JPH02223354A

JPH02223354A - 自動車用送風機のファンモータ

Info

Publication number: JPH02223354A
Application number: JP1042727A
Authority: JP
Inventors: Takenosuke Sano; 佐野　竹之助; Keiichi Koike; 恵一小池; Hajime Sato; 肇佐藤; Toshihiro Kimura; 俊広木村; Yutaka Enokido; 榎戸　豊
Original assignee: Calsonic Corp; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd; Marelli Corp
Priority date: 1989-02-22
Filing date: 1989-02-22
Publication date: 1990-09-05
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JP2543977B2; US5070267A

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】［発明の目的コ（産業上の利用分野）本発明は、自動車用に用いられる送風機に関し、特に回
転数制御装置を内蔵したファンモータを有する送風機に
関する。

（従来の技術）自動車用の送風機は、ファン、ファンモータ、及びファ
ンモータの回転数を制御する制御装置から構成されてい
る。この制御装置として近年パワートランジスタが多用
されており、従来用いられていた抵抗体による回転数制
御方式に比べて、無段階の回転数制御ができ商品性の向
上が図られてきている。ところが両方式では発熱量が大
きいことから、放熱用のヒートシンクにパワートランジ
スタを取付けて、さらにこのヒートシンクを空気流のあ
る場所に取付は冷却しており、特に空気調和装置用ファ
ンモータに使用する場合はユニットケース内の空気通路
に臨ませることによりパワートランジスタあるいは抵抗
体を冷却するようにしている。

自動車用ファンモータのパワートランジスタの制御装置
は、特開昭６０−１４８，１５４号公報、実開昭６３−
１５３，５４２号公報などに開示されている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、近年の自動車用送風機の開発を進めるに際し
、高風量化が重要な開発課題となっており、一方、自動
車の開発にあっては、操作性等の改善を図るために車両
部品の電動化が進められている。

ところが、上記自動車用送風機の高風量化を図るために
はファンモータの容量を大きくする必要があり、これに
よって益々バッテリあるいはオルタネータの容量が不足
するため、車両部品の電動化を進める上で大きな隘路と
なっている。したがって、ファンモータの容量を大きく
することなく高風量化し得る新たな手段を開発する必要
があった。

このような新規な制御方法として、従来より知られてい
るＰＷＭ　［パルス・ウィドス会モジュレイション、（
パルス幅変調）］をファンモータの回転数制御に適用し
て、省電力化を図ることも試みられたが、パルス発生に
よるラジオノイズの問題を解消することができず、現在
ＰＷＭ制御による回転数制御を実用化したものはない。

そこで、本発明者らは、自動車用送風機の高風量化と省
電力化を図るべくＰＷＭ制御による回転数制御を前提と
して鋭意研究した結果、自己発熱量が極めて小さいとい
うＰＷＭ制御装置の特徴に着目して、回転数制御装置は
ユニット内の空気通路に臨ませることにより冷却すると
いう従来の固定観念を打破し、ＰＷＭ制御装置の配置を
考慮すればラジオノイズの問題は解消することができる
ことを見出だし、本発明に至った。

本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされ
たものであり、自動車用送風機の高風量化と省電力化を
図ることを目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）上記目的を達成するための本発明は、一端にファンが取
付けられるシャフトをケーシング内に回動自在に設け、
前記ケーシング内に設けられたマグネットの磁界を切っ
て回転するアマチュアを前記シャフトに取り付けると共
に、電流を供給するブラシが摺接するコンミュテータを
前記アマチュアに接続し、前記ブラシを保持するブラシ
ベースを前記ケーシングに取り付けてなるファンモータ
において、前記ブラシによって供給されるファンモータ
の電圧をパルス幅を変えることにより可変させるパルス
幅変調装置を、前記ケーシングに内設したことを特徴と
する自動車用送風機のファンモータである。

また、パルス幅変調装置は、金属製基板上に形成すると
共に、ブラシベースに取付けることが好ましい。

さらに、パルス幅変調装置とブラシベースとの間に放熱
板を介装することも可能である。

（作用）このように構成した本発明にあっては、ファンモータの
回転数をパルス幅変調装置により制御していることから
、電力損失を低減することができ、省電力化を図ること
が可能となる。

さらに、パルス幅変調装置を金属製基板上に形成し、ブ
ラシベースに取付ければ、ラジオノイズの原因となる電
気線を短くすることができ、ラジオノイズを防止するこ
とが可能となる。

また、金属製基板及び放熱板によってパルス幅変調装置
の自己発熱を、ケーシング内に放散させることができ、
パルス幅変調装置の冷却を適確に行なうことができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す半断面図、第２図は
、同実施例のパルス幅変調装置、放熱板、及びブラシベ
ースを示す分解斜視図、第３図は、同実施例の電気回路
を示す回路図、第４図は、同実施例のファンモータを使
用した場合及び従来のパワートランジスタを使用した場
合におけるモータ端子電圧と電力損失との関係を示すグ
ラフ、第５図は、同実施例及び従来のパワートランジス
タを使用した場合におけるユニット内の風量と騒音との
関係を示すグラフ、第６図は、同実施例及び従来のパワ
ートランジスタを使用した場合における風量とユニット
内の静圧との関係を示すグラフ、第７図は、同実施例及
びパルス幅変調装置をファンモータの外部に設置した場
合における入力信号の強さと出力レベルとの関係を示す
グラフである。

まず、本実施例のファンモータは、自動車用空気調和装
置のインテークユニットに設けられるファンを作動させ
るモータであって、図示していないが、インテークユニ
ットは車室内空気導入口と、車室外空気導入口と、それ
らを選択切換えるインテークドアを有するインテークボ
ックスから空気を空気調和装置に導入し調和空気を車室
内へ吹出すためのものである。

第１図に示すように、円筒形状のケーシング３内の周方
向にマグネット４が設けられている。このマグネット４
の磁界を切って回転するアマチュア５が取付けられたシ
ャフト２は、ケーシング３に軸受１３．１３を介して回
動自在に設けられている。

また、シャフト２には、前記アマチュア５に巻回された
コイル１４に電気的に接続されたコンミュテータ７が取
付けられており、さらにこのコンミュテータ７に摺接し
て電流を供給するブラシ６がブラシベース８に設けられ
ている。このブラシ６は、第２図に示すように、ブラシ
ベース８と一体的に成形されたブラシホルダ１５内に収
容されており、ばね１６によって前記コンミュテータ７
側に付勢されている。したがって、このブラシ６に供給
された電流は、コンミュテータ７からアマチュア５に巻
回されたコイル１４に供給されることとなり、これによ
ってシャフト２が回転することとなる。

前記ケーシング３には、このケーシング３内に設けられ
た種−々の構成部品を冷却するために、２つのエンドブ
ラケット３ａ、３ｂにそれぞれ冷却風口９．９が形成さ
れている。一方、ファンモータのシャフト２の上端には
ファン１が取付けられており、ケーシング３を自動車用
空気調和装置のインテークユニット１７に形成されたフ
ァンモータ収容部１８に圧入することによって、ファン
モータがインテークユニット１７に装着されるようにな
っている。

ここで、インテークユニット１７のファンモータ収容部
１８の底部には、ファンによって吸入され吐出されたイ
ンテークユニット１７の下流側の空気をファンモータ内
に案内して冷却する冷却パイプ１９が形成されており、
この冷却パイプ１９から導入した空気は、ケーシング３
のファンが取付けられていない側、第１図では下部に穿
設された前記冷却風口９から導入され、ケーシング３内
の構成部品を冷却した後に、ケーシング３の上部に穿設
された冷却風口９から再びインテークユニット１７内に
帰還するようになっている。このような冷却風口９゜９
は、上述した実施例の如くインテークユニット１７に設
けられた冷却パイプ１９によって空気を導入する方法に
限定されることはなく、例えば、自然冷却によってモー
タケーシング３内を冷却するように構成することも可能
である。また、定格出力が小さい場合は冷却風を導入し
なくても良い。

本実施例においては、第１図及び第２図に示すように、
前記ブラシベース８の裏面に、ブラシ６に供給する電流
の電圧をパルス幅を変えることによりその平均電圧を変
化させるパルス幅変調装置、いわゆるＰＷＭ装置１０が
取付けられている。このＰＷＭ装置１０は、第３図に示
すように、ＰＷＭ回路２５、ツェナダイオード２０、電
界効果トランジスタ２１等を主な部品として構成された
回路からなり、これらの部品は、第２図に示す金属製基
板１１上に取付けられている。このようにＰＷＭ装置１
０を取付けた基板１１を金属材料により構成することに
よって、この基板１１が、ＰＷＭ装置１０の特に電界効
果トランジスタなどから発生する自己発熱を伝導して冷
却に供する機能と、このＰＷＭ装置１０から発生するノ
イズを遮断する機能を発揮することとなる。本実施例に
おいては、ＰＷＭ装置１０を構成する部品の冷却効果を
さらに確実なものとするために、第２図に示すように、
放熱フィン２２を有する放熱板１２を、前記ブラシベー
ス８と金属製基板１１との間に介装している。そして、
これらブラシベース８、放熱板１２及び金属製基板１１
は、ボルト２３．２３により締結されるようになってい
る。　前記ＰＷＭ装置１０に送信されてパルス幅を決定
する制御信号は、第３図に示す如く、自動車用空気調和
装置の制御手段２４から発せられるようになっている。

すなわち、オートエアコンなどにおいては、設定温度、
目標吹出口温度等から演算されたファン回転数に制御す
るために、前記自動車用空気調和装置の制御手段２４か
ら、相当する大きさの制御信号がＰＷＭ装置１０に送信
され、これによってファンモータの端子間に印加する電
圧のパルス幅を変調する。本実施例においては、ＰＭＷ
駆動により電界トランジスタにおける電力損失が最も小
さくなるようにしている。

次に、本実施例の作用について説明する。

このように構成した本実施例にあっては、ファンモータ
の回転数をＰＷＭ装置１ｏにょ゛すＰＷＭ制御すること
によって電力損失を低減することができ、省電力化を図
ることが可能となる。第４図は、ファンモータの端子間
の電圧と電力損失との関係を示しており、同図から明ら
かなように、従来のパワートランジスタに比較して最大
的５５Ｗの低減を図ることができた。従来この電力損失
は熱に変えられていたので、空気調和装置の熱負荷にな
っていたがこれもまた低減することができる。

また、このＰＷＭ装置１０をモータのケーシング３内に
設けているため、従来ユニット内に設けていたパワート
ランジスタなどの制御装置を設置する必要がなくなり、
ユニット内の通気抵抗が低減することによって自動車用
空気調和装置の高風ｍ化を実現することが可能となる。

第５図は、ユニット内の風量に対する騒音を測定したも
のであり、第６図は同じくユニット内の風量に対するユ
ニット内の静圧を測定したものである。この測定から明
らかなように、パワートランジスタをユニットの空気通
路内に設置すると（グラフ中「×」で示す）、設置しな
い場合（グラフ中ｒＯＪで示す）に比較して騒音が高く
、しかも静圧が低い結果となっている。すなわち、本実
施例の方が、騒音及び高風量化の点で有利なものとなっ
ている。

さらに、ＰＷＭ装置１０の回路部品を金属製基板１１上
に取付けて、この基板１１をブラシベース８の裏面に取
付けているため、ラジオノイズの原因となる電気線を短
くすることができると共に、さらに金属製基板Ｈによっ
てノイズを遮断することができ、ラジオノイズの発生を
防止することが可能となる。第７図に示すように、ＰＷ
Ｍ装置をケーシング外に設置した場合（図中「×」にて
示す）には、入力信号レベル（図中「Δ」印にて示す）
が高い領域において入力信号とＰＷＭノイズ（「×」印
にて示す）の比が大きく取れないが、本実施例（図中「
○」にて示す）のようにＰＷＭ装置をケーシングに内設
すると、パックグランドノイズ（図中「・」印にて示す
）と同じでありノイズの問題は解消された。

また、金属製基板１１及び放熱板１２によってＰＷＭ装
置１０の自己発熱を、冷却風が循環するケーシング３内
に放散させることができ、ＰＷＭ装置１゜の冷却を適確
に行なうことができる。

尚、金属基板構造は、金属ベース上（二絶縁層を設け、
その上に銅箔（配線層）があり、半導体チップが半田付
されている構造となっている。金属基板では配線層の下
に金属板があるため静電界遮蔽及び電流により磁界が発
生し、電流変化により磁界が変化しても磁界が遮蔽され
た状態となっているた、め、ノイズの発生が極めて低（
ＰＷＭ装置をケース内に設置することと共により効果的
にノイズの放射を防止することができる。

本発明は、上述した実施例に限定されることなく、その
要旨を越えない限り種々の変形例が考えられる。例えば
、ブラシベースと金属製基板との間に介装した放熱板は
、ファンモータのケーシング内の冷却能力が大きい場合
には省略しても良く、また、前記実施例にて示したいわ
ゆるドラム型モ−タ以外のモータ、例えばフラットモー
タについても本発明を適用することができる。

また、空気調和装置の車室外に取付けられるモータつま
りコンデンサー及びラジェータを冷却するためのファン
モータにも適用することもできる。

［発明の効果コ以上述べたように本発明によれば、従来適用できなかっ
たパルス幅変調装置を自動車用空気調和装置のファンモ
ータ回転数制御に適用することができ、これによって、
ラジオノイズを防止しつつ、自動車用送風機の高風量化
と自動車の省電力化を図ることができるという実用上多
大な効果を得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す半断面図、第２図は同
実施例のパルス幅変調装置、放熱板、及びブラシベース
を示す分解斜視図、第３図は同実施例の電気回路を示す
回路図、第４図は同実施例のファンモータを使用した場
合及び従来のパワートランジスタを使用した場合におけ
るモータ端子電圧と電力損失との関係を示すグラフ、第
５図は同実施例及び従来のパワートランジスタを使用し
た場合におけるユニット内の風量と騒音との関係を示す
グラフ、第６図は同実施例及び従来のパワートランジス
タを使用した場合における風量とユニット内の静圧との
関係を示すグラフ、第７図は同実施例及びパルス幅変調
装置をファンモータの外部に設置した場合における入力
信号電波の強さ出力レベルとの関係を示すグラフである
。１・・・ファン、２・・・シャフト、３・・・ケーシン
グ、４・・・マグネット、５・・・アマチュア、６・・
・ブラシ、７・・・コンミュテータ、８・・・ブラシベ
ース、９・・・冷却風口、１０・・・パルス幅変調装置
、１１・・・金属製基板、１２・・・放熱板。特許出願人　　　カルソニック株式会社同　　　　　　
日産自動車株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　一端にファン（１）が取付けられるシャフト（
２）をケーシング（３）内に回動自在に設け、前記ケー
シング（３）内に設けられたマグネット（４）の磁界を
切って回転するアマチュア（５）を前記シャフト（２）
に取り付けると共に、電流を供給するブラシ（６）が摺
接するコンミュテータ（７）を前記アマチュア（５）に
接続し、前記ブラシ（６）を保持するブラシベース（８
）を前記ケーシング（３）に取り付けてなるファンモー
タにおいて、前記ブラシ（６）によって供給されるファンモータの電
圧をパルス幅を変えることにより可変させるパルス幅変
調装置（１０）を、前記ケーシング（３）に内設したこ
とを特徴とする自動車用送風機のファンモータ。
（２）　前記パルス幅変調装置（１０）は、金属製基板
（１１）上に形成すると共に、前記ブラシベース（８）
に取付けたことを特徴とする請求項第１項に記載の自動
車用送風機のファンモータ。
（３）　前記パルス幅変調装置（１０）と前記ブラシベ
ース（８）との間に放熱板（１２）を介装したことを特
徴とする請求項第２項に記載の自動車用送風機のファン
モータ。