JP3148914U - 不等ピッチ羽根を用いたファンモータ - Google Patents

Abstract

【課題】羽根支持部材に取り付ける羽根を等ピッチ間隔ではなく、黄金角に基づく位置に取り付けることにより、ファンモータの羽根および回転に起因する騒音を低減し、またはその音質を変化させて耳障りでない音質にして騒音の少ないファンモータを提供する。【解決手段】第１番目の羽根８−１を基準に左回りに１３７．５?の取り付け角度に第２番目の羽根８−２が、さらに左回りに１３７．５?の取り付け角度に第３番目の羽根８−３が、同様にして第４番目の羽根８−４および第５番目の羽根８−５が取り付けられている。このように羽根を黄金角に基づいた位置に取り付けると、軸流ファンモータの回転音は低減され、または音質を変化させることができる。【選択図】図２

Description

ファンモータの羽根及び回転に起因する騒音の低減、または、その音質を変化させて耳障りでない音質にすることを可能としたファンモータに関する。

従来、ファンモータの羽根は羽根支持部材であるロータと同軸の円周上に等間隔に配置されているものが多い。例えば、羽根枚数を７枚とすると羽根は３６０°／７＝５１．４３°の間隔で取付けられていることになる。このような構成のファンモータが、３０００ｒｐｍで回転しているとすれば、同一個所で観測した場合、モータ１回転に付き同形状の羽根が７回通過することになる。従って、（３０００ｒｐｍ／６０秒）×７枚＝３５０Ｈｚの音が発生することになる。この音が羽根の回転によるその他の音に比べて大きく、また単音で非常に目立ってしまい耳障り音となるものである。

このような耳障りな音を削減する目的で、羽根の間隔の不等化によって周波数の単音の非常に目立った耳障り音を分散させ、騒音の音色をより聞きやすくする方法が講じられている。
騒音低減化の１例として特許文献１が提案されている。
この提案は、羽根間隔の不等化に伴い発生する特定の翼次数成分の卓越によりピーク騒音が耳障りになるという問題（翼間における流れの干渉から生じる乱れが原因）を解決するために不等化した特定の羽根について軸流速度が増加するように配置する構成を採用している。このような構成により翼間の干渉を抑制し、回転次数成分を均等に分散させ騒音を減少させるものである。

また、ファンモータは羽根と空気の分子の衝突などによって発生する渦などに起因して、いわゆる風切り音の騒音が発生する。
この騒音をなくすため特許文献２が提案されている。羽根を等ピッチで形成し、羽根支持部の周面から放射状に突出する部分の形状をすべて同じとし、少なくとも一部の羽根の外周部近傍の形状を他の羽根の外周部近傍の形状と異なるように構成されている。このような構成により等ピッチ羽根を用いたファンモータによる騒音低減を行うものである。
特開平７−２７０９６号公報 特開２００３−２１４３９０号公報

特許文献１については、不等ピッチ羽根による騒音低減方法で羽根枚数が特定枚数のみの提案であり、各羽根間の不等ピッチの角度をどのような規則で決めているか不明である。そのため、特定の枚数以外のファンモータについてどのようなルールで羽根の間の取り付け角度などを決めるかは不明である。
特許文献２については、等ピッチ羽根による騒音低減方法である。
本考案は上記状況に鑑みなしたもので、その目的は、羽根支持部材に取り付ける羽根を等ピッチ間隔ではなく、黄金角に基づく位置に取り付けることにより、ファンモータの羽根および回転に起因する騒音を低減し、またはその音質を変化させて耳障りでない音質にして騒音の少ないファンモータを提供することにある。

前記目的を達成するために本考案の請求項１は、羽根支持部材に植設される羽根の回転軸に対し軸方向に空気を吸入排出する軸流ファンモータであって、前記羽根支持部材の周囲に取り付けられるすべての羽根の迎え角は同じで、各羽根は黄金角に基づいた位置に取り付け、かつ、取り付けられる羽根は奇数枚であることを特徴とする。
本考案の請求項２は、請求項１記載の考案において前記羽根の数は５枚または７枚で、前記羽根の迎え角は略３０°であることを特徴とする。
本考案の請求項３は、羽根支持部材に植設される羽根の回転の接線方向に空気を吸入排気する遠心ファンモータであって、前記羽根支持部材の周囲に取り付けられるすべての羽根の羽根角度は同じで、各羽根は黄金角に基づいた位置に取り付けたことを特徴とする。
本考案の請求項４は、請求項３記載の考案において前記羽根の数は１３枚で、前記羽根の羽根角度は略９０°であることを特徴とする。

従来では、１つの周波数の音が周波数分布中で非常に目立っていたが、本考案による羽根の取り付け構造によれば、ある特定周波数の騒音を低減することが可能となった（耳障り音の低減）。また、耳障り音が低減した分、回転数を上げ風量アップが可能となった。

以下、図面を参照して本考案の実施の形態を詳しく説明する。
図１は、本考案による不等ピッチ羽根を用いたファンモータの外観を示す斜視図で、軸流ファンに適用した例を示している。
ハウジング１の中央に羽根支持部２が配置され、その周囲に７枚の羽根３−１〜３−７が取り付けられている。羽根３−１〜３−７が時計方向に回ると、空気は吸入口４から吸入され、軸方向に流れ排気口５より排気される。羽根は各羽根の迎え角が同じで、黄金角に基づいた位置に取り付けられている。
このように羽根を黄金角に基づいた位置に取り付けると、全て等しい羽根ピッチのファンモータの回転音（ある特定の周波数音）に比べて本発明による不等ピッチ羽根を用いた軸流ファンモータの回転音は低減され、または音質を変化させることができる。

図２は、図１の羽根支持部における羽根の取り付け状態を説明するための図である。
（ａ）は５枚の黄金角に基づいた位置に羽根を取り付けた軸流ファンモータのロータ部を平面から見た図である。第１番目の羽根８−１を基準に左回りに１３７．５°の取り付け角度に第２番目の羽根８−２が、さらに左回りに１３７．５°の取り付け角度に第３番目の羽根８−３が、同様にして第４番目の羽根８−４および第５番目の羽根８−５が取り付けられている。
（ｂ）は羽根支持部２を円周面方向から見たもので、各羽根３の迎え角６は同じ角度で取り付けられる。迎え角６は羽根支持部２の回転軸に対する直角面２ａからの羽根３の傾きである。

図３は、図１の軸流ファンモータのロータ部分のみを記載した平面図である。
羽根３−１〜３−７が羽根３−１を第１番目の羽根としてその位置を基準に左回りに黄金角である１３７．５の位置に第２番目の羽根が、同様にして黄金角で、第３番目・・・第７番目というように植設される。各羽根の迎え角度は３０°で同じである。
この時の第１番目の羽根３−１の位置を基準に右回りに隣合う第６番目の羽根３−６との間の取り付け角度をθ１，第６番目の羽根３−６と第３番目の羽根３−３との間の取り付け角度をθ２，第３番目の羽根３−３と第５番目の羽根３−５との間の取り付け角度をθ３，第５番目の羽根３−５と第２番目の羽根３−２との間の取り付け角度をθ４，第２番目の羽根３−２と第７番目の羽根３−７との間の取り付け角度をθ５，第７番目の羽根３−７と第４番目の羽根３−４との間の取り付け角度をθ６および第４番目の羽根３−４と第１番目の羽根３−１との間の取り付け角度をθ７とすると、各角度は３２．５°，５２．５°，８５°，５２．５°，３２．５°，５２．５°および５２．５°となる。

このように配置される各羽根を取り付ける黄金角は以下の式で求めることができる。
黄金角は、自然界の樹木において、樹木を上から見た場合、この黄金角に従い螺旋状に枝が生えることで知られている。それは、各枝の葉が各々重ならないで太陽光を効率的に受けられる角度になる。
黄金角θ＝１３７．５°＝３６０°÷１／（１＋（１＋５^1/2 ）／２）
上記黄金角に基づく位置に羽根を同じ迎え角で取り付けることより、羽根に起因するピーク値を低減することが可能となる。

図４は、軸流ファンの騒音測定を方法を説明するための図である。
図３に示すように黄金角度に基づく位置に取り付けた７枚不等ピッチ軸流ファンモータ１０の騒音を測定した。迎え角が３０°で、回転数は３０００ｒｐｍである。
軸流ファンモータ１０の排出口５の面からの風の流れ７に対し、９０°の向きの側面から一定距離にマイク９を配置した。

図５は等ピッチ７枚羽根と黄金角の配列による不等ピッチ７枚羽根の軸流ファンの騒音を比較するグラフである。
図４の条件での騒音ＦＦＴ（１／３オクターブ）測定結果である。
横軸は、周波数（Ｈｚ），縦軸は騒音（ｄＢ）をそれぞれ表している。
（ａ）に示す等ピッチの７枚羽根では、羽根の枚数に起因する周波数（３０００／６０）×７＝３５０Ｈｚ近辺にピーク値が出ている。
これに対し、（ｂ）に示す本発明による黄金角に基づく位置に取り付けた不等ピッチの７枚羽根では、その３５０Ｈｚ近辺でのピーク値が低減されている。その結果、耳障り音が低減する。

図６は、本考案による他の不等ピッチ羽根を用いたファンモータの外観を示す斜視図で、遠心ファンに適用した例を示している。
ハウジング１１の中央に羽根支持部１２が配置され、その周囲に１３枚の羽根１３−１〜１３−１３が取り付けられている。羽根１３−１〜１３−１３が反時計方向に回ると、ハウジング１１の上の吸入口１４から空気が吸い込まれ、空気は羽根の接線方向に流れハウジング１１の側面に設けられた排気口１５より排気される。各羽根は羽根角度が同じ角度で、黄金角に基づく位置に植設されている。
この遠心ファンについても羽根が黄金角に基づく位置になるように羽根支持部１２に取り付けられると、従来のファンモータの回転音（ある特定の周波数音）に比べて本発明による不等ピッチ羽根を有する遠心ファンモータの回転音は低減され、または音質を変化させることができる。

図７は、図６の遠心ファンモータのロータ部分のみを記載した平面図である。
羽根１３−１〜１３−１３が羽根１３−１を第１番目の羽根としてその位置を基準に左回りに黄金角に基づく位置に植設され、第２番目，第３番目・・・第１３番目も同様に黄金角に基づく位置に植設される。
この時の第１番目の羽根１３−１と第６番目の羽根１３−６間の取り付け角度をθ１，第６番目の羽根１３−６と第１１番目の羽根１３−１１間の取り付け角度をθ２，第１１番目の羽根１３−１１と第３番目の羽根１３−３間の取り付け角度をθ３，第３番目の羽根１３−３と第８番目の羽根１３−８間の取り付け角度をθ４，第８番目の羽根１３−８と第１３番目の羽根１３−１３間の取り付け角度をθ５，第１３番目の羽根１３−１３と第５番目の羽根１３−５間の取り付け角度をθ６，第５番目の羽根１３−５と第１０番目の羽根１３−１０間の取り付け角度をθ７，第１０番目の羽根１３−１０と第２番目の羽根１３−２間の取り付け角度をθ８，第２番目の羽根１３−２と第７番目の羽根１３−７間の取り付け角度をθ９，第７番目の羽根１３−７と第１２番目の羽根１３−１２間の取り付け角度をθ１０，第１２番目の羽根１３−１２と第４番目の羽根１３−４間の取り付け角度をθ１１，第４番目の羽根１３−４と第９番目の羽根１３−９間の取り付け角度をθ１２および第９番目の羽根１３−９と第１番目の羽根１３−１間の取り付け角度をθ１３とすると、各角度は３２．５°，３２．５°，２０°，３２．５°，３２．５°，２０°，３２．５°，２０°，３２．５°，３２．５°，２０°，３２．５°および２０°である。各羽根の羽根角度は９０°である。

遠心ファンモータに取り付ける羽根の数は、偶数枚も可能である。軸流ファンモータに比較し羽根枚数が多く黄金角にしているため等ピッチ羽根の偶数枚による不具合が生じにくく、同じような本考案の効果を得ることができるためである。なお、羽根を等ピッチにする構成では共振を回避するためモータ駆動極数（通常４極）の偶数を避ける。
このように遠心ファンモータについても黄金角に基づく位置に羽根を取り付けることにより、羽根に起因するピーク値を低減することが可能となる。

以上の実施の形態は、軸流ファンモータでは５枚および７枚の羽根を、遠心ファンモータでは１３枚の羽根をそれぞれ設けた例について説明したが、軸流ファンモータはこれらの羽根の数以外に奇数枚の羽根を取り付けても同様に本考案の効果を生じるものである。例えば、９枚，１１枚などの数である。遠心ファンモータは偶数枚も含めて１０枚，１１枚，１２枚，１４枚などである。
また、軸流ファンモータについて騒音測定方法の例では各羽根の迎え角が３０°の場合を、遠心ファンモータでは各羽根角度を９０°の場合について説明したが、迎え角，羽根角度はこれら例の角度に限らず、他の角度でもよい。

電子機器や携帯型機器に冷却のために搭載される軸流ファンモータや遠心ファンモータである。

本考案による不等ピッチ羽根を用いたファンモータの外観を示す斜視図で、軸流ファンに適用した例を示している。 図１の羽根支持部における羽根の取り付け状態を説明するための図で、（ａ）は羽根を５枚取り付けた軸流ファンモータのロータ部の平面図、（ｂ）軸流ファンモータのロータ部の側面図である。 図１の軸流ファンモータのロータ部分のみを記載した平面図である。 軸流ファンの騒音測定を方法を説明するための図である。 等ピッチ７枚羽根と不等ピッチ７枚羽根の軸流ファンの騒音を比較するグラフである。 本考案による他の不等ピッチ羽根を用いたファンモータの外観を示す斜視図で、遠心ファンに適用した例を示している。 図６の遠心ファンモータのロータ部分のみを記載した平面図である。

符号の説明

１，１１ ハウジング
２，１２ 羽根支持部
３，３−１〜３−７ 軸流用羽根
４，１４ 吸入口
５，１５ 排気口
８−１〜８−５ 軸流羽根
１０ 軸流ファン
２０ 遠心ファン
１３−１〜１３−１３ 遠心用羽根

Claims (4)

1. 羽根支持部材に植設される羽根の回転軸に対し軸方向に空気を吸入排出する軸流ファンモータであって、
   前記羽根支持部材の周囲に取り付けられるすべての羽根の迎え角は同じで、各羽根は黄金角に基づいた位置に取り付け、かつ、取り付けられる羽根は奇数枚であることを特徴とする不等ピッチ羽根を用いたファンモータ。
2. 前記羽根の数は５枚または７枚で、前記羽根の迎え角は略３０°であることを特徴とする請求項１記載の不等ピッチ羽根を用いたファンモータ。
3. 羽根支持部材に植設される羽根の回転の接線方向に空気を吸入排気する遠心ファンモータであって、
   前記羽根支持部材の周囲に取り付けられるすべての羽根の羽根角度は同じで、各羽根は黄金角に基づいた位置に取り付けたことを特徴とする不等ピッチ羽根を用いたファンモータ。
4. 前記羽根の数は１３枚で、前記羽根の羽根角度は略９０°であることを特徴とする請求項３記載の不等ピッチ羽根を用いたファンモータ。