JP6126984B2

JP6126984B2 - 防水型軸流ファン

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Publication number: JP6126984B2
Application number: JP2013261767A
Authority: JP
Inventors: 勝充石原; 章中山; 達也翠川; 将人掛山
Original assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Current assignee: Sanyo Denki Co Ltd
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2013-12-18
Publication date: 2017-05-10
Anticipated expiration: 2033-12-18
Also published as: TWI673434B; CN104734418B; DK2886871T3; US20150167682A1; PH12014000377B1; TW201529986A; CN104734418A; EP2886871A1; PH12014000377A1; US9869321B2; EP2886871B1; JP2015117635A

Description

本発明は、回転モータのベアリングへの水浸入防止構造を備えた防水型軸流ファンに関する。

軸流ファンは、回転駆動装置としての回転モータ、当該回転モータの回転軸に取り付けられた複数の動翼を有する羽根車、当該羽根車とともに軸流を形成する円筒体状のケーシングを備える。

特に、防水型軸流ファンは、回転モータのステータが樹脂コーティングされている。したがって、防水型軸流ファンは、ステータが樹脂コーティングされているので、ステータ頂部の樹脂面とロータカバーとの間隙は狭くなり、基本的にはベアリングまで水が到達し難い構造を有している。

軸流ファンの水浸入防止構造に関する技術としては、下記特許文献１に示すような技術がある。この技術は、回転軸の周囲を覆う水切部を設け、該水切部にはモータへの水の浸入を防ぐためのフランジ状の水切リングを備える。羽根車の中央部には回転軸の周囲を覆いモータの近傍まで達する防水筒を設け、該防水筒の先端が水切リングよりもモータ側へ突出させている。

特許文献１のファン形状によれば、フランジ状の水切リングと、回転軸の周囲を覆いモータの近傍まで達する防水筒と、を設けたことにより、モータのベアリングへ水が浸入することが防止できる。

また、特許文献２には、ファンのボス４１がベアリング保持部を囲むリング状のリブを備え、リブの先端外周には先端に向かって径が減少する傾斜面が形成されたファン駆動用モータの防水構造が開示されている。

特許文献２のファン駆動用モータの防水構造によれば、リブ上に落下した水滴はすみやかに傾斜面を転がり落ち、多量に堆積することがない。少量ずつベアリング保持部上面に転がり落ちた水は、その円弧面にそって下方へ落下するので、ベアリング保持部先端からベアリング部へ流れ込むことがない。

特開平７−１９５９３３号公報特開平１０−２１５５３７号公報

特許文献１のファン形状は、回転軸の周囲を覆う水切部、フランジ状の水切リング、および回転軸の周囲を覆いモータの近傍まで達する防水筒を設けている。

特許文献２のファン駆動用モータの防水構造は、ベアリング保持部を囲むように、先端外周に傾斜面が形成されたリング状のリブを設けている。

すなわち、特許文献１および特許文献２の技術によれば、モータに別途構成部品を追加することにより、ベアリングへの水の浸入を防止している。したがって、ファン駆動用のモータ構造が複雑となり、製造コストも増大する。

これらに比して、ステータを樹脂コーティングするタイプの防水型軸流ファンは、構造が簡単であり、追加部品を必要としない。

しかし、従来の防水型軸流ファンは、ステータ頂部の樹脂面とロータカバーとの間隙が狭いため、この狭い間隙に水が浸入すると、毛細管現象により構造によっては水が伝わってベアリングへと流れ込んでしまうという恐れがあった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、追加部品を必要としない簡単な構造で、ベアリングへの水の浸入を防止して、防水型軸流ファンの信頼性を高めることができる防水型軸流ファンの提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る防水型軸流ファンは、ベアリングに回転可能に軸支された回転軸の先端に羽根車を備えたロータと、巻線および回路基板を有するステータと、を備える。

ステータの周囲は、電気絶縁性の合成樹脂でコーティングされる。ステータの頂部のロータカバーに対向する樹脂面には、ベアリング保持部の先端を囲むように、少なくとも一つのリング状の溜り溝部が形成される。

本発明に係る防水型軸流ファンは、ステータの頂部のロータカバーに対向する樹脂面に、ベアリング保持部の先端を囲むように、少なくとも一つのリング状の溜り溝部が形成される。

溜り溝部は、ステータの頂部の樹脂面とロータカバーとの狭い間隙に、部分的に隙間の広い空間部を形成するので、毛細管現象が生じ難い。たとえ、ステータの頂部の樹脂面とロータカバーとの狭い間隙に水の浸入があっても、当該溜り溝部で水を留める。

したがって、本発明によれば、ベアリングへの水の浸入を防止して、防水型軸流ファンの信頼性を高めることができる。

実施形態１に係る防水型軸流ファンの上半部の断面図である。実施形態１に係る防水型軸流ファンのロータを取り外してステータの樹脂コーティング部を露出させた正面図である。実施形態１に係る防水型軸流ファンの一部破断斜視図である。実施形態２に係る防水型軸流ファンの上半部の断面図である。実施形態２に係る防水型軸流ファンのロータを取り外してステータの樹脂コーティング部を露出させた正面図である。実施形態２に係る防水型軸流ファンの一部破断斜視図である。実施形態３に係る防水型軸流ファンの上半部の断面図である。実施形態３に係る防水型軸流ファンのロータを取り外してステータの樹脂コーティング部を露出させた正面図である。実施形態３に係る防水型軸流ファンの一部破断斜視図である。実施形態４に係る防水型軸流ファンの上半部の断面図である。実施形態４に係る防水型軸流ファンのロータを取り外してステータの樹脂コーティング部を露出させた正面図である。実施形態４に係る防水型軸流ファンの一部破断斜視図である。

以下、図面を参照して、実施形態１から実施形態３に係る防水型軸流ファンについて説明する。

本発明に係る防水型軸流ファンは、ステータ頂部のロータカバーに対向する樹脂面に、ベアリング保持部の先端を囲むように、少なくとも一つのリング状の溜り溝部を形成する。溜り溝部は、ステータの頂部の樹脂面とロータカバーとの狭い間隙に、部分的に隙間の広い空間部を形成する。水の浸入があっても当該溜り溝部で留める。このため、ベアリングへの水の浸入を防止して、信頼性の高い防水型軸流ファンを実現できる。

〔実施形態１〕
［防水型軸流ファンの構成］
図１から図３を参照して、実施形態１に係る防水型軸流ファンの構成について説明する。図１は実施形態１に係る防水型軸流ファンの上半部の断面図である。図２は実施形態１に係る防水型軸流ファンのロータを取り外してステータの樹脂コーティング部を露出させた正面図である。図３は実施形態１に係る防水型軸流ファンの一部破断斜視図である。

防水型軸流ファンは、回転モータの回転軸に固定された羽根車の回転によって、回転軸の軸方向の一方から吸気し、軸方向の他方へと空気を吐出する送風装置である。

図１に示すように、防水型軸流ファン１００は、回転軸１に固定された羽根車１０と、当該羽根車１０の径方向の外周を囲む円筒体状のケーシング２と、を有する。

羽根車１０は、中央部にほぼカップ状のハブ部１１を有する。ハブ部１１の外周部には、複数の動翼１３を有する。ハブ部１１は、ブシュ１２を介して、回転軸１に固定される。

ハブ部１１の内部には、羽根車１０の回転駆動装置としての回転モータ１０１が設けられる。本実施形態の回転モータ１０１は、たとえば、アウターロータ型のブラシレスモータにより構成される。当該回転モータ１０１は、巻線２０を有する電機子を内側ステータ１２０とし、当該ステータ１２０の外周に、永久磁石３０を有する励磁部を外側ロータ１１０として配設する。

複数の動翼１３は、羽根車１０のハブ部１１の周囲に放射線状に取り付けられる。各動翼１３は、回転軸１の軸方向に対して傾斜させて設けられる。

羽根車１０は、当該羽根車１０の回転により、動翼１３とケーシング２との間に気流を形成する。動翼１３は、羽根車１０のハブ部１１側からフレームハブ６２側へ向けて気流を生じるような形状および構造に形成されている。

ロータ１１０は、ほぼカップ状のロータカバー４１、当該ロータカバー４１の中心部にブシュ１２により圧入された回転軸１、および永久磁石３０などを備える。

ロータカバー４１はハブ部１１内に嵌入される。ロータカバー４１の軸方向に沿った内周面には、永久磁石３０が固着される。ロータカバー４１は、励磁部からの磁力線を閉じて、永久磁石３０による電磁誘導効果を最大にする機能を有する。

ロータカバー４１の構成材料としては、たとえば、ＳＣ材などの鉄系の磁性体が用いられるが、例示した材料に限定されない。

回転軸１はベアリング１６に回転可能に支承される。ベアリング１６は筒体状のベアリング保持部（ブッシュ）６３の内面に固定される。ベアリング保持部６３は、フレームハブ６２の中央部に固定される。

フレームハブ６２は概ねカップ状を呈しており、ステータ１２０のベース部となる。フレームハブ６２と羽根車１０のハブ部１１とは、回転軸１の軸方向の反対側に位置する。

一方、ステータ１２０は、ステータスタック５０および巻線２０などを備える。

ステータスタック５０は、ベアリング保持部６３の外面に固定される。ステータスタック５０は、薄肉のほぼリング状の金属板を板厚方向に複数積層して形成される。ステータスタック５０の金属板の構成材料としては、たとえば、性能とコストを両立するために珪素鋼板が望ましい。ステータスタック５０の各金属板は、たとえば、機械的に圧接して積層される。

ステータスタック５０には、インシュレータ５２が凸設されている。インシュレータ５２間には、凹部としてのスロット５３が区画形成される。スロット５３は、ステータスタック５０の円周方向に沿って均等に配設される。スロット５３内には、ステータスタック５０に巻回された巻線２０が収容される。

フレームハブ６２上には回路基板（プリント基板）７０が支持される。回路基板７０には、防水型軸流ファン１００を制御するための配線パターンが形成されている。

ステータスタック５０に巻回された巻線２０と回路基板７０とは、連結端子７１で接続される。連結端子７１は、巻線２０の渡り線を集約して回路基板７０に接続する。

回路基板７０には、巻線２０を電気的に接続するための連結端子７１を挿通するための貫通孔が穿孔されている。連結端子７１は、貫通孔に挿通した後、突出部が半田付けされる。回路基板７０には、電源を供給するためのリード線７２が半田接続される。

ステータスタック５０、巻線２０、回路基板７０等を含むステータ１２０の周囲には、電気絶縁性の合成樹脂８０がコーティングされている。ステータ１２０の周囲を電気絶縁性の合成樹脂８０でコーティングすることにより、巻線２０や回路基板７０等の電気接続部が水分から保護される。

図１から図３に示すように、実施形態１に係る防水型軸流ファン１００は、樹脂コーティングされたステータ１２０の頂部のロータカバー４１に対向する樹脂面８１に、リング状の溜り溝部８２が形成されている。リング状の溜り溝部８２は、ベアリング保持部６３の先端の周囲を囲むように形成されている。

実施形態１では、ベアリング保持部６３の先端の周囲の樹脂面８２に一つのリング状の溜り溝部８２が形成されている。図１に示すように、溜り溝部８２の断面形状は矩形状を呈しているが、これに限定されず、半円状等の他の形状であっても構わない。

ケーシング２は、気流を案内する風洞部５を区画形成するとともに、両端に空気の吸気口３および吐出口４を区画形成している。ケーシング２は、フランジ部６４を有するフレーム６０と一体成形される（図２参照）。本実施形態のフランジ部６４は、矩形状に形成される。当該フランジ部６４の四隅には、不図示の取付けねじを取り付けるための挿通孔６５が開口されている。

［防水型軸流ファンの作用］
次に、図１から図３を参照して、実施形態１に係る防水型軸流ファン１００の作用について説明する。

防水型軸流ファン１００は、電子機器の筐体などを介して、ケーシング２の吸気側もしくは吐出側のフランジ部６４の挿通孔６５を通して取付ねじを螺合することにより、当該筐体などに取り付けられる（図２）。

回転モータ１０１を駆動して防水型軸流ファン１００の各羽根車１０を回転させると、ケーシング２の吸気口３から空気が吸い込まれる。ケーシング２の吸気口３から吸い込まれた空気は、動翼１３および静翼としてのフレーム６０を順に通過して、当該ケーシング２の吐出口４から吐出される。

防水型軸流ファン１００は、防水構造として、ステータスタック５０、巻線２０、回路基板７０等を含むステータ１２０の周囲が電気絶縁性の合成樹脂８０でコーティングされている。したがって、防水型軸流ファン１００は、水の飛散する環境下においても使用することができる。

防水型軸流ファン１００は、樹脂コーティングされたステータ１２０とロータカバー４１との間隙が狭くなっている。したがって、ステータ１２０頂部の樹脂面８１とロータカバー４１との狭い間隙に水が浸入すると、毛細管現象により当該間隙を水が伝わってベアリング１６へと流れ込んでしまう。

そこで、図１から図３に示す防水型軸流ファン１００では、樹脂コーティングされたステータ１２０の頂部のロータカバー４１に対向する樹脂面８１に、ベアリング保持部６３の先端を囲むように、一つのリング状の溜り溝部８２を形成している。

防水型軸流ファン１００は、ベアリング保持部６３の先端の周囲の樹脂面８１に、リング状の溜り溝部８２を形成することにより、当該溜り溝部８２において部分的に隙間の広い空間部を形成する。

したがって、ステータ１２０頂部の樹脂面８１とロータカバー４１との狭い間隙に当該溜り溝部８２としての広い空間部を形成することにより、毛細管現象が生じ難い。たとえ、ステータ１２０の頂部の樹脂面８１とロータカバー４１との狭い間隙に水Ｗが浸入しても、浸入した水Ｗは溜り溝部８２で留まることになる。

すなわち、第１実施形態に係る防水型軸流ファン１００によれば、追加部品を必要としない簡単な構造で、ベアリング１６への水の浸入を防止して、防水型軸流ファン１００の信頼性を高めることができる。

〔実施形態２〕
次に、図４から図６を参照して、実施形態２に係る防水型軸流ファンについて説明する。図４は実施形態２に係る防水型軸流ファンの上半部の断面図である。図５は実施形態２に係る防水型軸流ファンのロータを取り外してステータの樹脂コーティング部を露出させた正面図である。図６は実施形態２に係る防水型軸流ファンの一部破断斜視図である。なお、実施形態１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図４から図６に示すように、実施形態２に係る防水型軸流ファン２００は、ベアリング保持部６３の先端の周囲の樹脂面８１に、複数のリング状の溜り溝部８２が形成されている点が、実施形態１と異なる。

すなわち、実施形態２に係る防水型軸流ファン２００は、実施形態１と同様に、巻線２０および回路基板７０を含むステータ１２０の周囲に電気絶縁性の合成樹脂８０が形成されている。

樹脂コーティングされたステータ１２０の頂部のロータカバー４１に対向する樹脂面８１に、複数のリング状の溜り溝部８２が形成されている。複数のリング状の溜り溝部８２は、ステータ１２０の頂部の樹脂面８１において、ベアリング保持部６３の先端を囲むように形成される。

複数のリング状の溜り溝部８２は、ベアリング保持部６３の先端の周囲の樹脂面８１に同心円状に形成されている。本実施形態では、ベアリング保持部６３の先端の周囲の樹脂面８１に、２つのリング状の溜り溝部８２が同心円状に形成されている。

リング状の溜り溝部８２の数は限定されないが、ステータ１２０の頂部の樹脂面８１の外径に応じて、適切な数が設定される。

なお、本実施形態では、ステータ１２０の頂部の樹脂面８１に、複数のリング状の溜り溝部８２が形成されているが、複数の溜り溝部８２を螺旋状に連続させて形成しても構わない。

実施形態２に係る防水型軸流ファン２００は、基本的に実施形態１に係る防水型軸流ファン１００と同様の作用効果を奏する。特に、実施形態２に係る防水型軸流ファン２００によれば、ベアリング保持部６３の先端の周囲の樹脂面８１に、複数のリング状の溜り溝部８２を形成している。

したがって、ステータ１２０頂部の樹脂面８１とロータカバー４１との狭い間隙に、複数の広い空間部が形成される。当該複数の広い空間部が存在により、毛細管現象による水の浸入をより防止することができる。たとえ、ステータ１２０の頂部の樹脂面８１とロータカバー４１との狭い間隙に水Ｗが浸入しても、浸入した水Ｗは複数段階の溜り溝部８２で確実に留まることになるという有利な効果を奏する。

〔実施形態３〕
次に、図７から図９を参照して、実施形態３に係る防水型軸流ファンについて説明する。図７は実施形態３に係る防水型軸流ファンの上半部の断面図である。図８は実施形態３に係る防水型軸流ファンのロータを取り外してステータの樹脂コーティング部を露出させた正面図である。図９は実施形態３に係る防水型軸流ファンの一部破断斜視図である。なお、実施形態１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図７から図９に示すように、実施形態３に係る防水型軸流ファン３００は、ベアリング保持部６３の先端の周囲の樹脂面８１に形成されたリング状の溜り溝部８２から複数の排出溝部８３が放射線状に延出されるように形成されている点が、実施形態１と異なる。

すなわち、実施形態３に係る防水型軸流ファン３００は、実施形態１と同様に、巻線２０および回路基板７０を含むステータ１２０の周囲に電気絶縁性の合成樹脂８０が形成されている。

樹脂コーティングされたステータ１２０の頂部のロータカバー４１に対向する樹脂面８１に、一つのリング状の溜り溝部８２が形成されている。リング状の溜り溝部８２は、ステータ１２０の頂部の樹脂面８１において、ベアリング保持部６３の先端を囲むように形成される。

リング状の溜り溝部８２は、当該溜り溝部８２から放射線状に延出された複数の排出溝部８３を有する。各排出溝部８３は、リング状の溜り溝部８２と連通している。

図８に示すように、本実施形態では、ステータ１２０の頂部の樹脂面８１において、四方へ向けて４条の排出溝部８３が形成されているが、排出溝部８３の数は限定されない。

図７に示すように、放射線状の排出溝部８３は、ステータ１２０の頂部の樹脂面８１において、リング状の溜り溝部８２から外方へ向けて下り傾斜するように形成される。図９に示すように、各排出溝部８３が外方へ向けて下り傾斜しているので、リング状の溜り溝部８２内に留まった水Ｗを容易に排出することができる。

なお、本実施形態では、ステータ１２０の頂部の樹脂面８１に、一つのリング状の溜り溝部８２が形成されているが、実施形態２のように、複数のリング状の溜り溝部８２を形成しても構わない。

実施形態３に係る防水型軸流ファン３００は、基本的に実施形態１に係る防水型軸流ファン１００と同様の作用効果を奏する。特に、実施形態３に係る防水型軸流ファン３００によれば、ステータ１２０の頂部の樹脂面８１において、リング状の溜り溝部８２が、当該溜り溝部８２から放射線状に延出され、かつ外部へ向けて下り傾斜した複数の排出溝部８３を有する。

したがって、リング状の溜り溝部８２が毛細管現象を防止し、ベアリング１６へと浸入しようとする水Ｗを留めるのみならず、放射線状の複数の排出溝部８３を通して当該溜り溝部８２に留まった水Ｗを容易に排出することができるという有利な効果を奏する。

〔実施形態４〕
次に、図１０から図１２を参照して、実施形態４に係る防水型軸流ファンについて説明する。図１０は実施形態４に係る防水型軸流ファンの上半部の断面図である。図１１は実施形態４に係る防水型軸流ファンのロータを取り外してステータの樹脂コーティング部を露出させた正面図である。図１２は実施形態４に係る防水型軸流ファンの一部破断斜視図である。なお、実施形態１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図１０から図１２に示すように、実施形態４に係る防水型軸流ファン４００は、ベアリング保持部６３の先端の周囲の樹脂面８１に形成されたリング状の溜り溝部８２から複数の排出溝部８４が螺旋状に延出されるように形成されている点が、実施形態１と異なる。

すなわち、実施形態４に係る防水型軸流ファン４００は、実施形態１と同様に、巻線２０および回路基板７０を含むステータ１２０の周囲に電気絶縁性の合成樹脂８０が形成されている。

リング状の溜り溝部８２は、当該溜り溝部８２から螺旋状に延出された複数の排出溝部８４を有する。各排出溝部８４は、リング状の溜り溝部８２と連通している。

図１１に示すように、本実施形態では、ステータ１２０の頂部の樹脂面８１において、八方へ向けて８条の排出溝部８４が形成されているが、排出溝部８４の数は限定されない。

図１０に示すように、螺旋状の排出溝部８４は、ステータ１２０の頂部の樹脂面８１において、平らに形成されているが、これに限定されず、リング状の溜り溝部８２から外方へ向けて下り傾斜するように形成してもよい。

図１１および図１２に示すように、螺旋状の排出溝部８４は、ロータ１１０の回転方向に沿って湾曲形成されている。したがって、螺旋状の排出溝部８４にはロータ１１０内における旋回気流が少なからず作用して、リング状の溜り溝部８２内に留まった水Ｗを容易に排出することができる。

実施形態４に係る防水型軸流ファン４００は、基本的に実施形態１に係る防水型軸流ファン１００と同様の作用効果を奏する。特に、実施形態４に係る防水型軸流ファン４００によれば、ステータ１２０の頂部の樹脂面８１において、リング状の溜り溝部８２が、当該溜り溝部８２から螺旋状に延出された複数の排出溝部８４を有する。

したがって、実施形態４に係る防水型軸流ファン４００は、リング状の溜り溝部８２が毛細管現象を防止し、ベアリング１６へと浸入しようとする水Ｗを留めるのみならず、螺旋状の複数の排出溝部８４を通して当該溜り溝部８２に留まった水Ｗを容易に排出することができるという有利な効果を奏する。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

１回転軸、
１６ベアリング、
２０巻線、
４１ロータカバー、
６３ベアリング保持部、
７０回路基板、
８０合成樹脂、
８１樹脂面、
８２溜り溝部、
８３放射線状の排出溝部、
８４螺旋状の排出溝部、
１１０ロータ、
１２０ステータ、
１００、２００、３００、４００防水型軸流ファン。

Claims

ベアリングに回転可能に軸支された回転軸の先端に羽根車を備えたロータと、
巻線および回路基板を有するステータと、
を備え、
前記ステータの周囲は電気絶縁性の合成樹脂でコーティングされ、
前記ステータの頂部のロータカバーに対向する樹脂面に、ベアリング保持部の先端を囲むように少なくとも一つのリング状の溜り溝部を形成したことを特徴とする防水型軸流ファン。
前記リング状の溜り溝部は、前記ステータの頂部のロータカバーに対向する樹脂面において、前記ベアリング保持部の先端の周囲に同心円状に複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の防水型軸流ファン。
前記リング状の溜り溝部は、該溜り溝部から前記ステータの径方向外方へ向けて放射線状に延出された複数の排出溝部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の防水型軸流ファン。
前記リング状の溜り溝部は、該溜り溝部から前記ステータの径方向外方へ向けて螺旋状に延出された複数の排出溝部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の防水型軸流ファン。
前記螺旋状に延出された複数の排出溝部は、前記ロータの回転方向に沿って湾曲するように形成されていることを特徴とする請求項４に記載の防水型軸流ファン。
前記複数の排出溝部は、前記ステータの径方向外方へ向けて下り傾斜していることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の防水型軸流ファン。