JPH0652995B2 - Small electric fan device - Google Patents
Small electric fan deviceInfo
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- JPH0652995B2 JPH0652995B2 JP61052663A JP5266386A JPH0652995B2 JP H0652995 B2 JPH0652995 B2 JP H0652995B2 JP 61052663 A JP61052663 A JP 61052663A JP 5266386 A JP5266386 A JP 5266386A JP H0652995 B2 JPH0652995 B2 JP H0652995B2
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Landscapes
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
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の温度センサに室内空気
を還流するブラシレス小型電動フアン及びパソコン,コ
ンピユータの回路の冷却フアンとして使用されるもので
ある。特に局部冷却の小型フアンとして有効である。又
電子回路の冷却フインと1体化して、冷却効果を自然対
流によるものより著しく大きくする部品として構成して
有効な手段を供与できるものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention is used as, for example, a small brushless electric fan for circulating indoor air to a temperature sensor of a car air conditioner and a cooling fan for a circuit of a personal computer or a computer. . It is especially effective as a small fan for local cooling. Further, the cooling fin of the electronic circuit can be integrated with the cooling fin so that the cooling effect can be remarkably increased as compared with the natural convection, and an effective means can be provided.
上述した同じ目的を達成する為に、ブラシレス小型電動
フアンは各種類提案されている。In order to achieve the same purpose as described above, various types of brushless small electric fans have been proposed.
本発明装置と近似した形式のものとしては、径が20ミリ
メートル乃至30ミリメートル位の周知の直流整流子電動
機の回転軸に30ミリメートル〜40ミリメートル位のフア
ンを設けたものである。As a type similar to the device of the present invention, a fan of about 30 mm to 40 mm is provided on the rotary shaft of a known DC commutator motor having a diameter of about 20 mm to 30 mm.
又上述した構成で、ブラシレス電動機としたものがあ
る。Further, there is a brushless electric motor having the above-mentioned configuration.
上述したフアン電動機は、整流子電動機なので、機械的
磨耗部分があり、その耐用時間はみじかく、一般的な要
求である20000時間の寿命とすることが困難となる第1
の問題点がある。Since the above-mentioned fan motor is a commutator motor, it has a mechanically worn portion, its service life is short, and it is difficult to achieve a general demand of 20,000 hours.
There is a problem.
更に機械音の発生を伴なうことが第2の問題点である。Further, the second problem is that mechanical noise is generated.
ブラシレスの電動機とすると、第1,第2の問題点が解
決されるが高価大型となる第3の問題点が発生する。又
1相ブラシレス電動機とすると廉価小型となるが、効率
が著しく劣化する第4の問題点がある。When the brushless electric motor is used, the first and second problems are solved, but the third problem that the cost is increased and the size is increased occurs. Further, if the one-phase brushless motor is used, the price is small and the size is small, but there is a fourth problem that efficiency is remarkably deteriorated.
上述した従来の1相の半導体電動機においては、次の問
題点がある。電気角で180度回転するときの所期と末
期、特に末期においては、逆起電力が零であることに加
えて、磁心が磁気的に飽和することにより、過大な電機
子電流が流れ、トルクに寄与しないジユール損失が大き
くなり、効率の低下を招いている。又飽和しない場合に
おいても、逆起電力がない為に大きい電流が流れている
ので、同じく効率の低下を招いている。The above-mentioned conventional one-phase semiconductor motor has the following problems. At the desired and final stage when rotating 180 degrees in electrical angle, especially at the final stage, the counter electromotive force is zero, and the magnetic core is magnetically saturated, causing an excessive armature current to flow and torque. This causes a large amount of jule loss that does not contribute to the reduction of efficiency. Even when it is not saturated, a large current is flowing because there is no counter electromotive force, which also causes a decrease in efficiency.
一般に形状が細長型となつているので、冷却フインに送
風して冷却効果を高める為に、冷却フインとフアン電動
機を一体化して1つの部品として構成することが困難と
なる第5の問題点がある。Since the shape is generally elongated, there is a fifth problem that it is difficult to integrate the cooling fin and the fan motor into one component in order to blow air to the cooling fin to enhance the cooling effect. is there.
外転型の1相の半導体電動機とした為に、第1,第2,
第3の問題点を解決している。Since it is an abduction type one-phase semiconductor motor, the first, second, and
Solves the third problem.
電気角で180度の通電を行なうことなく、通電の末期の
電気角で40度位の通電を遮断しているので、効率が上昇
して、60%以上となつている。従つて、第4の問題点が
解決されている。Since the electric current of about 40 degrees is cut off at the end of energization without conducting the electric current of 180 degree at the electric angle, the efficiency is increased to 60% or more. Therefore, the fourth problem is solved.
第1図に示すような特殊な構成となつているので、比較
的偏平な電動機とすることができる。従つて、冷却フイ
ンと1体化することが容易となるので、第5の問題点が
解決される。Since it has a special structure as shown in FIG. 1, a relatively flat electric motor can be obtained. Therefore, it becomes easy to integrate the cooling fins, and the fifth problem is solved.
前述した本発明の手段によると、従来の技術の問題点即
ち欠点が除去される作用効果がある。According to the above-mentioned means of the present invention, there is an effect that the problems or drawbacks of the conventional techniques are eliminated.
即ち、騒音が減少し、効率が上昇し、偏平、軽量、廉価
に作ることができ、又35ミリメートル以下の径のフアン
を使用することもできる特徴がある。又半導体電動機な
ので耐用時間を20000時間以上とすることができる。That is, noise is reduced, efficiency is increased, it can be made flat, lightweight and inexpensive, and a fan with a diameter of 35 mm or less can be used. Also, since it is a semiconductor motor, the service life can be set to 20000 hours or more.
更に又、電機子コイルの通電の初期では、磁心即ちコア
のある電動機の場合にはそのインダクタンスは15ミリヘ
ンリ位(出力が0.5ワツト位の電動機の場合)なので、
電流の立上りは比較的おそく、逆起電力は小さいが、電
流値が小さく、ジユール損失も小さく効率に与える影響
は少ないが、若干の効率の低下を招くことになる。Furthermore, in the initial stage of energization of the armature coil, in the case of an electric motor with a magnetic core or core, its inductance is about 15 millihenries (in the case of an electric motor with an output of about 0.5 Watts),
The rise of the current is relatively slow, the back electromotive force is small, but the current value is small, the jule loss is small, and the effect on the efficiency is small, but the efficiency is slightly lowered.
しかし通電の末期では、マグネツト回転子の磁束によ
り、コアがほぼ飽和し、コイルのみのインダクタンスと
なるので、3ミリヘンリ位にインダクタンスが減少す
る。従つて界磁磁界が小さく若しくは零のときの通電の
末期では、著しく大きい電機子電流が流れ、しかもこれ
はトルクに寄与しないので効率を劣化する主因となる。However, at the end of energization, the core is almost saturated by the magnetic flux of the magnet rotor, and the inductance becomes only the coil, so the inductance decreases to about 3 millihenries. Therefore, at the end of energization when the field magnetic field is small or zero, a remarkably large armature current flows, and this does not contribute to torque, which is the main cause of efficiency deterioration.
かかる不都合を除去する為に、少なくとも通電の末期の
通電を遮断して効率を周知のこの種の電動機より20〜25
%位上昇せしめて60%位としているのが本発明の作用で
ある。In order to eliminate such inconvenience, at least in the final stage of energization, the current is cut off and the efficiency is 20 to 25
It is the action of the present invention that the percentage is increased to about 60%.
第1図に示す構成即ち外転型で、偏平な構成で、送風は
軸方向と、外側径方向とが選択できる。従つて軸流フア
ンとしても使用することができ、又冷却フインと組合せ
て1体化したとき小型に構成できるものである。The configuration shown in FIG. 1, that is, the outer rotation type and the flat configuration, the blowing can be selected in the axial direction and the outer radial direction. Therefore, it can be used also as an axial flow fan, and when combined with a cooling fin, it can be constructed in a small size.
次に、本発明装置を図面に示す実施例により、その詳細
を説明する。尚図面中の同一記号のものは同一の部材な
ので、その説明は省略する。第1,第2図を併せて説明
する。Next, details of the device of the present invention will be described with reference to an embodiment shown in the drawings. Note that the same symbols in the drawings are the same members, and therefore their explanations are omitted. The description will be given with reference to FIGS.
第1図は、本発明装置の断面図を示すもので、記号1は
側板であるが、これは非磁性体で作られた円板で、第2
図(b)は、第1図のものを矢印E方向よりみた平面図で
ある。FIG. 1 shows a cross-sectional view of the device of the present invention. Symbol 1 is a side plate, which is a disk made of a non-magnetic material, and a second plate.
FIG. 2B is a plan view of the structure shown in FIG. 1 seen from the direction of arrow E.
側板1の中央部の円孔1cには、含油軸承4aが嵌着さ
れ、これに回転軸2が回動自在に支持されている。An oil-impregnated bearing 4a is fitted in a circular hole 1c at the center of the side plate 1, and a rotary shaft 2 is rotatably supported by the oil-impregnated bearing 4a.
記号10は、珪素鋼板を積層した電機子磁心で、矢印E方
向よりみた詳細が、第2図(c)に示されている。即ち図
示の形状の4突極(互いに90°はなれている。)が設け
られ、突極10a,10b,10c,10dには、電機子コイル
7a,7b,7c,7dが装着されている。Reference numeral 10 is an armature core formed by laminating silicon steel plates, and the details as seen from the direction of arrow E are shown in FIG. 2 (c). That is, four salient poles having a shape shown in the figure (90 ° apart from each other) are provided, and armature coils 7a, 7b, 7c, 7d are attached to the salient poles 10a, 10b, 10c, 10d.
突極10a,10bの点線10e,10fで示す部分は削除され
ている。これは後述するように、コギングトルクを発生
して自起動せしめる為の手段である。突極10c,10dも
同じ構成となつている。記号10gは空孔である。The portions of the salient poles 10a and 10b indicated by the dotted lines 10e and 10f are deleted. As will be described later, this is a means for generating a cogging torque so as to be self-started. The salient poles 10c and 10d have the same structure. The symbol 10g is a hole.
側板1の円形の突出部1a,1b(第2図(b)にも同一
記号で示してある。)には、電機子磁心10の突極側部
が、図示のように貼着固定されて、固定電機子となつて
いる。On the circular protrusions 1a and 1b of the side plate 1 (indicated by the same symbols in FIG. 2 (b)), the salient pole side portions of the armature magnetic core 10 are attached and fixed as shown. , Fixed armature.
記号3は外筐で、軟鋼板をプレス加工して作られてい
る。カツプ状の外筐3の右側は側板1に固着され、左側
は膨出し、その中央部円孔には、含油軸承4bが嵌着さ
れ、回転軸2が支持されている。カツプ状に軟鋼板をプ
レス加工して作られた回転子5の右側開口部の内側に
は、円現状(リング状)のマグネツト6(マグネツト回
転子)が貼着されて、その内側が空隙を介して突極10
a,10b,…に対向している。マグネツト回転子6は、
第2図(c)に示すように、N,S磁極4個が等しいピツ
チで配設され、径方向に各磁極が磁化されている。Reference numeral 3 is an outer casing, which is made by pressing a mild steel plate. The right side of the cup-shaped outer casing 3 is fixed to the side plate 1, the left side is bulged, and the oil impregnated bearing 4b is fitted in the central circular hole thereof to support the rotary shaft 2. On the inside of the right side opening of the rotor 5 made by pressing a mild steel plate into a cup shape, a circle-shaped (ring-shaped) magnet 6 (magnet rotor) is attached, and the inside has a gap. Salient pole through 10
It faces a, 10b, .... Magnet rotor 6
As shown in FIG. 2 (c), four N and S magnetic poles are arranged in the same pitch, and each magnetic pole is magnetized in the radial direction.
回転軸2の左端には、円板状の基部8の円周部に90度の
開角で固定されたフアン8a,8b,…が設けられてい
る。第2図(a)は回転軸2とフアン8,8a,8b,…
の平面図である。Fans 8a, 8b, ... Fixed on the circumference of a disk-shaped base 8 at an opening angle of 90 degrees are provided at the left end of the rotary shaft 2. FIG. 2 (a) shows the rotary shaft 2 and the fans 8, 8a, 8b, ...
FIG.
外筐3に基部が固定された円環3aは、フアン8a,8
b,…の外側端を被冠するように、又記号9a,9b,
…で示す空孔が全円周部即ち円環部に複数個設けられて
いる。The ring 3a whose base is fixed to the outer casing 3 includes the fans 8a, 8
so that the outer ends of b, ... Are crowned, and the symbols 9a, 9b,
A plurality of holes shown by ... are provided in the entire circumferential portion, that is, the annular portion.
第1図示の装置は、1相の半導体電動機となるものであ
るが、その回転手段を第3,4図について説明する。The apparatus shown in FIG. 1 is a one-phase semiconductor motor, and its rotating means will be described with reference to FIGS.
第4図において、ホール素子11は、マグネツト回転子6
のN,S磁極に対向するように、固定電機子に固定され
ている。In FIG. 4, the Hall element 11 is a magnet rotor 6
Is fixed to the fixed armature so as to face the N and S magnetic poles.
従つて、N,S磁極に対向することにより、ホール素子
11の出力はリニヤ増巾回路11a,11bにより増巾され
る。N極に対向したときのこれ等の出力が第3図のタイ
ムチヤートにおいて、曲線17,17aとして示されてい
る。これ等の中間の位置において、同じ形の位置検知信
号がS極に対向したときに得られるが省略して図示して
いない。Therefore, by facing the N and S magnetic poles, the Hall element
The output of 11 is amplified by the linear amplification circuits 11a and 11b. These outputs when facing the north pole are shown as curves 17, 17a in the time chart of FIG. At these intermediate positions, position detection signals of the same shape are obtained when they face the south pole, but they are not shown in the drawing.
増巾回路11a及び11bの出力により、コンデンサ21が充
電され、充電電圧は、曲線18bとして示される。The output of the amplification circuits 11a and 11b charges the capacitor 21, and the charging voltage is shown as curve 18b.
抵抗24a,24bにより、所定の比率で減衰された電圧
は、第3図で、曲線18cとして示されている。The voltage attenuated by resistors 24a and 24b at a predetermined rate is shown as curve 18c in FIG.
抵抗23の電圧降下による電圧のレベルは、第3図で点線
18aとして示されている。従つて、オペアンプ20aのハ
イレベルの出力の発生するのは、点線18aと曲線17の交
点である点線16aの位置となる。点線16aと曲線17の立
上り点との角度は電気角で5〜10度位とされている。以
降の角度表示はすべて電気角で表示するので、電気角の
文字は省略する。The voltage level due to the voltage drop of the resistor 23 is shown by the dotted line in Fig. 3.
It is shown as 18a. Therefore, the high-level output of the operational amplifier 20a is generated at the position of the dotted line 16a which is the intersection of the dotted line 18a and the curve 17. The angle between the dotted line 16a and the rising point of the curve 17 is about 5 to 10 degrees in electrical angle. Since all angle displays thereafter are displayed in electrical angles, the letters of electrical angles are omitted.
点線18cと曲線17との交点の位置で、オペアンプ20aの
出力はローレベルに転化する。即ち点線16aと16bとの
間のみオペアンプ20aの出力はハイレベルとなる。At the intersection of the dotted line 18c and the curve 17, the output of the operational amplifier 20a is converted to low level. That is, the output of the operational amplifier 20a becomes high level only between the dotted lines 16a and 16b.
従つて、このときに、トランジスタ25a,25bが導通し
て、電機子コイルGは右方に通電される。電機子コイル
Gは、第2図の電機子コイル7a,7b,7c,7dの
直列若しくは並列接続されたコイルを示すものである。Therefore, at this time, the transistors 25a and 25b become conductive, and the armature coil G is energized rightward. The armature coil G is a coil in which the armature coils 7a, 7b, 7c, 7d of FIG. 2 are connected in series or in parallel.
曲線18bの右端の高さは、曲線17のピーク値に比例す
る。又曲線18cも同じくピーク値に比例する。従つて、
ホール素子11の出力に変化があつても、点線16bの位置
は変化しないので、オペアンプ20aの出力のハイレベル
にある間即ち電機子コイルGの通電区間は変動しない効
果がある。The height of the right end of the curve 18b is proportional to the peak value of the curve 17. The curve 18c is also proportional to the peak value. Therefore,
Even if the output of the Hall element 11 changes, the position of the dotted line 16b does not change, so there is an effect that the energization section of the armature coil G does not change while the output of the operational amplifier 20a is at the high level.
増巾回路11b,オペアンプ20bの動作に関しても上述し
た事情は全く同様で、ホール素子11がS極に対向したと
きに、点線16aと16bに対応する区間のみ、オペアンプ
20bの出力はハイレベルとなり、トランジスタ25c,25
dが導通して、電機子コイルGは左方に通電される。電
機子コイルGの通電が終了すると、ダイオード26a,26
bを介してトランジスタ22のベース電圧がローレベルに
転化するので、トランジスタ22は導通して、コンデンサ
21は放電して次の動作に備えることができる。第3図に
おいて、記号6はマグネツト回転子の展開図で、矢印F
方向に回転する。The above-mentioned circumstances are exactly the same with respect to the operations of the amplification circuit 11b and the operational amplifier 20b. When the Hall element 11 faces the south pole, only the section corresponding to the dotted lines 16a and 16b has the operational amplifier.
The output of 20b becomes high level, and transistors 25c and 25
d is conducted, and the armature coil G is energized to the left. When the energization of the armature coil G is finished, the diodes 26a, 26a
Since the base voltage of the transistor 22 is converted to the low level via b, the transistor 22 becomes conductive and the capacitor 22
21 can be discharged and ready for the next operation. In FIG. 3, symbol 6 is a development view of the magnet rotor, and arrow F
Rotate in the direction.
第4図の電機子コイルGが、180度の全巾で往復して通
電されると、その出力トルクは、曲線12a,12b,…の
ようになる。曲線12a,12c,…は右方に通電されたと
きのトルク曲線,曲線12b,12d,…は左方に通電され
たときのトルク曲線である。When the armature coil G shown in FIG. 4 is energized by reciprocating with a full width of 180 degrees, the output torque becomes as shown by curves 12a, 12b, .... The curves 12a, 12c, ... Are torque curves when energized to the right, and the curves 12b, 12d, ... Are torque curves when energized to the left.
曲線13は、コギングトルク曲線で、前述したように、第
2図(c)において、突極10a,10b,…の外側面が点線1
0e,10fで示すように斜めに削除されている為のもの
で、コギングトルク曲線13の正のピーク値が、トルク曲
線12a,12b,…の死点(トルク零の点)の位置にある
ようにされている。The curve 13 is a cogging torque curve, and as described above, the outer surface of the salient poles 10a, 10b, ...
This is because it is deleted diagonally as indicated by 0e and 10f, and the positive peak value of the cogging torque curve 13 is located at the dead point (point of zero torque) of the torque curves 12a, 12b, .... Has been
従つて、死点が除去されているので、マグネツト回転子
6がいかなる位置にあつても自起動できる構成となつて
いる。Therefore, since the dead point is removed, the magnet rotor 6 can be self-started at any position.
曲線14は、突極12a,12b,…と界磁マグネツト(マグ
ネツト回転子6)の磁極との間の吸引力によるコギング
トルクであるが、曲線13より位相が45度おくれているの
で、前述した自起動動作を妨害する。従つて突極10a,
10b,…間の空隙を小さくして、なるべく小さい値とす
ることがよい。The curve 14 is the cogging torque due to the attractive force between the salient poles 12a, 12b, ... And the magnetic poles of the field magnet (magnet rotor 6), but since the phase is 45 degrees behind curve 13, it is described above. Interfere with self-start operation. Therefore, salient pole 10a,
It is preferable to make the gap between 10b, ...
第4図で説明したように、電源19a,19bの電圧が印加
された起動時において、第3図の点線16aの左側にマグ
ネツト回転子6があるときには、通電されないが、トル
ク曲線13のトルクにより起動して回転し、点線16aと16
bの間は通電されるので、引続いた回転が行なわれる。As described with reference to FIG. 4, when the magnet rotor 6 is on the left side of the dotted line 16a in FIG. Start and rotate, dotted lines 16a and 16
Since electricity is supplied during b, continuous rotation is performed.
電圧が印加されたときに、点線16bの右側の位置にマグ
ネツト回転子6があるときには、第4図のコンデンサ21
は未だ充電されていないので、電機子コイルGは通電さ
れて起動する。又コギングトルク曲線13の正のトルクに
より起動トルクが付加されて引続いた回転が行なわれる
効果がある。When a voltage is applied and the magnet rotor 6 is located on the right side of the dotted line 16b, the capacitor 21 of FIG.
Is not charged yet, the armature coil G is energized and activated. Further, the positive torque of the cogging torque curve 13 has an effect that the starting torque is added to continue the rotation.
ホール素子11の位置は正確に、曲線12aと12bの境界の
位置に設けることは量産時には不可能である。例えば右
方にずれていると、点線12で示す反トルクが発生し、こ
の値が曲線13の正トルクと等しいとき、又曲線13の正ト
ルクより大きくなると自起動は不可能となる。しかし、
本実施例では、第4図の抵抗23の電圧降下による電圧に
より、点線16aの左側の通電が遮断されているので、電
機子コイルGの通電が行なわれなく、従つて上記した反
トルクは発生しないので自起動が完全に行なわれる効果
がある。It is impossible to accurately position the Hall element 11 at the position of the boundary between the curves 12a and 12b during mass production. For example, if it is deviated to the right, counter torque shown by the dotted line 12 is generated, and when this value is equal to the positive torque of the curve 13 or becomes larger than the positive torque of the curve 13, self-starting becomes impossible. But,
In the present embodiment, since the energization on the left side of the dotted line 16a is cut off by the voltage due to the voltage drop of the resistor 23 in FIG. 4, the armature coil G is not energized, so that the above-mentioned counter torque is generated. Since it does not, there is an effect that self-starting is completely performed.
自起動後においては、点線16aと16bの間のみの通電が
行なわれるので著しく効率が上昇する。次にその理由を
説明する。After self-starting, energization is performed only between the dotted lines 16a and 16b, so the efficiency is remarkably increased. Next, the reason will be described.
第2図(c)のマグネツト回転子6の磁極と突極の1つが
完全に対向したときに電機子コイルの通電が開始され、
駆動されて次の磁極と対向するまで、即ち180度の間だ
け通電されるのが一般の1相の電動機である。When the magnetic pole of the magnet rotor 6 of FIG. 2 (c) and one of the salient poles completely face each other, energization of the armature coil is started,
A general one-phase electric motor is driven and is energized until it faces the next magnetic pole, that is, for 180 degrees.
このときの通電は、磁気エネルギの蓄積の為に立上りは
急峻でなく、第3図の曲線15の左側のような曲線とな
る。この部分では出力トルクも小さいが、ジユール損失
も小さくなり、効率に大きい影響を与えることはない。The energization at this time has a steep rise due to the accumulation of magnetic energy, and becomes a curve like the left side of the curve 15 in FIG. In this part, the output torque is small, but the jule loss is small and the efficiency is not greatly affected.
曲線15の中間では、逆起電力が大きく、電機子電流は小
さいが、末端では、逆起電力が殆んどなく、磁心も飽和
に近いので、図示のように電機子電流は急速に増大す
る。更に又インダクタンスに比例する磁気エネルギも急
減するので、放出された磁気エネルギは電機子電流を増
大せしめる結果となる。従つて、第3図の曲線15の右端
のように、電機子電流が急増し、180度回転したとき
に、電機子電流は切断されるが、このときのピーク値は
実測によると、起動電流とほぼ同じ値となる。In the middle of the curve 15, the back electromotive force is large and the armature current is small, but at the end, there is almost no back electromotive force and the magnetic core is close to saturation, so the armature current increases rapidly as shown in the figure. . Furthermore, the magnetic energy proportional to the inductance also decreases sharply, so that the released magnetic energy results in an increase in the armature current. Therefore, as shown in the right end of the curve 15 in FIG. 3, when the armature current sharply increases and rotates 180 degrees, the armature current is cut off. Is almost the same value as.
この近傍では、界磁磁界は小さいか零となつているの
で、出力トルクは殆んどなく、無効なジユール損失が急
増する。In this vicinity, since the field magnetic field is small or zero, there is almost no output torque, and the ineffective Jule loss increases rapidly.
他の磁極についても事情は全く同じである。The situation is exactly the same for the other magnetic poles.
毎分3000回転の電動機とすると、1回転毎に4個の曲線
15が得られるので、毎分12000個の曲線15で示す通電が
行なわれる。この事実は極端な表現をすると、1分間に
12000回起動が行なわれる直流電動機となり、効率の劣
化を招く主原因となつていることが理解される筈であ
る。Assuming an electric motor of 3000 revolutions per minute, 4 curves per revolution
Since 15 is obtained, the energization shown by the curve 15 of 12000 pieces per minute is performed. This fact, in an extreme way,
It should be understood that this is a DC motor that is started up 12,000 times, which is the main cause of efficiency deterioration.
上述した欠点を除去するには、第3図の点線16bで示す
点で電機子電流の通電を停止することが最適の手段とな
る。即ち点線16bの点で電流を切断することがよい。点
線16aより左方のトルクは小さいので、効率に与える影
響は僅少である。In order to eliminate the above-mentioned defects, the most suitable means is to stop the energization of the armature current at the point indicated by the dotted line 16b in FIG. That is, it is preferable to cut off the current at the dotted line 16b. Since the torque on the left side of the dotted line 16a is small, the influence on the efficiency is small.
上述したように、通電の初期と末期において通電が遮断
されているので、ホール素子11の位置が若干ずれていて
も反トルクの混入がなく、製造が容易となる利点及び効
率を上昇せしめる効果がある。実測によると、180度通
電の1相の電動機は効率が30%位であるが、本実施例に
よるものは効率が60%位となる効果がある。As described above, since the energization is cut off in the initial and final stages of energization, even if the position of the Hall element 11 is slightly deviated, there is no mixing of anti-torque, and the advantage of facilitating manufacturing and the effect of increasing efficiency are obtained. is there. According to the actual measurement, the efficiency of the one-phase electric motor energized 180 degrees is about 30%, but the one according to the present embodiment has an effect that the efficiency is about 60%.
点線16bの点で電機子電流が断たれると、点線15aのよ
うに、第4図のトランジスタ25a,25b,…に逆接続さ
れたダイオードにより電機子コイルGに蓄積された磁気
エネルギが放電されて出力を増加する。180度の通電と
なると、蓄積磁気エネルギは点線15bのように放電さ
れ、これは反トルクとなるので効率を減少せしめる欠点
となつている。When the armature current is cut off at the dotted line 16b, the magnetic energy stored in the armature coil G is discharged by the diode reversely connected to the transistors 25a, 25b, ... Increase the output. When energized at 180 degrees, the stored magnetic energy is discharged as shown by the dotted line 15b, which causes anti-torque, which is a drawback that reduces efficiency.
以上の説明のように、1相の電動機として回転するもの
であるが、このときに、第1図のフアン8a,8b,…
は回転して矢印C,D方向に空気流を発生する。本発明
装置は、その構成上より理解されるように、比較的偏平
に、又径を小さく(径が30〜40ミリメートル位)できる
ので、産業上の利用分野の欄で前述した用途として有効
な手段を供与できる。As described above, the motor rotates as a one-phase electric motor. At this time, the fans 8a, 8b, ...
Rotates to generate an air flow in the directions of arrows C and D. As can be understood from the structure, the device of the present invention can be relatively flat and small in diameter (diameter is about 30 to 40 mm), so that it is effective as the use described above in the field of industrial application. The means can be provided.
空気流の吹き出しは矢印C,D方向であるが、吸い込み
は第1図の空孔9a,9b,…より行なわれる。Air is blown out in the directions of arrows C and D, but suction is performed through the holes 9a, 9b, ... In FIG.
フアン8a,8b,…の回転を逆転すると、左方より吸
い込み、空孔9a,9b,…より矢印A,B方向に吹き
出すラジアルフアンとすることができる。次に第3図の
曲線17aの説明をする。By reversing the rotation of the fans 8a, 8b, ..., Radial fans can be sucked in from the left and blown out in the directions of arrows A, B from the holes 9a, 9b ,. Next, the curve 17a in FIG. 3 will be described.
第4図のトランジスタ22,ダイオード26a,26bを除去
し、コンデンサ21の要量を大きく、即ち時定数を大きく
した場合につき説明する。例えば時定数を数秒位とする
と、電圧が印加された初期においては、オペアンプ20
a,20bの一端子の入力は小さいので、ほぼ180度の通
電が行なわれて自起動する。The case where the transistor 22 and the diodes 26a and 26b in FIG. 4 are removed and the required amount of the capacitor 21, that is, the time constant is increased will be described. For example, if the time constant is about several seconds, the operational amplifier 20
Since the input of one terminal of a and 20b is small, it energizes approximately 180 degrees and self-starts.
数秒経過すると、一端子のレベルは上昇し、第3図の点
線18dの位置となるので、位置検知信号17aによる電機
子電流の通電区間は点線16c,16dの間のみとなり、こ
の区間は120度位とすることがよい。従つて、前述した
点線16aと16bの間の通電と全く同じ作用効果がある。After a few seconds, the level of one terminal rises and reaches the position of the dotted line 18d in FIG. 3, so the armature current energization section by the position detection signal 17a is only between the dotted lines 16c and 16d, and this section is 120 degrees. It is good to rank. Therefore, there is exactly the same effect as the energization between the dotted lines 16a and 16b described above.
次に第5図につき説明する。アルミ材で作られた平板27
は、電子機器のパワトランジスタ等の発熱体の熱を放散
する為の冷却フインである。かかる冷却フインは上面に
植立した多数の直立フインにより、空気の自然対流を介
して放熱せしめるものである。Next, FIG. 5 will be described. Flat plate made of aluminum 27
Is a cooling fin for dissipating heat from a heating element such as a power transistor of an electronic device. The cooling fins have a large number of upright fins that are erected on the upper surface of the cooling fins to radiate heat through natural convection of air.
自然対流による放熱は、空気流速が小さい為に大きくな
く、従つて冷却フインは大型となる欠点がある。当然で
あるが重量も増大する。The heat radiation due to natural convection is not so large because the air velocity is small, so that the cooling fin becomes large. Naturally, the weight also increases.
本発明装置は、上記した欠点を除去できる特徴がある。
次にその説明をする。The device of the present invention is characterized in that the above-mentioned drawbacks can be eliminated.
Next, the explanation will be given.
第5図において、平板27の中央部には空孔27aが設けら
れ、この内部に第1図の電動機Mが、フアンが上面にあ
るように埋設固定されている。この場合に第1図の円環
3aは除去されている。In FIG. 5, a hole 27a is provided in the central portion of the flat plate 27, and the electric motor M of FIG. 1 is embedded and fixed inside the hole 27a so that the fan is on the upper surface. In this case, the ring 3a in FIG. 1 has been removed.
第1図の側板1の円周部を空孔27aの底面外周に固着し
て電動機Mが装着されているものである。The electric motor M is mounted by fixing the circumferential portion of the side plate 1 of FIG. 1 to the outer periphery of the bottom surface of the hole 27a.
図示していないが、フアン8a,8b,…の回転によ
り、空気流は、第1図で矢印A,B方向に吹き出すよう
になつている。フアン8a,8b,…をラジアルフアン
として構成しても同じ目的が達成できる。Although not shown, the rotation of the fans 8a, 8b, ... Blows the airflow in the directions of arrows A and B in FIG. The same purpose can be achieved by configuring the fans 8a, 8b, ... As radial fans.
記号28a,28b,…は上方に突出したアルミフインを示
している。他の点線の表示もすべてアルミフインであ
る。Symbols 28a, 28b, ... Show aluminum fins protruding upward. All other dotted lines are aluminum fins.
上述したアルミフインは、すべて上方に突出したフイン
であるが、周知のアルミフインは自然対流と温度輻射に
より熱放散を行なつているので、1方向に即ち鉛直方向
に整列している。本実施例では、空気流は、矢印J,K
方向に即ちラジアル方向に、フイン28a,28b,…の間
を吹き抜ける形式となつて冷却を行なうので、フインは
点線で示すようにランダムに配設された方が冷却効果が
増大する。The above-mentioned aluminum fins are all fins protruding upward, but since the known aluminum fins dissipate heat by natural convection and temperature radiation, they are aligned in one direction, that is, in the vertical direction. In this embodiment, the air flow is represented by arrows J and K.
Since cooling is performed in the direction, that is, in the radial direction, by blowing through the fins 28a, 28b, ..., The cooling effect is increased when the fins are randomly arranged as shown by the dotted line.
以上の構成なので、自然対流による冷却フインより10倍
位の冷却効果があり、冷却フインを小型軽量に構成でき
る特徴がある。With the above configuration, there is a cooling effect about 10 times that of the cooling fins by natural convection, and the cooling fins can be made compact and lightweight.
比較的偏平で、径の小さい、電子機器冷却用のフアン電
動機を得ることができる。It is possible to obtain a fan motor for cooling electronic devices, which is relatively flat and has a small diameter.
その構成よりみて、軽量,廉価に製造することができ、
1相の半導体電動機となつているので、機械ノイズの発
生が少なく長い耐用時間が得られる効果がある。Compared to its structure, it can be manufactured at a light weight and at a low price,
Since it is a one-phase semiconductor motor, there is an effect that mechanical noise is reduced and a long service life is obtained.
又通電区間の180度の末端で所定角度の通電が断たれて
いるので、効率を2倍位に増大できる効果があり、しか
も自起動できる特徴がある。Further, since the energization of a predetermined angle is cut off at the end of 180 degrees of the energization section, there is an effect that efficiency can be doubled, and there is a feature that it can be self-started.
冷却フインと組合せることにより、10倍位の冷却効果の
ある冷却フインを構成することができるので、冷却フイ
ンの形状を小型に軽量にすることができる効果がある。By combining with the cooling fin, it is possible to form a cooling fin having a cooling effect of about 10 times, so that the shape of the cooling fin can be reduced in size and weight.
第1図は、本発明装置の断面図、第2図は、フアン,側
板,電機子等の説明図、第3図は、出力トルク、位置検
知信号等のタイムチヤート、第4図は、電機子コイルの
通電制御回路図、第5図は、冷却フインの説明図をそれ
ぞれ示す。 1…側板、2…回転軸、3…外筐、3a…円環、4a,
4b…軸承、5,6…マグネツト回転子、7,7a,
…,7d…,G電機子コイル、8,8a,8b,…フア
ン、9a,9b,…室孔、10,10a,10b,…,10d…
固定電機子,突極、11…ホール素子、12a,12b,…,
12d…トルク曲線、13,14…コギングトルク曲線、15…
通電曲線、17,17a…位置検知信号の曲線、19a,19b
…電源正負極、11a,11b…増巾回路、20a,20b…オ
ペアンプ、21…コンデンサ、22,25a,…,25d…トラ
ンジスタ、27…アルミ平板、27a…空孔、M…電動機、
28a,28b,…アルミフイン。FIG. 1 is a sectional view of the device of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a fan, a side plate, an armature, etc., FIG. 3 is a time chart of output torque, position detection signal, etc., and FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram of the cooling fin, and FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Side plate, 2 ... Rotating shaft, 3 ... Outer casing, 3a ... Torus, 4a,
4b ... Bearings, 5, 6 ... Magnet rotor, 7, 7a,
..., 7d ..., G armature coil, 8, 8a, 8b, ... Juan, 9a, 9b, ... chamber hole, 10, 10a, 10b, ..., 10d ...
Fixed armature, salient pole, 11 ... Hall element, 12a, 12b, ...,
12d ... torque curve, 13,14 ... cogging torque curve, 15 ...
Energization curve, 17, 17a ... Curve of position detection signal, 19a, 19b
... power supply positive / negative electrodes, 11a, 11b ... widening circuit, 20a, 20b ... operational amplifier, 21 ... capacitor, 22, 25a, ..., 25d ... transistor, 27 ... aluminum flat plate, 27a ... holes, M ... electric motor,
28a, 28b, ... Aluminum fin.
Claims (2)
するリング状突出部を設けた側板と、該側板のリング状
突出部に周縁部が固定された偶数個の突極を備えた固定
電機子ならびに各突極に装着された電機子コイルと、突
極数と同数のN,S磁極を有するリング状マグネツト回
転子をカツプ内側に貼着したカツプ状の回転子と、前記
した電機子と回転子を収納するように、外側が前記した
側板に固着されたカツプ状の外筐と、該外筐の底面中央
部に設けた第2の軸承と、前記した回転子の底面中央部
に1部が固定され、第1,第2の軸承に回動自在に支持
されるとともに、マグネツト回転子の磁極面を突極面に
空隙を介して対向回転せしめる回転軸と、外筐より外側
に突出した回転軸に中央部が固定されたフアンと、該フ
アンの外側を被冠するように、1端が外筐に挿入固定さ
れた円環と、該円環の円環面に設けた複数個の空孔と、
1相の電動機の出力トルクと位相がほぼ一致した位置検
知信号を発生せしめるように、隣接する電機子の突極の
隣接部において、固定電機子側に固定された位置検知素
子となる磁電変換素子と、該変換素子のマグネツト回転
子のN,S磁極による出力をリニヤ増巾をして位置検知
信号を得る第1の電気回路と、前記した位置検知信号に
より充電されるコンデンサと、該コンデンサの充電電圧
を設定された比率で減少した出力電圧を得る第2の電気
回路と、該回路の出力電圧と前記した位置検知信号の奇
数番目のものと偶数番目のものをそれぞれ比較する第
1,第2の比較回路と、該回路の出力により1相の電機
子コイルの通電を制御して、通電の末期の所定の区間を
遮断する通電制御回路と、コギングトルクを利用する自
起動手段とより構成されたことを特徴とする小型電動フ
アン装置。1. A side plate having a first bearing in the center thereof and a ring-shaped protrusion centered on the first bearing, and an even number of salient poles whose peripheral portion is fixed to the ring-shaped protrusion of the side plate. A fixed armature provided and armature coils mounted on each salient pole; a cup-shaped rotor in which a ring-shaped magnet rotor having the same number of N and S magnetic poles as the salient poles is attached to the inside of the cup; A cup-shaped outer casing, the outer side of which is fixed to the side plate so as to house the armature and the rotor, a second bearing provided in the center of the bottom face of the outer casing, and the bottom face of the rotor. One part is fixed to the central part, is rotatably supported by the first and second bearings, and the magnetic pole surface of the magnet rotor is rotated oppositely to the salient pole surface via the air gap, and an outer casing. A fan whose central part is fixed to a rotating shaft protruding further outward and the outside of the fan is capped In so that the circular ring 1 end is inserted and fixed to the outer casing, a plurality of holes formed in the annular surface of the circular ring,
A magnetoelectric conversion element serving as a position detection element fixed to the fixed armature side in a portion adjacent to a salient pole of an adjacent armature so as to generate a position detection signal whose phase is substantially coincident with the output torque of the one-phase electric motor. A first electric circuit for obtaining a position detection signal by linearly increasing the output from the N and S magnetic poles of the magnet rotor of the conversion element; a capacitor charged by the position detection signal; A second electric circuit for obtaining an output voltage with a charging voltage reduced at a set ratio, and first and first electric circuits for respectively comparing the output voltage of the circuit and the odd-numbered and even-numbered position detection signals. 2, a comparison circuit, an energization control circuit that controls energization of a one-phase armature coil by the output of the circuit to cut off a predetermined section at the end of energization, and a self-starting unit that uses cogging torque. Small electric fan unit, characterized in that it is.
するリング状突出部を設けた側板と、該側板のリング状
突出部に周縁部が固定された偶数個の突極を備えた固定
電機子ならびに各突極に装着された電機子コイルと、突
極数と同数のN,S磁極を有するリング状マグネツト回
転子をカツプ内側に貼着したカツプ状の回転子と、前記
した電機子と回転子を収納するように、外側が前記した
側板に固着されたカツプ状の外筐と、該外筐の底面中央
部に設けた第2の軸承と、前記した回転子の底面中央部
に1部が固定され、第1,第2の軸承に回動自在に支持
されるとともに、マグネツト回転子の磁極面を突極面に
空隙を介して対向回転せしめる回転軸と、外筐より外側
に突出した回転軸に中央部が固定されたフアンと、1相
の電動機の出力トルクと位相がほぼ一致した位置検知信
号を発生せしめるように、隣接する電機子突極の隣接部
において、固定電機子側に固定された位置検知素子とな
る磁電変換素子と、該素子の出力により電機子コイルの
通電を制御して、回転子を駆動し、回転子と同期回転す
るフインにより、ラジアル方向に空気流を流出せしめる
1相の半導体電動機と、該電動機を中央空孔内に収納し
た冷却フインと、該冷却フインのフインの間を前記した
空気流が通過するように、冷却フインに植立された複数
枚のフインとより構成されたことを特徴とする小型電動
フアン装置。2. A side plate having a first bearing at the center thereof and a ring-shaped protrusion centered on the first bearing, and an even number of salient poles having a peripheral edge fixed to the ring-shaped protrusion of the side plate. A fixed armature provided and armature coils mounted on each salient pole; a cup-shaped rotor in which a ring-shaped magnet rotor having the same number of N and S magnetic poles as the salient poles is attached to the inside of the cup; A cup-shaped outer casing, the outer side of which is fixed to the side plate so as to house the armature and the rotor, a second bearing provided in the center of the bottom surface of the outer casing, and the bottom surface of the rotor. One part is fixed to the central part, is rotatably supported by the first and second bearings, and the magnetic pole surface of the magnet rotor is rotated oppositely to the salient pole surface via the air gap, and an outer casing. The fan whose center is fixed to the rotating shaft protruding further outward and the output torque of the one-phase motor In order to generate a position detection signal whose phase is substantially the same as that of the magnetic field, a magnetoelectric conversion element serving as a position detection element fixed to the fixed armature side and an output of the element are provided in the adjacent portion of the adjacent armature salient poles. A one-phase semiconductor electric motor for controlling the energization of the armature coil to drive the rotor, and a fin that rotates synchronously with the rotor to let out an air flow in the radial direction, and the electric motor were housed in a central hole. A small electric fan device comprising a cooling fin and a plurality of fins set up in the cooling fin so that the air flow passes between the cooling fins.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61052663A JPH0652995B2 (en) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | Small electric fan device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61052663A JPH0652995B2 (en) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | Small electric fan device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62210847A JPS62210847A (en) | 1987-09-16 |
| JPH0652995B2 true JPH0652995B2 (en) | 1994-07-06 |
Family
ID=12921105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61052663A Expired - Lifetime JPH0652995B2 (en) | 1986-03-12 | 1986-03-12 | Small electric fan device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0652995B2 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63249455A (en) * | 1987-04-06 | 1988-10-17 | Secoh Giken Inc | Single-phase semiconductor motor fan |
| JP2005344601A (en) * | 2004-06-02 | 2005-12-15 | Toyota Motor Corp | Electric pump |
| JP6444190B2 (en) * | 2015-01-29 | 2018-12-26 | ミネベアミツミ株式会社 | Fan motor and fan motor mounting method |
-
1986
- 1986-03-12 JP JP61052663A patent/JPH0652995B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPS62210847A (en) | 1987-09-16 |
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