JP2005264896A - Centrifugal blower - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄型、小型が可能な遠心送風機に関する。 The present invention relates to a centrifugal blower capable of being thin and small.
例えば事務用電子機器において、発熱する電子部品の冷却を目的として搭載される従来の遠心送風機には、図6〜図8に示すものがある。この遠心送風機10Aは、複数の羽根12aと複数の羽根12a支持する環状のはね支持部12bを有する羽根部12、ハブ部13と、ハブ部13に設けられた軸15と、ハブ部13の内周面に設けられた外側回転モータのロータとして機能するマグネット17およびマグネットケース18を備えた羽根車11と、吸気口21a、排気口21bと、軸受部22と、外側回転モータのステータとして機能し上記マグネット17およびマグネットケース18を回転させる回転磁界を発生する鉄芯24および巻線25と、巻線25に出力する回転駆動回路26を備えたケーシング21と、吸気口31aを備えたカバー31等で構成されている。
For example, in office electronic equipment, there are some conventional centrifugal blowers mounted for the purpose of cooling electronic components that generate heat, as shown in FIGS. The
羽根車11の軸15は、ケーシング21の軸受部22によって支持されている。具体的には、例えば軸受23にすべり軸受を使用している場合には、軸15のラジアル方向はすべり軸受で支持し、軸15のスラスト方向はスラスト受け27で支持する。この様に、軸受23とスラスト受け27の2つの部品により軸15を支持している。なお、スラスト受け27は、その保持板28と共にケーシング21の裏面に突出した環状膨出部21cの内側部分に設けられている。
The
また、図9に示すように、衝撃や振動などにより矢印C方向に大きな外力が羽根車11に加わった際に、羽根車11の矢印C方向の移動量を規制し、羽根車11の例えばカバー31等の他部位への接触による、羽根12aや例えばカバー31等の他部位の破損、あるいは騒音の発生を防止する目的で、軸15には軸受23もしくはケーシング21から適宜間隔を離して抜け止めワッシャー16を備えている。
Also, as shown in FIG. 9, when a large external force is applied to the
ここで回転駆動回路26に所定の通電をすれば、羽根車11は軸15を中心に回転し、吸気口21a、31aの両方から吸気し、スクロール部を通り、排気口21bへと送風することとなる。
Here, if a predetermined energization is applied to the
図10、図11に、上記スラスト受け27を省略した軸受構造を有する軸流送風機を示す。この軸流送風機100は、羽根車111の停止時のスラスト方向位置は、羽根車111を駆動するマグネット117と鉄芯124との間で発生する磁力と、羽根車111の自重とのバランスにより一定の位置に保持されるようにしてある(例えば、特許文献1参照)。
上記従来の遠心送風機は、金属製の軸のスラスト方向を支持するために、スラスト受けを備えている。このスラスト受けを備えていることにより、主に次の問題が生じていた。
1)スラスト受けを配置するためのスペースがスラスト方向に必要であるため、遠心送風機の薄型化・小型化の妨げとなる。
2)軸が摺動するスラスト受けの材料としては、一般的に摩擦抵抗の低い樹脂が用いられ、金属製の軸との摺動によりスラスト受けは徐々に磨耗することとなる。従って、遠心送風機の寿命は、このスラスト受けの磨耗により決まっていた。
3)軸とスラスト受けの摺動は、振動や騒音の発生源の一つとなっていた。
4)軸とスラスト受けが摺動する際の摩擦抵抗を下げる目的で、一般的にスラスト受けと摺動する軸の先端部を球面上に研磨加工しており、軸が高価なものとなっていた。
The conventional centrifugal blower includes a thrust receiver for supporting the thrust direction of the metal shaft. The provision of this thrust receiver has mainly caused the following problems.
1) Since a space for arranging the thrust receiver is required in the thrust direction, it is an obstacle to making the centrifugal blower thinner and smaller.
2) As a material of the thrust receiver on which the shaft slides, a resin having a low frictional resistance is generally used, and the thrust receiver is gradually worn by sliding with the metal shaft. Therefore, the lifetime of the centrifugal fan is determined by the wear of the thrust receiver.
3) Sliding between the shaft and the thrust receiver was one of the sources of vibration and noise.
4) In order to reduce the frictional resistance when the shaft and the thrust receiver slide, the tip of the shaft that slides with the thrust receiver is generally polished on a spherical surface, and the shaft is expensive. It was.
本発明は、このような課題を解決すべくなされたものであり、軸のスラスト方向をスラスト受け以外で支持することにより、スラスト受けを無くし、薄型・小型、長寿命、低騒音・低振動、ローコストを実現可能な遠心送風機を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve such problems, and by supporting the thrust direction of the shaft other than the thrust receiver, it eliminates the thrust receiver, and is thin, small, long life, low noise, low vibration, It aims at providing the centrifugal blower which can implement | achieve low cost.
本発明は、複数の羽根と回転磁界を受けて回転力を発生するマグネットおよびマグネットケース及び回転中心となる軸とを備えた羽根車と、この羽根車を収納し、外気の取り込み口である吸気口と上記軸のラジアル方向を支持する軸受と、上記回転磁界を発生するための鉄芯および巻線および回転駆動回路を備えているケーシングと、外気の取り込み口である吸気口が設けられたカバーとを有する遠心送風機において、羽根車を回転時にスラスト方向の力が生じないように構成すると共に、羽根車のスラスト方向の位置が上記マグネットと鉄芯との間で発生する磁力と羽根車の自重とのバランスにより一定の位置に保持する。 The present invention relates to an impeller having a plurality of blades, a magnet that generates a rotational force by receiving a rotating magnetic field, a magnet case, and a shaft that serves as a rotation center, and an intake air that houses the impeller and serves as an outside air intake port. A cover provided with a bearing supporting the radial direction of the opening and the shaft, a casing provided with the iron core and windings for generating the rotating magnetic field and a rotation drive circuit, and an intake port which is an intake port for outside air In the centrifugal blower having the structure, the impeller is configured so that no thrust force is generated when rotating, and the thrust wheel position is determined by the magnetic force generated between the magnet and the iron core and the weight of the impeller. It is held at a fixed position by the balance.
そして、衝撃や振動などによりスラスト方向に大きな外力が羽根車に加わった際に、羽根車のスラスト方向の移動量を規制し、羽根車の他部位への接触による羽根や他部位の破損や、騒音の発生等を防止するための抜け止め機構を設けるとよい。また、上記軸受はすべり軸受または動圧軸受とすることが望ましい。 And when a large external force is applied to the impeller due to impact or vibration, the movement amount of the impeller in the thrust direction is restricted, and the blade or other part is damaged due to contact with the other part of the impeller, It is preferable to provide a retaining mechanism for preventing the generation of noise. The bearing is preferably a slide bearing or a dynamic pressure bearing.
本発明によれば、羽根車が回転時にスラスト方向の力が生じないように構成されていて、羽根車のスラスト方向の位置が上記マグネットと鉄芯との間で発生する磁力と羽根車の自重とのバランスにより一定の位置に保持されるので、以下に記載する効果が得られる。
1)羽根車の静止時と回転時および回転速度変化による羽根車のスラスト方向の位置が変わらないのでスラスト受けを無くすことができる。そのためスラスト受けを配置するためのスラスト方向のスペースが不要となる。また、静止時と回転時の羽根車のスラスト方向の位置が変わらないので、遠心送風機の薄型化・小型化が可能となる。
2)スラスト受けの磨耗とは無縁となるため、遠心送風機の長寿命化が可能である。
3)軸とスラスト受けの摺動がないため、遠心送風機の低振動化・低騒音化が可能である。
4)スラスト受け自体が無いので、羽根車の軸先端の球面加工が不要である。また、構造が簡略化されるため組立時間が短縮でき遠心送風機のローコスト化が可能である。また、その結果として、例えば事務用電子機器において、発熱する電子部品の冷却を目的として搭載される冷却装置に適した遠心送風機を提供できる。
According to the present invention, the impeller is configured such that no thrust force is generated when the impeller rotates, and the impeller thrust direction position is determined by the magnetic force generated between the magnet and the iron core and the impeller's own weight. Therefore, the following effects can be obtained.
1) Since the position of the impeller in the thrust direction is not changed when the impeller is stationary, when it is rotating, and when the rotational speed is changed, the thrust receiver can be eliminated. Therefore, a space in the thrust direction for arranging the thrust receiver is not necessary. Further, since the position of the impeller in the thrust direction at the time of stationary and rotation does not change, the centrifugal blower can be made thinner and smaller.
2) Since the thrust receiver is not worn, the life of the centrifugal fan can be extended.
3) Since there is no sliding between the shaft and the thrust receiver, the centrifugal blower can be reduced in vibration and noise.
4) Since there is no thrust receiver itself, spherical processing of the shaft tip of the impeller is unnecessary. Further, since the structure is simplified, the assembly time can be shortened and the cost of the centrifugal fan can be reduced. As a result, for example, in an office electronic device, a centrifugal blower suitable for a cooling device mounted for the purpose of cooling electronic components that generate heat can be provided.
実施形態1
図1、図2に本発明の実施の形態に係る遠心送風機の断面構造及び外観を、図3にその要部断面構造を示す。遠心送風機10は、羽根車11と、外気の取り込み口である吸気口21aと排気口21bを有するケーシング21と、外気の取り込み口である吸気口31aを有するカバー31とから構成されている。
1 and 2 show the cross-sectional structure and appearance of a centrifugal blower according to an embodiment of the present invention, and FIG. The
上記羽根車11は、複数の羽根12aと、この複数の羽根12aの上下端をそれぞれ支持する環状の羽根支持部12b、12cからなる羽根部12と、ハブ部13と、ハブ部13と環状の羽根支持部12bを接続する複数の輪止め部14と、ハブ部13の中心に設けられた羽根車の軸15と、軸15の先端部に取着された抜け止めワッシャー16と、ハブ部13の内側に設けられた外側回転モータのロータとして機能するマグネット17およびマグネットケース18とにより構成されている。なお、羽根部12、ハブ部13、輪止め部14は樹脂などで一体に形成されている。また、ハブ部13の中心部の下面側には抜け止め突部13aが形成されている。
The
上記ケーシング21は、中心部に内側上方に突出した筒状の軸受部22を有し、この軸受部22の内側に軸受23が設けられ、外側に外側回転モータのステータとして機能し上記羽根車11のマグネット17およびマグネットケース18を回転させる回転磁界を発生する鉄芯24および巻線25が設けられている。また、ケーシング21の上記羽根車のハブ部と対向する内面に巻線25に出力する回転駆動部26が設けられている。
The
また、筒状の軸受部22は、上部より下部の内径及び外径が少し大きく形成されており、軸受23の少し下に形成されている段部22aが上記羽根車の軸16に設けた抜け止めワッシャー17と所定のギャップg1で対向している。また、軸受部22外側に形成されている段部22bが鉄芯24の下端位置決部となっている。軸受部22の上端面22cは上記羽根車11の抜け止め突部13aの下面に所定のギャップg2で対向している。
Further, the
この遠心送風機10は、軸15のスラスト方向を支持するスラスト受け(図8の27)を備えておらず、軸15のラジアル方向は軸受23で支持し、軸15ひいては羽根車11のスラスト方向の位置はマグネット17と鉄芯24との間で発生する磁力と、羽根車11の自重とのバランスする一定の位置に保持されている。この羽根車11のスラスト方向の位置は、マグネット17や鉄芯24の位置関係や寸法、あるいはマグネット17の磁力の大きさ等により定まる。しかして羽根車回転停止時の羽根車11のスラスト方向位置はマグネット17と鉄芯24との間で発生する磁力と、羽根車11の自重とのバランスにより一定のスラスト方向位置に保持されるようにしてある。また、羽根12aに流れる空気の流れが上下対称となるように複数の羽根12aを同じ大きさの環状の羽根支持部12b、12cで支持して羽根部12を上下対称構造とし、羽根車11にスラスト方向のトルクが小さくなるようにしてある。因みに、同等な送風性能(ノートPCのCPUの冷却用送風機の代表的な送風性能)を持つ両側吸い込みの遠心送風機と軸流送風機のスラスト力を数値解析した結果、遠心送風機では約0.04gf、軸流送風機では約4gfであった。
The
そのため遠心送風機10にスラスト方向の外力が加わらない限り、羽根車11はスラスト方向へ殆ど移動することはない。したがって、上記抜け止めワッシャー17と軸受部22の段部22bとのギャップg1及び軸受部22の上端面22cと羽根車11の抜け止め突部13aとのギャップg2を小さくすると共に、ケーシング21及びカバー23間の間隙を従来遠心送風機より小さくしてある。また、スラスト受けを必要としないため従来ケーシング下面の膨出部(図8の21c)がなくなる。
Therefore, unless the external force in the thrust direction is applied to the
次に、この遠心送風機10の動作について説明する。遠心送風機10は、停止状態においてマグネット17と鉄芯24との間で発生する磁力と、羽根車11の自重とのバランスによりスラスト方向の位置が保持されている。この遠心送風機10の回転駆動回路26に所定の通電をすると、羽根車11が回転して図1のように吸気口21a、31aの両方から吸気され、スクロール部を通り排気口21bから送風される。複数の羽根12aと環状の羽根支持部12b、112cからなる羽根部12は上下対称の構造となっているので、羽根部12に流れる空気の流れが上下対称となり羽根車11にスラスト方向のトルクが殆ど発生しない。そのため、羽根車11は停止状態にある時のスラスト方向の位置と同位置で回転し、回転速度が変化してもスラスト方向に殆ど動くことがない。したがって、上記ギャップg1、g2を縮小して遠心送風機10を薄型とすることが可能となる。
Next, the operation of the
上記遠心送風機10は、羽根12a部分に流れる空気の流れが上下対称となるように、複数の羽根12の上にも環状の羽根支持部14cを設けているが、これに限定されるものではない。例えば、図5に示すように、環状の羽根支持部14aを複数の羽根12aの上下中心にくるように設けることで羽根12aに流れる空気の流れを上下対称に近づけることができる。
The
上記遠心送風機10に対し従来軸流送風機100(図10、11)は、その羽根車111の静止時におけるスラスト方向の位置は、マグネット117や鉄芯124の位置関係や寸法、あるいはマグネット117の磁力の大きさ等により定まるが、本発明の遠心送風機10と異なり、羽根車111の回転時にはスラスト方向に空気が流れ、その反力として、羽根車111には矢印D方向の推力(スラスト方向の推力D)が発生する。そのため回転時における羽根車111のスラスト方向の位置は、マグネット117と鉄芯124との間で発生する磁力と、羽根車111の自重、更に上記スラスト方向の推力Dのバランスにより定まることになる。また、このスラスト方向の推力Dの大きさは羽根車111の回転数により変動する。従って、羽根車111の回転時のスラスト方向の位置を所定の位置になるように、マグネット117や鉄芯124の位置関係や寸法、あるいはマグネット117の磁力の大きさ等を設定することは、上記遠心送風機10に比べ困難である。
With respect to the
次に、上記遠心送風機10の羽根車11の抜け止めについて説明する。図4(A)のように矢印A方向へ外力が加わった場合には、軸15にケーシング21から適宜間隔を離して備えた抜け止めワッシャー16が軸受部22の内側に形成された段部22aに当たり羽根車11のスラスト方向の移動量が規制されので、羽根車11の他部位への接触による羽根部12や他部位の破損、あるいは騒音の発生を防止できる。
Next, how to prevent the
また、図4(B)のように矢印B方向へ外力が加わった場合には、羽根車11に設けた抜け止め突部13aが鉄芯取付部22の先端面22cに当たり羽根車11の矢印B方向の移動量が規制されるので、羽根車11の他部位への接触による羽根部12や他部位の破損や騒音の発生を防止できる。
When an external force is applied in the direction of arrow B as shown in FIG. 4B, the retaining
この際、図9のように、抜け止めワッシャー17もしくは抜け止め突部13aが軸受23に接触して止まるようにすると、抜け止めワッシャー17もしくは抜け止め突部13aが軸受23の軸受オイルを取り去り、軸受オイル不足による軸受23の焼付けが発生する可能性がある。そのため、図4のように軸受23以外のケーシング21側の部位で止まる様、抜け止めワッシャー17、抜け止め突部13b、軸受23および軸受部22の寸法・形状を設定した方が望ましい。
At this time, as shown in FIG. 9, when the retaining
10、10A…遠心送風機、 11…羽根車、 12…羽根部、 12a…羽根、 12b、12c…羽根支持部、 13…ハブ部、 13a…抜け止め突部、 15…軸、 16抜け止めワッシャー 17…マグネット、 18…マグネットケース、 21…ケーシング、 22…軸受部、 23…軸受23…鉄芯、 25…巻線、 26…駆動回路、 27…スラスト受け、 31…カバー、 100…遠心送風機、 111…羽根車、 112…羽根、 113…ハブ部、 115…軸、 116…抜け止めワッシャ、 117…マグネット、 118…マグネットケース、 121…ケーシング、 122…軸受部、 114…鉄芯、 115…巻線、 116…駆動回路。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
上記羽根車が回転時にスラスト方向の力が生じないように構成されていて、上記羽根車のスラスト方向の位置が上記マグネットと鉄芯との間で発生する磁力と羽根車の自重とのバランスにより一定の位置に保持されていることを特徴とする遠心送風機。 An impeller having a plurality of blades and a magnet that generates a rotational force by receiving a rotating magnetic field, a magnet case, and a shaft serving as a rotation center; an intake port that stores the impeller and is an intake port for outside air; and the shaft A centrifugal bearing having a bearing that supports the radial direction of the motor, a casing that includes the iron core and windings for generating the rotating magnetic field, and a rotation drive circuit, and a cover that is provided with an intake port that is an intake port for outside air. In the blower,
The impeller is configured so that no thrust force is generated when the impeller rotates, and the position of the impeller in the thrust direction depends on the balance between the magnetic force generated between the magnet and the iron core and the weight of the impeller. A centrifugal blower characterized by being held at a fixed position.
The centrifugal blower according to claim 1, wherein the bearing is a dynamic pressure bearing.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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