(57)【要約】【課題】新型の制御回路板を備えるモータを提供する。【解決手段】モータは、ロータ及びステータを含む。前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられるステータ巻線と、前記ステータコアに対して固定される回路板とを含む。前記回路板は、モータ制御回路を含む。前記モータ制御回路は、前記ロータと磁気的に結合されて、前記ロータの磁極の位置を検出する磁気センサ集積回路を含む。前記磁気センサ集積回路は、前記ロータの前記磁極の近くのパッケージハウジングと、前記パッケージハウジングに設けられる電子回路と、前記パッケージハウジングから延在し、前記回路板にはんだ付けされる複数のピンとを含む。また、前記モータを備える電気機器も提供される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
ステータと、
を備えるモータであって、
前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられるステータ巻線と、前記ステータコアに対して固定される回路板とを備え、前記回路板は、モータ制御回路を備え、前記モータ制御回路は、前記ロータと磁気的に結合されて、前記ロータの磁極の位置を検出する磁気センサ集積回路を備え、前記磁気センサ集積回路は、前記ロータの前記磁極の近くのパッケージハウジングと、前記パッケージハウジングに設けられる電子回路と、前記パッケージハウジングから延在し、前記回路板にはんだ付けされる複数のピンとを備える、
ことを特徴とするモータ。
【請求項２】
支持スリーブが、前記磁気センサ集積回路の周囲に配置されることを特徴とする、請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記支持スリーブは、前記回路板に取り付けられ、前記複数のピンを、前記ピンの延在方向に遮蔽し、前記パッケージハウジングから離れた前記ピンの末端は、前記支持スリーブから露出されることを特徴とする、請求項２に記載のモータ。
【請求項４】
前記磁気センサ集積回路の前記パッケージハウジングの少なくとも一部は、前記支持スリーブに挿入されることを特徴とする、請求項２又は３に記載のモータ。
【請求項５】
前記ピンから離れた前記パッケージハウジングの端部は、前記支持スリーブから露出されることを特徴とする、請求項２又は４に記載のモータ。
【請求項６】
前記支持スリーブは、本体を備え、前記本体は、貫通穴を形成し、前記貫通穴は、前記本体の両端を貫通して、前記磁気センサ集積回路の前記ピンを収容し、前記本体の一端には、前記回路板に固定される取付部が設けられ、前記本体の他端には、溝が設けられ、前記溝は、前記貫通穴と連通して、前記磁気センサ集積回路の前記パッケージハウジングを収容することを特徴とする、請求項２乃至５のいずれか一項に記載のモータ。
【請求項７】
前記回路板は、前記ステータコアの側に配設され、４つ以下の電子部品が、前記回路板に取り付けられ、前記電子部品の全ては、前記回路板の前記ステータコアに面する側に配設されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のモータ。
【請求項８】
前記モータは、単相同期モータであることを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のモータ。
【請求項９】
前記回路板には、また、制御式双方向交流スイッチが設けられ、前記制御式双方向交流スイッチは、交流電源の間に、前記ステータ巻線と直列に接続され、前記磁気センサ集積回路によって制御されることを特徴とする、請求項８に記載のモータ。
【請求項１０】
前記ステータコアは、対向して配設される１対の極部を備え、前記磁気センサ集積回路は、前記極部に近い前記回路板の一端に配設され、前記制御式双方向交流スイッチは、前記極部から離れた前記回路板の他端に配設されることを特徴とする、請求項９に記載のモータ。
【請求項１１】
前記ステータコアは、更に、底部と、前記底部の両端から延在する２つの分岐部とを備え、前記１対の極部は、それぞれ、前記２つの分岐部に形成され、前記ステータは、更に、前記ステータコアと前記ステータ巻線との間に配設されるボビンを備え、前記ボビンは、前記２つの分岐部の周囲にそれぞれ配置される２つのブラケットを備え、各ブラケットは、２つの対向する端壁と、前記端壁の間に連結される管状部とを備え、前記ステータ巻線は、前記管状部の周りに巻き付けられ、前記磁気センサ集積回路及び前記制御式双方向交流スイッチは、それぞれ、前記ボビンの前記２つの端壁の、前記管状部から遠ざかる方向に面する側に配設されることを特徴とする、請求項１０に記載のモータ。
【請求項１２】
前記回路板には、更に、熱保護スイッチ及び減圧器が設けられ、前記熱保護スイッチ及び前記減圧器は、前記ボビンの前記２つの端壁の間に配設されることを特徴とする、請求項１１に記載のモータ。
【請求項１３】
前記回路板には、更に、熱保護スイッチ及び減圧器が設けられ、前記減圧器は、前記磁気センサ集積回路と直列に直列分岐部を形成し、前記直列分岐部は、前記制御式双方向交流スイッチと並列に並列分岐部を形成し、前記熱保護スイッチ、前記ステータ巻線及び前記並列分岐部は、前記交流電源の間に直列に接続されることを特徴とする、請求項９に記載のモータ。
【請求項１４】
前記回路板には、更に、熱保護スイッチ及び減圧器が設けられ、前記減圧器及び前記磁気センサ集積回路は、直列に第１の直列分岐部を形成し、前記ステータ巻線及び前記制御式双方向交流スイッチは、直列に第２の直列分岐部を形成し、前記第１の直列分岐部及び前記第２の直列分岐部は、並列に接続されて、並列分岐部を形成し、前記熱保護スイッチ及び前記並列分岐部は、前記交流電源の間に直列に接続されることを特徴とする、請求項９に記載のモータ。
【請求項１５】
請求項１乃至１４のいずれか一項に記載のモータを備える電気機器であって、前記電気機器は、ポンプ又はファンであることを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本願は、モータに関し、特に、モータの制御回路板に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  従来の同期モータは、モータ制御回路板を有さない場合があり、モータのステータ巻線は、交流電源によって直接電力供給されて、ステータが、交流磁界を発生させ、永久磁石ロータが、振動されるようになっている。ロータが、十分な運動エネルギを得る場合、ロータの振動振幅は、増加し続ける。最後に、ロータの回転は、急速に加速されて、ステータの交流磁界と同期する。交流の特性により、永久磁石ロータの停止位置は、固定されず、ロータが、始動する度に、同じ方向に回転することが保証されない。従来技術では、ロータの磁極の位置及び交流電源の極性に応じて、ステータ巻線の付勢を制御するように、モータ制御回路板を設定して、ロータが、付勢される毎に、同じ方向に回転することを確実にすることができるようになっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
[0003]  したがって、新型の制御回路板を備えるモータを提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]  モータは、ロータ及びステータを含む。前記ステータは、ステータコアと、前記ステータコアの周りに巻き付けられるステータ巻線と、前記ステータコアに対して固定される回路板とを含む。前記回路板は、モータ制御回路を含む。前記モータ制御回路は、前記ロータと磁気的に結合されて、前記ロータの磁極の位置を検出する磁気センサ集積回路を含む。前記磁気センサ集積回路は、前記ロータの前記磁極の近くのパッケージハウジングと、前記パッケージハウジングに設けられる電子回路と、前記パッケージハウジングから延在し、前記回路板にはんだ付けされる複数のピンとを含む。
【０００５】
[0005]  支持スリーブが、前記磁気センサ集積回路の周囲に配置されることが好ましい。
【０００６】
[0006]  前記支持スリーブは、前記回路板に取り付けられ、前記複数のピンを、前記ピンの延在方向に遮蔽し、前記パッケージハウジングから離れた前記ピンの末端は、前記支持スリーブから露出されることが好ましい。
【０００７】
[0007]  前記磁気センサ集積回路の前記パッケージハウジングの少なくとも一部は、前記支持スリーブに挿入されることが好ましい。
【０００８】
[0008]  前記ピンから離れた前記パッケージハウジングの端部は、前記支持スリーブから露出されることが好ましい。
【０００９】
[0009]  前記支持スリーブは、本体を備え、前記本体は、貫通穴を形成し、前記貫通穴は、前記本体の両端を貫通して、前記磁気センサ集積回路の前記ピンを収容し、前記本体の一端には、前記回路板に固定される取付部が設けられ、前記本体の他端には、溝が設けられ、前記溝は、前記貫通穴と連通して、前記磁気センサ集積回路の前記パッケージハウジングを収容することが好ましい。
【００１０】
[0010]  前記回路板は、前記ステータコアの側に配設され、４つ以下の電子部品が、前記回路板に取り付けられ、前記電子部品の全ては、前記回路板の前記ステータコアに面する側に配設されることが好ましい。
【００１１】
[0011]  前記モータは、単相同期モータであることが好ましい。
【００１２】
[0012]  前記回路板には、また、制御式双方向交流スイッチが設けられ、前記制御式双方向交流スイッチは、交流電源の間に、前記ステータ巻線と直列に接続され、前記磁気センサ集積回路によって制御されることが好ましい。
【００１３】
[0013]  前記ステータコアは、対向して配設される１対の極部を備え、前記磁気センサ集積回路は、前記極部に近い前記回路板の一端に配設され、前記制御式双方向交流スイッチは、前記極部から離れた前記回路板の他端に配設されることが好ましい。
【００１４】
[0014]  前記ステータコアは、更に、底部と、前記底部の両端から延在する２つの分岐部とを備え、前記１対の極部は、それぞれ、前記２つの分岐部に形成され、前記ステータは、更に、前記ステータコアと前記ステータ巻線との間に配設されるボビンを備え、前記ボビンは、前記２つの分岐部の周囲にそれぞれ配置される２つのブラケットを備え、各ブラケットは、２つの対向する端壁と、前記端壁の間に連結される管状部とを備え、前記ステータ巻線は、前記管状部の周りに巻き付けられ、前記磁気センサ集積回路及び前記制御式双方向交流スイッチは、それぞれ、前記ボビンの前記２つの端壁の、前記管状部から遠ざかる方向に面する側に配設されることが好ましい。
【００１５】
[0015]  前記回路板には、更に、熱保護スイッチ及び減圧器が設けられ、前記熱保護スイッチ及び前記減圧器は、前記ボビンの前記２つの端壁の間に配設されることが好ましい。
【００１６】
[0016]  前記回路板には、更に、熱保護スイッチ及び減圧器が設けられ、前記減圧器は、前記磁気センサ集積回路と直列に直列分岐部を形成し、前記直列分岐部は、前記制御式双方向交流スイッチと並列に並列分岐部を形成し、前記熱保護スイッチ、前記ステータ巻線及び前記並列分岐部は、前記交流電源の間に直列に接続されることが好ましい。
【００１７】
[0017]  前記回路板には、更に、熱保護スイッチ及び減圧器が設けられ、前記減圧器及び前記磁気センサ集積回路は、直列に第１の直列分岐部を形成し、前記ステータ巻線及び前記制御式双方向交流スイッチは、直列に第２の直列分岐部を形成し、前記第１の直列分岐部及び前記第２の直列分岐部は、並列に接続されて、並列分岐部を形成し、前記熱保護スイッチ及び前記並列分岐部は、前記交流電源の間に直列に接続されることが好ましい。
【００１８】
[0018]  電気機器には、上記のモータが設けられる。
【００１９】
[0019]  前記電気機器は、ポンプ又はファンであることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本願の一実施形態のモータを有するポンプを示す図である。
【図２】図１のポンプのその軸方向に沿った断面図である。
【図３】図１のポンプのモータのステータを示す図であり、ステータ巻線は、図示されていない。
【図４】図３と同様の図であるが、別の側面で示されている。
【図５】図４のステータの回路板上の磁気センサ集積回路を示す図である。
【図６】図４のステータの回路板上の支持スリーブを示す図である。
【図７】図５の磁気センサ集積回路及び図６の支持スリーブの組立図である。
【図８】図４のステータの回路板を示す図である。
【図９】本願の一実施形態のモータ制御回路の回路図である。
【図１０】本願の別の実施形態のモータ制御回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
[0030]  各図は、縮尺通りではなく、図全体を通して、例示の目的で、同様の構造又は機能の要素は、概して、同じ符号で表記される点に留意されたい。また、各図は、好ましい実施形態の説明を容易にすることを意図するものにすぎない点にも留意すべきである。各図は、説明された実施形態の全ての態様を示すものではなく、本開示の範囲を限定するものではない。
【００２２】
[0031]  図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態によるポンプ１０は、ポンプ室１２を有するポンプハウジング１４と、ポンプ室１２と連通する入口１６及び出口１８と、ポンプ室１２に回転可能に配設されるインペラ２０と、インペラ２０を駆動するためのモータ２２とを含む。モータ２２は、好ましくは、ステータと、ステータに対して相対的に回転可能であるロータ２６とを含む単相同期モータである。ロータ２６は、軸２８と、軸２８に固定される永久磁石３０とを含む。
【００２３】
[0032]  図３及び図４を参照すると、ステータは、ステータコア５４と、ステータコア５４の周りに巻き付けられるステータ巻線５６とを含む。本実施形態では、ステータコア５４は、底部５８と、底部５８の両端から突出する２つの分岐部６０と、２つの分岐部６０にそれぞれ設けられる１対の対向する極部６２とを含む。好ましくは、底部５８は、ストライプ型であり、２つの分岐部６０は、並列に、底部５８の両端から延在する。２つの極部６２は、底部５８から離れた２つの分岐部６０の末端に、対向して配設される。各極部６２は、凹状の極円弧面６６を有し、ロータ２６の外面は、空隙を介して、極円弧面６６に対向する。
【００２４】
[0033]  好ましくは、ステータは、更に、ステータコア５４とステータ巻線５６との間に配設されるボビン３８を含む。ボビン３８は、絶縁材料からなり、ステータコアの２つの分岐部６０の周囲にそれぞれ配置される２つのブラケット８０を含む。ステータ巻線５６は、２つのブラケット８０の２つの部分に巻き付けられる。モータは、更に、回路板８２を含み、回路板８２は、分岐部６０に対して実質的に平行な方向において、ボビン３８に固定される。各ブラケット８０は、管状部９２と、管状部９２の両端からそれぞれ外方に延在する２つの端壁９４とを含む。管状部９２の半径方向外面と、２つの端壁９４の軸方向に対向する面との間に、巻線空間が形成されて、ステータ巻線５６を収容する。
【００２５】
[0034]  ポンプハウジング１４は、カバー本体１００と、カバー本体１００に一体に取り付けられるベース板１０２とを含む。カバー本体１００は、ベース板１０２に密封連結される。カバー本体１００は、上板１０８と、上板１０８及びベース板１０２を連結する側壁１１０とを含む。入口１６は、上板１０８から外方に延在し、出口１８は、側壁１１０から外方に延在する。ポンプ室１２は、カバー本体１００とベース板１０２との間に形成され、インペラ２０は、ポンプ室１２に回転可能に配設される。
【００２６】
[0035]  ベース板１０２は、ロータハウジング１２４と、ポンプ室１２の底壁１２２とを含む。底壁１２２の中央部に、開口部が形成される。ロータハウジング１２４は、開口部から、入口１６から遠ざかる方向に、一体に延在する。ロータ２６は、ロータ２６の外面とロータハウジング１２４との間に間隙をあけて、ロータハウジング１２４に収容されて、ロータ２６が、ロータハウジング１２４に対して相対的に回転することができるようになっている。エンドキャップ１２６が、底壁１２２の開口部に近いロータハウジング１２４の端部に固定される。軸２８の一端は、エンドキャップ１２６を貫通して延在し、ポンプ室１２内に入り、インペラ２０に連結し、インペラ２０を回転駆動する。軸２８の両端は、それぞれ、エンドキャップ１２６に設けられる軸受１２８及びインペラ２０から離れたロータハウジング１２４の端部に設けられる軸受１３０によって支持することができる。
【００２７】
[0036]  ロータハウジング１２４は、２つの極部６２の間に固定され、ロータハウジング１２４の外面は、間に空隙を形成して、極円弧面６６に対向する。モータは、更に、ポンプハウジング１４に固定されるモータカバー１４６を含む。モータカバー１４６は、ステータ巻線５６及び回路板８２を覆う。
【００２８】
[0037]  本願では、磁気センサ集積回路４２が、回路板８２に取り付けられる。磁気センサ集積回路４２は、磁界検出可能であり、対応する磁界検出信号を直接出力することができる従来の磁気センサ集積回路にすることができるが、これに限られるものではない。例えば、従来の磁気センサ集積回路に基づいて、他の回路機能モジュールを集積することもでき、磁界検出信号に基づいて発生される他の信号を出力することができる。好ましい実施形態では、回路板８２には、制御式双方向交流スイッチ４４を設けることができ（図９に示す）、制御式双方向交流スイッチ４４は、交流電源の間に、ステータ巻線５６と直列に接続され、磁気センサ集積回路４２によって制御される。制御式双方向交流スイッチ４４をオン又はオフにするように制御することによって、所定の方法で、ステータ巻線５６を付勢することができる。
【００２９】
[0038]  磁気センサ集積回路４２は、ロータ２６の永久磁石３０と磁気的に結合されて、ロータの磁極の位置を検出する。図４、図５及び図８を参照すると、磁気センサ集積回路４２は、ロータの磁極の近くのパッケージハウジング４２２と、パッケージハウジング４２２に配設される電子回路と、パッケージハウジング４２２から延在する複数のピン４２４とを含む。ピン４２４は、回路板８２にはんだ付けされる。
【００３０】
[0039]  図６及び図７を参照すると、本願の好ましい実施形態では、支持スリーブ４６が、磁気センサ集積回路４２の周囲に配置される。支持スリーブ４６は、容易に変形しない材料からなる。支持スリーブ４６の本体４６１は、中空構造であり、これは、貫通穴４６６を有し、貫通穴４６６は、本体４６１の両端を、本体４６１の長手方向に貫通する。本体４６１の一端には、取付部４６２が設けられ、他端には、溝４６４が設けられる。溝４６４は、貫通穴４６６と連通する。支持スリーブ４６は、取付部４６２を介して、回路板８２に固定して取り付けられる。本願は、これに限られるものではないと理解することができる。他の実施形態では、支持スリーブは、ステータの他の部分に固定することもでき、例えば、ボビンに一体に形成することができる。
【００３１】
[0040]  磁気センサ集積回路４２の複数のピン４２４は、支持スリーブ４６の溝４６４及び貫通穴４６６を貫通して延在し、取付部４６２と並列に、回路板８２に取り付けられる。２つは、緊密に嵌合されて、互いに固定される。磁気センサ集積回路４２のパッケージハウジング４２２は、支持スリーブ４６の溝４６４に挿入され、これに固定される。磁気センサ集積回路４２のピン４２４は、細長く、互いに少し離れていて、触れると容易に変形し、これにより、パッケージハウジング４２２は、移動し、ロータの磁界の位置検出の精度に影響を及ぼし、ピン４２４を互いに接触させる場合もある。支持スリーブ４６の構成によって、パッケージハウジング４２２の位置を固定し、ピン４２４が、互いに電気的に絶縁されることを確実にすることができる。
【００３２】
[0041]  好ましくは、支持スリーブ４６は、ピン４２４を、ピン４２４の延在方向に遮蔽する。ピン４２４から離れたパッケージハウジング４２２の端部は、支持スリーブ４６によって覆われず、支持スリーブ４６が磁界検出に悪影響を及ぼすことを低減又は防止する。本願の上記の構造は、磁気センサ集積回路を有する種々の回路に適用可能であり、本願で提供される回路の実施形態に限定されるものではないと理解することができる。
【００３３】
[0042]  図２、図４及び図８を参照すると、一実施形態では、回路板８２には、更に、ステータ巻線５６の温度が高すぎるとき、電源オフ保護を行う熱保護スイッチ８４、及び／又は減圧器８６が設けられる。回路板８２は、ステータコア５４のポンプハウジング１４から離れた側に配設され、回路板８２上の各電子部品は、回路板８２のステータコア５４に面する側に配設される。磁気センサ集積回路４２は、ステータの極部６２に近い回路板８２の一端に配設され、制御式双方向交流スイッチ４４は、ステータの極部６２から離れた回路板８２の他端に配設される。磁気センサ集積回路４２及び制御式双方向交流スイッチ４４は、それぞれ、ボビン３８の２つの端壁９４の、管状部９２から遠ざかる方向に面する側に配設される。熱保護スイッチ８４及び減圧器８６は、ボビン３８の２つの端壁９４の間に配設される。この構成によって、回路板８２の面積を小さくし、製品コストを低減することができる。減圧器８６は、好ましくは、降圧抵抗器である。
【００３４】
[0043]  図９を参照すると、一実施形態では、減圧器８６は、磁気センサ集積回路４２と直列に直列分岐部を形成する。直列分岐部は、制御式双方向交流スイッチ４４と並列に並列分岐部を形成し、熱保護スイッチ８４、ステータ巻線５６及び並列分岐部は、交流電源２４の間に直列に接続される。
【００３５】
[0044]  図１０を参照すると、別の実施形態では、減圧器８６は、磁気センサ集積回路４２と直列に第１の直列分岐部を形成し、ステータ巻線５６及び制御式双方向交流スイッチ４４は、直列に第２の直列分岐部を形成する。第１の直列分岐部及び第２の直列分岐部は、並列に接続されて、並列分岐部を形成する。熱保護スイッチ８４及び並列分岐部は、交流電源２４の間に直列に接続される。
【００３６】
[0045]  本出願人の米国特許出願第１５／２３０，９１７号は、本願の内容として、この出願に組み込まれる。上記の２つの図の回路は、上記出願に開示される磁気センサ集積回路と協働して、ロータが、始動される度に、同じ方向に回転することを確実にする。ファン、水ポンプ及び他の用途では、ロータによって駆動されるインペラは、湾曲ブレードを用いて、ファン、ポンプ等の流体効率を向上させることができる。同じ出力で、より小型のモータを用いて、エネルギを節約することができる。
【００３７】
[0046]  本願は、上記の例に限定されるものではないと理解することができる。他の実施形態では、他の対応する制御回路を、必要に応じて、モータのために構成することもできる。例えば、従来の磁気センサ集積回路を用いることができ、マイクロコントローラを設けることができる。磁気センサ集積回路は、マイクロコントローラに磁界検出信号を供給し、マイクロコントローラは、制御式双方向交流スイッチのオン・オフを制御する。
【００３８】
[0047]  本願によって提供されるポンプ１０は、特に、食器洗浄機、洗濯機等などの洗浄装置のための排水ポンプとして適している。本願のモータは、他の製品（例えば、ファン）等に適用することもできるが、これに限られるものではないと理解することができる。
【００３９】
[0048]  以上の説明は、本発明の好ましい実施形態に過ぎず、本発明を限定することを意図するものではない。本発明の精神及び原理内でなされるいずれの修正、均等代替及び改良も、本発明の保護範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ポンプ
１２  ポンプ室
１４  ポンプハウジング
１６  入口
１８  出口
２０  インペラ
２２  モータ
２４  交流電源
２６  ロータ
２８  軸
３０  永久磁石
３８  ボビン
４２  磁気センサ集積回路
４４  制御式双方向交流スイッチ
４６  支持スリーブ
５４  ステータコア
５６  ステータ巻線
５８  底部
６０  分岐部
６２  極部
６６  極円弧面
８０  ブラケット
８２  回路板
８４  熱保護スイッチ
８６  減圧器
９２  管状部
９４  端壁
１００  カバー本体
１０２  ベース板
１０８  上板
１２２  底壁
１２４  ロータハウジング
１２６  エンドキャップ
１２８  軸受
１３０  軸受
１４６  モータカバー
４２２  パッケージハウジング
４２４  ピン
４６１  本体
４６２  取付部
４６４  溝
４６６  貫通穴
【図１】
2018183047.tif 000003
【図２】
2018183047.tif 000004
【図３】
2018183047.tif 000005
【図４】
2018183047.tif 000006
【図５】
2018183047.tif 000007
【図６】
2018183047.tif 000008
【図７】
2018183047.tif 000009
【図８】
2018183047.tif 000010
【図９】
2018183047.tif 000011
【図１０】
2018183047.tif 000012
【外国語明細書】
2018183047000001.pdf