JP2023142506A - 遠心ファン - Google Patents

Abstract

【課題】モータに配置した回路基板に接続した接地用の接続端子をモータのケースに接地する際の作業性を向上した遠心ファンを提供する。
【解決手段】下ケーシング１３０の内側に、インペラと、インペラを回転するためのモータとを収容し、下ケーシング１３０の外側に、ＧＮＤパターンを形成した回路基板を備えた遠心ファンである。モータは、導電性材料からなるハウジングの内側に収容され、ハウジングに、下ケーシング１３０を貫通して回路基板側に延在する突出部１４４を設け、下ケーシング１３０と回路基板との間に、接触片１６３ｂが突出部１４４に接触しピン部１６２ｃがＧＮＤパターンに接続された接続端子１６０を設けた。
【選択図】図８

Description

本発明は、モータの回路基板に接続した接地用の接続端子をモータのケースに簡単に接地することができる遠心ファンに関する。

従来、遠心ファンは、家電機器、ＯＡ機器、車載用電池、産業用や車両用の空気調和装置における送風、冷却等に広く用いられている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に開示されている遠心ファンは、図１０に示すように、ケーシング１０を備え、ケーシング１０の内側には、複数の羽根２１を備えたインペラ２０と、インペラ２０を回転させるモータ３０が収容されている。

ここで、モータ３０は、モータ３０を駆動制御するための制御回路や電子部品などを実装した回路基板を備えており、回路基板に形成したＧＮＤパターンと金属製のモータケースとを接続することが行われている。

従来、回路基板のＧＮＤパターンに接続された接地用配線をモータケースに接続したモータが提案されている（例えば、特許文献２参照）。図１１に示す特許文献２のモータは、接地用配線１０３の一端部が回路基板５に接続され、接地用配線１０３の他端部１０３ｂに設けられた接続端子１０４は、モータケースの第１ケース部１１Ｂに形成した第１配線用フランジ部４３Ｂにネジ部材５５で固定されている。

特開２０２０－０１６１５２号公報 特開２０１９－１８０１３９号公報

しかしながら、図１１に示す特許文献２のモータを図１０に示す特許文献１の遠心ファンのモータとして適用した場合、特許文献２のモータでは、回路基板５に接続された接地用配線１０３の他端１０３ｂに接続端子１０４を設け、接続端子１０４をモータケースに形成した第１配線用フランジ部４３Ｂにネジ部材５５で固定する構造のため、ネジ部材５５で固定する作業が必要になり、作業性を向上させる改善が望まれている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、モータに配置した回路基板に接続した接地用の接続端子をモータのケースに接地する際、ネジ部材で固定する作業を廃止して、作業性を向上した遠心ファンを提供することを目的としている。

本発明は、ケーシングの内側に、インペラと、該インペラを回転するためのモータとを収容し、前記ケーシングの外側に、ＧＮＤパターンを形成した回路基板を備えた遠心ファンであって、前記モータは、導電性材料からなるハウジングの内側に収容され、前記ハウジングに、前記ケーシングを貫通して前記回路基板側に延在する突出部を設け、前記ケーシングに、一端部が前記突出部に接触し他端部が前記ＧＮＤパターンに接続された接続端子を設けた遠心ファンである。

本発明によれば、接続端子をモータのケーシングに接地する際にネジ部材で固定する作業を必要とせず、作業性を向上させることができる遠心ファンが提供される。

本発明の実施形態の遠心ファンを裏側から視た斜視図である。 本発明の実施形態の遠心ファンの分解斜視図である。 下ケーシングにハウジングを装着した状態を示す斜視図である。 実施形態の遠心ファンにおいて回路基板を取り付ける前の状態を示す斜視図である。 回路基板の付近を示す拡大斜視図である。 実施形態におけるハウジングを示す斜視図である。 実施形態におけるモータを示す斜視図である。 図４の矢印VIIIで示す部分を拡大した斜視図である。 回路基板とその周辺部品を示す斜視図である。 従来の遠心ファン（特許文献１）を示す断面図である。 従来のブラシレスモータ（特許文献２）を示す断面図である。

１．遠心ファンの全体構成
図１および図２に本発明の実施形態の遠心ファン１００を示す。遠心ファン１００は、ケーシング１１０を備えている。ケーシング１１０は、樹脂で成形した上ケーシング１２０と、樹脂で成形した下ケーシング１３０とから構成されている。上ケーシング１２０は、複数の放射リブと円周リブとが形成された略リング状の上壁部１２０ａと、略環状の側壁部１２０ｂとからなっている。また、下ケーシング１３０は、複数の放射リブと円周リブとが形成された略リング状の下壁部１３０ａと、略環状の側壁部１３０ｂとからなっている。ケーシング１１０は、図１において時計回りの方向に向かって断面積が徐々に増加する渦巻状の流路を有している。

ケーシング１１０には、軸中心側の内側空間と該内側空間の周囲の環状の部分に配置されたインペラ１１１が回転可能に配置されている。インペラ１１１は、複数の羽根１１２を備え、回転することで複数の羽根１１２の間を介して遠心方向に排気を行う。また、ケーシング１１０は、ハウジング１４０と、ハウジング１４０に取り付けられてシャフトがインペラ１１１に接続されたモータ１７０と、モータ１７０に駆動電流を供給する回路基板１５０と、回路基板１５０と下ケーシング１３０の中央開口部を覆うカバー１１６とを備えている。

ケーシング１１０は、上ケーシング１２０のインペラ１１１の内側空間を臨む位置に設けられた開口であって、インペラ１１１の内側空間に空気を導く吸込口１１７（図２参照）と、吸込口１１７から吸引された空気の流路の終端である吐出口１１８（図１参照）とを備えている。

上記構成の遠心ファン１００においては、モータ１７０が回転すると、インペラ１１１が回転する。インペラ１１１が回転すると、空気が吸込口１１７から吸い込まれ、インペラ１１１の内側（軸中心側の内部空間）に導かれる。この空気が羽根１１２の作用により、インペラ１１１の内側から遠心方向に吹き出される。インペラ１１１から吹き出された空気は、渦巻き状の流路を図１に示す吐出口１１８に向かって流れ、吐出口１１８から排気される。

２．回路基板の取付構造
次に、回路基板１５０の取付構造について説明する。なお、以下の説明においては、図３～図８における上下方向を「軸方向」、軸方向に直交する方向を「径方向」、軸方向を中心軸として回転する方向を「周方向」と称する。また、「上」や「下」等の方向を示す用語は、図３～図９における方向を示すものとして用いている。

図３に示すように、下ケーシング１３０の中央部には開口部１３１が形成されている。開口部１３１には、軸方向上側へ突出する環状凸部１３２と、軸方向下側へ突出する環状凸部１３３（図２参照）が形成されている。環状凸部１３２の一側には、四角形状の矩形凸部１３４が形成されている。矩形凸部１３４の内側に、回路基板載置部１３７が形成され、回路基板１５０が収容されて載置されるようになっている。そして、これら環状凸部１３２および矩形凸部１３４の周囲には、複数（この例では４個）のボス部１３５が形成されている。

下ケーシング１３０は、コネクタハウジング１１９を備えている。コネクタハウジング１１９は、コネクタピン１１９ａをインサート材として下ケーシング１３０と一体に成形されている。コネクタピン１１９ａはＬ字状をなし、その一端部はコネクタハウジング１１９から軸方向上側へ向けて突出し、他端部は、コネクタハウジング１１９の内部に突出している（図４参照）。ソケットをコネクタハウジング１１９に挿入することにより、コネクタピン１１９ａに外部電源が接続される。なお、図３ではコネクタピン１１９ａは略して示している。

なお、本発明の実施形態では、コネクタハウジング１１９は下ケーシング１３０と一体に成形されているが、矩形凸部１３４の端面には矩形の開口部が形成され、開口部に別に成形したコネクタハウジング１１９の端部が差し込まれて接着等の手段で固定することもできる。コネクタハウジング１１９を下ケーシング１３０と一体とすることで、同一材料での成形が可能となり作業性が向上し、一方、別体とすることで、コネクタハウジング１１９のみを耐熱・耐電性の樹脂とすることができるのでコスト削減効果が得られるというそれぞれのメリットがある。

図２に示すように、カバー１１６は、図３の環状凸部１３２および矩形凸部１３４とほぼ同形同大であり、ボス部１３５の位置に合わせてブラケット１１６ａが形成され、ブラケット１１６ａには孔１１６ｂが形成されている。また、カバー１１６の下面には、放射リブ１１６ｃおよび同心状の円周リブ１１６ｄが形成されている。そして、ボス部１３５は、ブラケット１１６ａの孔１１６ｂを貫通して熱カシメされることによって、カバー１１６が下ケーシング１３０に固定されている。

図２に示す環状凸部１３３には、ハウジング１４０が嵌合して取り付けられている。図６にハウジング１４０を示す。ハウジング１４０は略カップ状をなし、導電性材料（たとえば真鍮やステンレス鋼）で形成されている。図６に示すように、ハウジング１４０は環状の側板部（環状部）１４１と、側板部１４１の下端縁部の全周から径方向内側に延在するリング状の底板部１４２と、側板部１４１の上端縁部の一部から径方向外側に延在するフランジ部１４３とを備えている。

フランジ部１４３の両端部には、上方へ向け屈曲されて突出部１４４が形成されている。また、側板部１４１の内周面には複数の突起１４５が形成され、モータ１７０のステータコア１７１の外周面に形成された溝１７１ａ（図７参照）に突起１４５が嵌合することで、モータ１７０の周方向の位置決めが行われる。

ハウジング１４０の側板部１４１の開口部には、径方向外側に突出する複数の突起１４６が形成されている。突起１４６は、ハウジング１４０を下ケーシング１３０に装着した際に、環状凸部１３３の裾部に食い込み、ハウジング１４０の回り止めとして機能する。

図７はモータ１７０を示す図である。モータ１７０は、ステータコア１７１とステータコア１７１に設けられた凹部１７１ｂに収容されたコイル組立体１７２とからなるステータ１７３を備えている。図中符号１７４はロータであり、ロータ１７４は、リング状のロータヨーク１７４ａの外周に、ステータコア１７１と僅かな隙間を空けて固定されたロータマグネット１７４ｂを備えている。ロータマグネット１７４ｂは、リング状をなすフェライト磁石や希土類磁石などの永久磁石からなり、この永久磁石は、周方向に沿ってＮＳＮＳと交互に磁極が反転する状態で着磁された磁極を有している。ロータ１７４は、軸受ホルダ１７５に装着された軸受１７６に回転可能に支持されたシャフト１７７にボス部１７８を介して固定されている。

シャフト１７７の上端部には、セレーション部１７７ａが形成されている。一方、インペラ１１１の中心軸部１１３（図２参照）には、セレーション部１７７ａと嵌合するセレーション孔が形成されており、このセレーション孔にセレーション部１７７ａを圧入することで、シャフト１７７はインペラ１１１と結合されている。なお、セレーション孔に代えて断面円形の孔を形成してもよい。

軸受ホルダ１７５は樹脂製であり、ハウジング１４０の底板部１４２に形成された開口部１４２ａに圧入することでモータ１７０がハウジング１４０に固定される。開口部１４２ａには、径方向内側に突出する複数の突起１４８が形成され、突起１４８が軸受ホルダ１７５の外周に食い込むことで軸受ホルダ１７５の回り止めがなされている。

なお、軸受ホルダ１７５を射出成形する際に、ハウジング１４０と一体化することもできる。その場合には、ハウジング１４０の底板部１４２に、孔１４７を周方向に沿って複数形成しておき、軸受ホルダ１７５を射出成形する際に樹脂が孔１４７に流れ込むようにすることもできる。

図３に示すように、フランジ部１４３の突出部１４４は、下ケーシング１３０に形成された孔を貫通して軸方向上側に突出している。図５に示すように、下ケーシング１３０の矩形凸部１３４の内側に回路基板１５０が取り付けられている。回路基板１５０の両側には、矩形の切欠１５１が形成され、切欠１５１に突出部１４４が収容されている。回路基板１５０の四隅には貫通孔１５２が形成され、貫通孔１５２には、矩形凸部１３４の内側に突設されたボス部１３６（図３参照）が貫通し、そこで熱カシメされている。回路基板１５０には、複数の貫通孔１５３が形成され、貫通孔１５３にはコネクタピン１１９ａの一端部が突出し、そこで半田付けされて、回路基板１５０に形成された配線パターンと電気的に接続されている。

図９に接続端子１６０を示す。接続端子１６０は、ばね性のある導電性材料で構成された側面視でコ字状をなすものである。ばね性のある導電性材料としては、たとえばリン青銅やステンレス鋼がある。接続端子１６０は、底板部１６１と、底板部１６１の両側から軸方向上側へ向けて延在する第１側板部１６２および第２側板部１６３を備えている。

第１側板部１６２の略中央には穴１６２ａが形成され、穴１６２ａの上部には、外側へ向かって下り勾配となる傾斜部（支持部）１６２ｂが形成されている。傾斜部１６２ｂの中央には、軸方向上側に向かって延在するピン部１６２ｃが形成されている。

また、第２側板部１６３には、コ字状に切り欠いたフレーム（枠体）１６３ａが形成され、フレーム１６３ａの中に接触片１６３ｂが形成されている。接触片１６３ｂは、外側に傾斜させることで付勢して、ハウジング１４０の突出部１４４に弾性的に接触するようにしている。

図５に示すように、回路基板１５０には、切欠１５１に近接してＧＮＤパターンに接続された貫通孔１５４が形成されている。貫通孔１５４には、接続端子１６０のピン部１６２ｃが突出し、そこで半田付けされている。図８は回路基板１５０を裏側から視た図であり、回路基板１５０と接続端子１６０およびコネクタピン１１９ａとの関係を示している。

３．遠心ファンの組立方法
ｉ）全体構成の組立
図２を参照して遠心ファン１００の全体構成の組立方法を説明する。まず、下ケーシング１３０にハウジング１４０を装着する。その際に、ハウジング１４０の突出部１４４を下ケーシング１３０に形成した孔から突出させる。その際に、ハウジング１４０の突起１４６を下ケーシング１３０の環状凸部１３３に食い込ませる。次いで、モータ１７０をハウジング１４０に装着し、モータ１７０の回転軸にインペラ１１１を接続する。その際に、ハウジング１４０の突起１４８を軸受ホルダ１７５の外周に食い込ませる。次いで、下ケーシング１３０に上ケーシング１２０を装着する。

ii）下ケーシングへの回路基板の装着
図９に示すように、回路基板１５０の貫通孔１５４に接続端子１６０のピン部１６２ｃを貫通させ、回路基板１５０に半田付けする。これにより、接続端子１６０が回路基板１５０に固定される。なお、図９にはコネクタピン１１９ａが示されているが、この時点ではコネクタピン１１９ａは回路基板１５０に半田付けされていない。

次いで、図３に示す回路基板載置部１３７に回路基板１５０を載置する。そのとき、接続端子１６０の第２側板部１６３と第１側板部１６２のピン部１６２ｃの基部（傾斜部１６２ｂ）は、回路基板１５０によって下方へ向けて押圧され、図８に示すように、第２側板部１６３の接触片１６３ｂは、ハウジング１４０の突出部１４４に弾性的に押し付けられる。これにより、回路基板１５０のＧＮＤパターンが基準電位（例えばゼロボルト）に設定される。

同時に、回路基板１５０の貫通孔１５３にコネクタピン１１９ａの一端部が挿入され、貫通孔１５２に下ケーシング１３０のボス部１３６が挿入される。この状態でコネクタピン１１９ａが半田付けされ、ボス部１３６が熱カシメされて回路基板１５０が回路基板載置部１３７に固定される。

iii）その他
下ケーシング１３０のボス部１３５をカバー１１６のブラケット１１６ａの孔１１６ｂに貫通させ、ボス部１３５を熱カシメする。これにより、カバー１１６によって下ケーシング１３０の開口部１３１と回路基板１５０とが覆われる。

４．効果
上記構成の遠心ファン１００によれば、ハウジング１４０に、下ケーシング１３０を貫通して回路基板１５０側に延在する突出部１４４を設け、下ケーシング１３０と回路基板１５０との間に、接触片１６３ｂが突出部１４４に接触し、ピン部１６２ｃが回路基板１５０のＧＮＤパターンに接続された接続端子１６０を設けているから、接続端子１６０をモータ１７０のハウジング１４０に接地する際にネジ部材で固定する作業を必要とせず、作業性を向上させることができる。

特に、上記実施形態では、回路基板１５０は、ＧＮＤパターンに接続された貫通孔１５４を備え、接続端子１６０のピン部１６２ｃは、貫通孔１５４から突き出た部分で半田付けされているから、接続端子１６０の接地を単純な作業で行うことができる。

また、上記実施形態では、ハウジング１４０は、モータ１７０の周囲を囲む環状の側板部１４１を備え、側板部１４１の開口縁部に径方向に突出するフランジ部１４３を設け、フランジ部１４３の縁部に、軸方向に延在する突出部１４４を設けているから、突出部１４４を有するハウジング１４０をプレス成形で容易に製造することができる。

また、接続端子１６０は、側面視で略コ字状をなすように第１側板部１６２、底板部１６１、および第２側板部１６３からなり、第２側板部１６３の一部が突出部１４４側に傾斜して突出部１４４に接触し、第１側板部１６２と第２側板部１６３が回路基板１５０によって押圧され、底板部１６１が下ケーシング１３０に押圧されているから、接続端子１６０が強固に支持されている。

接続端子１６０は、ばね性のある材料で構成され、第２側板部１６３をコ字状に切り欠いてフレーム１６３ａが形成され、フレーム１６３ａの内側に、突出部１４４側へ傾斜させることで付勢した接触片１６３ｂが形成され、第１側板部１６２に、回路基板１５０の貫通孔１５４を貫通するピン部１６２ｃを設けているから、ピン部１６２ｃを貫通孔１５４に半田付けすることで接続端子１６０が回路基板１５０に固定され、回路基板１５０を下ケーシング１３０側へ近付けることで接触片１６３ｂが突出部１４４に接触して自動的に接地が行われる。

接続端子１６０のピン部１６２ｃの基部に、傾斜部１６２ｂを形成し、フレーム１６３ａと傾斜部１６２ｂとを回路基板１５０が押圧するようにしているから、回路基板１５０に対する接続端子１６０の姿勢が安定する。

上記実施形態では、回路基板１５０は、モータ１７０に対して径方向にずれた位置に配置されているから、モータ１７０が発生する熱の影響を受け難く、回路基板１５０の長寿命化を図ることができる。また、モータ１７０から発生する熱がこもり難く、放熱され易くなるという効果も有する。

５．変更例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく以下のように種々の変更が可能である。
ｉ）ハウジング１４０の突出部１４４は１個または３個以上であってもよい。
ii）ハウジング１４０は金属製のものに限定されるものではなく、例えば導電性樹脂で構成することもできる。

本発明は、家電機器、ＯＡ機器、産業用や車両用の空気調和装置における送風、換気、冷却等に用いられる遠心ファンに利用可能である。

１００…遠心ファン、１１０…ケーシング、１１１…インペラ、１１２…羽根、１１３…中心軸部、、１１６…カバー、１１６ａ…ブラケット、１１６ｂ…孔、１１６ｃ…放射リブ、１１６ｄ…円周リブ、１１７…吸込口、１１８…吐出口、１１９…コネクタハウジング、１１９ａ…コネクタピン、１２０…上ケーシング、１２０ａ…上壁部、１２０ｂ…側壁部、１３０…下ケーシング、１３０ａ…下壁部、１３０ｂ…側壁部、１３１…開口部、１３２，１３３…環状凸部、１３４…矩形凸部、１３４ａ…開口部、１３５，１３６…ボス部、１４０…ハウジング、１４１…側板部（環状部）、１４２…底板部、１４２ａ…開口部、１４３…フランジ部、１４４…突出部、１４５，１４６，１４８…突起、１４７…孔、１５０…回路基板、１５１…切欠、１５２，１５４…貫通孔、１６０…接続端子、１６１…底板部、１６２…第１側板部、１６２ａ…穴、１６３…第２側板部、１６２ｂ…傾斜部（支持部）、１６２ｃ…ピン部、１６３ａ…フレーム（枠体）、１６３ｂ…接触片、１７０…モータ、１７１…ステータコア、１７１ａ…溝、１７１ｂ…凹部、１７２…コイル組立体、１７３…ステータ、１７４…ロータヨーク、１７５…軸受ホルダ、１７６…軸受、１７７…シャフト、１７７ａ…セレーション部、１７８…ボス部

Claims (7)

1. ケーシングの内側に、インペラと、該インペラを回転するためのモータとを収容し、前記ケーシングの外側に、ＧＮＤパターンを形成した回路基板を備えた遠心ファンであって、
   前記モータは、導電性材料からなるハウジングの内側に収容され、
   前記ハウジングに、前記ケーシングを貫通して前記回路基板側に延在する突出部を設け、
   前記ケーシングと前記回路基板との間に、一端部が前記突出部に接触し他端部が前記ＧＮＤパターンに接続された接続端子を設けた遠心ファン。
2. 前記回路基板は、前記ＧＮＤパターンに接続された貫通孔を備え、前記接続端子の他端部は、前記貫通孔から突き出た部分で半田付けされている請求項１に記載の遠心ファン。
3. 前記ハウジングは、前記モータの周囲を囲む環状部を備え、前記環状部の開口縁部に、径方向に突出するフランジ部を設け、該フランジ部の縁部に、軸方向に延在する前記突出部を設けた請求項１または２に記載の遠心ファン。
4. 前記接続端子は、側面視で略コ字状をなすように第１側板部、底板部、および第２側板部からなり、前記第２側板部の一部が前記突出部側に傾斜して該突出部に接触し、前記第１側板部と前記第２側板部が前記回路基板によって押圧され、前記底板部が前記ケーシングに押圧されている請求項１乃至３のいずれかに記載の遠心ファン。
5. 前記接続端子は、ばね性のある材料で構成され、前記第２側板部をコ字状に切り欠いて枠体が形成され、前記枠体の内側に、前記突出部側へ傾斜させた接触片が形成され、前記第１側板部に、前記貫通孔を貫通するピン部を設けた請求項４に記載の遠心ファン。
6. 前記ピン部の基部に、該ピン部よりも幅広の支持部を設け、前記枠体と前記支持部とを前記回路基板が押圧する請求項５に記載の遠心ファン。
7. 前記回路基板は、前記モータに対して径方向にずれた位置に配置されている請求項１乃至６のいずれかに記載の遠心ファン。

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