JP5183451B2 - 不等ピッチ羽根を用いたファンモータ - Google Patents

Description

本発明は、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な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、複数の羽根のうちの一部の羽根を、他の羽根の配置ピッチと異なる配置ピッチで羽根支持部材に植設するファンモータが提案されている（特許文献１）。
このモータファンは羽根と羽根間の不等ピッチの幅が大きく羽根のバランスを大きくくずすような構成となっている。そのため、羽根指示部材に突起または切り欠き部を設けて羽根の重量バランスを調整するような手法をとっている。

大きなファンにあっては、羽根支持部材の回転面は大きいため羽根支持部材の内側または外側に突起または切り欠き部を付設して重量バランスを調整することが可能である。しかしながら、小形ファンにあっては羽根指示部材の内側に突起部または切り欠き部を付設することは困難である。また、小形ファンの羽根支持部材の外側、つまり風の通過する部分に突起部または切り欠き部をつけることは、ファン性能上好ましくない。
特許第４０７５２６４号公報

本発明の目的は、羽根支持部材に取り付ける羽根を、隣合った羽根間の取り付け角度が等差数列が成り立つように配置す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発明の請求項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、各羽根間の取り付け角度が（１）式からなる等差数列をなすように羽根を取り付け、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。

θｎ＝（３６０°／Ｎ＋（（Ｎ−１）／２）×α）−（ｎ−１）×α ・・・（１）

ここで、 Ｎ： 羽根枚数
ｎ： 第１番目から第Ｎ番目までの羽根の位置
α： 隣合った羽根間のピッチ角度の差
本発明の請求項２は、請求項１記載の発明において前記隣合った羽根間の角度の差は、略０．５°〜略２°であることを特徴とする。
本発明の請求項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、各羽根間の取り付け角度が（２）式からなる等差数列をなすように羽根を取り付け、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。
θｎ＝（３６０°／Ｎ＋（（Ｎ−１）／２）×α）−（ｎ−１）×α ・・・（２）

ここで Ｎ：羽根枚数
ｎ： 第１番目から第Ｎ番目までの羽根の位置
α： 隣合った羽根間のピッチ角度の差
本発明の請求項４は、請求項３記載の発明において前記隣合った羽根間の角度の差は、略０．５°〜略２°であることを特徴とする。

従来のモータでは既に述べたように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。本発明ではそれぞれピッチ（角度）が異なる各羽根間から異なる周波数の音が発生するため、単一の周波数の音圧の増幅が抑えられ、また複数の周波数成分を持つようになり、一つの音が目立ち難くなった。これにより耳障り音を低減化することができる。
そして、耳障り音が低減した分、回転数を上げ風量アップを図ることが可能となり、モータの性能アップに繋がる。また、小形ファンモータについて容易に適用できる。

以下、図面等を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明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、軸方向に風が流れ、吸入口４から風を吸入し、排気口５より排気する。各羽根は隣合う羽根との間の取り付け角度が等差数列が成り立つように植設されている。
羽根支持部２に取り付けられた羽根について隣合った羽根間の取り付け角度を等差数列が成り立つように全て異なるピッチとすると、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有する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。
本図は羽根支持部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等差数列にしたがって第２番目，第３番目・・・第７番目というように植設される。
この時の第１番目と第２番目の間の取り付け角度をθ１，第２番目と第３番目の取り付け角度をθ２・・・第７番目と第１番目の取り付け角度をθ７とし、α＝１°とすると、５４．４３°，５３．４３°，５２．４３°，５１．４３°，５０．４３，４９．４３°および４８．４３°となる。αは隣合った羽根間のピッチである角度の差と定義される。

このように配置される各羽根の取り付け角度は以下の式で表すことができる。
羽根の取り付け角度θｎ：
θｎ＝（３６０°／Ｎ＋（（Ｎ−１）／２）×α）−（ｎ−１）×α ・・・（１）

ここで、 Ｎ： 羽根枚数
ｎ： 第１番目から第Ｎ番目までの羽根の位置
α： 隣合った羽根間のピッチ角度の差
αは０．５〜２°の範囲のいずれかである。
隣合った羽根間のピッチである角度の差はαで決まるが、αの値を０．５〜２°の範囲の小さい値にすることにより羽根の不等ピッチによる羽根重量バランスの狂いを極力抑えている。そのため、通常のバランサーでの作業が従来通りできる。なお、バランサーでの作業とは羽根のバランス不釣り合いを測定して、バランスウエイトをロータに載せる作業である。
上記（１）式で表される等差数列が成り立つ不等ピッチ（角度）で羽根を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α＝１°で７枚不等ピッチ軸流ファンモータを四角の箱５に入れたときの騒音を測定した。迎え角が３０°で、回転数は３３００ｒｐｍである。
箱５の寸法は幅×奥行き×高さは１６０×１５０×１１０ｍｍであり、前面の風が流れる方向７に対し、箱５の側面の一定距離にマイク６を配置した。

図５は等ピッチ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。
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（３３００／６０）×７＝３８５Ｈｚ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等差数例が成り立つ不等ピッチの７枚羽根では、その３８５Ｈｚ近辺でのピーク値が低減されている。その結果、耳障りが低減する。

図６は、本発明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、ハウジング１１の側面に設けられた排気口１５より排気する。各羽根は隣合う羽根との間の取り付け角度が等差数列が成り立つように植設されている。
この遠心ファンについても羽根支持部１２に取り付けられた羽根について隣合った羽根間の取り付け角度を等差数列が成り立つように全て異なるピッチとすると、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右回りに等差数列にしたがって第２番目，第３番目・・・第１３番目というように植設される。
この時の第１番目と第２番目の間の取り付け角度をθ１，第２番目と第３番目の取り付け角度をθ２・・・第１３番目と第１番目の取り付け角度をθ１３とし、α＝１°とすると、各羽根間の角度は１°ずつ減少して取り付けられる。各羽根の羽根角度は９０°である。

このように配置される各羽根の取り付け角度は以下の式で表すことができる。
羽根の取り付け角度θｎ：
θｎ＝（３６０°／Ｎ＋（（Ｎ−１）／２）×α）−（ｎ−１）×α ・・・（２）
Ｎ：羽根枚数
ｎ： 第１番目から第Ｎ番目までの羽根の位置
α： 隣合った羽根間のピッチ角度の差
αは０．５〜２°の範囲のいずれかである。
隣合った羽根間のピッチ角度の差はαで決まるが、αの値を０．５〜２°の範囲の小さい値にすることにより軸流ファンモータで述べたと同様、羽根の不等ピッチによる羽根重量バランスの狂いを極力抑えている。
上記（２）式で表される等差数列が成り立つ不等ピッチ（角度）で羽根を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。

以上の実施の形態は、軸流ファンモータでは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、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発明の効果を生じるものである。例えば、５枚，９枚，１１枚などの数である。
また、αの角度も１°の場合について説明したが、予め示されている範囲内（軸流ファン０．５°〜２°，遠心ファン０．５°〜２°）であるならば、他のαの角度でも同様な効果を得ることができる。
さらに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，羽根角度はこれらの例の角度に限らず、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。

本発明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。 本発明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
１０ 軸流ファン
１１ 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、各羽根間の取り付け角度が（１）式からなる等差数列をなすように羽根を取り付け、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。
   
   θｎ＝（３６０°／Ｎ＋（（Ｎ−１）／２）×α）−（ｎ−１）×α ・・・（１）
   
   ここで、 Ｎ： 羽根枚数
   ｎ： 第１番目から第Ｎ番目までの羽根の位置
   α： 隣合った羽根間のピッチ角度の差
2. 前記隣合った羽根間の角度の差は、略０．５°〜略２°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、各羽根間の取り付け角度が（２）式からなる等差数列をなすように羽根を取り付け、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。
   
   θｎ＝（３６０°／Ｎ＋（（Ｎ−１）／２）×α）−（ｎ−１）×α ・・・（２）
   
   ここで Ｎ：羽根枚数
   ｎ： 第１番目から第Ｎ番目までの羽根の位置
   α： 隣合った羽根間のピッチ角度の差
4. 前記隣合った羽根間の角度の差は、略０．５°〜略２°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。