JP2018091269A - 送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動源としてブラシレスモータを用いても、モータケースからブロワケース側に回転振動が伝わり難く静音化を実現させた送風機を提供する。【解決手段】硬質樹脂製のフランジ部１０のモータ基板６ａ搭載エリアの外周側であってブロワケースとの嵌合部（凹部１０ｄ）より内周側に環状に連続する弾性樹脂体１７が一体成形されている。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば車両用空気調和装置などＨＶＡＣ（暖房、換気及び空調：Heating, Ventilation, and Air Conditioning）機器などに用いられる送風機に関する。

空気流を発生させるインペラをモータにより回転駆動する空気調和装置は、空気をブロワケース（ファンスクロール）内に取り込む遠心ファンとこの遠心ファンを回転駆動するファンモータが設けられている。ファンモータは、モータを回転可能に保持するモータケースに保持されている。ファンスクロールとモータケースは、空気通路から空気が漏れないようにモータケースに設けられたフランジ部とファンスクロールが凹凸嵌合により一体に組み付けられている。

ファンモータで発生した振動はモータケースを通じてファンスクロール（ブロワケース）に伝わって騒音が発生し易い。これはファンスクロールが比較的薄い構造で作られているためである。このため、ファンスクロールと一体に組み付けられるモータケースとモータケースの土台となり他の機器に接続するベースケースとの間には弾性部材よりなる筒状の結合スリーブを部分的に介在させて組み付けられている（特許文献１参照）。或いは、モータケース自体を樹脂材料で一体成形し、フランジ部に屈曲部を形成することで減衰されてファンスクロールへの伝達が遮断されて騒音の発生を防ぐ技術も提案されている（特許文献２参照）。

特表２００２−５００８６０号公報 実開平５−９１９２３号公報

上述した特許文献１では、モータケースからファンスクロールに伝わる振動については何も考慮されておらず、ファンモータで発生した振動はモータケースを通じてファンスクロールに伝わって騒音が発生してしまう。また、仮にファンスクロールをベースケースに組み付けたとしても、モータケースとベースケースとの間に部分的にしか弾性部材は介在していないため、部品公差や組み付け誤差などによりモータケースとベースケースが弾性部材を介さないで接触する箇所が生じる可能性があり、その場合にはモータを搭載するモータケースより生じた振動がベースケースに伝わり、それがファンスクロールに伝わって騒音が発生してしまう。それを避けるため、モータケースとベースケースとの間隔を広くとるとすればファンモータのサイズが大きくなってしまう。これでは車両の限られたスペースに車両用モータを搭載することができない。

また、特許文献２のモータはブラシ付きモータが用いられており、ファンモータを駆動制御するモータ基板はモータケース内に設けられていない。このため、モータケース自体に弾性を持たせる構成を採用している（特許文献２）。
しかしながら、特許文献２のようにモータケース自体に弾性を持たせかつモータ基板をモータケース外に設けた場合、モータ基板とモータが同期して振動していないため、両者を接続する信号線や電力線が断線するなど接続信頼性が低下する。このため、ブラシレスモータにはこのような構成を採用することができない。
また、モータケース内に設けられる軸受ハウジングとフランジ部との間に弾性部材を介在させたとしても、フランジ部からファンスクロール（ブロワケース）側に低周波領域（２００Ｈｚ〜４００Ｈｚ程度）の回転振動が伝わってしまうという課題があった。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、駆動源としてブラシレスモータを用いても、モータケースからブロワケース側に回転振動が伝わり難く静音化を実現させた送風機を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
回転子軸に組み付けられた回転子の直上に同軸に組み付けられたインペラを収容するブロワケースと、モータを駆動制御する駆動回路が設けられたモータ基板が組み付けられ前記回転子軸を回転可能に支持するフランジ部を有するモータケースが一体に組み付けられた送風機であって、硬質樹脂製の前記フランジ部のモータ基板搭載エリアの外周側であって前記ブロワケースとの嵌合部より内周側に環状に連続する弾性樹脂体が一体成形されていることを特徴とする。

ファンモータは空気が漏れないようにブロワケースとフランジ部を隙間が無いよう全周にわたり嵌合させなくてはならない。したがって、フランジ部に部分的に弾性部材を介在させるだけでは、弾性部材以外の箇所からブロワケースに振動が伝わってしまう。一方、上記構成によれば、硬質樹脂製のフランジ部のモータ基板搭載エリアの外周側であってブロワケースの嵌合部より内周側に環状に連続する弾性樹脂体が一体成形されているので、空気が漏れることなく、モータケースからブロワケース側に回転振動が伝わり難く静音化を実現することができる。
特にブラシレスモータはモータコイルと電気的に接続されるモータ基板がモータケースに一体に組み付けられるため、モータ基板とモータが同期して振動し、その間の信号線や電力線が断線する可能性が低くなる。よって、モータの接続信頼性を向上させることができる。

前記回転子を回転可能に軸支する軸受ハウジングが前記フランジ部に弾性部材を介して一体に組み付けられていると、回転子軸を回転可能に軸支する軸受ハウジングの振動がフランジ部に伝達され難くなるため、弾性樹脂体と共にモータケース側からブロワケース側に伝達される振動をより効果的に減衰させることができる。

前記フランジ部は熱可塑性樹脂材が用いられ、前記環状弾性体はエラストマー樹脂が用いられて二色成形されている場合には、硬質性樹脂（例えばポリプロピレン樹脂等）でフランジ部を成形した後、ゴム状の弾性を有するエラストマー樹脂によりインサート成形（二色成形）を行なって溶着させて一体成形することができる。

前記モータ基板はモータカバーに支持されて前記フランジ部に挟み込まれて前記モータケース内に収納されていると、モータが振動しても軸受ハウジングが固定されたフランジ部とモータケースとでモータ基板が一体に組み付けられているので、モータ基板とモータが同期して振動し、モータコイルとモータ基板の接続信頼性を維持することができる。

上述した送風機を用いれば、駆動源としてブラシレスモータを用いても、モータケースからブロワケース側に回転振動が伝わり難く静音化を実現させることができる。

インペラ及びブロワケースを外した送風機の平面図である。 図１の送風機の矢印Ａ−Ａ方向断面図である。 図１の底面図である。 図１の送風機の矢印Ｂ−Ｂ方向断面図である。 図１の斜視図である。

以下、本発明に係る送風機の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。先ず、送風機の概略構成について図１乃至図５を参照して説明する。モータは、ＤＣブラシレスモータが用いられ、本実施例ではアウターロータ型モータが用いられる。尚、インナーロータ型モータであってもよい。

図４に示すように、送風機１は、インペラ２を収容するブロワケース３と、モータ４を支持するモータケース５が一体に組み付けられている。モータケース５は硬質樹脂製のフランジ部１０にモータカバー７が一体に組み付けられてなる。モータカバー７には、モータを駆動制御する駆動回路が設けられたモータ基板６が支持されている。モータ基板６は、モータカバー７に設けられたボス部に支持されたままフランジ部１０と重ね合わせることで、モータケース５内に一体に組み付けられている。

インペラ２は、回転子軸８に組み付けられた回転子９を有するモータ４の直上に同軸に組み付けられている。送風機１は、モータ４を起動すると、インペラ２の回転によりブロワケース３内に軸方向から外気を吸い込んでインペラ２の外周方向から圧縮空気を送風するようになっている。

図２において、モータ基板６には、基板に搭載された電子部品（例えばＦＥＴ等）や回路部品などから生じた発熱を放熱するためのラジエータ（熱交換器）６ａが設けられている。ラジエータ６ａは、フランジ部１０に設けられた開口部１０ａより露出形成されている。また、モータ基板６には給電端子１１が接続されている。フランジ部１０には、給電端子１１の一部が接続可能に露出したコネクタ１０ｂが形成されている。モータカバー７の一部にもモータ基板６に形成されたモータ駆動回路に接続するターミナル７ａが形成されている。

次にモータ４の構成について図２，図４，図５を参照して説明する。先ず固定子１２の構成について説明する。硬質樹脂材（例えばポリプロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂）よりなるフランジ部１０には、筒状金属製（例えばアルミ材、アルミ合金材等）の軸受ハウジング１３がねじ止めされて一体に組み付けられている。また、フランジ部１０は、元来径方向内側部分と径方向外側部分とで別部品で構成されているが、これらを後述する弾性樹脂体１７を構成する連結部１０ｅと連結リブ１０ｆで一体に連結している。

図２及び図４において、軸受ハウジング１３は、フランジ部１０の貫通孔に挿入され、防振ゴム１４（弾性部材）を重ね合わせてねじ止め固定されている。軸受ハウジング１３の筒孔には一対の軸受部（ボールベアリング）１３ａ，１３ｂが設けられている。一対の軸受部１３ａ，１３ｂにより回転子軸８の一端側が回転可能に軸支されている。また、軸受ハウジング１３の外周面には、固定子コア１２ａが組み付けられている。固定子コア１２ａは、環状のコアバック部から径方向外側に放射状に極歯１２ｂが複数突設されている。各極歯１２ｂにはモータコイル１２ｃが巻かれている。また、モータコイル１２ｃから引き出されたコイルリード（図示せず）は、モータ基板６と接続されている。

次に回転子９の構成について図２及び図４を参照して説明する。回転子軸８にはカップ状に形成された回転子ヨーク１５が圧入、焼嵌め、接着等によって一体に組み付けられている。回転子軸８の一端は、モータ基板６を貫通してモータカバー７により抜け止め支持されている。回転子ヨーク１５は、回転子軸８に一体に組み付けられたインペラ２の内径側収納空間に軸方向に重なり合って組み付けられている。これにより、回転子軸８に同軸に組み付けられるインペラ２と回転子ヨーク１５の軸方向の組み付け高さを抑えて送風機１を小型化することができる。

回転子ヨーク１５の内周面には環状の回転子磁極１５ａが設けられている。回転子ヨーク１５は、回転子磁極１５ａが固定子コア１２ａの極歯１２ｂの先端面（磁束作用面）と対向配置されるように、回転子軸８に組み付けられている。図５に示すように、回転子ヨーク１５の天面部には、複数の貫通孔１５ｂが設けられている。この貫通孔１５ｂは、モータコイル１２ｃからインペラ２へ循環する送風通路１６（クーリングチャネル）を形成する。

図２及び図４に示すようにフランジ部１０の外周側にブロワケース３側に開口する送風口１０ｃが設けられている。フランジ部１０の外周側に形成された凹部１０ｄとブロワケース３の凸部（図示せず）とは凹凸嵌合により一体に組み付けられている。これにより空気が漏れるのを防ぐことができる。フランジ部１０にモータカバー７が一体に組み付けられるとこれらの間には収納空間が形成される。この収納空間が、送風口１０ｃとモータ４とを連通する送風通路１６となる。

インペラ２が回転すると、送風の一部が送風口１０ｃより取り込まれて送風通路１６を通過してラジエータ６ａを経て固定子コア１２ａの極歯１２ｂに巻かれたモータコイル１２ｃへ直接送風し、回転子ヨーク１５の貫通孔１５ｂを通過してインペラ２側に循環させて放熱する。インペラ２の回転より回転子ヨーク１５の天面側の空間部が負圧になることから、インペラ２が回転する限り貫通孔１５ｂを通じて送風の一部がモータ４の内部を循環することで効率良く排熱することができる。

また、図１及び図３に示すように、硬質樹脂製のフランジ部１０のモータ基板搭載エリアの外周側であってブロワケース３との嵌合部（凹部１０ｄ）より内周側に環状に連続する弾性樹脂体１７が一体成形（インサート成形、二色成形）されている。

モータ基板６には固定子コア１２ａの極歯１２ｂに巻かれたモータコイル１２ｃのコイルリードが接続されることからモータ基板６を固定するフランジ部１０及びモータカバー７は弾性変形し難く個別に移動しないことが望ましい。一方で、モータ４の回転駆動によって生ずる回転振動を、フランジ部１０からブロワケース３側に伝達し難くするためには回転振動を吸収若しくは減衰させる構造が必要である。

そこで、フランジ部１０のモータ基板搭載エリアの外周側であってブロワケース３の嵌合部より内周側に環状に連続する弾性樹脂体１７が設けられている。弾性樹脂体１７は、弾性を有するエラストマー樹脂が用いられ、後述するようにフランジ部１０に設けられた複数の貫通孔を埋めて一体成形されている。

図２、図４に示すようにフランジ部１０の外周側には、連結部１０ｅが環状に配置されている。各連結部１０ｅは、回転子中心から径方向に放射状に形成された連結リブ１０ｆによって複数箇所で周方向に部分的に仕切られて形成されている。連結部１０ｅはエラストマー樹脂がフランジ部１０の厚み方向の一部でフランジ部１０の内径部と外径部を連結して形成され、連結リブ１０ｆではフランジ部１０の厚み方向の全てでフランジ部１０の内径部と外径部を連結している。これにより、ブロワケース３側で露出面が環状に連続するように弾性樹脂体１７が一体成形されている。

具体的には、硬質性樹脂（例えばポリプロピレン樹脂等）でフランジ部１０の内径部と外形部を成形した後、ゴム状の弾性を有するエラストマー樹脂によりインサート成形（二色成形）を行なって内径部と外形部との間に連結部１０ｅと連結リブ１０ｆを一体成形する。エラストマー樹脂は、フランジ部１０の両面に環状に接続して形成される。また、ラビリンス状に形成された連結部１０ｅ内で食い付きよく一体成形してもよい。よって、環状に連続する弾性樹脂体１７には周方向に不連続部分は介在せず周方向に連なった状態で一体成形される。また、連結部１０ｅをフランジ部１０の厚み方向の一部のみで連結することでフランジ部１０の内径部と外径部が適度に変位し、振動エネルギーを消費する。これにより、フランジ部１０からブロワケース３側に伝達される低周波領域（２００Ｈｚ〜４００Ｈｚ程度）の回転振動を吸収若しくは減衰させることができる。

モータ基板６はモータカバー７に支持されてフランジ部１０に挟み込まれてモータケース５内に収納されている。これにより、モータ４が振動しても軸受ハウジング１３が固定されたフランジ部１０とモータケース５とでモータ基板６が一体に組み付けられているので、モータコイル１２ｃとモータ基板６の接続信頼性を維持することができる。

上記実施例は、アウターロータ型のモータを用いて説明したが、インナーロータ型のモータであっても適用することができる。

１ 送風機 ２ インペラ ３ ブロワケース ４ モータ ５ モータケース ６ モータ基板 ６ａ ラジエータ ７ モータカバー ７ａ ターミナル ８ 回転子軸 ９ 回転子 １０ フランジ部 １０ａ 開口部 １０ｂ コネクタ １０ｃ 送風口 １０ｄ 凹部 １０ｅ 連結部 １０ｆ 連結リブ １１ 給電端子 １２ 固定子 １２ａ 固定子コア １２ｂ 極歯 １２ｃ モータコイル １３ 軸受ハウジング １３ａ，１３ｂ 軸受部 １４ 防振ゴム １５ 回転子ヨーク １５ａ 回転子磁極 １５ｂ 貫通孔 １６ 送風通路 １７ 弾性樹脂体

Claims (4)

1. 回転子軸に組み付けられた回転子の直上に同軸に組み付けられたインペラを収容するブロワケースと、モータを駆動制御する駆動回路が設けられたモータ基板が組み付けられ前記回転子軸を回転可能に支持するフランジ部を有するモータケースが一体に組み付けられた送風機であって、
   硬質樹脂製の前記フランジ部のモータ基板搭載エリアの外周側であって前記ブロワケースとの嵌合部より内周側に環状に連続する弾性樹脂体が一体成形されていることを特徴とする送風機。
2. 前記回転子を回転可能に軸支する軸受ハウジングが前記フランジ部に弾性部材を介して一体に組み付けられている請求項１記載の送風機。
3. 前記フランジ部は熱可塑性樹脂材が用いられ、前記弾性樹脂体はエラストマー樹脂が用いられて二色成形されている請求項１又は請求項２記載の送風機。
4. 前記モータ基板はモータカバーに支持されて前記フランジ部に挟み込まれて前記モータケース内に一体に組み付けられている請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の送風機。

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