CN112585360B

CN112585360B - 送风机

Info

Publication number: CN112585360B
Application number: CN201980054820.XA
Authority: CN
Inventors: 斋藤悠辅; 大林雅俊; 笹生恭佑; 冈部正; 内田俊哉
Original assignee: Nidec Copal Electronics Corp
Current assignee: Nidec Copal Electronics Corp
Priority date: 2018-08-24
Filing date: 2019-07-09
Publication date: 2023-03-17
Anticipated expiration: 2039-07-09
Also published as: WO2020039774A1; JPWO2020039774A1; US20210164486A1; CN112585360A; JP7354115B2; US11401941B2

Abstract

本发明提供一种送风机，其能够防止叶轮的变形。筒状保持架(12)设置于可旋转的轴(11)。叶轮(14)设置于保持架(12)的周围。保持架(12)在轴向一端部包括具有多个第一开口部(12d)的顶部(12a)，在另一端部包括具有多个第二开口部(12e)的凸缘(12b)，叶轮(14)具备：第一突起(14b)，其插入保持架(12)的第一开口部(12d)，通过从第一开口部突出的变形部而固定于顶部(12a)；第二突起(14c)，其插入保持架(12)的第二开口部(12e)，通过从第二开口部突出的变形部而固定于凸缘(12b)。

Description

送风机

技术领域

本发明的实施方式涉及例如风扇电动机或鼓风机等的送风机。

背景技术

开发了一种为了防止叶轮的破坏，而在旋转轴上设有凹型圆周，且在叶轮上设有与凹型圆周嵌合的凸型圆周的离心压缩机(例如，参照专利文献1)。

开发了一种采用如下结构的西洛克风扇电动机(シロッコファンモータ)，即，为了防止转子框架和叶轮的晃动，通过在转子框架的贯通孔上设置倒角或锪孔部分，在将叶轮超声波焊接到转子框架上时，超声波焊接用加强筋密合在贯通孔内(例如，参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开昭47－26306号公报

专利文献2：日本特许第3277641号公报

发明内容

通常，作为送风机的风扇或鼓风机的转子在相对于定子可旋转的轴上设有金属制保持架，在该保持架上通过例如镶嵌成型或使用粘接剂而固定有被称为树脂制推动器(インペラ)的叶轮。另外，风扇或鼓风机需要转子具有高精度的平衡，为了得到高精度的平衡，例如在叶轮上附加平衡调节用平衡块。

在这种结构的转子高速旋转，或者在高温环境下被驱动的情况下，树脂制叶轮会因保持架和叶轮的材料的强度或线膨胀系数之差而变形。在叶轮已经变形的情况下，具有因转子的平衡被破坏、施加给轴承的负荷的增加而产生振动或噪音，或者轴承的寿命或制品自身的寿命缩短之类的问题。

本发明的实施方式的目的在于，提供一种送风机，其能够防止叶轮的变形。

本实施方式的送风机具备：可旋转的轴；筒状保持架，其设置于所述轴；叶轮，其设置于所述保持架的周围，所述保持架在轴向一端部包括具有多个第一开口部的顶部，在另一端部包括具有多个第二开口部的凸缘，所述叶轮具备：第一突起，其插入所述保持架的所述第一开口部，通过从所述第一开口部突出的变形部而固定于所述顶部；第二突起，其插入所述保持架的所述第二开口部，通过从所述第二开口部突出的变形部而固定于所述凸缘。

附图说明

图1是取出第一实施方式的送风机的转子进行表示的侧视图。

图2是图1的俯视图。

图3是沿着图2的III－III线的剖视图。

图4是取出转子的一部分进行表示的立体图。

图5是图1的仰视图。

图6是取出第一实施方式的送风机中的壳体进行表示的俯视图。

图7是表示沿着图6的VII－VII线的壳体的剖面和图3所示的转子的剖面的图。

图8是取出第二实施方式的送风机的转子进行表示的侧视图。

图9是表示第二实施方式的送风机的保持架和叶轮的接合部中的米塞斯应力分布的模拟结果的图。

图10是表示作为比较例来表示的送风机的保持架和叶轮的接合部中的米塞斯应力分布的模拟结果的图。

图11是取出第三实施方式的送风机的转子进行表示的剖视图。

图12是分解表示第三实施方式的叶轮部分的立体图。

具体实施方式

下面，参照附图对实施方式进行说明。在附图中，在相同的部分或具有相同功能的部分标注相同的符号。

(第一实施方式)

图1至图3是表示第一实施方式的图，表示适用于作为送风机的例如风扇电动机的转子10。

如图3所示，转子10例如具备轴11、保持架12、固定部件13、叶轮14、磁轴承15，以及永久磁铁16。

轴11例如为圆柱状，在轴11的一端部固定有固定部件13，在另一端部设有构成磁轴承15的一部分的永久磁铁15a、磁轭15b及磁轭15c。永久磁铁15a、磁轭15b及磁轭15c为环状，磁轭15b及磁轭15c分别设置于永久磁铁15a的磁极。

轴11在插入到后述的作为轴承部件的套筒内的状态下，通过轴11旋转，产生空气动压。因此，在轴11的周围设有被称为所谓人字形槽(ヘリングボーン溝)的未图示的多个V字状槽。

第一实施方式的风扇电动机例如使用动压空气轴承，但也可应用其他轴承。

保持架12例如为金属制，固定于固定部件13，可与轴11一同旋转。保持架12如果能够与轴11直接接合，则可省略固定部件13。

如图4所示，保持架12为圆筒状，在轴向的一端部具有顶部12a，在另一端部具有凸缘12b。在顶部12a的中央部设有圆形开口部12c，在该开口部12c嵌合有固定部件13。进而，顶部12a沿着开口部12c的周围具有多个第一开口部12d。

凸缘12b突出设置于保持架12的周围，凸缘12b具有多个第二开口部12e。各第二开口部12e例如为长孔，但不限于长孔，也可以为圆形孔。

如图3所示，永久磁铁16例如构成电动机的一部分。永久磁铁16为圆筒状，固定于保持架12的内面。

叶轮14例如为树脂制，如图1、图2所示，具备多个叶片14a。叶轮14例如表示轴流风扇的情况，但不限于轴流风扇，也可以是离心风扇。

如图3所示，叶轮14固定于保持架12的外部。在叶轮14的轴向一端部且在与保持架12的顶部12a对应的部分设有要插入保持架12的多个第一开口部12d的多个第一突起14b。多个第一突起14b在插入到多个第一开口部12d的状态下，从第一开口部12d突出的部分例如通过利用了超声波的热铆接(熱カシメ)而变形，形成变形部(铆接部)。通过该变形部，叶轮14被固定于保持架12的顶部12a。

另外，在叶轮14的轴向另一端部且在与保持架12的凸缘12b对应的部分设有多个第二突起14c。在叶轮14的另一端部且在周围设有供用于调节转子10的平衡的未图示的配重插入的第一槽14d，在该第一槽14d的内部设有多个第二突起14c。多个第二突起14c在其前端插入到凸缘12b的多个第二开口部12e的状态下，从第二开口部12e突出的部分例如通过利用了超声波的热铆接变形，形成变形部(铆接部)。通过该变形部，叶轮14被固定于凸缘12b。

图5表示转子10的底面。如图5所示，叶轮14的多个第一突起14b与保持架12的顶部12a卡合，多个第二突起14c与保持架12的凸缘12b卡合。因此，即使在转子10高速旋转，或者在高温环境中被驱动的情况下，也能够防止树脂制叶轮14向远离保持架12的方向变形。

进而，叶轮14的与保持架12的侧面(周围)对应的部分例如通过环氧系(エポキシ系)粘接剂而固定于保持架12的周围。但是，粘接剂可省略。

叶轮14和保持架12的固定方法不限定于粘接剂的化学接合，例如也可以通过镶嵌成型而使保持架12和叶轮14机械接合。由此，能够进一步抑制叶轮14的变形。

另外，如图2、图3所示，在叶轮14的顶部且在固定部件13的周围设有供用于调节转子10的平衡的未图示的配重插入的第二槽14e。

图6表示应用于第一实施方式的风扇电动机的壳体及定子的一部分，图7概略地表示壳体21和转子10的关系。

在壳体21的底部设有用于空气的取入或排出的多个开口部21a。

在壳体21的底部且在中央部设有作为轴承部件的套筒22。套筒22具有一端部及另一端部，从其一端部将转子10的轴11插入内部。

套筒22的另一端部固定于筒状支承体23的一端部内。在支承体23的另一端部且在外部周围设有台阶部23a，在该台阶部23a卡合有设置于壳体21的底部的多个卡合部21b。该卡合部21b从与套筒22的径向正交的方向与台阶部23a卡合。

具体地说，壳体21及多个卡合部21b例如由树脂材料一体地构成。卡合部21b在配置支承体23以前，例如垂直地形成，在支承体23配置于壳体21的中央部之后，卡合部21b例如通过利用了超声波的热铆接而变形，由此卡合部21b与台阶部23a卡合。这样，支承体23被固定于壳体21。

如图6所示，壳体21具有三个卡合部21b。但是，卡合部21b的数量不限定于三个，也可以为四个以上。或者，也可以在支承体23的周围设置环状卡合部。

如图7所示，在支承体23的内部设有构成磁轴承15的一部分的环状永久磁铁24。

在轴11插入到套筒22内的状态下，构成上述磁轴承15的一部分的永久磁铁15a及磁轭15b、磁轭15c以与永久磁铁24隔开规定间隔的方式配置于永久磁铁24内。

另外，在套筒22的周围设有例如线圈组件25，由线圈组件25和永久磁铁16构成电动机。

在上述结构中，通过驱动电动机，转子10开始旋转，通过叶轮14，从壳体21的一端部或另一端部取入的空气向壳体21的另一端部或一端部送风。

(第一实施方式的效果)

根据上述第一实施方式，设置于转子10的金属制保持架12的树脂制叶轮14在设置于保持架12的顶部12a的多个第一开口部12d热铆接有多个第一突起14b，且在设置于保持架12的凸缘12b的多个第二开口部12e热铆接有多个第二突起14c。即，叶轮14的一端部及另一端部的周围在多处固定于保持架12的一端部及另一端部的周围。因此，即使转子10高速旋转，或者在高温环境中被驱动，也能够通过保持架12和叶轮14的材料的强度或线膨胀系数之差，来防止树脂制叶轮14向远离保持架12的方向变形。因此，能够避免因转子10的平衡被破坏、施加给空气动压轴承或磁轴承的负荷的增加而产生振动或噪音，或者轴承的寿命或制品自身的寿命缩短之类的问题，能够提高风扇电动机的性能。

(第二实施方式)

第一实施方式通过热铆接将叶轮14固定于保持架12。与此相对，第二实施方式使用锚固构造将叶轮14固定于保持架12。

图8表示第二实施方式。固定于轴11的固定部件13在其周围具有作为第一卡合部的例如环状槽13a。

在树脂制叶轮14的轴向的一端部设有作为第二卡合部的例如环状突起14f，该突起14f与环状槽13a卡合。

作为第一卡合部的槽13a和作为第二卡合部的突起14f不限定于环状，也可以与轴11的周围对应地配置多个槽或突起。

另外，也可以将第一卡合部设为突起，且将第二卡合部设为槽。进而，也可使用槽或突起以外的构造。

保持架12例如为金属制，设置于轴向一端部的顶部的中央固定于固定部件13，与轴11一同旋转。在保持架12的轴向另一端部设有作为第三卡合部的固定环31。固定环31设置于保持架12的周围，与叶轮14的轴向另一端部且周围卡合。

具体地说，固定环31的截面为曲柄状，固定环31的一端部31a远离保持架12的侧面，另一端部31b固定于保持架12的侧面。叶轮14的轴向另一端部配置于固定环31的一端部31a和保持架12的侧面之间，通过固定环31而固定。

进而，叶轮14的与保持架12的侧面(周围)对应的部分例如通过环氧系粘接剂而固定于保持架12的周围。但是，粘接剂可省略。

(第二实施方式的效果)

根据上述第二实施方式，在固定部件13上设有作为第一卡合部的槽13a，且在叶轮14的轴向一端部设有与槽13a卡合的作为第二卡合部的突起14f，进而，在保持架12的另一端部设有用于固定叶轮14的另一端部的周围的作为第三卡合部的固定环31。因此，即使转子10高速旋转，或者在高温环境中被驱动，也能够通过保持架12和叶轮14的材料的强度或线膨胀系数之差，来防止树脂制叶轮14向远离保持架12的方向变形。因此，能够避免因转子10的平衡被破坏、施加给空气动压轴承或磁轴承的负荷的增加而产生振动或噪音，或者轴承的寿命或制品自身的寿命缩短之类的问题，能够提高风扇电动机的性能。

图9是表示构成第二实施方式的送风机的转子10的保持架12和叶轮14的接合部12f中的米塞斯应力分布(ミーゼス応力分布)的模拟结果的图，省略了叶轮14。

模拟的条件是接合部12f的直径

32.4mm、转速：26300r/min.、环境温度：85℃、叶轮14的材质：PPS(聚苯硫醚)(含有40％的玻璃纤维)、保持架12的材质：镀锌钢板的情况。

图10是表示构成作为比较例的送风机的转子30的保持架33和叶轮的接合部32中的米塞斯应力分布的模拟结果的图，省略了叶轮。模拟的条件与第二实施方式同样。

在上述高温环境下，在使第二实施方式的转子10高速旋转的情况下，如图9所示，在保持架12和叶轮14的接合部12f的下部产生8.2MPa的应力，在上部产生31.6MPa的应力。

与此相对，在图10所示的作为比较例的送风机的情况下，在接合部32的下部产生比第二实施方式大的42.0MPa的应力，在上部产生更大的44.6MPa的应力。

这样，根据第二实施方式，能够大幅度地降低在转子10和叶轮14的接合部12f产生的应力，能够抑制叶轮14的变形。因此，能够避免因施加给空气动压轴承或磁轴承的负荷的增加而产生振动或噪音，或者轴承的寿命或制品自身的寿命缩短之类的问题，能够提高风扇电动机的性能。

(第三实施方式)

上述第二实施方式使用锚固构造将叶轮14固定于保持架12。与此相对，第三实施方式使用环将叶轮14固定于保持架12。

图11、图12表示第三实施方式。在叶轮14的轴向的一端部且在顶部，沿着固定部件13的周围而设有环状台阶部14g。与该台阶部14g抵接的第一环41设置于叶轮14的顶部。

另外，在叶轮14的轴向的另一端部且在周围设有台阶部14h。与该台阶部14g抵接的第二环42设置于叶轮14的另一端部。第二环42封闭叶轮14的第一槽14d。

(第三实施方式的效果)

根据上述第三实施方式，在叶轮14的轴向的一端部设有第一环41，且在另一端部设有第二环42。因此，即使转子10高速旋转，或者在高温环境下被驱动，也能够通过保持架12和叶轮14的材料的强度或线膨胀系数之差，来防止树脂制叶轮14向远离保持架12的方向变形。因此，能够避免因转子10的平衡被破坏、施加给空气动压轴承或磁轴承的负荷的增加而产生振动或噪音，或者轴承的寿命或制品自身的寿命缩短之类的问题，能够提高风扇电动机的性能。

另外，本发明不限于上述各实施方式原样，可在实施阶段且在不脱离其主旨的范围内将构成要素变形而具体化。另外，通过上述各实施方式所公开的多个构成要素的适当组合，能够形成各种发明。例如，也可以从实施方式所示的全部构成要素中删除几个构成要素。进而，也可以将不同实施方式所涉及的构成要素适当地组合在一起。

Claims

1.一种送风机，包括：

可旋转的轴；

固定部件，其设置于所述轴的一端部，且具有第一卡合部；

筒状保持架，其轴向的一端部通过所述固定部件设置于所述轴；以及

叶轮，其设置于所述保持架的周围，在所述轴向的一端部包含与所述固定部件的第一卡合部卡合的第二卡合部，所述叶轮具有多个叶片，

其中，所述第一卡合部是槽或者第一突起中的一个，所述第二卡合部是所述槽或者所述第一突起中的另一个，

所述送风机具有第三卡合部，其设置于所述保持架的轴向的另一端部，与所述叶轮的轴向的另一端部卡合。

2.根据权利要求1所述的送风机，其中，

所述保持架为金属制，所述叶轮为树脂制。

3.根据权利要求1所述的送风机，其中，

还具备粘接剂，所述粘接剂将所述叶轮的侧面固定于所述保持架的侧面。

4.根据权利要求1所述的送风机，其中，

所述叶轮是相对于所述保持架而言的镶嵌成型物。

5.根据权利要求1所述的送风机，其中，

所述第一卡合部是环状的所述槽和环状的所述第一突起中的一个，

所述第二卡合部是环状的所述槽和环状的所述第一突起中的另一个。

6.根据权利要求1所述的送风机，其中，

所述第一卡合部设置于所述固定部件的外侧，所述第二卡合部设置于所述叶轮的内侧。