JP2014015853A - Centrifugal fan - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遠心ファンに関する。 The present invention relates to a centrifugal fan.
従来、掃除機やハンディクリーナに搭載されて、吸引力を発生させる遠心ファン等の送風機が知られている。従来の送風機については、例えば、特開2011−115253号公報に記載されている。当該公報の電気送風機は、電動機と、電動機のシャフトに固定された遠心羽根車とを有する(段落0010)。当該公報の電動機に電力が供給されると、シャフトが回転することにより、シャフトに取付けられた遠心羽根車が回転し、吸引口から空気を吸引する(段落0015)。また、遠心羽根車から吐出された空気は、電動機側へ導かれ、電動機を冷却する(段落0016)。
特開2011−115253号公報の図2によると、当該公報の電動機は、ブラシ付きのモータである。また、当該公報の電動機は、電機子の径方向内側にマグネットが位置する、いわゆるインナロータ型のモータである。インナロータ型のモータでは、インペラから送られる気体を、電機子の隙間を通って、下側へ流すことができる。このため、電機子の下側に回路基板を配置したとしても、当該回路基板に気体を当てることにより、回路基板を容易に冷却できる。 According to FIG. 2 of Unexamined-Japanese-Patent No. 2011-115253, the electric motor of the said gazette is a motor with a brush. Moreover, the electric motor of the publication is a so-called inner rotor type motor in which a magnet is positioned on the inner side in the radial direction of the armature. In the inner rotor type motor, the gas sent from the impeller can flow downward through the gap of the armature. For this reason, even if the circuit board is disposed under the armature, the circuit board can be easily cooled by applying a gas to the circuit board.
一方、電機子の径方向外側にマグネットが位置する、いわゆるアウタロータ型のブラシレスモータを採用すれば、送風機をより小型化および高効率化できる。しかしながら、アウタロータ型のモータでは、シャフトとマグネットとを繋ぐロータホルダによって、電機子の上部が覆われる。このような構造では、インペラから送られる気体を、電機子の下側に配置された回路基板に当てることが、困難となる。 On the other hand, if a so-called outer rotor type brushless motor in which a magnet is located on the outer side in the radial direction of the armature is employed, the blower can be made smaller and more efficient. However, in the outer rotor type motor, the upper part of the armature is covered by the rotor holder that connects the shaft and the magnet. In such a structure, it becomes difficult to apply the gas sent from the impeller to the circuit board disposed below the armature.
本発明の目的は、アウタロータ型のモータ構造を採用し、かつ、インペラにより生じる気流を利用して、回路基板を冷却できる遠心ファンを、提供することである。 An object of the present invention is to provide a centrifugal fan that employs an outer rotor type motor structure and that can cool a circuit board using an airflow generated by an impeller.
本願の例示的な第1発明は、静止部と、前記静止部に対して回転可能に支持される回転部と、を有し、前記回転部は、上下に延びる中心軸に沿って配置されたシャフトと、磁極を備えたマグネットと、前記マグネットを保持するロータホルダと、前記ロータホルダより上側に位置し、前記シャフトに直接または他の部材を介して固定されたインペラと、を有し、前記静止部は、前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材と、前記軸受部材を保持する軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングの径方向外側かつ前記マグネットの径方向内側に位置する電機子と、前記電機子の下側に位置する回路基板と、前記回路基板の下側に位置し、前記軸受ハウジングに直接または前記他の部材と異なる部材を介して固定された取付板と、前記ロータホルダの径方向外側かつ前記インペラの下側に位置し、前記取付板に固定されたモータホルダと、前記インペラおよび前記モータホルダを環状に囲む壁部と、を有し、前記インペラは、前記中心軸の周りに配置された複数の翼を有し、前記壁部は、前記インペラの径方向外側に位置し、前記インペラを環状に囲むインペラ壁部と、前記モータホルダの径方向外側に位置し、前記モータホルダを環状に囲むモータ壁部と、を有し、前記モータホルダは、前記ロータホルダおよび前記回路基板の径方向外側において、軸方向に延びる複数の柱状部と、前記柱状部の上端部から、径方向外側へ広がる板状部と、前記インペラより下方に位置し、前記板状部の少なくとも一部分を軸方向に貫通する排気口と、前記取付板の上方かつ隣り合う柱状部の間を径方向に貫通する窓部と、を有する遠心ファンである。 An exemplary first invention of the present application includes a stationary portion and a rotating portion that is rotatably supported with respect to the stationary portion, and the rotating portion is disposed along a central axis extending vertically. A shaft, a magnet having magnetic poles, a rotor holder that holds the magnet, and an impeller that is positioned above the rotor holder and is fixed to the shaft directly or via another member, and the stationary part A bearing member that rotatably supports the shaft, a bearing housing that holds the bearing member, an armature that is located radially outside the bearing housing and radially inside the magnet, and under the armature A circuit board positioned on the side, a mounting plate positioned on the lower side of the circuit board and fixed to the bearing housing directly or via a member different from the other members, and the rotor holder A motor holder that is located radially outside and below the impeller and fixed to the mounting plate; and a wall portion that annularly surrounds the impeller and the motor holder, and the impeller has a central axis. A plurality of blades arranged around, the wall portion is located on the radially outer side of the impeller, the impeller wall portion annularly surrounding the impeller, and located on the radially outer side of the motor holder; A motor wall that surrounds the motor holder in an annular shape, and the motor holder includes a plurality of columnar portions extending in the axial direction on the radially outer side of the rotor holder and the circuit board, and an upper end portion of the columnar portion. A radial portion between a plate-like portion that extends radially outward, an exhaust port that is located below the impeller and penetrates at least a portion of the plate-like portion in the axial direction, and a columnar portion that is above and adjacent to the mounting plate Is a centrifugal fan having a window extending through the.
本願の例示的な第1発明によれば、インペラの回転によって加速された気体が、排気口を通って下方へ流れる。また、当該気体の一部分が、モータホルダの窓部を通って、回路基板に当たる。このため、アウタロータ型のモータ構造を採用し、かつ、インペラにより生じる気流を利用して、回路基板を冷却できる。 According to the first exemplary invention of the present application, the gas accelerated by the rotation of the impeller flows downward through the exhaust port. A part of the gas hits the circuit board through the window of the motor holder. For this reason, the circuit board can be cooled by employing an outer rotor type motor structure and utilizing the airflow generated by the impeller.
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、遠心ファンの中心軸と平行な方向を「軸方向」、遠心ファンの中心軸に直交する方向を「径方向」、遠心ファンの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、ロータホルダに対してインペラ側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係る遠心ファンの使用時の向きを限定する意図はない。 Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present application, a direction parallel to the central axis of the centrifugal fan is referred to as an “axial direction”, a direction perpendicular to the central axis of the centrifugal fan is referred to as a “radial direction”, and a direction along an arc centered on the central axis of the centrifugal fan is referred to as “ "Circumferential direction". Further, in the present application, the shape and positional relationship of each part will be described with the axial direction being the vertical direction and the impeller side being up with respect to the rotor holder. However, this definition of the vertical direction is not intended to limit the direction when the centrifugal fan according to the present invention is used.
<1.第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る遠心ファン1Aの縦断面図である。図1に示すように、遠心ファン1Aは、静止部2Aと回転部3Aとを有する。回転部3Aは、静止部2Aに対して回転可能に支持されている。
<1. First Embodiment>
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a
回転部3Aは、シャフト31A、ロータホルダ32A、マグネット33A、およびインペラ34Aを有する。シャフト31Aは、上下に延びる中心軸9Aに沿って配置されている。ロータホルダ32Aは、磁極を備えたマグネット33Aを保持している。インペラ34Aは、ロータホルダ32Aより上側に位置する。インペラ34Aは、シャフト31Aに固定されている。また、インペラ34Aは、中心軸9Aの周りに配置された複数の翼を有する。
The rotating
静止部2Aは、軸受部材21A、軸受ハウジング22A、電機子23A、回路基板24A、取付板25A、モータホルダ51A、および壁部52Aを有する。シャフト31Aは、軸受部材21Aにより、回転可能に支持されている。また、軸受部材21Aは、軸受ハウジング22Aに保持されている。電機子23Aは、軸受ハウジング22Aの径方向外側かつマグネット33Aの径方向内側に位置する。回路基板24Aは、電機子23Aの下側に位置する。また、取付板25Aは、回路基板24Aの下側において、軸受ハウジング22Aに固定されている。
The
モータホルダ51Aは、ロータホルダ32Aの径方向外側かつインペラ34Aの下側に位置する。モータホルダ51Aは、取付板25Aに固定されている。インペラ34Aおよびモータホルダ51Aは、環状の壁部52Aに囲まれている。壁部52Aは、インペラ壁部521Aとモータ壁部522Aとを有する。インペラ壁部521Aは、インペラ34Aの径方向外側に位置する。モータ壁部522Aは、モータホルダ51Aの径方向外側に位置する。すなわち、インペラ34Aは、環状のインペラ壁部521Aに囲まれている。また、モータホルダ51Aは、環状のモータ壁部522Aに囲まれている。
The
また、図1に示すように、モータホルダ51Aは、複数の柱状部511A、板状部512A、排気口514A、および窓部515Aを有する。複数の柱状部511Aは、ロータホルダ32Aおよび回路基板24Aの径方向外側において、軸方向に延びている。板状部512Aは、複数の柱状部511Aの上端部から、径方向外側へ広がっている。排気口514Aは、インペラ34Aより下方に位置し、板状部512Aの少なくとも一部分を、軸方向に貫通している。窓部515Aは、取付板25Aの上方かつ隣り合う柱状部511Aの間を、径方向に貫通している。
Further, as shown in FIG. 1, the
この遠心ファン1Aでは、インペラ34Aの回転によって、気体が径方向外側へ加速される。また、加速された気体は、排気口514Aを通って、下方へ流れる。また、当該気体の一部分が、モータホルダ51Aの窓部515Aを通って、回路基板24Aに当たる。このため、アウタロータ型のモータ構造を採用し、かつ、インペラ34Aにより生じる気流を利用して、回路基板24Aを冷却できる。
In the
なお、インペラ34Aは、図1のように、シャフト31Aに直接的に固定されていてもよく、シャフト31Aに他の部材を介して固定されていてもよい。また、取付板25Aは、図1のように、軸受ハウジング22Aに直接的に固定されていてもよく、軸受ハウジング22Aに上記の他の部材とは異なる部材を介して、固定されていてもよい。また、軸受ハウジング22Aと取付板25Aとが、一部材であってもよい。
The
<2.第2実施形態>
<2−1.遠心ファンの全体構成>
図2は、本発明の第2実施形態に係る遠心ファン1の縦断面図である。図3は、遠心ファン1の下面図である。この遠心ファン1は、家庭用または業務用の掃除機、ハンディクリーナ、または自動掃除ロボットに搭載され、粉塵を吸引するための吸引力を発生させる送風機として、使用される。ただし、本発明の遠心ファンは、吸引以外の用途に使用されるものであってもよい。例えば、本発明の遠心ファンは、エアコン等の家電製品、自動車等の輸送機器、OA機器、医療機器等に搭載され、種々の気流を発生させるものであってもよい。
<2. Second Embodiment>
<2-1. Overall configuration of centrifugal fan>
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the
図2に示すように、遠心ファン1は、静止部2と回転部3とを有する。静止部2は、遠心ファン1が搭載される機器の枠体に、固定される。回転部3は、静止部2に対して回転可能に支持される。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態の静止部2は、軸受部材21、軸受ハウジング22、電機子23、回路基板24、取付板25、ケース部材26、およびカバー部材27を有する。
The stationary part 2 of the present embodiment includes a bearing
軸受部材21は、回転部3側のシャフト31を回転可能に支持する機構である。軸受部材21には、例えば、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングが、使用される。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受が、使用されていてもよい。軸受ハウジング22は、軸受部材21を保持する部材である。軸受部材21の材料には、例えば、銅合金等の金属が使用される。軸受ハウジング22は、軸受部材21の径方向外側において、軸方向に略円筒状に延びている。軸受部材21の外輪は、軸受ハウジング22の内周面に、固定される。
The bearing
電機子23は、軸受ハウジング22の径方向外側、かつ、後述するマグネット33の径方向内側に位置する。電機子23は、ステータコア41、インシュレータ42、およびコイル43を有する。ステータコア41は、ケイ素鋼板等の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。ステータコア41は、円環状のコアバック411と、コアバック411から径方向外側へ向けて突出した複数のティース412とを有する。コアバック411は、軸受ハウジング22の外周面に、固定されている。複数のティース412は、周方向に等間隔に配列されている。
The
インシュレータ42は、ステータコア41の各ティース412に、取り付けられている。インシュレータ42は、絶縁材料である樹脂からなる。各ティース412の上面、下面、および周方向の両側面は、インシュレータ42に覆われている。コイル43は、インシュレータ42に巻かれた導線により、構成されている。インシュレータ42は、ティース412とコイル43との間に介在することにより、ティース412とコイル43とを電気的に絶縁する。
The
回路基板24は、電機子23および後述するマグネット33の下側に位置する板状の部材である。回路基板24表面には、コイル43に駆動電流を供給するための電子回路が、形成されている。図2に示すように、本実施形態のインシュレータ42は、コイル43の径方向内側において下方へ延びる突部421を有する。回路基板24は、突部421の下端部に設けられた爪部422の上に、保持されている。
The
取付板25は、回路基板24の下側に位置する板状の部材である。取付板25の材料には、例えば、ステンレスやアルミニウム等の金属が使用される。取付板25の中央には、軸受ハウジング22を配置する貫通孔251が設けられている。また、貫通孔251を構成する取付板25の内端部は、軸受ハウジング22の外周面に、例えばかしめや接着剤で、固定される。
The mounting
ケース部材26は、取付板に固定された樹脂製の部材である。ケース部材26は、例えば、射出成型により得られる。図2に示すように、ケース部材26は、モータホルダ51と壁部52とを有する。モータホルダ51は、後述するロータホルダ32の径方向外側かつ後述するインペラ34の下側に位置する。壁部52は、インペラ34およびモータホルダ51を、環状に囲んでいる。
The
図2および図3に示すように、本実施形態のモータホルダ51は、複数の柱状部511、板状部512、および筒状部513を有する。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
複数の柱状部511は、回路基板24および後述するロータホルダ32の径方向外側において、軸方向に延びている。複数の柱状部511は、周方向に略等間隔に配列されている。各柱状部511の下端部には、取付板25が、ねじ止めで固定されている。ただし、ねじ止めに代えて、かしめ、溶接、接着剤等の他の固定手段が、用いられていてもよい。
The plurality of
板状部512は、柱状部511の上端部から、径方向外側へ向けて、板状に広がっている。板状部512の上面は、後述するインペラ34の下面と、間隙を介して軸方向に対向する。図2および図3に示すように、板状部512には、複数の排気口514が設けられている。複数の排気口514は、後述するインペラ34より径方向外側、かつ、インペラ34より下方に位置している。また、各排気口514は、板状部512を軸方向に貫通している。
The plate-
筒状部513は、板状部512の径方向内側の端縁部から下方へ向けて、略筒状に延びている。筒状部513は、後述するロータホルダ32の外周面を、環状に覆っている。すなわち、筒状部513の内周面は、ロータホルダ32の外周面と、間隙を介して径方向に対向している。また、複数の柱状部511は、筒状部513によって、周方向に繋がれている。これにより、ケース部材26の剛性が、高められている。
The
カバー部材27は、壁部52の上部に固定された、樹脂製の部材である。カバー部材27は、例えば、射出成型により得られる。図2に示すように、カバー部材27は、上カバー部271および外カバー部272を有する。上カバー部271は、後述するインペラ34の上面に沿って、広がっている。上カバー部271の中央には、吸気口273が設けられている。吸気口273は、上カバー部271を上下に貫通している。外カバー部272は、上カバー部271の径方向外側の端縁部から下側へ向けて、略円筒状に延びている。壁部52の上端部は、外カバー部272の径方向内側に、挿入される。
The
本実施形態の回転部3は、シャフト31、ロータホルダ32、マグネット33、およびインペラ34を有する。
The rotating unit 3 according to the present embodiment includes a
シャフト31は、中心軸9に沿って配置された柱状の部材である。シャフト31は、例えば、ステンレス等の金属からなる。シャフト31の外周面には、軸受部材21の内輪が、固定されている。シャフト31は、軸受部材21に支持されつつ、中心軸9を中心として回転する。また、シャフト31の上端部は、軸受部材21およびロータホルダ32より上方へ突出している。
The
ロータホルダ32は、マグネット33を保持しつつ、シャフト31とともに回転する。ロータホルダ32は、例えば、亜鉛めっき鋼板等の金属を、プレス加工することにより得られる。図3に示すように、本実施形態のロータホルダ32は、天板部321と円筒部322とを有する。天板部321は、電機子23の上方を覆っている。天板部321の径方向内側の端縁部は、シャフト31に固定されている。ただし、シャフト31とロータホルダ32との間に、他の部材が介在していてもよい。円筒部322は、天板部321の径方向外側の端縁部から下方へ向けて、略円筒状に延びている。
The
マグネット33は、円筒部322の内周面に、固定されている。マグネット33は、電機子23の径方向外側に位置する。本実施形態のマグネット33は、円環状に形成されている。マグネット33の内周面は、N極とS極とが周方向に交互に着磁された磁極面を備えている。なお、円環状のマグネット33に代えて、複数のマグネットが、使用されていてもよい。複数のマグネットを使用する場合には、N極とS極とが交互に並ぶように、複数のマグネットを周方向に配列すればよい。
The
インペラ34は、ロータホルダ32より上側に位置し、シャフト31とともに回転する。インペラ34の材料には、例えば樹脂が使用される。インペラ34は、上幕部341、下幕部342、および複数の翼343を有する。上幕部341の中央には、軸方向に貫通する第1開口344が設けられている。第1開口344は、吸気口273の下方に位置する。上幕部341は、第1開口344の周縁部から、径方向外側かつ下側へ向けて、広がっている。下幕部342の径方向内側の端縁部は、金属製の連結部材35を介して、シャフト31の上端部に固定されている。下幕部342は、連結部材35の外周面から径方向外側へ向けて、広がっている。
The
複数の翼343は、中心軸の周りに配置され、上幕部341と下幕部342とを、軸方向に繋いでいる。各翼343は、径方向および周方向に対して、斜めに延びている。また、上幕部341の径方向外側の端縁部と、下幕部342の径方向外側の端縁部との間には、第2開口345が設けられている。複数の翼343の間には、第1開口344および第2開口345の双方に連通する気体の流路が、設けられている。
The plurality of
このような遠心ファン1において、回路基板24を介して電機子23のコイル43へ駆動電流を与えると、ステータコア41の複数のティース412に、磁束が生じる。そして、ティース412とマグネット33との間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、静止部2に対して回転部3が、中心軸9を中心として回転する。
In such a
また、回転部3が回転すると、インペラ34の複数の翼343により気体が加速され、気流が発生する。すなわち、遠心ファン1の上方の気体が、吸気口273および第1開口344を介して、上幕部341と下幕部342との間の空間へ吸引される。そして、複数の翼343により径方向外側へ加速された気体が、第2開口345および排気口514を通って、遠心ファン1の下側へ送られる。
Further, when the rotating unit 3 rotates, the gas is accelerated by the plurality of
<2−2.ケース部材のより詳細な構造について>
続いて、ケース部材26のより詳細な構造について、説明する。図4は、ケース部材26付近における遠心ファン1の部分縦断面図である。以下では、図2および図3とともに、図4も適宜に参照する。
<2-2. More detailed structure of case member>
Subsequently, a more detailed structure of the
上述の通り、ケース部材26は、モータホルダ51と壁部52とを有する。図2および図4に示すように、壁部52は、インペラ34およびモータホルダ51の径方向外側に位置する。すなわち、壁部52は、インペラ34の径方向外側に位置するインペラ壁部521と、モータホルダ51の径方向外側に位置するモータ壁部522と、を含んでいる。インペラ壁部521は、インペラ34を環状に囲んでいる。モータ壁部522は、モータホルダ51を環状に囲んでいる。インペラ34により加速された気体は、図4中の破線矢印71のように、インペラ壁部521およびモータ壁部522の内周面に沿って、下方へ流れる。
As described above, the
また、図2〜図4に示すように、モータホルダ51は、複数の窓部515を有する。各窓部515は、取付板25の上方かつ隣り合う柱状部511の間において、モータホルダ51を径方向に貫通している。このため、破線矢印71の気流を構成する気体の一部分は、破線矢印73,74のように、モータホルダ51の窓部515を通って、回路基板24に当たる。これにより、回路基板24が冷却され、回路基板24の過熱が抑制される。すなわち、この遠心ファン1では、アウタロータ型のモータ構造を採用し、かつ、インペラ34により生じる気流を利用して、回路基板24を冷却できる。
As shown in FIGS. 2 to 4, the
特に、本実施形態のモータホルダ51は、筒状部513を有する。このため、破線矢印71の気流は、その後、破線矢印72のように、板状部512の下面および筒状部513の外周面に沿って、筒状部513の下方へ流れる。これにより、回路基板24へより効率よく気体が誘導される。その結果、回路基板24がより効率よく冷却される。
In particular, the
また、インペラ34により加速された気体の他の一部分は、板状部512とインペラ34との間へ流れ込む。そして、図4中の破線矢印75のように、ロータホルダ32と筒状部513との間を、下方へ向けて流れる。本実施形態では、この破線矢印75の気流も、回路基板24に当たる。これにより、回路基板24がより効率よく冷却される。
Further, another part of the gas accelerated by the
また、図4に示すように、本実施形態では、回路基板24の径方向外側の端縁部が、ロータホルダ32の外周面より、径方向外側に位置する。このため、回路基板24の径方向外側の端縁部に、より効率よく気体が当たる。特に、破線矢印75の気流は、回路基板24の上面に向けて、略垂直に当たる。これにより、回路基板24が、より効率よく冷却される。
Further, as shown in FIG. 4, in the present embodiment, the edge portion on the radially outer side of the
また、図4に示すように、本実施形態の筒状部513は、下方へ向かうにつれて径方向内側へ収束するように、傾斜している。すなわち、筒状部513の外周面および内周面の双方が、下方へ向かうにつれて径方向内側へ収束するように、傾斜している。このため、破線矢印72の気流は、筒状部513の外周面に沿って、より効率よく回路基板24側へ誘導される。また、破線矢印75の気流も、筒状部513の内周面に沿って、より効率よく回路基板24側へ誘導される。
Moreover, as shown in FIG. 4, the
ただし、筒状部513の外周面および内周面が、傾斜の無い円筒面であってもよい。また、筒状部513に代えて、複数の柱状部511を、下方へ向かうにつれて径方向内側へ傾斜させてもよい。また、筒状部513と複数の柱状部511との双方を、下方へ向かうにつれて径方向内側へ傾斜させてもよい。
However, the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the
図4に示すように、本実施形態の回路基板24は、電子回路の一部を構成するFET等のスイッチング素子241を複数有する。スイッチング素子241は、回路基板24の下面に配置されている。スイッチング素子241を使えば、ブラシを用いることなく、駆動電流のオンオフを切り替えることができる。したがって、遠心ファン1をより小型化できる。ただし、スイッチング素子241は、駆動時に発熱を伴う。このため、回路基板24の耐用年数を延ばすためには、回路基板24の中でも、特にスイッチング素子241を効率よく冷却することが好ましい。
As shown in FIG. 4, the
この点について、本実施形態では、複数のスイッチング素子241が、回路基板24の径方向外側の端縁部付近に、配置されている。また、図3に示すように、スイッチング素子241と、柱状部511とが、互いに異なる周方向位置に配置されている。このため、図4の破線矢印74の気流は、柱状部511に遮られることなく、スイッチング素子241に当たる。これにより、スイッチング素子241が、より効率よく冷却される。
In this regard, in the present embodiment, the plurality of switching
また、図4に示すように、本実施形態では、回路基板24の下面と、取付板25の上面とが、隙間を介して軸方向に対向している。そして、回路基板24の下面に、電子部品であるスイッチング素子241が配置されている。破線矢印74の気流は、回路基板24の下面と、取付板25の上面との間に、流れ込む。これにより、回路基板24の下面に配置されたスイッチング素子241が、冷却される。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the lower surface of the
また、本実施形態の回路基板24は、ランド部242をさらに有する。ランド部242は、回路基板24の上面に配置されている。コイル43から延びる導線の端部は、半田付けによって、ランド部242に電気的に接続されている。破線矢印73の気流は、回路基板24の上面側に流れ込む。これにより、回路基板24の上面に配置されたランド部242が、冷却される。
Further, the
また、本実施形態では、図4のように、スイッチング素子241とランド部242とが、軸方向に重なっている。このようにすれば、スイッチング素子241の配置スペースの上面側を利用して、ランド部242を広く配置できる。その結果、ランド部242の電気抵抗が下がり、ランド部242における発熱を抑制できる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the switching
また、図4に示すように、本実施形態では、筒状部513の下端部が、回路基板24の下面より、上側に位置する。このため、図4中の破線矢印74のように、回路基板24の下面側に、気体が流れ込みやすい。したがって、回路基板24の下面に、より効率よく気体を当てることができる。また、本実施形態では、筒状部513の下端部が、回路基板24の上面より、上側に位置する。このため、図4中の破線矢印73のように、回路基板24の上面側に、気体が流れ込みやすい。したがって、回路基板24の上面に、より効率よく気体を当てることができる。
Further, as shown in FIG. 4, in the present embodiment, the lower end portion of the
また、本実施形態のケース部材26は、複数の静翼516をさらに有する。各静翼516は、板状部512の下面から下側へ向けて広がっている。また、図3に示すように、各静翼516は、排気口514の付近から、周方向および径方向内側へ向けて、スパイラル状に延びている。複数の静翼516の間には、気体を径方向内側へ向けて誘導する流路517が、形成されている。図4中の破線矢印72の気流は、当該流路517を通って、径方向内側へ流れる。これにより、回路基板24に対して、より効率よく気体が当たる。
Further, the
また、図3に示すように、本実施形態では、各静翼516の径方向外側の端部が、モータ壁部522に繋がっている。また、各静翼516の径方向内側の端部が、柱状部511および筒状部513の少なくとも一方と、繋がっている。これにより、排気口514から回路基板24へ、より効率よく気体が誘導される。また、この静翼516によって、ケース部材26の剛性が、さらに高められている。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the radially outer end of each
また、図2および図3に示すように、本実施形態の複数の静翼516は、案内部518を有する。案内部518は、排気口514の縁の一部を構成している。また、案内部518は、静翼516に沿ってスパイラル状に延びている。案内部518の高さは、周方向下流側へ向かうにつれて下がる。排気口514を通過する気体は、案内部518によって、隣り合う静翼516の間の流路517へ、効率よく誘導される。
Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the plurality of
また、図2に示すように、本実施形態では、ステータコア41と取付板25とが、いずれも、金属製の軸受ハウジング22に、直接的に固定されている。このため、電機子23において発生した熱は、ステータコア41、軸受ハウジング22、および取付板25を介して、外部へ放出される。特に、本実施形態の遠心ファン1では、窓部515から径方向内側へ流入する気体が、回路基板24だけではなく、取付板25にも当たる。これにより、取付板25の熱が、外部へ効率よく放出される。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, the
また、本実施形態では、回路基板24が、電機子23の放熱経路である軸受ハウジング22または取付板25ではなく、インシュレータ42に設けられた爪部422の上に、固定されている。インシュレータ42を構成する樹脂の熱伝導率は、軸受ハウジング22または取付板25を構成する金属の熱伝導率より、低い。このため、電機子23において発生した熱は、回路基板24へ伝わりにくい。これにより、回路基板24の温度上昇が、より抑制される。
In the present embodiment, the
<3.変形例>
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されない。
<3. Modification>
As mentioned above, although exemplary embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment.
図5は、一変形例に係る遠心ファン1Bの部分縦断面図である。図5の例では、筒状部513Bが、軸方向に傾斜することなく延びている。また、筒状部513Bの下端部は、ロータホルダ32Bの円筒部322Bの下端部より、下側に位置している。このようにすれば、筒状部513Bの径方向外側から、円筒部322Bの径方向内側へ、粉塵が舞い込むことを、抑制できる。特に、掃除機用の遠心ファンの場合、気流中に粉塵が含まれる可能性がある。図5の構造を採用すれば、当該粉塵が電機子23Bに付着することを、抑制できる。なお、粉塵は、遠心力により径方向外側に偏って流れる。このため、筒状部413とロータホルダ32Bとの間を流れる破線矢印75Bの気流には、粉塵が含まれにくい。
FIG. 5 is a partial longitudinal sectional view of a
また、図5の例では、複数の静翼516Bの下端部が、筒状部513Bの下端部より上側に位置する。このようにすれば、静翼516Bの下端部の高さが筒状部513Bの下端部の高さ以下である場合と比べて、静翼516Bの軸方向の長さが抑えられる。その結果、掃除機への遠心ファン1Bの取り付けの自由度を、向上させることができる。
In the example of FIG. 5, the lower ends of the plurality of
図6は、他の変形例に係る遠心ファン1Cの部分縦断面図である。図6の例では、回路基板24Cの下面と、取付板25Cの上面との間に、伝熱部材28Cが介在している。伝熱部材28Cには、例えば、空気より熱伝導率の高いサーマルテープ等の樹脂材料が使用される。このようにすれば、回路基板24Cにおいて発生した熱を、伝熱部材28Cおよび取付板25Cを介して、外部へ放出できる。特に、図6の例では、窓部515Cから径方向内側へ流れる破線矢印74Cの気流が、取付板25Cに当たる。これにより、取付板25Cの熱が、外部へ効率よく放出される。
FIG. 6 is a partial longitudinal sectional view of a
図7は、他の変形例に係る遠心ファン1Dの部分縦断面図である。図7の例では、回路基板24Dの表面の一部分が、絶縁性コーティング材29Dで覆われている。絶縁性コーティング剤29Dには、例えば、接着剤やポッティング剤等の樹脂材料が使用される。このようにすれば、回路基板24Dに気流を当て、かつ、回路基板24上の銅箔や電子部品に粉塵や水滴が付着することを、抑制できる。なお、絶縁性コーティング材29Dは、回路基板24Dの表面の全体を覆っていてもよい。
FIG. 7 is a partial longitudinal sectional view of a
また、遠心ファンの細部の形状については、本願の各図と相違していてもよい。例えば、インペラは、連結部材を介することなく、シャフトに直接的に固定されていてもよい。また、インペラは、ロータホルダを介してシャフトに固定されていてもよい。すなわち、インペラは、シャフトに直接または他の部材を介して、固定されていればよい。また、取付板は、上記の他の部材とは異なる部材を介して、軸受ハウジングに固定されていてもよい。 Moreover, about the detailed shape of a centrifugal fan, you may differ from each figure of this application. For example, the impeller may be directly fixed to the shaft without using a connecting member. Further, the impeller may be fixed to the shaft via the rotor holder. That is, the impeller may be fixed to the shaft directly or via another member. The mounting plate may be fixed to the bearing housing via a member different from the other members described above.
また、モータホルダの柱状部の数は、図3のように3本であってもよく、1〜2本または4本以上であってもよい。また、静翼および排気口の数も、図3の例とは異なる数であってもよい。排気口は、インペラより下方に位置し、板状部の少なくとも一部分を、軸方向に貫通していればよい。 Further, the number of columnar portions of the motor holder may be three as shown in FIG. 3, or may be 1 to 2 or 4 or more. Further, the number of the stationary blades and the exhaust ports may be different from the example of FIG. The exhaust port may be positioned below the impeller and penetrate at least a part of the plate-like portion in the axial direction.
また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。 Moreover, you may combine suitably each element which appeared in said embodiment and modification in the range which does not produce inconsistency.
本発明は、遠心ファンに利用できる。 The present invention can be used for a centrifugal fan.
1,1A,1B,1C,1D 遠心ファン
2,2A 静止部
3,3A 回転部
9,9A 中心軸
21,21A 軸受部材
22,22A 軸受ハウジング
23,23A 電機子
24,24A,24C,24D 回路基板
25,25A,25C 取付板
26 ケース部材
27 カバー部材
28C 伝熱部材
29D 絶縁性コーティング材
31,31A シャフト
32,32A,32B ロータホルダ
33,33A マグネット
34,34A インペラ
35 連結部材
41 ステータコア
42 インシュレータ
43 コイル
51,51A モータホルダ
52,52A 壁部
241 スイッチング素子
242 ランド部
273 吸気口
343 翼
511,511A 柱状部
512,512A 板状部
513,513B 筒状部
514,514A 排気口
515,515A 窓部
516,516B 静翼
517 流路
518 案内部
521,521A インペラ壁部
522,522A モータ壁部
1, 1A, 1B, 1C,
Claims (18)
前記静止部に対して回転可能に支持される回転部と、
を有し、
前記回転部は、
上下に延びる中心軸に沿って配置されたシャフトと、
磁極を備えたマグネットと、
前記マグネットを保持するロータホルダと、
前記ロータホルダより上側に位置し、前記シャフトに直接または他の部材を介して固定されたインペラと、
を有し、
前記静止部は、
前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材と、
前記軸受部材を保持する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングの径方向外側かつ前記マグネットの径方向内側に位置する電機子と、
前記電機子の下側に位置する回路基板と、
前記回路基板の下側に位置し、前記軸受ハウジングに直接または前記他の部材と異なる部材を介して固定された取付板と、
前記ロータホルダの径方向外側かつ前記インペラの下側に位置し、前記取付板に固定されたモータホルダと、
前記インペラおよび前記モータホルダを環状に囲む壁部と、
を有し、
前記インペラは、前記中心軸の周りに配置された複数の翼を有し、
前記壁部は、
前記インペラの径方向外側に位置し、前記インペラを環状に囲むインペラ壁部と、
前記モータホルダの径方向外側に位置し、前記モータホルダを環状に囲むモータ壁部と、
を有し、
前記モータホルダは、
前記ロータホルダおよび前記回路基板の径方向外側において、軸方向に延びる複数の柱状部と、
前記柱状部の上端部から、径方向外側へ広がる板状部と、
前記インペラより下方に位置し、前記板状部の少なくとも一部分を軸方向に貫通する排気口と、
前記取付板の上方かつ隣り合う柱状部の間を径方向に貫通する窓部と、
を有する遠心ファン。 A stationary part;
A rotating part supported rotatably with respect to the stationary part;
Have
The rotating part is
A shaft disposed along a central axis extending vertically;
A magnet with magnetic poles;
A rotor holder for holding the magnet;
An impeller located above the rotor holder and fixed to the shaft directly or via another member;
Have
The stationary part is
A bearing member for rotatably supporting the shaft;
A bearing housing for holding the bearing member;
An armature located radially outside the bearing housing and radially inside the magnet;
A circuit board located under the armature;
A mounting plate located below the circuit board and fixed to the bearing housing directly or via a member different from the other members;
A motor holder located on the radially outer side of the rotor holder and below the impeller, and fixed to the mounting plate;
A wall portion that annularly surrounds the impeller and the motor holder;
Have
The impeller has a plurality of wings disposed around the central axis;
The wall is
An impeller wall located on the radially outer side of the impeller and surrounding the impeller in an annular shape;
A motor wall that is located radially outside the motor holder and surrounds the motor holder in an annular shape;
Have
The motor holder is
A plurality of columnar portions extending in the axial direction on the outer side in the radial direction of the rotor holder and the circuit board,
A plate-like portion extending radially outward from the upper end of the columnar portion;
An exhaust port located below the impeller and penetrating at least a portion of the plate-like portion in the axial direction;
A window portion that penetrates radially between the columnar portions above and adjacent to the mounting plate;
Having a centrifugal fan.
前記モータホルダは、
前記板状部の内周部から下方へ向けて筒状に延びる筒状部
をさらに有し、
前記ロータホルダの外周面と、前記筒状部の内周面とが、間隙を介して径方向に対向している遠心ファン。 The centrifugal fan according to claim 1,
The motor holder is
It further has a tubular portion extending in a tubular shape downward from the inner peripheral portion of the plate-shaped portion,
A centrifugal fan in which an outer peripheral surface of the rotor holder and an inner peripheral surface of the cylindrical portion are opposed to each other in a radial direction with a gap therebetween.
前記筒状部の下端部は、前記回路基板の下面より、上側に位置する遠心ファン。 The centrifugal fan according to claim 2,
The lower end portion of the cylindrical portion is a centrifugal fan located above the lower surface of the circuit board.
前記筒状部の下端部は、前記回路基板の上面より、上側に位置する遠心ファン。 The centrifugal fan according to claim 3,
The lower end part of the said cylindrical part is a centrifugal fan located above the upper surface of the said circuit board.
前記回路基板の外端部は、前記ロータホルダの外周面より、径方向外側に位置する遠心ファン。 The centrifugal fan according to claim 4,
A centrifugal fan in which an outer end portion of the circuit board is located radially outward from an outer peripheral surface of the rotor holder.
前記筒状部の下端部は、前記ロータホルダの下端部より、下側に位置する遠心ファン。 The centrifugal fan according to any one of claims 2 to 5,
The lower end part of the cylindrical part is a centrifugal fan located below the lower end part of the rotor holder.
前記筒状部および前記柱状部の少なくとも一方が、下方へ向かうにつれて、径方向内側へ傾斜している遠心ファン。 The centrifugal fan according to any one of claims 2 to 6,
A centrifugal fan in which at least one of the cylindrical portion and the columnar portion is inclined radially inward as it goes downward.
前記静止部は、前記板状部の下面から下側へ向けて広がり、かつ、前記排気口から周方向および径方向内側へ向けて延びる複数の静翼をさらに有する遠心ファン。 The centrifugal fan according to claim 1,
The stationary fan further includes a plurality of stationary blades that extend downward from a lower surface of the plate-like portion and extend from the exhaust port toward a circumferential direction and a radially inner side.
前記モータホルダは、
前記板状部の内周部から下方へ向けて筒状に延びる筒状部
をさらに有し、
前記ロータホルダの外周面と、前記筒状部の内周面とが、間隙を介して径方向に対向し、
前記複数の静翼の下端部は、前記筒状部の下端部より上側に位置する遠心ファン。 The centrifugal fan according to claim 8,
The motor holder is
It further has a tubular portion extending in a tubular shape downward from the inner peripheral portion of the plate-shaped portion,
The outer peripheral surface of the rotor holder and the inner peripheral surface of the cylindrical portion are opposed to each other in the radial direction through a gap,
A centrifugal fan in which lower end parts of the plurality of stationary blades are located above the lower end part of the cylindrical part.
前記モータホルダは、
前記板状部の内周部から下方へ向けて筒状に延びる筒状部
をさらに有し、
前記ロータホルダの外周面と、前記筒状部の内周面とが、間隙を介して径方向に対向し、
前記複数の静翼の径方向外側の端部は、前記モータ壁部に繋がり、
前記複数の静翼の径方向内側の端部は、前記柱状部および前記筒状部の少なくとも一方と、繋がっている遠心ファン。 The centrifugal fan according to claim 8,
The motor holder is
It further has a tubular portion extending in a tubular shape downward from the inner peripheral portion of the plate-shaped portion,
The outer peripheral surface of the rotor holder and the inner peripheral surface of the cylindrical portion are opposed to each other in the radial direction through a gap,
The radially outer ends of the plurality of stationary blades are connected to the motor wall,
A centrifugal fan in which the radially inner ends of the plurality of stationary blades are connected to at least one of the columnar part and the cylindrical part.
前記複数の静翼は、前記排気口の縁の一部を構成するとともに、周方向へ向かうにつれて高さが下がるスパイラル状の案内部をさらに有する遠心ファン。 The centrifugal fan according to any one of claims 8 to 10,
The plurality of stationary blades constitute a part of an edge of the exhaust port, and further include a spiral guide portion whose height decreases in the circumferential direction.
前記回路基板の下面と、前記取付板の上面とが、隙間を介して軸方向に対向し、
前記回路基板の下面に、電子部品が配置されている遠心ファン。 The centrifugal fan according to any one of claims 1 to 11,
The lower surface of the circuit board and the upper surface of the mounting plate are opposed to each other in the axial direction through a gap,
A centrifugal fan in which electronic components are disposed on a lower surface of the circuit board.
前記回路基板の下面と、前記取付板の上面との間に、空気より熱伝導率の高い伝熱部材が介在している遠心ファン。 The centrifugal fan according to claim 12,
A centrifugal fan in which a heat transfer member having a higher thermal conductivity than air is interposed between a lower surface of the circuit board and an upper surface of the mounting plate.
前記電機子および前記取付板が、いずれも、前記軸受ハウジングに直接的に固定されている遠心ファン。 The centrifugal fan according to any one of claims 1 to 13,
The centrifugal fan in which the armature and the mounting plate are both directly fixed to the bearing housing.
前記軸受ハウジングおよび前記取付板は、それぞれ金属製であり、
前記電機子は、樹脂製のインシュレータを有し、
前記回路基板が、前記インシュレータに固定されている遠心ファン。 The centrifugal fan according to any one of claims 1 to 14,
The bearing housing and the mounting plate are each made of metal,
The armature has a resin insulator,
A centrifugal fan in which the circuit board is fixed to the insulator.
前記回路基板の表面の少なくとも一部分が、絶縁性コーティング材で覆われている遠心ファン。 The centrifugal fan according to any one of claims 1 to 15,
A centrifugal fan in which at least a part of a surface of the circuit board is covered with an insulating coating material.
前記回路基板は、スイッチング素子を有し、
前記スイッチング素子と、前記柱状部とが、互いに異なる周方向位置に配置されている遠心ファン。 The centrifugal fan according to any one of claims 1 to 16,
The circuit board has a switching element,
The centrifugal fan in which the switching element and the columnar part are arranged at different circumferential positions.
前記回路基板は、前記コイルから延びる導線が接続されるランド部をさらに有し、
前記スイッチング素子は、前記回路基板の下面に配置され、
前記ランド部は、前記回路基板の上面に配置され、
前記スイッチング素子と前記ランド部とが、軸方向に重なっている遠心ファン。 The centrifugal fan according to claim 17,
The circuit board further includes a land portion to which a conductive wire extending from the coil is connected,
The switching element is disposed on a lower surface of the circuit board;
The land portion is disposed on the upper surface of the circuit board,
A centrifugal fan in which the switching element and the land portion overlap in the axial direction.
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