JP2022051205A - モータ取付け構造とモータ取付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動の発生を防止することが可能なモータ取付け構造と取付け方法を提供する。【解決手段】 モータ１７のロータを回転可能に保持するシャフト１７ａは、第１ホルダ１４に固定される。リング状の第２ホルダ１５は、周囲部１５ｂがケース１３と第１ホルダ１４の間に配置され、モータ１７のステータとしてのコア１７ｇを保持する。固定部材としてのねじ２０は、ケース、第１ホルダ、及び第２ホルダを一体的に固定する。第２ホルダ１５は、ステータを保持する保持部１５ａと、周囲部１５ｂと保持部１５ａとの間に位置し、周囲部１５ｂより薄い厚みを有する吸収部１５ｃとを具備する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、例えば遠心ファンを有する送風機におけるモータ取付け構造とモータ取付け方法に関する。

遠心ファンを用いた送風機は、例えばファンと、ファンを回転させるモータと、ファンの回転軸方向に設けられた吸気口と、吸気口に対して直交方向に配置された排気口を含むハウジングとを具備している。ファンは、複数の羽根を含んでいる（例えば特許文献１、２参照）。

特開２００６－１２９６３８号公報 特許第４７１６７５０号公報

遠心ファンを有する送風機において、モータの振動や振動に起因する騒音は、送風機の品質を低下させる。

モータは、例えばシャフトと、シャフトに軸受けを介して回転可能に設けられ、マグネットを有するロータと、ロータの周囲に配置され、コイルが巻回されたリング状のコアとを具備する。モータのシャフト及びロータと、リング状のコアが別々の部材に保持される場合において、シャフトと、コアの中心軸がずれた場合、電磁力の影響によりコアやロータの振動が発生する。例えば積層された鉄製のコアに複数のコイルを巻回したモータにおいて、シャフトの中心と、コアの中心がずれた場合、振動が発生する。

本発明の実施形態は、振動の発生を防止することが可能なモータ取付け構造とモータ取付け方法を提供する。

本実施形態のモータ取付け構造は、ケースと、モータのロータを回転可能に保持するシャフトが固定される第１ホルダと、周囲部が前記ケースと前記第１ホルダの間に配置され、前記モータのステータを保持するリング状の第２ホルダと、前記ケース、前記第１ホルダ、及び前記第２ホルダを一体的に固定する固定部材、を具備し、前記第２ホルダは、前記ステータを保持する保持部と、前記周囲部と前記保持部との間に位置し、前記周囲部より薄い厚みを有する吸収部とを具備する。

本実施形態のモータ取付け方法は、ケースと、モータのロータを回転可能に保持するシャフトが固定される第１ホルダと、前記モータのステータを保持する保持部と、前記保持部と周囲部との間に位置し、前記周囲部より薄い厚みを有する吸収部とを具備するリング状の第２ホルダと、を準備し、前記ケースと前記第１ホルダの間に前記第２ホルダを配置して前記第２ホルダの中央部に前記シャフトを配置させ、前記シャフトと前記ステータとの間に治具の第１部分を挿入し、前記シャフトと前記ケースとの間に前記治具の第２部分を挿入し、前記第１ホルダの周囲において、前記ケース、前記第１ホルダ、及び前記第２ホルダを固定部材により固定する。

本実施形態が適用される送風機を示す斜視図。 図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図。 図２の一部を取出して示すものであり、本実施形態に係るモータ取付け構造を分解して示す斜視図。 図３の組み立て方法を示す斜視図。 図１の一部を取り出して示す分解斜視図。 図１のＶＩ－ＶＩ線に沿った断面図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分又は同一機能を有する部分には、同一符号を付している。

図１は、本実施形態に係る遠心ファンを用いた送風機１０を示している。送風機１０は、ハウジング１１としての第１ケース１２、第２ケース１３、第１ホルダ１４、及び第２ホルダ１５を具備している。

第１ケース１２と第２ケース１３は、例えば樹脂により分割して形成されている。第１ケース１２の周囲には複数の係合部１２ｃが設けられ、第２ケース１３の周囲には、係合部１２ｃに対応して複数の突起１３ｂが設けられ、これら係合部１２ｃと突起１３ｂが係合することにより、第１ケース１２と第２ケース１３が結合される。第１ケース１２と第２ケース１３は、必ずしも分割される必要はなく、一体構成とされていてもよい。

第１ケース１２及び第２ケース１３は、略円筒形であり、吸気口１２ａと排気口１２ｂを具備している。吸気口１２ａは、第１ケース１２の上面、且つ中央部に配置され、排気口１２ｂは、第１ケース１２と第２ケース１３の側面で、吸気口１２ａとほぼ直交する方向に配置されている。

第２ケース１３の側面には、後述するバルブ構造を構成するパイプ状のダクト１３ａが設けられている。ダクト１３ａの一端は、第２ケース１３の内部と連通され、他端は、第１ケース１２の上面に位置されている。

図２に示すように、第１ケース１２と第２ケース１３とにより構成される空間内には、遠心ファン（以下、ブレードと称す）１６が配置され、第２ケース１３、第１ホルダ１４、第２ホルダ１５の内部には、ブレード１６を駆動するモータ１７が配置される。

モータ１７は、シャフト１７ａ、スラスト軸受け１７ｂ、ハブ１７ｃ、補助リング１７ｄ、スリーブ１７ｅ、リング状のマグネット１７ｆ、ステータとしてのコア１７ｇ、複数のコイル１７ｈなどにより構成されている。ハブ１７ｃ、補助リング１７ｄ、スリーブ１７ｅ、マグネット１７ｆは、ロータ１７ｉを構成する。

シャフト１７ａの一端は、円盤状の第１ホルダ１４の中央部に固定される。第１ホルダ１４は、例えば金属により構成され、シャフト１７ａは、第１ホルダ１４の表面に垂直に固定される。

シャフト１７ａの他端には、例えば磁気軸受からなるスラスト軸受け１７ｂを介在して、ロータ１７ｉが設けられる。具体的には、スラスト軸受け１７ｂにハブ１７ｃが設けられ、ハブ１７ｃには、ブレード１６と、補助リング１７ｄと、スリーブ１７ｅが固定される。スリーブ１７ｅの内部にシャフト１７ａが挿入される。シャフト１７ａとスリーブ１７ｅは、周知の空気動圧軸受けを構成してもよい。スリーブ１７ｅの周囲で、スリーブ１７ｅと補助リング１７ｄとの間にリング状のマグネット１７ｆが取り付けられる。

ロータ１７ｉの周囲にリング状のコア１７ｇが配置される。コア１７ｇは、例えば積層された複数の鋼板により構成され、コア１７ｇの複数個所にコイル１７ｈが巻回されている。コア１７ｇは、第２ホルダ１５に保持される。

第２ホルダ１５は、例えば絶縁性の樹脂によって構成され、保持部１５ａと、周囲部１５ｂと、周囲部１５ｂと保持部１５ａとの間に位置する吸収部１５ｃとを具備する。保持部１５ａは、コア１７ｇを保持する。吸収部１５ｃは厚みＴ１を有し、厚みＴ１は、周囲部１５ｂの厚みＴ２より薄い（Ｔ１＜Ｔ２）。このため、コア１７ｇから振動が発生した場合、吸収部１５ｃにより振動を吸収することができる。

吸収部１５ｃの厚みが周囲部１５ｂの厚みより薄いため、第２ホルダ１５の裏面には、第１凹部１５ｄが形成されている。この第１凹部１５ｄ内に印刷基板１８が配置される。印刷基板１８には、モータ１７の駆動回路を構成する図示せぬ部品が配置され、さらに、これら部品に複数のリード線１９が電気的に接続される。複数のリード線１９は、第１ホルダ１４と第２ホルダ１５の間から外部に引き出される。

さらに、第２ホルダ１５は、コア１７ｇの保持部１５ａに対応して、コア１７ｇを覆うカバー１５ｇを具備し、保持部１５ａとカバー１５ｇの複数個所にコイル１７ｈが巻回される。カバー１５ｇも絶縁性の樹脂によって構成されており、コア１７ｇとコイル１７ｈは、保持部１５ａとカバー１５ｇにより絶縁される。

第２ケース１３、第１ホルダ１４、第２ホルダ１５は、上記のように積層された状態において、固定部材としての複数のねじ２０により固定される。

図３、図４、図５に示すように、第２ホルダ１５の周囲部１５ｂの表面には、複数の第２凹部１５eが形成され、各第２凹部１５eの中央部に貫通孔１５ｆが形成されている。

第２ケース１３の裏面の周囲には、第２ホルダ１５の第２凹部１５eに対応して、複数の突部１３ｃが形成され、各突部１３ｃの中央部に第２ホルダ１５の貫通孔１５ｆと連通する例えばねじ穴としての凹部１３ｄが形成されている。複数の突部１３ｃは、第２ホルダ１５の複数の第２凹部１５eとともに、位置合わせの機能を有している。

図３、図４に示すように、第１ホルダ１４の周囲には、第２ホルダ１５の貫通孔１５ｆに対応して、複数の貫通孔１４ａが形成されている。

図５に示すように、第２ホルダ１５の周囲部（側面）１５ｂの一部には、蓋体１５ｈが外側に延出して形成される。図６に示すように、第２ホルダ１５と第２ケース１３とを結合した状態において、蓋体１５ｈによりダクト１３ａの一端が覆われる。具体的には、ダクト１３ａは、第２ケース１３の側面に軸心に沿って設けられ、ダクト１３ａの一端の一部が第２ケース１３の内部と連通されている。このため、蓋体１５ｈによりダクト１３ａの一端が覆われると、ダクト１３ａと第２ケース１３及び第１ケース１２とを連通する内部空間が形成される。

ブレード１６は回転により生じる圧力変動により、スラスト方向（シャフト１７ａの軸心に沿った方向）の力を受ける。この力によるフレード１６のスラスト方向の位置変動を抑えるため、モータ１７の下側と吸気口１２ａとを繋ぐダクト１３ａを第２ケース１３の外側に設けている。

図６に示すように、送風機１０が組み立てられた状態において、ブレード１６が回転されると、吸気口１２ａから吸い込まれた空気の一部は、図示矢印Ａに示すように、ブレード１６の裏面と第２ケース１３の間、モータ１７と第２ケース１３の間を通ってダクト１３ａからも排出される。この空気の流れにより、ブレード１６のスラスト方向の位置変動を抑制することができる。

（モータの組み立て方法）
図３、図４を参照して、上記構成のモータ１７の組み立て方法について説明する。
図３に示すように、先ず、第２ケース１３と、シャフト１７ａが固定された第１ホルダ１４と、コア１７ｇが保持された第２ホルダ１５が準備される。具体的には、第２ホルダ１５の保持部１５ａとカバー１５ｇの間には、コア１７ｇが設けられ、保持部１５ａとカバー１５ｇの周囲にはコイル１７ｈが設けられる。さらに、第２ホルダ１５の第１凹部１５ｄ内には印刷基板１８が配置される。

次に、例えば第２ホルダ１５の第２凹部１５eに第２ケース１３の突部１３ｃが挿入され、第２ホルダ１５と第２ケース１３が組み合わされる。第２ホルダ１５の第２凹部１５eに第２ケース１３の突部１３ｃが挿入することにより、位置合わせの粗調整を行うことができる。

この後、シャフト１７ａが固定された第１ホルダ１４が第２ホルダ１５の裏面に組み合わされる。すなわち、図４に示すように、シャフト１７ａは、印刷基板１８の中央部に設けられた開口部１８ａ内に挿入され、コア１７ｇの中央部に配置される。

次いで、シャフト１７ａとコア１７ｇとの間に例えば略円筒形の治具２１が挿入される。治具２１は、例えばシャフト１７ａの外面とコア１７ｇの内面との間の理想的な距離に等しい厚みを有する第１部分２１ａと、シャフト１７ａの外面と第２ケース１３の内面との間の理想的な距離と等しい厚みを有する第２部分２１ｂとを有している。治具２１をシャフト１７ａとコア１７ｇとの間に挿入することにより、第１部分２１ａによりシャフト１７ａの中心とコア１７ｇの中心が一致され、第２部分２１ｂにより、シャフト１７ａの中心と第２ケース１３の中心が一致させる。

このように、治具２１を用いて、シャフト１７ａとコア１７ｇ及び第２ケース１３の芯出しが行われた状態において、固定部材としての複数のねじ２０が第１ホルダ１４の貫通孔１４ａ、第２ホルダ１５の貫通孔１５ｆに挿入され、第２ケース１３の凹部１３ｄに螺合される。シャフト１７ａの中心とコア１７ｇの中心が一致されるため、シャフト１７ａに取り付けられるロータ１７ｉのマグネット１７ｆとコア１７ｇの中心も一致される。したがって、ロータ１７ｉの中心とコア１７ｇの中心がずれることを防止でき、振動の発生を防止することが可能である。

（実施形態の効果）
上記実施形態によれば、第２ホルダ１５は、コア１７ｇを保持する保持部１５ａと周囲部１５ｂとの間に周囲部１５ｂより薄い厚みを有する吸収部１５ｃを設けている。このため、コア１７ｇの電磁力によって生じるコア１７ｇの振動が第２ホルダ１５以外の部材に伝達することを防止でき、モータ１７の振動を抑制することが可能である。

しかも、シャフト１７ａとコア１７ｇが別々の部材に設けられる構造において、シャフト１７ａの中心とコア１７ｇの中心が一致されている。このため、シャフト１７ａに取り付けられるロータ１７ｉのマグネット１７ｆとコア１７ｇの中心も一致される。したがって、ロータ１７ｉの中心とコア１７ｇの中心がずれることを防止でき、振動の発生を防止できる。

さらに、シャフト１７ａとコア１７ｇ及び第２ケース１３の芯出しは、コア１７ｇの中央部にシャフト１７ａを挿入した後、シャフト１７ａとコア１７ｇの間に治具２１の第１部分２１ａが挿入され、シャフト１７ａと第２ケース１３の間に治具２１の第２部分２１ｂが挿入される。この状態において、第１ホルダ１４、第２ホルダ１５、第２ケース１３を複数のねじ２０により一体的に固定することにより、完了される。このため、複数の部材の芯出し作業を簡単、且つ確実に行うことができる。

また、第２ホルダ１５は第２ケース１３と同様の直径を有するほぼ円形であり、第２ホルダ１５の側面が第２ケース１３の側面と一致されている。このため、第２ケース１３の側面に設けられたダクト１３ａの一端部近傍の第２ケース１３を第２ホルダ１５の側面の一部に設けられた蓋体１５ｈによりか確実に覆うことが可能である。

しかも、蓋体１５ｈを第２ホルダ１５に設けることにより、第１ホルダ１４の形状を第２ホルダ１５と同様の直径を有する円形とすることができる。このため、第１ホルダ１４の加工を容易化することが可能である。

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１２…第１ケース、１３…第２ケース、１３ａ…ダクト、１４…第１ホルダ、１５…第２ホルダ、１５ａ…保持部、１５ｂ…周囲部、１５ｃ…吸収部、１５ｄ…第１凹部、１５e…第２凹部、１５ｈ…蓋体、１６…ブレード（遠心ファン）、１７…モータ、１７ａ…シャフト。

Claims (7)

1. ケースと、
   モータのロータを回転可能に保持するシャフトが固定される第１ホルダと、
   周囲部が前記ケースと前記第１ホルダの間に配置され、前記モータのステータを保持するリング状の第２ホルダと、
   前記ケース、前記第１ホルダ、及び前記第２ホルダを一体的に固定する固定部材と、
   を具備し、
   前記第２ホルダは、前記ステータを保持する保持部と、前記周囲部と前記保持部との間に位置し、前記周囲部より薄い厚みを有する吸収部とを具備することを特徴とするモータ取付け構造。
2. 前記第２ホルダは、前記吸収部に対応して、印刷基板を配置するための第１凹部を有することを特徴とする請求項１記載のモータ取付け構造。
3. 前記第２ホルダの周囲部は、複数の第２凹部を含み、前記ケースは、前記第２ホルダの前記複数の第２凹部に対応して複数の突部を含むことを特徴とする請求項１記載のモータ取付け構造。
4. 前記ケースは、側面にパイプ状のダクトを有し、前記ダクトは一端の一部が前記ケースの内部と連通され、前記第２ホルダは、側面に前記ダクトの一端を覆う蓋体を具備することを特徴とする請求項１記載のモータ取付け構造。
5. 請求項１記載のモータ取付け構造と、
   前記ケースに設けられた吸気口及び排気口と、
   前記ケース内に配置され、前記モータにより駆動される遠心ファンと、
   を具備することを特徴とする送風機。
6. ケースと、モータのロータを回転可能に保持するシャフトが固定される第１ホルダと、前記モータのステータを保持する保持部と、前記保持部と周囲部との間に位置し、前記周囲部より薄い厚みを有する吸収部とを具備するリング状の第２ホルダと、を準備し、
   前記ケースと前記第１ホルダの間に前記第２ホルダを配置して前記第２ホルダの中央部に前記シャフトを配置させ、
   前記シャフトと前記ステータとの間に治具の第１部分を挿入し、前記シャフトと前記ケースとの間に前記治具の第２部分を挿入し、
   前記第１ホルダの周囲において、前記ケース、前記第１ホルダ、及び前記第２ホルダを固定部材により固定することを特徴とするモータ取付け方法。
7. 前記ケースは、側面にパイプ状のダクトを有し、前記ダクトは一端の一部が前記ケースの内部と連通され、前記第２ホルダは、側面に蓋体を有し、前記蓋体により前記ダクトの一端を覆うことを特徴とする請求項６記載のモータ取付け方法。

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