JPH0734668B2 - ブラシレスdcフアンモ−タ - Google Patents

ブラシレスdcフアンモ−タ

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JPH0734668B2
JPH0734668B2 JP62108142A JP10814287A JPH0734668B2 JP H0734668 B2 JPH0734668 B2 JP H0734668B2 JP 62108142 A JP62108142 A JP 62108142A JP 10814287 A JP10814287 A JP 10814287A JP H0734668 B2 JPH0734668 B2 JP H0734668B2
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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)を取り付け回転
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。
即ちこの発明は、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、半導体電磁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相ユニボーラ駆
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12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R1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簡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12の
N極を検出しているので、パワートランジスタ28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極の第1のステータヨーク
14のN極との反撥力により、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はN極が生じる。引続きロータ12のN極
と第2のステータヨーク16のN極の反撥により同じく反
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、単にロータの磁極検出用として機能するばか
りでなく、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図では明らかではな
い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の出力が自動風量調節回路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R2,R3
で分圧された基準電圧とが誤差増幅器42に印加され、そ
こで誤差電圧を増幅し、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、PWM変調(パルス幅変調)を
行い、トランジスタ48で増幅して前述の論理回路26にPW
M出力信号を供給する構成である。
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InSb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・デュ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換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50
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50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の外周にバックヨーク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。
以上好ましい配置例について述べたが、ホール素子の設
置状態はこのような例のみに限られ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。更に風量調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。
勿論自動的に風量調節が行われるため、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。 10……モータ本体、12……ロータ、14,16……ステー
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. 【請求項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。
JP62108142A 1987-05-01 1987-05-01 ブラシレスdcフアンモ−タ Expired - Fee Related JPH0734668B2 (ja)

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