DE102008015219B4

DE102008015219B4 - Elektrischer Motor, von einem elektrischen Motor angetriebener Lüfter und Herstellungsverfahren für denselben

Info

Publication number: DE102008015219B4
Application number: DE102008015219A
Authority: DE
Inventors: Shoki YAMAZAKI; Hideki Nagamatsu; Masaki Adachi
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2013-04-25
Anticipated expiration: 2028-03-21
Also published as: DE102008015219A1; JP2008240526A; US8137079B2; US20080232983A1

Abstract

Elektrischer Motor, der folgende Merkmale aufweist: eine Welle (32), die sich zentriert um eine Drehachse (J1) drehen kann; einen topfförmigen Schalenabschnitt (22; 22A) mit einer im wesentlichen zylindrischen Form, der an seiner Stirnseite einen Vorsprungsabschnitt (34; 34A) umfasst, an dem ein axiales Ende der Welle (32) befestigt ist, und der sich zusammen mit der Welle (32) um die Drehachse (J1) dreht; eine topfförmige Rotorhalteeinrichtung (31) mit einer im wesentlichen zylindrischen Form und einem Deckelabschnitt, die an der Innenseite des Schalenabschnitts (22; 22A) angeordnet ist; einen Rotormagneten (33) mit einer im wesentlichen ringförmigen Form, der an der Innenumfangsfläche der Rotorhalteeinrichtung (31) angeordnet ist; und einen feststehenden Anker (5), der in einer Radialrichtung gegenüber dem Rotormagneten (33) angeordnet ist, um zwischen dem Rotormagneten (33) ein um die Drehachse (J1) zentriertes Drehmoment zu erzeugen, wobei der Deckelabschnitt der Rotorhalteeinrichtung (31) an einem Zentrum desselben ein Durchgangsloch...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen elektrischer Motor, auf einen von einem elektrischen Motor angetriebenen Lüfter und auf ein Herstellungsverfahren für denselben, insbesondere auf ein Verbindungsverfahren zwischen einer Rotorhalteeinrichtung und einem Schalenabschnitt eines Laufrads (Flügelrads) eines Lüfters.
Da sich bei elektronischen Vorrichtungen die Anzahl und/oder Kapazität ihrer elektronischen Komponenten und Verarbeitungseinheiten vergrößert hat, um den aktuellen Bedarf an Vorrichtungen mit höherer Leistung zu decken, erzeugen dieselben herkömmlicherweise auch höhere Wärmebeträge. Deshalb wird ein Lüfter üblicherweise verwendet, um die elektronischen Komponenten und Prozessoreinheiten einer elektronischen Vorrichtung zu kühlen. Um die Charakteristiken (Luftmenge, statischer Druck usw.), die der Lüfter erfüllen muss, der in die elektronischen Vorrichtungen eingegliedert ist, zu erzielen, wird erwartet, dass der Lüfter sich mit hoher Geschwindigkeit dreht. Andererseits wird von den Lüftern, die in die elektronischen Vorrichtungen eingegliedert sind, die zuhause und/oder in Büroumgebungen eingesetzt werden, erwartet, dass sie leise arbeiten. Um derartige Erwartungen zu erfüllen (d. h. Verringerung von Hochfrequenzrauschen usw.) und gleichzeitig die im Vorhergehenden erwähnten Charakteristiken zu erzielen, kann beispielsweise ein großer Lüfter, der sich mit niedriger Geschwindigkeit dreht, wirksam sein.
Einer der Faktoren für das Rauschen, das zu hören ist, wenn sich der Lüfter mit hoher Geschwindigkeit dreht, wird dadurch erzeugt, dass die Flügel des Lüfters mit Luft mit hoher Geschwindigkeit in Kontakt kommen. Wenn sich der Lüfter mit niedrigerer Geschwindigkeit dreht, erzeugen auch andere Faktoren ein Rauschen, wie beispielsweise einen durch eine Steuerschaltung erzeugten elektromagnetischen Schall, einen durch einen Lagerabschnitt des Motors erzeugten Gleitschall, einen durch andere Komponenten des Motors erzeugten Schwingungsschall. Besonders fällt der Schwingungsschall auf, der entweder durch eine Rotorhalteeinrichtung oder ein Laufrad des Motors, die zusammenmontiert sind, erzeugt wird.
Im Allgemeinen ist es eine schwieriger Aufgabe, ein aus einem Harzmaterial bestehendes Laufrad mit einer Rotorhalteeinrichtung eines großen Lüfters (z. B. eines Lüfters, dessen Laufrad einen Durchmesser von mehr als 110 mm aufweist) zusammenzufügen.
Im Allgemeinen umfasst ein Lüfter auch einen Schalenabschnitt mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form, eine Mehrzahl von Flügeln, die außerhalb des Schalenabschnitts angeordnet sind, und eine Rotorhalteeinrichtung mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form, die in die Innenumfangsfläche des Schalenabschnitts presssitzmäßig eingebracht ist. Wenn sich eine Größe des Lüfters erhöht, und wenn eine Kraft, die erforderlich ist, um die Rotorhalteeinrichtung presssitzmäßig in das Laufrad einzubringen, zunimmt, kann es vorkommen, dass der Schalenabschnitt beschädigt wird (d. h. verformt, gebrochen oder dergleichen). Andererseits kann es vorkommen, dass das Laufrad leicht aus der Rotorhalteeinrichtung entfernt wird, wenn eine Kraft, die verwendet wird, um die Rotorhalteeinrichtung presssitzmäßig in das Laufrad einzubringen, beeinträchtigt wird. D. h. eine Kraft, die verwendet wird, um die Rotorhalteeinrichtung bezüglich des Laufradschalenabschnitts presssitzmäßig einzubringen, ist durch das Material, das verwendet wird, um das Laufrad und die Rotorhalteeinrichtung zu bilden, sowie die Größe derselben bestimmt und umfasst einen engen Bereich eines annehmbaren Betrags.
Obwohl beispielsweise ein in etwa gleicher Kraftbetrag den Schalenabschnitt so gut wie ungeachtet der Größe des Lüfters verformen (d. h. brechen und dergleichen) kann, variiert eine Kraft, die erforderlich ist, um die Rotorhalteeinrichtung bezüglich des Schalenabschnitts zu halten, abhängig von einem Durchmesser der Innenumfangsfläche des Schalenabschnitts. Aus diesem Grund wird der Kraftbetrag, der verwendet wird, um die Rotorhalteeinrichtung presssitzmäßig in den Schalenabschnitt einzubringen, gemäß dem Durchmesser der Innenumfangsfläche des Schalenabschnitts erhöht, um den Belastungsbetrag zu erhöhen, der an den Schalenabschnitt angelegt wird. Alternativ kann eine Dicke (d. h. eine Entfernung zwischen der Außenfläche und der Innenfläche des Schalenabschnitts) des Schalenabschnitts erhöht werden. Das herkömmliche Verfahren zum Fügen der Rotorhalteeinrichtung und des Schalenabschnitts ist demzufolge problematisch.
Da es hochgradig schwierig ist, ein Laufrad und eine Rotorhalteeinrichtung mittels eines presssitzmäßigen Einbringens der Rotorhalteeinrichtung in den Schalenabschnitt des Laufrads zusammenzufügen, umfassen große Lüfter ferner eine Welle, die durch Einsatzformen (insert molding) über einen Vorsprungsabschnitt an einem Laufrad befestigt wird. Im besonderen umfasst die Rotorhalteeinrichtung ein Durchgangsloch, an dem der Vorsprungsabschnitt angeordnet ist. Als nächstes wird ein Abschnitt des Vorsprungsabschnitts, an dem die Rotorhalteeinrichtung fixiert wird, plastisch verformt. Mit anderen Worten wird die Rotorhalteeinrichtung mit dem Vorsprungsabschnitt verstemmt.
Ein solches Verfahren lässt jedoch zu, dass die durch den Schalenabschnitt des Laufrads und durch andere Komponenten des Motors erzeugten Schwingungen in Resonanz sind, was, wenn sich das Laufrad mit niedriger Geschwindigkeit dreht, besonders bemerkbar wird.
Die US 2002/0 028 146 A1 beschreibt ein Laufrad für einen Lüfter. Das Laufrad umfasst eine Schale, an der die verschiedenen Lüftungsblätter befestigt sind. Innerhalb der Schale ist ein Motorjoch angeordnet, an dem ein ringförmiger Magnet befestigt ist. Das Motorjoch umfasst einen zylindrischen Abschnitt, an dem der Magnet befestigt ist, sowie einen horizontalen Abschnitt, der eine Mehrzahl von Stegen umfasst, die sich von der zylindrischen Umfangsfläche nach innen erstrecken. Ein kreisringförmiges Element ist vorgesehen, welches eine Nabe an der Schale sowie eine Welle umschließt, jedoch nicht kontaktiert. Rippenartige Strukturen, mit denen ein Rotor in Kontakt ist, sind in der inneren Oberfläche des Laufrads gebildet und erstrecken sich über die gesamte Höhe der Schale.
Die DE 203 01 911 U1 beschreibt einen Ansatz, um einen Magneten innerhalb eines Rotors zu positionieren. Der Rotor umfasst eine Vielzahl von Greifabschnitten in seiner inneren Oberfläche, und in die so ausgestaltete Rotornabe wird ein Metallgehäuse umfassend den Magneten vollständig eingepresst. Eine weitergehende Befestigung des Magneten ist nicht beschrieben.
Die US 6,359,354 B1 beschreibt einen Lüftermotor, der einen Rotor umfasst, der ein Rotorgehäuse aufweist, welches durch eine Schale aus einem magnetischen Material und einer Flügelbefestigungsnabe besteht, die an der Schale befestigt ist. Die Nabe hat im senkrechten Bereich einen Vorsprung, der sich über die gesamte Länge des senkrechten Bereichs erstreckt. Dieser Vorsprung liegt zwischen der Nabe und der Schale, so dass eine Befestigung mittels eines Presssitzverfahrens vorliegt.
Die DE 27 32 763 A1 beschreibt eine Lageranordnung, enthält jedoch keine weiteren Informationen im Hinblick auf die Möglichkeit einer Befestigung eines Rotors an einer Schale.
Die DE 10 2005 006 184 A1 beschreibt einen Rotor mit Kühlwirkung, wobei der Rotor eine Radnabe und ein Gehäuse umfasst, wobei die Radnabe eine geschlossene Stirnseite und eine mit der Stirnseite verbundene Wand mit Vorsprüngen umfasst, die sich über die gesamte Länge des Radnabenabschnitts erstrecken. Die Radnabe nimmt das Gehäuse auf, was aufgrund der Ausgestaltung der Wand durch eine presssitzmäßige Einbringung des Gehäuses möglich ist. Bei einer nachfolgenden Montage zu einem Komplettelement wird die Kombination aus Nabe und Gehäuse an einem Element, welches auch die Drehwelle hält, befestigt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Motor, einen von einem elektrischen Motor angetriebenen Lüfter und ein Herstellungsverfahren für denselben mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen elektrischen Motor gemäß Anspruch 1, einen Lüfter gemäß Anspruch 9 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst.
Um die im Vorhergehenden beschriebenen Probleme zu überwinden, umfasst der Motor gemäß der vorliegenden Erfindung eine Welle, die sich zentriert um eine Drehachse dreht, einen Schalenabschnitt mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form, der an einem zentralen Abschnitt desselben einen Vorsprungsabschnitt umfasst, an dem ein axiales Ende der Welle befestigt ist, und der sich zusammen mit dem Vorsprungsabschnitt und der Welle um die Drehachse dreht, eine Rotorhalteeinrichtung mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form, die an einer Innenseite des Schalenabschnitts angeordnet ist, einen Rotormagneten mit einer im Wesentlichen ringförmigen Form, der an einer Innenumfangsfläche der Rotorhalteeinrichtung angeordnet ist, und einen Anker, der in einer Radialrichtung gegenüber dem Rotormagneten angeordnet ist, um zwischen dem Rotormagneten ein Drehmoment zu erzeugen, das um die Drehachse zentriert ist. Ein Deckelabschnitt der Rotorhalteeinrichtung umfasst an einem Zentrum desselben ein Durchgangsloch, durch das ein Abschnitt des Vorsprungsabschnitts fest eingesetzt ist, der Schalenabschnitt umfasst an einer Innenumfangsfläche desselben eine Mehrzahl konvexer Abschnitte, die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind und in der Radialrichtung jeweils nach innen vorstehen, und die Rotorhalteeinrichtung wird durch einen innersten Spitzenabschnitt der konvexen Abschnitte getragen.
Andere Merkmale, Elemente, Schritte, Charakteristika und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele derselben mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlicher.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Querschnittsansicht eines Lüfters gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Querschnittsansicht eines Laufrads und einer Rotorhalteeinrichtung gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
3 ein Flussdiagramm, das einen Ablauf von Schritten eines Herstellungsverfahrens für das Laufrad und die Rotorhalteeinrichtung gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
4 eine schematische Querschnittsansicht des Laufrads und der Rotorhalteeinrichtung, die aneinander befestigt sind, gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5 einen schematischen Grundriss des Laufrads gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 einen schematischen Grundriss des Laufrads einschließlich Schweißlinien gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einem Schallpegel und einer Frequenz veranschaulicht, die durch einen herkömmlichen Lüfter erzeugt werden, wenn sich ein Laufrad desselben mit 2900 Umdrehungen pro Minute dreht;
8 ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einem Schallpegel und einer Frequenz veranschaulicht, die durch ein MODELL 1 erzeugt werden, wenn sich ein Laufrad desselben mit 2900 Umdrehungen pro Minute dreht;
9 ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einem Schallpegel und einer Frequenz veranschaulicht, die durch ein MODELL 2 erzeugt werden, wenn sich ein Laufrad desselben mit 2900 Umdrehungen pro Minute dreht;
10 ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einem Schallpegel und einer Frequenz veranschaulicht, die durch das MODELL 1 erzeugt werden, wenn sich ein Laufrad desselben mit 2500 Umdrehungen pro Minute dreht;
11 ein Diagramm, das eine Korrelation zwischen einem Schallpegel und einer Frequenz veranschaulicht, die durch das MODELL 2 erzeugt werden, wenn sich ein Laufrad desselben mit 2500 Umdrehungen pro Minute dreht;
12 eine schematische Querschnittsansicht eines Lüfters gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
13 eine schematische Querschnittsansicht eines Laufrads und einer Rotorhalteeinrichtung gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
14 eine schematische Querschnittsansicht des Laufrads, das an der Rotorhalteeinrichtung befestigt ist, gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
15 ein Flussdiagramm, das einen Ablauf von Schritten eines Herstellungsverfahrens für das Laufrad und die Rotorhalteeinrichtung gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
A) Erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
Es ist zu beachten, dass in der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung hierin Wörter wie beispielsweise ober-e/-es/-er, unter-e/-es/-er, link-e/-es/-er, recht-e/-es/-er, aufwärts, abwärts, oben und unten zum Beschreiben von Positionsbeziehungen zwischen entsprechenden Baugliedern und Richtungen lediglich Positionsbeziehungen und Richtungen in den Zeichnungen anzeigen. Derartige Wörter zeigen keine Positionsbeziehungen und Richtungen der Bauglieder an, die in einer tatsächlichen Vorrichtung eingebaut sind.
Nachfolgend ist ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Lüfters 1 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Laufrads 2 und einer Rotorhalteeinrichtung 31 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 3 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf von Schritten eines Herstellungsverfahrens für das Laufrad 2 und die Rotorhalteeinrichtung 31 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
Gemäß dem Lüfter 1 des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels ist ein Laufradschalenabschnitt 22 vorzugsweise außerhalb der Rotorhalteeinrichtung 31 angeordnet, der vorzugsweise eine im Wesentlichen zylindrische Form aufweist und sich dreht, wenn demselben ein elektrischer Strom zugeführt wird. Eine Mehrzahl von Flügeln 21 ist vorzugsweise an einer Außenumfangsfläche des Laufradschalenabschnitts 22 angeordnet, um einen Luftstrom zu erzeugen, wenn sich der Laufradschalenabschnitt 22 dreht. Der Laufradschalenabschnitt 22 und die Flügel 21 bilden vorzugsweise das Laufrad 2. Eine Welle 32 ist vorzugsweise über einen Vorsprungsabschnitt 34 (nachfolgend beschrieben) an einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt des Laufradschalenabschnitts 22 angeordnet.
Der Lüfter 1 umfasst vorzugsweise einen Basisabschnitt 12, der vorzugsweise ein Lagergehäuse 121 mit einer im Wesentlichen zylindrischen Form an einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt desselben umfasst. Das Lagergehäuse 121 umfasst vorzugsweise die Welle 32, die Kugellager 41, 42 und ein Paar von Stufenabschnitten, die dem Kugellager 41 bzw. 42 entsprechen, um die axialen Positionen der Kugellager 41 und 42 zu fixieren. Die Kugellager 41 und 42 umfassen jeweils vorzugsweise eine Mehrzahl von Kugeln, die in einem Raum zwischen einem Innenring und einem Außenring der Kugellager 41 und 42 angeordnet sind, wobei sich der Innenring bezüglich des Außenrings dreht. Die Welle 32 wird vorzugsweise durch den Innenring des Kugellagers 41 und den des Kugellagers 42 eingesetzt, so dass dieselben zusammen einen Lagerabschnitt bilden. Ein Ringbauglied 43 ist vorzugsweise an einem unteren Abschnitt der Welle 32 angeordnet, um die Welle 32 zu halten. Es ist zu beachten, dass eine Schraubenfeder 44 vorzugsweise zwischen dem Kugellager 42 und dem Ringbauglied 43 angeordnet ist, um einen Druck auf die Kugellager 41 und 42 bereitzustellen. Es sei darauf hingewiesen, dass der Lagermechanismus der vorliegenden Erfindung nicht auf das Kugellager beschränkt ist.
Der Innenring des Kugellagers 41 wird vorzugsweise durch eine untere Endfläche (die nachfolgend beschrieben ist) des Vorsprungsabschnitts 34 getragen. Bei einer derartigen Konfiguration ist es wichtig, den Kontakt zwischen dem Vorsprungsabschnitt 34 und dem Außenring des Kugellagers 41 zu minimieren, um das Rauschen zu reduzieren. Gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht der Vorsprungsabschnitt 34 vorzugsweise aus einem Metallmaterial. Auch wenn es möglich ist, den Vorsprungsabschnitt 34 unter Verwendung desselben wie des für den Laufradschalenabschnitt 22 verwendeten Materials (d. h. Harz) durch Spritzgießen zu bilden, ist es bevorzugt, dass der Vorsprungsabschnitt 34 aus einem Metallmaterial besteht, besonders, wenn derselbe verwendet wird, um die Position des Kugellagers 41 zu bestimmen. Es muss ebenfalls darauf geachtet werden, dass, wenn der Vorsprungsabschnitt 34 aus dem Harzmaterial unter Verwendung des Spritzgießens hergestellt wird, eine erwünschte Präzision unter Umständen nicht erzielt werden kann.
Der Anker 5 wird durch die Außenumfangsfläche des Lagergehäuses 121 getragen. Der Anker 5 umfasst vorzugsweise einen Statorkern 51, eine Mehrzahl von Spulen 52 sowie einen Isolator 53. Der Anker 5 umfasst vorzugsweise ebenso eine Schaltungsplatine 54, die vorzugsweise an einem unteren Endabschnitt des Ankers 5 angeordnet ist. Die Spulen 52 sind durch Wickeln eines Drahts um eine Mehrzahl (acht bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel) von Zähnen (nicht gezeigt), über die Isolatoren 53, die die Zähne in der Axialrichtung bedecken, gebildet. Die Schaltungsplatine 54, die vorzugsweise eine Antriebssteuerschaltung umfasst, die aus einer Mehrzahl von elektronischen Komponenten (nicht gezeigt) besteht, die an der gedruckten Schaltungsplatine angeordnet sind, steuert die Drehung des Laufrads 2 und ist mit den Spulen 52 verbunden und sicher an dem unteren Abschnitt des Isolators 53 angeordnet. Es wird ein Magnetfeld erzeugt, wenn der von einer außen gelegenen Leistungsversorgung zugeführte elektrische Strom über die elektronischen Komponenten, die ein IS- und/oder Hall-Element umfassen, zu den Spulen 52 geleitet wird.
Die Rotorhalteeinrichtung 31, die ein Austreten eines Magnetflusses minimiert, ist an der Innenumfangsfläche des Laufrads 2 angeordnet. Ein Rotormagnet 33, der derart magnetisiert ist, dass er Charakteristiken mehrerer Magnetpole umfasst, die wechselweise in der Umfangsrichtung angeordnet sind, ist innerhalb der Rotorhalteeinrichtung 31 angeordnet. Der Vorsprungsabschnitt 34, an dem die Welle 32 mit einem axialen Ende derselben befestigt ist, ist vorzugsweise an einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt des Laufradschalenabschnitts 22 angeordnet.
Der Rotormagnet 33 und der Statorkern 51 sind vorzugsweise einander radial gegenüberliegend angeordnet. Wenn der elektrische Strom zu den Spulen 32 geleitet wird, interagiert ein durch den Statorkern 51 erzeugtes Magnetfeld mit einem durch den Rotormagneten 33 erzeugten Magnetfeld, was ein Drehmoment an dem Laufrad 2 erzeugt, was bewirkt, dass sich das Laufrad 2 dreht. Das Hall-Element erfasst eine Änderung des Magnetflusses des sich drehenden Rotormagneten 33, der durch die IS gesteuert wird, um zu ermöglichen, dass sich das Laufrad 2 zuverlässig dreht. Wenn sich das Laufrad 2 dreht, wird ein Luftstrom in der Axialrichtung erzeugt.
Die Schaltplatine 54 ist vorzugsweise dem Basisabschnitt 12, der auch eine im Wesentlichen zylindrische Form umfasst und vorzugsweise ein Außenende der Schaltungsplatine 54 umgibt, axial gegenüberliegend angeordnet. Der Basisabschnitt 12 ist vorzugsweise über eine Mehrzahl (vier bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel) von Stegen 13, die gleichmäßig voneinander beabstandet in der Umfangsrichtung angeordnet sind, mit einem Gehäuse 10 verbunden. Das Gehäuse 10 umgibt vorzugsweise das Laufrad 21 in der Radialrichtung, um einen Durchgang für den Luftstrom zu bilden. Das Gehäuse 10 weist vorzugsweise an beiden axialen Enden desselben eine im Wesentlichen rechteckige Form auf. Es ist zu beachten, dass, auch wenn bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel die Querschnittsansicht des Gehäuses 10 die im Wesentlichen rechteckige Form aufweist, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
Es ist zu beachten, dass, da das Gehäuse 10 für den Lüfter 1 gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ein großer (z. B. etwa 120 cm × etwa 120 cm) Lüfter ist, der Durchmesser des Laufrads 2 entsprechend groß wird, weshalb das Fügeverfahren zwischen der Rotorhalteeinrichtung 31 und dem Laufradschalenabschnitt 22 große Bedeutung bekommt. Da, je größer der Lüfter ist, das Laufrad und die Rotorhalteeinrichtung desselben umso schwerer werden, ist es erforderlich, dass die Fügekraft zwischen denselben ebenfalls groß ist. Auch wird es, wenn der Innendurchmesser des Laufradschalenabschnitts 22 vergrößert wird, schwierig, die Kraft zu erzielen, die erforderlich ist, um die Rotorhalteeinrichtung 31 fest an dem Laufradschalenabschnitt 22 zu befestigen.
Um eine Haltekraft des Laufradschalenabschnitts 22 bezüglich der Rotorhalteeinrichtung 31 zu vergrößern, muss der Laufradschalenabschnitt 22 einen hohen Druck nach innen auf die Rotorhalteeinrichtung 31 ausüben. Um dies zu erreichen, kann ein Außendurchmesser der Rotorhalteeinrichtung 31 größer als ein Innendurchmesser des Laufradschalenabschnitts 22, an den die Rotorhalteeinrichtung 31 gedrückt wird, entworfen sein. Dieses Verfahren erzeugt jedoch unter Umständen eine größere Belastung gegenüber dem zylindrischen Abschnitt des Laufradschalenabschnitts 22. Wenn die Differenz zwischen dem Durchmesser der Rotorhalteeinrichtung 31 und dem des Laufradschalenabschnitts 22 übermäßig groß ist, wird der zylindrische Abschnitt des Laufradschalenabschnitts 22 unter Umständen beschädigt. Ebenso ist, wenn die Differenz zwischen dem Durchmesser der Rotorhalteeinrichtung 31 und dem des Laufradschalenabschnitts 22 zu klein ist, der zwischen der Rotorhalteeinrichtung 31 und dem Laufradschalenabschnitt 22 erzeugte Druck unter Umständen nicht groß genug, um den Laufradschalenabschnitt 22 fest zu halten. Wenn die radiale Dicke des zylindrischen Abschnitts des Laufradschalenabschnitts 22 vergrößert wird, wird eine Zugkraft, die gegen die Belastung in der Umfangsrichtung, die innerhalb des Laufradschalenabschnitts 22 erzeugt wird, wirksam ist, erhöht. Wenn der Außendurchmesser des Laufradschalenabschnitts 22 vergrößert wird, wird ein Bereich des Durchgangs für den Luftstrom reduziert, was das Volumen des Luftstroms beeinträchtigt.
Wenn ein Lüfter mit einem Laufradschalenabschnitt mit einem großen Innendurchmesser und ein weiterer mit einem kleinen Durchmesser eine identische Differenz zwischen dem Durchmesser der Rotorhalteeinrichtung, wo der Laufradschalenabschnitt 22 in Kontakt kommt, und dem Innendurchmesser des Laufradschalenabschnitts 22 aufweisen, dann erzeugt der Lüfter mit dem Laufradschalenabschnitt mit einem kleinen Durchmesser eine größere Belastung gegenüber der Rotorhalteeinrichtung 31. Im Allgemeinen kann ein Belastungsbetrag, der an den zylindrischen Abschnitt des Laufradschalenabschnitts 22 angelegt wird, durch eine nachfolgende Gleichung bezeichnet werden, in der der Innendurchmesser des Laufradschalenabschnitts 22 R ist, der Druck, den der Laufradschalenabschnitt 22 an die Rotorhalteeinrichtung 31 anlegt, P ist und die radiale Dicke des zylindrischen Abschnitts des Laufradschalenabschnitts 22 P ist. σ = PR/T wenn P und T konstant sind, wird somit der Wert für σ um so größer, je größer R ist. Das heißt, der Lüfter mit dem Laufradschalenabschnitt 22 mit einem großen Durchmesser wird unter Umständen beschädigt. Um den Belastungsbetrag, der an den zylindrischen Abschnitt des Laufradschalenabschnitts 22 angelegt wird, zu reduzieren, kann auch der Wert von T erhöht oder der Wert von P verringert werden. Somit ist ein presssitzmäßiges Einbringen als ein Fügeverfahren zwischen dem Laufradschalenabschnitt 22 und der Rotorhalteeinrichtung 31 nicht besonders geeignet für den Lüfter mit dem Laufradschalenabschnitt 22 mit einem großen Innendurchmesser.
Wie es in 2 gezeigt ist, ist der Vorsprungsabschnitt 34 an einem zentralen Abschnitt des Laufrads 2 konzentrisch mit der Drehachse J1 befestigt. Der Vorsprungsabschnitt 34, der vorzugsweise eine im Wesentlichen ringförmige Form aufweist, ist vorzugsweise aus einem Metallmaterial durch Schneiden hergestellt. Der Vorsprungsabschnitt 34 umfasst vorzugsweise einen Außenringabschnitt 341 und einen Innenringabschnitt 342. Der Innenringabschnitt 342 umfasst vorzugsweise an einer Außenumfangskante in der Axialrichtung einen ringförmigen konvexen Abschnitt 3421. Der Innenringabschnitt 342 umfasst ebenfalls vorzugsweise an einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt desselben einen zylindrischen Abschnitt 3422, der die Welle 32 trägt und vorzugsweise in der Axialrichtung nach unten vorsteht (Schritt S1). Der Vorsprungsabschnitt 34 umfasst ein Durchgangsloch an dem im Wesentlichen zentralen Abschnitt desselben, um ein oberes Ende der Welle 32 zu befestigen (Schritt S2).
Der Vorsprungsabschnitt 34 ist vorzugsweise an einer Außenumfangsfläche des Außenringabschnitts 341 mit dem Laufrad 2 zusammengefügt. Das Laufrad 2, das vorzugsweise aus einem Harzmaterial besteht, ist vorzugsweise zusammenhängend mit der Mehrzahl von Flügeln 21 und dem Laufradschalenabschnitt 22 durch Spritzgießen gebildet. Gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Vorsprungsabschnitt 34 in der Form angeordnet, die verwendet wird, um das Laufrad 2 zu bilden, und das Harzmaterial wird der Außenumfangsfläche des Außenringabschnitts 341 des Vorsprungsabschnitts 34 zugeführt, um das Laufrad 2 und den Vorsprungsabschnitt 34 als eine einzelne Komponente zusammenzufügen (Schritt S3). Das im Vorhergehenden beschriebene Verfahren wird allgemein als Einsatzformen (insert molding) bezeichnet. Gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst auch die Außenumfangsfläche des Außenringabschnitts 341 des Vorsprungsabschnitts 34 vorzugsweise gerändelte Rillen oder dergleichen, um die Fügekraft zwischen dem Vorsprungsabschnitt 34 und dem Laufrad 2 zu erhöhen. Es ist zu beachten, dass, auch wenn bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wird, dass das Laufrad 2 durch Spritzgießen gebildet wird, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist; das Laufrad 2 kann aus einer Aluminiumlegierung und durch Druckguss hergestellt sein.
Hierin nachfolgend wird die Rotorhalteeinrichtung 31 ausführlich beschrieben. Wie es in 2 gezeigt ist, weist die Rotorhalteeinrichtung 31 vorzugsweise eine im Wesentlichen zylindrische Form mit einem Deckelabschnitt auf. Der Deckelabschnitt der Rotorhalteeinrichtung 31 umfasst vorzugsweise an einem zentralen Abschnitt desselben ein Durchgangsloch 321, das mit der Drehachse J1 konzentrisch ist (Schritt S4). Der Rotormagnet 33, der vorzugsweise eine Ringform aufweist, ist an der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts der Rotorhalteeinrichtung 31 angeordnet (Schritt S5). Der Rotormagnet 33 ist durch ein Magnetisierungsjoch vorzugsweise in der Umfangsrichtung magnetisiert, wobei derselbe an der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts der Rotorhalteeinrichtung 31 befestigt ist. Gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Rotormagnet 33 vorzugsweise acht Magnetpole.
Hierin nachfolgend wird ein Prozess zum Zusammenfügen der Rotorhalteeinrichtung 31 und des Laufrads 2 beschrieben. Die Rotorhalteeinrichtung 31, die bereits an dem Rotormagneten 33 befestigt ist, wird in die Innenumfangsfläche des Laufradschalenabschnitts 22 eingesetzt. Die Rotorhalteeinrichtung 31 ist durch den Vorsprungsabschnitt 34 an dem Laufrad 2 befestigt. Das Durchgangsloch 321 ist derart angeordnet, dass eine Innenumfangsfläche 3211 (siehe 2) einen Abschnitt desselben umfasst, der vorzugsweise in Kontakt mit der Außenumfangsfläche des Innenringabschnitts 342 des Vorsprungsabschnitts 34 kommt. Es ist jedoch zu beachten, dass, auch wenn bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wird, dass die Außenumfangsfläche des Innenringabschnitts 342 in Kontakt mit der Innenumfangsfläche 3211 des Durchgangslochs 321 kommt, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
4 ist eine schematische Querschnittsansicht des an der Rotorhalteeinrichtung 31 befestigten Laufrads 2 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Eine obere Endfläche der Rotorhalteeinrichtung 31 stellt einen Kontakt mit dem Vorsprungsabschnitt 34 her, dann wird der ringförmige konvexe Abschnitt 3421 durch eine Pressmaschine in der Radialrichtung plastisch nach außen verformt. Dadurch wird ein Abschnitt der Rotorhalteeinrichtung 31 durch den plastisch verformten ringförmigen konvexen Abschnitt 3421 und einen weiteren Abschnitt des Vorsprungsabschnitts 34 sandwichartig angeordnet (Schritt S7). Kraft einer derartigen Konfiguration wird die Verbindung zwischen der Rotorhalteeinrichtung 31 und dem Vorsprungsabschnitt 34 weiter gestärkt.
Das im Vorhergehenden beschriebene Fügeverfahren wird allgemein als ein Verformungsverfahren (z. B. Verstemmen oder dergleichen) bezeichnet. Es ist zu beachten, dass, auch wenn bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wird, dass die Rotorhalteeinrichtung 31 durch das Verformungsverfahren an dem Laufrad 2 fixiert wird, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
7 ist ein schematisches Diagramm, das eine Korrelation zwischen einem Schallpegel und einer Frequenz veranschaulicht, die durch einen herkömmlichen Lüfter erzeugt werden, wenn sich das Laufrad desselben mit 2900 Umdrehungen pro Minute dreht. Es sei darauf hingewiesen, dass für die in den 7 bis 11 veranschaulichten Diagramme horizontale Achsen die Frequenz (Hz) und vertikale Achsen den Schallpegel (dBA) bezeichnen. Herkömmlicherweise sind das Laufrad 2 und die Rotorhalteeinrichtung 31 lediglich durch das Verformungsverfahren aneinander befestigt. In einem derartigen Fall jedoch, in dem das Laufrad 2 sich mit einer gewissen Geschwindigkeit dreht, schwingt der Laufradschalenabschnitt 22. Wenn die Schwingung des Laufradschalenabschnitts 22 mit einer Schwingung des Statorkerns 51 in Resonanz ist, was durch die Verzahnung zwischen dem Rotormagneten 33 und dem Statorkern 51 verursacht ist, erhöht sich ein Rauschen (bezeichnet durch dBA). Wenn sich beispielsweise das Laufrad 2 mit 2900 Umdrehungen pro Minute dreht, wie es in 7 gezeigt ist, erreicht der Schallpegel seinen höchsten Punkt an einem Punkt 61, der darin angezeigt ist. Gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Motor vorzugsweise den Rotormagneten 33, der acht Magnetpole aufweist, und den Statorkern 51, der 12 Schlitze aufweist. Das heißt, die Hauptfrequenz der Verzahnung des Motors ist 1160 Hz (d. h. 2900 Umdrehungen pro Minute geteilt durch 60, multipliziert mit 24, was ein kleinster gemeinsamer Nenner zwischen der Anzahl von Magnetpolen und der Anzahl von Schlitzen des Statorkerns 51 ist), wenn sich das Laufrad mit 2900 Umdrehungen pro Minute dreht. Wenn sich das Laufrad 2 also mit 2900 Umdrehungen pro Minute dreht, sind die Verzahnung und das Laufrad 2 mit etwa 1160 Hz in Resonanz.
Da die Drehung von 2900 Umdrehungen pro Minute eines Laufrads 2 für einen Lüfter im Allgemeinen relativ langsam ist, und der Schall, der durch den Kontakt zwischen den Flügeln und der Luft erzeugt wird, relativ gering ist, erzeugt der Wert für den Schallpegel der Resonanz zwischen der Verzahnung und dem Laufrad 2 eine markante Spitze. Gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel wird daher eine nachfolgende Konfiguration vorzugsweise ausgeführt, um die Resonanz zwischen der Verzahnung und dem Laufrad 2 zu minimieren. 5 ist ein schematischer Grundriss, der das Laufrad 2 gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel von unten betrachtet. Wie es in 2 und 5 gezeigt ist, umfasst das Laufrad 2 vorzugsweise an einem oberen Abschnitt der Innenumfangsfläche des Laufradschalenabschnitts 22 eine Mehrzahl (fünf bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel) von konvexen Abschnitten 221, die sich in der Axialrichtung erstrecken. Es ist zu beachten, dass eine Hüllfläche vorzugsweise einen Durchmesser umfasst, der durch Verbinden eines Innenumfangsendes der konvexen Abschnitte 221 gebildet ist und kleiner als der Außendurchmesser der Rotorhalteeinrichtung 31 ist. Das heißt, wenn die Rotorhalteeinrichtung 31 innerhalb des Laufradschalenabschnitts 22 angeordnet ist, und ein Kontakt zwischen der Rotorhalteeinrichtung 31 und dem Vorsprungsabschnitt 34 hergestellt wird, wird die Außenumfangsfläche der Rotorhalteeinrichtung 31 in die Innenumfangsenden der konvexen Abschnitte 221 hineingedrückt (Schritt S6). Da die Rotorhalteeinrichtung 31 an dem Vorsprungsabschnitt 34 und den konvexen Abschnitten 221 fixier ist, wird die zugehörige Schwingung des Laufradschalenabschnitts 22 in einen höheren Frequenzbereich verschoben. D. h., wenn sich das Laufrad 2 mit 2900 Umdrehungen pro Minute dreht, findet die Resonanz nicht mit etwa 1160 Hz statt, was die Frequenz der Verzahnung ist.
Es wird hier ein Vergleich zwischen zwei Typen konvexer Abschnitte 221 gemacht, wobei ein Typ einen konvexen Abschnitt 221 umfasst, der sich länger in der Axialrichtung erstreckt, und es werden die Werte für den Schallpegel untersucht. Es ist zu beachten, dass ein Typ, der den in der Axialrichtung kürzeren konvexen Abschnitt 221 aufweist, als MODELL 1 bezeichnet wird, und der Typ, der den in der Axialrichtung längeren konvexen Abschnitt 221 aufweist, als MODELL 2 bezeichnet wird. 8 ist ein schematisches Diagramm, das die Korrelation zwischen dem Schallpegel des Laufrads 2, wenn sich dasselbe mit 2900 Umdrehungen pro Minute dreht, und der Frequenz gemäß dem MODELL 1 veranschaulicht. 9 ist ein schematisches Diagramm, dass die Korrelation zwischen dem Schallpegel des Laufrads 2, wenn sich dasselbe mit 2900 Umdrehungen pro Minute dreht, und der Frequenz gemäß dem MODELL 2 veranschaulicht. 10 ist ein schematisches Diagramm, das die Korrelation zwischen dem Schallpegel des Laufrads 2, wenn sich dasselbe mit 2500 Umdrehungen pro Minute dreht, und der Frequenz gemäß dem MODELL 1 veranschaulicht. 11 ist ein schematisches Diagramm, das die Korrelation zwischen dem Schallpegel des Laufrads 2, wenn sich dasselbe mit 2500 Umdrehungen pro Minute dreht, und der Frequenz gemäß dem MODELL 2 veranschaulicht. Wie es in 8 und 9 gezeigt ist, ist keine Spitze für den Schallpegel, wie er in 7 gezeigt ist, zu sehen, wenn sich die Laufräder 2 des MODELLS 1 und des MODELLS 2 mit 2900 Umdrehungen pro Minute drehen. Wenn sich das Laufrad 2 des MODELLS 2 mit 2500 Umdrehungen pro Minute dreht, erreicht der Schallpegel an einem Punkt 62 mit etwa 300 Hz eine markante Spitze, wie es in 11 gezeigt ist. Andererseits gibt es keine derartige Spitze, wenn sich das Laufrad 2 des MODELLS 1 mit 2500 Umdrehungen pro Minute dreht, wie es in 10 gezeigt ist. Gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Frequenz (d. h. Hauptfrequenz) der Verzahnung etwa 1000 Hz (d. h. 2500 Umdrehungen pro Minute geteilt durch 60 multipliziert mit 24), wenn sich der Motor mit 2500 Umdrehungen pro Minute dreht. Die Verzahnung ist in Resonanz, wenn sich ein schwingendes Objekt mit einem Frequenzbereich in der Nähe eines anderen mit einem ähnlichen Frequenzbereich oder ganzzahligen Vielfachen desselben befindet. Mit Bezug auf MODELL 2 wird, da die konvexen Abschnitte 221 in der Axialrichtung lang sind, die zugehörige Schwingungsfrequenz des Laufrads 2 verglichen mit der des MODELLS 1 größer. Die zugehörige Schwingungsfrequenz des Laufrads 2 des MODELLS 2 gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt 3000 Hz. Das heißt, das Laufrad 2 des MODELLS 2 ist mit einer Frequenz dritter Ordnung der Verzahnung in Resonanz. Andererseits ist das Laufrad 2 des MODELLS 1 nicht mit der Verzahnung in Resonanz, ungeachtet der Drehgeschwindigkeit (d. h., 2900 Umdrehungen pro Minute oder 2500 Umdrehungen pro Minute). Das heißt, durch Einstellen der Axiallänge der konvexen Abschnitte 221 kann die Resonanz minimiert werden. Im besonderen ist die Axiallänge der konvexen Abschnitte 221 vorzugsweise kleiner als die halbe Axiallänge der Rotorhalteeinrichtung 31. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn die Anzahl der konvexen Abschnitte 221 auf mehr als fünf erhöht wird, sich der Wert der zugehörigen Schwingungsfrequenz des Laufrads 2 erhöht; und wenn die Anzahl der konvexen Abschnitte 221 auf weniger als fünf verringert wird, wird der Wert der zugehörigen Schwingungsfrequenz des Laufrads 2 verringert. Das heißt, durch Einstellen der Anzahl der konvexen Abschnitte 221 kann die Resonanz minimiert werden.
6 ist ein schematischer Grundriss des Laufrads 2 einschließlich Schweißlinien. Wie im vorhergehenden beschrieben wird das Laufrad 2 durch Spritzgießen gebildet. Im allgemeinen wird das Harzmaterial über eine Mehrzahl von Torabschnitten, die gleichmäßig mittig um die Welle 32 herum angeordnet sind, in die Form eingespritzt. Aufgrund einer derartigen Konfiguration erfolgt, wenn das Harzmaterial, das über verschiedene Torabschnitte eingespritzt wird, an gewissen Punkten und/oder Linien in der Form zusammentrifft, eine Bildung dessen, was als Schweißlinien (hierin nachfolgend als Schweißlinie 70 bezeichnet) bezeichnet werden kann, die sich im allgemeinen um den zentralen Abschnitt herum zentriert in der Radialrichtung erstrecken. Demzufolge weist das Laufrad 2, das scheinbar eine Einzelkomponente ist, eine ungleichmäßig verteilte Beständigkeit auf.
Wenn die Rotorhalteeinrichtung 31 in den Laufradschalenabschnitt 22 eingesetzt wird, wird eine Belastung in einer Richtung nach außen an die konvexen Abschnitte 221 angelegt. Es ist demzufolge wichtig, dass die Anordnung der konvexen Abschnitte 221 sich nicht mit den Schweißlinien 70 überlappt. Gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel überlappen sich die Schweißlinien 70 und die konvexen Abschnitte 221 nicht, wodurch die Beständigkeit des Laufradschalenabschnitts 22 gewährleistet wird.
Wenn die Beständigkeit der Laufradschalenabschnitte 22 des MODELLS 1 und des MODELLS 2 bezüglich der Einsetzung der Rotorhalteeinrichtung 31 verglichen wird, ist die des MODELLS 1 größer, denn je höher ein Abschnitt, an den die Belastung angelegt wird, in der Axialrichtung angeordnet ist, umso besser wird die Beständigkeit des Laufradschalenabschnitts bewahrt. Es ist demzufolge bevorzugt, wenn die konvexen Abschnitte 221 in der Axialrichtung kürzer sind und an einem oberen Abschnitt des Laufrads 2 angeordnet sind.
Hierin nachfolgend wird ein Lüfter gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist zu beachten, dass ein Lüfter 1A gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel zu dem des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels identisch ist, außer dem Unterschied in der Konfiguration des Vorsprungsabschnitts und des Lagerabschnitts. Auch sind bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel Elemente, die denen, die in den Figuren des ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels veranschaulicht sind, ähnlich sind, durch ähnliche Bezugszeichen bezeichnet, weshalb eine Beschreibung derselben weggelassen wird.
12 ist eine schematische Querschnittsansicht des Lüfters 1A gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel. 13 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Laufrads 2A und der Rotorhalteeinrichtung 31 gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel. 14 ist eine schematische Querschnittsansicht des an der Rotorhalteeinrichtung 31 befestigten Laufrads 2A gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel. 15 ist ein Flussdiagramm, das einen Ablauf von Schritten des Herstellungsverfahrens für das Laufrad 2A und die Rotorhalteeinrichtung 31 veranschaulicht.
Gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Lagerabschnitt vorzugsweise die Welle 32, die Kugellager 41, 42, Stufenabschnitte, die jeweils den Kugellagern 41 bzw. 42 entsprechen, um die axialen Abschnitte der Kugellager 41 und 42 zu fixieren. Die Kugellager 41 und 42 umfassen vorzugsweise jeweils eine Mehrzahl von Kugeln, die in einem Raum zwischen einem Innenring und einem Außenring der Lager 41 und 42 angeordnet sind, wobei sich der Innenring bezüglich des Außenrings dreht. Die Welle 32 ist vorzugsweise durch den Innenring des Kugellagers 41 und den des Kugellagers 42 eingesetzt, so dass dieselben zusammen den Lagerabschnitt bilden. Ein Ringbauglied 43A ist vorzugsweise an einem unteren Abschnitt der Welle 32 angeordnet, um die Welle 32 zu halten. Es ist zu beachten, dass die Schraubenfeder 44 zwischen dem Kugellager 41 und einem Vorsprungsabschnitt 34A (nachfolgend beschrieben) angeordnet ist, um einen Druck auf die Kugellager 41 und 42 bereitzustellen.
Gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Schraubenfeder 44 vorzugsweise an einer unteren Fläche (als zylindrischer Abschnitt 3422 bezeichnet) des Vorsprungsabschnitts 34A angeordnet, der durch Spritzgießen zusammenhängend mit dem Laufradschalenabschnitt 22A gebildet ist. Obwohl der Grad an Präzision, der durch ein Verfahren wie beispielsweise Spritzgießen erzielt werden kann, verglichen mit beispielsweise Schneiden niedriger ist, wird trotzdem eine erwünschte Präzision durch das Spritzgießen erreicht, da das vorliegende bevorzugte Ausführungsbeispiel die Schraubenfeder 44 umfasst, die sich zusammen mit dem Rotorabschnitt des Lüfters 1A dreht. Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung, auch wenn die Konfiguration des vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiels die Kugellager umfasst, nicht auf dieselben beschränkt ist.
Das Laufrad 2A umfasst vorzugsweise einen Laufradschalenabschnitt 22A und eine Mehrzahl von Flügeln, die sich jeweils in der Radialrichtung nach außen erstrecken und an der Außenumfangsfläche des Laufradschalenabschnitts 22 gleichmäßig angeordnet sind. Das Laufrad 2A umfasst vorzugsweise an der Innenumfangsfläche die Rotorhalteeinrichtung 31, um einen Austritt von Magnetfluss zu minimieren, und der Rotormagnet 33, der innerhalb der Rotorhalteeinrichtung 31 angeordnet ist, ist magnetisiert, um Charakteristiken mehrerer Magnetpole zu umfassen, die wechselweise in der Umfangsrichtung angeordnet sind. Der Vorsprungsabschnitt 34A, an dem die Welle 32 an einem axialen Ende derselben befestigt ist, ist vorzugsweise an einem im wesentlichen zentralen Abschnitt des Laufradschalenabschnitts 22A angeordnet.
Wie es in 13 gezeigt ist, ist der Vorsprungsabschnitt 34A konzentrisch mit dem Laufrad 2A angeordnet (Schritt S3). Es ist zu beachten, dass der Vorsprungsabschnitt 34A zusammenhängend mit dem Laufrad 2A gebildet ist, wenn das Laufrad 2A als eine Einzelkomponente spritzgegossen wird. Der Vorsprungsabschnitt 34A umfasst vorzugsweise einen Außenringabschnitt 341A und einen Innenringabschnitt 342A, der vorzugsweise an einer Außenumfangskante in der Axialrichtung einen ringförmigen konvexen Abschnitt 3421A umfasst. Auch umfasst der Innenringabschnitt 342A vorzugsweise an einem im wesentlichen zentralen Abschnitt desselben einen zylindrischen Abschnitt 3422A, der die Welle 32 trägt und in der Axialrichtung nach unten vorsteht (Schritt S1A). Der Vorsprungsabschnitt 34A umfasst an dem im wesentlichen zentralen Abschnitt desselben ein Durchgangsloch, um ein oberes Ende der Welle 32 zu befestigen (Schritt S2A).
Hierin nachfolgend wird die Rotorhalteeinrichtung 31 ausführlich beschrieben. Wie es in 2 gezeigt ist, weist die Rotorhalteeinrichtung 31 vorzugsweise eine im wesentlichen zylindrische Form mit einem Deckelabschnitt auf. Der Deckelabschnitt der Rotorhalteeinrichtung 31 umfasst vorzugsweise an einem zentralen Abschnitt desselben das Durchgangsloch 321 (Schritt S4A). Der Rotormagnet 33, der vorzugsweise eine Ringform aufweist, ist an der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts der Rotorhalteeinrichtung 31 angeordnet (Schritt S5A). Der Rotormagnet 33 ist durch das Magnetisierungsjoch vorzugsweise in der Umfangsrichtung magnetisiert, wobei derselbe an der Innenumfangsfläche des zylindrischen Abschnitts der Rotorhalteeinrichtung 31 befestigt ist. Gemäß dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst der Rotormagnet 33 vorzugsweise acht Magnetpole.
Hierin nachfolgend ist ein Prozess zum Zusammenfügen der Rotorhalteeinrichtung 31 und des Laufrads 2A beschrieben. Die Rotorhalteeinrichtung 31, die bereits an dem Rotormagneten 33 befestigt ist, wird in die Innenumfangsfläche des Laufradschalenabschnitts 22 des Laufrads 2A eingesetzt. Die Rotorhalteeinrichtung 31 wird durch den Vorsprungsabschnitt 34A an dem Laufrad 2A befestigt. Das Durchgangsloch 221 ist derart angeordnet, dass die Innenumfangsfläche einen Abschnitt desselben umfasst, der vorzugsweise einen Kontakt mit der Außenumfangsfläche des Innenringabschnitts 342A des Vorsprungsabschnitts 34A herstellt. Es sei darauf hingewiesen, dass, auch wenn bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wird, dass die Außenumfangsoberfläche des Innenringabschnitts 342A einen Kontakt mit der Innenumfangsfläche 3211 des Durchgangslochs 321 herstellt, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
14 ist eine schematische Querschnittsansicht des an der Rotorhalteeinrichtung 31 befestigten Laufrads 2A gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Die obere Endfläche der Rotorhalteeinrichtung 31 stellt einen Kontakt mit dem Vorsprungsabschnitt 34A her, anschließend wird der ringförmige konvexe Abschnitt 3421 durch ein Heißschweißverfahren, Ultraschallschweißen oder dergleichen in der Radialrichtung plastisch nach außen verformt. Dadurch wird ein Abschnitt der Rotorhalteeinrichtung 31 durch den plastisch verformten ringförmigen konvexen Abschnitt 3421A und einen weiteren Abschnitt des Vorsprungsabschnitts 34A sandwichartig angeordnet (Schritt S7A). Es ist zu beachten, dass, auch wenn bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel davon ausgegangen wird, dass der Vorsprungsabschnitt 34A den ringförmigen konvexen Abschnitt 3421A umfasst, um die Innenumfangsfläche 3211 der Rotorhalteeinrichtung 31 mit dem Vorsprungsabschnitt 34A zusammenzufügen, die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist; der Innenringabschnitt 342A kann stattdessen auch durch eine Schweißmaschine plastisch verformt werden.
Das Laufrad 2A umfasst, wie es in 13 und 14 gezeigt ist, vorzugsweise eine Mehrzahl (fünf bei dem vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel) von konvexen Abschnitten 221A, die sich an dem oberen Abschnitt der Innenumfangsfläche des Laufradschalenabschnitts 22A in der Axialrichtung erstrecken. Es ist zu beachten, dass eine Hüllfläche vorzugsweise einen Durchmesser umfasst, der durch Verbinden eines Innenumfangsendes der konvexen Abschnitte 221A gebildet ist und kleiner als der Außendurchmesser der Rotorhalteeinrichtung 31 ist. Das heißt, wenn die Rotorhalteeinrichtung 31 in dem Laufradschalenabschnitt 22A angeordnet wird und ein Kontakt zwischen der Rotorhalteeinrichtung 31 und dem Vorsprungsabschnitt 34A hergestellt wird, wird die Außenumfangsfläche der Rotorhalteeinrichtung 31 in die Innenumfangsenden der konvexen Abschnitte 221A gedrückt (Schritt S6A). Da die Rotorhalteeinrichtung 31 an dem Vorsprungsabschnitt 34A und den konvexen Abschnitten 221A fixiert ist, wird gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezüglich der Reduzierung des Schallpegels ein ähnliches Ergebnis wie bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel erzielt.

Claims

Elektrischer Motor, der folgende Merkmale aufweist: eine Welle (32), die sich zentriert um eine Drehachse (J1) drehen kann; einen topfförmigen Schalenabschnitt (22; 22A) mit einer im wesentlichen zylindrischen Form, der an seiner Stirnseite einen Vorsprungsabschnitt (34; 34A) umfasst, an dem ein axiales Ende der Welle (32) befestigt ist, und der sich zusammen mit der Welle (32) um die Drehachse (J1) dreht; eine topfförmige Rotorhalteeinrichtung (31) mit einer im wesentlichen zylindrischen Form und einem Deckelabschnitt, die an der Innenseite des Schalenabschnitts (22; 22A) angeordnet ist; einen Rotormagneten (33) mit einer im wesentlichen ringförmigen Form, der an der Innenumfangsfläche der Rotorhalteeinrichtung (31) angeordnet ist; und einen feststehenden Anker (5), der in einer Radialrichtung gegenüber dem Rotormagneten (33) angeordnet ist, um zwischen dem Rotormagneten (33) ein um die Drehachse (J1) zentriertes Drehmoment zu erzeugen, wobei der Deckelabschnitt der Rotorhalteeinrichtung (31) an einem Zentrum desselben ein Durchgangsloch (321) umfasst, durch das sich ein Abschnitt des Vorsprungsabschnitts (34; 34A) erstreckt, wobei zumindest ein Abschnitt (3421; 3421A) des Vorsprungsabschnitts (34; 34A) in der Radialrichtung plastisch nach außen verformt ist, so dass die Rotorhalteeinrichtung (31) fest an einem Abschnitt zwischen dem plastisch verformten Abschnitt (3421; 3421A) des Vorsprungsabschnitts (34; 34A) und einem Rest des Vorsprungsabschnitts (34; 34A) befestigt ist, wobei der Schalenabschnitt (22; 22A) an einem oberen Abschnitt einer Innenumfangsfläche desselben eine Mehrzahl von konvexen Abschnitten (221; 221A) umfasst, die in einer Umfangsrichtung angeordnet sind und jeweils in der Radialrichtung nach innen vorstehen, und wobei die Rotorhalteeinrichtung (31) mit zumindest einem der konvexen Abschnitte (221; 221A) in Kontakt ist.
Elektrischer Motor gemäß Anspruch 1, bei dem der Vorsprungsabschnitt (34) und der Schalenabschnitt (22) voneinander getrennte Komponenten sind.
Elektrischer Motor gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem der Schalenabschnitt (22) aus einem synthetischen Harzmaterial oder einer Aluminiumlegierung besteht, und der Vorsprungsabschnitt (34) gefügt an einer Innenumfangsfläche des Schalenabschnitts (22) befestigt ist.
Elektrischer Motor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der Vorsprungsabschnitt (34; 34A) einen Innenringabschnitt (342; 342A) umfasst, der Innenringabschnitt (342; 342A) an einer Innenumfangsfläche (3211) des Durchgangslochs (321) der Rotorhalteeinrichtung (31) angeordnet ist, und der Innenringabschnitt (342; 342A) eine Mehrzahl von Abschnitten (3421; 3421A) umfasst, die plastisch verformt sind und gleichmäßig voneinander beabstandet in der Umfangsrichtung angeordnet sind.
Elektrischer Motor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Abschnitt (3421; 3421A) des Vorsprungsabschnitts (34; 34A) durch Pressen verformt ist.
Elektrischer Motor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Abschnitt (3421; 3421A) des Vorsprungsabschnitts (34; 34A) durch Schweißen verformt ist.
Elektrischer Motor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine Axiallänge des konvexen Abschnitts (221; 221A) des Schalenabschnitts (22; 22A) kürzer als eine Axiallänge der Rotorhalteeinrichtung (31) ist.
Elektrischer Motor gemäß Anspruch 7, bei dem die Axiallänge des konvexen Abschnitts (221; 221A) des Schalenabschnitts (22; 22A) kürzer als eine halbe Axiallänge der Rotorhalteeinrichtung (31) ist.
Lüfter, der folgende Merkmale aufweist: den elektrischen Motor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8; und eine Mehrzahl von Flügeln (21; 21A), die jeweils außerhalb des Schalenabschnitts (22; 22A) angeordnet sind und sich in der Radialrichtung nach außen erstrecken.
Lüfter gemäß Anspruch 9, bei dem der Schalenabschnitt (22; 22A), die Flügel (21; 21A) und die konvexen Abschnitte (221; 221A) spritzgegossen sind, um ein zusammenhängendes Bauglied zu bilden, die konvexen Abschnitte (221; 221A) jeweils zwischen entsprechenden Schweißlinien angeordnet sind, an denen das Material nach dem Einspritzen durch verschiedene Tore einer Form zusammentrifft, wobei die Schweißlinien gleichmäßig voneinander beabstandet in der Umfangsrichtung angeordnet sind.
Herstellungsverfahren für einen von einem elektrischen Motor angetriebenen Lüfter, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Verbinden eines Vorsprungsabschnitts (34; 34A), der ein Durchgangsloch aufweist, mit einer Welle (32) durch Einsetzen der Welle (32) durch das Durchgangsloch; b) Bilden eines Laufrads (2; 2A), das einen Schalenabschnitt (22; 22A), eine Mehrzahl von außerhalb des Schalenabschnitts (22; 22A) angeordneten Flügeln (21; 21A) und eine Mehrzahl von an einem oberen Abschnitt einer Innenumfangsfläche des Schalenabschnitts (22; 22A) angeordneten konvexen Abschnitten (221; 221A) aufweist; c) Verbinden des Vorsprungsabschnitts (34; 34A) und des Laufrads (2; 2A); d) Herstellen einer Rotorhalteeinrichtung (31) mit einer im wesentlichen zylindrischen Form mit eifern Deckelabschnitt, der an einem zentralen Abschnitt desselben ein Durchgangsloch (321) umfasst; e) Befestigen eines Rotormagneten (33) an einer Innenumfangsfläche eines zylindrischen Abschnitts der Rotorhalteeinrichtung (31); f) Anordnen des Vorsprungsabschnitts (34; 34A) an dem Durchgangsloch (321) der Rotorhalteeinrichtung (31), an der bereits der Rotormagnet (33) befestigt ist, und Drücken einer Außenumfangsfläche der Rotorhalteeinrichtung (31) in das Laufrad (2; 2A), so dass zumindest einer der konvexen Abschnitte (221; 221A) in Kontakt mit der Rotorhalteeinrichtung (31) kommt; und g) plastisches Verformen eines Abschnitts (3421; 3421A) des Vorsprungsabschnitts (34; 34A) in einer Radialrichtung nach außen, um einen Abschnitts der Rotorhalteeinrichtung (31) zwischen dem plastisch verformten Abschnitt (3421; 3421A) und einem weiteren Abschnitt des Vorsprungsabschnitts (34; 34A) sandwichartig anzuordnen.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 11, bei dem der Vorsprungsabschnitt (34; 34A) einen Innenringabschnitt umfasst (342; 342A), der Innenringabschnitt (342; 342A) an einer Innenumfangsfläche (3211) des Durchgangslochs (321) der Rotorhalteeinrichtung (31) angeordnet wird, der Innenringabschnitt (342; 342A) eine Mehrzahl von Abschnitten (3421; 3421A) umfasst, die plastisch verformt werden und gleichmäßig voneinander beabstandet in der Umfangsrichtung angeordnet werden, der Vorsprungsabschnitt (34; 34A) an dem Durchgangsloch (321) der Rotorhalteeinrichtung (31), an der bereits der Rotormagnet (33) befestigt ist, angeordnet wird, und die Außenumfangsfläche der Rotorhalteeinrichtung (31) in das Laufrad (2; 2A) gedrückt wird, so dass zumindest einer der konvexen Abschnitte (221; 221A) in Kontakt mit der Rotorhalteeinrichtung (31) kommt.
Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, bei dem der Vorsprungsabschnitt (34; 34A) einen Innenringabschnitt (342; 342A) umfasst, der Innenringabschnitt (342; 342A) an einer Innenumfangsfläche (3211) des Durchgangslochs (321) der Rotorhalteeinrichtung (31) angeordnet wird, der Innenringabschnitt (342; 342A) eine Mehrzahl von Abschnitten (3421; 3421A) umfasst, die plastisch verformt werden und gleichmäßig voneinander beabstandet in der Umfangsrichtung angeordnet werden, der Abschnitt der Rotorhalteeinrichtung (31) an dem Abschnitt des Außenringabschnitts (34; 341A) des Vorsprungsabschnitts angeordnet wird, der Abschnitt des Innenringabschnitts (342; 342A), der in Kontakt mit der Rotorhalteeinrichtung (31) kommt, in einer Radialrichtung nach außen plastisch verformt wird, um die Rotorhalteeinrichtung (31) an dem weiteren Abschnitt des Vorsprungsabschnitts zu fixieren.