JP4261773B2

JP4261773B2 - 外側回転子形駆動電動機を有するアキシャル送風機

Info

Publication number: JP4261773B2
Application number: JP2000568166A
Authority: JP
Inventors: ヴィンクラー、ヴォルフガング、アルノ
Original assignee: エーベーエム−パプストザンクトゲオルゲンゲーエムベーハーウントコー．カーゲー
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1999-08-25
Publication date: 2009-04-30
Anticipated expiration: 2019-08-25
Also published as: DE59901568D1; JP2002525004A; EP1108280B1; US6507135B1; WO2000013294A1; EP1108280A1; ATE218250T1; DE29914693U1

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、外側回転子に永久磁石を設けた外側回転子形駆動電動機を有するアキシャル送風機に関する。
【０００２】
【背景技術】
アキシャル送風機を駆動する外側回転子形駆動電動機は、例えば、ヨーロッパ特許公開第０７６６３７０号から公知である。この種の電動機に衝撃が作用した場合、力が、回転子に作用し、回転子を固定子に対して軸線方向へ摺動する。この軸線方向運動中、回転子シャフトが、ハウジングにぶつかり、この際、カタカタ鳴るうるさい騒音が生ずることになる。
【０００３】
【発明の開示】
従って、本発明の課題は、新規のアキシャル送風機を提供することにある。
【０００４】
この課題は、本発明にもとづき、外側回転子の駆動電動機を有するアキシャル送風機であって、回転子シャフトを備えた外側回転子が、送風機ホイルを駆動し、運転中に内側固定子のまわりに回転する形式のものにおいて、内側固定子には、外側回転子の回転子シャフトを支持するラジアル滑り軸受を設けた軸受支持パイプが設けてあり、アキシャル滑り軸受が、回転子シャフトの自由端と不動の対向部材との間に設けてあり、上記対向部材が、スラスト要素と、スラスト要素に向く側にスラスト要素を軸線方向へ支持する突起を有するエラストマー成形部材とを有し、上記突起が、スラスト要素が衝撃を受けた際にこのような衝撃を少なくとも部分的に吸収するため弾性的に変形できることを特徴とするアキシャル送風機によって解決される。エラストマー成形部材および開示の構造によって、送風機ハウジングに対するカタカタ鳴る騒音の伝達が、減衰、減少される。
【０００５】
設定課題の他の解決法は、請求項２５，２９の対象である。
【特記事項】
補正請求項と原請求項の対応関係は次のとおりである。
（１）補正請求項１は、原請求項１＋１２に対応する。
（２）補正請求項２〜１１は、原請求項２〜１１に対応する。
（３）補正請求項１２は削除。
（４）補正請求項１２〜２５は、原請求項１３〜２６に対応する。
（５）補正請求項２６は、原請求項２８に対応する。（なお原請求項２７は欠番である。）
（６）補正請求項２７〜２９は、原請求項２９〜３１に対応する。
（７）補正請求項３０〜３５は、原請求項３３〜３８に対応する。
【０００６】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明の更なる詳細および有利な構成は、以下に説明する図示の非限定的実施例および従属請求項から明らかであろう。
【０００７】
本発明は、例えば、コンピュータにおいてプロセッサの冷却にあるいは車両において車両部分の冷却に使用される如き極めて小型の送風機に適用するのが好ましい。従って、図２に、１ｃｍ相当の長さを示し、図３，４に、１ｍｍ相当の長さを示した。尺度１：１で詳細を示すことはできないので、拡大図を使用する必要がある。
【０００８】
図１に、アキシャル送風機１０の縦断面図を示した。このアキシャル送風機は、装置（図示してない）などに取付けるための外側リング１２を有する。外側リング１２には、衝撃および振動の更なる伝達を減少するため、衝撃減衰に役立つ緊張状態のゴムコード１４によって、図示の如く、合成樹脂製送風機ハウジング１６が弾性的に懸架してある。この場合、ゴムコード１４は、外側リング１２に均一に分布された懸架箇所１５を有し、且つまた、上記箇所に対してずらして送風機ハウジング１６に均一に分布された固定箇所１７を有する。外側リング１２内の送風機ハウジング１６の自由な運動可能性を保証するため、外側リング１２と空気案内リング１８との間には中間スペース１９が設けてある。
【０００９】
送風機ハウジング１６の周縁には、電子整流式電動機３３を設けたシェル状電動機支持部材２２（電動機フランジとも呼ぶ）に３つのスポーク２０によって結合された空気案内リング１８が設けてある。支持部材２２の中心には、焼結軸受２８を押込んで固定した軸受支持パイプ２６の中空円筒形受け部材２４が設けてある。軸受支持パイプは、外側回転子３２のシャフト３０のラジアル滑り軸受（平軸受）として役立つ。この場合、上記回転子の（合成樹脂製）鐘状ソケット３４は、図示の如く、シャフト３０の上端に固定されている。回転子ソケット３４の周縁には、矢印３８の方向へ、即ち、図１の下方へ空気を送る羽根３６が設けてある。上記羽根は、上方へ、即ち、図１，３に示した力Ｋとは逆方向へ作用する反力を外側回転子３２に作用する。
【００１０】
回転子ソケット３４には、射出成形によって、軟鉄製（磁気回路）リング４０が固定されており、上記リングには、半径方向へ磁化された回転子磁石４２が固定されている（ヨーロッパ特許公開第０７６６３７０号参照）。
【００１１】
図１において回転子シャフト３０の下端には、確保ディスク４８を固定した環状ミゾ４６（図３）が設けてある。この環状ミゾは、焼結軸受２８の下端５０から僅かな距離（例えば、０，２ｍｍ）だけ離れており、かくして、送風機１０に強い加速度が作用した場合、回転子シャフト３０のより大きい軸線方向ズレを阻止する。
【００１２】
更に、回転子シャフト３０の自由端には、例えば、潤滑剤として二硫化モリブデンを添加したポリアミドからなるスラストディスクの形のスラスト要素５６；１５６（図８−１０）に対して−アキシャル平軸受として−当接するアール（球状）部分５４（図３）−当接円形頭部（Spurkappe）とも呼ばれる−が設けてある。
【００１３】
軸受支持パイプ２６には、更に、回転子シャフト３０を囲むコイル６６を相互間に設けた２つのつめ形極板６２，６４を有するつめ形極付固定子６０が、図示の態様で固定されている。固定子６０の構造および電子整流式電動機２３の作動態様に関して、ヨーロッパ特許公開第０７６６３７０号を参照する。固定子６０の下方には、電動機（ＥＣＭ）２３の電子コンポーネント、例えば、ホールＩＣ（図示してない）を担持する導体板６８が固定されている。
【００１４】
図１に示した如く、この場合、回転子磁石４２は、極板（磁極部材）６２，６４に対して軸線方向上方へずれており、回転子３２に軸線方向磁力Ｋを下方へ作用する。なぜならば、この回転子磁石は、極板によって下方へ引かれるからである。力Ｋは、当接円形頭部５４（図３）をスラストディスク５６に押圧する。
【００１５】
スラストディスク５６は、エラストマー成形部材７０の中央の成形キャビティ７２（図３）内に保持されている。この成形キャビティ７２の下面中心には、スラストディスク５６の下面が載る隆起７４（台座またはペデスタルとも呼ばれる）が設けてある（図３参照）。衝撃が上方から回転子３２に作用すると、いわば、第１防御線として、台座７４が、弾性的に圧縮され、かくして、衝撃を減衰する。スラストディスク５６は、上方に関して、環状隆起７３によって保持される。
【００１６】
図４に、エラストマー成形部材７０の上面図を示した。図示の実施例の場合、エラストマー成形部材は、スラストディスク５６を受容する中央部分７５を有し、相互間に凹所７８を有する３つのフラップ７６が、この部分７５から１２０°の間隔を置いてスポーク状に突出している。総括して、部材７０は、−平面図で見て−ほぼ、船舶のプロペラのように見える。フラップ７６の周縁部は、図示の如く、送風機ハウジング１６と軸受支持パイプ２６の下面との間に設けてある。このため、送風機ハウジング１６は、成形部材７０に適合した大きさの凹み８０を有する。凹み８０は、下面中央の開口８２と、この穴のまわりに均一に分布された３つの穴８４とを有する（図２参照）。このような穴は、音響減衰を更に改善できることが判っている。
【００１７】
成形部材７０；１７０の材料としては、下記が特に好適である：ＭＱ＝シリコーンゴム；ＭＦＱ＝フルオロシリコーンゴム；ＮＲ＝天然ゴム；ＮＢＲ＝ブタジェンアクリルニトリルゴム；ＰＵＲ＝ポリウレタン；ＰＵＲエラストマー。使用したポリウレタンまたは他の材料の硬さは、当該の用途に適合させる。最適な硬さは、実験によってのみ求めることができる。
【００１８】
衝撃時にシャフト３０の当接円形頭部５４がスラストディスク５６にぶつかると、まず、台座７４が変形される。次いで、クッションと同様に作用する成形部材７０の材料内に、内部減衰が起こり、従って、衝撃は、十分に吸収される。成形部材７０における内部減衰によって、振動が消失されるか熱に変換される。従って、振動は、強く減衰された形でのみ送風機ハウジング１６に伝達される。送風機ハウジングは、本質的に、合成樹脂からなるので、更に、減衰に役立つ。かくして、総括して、振動および衝撃が強い場合も、送風機１０のカタカタ鳴る騒音は、十分に避けられる。
【００１９】
中空スペース（凹み）８０によって、軸線方向の負荷時、成形部材７０の材料は、側方へ逃げることができ、従って、成形部材７０は、小寸法であるにも拘わらず、クッションの如く作用する。もちろん、この種の中空スペースは、多様な形状を有することができ、従って、図４，９には、好ましい実施例のみを示した。例えば、多くの場合、このような中空スペースのない成形部材７０，即ち、丸い、本質的に円筒形の形状の部材を使用することもできる。
【００２０】
図５−７の実施例において、同一のまたは作用同一の部材には、図１−４の場合と同一の符号を使用し、これらの部材について、重複説明は行わない。
【００２１】
図５の場合、成形部材７０´は、凹み８０に射出成形されており、下面中央の開口８２にアンダカットによって固定されている。スラストディスク５６は、図１−４の場合と同様に固定してあるが、ディスク下面には、更に、開口９０が設けてあり、従って、音響減衰が更に改善される。
【００２２】
図６の場合、成形部材７０´´は、組立時に矢印９６の方向へ下方へ中央の開口８２を介して引張して環状ミゾ９４によって係止される突起またはニップル９２を有する。かくして、極めて簡単な自動化された組立操作が可能である。
【００２３】
図７の場合、成形部材７０´´´は、多成分技術によって、同じく凹み８０内に射出成形されている。
【００２４】
図８−１０に、本発明の第４実施例を示した。この実施例は、図４の成形部材７０と十分に同一であり、その代わりに図１−３の電動機に使用できるエラストマー成形部材１７０を使用する。図４に対する差異は、成形キャビティ１７２にある。即ち、成形キャビティの外周面１７１は、図示の如く、下方から上方へ幾分狭窄し、従って、スラストディスク１５６（図１０）を上記成形キャビティ１７２に機械的に取付けることは極めて容易である。成形キャビティ１７２の底面１６９の中央部には、−図３と同様−スラストディスク１５６（図１０）の下面が載る隆起１７４が設けてある。スラストディスク１５６の上面は、成形キャビティ１７２の上縁１７３によって固定される。
【００２５】
図８−１０の場合、成形部材１７０は、スラストディスク１５６を受容する中央部分１７５を有し、相互間に中空スペース１７８を設けた３つのフラップ１７６が、この部分１７５から１２０°の間隔を置いて突出している。
【００２６】
第４実施例（図８−１０）の利点は、スラストディスク１５６の固定がより簡単である点にある。作用態様は、先行実施例のそれと同一である。
【００２７】
図９に示した部材１７０の外径は、例えば、５.５ｍｍであってよい。
【００２８】
総括して、本発明によって、車に使用した場合に特に、騒音を強く減少できる。図示のサンドウィッチ構造を使用するのが好ましいが、本発明の枠内において、多様な設計変更が可能である
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアキシャル送風機の拡大縦断面図である。
【図２】図１の矢印ＩＩの方向へ見た図１のアキシャル送風機の平面図である。
【図３】図４に示したエラストマー成形部材を含む部分の図４の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う拡大断面図である。
【図４】図１−３に使用したエラストマー成形部材の拡大上面図である。
【図５】図１−４の送風機の第１変更例の図面である。
【図６】図１−４の送風機の第２変更例の図面である。
【図７】図１−４の送風機の第３変更例の図面である。
【図８】本発明の第４変更例の図９の線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿う断面図である。
【図９】図８の矢印ＩＸの方向へ見た平面図である。
【図１０】スラスト要素１５６を固定した図８−９のエラストマー成形部材の斜視図である。

Claims

外側回転子形駆動電動機（２３）を有するアキシャル送風機であって、回転子シャフト（３０）を備えた外側回転子（３２）が、送風機ホイル（３６）を駆動し、運転中に内側固定子（６０）のまわりに回転する形式のものにおいて、
内側固定子（６０）には、外側回転子（３２）の回転子シャフト（３０）を支持するラジアル滑り軸受（２８）を設けた軸受支持パイプ（２６）が設けてあり、アキシャル滑り軸受が、回転子シャフト（３０）の自由端（５４）と不動の対向部材との間に設けてあり、
上記対向部材が、スラスト要素（５６；１５６）と、スラスト要素（５６；１５６）に向く側にスラスト要素（５６；１５６）を軸線方向へ支持する突起（７４；１７４）を有するエラストマー成形部材（７０；７０´；７０´´；７０´´´；１７０）とを有し、上記突起が、スラスト要素（５６；１５６）が衝撃を受けた際にこのような衝撃を少なくとも部分的に吸収するため弾性的に変形できること
を特徴とするアキシャル送風機。
回転子シャフト（３０）には、その頭部（５４）の範囲に、固定子（６０）から抜けないよう回転子（３２）を確保する確保リング（４８）が設けてあることを特徴とする請求項１に記載のアキシャル送風機。
スラスト要素が、ディスク（５６；１５６）の態様に構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアキシャル送風機。
エラストマー成形部材（７０；１７０）が、ハウジング（１６）の底部と軸受支持パイプ（２６）との間に設けてあることを特徴とする先行請求項１〜３の１つに記載のアキシャル送風機。
エラストマー成形部材（７０´´）には、ハウジング（１６）の底部の開口（８２）を介して引込むことができ、上記開口（８２）に係止するための環状ミゾ（９４）を備えた突起（９２）が設けてあることを特徴とする先行請求項１〜４の１つに記載のアキシャル送風機。
エラストマー成形部材（７０´´´）が、ハウジングの凹み（８０）内に射出成形されていることを特徴とする先行請求項１〜５の１つに記載のアキシャル送風機。
エラストマー成形部材（７０´，７０´´´）が、ハウジングの凹み（８０）のアンダカットに固定されていることを特徴とする請求項６に記載のアキシャル送風機。
エラストマー成形部材（７０；１７０）が、スラスト要素（５６；１５６）を受容する中央部分（７５；１７５）と、中央部分からスポーク状に突出する半径方向要素（７６；１７６）とを有し、この要素の外側端が、ハウジング（１６）の底部と軸受支持パイプ（２６）との間に保持（特に、嵌合）されていることを特徴とする先行請求項１〜７の１つに記載のアキシャル送風機。
エラストマー成形部材（７０；７０´；７０´´；７０´´´；１７０））が、適切なゴムまたは適切なポリウレタンから構成されていることを特徴とする先行請求項１〜８の１つに記載のアキシャル送風機。
スラスト要素（５６；１５６）が、潤滑添加剤を含むポリアミドから構成されていることを特徴とする先行請求項１〜９の１つに記載のアキシャル送風機。
潤滑添加剤が、二硫化モリブテンを有することを特徴とする請求項１０に記載のアキシャル送風機。
スラスト要素（５６；１５６）が、エラストマー成形部材（７０；１７０）の成形キャビティ（７２；１７２）に設けてあることを特徴とする先行請求項１〜１１の１つに記載のアキシャル送風機。
成形キャビティ（１７２）の外周面（１７１）が、キャビティ底面（１６９）から離れる方向へ向って狭窄するよう形成されることを特徴とする請求項１３に記載のアキシャル送風機（図８）。
先行請求項１〜１３の１つに記載のアキシャル送風機であって、少なくとも１つの弾性部材（１４）によって送風機（１０）の空気案内リング（１８）に結合された外側リング（１２）を有する形式のものにおいて、外側リング（１２）と空気案内リング（１８）との間には、中間スペース（１９）が設けてあり、この中間スペースにもとづき、空気案内リング（１８）と外側リング（１２）との間の運動が可能であることを特徴とするアキシャル送風機。
弾性部材が、外側リング（１２）の固定箇所（１５）と空気案内リング（１８）の固定箇所（１７）との間に交互に予圧状態で延びるゴムコード（１４）として構成されていることを特徴とする請求項１４に記載のアキシャル送風機。
送風機（１０）の回転しないハウジング（１６）が、本質的に合成樹脂から構成されていることを特徴とする先行請求項１〜１５の１つに記載のアキシャル送風機。
運転時に送風機の羽根（３６）によって形成される反力が、固定子（６０）の強磁性材料（６２，６４）と回転子（３２）の永久磁石（４２）との共働によって形成される軸線方向磁力（Ｋ）に対抗することを特徴とする先行請求項１〜１６の１つに記載のアキシャル送風機。
外側回転子形駆動電動機が、電子整流式電動機（２３）として構成されていることを特徴とする請求項１〜１７の１項に記載のアキシャル送風機。
エラストマー成形部材（７０；１７０）が、成形部材（７０；１７０）の軸線方向弾性変形を助成する中空スペース（７８；１７８）を有することを特徴とする請求項１〜１８の１項に記載のアキシャル送風機。
エラストマー成形部材（７０；１７０）が、スラスト要素（５６；１５６）を担持する中央部分（７５；１７５）を有し、成形部材（７０；１７０）の軸線方向弾性変形を助成する凹所（７８；１７８）を相互間に設けた複数の部分（７６；１７６）が、中央部分（７５；１７５）から分岐突出することを特徴とする先行請求項１〜１９の１つに記載のアキシャル送風機。
エラストマー成形部材（７０；１７０）が、軸線方向平面図で見て、ほぼ船舶のプロペラの形状を有し、プロペラの羽根（７６；１７６）の間の凹所（７８；１７８）が、成形部材（７０；１７０）の軸線方向弾性変形を助成することを特徴とする請求項１９または２０に記載のアキシャル送風機。
回転子シャフト（３０）が、シャフト自由端に、外側回転子（３２）に設けた永久磁石（４２）と内側固定子（２３）の強磁性要素（６２，６４）との共働によって形成される第１軸線方向磁力（K）によってスラスト要素（５６；１５６）の方向へ負荷される当接円形頭部（５４）を有することを特徴とする請求項１〜２１の１項に記載のアキシャル送風機。
送風機ホイルの羽（３６）が、外側回転子（３２）に直接に結合されていることを特徴とする請求項１〜２２の１項に記載のアキシャル送風機。
送風機ホイルの羽根（３６）が、運転中、外側回転子（３２）に設けた永久磁石（４２）と内側固定子（２３）の強磁性要素（６２，６４）との共働によって形成される第１軸線方向磁力（Ｋ）に対抗する第２軸線方向力を形成し、第１軸線方向力（Ｋ）が、第２軸線方向力よりも大きいことを特徴とする請求項２２または２３に記載のアキシャル送風機。
送風機ハウジング（１６）と；
送風機ハウジング（１６）と共働する送風機ホイル（３６）と；
内側固定子および送風機ホイル（３６）を設けた外側回転子を有する外側回転子形駆動電動機（２３）と；
外側回転子（３２）を支持する回転子シャフト（３０）と；
回転子シャフト（３０）のラジアル平軸受（２８）を設けた軸受支持パイプ（２６）と；
回転子シャフト（３０）の自由端と不動の対向部材との間に設けた、回転子シャフト（３０）のアキシャル滑り軸受と；を有し、
上記対向部材が、回転子シャフト（３０）の上記自由端（５４）のスラスト要素（５６；１５６）と、送風機ハウジング（１６）の凹み（８０）に設けたエラストマー成形部材（７０；７０´；７０´´；７０´´´；１７０）とを有し、スラスト要素（５６；１５６）に向く上記成形部材の側には、スラスト要素（５６；１５６）を軸線方向へ支持しスラスト要素（５６；１５６）が衝撃を受けた際に弾性的に変形する突起（７４；１７４）が設けてある形式のアキシャル送風機（１０）。
エラストマー成形部材（７０；１７０）が、少なくとも部分的に、送風機ハウジング（１６）の部分と軸受支持パイプ（２６）との間に設けてあることを特徴とする請求項２５に記載のアキシャル送風機。
エラストマー成形部材（７０；１７０）が、スラスト要素（５６；１５６）を受容する中央部分（７５；１７５）と、中央部分からスポーク状に突出し少なくとも部分的に送風機ハウジング（１６）の部分と軸受支持パイプ（２６）との間に配置された半径方向要素（７６；１７６）とを有することを特徴とする請求項２６に記載のアキシャル送風機。
スポーク状に突出する半径方向要素（７６；１７６）が、少なくとも部分的に送風機ハウジング（１６）の部分と軸受支持パイプ（２６）との間に嵌込まれていることを特徴とする請求項２７に記載のアキシャル送風機。
送風機ハウジング（１６）と；
送風機ハウジング（１６）と共働する送風機ホイル（３６）と；
送風機ホイル（３６）を備え、運転中、送風機ハウジング（１６）に結合された内側固定子（６０）のまわりに回転する永久磁石製外側回転子（３２）の支持に役立つ回転子シャフト（３０）を有し、上記固定子に、回転子シャフト（３０）のラジアル平軸受（２８）を設けた軸受支持パイプ（２６）を結合し且つ少なくとも１つの強磁性要素（６２，６４）を設け、回転子シャフト（３０）の１つの端部範囲を外側回転子に結合し、他の端部範囲に自由端（５４）を構成した外側回転子形駆動電動機（２３）と；
永久磁石製外側回転子（３２）と内側固定子（２３）の強磁性要素（６２，６４）との共働によって形成され回転子シャフト（３０）の自由端（５４）の方向へ作用する第１軸線方向力（Ｋ）と；
回転子シャフト（３０）の自由端（５４）と対向部材との間に設けた、回転子シャフト（３０）のアキシャル平軸受と；を有し、
上記対向部材が、スラスト要素（５６；１５６）と、エラストマー成形部材（７０；７０´；７０´´；７０´´´；１７０）とを有し、スラスト要素（５６；１５６）に向く上記成形部材の側には、スラスト要素（５６；１５６）を軸線方向へ支持しスラスト要素（５６；１５６）が衝撃を受けた際に弾性的に変形する突起（７４；１７４）が設けてあり、回転子シャフト（３０）の自由端（５４）が、スラスト要素（５６；１５６）に当接するよう第１軸線方向力（Ｋ）によって負荷されている形式のアキシャル送風機（１０）。
送風機ホイルの羽根（３６）が、外側回転子（３２）に直接に結合されていることを特徴とする請求項２９に記載のアキシャル送風機。
送風機ホイル（３６）が、運転中、永久磁石製外側回転子（３２）と内側固定子（２３）の強磁性要素（６２，６４）との共働によって形成される第１軸線方向磁力（Ｋ）に対抗する第２軸線方向力を形成し、第１軸線方向力（Ｋ）が、第２軸線方向力よりも大きいことを特徴とする請求項２９または３０に記載のアキシャル送風機。
エラストマー成形部材が、送風機ハウジング（１６）の凹み（８０）に設けてあることを特徴とする請求項２９−３１の１つまたは複数に記載のアキシャル送風機。
エラストマー成形部材（７０；１７０）が、送風機ハウジング（１６）の部分と軸受支持パイプ（２６）との間に設けてあることを特徴とする請求項３２に記載のアキシャル送風機。
エラストマー成形部材（７０；１７０）が、スラスト要素（５６；１５６）を受容する中央部分（７５；１７５）と、上記スラスト要素から半径方向へ突出し送風機ハウジング（１６）の部分と軸受支持パイプ（２６）との間に配置された要素（７６；１７６）とを有することを特徴とする請求項３３に記載のアキシャル送風機。
半径方向要素（７６；１７６）が、送風機ハウジング（１６）の部分と軸受支持パイプ（２６）との間に固定されていることを特徴とする請求項３４に記載のアキシャル送風機。