JP2019180195A - モータ、遠心ファン - Google Patents
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Abstract
【課題】組立作業性の向上と小型化を図った遠心ファンモータを提供する。【解決手段】中心軸に沿って延びるシャフトを有するロータと、ロータと径方向に対向するステータと、ステータのコイルと電気的に接続される回路基板50と、一端が回路基板に接続される配線60と、取付対象物に固定されるベース部材80と、ベース部材に一体に設けられ、配線の長さ方向の一部を保持する配線保持部90と、を備え、配線保持部は、回路基板から径方向外側に引き出される配線を、中心軸に沿った軸方向に案内する第1案内部91と、第1案内部で軸方向に案内された配線を径方向外側に案内するとともに、配線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。【選択図】図5
Description
本発明は、モータ、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。遠心ファンは、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。このような遠心ファンのモータは、モータを構成するステータに供給する電流等を制御するため、回路基板を備える。回路基板には、外部の電源からステータへの電流の供給、回路基板に設けられた電子部品への信号の入出力等を行うため、配線の一端が接続される。
特許文献1には、遠心ファンの回路基板に接続される配線を、モータを固定するモータベースに結束バンドを用いて固定する構成が記載される。
上記のような遠心ファンにおいては、遠心ファンを、空気清浄機、送風機等の製品に組み込むとき等に、一端が回路基板に接続された配線の他端を、製品側のコネクタに接続する。このとき、配線が過大な力で引っ張られると、配線と回路基板との接合部における半田付けが剥がれてしまう場合がある。これに対し、特許文献1に記載されたように、配線を結束バンドで固定することで、配線と回路基板との接合部に掛かる力をある程度抑えることができる。しかし、結束バンドには、ある程度の弛みが有り、配線を、その延伸方向に確実に固定するのは困難である。このため、配線が延伸方向に引っ張られた場合には、配線と回路基板との接合部が剥がれてしまうことを、より確実に抑えることが望まれる。
また、モータの組立の際には、結束バンドで配線を結束し、結束バンドの余長を切除する必要がある。このため、配線の固定作業に手間が掛かる。
また、モータの組立の際には、結束バンドで配線を結束し、結束バンドの余長を切除する必要がある。このため、配線の固定作業に手間が掛かる。
また、遠心ファンを備える製品の小型化、軽量化等のため、遠心ファンを小型化しようとすると、モータとインペラとの隙間を小さくする必要がある。このため、回路基板から引き出される配線も、インペラとの小さな隙間を通して配置する必要がある。しかし、結束バンドで配線を固定する構成においては、結束バンド自体が径方向外側に張り出すため、結束バンドとの干渉を避けるように、モータとインペラとの隙間を設定する必要があり、遠心ファンの小型化の妨げとなる。
本発明は、上記事情に鑑みて、モータから引き出される配線と回路基板との接合部に作用する力を、より確実に抑えるとともに、モータの組立作業性を向上し、モータとインペラとの隙間を小さくして遠心ファンの小型化を図ることのできるモータ、遠心ファンを提供することを目的の一つとする。
本発明のモータの一つの態様は、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、一端が前記回路基板に接続される配線と、取付対象物に固定されるベース部材と、前記ベース部材に一体に設けられ、前記配線の長さ方向の一部を保持する配線保持部と、を備え、前記配線保持部は、前記回路基板から径方向外側に引き出される前記配線を、前記中心軸に沿った軸方向に案内する第1案内部と、前記第1案内部で前記軸方向に案内された前記配線を前記径方向外側に案内するとともに、前記配線の径方向外側への変位を拘束する第2案内部と、を備える。
本発明の遠心ファンの一つの態様は、上記のモータと、前記モータの前記ロータに連結され、前記中心軸周りに回転するインペラと、を備える。
本発明の一つの態ようによれば、モータから引き出される配線と回路基板との接合部に作用する力を、より確実に抑えるとともに、モータの組立作業性を向上し、モータとインペラとの隙間を小さくして遠心ファンの小型化を図ることのできるモータ、遠心ファンが提供される。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、20…モータ、30…ロータ、31…シャフト、40…ステータ、50…回路基板、50f…基板面、60…配線、60a…一端、80…ベース部材、90…配線保持部、91…第1案内部、91f…外側面、91s…先端部、91w…壁状部、92…第2案内部、94…側部ガイド壁(交差方向変位拘束部)、100…取付対象物、J…中心軸。
Claims (6)
- 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、
一端が前記回路基板に接続される配線と、
取付対象物に固定されるベース部材と、
前記ベース部材に一体に設けられ、前記配線の長さ方向の一部を保持する配線保持部と、を備え、
前記配線保持部は、前記回路基板から径方向外側に引き出される前記配線を、前記中心軸に沿った軸方向に案内する第1案内部と、
前記第1案内部で前記軸方向に案内された前記配線を前記径方向外側に案内するとともに、前記配線の径方向外側への変位を拘束する第2案内部と、を備える、
モータ。 - 前記第1案内部は、前記ベース部材から前記軸方向に沿って前記回路基板側に突出する壁状部を有し、前記壁状部の先端部から前記径方向外側を向く外側面に前記配線を沿わせることで、前記配線を前記軸方向に案内する、
請求項1に記載のモータ。 - 前記第2案内部は、前記壁状部の前記外側面に対して前記径方向外側に配置され、前記軸方向および前記径方向に交差する方向に延びる、
請求項2に記載のモータ。 - 前記第1案内部および前記第2案内部に対し、前記軸方向および前記径方向に交差する交差方向の両側に、前記配線の前記交差方向への変位を拘束する交差方向変位拘束部を備える、
請求項1乃至3に記載のモータ。 - 前記交差方向変位拘束部は、前記第2案内部により前記径方向外側への変位が拘束された前記配線よりも径方向外側に突出する、
請求項4に記載のモータ。 - 請求項1乃至5に記載のモータと、
前記モータの前記ロータに連結され、前記中心軸周りに回転するインペラと、
を備える、
遠心ファン。
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