JP6281616B2 - ファンモータ - Google Patents

Description

本発明は、固定子と回転子或いはファンとを組み合わせて構成されるファンモータに関する。

この種のファンモータとして、固定子を構成するティースの形状や大きさなどに工夫を加えて、コギングトルクを低下させる考えが、例えば特許文献１などに提示されている。従来は、ティース間に形成される空隙部の空隙幅を小さくし、固定子と回転子との空間距離を大きくすることで、コギングトルクを低減させていた。

また、ファンモータの異物侵入防止構造として、従来技術には制御基板の収納部にリブを設け、更にその外周に壁を設けて、ファンとのラビリンスを構成したものが提案されている（特許文献２）。さらに別な従来技術では、制御基板の収納部に別部材を取付けた構成（特許文献３）や、リブをファンのカップ部の上部側にまで長く延ばす構成（特許文献４）が、それぞれ開示されている。

特開２００８−８６０６４号公報 特許第５０１７９６５号明細書 登録実用新案第３０５６８７６号公報 実開昭６２−５１９５３号公報

しかしながら、従来は固定子と回転子との空間距離を大きくすると、ファンモータとしての効率が悪くなるため、この空間距離を０．６ｍｍ程度にする一方で、ティース間の空隙幅は１．５mm前後に大きく設定されており、回転子の磁極がティース間の空隙部を横切る際に発生する磁力の影響を受けて、コギングトルクが大きくなる欠点があった。

また、上述の異物侵入防止構造において、リブと壁によるラブリンス構成では、スペースが大きくなって送風面積が少なくなる。また、別部材を取付けた構成では、部品点数の増加によるコスト上昇を招き、リブを長く延ばす構成では、全体の重量が重くなる上に、必要以上の部品精度が要求される。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、省スペース且つ軽量で安価なラビリンス構成を有する異物侵入防止構造を備えたファンモータを提供することを目的とする。

請求項１の発明では、既存のカップ部とロータヨークとの間に形成される空間部を利用して、その空間部に入り込むような外周壁を固定子受部に形成するだけで、固定子受部とファンとの間からの異物の侵入を確実に防止できる。そのため、従来のように別部材の必要がなく、しかも空間部を確保するための形状を大きく確保することなく、省スペース且つ軽量で安価なラビリンス構成を有する異物侵入防止構造が実現できる。

請求項２の発明では、締結部の近傍で保持部の外周を囲むリブや、軸受を固定するための固定部材の他に、固定子受部の外周壁によるラビリンス構造との２か所で、軸受に対する異物侵入防止効果を得ることができる。

請求項１の発明では、外周壁が空間部に収納する収納量を、カップ部と外周壁との間のギャップの２倍乃至３倍とすることで、固定子受部とファンとの間からの異物の侵入を確実に防止しつつも、必要以上の部品精度は要求されず、部品管理が容易で、ファン振動による起動不良などの弊害を防止することが可能になる。

請求項１の発明によれば、省スペース且つ軽量で安価なラビリンス構成を有する異物侵入防止構造を備えたファンモータを提供できる。

請求項２の発明によれば、軸受に対する異物侵入防止効果を２か所で得ることができる。

請求項１の発明によれば、ファン振動による起動不良などの弊害を防止したファンモータを提供できる。

本発明の第１実施形態におけるモータの縦断面図である。 同上、回転子の正面図である。 同上、要部の横断面図である。 同上、固定子の横断面図である。 同上、ティース部の横断面図である。 同上、ヨーク部の横断面図である。 同上、異なる空隙幅での回転角度とコギングトルクの関係を示す波形図である。 同上、ティースの外観斜視図である。 同上、ヨーク部の外観斜視図である。 同上、絶縁部材の外観斜視図である。 同上、絶縁部材の上半分とティースとを組み合わせた状態の外観斜視図である。 同上、ティース部の外観斜視図である。 同上、固定子の外観斜視図である。 本発明の第２実施形態におけるファンモータの部分縦断面図である。 同上、要部の拡大縦断面図である。 同上、外周壁およびその周辺の部分拡大縦断面図である。 本発明の第３実施形態におけるファンモータのモータとその周辺の回路図である。 同上、コアスロット形状を示す要部の横断面図である。 図１８とは別な例のコアスロット形状を示す要部の横断面図である。 従来のファンモータのモータとその周辺の回路図である。 同上、ファンモータの構造を示す縦断面図である。 同上、コアスロット形状を示す要部の横断面図である。

以下、本発明におけるファンモータの好ましい各実施形態について、添付図面を参照しながらそれぞれ説明する。

図１〜図１３は、本発明の第１実施形態におけるファンモータを示している。ファンモータの全体的な構成を図１に基づき説明すると、１は図示しないファンを回転させるためのモータで、このモータ１とファンとにより本実施形態のファンモータが構成される。モータ１は、何れもカップ状をなすケース２，３の開口部を突き合せて外殻部材を形成し、そのケース２，３の内部空間４には、当該ケース２，３に支持され回転可能に回転子５が保持されている。

図２にも示すように、回転子５には複数の磁極片６が設けられている。この磁極片６は、回転軸であるシャフト７を中心にして周方向に配置される。シャフト７は、ケース２，３の略中央部に形成した凹部８にそれぞれ装着される一対の軸受９により、複数の磁極片６と共に回転自在に支持される。シャフト７の一端部は、ケース２の凹部８に形成した孔１０を貫通して、ケース２，３の内部空間４より外方に突出しており、ここで前述したファンの装着を可能にしている。なお、磁極片６の数は特に限定しないが、周方向にＮ極とＳ極が交互に配置されるように並べられる。

１１は、磁極片６を取り囲むように、この磁極片６に対向して内部空間４に配置される固定子である。図３にも示すように、磁極片６と固定子１１には、全周にわたって所定の空間距離ｂが設定されている。固定子１１は複数のティース１２が形成されたティース部１３と、リング状のヨーク部１４とにより形成され、各々のティース１２に絶縁部材１６を介して線材として好適な銅線１７を巻回することで、固定子１１にコイル部１８を形成している。ティース部１３とヨーク部１４は、何れも板状の鋼板を積層して構成され、各々のティース１２を繋ぐようにティース部１３の外側にヨーク部１４を配置することで、磁束を通過させる磁路が形成される。また、コイル部１８の巻線１７に所定のタイミングで電流を供給するために、内部空間４の下部に巻線１７と接続する制御部１９が配設される。

図３〜図５には、何れもｘ個のティース１２−１，１２−２，１２−３，…１２−ｘからなるティース部１３が図示されている。各々のティース１２−１，１２−２，１２−３，…１２−ｘは全て同一形状をなし、ヨーク部１４に連結する基端側の嵌合突部２１−１，２１−２，２１−３，…２１−ｘと、磁極片６に空間距離ｂを有して対向する先端側の楔部２２−１，２２−２，２２−３，…２２−ｘとを備えている。また、図６にはヨーク部１４を単独で示しているが、前述の嵌合突部２１−１，２１−２，２１−３，…２１−ｘに対応して、ヨーク部１４の内周面には被嵌合溝２４−１，２４−２，２４−３，…２４−ｘが一定の間隔で形成される。なお図３において、銅線１７によるコイル部１８は一部のみ表現されているが、全てのティース１２−１，１２−２，１２−３，…１２−ｘに形成されるものであり、本図では省略してある。

図５に示すように、ティース１２−１，１２−２，１２−３，…１２−ｘは、中央から外側に向かって配置されており、各ティース１２−１，１２−２，１２−３，…１２−ｘに絶縁部材１６を介して銅線１７を巻回することでコイル部１８を形成し、全体でティース部１３を構成している。絶縁部材１６は、ティース１２−１，１２−２，１２−３，…１２−ｘのそれぞれが貫通可能な筒部の両側に鍔部を形成してなるボビン２８と、複数のボビン２８を繋いで放射状に配置させる円筒状の連結部２９とにより構成され、隣接するボビン２８の外周側先端部間に幅ｃの開口部３０が形成される。

図５に示すティース部１３と、図６に示すヨーク部１４とを組み合わせたものが、図３や図４に示す固定子１１である。ティース１２−１，１２−２，１２−３，…１２−ｘの嵌合突部２１−１，２１−２，２１−３，…２１−ｘを、ヨーク部１４の被嵌合溝２４−１，２１−２，２１−３，…２４−ｘにそれぞれ嵌合することにより、シャフト７からヨーク部１４の内周面に向かって突き出すように、ティース１２−１，１２−２，１２−３，…１２−ｘが周方向に等間隔で配置されると共に、隣接する例えばティース１２−１の楔部２２−１と、ティース１２−２の楔部２２−２の先端部間に、所望の空隙幅ａで空隙部３１が形成される。この空隙部３１は、各ティース１２−１，１２−２，１２−３，…１２−ｘとヨーク部１４との嵌合構造により、隣接する全ての楔部２２−１，２２−２，２２−３，…２２−ｘの先端部間に、同じ空隙幅ａで形成される。

完成したモータ１は、制御部１９から巻線１７に電流を供給することにより、巻線１７の鉄心として作用するティース部１３やヨーク部１４と、回転子５の各磁極片６との間に磁力が生じ、固定子１１に対して回転子５が所定の方向に回転する。そのため、シャフト７に取り付けられたファンも回転して、送風を行なうことが可能になる。

本実施形態では、前述の空隙幅ａと空間距離ｂがａ≦ｂなる関係となっている。つまり、回転子５の磁極片６と固定子１１との空間距離ｂが、空隙部３１の空隙幅ａと同じであるか、もしくは大きく設定されるので、回転する磁極片６が空隙部３１を横切る際に発生する磁力の影響を受けにくくなり、コギングトルクが小さくなる。また、固定子１１と回転子５の磁極片６との間の空間距離ｂを必要以上に広げないように、空隙幅ａと空間距離ｂとの比率を２以下（ｂ≦２ａ）とすることで、コギングトルクの低減を図りつつ、回転子５に十分な磁力を付与することができる。

図７は、異なる空隙幅ａでの固定子１１に対する回転子５の回転角度と、コギングトルクとの関係を示したもので、空間距離ｂは何れも0.6ｍｍとしている。同図に示すように、空隙幅ａが０ｍｍ乃至0.6ｍｍの場合は、コギングトルクが小さく抑制されることがわかる。

図８〜図１３は、固定子１１の製造過程を説明するための図である。図８は、各々のティース１２単体を示しており、これは上述したように嵌合突部２１や楔部２２を有して構成される。図９は、ヨーク部１４単体を示しており、これも上述したように内周面に被嵌合溝２４を有して構成される。図１０は、樹脂などで形成される絶縁部材１６を示しており、この絶縁部材１６は上下に分割された半片１６Ａ，１６Ｂを突き合せて構成される。

そして、固定子１１を製造するには、先ず図１１に示すように、絶縁部材１６の一方の半片１６Ａに各ティース１２を組み込み、そこから残りの半片１６Ｂを被せて、絶縁部材１６の半片１６Ａ，１６Ｂで各ティース１２を挟んだ状態にする。次に図１２に示すように、絶縁部材１６の各ボビン２８に銅線１７を巻回してコイル部１８を形成し、ティース１２と絶縁部材１６とコイル部１８とによるティース部１３を製造する。その際、隣接するボビン２８の間に形成される開口部３０の幅ｃは、隣接する楔部２２間に形成される空隙部３１の空隙幅ａよりも十分に大きく、且つ銅線１７の外径よりも十分広く形成されるので、銅線１７を傷付けることなくティース１２の周囲に巻き付けて、所望のコイル部１８を形成できる。

コイル部１８を形成してティース部１３を製造した後、各ティース１２の嵌合突部２１をヨーク部１４の被嵌合溝２４に圧入嵌合して、ヨーク部１４をティース部１３に装着すると、隣接する楔部２２間の空間部３１が所望の空隙幅ａで形成され、図１３に示すような固定子１１が得られる。ヨーク部１４の装着時には、銅線１７が既にコイル部１８として巻回されているので、空間部３１の空隙幅ａは銅線１７の巻回において支障はなく、任意の幅に形成できる。したがって、ファンモータとして容易に製造が可能になり、コギングトルクも低減できる。

以上のように本実施形態では、固定子１１と回転子５で構成され、固定子１１は、線材としての銅線１７を巻回した複数個のティース１２を有するティース部１３と、個々のティース１２を繋いで磁路を形成するヨーク部１４とに分割して構成される一方で、回転子５は、固定子１１と対向して所定の空間距離ｂを離して回転自在に保持され、複数の磁極６を有しており、隣接するティース１２間に空隙部３１を設けたファンモータにおいて、ティース部１３をヨーク部１４に装着した後に所望の空隙幅ａを有する空隙部３１を形成し、この空隙部３１の空隙幅ａと、固定子１１と回転子５との間の空間距離ｂとの比率を２以下にしている。

この場合、回転子５と固定子１１との間の空間距離ｂが、隣接するティース１２間に形成される空隙部３１の空隙幅ａよりも大きく、２倍以下に設定されるので、回転子５の磁極６が空隙部３１を横切る際に発生する磁力の影響を受け難くなり、コギングトルクが小さくなる。また、ティース１２に銅線１７を巻回してコイル部１８を形成した後に、ヨーク部１４にティース部１３を装着することで、空隙部３１の空隙幅ａが形成されるので、銅線１７の巻回に支障なく空隙部３１を任意の空隙幅ａにすることができ、容易に製造が可能になる。

上記構成では、空隙部３１の空隙幅ａと、回転子５と固定子１１との間の空間距離ｂとの比率をほぼ１にするのが好ましい。この場合、回転子５と固定子１１との間の空間距離ｂが、隣接するティース１２間に形成される空隙部３１の空隙幅ａとほぼ同じに設定されるので、コギングトルクを確実に小さくすることができる。

図１４〜図１６は、本発明の第２実施形態におけるファンモータを示している。これらの各図に基づき、ファンモータの全体的な構成を説明すると、４１はファンモータの外郭部材となるケース、４２はケース４１と一体に形成された固定子受部で、固定子受部４２の中央部には、ケース４１の他側から一側に延びるスリーブ状の保持部４４が形成される。この中空の保持部４４内には軸受４５が保持されており、ファン４６を装着した軸４７が軸受４５によって回転自在に支持される。軸受４５は保持部４４に装着され、保持部４４に設けた固定部材４８を介して、保持部４４の開口する先端部を加工することで固着されている。

保持部４４には、当該保持部４４を取り囲むように固定子５１が装着される。固定子５１は、銅線などの線材５２を巻回したコア５３や、ファン４６を回転制御するために、線材５２と電気的に接続された制御基板５４により構成される。制御基板５４は、ファンモータの外部から電力供給を受けるためにリード線５５が接続される。

ファン４６は、ケース４１の他側に対向して開口する有天形状で、ケース４１の一側に対向して設けた天面部５７と、この天面部５７の外周縁からケース４１の他側に向けて延びるカップ部５８と、カップ部５８から外周に向かって複数形成されるブレード５９とからなり、天面部５７の中央部分には、軸４７の一端側を保持する締結部６０が設けられている。また、カップ部５８の内周側には略円筒状のロータヨーク６２が、当該カップ部５８とロータヨーク６２との間に空間部６３を形成するように配置される。回転子を構成するロータヨーク６２は、カップ部５８とは別体でマグネット６５を所定の位置で支える部材として設けられ、ファン４６から容易に脱落しないように、ファン４６と一体に形成された補助片６６に嵌合保持される。また、ロータヨーク６２の内側に配置されるマグネット６５は、固定子５１のコア５３を取り囲んで、Ｎ極とＳ極が交互に配置されるように周方向に並べられる。

ケース４１は、固定子５１を収納する固定子受部４２の他に、ファン４６の外周と一定の間隔を空けて、風路を形成するための筒状の風洞部６８を有し、固定子受部４２は風洞部６８の略中心に配置される。固定子受部４２の外周には、ケース４１の一側に向けて立ち上がる外周壁６９が配置され、前述の制御基板５４を含む固定子５１が外周壁６９内に収まっている。特に図１６に示すように、外周壁６９はその先端部分が空間部６３に収納されており、空間部６３の最先端に位置するカップ部５８の先端面と、外周壁６９の先端面との間の、外周壁６９が空間部６３に入り込む収納量Ｌ１は、カップ部５８の内周面と外周壁６９の外周面との間のギャップＬ２に対して、２倍から３倍の寸法に形成される。

ファン４６に設けられた締結部６０の外周側には、天面部５７からケース４１の一側に延びる円筒状のリブ７０が形成される。このリブ７０の内径は、円筒状の保持部４４の外径よりも大きく、且つリブ７０と保持部４４の先端は互いにラップするようになっている。

このように構成される本実施形態のファンモータは、リード線５５を介して制御基板５４に電力を供給することで、固定子５１の線材５２に所定の電流が与えられると、線材５２を巻回したコア５３とマグネット６５との間に磁力が生じ、軸４７を中心にしてファン４６が回転する。このときのブレード５９の回転に伴い、風洞部６８内で軸４７に沿った空気の流れが形成され、ファンモータの外部に送風を行なうことが可能になる。またファン４６の回転中も、カップ部５８と外周壁６９との間のギャップＬ２が一定に保たれる。

本実施形態におけるファンモータの異物侵入防止構造は、次のような特徴を有する。ブレード５９を装着するカップ部５８と、マグネット６５を装着するロータヨーク６２との間には、空間部６３が形成されるので、この空間部６３に固定子受部４２の外周壁６９を収納させることで、固定子受部４２とファン４６との間からの異物の侵入を確実に防止できる。この場合、既存のカップ部５８とロータヨーク６２との間の空間部６３を利用して、固定子受部４２に外周壁６９を一体に形成するだけで、従来のように別部材の必要がなく、しかも形状も大きくすることなく、省スペース且つ軽量で安価なラビリンス構成が実現できる。

また、外周壁６９が空間部６３に入り込む収納量Ｌ１がさほど大きくないので、必要以上の部品精度は要求されず、部品管理が容易で起動不良などの不具合をなくすことができる。つまり図１６において、収納量Ｌ１がギャップＬ２の３倍を超えた寸法であると、ファン４６の回転振動時に、外周壁６９がカップ部６８に触れないような寸法に部品管理を行なわなければならない。逆に、収納量Ｌ１がギャップＬ２の２倍未満の寸法であると、外周壁６９とカップ部６８との間から簡単に異物が入り込み、本来の固定子５１への異物侵入防止構造が十分に発揮されない。本実施形態のように、収納量Ｌ１をギャップＬ２に対して２倍から３倍の寸法に形成すれば、そのような不具合は払拭される。

さらに本実施形態では、リブ７０の内径が保持部４４の外径よりも大きく形成され、リブ７０と保持部４４の先端が互いにラップするようになっていて、この部分で保持部４４への異物の侵入が防止される。しかも、保持部４４内に挿入される固定部材４８で軸受４５が固着されると共に、保持部４４内への異物侵入防止のために、軸受４５の端面を固定部材４８で覆っている。このように軸受４５には、締結部６０の近傍で保持部４４の外周を囲むリブ７０や、軸受４５を固定する固定部材４８の他に、上述した固定子受部４２の外周壁６９によるラビリンス構造との２か所で、異物侵入防止効果を得ることができる。

以上のように本実施形態では、ファン４６を回転可能に支持するための軸受４５と、軸受４５を固定するための固定部材４８と、制御基板５４と巻線である線材５２を施したコア５３からなる固定子５１とを装着するためのスリーブ状の保持部４４を中心に配置してなる固定子受部４２とを備え、固定子受部４２を中心に配置したケース４１と軸受４５に、ファン４６を装着したファンモータにおいて、固定子受部４２の外周に、ケース４１の一側に向けて立ち上がる外周壁６９が配置され、ファン４６のカップ部５８とファン４６の内側に設けたロータヨーク６２との間に形成された空間部６３に、固定子受部４２の外周壁６９を収納させている。

この場合、既存のカップ部５８とロータヨーク６２との間に形成される空間部６３を利用して、その空間部６３に入り込むような外周壁６９を固定子受部４２に形成するだけで、固定子受部４２とファン４６との間からの異物の侵入を確実に防止できる。そのため、従来のように別部材の必要がなく、しかも空間部を確保するための形状を大きく確保することなく、省スペース且つ軽量で安価なラビリンス構成を有する異物侵入防止構造が実現できる。

また本実施形態では、ファン４６と軸受４５に支持される軸４７との締結部６０近傍にリング状のリブ７０を設け、このリブ７０を保持部４４の外周に配置している。

この場合、締結部６０の近傍で保持部４４の外周を囲むリブ７０や、軸受４５を固定するための固定部材４８の他に、固定子受部４２の外周壁６９によるラビリンス構造との２か所で、軸受４５に対する異物侵入防止効果を得ることができる。

また本実施形態では、外周壁６９が空間部６３に収納する収納量Ｌ１を、カップ部５８と外周壁と６９の間のギャップＬ２の２倍乃至３倍としている。

この場合、外周壁６９が空間部６３に収納する収納量Ｌ１を、カップ部５８と外周壁６９との間のギャップＬ２の２倍乃至３倍とすることで、固定子受部４２とファン４６との間からの異物の侵入を確実に防止しつつも、必要以上の部品精度は要求されず、部品管理が容易で、ファン振動による起動不良などの弊害を防止することが可能になる。

図１７〜図１９は、本発明の第２実施形態におけるファンモータを示している。図１７は、ファンモータを構成するモータ７１とその周辺の回路図であり、同図において、７２はホール素子７３や比較器７４を含む位相比較部、７５は位相シフト回路７６やバッファ回路７７を含む制御信号出力部、７８はモータ７１の巻線で構成されるコイル（図示せず）に所定のタイミングで駆動電流を供給する駆動用ＩＣなどのモータ駆動回路、７９は抵抗８０とコンデンサ８１からなるモータ７１の誘起電圧検出部である。

ホール素子７３は周知のように、モータ７１の回転子９６（図１８や図１９を参照）の回転位置を検出する位置検出手段として設けられ、ホール素子７３からの検出信号が比較器７４の一方の入力端子と位相シフト回路７６に送出される。また誘起電圧検出部７９は、モータ駆動回路７８からの駆動電流によりモータ７１が回転し始めた時に、モータ７１に生じる誘導電圧を検出するもので、この誘導電圧は抵抗８０を介してコンデンサ８１に印加され、コンデンサ８１の両端間に生じる電圧が、誘導電圧検出部７９からの検出信号として比較器７４の他方の入力端子に送出される。

位相比較部７２の比較器７４は、ホール素子７３からの検出信号と、誘起電圧検出部７８からの検出信号とを比較するもので、比較器７４からの比較結果は、モータ７１を構成する固定子９３（図１８や図１９を参照）のコアに対するホール素子７３の位置ずれを判定すると共に、回転子９６の回転方向を特定する位相比較信号として、位相シフト回路７６に送出される。

位相シフト回路７６は、比較器７４からの位相比較信号に基づき、ホール素子７３から出力される検出信号に対して、コアの位置とホール素子７３との位置ずれ分の位相を補正した信号を生成するものである。この位相を補正した信号は、制御信号出力部７５に組み入れられたバッファ回路７７を介して、正負の対をなす制御信号としてモータ駆動回路７８に送出される。

モータ駆動回路７８は、モータ７１の起動時にモータ７１を強制的に回転させる強制転流を行なうと共に、モータ７１の起動後は、制御信号出力部７５からの制御信号を受けて、モータ７１を安定的に回転駆動させるような駆動電流を、モータ７１のコイルに供給するものである。

図１８や図１９は、本実施形態で使用するモータ７１のコアスロット形状を示している。これらの各図において、本実施形態のモータ７１は、図示しない巻線を各々に巻回した４個のスロット９１−１，９１−２，９１−３，９１−４を有する固定子９３と、スロット９１−１，９１−２，９１−３，９１−４に対向して、４極のマグネット９５−１，９５−２，９５−３，９５−４を有する円筒状の回転子９６とを組み合わせた２相モータとして構成される。マグネット９５−１，９５−２，９５−３，９５−４は、周方向にＮ極とＳ極が交互に配置されるように並べられる。

固定子９３のコアに相当するスロット９１−１，９１−２，９１−３，９１−４は、その外周形状をなす楔部９２−１，９２−２，９２−３，９２−４が、図示しない軸を中心に回転する回転子９６と所定の間隔で対向配置される。特に、図１８に示す楔部９２−１，９２−２，９２−３，９２−４は、回転子９６の内周に沿ったほぼ均一な円周形状に形成され、回転子９６に対して楔部９２−１，９２−２，９２−３，９２−４の左側部，右側部，中央部との空間距離をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚとすると、Ｘ≒Ｙ≒Ｚの関係を有している。また、図１９に示す楔部９２−１，９２−２，９２−３，９２−４は、左右でほぼ均一な円周形状に形成され、回転子９６に対して楔部９２−１，９２−２，９２−３，９２−４の左側部，右側部，中央部との空間距離をそれぞれＸ，Ｙ，Ｚとすると、Ｘ＝Ｙ＞Ｚの関係を有している。

比較として、従来のファンモータを構成するモータ７１とその周辺の回路図を図２０に示す。ここでは、ホール素子７３やモータ駆動回路７８が、本実施形態で示したものと共通するが、比較器７４や、制御信号出力部７５や、誘起電圧検出部７９は具備していない。つまり従来は、ホール素子７３からの検出信号だけが、制御信号としてモータ駆動回路７８に送出される。

図２１は、従来のファンモータの構造図を示している。同図において、１０１はホール素子７３やモータ駆動回路７８を印刷回路基板（ＰＣ板）に搭載してなるＰＣ板組立、１０２は前述の固定子９３を含むステータ組立で、これらのＰＣ板組立１０１やステータ組立１０２は、スリーブ状の固定子受部１０５に軸受１０６を組み込んだ軸受組立１０７の周囲に配設される。また１１１は、前述の回転子９６の他に、軸受１０６に支持されるシャフト１１２や、複数枚のブレード１１３を含み、シャフト１１２を中心に回転自在に設けられるロータ組立である。本実施形態のファンモータは、図１７に示す回路素子がＰＣ板組立１０１に搭載されると共に、スロット９１−１，９１−２，９１−３，９１−４が、図１８や図１９に示すような形状である点以外は、従来と共通の構成を有している。

図２２は、従来のモータ７１のコアスロット形状を示している。モータ７１が２相モータである場合には、起動できないデッドポイントが発生するため、そうしたデッドポイントを避けるために、ロータの位置を一位的に決める工夫が施されていた。これは具体的には、図２２に示すように、コアであるスロット９１−１，９１−２，９１−３，９１−４の外周形状を、楔部９２−１，９２−２，９２−３，９２−４の外周面と回転子９６の内周面との間の空間距離が、楔部９２−１，９２−２，９２−３，９２−４の一側から他側にかけて漸次広がるように不均一な形状にする（図２２の例では、楔部９２−１の左側外周面と回転子９６の内周面との間の空間距離Ｘが狭く、楔部９２−１の右側外周面と回転子９６の内周面との間の空間距離Ｙが広い）ことで、回転子９６の位置決めを実施し、ホール素子７３の位置をずらして配置することで、モータ７１に対する起動保証を行なっていた。

しかし、楔部９２−１，９２−２，９２−３，９２−４を不均一な形状にすると、コギングトルクが発生し、振動や騒音の性能が悪化する上に、ホール素子７３の感度や出力のバラつきで、振動や騒音に影響を与えていた。

これに対して本実施形態のファンモータは、ホール素子７３の感度や出力のバラつきに影響を受けずに、コギングトルクの発生を抑えて、騒音や振動を低減できる２相モータの駆動方式を提供するものである。

本実施形態のファンモータは、モータ駆動回路７８からの駆動電流によって、モータ７１が停止した状態から強制転流により起動すると、モータ７１に生じる誘導電圧が抵抗８０を介してコンデンサ８１に印加され、このコンデンサ８１の両端間電圧が、誘導電圧検出部７９からの検出信号として比較器７４に送出される。また、モータ７１の回転子９６が回転するのに伴い、ホール素子７３からも回転子９６の位置に対応した検出信号が比較器７４に送出され、これらの検出信号の比較により、モータ７１のコアとホール素子７３との位置ずれを判定すると共に、モータ７１の回転子の回転方向を特定する位相比較信号が、位相シフト回路７６に送出される。位相シフト回路７６は、比較器７４からの位相比較信号を利用して、ホール素子７３からの検出信号に対して、コアの位置とホール素子７３との位置ずれ分の位相を補正した信号を生成してバッファ回路７７に出力し、バッファ回路７７から正負の対をなす制御信号がモータ駆動回路７８に送出される。これによりモータ駆動回路７８は、制御信号出力部７５からの制御信号に基いて、モータ７１を安定的に回転駆動させるような駆動電流をモータ７１のコイルに供給することができる。

上記一連の動作では、モータ７１の誘導電圧に応じた検出信号と、回転子９６の位置に応じたホール素子７３の検出信号とを比較することで、回転子９６の回転方向を検知して、モータ駆動回路７８がモータ７１のコイルへの通電を制御しており、回転子９６の位置を一位的に決めなくても、モータ７１の起動保証をすることができる。また、回転子９６の位置決めが必要なくなるので、スロット９１−１，９１−２，９１−３，９１−４の外周形状である楔部９２−１，９２−２，９２−３，９２−４を、図１８に示すような回転子９６の内周に沿った同一円周形状にすることが可能になり、コギングトルクを抑制でき、回転子９６の回転時におけるトルクリップルを低減できる。そのため、製品組込み時の振動や騒音を抑制することが可能になる。

つまり本実施形態では、ステータ組立１０２や、軸受組立１０７や、ロータ組立１１１で構成される２相モータを備えたファンモータにおいて、モータ７１の誘起電圧とホール素子７３の出力を比較してモータ７１を駆動する構成とし、スロット９１−１，９１−２，９１−３，９１−４の外周形状をほぼ同一な円周形状にすることにより、回転子９６の位置を一位的に決める必要がなく、コギングトルクの発生を抑えて、モータ７１の騒音や振動を低減することが可能になる。

また、回転子９６の位置決めが必要なくなるのを利用して、スロット９１−１，９１−２，９１−３，９１−４の外周形状を、図１９に示すような左右均等の扇形形状にしてもよい。この場合、コアであるスロット９１−１，９１−２，９１−３，９１−４を通過する磁束の変化量をサイン（ＳＩＮ）形状に近付けることで、相切替（通電切替）のノイズひいては騒音を低減できる。

つまり本実施形態では、ステータ組立１０２や、軸受組立１０７や、ロータ組立１１１で構成される２相モータを備えたファンモータにおいて、モータ７１の誘起電圧とホール素子７３の出力を比較してモータ７１を駆動する構成とし、スロット９１−１，９１−２，９１−３，９１−４の外周形状を左右均等の扇形形状にすることにより、回転子９６の位置を一位的に決める必要がなく、コギングトルクや相切替時のノイズの発生を抑えて、モータ７１の騒音や振動をさらに低減することが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更可能である。例えば、第一実施形態では銅線１７以外の素材で構成される線材を用いてもよいし、磁極６やティース１２の数はファンモータの特性などを考慮して適宜決定すればよい。また、第１実施形態〜第３実施形態で示したそれぞれの特徴を、適宜組み合わせたファンモータとしてもよい。

４１ ケース
４２ 固定子受部
４４ 保持部
４５ 軸受
４６ ファン
４７ 軸
４８ 固定部材
５１ 固定子
５２ 線材（巻線）
５３ コア
５４ 制御基板
５８ カップ部
６０ 締結部
６２ ロータヨーク
６３ 空間部
６９ 外周壁
７０ リブ
Ｌ１ 収納量
Ｌ２ ギャップ

Claims (2)

1. ファンを回転可能に支持するための軸受と、
   前記軸受を固定するための固定部材と、
   制御基板と巻線を施したコアからなる固定子とを装着するための保持部を中心に配置してなる固定子受部とを備え、
   前記固定子受部を中心に配置したケースと前記軸受に、前記ファンを装着したファンモータにおいて、
   前記固定子受部の外周に、前記ケースの一側に向けて立ち上がる外周壁が配置され、
   前記ファンのカップ部と前記ファンの内側に設けたロータヨークとの間に形成された空間部に、前記固定子受部の前記外周壁を収納させ、
   前記外周壁が前記空間部に収納する収納量を、前記カップ部と前記外周壁との間のギャップの２倍乃至３倍としたことを特徴とするファンモータ。
2. 前記ファンと前記軸受に支持される軸との締結部近傍にリブを設け、このリブを前記保持部の外周に配置したことを特徴とする請求項１記載のファンモータ。