JP2019178659A - 遠心ファン - Google Patents

Abstract

【課題】ファンを備える装置の小型化、薄型化を図る。【解決手段】本発明の遠心ファン１の一つの態様は、中心軸Ｊ周りの周方向に配列された複数の羽根１８を有するファン本体１０と、前記ファン本体の中央部に形成された収容凹部１３ｓに少なくとも一部が収容され、前記ファン本体を前記中心軸周りに回転させるモータ２０と、を備え、前記モータは、前記収容凹部から離間した側に、取付対象物１００に固定されるベース部材８０を有し、前記ベース部材は、前記取付対象物に突き当たる取付面を有するベースプレート８２と、前記ベースプレートに形成され、前記取付対象物に連結するためのネジ部材１１０がねじ込まれる雌ネジ孔を有した複数のボス８５と、を有する。【選択図】図３

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、空気調和や、車両用の送風機などに、遠心ファン（遠心式ファン）が広く用いられる。
特許文献１には、周方向に配列された複数の羽根を備えるインペラと、インペラを回転させるモータと、を備える遠心ファンが記載される。

特開２０１７−１１５７９６号公報

上記のような遠心ファンにおいては、ファンを備える装置の小型化、薄型化を図るため、ファンを強固に取り付けつつ、ファンを構成するモータ自体を小型化することが望まれる。

本発明は、上記事情に鑑みて、ファンを強固に取り付けつつ、ファン自体を小型化することができる遠心ファンを提供することを目的の一つとする。

本発明の遠心ファンの一つの態様は、中心軸周りの周方向に配列された複数の羽根を有するファン本体と、前記ファン本体の中央部に形成された収容凹部に少なくとも一部が収容され、前記ファン本体を前記中心軸周りに回転させるモータと、を備え、前記モータは、前記収容凹部から離間した側に、取付対象物に固定されるベース部材を有し、前記ベース部材は、前記取付対象物に突き当たる取付面を有するベースプレートと、前記ベースプレートに形成され、前記取付対象物に連結するためのネジ部材がねじ込まれる雌ネジ孔を有した複数のボスと、を有し、前記ボスは、前記ベースプレートにおいて前記取付面と反対側の面から、前記ファン本体の前記羽根における前記ベースプレート側の端部よりも前記収容凹部側に突出する。

本発明の一つの態様によれば、ファンを強固に取り付けつつ、ファン自体を小型化することができる遠心ファンが提供される。

図１は、一実施形態のモータを備えた遠心ファンを示す斜視図である。 図２は、一実施形態の遠心ファンを、図１とは異なる方向から見た斜視図である。 図３は、一実施形態の遠心ファンの中心軸に沿った断面図である。 図４は、一実施形態の遠心ファンのインペラの一部を示す斜視図である。 図５は、一実施形態のモータを示す斜視図である。 図６は、一実施形態のモータの中心軸に沿った断面図である。 図７は、一実施形態のモータに設けられた配線保持部を示す斜視図である。

以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。以下の説明においては、中心軸に平行な方向の一方側を「上側」と呼び、中心軸に平行な方向の他方側を「下側」と呼ぶ。なお、上側および下側とは、単に説明のために用いられる方向であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸に平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。さらに、以下の説明において、「平面視」とは、軸方向から見た状態を意味する。

図１は、本実施形態のモータを備えた遠心ファンを示す斜視図である。図２は、本実施形態の遠心ファンを、図１とは異なる方向から見た斜視図である。図３は、本実施形態の遠心ファンの中心軸に沿った断面図である。図４は、本実施形態の遠心ファンのインペラの一部を示す斜視図である。

図１〜図３に示すように、本実施形態の遠心ファン１は、中心軸Ｊを中心として回転するインペラ１０と、モータ２０と、ベース部材８０と、を備える。遠心ファン１は、インペラ１０の回転によって、空気を遠心力により径方向外側に向かって送り出す遠心ファンである。以下、各部について詳細に説明する。

インペラ１０は、第１インペラ部材１１と、第２インペラ部材１２と、を備える。
図３、図４に示すように、第１インペラ部材１１は、カップ部１３と、曲面部１５と、主板部１６と、を一体に備える。

カップ部１３は、天板部１３ａと、筒状部１３ｂとを有する。天板部１３ａは、板状で、中心軸Ｊ（図１参照）に直交する面内に配置される。天板部１３ａの中央部には、軸方向に貫通する貫通孔１３ｈが設けられる。筒状部１３ｂは、天板部１３ａの径方向外側の外周縁から軸方向他方側（図３において下方）に延びる筒状である。筒状部１３ｂの外周面１３ｆは、天板部１３ａから軸方向他方側に向かって外径が漸次拡大する。カップ部１３は、中心軸Ｊに沿った軸方向他方側に開口した凹部１３ｓを有する。カップ部１３の凹部１３ｓには、モータ２０の少なくとも一部が収容される。

曲面部１５は、カップ部１３の筒状部１３ｂに連続して設けられる。曲面部１５は、軸方向他方側に向かって径方向外側に次第に径が拡大する。曲面部１５は、径方向内側に向かって凸となる曲面である。

主板部１６は、曲面部１５の径方向外側に連続して設けられる。主板部１６は、中心軸Ｊに直交して配置される。図２、図３に示すように、主板部１６の外周縁部には、周方向に連続するリブ１６ｒが、軸方向他方側に突出して設けられる。リブ１６ｒには、周方向に間隔をあけて複数の凹部１６ｓが設けられる。

図１、図２に示すように、第２インペラ部材１２は、リング部１７と、羽根１８と、を備える。
リング部１７は、中央部に開口１７ａを有した円環状である。リング部１７は、主板部１６に対して軸方向一方側に、軸方向に間隔をあけて配置される。リング部１７は、カップ部１３の天板部１３ａよりも軸方向他方側（主板部１６側）に配置される。

リング部１７において、軸方向他方側の表面１７ｆは、径方向外側に向かって、軸方向における主板部１６との軸方向の距離が漸次小さくなるよう湾曲する。リング部１７の外周縁部には、周方向に連続するリブ１７ｒが、軸方向一方側に突出して設けられる。リブ１７ｒには、周方向に間隔をあけて複数の凹部１７ｓが設けられる。

羽根１８は、リング部１７の表面１７ｆに、周方向に間隔をあけて複数配列される。各羽根１８は、リング部１７と一体に設けられる。各羽根１８は、リング部１７の表面１７ｆから軸方向に延び、主板部１６に設けられた羽根端部収容凹部１６ａに嵌め込まれる。このようにして、複数の羽根１８は、リング部１７と主板部１６との間に設けられる。各羽根１８は、径方向内側から径方向外側に向かって、中心軸Ｊを中心とした径方向（放射方向）に対し、インペラ１０の回転方向Ｒの上流側に傾斜する。すなわち、インペラ１０の回転方向Ｒは、中心軸Ｊ周りの周方向において、羽根１８の径方向外端１８ａの位置から羽根１８の径方向内端１８ｂの位置に向かう方向である。

図５は、本実施形態のモータを示す斜視図である。図６は、本実施形態のモータの中心軸に沿った断面図である。
図５、図６に示すように、モータ２０は、ロータ３０と、ステータ４０と、回路基板５０と、を備える。
図６に示すように、ロータ３０は、中心軸Ｊに沿って延びるシャフト３１と、ロータケース３２と、永久磁石３３と、を備える。

シャフト３１は、中心軸Ｊに沿った軸方向に延びる。シャフト３１は、ベース部材８０に固定されたスリーブ８１に支持される。スリーブ８１は、中心軸Ｊ方向に延びる筒状で、その内側に軸受３４、３５を保持する。シャフト３１は軸受３４、３５により、中心軸Ｊ周りに回転自在に支持される。スリーブ８１の内周面には、軸受３４と軸受３５との間に、径方向内側に突出する突出部８１ａが設けられる。突出部８１ａと軸受３５との間には、軸受３５を軸方向他方側のベース部材８０側に押圧するコイルスプリング３６が設けられる。

ロータケース３２は、スリーブ８１から軸方向一方側に突出したシャフト３１に、ブッシュ３７を介して保持される。ロータケース３２は、中心軸Ｊに直交して径方向外側に延びる円板部３２ａと、円板部３２ａの外周縁部から軸方向他方側に延びる円筒部３２ｂと、を一体に有する。

永久磁石３３は、ロータケース３２の内周面に固定される。永久磁石３３は、中心軸Ｊ周りの周方向に複数設けられる。

ステータ４０は、ロータ３０の径方向内側に位置し、ロータ３０の永久磁石３３と径方向で対向する。ステータ４０は、ステータコア４１と、インシュレータ４２と、コイル（図示無し）と、を備える。

ステータコア４１は、スリーブ８１の外周面に設けられる。ステータコア４１は、円環状の鋼板を軸方向に複数積層することで、全体として筒状に設けられる。ステータコア４１は、周方向に等間隔をあけて設けられた複数のティース４１ａを有する。各ティース４１ａは、径方向外側に向かって延びる。
インシュレータ４２は、各ティース４１ａを覆うように設けられる。コイル（図示無し）は、ティース４１ａに、インシュレータ４２を介して巻き回される。

回路基板５０は、ステータ４０のコイル（図示無し）に電気的に接続され、コイルに電流を供給する。回路基板５０は、板状で、中心軸Ｊに直交する面内に配置される。回路基板５０は、ロータ３０およびステータ４０に対し、中心軸Ｊに沿った軸方向の一方の側に設けられる。この回路基板５０は、インシュレータ４２の端部と、後述するベース部材８０の保持筒部８３との間に挟み込まれる。

図５、図６に示すように、回路基板５０には、外部の電源側からの電流の供給、および回路基板５０に実装された電子部品に対する制御信号の入出力等を行うため、配線６０が接続される。配線６０は、複数本が束ねられて帯状とされる。配線６０の一端６０ａは、回路基板５０において軸方向他方側を向く基板面５０ｆに半田付けによって接合される。なお、配線６０の一端６０ａは、回路基板５０の基板面５０ｆに設けたコネクタに対して接続するようにしてもよい。

図１に示すように、このようなモータ２０は、ロータ３０のロータケース３２を、インペラ１０のカップ部１３に設けられた凹部１３ｓ挿入して配置される。ロータケース３２は、円板部３２ａをカップ部１３の天板部１３ａに突き当てるようにカップ部１３の内径に圧入接着することで固定される。これにより、モータ２０のロータ３０およびステータ４０は、カップ部１３の内側に収容される。また、回路基板５０は、曲面部１５の径方向内側に配置される。

ベース部材８０は、インペラ１０の主板部１６に対し、軸方向他方側に配置される。ベース部材８０は、遠心ファン１が組み込まれる取付対象物１００、例えば空気清浄機の筐体に固定される。図５、図６に示すように、ベース部材８０は、中心軸Ｊに直交して設けられる板状のベースプレート８２を有する。ベースプレート８２は、回路基板５０に対して凹部１３ｓから離間した側に設けられる。ベースプレート８２は、軸方向他方側に、取付対象物１００に突き当たる取付面８２ｆを有する。

ベースプレート８２において、取付面８２ｆと反対側の面８２ｇの中央部には、軸方向一方側に隆起する筒状の保持筒部８３が設けられる。保持筒部８３の内側に、前記スリーブ８１の端部が挿入保持される。また、ベースプレート８２の外周縁部には、軸方向一方側に突出し、周方向に連続するリブ８４が一体に設けられる。

ベース部材８０は、周方向に等間隔をあけた複数個所にボス８５を備える。ボス８５は、ベースプレート８２の面８２ｇから軸方向一方側（回路基板５０側）に突出する。図１に示すように、ボス８５の先端部８５ｓは、ベースプレート８２から、インペラ１０の羽根１８において軸方向でベースプレート８２側の端部１８ｅよりも凹部１３ｓ側に突出する。

図５、図６に示すように、ボス８５は、リブ８４の一部と重なるように設けられる。ボス８５において、軸方向一方側（上側）の先端部８５ｓは、保持筒部８３における軸方向一方側の先端部８３ａよりも、軸方向他方側（下側）に位置する。これにより、保持筒部８３の先端部８３ａに突き当たる回路基板５０に対し、ボス８５は、軸方向に間隔をあけて配置される。
周方向で互いに隣り合うボス８５同士の間において、リブ８４と回路基板５０との軸方向の間隔は、ボス８５と回路基板５０との間の軸方向の間隔よりも大きい。

ボス８５には、ベースプレート８２およびボス８５を軸方向に貫通する雌ネジ孔８６が設けられる。雌ネジ孔８６は、ベースプレート８２の取付面８２ｆを取付対象物１００に突き当てた状態で、ベース部材８０を取付対象物１００に連結するためのネジ部材１１０（図３参照）がねじ込まれる。

図７は、本実施形態のモータに設けられた配線保持部を示す斜視図である。
図５〜図７に示すように、ベース部材８０の外周部には、配線６０の長さ方向の一部を保持する配線保持部９０が、ベース部材８０と一体に設けられる。配線保持部９０は、第１案内部９１と、第２案内部９２と、側部ガイド壁（交差方向変位拘束部）９４と、を備える。

第１案内部９１は、ベース部材８０から軸方向に沿って軸方向他方側の回路基板５０側に突出する壁状部９１ｗを有する。第１案内部９１は、回路基板５０の基板面５０ｆに一端６０ａが接続されて径方向外側に延びる配線６０を、壁状部９１ｗの先端部９１ｓで軸方向他方側に延びるように折り曲げて案内する。壁状部９１ｗの先端部９１ｓで折り曲げられた配線６０は、壁状部９１ｗにおいて径方向外側を向く外側面９１ｆに沿って、軸方向他方側に延びるように案内される。

第１案内部９１に対し、軸方向および径方向に交差する交差方向の両側には、それぞれ、径方向外側に突出する側部ガイド壁９４が設けられる。側部ガイド壁９４は、第１案内部９１の外側面９１ｆよりも径方向外側に突出する。側部ガイド壁９４は、壁状部９１ｗの外側面９１ｆに沿う配線６０の交差方向への変位を拘束する。側部ガイド壁９４には、軸方向他方側の端部に、径方向他方の側よりもさらに径方向外側に突出する突出ガイド壁９４ｗが設けられる。

第２案内部９２は、第１案内部９１の両側の側部ガイド壁９４のうち、一方のガイド壁９４Ａの突出ガイド壁９４ｗに基端部が接合され、他方のガイド壁９４Ｂに向かって、軸方向および径方向に交差する方向に延びる。第２案内部９２は、壁状部９１ｗの外側面９１ｆに対して径方向外側に間隔をあけて配置される。第２案内部９２は、壁状部９１ｗの外側面９１ｆに沿う配線６０を、壁状部９１ｗの軸方向他方の端部において折り曲げて径方向外側に案内する。第２案内部９２は、第１案内部９１の外側面９１ｆに沿って軸方向に延びる配線６０の径方向外側への変位を拘束する。
第２案内部９２の先端部は、ガイド壁９４Ｂとの間に、隙間９２ｓを隔てる。この隙間９２ｓを通して、壁状部９１ｗの外周面と第２案内部９２との間に配線６０を出し入れすることが可能となる。

上記構成の遠心ファン１においては、モータ２０の駆動によりインペラ１０が中心軸Ｊ周りに回転したときに、空気（流体）を遠心力により径方向外方に送り出して送風する。空気は、カップ部１３とリング部１７の開口１７ａとの隙間から軸方向に沿って吸気される。吸気された空気は、カップ部１３の筒状部１３ｂの外周面１３ｆ、曲面部１５に沿って軸方向から径方向外側に向かって滑らかに流れの向きを変え、リング部１７と主板部１６との間に流れ込む。リング部１７と主板部１６との間で、空気は、複数の羽根１８によって径方向外方に送り出される。

本実施形態の配線保持部９０は、回路基板５０から径方向外側に引き出される配線６０を軸方向に案内する第１案内部９１と、第１案内部９１で軸方向に案内された配線６０を径方向外側に案内するとともに、配線６０の径方向外側への変位を拘束する第２案内部９２と、を備える。これにより、回路基板５０に一端６０ａが接続された配線６０が、配線６０の他端側から延伸方向に引っ張られると、配線６０は、延伸方向の向きを変える第１案内部９１と第２案内部９２とに押し付けられる。よって、配線６０と、第１案内部９１、第２案内部９２との間に摩擦力が生じ、配線６０が延伸方向に変位するのを抑えることができる。
したがって、モータ２０から引き出される配線６０と回路基板５０との接合部に作用する力を、より確実に抑え、配線６０が回路基板５０から剥がれてしまうのを抑えることができる。

また、第１案内部９１、第２案内部９２は、ベース部材８０に一体に設けられているので、結束バンドを用いる必要がない。したがって、モータ２０の組立作業性を向上することができる。

さらに、第２案内部９２によって、配線６０が径方向外側に変位するのを抑えられることから、モータ２０とインペラ１０との隙間を小さくして遠心ファン１の小型化を図ることができる。

本実施形態のモータ２０によれば、第１案内部９１により、壁状部９１ｗの先端部９１ｓから径方向外側を向く外側面９１ｆに配線６０を沿わせることで、配線６０を軸方向に案内することができる。配線６０が延伸方向に引っ張られたときには、配線６０は、壁状部９１ｗの先端部９１ｓに押し付けられて摩擦力を発生し、配線６０の延伸方向への変位が抑えられる。

また、本実施形態のモータ２０によれば、第２案内部９２が、壁状部９１ｗの外側面９１ｆに対して径方向外側に配置され、軸方向および径方向に交差する方向に延びる。これにより、壁状部９１ｗの外側面９１ｆに沿って軸方向に案内された配線６０は、第２案内部９２によって、径方向外側に案内される。配線６０が延伸方向に引っ張られたときには、配線６０は、第２案内部９２に押し付けられて摩擦力を発生し、配線６０の延伸方向への変位が抑えられる。

また、本実施形態のモータ２０によれば、第２案内部９２は、壁状部９１ｗの外周面と第２案内部９２との間に配線６０を出し入れする隙間９２ｓを有する。これにより、ベース部材８０と一体に設けられた配線保持部９０に対し、配線６０を容易に脱着することができる。

また、本実施形態のモータ２０によれば、側部ガイド壁９４により、配線６０の軸方向および径方向に交差する交差方向への変位を拘束することができる。

また、本実施形態のモータ２０によれば、側部ガイド壁９４は、第２案内部９２により径方向外側への変位が拘束された配線６０よりも径方向外側に突出する。これにより、配線６０を保護することができ、他の部品が配線６０に干渉して配線６０の断線等が生じるのを抑えることができる。

また、本実施形態のモータ２０によれば、ベースプレート８２を取付対象物１００に連結するための雌ネジ孔８６を有したボス８５が、ベースプレート８２の面８２ｇから、インペラ１０の羽根１８におけるベースプレート８２側の端部１８ｅよりも凹部１３ｓ側に突出する。これにより、ベースプレート８２にボス８５を突出させることなく、ボス８５に設けた雌ネジ孔８６の軸方向の長さを十分に確保することができる。したがって、ベースプレート８２を取付対象物１００に連結するためのネジ部材１１０を雌ネジ孔８６に確実に締結し、遠心ファン１を取付対象物１００に強固に固定しつつ、モータ２０の小型化を図ることができる。

また、本実施形態のモータ２０によれば、ボス８５は、回路基板５０との間に間隔をあけて設けられる。これにより、ボス８５の雌ネジ孔８６にねじ込まれるネジ部材１１０と回路基板５０との間に、電気的な短絡が生じない間隔を確保することができる。

また、本実施形態のモータ２０によれば、周方向で互いに隣り合うボス８５同士の間は、ボス８５と回路基板５０との間よりも大きな間隔をあけて設けられる。これにより、周方向で互いに隣り合うボス８５同士の間を通して、ベースプレート８２と回路基板５０との間への空気の流通性を高めることができる。

また、本実施形態のモータ２０によれば、回路基板５０から引き出された配線６０をインペラ１０（第１インペラ部材１１）に接触させることなく、ベースプレート８２の取付面８２ｆに沿って引き回すことができる。これにより、取付面８２ｆと第１インペラ部材１１とを軸方向において近づけることができる。したがって、上記モータ２０を備えた遠心ファン１によれば、軸方向における厚さを抑えることができる。よって、取付対象物１００である空気清浄機等の筐体内の限られたスペースに配置することができる。これにより、遠心ファン１を備える空気清浄機自体の小型化を図ることができる。

以上に、本発明の一実施形態を説明したが、実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

例えば、上述した実施形態に示したモータ２０、遠心ファン１の用途は、特に限定されない。

１…遠心ファン、１０…インペラ（ファン本体）、１３ｓ…収容凹部、１８…羽根、１８ｅ…端部、２０…モータ、３０…ロータ、３１…シャフト、４０…ステータ、５０…回路基板、８０…ベース部材、８２…ベースプレート、８２ｆ…取付面、８２ｇ…反対側の面、８５…ボス、８５ｓ…先端部、８６…雌ネジ孔、１００…取付対象物、１１０…ネジ部材、Ｊ…中心軸。

Claims (3)

1. 中心軸周りの周方向に配列された複数の羽根を有するファン本体と、
   前記ファン本体の中央部に形成された収容凹部に少なくとも一部が収容され、前記ファン本体を前記中心軸周りに回転させるモータと、を備え、
   前記モータは、前記収容凹部から離間した側に、取付対象物に固定されるベース部材を有し、
   前記ベース部材は、
   前記取付対象物に突き当たる取付面を有するベースプレートと、
   前記ベースプレートに形成され、前記取付対象物に連結するためのネジ部材がねじ込まれる雌ネジ孔を有した複数のボスと、を有し、
   前記ボスは、前記ベースプレートにおいて前記取付面と反対側の面から、前記ファン本体の前記羽根における前記ベースプレート側の端部よりも前記収容凹部側に突出する、
   遠心ファン。
2. 前記モータは、
   前記中心軸に沿って延びるシャフトを有するロータと、
   前記ロータと径方向に対向するステータと、
   前記ステータのコイルと電気的に接続される回路基板と、を備え、
   前記ベースプレートは、前記回路基板に対して前記収容凹部から離間した側に設けられ、
   前記ボスは、前記回路基板との間に間隔をあけて設けられる、
   請求項１に記載の遠心ファン。
3. 前記ボスは、前記中心軸周りの周方向に間隔をあけて複数設けられ、周方向で互いに隣り合う前記ボス同士の間は、前記ボスと前記回路基板との間よりも大きな間隔をあけて設けられる、
   請求項２に記載の遠心ファン。

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