專利名稱：帶旋轉風扇電動機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及長時間運轉的帶旋轉風扇電動機或搭載帶旋轉風扇電動機的冰箱(包括例如具有將清涼飲料水等的冷卻為目的的冷卻系統(tǒng)的“自動販賣機”，以下，僅表示為“冰箱”)等電氣設備和個人計算機或計算機服務器等電子設備。
背景技術：
具有冰箱等冷卻系統(tǒng)的電氣設備或隨著最近的因特網的普及以計算機服務器為代表的家庭用或產業(yè)用的電氣或電子設備，通常24小時/365天連續(xù)地進行運轉。
而且，在這樣的設備中，搭載著冷氣送風用的帶旋轉風扇電動機。
在帶旋轉風扇電動機中，有對磁場線圈施加直流電壓而直流通電地進行運轉的直流電動機的旋轉軸上安裝風扇后的直流鼓風機和對磁場線圈施加交流電壓而交流通電地進行運轉的交流電動機的旋轉軸上安裝風扇后的交流鼓風機。一般，所述直流鼓風機使用于風量少的小型的鼓風機，交流鼓風機與直流鼓風機相比時，較多地使用于大風量的大型的鼓風機。
作為所述直流電動機，較多地使用對于高效率和速度控制等具有優(yōu)良特性的無刷電動機。又，作為所述交流電動機，較多地使用冷凝器·運轉方式的單相感應電動機或磁極屏蔽電動機(shaded-pole motor)。
但是，在使用直流電動機的直流鼓風機中，雖然是理所當然，但電動機的電源輸入必須是直流，在僅為交流電源的場合，要重新設置直流電源或不得不依賴于電池驅動，在電池驅動的場合是不適于連續(xù)運轉的。
又，在使用交流電動機的交流鼓風機中，由于能從商用電源直接供電而容易驅動，故適合于連續(xù)運轉，效率與用于直流鼓風機中的無刷電動機相比較差，在進行長時間的連續(xù)運轉的場合消耗電力增多，具有電動機自身變?yōu)榇笮偷娜秉c。
又，在交流鼓風機的場合，在根據情況需要對風量進行調節(jié)的場合，必需重新附加應用半導體開關元件等的控制電路，并進行交流電動機的旋轉的速度控制，存在因該控制使噪音也變大的傾向。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供能從商用電源直接供電而容易進行連續(xù)運轉、并效率良好、且風量變化更簡單的小型高效的帶旋轉風扇電動機。
為了解決該課題，本發(fā)明的帶旋轉風扇電動機的特征是，具有無刷電動機、用所述無刷電動機進行旋轉驅動的旋轉風扇、有成為向所述無刷電動機進行通電的電源的AC/DC換流器的驅動控制部。
又，本發(fā)明的空冷裝置的特征是，具有多個所述帶旋轉風扇電動機。
又，本發(fā)明的空冷裝置具有多個帶旋轉風扇電動機和使所述帶旋轉風扇電動機運轉的控制裝置，該空冷裝置的特征是，將所述控制裝置構成為對帶旋轉風扇電動機的故障的發(fā)生進行檢測而使不發(fā)生故障的帶旋轉風扇電動機的運轉轉速增速，并對風量降低進行補償。
本發(fā)明的帶旋轉風扇電動機的特征是，具有無刷電動機、用所述無刷電動機進行旋轉驅動的旋轉風扇、有成為向所述無刷電動機進行通電的電源的AC/DC換流器的驅動控制部。
又，還具備所述AC/DC換流器由非絕緣類型的電路構成的特征。又，還具備旋轉風扇為軸流風扇的特征。
此外，將對無刷電動機的定子線圈進行通電的定時進行切換并使旋轉磁場發(fā)生的所述驅動控制部作成不需要轉子的旋轉相位的檢測用傳感器的無傳感器結構，并使該驅動控制部的發(fā)熱部與所述殼體進行熱結合。
又，還具備電動機為外轉子型的無刷電動機的特征。
又，還具備無刷電動機的定子由定子鐵心、組裝在該定子鐵心上的線圈和夾在所述定子鐵心與線圈之間而電絕緣的絕緣件構成，將所述絕緣件的一部分沿用于保持所述定子的軸承支柱進行延設并被夾在所述軸承支柱與所述驅動控制部之間的特征。
又，還具備以鎂作為所述殼體的材質的特征。
又，本發(fā)明的空冷裝置的特征是，使用多個所述帶旋轉風扇電動機。
又，本發(fā)明的空冷裝置具有多個帶旋轉風扇電動機和使所述帶旋轉風扇電動機運轉的控制裝置，該空冷裝置的特征是，將所述控制裝置構成為對帶旋轉風扇電動機的故障的發(fā)生進行檢測而使不發(fā)生故障的帶旋轉風扇電動機的運轉轉速增速，并對風量降低進行補償。
又，本發(fā)明的空冷裝置的特征是，將所述控制裝置構成為對搭載在各帶旋轉風扇電動機上的驅動控制部進行監(jiān)視，各驅動控制部對由自身的帶旋轉風扇電動機的磁場線圈發(fā)生的磁場進行檢測并檢測出對旋轉速度的異常檢測輸出或自身的帶旋轉風扇電動機的磁場線圈的端子電壓的異常，籍此判定為帶旋轉風扇電動機發(fā)生了故障。
又，一種空冷裝置，該裝置的特征是，作為多個帶旋轉風扇電動機使用前述任一項的帶旋轉風扇電動機。
附圖的簡單說明

圖1是本發(fā)明(實施形態(tài)1)的帶旋轉風扇電動機的剖視圖。
圖2是該實施形態(tài)的主視圖。
圖3是該實施形態(tài)的驅動控制部11的結構圖。
圖4是該實施形態(tài)的主要部分的放大剖視圖。
圖5是本發(fā)明(實施形態(tài)2)的帶旋轉風扇電動機的剖視圖。
圖6是該實施形態(tài)2的磁場鐵心和對其進行絕緣的絕緣件的分解立體圖。
圖7是除了磁場鐵心外與該實施形態(tài)2的絕緣件結合的狀態(tài)的立體圖。
圖8是將該實施形態(tài)2的驅動控制部11的控制電路14作成無傳感器結構時的剖視圖。
圖9是本發(fā)明(實施形態(tài)3)的空冷裝置的結構圖。
圖10是表示該實施形態(tài)3的控制裝置的結構的流程圖。
具體實施例方式
以下，根據圖1～圖10對本發(fā)明的各實施形態(tài)進行說明。
圖1～圖4表示本發(fā)明(實施形態(tài)1)的帶旋轉風扇電動機。
圖1表示本發(fā)明的帶旋轉風扇電動機的剖面。
該帶旋轉風扇電動機是在所述冰箱等電氣設備和個人計算機或計算機服務器等電子設備中作為空冷用所安裝的帶旋轉風扇電動機，在筒狀的殼體1的一端側，在圓周方向的多個部位形成有將外轉子型的無刷電動機2支承在殼體1的中央的支承臂3。
無刷電動機2具有軸承支柱4；通過軸承5a、5b被支承在軸承支柱4的中心的旋轉軸6；安裝在旋轉軸6上的轉子7；安裝在軸承支柱4的外周部上的磁場鐵心8；繞在磁場鐵心8上的磁場線圈9；與磁場鐵心8相對地安裝在所述轉子7的內側的磁鐵10；內藏在軸承支柱4的基端部4a中的驅動控制部11。磁鐵10是對例如規(guī)定的圖形進行充磁的環(huán)狀磁鐵。
在無刷電動機2的所述轉子7的外徑部安裝著軸流型的旋轉風扇12。
磁場線圈9如圖3所示，由多個相的線圈9u、9v、9w構成，所述驅動控制部11中如圖3所示，將使商用電源16的電壓降至適當?shù)闹绷麟妷旱腁C/DC換流器13和AC/DC換流器13的輸出電壓作為電源電壓進行動作，并對向多個相的線圈9u、9v、9w的直流通電的定時進行控制而構成在所述磁場鐵心8中產生旋轉磁場的控制電路14。
在AC/DC換流器13的電路中不使用變壓器等大型構件，而形成為用半導體元件和小型電子元件構成的非絕緣方式，能夠非常小型化，在無刷電動機2的狹窄空間中可內藏驅動控制部11。
由這樣發(fā)生的旋轉磁場與磁鐵10的磁作用使安裝在轉子7上的旋轉風扇11進行旋轉，構成貫穿殼體1的內側并產生空氣的流動15的軸流風扇。無刷電動機2與交流電動機相比，效率高、能根據施加電壓的變更簡單地變更風量。
又，在檢測出隨著轉子7的旋轉而發(fā)生在線圈9u、9v、9w中的反電動勢并對向線圈9u、9v、9w的通電的定時進行切換而構成所述控制電路14，在作成不需要轉子7的旋轉相位的檢測用傳感器的無傳感器結構的場合，由于也不需要在該轉子7的旋轉相位的檢測用傳感器與控制電路14之間的配線等，并由于也不必將控制電路14配置成接近轉子7的一側，故有關驅動控制部11的配置自由度增高，如圖1所示，能將驅動控制部11離開軸承5a、5b地進行配置，能使從驅動控制部11發(fā)生的熱難以向軸承5a、5b傳遞。
圖4表示內藏于無刷電動機2中的驅動控制部11的主要部分。
構筑驅動控制部11的電路的配線基板30與軸承支柱4的基端部接觸固定。詳細地說，配線基板30是將可撓性配線板32、33貼附在熱傳導性良好的金屬板31上而構成的，在可撓性配線板32、33的電路圖形上安裝著電路元件34。電路元件34的發(fā)熱通過金屬板31和軸承支柱4向殼體1散熱。
圖5～圖8表示本發(fā)明(實施形態(tài)2)的帶旋轉風扇電動機。
又，對作成與實施形態(tài)1同樣作用的構件標上相同的符號進行說明。
該帶旋轉風扇電動機是在所述冰箱等電氣設備和個人計算機或計算機服務器等電子設備中作為空冷用所安裝的帶旋轉風扇電動機，在上述實施形態(tài)1中，將無刷電動機2安裝在殼體1上所構成，而在本實施形態(tài)中，將形成于殼體1上的支承臂3與軸承支柱4一體地成型，并將無刷電動機2安裝在該軸承支柱4上。
在本實施形態(tài)2中，如圖5和圖6所示，除了與磁場鐵心8的所述磁鐵10的相對部分以外對表面進行覆蓋，設有由電絕緣性高的樹脂材料成型的第1、第2絕緣件17a、17b，并在用第1、第2絕緣件17a、17b覆蓋磁場鐵心8后對線圈9u、9v、9w進行卷裝，故能提高與由線圈9u、9v、9w和磁場鐵心8以及導電性金屬材料形成的殼體1的電絕緣性。圖7表示對第1、第2絕緣件17a、17b進行卡合狀態(tài)的立體圖?？臻g19是磁場鐵心8的收容空間。
第1、第2絕緣件17a、17b在第1絕緣件17a的蓋部20的前端，在用第1、第2絕緣件17a、17b將磁場鐵心8夾持的狀態(tài)下，由于形成與第2絕緣件17b的蓋部22的內側嵌合的臺階部21，通過該臺階部21與蓋部22的卡合能獲得與臨時固定同樣的效果，在用第1、第2絕緣件17a、17b將磁場鐵心8夾持的狀態(tài)下，即使不用另外的零件對該3個零件臨時固定，也能迅速地對線圈9u、9v、9w進行卷裝。
在這樣卷裝線圈9u、9v、9w后，將驅動控制部11安裝在第2絕緣件17b的凸肋17c上進行組裝，并進行線圈9u、9v、9w與驅動控制部11的通電連接，將該組裝品安裝在與殼體1一體成型的軸承支柱4。35是與驅動控制部11的控制電路14連接的檢測用傳感器，能對轉子7的旋轉相位進行檢測。
在第2絕緣件17b的一端上，如上所述，為了保持組裝后的定子，并由于形成向軸承支柱4的基端部延設的筒狀部18，使筒狀部18的端部與殼體1接觸，能以數(shù)量較少的零件實現(xiàn)殼體1中的定子的定位。
又，由于筒狀部18對軸承支柱4的外周面進行覆蓋而能夠夾在驅動控制部11與殼體1之間使電絕緣的沿面距離增大，故不用增加零件個數(shù)就能充分滿足將商用電源16引入驅動控制部11而構成的場合所要求的電絕緣性能。
圖8表示在作成不需要對轉子7的旋轉相位進行檢測用的傳感器的無傳感器結構的場合，由于也不需要轉子7的旋轉相位的檢測用傳感器與控制電路14之間的配線等，故能將控制電路14離開轉子7進行配置。
圖9和圖10表示本發(fā)明(實施形態(tài)3)的空冷裝置。
該空冷裝置是作為空冷用而安裝在所述冰箱等電氣設備和個人計算機或計算機服務器等電子設備的裝置，用空冷裝置本體23和對向空冷裝置本體23的帶旋轉風扇電動機251～259的通電進行控制的控制裝置24來構成多個(在圖9的例子中為9個)上述實施形態(tài)1或實施形態(tài)2的帶旋轉風扇電動機。
將微機作為主要部分所構成的控制裝置24如圖10所示地構成。
控制各帶旋轉風扇電動機251～259的旋轉速度的控制裝置24通過光耦合器向各帶旋轉風扇電動機251～259供給PWM信號，將各帶旋轉風扇電動機251～259控制成以1個個的額定速度或其以下的旋轉速度進行運轉的狀態(tài)。
具體地說，即使在因帶旋轉風扇電動機251～259中的幾個、例如1個發(fā)生故障而停止的場合，由于控制裝置24將轉速控制成圖10所示的運轉流程圖的狀態(tài)，故從最初的旋轉速度N1(包括安全系數(shù)的轉速)，也能將在故障檢測出后殘留的帶旋轉風扇電動機的速度(旋轉風扇4的運轉旋轉速度)增加至旋轉速度N2(故障檢測出后的旋轉速度)，能獲得對冷卻必需的規(guī)定風量。又，N2是用圖10所示的計算式所決定的旋轉速度，式中的“n”是搭載于設備上的帶旋轉風扇電動機單元1的總數(shù)，“m”是故障的臺數(shù)。
更具體地說，如圖9所示，在將搭載9臺帶旋轉風扇電動機251～259、并能容許帶旋轉風扇電動機251～259的各額定旋轉速度為3000rpm的故障臺數(shù)為2臺的場合，在正常狀態(tài)下，控制裝置24將N1定為約2300rpm(N1＝3000×(7/9))進行運轉。在這樣的狀態(tài)中，在檢測出2臺發(fā)生故障的裝置的場合，因將剩下的7臺的旋轉速度控制成N2＝(2300×9/(9-2))3000rpm，所以控制裝置24對因故障的2臺部分的帶旋轉風扇電動機的原因引起的風量的降低自動地進行補償。
根據控制裝置24對各帶旋轉風扇電動機251～2591個個地進行是否發(fā)生故障的判定，構成為利用在帶旋轉風扇電動機251～259的控制電路14中所具有的“FG輸出功能”，通過自身的無刷電動機進行旋轉而發(fā)生的旋轉檢測信號，空冷裝置的控制裝置24對是否成為運轉指示的N2進行判定，或空冷裝置的控制裝置24對是否發(fā)生在利用帶旋轉風扇電動機251～259的控制電路14中所具有的“鎖定檢測功能”而自身的無刷電動機在旋轉停止的場合發(fā)生的鎖定檢測信號進行判定。
又，“FG輸出功能”是從頻率發(fā)電機的輸出對電動機的旋轉速度進行監(jiān)視的功能，一般是搭載有電動機的設備為了檢測電動機的旋轉速度所使用的眾所周知的功能。具體地說，對從磁場線圈發(fā)生的磁場進行檢測并輸出旋轉速度。又，“鎖定檢測功能”是對電動機的鎖定進行檢測的功能，這也是一般作為電動機的安全對策所使用的功能，在對磁場線圈的端子電壓進行監(jiān)視并判定為旋轉系統(tǒng)停止時輸出信號。
又，不僅在帶旋轉風扇電動機251～259因故障而停止的場合，即使在其旋轉速度降低后的場合，只要將上述方法作為基準控制對該旋轉速度進行檢測就可以。
又，安全率(能容許的故障臺數(shù))的事項只要分別進行設定就可以，對此時的旋轉速度N2是否設定成額定旋轉速度也是任意的設定事項。
這樣，控制裝置24對帶旋轉風扇電動機251～259的各個時候的旋轉狀態(tài)進行判定，由于以自動地對風量的降低進行補償?shù)臓顟B(tài)進行運轉，故尤其是通過作為空冷裝置使用于連續(xù)運轉的計算機服務器，能期待提高計算機服務器的可靠性。
又，以鎂作為帶旋轉風扇電動機251～259的殼體1的材質時，能抑制振動向計算機服務器的傳遞。這是由鎂具有的振動衰減效果所引起的。
又，在上述說明中，對計算機服務器作了記載，而對于所述冰箱等電氣設備那樣長時間運轉、例如24小時/365天連續(xù)運轉的設備也是合適的。
在上述實施形態(tài)1、實施形態(tài)2中，舉例對外轉子型的無刷電動機的情況作了說明，也可以是內轉子型的無刷電動機。
以鎂作為上述實施形態(tài)1、實施形態(tài)2的帶旋轉風扇電動機的殼體1的材質時，能抑制向安裝對象的振動傳遞。
在上述各實施形態(tài)中，在將控制電路14作成無傳感器結構的場合，使構筑AC/DC換流器13和控制電路14的驅動控制部2的發(fā)熱部與殼體1接近而進行熱結合，或可以將AC/DC換流器13和控制電路14中至少一方的發(fā)熱部與殼體1接觸或接近地進行熱結合并散熱的狀態(tài)，可防止軸承5a、5b因長時間的連續(xù)運轉引起的溫度上升，故能期待提高可靠性。
如上所述，采用本發(fā)明，由于作成具有無刷電動機、由所述無刷電動機進行旋轉驅動的旋轉風扇和有成為向所述無刷電動機通電的電源的AC/DC換流器的驅動控制部的帶旋轉風扇電動機，故在僅能供給交流電源的場所，也能獲得能送風的帶旋轉風扇電動機。又，能提高電動機的效率、實現(xiàn)節(jié)能。
又，由于用非絕緣類型的電路構成AC/DC換流器，故AC/DC換流器為小型的，不會使無刷電動機的外觀增大，能內藏具有AC/DC換流器的驅動控制部。
又，在作成無傳感器結構的無刷電動機的場合，在內藏具有AC/DC換流器的驅動控制部時，也不會限制其設置位置，并能將控制電路配置在可抑制因熱量向對其壽命影響大的軸承進行傳熱的位置，能實現(xiàn)帶旋轉風扇電動機的長壽命化。
又，無刷電動機的定子由定子鐵心、安裝在該定子鐵心上的線圈和夾在所述定子鐵心與線圈之間而進行電絕緣的絕緣件構成，將所述絕緣件的一部分沿用于保持所述定子的軸承支柱延設并被夾在所述軸承支柱與所述驅動控制部之間的場合，不僅能以較少的零件個數(shù)實現(xiàn)定子的定位，還能增大電絕緣的沿面距離。
又，由于以鎂作為殼體的材質，故能抑制向搭載有帶旋轉風扇電動機單元的設備的振動傳遞、并能實現(xiàn)設備的低振動、低噪音化。
又，通過將具有上述特有效果的帶旋轉風扇電動機搭載在電氣或電子設備上，即使在設備的24小時/365天連續(xù)運轉中，也能減少消耗電力、并能實現(xiàn)提高對于振動弱的電氣設備或電子設備的可靠性。
又，通過使用多個上述帶旋轉風扇電動機來構成空冷裝置，能提高空冷裝置的可靠性。
又，作為具有多個帶旋轉風扇電動機和使所述帶旋轉風扇電動機運轉的控制裝置的空冷裝置，在將所述控制裝置構成為對帶旋轉風扇電動機的故障的發(fā)生進行檢測、并對不發(fā)生故障的帶旋轉風扇電動機的運轉轉速進行增速、且對風量降低進行補償?shù)膱龊?，即使在帶旋轉風扇電動機發(fā)生故障時，也能更可靠地進行一定量的送風，并能提高電氣或電子設備的可靠性。
權利要求
1.一種帶旋轉風扇電動機，其特征在于，具備無刷電動機、用所述無刷電動機進行旋轉驅動的旋轉風扇、有成為向所述無刷電動機進行通電的電源的AC/DC換流器的驅動控制部。
2.如權利要求1所述的帶旋轉風扇電動機，其特征在于，AC/DC換流器用非絕緣類型的電路構成。
3.如權利要求1或2所述的帶旋轉風扇電動機，其特征在于，旋轉風扇為軸流風扇。
4.如權利要求1～3中任一項所述的帶旋轉風扇電動機，其特征在于，將對無刷電動機的定子線圈進行通電的定時進行切換并使旋轉磁場發(fā)生的所述驅動控制部作成不需要轉子的旋轉相位的檢測用傳感器的無傳感器結構，并使該驅動控制部的發(fā)熱部與所述殼體進行熱結合。
5.如權利要求1～4中任一項所述的帶旋轉風扇電動機，其特征在于，所述電動機是外轉子型的無刷電動機。
6.如權利要求5所述的帶旋轉風扇電動機，其特征在于，無刷電動機的定子由定子鐵心、組裝在該定子鐵心上的線圈和夾在所述定子鐵心與線圈之間而電絕緣的絕緣件構成，將所述絕緣件的一部分沿用于保持所述定子的軸承支柱進行延設并被夾在所述軸承支柱與所述驅動控制部之間。
7.如權利要求1～6中任一項所述的帶旋轉風扇電動機，其特征在于，以鎂作為所述殼體的材質。
8.一種空冷裝置，其特征在于，使用多個權利要求1～7中任一項所述的帶旋轉風扇電動機。
9.一種空冷裝置，具有多個帶旋轉風扇電動機和使所述帶旋轉風扇電動機運轉的控制裝置，其特征在于，將所述控制裝置構成為對帶旋轉風扇電動機的故障的發(fā)生進行檢測而使不發(fā)生故障的帶旋轉風扇電動機的運轉轉速增速，并對風量降低進行補償。
10.如權利要求9所述的空冷裝置，其特征在于，將所述控制裝置構成為對搭載在各帶旋轉風扇電動機上的驅動控制部進行監(jiān)視，各驅動控制部對由自身的帶旋轉風扇電動機的磁場線圈發(fā)生的磁場進行檢測并檢測出對旋轉速度的異常檢測輸出，或自身的帶旋轉風扇電動機的磁場線圈的端子電壓的異常，籍此判定為帶旋轉風扇電動機發(fā)生了故障。
11.如權利要求9所述的空冷裝置，其特征在于，作為多個帶旋轉風扇電動機，使用了權利要求1～7中任一項所述的帶旋轉風扇電動機。
12.一種設備，其特征在于，搭載了權利要求8～11中任一項所述的空冷裝置。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供能直接從商用電源進行供電、容易進行連續(xù)運轉、效率良好、且風量變更簡單的小型高效的帶旋轉風扇電動機，本發(fā)明的帶旋轉風扇電動機由磁場鐵心(8)、磁場線圈(9)、旋轉軸(6)、軸承(5a、5b)、轉子(7)和磁鐵(10)形成的無刷電動機(2)；旋轉風扇(12)和有AC/DC換流器(13)的驅動控制部(11)構成，并將驅動控制部(11)內藏在無刷電動機(2)的軸承支柱(4)的基端部(4a)中，能將商用電源直接進行供電并高效地進行運轉。
文檔編號H02K7/14GK1539192SQ0281559
公開日2004年10月20日 申請日期2002年8月5日 優(yōu)先權日2001年8月8日
發(fā)明者吉村伸一, 古屋美幸, 山根修一, 一, 幸 申請人:松下電器產業(yè)株式會社