JPS61262061A - 電動軸流フアン - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばカーエアコン装置において、加熱若し
くは冷却し六空気を還流するブラシレス電動ファン及び
化学工場等において、流体を比較的長い区間パイプ移送
をする場合に、パイプの中間に設置して、移送能力を補
助する為のものである。

〔従来の技術〕

従来の技術として周知のものは２例がある。

第１は、移送パイプの外側に電動機を載置し、回転軸を
パイプ中に挿入して、これにファンを設けて流体移送を
補助している。この手段は、外部に大きい電動機があり
、又回転軸をシールする為に余分の動力を要し、又シー
ルより流体洩れを起す不都合がある。

第ユには、刷子型の直流電動機全体をパイプ中にファン
とともに設は流体中で電動機を運転するものがある。し
かし水中ではＷ４電するので使用できない欠点がある。

更に刷子、整流子の事故が多い。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

上述した欠点と不都合を解決する為に、流体移送のパイ
プの接合部に１偏平円環状の電動ファンを挿入して、大
型化することを防止すること、及び回転子を半導体駆動
をして、耐用時間を増大せしめることができる。

〔問題点を解決する為の手段〕

第１に円環状の電動機とし、電機子コイルの側方の膨出
部を埋設してプラスチック材により１体に成型している
ので、固定電機子が、移送パイプの接続手段を兼ねるこ
とができ、容積をとらないで設置できる。

第２に、ファンとマグネット回転子が１体となっている
ので、パイプ中にはかかる回転子のみが設けられる。従
って、流体洩れを引起す可能性がない。

第３に３相の半導体電動機となっているので、出力トル
ク、効率ともに良好となる。

〔作用効果〕

前述した本発明の構成によると、構成が簡素化され、容
積効率が良好で、出力トルクが大きく、効率のよい電動
軸流ファンを得ることができる。又軽量、廉価に作るこ
とができる。

〔実施例〕

次に、本発明装置を第１図以下に示す各実施例につき詳
細を説明する。同図面中の同一記号のものは同一部材を
示すので、その説明は省略する。第１．第二図を併せて
説明する。第１図（α）は、第二図（−）の正面図を矢
印り方向よりみた図である。

第２図（りにおいて、カップ状の部材／ａの外周には、
ファン３α、３ｈ、・・・の基部が固定され、それ等の
外端部には、回転子コが固定されている。

回転子＝は、同一記号で第１図（ａ）の側面図に示され
ている。回転子ユは円環状となり、プラスチック材によ
り作られ、その内部に円環状のマグネット回転子が埋設
されている。マグネット回転子の磁極は、記号ユα、２
ｂ、・・・、λｈで示されている。以降は、回転子コを
マグネット回転子コと呼称する。

磁極ユα、コｂ、・・・、コｈは、等しいピッチで異極
が交互、に配設され、外側部が磁極面となっている。図
示していないが内側面には、第３図に記号２１で示す円
環状の軟鋼板が貼殖されて磁路を構成している。

カップ状の部材ｌａの中央部には、回転軸ｌが植立され
ている。カップ状の部材／ａ、ファ７３ｇ、３ｈ、・・
・及び円筒ＩＣは、プラスチック成型により１体に構成
されている。

第１，２図（−）の記号りで示すものは、プラスチック
の射出成型により作られた円環で、突出部ざα、ざｂは
、後述する電機子コイルの側面の膨出部を埋設した円環
状のプラスチック部である。円環ｑには、後述するよう
に、電機子コイルが埋設されているもので、固定電機子
となるものである。

円環グの成型時に、軸承支持体１ＩＩＩが作られる。支
持体ｑａの両端は、円環ｌに固着され、その中央部には
、円筒ＩＱが突出（紙面の裏面方向）し、その内部には
、含油軸承（オイルレスメタル）ｌｂが嵌入され、軸承
／ｂＦｃは、回転軸ｌが回動自在に支持されている。

従って、ファン、？ｄ、３ｂ、・・・及びマグネット回
転子コは、円１１１＋に対して回動自在に支持されてい
る。

軸承としては、周知のボールベアリングを使用すること
もできる。又第一図Ｃｂ）に示すようにボール軸承を変
更すると、高価な市販のボール軸承を廉価に作ることが
できる。次にその説明をする。

第２図（ｈ）において、記号クーは、支持体ｌαの中央
部のみを示したものである。これには、円筒ｌ・が植立
されている。

本明細書において、円筒の表現は、その母線方向の長さ
の大きいものを示し、偏平な円筒を円環として表示して
いる。

円筒ｌ・の内部には、内周面が精度良く研磨された金属
円筒９が圧入されている。

カップ状支持体／ａには、ファン、７１１．、？Ａ。

・・・の基部が固定され、その右側には、回転軸ｌ（金
属製）が圧入されている。回転軸／の中央部には、プラ
スチックの円筒／ｄが圧入されている。

記号ＳはＥ　ＩＪングで、回転軸ｌが、支持体ダＣの中
央空孔より右方に脱出するのを防止する為の抑止部材と
なっている。

スチールボール６α、６ｂ、・・・ハ、円筒ｔ　ｒｔの
右側において、回転軸ｌと円筒デとの間を転動し、スチ
ールボール５α、！ｂ、・・・は、円筒／ｄの左側にお
いて、回転軸ｌと円筒ワとの間を転動する。

スチールボールＡａ、ｌ、ｂ、・・・及び夕ａ、Ｓｂ、
・・・は複数個使用され、各スチールボール間には、リ
テーナが介在されている。本実施例のリテーナとしては
、スチールボールＳσ、５ｂ。

・・・ヨリ少し径の小さいプラスチックボールを利用す
ると組立作業が容易となり、又廉価となる。

以上の構成なので、カップ状の支持体／ａ。

ファン３６．３ｂ、・・・は、支持体グα　ｐｃに対し
て回動自在に支持されて目的が達成される。

本発明装置は、外形が円環状となっていることが、１つ
の特徴となっている。かかる特徴を利用して、パイプ中
の空気流若しくは他の流体（ガソリン等）を移送するこ
とができる。

第１図（ｈ）はその構成を示すものである。即ち記号９
．ｇｇ、ざｂは第２図の本発明装置の小型電動ファンで
ある。円環状の固定電機子ｑの外周面には、前述したよ
うにプラ、ス、チック円環゛ｇα、ｒｂが、その成型時
に設けられている。

その両側には、パイプ／／α、Ｉ／ｂの右端及び左端が
嵌合されている。回転ファン、７１１．．７Ａ。

・・・が回転すると、空気流は、矢印Ｂ方向より吸い込
まれ、矢印Ｃ方向に吐出される。従って、パイプ中に空
気流を作り、空気の移送が行なわれる。流体の移送を同
じ手段により行なうこともできる。

図面より推定されるように、パイプと殆んど同径で、偏
平な電動ファンを得ることができて、パイプ間の接続手
段ともなり、容積効率がよく、流体のパイプ中の移送手
段として最適のものが得られる特徴がある。

次に、第３図のマグネット回転子ユ及び固定電機子とな
る円環ダの展開図について説明する。

第３図において、３相の電機子コイルは、実線で示すコ
イルｉ、ｙａ、／、ｙｂ、ｎ＝、ｉｐｂ、ｉｓａ。

１５ｂ及び点線で示すコイル／１１１Ｑ　、　／Ａ　ｂ
　、−、ＩＡｆである。本実施例では、点線で示すコイ
ル／６ｇ　、　／Ａ　ｂ　、・・・、ＩＡｆは除去して
もよいので除去しである。かかる手段によると、コイル
とコイルが重なることが避けられるので、側方への膨出
が小さくなり、又コイルの装着が容易となる効果がある
。

記号／７で示すものは、珪素鋼板を、積層固化した磁心
であるが、その詳細が第Ｓ図に示されている。

第Ｓ図において、図示の形状に打抜き加工された珪素鋼
板が複数枚重ねて固化され、スロット／？＆、／？Ｍ、
・・・、／りｌが設けられる。かかるスロットは、第３
図でも同一記号で示されている。

スロット／？　ｌ　、　ｌ’ｌ　ｇ及び／？　Ｍ　、　
／７　ｅ及び／’ｌｄ。

／？−及び／７ｆ、／り１及び／？　Ａ　、　／７　ｉ
及び／７ノ。

／７　ｋ　Ｋは、それぞれ電機子コイル１３　ａ及び／
９　ａ及び／Ｓα及び／３　Ａ及び／’Ｉ　ｂ及びｉｓ
　ｂが装着されている。

上述した装着により、側面にコイルの膨出部ができるが
、これを含んで、磁心／りとともにプラスチック材によ
り円環状に成型されて固定電示す円環状膨出部は、上記
したコイルの膨出部となっているものである。Ｙ型結線
となっているので、３本の端子／ｌ　ｇ　、　／ｒ　Ａ
　、　／ｌ　ｅは、第２図（りにおいて端子／ｇとして
表示されている。

マグネット回転子コは、矢印イ方向に駆動され、第一図
（−）のファンｊ”、３ｈ、・・・とともに回転するも
のであるが、第６図につきその説明をする。

第を図において、記号Ｅ、Ｆ、Ｇで示すものは、３相の
位置検知装置で、例えば、電機子に固定したホール素子
により、マグネット回転子の磁界によるホール出力が利
用される。かかる出力を矩形波に整形したものが、出力
端チェ。

コ、コルより出力され、これが、第７図のタイムチャー
トにおいて、それぞれ電気信号３０α、３０ｂ及び３／
　ａ、、？／Ａ及び、？ｕ　ｔｘ　、　３λｂで示され
ている。

これ等は互いに電気角で１１０度の位相差を保持してい
る。

位置検知装置は、他の周知の手段でも上述した電気信号
を得ることができるものである。

端子評、コ、ムの出力は、反転回路２６ａ、ムｂ、コｌ
、ｅを介し、若しくは介することなく、図示のように、
アンド回路コア１１．コクｂ、・・・１２りｆＫ大入力
れている。

従ってアンド回路コア１１の出力は、第７図のタイムチ
ャートの電気信号Ｊ、？α、　ｊ、？　ｂのようになり
、パルス巾は、電気角で７２０度となる。パルス間の間
隔はコｅｏ度である。今後の上述した角度表示は、すべ
て電気角により表示する。

、他のアンド回路コア　Ａ　、　、２？　ｅ　、コアｄ
、λ７　ｇ　、　２７ｆの出力は、第７図のタイムチャ
ートのそれぞれ電気信号３９　ｇ　、　３’ｔ　Ａ及び
ｘａ及び３Ａ　ａ　、　３１．　Ａ及び１７７Ｇ、、７
りｂ及び、Ｍ　ａ　、　３１　Ａ　（７）ようニする。

反転回路コＡ　ｄ　、　２Ａ　ａ　、　２１　ｆの作用
により、アンド回路コクａ、ニアｂ、コクＣの出力のあ
る間だけ、反転回路２Ａ　ｄ　、　２４　ａ　、　２４
　ｆを介してトランジスタＸ　ａ　、　Ｘざｈ　、ｘａ
は、それぞれ導通し、又アンド回路コクｄ、コアー、−
りｆの出力のある間だけ、トランジスタ２ｇ　ｄ　、　
２１　ｇ　、　２ざｆはそれぞれ導通する。記号コ９は
正電圧端子である。

従って、電機子コイル／、３．ＩＱ、／！は、整流子電
動機におけるＹ型結線の場合と全く同様な通電制御が行
なわれて駆動トルクが発生して回転する。電機子コイル
／３．　／ＩＩ、　／！を△結線を行なって、同様な通
電を行なっても同じ効果がある。

電機子コイル／３１／ダ、／左は、第３図の電機子コイ
ル／３　ａ　、　／、？　ｂ及び／１ｌＣｌ　、　／９
　ｂ及びｉｔ　ａ　、　ｙｓｂをそれぞれ表示している
ので、第３図に示す電動機のマグネット回転子コは矢印
イ方向に回転する３相の半導体電動機となる。

第３図の記号ｇ、Ｆ、Ｃ；は前述したホール素子で、円
環ｑに埋設され、磁極２ａ、２ｈ　・・・に対向してい
る。

ホール素子ｇ、Ｆ、Ｇ間は電気角で７２０度離間口、ホ
ール素子Ｅは、電気角で３θ度だけ、電機子コイル／、
３　ａの右側の導体部より左方にずれて配設されている
。

ホール素子Ｅ、Ｆ、にを含む第６図の回路の点線により
左側の回路は、ＩＣ化された市販のものを利用すること
ができる。この場合には、ＩＣ化された回路を円環ｑに
埋設して使用することができ、その端子（第２図（α）
において記号／ｇで示したもの）は６本となり、そ、れ
ぞれは、トランジスタ２１１１　、　ＨＡ　、・・・の
ベースに接続される。又第２図（ａ）の端子ＩＯは、ｔ
Ｃ化された回路の正負の電源入力端子となるものである
。

ホール素子Ｅ、Ｆ、Ｇは他の周知の位置検知素子でもよ
く、又３相ステツプモータと同じ原理で起動し、その後
は電機子コイルの誘導出力を位置検知出力としても目的
が達成される。

第７図は、自動車のカーエアコンに本発明装置を利用し
た例である。即ち、矢印Ｕ方向より、加熱された空気が
、シロッコファン１９により吸入され、右方に排出され
る。パイプ２７）　ａ　、　Ｊ　ｂは、運転席の左右に
熱風を吹出す為のパイプで、矢印２２　ａ　、　ｕ　Ａ
の方向に吹出されている。

後部座席は、パイプＵ／　ａ　、−７ｂを介して、矢印
ｎａ、ｕＡの方向に熱風が吹出される。前部座席は、充
分な量の熱風が得られるが、後部座席は、パイプの抵抗
の為に充分な量の熱風が得られない欠点がある。

本発明装置（点線評で示す）を中間のノくイブに装着す
ると、熱風は吸入されて、右方に排出されるので、後部
座席まで充分な熱風を送ることができる効果がある。

〔発明の効果〕

以上の説明で理解されるように、本発明装置によれば、
流体移送のパイプの中間に装着して、流体を１方向に移
送することができ、しかも小型、偏平、軽量、廉価に構
成でき、半導体化されているので耐用期間が長く、出力
トルクが大きく、効率のよい電動軸流ファンが得られる
効果がある。

従って、カーエアコン、工場の液体の移送に利用して効
果著しきものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の側面図及びその利用例の説明図
、第一図は、本発明装置の正面図及びボール軸承の説明
図、第３図は、マグネット回転子と電機子の展開図、第
７図は、本発明装置をカーエアコン装置に利用したとき
の説明図、第Ｓ図は、電機子の磁心の説明図、第６図は
、電機子コイルの通電制御回路図、第７図は、同じくそ
の各部の電圧のタイムチャートをそれぞれ示す。 ｌ・・・回転軸、　　　／ａ・・・カップ状部材、ｔｂ
…軸承、　　　コ、コａ、コｂ、・・・、コ＾・・・マ
グネット回転子、　　３ｍ、３Ａ、・・・、３ｆ・・・
ファン　　　ｌｌａ、ｌ１ｍ・・・軸承支持体、ダ・・
・円墳ン、　　ｇｏ、ｔｂ・・・円環、　　　？・・・
金属円筒、　　／／　ｇ　、　／／　ｂ−・パイプ、　
　　２ｉ・・・軟鋼円環、　　／　ｅ　、　／　ｄ　・
・・円筒、　　！ａ。 ｊ−Ａ、６１１，６Ａ−Ｑ・スチールボール、ｇ、Ｆ、
Ｇ・・・ホール素子、　　／θ、　１ｇ・・・端子、／
、？　ａ　、　／３　ｂ、　、　／９　ｍ　、　／４（
ｂ　、　／！　ａ　、　／ｊ　Ａ　、　／Ａ　（１。 ／Ａ　Ａ　、・・・、　／Ａｆ　、　／、３．　／グ、
　／ｊ・・・電機子コイル、１７・・・磁心、／りａ　
／りｂ　・・・　／？　ｌ・・・スロット、　　１９・
・・シロッコファン、　　２Ｄｔｘ、２０ｂ。 λ／　ａ　、　ｕ／　Ａ・・・パイプ、　　２４１・・
・本発明装置、２６α゛、、　Ｊ／、　Ａ　、・・・、
ムｆ・・・反転回路、　　　２７ａ。 ｕ？　Ａ　、・・・、２７ｆ・・・アンド回路、　　２
９・・・電源正端子、　　ｘｉ、２ｔｒｂ、・・・、２
ｔｆ・・・トランジスタ、　　３０　ａ　、　、７０　
Ａ　、　、？／α、　３１　ｂ　、　、？コα２，７コ
ｂ・・・ホール出力波形、　　３コα、　Ｊ２　ｈ　、
　、？、？　ａ　、　、？、？Ａ　、　３’Ａ　ｅＬ　
、　３４’　Ａ　、　３３　ａ　、　３Ａ　ａ　、　３
Ａ　ｂ　、　、？？　Ｑ　、　３７Ａ　、　３１　ａ　
、　３１　ｂ−・・アンド回路２７　ａ、　２りＡ　、
　ＨＨＨｌ、２７ｆの出力波形。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基部がカップ状部材に固定されるとともに、他端が円環
   の内側に固定された複数枚のファンをプラスチック材に
   より１体に成型した回転ファンと、前記した円環に埋設
   され、隣接するものが異極となる複数個の磁極面が外側
   にある円環状のマグネット回転子と、前記したカップ状
   部材の中央部に植立された回転軸と、マグネット回転子
   の外周と僅かな空隙を介して内周部が対向して、本体に
   固定されたプラスチック成型体よりなる円環状の固定電
   機子と、該固定電機子に両端が固定され、中央部に前記
   した回転軸を回動自在に支持する軸承部材が固定された
   軸承支持体と、前記した固定電機子に埋設されるととも
   に複数個のスロットを内周面に備え、珪素鋼板を積層固
   化して作られた円環状磁心と、前記したスロットに装着
   された３相の電機子コイルと、前記した固定電機子の内
   周面の所定の位置に埋設された位置検知素子と、前記し
   た固定電機子の外側面に突出した電機子コイル部を埋設
   するとともに、流体移送パイプの取付案内部材を兼ねる
   円環状膨出部と、位置検知素子の出力により、マグネッ
   ト回転子の回転位置を検出し、検出された位置検知出力
   により電機子コイルの通電を制御して、マグネット回転
   子に１方向のトルクを発生せしめて、３相の直流電動機
   として駆動せしめる電機子電流制御回路とより構成され
   たことを特徴とする電動軸流ファン。