JP6560655B2 - 送風機 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＨＶＡＣ（暖房、換気及び空調：Heating, Ventilation, and Air Conditioning）機器などに用いられる送風機に関する。

空気流を発生させるインペラをモータにより回転駆動する空調装置には、ブラシ付きモータが用いられていたが、近年ブラシレスモータが用いられるようになっている。ＨＶＡＣ用のブロワモータは、出力が高く、モータ効率を高めるために発熱対策をする必要がある。

ブラシ付きＤＣモータの場合、モータ部とモータ基板が別体で組み付けられるため、クーリングチャネルと呼ばれる排気口からインペラにより送風される風の一部が流れ込みその風がモータ全体にあたるようにして冷却することができた。

しかしながら、ブラシレスモータはモータ部とモータ駆動回路を備えたモータ基板が一体に組み付けられる構造のため、モータ部だけを冷却することができない。
そこで、モータ制御装置で発生する熱をヒートシンクによる送風空気へ放熱するとともにモータ冷却用の空気やヨークの放熱する空調装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００８−２０７６４５号公報

上述した特許文献１の構成では、モータ制御装置の冷却を送風空気やモータ側のヨークに拡散させることでヒートシンクの放熱フィンを小型化することができるが、モータ自体の冷却が不十分となる。

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、インペラの回転により発生する送風の一部を送風通路を通じてブラシレスモータの高発熱源であるモータコイルに直接送風して循環させることで効率良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。
回転子軸に組み付けられた回転子の直上に同軸に組み付けられたインペラを収容するブロワケースと、モータを駆動制御する駆動回路が設けられたモータ基板が組み付けられるモータケースが前記回転子軸を回転可能に支持するフランジ部を挟み込んで一体に組み付けられた送風機であって、前記フランジ部の一部に前記ブロワケース側に開口する送風口が設けられ、前記モータケースに組み付けられたモータ基板と前記フランジ部との間に前記送風口と連通する送風通路が形成され当該送風通路には、前記モータ基板に搭載され前記フランジ部の開口よりブロワケース側に露出する熱交換器が設けられており、前記モータを起動して前記インペラの回転による送風の一部を前記送風口より取り込んで前記熱交換器が設けられた前記送風通路を通じて固定子コアの極歯に巻かれたモータコイルへ直接送風して前記インペラ側に循環させて放熱することを特徴とする。

上記構成によれば、モータを起動するとフランジ部の一部にブロワケース側に開口する送風口よりインペラの送風の一部を取り込んで送風通路（クーリングチャネル）を通じて固定子コアの極歯に巻かれたモータコイルへ直接送風して冷却し、インペラ側に循環させて放熱することができる。
よって、インペラの回転により発生する送風の一部をフランジ部とモータケースとの間に形成される送風通路を通じて循環させることで、ブラシレスモータの高発熱源であるモータコイルを効率良く冷却することができる。
また、送風通路には、モータ基板に搭載されフランジ部の開口よりブロワケース側に露出する熱交換器が設けられているので、モータ基板に設けられる電子部品からの発熱を放熱する熱交換器を効率良く冷却して機能を維持することができ、熱交換器の熱容量を減少させて小型化することもできる。

前記送風通路は、前記モータコイルへの送風を回転子ヨークの天面に形成された貫通孔を通じてインペラ側に連なるようになっていると、インペラの回転より回転子ヨーク天面側の空間部が負圧になることから、インペラが回転する限り貫通孔を通じて送風の一部がモータの内部を循環することで効率良く排熱することができる。

前記回転子軸に一体に組み付けられた回転子ヨークは、対向配置された前記インペラの内径側収納空間に軸方向に重なり合って同軸に組み付けられていると、回転子軸に同軸に組み付けられるインペラと回転子ヨークの軸方向の組み付け高さを抑えて送風機を小型化することができる。

上述した送風機を用いれば、インペラの回転により発生する送風の一部を送風通路を通じてブラシレスモータの高発熱源であるモータコイルに直接送風して循環させることで効率良く冷却することができる。

送風機の平面図である。 図１の送風機の矢印Ａ−Ａ方向断面図である。 図１からインペラを取り外した状態の平面図、右側面図及び底面図である。

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。モータ４は、ＤＣブラシレスモータが用いられ、本実施例ではアウターロータ型モータが用いられる。尚、インナーロータ型モータであってもよい。

図２に示すように、送風機１は、インペラ２を収容するブロワケース３と、モータ４を支持するモータケース５がフランジ部６を介して一体に組み付けられている。インペラ２は、回転子軸７に組み付けられた回転子８を有するモータ４の直上に同軸に組み付けられている。送風機１は、モータ４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インペラ２の外周方向から圧縮空気を送風するようになっている（図１参照）。

図２において、モータケース５には、モータ基板１０が組み付けられている。モータ基板１０には、モータ４を駆動制御する駆動回路が設けられている。モータ基板１０には、基板に搭載された電子部品（例えばＦＥＴ等）や回路部品などから生じた発熱を放熱するためのラジエータ（熱交換器）１１が設けられている。ラジエータ１１は、フランジ部６に設けられた開口部６ｃより露出形成されている（図３Ａ参照）。また、モータ基板１０にはモータコイル１４ｃから引き出されたコイルリード１２が接続されている。また、モータ基板１０には給電端子１３が接続されている。モータケース５がフランジ部６側に組み付けられて給電端子１３の一部が接続可能に露出したコネクタ６ａが形成されている。

次にモータ４の構成について図２を参照して説明する。先ず固定子１４の構成について説明する。フランジ部６には、筒状のハウジング１５がねじ止めされて一体に組み付けられている。ハウジング１５の筒孔には一対の軸受部１６ａ，１６ｂが設けられている。一対の軸受部１６ａ，１６ｂにより回転子軸７の一端側が回転可能に軸支されている。また、ハウジング１５の外周面には、固定子コア１４ａが組み付けられている。固定子コア１４ａは、環状のコアバック部から径方向外側に放射状に極歯１４ｂが複数突設されている。各極歯１４ｂにはモータコイル１４ｃが巻かれている。

次に回転子８の構成について図２を参照して説明する。回転子軸７にはカップ状に形成された回転子ヨーク１７が圧入、焼嵌め、接着等によって一体に組み付けられている。回転子軸７の一端は、モータ基板１０を貫通してモータケース５により抜け止め支持されている。回転子ヨーク１７は、回転子軸７の他端に一体に組み付けられたインペラ２の内径側収納空間２ａに軸方向に重なり合って組み付けられている。これにより、回転子軸７に同軸に組み付けられるインペラ２と回転子ヨーク１７の軸方向の組み付け高さを抑えて送風機１を小型化することができる。

回転子ヨーク１７の内周面には環状の回転子磁極１７ａが設けられている。回転子ヨーク１７は、回転子磁極１７ａが固定子コア１４ａの極歯１４ｂの先端面（磁束作用面）と対向配置されるように、回転子軸７に組み付けられている。図３Ａに示すように、回転子ヨーク１７の天面部には、複数の貫通孔１７ｂが設けられている。この貫通孔１７ｂは、後述するようにモータコイル１４ｃからインペラ２へ循環する送風通路１８（クーリングチャネル）を形成する。

図３Ａ〜Ｃに示すようにフランジ部６の外周側にブロワケース３側に開口する送風口６ｂが設けられている。図３Ｂ，Ｃに示すようにフランジ部６とモータケース５はねじ５ａによりねじ止めされて一体に組み付けられている。図２に示すように、フランジ部６とモータケース５が一体に組み付けられるとこれらの間には収納空間が形成される。この収納空間が、送風口６ｂとモータ４とを連通する送風通路１８となる。インペラ２が回転すると、図２の太線矢印に示すように、送風の一部が送風口６ｂより取り込まれて送風通路１８を通過して固定子コア１４ａの極歯１４ｂに巻かれたモータコイル１４ｃへ直接送風し、回転子ヨーク１７の貫通孔１７ｂを通過してインペラ２側に循環させて放熱する。インペラ２１の回転より回転子ヨーク１７天面側の空間部が負圧になることから、インペラ２が回転する限り貫通孔１７ｂを通じて送風の一部がモータ４の内部を循環することで効率良く排熱することができる。

また、図２に示すように、送風通路１８には、モータ基板１０に搭載されフランジ部６の開口部６ｃよりブロワケース３側に露出するラジエータ１１が設けられている。これにより、モータ基板１０に設けられる電子部品（例えばＦＥＴ等の高発熱素子）からの発熱を放熱するラジエータ１１を効率良く冷却して冷却機能を高めることができる。よって、ラジエータ１１の熱容量を減少させて例えば２０％程度小型化することができた。

図２に示すようにモータ４が起動しインペラ２が回転するとブロワケース３の軸方向一端面から空気を吸い込んでインペラ２の外周側から圧縮空気を送風する。このとき、送風口６ｂを通じて圧縮空気の一部が送風通路１８内に導入され、送風通路１８の途中に存在するラジエータ１１を冷却し、モータコイル１４ｃを冷却し、回転子ヨーク１７の天面部の貫通孔１７ｂを通過してインペラ２の軸中心側に排気される。これにより、ブロワケース３の軸方向に吸込まれた空気と混ざり合ってインペラ２の外周側から圧縮されて送風され放熱される。

上記構成によれば、モータ４を起動するとフランジ部６の一部にブロワケース３側に開口する送風口６ｂよりインペラ２の送風の一部を取り込んで送風通路１８（クーリングチャネル）を通じて固定子コア１４ａの極歯１４ｂに巻かれたモータコイル１４ｃへ直接送風して冷却し、インペラ２側に循環させて放熱することができる。実験によれば、モータ４を定格負荷で運転し、クーリングチャネルを使用しないインペラのみの運転時に比べて約２５℃の冷却効果が確認された。
よって、インペラ２の回転により発生する送風の一部をフランジ部６とモータケース５との間に形成される送風通路１８（クーリングチャネル）を通じて循環させることで、ブラシレスモータの高発熱源であるモータコイル１４ｃ、更にはラジエータ１１を効率良く冷却することができる。

上記実施例は、アウターロータ型のモータを用いて説明したが、ステータヨークの通気性が確保できる構造であれば、インナーロータ型のモータであっても適用することができる。

１ 送風機 ２ インペラ ２ａ 内径側収納空間 ３ ブロワケース ４ モータ ５ モータケース ５ａ ねじ ６ フランジ部 ６ａ コネクタ ６ｂ 送風口 ６ｃ 開口部 ７ 回転子軸 ８ 回転子 １０ モータ基板 １１ ラジエータ（熱交換器） １２ コイルリード １３ 給電端子 １４ 固定子 １４ａ 固定子コア １４ｂ 極歯 １４ｃ モータコイル １５ ハウジング １６ａ，１６ｂ 軸受部 １７ 回転子ヨーク １７ａ 回転子磁極 １７ｂ 貫通孔 １８ 送風通路（クーリングチャネル）

Claims (3)

1. 回転子軸に組み付けられた回転子の直上に同軸に組み付けられたインペラを収容するブロワケースと、モータを駆動制御する駆動回路が設けられたモータ基板が組み付けられるモータケースが前記回転子軸を回転可能に支持するフランジ部を挟み込んで一体に組み付けられた送風機であって、
   前記フランジ部の一部に前記ブロワケース側に開口する送風口が設けられ、前記モータケースに組み付けられたモータ基板と前記フランジ部との間に前記送風口と連通する送風通路が形成され当該送風通路には、前記モータ基板に搭載され前記フランジ部の開口よりブロワケース側に露出する熱交換器が設けられており、前記モータを起動して前記インペラの回転による送風の一部を前記送風口より取り込んで前記熱交換器が設けられた前記送風通路を通じて固定子コアの極歯に巻かれたモータコイルへ直接送風して前記インペラ側に循環させて放熱することを特徴とする送風機。
2. 前記モータコイルへ送風された送風通路は回転子ヨークの天面に形成された貫通孔を通じて前記インペラ側に循環させる請求項１記載の送風機。
3. 前記回転子軸に一体に組み付けられた回転子ヨークは、対向配置された前記インペラの内径側収納空間に軸方向に重なり合って同軸に組み付けられている請求項１又は請求項２記載の送風機。