JPS63274394A - ブラシレスｄｃフアンモ−タ - 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〕 この発明は、各種電子機器等の冷却に用いられるブラシ
レスＤＣファンモータに関する。更に詳しく述べると、
ロータの磁極検出用として使用している半導体磁電変換
子を温度検出用としても兼用し、その出力によりインペ
ラ付き永久磁石ロータの回転数を制御し、冷却される側
の電子機器の内部温度に応じて風量調節を自動的に行え
るファンモータに関する。

（従来の技術〕 各種電子機器では、その内部温度の上昇を防ぐためファ
ンが取り付けられる場合が多い、これらのファンの多く
は、モータのロータにインペラ（羽根）を取り付は回転
させ、これにより外部から冷気を吸入したり、あるいは
温度上昇した内部空気を排出して外部の冷気を内部に循
環させることにより温度上昇を防止している。

通常、電子機器を動作させている状態ではファンモータ
が常時オン状態にあり、電子機器内部の温度に関係なく
冷気を循環させる構成が採られている。

ところがこのような構成は、電力の無駄が多く、またフ
ァンの回転による騒音が常に発生し周囲環境を悪化させ
ている。通常、電子機器の熱設計では、夏季等周囲温度
が最も高く且つ負荷条件が最も重く機器内発熱量が最も
大きい最悪条件で機器内温度が電子部品の許容温度以下
になるようになされる。従って冬季等周囲温度が低かっ
たり軽負荷の条件下では、無駄な電力が消費され、しか
も騒音が大きく且つモータの寿命が短くなることにもな
る。

このような問題を解決するため、ファンモータの外部に
サーミスタ等の温度検出素子を配置して電子機器内の温
度を検出し、それに応じてファンモータをオン・オフ制
御する構成が提案された（特開昭５９−１８５８９５号
参照）。

ここではサーミスタで検出した機器内温度が基準値より
低い時はファンをオフにし、基準値を超える場合はファ
ンをオンにして機器内温度を制御するように構成されて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような従来技術は、省電力、低騒音、長寿命化等の
点で確かに好ましいものである。しかしこの従来技術で
はサーミスタ等の温度検出素子を別に必要とし、しかも
その温度検出素子をファンモータの外部に設けている。

従ってモータには外部端子を設け、リード線等で温度検
出素子と接続する必要が生じる。実際に電子機器等に取
り付ける際には、温度検出素子の固定やリード線の引き
回し等の問題が生じ、取り付けが煩瑣となる欠点がある
。

この発明の目的は、サーミスタなど特別な温度検出素子
を外付けすることなく、冷却すべき電子機器等にモータ
ケースを取り付けるだけで温度検出とそれに基づく回転
数制御など行うことができるブラシレスＤＣファンモー
タを提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

ブラシレスＤＣモータにおいてロータの回転位置を検出
する半導体磁電変換子は、半導体材料からなるため、か
なり大きな温度係数を持ち温度変化に応じて出力電圧が
変化する。この発明は、このように半導体磁電変換子の
出力電圧の変化から温度を検出できる点に着目し案出さ
れたものである。

、即ちこの発声は、ロータの回転位置を検出する半導体
磁電変換子が、被冷却機器側に面して開放された状態で
設けられており、且つロータの磁極検出用としてのみな
らず温度検出用としても兼用されており、その出力電圧
を基準電圧と比較してロータの回転数を制御する自動風
量調節回路を組み込んだブラシレスＤＣファンモータで
ある。

〔作用〕

ブラシレスＤＣファンモータとしての基本的な動作は従
来のものと同様である。つまりインペラ付き永久磁石ロ
ータの回転位置が半導体磁電変換子により検出され、そ
れに基づき駆動回路で複数のステータ・コイルへの通電
を切り換えロータを回転駆動する。これによってインペ
ラが回転し空気の流れが形成される。

前述のように磁電変換子は半導体材料からなるため、か
なり大きな温度係数を持つ。つまりその出力電圧は周囲
温度に応じて変化する。この発明では半導体磁電変換子
の出力電圧を温度検出用にも使用し、基準電圧と比較し
てロータの回転数を制御する。この制御は、オン・オフ
制御式でもよいしアナログ的に連続制御してもよい。何
れにしても検出温度が低い場合にはモータの回転動作を
停止させるか或いは低速回転とし、検出温度が高くなっ
た時に高速回転にする。

半導体磁電変換子は、その本来の機能はロータの磁極検
出用であるから、ロータの洩れ磁束を検出できるように
その近傍に設置する必要がある。その位置で被冷却機器
の温度を検出できるようにするため、ケーシングに工夫
が施され被冷却機器側に面して開放させて、その近傍の
空気が自由に流入できるようになっている。

〔実施例〕

第１図はこの発明に係るブラシレスＤＣファンモータの
一実施例を示す説明図である。このブラシレスＤＣファ
ンモータは、半導体磁電変換子としてホール素子を１個
使用したアウターロータ型の２極モータを２相ユニポー
ラ駆動した例である。

モータ本体１０は、２極に着磁された永久磁石ロータ１
２と第１および第２のステータヨーク１４．１６及びそ
れに装着されたステータ・コイル１８．２０を備え、破
線丸印で示す位置にホール素子２２が組み込まれる。

このホール素子２２は回路的には第１図左端に示されて
いるように抵抗Ｒ２と直列に接続されて所定の電圧＋Ｖ
が印加され、その出力が増幅器２４で増幅されて論理回
路２６に印加される構成である。論理回路２６ではモー
タの回転状態に応じた信号を作成し、コイル１８．２０
と直列に接続されているパワートランジスタ２８．３０
を交互に駆動してコイル１８．２０への通電を切り換え
る構成である。なおダイオードＤはトランジスタ１８．
２０の逆電圧保護用である。

ロータ１２には、図示されていないがインペラが取り付
けられ、その回転により空気の流れを生じさせる。この
ようなブラシレスＤＣファンモータの基本的な構成は従
来のものとほぼ同様であると言ってよい。

その回転動作について節単に述べれば次の如くである。

第１図に示す状態において、ホール素子２２はロータ１
２のＮ極を検出しているので、パワートランジスタ２日
がオンとなり、コイル１８が励磁され第１のステータヨ
ーク１４はＮ極が生じる。ロータ１２のＮ極と第１のス
テータヨーク１４のＮ極との反１８力により、矢印で示
すように反時計方向に回転する。約１８０度、厳密には
ホール素子２２がロータ１２の磁極Ｎ極からＳ極を検出
した瞬間から次にＮ極を検出するまでの間、トランジス
タ２８がオフし同時にトランジスタ３０がオンとなり、
コイル２０が励磁され第２のステータヨーク１６血Ｎ極
が生じる。引続きロータ１２のＮ極と第２めステータヨ
ーク１６のＮ極の反ｔ８により同″じく反時計方向に連
続的に回転する。以下同様にしてモータは回転を続ける
。

さてこの発明の特徴は、半導体磁電変換子であるホール
素子２２が、単にロータの磁極尋食出用として機能する
ばかりでな・べ、温度検出用としても兼用させている点
にある。このためこのホール素子２２は、第１図では明
らかで巳よなし１が実際に組み込む場合には被冷却機器
側に面して開放された状態で設けられ、被冷却機器側の
空気がそのホール素子２２に達するような構造とされる
。そして前記ホール素子２２の出力力（自動風量調節回
路４０に供給され、それにより温度制御が行われる。

この実施例ではホール素子２２の出力電圧と、抵抗Ｒ１
，Ｒ３で分圧された基準電圧と力（＝呉差増幅器４２に
印加され、そこで誤差電圧を増１ｔｌｉし、コンパレー
タ４４に印加する。コンパレータ４４の他方の入力端子
には三角波発振器４６からの三角波信号が供給され、Ｐ
ＷＭ変調（ノマルス幅変１）を行い、トランジスタ４８
で増ＩＩして前述の論理回路２６にＰＷＭ出カイ言号を
（共給する構成である。

ホール素子２２は半導体材料でできており、そのために
かなり大きな温度係数を持っている。

例えばＩ　ｎｓｂを素材とするホール素子では、２％／
℃程度の負の温度係数がある。従って冷却すべき機器内
部の温度が上昇すれば、ホール素子２２の出力電圧はそ
の温度係数に応じて低下する。ホール素子２２の出力電
圧が低下すれば、誤差増幅器４２の出力が大きくなり、
コンパレータ４４からの出力電圧のパルス・デユーティ
のハイの期間が長くなる。これによって論理回路２６の
出力信号を制御しパワートランジスタ２８．３０のオン
期間を長くする。コイル１８．２０に印加される平均電
圧が上昇するためモータの回転数が高くなり、それに比
例して風量が増加しファンの冷却能力が上昇する。被冷
却機器内の温度が下がった場合には、これと逆の現象が
生じ、モータの回転数が低下し風量が減少する。

このようにしてモータ内部の半導体磁電変換子の温度係
数を利用して温度検出し温度調節機能を持たせることが
でき、極めてコンパクトに組み上げられることになる。

さて実際には半導体磁電変、電子を組み込む構成が問題
となる。その組み込み方によっては被冷却機器内部の温
度を正確に測定できなくなる場合が生じるからである。

そこでこの発明では、ホール素子が基本的にはロータの
磁極検出用として作用するためロータの近傍に設けられ
ると共に、同時に温度検出用としても機能させるため被
冷却機器側に面して開放された状態で取り付けられる。

その例を第２図および第３図に示す、環状の永久磁石５
０を備えたロータ１２は周囲にインペラ５２が取り付け
られており、軸５４により回転自在に支承されている。

永久磁石５０の内側にはステータ５６が配置される。こ
れらはケース５８上に組み立てられ、それに近接して各
種電子回路を組み込んだプリント基板６０が設けられる
。

第２図に示す実施例では、永久磁石５ｏの側方にホール
素子２２が設けられ、その周囲はケース５８と一体にな
っているカバー６２によって覆われる。ホール素子２２
のリードはプリント基板６０と接続される。つまりこの
実施例ではホール素子２２の下端側はケースで覆われて
おらず被冷却機器側（この実施例では図面下側）が開放
されていて、その内部の空気が自由に入り込めるように
なっている。磁極検出はロータ磁石５０の外側から行い
、しかも筒状のカバー６２がモータ本体内の発熱による
影響を遮断するようにしてホール素子２２で冷却すべき
個所の空気の温度を検出できるようになっている。

第３図に示す実施例は、漏洩磁束等の理由により永久磁
石５０の外周にバンクヨーク６６が必要な場合である。

ここではケース５８の底部に開口６８を形成し、ホール
素子２２が被冷却機器側に面して開放されていると共に
、ホール素子２２を磁石５０の下端面に近接して配置し
ている。

以上好ましい設置例について述べたが、ホール素子の設
Ｍ杖態はこのような例のみに限られ　４るものではない
ことは無論である。

ファンモータのモータ本体、の構造やその駆動方式等も
特に前記実施例に限定されるものではなく、半導体磁電
変換子を磁極検出に用いている全てのタイプのファンモ
ータに適用しうる。

更に風１１ｉ１節も回転数の連続制御のみならず回転の
オン・オフ制御にも適用できる。

【発明の効果〕

この発明は上記のように半導体磁電変換子をロータの磁
極検出用としてのみならず温度検出用としても゛兼用し
たから、別にサーミスタのような温度検出素子を外付け
する必要がなく、部品点数が少なくコストダウンを図れ
るし、ケースに組まれたファンモータを被冷却機器に取
り付けるだけで温度検出とそれに基づく自動風量調節が
行なえるため極めて使用し易くなる。

勿論自動的に風ｆ！！１１節が行われるため、省電力化
が図られるし、騒音も低くまた長寿命化できる等の利点
があることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本構成の一例を示す説明図、第２
図はこの発明に係るブラシレスＤＣファンモータの一実
施例を示す断面図、第３図はこの発明の他の実施例を示
す断面図である。 ｌＯ・・・モータ本体、１２・・・ロータ、１４゜１６
・・・ス５−−タ、１８．２０・・・コイル、２２・・
・ホール素子、２４・・・増幅器、２６・・・論理回路
、４０・・・自動風量調節回路、４２・・・誤差増幅器
、４４・・・コンパレータ、４６・・・三角波発振器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　半導体磁電変換子によりインペラ付き永久磁石ロ
   ータの回転位置を検出し、その出力信号に基づいて複数
   のステータ・コイルへの通電を切り換えロータを回転駆
   動するブラシレスＤＣファンモータにおいて、前記半導
   体磁電変換子は被冷却機器側に面して開放された状態で
   設けられ、且つロータの磁極検出用のみならず温度検出
   用としても兼用され、その出力電圧を基準電圧と比較し
   てロータの回転数を制御する自動風量調節回路を具備し
   ていることを特徴とするブラシレスＤＣファンモータ。