JP2012215099A - Impeller and centrifugal fan - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ファンモータなどの流体機器の回転部品として使用されるインペラに関する。 The present invention relates to an impeller used as a rotating part of a fluid device such as a fan motor.
従来、インペラを使用するファンモータには、適用される状況に合わせて多くの構成が提供されている。例えば、技術文献1の遠心ファンはアウターロータ型であり、回転によりエアの流れを発生させるインペラ部が、複数の主翼とその内周に一体に配置された複数の補助翼とを備える。インペラ部の回転中心部では、カップ部が配置されて、その外側面に補助翼が接続される。カップ部の外側は樹脂による略有底円筒状の外側カップ部となっており、インペラ部全体と一体的に成型され、金属製のヨーク部材が磁束の収束という一義的目的のため圧入固定される。 Conventionally, many configurations have been provided for fan motors that use an impeller in accordance with the application situation. For example, the centrifugal fan of Technical Document 1 is an outer rotor type, and an impeller portion that generates an air flow by rotation includes a plurality of main wings and a plurality of auxiliary wings integrally disposed on the inner periphery thereof. A cup portion is arranged at the rotation center portion of the impeller portion, and an auxiliary wing is connected to the outer surface thereof. The outside of the cup portion is a substantially bottomed cylindrical outer cup portion made of resin, and is molded integrally with the entire impeller portion, and the metal yoke member is press-fitted and fixed for the primary purpose of converging the magnetic flux. .
また、技術文献2の送風機用羽根車では、円筒形状のハブの周囲に複数の翼型羽根を備えている。これらのハブと翼型羽根は樹脂による一体成型となっており、ハブ中心部には金属製のヨークは配置されない。 In addition, the blower impeller of Technical Document 2 includes a plurality of wing blades around a cylindrical hub. These hubs and wing blades are integrally formed of resin, and no metal yoke is disposed at the center of the hub.
ところで、インペラを使用するファンモータなどは適用される環境が多岐に渡り、耐熱性についても、氷点下〜100℃以上(具体的例としては、−40℃〜125℃)の幅広い耐熱性能を求められる場合がある。
上記特許文献1においては、外側カップ部が樹脂材料で、この外側カップ部に圧入されているヨーク部は金属なので、両者の熱膨張係数が異なり、ヒートショックにより外側カップ部に亀裂が生じてしまうという問題があった。
By the way, fan motors using an impeller are used in a wide variety of environments, and the heat resistance is also required to have a wide range of heat resistance from below freezing to 100 ° C. or higher (as a specific example, −40 ° C. to 125 ° C.). There is a case.
In Patent Document 1, since the outer cup portion is made of a resin material and the yoke portion press-fitted into the outer cup portion is a metal, the thermal expansion coefficients of the two are different, and the outer cup portion cracks due to heat shock. There was a problem.
また、上記特許文献2においては、羽根車全体が熱可塑性エラストマーを混入した樹脂を使用してはいるが、上記のような条件の幅広い温度範囲ではヒートショックによる亀裂を防止できないという問題があった。 Moreover, in the said patent document 2, although the resin which mixed the thermoplastic elastomer was used for the whole impeller, there existed a problem that the crack by heat shock could not be prevented in the wide temperature range of the above conditions. .
従って、本発明は、従来構成よりも同等若しくはそれ以上の軽量化及びコスト低減を可能としつつ、厳しい耐熱性能や耐ショック性などの環境性能の要求に対応可能であるインペラを提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an impeller that can meet the demands of environmental performance such as severe heat resistance and shock resistance while enabling weight reduction and cost reduction equal to or higher than those of conventional configurations. And
本発明のインペラは、円筒部を有するカップ形状であって該カップ縁部分から外周方向に延出するフランジを備える金属製ハブと、前記円筒部の回転軸を軸中心として前記フランジの外周位置に配置される複数の樹脂製羽根と、前記複数の樹脂製羽根を支持するとともに、前記フランジが埋め込まれて該フランジを保持する樹脂製環状部とを備える構成である。 The impeller of the present invention has a cup shape having a cylindrical portion and a metal hub provided with a flange extending in the outer peripheral direction from the cup edge portion, and an outer peripheral position of the flange with the rotation axis of the cylindrical portion as an axial center. The structure includes a plurality of resin blades to be arranged, and a resin annular portion that supports the plurality of resin blades and is embedded with the flange to hold the flange.
前記インペラは、前記樹脂製羽根と前記樹脂製環状部がエラストマー材を混入された樹脂よりなる構成が好ましい。 The impeller preferably has a configuration in which the resin blade and the resin annular portion are made of a resin mixed with an elastomer material.
前記インペラは、前記フランジの少なくとも前記樹脂製環状部内へ埋め込まれている部分が、前記円筒部回転軸に対して垂直以外の形状を有する構成が好ましい。 The impeller preferably has a configuration in which at least a portion of the flange embedded in the annular portion made of resin has a shape other than perpendicular to the rotation axis of the cylindrical portion.
前記インペラは、前記樹脂製羽根と前記樹脂製環状部がガラス繊維を混入された樹脂よりなる構成が好ましい。 The impeller preferably has a configuration in which the resin blades and the resin annular portion are made of resin mixed with glass fibers.
前記インペラと、前記インペラを回転させるモータ部とを備える構成の遠心ファンを提供することが好ましい。 It is preferable to provide a centrifugal fan configured to include the impeller and a motor unit that rotates the impeller.
以上の構成によれば、ハブ部分がすべて金属製となり、樹脂と金属との接合部分がフランジのみの構成となるので、熱膨張係数の違いが影響する範囲を小さくすることができ、幅広い温度範囲の使用条件でもヒートショックによる亀裂の発生を抑制することができる。更に、ハブ部分の樹脂がないので、従来に比べてハブ部分の軽量化を図ることかでき、原材料コスト的にも有利となる。 According to the above configuration, the hub portion is all made of metal, and the joint portion between the resin and metal is only a flange, so the range affected by the difference in thermal expansion coefficient can be reduced, and a wide temperature range The occurrence of cracks due to heat shock can be suppressed even under the use conditions. Furthermore, since there is no resin in the hub portion, the hub portion can be reduced in weight compared to the conventional case, which is advantageous in terms of raw material costs.
更には、羽根と環状部の樹脂材料にエラストマー材を混入することで、樹脂材料に弾力性を与えて、ヒートショックによる亀裂発生の抑制効果を増すことができる。 Further, by mixing the elastomer material into the resin material of the blade and the annular portion, the resin material can be given elasticity, and the effect of suppressing the occurrence of cracks due to heat shock can be increased.
羽根と環状部の樹脂材料にガラス繊維を混入することで、ヒートショックによる亀裂発生の抑制効果を得るとともに、耐ショック性を増すことができる。 By mixing glass fibers into the resin material of the blades and the annular portion, it is possible to obtain an effect of suppressing the occurrence of cracks due to heat shock and to increase shock resistance.
本発明によれば、高温環境下でもヒートショックによる亀裂の発生を抑制しつつ耐ショック性の向上を図り、更に、ハブ部分の軽量化と共に原材料コスト的にも有利であるインペラを提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to improve shock resistance while suppressing the occurrence of cracks due to heat shock even in a high temperature environment, and further to provide an impeller that is advantageous in terms of raw material costs as well as weight reduction of the hub portion. It becomes possible.
以下、本発明に係わるインペラの好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係わるインペラの斜視図、図2は、図1のインペラの正面図である。図3は、図2に示したインペラのA−A線断面の矢視図である。
Hereinafter, preferred embodiments of an impeller according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of an impeller according to the present invention, and FIG. 2 is a front view of the impeller of FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of the impeller shown in FIG.
本実施形態のインペラ10は、樹脂製の羽根11と、カップ形状の金属製のハブ13と、樹脂製の上側環状部15と、樹脂製の下側環状部17とにより構成されている。
金属製のハブ13は、図3に示すように円筒部14を備えるカップ形状であって、カップ形状の縁部16から円筒部14の外周方向にフランジ18が延出している。ハブ13の回転軸中心にはシャフト21がボス22により固定されている。
The
As shown in FIG. 3, the
複数の樹脂製の羽根11は、円筒部14の回転軸(シャフト21)を軸中心としてフランジ18の外周位置に配置される。この羽根11は、等間隔で円周上に配置され、樹脂製の上側環状部15と下側環状部17とに挟まれた多翼構造である。これら羽根11と上側環状部15と下側環状部17とは樹脂からなる一体成型体である。
The plurality of
下側環状部17は、一体成型時にフランジ18の外周部が下側環状部17に埋まり込む位置で成型される。これにより、フランジ18と下側環状部17とが一体となり、ひいては、樹脂製の羽根11と、カップ形状の金属製のハブ13と、樹脂製の上側環状部15と、樹脂製の下側環状部17とが一体のインペラ10となる。
The lower
つまり、樹脂材料と金属材料との接合部分は金属製のフランジ18の外周部のみとなり、ハブ13の殆どを占めるカップ部には樹脂が無くなるので、亀裂が入るという対象そのものを無くすこととなる。また、熱膨張係数の違いが影響する接合部分はフランジ18の外周部のみで接合範囲は小さく、高温環境下でもヒートショックの影響を受けにくくなる。更に、カップ部には樹脂が無くなるので、軽量化及び原材料削減にも有利に働く。しかも、ハブ13は金属製であるので、ヨークとしての役割は変わっていない。
That is, the joint portion between the resin material and the metal material is only the outer peripheral portion of the
図3に示すように、フランジ18の形状は、少なくとも下側環状部17の内部で、円筒部14の回転軸であるシャフト21に対する垂直面から上側環状部15方向へ傾いた形状である。すなわち、少なくとも下側環状部17に埋め込まれるフランジ18の一部と回転軸方向とは90度よりも小さい角度を成している。この構造により、フランジ18と下側環状部17との接合力が向上し、接合範囲を小さくすることができ、高温環境下でも安定した回転を提供できる。
As shown in FIG. 3, the shape of the
インペラ10に使用される樹脂材料には、エラストマー材を混入させることができる。インペラ10の本発明の構成とエラストマー材が混入された相乗効果により、インペラ10に使用される樹脂材料の亀裂の発生が更に抑制される。
An elastomer material can be mixed into the resin material used for the
インペラ10に使用される樹脂材料には、ガラス繊維を混入させることができる。混入量としては、重量%で15〜40%の範囲が適応範囲であり、30%程度が最も好ましい。このガラス繊維を混入させることとインペラ10の本発明の構成により、インペラ10の耐ショック性が向上する。この耐ショック性とは、外部から与えられる衝撃(機械的な力)に対する耐性を意味する。更には、インペラ10に使用される樹脂材料にガラス繊維を混入させることに加えて、エラストマー材を混入することにより、インペラ10の耐ショック性が向上することに加えて、インペラ10に使用される樹脂材料の亀裂の発生が更に抑制される。
Glass fibers can be mixed into the resin material used for the
図4は、本発明に係わるインペラのフランジの他の形状を示す部分断面図である。
図4に示すように、円筒部54の縁部56から延びるフランジ58の断面形状は波形である。この波形形状によりフランジ58と下側環状部17との接合範囲(図4における左右方向)を広げることなく、接合力を更に向上させることができる。
この構成以外にも、ハブに形成されるフランジの形状は、少なくとも下側環状部17の内部で、回転軸に対する垂直以外の形状とすることで、フランジと下側環状部17との接合力が向上される。
FIG. 4 is a partial sectional view showing another shape of the flange of the impeller according to the present invention.
As shown in FIG. 4, the cross-sectional shape of the
In addition to this configuration, the flange formed on the hub has a shape other than perpendicular to the rotation axis at least inside the lower
図5は、本発明に係わるインペラを採用した遠心ファンの一実施形態であるブロアーの上面図、図6は、図5のB−B線の断面図である。
インペラ40は、ブロアー30のケース33内部に配置される。ケース33にはブロアー30の上面に開口する吸引口38aと、ブロアー30の側面に開口する吐出口38bとが備えられている。ケース33の底面に配置されるベース35から突設する円筒壁36の外周にステータアセンブリ34が固定される。ステータアセンブリ34はコア34aとコイル34bからなる。円筒壁36の内周には軸受け37が固定され、軸受け37にシャフト31が回転自在に支持される。シャフト31にはボス32を介してインペラ40のカップ形状のハブ43が保持される。ハブ43の円筒部にはマグネット39が固定されている。
FIG. 5 is a top view of a blower as an embodiment of a centrifugal fan employing an impeller according to the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG.
The
また、ボス32と結合しているハブ43の底部の外径は円筒部の外径よりも小さく、円筒部と底部の間は円錐台形状である。さらに、ハブ43の高さは羽根の高さよりも低くされている。このような構造により、吸引口38aから空気が流れ込みやすくなっている。
In addition, the outer diameter of the bottom portion of the
羽根41及びフランジ48の構成は図1〜図3の羽根11及びフランジ18と同様である。すなわち、金属製のハブ43の円筒部縁部からフランジ48が延設されている。そして、インペラ40の一体成型時にフランジ48の外周部が羽根41下部位置で樹脂内に埋まり込む位置で成型される。これにより、フランジ48と羽根41とが一体となり、ひいては、樹脂製の羽根11と、カップ形状の金属製のハブ13とが一体のインペラ40となる。
The structure of the blade |
金属製のハブ43内に取り付けられたマグネット39は、ステータアセンブリ34と組み合わされた時、電気モータを形成し、これは、ステータアセンブリ34内の印刷回路板上の励磁回路(図示せず)に電圧が印加された時、インペラ40を回転させる。このインペラ40の回転により、吸引口38aからのブロアー30周辺の吸気と、吐出口38bからの送気が実施される。
A
この時、ブロアー30周辺が例えば100℃といった高温でも、フランジ48と羽根41との接合範囲は小さく、エラストマー材の混入、更には、ガラス繊維の混入により、インペラ40は高温環境下でもヒートショックの影響を受けにくくなっている。
At this time, even if the temperature around the
なお、フランジ48には羽根41とハブ43の円筒部との間の内周部において一部円周方向にスリット49が回転バランスを取って備えられている。このスリット49はブロアー30内の気体の流れをより活発にし、ステータアセンブリ34からの廃熱にも寄与する。
The
以上の構成のブロアー30によれば、例えば−40℃〜125℃といった耐熱要求にも十分に耐えることができ、安定した性能を有するブロアーが提供できる。
According to the
ここで、本発明の金属製のハブは、一般的には鉄であるが、磁束をもれなく収束でき、且つ回転部材としての強度を備える材料であれば良い。
また、インペラの羽根形状・種類としては、金属製ヨークが使用される構成のものであれば、適用可能である。
Here, the metal hub of the present invention is generally made of iron, but may be any material that can converge the magnetic flux without any leakage and has strength as a rotating member.
In addition, the impeller blade shape and type are applicable as long as a metal yoke is used.
以上のように、本発明の上記実施形態によれば、インペラのハブ部分がすべて金属製となり、羽根である樹脂と金属との接合部分がハブから延びるフランジの外周部のみの構成なので、熱膨張係数の違いが影響する範囲を小さくでき、幅広い温度変化にさらされてもヒートショックによる亀裂の発生を抑制できる。更に、ハブ部分の樹脂がないので、従来に比べてハブ部分の軽量化を図ることかでき、原材料コスト的にも有利となる。 As described above, according to the above-described embodiment of the present invention, the hub portion of the impeller is made entirely of metal, and the joint portion between the resin, which is a blade, and the metal is composed only of the outer peripheral portion of the flange extending from the hub. The range affected by the difference in coefficients can be reduced, and cracking due to heat shock can be suppressed even when exposed to a wide range of temperature changes. Furthermore, since there is no resin in the hub portion, the hub portion can be reduced in weight compared to the conventional case, which is advantageous in terms of raw material costs.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but includes modifications and improvements as long as the object of the present invention can be achieved.
10,40 インペラ
30 ブロアー
11,41 樹脂製羽根部
13,43 金属製ハブ
14,54 円筒部
16,56 縁部
17 樹脂製環状部
18,48,58 フランジ
10, 40
Claims (5)
前記円筒部の回転軸を軸中心として前記フランジの外周位置に配置される複数の樹脂製羽根と、
前記複数の樹脂製羽根を支持するとともに、前記フランジが埋め込まれて該フランジを保持する樹脂製環状部とを備えるインペラ。 A metal hub having a cylindrical shape and having a flange extending in an outer circumferential direction from the cup edge portion;
A plurality of resin blades disposed at the outer peripheral position of the flange around the rotation axis of the cylindrical portion;
An impeller including a resin annular portion that supports the plurality of resin blades and that is embedded with the flange to hold the flange.
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