JP2016188587A - 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ると共に薄型化を図る。【解決手段】主板１２を備えたインペラ１０と、複数のフランジ部２ｂおよび複数の係合爪２ｄを備えた環状のロータヨーク２とを備え、主板１２の中央にはハブ１２ａが形成され、主板１２の周縁とハブ１２との間には傾斜面８が形成され、傾斜面８の下側には空間１５が形成され、この空間１５に回路基板上に実装された電子部品の一部が収納され、複数のフランジ部２ｂには貫通穴が形成され、この貫通穴に主板１２の下面に形成されたピン１４が挿通され、ピン１４の先端が潰されることでインペラ１０とロータヨーク２とが結合され、ロータヨーク２にロータマグネット３が保持され、ロータマグネット３は、係合爪２ｄと同数またはそれ以上の凹部３ａが形成され、凹部３ａに係合爪２ｄが係合している。【選択図】図１

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７に示す特許文献１に記載された遠心ファン１００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１００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１００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、インペラ（特許文献１の羽根車に相当）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ハブ１４１の下面に衝突する問題がある。

本発明は上述のような課題に鑑み、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。

請求項１に記載の発明は、環状シュラウド、主板、および前記環状シュラウドと前記主板との間に配置された羽根を備えたインペラと、中空の円筒部、前記円筒部の上端周縁から放射状で径外方に延在し平面を有する複数のフランジ部、および前記円筒部の下端周縁から径内方に延在し複数の係合爪を備えた環状のロータヨークとを備え、前記主板の中央にはハブが形成され、前記主板の周縁と前記ハブとの間には傾斜面が形成され、前記傾斜面の下側には空間が形成され、この空間に回路基板上に実装された電子部品の一部が収納され、前記複数のフランジ部には貫通穴が形成され、前記インペラの前記主板の下面に形成されたピンが前記貫通孔に挿通され、前記ピンの先端が潰されることで前記インペラと前記ロータヨークとが結合され、前記ロータヨークの前記円筒部の内周面に環状のロータマグネットが保持され、前記ロータマグネットは、軸方向下端面に前記ロータヨークの前記係合爪と同数またはそれ以上の凹部が形成され、前記ロータマグネットの前記凹部に前記ロータヨークの前記係合爪が係合していることを特徴とする遠心ファンである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記環状のロータヨークに形成された前記係合爪は、前記円筒部の下端周縁から径内方に延在し、その途中から軸方向上方に折れ曲がって伸長しており、前記ロータマグネットは、前記係合爪と係合する前記凹部が、軸方向下端面と内周面に形成されており、前記ロータマグネットは前記ロータヨークの前記円筒部と前記係合爪の間に配設されていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記ロータマグネットの前記凹部に前記ロータヨークの前記係合爪が係合することで、前記ロータマグネットの前記ロータヨークからの脱落が防止されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記複数のフランジ部と前記ロータマグネットが軸方向で重なる位置関係にあることを特徴とする。

本発明によれば、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が得られる。

実施形態におけるバックヨークにインペラを装着した状態を示す斜視図である。 図１の分解図である。 図１におけるバックヨークの斜視図である。 他の実施形態におけるバックヨークにインペラを装着した状態を示す斜視図である。 図４におけるバックヨークの斜視図である。 図４におけるロータマグネットの斜視図である。 従来構造における遠心ファンの断面図である。

本願発明の遠心ファンについて、図を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
図１に、インペラを装着した遠心ファン１が示されている。図２に、図１の構造を分解した状態が示されている。遠心ファン１は、インペラ１０を備えている。インペラ１０は、合成樹脂で形成されており、環状のシュラウド１１、主板１２、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。例えば、インペラ１０は、環状のシュラウド１１と羽根１３とが一体成形で形成され、主板１２が別部材であり、各羽根１３の下面と主板１２とが、超音波溶着にて結合した構造を有している。

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。環状のシュラウド１１の中央には開口１１ａが形成されており、この開口１１ａが空気吸込口となる。主板１２の中央部には開口１１ａに向かって突出したハブ１２ａが形成されている。ハブ１２ａの中央には、円筒状のボス部１２ｂが形成され、円筒状のボス部１２ｂの開口には金属製（例えば、真鍮）のブッシュ４が装着されている。また、ブッシュ４にシャフト５が圧入されている。

シャフト５は、図示省略したモータの回転軸である。図示省略したモータが回転することで、その駆動力がシャフト５からインペラ１０に伝わり、インペラ１０が回転する。インペラ１０が回転すると、羽根１３の機能により、開口１１ａから吸い込まれた空気がシュラウド１１と主板１２の間から径方向外側に向けて吹き出される。

主板１２には、ロータマグネット３のバックヨークとなるロータヨーク２が固定され、ロータヨーク２の内側にロータマグネット３が保持されている。図３には、ロータクヨーク２が示されている。ロータヨーク２は、略円筒状であり、鉄材などの軟磁性材から構成されている。ロータヨーク２は、円筒部２ａの軸方向一方端側に径外方に放射状に延在する複数のフランジ部２ｂが周方向に等しい角度ピッチで形成され、各フランジ部２ｂには貫通穴２ｃが形成されている（本実施例では、９個のフランジ部２ｂを形成）。

また、円筒部２ａの軸方向他方端側には径内方に放射状に突出する複数の係合爪２ｄが周方向に等しい角度ピッチで配置されている（本実施例では、４個の係合爪２ｄを形成）。フランジ部２ｂと係合爪２ｄはプレス加工にてそれぞれ径外方及び径内方に折り曲げられている。フランジ部２ｂは、円筒部２ａの周方向全周にわたって形成する構成に比べて部分的に形成しているため、フランジ部２ｂの平面度の精度を得やすい。

ロータヨーク２の内周面にロータマグネット３が接着剤により固定されている。ロータマグネット３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２の内周面に圧入し、固着する。

ロータマグネット３の下端面には、ロータマグネット３の最下端面よりも凹んだ凹部３ａ（図１において、最下端面よりも軸方向上側に窪んだ箇所）が係合爪２ｄと同数で、周方向に等しい角度ピッチで形成されており、各係合爪２ｄがこの凹部３ａにそれぞれ係合する。この係合は、ロータヨーク２からロータマグネット３の脱落防止構造として機能する。ロータマグネット３の下端面に形成された凹部３ａは、ロータマグネット３のＳ極、Ｎ極に着磁された磁極の境に形成されている。

主板１２の後述する傾斜面８とハブ１２ａとの間の下面には複数のピン１４が突設されている。ピン１４は主板１２と一体成形にて形成されている。この複数のピン１４のぞれぞれは、上述した複数のフランジ部２ｂに形成された貫通穴２ｃに挿通される。従って、ピン１４と貫通穴２ｃは周方向に同じ角度ピッチで同数形成されている。

複数のピン１４のそれぞれを複数のフランジ部２ｂに形成された貫通穴２ｃに挿通し、その状態が固定化されることで、インペラ１０とロータマグネット３が保持したロータヨーク２とが結合している。すなわち、主板１２の下面に一体成形にて形成された複数のピン１４は、フランジ部２ｂの貫通穴２ｃにそれぞれ挿通され、インペラ１０をロータヨーク２のフランジ部２ｂに載置した状態とされ、その状態で、貫通穴２ｃから突出したピン１４の先端を、加熱して潰す（熱かしめ）ことで（図１参照）、ロータマグネット３を固着したロータヨーク２にインペラ１０が固定される。ここで、ロータヨーク２にインペラ１０が固定された状態において、複数のフランジ部２ｂとロータマグネット３は、軸方向で重なっている。

インペラ１０の主板１２は内周側（ハブ１２ａ）から外周側に向けて傾斜面８を形成しており、傾斜面８の下側に空間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の主板１２との衝突が回避される。また、傾斜面８とロータマグネット３とは軸方向で重なっており、軸方向における寸法が抑えられている。

上述の説明では、インペラ１０の構造について説明したが、このインペラは、例えば、特許文献１に記載された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、特許文献１の遠心ファンのインペラ（羽根車１３０に相当）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る。

（優位性）
ロータヨーク２のフランジ部２ｂは、径方向に延在しており、このフランジ部２ｂの貫通穴２ｃにピン１４挿通し、その先端を潰すことで、ロータヨーク２と主板１２とを結合している。この構造は、軸方向の寸法を抑えることができ、且つ、インペラ１０とロータヨーク２との結合強度を高くできる

また、インペラ１０の主板１２は内周側（ハブ１２ａ）から外周側に向けて傾斜面８を形成しており、傾斜面８の下側に空間１５が形成されている。この空間１５が回路基板（不図示）に実装された電子部品（不図示）の逃げ部となることで、軸方向の寸法を抑えつつ、つまり薄型化を追求しつつ、電子部品と主板１２との干渉が防止される。

また、複数あるフランジ部２ｂとロータマグネット３が軸方向で重なる位置関係になるようにすることで、ロータヨーク２とインペラ１０との結合を行う構造が薄型化の阻害要因とならない。

＜第２の実施形態＞
図４に、他の実施例のインペラ１０を装着した遠心ファン５０を示す。実施例１との相違は、ロータヨーク６０とロータマグネット７０の部分である。なお、インペラ１０は実施例１と同じであるため、その説明は省略する。図５は、図４に示すロータヨーク６０の斜視図、図６は図４に示すロータマグネット７０の斜視図である。

円筒状のロータヨーク６０は鉄材などの軟磁性材からなり、円筒部６０ａの軸方向一方端側には径外方に放射状に延在する複数のフランジ部６０ｂが周方向に等しい角度ピッチで形成され、各フランジ部６０ｂには貫通穴６０ｃが形成されている（本実施例では、９個のフランジ部６０ｂを形成）。この貫通穴６０ｃにはインペラ１０に形成した複数のピン１４がそれぞれ挿通される。従って、ピン１４と貫通穴６０ｃは周方向に同じ角度ピッチで形成されている。

円筒部６０ａの軸方向他方端側の内側には、複数の係合爪６０ｄが形成されている。係合爪６０ｄは、円筒部６０ａの下端周縁から径内方に延在し、その途中から軸方向上方に折れ曲がって伸長している。すなわち、係合爪６０ｄは、円筒部６０ａの内側に位置し、Ｕ字状に折り曲げられ軸方向に突出している。複数の係合爪６０ｄは、周方向に等しい角度ピッチで形成されている（本実施例では、４個の係合爪６０ｄを形成）。フランジ部６０ｂと係合爪６０ｄはプレス加工にてそれぞれ折り曲げられることで形成されている。

ロータマグネット７０の下端面及び内周面には複数の凹部７０ａ，７０ｂが周方向に等しい角度ピッチで形成されている。凹部７０ｂは、ロータマグネット７０の軸方向全長にわたって形成されている。

ロータマグネット７０は、ロータヨーク６０の円筒部６０ａと係合爪６０ｄの間に圧入されている。この構造では、係合爪６０ｄがロータヨーク６０の下端面の凹部７０ａと、内周面の凹部７０ｂに係合する。この係合は、ロータマグネット７０のロータヨーク６０からの脱落防止構造として機能する。

ロータマグネット７０に形成された凹部７０ａ，７０ｂは、ロータマグネット７０のＳ極，Ｎ極に着磁された磁極の境に形成されている。ロータマグネット７０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６０の円筒部６０ａと係合爪６０ｄの間に圧入される。

インペラ１０の主板１２は、内周側（ハブ１２ａ）から外周側に向けて傾斜面８を形成しており、傾斜面８の下側に空間６５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６５が逃げ部となってインペラ１０の主板１２との衝突が回避される。

係合爪２ｄは１個以上で、凹部３ａは係合爪２ｄと同数またはそれ以上の数であってもよい。すなわち、係合爪２ｄが凹部３ａの少なくとも１箇所以上と係合する構造が可能である。これは、図５および図６に示す係合爪６０ｄと凹部７０ａ,７０ｂの構造において同様である。

１…遠心ファン、２…ロータヨーク、２ａ…円筒部、２ｂ…フランジ部、２ｃ…貫通穴、２ｄ…係合爪、３…ロータマグネット、３ａ…凹部、４…ブッシュ、５…シャフト、８…傾斜面、１０…インペラ、１１…環状のシュラウド、１１ａ…開口、１２…主板、１２ａ…ハブ、１２ｂ…ボス、１３…羽根、１４…ピン、１５…空間、５０…遠心ファン、６０…ロータヨーク、６０ａ…円筒部、６０ｂ…フランジ部、６０ｃ…貫通穴、６０ｄ…係合爪、６５…空間、７０…ロータマグネット、７０ａ…凹部、７０ｂ…凹部。

Claims (4)

1. 環状シュラウド、主板、および前記環状シュラウドと前記主板との間に配置された羽根を備えたインペラと、
   中空の円筒部、前記円筒部の上端周縁から放射状で径外方に延在し平面を有する複数のフランジ部、および前記円筒部の下端周縁から径内方に延在し複数の係合爪を備えた環状のロータヨークと
   を備え、
   前記主板の中央にはハブが形成され、
   前記主板の周縁と前記ハブとの間には傾斜面が形成され、前記傾斜面の下側には空間が形成され、この空間に回路基板上に実装された電子部品の一部が収納され、
   前記複数のフランジ部には貫通穴が形成され、前記インペラの前記主板の下面に形成されたピンが前記貫通孔に挿通され、前記ピンの先端が潰されることで前記インペラと前記ロータヨークとが結合され、
   前記ロータヨークの前記円筒部の内周面に環状のロータマグネットが保持され、
   前記ロータマグネットは、軸方向下端面に前記ロータヨークの前記係合爪と同数またはそれ以上の凹部が形成され、
   前記ロータマグネットの前記凹部に前記ロータヨークの前記係合爪が係合していることを特徴とする遠心ファン。
2. 前記環状のロータヨークに形成された前記係合爪は、前記円筒部の下端周縁から径内方に延在し、その途中から軸方向上方に折れ曲がって伸長しており、
   前記ロータマグネットは、前記係合爪と係合する前記凹部が、軸方向下端面と内周面に形成されており、前記ロータマグネットは前記ロータヨークの前記円筒部と前記係合爪の間に配設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。
3. 前記ロータマグネットの前記凹部に前記ロータヨークの前記係合爪が係合することで、前記ロータマグネットの前記ロータヨークからの脱落が防止されていることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心ファン。
4. 前記複数のフランジ部と前記ロータマグネットが軸方向で重なる位置関係にあることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の遠心ファン。
   
   
   
   
   

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