JPH09285075A - 軸流ファンモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ステータの固定構造に改良を加えるとと
もに、制御回路の部品数を削減し、これを搭載したＰＣ
ボードの面積を小さくする。 【解決手段】 ベアリング４，５で軸６を回転自在に支
持し、この軸６にインペラ９を取付けた軸流ファンモー
タにおいて、ベアリング４，５の外輪を保持する軸受箱
３に孔３３を設けて、ステータ２１側のインシュレータ
２０の一部に形成した突起３４を嵌入した。また、軸受
箱３の孔３３を避けた部位に、制御回路を組み込んだＰ
Ｃボード１５を配設した。インシュレータ２０の突起３
４により、従来行っていた接着やかしめによることな
く、ステータ２１を確実に支持することができる。ま
た、部品点数の削減と製作工数の減少を図ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種のＯＡ機器等
に設けられる軸流ファンモータの改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】各種ＯＡ機器等のように、多数の電子回
路をケーシング内に収容したものでは、電子部品が発生
する熱がこもって電子部品を破損させる虞がある。そこ
でケーシングの側壁に通気孔を設け、ここに軸流ファン
モータを取り付けてケーシング内部の熱を外部に放出す
るようにしている。

【０００３】従来多く用いられていた軸流ファンモータ
の一例を図１１について説明する。１はケーシングであ
って、内側を斜面に形成した筒状のベンチュリ部２と、
このベンチュリ部２と一体成形された軸受箱３とから構
成されている。軸受箱３の起立部の内側には２個のベア
リング４，５が並べて装着されており、このベアリング
４，５の内輪で金属製の軸６を回転自在に支持してい
る。７は軸６の抜け止め用の止め輪である。

【０００４】軸６の図における上方部位にはローレット
（またはＤカット）８が刻設されており、ここに、イン
ペラ９のボス部１０の中央部分が取り付けられている。
軸６をボス部１０に取り付けるのは、インペラ９の成形
時に軸６をインサートして行なう。ボス部１０の外周部
には、複数枚のファン１１が放射状に取り付けられてい
る。インペラ９は、軸６に一体化された状態でベアリン
グ４，５の内輪に挿入される。１２はベアリング５の内
輪に適度のスラスト予圧を与えるコイルスプリングであ
る。

【０００５】インペラ９のボス部１０は、図示するよう
に軸６とともに概略Ｅ型をしており、その外周部分にフ
ァン１１が取り付けられているが、その部分の内側には
ヨーク１３が装着されて、円筒状で周方向に着磁された
マグネット１４を保持している。軸受箱３の起立部の外
周部分には円板状のＰＣボード１５が設けられ、後述す
るようにＤＣブラシレスモータとしての電子回路および
部品を搭載している。１６はそのうちの一つである集積
回路（ＩＣ）である。

【０００６】ＰＣボード１５にはリード線１７が接続さ
れ、電子回路に電源を供給するようになっている。ＰＣ
ボード１５の上部で、マグネット１４の内側に位置する
部分には、コア１８と、このコア１８に巻回されたコイ
ル１９およびコア１８を保持するインシュレータ２０と
からなるステータ２１が搭載されている。そしてステー
タ２１は、コア１８を軸受箱３の起立部の外側に接着剤
で接着することにより固定され、あるいは軸受箱３の上
端をかしめて、コア１８が抜けないように固定される。

【０００７】図１２に示すものはモータの駆動回路であ
り、後述する図１３の各部品の接続を示すものである。
図１２において２２は正側の電源端子であり、２３は負
側の電源端子である。電源端子２３は接地回路に接続さ
れている。これらの電源端子２２，２３にはリード線１
７が接続される（図１３参照）。電源端子２２にはダイ
オード２４，２５のカソード側が接続されており、ダイ
オード２４のアノード側は集積回路（ＩＣ）１６の端子
１６ｍに接続されている。

【０００８】集積回路１６には１６ａないし１６ｐの１
６個の端子が設けられている。これらの端子は、正側お
よび負側の電源端子と信号の入出力端子であるが、モー
タの駆動回路としてはそのうちの一部を使用する。端子
１６ｏは接地回路に接続され、端子１６ｊと接地回路と
の間にはコンデンサ２６が接続されている。

【０００９】ダイオード２５のカソードは、ロータの磁
界を検知するホール素子２７の正側の電源端子２７ａに
接続されている。ホール素子２７の負側の電源端子２７
ｂは抵抗器２８を介して接地回路に接続されている。ホ
ール素子２７の出力端子２７ｃ，２７ｄは集積回路１６
の端子１６ａ，１６ｂに接続されている。集積回路１６
の端子１６ｆと端子１６ｍとの間、および端子１６ｈと
端子１６ｍとの間にはコイル１８，１８が接続されてい
る。２９，３０，３１はコイル１８，１８の接続端子で
ある。ホール素子２７と集積回路１６は、コイル１８，
１８に流す電流を制御し、インペラ９を所定方向に回転
させる。

【００１０】このような構成からなるこの軸流モータ
は、次のように作動する。すなわち、リード線１７によ
り電源端子２２，２３に電源電圧を供給すると、集積回
路１６の作用でコイル１８，１８に電流が流れ、ステー
タ２１のコア１８を所定の順に従って励磁する。これに
よって生ずる磁界とマグネット１４の発する磁界との関
係により、インペラ９は軸６を中心にして回転する。こ
の回転により、ファン１１がケーシング１のベンチュリ
部２内で一定方向の空気流を発生させるので、この軸流
ファンモータを取り付けたケーシング内の熱を外部に放
出することができる。

【００１１】コイル１８，１８に電流が流れるとき、コ
ンデンサ２６にはこの電流値に対応した充電電流が流
れ、コンデンサ２６は充電される。何らかの原因により
回転障害が発生してロックが生じ、軸６に大きな力が加
わると、コンデンサ２６に印加される充電電圧は急激に
上昇する。この電圧がある値以上になると集積回路１６
はコイル１８，１８に流れる電流をカットオフし、コイ
ル１８，１８の焼損防止をする。

【００１２】図１３に示すものはＰＣボード１５に図１
２の回路部品を配列した図である。この図から明らかな
ように、ＰＣボード１５は円形で中央に円形の孔１５ａ
を設けた形状である。孔１５ａには軸受箱３の起立部が
貫通する。このＰＣボード１５には図１２と同一の符号
を付して示したように、各部品が全周の４分の３程度の
面積を占めて取付けられている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した軸流ファ
ンモータをＯＡ機器等に使用した場合、空気流がインペ
ラ９によって軸６に沿った方向に流れるので、これをＯ
Ａ機器等のケーシングの壁に軸６が交差する向きにして
取付けることにより、ケーシング内部で温度上昇した空
気が効率よく外部に排出され、ケーシング内の温度上昇
を一定値以内に抑える効果がある。ただ、この機能には
関係がないが、ステータを軸受箱に取付ける構造が接着
あるいはかしめによっていたため、その組付け作業に熟
練を要し、また煩雑であった。また、信頼性と機能はそ
のままで、さらなる小型化とコスト低減が求められた。

【００１４】本発明はこの点に鑑みてなされたものであ
り、ステータの固定構造を改良すると共に、部品の削減
と配置に改良を加えることにより、信頼性と機能はその
ままで、小型化とコスト低減を図ることができる軸流フ
ァンモータを提供しようとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するための手段として、請求項１に記載された発明
は、ベアリングで回転自在に支持した軸にインペラを取
付けた軸流ファンモータにおいて、前記ベアリングの外
輪を保持する軸受箱と一体となっているステータ収納部
に孔を設けてステータ側のインシュレータの一部に形成
した突起を嵌入し、前記孔を設けたところを避けた部位
にステータ収納部の３０〜６０％程度の面積をもつＰＣ
ボードを配設し、該ＰＣボードにコイルへの通電制御を
する集積回路を含むモータの制御回路を組込んだことを
特徴とする。

【００１６】請求項２に記載された発明は、請求項１に
記載されたものにおいて、ステータのコイルの端子を、
ステータの最外周および隣接するステータの極間に設け
ると共に、ＰＣボードの該端子の位置に対応するところ
に孔を設けて、該孔に前記端子を挿入し、接続したこと
を特徴とする。

【００１７】請求項３に記載された発明は、請求項１に
記載されたものにおいて、ステータのコイルの端子を、
ステータ１極に対して複数個設けると共に、ＰＣボード
の該端子の位置に対応するところに孔を設けて、該孔に
前記端子を挿入し、接続したことを特徴とする。

【００１８】請求項４に記載された発明は、請求項１に
記載されたものにおいて、コイルへの通電制御をする集
積回路としてサーマルシャットダウン機能を搭載したも
のを用い、該サーマルシャットダウン機能の作動温度
を、モータがロック状態になったときに生ずる最大許容
ジャンクション温度より１０〜８０℃程度低い温度に設
定したことを特徴とする。

【００１９】請求項１に記載された発明によれば、ベア
リングの外輪を保持する軸受箱に孔を設けてステータ側
のインシュレータの一部に形成した突起を嵌入すること
により、ステータの取付けが簡単になる。そしてＰＣボ
ードの面積を小さくしたことにより、ケーシングの内部
空間を広くとることができるので通気性が向上し、冷却
風の流れが良くなる。

【００２０】請求項２および３に記載された発明によれ
ば、ＰＣボード上の部品配置に支障を生じないところ
で、ステータ側のコイルとＰＣボード側との接続が容易
かつ、確実に行われる。

【００２１】請求項４に記載された発明によれば、回転
障害が発生してロックが生じ、軸に大きな力が加わった
ときには、集積回路がこれを検知し、モータの焼損を防
ぐように機能する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
１について、図１１と同一の部分には同一の符号を付し
て説明する。１はケーシングであって、内側を斜面に形
成した筒状のベンチュリ部２と、このベンチュリ部２と
一体成形された軸受箱３とから構成されるものである。
軸受箱３の起立部の内側には２個のベアリング４，５が
装着されており、このベアリング４，５の内輪で金属製
の軸６を回転自在に支持している。７は軸６の抜け止め
用の止め輪である。

【００２３】図示するように、軸６はインペラ９のボス
部１０の中央部分に一体にモールドされている。インペ
ラ９は合成樹脂で製作される。ボス部１０の外周部に
は、複数枚のファン１１が放射状に取り付けられてい
る。インペラ９は、軸６の部分でベアリング４，５に挿
入される。

【００２４】インペラ９のボス部１０は、図示するよう
に軸６とともに概略Ｅ型をしており、その外周部分にフ
ァン１１が取り付けられているが、その部分の内側には
ヨーク１３が装着されて、円筒状で周方向に着磁された
マグネット１４を保持している。軸受箱３の起立部の外
周部分で図における右側部分には、図１１のものの半分
の面積にした半円板状のＰＣボード１５が設けられ、後
述するようにＤＣブラシレスモータとしての電子回路お
よび部品を搭載しいる。１６はそのうちの一つである集
積回路（ＩＣ）である。

【００２５】ＰＣボード１５にはリード線１７が接続さ
れ、電子回路に電源を供給するようになっている。ＰＣ
ボード１５の上部で、マグネット１４の内側に位置する
部分には、コア１８と、このコア１８に巻回されたコイ
ル１９およびコア１８を保持するインシュレータ２０と
からなるステータ２１が搭載されている。

【００２６】軸受箱３と一体となっているステータ収納
部で、ＰＣボード１５を配設した側と反対の側（図１で
は左側）には、コイル１９に達しない程度の高さで断面
形状がコ字状の起立部３２が形成されており、その中央
に孔３３が設けられている（図２参照）。そしてこの孔
３３には、ステータ２１のうちのインシュレータ２０の
一部を下方に突出させて形成した突起３４が嵌入してい
る。図３に示すように、突起３４には爪３４ａおよびス
リット３４ｂが設けられており、爪３４ａが孔３３の縁
に係合するようになっている。スリット３４ｂは突起３
４を孔３３に嵌入するときに撓み、爪３４ａがあっても
孔３３を通過できるようにする。

【００２７】図４はモータの駆動回路を示す回路図であ
る。２２は正側の電源端子であり、２３は負側の電源端
子である。電源端子２３は接地回路に接続されている。
これらの電源端子２２，２３にはリード線１７（図１参
照）が接続される。電源端子２２には集積回路１６の端
子１６ｋが接続されている。この端子１６ｋと端子１６
ｍとの間には、集積回路１６の内部において図１２に示
すダイオード２４に相当するものが入っている。この集
積回路１６は内部にサーマルシャットダウン機能を搭載
している。

【００２８】ホール素子２７の正側の電源端子２７ａ
は、集積回路１６の端子１６ｉに接続されている。この
端子１６ｉと端子１６ｋとの間には、集積回路１６の内
部において図１２に示すダイオード２５に相当するもの
が入っている。ホール素子２７の負側の電源端子２７ｂ
は、集積回路１６の端子１６ｃに接続されている。この
端子１６ｃと端子１６ｏとの間には、集積回路１６の内
部において図１２に示す抵抗器２８に相当するものが入
っている。ホール素子２７と集積回路１６のこのような
接続により、集積回路１６は、常にホール素子２７の端
子２７ａ，２７ｂに１〜３ボルト程度の電圧を印加する
ようになっている。

【００２９】ホール素子２７の出力端子２７ｃ，２７ｄ
は集積回路１６の端子１６ａ，１６ｂに接続されてい
る。端子１６ｆと端子１６ｎとの間、および端子１６ｈ
と端子１６ｎとの間にはコイル１８，１８が接続されて
いる。２９，３０，３１はコイル１８，１８の接続端子
である。ホール素子２７と集積回路１６は、コイル１
８，１８に流す電流を制御し、インペラ９を所定方向に
回転させる。

【００３０】図５はＰＣボード１５に図４の回路部品を
配列した図である。この図から明らかなように、ＰＣボ
ード１５は半円形で中央に円形の凹部１５ｂを設けた形
状である。凹部１５ｂは軸受箱部３の一部に対向する。
このＰＣボード１５には、図４と同一の符号を付して示
したように各部品が取付けられている。そしてこの実施
形態では、図６および図７に示すように、ステータ２１
のコイルの端子２９，３０，３１を、ステータ２１（イ
ンシュレータ２０の部分）の最外周および隣接するステ
ータ２１（コイル１８の部分）の間に設けると共に、Ｐ
Ｃボード１５の、これら端子２９，３０，３１の位置に
対応するところに孔１５ｃ，１５ｄ，１５ｅを設けて、
これらの孔１５ｃ，１５ｄ，１５ｅに、端子２９，３
０，３１を挿入し、それぞれの回路に半田付けにより接
続してある。

【００３１】図７に示すように、左側のインシュレータ
１９からは下方に向けて突起３４が突出している。この
突起３４は、先に図３について説明したように、軸受箱
３の一部に形成された起立部３２の孔３３に嵌入し、Ｐ
Ｃボード１５の孔１５ｃ，１５ｄ，１５ｅを通ってそれ
ぞれの回路に半田付けされる端子２９，３０，３１と共
にステータ２１全体を支持する。

【００３２】図８に示すものはＰＣボード１５に図４の
回路部品を配列したもので、図５のものとは配置に変更
を加えたものである。この実施形態においても、ＰＣボ
ード１５は半円形で中央に円形の凹部１５ｂを設けた形
状である。凹部１５ｂは軸受箱３の一部に対向する。こ
の実施形態では、図９および図１０に示すようにステー
タ２１のコイルの端子２９，３０を、ステータ２１の１
極に設けると共に、ＰＣボード１５の、端子２９，３
０，３１の位置に対応するところに孔１５ｃ，１５ｄ，
１５ｅを設けて、これらの孔１５ｃ，１５ｄ，１５ｅに
端子２９，３０，３１を挿入し、それぞれの回路に半田
付けにより接続してある。

【００３３】図５および図８から明らかなように、ＰＣ
ボード１５には電源端子２２，２３、集積回路１６およ
びホール素子２７のみが搭載されている。図１３に示し
た従来のものに比して著しく部品点数が減少している。
本発明では、この使用しなくなった部品の機能を、集積
回路１６に搭載されているものを利用することになる。
ＰＣボード１５の形状と構造を図５と図８に示したよう
なものとすることによって、ＰＣボード１５上の部品配
置が重量配分および回路構成の上で良好になり、またＰ
Ｃボードのステータ２１への取付けが確実に行われるこ
とになる。端子２９，３０は、回路構成上ホール素子２
７に近い方がよいので、そのようにしてある。

【００３４】前述のように、集積回路１６には内部にサ
ーマルシャットダウン機能が搭載されている。これは、
集積回路１６の温度がある設定値に達したとき負荷への
通電を瞬時に断ち、集積回路１６の破損を防止するもの
である。本発明においてはこの機能を利用し、何らかの
原因によってモータがロック状態になり、過大電流が流
れて発熱し、その熱が集積回路１６に伝達したとき、コ
イル１８への通電を即時に断つようにしてある。サーマ
ルシャットダウン機能の作動温度は任意に設定すること
ができるが、本発明においては、モータがロック状態に
なったときに生ずる最大許容ジャンクション温度（１０
０〜１７５℃）より１０〜８０℃程度低い温度に設定し
てある。

【００３５】上記のように構成された軸流ファンモータ
は、電源端子２２，２３に電源電圧を印加すると、コイ
ル１８，１８に電流が流れてインペラ９は回転する。ホ
ール素子２７はコイル１８，１８の磁界を検知し、その
信号を集積回路１６に送る。集積回路１６はコイル１
８，１８に一定方向、一定値の電流が維持されるように
管理する。何らかの原因によってモータがロック状態に
なり、過大電流が流れて発熱し、その熱が集積回路１６
に伝達するとコイル１８への通電が即時に断たれ、集積
回路１６の破損とコイル１８，１８の焼損を防止するこ
とになる。

【００３６】以上説明した実施形態では、従来は円形で
あったＰＣボードを半円形にし、その面に電子部品を配
置したが、本発明に係るＰＣボード１５は半円形に限定
されるものではなく、全円の３０〜６０％以内の円弧状
あるいはこれに近似した形状に形成すればよい。なお、
集積回路１６には、回転信号出力、ロック信号出力、回
転異常（所定回転数より回転数が低下したとき）信号出
力等の機能を持たせる場合もあるが、その場合にはＰＣ
ボード１５に信号出力端子を取付けることになる。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
た軸流ファンモータであり、ベアリングの外輪を保持す
る軸受箱と一体となっているステータ収納部に孔を設け
てステータ側のインシュレータの一部に形成した突起を
嵌入したものであるから、ステータのコイルの端子をＰ
Ｃボードの孔に挿入することと相まって、ステータが簡
単に固定でき、しかも回り止めおよび抜け止めが確実に
なる。また、ステータの固定を従来のように接着あるい
はかしめによらずに容易に行うことができる。これらに
より、信頼性と機能はそのままで、作業性の向上とコス
ト低減を図ることができる。そしてＰＣボードの面積
を、従来の半分程度のものにすることができることか
ら、ケーシング内部にＰＣボードの面積に近いスペース
が生じて冷却性が向上する。また集積回路のサーマルシ
ャットダウン機能を利用したことにより、回転障害が発
生したときの集積回路の破損防止とコイルの焼損防止を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の縦断面図である。

【図２】図１の軸受箱の要部をステータ側から見た平面
図である。

【図３】本発明に係る起立部の孔と突起との関係を示す
説明図である。

【図４】モータの駆動回路を示す回路図である。

【図５】ＰＣボードに図４の回路部品を配列したところ
を示す平面図である。

【図６】モータの底面図である。

【図７】図６のものの正面図である。

【図８】ＰＣボードに図４の回路部品を配列した他の例
の平面図である。

【図９】図６のものの変形例を示す底面図である。

【図１０】図９のものの正面図である。

【図１１】従来の軸流ファンモータの一例の縦断面図で
ある。

【図１２】モータの駆動回路を示す従来の回路図であ
る。

【図１３】ＰＣボードに図１２の回路部品を配列したと
ころを示す平面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ３ 軸受箱 ４ ベアリング ５ ベアリング ６ 軸 ９ インペラ １０ ボス部 １１ ファン １５ ＰＣボード １６ 集積回路 １８ コア １９ コイル ２０ インシュレータ ２１ ステータ ２７ ホール素子 ３２ 起立部 ３３ 孔 ３４ 突起 ３４ａ 爪 ３４ｂ スリット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベアリングで回転自在に支持した軸にイ
   ンペラを取付けた軸流ファンモータにおいて、前記ベア
   リングの外輪を保持する軸受箱と一体になっているステ
   ータ収納部に孔を設けてステータ側のインシュレータの
   一部に形成した突起を嵌入し、前記孔を設けたところを
   避けた部位にＰＣボードを配設し、該ＰＣボードにコイ
   ルへの通電制御をする集積回路を含むモータの制御回路
   を組込んだことを特徴とする軸流ファンモータ。
2. 【請求項２】 ステータのコイルの端子を、ステータの
   最外周および隣接するステータの極間に設けると共に、
   ＰＣボードの該端子の位置に対応するところに孔を設け
   て、該孔に前記端子を挿入し、接続したことを特徴とす
   る請求項１に記載の軸流ファンモータ。
3. 【請求項３】 ステータのコイルの端子を、ステータ１
   極に対して複数個設けると共に、ＰＣボードの該端子の
   位置に対応するところに孔を設けて、該孔に前記端子を
   挿入し、接続したことを特徴とする請求項１に記載の軸
   流ファンモータ。
4. 【請求項４】 コイルへの通電制御をする集積回路とし
   てサーマルシャットダウン機能を搭載したものを用い、
   該サーマルシャットダウン機能の作動温度を、モータが
   ロック状態になったときに生ずる最大許容ジャンクショ
   ン温度より１０〜８０℃程度低い温度に設定したことを
   特徴とする請求項１に記載の軸流ファンモータ。