CN102939701A - 风扇马达、使用了该风扇马达的车载用空调装置以及风扇马达的组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明的风扇马达具备：马达，其具有轴；风扇；以及风扇固定部，其用于将风扇连结固定到轴上。风扇具有用于与马达形成一体的第一安装面。另外，风扇固定部具备：风扇安装板，其被安装于轴的一端且在径向上具有第二安装面；以及弹性板，其具有弹力。并且，第一安装面与第二安装面隔着弹性板连结。

Description

风扇马达、使用了该风扇马达的车载用空调装置以及风扇马达的组装方法

技术领域

本发明涉及一种将马达与风扇形成为一体而得到的风扇马达、使用了该风扇马达的车载用空调装置以及风扇马达的组装方法。

背景技术

如果作为车载用空调装置的鼓风机使用的风扇马达的轴旋转，则在风扇马达的结构上将产生各种振动。

与马达的磁极数、定子铁芯的槽数相应地，马达的每一次旋转存在多次的激振成分。在该激振成分中存在被称为转矩脉动、齿槽转矩的成分。在风扇马达中，该激振成分通过轴被传递至安装在轴上的风扇。另外，风扇受到在其旋转时施加给空气的力的反作用力。风扇所受到的反作用力通过风扇固定部被传递至轴、马达，进一步被传递至外壳。车载用空调装置由外壳、马达、风扇等多个机械部件的组合构成。将多个机械部件进行组合的结果为车载用空调装置在特定的频率发生谐振(以下称为“结构谐振”)。当由于激振成分而产生的振动与将各机械部件组合而产生的结构谐振频率发生共振时，产生在特定的频率处具有峰值的噪声。

以往，作为防止马达所产生的振动通过轴传递至风扇的方法的一例，提出了一种插入由粘性材料构成的减振构件的技术(例如，参照专利文献1)。根据该专利文献1，通过使用厚度薄的减振构件，来防止在将风扇螺纹固定至轴上时减振构件由于压缩应力而发生变形。

然而，在将以往的风扇马达用于车载用空调装置的情况下，存在如下的问题。

用于各种用途的风扇马达通过将各种马达与各种外壳组合来构成。

根据风扇马达的用途，为了降低噪声的峰值，需要使用具有规定厚度的弹性体(相当于以往的技术中所说的“减振构件”)。

因而，在需要具有规定厚度的弹性体的情况下，在专利文献1所记载的技术中存在如下问题：无法抑制由于压缩应力而引起的弹性体的变形，无法防止马达所产生的振动通过轴传递至风扇。

专利文献1：日本特开2003-23750号公报

发明内容

本发明的风扇马达具备：马达，其具有轴；风扇；以及风扇固定部，其用于将风扇连结固定到轴上。风扇具有用于与马达形成一体的第一安装面。另外，风扇固定部具备：风扇安装板，其被安装于轴的一端且在径向上具有第二安装面；以及弹性板，其具有弹力。并且，第一安装面与第二安装面隔着弹性板相连结。

根据上述发明，在使用了具有规定厚度的弹性体的情况下，也抑制由于压缩应力引起的弹性体的变形，并且防止马达所产生的振动通过轴传递至风扇。因此，根据本发明，能够避免由马达引起的振动与将各机械部件组合而产生的结构谐振频率发生共振，因此能够抑制在特定的频率处具有峰值的噪声的产生。

附图说明

图1是将使用了本发明的实施方式中的风扇马达的车载用空调装置使用于座椅的情况下的立体概念图。

图2是将使用了本发明的实施方式中的风扇马达的车载用空调装置使用于收纳部的情况下的立体概念图。

图3是表示包括本发明的实施方式中的风扇马达的车载用空调装置的概要的结构图。

图4是本发明的实施方式中的车载用空调装置的主要部分截面图。

图5是表示本发明的实施方式中的马达的概要的结构图。

图6是本发明的实施方式中的马达的截面图。

图7是说明本发明的实施方式中的转子与定子的关系的说明图。

图8是本发明的实施方式中的风扇的后视图。

图9是本发明的实施方式中的风扇的主视图。

图10是本发明的实施方式中的弹性板的主视图。

图11是本发明的实施方式中的风扇安装板的主视图。

图12是本发明的实施方式中的风扇固定部的主视图。

图13是本发明的实施方式中的风扇的主视图。

图14是本发明的实施方式中的风扇的主视图。

图15是本发明的实施方式中的风扇马达的主要部分放大图。

图16是表示本发明的实施方式中的风扇马达的其它结构例的主要部分放大图。

图17是在本发明的具体事例中进行比较的风扇马达的频率与声压的特性图。

图18是本发明的具体事例中的风扇马达的频率与声压的特性图。

图19是在本发明的其它具体事例中进行比较的风扇马达的频率与声压的特性图。

图20是本发明的其它具体事例中的风扇马达的频率与声压的特性图。

具体实施方式

本发明的风扇马达具备：马达，其具有轴；风扇；以及风扇固定部，其用于将风扇连结固定到轴上。风扇具有用于与马达形成一体的第一安装面。另外，风扇固定部具备：风扇安装板，其被安装于轴的一端且在径向上具有第二安装面；以及弹性板，其具有弹力。并且，第一安装面与第二安装面隔着弹性板相连结。

通过将这样的风扇马达用作鼓风机，在使用了具有规定厚度的弹性体的情况下，也抑制由于压缩应力而引起的弹性体的变形，并防止马达所产生的振动通过轴传递至风扇。其结果是，能够避免由马达引起的振动与将各机械部件组合而产生的结构谐振频率发生共振，因此能够抑制在特定的频率处具有峰值的噪声的产生。

特别是车载用空调装置由外壳、马达、风扇等多个机械部件的组合构成。当将多个机械部件组合时，单个部件或以功能块为单位的组合、或者作为成品的车载用空调装置具有结构谐振点。根据其组合状态不同，存在复杂的结构谐振点。

如果将弹性板使用到对成为在特定的频率处具有峰值的噪声的根源的、马达与风扇之间的振动的相互传递进行抑制的位置处，即使用到风扇固定部，则对于防止噪声是有用的。

下面，使用附图详细地说明本发明的实施方式。此外，本发明并不是将其效果仅限定为下面的实施例。

(实施方式)

首先，在图1、图2中示出使用了本发明的风扇马达的车载用空调装置的使用例。在图1中，车载用空调装置1被嵌入乘车者所使用的座椅2。具体来说，车载用空调装置1被嵌入座椅2的靠背2A、座面2B。在图中用箭头3(3A、3B)表示此时的空气流。本实施方式所示的车载用空调装置1使用多叶片风扇。其结果是，如图1所示，从车载用空调装置1的吸入口4吸入的空气(3A)从设置在与吸入口4的方向大致正交的面方向上的吹出口5吹出(3B)。

此外，在图1中，将吸入口4设置在靠背2A的表面侧和座面2B的上表面侧，来易于理解地说明了空气流3。但是，在考虑到对于乘车者来说的舒适性以及向车载用空调装置吸入空气的容易性的情况下，优选吸入口4设置在靠背2A的背面侧和座面2B的下表面侧。

另外，在图2中，车载用空调装置1用于冷却车载用电池10。通过使马达小型化，该车载用空调装置1与以往相比进一步实现了小型化。其结果是，与以往的车载用空调装置1相比进一步提高了设置的自由度。因此，在形成复杂的风回路的车载用电池10的收纳部11中，能够在适合于冷却各车载用电池10的位置设置该车载用空调装置1。因此，由于形成更有效的风回路，因此能够进一步推进节能化。

接着，在图3中示出表示包括本发明的风扇马达的车载用空调装置的概要的结构图。图4示出该车载用空调装置的主要部分截面图。

在外壳15(15A、15B)内具备风扇16、风扇固定部17以及马达18。在本实施方式中，风扇马达13由风扇16、风扇固定部17以及马达18构成。外壳15具有吸入口4和吹出口5。本实施方式的外壳15由聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)或者它们的混合材、或其玻璃纤维混合剂等树脂构成。

风扇固定部17由弹性板17A和风扇安装板17B构成。弹性板17A由硅橡胶等橡胶构成。也可以使用固化后也具有规定的弹力的粘接剂来代替橡胶。具体来说，如果是硅混和物，则能够获得同样的效果。并且，也可以使用具有弹力的泡沫体来代替橡胶。具体来说，如果是橡胶海绵或者是氨基甲酸乙酯海绵，则能够获得同样的效果。风扇安装板17B由金属或者树脂构成。能够使用电镀锌钢板作为金属材料。能够使用PBT、PC、PP或者它们的混合材、或其玻璃纤维混合剂等作为树脂材料。风扇安装板17B安装于轴19的前端。能够将马达18的轴19压入风扇安装板17B中央的孔17C中。如果将马达18的轴19压入该孔17C中，则风扇安装板17B被固定到轴19上。并且，通过隔着弹性板17A将风扇16与固定在轴19上的风扇安装板17B连结来构成风扇马达13。另外，通过在外壳15内安装风扇马达13来构成车载用空调装置1。此外，下面将风扇16中被安装于风扇固定部17的安装侧作为背面侧、将作为安装侧的背面的一面侧作为正面侧进行说明。并且，将风扇安装板17B中配置风扇16的一侧作为正面侧、将配置马达18的一侧作为背面侧进行说明。

接着，使用图5、图6说明马达18的结构。图5是表示本发明的马达18的概要的结构图。图6是该马达18的截面图。在本发明的实施方式中，使用内转子型无刷马达。在马达外壳25(25A、25B)内具备轴19、轴承27、转子28、定子29、推力板30以及缓冲板31。

本实施方式的马达外壳25由电镀锌钢板构成。轴19由马氏体类不锈钢构成，其尺寸为直径3mm、长度17mm。轴承27是烧结含油轴承，由Fe-Cu-Sn-(C)材构成。轴承27以沿着轴19的轴心方向32的方式被安装于轴外周面19A。轴19通过轴承27被支承在马达外壳25A的圆筒部33中。转子28沿着轴19的轴心方向32被安装于轴19。转子28由转子轭28A和转子磁体28B构成。转子轭28A由电镀锌钢板构成，粘结保持转子磁体28B并产生扭矩。转子磁体28B由稀土类粘结磁体构成，受到后述的定子所生成的磁场的影响。定子29与转子28的外周面28C隔开空隙26而相对置地进行配置。定子29由铁芯29A和引线29B构成，通过使规定的电流流过引线29B来形成电磁体。通过控制该电磁体所产生的磁场，来通过转子28使轴19以期望的转速进行转动。

在图7中示出说明转子28与定子29的关系的说明图。

转子28与定子29被设置成转子28的磁中心MCR与定子29的磁中心MCS在轴19的轴心方向32上具有规定的距离L。转子28与定子29在消除距离L的方向上具有通过磁性吸引所产生的恢复力F。在图中用箭头表示该恢复力F。在轴19的轴心方向32且恢复力F发生作用的方向上具备推力板30。

在图6中，垫圈34在转子轭28A与轴承27之间沿着轴19设置。在垫圈34与转子轭28A之间、或者垫圈34与轴承27之间设置间隙G。

详细记述在由以上的结构构成的车载用空调装置1的风扇马达13中用于将风扇16连结固定到马达18的轴19上的风扇固定部17。

图8是在图3中从风扇固定部17观察风扇16的情况下的风扇的后视图。风扇16以轴心方向32为中心，在与该轴心方向32正交的方向、在本实施方式中是在径向上的中央处具有中央孔44。在本实施方式中示出了形成为圆形的中央孔44的例子。风扇16还在风扇16的背面侧朝向径向的外周依次具有第一安装面40和多个安装孔43。第一安装面40是为了与马达18形成为一体而设置的，形成以包围中央孔44的方式围绕圆周方向的带形状。在本实施方式中示出了将第一安装面40设为圆环形状的例子。另外，安装孔43是从风扇16的背面侧贯通至正面侧的孔。而且，在本实施方式中，更详细地说，列举了形成为包括孔部43A和孔部43B的形状的安装孔43的例子，该孔部43A具有能够插入第二安装部46的程度的大小，该孔部43B用于在插入了第二安装部46的状态下使风扇安装板17B沿圆周方向旋转。此外，下面详细地说明第二安装部46。

图9是在图3中从外壳15A观察风扇16的情况下的风扇的主视图。如图9所示，风扇16在正面侧具有多个第一安装部41。第一安装部41与各个安装孔43沿同一圆周方向相邻接地形成。更详细地说，在本实施方式中，列举了将第一安装部41配置于在设置有孔部43B的圆周方向侧与孔部43A相邻接且比孔部43B更靠近外周侧的位置处的例子。并且，各个第一安装部41具有凸部42。在本实施方式中，列举了凸部42向风扇16的正面侧突出的例子。

图10是在图3中从风扇16观察风扇固定部17的情况下的弹性板17A的主视图。弹性板17A形成与第一安装面40相一致的形状，在本实施方式中示出了形成为如图10所示的圆环形状的例子。

图11是该风扇安装板17B的主视图。风扇安装板17B以轴心方向32为中心，在与该轴心方向32正交的方向上、在本实施方式中是在径向上朝向外周依次具有第二安装面45以及多个第二安装部46。第二安装部46具有凹部47。作为第二安装部46，在本实施方式中示出了在圆周方向上等间隔地配置三个的例子。此外，从安装的强度以及保持平衡的观点出发，优选将第二安装部46和安装孔43分别至少设为三个。

另外，各个第二安装部46与第二安装面45相比向正面侧突出。并且，以突出的第二安装部46能够分别插入到风扇16的安装孔43(更具体地说，是孔43A)的方式形成第二安装部46和安装孔43。另外，凹部47可以是设置在背面侧的凹部，也可以是从背面向正面贯通的孔。

如图12所示，风扇固定部17由弹性板17A和风扇安装板17B构成。弹性板17A在风扇安装板17B的正面侧被安装到第二安装面45上。

接着，说明使用如上述那样构成的马达18、风扇16以及风扇固定部17形成的风扇马达13的结构及其组装方法。

首先，如图3所示那样在风扇安装板17B的第二安装面45上配置弹性板17A来形成风扇固定部17。然后，以风扇固定部17的正面与风扇16的背面相对置的方式进行配置，并如图13所示那样将风扇安装板17B的第二安装部46分别插入到风扇16的安装孔43的孔43A中。由此，风扇固定部17以弹性板17A与风扇16的第一安装面40相对置的方式被安装到风扇16上。

接着，使风扇固定部17向逆时针方向旋转。此时，如图13那样，第二安装部46从风扇16向风扇16的正面侧突出，因此第二安装部46在比风扇16更靠近正面侧的位置向第一安装部41滑动移动。其结果是，如图14所示，第一安装部41具有的凸部42与第二安装部46具有的凹部47相嵌合，第一安装部41与第二安装部46相卡合。然后，通过在安装了风扇固定部17的风扇16的背面侧配置马达18并将马达18的轴19压入至风扇安装板17B的中央的孔17C，来将风扇安装板17B固定在轴19上。通过这样构成风扇马达13。

如上所述，作为组装本风扇马达13的组装方法，只要通过如下的过程进行组装即可。首先，在第二安装面45上配置弹性板17A来形成风扇固定部17，将风扇固定部17与风扇16相对置地进行配置。接着，将第二安装部46插入到安装孔43。然后，使风扇固定部17旋转，使第一安装部41具有的凸部42与第二安装部46具有的凹部47相嵌合。然后，将马达18的轴19压入至风扇安装板17B。通过这样的组装方法的过程来形成风扇马达13。

能够通过图4的一部分来理解这样形成的状态。在图15中示出该图4的主要部分放大图。从图15可知，如果使用本发明的风扇固定部17，则部分50与部分51相邻接。在此，部分50是风扇16与风扇安装板17B的第二安装部46相卡合的位置，部分51是风扇安装板17B隔着弹性板17A与风扇16相连结的位置。这样，风扇马达13是如下结构：风扇16的第一安装面40与风扇安装板17B的第二安装面45隔着弹性板17A连结。

即，如果将第一安装面40与第二安装面45之间的高度T1和弹性板17A的高度T2设为适当的值，则在将风扇安装板17B连结在风扇16上时，不会对弹性板17A施加不需要的应力，因此弹性板17A不会产生不需要的弹性变形。

并且，如图14所示，风扇马达13在风扇16的正面侧是第一安装部41与第二安装部46相卡合的结构。通过在插入弹性板17A的结构中进一步加入该结构，能够确保在轴19上保持风扇16的保持强度，并且减小马达18与风扇16之间的通过刚体接触的接触面积。通过减小这样的接触面积，能够抑制马达18所产生的振动通过轴19传递到风扇16。即，在本实施方式中，通过夹持弹性板17A的结构所产生的保持强度和第一安装部41与第二安装部46相卡合而产生的保持强度确保了期望的保持强度。因此，能够减小第一安装部41与第二安装部46相卡合的位置的面积，由此能够抑制振动传递。根据这样的观点，在本实施方式中，例如从图11、图12可知，使第一安装部41与第二安装部46相卡合的面积小于弹性板17A的面积。

另外，为了减小第一安装部41与第二安装部46的卡合位置的接触面积，也可以设为如图16所示那样的结构。图16所示的结构与图15所示的结构相比，在风扇安装板17B的第二安装部46的背面侧设置有小突起部60。由此，与图15的结构相比，能够进一步减小第一安装部41与第二安装部46的卡合位置的接触面积，能够更有效地抑制振动传递。此外，为了通过风扇安装板17B稳定地保持风扇16，优选在第二安装部46中均匀地配置多个小突起部60。另外，也可以设为将这样的小突起部60设置在第一安装部41的正面侧的结构。这样，通过在第一安装部41和第二安装部46的任一个上设置小突起部60以使第一安装部41与第二安装部46通过小突起部60进行卡合，由此能够如上述那样减小卡合位置的接触面积。由此，能够进一步提高振动传递的抑制效果。

另外，在本实施方式中，设为风扇16在第一安装面40的外周侧具有第一安装部41、风扇安装板17B在第二安装面45的外周侧具有第二安装部46的结构。即，将第一安装部41和第二安装部46设置在径向上远离中心的位置处。因此，能够在将第二安装部46插入到安装孔43中之后容易地使风扇安装板17B旋转以使第二安装部46与第一安装部41相卡合。即，与利用螺纹固定或粘接剂来安装风扇那样的方法相比，根据本发明，仅使风扇固定部17旋转即可，因此能够提高组装风扇马达13的作业效率。

另外，即使调换上述凸部42和凹部47的凹凸也能够获得同样的效果。即，只要是第一安装部41和第二安装部46中的一方具有凸部、另一方具有凹部那样的结构即可。另外，也可以设为设置有多个这样的凸部和凹部的结构。

对于由以上的结构构成的车载用空调装置1的动作进行说明。

如上所述，在本实施方式中使用了内转子型无刷马达。

马达在其结构上具有特有的转矩脉动、齿槽转矩之类的激振成分。由于该激振成分而产生的振动通过轴19传递至被压入至轴19的风扇安装板17B。传递到风扇安装板17B的振动被弹性板17A缓冲。因此，能够防止向风扇16传递振动。

其结果是，降低了以往从风扇16通过风扇固定部17、轴19传递到各机械部件的振动。因而，能够抑制马达旋转时的振动。并且，也降低了噪声的产生，该噪声是由激振成分而产生的振动与将各机械部件组合而产生的结构谐振频率发生共振而产生的，在特定的频率处具有峰值。

下面使用具体事例来示出本发明的效果。

(具体事例1)

马达18使用内转子型无刷马达。风扇安装板17B使用由电镀锌钢板构成的金属制的板。风扇16使用由PBT、PC、PP、或它们的混合材、或者其玻璃纤维混合剂等构成的多叶片风扇。

针对使用了这样的马达18的风扇马达13进行了有无由硅橡胶构成的弹性板17A的比较实验。此外，使用了厚度为0.3mm的硅橡胶。

图17是不存在弹性板17A的情况下的作为比较例的实验结果。图18是存在弹性板17A的情况下、即本实施方式的实验结果。在使风扇以1500r/min旋转时，在2.2kHz处产生的峰值消失，能够获得-20dB的声压降低效果。

同样地，在图19、图20中示出使风扇以2580r/min旋转时的实验结果。图19是不存在弹性板17A的情况下的作为比较例的实验结果。图20是存在弹性板17A的情况下、即本实施方式的实验结果。在使风扇以2580r/min旋转时，在2.4kHz处产生的峰值消失，能够获得-20dB的声压降低效果。

此外，在现有技术中，在将风扇16安装到轴19时，使用螺母等进行螺纹固定。

然而，对于装载到汽车、火车等车辆的车载用空调装置要求小型化、薄型化，因此存在由于利用螺母等进行的螺纹固定而导致车载用空调装置大型化的问题。

因此，如果使用本实施例，则不像以往那样进行螺纹固定，而是能够通过风扇固定部17将轴19与风扇16连结。如果使用本结构，则能够抑制轴心方向32的高度，因此能够实现车载用空调装置的小型化、薄型化。

产业上的可利用性

本发明除了上述的车载用空调装置以外，还能够广泛地使用于在马达的振动与结构谐振发生共振的设备中抑制在频率处具有峰值的噪声。

附图标记说明

1：车载用空调装置；13：风扇马达；16：风扇；17：风扇固定部；17A：弹性板；17B：风扇安装板；18：马达；19：轴；32：轴心方向；40：第一安装面；41：第一安装部；42：凸部；45：第二安装面；46：第二安装部；47：凹部；60：小突起部。

Claims (8)

1.一种风扇马达，其具备具有轴的马达、风扇以及用于将上述风扇连结固定到上述轴的风扇固定部，该风扇马达的特征在于，

上述风扇具有用于与上述马达形成一体的第一安装面，

上述风扇固定部具备：

风扇安装板，其被安装于上述轴的一端，并且在径向上具有第二安装面；以及

弹性板，其具有弹力，

其中，上述第一安装面与上述第二安装面隔着上述弹性板相连结。

2.根据权利要求1所述的风扇马达，其特征在于，

上述风扇在安装侧具有上述第一安装面，在作为安装侧的背面的正面侧具有第一安装部，并且具有从安装侧向正面侧贯通的安装孔，

上述风扇安装板具有第二安装部，

在上述风扇的正面侧，上述第一安装部与上述第二安装部相卡合。

3.根据权利要求2所述的风扇马达，其特征在于，

上述风扇在上述第一安装面的外周侧具有上述第一安装部，

上述风扇安装板在上述第二安装面的外周侧具有上述第二安装部。

4.根据权利要求2所述的风扇马达，其特征在于，

上述第一安装部和上述第二安装部中的一方具有凸部，另一方具有凹部，

上述第一安装部和上述第二安装部的上述凸部与上述凹部嵌合。

5.根据权利要求2所述的风扇马达，其特征在于，

在上述第一安装部和上述第二安装部中的任一个上设置有小突起部以使上述第一安装部与上述第二安装部通过上述小突起部进行卡合。

6.根据权利要求1所述的风扇马达，其特征在于，

上述弹性板含有橡胶、泡沫体以及粘接剂中的任一个。

7.一种车载用空调装置，其特征在于，

使用了根据权利要求1~6中的任一项所述的风扇马达。

8.一种根据权利要求4所述的风扇马达的组装方法，其特征在于，

在上述第二安装面上配置上述弹性板来形成上述风扇固定部，将上述风扇固定部与上述风扇相对置地进行配置，将上述第二安装部插入到上述安装孔中，使上述风扇固定部旋转，来使上述第一安装部具有的上述凸部与上述第二安装部具有的上述凹部嵌合，将上述轴压入至上述风扇安装板。

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