JP6178674B2

JP6178674B2 - 送風機

Info

Publication number: JP6178674B2
Application number: JP2013180103A
Authority: JP
Inventors: 建基酒井
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: CN104414100B; US9263925B2; CN104414100A; JP2015048754A; US20150061429A1

Description

本発明は、モータの空冷機構を備えた送風機に関する。

回転体を駆動するモータを冷却するためのさまざまなスピンドル装置が提案されている。たとえばデジタル複写機やレーザービームプリンタ等に用いられるポリゴンミラーをモータで高速回転させるため、モータコイルの線径を大きくして大電流を流すことが行われている。しかしながら、モータコイルに流れる電流量が増えると、発熱量も増大し、モータの温度上昇が顕著になる。或いは回転子を回転可能に軸支する軸受部からの発熱も生ずる。

このため、例えばポリゴンミラーを収容するミラーケースに吸気孔を設け、モータを収容するモータケースに排気孔を設け、ミラーケースとモータケースを隔離する隔離部材に連通孔を設け、モータコアのスロットより外周位置に連通孔が設けられたスピンドル装置が提案されている。モータコイルに通電すると、回転子を通じてポリゴンミラーが回転し、ポリゴンミラーの外周部に発生する負圧により吸気孔より吸気された空気はポリゴンミラーの回転中心から外周側に流れ、隔壁部材の連通孔を介してモータケース内に流れ込む。そして、モータケース内を空気がモータコアの連通孔を通じて排気孔へ流れることで熱気がモータケース外へ排気されることで、固定子を冷却するようになっている（特許文献１参照）。

また、モータ電流（入力）の大きなモータを使用する場合には、モータケース内への空気の取り込みだけでは足りずに熱容量の大きいモータケース自体を冷却する必要がある。このためモータケースより外部に延設された回転軸に冷却用のファンを設けて、当該ファンを覆うファンカバーによりモータケースを冷却することが提案されている（特許文献２参照）。

特開平８−２７５４５７号公報特開平５−５６６０３号公報

入力の大きなモータを使用する場合には、モータケース内部の冷却だけでは足りず、熱容量の大きいモータケースを冷却する必要があるが、上述した特許文献１のスピンドル装置は、モータケース内の固定子を冷却することを意図しており、熱容量が大きいモータケースの冷却は考慮されていない。また、固定子の冷却のため、モータコアに貫通孔をあけており、工数がかかり製造コストが嵩むうえに、磁束通路が減ってモータ性能が低下するおそれもある。
また、特許文献２のように回転軸をモータケース外へ延設して冷却ファンを設けるとすれば、装置が大型化して部品点数も増大するうえに、モータケース内ではモータコアなどが発熱しているため、装置全体として効率の良い冷却が行うことができない。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、ブロワケースの圧縮空気を利用してモータケース内外を効率よく冷却することが可能な送風機を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
インペラを収容するブロワケースと固定子及び回転子を収容するモータケースが一体に組み付けられ、これらを貫通するシャフトに前記ブロワケース内にインペラが前記モータケース内に前記回転子が各々組み付けられ、前記インペラの回転により前記ブロワケース内に軸方向から流体を吸い込んで周方向から送風する送風機であって、前記ブロワケースから圧縮空気の一部を前記モータケースの軸方向一端面から導入する第１通気孔と、前記モータケース内を通過した圧縮空気を軸方向他端面からケース外に排気する第２通気孔と、前記モータケースの軸方向他端面を覆い外周縁部が前記モータケースの他端面外周でケース外周方向に沿って湾曲して形成された誘導ガイドが重ねて組み付けられ、前記モータケースの軸方向他端面及び前記モータケースの軸方向他端側外周面との間に形成された排気用の外部誘導路と、を具備し、前記モータを起動すると前記ブロワケースから前記第１通気孔より前記モータケースに導入された圧縮空気を前記第２通気孔より排気するとともに、前記第２通気孔より排気された空気を前記外部誘導路を通じて前記モータケースの外周面に吹き出すように誘導することを特徴とする。

また、前記モータケースの外周面には、放熱フィンが設けられていることが望ましい。これにより、誘導ガイドによってモータケースの外周面に吹き出した空気による冷却と放熱フィンによる冷却を併用することでモータケースを効率よく冷却することができる。

また、前記外部誘導路を形成する誘導ガイドは、前記モータケースの軸方向他端面を覆って重ねて組み付けられており、前記モータケースの外周面には、放熱フィンが設けられていることが望ましい。これにより、誘導ガイドによってモータケースの外周面に吹き出した空気による冷却と放熱フィンによる冷却を併用することでモータケースを効率よく冷却することができる。

また、前記第１通気孔はモータコア位置に応じて複数箇所に形成されており、前記第２通気孔は、前記第１通気孔とシャフトの回りに中心角で所定角度シフトして形成されていることが好ましい。これにより、第１通気孔からモータケース内に流れ込んだ圧縮空気がまず発熱し易いモータコアを冷却しつつ当該モータケース内を乱流してから第２通気孔より排気されるので、モータケース内を効率よく冷却することができる。

上述した送風機を用いれば、ブロワケースの圧縮空気を利用してモータケース内外を効率よく冷却することが可能な送風機を提供することができる。

送風機をモータケース側から見た平面図である。インペラを省略した状態で送風機をブロワケース側から見たてみた平面図である。図１の矢印Ｘ−Ｘ断面図及び第２通気孔の拡大断面図である。他例に係る送風機をモータケース側から見た平面図である。図４の矢印Ｘ−Ｘ断面図及び第２通気孔より排気される誘導ガイドの拡大断面図である。

以下、本発明に係る送風機の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。先ず、送風機の概略構成について図１乃至図３を参照して説明する。
送風機１は、図３に示すように、インペラ２が収容されるブロワケース３と、固定子４及び回転子５（モータＭ）が収容されるモータケース６が一体に組み付けられている。ブロワケース３及びモータケース６を貫通するシャフト７にブロワケース３内にインペラ２が組み付けられ、モータケース６内に回転子５及び固定子４が各々組み付けられている。送風機１は、モータＭを起動すると、インペラ２の回転によりブロワケース３内に軸方向から外気を吸い込んで周方向から圧縮空気を送風するようになっている。

図３において、ブロワケース３は、第１ブロワケース３ａと第２ブロワケース３ｂとを組み合わせて形成される。第１ブロワケース３ａの中心部には外気を吸込む吸込み口３ｃが形成されている。第１ブロワケース３ａ及び第２ブロワケース３ｂの外周縁部には凹溝が形成されており、これらが対向して重なり合うことで圧縮室３ｅ（流路）が形成される。また、ブロワケース３の外周面には接線方向に延設された吐出口３ｄが形成されている（図２参照）。ブロワケース３内にはシャフト７の一端が挿入されており、該シャフト７にはインペラ２が一体に組み付けられている。インペラ２はシャフト７の一端にモールド、接着、圧入等により一体に組み付けられている。インペラ２には、ブレード２ａが放射状に形成されている。

図２において、圧縮室３ｅに囲まれたブロワケース３の吸込み口３ｃとは反対側、即ち第２ブロワケース３ｂには、モータケース６が一体に組み付けられる。図３において、モータケース６は第１モータケース６ａと第２モータケース６ｂを組み合わせて形成されている。モータケース６としては、比較的熱容量の大きいアルミニウム材、アルミ合金材などが用いられる。第１モータケース６ａの取付面となる端面Ａには段付き部６ｃが形成されて第２ブロワケース３ｂの中心孔３ｆに嵌め込まれて一体に組み付けられている。この第１モータケース６ａのブロワケース３内に臨む端面Ａには、ブロワケース３から圧縮空気の一部をモータケース６内に導入する第１通気孔６ｄがシャフト７の回りに等間隔（例えば中心角で１２０°間隔）で複数箇所（例えば３カ所）に穿孔されている。即ち、第１通気孔６ｄは、インペラ２のブレード２ａ形成面とは反対面側に配置されている。

次にモータケース６内の構成について説明する。図３において、シャフト７は第１モータケース６ａと第２モータケース６ｂに各々設けられた軸受部６ｈによって回転可能に支持されている。軸受部６ｈは転がり軸受のほかすべり軸受（例えばメタル含油軸受、流体動圧軸受等）などが用いられる。シャフト７には、回転子（ロータマグネット）５が同心状に組み付けられている。また、第１モータケース６ａの内壁面には、固定子４を形成するモータコア８が固定されており、モータコア８から回転子５に対向して径方向内側に向かって突設された極歯（ティース部）には、インシュレータ９を介してモータコイル１０が巻き付けられている。

また、第２モータケース６ｂには、モータ基板１１がインシュレータ９より突設された基板保持部９ａにより保持されている。モータ基板１１には、電子部品（例えばホールＩＣ）１２などが基板実装されている。モータ基板１１の中心部にはシャフト７を挿通する逃げ孔１１ａが形成されている。また、シャフト７の他端、即ちインペラ２が設けられた軸端とは反対側の軸端は、第２モータケース６ｂに設けられたスラスト受け１５により支持されている。シャフト７の軸端はＲ面状に形成されており、スラスト受け１５と接触しながら回転する。スラスト受け１５としては、シャフト７との摺動特性に優れた樹脂材（例えばＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）材）が用いられる。

図１において、第２モータケース６ｂの端面Ｂ（第１モータケース６ａの取付面Ａと軸方向反対端面）には、モータケース６内を通過した圧縮空気をケース外に排気する第２通気孔６ｅがシャフト７の回りに等間隔（例えば中心角で１２０°間隔）で複数箇所（例えば３カ所）に穿孔されている。尚、第２通気孔６ｅは、第２モータケース６ｂの軸方向端面Ｂに限らずその近傍の側面に設けられていてもよい。
また、第２モータケース６ｂの端面Ｂには、モータコイル１０へ給電するためのリード線１３が引き出される引き出し孔６ｆが穿孔されている。

また、図３に示すように、モータケース６の軸方向他端面、即ち第２モータケース６ｂの端面Ｂを覆うように重ねて誘導ガイド１６がねじ止め固定されている。誘導ガイド１６は、第２モータケース６ｂの端面外周でケース外周方向に沿って湾曲して形成されており、第２モータケース６ｂの端面Ｂ及び外周面Ｃとの間に外部誘導路１７を形成する。即ち、図３の拡大図に示すように、第２通気孔６ｅより排気された空気は、第２モータケース６ｂの外周より大きな外径を有する誘導ガイド１６に誘導されて外部誘導路１７をモータケース６の端面Ｂ側から外周面Ｃ側に沿って吹き出すように誘導される。尚、誘導ガイド１６にもモータコイル１０へ給電するためのリード線１３が引き出される引き出し孔６ｆに連通する引き出し孔１６ａが穿孔されている。また、誘導ガイド１６は、第２モータケース６ｂの外周面Ｃに沿って更に長く設けるようにしてもよい。

また、第１通気孔６ｄ（図２参照）と第２通気孔６ｅ（図１参照）との位置関係は、軸方向に重なり合う位置でもよいが、第２通気孔６ｅが第１通気孔６ｄとシャフト７の回りに中心角で所定角度（例えば６０°）シフトして形成されていることが好ましい（図１及び図２参照）。これにより、第１通気孔６ｄからモータケース６内に流れ込んだ圧縮空気の一部がまず発熱し易いモータコア８を冷却しつつモータケース６内を図３の破線矢印のように乱流してから第２通気孔６ｅより排気されるので、モータケース６内を効率よく冷却することができる。

モータＭが起動しインペラ２が回転するとブロワケース３からモータケース６の軸方向一端面から第１通気孔６ｄを通じて圧縮空気の一部をモータケース６内に導入し、当該モータケース６内を通過した圧縮空気が軸方向他端面に設けられた第２通気孔６ｅを通じてモータケース６外に排気されるので、モータケース６内を送風用の圧縮空気の一部を利用して冷却することができる。
また、第２通気孔６ｅより排気された空気が外部誘導路１７を通じてモータケース６の外周面に吹き出すように誘導されるので、熱容量の大きいモータケース６を外部から冷却することができる。
よって、ブロワケース３で生成した圧縮空気を利用してモータケース６の内外を効率よく冷却することが可能になる。

次に、送風機１の他例について図４及び図５を参照して説明する。上述した実施例と同一部材には同一番号を付して説明を援用するものとする。
ブロワケース３及びモータケース６の内部の構成は上述した実施例と同様である。図４及び図５に示すように、モータケース６のうち、第１モータケース６ａの外周面には、放熱フィン１８が放射状に形成されている。

また、外部誘導路１７を形成する誘導ガイド１６は、第２モータケース６ｂの軸方向他端面（端面Ｂ）を覆って重ねて組み付けられている構造は同様である。これに加えて、第１モータケース６ａの外周面には、放熱フィン１８が設けられている。これにより、誘導ガイド１６によってモータケース６の外周面に吹き出した空気による冷却と放熱フィン１８による冷却を併用することでモータケース６を効率よく冷却することができる。

上記実施例は、インナーロータ型のモータを用いて説明したが、ロータヨークの通気性が確保できる構造であれば、アウターロータ型のモータであっても適用することができる。
また、第１通気孔６ｄと第２通気孔６ｅの通気孔数（３カ所）と配置関係（互いに６０°位相がシフトして配置）は上述した態様に限定されるものではなく、通気孔の数はさらに増減することは可能であり、通気孔どうしの配置関係も変更することが可能である。また、逆止弁１４が開閉する第２通気孔６ｅの形状は円形に限らず他の形状であってもよい。

１送風機２インペラ３ブロワケース３ａ第１ブロワケース３ｂ第２ブロワケース３ｃ吸込み口３ｄ吐出口３ｅ圧縮室３ｆ中心孔４固定子５回転子６モータケース６ａ第１モータケース６ｂ第２モータケース６ｃ段付き部６ｄ第１通気孔６ｅ第２通気孔６ｆ，１６ａ引き出し孔６ｈ軸受部７シャフト８モータコア９インシュレータ１０モータコイル１１モータ基板１２電子部品１３リード線１５スラスト受け１６誘導ガイド１７外部誘導路１８放熱フィン

Claims

インペラを収容するブロワケースと固定子及び回転子を収容するモータケースが一体に組み付けられ、これらを貫通するシャフトに前記ブロワケース内にインペラが前記モータケース内に前記回転子が各々組み付けられ、前記インペラの回転により前記ブロワケース内に軸方向から流体を吸い込んで周方向から送風する送風機であって、
前記ブロワケースから圧縮空気の一部を前記モータケースの軸方向一端面から導入する第１通気孔と、
前記モータケース内を通過した圧縮空気を軸方向他端面からケース外に排気する第２通気孔と、
前記モータケースの軸方向他端面を覆い外周縁部が前記モータケースの他端面外周でケース外周方向に沿って湾曲して形成された誘導ガイドが重ねて組み付けられ、前記モータケースの軸方向他端面及び前記モータケースの軸方向他端側外周面との間に形成された排気用の外部誘導路と、を具備し、
モータを起動すると前記ブロワケースから前記第１通気孔より前記モータケースに導入された圧縮空気を前記第２通気孔より排気するとともに、前記第２通気孔より排気された空気を前記外部誘導路を通じて前記モータケースの外周面に吹き出すように誘導することを特徴とする送風機。
前記モータケースの外周面には、放熱フィンが設けられている請求項１記載の送風機。
前記第１通気孔は前記シャフトの回りに複数箇所に形成されており、前記第２通気孔は、前記第１通気孔とシャフトの回りに中心角で所定角度シフトして形成されている請求項１又は請求項２記載の送風機。