JPS63249455A

JPS63249455A - １相の半導体電動機フアン

Info

Publication number: JPS63249455A
Application number: JP8285387A
Authority: JP
Inventors: Itsuki Ban; 伴　五紀; Keiichi Mori; 敬一森
Original assignee: Secoh Giken Co Ltd
Current assignee: Secoh Giken Co Ltd
Priority date: 1987-04-06
Filing date: 1987-04-06
Publication date: 1988-10-17

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、小出力の負荷の駆動源、例えば電子回路の冷
却用の電動ファンに利用されるもので、ｌ相の半導体電
動機に関するものである。

〔従来の技術〕

上述した同じ目的を達成する為に、ブラシレス小型電動
ファンは各種類提案されている。

本発明装置と近似した形式のものとしては、径がＪミリ
メートル乃至、７０ミリメートル位の周知の直流整流子
電動機の回転軸に径が、７θミリメートル〜ａＯミリメ
ートル位のファンを設けたものである。

又上述した構成で、ブラシレス電動機としたものがある
。

回転子の中央部に小型ファンを設けて、全体を小型偏平
に構成したものもある。例えば米国特許４’、　！Ａｌ
　５Ｊ、２号に記載された技術である。

〔本発明が解決しようとしている問題点〕上述したファ
ン電動機は、整流子電動機なので、機械的摩耗部分があ
り、その耐用時間はみじかく、一般的な要求である一ｏ
ｏｏｏ　　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。

更に機械音の発生を伴なうことが第２の問題点である。

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
／相ブラシレス電動機とすると１価小型となるが、効率
が著しく劣化する第りの問題点がある。

上述した従来のｌ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１ｇＯ度回転するときの初期と末
期、特に末期においては、逆起電力が零であることによ
り、過大な励磁電流が流れ、トルクに寄与しないジュー
ル損失が大きくなり、効率の低下を招いていることに前
記した問題点がある。

米国特許第４．５６．？、　！；コλ号のものは、その
構成上、マグネット回転子のマグネットが５すく、又電
機子による駆動トルク発生も小さい構成なので、出力ト
ルクが小さくなる第Ｓの問題点がある。又更に、定速制
御及び過負荷停止回路が錯雑、高価となる第６の問題点
がある。

又上述した米国特許技術によるもの以外の形式では、偏
平な構成とすることが困難で、又共通な問題として径を
小さくすることがむづかしい第７の問題点がある。

〔問題点を解決する為の手段〕

ブラシレス化することにより、第１．第２の問題点を解
決している。

又第１図に示す構成とすることにより、第３゜第５．第
７の問題点が解決されている。

電気角でｔｇＯ度の通電を行なうことな（、通電の末期
の電気角で３０度位の通電を遮断しているので、効率が
上昇して、り０％以上となっている。従って、第グの問
題点が解決されている。

又位置検知信号発生の手段として、誘導コイルを利用し
ているので、これより回転速度の検知信号が得られるの
で、第、６の問題を解決している。

〔作用〕

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。

即ち、機械及び電気騒音が減少し、効率が上昇し、偏平
、軽量、廉価に作ることができ、又４１Ｏミリメートル
以下の径のファ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ａｏｏｏｏ　　時間以
上とすることができる。

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ｌｊミリヘ
ンリ位（出力がｌワッ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、ジュ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。

しかし通電の末期では、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ミリへン
リ位にインダクタンスが減少する。従って磁界変化が小
さく若しくは零のときの通電の末期では、著しく犬ぎい
励磁電流が流れ、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。

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ｒ　、
　、１５−１位上昇せしめて５０％位としているのが本
発明の作用である。

突極型の電動機は、出力トルクは大きいが、電機子の磁
極と対向する突極に蓄積される磁気エネルギが大きく、
従って高速回転のものを得ることができない。本発明装
置では、通電の末期を遮断しているので、反トルクの発
生がなく、従って高速の電動機が得られる。蓄積磁気エ
ネルギをダイオードを利用して放出している。この放出
電流は、正トルクとなり効率を更に上昇せしめる。又急
激な放電でないので、機械騒音と電気ノイズの発生が著
しく減少する。

誘導コイルを位置検知素子としているので、起動時には
、励磁コイルの通電は、電気角でｔｇｏ度となり、起動
を容易としている。又その出力により、必要あれば定速
制御と過負荷防止回路を付加することができる。

第１図の構成となっているので、小型偏平なファン電動
機が得られる。軸承間の距離が大きく設計できるので、
耐用時間が延長され、第２図示のように、ファンを変形
することにより、ラジアル方向の空気流を増大し、又下
方に押付ける方向の空気流とすることができる。従って
、ヒートシンク、ハイブリッド基板を効率良く冷却する
ことができる。この場合に、本発明電動ファンが偏平で
あることは極めて有効である。

かかる偏平化の為に、第１図に示すように、電機子の軟
鋼板ヨークを特別な構成とし、偏平と簡素化の目的を達
成している。

〔実施例〕

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図は、本発明装置の断
面図である。

第１図において、プラスチック製の円形の基板、２αの
中央空孔には、円筒コが埋設植立されている。その内部
には、オイルレスメタルの軸承３α、３ｈが上下端部に
挿入固定され、回転軸ｌが回動自在に支持されている。

円筒コと基板λｑは、一体に成型して作ることができる
。

第１図（句、第３図に詳細が示されている固定電機子の
中央空孔が円筒コに嵌着されている。

第１図（ｂ月ま、電機子の平面図、第１（！；）（４川
ま、第１図（ｂ）の矢印Ａ−７．Ａ−一方向よりみた図
を平面に展開した断面図である。

第３図は、電機子の斜視図である。

上記した第１図（す、（勾及び第３図を用いて、電機子
の詳細を説明する。電機子磁心（ヨーク）は、記号？　
、１０で示すような形状に、軟鋼板をプレス加工して作
られる。

軟鋼板ヨーク１０の中央部は、上方に折曲して円環／θ
Ｃとなり、この円環部が、円筒コに嵌着されている。

外周は、記号１０　ｃＬで示すように下方に折曲され、
折曲部は９０度以上離間し、９０度より少し小さい角の
突極コ個が作られる。この突極を記号１０１Ｌ　、　１
０　ｂと表示する。

軟鋼板ヨーク９も全く同じくプレス加工されるが形状が
少し異なる。即ち、中央部の内周は下方に折曲された円
環となり、この円１１Ｍは、円環ＩＯＣの外側に嵌着さ
れている。

円環りｒの外側には、嵌着する前にリング状に捲回され
た電機子コイルダが装着されている。

軟鋼板ヨーク９の外周は下方に折曲され、折曲円環はほ
ぼ９０度の巾の突極ｑａ、ｑｂとなっている。

突極デｃ、９　ｂ、ｉｏａ、ｉｏｈは、回転軸／に対し
て同一円筒面内にあり、第１図（りのマグネット回転子
６と空隙を介して対向している。

第１図（りの回転軸／の上端には、逆カップ状に構成さ
れた回転子７の中央膨出部が固定され、外周内側には、
リング状のマグネット回転子６が嵌着されている。

矢印Ｎ方向（上方向）よりみた平面図が第２図に示され
ている。

ラジアルファンｇａ、ｇｈ、・・・が、回転子７と一体
に成型されている。

７アンｆＱ、ざす、・・・は、回転方向Ｇに関して後退
する円弧状に曲げられて流出空気流を増大せしめている
周知の手段が採用されている。

ファンｇｆは、径方向即ち矢印Ｍ方向よりみて、反時計
方向に少しひねられている。他のファンｇ４．ｉｒｂ、
・・・についても上記した構成は全く同じである。従っ
て回転方向に関して迎え角となっている。

かかる構成の為に、空気流は、ラジアル方向に、又下方
（第１図で矢印Ｎ方向）に押圧されて流出する。従って
、上方に散逸する空気流がなく、有効なラジアルファン
となる。第７図（ＬＬ）。

（ｂ）につき後述する用途の場合に、特に有効である。

本発明装置を、シロッコファンとして使用する場合には
、上記した迎え角は不要である。

又ファンｇａ、ｇｂ、・・・を放射状（直線状）のファ
ンとしても使用することができる。

ファンｇａ、ｇｂ、・・・の形状より理解されるように
、各ファンの高さは回転軸ｌの高さと一致した空間内に
収納されているので、最も偏平なこの種のファンが構成
できる効果がある。

又回転子りの中央膨出部をま次のコつの効果を有する。

即ち第１に、外方に流出する空気流を下方に抑圧する負
の圧力を発生せしめて、上方に散逸する空気流をなくす
る。

第２（で、オイルレスメタル３ａ、Ｊｈの距離を大きく
できるので、摩耗を小さくし、長い耐用時間の電動機と
することができる。第１図（＠）は、コ倍図となってい
ることから、上記した効果は判る筈である。

第１図（ＬＬ）の回転子りを軟鋼板とし、点線？傷。

りｂとファンｌ：ａ、ｌ；ｂ、・・・をプラスチック材
で一体構成し、これを回転子７に被冠して作ることもで
きる。この場合には、回転子りがマグネット回転子６の
磁路を兼ねることができる。

本発明による電動ファンの電機子コイルの通電制御をす
る為には、第５図（勺、（ｂ）に示す通電制御回路が必
要となる。かかる回路は、一般に１　（、’　化されて
小さくなっているが、付加部品（抵抗、コンデンサ）を
含めて、ノ・イブリッド基板上に載置すると、電動ファ
ンの内部に収納することは困難となる。

収納すると、その分だけ高さを増加する欠点がある。

本発明による構成は、上述した欠点を除去している。即
ち軟鋼板ヨーク？、１０を第３図示のように変形するこ
とにより、電機子コイルｑを上方に移し、兼ねて回転子
りの膨出空間を有効に利用している。

従って、下方の空間に余裕ができるので、この空間に、
第１図示のように、ハイブリッド基板３ａ、３ｂ及びそ
の上に載置された電子部品（点線ＳＣで示す）を収納す
ることができる。

従って、偏平化に有効な手段となるものである。

第９図は、マグネット回転＋６と突極９ａ。

？　ｂ　、　１０　ａ　、　１０　ｂの展開図である。

マグネット回転子６は電気角で１８０度（以降はすべて
電気角の表示とする。）で等しいピッチで９個のＮ。

Ｓ極が設けられている。

突極１０　＜の斜面部ｉｏ　ｃｌは、隣接する突極９Ｓ
の対向部に対して斜面となっている。他の突極も全く同
じ構成となっている。

励磁コイル弘に通電すると：図示の極性に励磁され、マ
グネット回転子６は矢印Ｇ方向に起動せしめるものであ
るが、／相の電動機は自起動しない。

励僻コイルグの通電前には、コギングトルクにより、マ
グネット回転子６は前記した斜面の存在の為に、右方に
移動して停止している。従って通電時に、マグネット回
転子６は、矢印Ｇ方向のトルクが発生し℃自起動する。

第Ｓ図（りは、電機子コイル弘の通電制御回路である。

直流電源正端子１３／！により供電され、ているホール
素子／Ｊは第９図に示された位置で、磁極６ａ、６ｂ、
・・・に対向してホール出力が得られている。ホール素
子／Ｊは、第１図のハイブリード基板Ｓ１上にあるので
、マグネット回転＋６の端面に着磁された磁極に対向す
るようにすると有効である。

ホール出力は、オペアンプ／／４により増巾され、矩形
波の出力とされる。

トランジスタ２２　Ｇ　、　２λｂ、・・・は、電機子
コイル−とともにトランジスタブリッジ回路となり、ト
ランジスタＷ　ａ　、　ｎ　ｂ　（対角線の位置にある
）が導通ずると、電機子コイルｑは右方に通電され、ト
ランジスタｘＹｙ、ｓｓ　ｃｔが導通すると左方に通電
される。

ダイオ−トコ３１゜２Ｊｂ、・・・は、各トランジスタ
にそれぞれ逆接続され、電機子コイル弘の磁気エネルギ
を電源に正極２２を介して還流消滅させる為のものであ
る。

Ｎ磁極の磁界下で、オペアンプｌ／αの出力はｔｇｏ度
の巾のハイレベルの信号となるので、反転回路／４！　
Ｉ！により、トランジスタ２ユｑが導通し、又トランジ
スタ２．２ｂも導通するので、電機子コイルダは通電さ
れる。

Ｓ磁極の磁界下で、オペアンプ／／ｎの出力は、１８０
度の巾のローレベルの信号となるので、反転回路／Ｑ　
ｂによりトランジスタ２１　ｄが、又トランジスタｗｒ
も導通するので、電機子コイルダは左方に通電される。

以上のように、１ｇＯ度の巾で往復して通電されるので
、ｌ相の電動機として回転し、電動ファンとして使用で
きる。

電機子磁心は、前述したように、軟鋼板のプレス加工で
作成することができ、電機子コイルも１個ですむので廉
価に作ることができて有効である。本発明の電動ファン
は、第１図がコ倍図となっていることから判るように、
小型偏平なので、電機子電流はｘ＞ミ＋）アンペア（／
２ボ／Ｌ・ト使用）位で、軟鋼板ヨーク９，１０の渦流
損は大きくなく、又界磁マグネットの磁力も小さいので
、これによる渦流損も太きくな（、実用性がある。本実
施例は、ダ突極、ψ磁極のものであるが、更に突極と磁
極数を増加しても実施することができるものである。

上述した一般のｌ相の電動機は次に述べる欠点がある。

効率が劣化し、入力がＯ，Ｓワット位のもので、その効
率はｊ〜、ｔｏ　４位となっている。３相のこの種のも
のは、６０〜？（７％の効率となっているのに比較する
と、効率は著しく劣化している。

本発明装置の次に述べる実施例は、かかる効率の劣化す
る原因を除去して、効率を／左チ〜Ｊチ上昇せしめて、
３０４位とした構成としたものである。次にその詳細を
説明する。

電機子電流の曲線は、第６図のタイムチャートにおいて
、曲線３．７α、、３Ｊｂとして示される。

この曲線について説明する。

電機子コイルの通電の初期は、インダクタンスの為に立
上りは滑らかとなり、次に逆起電力により、曲＃ｉ！３
３４　、　、？、？　ｂは中間で凹部となる。

通電の末期では、磁心は飽和に近づくので、誘導常数が
急速に零に近マき、インダクタンスが急減する。実測に
よると、曲線、？、？　Ｇ　、　、、？、？　ｈの左端
部ではインダクタンスが１０ミリヘンリ、右端では、３
ミリへノリ位となる。ただし、入力がＯ，Ｓワット位の
電動機の場合である。従って、逆起電力も急減して電機
子電流は急増する。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。従って、第６図
の曲線Ｊ、ｊ　４　、　Ｊ、？　ｂの右端の曲線のよ５
に、電機子電流が急増し、ＩｇＯ度回転したときに、電
機子電流は切断されるが、このとぎ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。

この近傍では、界磁俤界は小さいか零となっているので
、出力トルクは殆んどなく、無効なジュール損失が急増
する。

他の磁極と突極についても事情は全く同じである。

毎分３０θ０回転の電動機とすると、１回転毎に９個の
上述した電流曲線が得られるので、毎分／−０００個の
曲線、？、？　ｆＬ　、　３，１　ｈ等で示す通電が行
なわれる。この事実は極端な表現をすると、１分間にｌ
コ０００　　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っていることが理解される筈
である。

上述した欠点を除去するには、第６図の点線３Ｓ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３Ｓの点で電流を切断することがよい。切
断されろ電流の巾は、一般に電気角で３０度〜ｔＩＳ度
位が最適である。

第Ｓ図Ｃｂ）につき後述するように、電機子コイルの通
電は、第６図の曲線２９１の巾となっているので、点線
３Ｓの点で通電が断たれるものである。

以上の不都合を除去する為の制御回路を第Ｓ図（勾につ
いて、次に説明する。

第５図（ｂ）において、直流電源正極／３１により通電
されているホール素子／Ｊ　（第９図に同一記号で示す
）の出力は、オペアンプ／／αにより増巾され、Ａ点の
出力波形は、第６図のタイムチャートの曲線２’ｌ　４
　、２’ｌ　ｂ　、・・・で示される。

誘導コイル／ｑは、第１図に示したように、磁極ｂａ、
ｔ、ｂ、・・・に対向しているので、その誘導出力が得
られる。

反転回路／２１７．／２ｄを介する出力は同じものとな
り、８点の電気信号は、第６図で同一記号の点の曲線Δ
ａ　、　ｌ！；　ｂ　、・・・となる。これは又１点の
電気信号ともなる。

誘導コイル／４１（以降はコイル／４（と呼称する。）
の誘導出力は、マグネット回転＋６の磁界の曲線の微分
出力となるので、９０度の位相差となる。

従って、第９図に示すように、ホール素子／３とコイル
ＩＱとの位置の差を１３０度とすることにより、ホール
素子１３の出力に対し℃、コイル／Ｑの誘導出力を９０
度だけ進相して得ることができる。

記号／／ｂはオペアンプで、出力は矩形波となる。

第５図（ｂ）に戻り、コイルｌｑの出力は、オペアンプ
／／ｂにより、矩形波に増巾整形される、０点の電気信
号は第６図において、同一記号の点の曲線２６４　、．
２４　ｂ　、・・・として示され、曲線２ｔα。

２１１　ｂ　、・・・に対してｙｏ度位進相している。

コイル／Ｕの出力は、ダイオードで整流され、コンデン
サ７ｋにより平滑化され、端子ＩＡより、回転速度に比
例した出力が得られている、点線記号ｉｓ　ｒｔは、リ
ニヤ増巾回路である。コイル／４１の出力を両波整流し
て、端子／乙の出力とすると、特性の良い速度信号を得
ることができろ。

第Ｓ図（句のＤ点の電気信号は、０点の電気信号を反転
回路１２ｄにより反転したものとなるので、第６図の同
一記号の点の曲線＝７α、　ｊ７　ｂ　。

・・・となる。

次に第Ｓ図Ｃｂ）の記号ｌり、１ｇ、／９．Ｘ）の部材
が除去された場合につき説明する。

電源が、ホール素子及び電機子コイル通電の為に投入さ
れると同時に、端子３９１にも正電圧が印加される。

従って、コンデンサ３ｑは抵抗を介し℃充電されるので
、オア回路２ｔα、コｂの下側の入力電圧は起動時に、
ハイレベルに近い値となっている。

従って、アンド回路／、２　ｃ　、　／２　ｂの下側の
入力電圧は、ハイレベルとなるので、アンド回路１２α
、／２ｂの出力即ちＥ、ｌＸ点の電気信号は、Ａ。

８点の電気信号と同じ波形となり、第６図で同一記号の
点の曲線評α、　２’ｆ　ｂ　、・・・及び曲線Δ１゜
コ３ｂ、・・・となる。

トランジスタ２２α、　２２　ｂ、・・・は、トランジ
スタブリッジ回路となり、電機子コイルｌ（第１図の電
機子コイルＩＩ）は往復して通電される。

記号−一は電源正極である。

８点の電気信号により、トランジスタユコαが導通し、
又トランジスタ、ｚｓ　ｂもＥ点の電気信号罠より導通
する。上述したようにＥ、Ａ点の電気信号は等しい、即
ち対角線の位置にあるトランジスタが導通されるので、
電機子コイルダは右方に電気角で１８０度の区間だけ通
電される。

マグネット回転子６が１８０度（電気角）回転すると、
τ点の電気信号により、反転回路／２　ｇを介して、ト
ランジスタ２２　ｆｆが導通し、Ｅ点の出力によりトラ
ンジスタ２２ｄ、が導通ずる。電機子コイルダは、電気
角で１８０度のマグネット回転子の回転が行なわれる毎
に往復して通電されろ。従って、前述したコギングトル
クにより、！相の電動機として起動することができる。

設定時間後に、コンデンサ３デは充電が完了するので、
オア回路Ｍ　ａ　、　２１　ｂの下側の入力はローレベ
ルとなり、アンド回路／λα、／２ｂの前記したハイレ
ベルの入力は除去される。

従つ℃、アンド回路１２　ａ　、　／、２　ｂの下側の
入力は、（、’　、　Ｉ）点の電気信号即ち、第６図の
曲線、２６１、ムｂ、・・・及び曲線２７α、ニア／＋
、・・・となるので、Ｅ、Ｅ点の電気信号は、第６図の
曲線λ９り。

２９ｂ、・・・及び曲線、７０α、　、？ＯＡ　、・・
・どなる。

かかる曲〆※は、後縁部（末期）がｙｏ度（電気角）で
削除されている。

Ｅ点の電気信号によるトランジスタ２２　ｂの導通角も
対応してｙｏ度削除される。このときに、電機子コイル
弘の通電が停止されるので、蓄積磁気エネルギは、ダイ
オードｎＣ，トランジスタ２２４を介して放電される。

この放電の曲線が第６図の点線３’ｔ　４のようになる
。周知の手段のように、１ｇＯ度通電して、電機子コイ
ル弘の通電を停止すると、前述した効率の劣化に付加し
て、蓄積磁気エネルギの放電電流は点線３ａ　ｂのよう
になり、反トルクを発生する。又このときに、トランジ
スター、２４，２コｂが同時に不導通となっているので
、放電は電源を還流し、電源にエネルギを還流するので
、急速な放電となり、従ってスイッチングノイズを大き
く発生して願音発生の主因となる欠点がある。

本実施例では、前述したようにトランジスターαが導通
しているので、電源に対する還流がなく、従って曲線跡
αの降下角はゆるく、騒音の発生が除去される効果があ
る。反トルクの発生も除去される効果がある。ダイオー
ド２３１゜２３　ｂ　、　２Ｊ　ｌ！　、　２．３　ｄ
は、トランジスタ、２ｓａ、ｒｘｂ。

ｎ／！　、　２２　ｄ　Ｋ並列に逆接続されている。

アンド回路／２ｂＯＦ点の出力により、トランジスタ２
２　ｄが導通されているので、その導通角も第６図の曲
線３０　ＬＬ、　、？θｂ、・・・となり、同じ効果が
ある。このときに電機子電流は左方に通電される。

ＡＡと反転回路１２Ｃの出力（１点の電気信号）による
電気信号により、それぞれトランジスタ２２　ｈ　、　
ｕ　ｄを制御し、Ｅ、Ｅ点の出力により、それぞれトラ
ンジスター１．２二Ｃを制御しても上記した作用効果は
同じである。

起動の初期では、電機子コイル弘は１８０度ずつ通電さ
れるので、コギングトルクにより確実に起動し、その後
は上述したように、効率良く、騒音の発生の少ない運転
のできる作用効果を有するものである。集積回路（ＩＣ
化）とした場合に、外付コンデンサ３りが１個のみです
むので有効な手段を供与できる。

次に、コンデンサ３ｑを含む回路を除去し、記号／？の
部材を付加した場合につき説明する。

オペアンプ／りの子端子には、規準正電圧端子７７１に
の電圧が入力されている。従って、起動時に、一端子の
入力電圧が小さいときには、オペアンプ１７の出力はハ
イレベルに保持され、設定された回転速度を越えると、
ローレベルに転化する。

様に、起動時に電機子コイル弘は１８０度の通電が行な
われ、その後は、通電の末期がｔｉｏ度削除される。従
って、その作用効果も同じである。

次に計数回路／ｇの説明をする。

計数回路／ｇに端子／ｇ　Ｋより、リセットパルスが入
力されると零カウントに復帰し、端子／ｌ　ｈの出力が
得られる。

端子／ざ１０入カパルスは、電動機（７アンモータとし
て使用した場合）の１「源を切ったとき、若しくは、使
用する前に投入される電気スイッチにより得られる電気
信号を利用することができる。

電動機の電源が投入されて起動すると、オペアンプｌり
の出力がハイレベルとなるので、計数回路／ｇのＣ端子
の入力が得られて、カウントアツプして端子／Ａ’　／
？の出力が得られ端子／ざｂの出力が消滅する。

設定回転数を越えると、オペアンプ／７の出力がローレ
ベルとなる。過負荷その他の事故により、電動機が減速
、又は停止すると、Ｃ２：：（子の入力は再びハイレベ
ルとなるので、計ａ　１６１路１ｇはカウントアツプさ
れて、端子ｉｇ　ｃの出力しま消滅し、増巾回路１９に
ハイレベルの入力がイ（Ｊられ、その出力により、警報
ブザ−Ｊを駆動して警報を出すことができる。

又は、ファンで冷却すべき電子回路の電源スィッチを切
ること゛ができる。従って両者の焼損事故を防止できる
特徴がある。

本発明装置は、次に示すように、トランジスタブリッジ
回路のトランジスタの付勢手段を変更しても実施できる
。

即ち、アンド回路／；りの出力により、トランジスタ２
２　ＬＬ　、　ｕ　ｂを導通し、アンド回路／２　ｂの
出力により、トランジスタ２２　ｆｆ　、　２．１　ｄ
を導通する。

上記した手段により、・・電機子コイル弘は往復して通
電され、起動時には、１ｇＯ度の通電角となり、起動後
は通電の末端がｑＯ度切除される。

従って作用効果は同じとなる。通電が断たれたとぎに、
蓄積磁気エネルギが電源に還流されるので、急速に通電
が断たれて、スイッチングノイズが増加する欠点が発生
する。第７図（”）　、　（ｂ）は、第１図の電動機を
ヒートシンクの中央部に固定した図面である。

第７図（りにおいて、アルミ製の底板Ｕ／の中央には、
第１図の基板λｑが固着され、放熱フィン：Ｌ／α、２
／ｈ、・・・は、周知のフィンのように整列しないで、
ランダムに配設されている。

従って、ファン電動機Ｙの外周に流出する空気流もフィ
ン間を屈曲して流出するので、冷却効果が、自然対流に
よるものに比較してＳ傍位となる効果がある。又自然対
流によるものは、当然底板２１を鉛直方向になるように
設ける必要があるが、本発明装置は、いかなる方向でも
よいので、電子機器が小型化しているときに有効な技術
手段となるものである。

点線Ｈの左側のアルミ放熱フィンは省略して図示してい
ないが、右側のものと同じく配設されているものである
。

点線記号３／　ＩＺ　、　Ｊ／　ｂで示すものは、冷却
の為に底板２１に固定された被冷却部品、例えばパワト
ランジスタである。

第７図（句は、他の実施例で、放熱フィン３６１゜３６
ｂ、・・・は、周知のものと同じく整列している。

底板３ｘ＜は、第１図の電動機Ｙの基板、２１が固定さ
れている。記号３／　４　、．３／　ｈは、被冷却部品
である。

冷却効率は、第７図（勾のものに比較して劣るが、底板
３６．放熱フィン、？Ａ　４　、３６ｂ　、・・・の量
産が容易となる特徴がある。

点線Ｈの左側は、右側と同じ放熱フィンの構成となつ℃
いる。

第７図（勾の底板コ／をハイブリッド基板と考え、放熱
フインユｌα、ユ／ｂ、・・・を、ハイブリッド基板上
に配設された各種の電子チップ部品とすると、電子チッ
プ部品を効率良く冷却できる効果がある。

次に第ｇ図（勾、（句につき説明する。

本発明装置のような小型小出力の電動機の場合には、電
機子コイルの巻線の為の空間が小さくなり、印加電圧が
高い場合には、極細線を数多く巻回する必要がある。

従って、銅損を増加し効率の劣化を招（不都合がある。

第ｇ図（Ｌ′Ｌ）、（句に示す実施例は、かかる点を改
良したものである。第ｇ図（α）において、一般に、こ
の種の電動機は、印加電圧が３ボルト位がよい。即ち電
動機の通電制御回路にの印加電圧は、３ボルト位がよい
。

端子二の′１に圧は／コポルト若しくは評ボルトとの場
合が多い。端子２ユの電圧は、可変抵抗３７ｂ。

抵抗Ｊ７ｒにより分割されている。電源が投入されると
、オペアンプｌＩｌの十端子より一端子の入力′電圧が
大きいので、出力はローレベルとなり、従ってトランジ
スタｑ２が導通する。

コンデンサ値１は、電源容量に応じた電流により充電さ
れ、この電圧が、オペアンプｑ／の一端子の入力電圧即
ち抵抗Ｊ？　１？の電圧降下より上昇すると、オペアン
プｑｌの出力はハイレベルとなり、トランジスタダλは
不導通に転化する。

従って、コンデンサグコ信により通電制御回路にの通電
が行なわれる。コンデンサＩｌコ１の電圧が降下すると
、オペアンプ’７／の出力は再びローレベルとなり、ト
ランジスタダニは導通して、コンデンサ値コ１を充電す
る。かかるサイクルを繰返して、通電制御回路にの印加
電圧は、リプル電圧を含むが、抵抗、７？　１？の電圧
降下とほぼ等しく保持される。

抵抗３７１？の電圧降下が３ボルトとなるように、可変
抵抗Ｊ７　ｂを変更することにより、端子２コの電圧が
、前述したように／ユポルトでも、２ケボルトでも同一
電動機を使用できる効果がある。

又端子２コの電圧が一定の場合に、可変抵抗３りｂを変
更することにより、電動機の回転速度を任意に変更でき
る。

電動機の印加電圧を３ボルト位にできるので、電力損失
が小さくなり、有効である。

第ｇ図（勾の回路は、電動機の通電制御回路にの通電電
流を設定された値に保持することにより、電源端子２コ
の電圧に無関係に、即ち通電制御回路にの印加電圧が３
ボルト位の場合と同じ出力トルク特性を保持するもので
、第ｇ図（ＬＬ）と同じ目的が達成されるものである。

電源スィッチを投入すると、コンデンサ３７４を介して
、抵抗、７７　ｅには、大きい電流が流れ、その電圧降
下が大きくなる。

従って、抵抗’１２４の電圧降下より、上記した電圧降
下が太き（なるので、オペアンプｔｌ／の出力は、ロー
レベルとなり、トランジスタｔ１２が導通する。

従って、通電制御回路Ｋを流れる電流は上昇し、抵抗タ
コαの電圧降下が、抵抗３７　ｅのそれより増大すると
、オペアンプψｌの出力はハイレベルとなり、トランジ
スタ９．２は不導通に転化する。

通電制御回路にの電機子コイルの磁気エネルギは、ダイ
オードｌＩλｂにより放電されるので、抵抗値αの電圧
降下も減少し、これが抵抗３７Ｃの電圧降下より小さく
なると、オペアンプ９／の出力はローレベルとなり、ト
ランジスタＱ、２は再び導通する。

かかるサイクルを繰返して、通電制御回路にの供電電流
値の初期は、コンデンサ３り１の為に増大し、大きい起
動トルクが得られる。その後は、所要の定格トルクによ
り運転することができる。

可変抵抗、？？ｂを変更することにより、出力トルク即
ち電動機の回転速度を変更できる。

又コンデンサ３７αの容量を大きくすることにより、起
動トルクが大きい区間を延長できるの′で、立上りの特
性を改善できる効果がある。大きい慣性負荷の場合に有
効である。

第を図に示すものは、第ｇ図（勾の実施例の場合の位置
検知信号と通電電流のタイムチャートを示している。

第１．第３の段は、ｌ相の位置検知信号で、曲＠ｔｔａ
８，１Ｉ３ｈ、・・・及び鉢信、リグｂ、・・・の巾は
１ｇＯ度で互いにｔｇｏ度の位相差がある。

第２、第ｔの段の曲線轄α、轄す、・・・及び曲線ＩＩ
６α、　１Ｉ６ｂ　、・・・は、電機子コイルの通電電
流曲線である。

〔効果〕

（１）回転子りの中央部が膨出しているので、軸承（オ
イルレスメタル）の耐用時間を大きくでき、又同時に空
気流を下方に引込んで、上方に散逸することが防止でき
る。

（２）　　ファン＋ｒα、ｔｂ、・・・の高さが回転軸
ｌの長さとほぼ等しくできるので、偏平な電動ファンが
構成できる。

（３）　　ファンざα、ざす、・・・を第２図に示す形
状とすることにより、空気流の量を大きく、又下方に引
込んだ空気流を得ることができ、上方の散逸を防止でき
る。

（４）第３図に示すように、電機子磁心となる軟鋼板ヨ
ーク？、／θを特別な構成とすることにより、第１図の
基板コ１上面の空間に、通電制御回路を設けることがで
きる。従って、電動ファンの高さを低（、即ち偏平に、
しかも廉価に構成することができる。

（５）第７図（す、（句の実施例に示されたように、小
型偏平なｌ相の半導体電動機を利用して、ヒートシンク
及びハイブリッド回路を効率良く冷却できる装置が得ら
れる。従来のヒートシンクに比較して、９〜５倍の冷却
効果を得ることができる。

ヒートシンクの中央部に電動機が固定されている為に、
ヒートシンクを鉛直方向に保持する必要がなく、置体に
取付けるときに、いずれの方向を向けてもよいのく使用
に便利なものが得られる。

（６）第ｇ図（−）、（勾に示す実施例は、入力θ、Ｓ
ワット位の小型ｌ相半導体電動機に利用して有効な制御
回路である。

この種の電動機は、小型となる為に、電機子コイルの装
着空間が小さく、又印加電圧はｌコボルト若しくは２４
Ｉボルトが多い。

従って、電機子コイルは極細電線となり、巻数も多くな
るので、銅損を増大し、効率を劣化せしめる。

本実施例では、これを防止する為に、電動機の印加電圧
を３ボルト位にエネルギ損失なしに低下せしめて、効率
の劣化を防止している。これは第５図（Ｌ′Ｌ）の場合
である。

第５図（旬の場合には、起動特性を良好として、定電流
駆動をして同じ目的を達している。両者ともに、可変抵
抗を利用して、回転速度の変更をすることができる。

（７）　　第３図（句の通電制御回路を利用すると、効
率を大ぎく上昇せしめることができる。

μ図面の簡単な説明第１図（す、（ｂ）は、本発明装置の説明図、第２図は
、軸流ファンの説明図、第３図は、第１図の軟鋼板ヨー
クの斜視図、第９図は、マグネット回転子、突極の展開
図、第Ｓ図ＣＬ）　、　（勾は、ｌ相の半導体電動機の
電機子電流制御回路図、第６図は、位置検知信号と電機
子電流のタイムチャート、第７図（す、　（ｂ川ま、ヒ
ートシンクの説明図、第５図（ａノ、　（６月ま、本発
明装置の通電制御回路の他の実施例、第９図は、第５図
（句の位置検知信号と電機子電流のタイムチャートをそ
れぞれ示す。

ｌ・・・回転軸、　　３４，３ｂ・・・軸承、−・・・
円筒、　　ダ・・・電機子コイル、６．６α、６ｂ・・
・マグネット回転子、り・・・回転子、　　　ｇ４．ｇ
ｂ、・・・ラジアルファン、り、ｉｏ、’ｐｃ、ｉｏｖ
、ｑａ、’ｙｂ、ｉ。

４　、１０　ｂ・・・軟鋼板ヨーク及び突極、　　　−
α・・・基板、　　ＳＣ・・・電子部品、　　ｒａ、ｓ
ｂ・・・ハイブリッド基板、　　１３・・・ホール素子
、／Ｑ−−−誘導コイル、　　／ｊ　ａ　　２２　　／
？　ｒＬ、？？　ＬＬ−”直流電源正端子、　　Ｋ・・
・通電制御回路、ｉｉａ、ｉｔｂ、ｔ’ｔ、ｌｌハ・・
オペアンプ、ｓｓ　ｃ　、　ｗ　ｂ　、　２．２　ｅ　
、　ｗ　ｄ　、　、ｙｔ　ａ　、　、ｙ／ｂ　・）　５
　ｙジスタ、　　　／２　Ｎ　、　／ｕ　Ａ・・・アン
ド回路、２ｇ　４　、２１：　ｂ　、・・・オア回路、
　　１ｇ・・・計数回路、Ｊ・・・ｔ−報装置、　　　
コｔＩｒＬ、コダｂ１・・・、コＳα、コｂ　　、　　
・・・　Ｉ　　λｂ　　ａ　　、　　ｒｂ　　ｂ　　、
　　　・・・　、　　コ？　α　、　　コク　ｂ　　、
　　・・・　、　　コ９α、コ９　ｂ　、　、、、　、
　、７θｒＬ、　３０　ｈ　、　…、　４１ｊ　４　、
　ｌＩｔ？　ｂ　。

・・・、　１Ｉｔｔ　ａ　、　１ＩＩｌｂ　、・・・位
置検知信号曲線、３．７１！　、　Ｊ３ｂ　、　・、　
轄Ｇ　、　＆ｊ　ｈ　、　１＃−、ＩＩＡ　４　、　Ｉ
ＩＡ　ｂ。

・・・電機子電流曲線、　　２１．３１・・・底板、ｙ
、、、電動機、　　２／　ａ　、　２１　ｂ　、　…、
　３１ｒ　＠　、　、：１６　ｂ。

・・・放熱フィン、　　り・・・トランジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）基板上に植立した円筒と、上方に折曲して作られ
た内周円環が該円筒外周に嵌着し、下方に折曲した外周
円環がｎ（ｎは１、２、・・・）個の等しい巾の突極が
同じ巾だけ離間して分割された第１の軟鋼板ヨークと、
下方に折曲して作られた内周円環が、前記した第１の軟
鋼板ヨークの内周円環に嵌着し、下方に折曲した外周円
環が前記した突極間に介在するように離間して分割され
、ｎ個の突極となる第２の軟鋼板ヨークと、第１、第２
の軟鋼板ヨークの内周面折曲円環の外側に装着された電
機子コイルと、前記した円筒の両端に挿入固定された軸
承と、該軸承に回動自在に支持された回転軸と、該回転
軸の上端に、底面中央の膨出部中心が固着された逆カッ
プ状の回転子と、該回転子の内側面に固定され、突極数
と同じ数で等しいピッチでＮ、Ｓ極に磁化され、Ｎ、Ｓ
磁極面が空隙を介して突極面に対向しているマグネット
回転子と、前記した回転軸より外方に伸びる等しいピッ
チで配設された複数枚のファンを備え、該ファン部が前
記した回転子の膨出部の上面の空間内にあって、回転軸
の高さを越えないように制限して設けられたラジアルフ
ァンと、マグネット回転子の位置を検出して、１相の位
置検知信号を発生する位置検知素子と、位置検知信号に
より、電機子コイルに通電して１方向のトルクを発生す
る通電制御回路と、コギングトルクにより、死点の位置
において出力トルクを得る自起動手段とより構成された
ことを特徴とする１相の半導体電動機ファン。
（２）第（１）項記載の特許請求の範囲において、各フ
ァンを回転方向より後退する角度で円弧状とし、排出空
気流が下方に押圧して排出されるように迎え角としたこ
とを特徴とする１相の半導体電動機ファン。
（３）第（１）項記載の特許請求の範囲において、電機
子コイル及びトランジスタ４個よりなるトランジスタブ
リッジ回路と、４個のトランジスタのそれぞれに並列に
逆接続されたダイオードと、対角線の位置にある２個の
トランジスタを位置検知出力により交互に導通し、起動
時にはそれぞれのトランジスタの導通角を電気角で１８
０度とし、起動後においては、導通角の末期の電気角で
４０度位を切除して電機子コイルに往復して通電する通
電制御回路とより構成されたことを特徴とする１相の半
導体電動機ファン。
（４）第（１）項記載の特許請求の範囲において、電機
子コイル及びトランジスタ４個よりなるトランジスタブ
リッジ回路と、４個のトランジスタのそれぞれに逆接続
されたダイオードと、突極とマグネット回転子の磁極が
完全に対向したときの出力が零となる位置において、第
１、第２の軟鋼板ヨークと電機子コイルよりなる固定電
機子に、マグネット回転子に対向して固定され、１相の
位置検知信号を発生する１個の磁電変換素子と、該磁電
変換素子の出力を増巾して、Ｎ、Ｓ極に対向したとき、
それぞれ第１、第２の矩形波信号を得る電気回路と、磁
電変換素子の出力より、設定された角度だけ進相して出
力が得られるように、固定電機子に固定されるとともに
、マグネット回転子により誘導出力が得られる１個の位
置検知用の誘導コイルと、該コイルの出力を増巾して、
Ｎ、Ｓ極に対向したとき、第３、第４の矩形波信号を得
ろ電気回路と、起動時にはハイレベルの電気信号を出力
し、起動が終了した以後においてはローレベルの電気信
号を出力する電気回路と、該電気回路の出力を１つの共
通の入力とし、第３、第４の矩形波信号を他のそれぞれ
の入力とする第１、第２のオア回路と、第１の矩形波信
号と第１のオア回路の出力のそれぞれを入力とする第１
のアンド回路と、第２の矩形波信号と第２のオア回路の
出力のそれぞれを入力とする第２のアンド回路と、第１
のアンド回路の出力により、前記したトランジスタブリ
ッジ回路の対角線の位置にある一個のトランジスタの少
なくとも１つを導通し、第２のアンド回路の出力により
、他の対角線の位置にある２個のトランジスタの少なく
とも１つを導通せしめる通電制御回路とより構成された
ことを特徴とする１相の半導体電動機ファン。
（５）第（１）項記載の特許請求の範囲において、ヒー
トシンクの底板中央部に電動機基板を固定し、ラジアル
ファンより流出する空気流が、ヒートシンクの放熱フィ
ンの間を通過するように、放熱フィンを配設したことを
特徴とする１相の半導体電動機ファン。
（６）第（１）項記載の特許請求の範囲において、ハイ
ブリッド回路基板の中央部に電動機基板を固定し、ラジ
アルファンより流出する空気流が、ハイブリッド回路の
電気部品間を屈曲して通過するように構成したことを特
徴とする１相の半導体電動機ファン。