JP2019120151A - ファン - Google Patents

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Abstract

【課題】部材が周囲温度の変化の影響を受けることを抑制しつつ、インペラに対するロータ部の保持強度を向上できるファンを提供する。【解決手段】ファンFNはインペラPLとモータMTとを有する。インペラPLはインペラ板部13を有する。モータMTはロータ部RTを有する。ロータ部RTはロータ板部23を備える。インペラ板部13の突出部19は、軸方向DA下側の下面13aからロータ板部23に向かって、軸方向DA下方に突出する。ロータ板部23の板バネ部231は、軸方向DAに交差する方向に延び、軸方向DAに撓むことが可能である。ロータ板部23の孔部233には、突出部19の少なくとも一部が収容される。突出部19が孔部233に収容された状態で、突出部19は、板バネ部231の先端部と接触している。突出部19が板バネ部231の先端部に接触している状態で、板バネ部231は軸方向DAに撓んでいる。【選択図】図3

Description

本発明は、ファンに関する。
従来の軸流ファンのインペラの構成と製造方法とについて説明する。インペラを製造するに際しては、先ず、金属素材の回転軸をロータヨークに固定する。次に、回転軸を固定したロータヨークを樹脂成形用金型内にセットした後、モールド用の合成樹脂を金型内に射出注入してインサート成形を行う。合成樹脂を用いてカップ状のロータヨークにおける円筒部の外周面を覆ってインペラハブを形成し、その外側に複数の羽根を成形する。
インサート成形時に、このモールド用の合成樹脂を、円筒部の軸方向両端部に沿って、インペラハブから回転軸が存在する軸心方向に向けて延出させることで、円筒部の軸方向両端部に、底面側フランジ部、および、開放端側フランジ部を形成する。この底面側フランジ部および開放端側フランジ部を用いて、円筒部を両側から挟持することによって、インペラハブとロータヨークとを強固に固定することができる(例えば、特許文献1)。
特開2012−246806号公報
しかしながら、従来の軸流ファンのインペラの構成および製造方法では、インサート成形によって、インペラハブとロータヨークとを固定するため、樹脂製のインペラハブの線膨張係数と金属製のロータヨークの線膨張係数との差に起因して、軸流ファンの周囲温度が変化する際に樹脂製のインペラハブに疲労破壊が発生する可能性がある。すなわち、従来の軸流ファンのインペラの構成および製造方法では、部材が周囲温度の変化の影響を比較的受け易い手法によって、インペラハブとロータヨークとを固定している。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、部材が周囲温度の変化の影響を受けることを抑制しつつ、インペラに対するロータ部の保持強度を向上できるファンを提供することにある。
本発明の例示的なファンは、中心軸を中心として周方向に複数の羽根が配置されるインペラと、前記中心軸の回りに前記インペラを回転させるモータとを有する。前記インペラは、径方向に広がる板状のインペラ板部を有する。前記モータは、前記インペラ板部の少なくとも一部と軸方向に対向し径方向に広がる板状のロータ板部を備える、ロータ部を有する。前記インペラ板部は、軸方向下側の下面から前記ロータ板部に向かって、軸方向下方に突出する突出部を有する。前記ロータ板部は、各々が軸方向に交差する方向に延び、軸方向に撓むことの可能な複数の板バネ部と、前記板バネ部の先端部と対向し、前記突出部の少なくとも一部が収容される孔部とを有する。前記突出部が前記孔部に収容された状態で、前記突出部は、前記板バネ部の前記先端部と接触している。前記突出部が前記板バネ部の前記先端部に接触している状態で、前記板バネ部は軸方向に撓んでいる。
例示的な本発明によれば、部材が周囲温度の変化の影響を受けることを抑制しつつ、インペラに対するロータ部の保持強度を向上できるファンを提供できる。
図1は、本発明の実施形態1に係るファンを示す斜視図である。 図2は、実施形態1に係るファンのインペラを示す斜視図である。 図3は、実施形態1に係るファンを示す断面図である。 図4(a)は、実施形態1に係るファンのロータ部を示す斜視図である。図4(b)は、図4(a)のIVB−IVB線に沿った断面図である。 図5は、実施形態1に係るファンの一部を拡大して示す断面図である。 図6は、実施形態1に係るファンのロータ板部および突出部を示す平面図である。 図7は、実施形態1の第1変形例に係るファンのロータ板部および突出部を示す平面図である。 図8は、実施形態1の第2変形例に係るファンのインペラおよびロータ板部を示す平面図である。 図9は、第2変形例に係るファンの一部を拡大して示す断面図である。 図10は、実施形態1の第3変形例に係るファンのインペラ板部およびインペラ筒部を示す平面図である。 図11は、実施形態1の第4変形例に係るファンのロータ板部および突出部を示す平面図である。 図12は、実施形態1の第5変形例に係るファンのロータ板部および突出部を示す平面図である。 図13は、第5変形例に係るファンの一部を拡大して示す断面図である。 図14は、実施形態1の第6変形例に係るファンのロータ板部および突出部を示す平面図である。 図15は、実施形態1の第7変形例に係るファンのロータ板部および突出部を示す平面図である。 図16は、実施形態1の第8変形例に係るファンを示す断面図である。 図17は、実施形態1の第9変形例に係るファンを示す断面図である。 図18は、本発明の実施形態2に係るファンを示す断面図である。 図19(a)は、実施形態2に係るファンのロータ板部を示す平面図である。図19(b)は、実施形態2に係るファンのロータ板部および突出部を示す平面図である。
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説明する。なお、図中、同一又は相当部分については同一の参照符号を付して説明を繰り返さない。
本明細書では、便宜上、モータの中心軸AX(図1参照)の方向を上下方向として説明する場合がある。図中、理解の容易のため、三次元直交座標系のX軸、Y軸、およびZ軸を適宜記載している。Z軸の正方向は上方向を示し、Z軸の負方向は下方向を示す。ただし、上下方向、上方向、および下方向は、説明の便宜上定められており、鉛直方向に一致する必要はない。例えば、上下方向は、鉛直方向に一致してもよいし、水平方向に一致してもよいし、水平方向に交差する方向に一致してもよい。例えば、上方向と下方向とは反対方向であればよい。また、あくまで説明の便宜のために上下方向を定義したに過ぎず、本発明に係るモータおよびファンの使用時の向きを限定しない。
以下、図1に示すように、モータの中心軸AXと平行な方向を単に「軸方向DA」と記載し、モータの中心軸AXを中心とする径方向および周方向を単に「径方向DR」および「周方向DC」と記載する。また、「平面視」は、軸方向DAから対象物を見ることを示す。
(実施形態1)
図1〜図7を参照して、本発明の実施形態1に係るファンFNを説明する。まず、図1を参照してファンFNを説明する。図1は、ファンFNを示す斜視図である。図1では、ファンFNを上方向から見ている。図1に示すように、ファンFNは、インペラPLと、モータMTと、フレームFRとを有する。ファンFNは、インペラPLの回転によって、軸方向DAに向けて空気を送り出す軸流式のファンである。フレームFRは、インペラPLおよびモータMTを収容する。インペラPLには、中心軸AXを中心として周方向DCに複数の羽根10が配置される。そして、モータMTは、中心軸AXの回りにインペラPLを回転させる。その結果、インペラPLは、軸方向DAに向けて空気を送り出す。
次に、図1および図2を参照してインペラPLを説明する。図2は、インペラPLを示す斜視図である。図2では、インペラPLを下方向から見ている。図1および図2に示すように、インペラPLは、複数の羽根10と、インペラ板部13と、インペラ筒部15と、インペラ外壁部17とを有する。実施形態1では、インペラPLは5枚の羽根10を有する。インペラPLは樹脂製である。従って、羽根10、インペラ板部13、インペラ筒部15、およびインペラ外壁部17は樹脂製である。
インペラ板部13は、中心軸AXを中心とし、径方向DRに広がっている。インペラ板部13は略板状である。インペラ板部13は中心軸AXの通る孔部130を有する。従って、インペラ板部13は略輪帯状である。また、インペラ板部13はインペラ筒部15の軸方向DA上側の一部を覆う。
インペラ板部13は複数の突出部19を有する。複数の突出部19の各々は、略四角柱状であり、軸方向DA下方に突出する。なお、突出部19がインペラ板部13から突出している限りにおいては、突出部19の形状は特に限定されない。例えば、突出部19は、略角柱状、略円柱状、略錐体状、又は、略錐台状であってもよい。略錐体状は、例えば、略円錐状又は略角錐状である。略錐台状は、例えば、略円錐台状又は略角錐台状である。例えば、突出部19は、テーパー形状を有していてもよい。
インペラ筒部15は、インペラ板部13から軸方向DA下方に延び、中心軸AXを中心として配置される。インペラ筒部15は略筒状である。実施形態1では、インペラ筒部15は略円筒状である。インペラ筒部15は複数のリブ111をさらに有する。実施形態1では、インペラ筒部15は16個のリブ111を有する。複数のリブ111の各々は、インペラ筒部15の径方向DR内側の内周面15aに配置される。複数のリブ111の各々は軸方向DAに延びる。
インペラ外壁部17は、中心軸AXを中心として配置される。インペラ外壁部17は略筒状である。実施形態1では、インペラ外壁部17は略円筒状である。インペラ外壁部17はインペラ筒部15を囲む。インペラ外壁部17の外壁面には、複数の羽根10が周方向DCに配置される。インペラ板部13とインペラ筒部15とはカップ状の構造体を構成している。
次に、図3を参照してモータMTを説明する。図3は、ファンFNを示す断面図である。図3に示すように、ファンFNのモータMTは、ステータ部STと、ロータ部RTと、回転軸SHと、軸受BR1と、軸受BR2と、軸受ハウジングHSとを有する。
ステータ部STは中心軸AXを中心として配置される。ステータ部STは略円環状である。ステータ部STは、ロータ部RTの径方向DR内側に配置される。ステータ部STは、ロータ部RTと径方向DRに対向する。ステータ部STは、ステータコア91と、複数のコイル93と、絡げピン95とを有する。ステータコア91は、例えば、電磁鋼板が軸方向DAに積層した積層鋼板によって構成される。
具体的には、ステータコア91は、コアバック91aと、複数のティース91bとを有する。コアバック91aは中心軸AXを中心として配置される。コアバック91aは略環状である。実施形態1では、コアバック91aは略円環状である。複数のティース91bは、周方向DCに沿って等間隔で配置される。複数のティース91bの各々は、コアバック91aから径方向DR外側に延びる。複数のコイル93は、それぞれ、複数のティース91bに対応する。複数のコイル93の各々は、インシュレータ(不図示)を介して、対応するティース91bに巻かれている。コイル93から引き出された導線の端部は、絡げピン95に絡げられる。絡げピン95は軸方向DAに延びている。絡げピン95は、コアバック91aの径方向DR外側に配置される。
ロータ部RTは中心軸AXを中心として配置される。ロータ部RTは中心軸AX回りに回転可能である。ロータ部RTにはインペラPLが固定される。従って、インペラPLは、中心軸AX回りにロータ部RTとともに回転する。ロータ部RTは、ステータ部STに対して径方向DR外側に配置される。つまり、モータMTは、アウターロータ型のモータである。
具体的には、ロータ部RTは、ロータ板部23と、ロータ筒部21と、マグネット25とを有する。マグネット25は略円環状である。なお、ロータ部RTは、略円環状のマグネット25に代えて、周方向DCに配列された複数のマグネットを有していてもよい。マグネット25は、例えば、永久磁石である。マグネット25は、コイル93と径方向DRに対向する。
ロータ筒部21は中心軸AXを中心として配置される。ロータ筒部21は略筒状である。実施形態1では、ロータ筒部21は略円筒状である。ロータ筒部21は、ロータ板部23から軸方向DA下方に延びている。ロータ筒部21の径方向DR内面に、マグネット25が固定される。
ロータ板部23は、中心軸AXを中心とし、径方向DRに広がっている。ロータ板部23は略板状である。ロータ板部23はロータ筒部21の軸方向DA上側を覆う。そして、ロータ板部23は、インペラ板部13の少なくとも一部と軸方向DAに対向している。
実施形態1では、ロータ板部23およびロータ筒部21は金属製である。そして、ロータ板部23とロータ筒部21とは、略有蓋円筒状のロータヨークを構成している。ロータヨークは、例えば、鋼板によって構成される。
回転軸SHは中心軸AXを中心として配置される。回転軸SHは略円柱状である。回転軸SHはロータ板部23を貫通している。回転軸SHはロータ板部23に固定される。従って、回転軸SHは、中心軸AX回りにロータ部RTとともに回転する。回転軸SHは金属製である。
軸受BR1は、回転軸SHの軸方向DA上側を支持する。一方、軸受BR2は、回転軸SHの軸方向DA下側を支持する。軸受BR1と軸受BR2とは、軸方向DAに並んで配置される。軸受BR1および軸受BR2が回転軸SHを支持した状態で回転軸SHは回転可能である。軸受BR1および軸受BR2の各々は略円環状である。軸受BR1および軸受BR2の各々は金属製である。
軸受ハウジングHSは、軸受BR1および軸受BR2を収容する。軸受ハウジングHSは略円筒状である。軸受ハウジングHSは軸方向DAに延びる。軸受ハウジングHSは中心軸AXを中心として配置される。軸受ハウジングHSは、ステータ部STに挿入されて、ステータ部STに固定される。
次に、図4(a)および図4(b)を参照してロータ部RTのロータ板部23を説明する。図4(a)は、ロータ部RTを示す斜視図ある。図4(a)では、ロータ部RTを上方向から見ている。図4(b)は、図4(a)のIVB−IVB線に沿った断面図である。なお、図4(b)では、ロータ板部23およびロータ筒部21だけを示している。
図4(a)に示すように、ロータ部RTのロータ板部23は、複数の板バネ部231と、複数の孔部233とを有する。実施形態1では、ロータ板部23は、8個の板バネ部231と、8個の孔部233とを有する。板バネ部231の個数と孔部233の個数と突出部19(図2)の個数とは同一である。
複数の板バネ部231の各々は、弾性を有しており、軸方向DAに撓むことが可能である。具体的には、板バネ部231の先端部231aは、板バネ部231の基端部231bを支軸として軸方向DAに揺動可能である。板バネ部231は、平面視において略矩形状である。また、複数の板バネ部231の各々は軸方向DAに交差する方向に延びている。
図4(b)に示すように、複数の板バネ部231の各々は傾斜部232を有する。傾斜部232は、中心軸AXに直交する方向D1に対して軸方向DA下方に傾斜している。板バネ部231の先端部231aが傾斜部232の先端部に相当する。従って、傾斜部232の先端部を「先端部231a」と記載する場合がある。
図4(a)に示すように、複数の孔部233の各々は、ロータ板部23を貫通する貫通孔235を有する。孔部233は、板バネ部231の先端部231aと対向する。つまり、板バネ部231の先端部231aは、孔部233の貫通孔235に面している。
次に、図5を参照してインペラ板部13の突出部19並びにロータ板部23の板バネ部231および孔部233を説明する。図5は、ファンFNの一部を拡大して示す断面図である。図5では、図3の突出部19と板バネ部231と孔部233との近傍が示されている。
図5に示すように、突出部19は、インペラ板部13の軸方向DA下側の下面13aからロータ板部23に向かって、軸方向DA下方に突出する。そして、孔部233には、突出部19の少なくとも一部が収容される。突出部19が孔部233に収容された状態で、突出部19は、板バネ部231の先端部231aと接触している。具体的には、突出部19の径方向DR外側の壁面19aが板バネ部231の先端部231aと接触している。そして、突出部19が板バネ部231の先端部231aに接触している状態で、板バネ部231は軸方向DAに撓んでいる。
従って、実施形態1によれば、板バネ部231の撓みによる弾性力によって、板バネ部231の先端部231aが突出部19に比較的強く引っ掛かる。その結果、インペラPLに対するロータ部RTの保持強度を向上できる。
例えば、モータMTを高速で回転させる場合、遠心力によって樹脂製のインペラPLに微小な変形が発生する可能性があり、さらに、インペラPLの浮力が比較的大きくなる可能性がある。従って、インペラPLがロータ部RTから抜ける方向にインペラPLに力Fが作用する可能性がある。
しかしながら、実施形態1では、板バネ部231の撓みによる弾性力によって板バネ部231の先端部231aが突出部19に比較的強く引っ掛かるため、インペラPLがロータ部RTから抜けることを抑制できる。特に、ファンFNは軸流式のファンであるため、インペラPLに作用する力Fが比較的大きい。従って、本発明は軸流式のファンに特に有効である。なお、本発明の適用は、軸流式のファンに限定されず、遠心式のファンに適用することもできる。遠心式のファンとは、空気を遠心力により径方向DR外方に送り出すファンのことである。
加えて、実施形態1では、板バネ部231の弾性力を利用してインペラPLに対するロータ部RTの保持強度を向上させているため、ファンFNを構成する部材が周囲温度の変化の影響を受けることを抑制できる。例えば、樹脂製のインペラ板部13の線膨張係数と金属製のロータ板部23の線膨張係数との差に起因して、ファンFNの周囲温度が変化する際に樹脂製のインペラ板部13に疲労破壊が発生することを抑制できる。また、ファンFNの周囲温度が変化した際のインペラ板部13とロータ板部23との線膨張係数の差に起因する応力負荷を軽減できる。
また、実施形態1では、接着剤ではなく、板バネ部231の弾性力を利用してインペラPLに対するロータ部RTの保持強度を向上させているため、保持強度が周囲温度の変化の影響を受け難い。さらに、実施形態1では、保持強度を向上するための接着剤の塗布および乾燥工程を省略できるため、作業工数および管理工数を低減できる。
さらに、実施形態1では、カシメピンではなく、板バネ部231の弾性力を利用してインペラPLに対するロータ部RTの保持強度を向上させているため、カシメ工程を省略でき、作業工数および管理工数を低減できる。また、保持強度を向上するためのカシメピンが不要であるため、部品点数および部品費用を低減できる。
さらに、実施形態1では、インペラ板部13の突出部19をロータ板部23の孔部233に軸方向DAに挿入することによって、インペラPLとロータ部RTとを容易に結合できる。
さらに、実施形態1では、ロータ板部23の板バネ部231は金属製であるため、樹脂製と比較して、応力による変形、熱による変形、および経時による変形が少ない。従って、樹脂製と比較して、長期間にわたってインペラPLに対するロータ部RTの保持強度を維持できる。
さらに、実施形態1では、インペラ板部13の突出部19が樹脂製であるため、金属製の板バネ部231の先端部231aが突出部19に比較的噛み込み易い。その結果、インペラPLに対するロータ部RTの保持強度をさらに向上できる。また、インペラ板部13にスナップフィットを形成する場合と比較して、インペラ板部13の強度を向上できる。実施形態1では、インペラ板部13にスナップフィットを形成するための孔が不要であり、孔周辺に応力が集中することを抑制できるためである。
さらに、実施形態1では、突出部19が孔部233に収容されているか否かに関わらず、板バネ部231の傾斜部232は、中心軸AXに直交する方向D1に対して、インペラ板部13の軸方向DA下側の下面13aから離れる方向に傾斜している。従って、インペラPLがロータ部RTから抜ける方向に力Fが作用した場合に、傾斜部232の先端部231aは突出部19にさらに強く引っ掛かる。その結果、インペラPLがロータ部RTから抜けることをさらに抑制できる。
次に、図6を参照して、インペラ板部13の突出部19並びにロータ板部23の板バネ部231および孔部233の配置を説明する。図6は、突出部19およびロータ板部23を示す平面図である。なお、図6では、ロータ板部23を下方から見ている。
図6に示すように、複数の突出部19は、中心軸AXの回りに、周方向DCに配置される。複数の孔部233は、複数の突出部19にそれぞれ対応する。そして、複数の突出部19は、それぞれ、複数の孔部233に収容されている。従って、実施形態1によれば、複数の板バネ部231の先端部231aが、それぞれ、複数の突出部19に比較的強く引っ掛かる。その結果、インペラPLに対するロータ部RTの保持強度をさらに向上できる。なお、複数の板バネ部231は、複数の突出部19にそれぞれ対応する。
具体的には、複数の突出部19は、周方向DCに等間隔で配置される。そして、複数の孔部233および複数の板バネ部231は、複数の突出部19と対応する間隔で周方向DCに等間隔で配置される。従って、実施形態1によれば、複数の板バネ部231によって複数の突出部19を略均等な力で保持できる。その結果、インペラPLに対するロータ部RTの保持強度をさらに向上できる。また、突出部19と孔部233の縁部233aとに間隙が存在する。つまり、平面視において、孔部233は突出部19よりも大きい。従って、実施形態1によれば、突出部19を容易に孔部233に挿入できる。
なお、複数の突出部19と複数の孔部233と複数の板バネ部231とが対応して配置される限りにおいては、複数の突出部19は等間隔で配置されていなくてもよいし、複数の孔部233は等間隔で配置されていなくてもよいし、複数の板バネ部231は等間隔で配置されていなくてもよい。
また、板バネ部231の先端部231aは、中心軸AXに向いている。従って、モータMTが回転して遠心力が発生した場合に、遠心力によって、板バネ部231の先端部231aが突出部19にさらに強く噛み込む。その結果、インペラPLがロータ部RTから抜けることをさらに抑制できる。
さらに、板バネ部231の基端部231bの周方向DCの幅Waは、板バネ部231の先端部231aの周方向DCの幅Wbと実質的に等しい。従って、実施形態1によれば、幅Waが幅Wbよりも大きい場合と比較して、板バネ部231が撓み易い。その結果、複数の突出部19の径方向DRの位置にバラツキがある場合であっても、複数の板バネ部231によってバラツキを吸収することで、複数の突出部19をそれぞれ複数の孔部233に容易に挿入できる。
さらに、突出部19は略四角柱状であるため、突出部19が略円柱状である場合と比較して、突出部19の壁面19aと板バネ部231の先端部231aとの接触領域が大きい。その結果、インペラPLがロータ部RTから抜けることをさらに抑制できる。
なお、突出部19は、壁面19aと、周方向DCに互いに対向する一対の壁面19bと、径方向DR内側の壁面19cとを有する。孔部233は縁部233aを有する。縁部233aは、周方向DCに沿った第1縁部2331と、径方向DRに沿った一対の第2縁部2332とを有する。
次に、図7〜図17を参照して、本発明の実施形態1の第1変形例〜第9変形例を説明する。なお、図7、図8、図10〜図12、図14、および図15では、図面の明確化のため、突出部19および突出部19Aをドットハッチングで示している。また、図7、図8、図11、図12、図14、および図15では、ロータ板部23およびロータ筒部21を下方から見ている。
(第1変形例)
図7を参照して、第1変形例に係るファンFNを説明する。第1変形例の突出部19Aが孔部233の縁部233aと接触している点で、第1変形例は実施形態1と異なる。以下、第1変形例が実施形態1と異なる点を主に説明する。
図7は、第1変形例に係るファンFNのインペラ板部13の突出部19Aおよびロータ板部23を示す平面図である。
図7に示すように、板バネ部231の周方向DCの幅W1は、突出部19Aの周方向DCの幅W2よりも小さい。従って、第1変形例によれば、幅W1が幅W2と等しい場合と比較して、板バネ部231の先端部231aが突出部19Aに噛み込み易い。その結果、インペラPLに対するロータ部RTの保持強度をさらに向上できる。
また、板バネ部231の幅W1は、孔部233の周方向DCの幅W3よりも小さい。従って、第1変形例によれば、板バネ部231を打ち抜き加工によって容易に形成できる。
さらに、突出部19Aと孔部233の縁部233aとは、互いに周方向DCに対向する部分で接触している。従って、第1変形例によれば、ロータ部RTに対するインペラPLの周方向DCの位置決めを行うことができる。加えて、突出部19Aが孔部233から抜けることを抑制できる。
具体的には、突出部19Aの一対の壁面19bのうち一方の壁面19bと、孔部233の一対の第2縁部2332のうち一方の第2縁部2332とが接触し、他方の壁面19bと他方の第2縁部2332とが接触している。突出部19Aの壁面19cと孔部233の第1縁部2331とに間隙が存在する。
(第2変形例)
図8を参照して、第2変形例に係るファンFNを説明する。第2変形例の突出部19の数が羽根10の数の整数倍である点で、第2変形例は実施形態1と異なる。以下、第2変形例が実施形態1と異なる点を主に説明する。
図8は、第2変形例に係るファンFNのロータ板部23およびインペラPLを示す平面図である。
図8に示すように、インペラ板部13の突出部19の数は、インペラPLの羽根10の数の整数倍である。第2変形例では、インペラPLは4枚の羽根10を有し、インペラ板部13は8個の突出部19を有している。従って、インペラ板部13の突出部19の数は、インペラPLの羽根10の数の2倍である。
突出部19の数に対応して、ロータ板部23の板バネ部231の数は、インペラPLの羽根10の数の整数倍である。突出部19の数に対応して、ロータ板部23の孔部233の数は、インペラPLの羽根10の数の整数倍である。
次に、図8および図9を参照して、インペラPLの羽根10からモータMTに加わる力の伝達経路を説明する。図9は、羽根10からモータMTに加わる力の伝達経路を示す図である。なお、図9は、図5と同様の断面を示している。ただし、図面の簡略化のため、断面を表すハッチングを省略している。
図9に示すように、インペラPLの回転によって羽根10から発生した力AW1は、インペラ板部13から突出部19の位置P1を経由して、ロータ板部23の板バネ部231に伝達される。位置P1は突出部19内の位置を示す。さらに、図8および図9に示すように、力AW1は、板バネ部231から、ロータ板部23の位置P2に到達する。位置P2は板バネ部231の基端部231b内の位置を示す。
ここで、図8に示すように、複数の羽根10が周方向DCに等間隔で配置され、複数の突出部19が周方向DCに等間隔で配置され、複数の板バネ部231が周方向DCに等間隔で配置される。従って、例えば、複数の板バネ部231は、板バネ部231の各々の位置P2において、力AW1によって径方向DR外側に押される。その結果、複数の板バネ部231にそれぞれ加わる複数の力AW1の径方向及び周方向の力は、釣り合っている。また、例えば、複数の突出部19は、突出部19の各々の位置P1において、力AW1によって径方向DR内側に押される。従って、複数の突出部19にそれぞれ加わる複数の力AW1の径方向及び周方向の力は、釣り合っている。その結果、インペラPLの変形を抑制できる。なお、力AW1の軸方向の力は、位置P2を経由して、回転軸SHに伝達され得る。そして、力AW1の軸方向の力は、回転軸SHから軸受BR1(図3)に伝達されて、軸受BR1に吸収され得る。
特に、第2変形例では、突出部19の数は羽根10の数の整数倍であるため、複数の突出部19を介して、複数の羽根10からの力AW1をバランス良く複数の板バネ部231に伝達できる。その結果、複数の板バネ部231にそれぞれ加わる複数の力AW1が、よりバランス良く釣り合う。また、突出部19の数は羽根10の数の整数倍であるため、複数の羽根10からの力AW1をバランス良く複数の突出部19に伝達できる。従って、複数の突出部19にそれぞれ加わる複数の力AW1が、よりバランス良く釣り合う。その結果、インペラPLの変形を更に抑制できる。
(第3変形例)
図10を参照して、第3変形例に係るファンFNを説明する。第3変形例のインペラ筒部15のリブ111の数がインペラ板部13の突出部19の数の整数倍である点で、第3変形例は実施形態1と異なる。以下、第3変形例が実施形態1と異なる点を主に説明する。
図10は、第3変形例に係るファンFNのインペラ板部13およびインペラ筒部15を示す平面図である。なお、図10では、説明の便宜のために、ロータ筒部21と孔部233と板バネ部231とを二点鎖線で示している。
図10に示すように、ロータ筒部21がインペラ筒部15に嵌まった状態で、インペラ筒部15の複数のリブ111の径方向DR内側の端部は、ロータ筒部21の径方向DR外側の外周面21aに接触している。そして、リブ111の数は、突出部19の数の整数倍である。従って、第3変形例によれば、ロータ部RTをインペラPLに圧入する際に複数のリブ111から径方向DR内側に向かう力Faを、バランス良く複数の突出部19に伝達できる。その結果、インペラPLの変形を抑制できる。さらに、複数の突出部19を介して力Faをバランス良く複数の板バネ部231に伝達できる。その結果、インペラPLの変形を更に抑制できる。
第3変形例では、インペラ筒部15は16個のリブ111を有し、インペラ板部13は8個の突出部19を有している。従って、リブ111の数は、突出部19の数の2倍である。
複数のリブ111は、周方向DCに等間隔で配置される。第3変形例では、複数のリブ111は、突出部19と径方向DRに対向する2以上のリブ111と、突出部19と径方向DRに対向しない2以上のリブ111とを含む。突出部19と径方向DRに対向しないリブ111とは、突出部19に対して周方向DCにずれているリブ111のことである。
なお、インペラ筒部15は、突出部19と径方向DRに対向する2以上のリブ111だけを有していてもよいし、突出部19と径方向DRに対向しない2以上のリブ111だけを有していてもよい。
(第4変形例)
図11を参照して、第4変形例に係るファンFNを説明する。第4変形例の板バネ部231Aが実施形態1の板バネ部231よりも径方向DRに長い点で、第4変形例は実施形態1と異なる。以下、第4変形例が実施形態1と異なる点を主に説明する。
図11は、第4変形例に係るファンFNのインペラ板部13の突出部19およびロータ板部23を示す平面図である。図11に示すように、ロータ板部23の径方向DR外側の外縁23bは、略円形状である。そして、板バネ部231Aの先端部231aは、ロータ板部23の外縁23bと中心軸AXとの最短距離の中点Mよりも、中心軸AX側に位置する。従って、第4変形例によれば、先端部231aが中点Mよりも径方向DR外側に位置する場合と比較して、板バネ部231Aは径方向DRに長い。その結果、羽根10からの力AW1(図9)は、突出部19から、比較的長い板バネ部231Aを経由して位置P2に伝達されるので、突出部19に加わる力AW1を軽減できる。
(第5変形例)
図12および図13を参照して、第5変形例に係るファンFNを説明する。第5変形例の板バネ部231Bが径方向DR外側を向いている点で、第5変形例は実施形態1と異なる。以下、第5変形例が実施形態1と異なる点を主に説明する。
図12は、第5変形例に係るファンFNのインペラ板部13の突出部19およびロータ板部23を示す平面図である。図13は、ファンFNの一部を示す断面図である。なお、図13では、図面の簡略化のため、断面を表すハッチングを省略している。
図12に示すように、ロータ板部23の板バネ部231Bの先端部231aは、径方向DR外側に向いている。従って、第5変形例によれば、先端部231aが径方向DR内側に向いている場合と比較して、突出部19をより径方向DR外側に配置できる。その結果、図13に示すように、インペラ板部13の孔部130Aを大きくすることができ、インペラPLを軽量化できる。
次に、図12および図13を参照して、インペラPLの羽根10からモータMTに加わる力の伝達経路を説明する。図13に示すように、インペラPLの回転によって羽根10から発生した力AW2は、インペラ板部13から突出部19の位置P3を経由して、ロータ板部23の板バネ部231Bに伝達される。位置P3は突出部19内の位置を示す。
ここで、図12に示すように、複数の突出部19が周方向DCに等間隔で配置され、複数の板バネ部231Bが周方向DCに等間隔で配置される。従って、例えば、複数の板バネ部231Bは、力AW2によって径方向DR内側に押される。その結果、複数の板バネ部231Bにそれぞれ加わる複数の力AW2の径方向及び周方向の力は、釣り合っている。また、例えば、複数の突出部19は、突出部19の各々の位置P3において、力AW2によって径方向DR内側に押される。従って、複数の突出部19にそれぞれ加わる複数の力AW2の径方向及び周方向の力は、釣り合っている。その結果、インペラPLの変形を抑制できる。なお、力AW2の軸方向の力は、板バネ部231Bからロータ板部23を経由して、回転軸SHに伝達され得る。そして、力AW2の軸方向の力は、回転軸SHから軸受BR1(図3)に伝達されて、軸受BR1に吸収され得る。
特に、第5変形例によれば、板バネ部231Bの先端部231aが径方向DR外側に向いているため、先端部231aが径方向DR内側に向いている場合と比較して、突出部19をより径方向DR外側に配置できる。
インペラ板部13の突出部19の少なくとも一部は、マグネット25と軸方向DAに対向する。従って、第5変形例によれば、突出部19が、コイル93の軸方向DAの端部と干渉することを容易に抑制できる。加えて、突出部19がコイル93と干渉することを抑制できるため、インペラ筒部15およびロータ筒部21の軸方向DAの長さを短くできる。
(第6変形例)
図14を参照して、第6変形例に係るファンFNを説明する。第6変形例の板バネ部231Cが平面視略台形状である点で、第6変形例は実施形態1と異なる。以下、第6変形例が実施形態1と異なる点を主に説明する。
図14は、第6変形例に係るファンFNのインペラ板部13の突出部19およびロータ板部23を示す平面図である。図14に示すように、平面視において、板バネ部231Cは略台形状である。具体的には、板バネ部231Cの基端部231bの周方向DCの幅WLは、板バネ部231Cの先端部231aの周方向DCの幅WUよりも大きい。従って、第6変形例によれば、幅WLが幅WUと等しい場合と比較して、板バネ部231Cの弾性力を強くできる。更に、幅WLが広いので、基端部231b周辺の強度を上げる事が出来る。その結果、板バネ部231Cの先端部231aが突出部19にさらに噛み込み易く、インペラPLに対するロータ部RTの保持強度をさらに向上できる。
(第7変形例)
図15を参照して、第7変形例に係るファンFNを説明する。第7変形例の板バネ部231Cがロータ部RTの回転方向を向いている点で、第7変形例は第6変形例と異なる。以下、第7変形例が第6変形例と異なる点を主に説明する。
図15は、第7変形例に係るファンFNのインペラ板部13の突出部19およびロータ板部23を示す平面図である。図15に示すように、板バネ部231Cの先端部231aは、ロータ部RTの回転方向D2を向いている。従って、第7変形例によれば、突出部19が板バネ部231Cの先端部231aの向かう方向に位置する。その結果、先端部231aがロータ部RTの回転方向D2の逆方向を向いている場合と比較して、板バネ部231Cの先端部231aが突出部19にさらに噛み込み易く、インペラPLに対するロータ部RTの保持強度をさらに向上できる。
なお、板バネ部231Cの先端部231aが回転方向D2を向いている限りにおいては、幅WLと幅WUとが等しくてもよい(図14)。
(第8変形例)
図16を参照して、第8変形例に係るファンFNを説明する。第8変形例の突出部19がコアバック91aと対向している点で、第8変形例は実施形態1と異なる。以下、第8変形例が実施形態1と異なる点を主に説明する。
図16は、第8変形例に係るファンFNを示す断面図である。図16に示すように、インペラ板部13の突出部19の少なくとも一部は、コアバック91aと軸方向DAに対向する。従って、第8変形例によれば、突出部19が、コイル93の軸方向DAの端部および絡げピン95の軸方向DAの端部と干渉することを容易に抑制できる。加えて、突出部19がコイル93および絡げピン95と干渉することを抑制できるため、インペラ筒部15およびロータ筒部21の軸方向DAの長さを短くできる。
(第9変形例)
図17を参照して、第9変形例に係るファンFNを説明する。第9変形例の突出部19が軸受ハウジングHSと対向している点で、第9変形例は実施形態1と異なる。以下、第9変形例が実施形態1と異なる点を主に説明する。
図17は、第9変形例に係るファンFNを示す断面図である。図17に示すように、インペラ板部13の突出部19の少なくとも一部は、軸受ハウジングHSと軸方向DAに対向する。従って、第9変形例によれば、突出部19の径方向DRの長さを比較的長くできる。その結果、突出部19の強度を向上できる。
(実施形態2)
図18〜図19(b)を参照して、本発明の実施形態2に係るファンFNAを説明する。実施形態2のファンFNAが1個の突出部19Aおよび1個の孔部233Aを有する点で、実施形態2は実施形態1と異なる。以下、実施形態2が実施形態1と異なる点を主に説明する。なお、図19(a)および図19(b)では、突出部19Aおよびロータ板部23Aを下方から見ている。また、図面を明確にするために、突出部19Aには、ドットハッチングを付している。
まず、図18および図19(a)を参照してファンFNAを説明する。図18は、実施形態2に係るファンFNAを示す断面図である。図18に示すように、ファンFNAのインペラPLAは、インペラ板部13Aを有する。回転軸SHは、インペラ板部13Aに固定される。ファンFNAのモータMTのロータ部RTは、ロータ板部23Aを有する。
図19(a)は、ロータ板部23Aを示す平面図である。図18および図19(a)に示すように、ロータ板部23Aは略円形状の孔部233Aを有する。孔部233Aは、ロータ板部23Aを貫通する貫通孔235Aを有する。孔部233Aは板バネ部231の先端部231aと対向する。つまり、板バネ部231の先端部231aは、孔部233Aの貫通孔235Aに面している。板バネ部231の先端部231aは、孔部233Aの縁部2333に対して、中心軸AXに向かって突出している。
次に、図18〜図19(b)を参照して、突出部19Aおよび板バネ部231を説明する。図19(b)は、ロータ板部23Aおよび突出部19Aを示す平面図である。図18〜図19(b)に示すように、孔部233Aには、突出部19Aの少なくとも一部が収容される。突出部19Aが孔部233Aに収容された状態で、突出部19Aは、板バネ部231の先端部231aと接触している。具体的には、突出部19Aの径方向DR外側の壁面19dが板バネ部231の先端部231aと接触している。そして、突出部19Aが板バネ部231の先端部231aに接触している状態で、板バネ部231は軸方向DAに撓んでいる。
従って、実施形態2によれば、実施形態1と同様に、板バネ部231の撓みによる弾性力によって、板バネ部231の先端部231aが突出部19Aに比較的強く引っ掛かる。その結果、インペラPLに対するロータ部RTの保持強度を向上できる。加えて、実施形態2では、実施形態1と同様に、板バネ部231の弾性力を利用してインペラPLに対するロータ部RTの保持強度を向上させているため、ファンFNAを構成する部材が周囲温度の変化の影響を受けることを抑制できる。その他、実施形態2は、実施形態1と同様の効果を有する。
以上、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明した。但し、本発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の態様において実施することが可能である。また、上記の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって、種々の発明の形成が可能である。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示しており、図示された各構成要素の厚み、長さ、個数、間隔等は、図面作成の都合上から実際とは異なる場合もある。また、上記の実施形態で示す各構成要素の材質、形状、寸法等は一例であって、特に限定されるものではなく、本発明の効果から実質的に逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。さらに、実施形態1、第1変形例〜第9変形例、および実施形態2の特徴を適宜組み合わせてもよい。
本発明は、例えば、ファンに利用できる。
10 羽根
11 リブ
13、13A インペラ板部
15 インペラ筒部
19、19A 突出部
21 ロータ筒部
23、23A ロータ板部
231、231A〜231C 板バネ部
232 傾斜部
233、233A 孔部
91 ステータコア
91a コアバック
91b ティース
93 コイル
PL インペラ
MT モータ
RT ロータ部
ST ステータ部
SH 回転軸
BR1、BR2 軸受
HS 軸受ハウジング
AX 中心軸
DA 軸方向
DC 周方向
DR 径方向

Claims (18)

  1. 中心軸を中心として周方向に複数の羽根が配置されるインペラと、
    前記中心軸の回りに前記インペラを回転させるモータと
    を有し、
    前記インペラは、径方向に広がる板状のインペラ板部を有し、
    前記モータは、前記インペラ板部の少なくとも一部と軸方向に対向し径方向に広がる板状のロータ板部を備える、ロータ部を有し、
    前記インペラ板部は、軸方向下側の下面から前記ロータ板部に向かって、軸方向下方に突出する突出部を有し、
    前記ロータ板部は、
    各々が軸方向に交差する方向に延び、軸方向に撓むことの可能な複数の板バネ部と、
    前記板バネ部の先端部と対向し、前記突出部の少なくとも一部が収容される孔部と
    を有し、
    前記突出部が前記孔部に収容された状態で、前記突出部は、前記板バネ部の前記先端部と接触しており、
    前記突出部が前記板バネ部の前記先端部に接触している状態で、前記板バネ部は軸方向に撓んでいる、ファン。
  2. 前記板バネ部の各々は、前記中心軸に直交する方向に対して、前記インペラ板部の軸方向下側の下面から離れる方向に傾斜する傾斜部を有する、請求項1に記載のファン。
  3. 前記インペラ板部は、周方向に配置された複数の前記突出部を有し、
    前記ロータ板部は、前記複数の突出部にそれぞれ対応する複数の前記孔部を有する、請求項1又は請求項2に記載のファン。
  4. 前記複数の突出部は、周方向に等間隔で配置され、
    前記複数の孔部および前記複数の板バネ部は、前記複数の突出部と対応する間隔で周方向に等間隔で配置される、請求項3に記載のファン。
  5. 前記板バネ部の周方向の幅は、前記突出部の周方向の幅よりも小さい、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のファン。
  6. 前記突出部と前記孔部の縁部とは、互いに周方向に対向する部分で接触している、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のファン。
  7. 前記突出部の数は、前記羽根の数の整数倍である、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のファン。
  8. 前記ロータ部は、前記ロータ板部から軸方向下方に延び、前記中心軸を中心とする筒状のロータ筒部をさらに有し、
    前記インペラは、前記インペラ板部から軸方向下方に延び、前記中心軸を中心とする筒状のインペラ筒部をさらに有し、
    前記インペラ筒部は、径方向内側の内周面に配置され、軸方向に延びる複数のリブを有し、
    前記ロータ筒部が前記インペラ筒部に嵌まった状態で、前記複数のリブの径方向内側の端部は、前記ロータ筒部の径方向外側の外周面に接触し、
    前記リブの数は、前記突出部の数の整数倍である、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載のファン。
  9. 前記モータは、前記ロータ部の径方向内側に配置されるステータ部をさらに有し、
    前記ステータ部は、
    前記中心軸を中心とする環状のコアバックおよび前記コアバックから径方向外側に延びる複数のティースを有するステータコアと、
    前記複数のティースにそれぞれ対応する複数のコイルと
    を有し、
    前記コイルの各々は、対応する前記ティースに巻かれており、
    前記突出部の少なくとも一部は、前記コアバックと軸方向に対向する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のファン。
  10. 前記モータは、
    前記中心軸を中心とする回転軸と、
    前記回転軸を支持する軸受と、
    前記軸受を収容する軸受ハウジングと
    をさらに有し、
    前記突出部の少なくとも一部は、前記軸受ハウジングと軸方向に対向する、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のファン。
  11. 前記板バネ部の前記先端部は、前記中心軸に向いている、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のファン。
  12. 前記ロータ板部の径方向外側の外縁は、円形状であり、
    前記板バネ部の前記先端部は、前記ロータ板部の前記外縁と前記中心軸との最短距離の中点よりも、前記中心軸側に位置する、請求項11に記載のファン。
  13. 前記板バネ部の前記先端部は、径方向外側に向いている、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のファン。
  14. 前記板バネ部の前記先端部は、前記ロータ部の回転方向を向いている、請求項1から請求項10のいずれか1項に記載のファン。
  15. 前記板バネ部の基端部の周方向の幅は、前記板バネ部の前記先端部の周方向の幅よりも大きい、請求項1から請求項14のいずれか1項に記載のファン。
  16. 前記板バネ部の基端部の周方向の幅は、前記板バネ部の先端部の周方向の幅と実質的に等しい、請求項1から請求項14のいずれか1項に記載のファン。
  17. 前記インペラ板部は、樹脂製であり、
    前記ロータ板部は、金属製である、請求項1から請求項16のいずれか1項に記載のファン。
  18. 前記インペラは、軸方向に向けて空気を送り出す軸流式である、請求項1から請求項17のいずれか1項に記載のファン。
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