JP6334495B2 - 遠心ファン - Google Patents

Description

本発明は、遠心ファン、特に、薄型化と騒音低減を図った遠心ファンに関する。

家電機器、ＯＡ機器、産業機器の冷却、換気、空調や、車両用の空調、送風などに広く用いられている送風機として、遠心ファンが知られている。従来の遠心ファンとして、ケーシングが上ケーシングと下ケーシングとからなり、上ケーシングと下ケーシングの間にインペラを収納し、インペラの回転に伴って吸い込み口から吸入した空気を上ケーシングと下ケーシングの間の側面に形成された吹き出し口から外方に向けて排出する遠心ファンが知られている（例えば、特許文献１参照）。

図８に示す特許文献１に記載の遠心ファンを薄型化する場合、インシュレータの下面に装着されている回路基板１４０に実装される制御ＩＣ等の電子部品も片面実装を行うことになる。しかしながら、片面実装を行うことによって回路基板１４０の面積が増加し、回路基板１４０の外縁部の振動が増加するという問題がある。

特開２０１２−２０７６００号公報

そこで、本発明は上述のような課題に鑑み、遠心ファンの薄型化を図ると共に、回路基板の振動を防止した遠心ファン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、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の第１の観点は、遠心ファンであって、ケーシングと、前記ケーシング内に配設され、環状のシュラウドと、複数の羽根と、主板とを有するインペラであって、前記主板が、内周側が軸方向上方に、外周側が軸方向下方にそれぞれ位置するように、前記内周側と前記外周側との間に傾斜面を有する前記インペラと、実装された電子部品が前記傾斜面の下面側に形成された空間に位置するように前記インペラの下方に設けられた回路基板と、底面に複数の凸部を有し、前記複数の凸部上に前記回路基板を保持するモータベースと、を備えることを特徴とする。

（２）上記（１）の構成において、前記複数の凸部が第１貫通穴をそれぞれ有し、前記回路基板が前記複数の第１貫通穴に対応する複数の第２貫通穴を有し、前記複数の第１貫通穴と前記複数の第２貫通穴を螺合することによって、前記モータベースと前記回路基板が互いに結合されてもよい。

（３）上記（１）の構成において、さらに、中心方向に延在し、先端にピンを一体的に設けた少なくとも１つのアームを有する環状のベースプレートを備え、前記複数の凸部が第１貫通穴をそれぞれ有し、前記回路基板が前記複数の第１貫通穴に対応する複数の第２貫通穴を有し、少なくとも１組の前記第１貫通穴と前記第２貫通穴に前記ピンを嵌入することによって、前記モータベースと前記回路基板が互いに結合されてもよい。

（４）上記（３）の構成において、前記少なくとも１つのアームが複数のアームから構成され、前記少なくとも１組の前記第１貫通穴と前記第２貫通穴が複数組の前記第１貫通穴と前記第２貫通穴から構成されてもよい。

（５）上記（２）から（４）のいずれか１つの構成において、前記回路基板が前記第２貫通穴の周辺にＧＮＤパターンを配され、前記回路基板と前記モータベースが結合されるとき、前記ＧＮＤパターンと前記モータベースが電気的に結合されてもよい。

本発明によれば、遠心ファンの薄型化を図ると共に、回路基板の振動を防止した遠心ファンを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る遠心ファンを示す分解斜視図である。 図１に示す遠心ファンの平面図である。 図２に示す遠心ファンのＢ−Ａ’断面図である。 図３における吹出し口部分の部分拡大図である。 本発明の第１実施形態におけるモータベースと回路基板との結合構造を説明する図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の第２実施形態におけるモータベースと回路基板との結合構造を説明する図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 本発明の第３実施形態におけるモータベースと回路基板との結合構造を説明する図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。 従来の遠心ファンを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

＜第１実施形態＞
（遠心ファン１の基本構造について）
まず、図１を参照しつつ、各部材の概要について説明する。上ケーシング３の上面側には複数の凹部３ａ（肉盗み部分）が形成されている。上ケーシング３と下ケーシング４の結合は、上ケーシング３と下ケーシング４の間に支柱７を介装し、支柱７をねじ等の締結材で締結して結合させている。具体的には、支柱７は上ケーシング３と樹脂の一体成形にて形成されており、支柱７に形成した下穴にタッピンねじを締め付けて締結している。なお、締結手段はこれに限定されない。例えば、下ケーシング４側からねじ（またはボルト）を支柱７の貫通穴に挿通し、上ケーシング３側からナットで固定する構成であってももちろんよい。

下ケーシング４は、金属製（例えば、鉄板）のモータベース５と、樹脂製のベースプレート６とから構成されており、両者を重ね合わせて下ケーシング４が形成される。モータ２１は回路基板３０に実装されてモータベース５に形成した凹状の底面５ａに装着される。インペラ８は回路基板３０を覆うように取り付けられるが、詳しくは後述する。ベースプレート６の外周端の４箇所に下方に延在する側部６ａが形成されており、この側部６ａの内側がモータベース５の４辺の外周に当接し、位置決めされる。なお、５ｄ、６ｄは貫通孔である。

ここで、モータベース５の底面５ａには、頂部に第１貫通穴５ｃを有する凸部５ｂが設けられており、回路基板３０には、第１貫通穴５ｃに対応する位置に第２貫通穴３０ｃが設けられている。第１貫通穴５ｃと第２貫通穴３０ｃを介してモータベース５と回路基板３０を互いに結合することにより、回路基板３０は凸部５ｂ上に保持されるが、詳しくは後述する。

次に、遠心ファン１の断面図である図３、及び図３の吹出し口部分の部分拡大図である図４を参照して、さらに詳しく遠心ファン１の基本構造を説明する。なお、図３は、図２に示す遠心ファン１のＢ−Ａ’断面図である。ケーシング２は、図３及び図４に示すように、上ケーシング３と下ケーシング４から構成され、上ケーシング３と下ケーシング４の間にインペラ８を収納している。このインペラ８の回転に伴って吸い込み口３５から吸入された空気は、羽根１０の間を通過して上ケーシング３と下ケーシング４の間に介装された支柱７を除いた側面に形成された吹き出し口３６からケーシング２の外方に向けて排出される。

モータ２１は、モータベース５に形成した凹状の底面５ａに凸部５ｂを介して装着され、モータ２１の下インシュレータ２４ｂに装着された回路基板３０も凹状の底面５ａの中に収納されている。モータ２１はアウターロータ型のブラシレスＤＣモータである。

図４に示すように、金属製の軸受保持部２６の内側には軸受２７、２８が装着され、シャフト１６を回転可能に支持している。軸受保持部２６の外側にはステータ２２が配設されている。ステータ２２はコアを所定枚数、積層してなるステータコア２３と、ステータコア２３の軸方向両側から装着された上インシュレータ２４ａと下インシュレータ２４ｂからなるインシュレータ２４と、インシュレータ２４を介してステータコア２３のティースに巻回されたコイル２５とから構成されている。コアは環状ヨークから径外方に延在する複数のティース（図１参照。図１では６個のティースを例示している）を備えており、このコアを積層させてステータコア２３が構成されている。そして、軸受保持部２６をステータコア２３の中央に形成された開口に嵌合させ、軸受保持部２６の外側にステータ２２が配設される。

ロータ１５は、金属製のシャフト１６と、シャフト１６に装着された金属製のボス部１７と、ボス部１７に装着されたカップ状のロータヨーク１８と、ロータヨーク１８の内側に固着された環状のマグネット１９と、から構成されている。ロータヨーク１８はボス部１７にカシメ固着されている。下インシュレータ２４ｂには回路基板３０が装着されている。

インペラ８は環状のシュラウド９と複数の羽根１０と主板１１から構成されており、羽根１０と主板１１は樹脂の一体成形にて形成されている。羽根１０は主板１１から軸方向に立設し、回転方向に対して後向きに湾曲傾斜した形状を有し、回転方向に対して後向き羽根（いわゆる、ターボ型）である。羽根１０は全て同じ形状で、羽根１０と環状のシュラウド９との結合は超音波溶着にて両者を接合している。

インペラ８の主板１１は、内周側と外周側との間に傾斜面１１ａを有している。つまり、インペラ８の内周側は軸方向上方に位置し、インペラ８の外周側は軸方向下方に位置し、この内周側と外周側との間に傾斜面１１ａを有している。

インペラ８とロータ１５との結合は、以下のとおりである。環状のフランジ２０をロータヨーク１８の外周面に、例えば抵抗溶接にて溶着する。次に主板１１の内周側の下面には一体成形にて形成したピン（図示省略）を有し、このピンをフランジ２０に形成した貫通穴に嵌合させ、ピンの先端を熱で潰して熱カシメすることで両者を結合し、ロータ１５にインペラ８が装着される。

（主板１１の傾斜面１１ａによる薄型化の効果）
回路基板３０には、前述したように、モータ２１を駆動制御するための部品や制御ＩＣなどの電子部品３１が実装されている。このため、限られた空間で回路基板３０に実装された電子部品３１とインペラ８との接触を防止するために、主板１１には傾斜面１１ａが形成されており、この傾斜面１１ａの下面側の位置に電子部品３１の一部が収容されるので、電子部品３１とインペラ８との接触が防止できると共に、軸方向の薄型化が図られる。

（モータベース５と回路基板３０との結合による振動防止の効果）
下ケーシング４のうち、金属製のモータベース５の底面５ａにプレス加工で４箇所の凸部５ｂを形成し、凸部５ｂは第１貫通穴５ｃを有している。回路基板３０の外周４隅に形成した第２貫通穴３０ｃにねじを挿通し、凸部５ｂと螺合させる。少なくとも回路基板３０の下面であって第２貫通穴３０ｃの周辺にはＧＮＤパターン（不図示）が配されており、ＧＮＤパターンはねじ３３を介してモータベース５に電気的に結合されてアースされる。この構成によって、以下に示すような効果を奏することができる。

回路基板３０の外周４隅に形成した第２貫通穴３０ｃにねじ３３を挿通し、モータベース５と接合しているため、回路基板３０の外周縁の振動を防止できる。また、回路基板３０とモータベース５との接合によって剛性が高くなり、固有振動数を高くすることができ、モータ２１の回転によって発生する振動との共振数を高くすることができ、その結果、振動を低減できる。

モータベース５の底面５ａにプレス加工で４箇所の凸部５ｂを形成し回路基板３０を保持、結合しているため、回路基板３０を保持するためのボス等の部材を必要としない。このため、部品点数を削減できる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態は、第１実施形態におけるモータベース５と回路基板３０との結合を次のように構成したものである。その他の構成は、第１実施形態と同様である。図６に示すように、下ケーシング４のうち、樹脂製のベースプレート６において、３箇所に中心方向に延在するアーム６ｂを形成し、各アーム６ｂの先端部にピン６ｃを一体的に形成している。このピン６ｃを回路基板３０の外周４隅に形成した第２貫通穴３０ｃ、及び金属製のモータベース５の底面５ａにプレス加工で形成した凸部５ｂの第１貫通穴５ｃ（ねじ穴又は通常の貫通穴でもよい）に嵌入させる。そして、ピン６ｃの先端を加熱させて熱カシメして、モータベース５と回路基板３０を互いに結合させる。残り１箇所は、第１実施形態と同様、回路基板３０の外周の隅に形成した第２貫通穴３０ｃにねじ３３を挿通し、凸部５ｂと螺合させる。そして、ねじ３３を介してモータベース５にアースされる。

この構成によって、第２実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏することに加え、ねじ３３は１本のため、部品点数を削減できる。また、３箇所を熱カシメにて固定しているため、強固に固定できる。

＜第３実施形態＞
第３実施形態は、第１実施形態におけるモータベース５と回路基板３０との結合を次のように構成したものである。その他の構成は、第１実施形態と略同様である。図７に示すように、下ケーシング４のうち、樹脂製のベースプレート６において、４箇所に中心方向に延在するアーム６ｂを形成し、各アーム６ｂの先端部にピン６ｃを一体的に形成している。このピン６ｃを回路基板３０の外周４隅に形成した第２貫通穴３０ｃ、及び金属製のモータベース５の底面５ａにプレス加工で形成した凸部５ｂの第１貫通穴５ｃ（ねじ穴又は通常の貫通穴でもよい）に嵌入させる。そして、ピン６ｃの先端を加熱させて熱カシメして、モータベース５と回路基板３０を互いに結合させる。回路基板３０の下面であって第２貫通穴３０ｃの周辺にはＧＮＤパターン（不図示）が露出して配されており、モータベース５の底面５ａに形成された凸部５ｂとＧＮＤパターンが直接的に接触し、電気的にも結合する。この接触によってモータベース５にアースされる。接触箇所は少なくとも１箇所あればよい。

この構成によって、第３実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏することに加え、４箇所を熱カシメにて固定しているため、強固に固定できる。さらに、モータベース５の凸部５ｂが回路基板３０のＧＮＤパターンに直接、接触するため、ねじ３３が不要となる結果、部品点数を削減できる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、具体的な実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を行ったものも含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。例えば、ベースプレート６において、第２実施形態では３箇所にアーム６ｂを設けた態様を、第３実施形態では４箇所にアーム６ｂを設けた態様をそれぞれ説明したが、アーム６ｂを１箇所又は２箇所としてもよく、その場合、残る３箇所又は２箇所は、第１実施形態と同様にねじ３３をもってモータベース５の凸部５ｂの第１貫通穴５ｃと回路基板３０の第２貫通穴３０ｃとを螺合することができる。換言すれば、少なくとも１組の第１貫通穴５ｃと第２貫通穴３０ｃにアーム６ｂのピン６ｃを嵌入してもよく、また複数組の第１貫通穴５ｃと第２貫通穴３０ｃにアーム６ｂのピン６ｃを嵌入してもよい。

１…遠心ファン、２…ケーシング、３…上ケーシング、３ａ…凹部（上ケーシング３の）、３ｂ…外周端の下面（上ケーシング３の）、３ｃ…隙間（上ケーシング３の）、４…下ケーシング、５…モータベース、５ａ…凹状の底面（モータベース５の）、５ｂ…凸部、５ｃ…第１貫通穴（凸部５ｂの）、６…ベースプレート、６ａ…側部（ベースプレート６の）、６ｂ…アーム（ベースプレート６の）、６ｃ…ピン、７…支柱、８…インペラ、９…シュラウド、１０…羽根、１１…主板、１１ａ…傾斜面（主板１１の）、１５…ロータ、１６…シャフト、１７…ボス部、１８…ロータヨーク、１９…マグネット、２０…環状のフランジ、２１…モータ、２２…ステータ、２３…ステータコア、２４…インシュレータ、２４ａ…上インシュレータ、２４ｂ…下インシュレータ、２５…コイル、２６…軸受保持部、２７，２８…軸受、３０…回路基板、３０ｃ…第２貫通穴（回路基板３０の）、３１…電子部品、３５…吸込み口、３６…吹出し口

Claims (3)

1. 遠心ファンであって、
   ケーシングと、
   前記ケーシング内に配設され、環状のシュラウドと、複数の羽根と、主板とを有するインペラであって、前記主板が、内周側が軸方向上方に、外周側が軸方向下方にそれぞれ位置するように、前記内周側と前記外周側との間に傾斜面を有する前記インペラと、
   実装された電子部品が前記傾斜面の下面側に形成された空間に位置するように前記インペラの下方に設けられた回路基板と、
   底面に複数の凸部を有し、前記複数の凸部上に前記回路基板を保持するモータベースと、を備え、
   さらに、中心方向に延在し、先端にピンを一体的に設けた少なくとも１つのアームを有する環状のベースプレートを備え、
   前記複数の凸部が第１貫通穴をそれぞれ有し、
   前記回路基板が前記複数の第１貫通穴に対応する複数の第２貫通穴を有し、
   少なくとも１組の前記第１貫通穴と前記第２貫通穴に前記ピンを嵌入することによって、前記モータベースと前記回路基板が互いに結合されることを特徴とする遠心ファン。
2. 前記少なくとも１つのアームが複数のアームから構成され、
   前記少なくとも１組の前記第１貫通穴と前記第２貫通穴が複数組の前記第１貫通穴と前記第２貫通穴から構成されることを特徴とする請求項１に記載の遠心ファン。
3. 前記回路基板が前記第２貫通穴の周辺にＧＮＤパターンを配され、前記回路基板と前記モータベースが結合されるとき、前記ＧＮＤパターンと前記モータベースが電気的に結合されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の遠心ファン。

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