JP2019065709A - インペラ、羽根車、送風装置、及び、送風装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インペラのバランス調整を適切に行う技術を提供する。【解決手段】上下に延びる中心軸を中心として回転するインペラは、前記中心軸に直交する方向に広がるベース部２１と、前記ベース部の上面に、周方向に間隔をあけて配置される複数の羽根２２と、を有する。前記ベース部は、径方向外方に、凹凸が周方向に繰り返される凹凸部２４を有する。前記凹凸部は、同一形状の複数の第１凹部２４１と、同一形状の複数の第１凸部２４２とを含み、前記第１凹部と前記第１凸部とが１つずつ交互に配列される少なくとも１つの第１凹凸領域２４ａと、前記第１凹凸領域の間に位置し、前記第１凹部と異なる形状の第２凹部２４３と、前記第１凸部と異なる形状の第２凸部２４４とのうち少なくとも一方を含む第２凹凸領域と、を有する。【選択図】図５

Description

本発明は、インペラ、羽根車、送風装置、及び、送風装置の製造方法に関する。

特開２０００−５４９８８号公報には、中央吸込口より吸い込んだ空気を外周方向に吐出する送風機の複数の羽根を有する遠心ファンが開示される。当該遠心ファンは、複数の羽根を一体に支持する円板状の端板に、回転軸を中心にした円環状の削り代が一体に形成されている。遠心ファンの端板に削り代が円環状に一体に形成されているので、削り代の所要箇所を削り取れば簡単にバランス取りができる。

特開２０００−５４９８８号公報

特開２０００−５４９８８号公報に開示されるインペラのバランス調整方法は、インペラの一部の重さを軽くしてバランス調整を行うマイナスバランス調整である。マイナスバランス調整では、アンバランスの量が大きくなった場合に、インペラの削り量が多くなり、加工工数が増大する可能性がある。

インペラのバランス調整の手法として、インペラの一部の箇所にウエイトを追加してインペラ全体のバランス調整を行うプラスバランス調整も知られる。しかし、プラスバランス調整では、例えばインペラの薄型化が要求される場合に、ウエイトを取り付ける部位の確保が難しくなる場合がある。

本発明は、インペラのバランス調整を適切に行うことができる技術を提供することを目的とする。

本発明の例示的なインペラは、上下に延びる中心軸を中心として回転するインペラであって、前記中心軸に直交する方向に広がるベース部と、前記ベース部の上面に、周方向に間隔をあけて配置される複数の羽根と、を有する。前記ベース部は、径方向外方に、凹凸が周方向に繰り返される凹凸部を有する。前記凹凸部は、同一形状の複数の第１凹部と、同一形状の複数の第１凸部とを含み、前記第１凹部と前記第１凸部とが１つずつ交互に配列される少なくとも１つの第１凹凸領域と、前記第１凹凸領域の間に位置し、前記第１凹部と異なる形状の第２凹部と、前記第１凸部と異なる形状の第２凸部とのうち少なくとも一方を含む第２凹凸領域と、を有する。

本発明の例示的な羽根車は、上記のインペラと、前記インペラに接続されるシャフトと、を有する。

本発明の例示的な送風装置は、上記の羽根車と、前記シャフトの径方向外方に配置されるマグネットと、前記マグネットと径方向に対向するステータと、を有する。

本発明の例示的な送風装置の製造方法は、インペラを有する送風装置の製造方法であって、ａ）金型に規則的に配列される凹凸のうちの凸側を削って重量を増やす部位を設け、バランス調整されたインペラを成形する工程と、ｂ）前記インペラを含む回転部分の組み立て時において、前記凹凸によって形成された前記インペラの凸部を削って一部の重量を減らし、前記インペラのバランス調整を行う工程と、を有する。

例示的な本発明は、インペラのバランス調整を適切に行うことができる技術を提供する。

図１は、本発明の第１実施形態に係る送風装置の縦断面図である。 図２は、ステータハウジングの縦断面図である。 図３は、ステータハウジングの下面図である。 図４は、本発明の第１実施形態に係るインペラの平面図である。 図５は、第１実施形態のインペラが有する凹凸部について説明するための図である。 図６は、第１凸部及び第２凸部の変形例を示す図である。 図７は、プラスバランス領域について説明するための図である。 図８は、プラスバランス領域が有する第２凸部の変形例を説明するための図である。 図９は、マイナスバランス領域について説明するための図である。 図１０は、マイナスバランス領域の変形例を説明するための図である。 図１１は、本発明の第１実施形態に係る送風装置の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図１２は、試成形によって得られるインペラを示す平面図である。 図１３は、本発明の第２実施形態に係るインペラの平面図である。 図１４は、本発明の第２実施形態に係るインペラの一部を拡大した平面図である。 図１５は、本発明の第２実施形態に係るインペラの他の一部を拡大した平面図である。

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詳細に説明する。本明細書では、図１に示す中心軸９に沿う方向を軸方向、中心軸９に直交する方向を径方向、中心軸９を中心とする円弧に沿う方向を周方向と称する。また、本明細書では、軸方向を上下方向とし、モータ１０に対してインペラ２０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、本発明のインペラ、羽根車、及び、送風装置の使用時の向きを限定する意図はない。

＜１．第１実施形態＞
＜１−１．送風装置の全体構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る送風装置１の縦断面図である。この送風装置１は、モータ１０の動力でインペラ２０を回転させることにより、軸方向に吸引した気体を接線方向へ送り出す、いわゆる遠心式の送風装置である。

図１に示すように、本実施形態の送風装置１は、モータ１０、インペラ２０、及びケーシング３０を有する。

モータ１０は、インペラ２０を回転させるための駆動源である。モータ１０は、シャフト１１、ロータ１２、ステータ１３、及びステータハウジング１４を有する。シャフト１１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１１の上端部には、インペラ２０が固定される。一方、シャフト１１の下端部には、ロータ１２が固定される。すなわち、本実施形態では、ロータ１２とインペラ２０とが、シャフト１１を介して互いに固定されている。

ロータ１２は、円筒状のロータコア１２１と、マグネット１２２とを有する。ロータコア１２１には、例えば、磁性体である積層鋼板が用いられる。マグネット１２２は、ロータコア１２１の外周面に固定される。マグネット１２２の径方向外側の面には、Ｎ極とＳ極とが、周方向に交互に着磁されている。なお、マグネット１２２は、複数のマグネットから構成されてもよく、環状の１つのマグネットから構成されてもよい。また、ロータコア１２１が省略され、ロータ１０が円筒状のマグネット１２２から構成されてもよい。

ステータ１３は、ロータ１２の径方向外側に配置される。ステータ１３は、ステータコア１３１及び複数のコイル１３２を有する。ステータコア１３１には、例えば、磁性体である積層鋼板が用いられる。ステータコア１３１は、環状のコアバック４１と、コアバック４１から径方向内側へ突出する複数のティース４２とを有する。複数のティース４２は、周方向に等間隔に配列される。複数のコイル１３２は、各ティース４２に巻かれた導線により構成される。ティース４２とコイル１３２との間には、樹脂製のインシュレータ１３３が介在する。これにより、ティース４２とコイル１３２とが互いに電気的に絶縁される。

コイル１３２に駆動電流を供給すると、複数のティース４２に磁束が生じる。そして、ティース４２とマグネット１２２との間の磁束の作用により、周方向のトルクが生じる。その結果、ロータ１２およびシャフト１１が、中心軸９を中心として回転する。シャフト１１が回転すると、シャフト１１に固定されたインペラ２０も、中心軸９を中心として回転する。

ステータハウジング１４は、ケーシング３０に固定されるとともに、ステータ１３を保持する部材である。図２は、ステータハウジング１４の縦断面図である。図３は、ステータハウジング１４の下面図である。図１〜図３に示すように、ステータハウジング１４は、筒状部１４１、円板部１４２、軸受保持部１４３、複数のリブ１４４、及び複数の突起部１４５を有する。

筒状部１４１は、ステータ１３の径方向外側において、軸方向に略円筒状に延びる。ステータコア１３１は、筒状部１４１の内周面に固定される。筒状部１４１の上端部は、ステータ１３よりも上側まで延びる。円板部１４２は、筒状部１４１の上端部から、径方向内側へ向けて広がる。軸受保持部１４３は、円板部１４２の径方向内側の端部から、上側及び下側へ向けて略円筒状に延びる。複数のリブ１４４は、それぞれ、円板部１４２の下面側において、軸受保持部１４３の外周面と筒状部１４１の内周面とを径方向に繋ぐ。複数のリブ１４４により、ステータハウジング１４の剛性が高められている。複数の突起部１４５は、ステータハウジング１４の外周面に歯車状に設けられる。

本実施形態のステータハウジング１４は、ステータ１３に生じた熱の放出経路となる。このため、ステータハウジング１４の材料には、アルミニウム、アルミニウム合金などの放熱性の高い金属を用いることが好ましい。例えば、医療機器に送風装置１が搭載される場合、信頼性とともに機器の軽量化が重要な設計課題となる。アルミニウム又はアルミニウム合金を用いれば、ステータハウジング１４の強度を高めながら、送風装置１の重量を低減させることができる。

軸受保持部１４３とシャフト１１との間には、一対のベアリング５１、５２が介在する。各ベアリング５１、５２には、例えばボールベアリングが用いられる。各ベアリング５１、５２の外輪は、軸受保持部１４３の内周面に固定される。各ベアリング５１、５２の内輪は、シャフト１１の外周面に固定される。これにより、シャフト１１、ロータ１２、及びインペラ２０が、ステータハウジング１４に対して、回転可能に支持される。なお、各ベアリング５１、５２の内輪は、シャフト１１の外周面と隙間を介して対向してもよい。

本実施形態では、一対のベアリング５１、５２が、いずれも、ロータ１２よりもインペラ２０側である軸方向上側に配置される。そして、一対のベアリング５１、５２が、いずれも、ステータハウジング１４に保持される。このように、２つのベアリング５１、５２をロータ１２に対して軸方向の同じ側に配置すれば、２つのベアリング５１、５２を１部品で保持することが容易となる。そして、複数のベアリング５１、５２を１部品で保持すれば、中心軸９に対してシャフト１１を同軸に配置しやすい。

また、本実施形態では、いずれのベアリング５１、５２も、ステータハウジング１４の円板部１４２から上側へ完全には突出していない。上側のベアリング５１は、ステータハウジング１４の円板部１４２の一部分と、径方向に重なる位置に配置されている。下側のベアリング５２は、ステータハウジング１４の筒状部１４１と、径方向に重なる位置に配置されている。このようにすれば、下側のベアリング５２が、ステータハウジング１４の筒状部１４１よりも上側に配置される場合と比較し、ベアリング５１、５２から筒状部１４１までの距離が短くなる。したがって、シャフト１１に対するステータハウジング１４の傾きを、より抑制できる。

インペラ２０は、ステータハウジング１４よりも上側において、シャフト１１に固定されている。インペラ２０は、上下方向に延びる中心軸９を中心として回転する。インペラ２０は、ベース部２１と、複数の羽根２２とを有する。ベース部２１は、中心軸９に直交する方向に広がる。ベース部２１は円板状である。複数の羽根２２は、ベース部２１の上面に、周方向に間隔をあけて配置される。インペラ２０の材料には、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）やＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂が使用される。ただし、インペラ２０の材料に、金属等の樹脂以外の材料が用いられてもよい。

モータ１０及びインペラ２０は、ケーシング３０の内部に配置されている。図１に示すように、本実施形態のケーシング３０は、第１ケーシング部材３１と、第１ケーシング部材３１の上側に配置される第２ケーシング部材３２とで構成される。第１ケーシング部材３１は、ステータ１３及びステータハウジング１４の周囲を取り囲む。第２ケーシング部材３２は、インペラ２０の周囲を取り囲む。ステータハウジング１４の複数の突起部１４５は、第１ケーシング部材３１が有するホルダ部３１１の貫通孔３１２に嵌る。ホルダ部３１１は、ステータハウジング１４の周囲に形成される。貫通孔３１２は、ホルダ部３１１を径方向に貫通する。

第１ケーシング部材３１と第２ケーシング部材３２とは、ねじ止め又は係合によって、互いに固定される。また、第１ケーシング部材３１と第２ケーシング部材３２との間には、図示を省略したエラストマー製のシール材が、挟まれている。当該シール材により、両部材３１、３２の隙間からの気体の漏れが、防止される。

第１ケーシング部材３１及び第２ケーシング部材３２の材料には、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）やＰＣ（ポリカーボネート）等の樹脂が使用される。第１ケーシング部材３１は、金型の内部にステータハウジング１４を配置した状態で、金型の内部に樹脂を流し込んで固化させる、いわゆるインサート成型により得られる。すなわち、本実施形態の第１ケーシング部材３１は、ステータハウジング１４をインサート部品とする樹脂成型品である。インサート成型を利用すれば、ステータハウジング１４と第１ケーシング部材３１とを、密着させることができる。

ただし、第１ケーシング部材３１をステータハウジング１４とは別に成型し、成型後の第１ケーシング部材３１に、ステータハウジング１４を接着剤等で固定してもよい。

ケーシング３０は、吸気口３３と排気口３４とを有する。吸気口３３は、インペラ２０の上側において、第２ケーシング部材３２を軸方向に貫通する。すなわち、吸気口３３は、第２ケーシング部材３２の上方の空間から、インペラ２０の中央に向けて開口する。排気口３４は、モータ１０およびインペラ２０の径方向外側において、中心軸９を中心とする仮想円の接線方向に開口する。また、ケーシング３０は、気体の流路となる風洞３５を内部に有する。風洞３５は、モータ１０およびインペラ２０の周囲において、環状に広がる。また、吸気口３３と排気口３４とは、風洞３５を介して連通する。

モータ１０の駆動時には、シャフト１１とともにインペラ２０が回転する。そうすると、ケーシング３０の上部空間から吸気口３３を通ってケーシング３０の内部へ、気体が吸引される。吸引された気体は、インペラ２０により加速されて、風洞３５内を旋回する。そして、風洞３５内を旋回した気体が、排気口３４を通って、ケーシング３０の外部へ排出される。

＜１−２．インペラの詳細構成＞
図４は、本発明の第１実施形態に係るインペラ２０の平面図である。図４は、インペラ２０を上から見た図である。インペラ２０は、上述のベース部２１及び複数の羽根２２に加えて、中央部に筒状のボス部２３を有する。シャフト１１がボス部２３に固定されることにより、インペラ２０とシャフト１１とが結合する。

複数の羽根２２は、軸方向からの平面視において、インペラ２０の回転方向Ｒと同じ方向に傾斜して、ボス部２３から径方向外側に向けて放射状に延びる。詳細には、複数の羽根２２は、主翼２２ａと補助翼２２ｂとから構成されている。主翼２２ａは、ボス部２３から径方向外側に向けて延びる。補助翼２２ｂは、ボス部２３から径方向外側に離れた位置から径方向外側に向けて延びる。本実施形態では、周方向において、主翼２２ａと補助翼２２ｂとは交互に配置される。ただし、周方向において、２つの主翼２２ａの間に補助翼２２ｂが複数設けられてもよい。本実施形態では、ベース部２１の外周縁は、複数の羽根２３の径方向外側の端部よりも径方向外側に突出している。

ベース部２１は、径方向外方に、凹凸が周方向に繰り返される凹凸部２４を有する。本実施形態では、凹凸部２４は、ベース部２１の径方向外端に設けられる。図５は、第１実施形態のインペラ２０が有する凹凸部２４について説明するための図である。図５に示すように、凹凸部２４は、少なくとも１つの第１凹凸領域２４ａと、第２凹凸領域２４ｂとを有する。本実施形態においては、第１凹凸領域２４ａの数は２つであるが、１つ又は３つ以上であってもよい。また、本実施形態では、第２凹凸領域２４ｂの数は２つであるが、１つ又は３つ以上であってもよい。

第１凹凸領域２４ａは、同一形状の複数の第１凹部２４１と、同一形状の複数の第１凸部２４２とを含む。本実施形態では、第１凹部２４１は径方向内方に凹み、第１凸部２４２は径方向外方に突出する。第１凹凸領域２４ａにおいては、第１凹部２４１と第１凸部２４２とが１つずつ交互に配列される。第１凹凸領域２４ａは、凹凸が周方向に規則的に繰り返される波型状である。なお、第１凹凸領域２４ａに含まれる第１凹部２４１及び第１凸部２４２の数は、２つ以上であればよく、その数は特に限定されない。本実施形態では、ベース部２１の径方向外端の大部分は、第１凹凸領域２４ａによって占められている。

第２凹凸領域２４ｂは、第１凹凸領域２４ａの間に位置する。本実施形態では、第１凹凸領域２４ａの数は複数であり、第２凹凸領域２４ｂは２つの第１凹凸領域２４ａの間に位置する。第１凹凸領域２４ａの数が１つである場合には、第２凹凸領域２４ａは、１つの第１凹凸領域２４ａの周方向の両端部の間に位置する。第２凹凸領域２４ｂは、第１凹部２４１と異なる形状の第２凹部２４３と、第１凸部２４２と異なる形状の第２凸部２４４とのうち少なくとも一方を含む。本実施形態では、第２凹部２４３は径方向内方に凹み、第２凸部２４４は径方向外方に突出する。第２凹凸領域２４ｂは、第１凹凸領域２４ａの規則的配列が崩された形状を有する。本実施形態では、ベース部２１の径方向外端の周方向の狭い領域に、第２凹凸領域２４ｂが形成されている。第２凹凸領域２４ｂは２つ存在する。

詳細には、第２凹凸領域２４ｂは、第２凹部２４３及び第２凸部２４４を有する第１パターンであってよい。第２凹凸領域２４ｂは、第２凹部２４３及び第２凸部２４４のうち、第２凹部２４３のみを有する第２パターンであってよい。第２凹凸領域２４ｂは、第２凹部２４３及び第２凸部２４４のうち、第２凸部２４４のみを有する第３パターンであってよい。本実施形態では、インペラ２０は、第１パターンの第２凹凸領域２４ｂと、第３パターンの第２凹凸領域２４ｂとを有する。ただし、これは例示であり、インペラ２０は、第１〜第３パターンの少なくともいずれか１つのパターンの第２凹凸領域２４ｂを含めばよい。

第２凹凸領域２４ｂは、第１凹凸領域２４ａの一部の凹凸形状を変更することによって形成することができる。詳細は後述するが、本実施形態では、インペラ２０は、第１凹凸領域２４ａの凹凸形状を利用して形成される、プラスバランス領域２４ｂＰとマイナスバランス領域２４ｂＭとの２種類の第２凹凸領域２４ｂを有する。

プラスバランス領域２４ｂＰは、インペラ２０の一部を重くするバランス調整を行った領域である。マイナスバランス領域２４ｂＭは、インペラ２０の一部を軽くするバランス調整を行った領域である。すなわち、本実施形態の構成によれば、凹凸部２４を利用して、インペラ２０のバランス調整をプラスバランス調整とマイナスバランス調整とを使って適切に行うことができる。また、本実施形態では、インペラ２０のバランス調整を行うために利用される凹凸部２４がベース部２１の径方向外端に設けられる構成になっているために、インペラ２０の軸方向の厚みを薄くすることができる。すなわち、本実施形態の構成は、薄型のインペラ２０のバランス調整に適している。

なお、インペラ２０は、第２凹凸領域２４ｂとして、プラスバランス領域２４ｂＰとマイナスバランス領域２４ｂＭとのうち、いずれか一方のみを有する構成としてもよい。また、インペラ２０は、第２凹凸領域２４ｂとして、プラスバランスとマイナスバランスとの両方が行われた領域を有してもよい。

本実施形態では、第１凸部２４２及び第２凸部２４４は、周方向に対向する一対の側面２５、２６を有する。一対の側面２５、２６のうち、一方はインペラ２０の回転方向前方側となる前側面２５であり、他方はインペラ２０の回転方向後方側となる後側面２６である。前側面２５は周方向に対して傾斜している。後側面２６は、周方向に対して直交しており、傾斜していない。このために、第１凸部２４２及び第２凸部２４４の周方向の幅は、ベース部２１側の一端部に比べてベース部２１から外方に離れた他端部の方が狭い。このように構成すると、インペラ２０の回転時における凹凸領域の乱流の発生を抑制することができる。この結果、インペラ２０の回転時に発生する音を低減することができる。

なお、周方向に対して傾斜する前側面２５は、平面であっても、湾曲面であってもよい。図５に示すように、本実施形態では、前側面２５は湾曲面である。前側面２５が湾曲面である場合、当該湾曲面はインペラ２０から外方に向かう凸面であることが好ましい。

図６は、第１凸部２４２及び第２凸部２４４の変形例を示す図である。なお、図６においては、本来は周方向に並ぶ凹凸を、便宜的に直線方向に並ぶ凹凸として示している。この点は、以下で説明する図７、図８、図９、及び図１０においても同様である。図６に示すように、第１凸部２４２Ａ及び第２凸部２４４Ａの、前側面２５Ａ及び後側面２６Ａをいずれも周方向に対して直交する構成とし、周方向に対して傾斜していない構成としてもよい。図６に示す構成では、凸部２４２Ａ、２４４Ａ及び凹部２４１Ａは、径方向からの平面視において矩形状である。

第２凹凸領域２４ｂについて、更に詳細に説明する。

図７は、プラスバランス領域２４ｂＰについて説明するための図である。プラスバランス領域２４ｂＰを構成する第２凹凸領域２４ｂは、第１凸部２４２と異なる形状の第２凸部２４４ａを含む。図７に示す例では、プラスバランス領域２４ｂＰは、１つの第１凹部２４１と１つの第２凸部２４４ａとを有する。プラスバランス領域２４ｂＰは、第２凹部２４３と第２凸部２４４とのうち、第２凸部２４４のみを有する。

第２凸部２４４ａは、第１凸部２４２よりも周方向の幅が広い。図７に示す例では、第２凸部２４４ａの周方向の幅Ｗ２は、第１凸部２４２の周方向の幅Ｗ１より広い。つまり、幅Ｗ２で示される凸部の面積は、幅Ｗ１で示される凸部の面積よりも大きくなる。このような構成は、例えば、第１凹凸領域２４ａを構成する第１凹部２４１を埋めて隣り合う第１凸部２４２同士を連結することによって形成することができる。なお、図７に示す例では、第２凸部２４４ａの径方向の長さは、第１凸部２４２の径方向の長さと同一である。

第２凸部２４４ａは、少なくとも１つの第１凹部２４１の少なくとも一部を、ベース部２１と同じ材料で満たして構成された形状である。詳細には、第２凸部２４４ａは、第１凹部２４１がベース部２１と同じ材料で満たされることによって、隣り合う第１凸部２４２が繋がった形状になっている。このような構成は、例えば、インペラ２０を成形する際に、金型の、第１凹凸領域２４ａを形成するための凹凸部のうち凸部を削ることによって形成することができる。図７に示す例では、１つの第１凹部２４１をベース部２１と同じ材料で満たすことによって、第２凸部２４４ａが形成されている。つまり、第１凹部２４１に満たされた材料の分だけ、当該部位の重量が増えたことになる。

また、図７に示す例では、第２凸部２４４ａは、少なくとも２つの隣り合う第１凸部２４２の頂部２４２１同士を接続した形状である。より詳細には、第２凸部２４４ａは、２つの隣り合う第１凸部２４２の頂部２４２１同士を接続した形状である。すなわち、図７に示す例では、第２凸部２４４ａは、１つの第１凹部２４１の全部を、ベース部２１と同じ材料で満たすことによって形成されている。本実施形態によれば、第２凸部２４４ａに径方向に凹む溝が形成されることを防止できる。このために、インペラ２０の回転時に乱流が発生することを抑制できる。

図８は、プラスバランス領域２４ｂＰが有する第２凸部２４４ａの変形例を説明するための図である。図８に示す変形例のプラスバランス領域２４ｂＰＡにおいては、第２凸部２４４ａＡは、第１凹部２４１の一部のみを、ベース部２１と同じ材料で満たして構成された形状である。図８に示す変形例においても、第２凸部２４４ａＡの周方向の幅Ｗ２は、第１凸部２４２の周方向の幅Ｗ１より広い。このような構成は、インペラ２０を成形する際に、金型の、第１凹凸領域２４ａを形成するための凹凸部のうち凸部の一部を削ることによって形成することができる。つまり、インペラ２０のプラスバランスの調整量に応じて、金型の第１凹凸領域２４ａを形成するための凹凸部のうち凸部の削り量を調整することができる。

その他、プラスバランス領域２４ｂＰが有する第２凸部２４４ａは、複数の第１凹部２４１をベース部材２１と同じ材料で満たして形成されてもよい。この場合、当該第２凸部は、図７及び図８に示す第２凸部２４４ａ、２４４ａＡよりも周方向の幅が広くなる。

図９は、マイナスバランス領域２４ｂＭについて説明するための図である。マイナスバランス領域２４ｂＭを構成する第２凹凸領域２４ｂは、第１凸部２４２と異なる形状の第２凸部２４４ｂを含む。図９に示す例では、マイナスバランス領域２４ｂＭは、第１凹部２４１と異なる形状の３つの第２凹部２４３と、１つの第１凸部２４２と、２つの第２凸部２４４ｂとを有する。マイナスバランス領域２４ｂＭは、第２凹部２４３と第２凸部２４４との両方を有する。なお、図９に示す例では、３つの第２凹部２４３の形状は互いに異なる。

第２凸部２４４ｂは、第１凸部２４２よりも径方向の長さが短い。図９に示す例では、第２凸部２４４ｂの径方向の長さＬ２は、第１凸部２４２の径方向の長さＬ１より短い。このような構成は、例えば、第１凹凸領域２４ａを構成する第１凸部２４２の頂部を削り落とすことによって形成することができる。

なお、図９に示す例では、２つの第２凸部２４４ｂが存在するが、いずれの第２凸部２４４ｂも第１凸部２４２よりも径方向の長さが短い。ただし、２つの第２凸部２４４ｂの径方向の長さＬ２は互いに異なってもよい。また、マイナスバランス領域２４ｂＭは、１つ又は３つ以上の第２凸部２４４ｂを有する構成であってもよい。

図１０は、マイナスバランス領域２４ｂＭの変形例を説明するための図である。図１０に示す変形例では、マイナスバランス領域２４ｂＭＡを構成する第２凹凸領域２４ｂは、第１凹部２４１と異なる形状の第２凹部２４３Ａを含む。マイナスバランス領域２４ｂＭＡは、１つの第２凹部２４３Ａと１つの第１凸部２４２とを有する。マイナスバランス領域２４ｂＭＡは、第２凹部２４３と第２凸部２４４とのうち、第２凹部２４３のみを有する。

第２凹部２４３Ａは、第１凹部２４１よりも周方向の幅が広い。図１０に示す変形例では、第２凹部２４３Ａの周方向の幅Ｗ２は、第１凹部２４１の周方向の幅Ｗ１より広い。このような構成は、例えば、第１凹凸領域２４ａを構成する第１凸部２４２を全て削り落とすことによって形成することができる。

第２凹部２３４Ａは、少なくとも１つの第１凸部２４２を削り落として構成された形状である。これにより、インペラ２０を成形した後に、インペラ２０の一部を軽くするバランス調整を行うことができる。つまり、インペラ２０のマイナスバランスの調整量に応じて、第１凸部２４２の削り量を調整することができる。図１０に示す変形例では、１つの第１凸部２４２のみが削り落とされているが、複数の第１凸部２４２が削り落とされて第２凹部が形成されてもよい。

図１に示すように、羽根車６０は、インペラ２０と、シャフト１１とを有する。シャフト１１は、インペラ２０に接続される。以上に説明したように、インペラ２０は、プラスバランス調整とマイナスバランス調整を行うことができる構成になっている。このために、羽根車６０は、バランス良く回転することができる。

また、図１に示すように、送風装置１は、羽根車６０と、マグネット１２２と、ステータ１３とを有する。マグネット１２２は、シャフト１１の径方向外方に配置される。ステータ１３は、マグネット１２２と径方向に対向する。本実施形態では、ステータ１３はマグネット１２２の径方向外方に配置される。以上に説明したように、インペラ２０を有する羽根車６０がバランス良く回転するために、送風装置１は、回転時に発生する音を低減することができる。

なお、本実施形態では、モータ１０はいわゆるインナーロータ型のモータである。ただし、モータ１０は、マグネット１２２がステータ１３に対して径方向外方に配置される構成として、いわゆるアウターロータ型のモータとしてもよい。

＜１−３．送風装置の製造方法＞
図１１は、本発明の第１実施形態に係る送風装置１の製造方法の一例を示すフローチャートである。インペラ２０を有する送風装置１の製造方法は、インペラ２０の試成形を行う工程（ステップＳ１）を有する。本実施形態では、インペラ２０は樹脂成形によって形成される。図１２は、試成形によって得られるインペラ２０Ｒを示す平面図である。試成形によって得られるインペラ２０Ｒは、第１凹部２４１と第１凸部２４２とが周方向に１つずつ交互に配列される凹凸部２４Ｒを有する。すなわち、凹凸部２４Ｒは第１凹凸領域２４ａのみを有する。

樹脂成形に使用される金型は、金型自体を製造する際に生じる製造誤差を含んでいる。このために、金型毎に、試成形によって得られるインペラ２０Ｒは異なるバランス状態を有する。試成形によって、金型が有する製造誤差を把握することができる。なお、試成形で使用される金型には、凹凸部２４Ｒを形成するための凹凸が規則的に配列されている。

送風装置１の製造方法は、金型に規則的に配列される凹凸のうちの凸部を削って重量を増やす部位を設け、バランス調整されたインペラ２０を成形する工程（ステップＳ２）を有する。上述のように、試成形により、試成形に使用した金型のどの部分を削ればインペラ２０のバランス調整を行うことができるかを把握することができる。ステップＳ２では、試成形の結果に基づいて、金型の一部の凸部を削ることによってインペラ２０の重量を一部の箇所について増やすプラスバランス調整を行って、バランス調整されたインペラ２０を得る。これにより、金型の製造誤差に由来するインペラ２０のアンバランスを抑制することができる。

なお、試形成によって得られたインペラ２０Ｒのバランスが良好である場合には、プラスバランス調整を行う必要はない。すなわち、この場合には、凸部を削る金型の改良は行う必要がない。

送風装置１の製造方法は、インペラ２０を含む回転部分の組み立て時において、金型の凹凸によって形成されたインペラ２０の凸部を削って一部の重量を減らし、インペラ２０のバランス調整を行う工程（ステップＳ３）を有する。本実施形態では、第１凸部２４２を削ってインペラ２０の一部の重量を減らす。回転部分は、インペラ２０の他に、例えばシャフト１１、ベアリング５１、５２、及びロータ１２等を含む。回転部分の組み立て時に、組み付け位置のずれ等によって組み立て誤差が生じる。そして、この組み立て誤差に由来して、インペラ２０の回転時のバランスが悪くなることがある。ステップＳ３では、この組み立て誤差に由来するアンバランスを解消するために行われる。ステップＳ３においては、インペラ２０の少なくとも１つの第１凸部２４２の少なくとも一部を削って、インペラ２０の回転バランスの調整が行われる。

なお、回転部分を組み立てた際にインペラ２０の回転バランスが良好である場合には、マイナスバランス調整を行う必要はない。すなわち、この場合には、インペラ２０の第１凸部２４２を削る必要はない。

本実施形態の送風装置１の製造方法によれば、インペラ２０の一部の重さを重くしてバランス調整を行うプラスバランス調整と、インペラ２０の一部の重さを軽くしてバランス調整を行うマイナスバランス調整とを行って、インペラ２０のバランスが調整されるために、インペラ２０のバランス調整を適切に行うことができる。また、本実施形態の送風装置１の製造方法によれば、試成形に基づくプラスバランス調整によって、アンバランスが低減されたインペラ２０を用いて回転部分の組み立てが行われるために、回転部分の組み立て後に生じるアンバランスを小さくすることができる。このために、マイナスバランス調整の際に第１凸部２４２を削る量を少なくして、作業負担を低減することができる。

＜２．第２実施形態＞
次に、第２実施形態のインペラについて説明する。第２実施形態のインペラを有する羽根車及び送風装置の構成は、第１実施形態と同様である。このために、インペラに絞って説明を行う。

図１３は、本発明の第２実施形態に係るインペラ７０の平面図である。図１３は、インペラ７０を下側から見た図である。図１４は、本発明の第２実施形態に係るインペラ７０の一部を拡大した平面図である。図１４は、インペラ７０を側面から見た図である。図１５は、本発明の第２実施形態に係るインペラ７０の他の一部を拡大した平面図である。図１５は、図１４と同様に、インペラ７０を側面から見た図であるが、図１４とは異なる角度から見た図である。

インペラ７０は、第１実施形態と同様に、ベース部７１と、複数の羽根７２とを有する。ベース部７１は、中心軸９に直交する方向に広がる。複数の羽根７２は、ベース部７１の上面に、周方向に間隔をあけて配置される。

ベース部７１は、径方向外方に、かつベース部７１において羽根７２の配置される面と反対側の面に、凹凸が周方向に繰り返される凹凸部７３を有する。凹凸部７３は、複数の第１凹凸領域７３と、第２凹凸領域７３ｂとを有する。第１凹凸領域７３ａは、同一形状の複数の第１凹部７３１と、同一形状の複数の第１凸部７３２とを含む。第１凹凸領域７３ａにおいては、第１凹部７３１と第１凸部７３２とが１つずつ交互に周方向に配列される。第２凹凸領域７３ｂは、２つの第１凹凸領域７３ａの間に位置する。第２凹凸領域７３ｂは、第１凹部７３１と異なる形状の第２凹部７３３と、第１凸部７３２と異なる形状の第２凸部７３４とのうちの少なくとも一方を含む。

本実施形態では、凹凸部７３は、ベース部７１の下面に設けられる。第１凹部７３１及び第２凹部は、軸方向上方に凹む。第１凸部７３２及び第２凸部７３４は、軸方向下方に突出する。このように構成すると、バランス調整するための凹凸部７３が設けられるインペラ７０の径方向のサイズを小さくすることができる。

なお、本実施形態では、第１凹部７３１及び第１凸部７３２はいずれも、径方向からの平面視において矩形状である。ただし、これは例示であり、第１実施形態と同様の形状であってよい。すなわち、第１凸部７３２及び第２凸部７３４は、周方向に対向する一対の側面のうち、インペラ７０の回転方向前方側となる側面が周方向に傾斜する形状としてよい。

図１４及び図１５に示すように、本実施形態においても、第２凹凸領域７３ｂは、プラスバランス領域７３ｂＰとマイナスバランス領域７３ｂＭとを有する。プラスバランス領域７３ｂＰは、第１凸部７３２より周方向の幅が広い第２凸部７３４ａを有する。第２凸部７３４ａは、第１凹部７３１をベース部７１と同じ材料で満たすことによって形成できる。なお、第１凹部７３１をベース部７１と同じ材料で満たす範囲は、全範囲でもよいが、一部の範囲でもよい。

また、マイナスバランス領域７３ｂＭを構成する第２凹凸領域７３ｂは、第１凸部７３２と異なる形状の第２凸部７３４ｂを含む。第２凸部７３４ｂは、第１凸部７３２よりも軸方向の長さが短い。このような構成の第２凸部７３４ｂは、第１凸部７３２の頂部を削り落とすことによって形成することができる。なお、マイナスバランス領域７３ｂＭは、第１凸部７３２を全て削り落とすことによって形成された第２凹部７３３を有してもよい。

本実施形態においても、凹凸部７３を利用して、インペラ７０のバランス調整をプラスバランス調整とマイナスバランス調整とを使って適切に行うことができる。このために、羽根車をバランス良く回転させて、送風装置の騒音を抑制することができる。

＜３．留意事項＞
本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。また、本明細書中に示される複数の実施形態及び変形例は可能な範囲で組み合わせて実施されてよい。

本発明は、例えば医療機器、家電、ＯＡ機器、車載機器等に用いられる送風装置に利用することができる。

１・・・送風装置
９・・・中心軸
１１・・・シャフト
１３・・・ステータ
２０、７０・・・インペラ
２１、７１・・・ベース部
２２、７２・・・羽根
２４、７３・・・凹凸部
２４ａ、７３ａ・・・第１凹凸領域
２４ｂ、７３ｂ・・・第２凹凸領域
２５・・・前側面（一対の側面の一方）
２６・・・後側面（一対の側面の他方）
６０・・・羽根車
１２２・・・マグネット
２４１、７３１・・・第１凹部
２４２、７３２・・・第１凸部
２４３・・・第２凹部
２４４、７３４・・・第２凸部
２４２１・・・頂部

Claims (14)

1. 上下に延びる中心軸を中心として回転するインペラであって、
   前記中心軸に直交する方向に広がるベース部と、
   前記ベース部の上面に、周方向に間隔をあけて配置される複数の羽根と、
   を有し、
   前記ベース部は、径方向外方に、凹凸が周方向に繰り返される凹凸部を有し、
   前記凹凸部は、
   同一形状の複数の第１凹部と、同一形状の複数の第１凸部とを含み、前記第１凹部と前記第１凸部とが１つずつ交互に配列される少なくとも１つの第１凹凸領域と、
   前記第１凹凸領域の間に位置し、前記第１凹部と異なる形状の第２凹部と、前記第１凸部と異なる形状の第２凸部とのうち少なくとも一方を含む第２凹凸領域と、
   を有する、インペラ。
2. 前記凹凸部は、前記ベース部の径方向外端に設けられ、
   前記第１凹部及び前記第２凹部は、径方向内方に凹み、
   前記第１凸部及び前記第２凸部は、径方向外方に突出する、請求項１に記載のインペラ。
3. 前記凹凸部は、前記ベース部の下面に設けられ、
   前記第１凹部及び前記第２凹部は、軸方向上方に凹み、
   前記第１凸部及び前記第２凸部は、軸方向下方に突出する、請求項１に記載のインペラ。
4. 前記第２凹凸領域は、前記第２凸部を含み、
   前記第２凸部は、前記第１凸部よりも周方向の幅が広い、請求項１から３のいずれか１項に記載のインペラ。
5. 前記第２凸部は、少なくとも１つの前記第１凹部の少なくも一部を、前記ベース部と同じ材料で満たして構成された形状である、請求項４に記載のインペラ。
6. 前記第２凸部は、少なくも２つの隣り合う前記第１凸部の頂部同士を接続した形状である、請求項５に記載のインペラ。
7. 前記第２凹凸領域は、前記第２凸部を含み、
   前記第２凸部は、前記第１凸部よりも径方向の長さが短い、請求項２に記載のインペラ。
8. 前記第２凹凸領域は、前記第２凸部を含み、
   前記第２凸部は、前記第１凸部よりも軸方向の長さが短い、請求項３に記載のインペラ。
9. 前記第２凹凸領域は、前記第２凹部を含み、
   前記第２凹部は、前記第１凹部よりも周方向の幅が広い、請求項１から３のいずれか１項に記載のインペラ。
10. 前記第２凹部は、少なくとも１つの前記第１凸部を削り落として構成された形状である、請求項９に記載のインペラ。
11. 前記第１凸部及び前記第２凸部は、周方向に対向する一対の側面を有し、
    前記一対の側面のうち、当該インペラの回転方向前方側となる前側面は、周方向に対して傾斜し、
    前記第１凸部及び前記第２凸部の周方向の幅は、前記ベース部側の一端部に比べて前記ベース部から外方に離れた他端部が狭い、請求項１から９のいずれか１項に記載のインペラ。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載のインペラと、
    前記インペラに接続されるシャフトと、
    を有する、羽根車。
13. 請求項１２に記載の羽根車と、
    前記シャフトの径方向外方に配置されるマグネットと、
    前記マグネットと径方向に対向するステータと、
    を有する、送風装置。
14. インペラを有する送風装置の製造方法であって、
    ａ）金型に規則的に配列される凹凸のうちの凸側を削って重量を増やす部位を設け、バランス調整されたインペラを成形する工程と、
    ｂ）前記インペラを含む回転部分の組み立て時において、前記凹凸によって形成された前記インペラの凸部を削って一部の重量を減らし、前記インペラのバランス調整を行う工程と、
    を有する、送風装置の製造方法。

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