JP2009156114A

JP2009156114A - ファンモータおよび回転数測定方法

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Publication number: JP2009156114A
Application number: JP2007333561A
Authority: JP
Inventors: Kazumi Takeshita; 和美竹下; Masayuki Aoki; 政幸青木
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2027-12-26
Also published as: JP5182554B2

Abstract

【課題】ロータ部の単位時間当たりの回転数を容易かつ正確に測定する。
【解決手段】ファンモータ１はロータ部２１の上面２１１１に凹部２１１２を有し、凹部２１１２の底面である傾斜面２１１３は、中央の法線Ｎがファンモータ１の中心軸Ｊ１から上方に向かって漸次離れる方向に傾斜している。ファンモータ１は振動および単位時間当たりの回転数を測定する測定装置５に設置されて駆動されるとともに、センサユニット５１の投光部５１１から光が上面２１１１に照射される。傾斜面２１１３が所定の位置を通過するときに傾斜面２１１３からの反射光により受光部５１２における受光量が大きくなり、受光部５１２からの出力に基づいてロータ部２１の回転数が測定される。これにより、ロータ部２１の振動測定時の単位時間当たりの回転数を容易かつ正確に測定することができる。
【選択図】図６

Description

本発明は、ファンモータおよびファンモータの回転数を測定する技術に関連する。

従来より、電子機器等の温度上昇を抑制するために、複数の翼を有するインペラを回転することにより送風を行うファンモータが電子機器の内部に設けられており、ファンモータにより、電子機器内部の発熱部に向けて送風が行われたり、電子機器内部の高温の空気の排出が行われる。近年、電子機器の性能向上に伴う発熱量の増加に対応するため、ファンモータの風量および静圧の増加が求められており、インペラを回転するモータの回転数の増大が必要とされている。

ファンモータのロータ部は、多くの場合、シャフト、ロータホルダ、インペラ、ロータマグネット等の圧入や接着により組み立てられるが、各部品の寸法公差や接着剤の厚さ、組み立ての際のずれなどにより理想的な重心の位置と実際の重心の位置とが一致しないことがある。重心がずれた状態でロータ部が回転すると、シャフトと軸受との間の騒音やインペラの風切り音の増大、風量の低下等といった問題が発生する。そこで、組み立て済みのファンモータに対してロータ部の偏心量（アンバランス量）の検査が行われることがあり、検査の際には回転数を正確に測定しつつロータ部を回転させる必要がある。

ファンモータの回転数の測定方法としては様々なものが提案されており、例えば、特許文献１にて開示される送風機等の回転数検出装置では、送風機の電動機の軸に付随して回転する回転部位に外周がスリット状のスリット円盤が固着され、スリット円盤の外周を発光手段および受光手段により挟み込むように光式の回転センサが配置される。そして、送風機の電動機と共にスリット円盤が回転して、受光手段における受光および遮光が繰り返されることにより回転数が検出される。

特許文献２のモータ回転速度の検出装置では、放熱ファン内に設けられた回転速度出力モジュールにファンモータを駆動する信号とは別に持続的に電力が供給され、これにより、常に回転速度信号を出力することが実現される。
特開平７−３０３３８７号公報特開２００５−１１７８２０号公報

ところで、ファンモータの回転数を取得する際に、ロータ部での光の反射を利用した光学式の測定を検討する場合、ロータ部の表面にて単純に光を反射させるのみでは反射光から回転を容易に検出することができない。また、ロータ部に反射面を有するシールを貼付して反射光量を増加させようとすると、シールによりアンバランス量が増大したり、工数増加によりコストが増大してしまう。さらに、ファンモータの上面の近くに光学測定機器を配置するとファンモータの回転が影響を受けるため、光学測定機器の配置にも工夫が必要となる。一方、完成したモータの内部から回転を示す信号を直接取り出すことは容易ではない。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、ロータ部の単位時間当たりの回転数を容易かつ正確に測定することを主たる目的としている。

請求項１に記載の発明は、ファンモータであって、ステータ部と、略有蓋円筒状のカップ部および前記カップ部から径方向外方に突出するとともに環状に配列された複数の翼を有するロータ部と、前記ロータ部を前記ステータ部に対して中心軸を中心として回転可能に支持する軸受機構とを備え、前記ロータ部が有する回転面の一部が、前記中心軸を中心とする周方向における他の部位に対して傾斜する傾斜面となっており、前記傾斜面が、照射される光の反射光を受光部にて検出することによる前記ロータ部の単位時間当たりの回転数の測定に用いられる面である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のファンモータであって、前記傾斜面が前記ロータ部が有する前記中心軸に垂直な上面に形成されている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のファンモータであって、前記傾斜面が、前記上面に形成された凹部内の面であり、前記凹部内の最も深い位置における前記傾斜面のエッジと前記上面とを結ぶ面が前記傾斜面の中央の法線に平行または前記法線よりも前記傾斜面の外側へと傾斜する。

請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載のファンモータであって、前記傾斜面の中央の法線が、上方に向かって前記中心軸から漸次離れる。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のファンモータであって、前記周方向における前記他の部位に対する前記傾斜面の傾斜角が２．５度以上４５度以下である。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のファンモータであって、前記傾斜面と同様の複数の傾斜面が、前記ロータ部上に前記中心軸を中心として周方向に等間隔に形成されている。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載のファンモータであって、前記傾斜面の表面粗度が、前記周方向における前記他の部位の表面粗度よりも小さい。

請求項８に記載の発明は、ファンモータの単位時間当たりの回転数を測定する回転数測定方法であって、前記ファンモータが、ステータ部と、略有蓋円筒状のカップ部および前記カップ部から径方向外方に突出するとともに環状に配列された複数の翼を有するロータ部と、前記ロータ部を前記ステータ部に対して中心軸を中心として回転可能に支持する軸受機構とを備え、前記ロータ部が有する回転面の一部が、前記中心軸を中心とする周方向における他の部位に対して傾斜する傾斜面となっており、ａ）前記ロータ部を回転する工程と、ｂ）前記ステータ部に対して位置が固定された投光部から前記回転面に光を照射する工程と、ｃ）前記ステータ部に対して位置が固定された受光部により、前記傾斜面が所定の回転位置に到達した瞬間に前記傾斜面にて反射される光を前記周方向における前記他の部位にて反射される反射光と区別して検出する工程と、ｄ）前記受光部からの出力に基づいて前記ロータ部の単位時間当たりの回転数を取得する工程とを備える。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の回転数測定方法であって、前記ａ）工程において、前記ファンモータが振動測定装置上に固定されており、ｅ）前記振動測定装置により測定された振動値および前記回転数に基づいて、前記ファンモータのアンバランスの程度を示す値を取得する工程をさらに備える。

請求項１０に記載の発明は、請求項８または９に記載の回転数測定方法であって、前記投光部および前記受光部が１つのケーシング内に収納されている。

請求項１１に記載の発明は、請求項８または９に記載の回転数測定方法であって、前記投光部と前記受光部とが、個別に配置される。

請求項１２に記載の発明は、請求項８ないし１１のいずれかに記載の回転数測定方法であって、前記傾斜面の表面粗度が、前記周方向における前記他の部位の表面粗度よりも小さい。

本発明によれば、傾斜面からの反射光を周方向における他の部位からの反射光とは異なる方向へと導くことにより傾斜面からの反射光を容易に検出することができ、容易かつ正確に単位時間当たりの回転数を測定することができる。また、請求項３の発明では、測定光の傾斜面への入射範囲を容易に拡大することができる。

請求項４の発明では、傾斜面と受光部との間の距離が不必要に大きくなってしまうことを防止することができ、請求項６の発明では、傾斜面を設けつつロータ部のバランスを容易に維持することができる。また、請求項７および１２の発明では、反射光の検出をさらに容易とすることができる。

請求項１０の発明では、反射光を検出する機構を容易に配置することができ、請求項１１の発明では、光の入射方向と検出方向とを自在に調整することができる。

図１は本発明の一の実施の形態に係るファンモータ１の縦断面図である。図２は、ファンモータ１のハウジング４のカバー部４１を取り外して示す分解斜視図であり、図３はファンモータ１の外観を示す斜視図である。なお、図２および図３において細部については簡略化している。ファンモータ１は電子機器等の冷却に用いられる遠心ファンであり、図１に示すように、モータ部２、および、モータ部２を収容するハウジング４（破線にて図示）を備える。モータ部２は回転組立体であるロータ部２１、および、固定組立体であるステータ部２２を有し、ロータ部２１は潤滑油による流体動圧を利用した軸受機構２３によりステータ部２２に対して中心軸Ｊ１を中心に回転可能に支持される。以下の説明では、中心軸Ｊ１方向において、図１中のロータ部２１側を「上側」と呼び、図１中のステータ部２２側を「下側」と呼ぶが、「上側」および「下側」という表現は必ずしも重力方向に対する上側および下側と一致する必要はない。

図２に示すように、直方体のハウジング４では、板状のカバー部４１が側壁部４４を有するハウジング本体４２から取り外し可能となっている。ハウジング４に収容されるモータ部２のロータ部２１は略有蓋円筒状のカップ部２１１および複数の翼２１３を有する。また、図３に示すように、ハウジング４の一の側面にはファンモータ１の排気口４５が形成され、ハウジング４の上面に（すなわち、カバー部４１に）吸気口４１１が設けられる。

図１に示すように、ロータ部２１のカップ部２１１の円筒部の内側面には円筒状の金属製のヨーク２１４が取り付けられ、ヨーク２１４の内側面には、多極に着磁されるとともに中心軸Ｊ１を中心とする円環状の界磁用磁石２１２が下方から挿入されて固定される。また、カップ部２１１の上部である円板部の中央には、略円筒状のシャフト固定金具２１５が取り付けられており、軸受機構２３のシャフト２３１がシャフト固定金具２１５に挿入されて固定される。

図４はロータ部２１の平面図であり、図１および図４に示すように、ロータ部２１はカップ部２１１の外側面から径方向外方に突出するとともに環状に配列された複数（本実施の形態では１３枚）の翼２１３を有し、以下、カップ部２１１および翼２１３をインペラ３と呼ぶ。インペラ３は合成樹脂により一体に形成されており、ヨーク２１４およびシャフト固定金具２１５はインサート成形にてカップ部２１１に固定されている。なお、図１では図示の都合上、ロータ部２１の翼２１３の概略形状を中心軸Ｊ１の左右に示している。

図１に示すように、シャフト２３１は、含油性の多孔質金属からなる円筒状のスリーブ２３２に挿入され、スリーブ２３２はステータ部２２の有底円筒状のスリーブ保持部２２１に挿入されて固定される。シャフト２３１およびスリーブ２３２により、中心軸Ｊ１を中心にロータ部２１をステータ部２２に対して回転可能に支持する軸受機構２３が構成される。なお、シャフト２３１はロータ部２１の一部とみなされてもよい。また、軸受機構２３は、例えば、玉軸受を利用するものであってもよい。シャフト２３１の自由端に対向するスリーブ保持部２２１の内底面には、低摩擦性の合成樹脂材にて形成されたスラストプレート２２２が設けられ、スラストプレート２２２は、中心軸Ｊ１方向に関してシャフト２３１を支持する。

スリーブ保持部２２１は、ハウジング４の略板状の底部４３に設けられた穴部に取り付けられ、スリーブ保持部２２１の周囲において底部４３上に回路基板２４が配置される。スリーブ保持部２２１の周囲には電機子２２３が取り付けられ、電機子２２３の巻線は端子ピン２２３１を介して回路基板２４に接続される。回路基板２４の下面には、外部電源から回路基板２４に電流を供給する導線２４１が接続されており、回路基板２４の上面上において界磁用磁石２１２と対向する位置にはロータ部２１の回転位置を検出するためのホール素子２４２が設けられる。なお、回路基板２４は可撓性を有するもの（例えば、ＦＰＣ（ＦｌｅｘｉｂｌｅＰｒｉｎｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ））であってもよい。

ファンモータ１では、回路基板２４から電機子２２３に供給される電流が制御されることにより、界磁用磁石２１２と界磁用磁石２１２の内側（中心軸Ｊ１側）に配置された電機子２２３との間で中心軸Ｊ１を中心とするトルク（回転力）が発生し（すなわち、界磁用磁石２１２および電機子２２３が駆動機構を構成する。）、ロータ部２１が所定の回転方向に回転する。ロータ部２１のインペラ３が中心軸Ｊ１を中心として回転することにより、図３に示すハウジング４の上面の吸気口４１１から中心軸Ｊ１に沿ってエアが吸気され、その後、中心軸Ｊ１から離れる方向に向かうとともにロータ部２１の回転方向へと向かってハウジング本体４２の内側面に沿ってエアが流れ、排気口４５から送出される。

図４に示すように、カップ部２１１の中心軸Ｊ１に垂直な上面２１１１（ステータ部２２とは反対側の面）は中心軸Ｊ１を中心とする回転対称である略円板状の回転面となっており、上面２１１１には凹部２１１２が設けられる。なお、カップ部２１１は樹脂材料による射出成形により形成されることから射出成形時のゲートの痕跡である複数のゲート跡２１１４が上面２１１１の中心軸Ｊ１の周囲に存在し、ゲート跡２１１４よりも径方向内側に凹部２１１２が位置する。

図５はカップ部２１１の凹部２１１２の近傍を示す縦断面図であり、中心軸Ｊ１は図５の左側に位置する。図４に示すように中心軸Ｊ１を中心として凹部２１１２を回転した際に凹部２１１２が通過する環状の領域を想定した場合、環状の領域の凹部２１１２以外の上面２１１１の部位（図４中に破線にて示す部位７１）に対して凹部２１１２の底面は、図５に示すように傾斜角θにて傾斜する傾斜面２１１３となっている。すなわち、凹部２１１２の底面は上面２１１１の周方向における他の部位７１に対して傾斜している。以下の説明では部位７１を「水平環状領域７１」と呼ぶ。なお、ロータ部２１の回転面（上面２１１１）の一部が傾斜面２１１３になっていると捉えられてもよい。

傾斜面２１１３は平面であり、後述するようにロータ部２１の単位時間当たりの回転数の測定に用いられる面（インデックスマークとも呼ばれる。）となっている。傾斜面２１１３は、法線Ｎが上方に向かって中心軸Ｊ１から漸次離れるように傾斜しており（すなわち、図５では傾斜面２１１３が右側に向かって下方へと傾斜しており）、傾斜面２１１３の表面粗度は、中心軸Ｊ１を中心とする周方向における上面２１１１の他の部位である水平環状領域７１の表面粗度よりも小さい。なお、法線Ｎは傾斜面２１１３の中央の位置における法線を指し、中央の位置は重心等のように適宜定められてよい。本実施の形態では傾斜面２１１３の面粗度は中心線平均粗さＲ_ａが約０．５５μｍであり、上面２１１１の他の部位のＲ_ａが約０．８４μｍであるが、面粗度の基準として他に最大高さＲ_ｙや十点平均粗さＲ_ｚが採用されてもよい。

図６はファンモータ１の振動および回転数を測定して、アンバランスの程度を求める測定装置５の概略構成を示す図である。測定装置５は光学式測定によりファンモータ１のロータ部２１の回転数を取得するセンサユニット５１、ファンモータ１の振動を測定する振動測定装置５２、並びに、ファンモータ１の制御および測定結果の処理を行う制御部５３を備える。センサユニット５１は測定用の光を照射する投光部５１１、および、受光した光の強度を出力信号として制御部５３に送る受光部５１２を有する。投光部５１１では光源として出射光が拡散しないレーザが用いられ、受光部５１２では受光素子としてフォトダイオードが用いられる。投光部５１１および受光部５１２は１つのケーシング５１３内に収納されており、センサユニット５１はファンモータ１のステータ部２２に対して位置が固定される。センサユニット５１が一体とされることにより、反射光を検出する機構であるセンサユニット５１を容易に配置することができる。

図６に示すように、センサユニット５１の向きは中心軸Ｊ１に対して図５の傾斜面２１１３の傾斜角θと同じ角度で傾いており、センサユニット５１は、カップ部２１１の上面２１１１に設けられた凹部２１１２が所定の回転位置（以下、「反射回転位置」と呼ぶ。）に位置する際に傾斜面２１１３に略垂直な方向の位置（すなわち、法線Ｎ上）に設置されている。以下の説明では、投光部５１１から照射される光のうち、反射回転位置を通過する際に傾斜面２１１３に入射する光を「入射光９１」と呼び、このとき傾斜面２１１３にて反射される光を「反射光９２」と呼ぶ。

ロータ部２１の回転時には傾斜面２１１３が反射回転位置に存在しない間も光が上面２１１１の水平環状領域７１（図４参照）にて反射されるが、水平環状領域７１と傾斜面２１１３とでは表面粗度および受光部５１２に対する角度が異なるため、水平環状領域７１からの反射光よりも傾斜面２１１３からの反射光９２の方が受光部５１２にて受光される光量が大きくなる。その結果、傾斜面２１１３が反射回転位置を通過する瞬間にセンサユニット５１の受光部５１２にて検出される光量が一時的に大きくなり、制御部５３にて所定のしきい値を超える受光量を検出することにより、傾斜面２１１３の反射回転位置の通過が検出される。すなわち、投光部５１１から照射される光が反射回転位置にある傾斜面２１１３にて反射されて反射光９２が受光部５１２にて検出されることにより、ファンモータ１の単位時間当たりの回転数（すなわち、ロータ部２１の回転数）が測定される。

ファンモータ１の回転数は、エアの流れに影響を与える位置に配置された物体等の周辺の環境に依存して変動するが、センサユニット５１はファンモータ１の中心軸Ｊ１から傾斜角θだけ傾斜して十分離れた位置に配置されるため、ロータ部２１の回転がセンサユニット５１の配置から影響を受けてしまうことが防止される。また、センサユニット５１がロータ部２１の真上から外れた位置に配置されるため、ロータ部２１の真上の空間を他の測定等のために有効に利用することができる。

なお、傾斜面２１１３は径方向外方に向かって下方に傾斜しているため、傾斜面２１１３がセンサユニット５１に対して中心軸Ｊ１より手前側に位置しているときにセンサユニット５１の検出方向と傾斜面２１１３との位置関係が略垂直となる。これにより、傾斜面２１１３と受光部５１２との間の距離が不必要に大きくなってしまうことが防止される。ただし、測定の妨げにならないのであれば、傾斜面２１１３は径方向内方に向かって下方に傾斜してもよく、周方向に対して傾斜してもよい。また、投光部５１１から照射されるレーザ光の直径は約１．２ｍｍとされ、傾斜面２１１３はレーザ光が上面２１１１上を照射する範囲よりも広くされている。

図７は、図６の上面２１１１と同じ表面状態の対象面の法線とセンサユニット５１の検出方向とのなす角とセンサユニット５１における反射光の受光量との関係を測定した結果を示す図である。図７に示すグラフの横軸は対象面の傾斜角を示し、縦軸は対象面がセンサユニット５１の検出方向に対して垂直となる（すなわち、傾斜角が０°である）場合の受光量を１００％としたときの受光量の比率を示す。図７に示すように、センサユニット５１での受光量は、対象面の傾斜角の増大に従って減少する。

測定装置５では、通常、制御部５３が傾斜面２１１３からの反射光９２と水平環状領域７１（図４参照）からの反射光とを区別するためには、受光部５１２における受光量が３０％以上変化することが好ましい。図７中に線８１にて示すように、傾斜角２．５度で受光量は約７０％となることから（ただし、検出される受光量は回転数やセンサの種類に若干依存する。）、水平環状領域７１と傾斜面２１１３との表面状態が同じであると仮定した場合、周囲の上面２１１１に対する傾斜面２１１３の傾斜角は２．５度以上に設定されることが好ましい。また、測定機器をファンモータ１に対してなるべく上方に配置するために、傾斜角は４５度以下とされることが好ましい。

なお、傾斜面２１１３の表面粗度が上面２１１１（または水平環状領域７１）よりも小さい場合は、傾斜角は２．５度未満であってもファンモータ１の回転を検出することができるが、５度以上とされて同一の表面状態で５０％以上の受光量が変化することがより好ましく、センサをできるだけ上方に配置するために３０度以下とされることが好ましい。

図８は測定装置５によるファンモータ１の振動および単位時間当たりの回転数の測定の流れを示す図である。ファンモータ１の振動および回転数の測定では、図６に示すように、まず、ハウジング４（図１参照）が外されたファンモータ１が振動測定装置５２上に固定される。そして、ファンモータ１は回路基板２４を介して制御部５３に接続され、制御部５３から駆動電流が供給されることによりロータ部２１が回転する（ステップＳ１）。ロータ部２１が回転すると、センサユニット５１が能動化され、投光部５１１からロータ部２１の上面２１１１に光が照射される（ステップＳ２）。既述のように、受光部５１２では傾斜面２１１３が所定の回転位置に到達した瞬間に傾斜面２１１３にて反射される反射光９２が傾斜面２１１３以外の領域である水平環状領域７１にて反射される反射光と区別されて検出される（ステップＳ３）。そして、制御部５３において、受光部５１２からの出力に基づいて単位時間当たりの傾斜面２１１３が反射回転位置を通過する回数、すなわち、ロータ部２１の単位時間当たりの回転数が取得される（ステップＳ４）。

一方、ファンモータ１が設置された振動測定装置５２は加速度ピックアップを有し、ファンモータ１の駆動に伴いロータ部２１のアンバランスに起因する振動（振動の加速度や加速度から導かれる遠心力等）が検出され、センサユニット５１からの出力と並行して制御部５３に入力される（ステップＳ５）。以下、振動測定装置５２により測定される力の変動の振幅を「振動値」と呼ぶ。なお、振動測定装置５２からの出力は周期性を有するが、アンバランスの程度が小さい場合、回転数の測定には適さない。

一方、遠心力は質量、重心の回転中心からの距離および角速度の二乗の積であることから、回転数から得られる角速度と測定された遠心力とに基づいて質量と回転中心からの距離との積であるアンバランスの程度を示す値が求められ、ファンモータ１の良否が判定される。換言すれば、測定装置５では振動値および回転数に基づいてファンモータ１のアンバランスの程度を示す値が取得される（ステップＳ６）。また、傾斜面２１１３の位置を基準として中心軸Ｊ１を中心とする周方向における偏心位置を求めるとともに、偏心位置およびアンバランスの程度を示す値に基づいて、ロータ部２１に対して適当な位置に錘が追加されてバランス修正が行われてもよい。試作品のファンモータ１に対して振動測定が行われる場合は、偏心位置およびアンバランスの程度を示す値に基づいてインペラ３の金型の修正が行われる。

以上に説明したように、ファンモータ１の回転数測定では、図４および図５に示すカップ部２１１の傾斜面２１１３により、カップ部２１１の傾斜面２１１３からの反射光９２を周方向における他の部位（水平環状領域７１）からの反射光とは異なる方向へと導くことにより傾斜面２１１３からの反射光９２を容易に検出することができるため、（単に表面粗度を変更する場合よりも）容易かつ正確に単位時間当たりの回転数を測定することができる。また、傾斜面２１１３の表面粗度が周辺の他の部位よりも小さいため、反射光９２の検出をさらに容易とすることができる。さらに、傾斜面２１１３はカップ部２１１の射出成形時に形成されるため、例えば、反射面を有するシール等を測定のために貼り付ける工程を省略することができ、コストを抑制することができる。

図９は図５に示す凹部２１１２の他の例を示す拡大図であり、ファンモータの他の構造は図１と同様である。カップ部２１１の上面２１１１に形成された凹部２１１２ａ内の傾斜面２１１３は、図５の傾斜面２１１３と同様に、傾斜面２１１３の中央の法線Ｎが上方に向かって中心軸Ｊ１（図１参照）から漸次離れるように傾斜している（図９では傾斜面２１１３は右側に向かって下方へと傾斜している。）。凹部２１１２ａでは、傾斜面２１１３の径方向外側の端部２１１６（すなわち、傾斜面２１１３の右端）から上方に向かって中心軸Ｊ１方向に平行な側面２１１７が設けられ、側面２１１７と上面２１１１との間には傾斜面２１１３の中央の法線Ｎよりも傾斜面２１１３の外側へと傾斜する外側傾斜面２１１５が設けられる。凹部２１１２ａでは、図５の凹部２１１２の径方向外側の角が取り除かれた形状とされることにより、反射回転位置を通過する際の傾斜面２１１３に入射光９１が入射する範囲、および、反射光９２を導き出す範囲を容易に拡大することができる。

図１０は図５に示す凹部２１１２のさらに他の例を示す拡大図であり、ファンモータの他の構造は図１と同様である。カップ部２１１の上面２１１１に形成された凹部２１１２ｂ内の傾斜面２１１３は図５の傾斜面２１１３と同様であり、凹部２１１２ｂ内の最も深い位置における傾斜面２１１３のエッジ（すなわち、傾斜面２１１３の右端）である端部２１１６と上面２１１１とを結ぶ面である外側傾斜面２１１５が傾斜面２１１３の中央の法線Ｎよりも傾斜面２１１３の外側へと傾斜する。換言すれば、凹部２１１２ｂの径方向に平行な縦断面は、傾斜面２１１３および外側傾斜面２１１５によりＶ字状となる。図５に示す凹部２１１２の径方向外側のエッジが外側傾斜面２１１５により省略されることにより、図９の凹部２１１２ａと同様に、反射回転位置を通過する際の傾斜面２１１３に入射光９１が入射する範囲、および、反射光９２を導き出す範囲を容易に拡大することができる。なお、外側傾斜面２１１５は法線Ｎに平行であってもよい。

図１１はファンモータ１の他の例におけるロータ部２１を示す縦断面図であり、中心軸Ｊ１より右側のみを示している。ロータ部２１は、図１のファンモータ１と比較して、カップ部２１１の上面２１１１に形成された凹部２１１２に代えて、カップ部２１１の上面２１１１と外側面２１１８との境界に凹部２１１２ｃが設けられる点で相異しており、他は同様である。図１１に示すように、カップ部２１１が有する上面２１１１および外側面２１１８は中心軸Ｊ１を中心として回転対称となる回転面であり、上面２１１１と外側面２１１８との境界である外縁部２１１９を破線にて示している。凹部２１１２ｃは外縁部２１１９の一部に設けられ、図１１では凹部２１１２ｃの位置での断面を示している。

凹部２１１２ｃが底面として有する傾斜面２１１３ａは上面２１１１および外側面２１１８のそれぞれに対して傾斜するとともに接しており、換言すれば、回転面である上面２１１１および外側面２１１８の一部が傾斜面２１１３ａとなっている。傾斜面２１１３ａは図５の傾斜面２１１３と同様に図６に示す測定装置５により照射される光の反射光を受光部５１２にて検出することによるロータ部２１の単位時間当たりの回転数の測定に用いられる。傾斜面２１１３ａにより、周方向における他の部位（すなわち、外縁部２１１９の凹部２１１２ｃを除く部位）からの反射光を傾斜面２１１３ａからの反射光とは異なる方向へと導くことにより傾斜面２１１３ａからの反射光を容易に検出することができるため、（単に表面粗度を変更する場合よりも）容易に回転数を測定することができる。

図１２はファンモータ１のロータ部２１のさらに他の例を示す平面図であり、図４に示すロータ部２１と比較して、カップ部２１１の上面２１１１に２つの凹部２１１２が設けられる点のみが相違している。各凹部２１１２は図４と同様であり、凹部２１１２は中心軸Ｊ１を中心に対称となる２箇所に形成される。すなわち、２つの傾斜面２１１３が、ロータ部２１上に中心軸Ｊ１を中心として対称となる位置に形成され、これにより、ロータ部２１の金型設計の段階で、傾斜面２１１３を設けつつロータ部２１のバランスを容易に維持することができる。凹部２１１２の数は２つには限定されず、同様の形状である複数の傾斜面２１１３が中心軸Ｊ１を中心として周方向に等間隔に形成されるのであればいくつ設けられてもよく、また、凹部は図１１に示す凹部２１１２ｃと同様の複数の凹部２１１２ｃが周方向に等間隔に設けられてもよい。

図１３はファンモータ１の振動および回転数の測定を行う測定装置の他の例における概略構成を示す図であり、図１３の測定装置５ａは、図６に示す測定装置５と比較して、センサ５１ａの投光部５１１と受光部５１２とが個別に配置される点において異なり、他は同様である。

図１４は測定装置５ａにおけるセンサ５１ａの投光部５１１および受光部５１２の配置を示す平面図である。投光部５１１はロータ部２１の上面２１１１上に光を照射し、凹部２１１２が反射回転位置を通過する際に入射光９１が傾斜面２１１３により反射され、反射光９２が受光部５１２により受光される。測定装置５ａでは、投光部５１１および受光部５１２が個別に配置されるため、投光部５１１および受光部５１２の位置を調整することにより入射光９１の入射方向と検出方向とを自在に調整することができる。

図１５はさらに他の例における測定装置の概略構成を示す図である。図１５の測定装置５ｂでは、ファンモータ１のロータ部２１に設けられた傾斜面２１１３が反射回転位置を通過する際に投光部５１１からの入射光９１が傾斜面２１１３にて反射された後、反射光９２がさらに反射部材５１４に反射されて受光部５１２に案内されて受光される。他の構成は図１３の測定装置５ａと同様であり、測定装置５ｂでは投光部５１１、受光部５１２および反射部材５１４の向きおよび位置を適宜調整することにより、入射光９１の入射方向と検出方向とをさらに自在に調整することができる。

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

例えば、図５の傾斜面２１１３の形状は平面には限定されず、中心軸Ｊ１を中心とする円錐面の一部や他の形状であってもよく、その場合においても上記説明における法線Ｎは傾斜面２１１３の中央の位置における法線とみなされてよい。図１のロータ部２１は有蓋円筒状のロータハブにインペラが取り付けられた構造であってもよく、このとき、ロータハブの上面がインペラの中央のインペラカップから露出して、ロータハブの中心軸Ｊ１に垂直な上面に傾斜面２１１３が設けられてもよい。

図６の測定装置５の振動測定装置５２では、加速度ピックアップに代えて速度ピックアップや変位計、あるいは、ロードセルを用いてアンバランスの程度が測定されてもよい。アンバランスの程度を測定する方法は、回転数に対する遠心力に基づく方法には限定されず、例えば、回転数に対する中心軸を傾斜させる方向に働くモーメントにより測定が行われてもよい。また、測定装置５はアンバランスの測定ではなく、ファンモータ１の回転数の検査に使われてもよく、例えば、制御部５３によりファンモータ１に指示入力された所定の回転数に対して実際に得られる回転数との差が確認されてもよい。

ファンモータ１の用途は遠心ファンに限定されず、軸流ファン等の他の種類のファンであってもよい。

ファンモータの縦断面図である。ファンモータの分解斜視図である。ファンモータの斜視図である。ロータ部の平面図である。凹部近傍の拡大図である。振動および回転数の測定装置の概略構成を示す図である。対象面の傾斜角と反射光の受光量との関係を示す図である。振動および回転数の測定の流れを示す図である。凹部近傍の拡大図である。凹部近傍の拡大図である。ロータ部の縦断面図である。ロータ部の平面図である。振動および回転数の測定装置の概略構成を示す図である。投光部および受光部の配置を示す図である。振動および回転数の測定装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ファンモータ
２１ロータ部
２２ステータ部
２３軸受機構
５２振動測定装置
７１水平環状領域
９１入射光
９２反射光
２１１カップ部
２１３翼
５１１投光部
５１２受光部
５１３ケーシング
２１１１上面
２１１２〜２１１２ｃ凹部
２１１３，２１１３ａ傾斜面
２１１５外側傾斜面
２１１６端部
２１１８外側面
Ｊ１中心軸
Ｎ法線
Ｓ１〜Ｓ６ステップ

Claims

ファンモータであって、
ステータ部と、
略有蓋円筒状のカップ部および前記カップ部から径方向外方に突出するとともに環状に配列された複数の翼を有するロータ部と、
前記ロータ部を前記ステータ部に対して中心軸を中心として回転可能に支持する軸受機構と、
を備え、
前記ロータ部が有する回転面の一部が、前記中心軸を中心とする周方向における他の部位に対して傾斜する傾斜面となっており、
前記傾斜面が、照射される光の反射光を受光部にて検出することによる前記ロータ部の単位時間当たりの回転数の測定に用いられる面であることを特徴とするファンモータ。
請求項１に記載のファンモータであって、
前記傾斜面が前記ロータ部が有する前記中心軸に垂直な上面に形成されていることを特徴とするファンモータ。
請求項２に記載のファンモータであって、
前記傾斜面が、前記上面に形成された凹部内の面であり、
前記凹部内の最も深い位置における前記傾斜面のエッジと前記上面とを結ぶ面が前記傾斜面の中央の法線に平行または前記法線よりも前記傾斜面の外側へと傾斜することを特徴とするファンモータ。
請求項２または３に記載のファンモータであって、
前記傾斜面の中央の法線が、上方に向かって前記中心軸から漸次離れることを特徴とするファンモータ。
請求項１ないし４のいずれかに記載のファンモータであって、
前記周方向における前記他の部位に対する前記傾斜面の傾斜角が２．５度以上４５度以下であることを特徴とするファンモータ。
請求項１ないし５のいずれかに記載のファンモータであって、
前記傾斜面と同様の複数の傾斜面が、前記ロータ部上に前記中心軸を中心として周方向に等間隔に形成されていることを特徴とするファンモータ。
請求項１ないし６のいずれかに記載のファンモータであって、
前記傾斜面の表面粗度が、前記周方向における前記他の部位の表面粗度よりも小さいことを特徴とするファンモータ。
ファンモータの単位時間当たりの回転数を測定する回転数測定方法であって、
前記ファンモータが、
ステータ部と、
略有蓋円筒状のカップ部および前記カップ部から径方向外方に突出するとともに環状に配列された複数の翼を有するロータ部と、
前記ロータ部を前記ステータ部に対して中心軸を中心として回転可能に支持する軸受機構と、
を備え、
前記ロータ部が有する回転面の一部が、前記中心軸を中心とする周方向における他の部位に対して傾斜する傾斜面となっており、
ａ）前記ロータ部を回転する工程と、
ｂ）前記ステータ部に対して位置が固定された投光部から前記回転面に光を照射する工程と、
ｃ）前記ステータ部に対して位置が固定された受光部により、前記傾斜面が所定の回転位置に到達した瞬間に前記傾斜面にて反射される光を前記周方向における前記他の部位にて反射される反射光と区別して検出する工程と、
ｄ）前記受光部からの出力に基づいて前記ロータ部の単位時間当たりの回転数を取得する工程と、
を備えることを特徴とする回転数測定方法。
請求項８に記載の回転数測定方法であって、
前記ａ）工程において、前記ファンモータが振動測定装置上に固定されており、
ｅ）前記振動測定装置により測定された振動値および前記回転数に基づいて、前記ファンモータのアンバランスの程度を示す値を取得する工程をさらに備えることを特徴とする回転数測定方法。
請求項８または９に記載の回転数測定方法であって、
前記投光部および前記受光部が１つのケーシング内に収納されていることを特徴とする回転数測定方法。
請求項８または９に記載の回転数測定方法であって、
前記投光部と前記受光部とが、個別に配置されることを特徴とする回転数測定方法。
請求項８ないし１１のいずれかに記載の回転数測定方法であって、
前記傾斜面の表面粗度が、前記周方向における前記他の部位の表面粗度よりも小さいことを特徴とする回転数測定方法。