JP5812766B2

JP5812766B2 - 送風機

Info

Publication number: JP5812766B2
Application number: JP2011186235A
Authority: JP
Inventors: 貴一長谷川
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2011-08-29
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2015-11-17
Anticipated expiration: 2031-08-29
Also published as: JP2013047489A

Description

本発明は送風機に関するものであり、特に、動アンバランスを修正するバランスウエイトの保持構造を備える送風機に関するものである。

従来、筐体内に多数の電子部品を収容するコンピュータやコピー機のようなＯＡ機器においては、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。また、一般に、送風機には駆動用としてブラシレスモータが使用されており、複数の羽根を有するインペラをロータの外周面に配置し、ロータの回転と一体に羽根を回転するようにしている（例えば、特許文献１参照）。

このような送風機では、製品誤差、加工誤差、組立誤差等の原因によりインペラとヨークとマグネットとシャフトとからなる回転体(以下、「ロータ」と言う)に動アンバランスが生じるので、一般的には送風機のロータにバランスウエイト(バランス調整用重り)を付設して該動アンバランスを取り除くようにしており、バランスウエイトを取り付けたブラシレスモータも従来から数多く知られている(例えば、特許文献２、特許文献３参照)。

特許文献２に記載の送風機のバランスウエイトは、金属粉と接着剤とで構成され、このバランスウエイトをロータの必要な部位に塗布するとしており、その箇所は文言では特定されていないが、実施例図面ではインペラとマグネットの間の隙間で作られた凹部内に塗布してなる構造が開示されている。このモータ構造では、バランスウエイトを塗布している凹部は、凹部入口側の隙間と凹部内側の隙間が同じ大きさで形成されている。

特許文献３に記載のブラシレスモータにおけるバランスウエイトは、ロータヨークの内面に塗布して、該バランスウエイトが遠心力により剥離、飛散する現象を防止するように形成されている。

特開２００２−５０９３号公報。特開２００５−１２１１６６号公報。特開２００１−２９８９２９号公報。

しかしながら、特許文献２記載の発明のモータ構造では、バランスウエイトを塗布している凹部の入口側隙間と内側隙間が同じ大きさで形成されており、また凹部入口側に抜け落ちを防止する手段を設けていない。そのため、もしもロータの回転中にバランスウエイトの一部が凹部内面から剥離すると、その剥離したバランスウエイトの一部が抜け落ちて飛散するという問題点があった。

一方、特許文献３記載の発明のモータ構造では、ロータヨークの内面にバランスウエイトを単に塗布した構成であり、また該バランスウエイトの抜け落ちを防止するストッパー等を設けていない。そのため、この構造でもロータの回転中にバランスウエイトの一部が凹部内面から剥離した場合、その剥離した一部が抜け落ちて飛散するという問題点があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、バランスウエイトが剥離しにくく、また、剥離しても落下しにくいモータ構造を有した送風機を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、本発明の送風機は、中央に円筒状の軸受ハウジングと該軸受ハウジングを固定するベース部を有し、前記軸受ハウジングの外周面に巻線が巻き回されたコアを配置してなるステータと、前記軸受ハウジング内に回転自在に軸支された回転軸及び該回転軸に前記ステータの外周面を包囲するように取り付けられた円筒状または有底円筒状のヨーク並びに該ヨークの内周面に固定された環状のマグネット及び複数の羽根を有して前記ヨークの外周面を覆って該ヨークに取り付けられたインペラを有するロータと、を備える送風機において、前記ヨークの下端部で前記インペラと前記ヨークとの間に前記ヨークの円周方向に沿って形成されたバランスウエイト配設用の凹部と、前記凹部内に形成されたバランスウエイトと、前記凹部の開口側を狭めるようにして該凹部内に突出して設けられたバランスウエイト抜け出し防止用ストッパーと、を備える構成である。

この構成によれば、バランスウエイト配設用凹部の開口側が狭まるようにしてバランスウエイト抜け出し防止用ストッパーを該凹部内に突出させて設けているので、凹部の入口の一部がフランジに覆われて狭くなっている。したがって、凹部内側において、バランスウエイトの半径方向の断面寸法は凹部入口側の半径方向開口寸法よりも大きくなっているので、例え回転中にバランスウエイトが凹部内から抜け出ようとしても、バランスウエイトは抜け出し防止用ストッパーによって保持される。これにより、バランスウエイトは凹部から抜け落ちにくくなる。

また、前記凹部が、周方向に沿ってほぼ等間隔で複数個形成されている構成が好ましい。

この構成によれば、凹部が周方向に沿って複数個設けられているので、必要とする箇所の凹部にバランスウエイトを個々に塗布等して動アンバランスを解消することができる。また、凹部が複数個に分割されているので、分割された凹部毎にバランスウエイトを個々に形成することができる。さらに、塗布等したバランスウエイトが他の箇所に散らばることがないので、バランスウエイトがスポット的に形成されて動アンバランスを精度良く解消することができる。

また、前記バランスウエイト抜け出し防止用ストッパーが、前記マグネットの下端部に半径方向外側に突出して形成されたフランジである構成が好ましい。

この構成によれば、マグネットの下端部に半径方向外側に突出してフランジとして形成された抜け出し防止用ストッパーが、凹部内で剥離したバランスウエイトの抜け止めとなり、凹部からバランスウエイトを抜け落ちにくくする。

また、前記フランジの外径が、前記凹部入口側と凹部内側で異なる構成が好ましい。

この構成によれば、凹部内に突出したフランジの外径が異なることにより、凹部内に形成されたバランスウエイトが凹部から更に落ちにくくなる。

また、前記フランジの入口側の外径を凹部内側の外径より大きく形成してなる構成が好ましい。

この構成によれば、フランジの入口側の外径部分がバランスウエイトの下側に突出した状態に配置されて更にバランスウエイト抜け出し防止用ストッパーの役目をし、凹部内のバランスウエイトを更に抜け落ちにくくする。

また、前記フランジの外周面に一つ以上の周溝が設けてある構成が好ましい。

この構成によれば、凹部内に充填されたバランスウエイトがフランジの周溝内に入り込み、該フランジとの一体性が向上し、凹部内のバランスウエイトを更に抜け落ちにくくする。

また、前記バランスウエイト抜け出し防止用ストッパーが、前記ヨークの下端部を半径方向外側に突出して形成されたフランジである構成が好ましい。

この構成によれば、金属製ヨークにプレス加工等でフランジを形成して、このフランジをバランスウエイト抜け出し防止用ストッパーとすることができる。このように金属製ヨークにプレス加工等でフランジを形成してバランスウエイト抜け出し防止用ストッパーとした場合では、マグネットの下端部にフランジを形成してバランスウエイト抜け出し防止用ストッパーとするよりも加工が容易になる。

本発明によれば、凹部内に充填して固化されたバランスウエイトは、凹部内側において凹部入口側より半径方向の断面寸法が大きい形状になり、例え回転中にバランスウエイトが剥がれても、その剥がれたバランスウエイトは抜け出し防止用ストッパーによって保持され、凹部から抜け落ちにくくなる。したがって、剥離したバランスウエイトが抜け落ちて飛散するのを防止できる。さらに、バランスウエイトの接着面積がストッパーとの接着面の分だけ従来よりも増えるので接着強度が増して剥離しにくくなる。

本発明の第１実施形態に係る送風機を示す断面図である。同上送風機におけるロータを図１の矢印Ａ方向より見た概略平面図である。図１のＢ部拡大断面図である。同上送風機におけるフランジの一変形例を説明する図である。同上送風機におけるフランジの他の変形例を説明する図である。同上送風機におけるフランジの更に他の変形例を説明する図である。同上送風機におけるフランジの更に他の変形例を説明する図である。同上送風機におけるフランジの更に他の変形例を説明する図である。本発明の第２実施形態に係る送風機を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る送風機の好ましい実施形態について詳細に説明する。

図１は本発明の第１実施形態に係る送風機を示す断面図である。同図において、送風機１０は、主に合成樹脂製のケーシング１１と、ロータ１２と、ステータ１３とから構成される軸流ファンであり、回転軸の軸方向(図中、白抜き矢印方向)に沿って送風を行う。

前記ケーシング１１は、基端部中央に複数のリブにより配置されたベース部１４と、該ベース部１４の中央に嵌合され、内側の上下にボールベアリング１５，１５を各々嵌合する円筒状の軸受ハウジング１６と、から構成されている。なお、ボールベアリング１５,１５に代えて滑り軸受等を用いる場合もある。また、軸受ハウジング１６はベース部１４と一体に形成する場合もある。

前記ステータ１３は、軸受ハウジング１６の外周に配置され、放射状に延びるティース部を有するコア１７と、該コア１７に装着されるインシュレータ１８と、該インシュレータ１８に巻回されたコイル１９と、から構成されている。また、軸受ハウジング１６基部の周囲に配置されるプリント回路板２０がインシュレータ１８の下部に固定されている。このプリント回路板２０には、送風機１０のモータ部を駆動させるための駆動回路が形成されており、図示しないが複数の電子部品が実装されている。

前記ロータ１２は、ステータ１３の外周面に対向するように配置され、ボールベアリング１５，１５に支持されて回転する回転軸２１の先端に、亜鉛ダイキャストによる接合部２２を介して、軸受ハウジング１６を覆うように接合部２２に取り付けられた有底円筒状のヨーク２３と、該ヨーク２３の内周面に固着された環状のマグネット２４と、から構成されている。すなわち、ヨーク２３はステータ１３の外周面を包囲し、その内側に位置するマグネット２４はステータの外周面と半径方向の隙間を介して対向している。このヨーク２３の外周部には、複数の羽根２５を有するインペラ２６が圧入嵌合されている。また、回転軸２１に外嵌され、ハブ２２とボールベアリング１５との間には、コイルスプリング２７が配置されている。

前記インペラ２６は、樹脂製で、ヨーク２３に圧入で取り付けられる有底円筒状のハブ部２６ａを有し、そのハブ部２６ａの外周部に前記複数の羽根２５が設けられている。樹脂製インペラ２６とヨーク２３はインサート成形によって結合することも可能である。また、図１及び図３に示すようにヨーク２３の外周面と嵌合密着されるハブ部２６ａの開放側である下端部は、ヨーク２３の開放側である下端部よりも若干下側に突出して形成されており、さらにそのハブ部２６ａ内面にはバランスウエイト配設用の凹部２８が下端部から内側(閉塞側である上端部方向)に向かって形成されている。なお、凹部２８は、図２に示すように周方向に沿って、ほぼ等間隔で複数個(本例では１５個)形成されている。

前記マグネット２４は、プラスチック磁石あるいは焼結磁石である。本例では形状が成形しやすいように、例えば熱可塑性樹脂であるポリアミド樹脂にフェライト系磁石の粉末または希土類磁石の粉末等を混ぜてなるフェライト系プラスチック磁石を使用し、これを射出成形、あるいは押出成形、またはプレス成形、圧延成形等により円環状に形成する。また、その成形時、マグネット２４の下端部には半径方向外側に突出してフランジ２９が一体に形成される。なお、フランジ２９の一部は、図３に示すようにバランスウエイト抜け出し防止用ストッパーとして、凹部２８の開口側を狭めるようにしてヨーク２３の下端部下面に沿ってハブ部２６ａの凹部２８内まで延びている。

そして、この送風機１０では、製品誤差、加工誤差、組立誤差等の原因によりインペラ２６を含むロータ１２に動アンバランスが生じている場合、その動アンバランスを取り除くために、その必要とする凹部２８内にパテ状の樹脂組成物を塗布し固化させることによりバランスウエイト３０を形成し、動アンバランスを取り除くことができる。本実施例ではバランスウエイト３０としては、金属粉を混入させたパテ状のエポキシ樹脂組成物とパテ状の硬化剤を混合して室温で硬化させる二混合型のバランス修正パテを用いたが、これに限定されるわけではなく、一液性硬化型、熱硬化型、ＵＶ硬化型等の樹脂組成物を用いても良い。そして、ここでのバランスウエイト３０は、凹部２８の入口がフランジ２９の一部で覆われて狭くなっているので、バランスウエイト３０が固化した後は、凹部２８内側における断面の半径方向の断面寸法が凹部２８入口側における断面の半径方向の断面寸法よりも大きい形状となり、凹部２８から抜け落ちにくくなる。そのため、送風機１０が運転中に、例えバランスウエイト３０の一部が凹部２８の内面から剥がれてもフランジ２９の一部で受けて保持され、落下しにくくなる。

また、本実施例での凹部２８は、周方向に沿って複数個設けられているので、必要とする箇所の凹部２８にのみバランスウエイト３０用の修正パテを塗布して動アンバランスを解消することができる。さらに、塗布したバランスウエイト３０用のパテが他の箇所に散らばることがなく、スポット的に塗布して動アンバランスを精度良く解消することができる。

なお、上記実施例では、フランジ２９の外周径を、凹部２８入口側から凹部２８内側まで同じ大きさで形成してなる構造を開示したが、例えば図４〜図６に示すように前記フランジ２９の外径が、凹部２８入口側と凹部２８内側で異なる構成としてもよいものである。

すなわち、図４に示す構造では、フランジ２９の外周面に、凹部２８入口側から凹部２８内側に向かってフランジ外径が小さくなるようにテーパー３１を設けている。このように凹部２８入口側から凹部２８内側に向かってフランジ外径が小さくなるようにすると、入口がより狭くなるので、バランスウエイト３０が凹部２８内からさらに落ちにくくなる。

図５は、テーパー３１をフランジ２９の外周面内側の一部のみに設けたものでものである。このようにテーパー３１を一部のみに設けた場合では、凹部２８入口の幅が拡がり、バランスウエイト３０用パテを塗布し易くすることができる。

図６は、テーパー３１を凹部２８内側から凹部２８入口側に向かってフランジ外径が小さくなるようにテーパー３１を設けている。このように凹部２８内側から凹部２８入口側に向かってフランジ外径が小さくなるようにすると、入口側がより広くなるので、バランスウエイト３０用パテを塗布し易くなる。

また、図４〜図６以外に、フランジ２９の外周面に溝を設けることも可能である。例えば図７に示すようにフランジ２９の外周に周溝３２を設けると、凹部２８内に充填されたバランスウエイト３０用パテは固化される前、周溝３２内に入り込み、その後、固化される。これによりバランスウエイト３０がフランジ２９とより一体化した状態になって凹部２８から更に剥がれたり落ちたりしにくくなる。また、溝は図７に示す周溝３２に限られるわけではなく、軸方向に対して平行な縦溝または斜めの溝などを設けても同様の効果が得られる。

なお、図１〜図７の構造では、バランスウエイト抜け出し防止用ストッパーとしてのフランジを、環状のマグネット２４に設けてなる構造を開示したが、例えば図８に示すようにマグネット２４に代えてヨーク２３に設けてもよい。すなわち、図８ではプレス加工等で成形される際、ヨーク２３の下端部における一部を半径方向外側に曲げてフランジ３３を形成している。そして、そのフランジ３３の一部をバランスウエイト抜け出し防止用ストッパーとして、凹部２８の開口側隙間を狭めるようにしてハブ部２６ａの凹部２８内まで延ばしている。

そして、ロータ１２に動アンバランスが生じている場合、その動アンバランスを取り除くために、その必要とする凹部２８内にバランスウエイト３０用のバランス修正パテを塗布し固化させると、フランジ３３がバランスウエイト３０の下側の一部を支えた状態となる。そのため、送風機１０が運転中に、例えバランスウエイト３０の一部が凹部２８内面から剥がれてもフランジ３３の一部で受けて保持され、落下しにくくなる。

このように、金属製のヨーク２３にプレス加工等でフランジ３３を設けた場合では、マグネット２４にフランジ２９を設けるよりも加工が簡単となり、コストダウンを図ることが可能になる。

図９は本発明の第２実施形態に係る送風機を示す断面図である。同図に示す送風機５０は、主に合成樹脂製のケーシング５１,５２と、ロータ５３と、ステータ５４とから構成されるブロワーとして使用されるシロッコファンである。なお、第２実施形態の説明では、上記第１実施形態と同一構成及び作用が同じ構成部分については上記第１実施形態と同一符号を付すことで、詳細な説明を省略する。

前記送風機５０は、ロアケーシング５１の上端部にアッパーケーシング５２を備えており、中心に矩形羽根５５を周方向に複数配置したインペラ５６が嵌合されている。そして、上述した軸流ファンである送風機１０が回転軸２１の軸方向に送風を送るのに対して、このシロッコファンは回転軸２１の回転方向（矢印方向）に送風を送る。なお、ロータ５３及びステータ５４は、上記送風機１０と同様な構成であるので、本発明と関連する部分の構成について説明をし、それ以外の構成部分については説明を省略する。

前記インペラ５６は、樹脂製である。そのインペラ５６は、ヨーク２３に圧入で取り付けられる有底円筒状のハブ部５６ａを有し、ハブ部５６ａの外周部に前記複数の羽根５５が設けられている。なお、樹脂製インペラ５６とヨーク２３はインサート成形によって結合することも可能である。また、ヨーク２３の外周面と嵌合密着されるハブ部５６ａの開放側である下端部は、ヨーク２３の開放側である下端部よりも下側に突出して形成されており、さらにそのハブ部５６ａ内面にはバランスウエイト配設用の凹部２８が下端部から内側(閉塞側である上端部方向)に向かって形成されている。その凹部２８は、上記送風機１０と同様に、周方向に沿ってほぼ等間隔で複数個形成されている。

マグネット２４は、上記送風機１０と同様に、プラスチック磁石あるいは焼結磁石であり、成形時、マグネット２４の下端部には半径方向外側に突出してフランジ２９が一体に形成される。なお、フランジ２９の一部は、バランスウエイト抜け出し防止用ストッパーとして、凹部２８の開口側を狭めるようにしてヨーク２３の下端部下面に沿ってハブ部５６ａの凹部２８内まで延びている。

そして、この第２実施形態の送風機５０にあっても、製品誤差、加工誤差、組立誤差等の原因によりインペラ５６を含むロータ５３に動アンバランスが生じている場合、その動アンバランスを取り除くために、必要とする凹部２８内にパテ状の樹脂組成物を塗布し固化させることによりバランスウエイト３０を形成し、動アンバランスを取り除くことができる。

また、この送風機５０あっても、バランスウエイト３０は、凹部２８の入口がフランジ２９の一部で覆われて狭くなっているので、バランスウエイト３０が固化した後は、凹部２８内側における断面の半径方向の断面寸法が凹部２８入口側における断面の半径方向の断面寸法よりも大きい形状となり、凹部２８から抜け落ちにくくなる。そのため、送風機５０が運転中に、例えバランスウエイト３０の一部が凹部２８の内面から剥がれてもフランジ２９の一部で受けて保持され、落下しにくくなる。このように、本発明は軸流ファンに限ることなく、シロッコファン等にも広く適用できるものである。

また、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれものである。

１０送風機
１１ケーシング
１２ステータ
１３ロータ
１４ベース部
１５ボールベアリング
１６軸受ハウジング
１７コア
１８インシュレータ
１９コイル
２０プリント回路板
２１回転軸
２３ヨーク
２４マグネット
２５羽根
２６インペラ
２６ａハブ部
２７コイルスプリング
２８凹部
２９フランジ（バランスウエイト抜け出し防止用ストッパー）
３０バランスウエイト
３１テーパー
３２周溝
３３フランジ
５０送風機
５１ロアケーシング
５２アッパーケーシング
５３ロータ
５４ステータ
５５羽根
５６インペラ
５６ａハブ部

Claims

中央に円筒状の軸受ハウジングを設けたベース部を有し、前記軸受ハウジングの外周面に巻線が巻き回されたコアを配置してなるステータと、前記軸受ハウジング内に回転自在に軸支された回転軸及び該回転軸に前記ステータの外周面を包囲するように取り付けられた円筒状または有底円筒状のヨーク並びに該ヨークの内周面に固定された環状のマグネット及び複数の羽根を有して前記ヨークの外周面を覆って該ヨークに取り付けられたインペラを有するロータと、を備える送風機において、
前記ヨークの下端部で前記インペラと前記ヨークとの間に前記ヨークの円周方向に沿って形成されたバランスウエイト配設用の凹部と、
前記凹部内に形成されたバランスウエイトと、
前記凹部の開口側を狭めるようにして該凹部内に突出して設けられたバランスウエイト抜け出し防止用ストッパーとを備え、
前記バランスウエイト抜け出し防止用ストッパーが、前記マグネットの下端部に半径方向外側に突出して形成されたフランジであることを特徴とする送風機。
前記凹部が、周方向に沿って複数個形成されている請求項１記載の送風機。
前記フランジの外径が、前記凹部の入口側と凹部内側で異なる請求項１又は２に記載の送風機。
前記フランジの入口側の外径を凹部内側の外径より大きく形成してなる請求項１から３のいずれか１項に記載の送風機。
前記フランジの外周面に一つ以上の周溝が設けてある請求項１から４のいずれか１項に記載の送風機。