JP4716065B2

JP4716065B2 - 軸流送風機

Info

Publication number: JP4716065B2
Application number: JP2000186244A
Authority: JP
Inventors: 薫松本
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2000-06-21
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2020-06-21
Also published as: US6713907B2; US20020024264A1; JP2002005093A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種ＯＡ機器等に用いられる軸流送風機の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えばコンピュータやコピー機のようなＯＡ機器は、その筐体内に電子回路（多数の電子部品）を収容しており、そこからの発生熱が多く、また発生した熱を逃し難いため、熱による電子部品の破壊、あるいは劣化の虞がある。
特に、近年のＯＡ機器の小型化傾向においては、発生する熱量はそれほど減少しないにもかかわらず、機器筐体が小型化されるので、熱に対する対策が重要な技術課題となる。そこで、機器筐体の側壁に通気孔を設けてそこに送風機を取り付け、内部の熱を機器筐体外に放出し、内部で発生する熱による障害を防いでいる。
【０００３】
従来多く用いられているこの種の送風機を図３を参照して説明する。
図３において、１はほぼ筒状のケーシングである。このケーシング１の中央部にはハウジング２が一体に成形されており、そのハウジング２の中央部には筒状のベアリング支持体３が嵌挿されている。
【０００４】
ベアリング支持体３の内側には間隔を置いて２個のベアリング４，５の外輪が支持されており、ベアリング４，５の内輪には、シャフト６が支持されている。シャフト６の下端には止め輪７が装着されており、シャフト６の抜止めと軸方向の位置決めをするようになっている。
【０００５】
８は合成樹脂製のインペラであり、筒状のインペラ本体９の外周に羽根１０を形成したものである。このインペラ８は、本体９をカップ状のモータヨーク１１に嵌挿することでモータヨーク１１に取り付けられている。
モータヨーク１１は亜鉛ダイキャスト製のボス１２を介してシャフト６の上端に結合している。なお、シャフト６のボス１２との結合部分にはローレット１３が刻設されており、ボス１２と結合するときの密着性を高めるようにしてある。モータヨーク１１の内周にはリング状の永久磁石１４が固定されている。
【０００６】
上記ベアリング支持体３の外側には、ステータ巻線１５を施したステータ鉄心１６が固定されている。このステータ鉄心１６の下方（静止部）には、ステータ巻線１５に所定の電流を供給してステータ巻線１５・鉄心１６側及びモータヨーク１１・永久磁石１４側をブラシレス直流モータのステータ及びロータとして作動させるための電子回路を搭載した回路基板、ここではＰＣボード１７が取り付けられている。
【０００７】
ＰＣボード１７上の電子回路は、ステータ巻線１５・鉄心１６側に対してモータヨーク１１・永久磁石１４側を回転させるためにステータ巻線１５への供給電流を制御する。ステータ巻線１５とＰＣボード１７上の電子回路とは、図示しない導電体により接続されている。また、ＰＣボード１７にはリード線１８が接続されており、このリード線１８を介してＰＣボード１７に電源供給するようになっている。
【０００８】
上述構成の送風機は、ＯＡ機器の筐体（図示せず）の通気孔に取り付けられて使用される。通気孔へは、通常、図中上方側を筐体の外側に向け、シャフト６を水平方向に向けた状態で取り付けられる。
そして、その状態でリード線１８に所定電圧の直流電源を供給すると、ＰＣボード１７上の電子回路により制御された電流がステータ巻線１５に流れる。これによりステータ鉄心１６から磁束流が発生し、この磁束流と永久磁石１４が発生する磁束流との相互磁気作用によってシャフト６を中心にモータヨーク１１、インペラ８が回転する。
【０００９】
その結果、図中下方側の、すなわち筐体内部の空気が吸引され、風洞１９を通して図中上方側に、すなわち筐体外部に放出される。このような送風動作により、筐体内部の冷却が行われる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述従来の送風機は、図３から分かるように、ＰＣボード１７は、何の配慮もなされず単にステータ巻線１５・鉄心１６の下方に取り付けられており、剥き出しのまま外部の雰囲気中にさらされている。したがってＰＣボード１７は、近接対向するステータ巻線１５の影響や送風機取付筐体（送風機）の設置環境の影響をそのまま受けることになる。
【００１１】
すなわち、送風機の経年使用により、ステータ巻線１５とＰＣボード１７とが接触して短絡を生じさせたり、ステータ巻線１５の発生熱が直接放射されることによってＰＣボード１７上の電子回路（部品２０）の特性を劣化させたり、絶縁性を低下させることがあった。
【００１２】
また、塵、埃あるいは水分の多い送風機設置環境であれば、それら塵、埃あるいは水分がそのままＰＣボード１７に付着して、そのＰＣボード１７上の電子回路（部品２０）の劣化や短絡を招く。ＰＣボード１７上の電子回路（部品２０）は、塵、埃あるいは水分には特に弱く、その部品の絶縁性を大幅に低下させ、従来、この点の改善が要望されていた。
【００１３】
更に送風機は、上記筐体内部の冷却を行うが、それ自身も発熱する。にも拘わらず、送風機自身の熱放散については従来、何の配慮もなされておらず、そのため、発生熱が徐々に蓄積されて上記ＰＣボード１７上の電子回路（部品２０）を劣化させる虞もあった。
【００１４】
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、搭載した制御用の電子回路（部品）の、ステータ巻線への近接配置に起因する劣化を防ぐことのできる軸流送風機を提供することを目的とする。
【００１５】
また本発明は、搭載した制御用の電子回路（部品）の、ステータ巻線への近接配置や、設置環境に起因する劣化、特に絶縁性の低下を防ぐことのできる軸流送風機を提供することを目的とする。
【００１６】
更に本発明は、搭載した制御用の電子回路（部品）の、ステータ巻線への近接配置や、設置環境に起因する劣化、特に絶縁性の低下を防ぐと共に、自身の温度上昇も極力防ぐようにして蓄積熱による上記電子回路の劣化を防ぐことのできる軸流送風機を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ほぼ筒状のケーシングの中央部にベアリングを配設し、該ベアリングで支持したシャフトに、外周にインペラを有し内周に永久磁石を有するモータヨークを取り付けると共に、前記永久磁石の内方側にステータ巻線を施したステータ鉄心を配設し、該ステータ巻線・鉄心の近傍には、ステータ巻線に所定の電流を供給する電子回路を搭載した回路基板を備えてなる軸流送風機において、前記ステータ巻線・鉄心の近傍に、前記ベアリングの支持体から熱伝導され得るケース部を形成し、該ケース部内に前記回路基板を収納し、該ケース部の外周壁に、前記シャフトに交差する方向に突出する冷却用フィンを歯車状に連続形成してなり、前記ケース部は、前記ケーシングに一体形成されたモータベースと、該モータベースを覆った状態で該モータベースに結合されるもので前記ベアリングの支持体と一体形成された蓋体とからなり、少なくとも該蓋体はアルミダイキャスト又はこれと同等の熱伝導性を有する良熱伝導性材料で形成されることを特徴とする。
【００２１】
請求項１に記載の発明では、ケース部内に回路基板を収納した。したがって、軸流送風機の経年使用等により、例えばステータ巻線の一部が解けて回路基板側に弛んでもケース部によって回路基板への接触が防止される。また、ステータ巻線の発生熱もケース部で遮蔽されるので、回路基板に直接放射されることがなくなる。
【００２２】
また、上記のようにケース部内に回路基板を収納したことによれば、本発明の軸流送風機の設置環境に起因する劣化が防止される。すなわち、塵、埃あるいは水分の多い設置環境であっても、回路基板はケース部により保護され、それら塵、埃あるいは水分がそのまま回路基板に付着して、回路基板上の電子回路（部品）の劣化や短絡を招くことがなくなる。
更に、請求項１に記載の発明では、ケース部の外周壁に、シャフトに交差する方向に突出する冷却用フィンを歯車状に連続形成したので、顕著な放熱効果が得られる。
【００２３】
更にまた、請求項１に記載の発明では、ケース部の一部を、シャフトを支持するベアリングの支持体と一体形成すると共に、少なくともその部分をアルミダイキャスト等の良熱伝導性材料で形成したので、軸流送風機自身の発熱による温度上昇も極力防止される。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は本発明による軸流送風機（以下軸流送風機を単に送風機と記す。）の一実施形態を示す縦断面図、図２は図１に示した送風機の底面図である。なお、図１は図２中の点Ａ−Ｏ−Ｂを結ぶ線に沿った断面を直線状に展開して示した図である。
両図において、１は合成樹脂からなるほぼ筒状のケーシングで、内周にベンチュリ部１ａが形成されている。このケーシング１の中央部にはモータベース２１が一体に成形されており、モータベース２１はその図中上方を覆う蓋体（仕切板）２２とでケース部２３を形成する。
【００２６】
上記蓋体２２の中央部には筒状のベアリング支持体２４が一体形成されている。また、ケース部２３の外周、詳しくは蓋体２２の外周には冷却用フィン２５が図２に示すように歯車状に連続形成されている。上記蓋体２２、ベアリング支持体２４及び冷却用フィン２５は、ここでは放熱性の高い、すなわち良熱伝導性の材料、例えばアルミダイキャストで一体成形されている。なお、モータベース２１と蓋体２２とは、モータベース２１外面側から螺入される３本の皿子ねじ２６…（図２参照）によりケース部２３として結合固定される。
【００２７】
ベアリング支持体２４の内側には間隔を置いて２個のベアリング４，５の外輪が支持されており、ベアリング４，５の内輪には、シャフト６が支持されている。シャフト６の下端には止め輪７が装着されており、シャフト６の抜止めと軸方向の位置決めをするようになっている。
【００２８】
８は合成樹脂製のインペラであり、筒状のインペラ本体９の外周に羽根１０を形成したものである。このインペラ８は、本体９をカップ状のモータヨーク１１に嵌挿することでモータヨーク１１に取り付けられている。
モータヨーク１１は亜鉛ダイキャスト製のボス１２を介してシャフト６の上端に結合している。
【００２９】
なお、シャフト６のボス１２との結合部分にはローレット１３が刻設されており、ボス１２と結合するときの密着性を高めるようにしてある。また、ベアリング４の内輪とボス１２との間にはコイルばね２７が介装されており、ボス１２、換言すればインペラ８に、図中上方への偏倚力が与えられている。更に、モータヨーク１１の内周にはリング状の永久磁石１４が固定されている。
【００３０】
上記ベアリング支持体２４の外側には、ステータ巻線１５を施したステータ鉄心１６が固定されている。このステータ鉄心１６の下方（静止部）には、ステータ巻線１５に所定の電流を供給してステータ巻線１５・鉄心１６側及びモータヨーク１１・永久磁石１４側をブラシレス直流モータのステータ及びロータとして作動させるための電子回路を搭載した回路基板、ここではＰＣボード１７が取り付けられる。ＰＣボード１７は上記ケース部２３内に収納されている。
【００３１】
ＰＣボード１７上の電子回路は、ステータ巻線１５・鉄心１６側に対してモータヨーク１１・永久磁石１４側を回転させるためにステータ巻線１５への供給電流を制御する。ステータ巻線１５とＰＣボード１７上の電子回路とは、巻線接続ピン端子２８により接続されている。また、ＰＣボード１７にはリード線１８が接続されており、このリード線１８を介してＰＣボード１７に電源供給するようになっている。なお、図１中の２９はステータ巻線１５・鉄心１６間の絶縁物である。
【００３２】
上述構成の送風機は、ＯＡ機器の筐体（図示せず）の通気孔に取り付けられて使用される。通気孔へは、通常、図１中上方側を筐体の外側に向け、シャフト６を水平方向に向けた状態で取り付けられる。
【００３３】
そして、その状態でリード線１８に所定電圧の直流電源を供給すると、ＰＣボード１７上の電子回路により制御された電流が巻線接続ピン端子２８を介してステータ巻線１５に流れる。これによりステータ鉄心１６から磁束流が発生し、この磁束流と永久磁石１４が発生する磁束流との相互磁気作用によってシャフト６を中心にモータヨーク１１、インペラ８が回転する。
【００３４】
その結果、図中下方側の、すなわち筐体内部の空気が吸引され、風洞１９を通して図中上方側に、すなわち筐体外部に放出される。このような送風動作により、筐体内部の冷却が行われる。
【００３５】
ここで、本発明の送風機では、図１からも分かるように、ＰＣボード１７がケース部２３内に収納されている。
したがって、送風機の経年使用等により、例えばステータ巻線１５の一部が解けてＰＣボード１７側に弛んでもケース部２３、詳しくは蓋体（仕切板）２２があるので、そのＰＣボード１７への接触が防止され、ステータ巻線１５とＰＣボード１７との短絡を防止できる。また、ステータ巻線１５の発生熱も同蓋体２２で遮蔽されるので、ＰＣボード１７に直接放射されることはなく、ＰＣボード１７上の電子回路（部品２０）の劣化も防止される。
【００３６】
また、本発明の送風機（送風機を取り付けた筐体）が、塵、埃あるいは水分の多い環境に設置された場合であっても、ＰＣボード１７はケース部２３により保護され、それら塵、埃あるいは水分がそのままＰＣボード１７に付着して、電子回路（部品２０）の劣化や短絡を招くことはない。ＰＣボード１７上の電子回路（部品２０）は、塵、埃あるいは水分には特に弱く、その電子回路の絶縁性を大幅に低下させるが、上述本発明の送風機によればそのような電子回路（部品２０）の絶縁性の低下は大幅に改善される。
【００３７】
更に、ケース部２３の一部（蓋体２２）を、シャフト６を支持するベアリング４，５の支持体２４と一体形成すると共に、少なくともその部分（２２，２４）を良熱伝導性材料で形成したので、送風機自身の発熱による温度上昇も極力防止される。したがって、送風機自身の温度上昇による蓄積熱に起因するＰＣボード１７上の電子回路（部品２０）の劣化が防止される。
【００３８】
更にまた、ケース部２３の外周壁に、冷却用フィン２５を設けたので、冷却効果が高められ、送風機自身の発熱による温度上昇が大幅に抑えられ、ＰＣボード１７上の電子回路（部品２０）の更なる劣化防止が図れる。
【００３９】
上述実施形態では、冷却用フィン２５を、蓋体２２及びベアリング支持体２４と一体にアルミダイキャストで成形してあるので、放熱効果はより顕著なものとなる。放熱効果が顕著なものになれば、ステータ巻線１５の供給電力容量を増大させることができので定格出力を上げる設計も可能となり、送風量の増大あるいは送風機の小型化が図れるという効果も得られる。
【００４０】
なお上述実施形態では、冷却用フィン２５を、蓋体２２及びベアリング支持体２４と一体に良熱伝導性材料（アルミダイキャスト等）で成形したが、冷却用フィン２５を環状に連設した冷却用フィン環を作製し、これを蓋体２２の外周壁に嵌着するようにしてもよい。
【００４１】
また上述実施形態では、本発明を軸流ファン型のものに適用した場合について述べたが、これに限られるものではなく、例えばブロワー型のものにも適用できる。
【００４２】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、搭載した回路基板上の電子回路（部品）の、ステータ巻線への近接配置に起因する劣化を防ぐことができる。また、上記電子回路（部品）の、設置環境に起因する劣化、特に絶縁性の低下も防ぐことができる。
【００４３】
更に、送風機自身の発熱による温度上昇も抑えることができ、自身の蓄積熱による上記電子回路（部品）の劣化を防ぐことができる。放熱効果をより顕著なものにすれば、ステータ巻線の供給電力容量を増大させて定格出力を上げる設計も可能となり、送風量の増大あるいは送風機の小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による送風機の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】同上送風機の底面図である。
【図３】従来の送風機の縦断面図である。
【符号の説明】
１ケーシング
４，５ベアリング
６シャフト
８インペラ
１１モータヨーク
１４永久磁石
１５ステータ巻線
１６ステータ鉄心
１７ＰＣボード（回路基板）
２１モータベース
２２蓋体（仕切板）
２３ケース部
２４ベアリング支持体
２５冷却用フィン

Claims

ほぼ筒状のケーシングの中央部にベアリングを配設し、該ベアリングで支持したシャフトに、外周にインペラを有し内周に永久磁石を有するモータヨークを取り付けると共に、前記永久磁石の内方側にステータ巻線を施したステータ鉄心を配設し、該ステータ巻線・鉄心の近傍には、ステータ巻線に所定の電流を供給する電子回路を搭載した回路基板を備えてなる軸流送風機において、
前記ステータ巻線・鉄心の近傍に、前記ベアリングの支持体から熱伝導され得るケース部を形成し、該ケース部内に前記回路基板を収納し、該ケース部の外周壁に、前記シャフトに交差する方向に突出する冷却用フィンを歯車状に連続形成してなり、
前記ケース部は、前記ケーシングに一体形成されたモータベースと、該モータベースを覆った状態で該モータベースに結合されるもので前記ベアリングの支持体と一体形成された蓋体とからなり、少なくとも該蓋体はアルミダイキャスト又はこれと同等の熱伝導性を有する良熱伝導性材料で形成されることを特徴とする軸流送風機。