JP2017223203A - 遠心ファン - Google Patents

Abstract

【課題】インペラをロータヨークへ良好に装着できる遠心ファンを提供する。【解決手段】本発明の遠心ファン１は、ロータヨーク１３を含むロータ１０を有するモータと、ロータヨーク１３に装着されたインペラ３０と、を有する遠心ファン１であって、ロータヨーク１３は、回転軸Ｚ方向に延びる円筒部１３ａを備え、インペラ３０は、中央に吸い込み口用の開口３１ａを有するシュラウド３１と、円筒部１３ａの外周面との間に隙間を介して対向する開口端部３２ａを有する主板３２と、シュラウド３１と主板３２の間に配置された複数の羽根３３と、主板３２に設けられ、円筒部１３ａに嵌合する嵌合部３７と、を備え、嵌合部３７は、主板３２の開口端部３２ａの周方向に沿って複数設けられ、ロータヨーク１３の円筒部１３ａの外周面に当接する弾性変形可能な当接部３７ｂを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は遠心ファンに関する。

特許文献１には、ロータホルダ（ロータヨーク）にインサート成形でインペラを構成する保持板（主板）を一体化した遠心ファンが開示されている。

特開２０１０―２１６２８０号公報

しかしながら、ロータヨークと主板をインサート成形で一体化するとインサート成形後の冷却時に線膨張係数の差に伴う応力が残り易く、遠心ファンの駆動時に発生する熱の影響等で主板や嵌合部に割れが生じる場合がある。

そこで、別部品として主板を形成し、ロータヨークに装着する態様としたところ、製造誤差の関係でロータヨークの外周面の直径よりも主板の開口径が小さくなる等して、主板がロータヨークに対して斜めに装着されるような不具合が生じる場合があった。

一方、主板の開口径を若干大きめにするようにすれば、ロータヨークに対して主板にガタを許すことになるので、主板をロータヨークに被せる作業が行いやすくなるものの、今度は、ロータヨークに対して主板を固定するのに先立って、ロータヨークに対する主板の径方向での位置を正確に位置合わせする作業が必要になるという新たな問題が発生する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、インペラをロータヨークへ良好に装着できる遠心ファンを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の遠心ファンは、ロータヨークを含むロータを有するモータと、前記ロータヨークに装着されたインペラと、を有する遠心ファンであって、前記ロータヨークは、回転軸方向に延びる円筒部を備え、前記インペラは、中央に吸い込み口用の開口を有するシュラウドと、前記円筒部の外周面との間に隙間を介して対向する開口端部を有する主板と、前記シュラウドと前記主板の間に配置された複数の羽根と、前記主板に設けられ、前記円筒部に嵌合する嵌合部と、を備え、前記嵌合部は、前記主板の開口端部の周方向に沿って複数設けられ、前記ロータヨークの前記円筒部の外周面に当接する弾性変形可能な当接部を備えている。

（２）上記（１）の構成において、前記当接部が、前記主板の開口端部の周方向に沿って均等間隔で３つ以上設けられている。

（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記ロータヨークは、前記円筒部の一端側の外周に設けられ、外側に延在するフランジ部を備え、前記嵌合部は、前記主板の開口端部の周方向に沿って前記主板から前記ロータヨークの前記フランジ部側に延在する円筒壁部と、前記円筒壁部の一部に切り欠き部を設けることで弾性変形可能とした弾性変形部を有し、前記ロータヨークの円筒部側に当接する前記当接部と、を備えている。

（４）上記（３）の構成において、前記弾性変形部は、前記ロータヨークの前記円筒部の外周面に接触する接触部が設けられている。

（５）上記（３）又は（４）の構成において、前記弾性変形部を挟むように一対の前記切り欠き部が前記円筒壁部の前記ロータヨークの前記フランジ部側の端部から設けられることで、前記弾性変形部が形成されている。

（６）上記（３）又は（４）の構成において、前記円筒壁部の前記ロータヨークの前記フランジ部側の端部からほぼＬ字状の前記切り欠き部が設けられることで、前記弾性変形部が形成されている。

（７）上記（４）の構成において、前記接触部が、前記弾性変形部の前記ロータヨークの前記円筒部に対向する面から前記円筒部側に突出して設けられた突出部である。

（８）上記（４）の構成において、前記弾性変形部の先端側を前記ロータヨークの前記円筒部側に曲げることで、前記接触部が形成されている。

本発明によれば、インペラをロータヨークへ良好に装着できる遠心ファンを提供することができる。

本発明に係る第１実施形態の遠心ファンの中央を横断する断面を示す断面図である。 本発明に係る第１実施形態のインペラとロータヨークを示した斜視図である。 図１の点線丸囲みＡの部分を示した拡大断面図である。 本発明に係る第２実施形態のインペラを示す斜視図である。 本発明に係る第３実施形態のインペラを示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)を、添付図面に基づ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。

（第１実施形態）
図１は、本発明に係る第１実施形態の遠心ファン１の中央を横断する断面を示す断面図である。
図１に示すように、遠心ファン１は、モータを構成する部分であるロータ１０及びステータ２０と、インペラ３０と、ケース４０と、を備えている。

（ケース）
ケース４０は、中央に空気を吸い込むための開口４１ａを有する第１ケース部４１と、第１ケース部４１と離間して設けられる第２ケース部４２と、を備え、第１ケース部４１と第２ケース部４２の離間している部分にインペラ３０が配置できるようになっている。

また、第２ケース部４２の中央には、開口４２ａが設けられており、この開口４２ａに軸受ハウジング４３の一端側がかしめ固定されている。
なお、軸受ハウジング４３内には、一端側（図１の下側）に、例えば圧入や接着固定によって取り付けられた第１軸受４３ａが設けられるとともに、他端側（図１の上側）にも同様に取り付けられた第２軸受４３ｂが設けられ、これら第１軸受４３ａ及び第２軸受４３ｂによってロータ１０のシャフト１１が回転可能に軸支されることで、遠心ファン１にロータ１０が回転可能に取り付けられる。

（ステータ）
ステータ２０は、軸受ハウジング４３の外周面に圧入や接着固定等で取り付けられる、複数の電磁鋼板を積層して形成されたステータコア２１と、ステータコア２１の外周に設けられたインシュレータ２２と、インシュレータ２２を介してステータコア２１上に巻回されたコイル２３と、を備えている。

（ロータ）
ロータ１０は、回転軸Ｚとなるシャフト１１と、シャフト１１の他端側（図１の上側）の外周面に固定されているブッシュ１２と、ブッシュ１２の外周面にかしめ固定され、シャフト１１の外周の一部を覆うカップ状のロータヨーク１３と、ロータヨーク１３の内周面に装着されたロータマグネット１４と、を備えている。

より具体的には、ロータヨーク１３は、回転軸Ｚ方向に延びる円筒部１３ａと、円筒部１３ａの他端側（図１の上側）に設けられる天面部１３ｂと、円筒部１３ａの一端側（図１の下側）の外周に設けられ、外側に延在するフランジ部１３ｃと、を備えている。

本実施形態では、天面部１３ｂは、円筒部１３ａの他端側（図１の上側）の端部から中央側に向けて傾斜する傾斜部１３ｂａと、その傾斜部１３ｂａの端部から中央側に設けられる回転軸Ｚ方向にほぼ直交する平坦部１３ｂｂと、を備えている。
そして、その平坦部１３ｂｂの中央側には、他端側（図１の上側）に一段高くなるように傾斜を伴って段上がりした段上がり部が形成されており、その平坦部１３ｂｂの段上がり部の中央にはブッシュ１２を挿入する開口１３ｂｂａが設けられている。

また、ロータヨーク１３とブッシュ１２との間の具体的な固定は、開口１３ｂｂａの端部近傍がブッシュ１２のフランジ部１２ａとかしめ部１２ｂとで挟持されることで行われている。
具体的には、開口１３ｂｂａの端部近傍のブッシュ１２のフランジ部１２ａとかしめ部１２ｂとの狭持は、開口１３ｂｂａにロータヨーク１３の内側からブッシュ１２の他端側を挿入するようにして、ブッシュ１２のフランジ部１２ａが開口１３ｂｂａの周囲に当接した状態とした後に、開口１３ｂｂａを通じて突出するブッシュ１２の他端側をかしめてかしめ部１２ｂを形成することで行われる。

ただし、ロータヨーク１３とブッシュ１２との間の具体的な固定は、上述のようなフランジ部１２ａとかしめ部１２ｂで挟持する態様に限定される必要はなく、その他の固定方法で行ってもよい。

さらに、ロータマグネット１４は、圧入や接着固定等で固定されるように、ロータヨーク１３の円筒部１３ａの内周面に装着されている。

（インペラ）
図２は、インペラ３０とロータヨーク１３を示した斜視図である。
インペラ３０は、図２に示すように、中央に吸い込み口用の円形状の開口３１ａを有する環状のシュラウド３１と、ロータヨーク１３の円筒部１３ａの外周面に沿って設けられ、円筒部１３ａの外周面との間に隙間を介して対向する円形状の開口端部３２ａ（図１参照）を有する主板３２と、シュラウド３１と主板３２の間に配置された複数の羽根３３と、を備えている。

そして、ロータヨーク１３のフランジ部１３ｃに対向する主板３２の部分には、周方向に複数のボス３５（本実施形態では、１１個）がフランジ部１３ｃ側に向かって形成されており、そのボス３５が結合されるフランジ部１３ｃの部分にはボス３５を挿入するボス孔１５（本実施形態では、１１個）が設けられている。

このため、フランジ部１３ｃのボス孔１５にボス３５を挿入するように、主板３２をロータヨーク１３のフランジ部１３ｃ上に配置した後、ボス孔１５から反対側に出たボス３５を潰すように熱変形させることで、主板３２がロータヨーク１３のフランジ部１３ｃに固定され、インペラ３０がロータヨーク１３に固定された状態となる。
なお、図１及び図２では、ボス孔１５から反対側に出たボス３５を潰すように熱変形させる前の状態を図示している。

ここで、主板３２の開口端部３２ａは、内径がロータヨーク１３の円筒部１３ａの外径よりも大きくなっているので、上述したように、開口端部３２ａとロータヨーク１３の円筒部１３ａの外周面の間には、隙間ができるようになっている。
したがって、主板３２をロータヨーク１３のフランジ部１３ｃ上に配置する作業が行い易いものとなっている。

一方で、このように、開口端部３２ａとロータヨーク１３の円筒部１３ａの外周面の間に隙間を許す設計は、ロータヨーク１３に対して主板３２が位置ずれすることを許容することになるため、ロータヨーク１３と主板３２（インペラ３０）の径方向の中心を合わせることが難しくなる。

そこで、本実施形態の主板３２には、ロータヨーク１３の中心と主板３２（インペラ３０）の中心とが一致するように、インペラ３０のロータヨーク１３への装着時に、ロータヨーク１３の円筒部１３ａに嵌合する嵌合部３７が主板３２に設けられている。

具体的には、図２に示すように、嵌合部３７は、主板３２の開口端部３２ａの周方向に沿って、主板３２からロータヨーク１３のフランジ部１３ｃ側に延在する円筒壁部３７ａと、円筒壁部３７ａの一部に切り欠き部３７ｃを設けることで弾性変形可能とした弾性変形部３７ｂａを有し、ロータヨーク１３の円筒部１３ａ側に当接する当接部３７ｂと、を備えている。
そして、弾性変形部３７ｂａには、ロータヨーク１３の円筒部１３ａの外周面に接触する接触部３７ｂｂが設けられている。

本実施形態では、弾性変形部３７ｂａと、弾性変形部３７ｂａに設けられた接触部３７ｂｂとで構成される当接部３７ｂが、主板３２の開口端部３２ａの周方向に沿って、周方向での間隔が均等になるように略均等間隔で３つ設けるようにしているが、個数は３つに限られる必要はなく、周方向に略均等間隔あるいは所定の角度ピッチで４つ以上を設けるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、円筒壁部３７ａにロータヨーク１３のフランジ部１３ｃ側の端部から弾性変形部３７ｂａを挟むように一対の切り欠き部３７ｃが設けられることで、弾性変形部３７ｂａが形成されている。

そして、その弾性変形部３７ｂａのロータヨーク１３の円筒部１３ａに対向する面に、弾性変形部３７ｂａから円筒部１３ａ側に突出して設けられた楕円体の一部のような形状の突出部を形成することで、楕円体の一部のような形状の接触部３７ｂｂを設けるようにしている。
ただし、接触部３７ｂｂは、楕円体の一部のような形状に限定される必要はなく、例えば、球の一部のような形状など、他の形状であってもよい。

図３は、図１の点線丸囲みＡの部分を示した拡大断面図である。
図３に示すように、当接部３７ｂの接触部３７ｂｂは、主板３２をロータヨーク１３の円筒部１３ａに被せるように、インペラ３０をロータヨーク１３に装着したときに、接触部３７ｂｂが円筒部１３ａに十分接触するように当接部３７ｂの弾性変形部３７ｂａから円筒部１３ａ側に突出するように弾性変形部３７ｂａ上に形成されている。

このため、インペラ３０をロータヨーク１３に装着すると、主板３２の開口端部３２ａの周方向に沿って、周方向に均等間隔で存在する複数の接触部３７ｂｂが、円筒部１３ａの外周面に当接し、接触部３７ｂｂが、円筒部１３ａの外径に合わせた位置に置かれるように、弾性変形部３７ｂａが径方向外側に弾性変形することで接触部３７ｂｂが円筒部１３ａ側に押圧する押圧力が発生し、接触部３７ｂｂが円筒部１３ａの外周面に接触することで、嵌合部３７がロータヨーク１３の円筒部１３ａに嵌合した状態となる。

そして、主板３２の開口端部３２ａの周方向に沿って、周方向に均等間隔で設けられている当接部３７ｂは、いずれも同じ形状に設計されているので、接触部３７ｂｂが円筒部１３ａの外周面に接触したときに、それぞれの弾性変形部３７ｂａがほぼ同程度に撓み、インペラ３０の中心にロータヨーク１３の中心がほぼ一致した位置関係となるように、インペラ３０がロータヨーク１３に装着されることになる。

このように、インペラ３０とロータヨーク１３の中心がほぼ一致した状態で、ロータヨーク１３のフランジ部１３ｃのボス孔１５（図２参照）から反対側に出たインペラ３０の主板３２に設けられたボス３５を潰すように熱変形させて、インペラ３０をロータヨーク１３に固定すると、インペラ３０とロータヨーク１３の中心がほぼ一致した状態にインペラ３０がロータヨーク１３に固定されることになる。

したがって、インペラ３０をロータヨーク１３に簡単に装着できるようにインペラ３０の主板３２の開口端部３２ａの内径をロータヨーク１３の円筒部１３ａの外径よりも大きいものとしても、嵌合部３７を設けたことにより、ロータヨーク１３に対するインペラ３０の径方向での位置精度が高い状態で、インペラ３０をロータヨーク１３へ良好に装着することができる。

また、このようにインペラ３０の中心とロータヨーク１３の中心とがほぼ一致している場合、インペラ３０の周方向の重量バランスの乱れが低減されるため、この重量バランスの乱れに伴って発生するインペラ３０の回転時にインペラ３０の振れを抑制するために実施されるバランス調整の作業は、微調整程度で済むため、簡略なものとなり、この作業工数を低減できる。

さらに、遠心ファン１の使用環境の温度が変化すると、樹脂製のインペラ３０と金属製のロータヨーク１３の熱膨張の差によって、ボス３５とボス孔１５との間に隙間ができ、固定が緩む可能性があるが、本実施形態の構成の場合、嵌合部３７によって、インペラ３０はロータヨーク１３に対してしっかりと位置が規制されているため、インペラ３０に振れが発生することが回避できる。

なお、上記では、嵌合部３７を、主板３２の開口端部３２ａの周方向に沿って、主板３２からロータヨーク１３のフランジ部１３ｃ側に延在する円筒壁部３７ａと、円筒壁部３７ａの一部に切り欠き部３７ｃを設けることで弾性変形可能とした弾性変形部３７ｂａを有する複数の当接部３７ｂと、で構成するようにしているが、嵌合部３７を当接部３７ｂだけからなるようにしてもよい。

つまり、嵌合部３７は、主板３２からロータヨーク１３のフランジ部１３ｃ側に延在し、主板３２の開口端部３２ａの周方向に沿って複数設けられた、ロータヨーク１３の円筒部１３ａの外周面に当接する弾性変形可能な当接部３７ｂだけからなるものとして構成されていてもよい。

ただし、主板３２の開口端部３２ａとロータヨーク１３の円筒部１３ａとの間にできる隙間は、空気の逃げ道になる場合がある。
そして、本実施形態のように、嵌合部３７が円筒壁部３７ａを備えるようにすると、空気が逃げることを抑制する効果が得られることから、嵌合部３７は、円筒壁部３７ａを備えることが好ましい。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態のインペラ３０を示す斜視図である。
第２実施形態でも基本的な構成は第１実施形態と同様であり、異なる点は、インペラ３０の嵌合部３７の構成部分だけである。
したがって、以下では、嵌合部３７について、主に説明し、第１実施形態と同様の点に関しては説明を省略する場合がある。

第２実施形態においても、図４に示すように、嵌合部３７が、主板３２の開口端部３２ａの周方向に沿って、主板３２からロータヨーク１３（図示せず）のフランジ部１３ｃ（図示せず）側に延在する円筒壁部３７ａと、円筒壁部３７ａの一部に切り欠き部３７ｃを設けることで弾性変形可能とした弾性変形部３７ｂａを有し、ロータヨーク１３（図示せず）の円筒部１３ａ（図示せず）側に当接する複数の当接部３７ｂと、を備えている点は、第１実施形態と同様である。

一方、第２実施形態では、弾性変形部３７ｂａを形成するための切り欠き部３７ｃが円筒壁部３７ａのロータヨーク１３（図示せず）のフランジ部１３ｃ（図示せず）側の端部からほぼＬ字状に形成されている点が、第１実施形態と異なっている。

このように、円筒壁部３７ａにほぼＬ字状に切り欠き部３７ｃを設けて弾性変形部３７ｂａを形成するようにしても、弾性変形部３７ｂａは、接触部３７ｂｂがロータヨーク１３（図示せず）の円筒部１３ａ（図示せず）の外周面に接触したときに、接触部３７ｂｂが、円筒部１３ａの外径に合わせた位置に置かれるように、第１実施形態と同様に、弾性変形部３７ｂａが径方向外側に弾性変形して、第１実施形態と同様の嵌合状態を得ることが可能である。
したがって、第２実施形態の嵌合部３７の構成であっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（第３実施形態）
図５は、第３実施形態のインペラ３０を示す斜視図である。
第３実施形態でも基本的な構成は第１実施形態と同様であり、異なる点は、インペラ３０の嵌合部３７の構成部分だけである。
したがって、以下では、嵌合部３７について、主に説明し、第１実施形態と同様の点に関しては説明を省略する場合がある。

第３実施形態においても、図５に示すように、嵌合部３７が、主板３２の開口端部３２ａの周方向に沿って、主板３２からロータヨーク１３（図示せず）のフランジ部１３ｃ（図示せず）側に延在する円筒壁部３７ａと、円筒壁部３７ａの一部に切り欠き部３７ｃを設けることで弾性変形可能とした弾性変形部３７ｂａを有し、ロータヨーク１３（図示せず）の円筒部１３ａ（図示せず）側に当接する複数の当接部３７ｂと、を備えている点は、第１実施形態と同様である。

また、第３実施形態における弾性変形部３７ｂａを形成するために設けられた切り欠き部３７ｃに関しても、円筒壁部３７ａにロータヨーク１３（図示せず）のフランジ部１３ｃ（図示せず）側の端部から弾性変形部３７ｂａを挟むように一対設けられたものになっており、第１実施形態と同様である。

一方で、第３実施形態では、接触部３７ｂｂを弾性変形部３７ｂａの先端側をロータヨーク１３（図示せず）の円筒部１３ａ（図示せず）側に曲げることで形成している点が第１実施形態と異なっている。

そして、このように接触部３７ｂｂを構成しても、ロータヨーク１３にインペラ３０を装着するときの嵌合部３７の状態は第１実施形態と同様の状態とすることができるので、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記では、切り欠き部３７ｃが円筒壁部３７ａのロータヨーク１３のフランジ部１３ｃ側に開口するようになっているが、逆に、切り欠き部３７ｃが円筒壁部３７ａのロータヨーク１３のフランジ部１３ｃと反対側になる端部に開口するように設けられていてもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲での種々の変更が可能であり、そのような種々の変更を行ったものも本発明の技術的範囲に含まれることは、当業者にとって、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１…遠心ファン、１０…ロータ、１１…シャフト、１２…ブッシュ、１２ａ…フランジ部、１２ｂ…かしめ部、１３…ロータヨーク、１３ａ…円筒部、１３ｂ…天面部、１３ｂａ…傾斜部、１３ｂｂ…平坦部、１３ｂｂａ…開口、１３ｃ…フランジ部、１４…ロータマグネット、１５…ボス孔、２０…ステータ、２１…ステータコア、２２…インシュレータ、２３…コイル、３０…インペラ、３１…シュラウド、３１ａ…開口、３２…主板、３２ａ…開口端部、３３…羽根、３５…ボス、３７…嵌合部、３７ａ…円筒壁部、３７ｂ…当接部、３７ｂａ…弾性変形部、３７ｂｂ…接触部、３７ｃ…切り欠き部、４０…ケース、４１…第１ケース部、４１ａ…開口、４２…第２ケース部、４２ａ…開口、４３…軸受ハウジング、４３ａ…第１軸受、４３ｂ…第２軸受、Ｚ…回転軸

Claims (8)

1. ロータヨークを含むロータを有するモータと、前記ロータヨークに装着されたインペラと、を有する遠心ファンであって、
   前記ロータヨークは、
   回転軸方向に延びる円筒部を備え、
   前記インペラは、
   中央に吸い込み口用の開口を有するシュラウドと、
   前記円筒部の外周面との間に隙間を介して対向する開口端部を有する主板と、
   前記シュラウドと前記主板の間に配置された複数の羽根と、
   前記主板に設けられ、前記円筒部に嵌合する嵌合部と、を備え、
   前記嵌合部は、前記主板の開口端部の周方向に沿って複数設けられ、前記ロータヨークの前記円筒部の外周面に当接する弾性変形可能な当接部を備えている遠心ファン。
2. 前記当接部が、前記主板の開口端部の周方向に沿って略均等間隔で３つ以上設けられている請求項１に記載の遠心ファン。
3. 前記ロータヨークは、
   前記円筒部の一端側の外周に設けられ、外側に延在するフランジ部を備え、
   前記嵌合部は、
   前記主板の開口端部の周方向に沿って前記主板から前記ロータヨークの前記フランジ部側に延在する円筒壁部と、
   前記円筒壁部の一部に切り欠き部を設けることで弾性変形可能とした弾性変形部を有し、前記ロータヨークの円筒部側に当接する前記当接部と、を備えている請求項１又は請求項２に記載の遠心ファン。
4. 前記弾性変形部は、前記ロータヨークの前記円筒部の外周面に接触する接触部が設けられている請求項３に記載の遠心ファン。
5. 前記弾性変形部を挟むように一対の前記切り欠き部が前記円筒壁部の前記ロータヨークの前記フランジ部側の端部から設けられることで、前記弾性変形部が形成されている請求項３又は請求項４に記載の遠心ファン。
6. 前記円筒壁部の前記ロータヨークの前記フランジ部側の端部からほぼＬ字状の前記切り欠き部が設けられることで、前記弾性変形部が形成されている請求項３又は請求項４に記載の遠心ファン。
7. 前記接触部が、前記弾性変形部の前記ロータヨークの前記円筒部に対向する面から前記円筒部側に突出して設けられた突出部である請求項４に記載の遠心ファン。
8. 前記弾性変形部の先端側を前記ロータヨークの前記円筒部側に曲げることで、前記接触部が形成されている請求項４に記載の遠心ファン。

Images