JP2004260965A - 送風ファン - Google Patents

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雅則 一丸
Koichi Ikebe
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Abstract

【課題】換気扇などの送風ファンは、省電力化のために商用AC電源を整流器で整流して直流化し、ブラシレスDCモータを直流化電源で駆動させる構成の送風ファンが用いられるようになってきているが、部品点数が多くなり、構造が複雑化し、送風ファン装置全体が大型化し、さらに製造コストが高くなるという問題がある。
【解決手段】ファン駆動回路用の単一のプリント基板に整流部3と、駆動コイル5,6を備えたステータと、制御部4などにより構成されたブラシレスDCモータ2を組み込んで一体化し、DC高電圧を駆動コイル5、6に直接に供給し、かつ減圧されたDC低電圧を制御部4の入力として供給するようにしたACインプットDCモータ2を構成し、その回転軸に羽根車を取り付けた構成の送風ファンとする。
【選択図】 図2

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、AC電源を入力し、装置内部でDC電圧に変換するACインプットDCモータを備えた換気扇などの送風ファンに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、換気扇などの送風ファンは、空気の排出や冷気を循環させるために羽根車などのファンを装備している。このファンを駆動するためのモータとしては、直接にAC電源で駆動できること、部品点数が少ないこと、さらにコストが低い等の点から、図5に示す隈取コイル型のACインプットモータ40を使用するが、電力消費量が大きいものであり、しかも40℃前後の発熱があって電力損失が約90%であり、省電力化の点から好ましくない。さらに、隈取コイル型のACインプットモータ25は厚みが大きいものであり、省スペースや小型軽量化の点からも好ましくない。
【0003】
そこで、従来のDCブラシレスモータを用いた送風ファンの駆動回路図である図6に示すように商用AC電源39を入力し、これを整流部27で整流して直流化し、ブラシレスDCモータ28を直流化電圧で駆動させる構成の送風ファンが提案されている。なお、図7は従来のDCブラシレスモータを用いた送風ファンの縦断側面図であり、図中の29はブラシレスDCモータ28の駆動コイル30を備えたステータ、31はロータ、32は回転軸、33は送風ファンの羽根車、34は軸受(ここでは掃除機用の送風ファン)の実施の形態であり、前記整流部27やブラシレスDCモータ28までの配線部に介在するダイオード36や平滑コンデンサ37ならびに他の制御回路部35などはブラシレスDCモータ28とは独立して別に外付けされる構成となっている。また、磁極検知素子(図示せず)はプリント基板38にその位置検出手段である波形成形回路(図示せず)とともに設けられている。したがって、モータ駆動コイル30と整流部27や制御部35は夫々別々に分離した構成となっている(特許文献1)。
【0004】
前記構成の送風ファンは、整流部27でAC入力を整流して直流を得る、すなわちAC−DC変換器を用いることから入力電源としてAC電源を用いることができ、また、ACモータを用いたファンに比較して大幅に消費電力を小さくできる。
【0005】
【特許文献1】
特開平4−208087号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブラシレスDCモータ駆動用コイルや整流部としてのAC−DC変換器、制御回路部、磁極検知素子と波形成形回路などそれぞれを別個に必要とし、そのAC−DC変換器とブラシレスDCモータ用駆動コイルの接続やそれぞれの回路を接続するリード線等を設けることから部品点数が多くなり、構造の複雑化や装置の大型化により、それらの結果コストが高くなり製造方法も複雑になるという問題がある。
【0007】
本発明は前記従来の問題に留意し、消費電力が少なく、しかもコンパクトに全体を構成でき、製造方法も簡易な換気扇などの送風ファンを提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、ファン駆動回路用の単一プリント基板に整流部と、ブラシレスDCモータの駆動コイルの制御部を組み込んで一体化し、DC電圧をブラシレスDCモータの駆動コイルに供給し、DC電圧を制御部入力に供給するようにしたACインプットDCモータを構成し、かつ、ACインプットDCモータの回転軸に羽根車を取り付けた構成の送風ファンとする。
【0009】
本発明によれば、電力消費が少なく、しかも整流部や制御部などが一体化されて全体がコンパクトで安価な送風ファンとすることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、ファン駆動回路用の単一のプリント基板にAC入力を整流する整流部と、ブラシレスDCモータの駆動コイルと、駆動コイルを制御する制御部を組み込んで一体化し、かつ整流部で整流してなるDC電圧を駆動電圧としてブラシレスDCモータの駆動コイルに直接に供給し、DC電圧を減圧して得たDC電圧出力を制御部入力として供給するようにしたACインプットDCモータを構成し、ACインプットDCモータの回転軸に羽根車を取り付けた送風ファンであり、AC電源を接続すことのみにより作動させることができるとともに電力消費が少なく、しかも整流部や制御部が一体化されているので全体がコンパクトな送風ファンとすることができるという作用を有する。
【0011】
本発明の請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の送風ファンにおいて、整流部は複数のダイオードによる整流回路を構成し、DC電圧を分圧回路によって得るようにしたものであり、駆動コイルの高圧駆動電圧を簡単に得ることができ、また、DC電圧の制御入力も分圧抵抗によって簡単に得ることができるという作用を有する。
【0012】
本発明の請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の送風ファンにおいて、制御部は、ロータ位置検出用のモータ磁極を検知する磁極検知素子と、磁極検知素子の信号を出力するコンパレータと、コンパレータ出力を反転させる駆動素子と、コンパレータ出力および駆動素子出力でそれぞれ制御される駆動素子制御用の駆動素子によって構成されたものであり、回転制御用の駆動素子を確実に動作させることができるという作用を有する。
【0013】
本発明の請求項4に記載の発明は、請求項1〜3のいずれかに記載の送風ファンにおいて、ファン駆動回路用プリント基板は、整流部で得たDC電圧をモータの駆動コイルに直接に供給する配線部と、整流部で整流したDC電圧を減圧してなるDC電圧の制御入力を制御部に供給する配線部を有する構成としたものであり、駆動電源系の電力損が少なく、一方、制御部は低電圧入力で、かつ、小電力消費であることから、この制御電源系の消費電力の影響は小さくなる。従って、全体として消費電力の少ない送風ファンとすることができるという作用を有する。
【0014】
本発明の請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の送風ファンにおいて、ファン駆動回路用プリント基板は、ブラシレスDCモータにおける駆動用コイルを備えたステータと、AC電源接続体と、整流部構成部品と、駆動コイルを制御する制御部構成部品を単一のプリント基板上に備えて回路形成されており、プリント基板と、ステータと、整流部構成部品と、制御部構成部品をモールド材やプラスティック材などの樹脂材料で成形された外郭部の内部に有し、外郭部に固定した軸受によってロータを回転自在に保持した構成としたものであり、外郭部によって全体をコンパクトにし、かつ、外部の影響をうけにくく高信頼性を得るという作用を有する。
【0015】
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における送風ファンの概略電気回路図、図2は同送風ファンの詳細な電気回路図、図3は同送風ファンの一部切欠斜視図、図4は同送風ファンの断面図である。
【0016】
図1に示すように、この送風ファンは商用AC電源1で作動するものであり、ブラシレスDCモータ2の内部に整流部3および制御部4を備えている。図中の5、6はモータの駆動コイルである。
【0017】
この送風ファンの電気回路について、図2を参照して詳しく説明する。図示のように整流部3は複数のダイオード8により構成され(本実施の形態ではDC約140Vに整流されている)、平滑コンデンサ9により平滑して、DC電圧をモータの駆動コイル5、6に供給している。制御部4は、モータの磁極を検知するホール素子10と、その後段に設けられ、ホール素子10の出力を比較出力するコンパレータ11と、その後段に設けられ、コンパレータ11の出力を反転させる抵抗内蔵式の駆動素子12と、モータの駆動コイル5、6の通電回路に挿入され、その制御極にコンパレータ10の出力を印加される制御用の駆動素子13および制御極に駆動素子12の出力を印加される制御用の駆動素子14によって構成されている。そして、整流部3で得たDC電圧出力を分圧回路15により減圧し、前記制御部4のDC電圧入力としている。図中の16はバリスタ、17はツェナーダイオードである。
【0018】
つぎに構造について説明すると、図3および図4に示すようにブラシレスDCモータ2は、ファン駆動回路用プリント基板18にモータの駆動コイル5、6等を備えたステータ19を取り付けてあり、ステータ19にはロータ20を組み合わせている。また、ファン駆動回路用プリント基板18におけるブラシレスDCモータを取り付けた部分の外側スペースには、ダイオード8および平滑コンデンサ9よりなる整流部3と、ホール素子10および駆動素子12、その他の回路素子よりなる制御部4を取り付けている。
【0019】
さらに、ファン駆動回路用プリント基板18の端縁部には、AC電源接続端子栓21を取り付けている。さらにファン駆動回路用プリント基板18には整流部3よりDC電圧出力をモータの駆動コイル5、6に供給する配線22と、前記整流部3のDC電圧出力を減圧してなるDC電圧を制御部入力として、ホール素子10および駆動素子12、その他の回路素子よりなる制御部4に供給する配線23を設けている。
【0020】
そして、ファン駆動回路用プリント基板18と、モータの駆動コイル5、6およびモータ駆動コイル5,6を備えたステータ19と、ダイオード8および平滑コンデンサ9よりなる整流部3と、ホール素子10および駆動素子12、その他の回路素子よりなる制御部4を、モールド材やプラスチック材などの樹脂材料により成形された外郭部24の内部に有し、一体化されたACインプットDCモータを構成している。さらにロータ20の回転軸25には羽根車7が連結されており、ロータ20は外郭部24に固定された軸受26により回転自在に保持されている。
【0021】
上記構成において、商用AC電源1の入力は整流部3でDC電圧化され、モータの駆動コイル5、6にはDC電圧が供給され、また、制御部4には減圧されたDC電圧が供給され、モータの駆動コイル5、6は制御部4によって制御され、ACインプットDCモータは所要の回転駆動をする。
【0022】
DCモータは、もともとACモータより電力消費量が少ないが、本実施の形態のように整流部3より直接にモータの駆動コイル5、6にDC電圧を供給することで電力損が生じなく、より電力消費が少ないACインプットDCモータとすることができる。なお、制御部4のDC電圧を供給しているが、前記制御部4への入力電圧はDC低電圧であり、さらに駆動素子の消費電力は小さいものであり、したがって、ACインプットDCモータ全体の電力消費に与える影響は極めて小さい。
【0023】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように本発明は、ACインプットDCモータを用いた送風ファンにおけるファン駆動回路の消費電力が極めて小さく、従来のACモータを用いた送風ファンの消費電力に対して1/4程度の低消費電力とすることができる。また、整流部および制御部が、ステータおよびモータの駆動コイル等のモータ用部材を取り付けた単一のプリント基板に回路形成され、しかもモールド材やプラスティック材などの樹脂材料で成形された外郭部によって一体形成されていることから、外付けとならなく、送風ファン全体をコンパクトに構成でき、その製造方法も簡易になるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における送風ファンの概略電気回路図
【図2】同送風ファンの詳細な電気回路図
【図3】同送風ファンの一部切欠斜視図
【図4】同送風ファンの断面図
【図5】従来の隈取モータを用いた送風ファンの斜視図
【図6】従来のDCブラシレスモータを用いた送風ファンの駆動回路図
【図7】同従来のDCブラシレスモータを用いた送風ファンの縦断側面図
【符号の説明】
1 商用AC電源
2 ブラシレスDCモータ
3 整流部
4 制御部
5 モータの駆動コイル
6 モータの駆動コイル
7 羽根車
8 ダイオード
9 平滑コンデンサ
10 ホール素子
11 コンパレータ
12 駆動素子
13 駆動素子
14 駆動素子
15 分圧回路
16 バリスタ
17 ツェナーダイオード
18 ファン駆動回路用プリント基板
19 ステータ
20 ロータ
21 電源接続端子栓
22 配線
23 配線
24 外郭部
25 回転軸
26 軸受

Claims (5)

  1. 送風ファンであって、ファン駆動回路用の単一のプリント基板にAC入力を整流する整流部と、ブラシレスDCモータの駆動コイルを備えたステータと、前記駆動コイルを制御する制御部を組み込んで一体化し、かつ前記整流部で整流してなるDC電圧を駆動電圧としてブラシレスDCモータの駆動コイルに供給し、前記DC電圧を減圧して得たDC電圧出力を制御部入力として供給するようにしたACインプットDCモータを構成し、前記ACインプットDCモータのロータの回転軸に羽根車を取り付けたことを特徴とする送風ファン。
  2. 整流部は複数のダイオードによる整流回路を構成し、制御部入力のためのDC電圧を分圧回路によって得るようにしたことを特徴とする請求項1記載の送風ファン。
  3. 制御部は、ロータ磁極を検知する磁極検知素子と、前記磁極検知素子の信号を出力するコンパレータと、前記コンパレータ出力を反転させる駆動素子と、前記コンパレータ出力および駆動素子出力でそれぞれ制御される駆動素子制御用の駆動素子によって構成されたことを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の送風ファン。
  4. ファン駆動回路用プリント基板は、整流部で得たDC電圧をモータの駆動コイルに直接に供給する配線部と、前記整流部で整流した前記DC電圧を減圧してなるDC電圧出力を制御部に供給する配線部を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の送風ファン。
  5. ファン駆動回路用プリント基板は、ブラシレスDCモータにおける駆動用コイルを備えたステータと、AC電源接続体と、整流部構成部品と、前記駆動コイルを制御する制御部構成部品を単一のプリント基板上に備えて回路形成されており、前記プリント基板と、前記ステータと、前記整流部構成部品と、前記制御部構成部品をモールド材やプラスティック材などの樹脂材料で成形された外郭部の内部に有し、前記外郭部に固定された軸受によってロータを回転自在に保持した構成とすることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の送風ファン。
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