JP2016156365A - 遠心ファン - Google Patents

Abstract

【課題】 ロータヨークとインペラとの結合強度を十分に得られ、薄型化を図った遠心ファンを提供する。
【解決手段】 遠心ファン１において、ロータ１ａは環状のフランジ４を備えたロータヨーク３と、ロータヨーク３の内周面に装着されたロータマグネット５と、ロータヨーク３に結合したシャフト２からなり、インペラ１０は吸込み口を形成した環状のシュラウド１１と、主板１２と、環状のシュラウド１１と主板１２の間に配置された複数の羽根１３からなり、環状のフランジ４は中央に開口を備え、開口の周縁から径方向に延在する環状の平面を有するフランジ部４ａと、径方向と直交する軸方向に延在する円筒部４ｂを備え、フランジ部４ａに複数の貫通孔４ｃを形成し、主板１２の下面に形成された複数のピン１４のそれぞれを、環状のフランジ４に形成された複数の貫通孔４ｃに挿通させて複数のピン１４の先端を潰して、インペラ１０とロータヨーク３とを結合させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、遠心ファンに関する。

家電機器、ＯＡ機器、産業機器の冷却、換気、空調や、車両用の空調、送風などに広く用いられている送風機として、遠心ファンが知られている。従来の遠心ファンとして、ケーシングが上ケーシングと下ケーシングとからなり、上ケーシングと下ケーシングの間に羽根車を収納し、この羽根車の回転に伴って吸い込み口から吸入した空気を上ケーシングと下ケーシングの間の側面に形成された吹き出し口から外方に向けて排出する遠心ファンが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図１は従来構造における遠心ファンを示した断面図である。図１に示す特許文献１に記載された遠心ファン２００は、モータ１６０のロータヨーク１６３の外周に羽根車１３０のハブ１４１を装着した構成で、ロータの高さを遠心ファン２００の上下方向の高さＨの１／２以下とすることで薄型化を図った構造となっている。これによってロータと羽根車１３０のハブ１４１は吸込み口１３３の方向に突出しないため、モータ１６０の回転に伴って回転する羽根車１３０によって空気吸込み口１３３から吸い込まれた空気がロータヨーク１６３及びハブ１４１に衝突せず、空気の流れを阻害することなく、羽根１５１の間に案内される。この結果、騒音の発生を抑制することができる。

特開２０１４− １５８４９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の遠心ファン２００は、一般に羽根車１３０のハブ１４１の内周にロータヨーク１６３を圧入して装着が行われるが、羽根車１３０は高速で回転するため、圧入では十分な結合強度が得られないという問題がある。さらに遠心ファンの薄型化の要求に対して、モータ１６０の薄型化を図る必要があるが、回路基板１６９に実装された電子部品が羽根車のハブ１４１の下面に衝突してしまう問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みて行われたものであり、ロータヨークとインペラ（特許文献１の羽根車に相当）との結合強度を十分に得られると共に、さらなる薄型化を図った遠心ファンを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、（１）本発明は、モータのロータにインペラを装着した遠心ファンであって、前記ロータは環状のフランジを備えたロータヨークと、該ロータヨークの内周面に装着されたロータマグネットと、前記ロータヨークに結合したシャフトからなり、前記インペラは吸込み口を形成した環状のシュラウドと、主板と、前記環状のシュラウドと前記主板の間に配置された複数の羽根からなり、前記ロータヨークは前記吸込み口に膨出するボス部から連接して軸方向に延在する円筒部と、該円筒部の下端面が軸方向最下端であって、それよりも上方の位置で前記円筒部の外周面から径方向に延在する環状の平面を有するフランジ部を備え、前記フランジ部に前記複数の貫通孔を形成し、前記主板の下面に形成された複数のピンのそれぞれを、前記環状のフランジに形成された前記複数の貫通孔に挿通させて前記複数のピンの先端を潰して、前記インペラと前記ロータヨークとを結合させている。

（２）本発明は、モータのロータにインペラを装着した遠心ファンであって、前記ロータは、軸方向に延在する円筒状のバックヨークと外周縁から前記軸方向と直交する径方向に延在する環状のフランジ部とを備えたロータヨークと、前記円筒状のバックヨークの内周面に装着されたロータマグネットと、前記ロータヨークに結合したシャフトからなり、前記円筒状のバックヨークは前記ロータヨークの内周面に溶接にて結合したものであって、前記インペラは吸込み口を形成した環状のシュラウドと、主板と、前記環状のシュラウドと前記主板の間に配置された複数の羽根からなり、前記主板の下面に形成された複数のピンのそれぞれを、前記環状のフランジ部に形成された複数の貫通孔に挿通させて前記複数のピンの先端を潰して、前記インペラと前記ロータヨークとを結合させている。

（３）上記（２）において、前記円筒状のバックヨークの内周面には１列以上の環状の溝が形成されている。

（４）上記（２）又は（３）において、前記円筒状のバックヨークの外周面には複数列の突起が形成されている。
（５）上記（１）において、前記環状のフランジは中央に開口を備え、該開口の周縁から径方向に延在する環状の平面を有するフランジ部と、前記径方向と直交する軸方向に延在する円筒部を備え、前記開口に前記ロータヨークの円筒部を嵌着し、前記フランジの円筒部と前記ロータヨークの円筒部の外周面が溶接されている。
（６）上記（１）において、前記ロータヨークの前記円筒部は折返し曲げ加工にて形成されている。

本発明によれば、ロータヨークとインペラとの結合強度を十分に得られると共に、さらなる薄型化を図った遠心ファンを提供できる。

従来構造における遠心ファンを示した断面図である。 本発明の第１実施形態におけるロータにインペラを装着した状態を示した断面図である。 図２におけるインペラとロータに分解した図である。 図３におけるロータの構成を説明した斜視図である。 本発明の実施形態の変形例におけるロータの構成を説明した断面図である。 本発明の第２実施形態におけるロータにインペラを装着した状態を示した断面図である。 図６におけるロータヨークとバックヨークに分解した図である。 図６におけるインペラとロータに分解した図である。 本発明の第２実施形態の変形例におけるロータの構成を説明した図である。 本発明の第３実施形態におけるロータにインペラを装着した状態を示した断面図である。 図１０におけるロータヨークの斜視図である。 図１１におけるロータヨークの他の実施形態を示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

図２は、本発明の第１実施形態におけるロータにインペラを装着した状態を示した断面図である。図３は図２におけるインペラとロータに分解した図である。図４は図３におけるロータの構成を説明した斜視図である。図５は本発明の第１実施形態の変形例におけるロータの構成を説明した断面図である。本発明の第１実施形態に係る遠心ファン１について、図２〜図５を参照して説明する。

図２に示すように、ロータ１ａのロータヨーク３にインペラ１０が装着されている。
ロータ１ａは、金属材からなるシャフト２と、軟磁性材（例えば、鉄板）の金属材からなるカップ状のロータヨーク３と、金属材からなる円環状のフランジプレート４（フランジ）と、ロータマグネット５から構成されている。

ロータヨーク３は、例えば、切削加工にて所定の形状に加工し、中央に形成し吸込み口に膨出するボス部３ａの下面には円環溝３ｃが形成されている。この円環溝３ｃには、図示しないスプリングコイルが配置される。このスプリングコイルはシャフト２を回転可能に支持する軸受（不図示）に予圧を付勢するためのものである。そして、ボス部３ａにシャフト２を圧入する。

なお、ロータヨーク３は切削加工にて形成しているが、例えば、図２に示すロータヨーク３のボス部３ａを、図５に示すように大径部と小径部を有する形状のボス部７（例えば、材質は真鍮）で形成し、プレス加工で形成したロータヨーク３の中央の開口にボス部７の小径部を嵌め込んで大径部の面上に載置し、ボス部３ａの小径部の外周縁の一部をかしめて両部材を結合させる構成であってもよい。この構成によれば、ロータヨーク３を切削加工で形成する構成に比べて加工費用を低減することができる。円環溝８は図２に示す円環溝３ｃと同じ機能を有する。

次に、円環状のフランジプレート４の軸方向の開口に直交してロータヨーク３の円筒部３ｂを嵌着し、その後、両者を抵抗溶接、またはレーザー溶接にて溶接して一体に形成する。円筒部３ｂはボス部３ａから連接して軸方向に延在している。円環状のフランジプレート４は円筒部４ｂと、円筒部４ｂの一方端には径方向に延在する円板状のフランジ部４ａを有する。フランジ部４ａは、円筒部３ｂの下端面が軸方向最下端であって、それよりも上方の位置で円筒部３ｂの外周面から径方向に延在する環状の平面を有する。このフランジ部４ａには周方向に等ピッチで複数の貫通孔４ｃが形成されている（図では周方向に均等に９個の貫通孔を形成している）。フランジプレート４は溶接できる金属材であれば特に材質を問わないが、ロータヨーク３と同じ材料にて構成することが好適である。

そして、ロータヨーク３の内周面にロータマグネット５を接着剤にて固着する。ロータマグネット５は円環状であっても、シート状ラバーマグネットであっても構わない。シート状ラバーマグネットの場合、カーリングしてロータヨーク３の内周面に圧入し、接着剤にて固着する。

ロータヨーク３へのインペラ１０の装着について説明する。インペラ１０は合成樹脂製で形成されており、環状のシュラウド１１と、主板１２と、環状のシュラウド１１と主板１２の間に配置された複数の羽根１３から構成されている。インペラ１０は、例えば、環状のシュラウド１１と羽根１３は一体成形で形成されており、各羽根１３の下面を主板１２とを、例えば、超音波溶着にて結合させている。

羽根１３は全て同じ形状で形成されており、回転方向に対して後向き羽根となるターボ型を構成している。主板１２の一方の面（下面となる面）には複数のピン１４が突設している。このピン１４は主板１２と一体成形にて形成され、円環状のフランジプレート４のフランジ部４ａの貫通孔４ｃと同じピッチで形成されている。環状のシュラウド１１の中央に形成された開口１１ａが空気吸込み口となる。

主板１２に一体成形にて形成されたピン１４をフランジプレート４のフランジ部４ａの貫通孔４ｃにそれぞれ挿通させ、インペラ１０をフランジ部４ａに載置し、貫通孔４ｃから突出したピン１４の先端を、図２に示すように熱で潰す（熱かしめ）ことによって、フランジプレート４にインペラ１０が装着される。図では周方向に均等に９個のピン１４が形成されている。

なお、インペラ１０を装着する際、ロータヨーク３と主板１２との境に段差が生じないように設定されている。このため、ロータヨーク３の曲面と、インペラ１０の主板１２の面とが連続する平面となっており、開口１１ａから吸い込まれた空気がスムーズに羽根１３の間に案内されるようになっている。

インペラ１０の主板１２は内周側から外周側に向けて傾斜面を形成しており、フランジプレート４のフランジ部４ａに載置する面と、外周側では軸方向において主板１２の下面側に空間１５が形成されている。このため、回路基板（不図示）に実装された電子部品（不図示）はこの空間１５が逃げ部となってインペラ１０と衝突することが回避される。

上述の通り、インペラの装着について説明したが、このインペラは、例えば、図１で説明したような遠心ファンに用いることができる。モータも同様に流用できる。なお、図１の遠心ファンのインペラは、主板を備えていないが、本実施のインペラを使用する場合、インペラは主板を備えた構成となっている。

本発明の第１実施形態によれば、回路基板に実装した電子部品がインペラの下面と接触することなく、両者間の隙間を確保でき、ロータヨークとインペラとの結合強度を十分に得ることができ、より薄型の遠心ファンを提供することができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態におけるロータのロータヨークにインペラを装着した状態を示した断面図である。図７は、図６におけるロータヨークとバックヨークに分解した図である。図８は、図６におけるインペラとロータに分解した図である。図９は、本発明の第２実施形態の変形例におけるロータの構成を説明した図である。本願発明の遠心ファン５０について、図６〜図９を参照して説明する。

図６に示すように、ロータ１０１のロータヨーク１０３にインペラ１１０が装着されている。ロータ１０１は、金属材からなるシャフト１０２と、軟磁性材（例えば、鉄板）の金属材からなるカップ状のロータヨーク１０３と、金属材からなる円環状のバックヨーク１０４と、ロータマグネット１０５から構成されている。

ロータヨーク１０３は、例えば、切削加工にて所定の形状に加工する。中央に形成したボス部１０３ａの下面には円環溝１０３ｂが形成されている。この円環溝１０３ｂには、図示しないスプリングコイルが配置される。このスプリングコイルはシャフト１０２を回転可能に支持する軸受（不図示）に予圧を付勢するためのものである。そして、ボス部１０３ａにシャフト１０２を圧入する。カップ状のロータヨーク１０３の段部の外周縁には径方向に延在した円環状のフランジ部１０３ｃを有している。このフランジ部１０３ｃには周方向に等ピッチで複数の貫通孔１０３ｄが形成されている。ロータヨーク１０３は抵抗溶接できる金属材であれば特に材質を問わないが、バックヨーク１０４と同じ材料が好適である。

なお、ロータヨーク１０３は切削加工しているが、例えば、図９に示すように、ロータヨーク１０３を、大径部と小径部を有する形状のボス部１０７（例えば、真鍮）に形成し、プレス加工で形成したロータヨーク１０３の中央の開口にボス部１０７の小径部を嵌め込んで大径部の面上に載置し、ボス部１０７の小径部の外周縁の一部をかしめて両部材を結合させる構成であってもよい。この構成によれば、ロータヨークを切削加工で形成する構成に比べて加工費用を低減することができる。円環溝１０７ａは前述の円環溝１０３ｂと同じ作用を有する。

次に、ロータヨーク１０３の内周面には円筒状のバックヨーク１０４を備えている。磁路を形成するバックヨーク１０４をロータヨーク１０３の段部の内周面に嵌合させ、両者を抵抗溶接にて溶接して一体に形成している。バックヨーク１０４の軸方向の一方端面には複数の突起１０４ａが形成されており、バックヨーク１０４を嵌合させた際、複数の突起１０４ａがロータヨーク１０３に当接し、抵抗溶接時にこの複数の突起１０４ａの箇所が溶融して結合される。バックヨーク１０４の内周面には、周方向に複数列の環状溝１０４ｂが形成されている。この環状溝１０４ｂは後述するロータマグネット１０５を接着剤にて固着する際、接着剤溜りとして作用する。なお、環状溝１０４ｂは、１列以上、形成されていればよい。

また、バックヨーク１０４の外周面には複数列の環状突起１０４ｃが形成されている。この環状突起１０４ｃはバックヨーク１０４をロータヨーク１０３の内周面に嵌合する際、適切な嵌合状態を得るためのものである。環状突起１０４ｃは周方向に形成されているが、軸方向に延伸した突起を外周面に複数列、形成した構成であっても勿論よい。

そして、バックヨーク１０４の内周面にロータマグネット１０５を接着剤にて固着する。ロータマグネット１０５はリング状であっても、シート状ラバーマグネットであっても構わない。シート状ラバーマグネットの場合、カーリングしてバックヨーク１０４の内周面に圧入し、接着剤にて固着する。バックヨーク１０４の内周面の周方向に形成された複数列の環状溝１０４ｂは接着剤溜まりとして機能する。

ロータヨーク１０３へのインペラ１１０の装着について説明する。インペラ１１０は合成樹脂で形成されており、環状のシュラウド１１１と、主板１１２と、環状のシュラウド１１１と主板１１２との間に配置された複数の羽根１１３から構成されている。インペラ１１０は、例えば、環状のシュラウド１１１と羽根１１３は一体成形で形成されており、各羽根１１３の下面を主板１１２と、例えば、超音波溶着にて結合させている。

羽根１１３は全て同じ形状で形成されており、回転方向に対して後向き羽根となるターボ型を構成している。主板１１２の一方の面（下面となる面）には複数のピン１１４が突設している。このピン１１４は主板１１２と一体成形にて形成され、ロータヨーク１０３のフランジ部１０３ｃの貫通孔１０３ｄと同じ数で、同ピッチで形成されている。環状のシュラウド１１１の中央に形成された開口１１１ａが空気吸込み口となる。

主板１１２に形成されたピン１１４をロータヨーク１０３のフランジ部１０３ｃの貫通孔１０３ｄにそれぞれ挿通させ、インペラ１１０をフランジ部１０３ｃに載置し、貫通孔１０３ｄから突出したピン１１４の先端を熱で潰す（熱かしめ）ことによって、フランジ部１０３ｃにインペラ１１０が装着される。
なお、インペラ１１０を装着する際、ロータヨーク１０３と主板１１２との境に段差が生じないように設定されている。このため、ロータヨーク１０３の斜面の曲面と、インペラ１１０の主板１１２の面とが連続する面となっており、開口１１１ａから吸い込まれた空気がスムーズに羽根１１３の間に案内されるようになっている。

インペラ１１０の主板１１２は内周側から外周側に向けて傾斜面を形成しており、軸方向において、主板１１２の下面側に空間１１５が形成されている。このため、回路基板（不図示）に実装された電子部品（不図示）はこの空間１１５が逃げ部となってインペラ１１０と衝突することが回避される。

上述の通り、インペラの装着について説明したが、このインペラ１１０は、例えば、図１のような遠心ファンに用いることができる。モータも同様に流用できる。なお、図１の遠心ファンのインペラは、主板を備えていないが、本実施のインペラを使用する場合、主板を備えた構成となっている。

本発明の第２実施形態によれば、回路基板に実装した電子部品がインペラの下面と接触することなく、両者間の隙間を確保でき、ロータヨークとインペラとの結合強度を十分に得ることができ、より薄型の遠心ファンを提供することができる。また、バックヨークの内周面の周方向に形成された複数列の環状溝は接着剤溜まりとして機能するため、接着力を維持できる。さらに、バックヨークの外周面に形成された複数列の突起によってバックヨークをロータヨークの内周面に嵌合する際、適切な嵌合状態を得ることができる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第３実施形態におけるロータにインペラを装着した状態を示した断面図である。図１１は、図１０におけるロータヨークの斜視図である。図１２は、図１１におけるロータヨークの他の実施形態を示す斜視図である。本願発明の遠心ファン７０について、図１０〜図１２を参照して説明する。なお、インペラは図２に示すインペラ１０と同じであるため、同じ部材には同じ引用符号を用いて説明する。

図１０に示すように、ロータ２０１のロータヨーク２０３にインペラ２１０が装着されている。 ロータ２０１は、金属材からなるシャフト２０２と、シャフト２０２が圧入されたボス部２０４と、軟磁性材（例えば、鉄板）の金属材からなるカップ状のロータヨーク２０３と、ロータヨーク２０３の内周面に固着されたロータマグネット２０５から構成されている。

ロータヨーク２０３は、プレス加工で所定の形状に形成し、中央の開口２０３ａにボス部２０４を嵌め込み、ボス部２０４の一部をかしめて固着している。また、折返し曲げ加工にて円筒部２０３ｂを形成し、折返し曲げ加工と共に、径方向に延在するフランジ部２０３ｃも形成し、フランジ部２０３ｃには複数の貫通孔２０３ｄが周方向に均等に形成されている。

そして、折返し曲げ加工にて形成した円筒部２０３ｂの内周面にロータマグネット２０５を接着剤にて固着する。ロータマグネット２０５は円環状であっても、シート状ラバーマグネットであっても構わない。シート状ラバーマグネットの場合、カーリングしてロータヨーク２０３の内周面に圧入し、接着剤にて固着する。

なお、フランジ部２０３ｃは全周にわたって形成しているが、例えば、図１２に示すように、ロータヨーク３０３は折返し曲げ加工にて円筒部３０３ｂを形成し、折返し曲げ加工と共に、径方向に延在するフランジ部３０３ｃは、周方向において、等しい角度ピッチで複数のフランジ部３０３ｃを形成した構成であってもよい。この構成によれば、プレス加工で図１１に示すようなフランジ部２０３ｃを全周にわたって形成する構成に比べて、プレス加工でのフランジ部の形成が容易となる。各フランジ部には貫通孔３０３ｄが形成されている。

ロータヨーク２０３、及びロータヨーク３０３へのインペラ２１０の装着については、インペラ２１０は本発明の第１実施形態におけるインペラ１０と同じであるため、その説明は省略する。

本発明の第３実施形態によれば、回路基板に実装した電子部品がインペラの下面と接触することなく、両者間の隙間を確保でき、ロータヨークとインペラとの結合強度を十分に得ることができ、より薄型の遠心ファンを提供することができる。また、ロータヨークに別部材を用いることなく、円筒部とフランジ部を同時に形成することができるため、部品点数を削減することができる。

以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１、５０、７０ 遠心ファン
１ａ、１０１、２０１ ロータ
２、１０２、２０２ シャフト
３、１０３、２０３、３０３ ロータヨーク
３ａ、１０３ａ、２０４ ボス部
４ フランジプレート（フランジ）
４ａ、２０３ｃ、３０３ｃ フランジ部
４ｂ、２０３ｂ 円筒部
４ｃ、１０３ｄ、２０３ｄ 貫通孔
５、１０５、２０５ ロータマグネット
１０、１１０、２１０ インペラ
１１、１１１ シュラウド
１２、１１２ 主板
１３、１１３ 羽根
１４、１１４ ピン
１０４ バックヨーク
１０４ａ 突起
１０７ａ 円環溝
２０３ａ 開口

Claims (6)

1. モータのロータにインペラを装着した遠心ファンであって、
   前記ロータは環状のフランジを備えたロータヨークと、該ロータヨークの内周面に装着されたロータマグネットと、前記ロータヨークに結合したシャフトからなり、
   前記インペラは吸込み口を形成した環状のシュラウドと、主板と、前記環状のシュラウドと前記主板の間に配置された複数の羽根からなり、
   前記ロータヨークは前記吸込み口に膨出するボス部から連接して軸方向に延在する円筒部と、該円筒部の下端面が軸方向最下端であって、それよりも上方の位置で前記円筒部の外周面から径方向に延在する環状の平面を有するフランジ部を備え、
   前記フランジ部に前記複数の貫通孔を形成し、
   前記主板の下面に形成された複数のピンのそれぞれを、前記環状のフランジに形成された前記複数の貫通孔に挿通させて前記複数のピンの先端を潰して、前記インペラと前記ロータヨークとを結合させたことを特徴とする遠心ファン。
2. モータのロータにインペラを装着した遠心ファンであって、
   前記ロータは、軸方向に延在する円筒状のバックヨークと外周縁から前記軸方向と直交する径方向に延在する環状のフランジ部とを備えたロータヨークと、前記円筒状のバックヨークの内周面に装着されたロータマグネットと、前記ロータヨークに結合したシャフトからなり、
   前記円筒状のバックヨークは前記ロータヨークの内周面に溶接にて結合したものであって、
   前記インペラは吸込み口を形成した環状のシュラウドと、主板と、前記環状のシュラウドと前記主板の間に配置された複数の羽根からなり、
   前記主板の下面に形成された複数のピンのそれぞれを、前記環状のフランジ部に形成された複数の貫通孔に挿通させて前記複数のピンの先端を潰して、前記インペラと前記ロータヨークとを結合させたことを特徴とする遠心ファン。
3. 前記円筒状のバックヨークの内周面には１列以上の環状の溝が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の遠心ファン。
4. 前記円筒状のバックヨークの外周面には複数列の突起が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の遠心ファン。
5. 前記環状のフランジは中央に開口を備え、該開口の周縁から径方向に延在する環状の平面を有するフランジ部と、前記径方向と直交する軸方向に延在する円筒部を備え、前記開口に前記ロータヨークの円筒部を嵌着し、前記フランジの円筒部と前記ロータヨークの円筒部の外周面が溶接されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心ファン。
6. 前記ロータヨークの前記円筒部は折返し曲げ加工にて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心ファン。

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