手段１０により前記速度誤差信号を減少させるようにス
イッチングパワー素子のＰＷＭデューティを制御するこ
とによりブラシレスモータを速度制御するものである。
なお、本実施例においては、回転速度信号を回転子位置
センサ４の出力信号を合成して得たが、回転子位置セン
サ４とは別に具備された周波数発電機より回転速度信号
を得るようにしてもよいことはいうまでもない。

【００１０】図２は本発明の実施例のブラシレスモータ
のステータ組立状態図である。図２において固定子鉄心
１１に鉄心絶縁層１２を介して固定子巻線２が施されて
いる。一方プリント基板１３はその外周に巻線引掛溝１
３ａや巻線端巻付け突起１３ｂを有しながらも略ドーナ
ツ円板状に形成してあり、これに対して駆動回路を１チ
ップ化したドライバＩＣ５がプリント基板１３の直径方
向と長手方向が一致し、かつ固定子巻線２の隣合うコイ
ルエンド間のスペースに位置するように放射状に配置さ
れている。さらにドライバＩＣ５の構造は、放熱フィン
内蔵または放熱用のタブを有する構造としている。

【００１１】回転子位置センサ４は電気角１２０°のピ
ッチでプリント基板１３に実装される。また、固定抵抗
器１４やジャンパー線１５，コンデンサ１６等もそれぞ
れプリント基板１３を巻線済みの固定子鉄心１１に装着
したとき、巻線２やシュラウド部１２ａや１２ｂに接触
あるいは干渉しない位置に実装される。プリント基板１
３には樹脂成形時に金型内でプリント基板１３を定位置
に保持するとともに、成形後のモータ組立時に通しボル
トあるいはリベット等を挿通するための穴を成形する金
型ピンを挿通するための穴１３ｃが設けられている。さ
らにプリント基板１３には電源供給あるいは速度指令信
号伝達のためのリード線群１７も取り付けられており、
樹脂成形時にリード線群１７を熱と圧力から保護するた
めの口出しブッシュ１８がリード線群１７に固定され
る。この時、鉄心絶縁層１２との位置決め用の溝１３ｄ
も設けられる。

【００１２】以上のように構成した巻線すみ固定子鉄心
１１と部品実装済みのプリント基板１３は、図３のステ
ータ巻線完成側面図に示すようにドライバＩＣ５を固定
子巻線側に向けて巻線すみ固定子鉄心１１と重ねられ、
ドライバＩＣ５がシュラウド部と隣のシュラウド部との
間すなわち固定子巻線の隣合うコイルエンド間のスペー
スに位置し、シュラウド部１２ａ，１２ｂの軸方向線端
がプリント基板１３の面に当接されるように組み合わさ
れてステータ巻線完成品１９となる。図４はこの状態の
斜視図で、巻線端２ａはプリント基板１３の巻線引掛溝
１３ａに引掛けた後、巻線端巻付け突起１３ｂに巻き付
けられ、はんだ等で導電的に固定されている。以上のよ
うに構成されたステータ巻線完成品を樹脂成形する。図
５，図６に完成品モータの外観を示す。

【００１３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
ブラシレスモータは以下の利点を有する。

【００１４】（１）駆動用直流電源にＤＣ−ＤＣコンバ
ータ部を必要としないため、システムの省スペース，低
コスト化が実現できる。

【００１５】（２）駆動回路を１チップＩＣの集積回路
とすることにより駆動回路の省スペース化が図られ、さ
らに前記１チップＩＣの構造を放熱フィン内蔵または放
熱用のタブを有する構造とすることにより、モータへの
内蔵が可能となり、駆動回路の機能増加にもかかわらず
モータの体格を従来と同様にでき、システムの省スペー
ス化が実現できる。

【００１６】（３）速度制御回路を内蔵しているため、
モータ外部に速度制御回路を設ける必要がなく、低コス
トにて高精度のモータ回転数制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のブラシレスモータのシステム構成を示
すブロック図

【図２】本発明のブラシレスモータのステータ構成の組
立前の斜視図

【図３】本発明のブラシレスモータのステータ巻線完成
側面図

【図４】本発明のブラシレスモータのステータ巻線完成
斜視図

【図５】本発明のブラシレスモータの完成品の軸方向正
面図

【図６】本発明のブラシレスモータの完成品の斜視図

【図７】従来のブラシレスモータのシステム構成を示す
ブロック図

【図８】従来のブラシレスモータの縦断面図

【符号の説明】 ２ 固定子巻線 ３ 永久磁石回転子 ４ 回転子位置センサ ５ 駆動回路 ６ スイッチングパワー素子部 ７ 駆動信号発生手段 ８ 転流信号発生手段 ９ 速度誤差信号発生手段 １０ ＰＷＭ制御手段

フロントページの続き (72)発明者 八十原 正浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 奥 啓之 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子鉄心および巻線と、回転子位置セ
   ンサと、駆動回路を実装したプリント配線板とを電気絶
   縁性を有する合成樹脂で一体に成形固化したステータ
   と、回転自在に軸受けで保持された永久磁石回転子とで
   構成され、かつ上記駆動回路はスイッチングパワー素子
   部と、回転子位置センサの出力をロジック処理してスイ
   ッチングパワー素子の転流信号を発生する転流信号発生
   手段と、モータの回転から得る回転速度信号を外部より
   入力される速度指令信号と比較して速度誤差信号を出力
   する速度誤差信号発生手段と、速度誤差信号を減少させ
   るようにスイッチングパワー素子の開閉デューティを変
   化させる信号を発生するＰＷＭ（パルス幅変調）制御手
   段と、転流信号とＰＷＭ制御手段の出力とに基づきスイ
   ッチングパワー素子を開閉する信号を発生する駆動信号
   発生手段とを備えた１チップの集積回路である、ブラシ
   レスモータ。
2. 【請求項２】 プリント配線板は円板状に、駆動回路の
   １チップの集積回路は比較的細長い長方形にそれぞれ形
   成され、上記１チップの集積回路はその長手方向を直径
   方向と一致させてプリント配線板上に実装され、かつ上
   記プリント配線板は上記１チップの集積回路を固定子巻
   線側に向けて固定子鉄心および巻線と重ねられ、上記１
   チップの集積回路が固定子巻線の隣合うコイルエンド間
   のスペースに配置されている請求項１記載のブラシレス
   モータ。
3. 【請求項３】 １チップの集積回路が放熱フィン内蔵ま
   たは放熱用のタブを有する構造である請求項１または２
   記載のブラシレスモータ。