JP2022113249A - ファン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな風量を達成する手段の一つとして、ファンの回転数を上げるために必要となる大きな電力を供給するための電子部品や制御回路を配置する領域を確保すると共に、空気の流れを阻害することなく大きな風量を得ることができるファン装置を提供すること。【解決手段】実施形態のファン装置は、ハウジングと、インペラと、モータとを備える。前記ハウジングは、風洞部を備える。前記インペラは、前記風洞部に収容される。前記モータは、前記風洞部に収容され、前記インペラを回転する。前記モータは、前記モータを駆動制御するための第１の回路基板を有する。前記モータに所定の電力を供給するための電力制御回路を形成した第２の回路基板を収容する電力制御回路収容部が前記風洞部の外部に配設される。前記電力制御回路収容部は、前記ハウジングと一体成形品で形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、ファン装置に関する。

装置や電子機器への送風や冷却としてファン装置が用いられている。ファン装置には、風量特性の優れた、大きな風量が要求される場合がある。また、ファン装置が取り付けられる空間に制約を受ける場合があり、その場合、ファン装置の外形寸法が制約を受ける。

大きな風量を達成する手段の一つとして、ファンの回転数を上げることが考えられるが、ファンの回転数を上げるためには、大きな電力の供給が必要になり、大きな電力を供給するための電子部品や制御回路は大型化しやすい。したがって、電子部品や制御回路を配置する領域を確保するため、それらを実装する回路基板も大きくする必要がある。しかし、限られた外形寸法の中で、回路基板を大きくすると、空気の流れを阻害して風量特性の低下を招き、好ましくない。

一方、ファン装置を駆動するための制御用の電子部品等をファン装置のケースの外方に配置したファン装置がある（例えば、特許文献１等を参照）。特許文献１の「従来の技術の欄」には、ケースの外周部の一辺あるいは二辺に駆動回路収容部を配置した構成が記載されている。制約を受けるのは主に風洞部の外形寸法であるため、ケースの外方への駆動回路収容部の拡張は許容される場合が多い。

実開昭６１－１４０１９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来の軸流ファンは、ケースの外周部に駆動回路収容部を配置した構成が記載されているが、その具体的な構成は明らかでない。そのため、大きな電力を供給するための電子部品や制御回路を収容するのに適した構成であるのか、また、空気の流路を阻害することなく大きな風量を得ることに適した構成であるのかが定かでない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大きな風量を達成する手段の一つとして、ファンの回転数を上げるために必要となる大きな電力を供給するための電子部品や制御回路を配置する領域を確保すると共に、空気の流れを阻害することなく大きな風量を得ることができるファン装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るファン装置は、ハウジングと、インペラと、モータとを備える。前記ハウジングは、風洞部を備える。前記インペラは、前記風洞部に収容される。前記モータは、前記風洞部に収容され、前記インペラを回転する。前記モータは、前記モータを駆動制御するための第１の回路基板を有する。前記モータに所定の電力を供給するための電力制御回路を形成した第２の回路基板を収容する電力制御回路収容部が前記風洞部の外部に配設される。前記電力制御回路収容部は、前記ハウジングと一体成形品で形成されている。

本発明の一態様に係るファン装置は、大きな風量を達成する手段の一つとして、ファンの回転数を上げるために必要となる大きな電力を供給するための電子部品や制御回路を配置する領域を確保すると共に、空気の流れを阻害することなく大きな風量を得ることができる。

図１は、一実施形態にかかるファン装置の斜視図である。 図２は、図１におけるファン装置の長手方向を図１中のＹ－Ｙ断面で示した斜視図である。 図３は、ファン装置の平面図である。 図４は、図３におけるファン装置のＹ－Ｙ断面図である。 図５は、ファン装置のカバーを外した状態における底面図である。

以下、実施形態に係るファン装置について図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、１つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。

図１は、一実施形態にかかるファン装置１の斜視図である。図２は、図１におけるファン装置１の長手方向を図１中のＹ－Ｙ断面で示した斜視図である。図３は、ファン装置１の平面図である。図４は、図３におけるファン装置１のＹ－Ｙ断面図である。図５は、ファン装置１のカバー３を外した状態における底面図である。

＜ファン装置の構造＞
図１～図５において、本実施形態のファン装置１は、軸流ファンを構成する。ハウジング２は、平面視で、従来の一般的な略正方形ではなく、長方形をしており、側面の一辺が外方に延在している。側面の一辺が外方に延在している内部に、大きな電力を供給するための電子部品や制御回路を形成した電力制御回路収容部２ｂが形成されている。風洞を有する従来の一般的な略正方形の部分は風洞部２ａである。

樹脂製のハウジング２の軸方向の一方端側には、ハウジング２の内部に吸気するための吸気口２ｃが形成され、他方端にはハウジング２の内部に吸気した空気をハウジング２の外部に吹き出すための排気口２ｄが形成されている。ハウジング２に形成された４箇所の貫通孔２ｅは、ファン装置１が他の装置や筐体に取り付けられる際、締結材（例えば、ボルト）が挿通される孔である。

排気口２ｄには、モータ５を配置するためのモータベース部６が設けられ、円環状のモータベース部６の外周縁とハウジング２の内周面を結合する複数の固定翼６ｂが形成されている。なお、固定翼６ｂに代えて略板状のスポークであっても勿論よい。

モータベース部６の中央には軸方向に突出する中空円筒状のボス部６ａが形成されており、このボス部６ａには、金属製（例えば、真鍮）の軸受ホルダ７が嵌着されている。軸受ホルダ７の内側には一対のボールベアリング８が装着され、一対のボールベアリング８にて、ロータ１３のシャフト１４が回転可能に支持されている。ハウジング２とモータベース部６と固定翼６ｂは樹脂の射出成型にて一体に形成されている。

軸受ホルダ７の外周面にはモータ５のステータ組立体が配置されている。ステータ組立体は、ステータ９と、ステータ９の軸方向の他方端に配設された回路基板２１と、から構成されている。ステータ９は、コア片が軸方向に所定枚数積層されてなるステータコア１０と、ステータコア１０に装着されたインシュレータ１１と、インシュレータ１１を介してステータコア１０に巻回されたコイル１２と、から構成されている。

ステータコア１０に巻回されたコイル１２と回路基板２１とは、インシュレータ１１に配置された端子ピンを介して電気的に接続されている。この回路基板２１には、モータ５を制御するための必要最小限の回路パターンや電子部品が実装されており、モータ制御部を構成している。回路基板２１の外径は、インペラ１８のハブ１９の外径よりも小径に形成されており、吸気口２ｃから吸入した空気を排気口２ｄに流す際、回路基板２１によって空気流が阻害されることを防止している。

モータ５のロータ１３は、金属製のシャフト１４と、シャフト１４の一方端に固着された金属製のブッシュ１５と、略カップ状のロータヨーク１６と、ロータヨーク１６の内周面に固着されたリング状のロータマグネット１７と、から構成されている。ロータヨーク１６の中央に形成された開口の周縁は、ブッシュ１５とカシメ固着されている。ロータマグネット１７の内周面と、ステータ９の外周面とは、所定のエアーギャップを隔てて対向配置される。

ロータヨーク１６の外周面には、インペラ１８が装着され、ロータ１３と一体に回転する。インペラ１８は、カップ状のハブ１９と、ハブ１９の外周面から周方向に配設された複数の羽根２０と、から構成されている。ハブ１９には、モータ内部の冷却用の貫通孔２０ａが設けられている。羽根２０は全て同じ形状で周方向に均等に配置されている。ハブ１９と複数の羽根２０は、樹脂の射出成型にて一体に形成されている。別体として形成したインペラ１８は、ロータヨーク１６の外周面に装着されているが、ロータヨーク１６をインサート材として、インペラ１８が一体に形成された構成であっても勿論よい。

＜ハウジング構造、高電力制御回路収容部＞
ハウジング２は、軸方向の平面視で、長方形を有し、側面の一辺が外方に延在している。側面の一辺が外方に延在している内部に、大きな電力を供給するための電子部品や制御回路を形成した電力制御回路収容部２ｂが形成されている。ハウジング２は、インペラ１８とモータ５が配置される内周面が円形の風洞を備える風洞部２ａと、電力制御回路収容部２ｂとになっている。

電力制御回路収容部２ｂの底面は開口となっており、電力制御回路収容部２ｂの側面の内周面には、複数（３枚）の回路基板（第２の回路基板）２２が差し込まれて保持される複数（３対）の回路基板保持部２ｇが形成されている。この回路基板保持部２ｇは、軸方向に亘って形成され、回路基板２２の側方全長に亘って保持するように形成されているが、一部分を保持するように形成したものであってもよい。

電力制御回路収容部２ｂの底面の開口は樹脂製のカバー３で塞がれる。電力制御回路収容部２ｂに収容される電力制御回路は、複数（３枚）の回路基板（第２の回路基板）２２から構成されており、３枚の回路基板（第２の回路基板）２２には、大きな電力を供給するための電力制御回路が形成され、そのための電子部品や制御ＩＣ（Integrated Circuit）等が実装され、各回路基板２２はフレキシブル基板（ＦＰＣ）で電気的に接続されている（不図示）。フレキシブル基板には、例えば、フラットケーブルも含まれる。

円形の風洞を有する風洞部２ａの一部、具体的には、電力制御回路収容部２ｂと風洞部２ａとの境となる風洞部２ａの内周の一部は、軸方向の長さが部分的に短い凹部２ｈとなっており、排気口２ｄ側には隙間４ａが形成されている。このため、電力制御回路収容部２ｂの底面の開口にカバー３を装着した際、フレキシブル基板を挿通でき、風洞を流れる空気流に影響を及ぼさない程度の隙間４ａが形成される。この隙間４ａを通して、電力制御回路収容部２ｂの回路基板（第２の回路基板）２２と、モータ制御部を構成する回路基板（第１の回路基板）２１とがフレキシブル基板にて電気的に接続されている（不図示）。このフレキシブル基板は、固定翼６ｂの形状に倣って（固定翼６ｂに沿って）、モータ制御部を構成する回路基板２１に接続され、隣接する固定翼６ｂの間に形成された開口（流路Ｆ）を塞がないようにしている。

電力制御回路収容部２ｂの底面の開口から回路基板（第２の回路基板）２２が挿入され、電力制御回路収容部２ｂの側面の内周面に形成された回路基板保持部２ｇに差し込まれ、軸方向に押し込まれることで、回路基板（第２の回路基板）２２が電力制御回路収容部２ｂの内部に収容される。その上で、カバー３が装着される。カバー３と回路基板（第２の回路基板）２２との間には隙間４ｂが形成される。

次に、モータ制御部を構成する回路基板（第１の回路基板）２１に接続されたフレキシブル基板が回路基板（第２の回路基板）２２の接続口に差し込まれ、電気的に接続される。また、回路基板（第２の回路基板）２２に接続されたリード線（不図示）は、電力制御回路収容部２ｂを形成するハウジング２の一部に形成されたノッチ（不図示）から、ハウジング２の外部に引き出される。

次に、カバー３が電力制御回路収容部２ｂの底面の開口に嵌め込まれ、装着される。電力制御回路収容部２ｂの上面には、複数の貫通孔２ｆ（図では、長方形の長孔）が形成されている。インペラ１８が回転すると、ハウジング２の吸気口２ｃから吸入された空気は風洞内を流れ、排気口２ｄから外部に吹き出されるが、風洞内を流れる空気流の一部は、フレキシブル基板が挿通された隙間４ａから電力制御回路収容部２ｂの内部に流入し、電力制御回路収容部２ｂの上面に形成された貫通孔２ｆからハウジング２の外部に吹き出される。この空気流によって、電力制御回路収容部２ｂの内部が冷却される結果、発熱した電子部品等を冷却することができる効果を奏する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

以上のように、実施形態に係るファン装置は、風洞部を備えたハウジングと、風洞部に収容されたインペラと、風洞部に収容され、インペラを回転するためのモータとを備え、モータは、モータを駆動制御するための第１の回路基板を有し、モータに所定の電力を供給するための電力制御回路を形成した第２の回路基板を収容する電力制御回路収容部が風洞部の外部に配設され、電力制御回路収容部は、ハウジングと一体成形品で形成されている。これにより、大きな風量を達成する手段の一つとして、ファンの回転数を上げるために必要となる大きな電力を供給するための電子部品や制御回路を配置する領域を確保すると共に、空気の流れを阻害することなく大きな風量を得ることができる。

また、第１の回路基板と第２の回路基板とは、フレキシブル基板で電気的に接続され、フレキシブル基板は、電力制御回路収容部と風洞部との境を形成する風洞部の一部に形成された隙間を通っている。これにより、風洞内の空気の流れを阻害することなく大きな風量を得ることができる。

また、電力制御回路収容部の隙間が設けられる側とは反対側の外面には、貫通孔が設けられる。これにより、電力制御回路収容部の内部に空気の流れを生じさせることができ、発熱した電子部品等の冷却を促進させることができる。

また、第２の回路基板は、隙間と貫通孔との間の空気の流れに沿った方向に板面が略平行になるように配置される。これにより、第２の回路基板の冷却の効果を高めることができる。

また、第１の回路基板の外径は、インペラのハブの外径よりも小径に形成されている。これにより、吸気口から吸入した空気を排気口に流す際、第１の回路基板によって空気流が阻害されることを防止することができる。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ ファン装置，２ ハウジング，２ａ 風洞部，２ｂ 電力制御回路収容部，２ｃ 吸気口，２ｄ 排気口，２ｅ、２ｆ 貫通孔，２ｇ 回路基板保持部，２ｈ 凹部，３ カバー，４ａ、４ｂ 隙間，５ モータ，６ モータベース部，６ａ ボス部，６ｂ 固定翼，７ 軸受ホルダ，８ ボールベアリング，９ ステータ，１０ ステータコア，１１ インシュレータ，１２ コイル，１３ ロータ，１４ シャフト，１５ ブッシュ，１６ ロータヨーク，１７ ロータマグネット，１８ インペラ，１９ ハブ，２０ 羽根，２０ａ 貫通孔，２１、２２ 回路基板

Claims (5)

1. 風洞部を備えたハウジングと、
   前記風洞部に収容されたインペラと、
   前記風洞部に収容され、前記インペラを回転するためのモータと、を備え、
   前記モータは、前記モータを駆動制御するための第１の回路基板を有し、
   前記モータに所定の電力を供給するための電力制御回路を形成した第２の回路基板を収容する電力制御回路収容部が前記風洞部の外部に配設され、
   前記電力制御回路収容部は、前記ハウジングと一体成形品で形成されている、
   ファン装置。
2. 前記第１の回路基板と前記第２の回路基板とは、フレキシブル基板で電気的に接続され、
   前記フレキシブル基板は、前記電力制御回路収容部と前記風洞部との境を形成する風洞部の一部に形成された隙間を通っている、
   請求項１に記載のファン装置。
3. 前記電力制御回路収容部の前記隙間が設けられる側とは反対側の外面には、貫通孔が設けられる、
   請求項２に記載のファン装置。
4. 前記第２の回路基板は、前記隙間と前記貫通孔との間の空気の流れに沿った方向に板面が略平行になるように配置される、
   請求項３に記載のファン装置。
5. 前記第１の回路基板の外径は、前記インペラのハブの外径よりも小径に形成されている、
   請求項１～４のいずれか一つに記載のファン装置。

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