JP7043338B2 - 遠心ファン - Google Patents

Description

本発明は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１６に示す特許文献１に記載された技術では、吸い込み口３３から導入された空気は、羽根車３０の羽根５１の間を通過し、羽根車３０の径外方に向けて吹き出され、羽根車３０の側方にあるケーシングの吹き出し口１９から排出される。ケーシングは樹脂製の上ケーシング１１と金属製の下ケーシング２１とが、平面視で四隅に位置するねじ１４を用いて互いに組み付けられている。上ケーシング１１と下ケーシング２１とは、ねじ１４が配される部分で支柱を挟むようにして互いに組み付けられている。吹き出し口１９は、ねじ１４を用いた上ケーシング１１と下ケーシング２１との締結部分を除いたケーシング１０の側部であって、上ケーシング１１と下ケーシング２１との間に設けられている。下ケーシング２１には、孔部２５が形成され、孔部２５には、モータ６０への給電のためのコネクタ７１が取り付けられている。

しかしながら、図１６に示す特許文献１に記載の遠心ファンは、下ケーシング２１を羽根車３０の主板として機能させているため、羽根５１の下面と下ケーシング２１との間に形成されるギャップ精度が重要となる。この構造では、羽根５１と下ケーシング２１との干渉を防止するために、下ケーシング２１の平面度を高精度にする必要がある。このため、部品の加工コストを低減できない。また、下ケーシング２１が金属板から形成されているため、遠心ファンの軽量化を阻害している。

これに対して、図１７に示す遠心ファンは、ケースがスクロール形状に形成されたハウジング１２と、回転ファン２２を回転させるためのモータを支持するヨーク１４から構成されている。そして、ヨーク１４にはインサート鉄板がインサート成形によってヨーク１４内に一体に形成され、コネクタ部４２もヨーク１４と一体に設けられている（例えば、特許文献２参照）。

図１７に示す特許文献２に記載されたファンモータにおけるヨーク１４において、その材質は明らかではない。しかしながら、特許文献２のファンモータでは、インサート鉄板がインサート成形によってヨーク１４内に一体に形成され、コネクタ部もヨーク１４と一体に設けられた構成であることから、ヨーク１４は樹脂成形で形成されているものと推認できる。

特開２０１４－１６７３０４号公報 特開平１１－２９４８３７号公報

特許文献２に記載されたファンモータにおけるヨーク１４を樹脂成形で形成した場合、ヨーク１４の厚さを薄くすることができず、また、ヨーク１４の厚さを薄くした場合、ヨーク１４の剛性（強度）が低下し、部材の固有振動数が低下して振動の要因となる。このため、ファンの軽量化の要求に対して十分に対応できない。

このような背景において、本発明は、軽量で振動が抑えられた構造の遠心ファンを提供することを目的とする。

本発明は、樹脂製の上ケーシングと樹脂製の下ケーシングの間にインペラ、モータおよび回路基板を収めた構造を有する遠心ファンであって、前記下ケーシングの底面にはリブが形成され、前記下ケーシングは、前記回路基板を前記下ケーシングに固定する第１のピンを備え、前記第１のピンは、前記リブにより補強され、前記リブは、径方向に延在する第１のリブおよび周方向に延在する第２のリブにより構成され、前記第１のリブと前記第２のリブが交差する部分に前記第１のピンが立設され、前記下ケーシングは、前記第１のリブによって補強された環状の突起部を備え、前記環状の突起部に前記インペラの回転軸となるシャフトを回転自在な状態で保持する中空円筒形状の軸受ホルダーが保持されている遠心ファンである。

また、本発明において、前記第１のリブの前記環状の突起部に繋がる部分は、略三角形状を有する態様が挙げられる。また、本発明において、軸に垂直な方向から見て、前記第１のリブの前記略三角形状の部分が前記回路基板と重なる位置にある態様が挙げられる。また、本発明において、前記軸受ホルダーには、ステータコアが固定され、前記ステータコアには、樹脂製のインシュレータが装着され、前記インシュレータは、前記下ケーシングと前記ステータコアの間に配置された前記回路基板および前記下ケーシングを貫通する第２のピンを備えている態様が挙げられる。

また、本発明において、前記第２のピンは、前記第１のピンに対して前記回路基板の軸中心側を貫通し、前記第１のピンは、前記第２のピンに対して前記回路基板の外縁側を貫通している態様が挙げられる。また、本発明において、前記軸受ホルダーには、ステータコアが固定され、前記ステータコアには、樹脂製のインシュレータが装着され、前記インシュレータは、先端に凹部が設けられ、前記下ケーシングの方向に延在した延在部を備え、前記延在部の前記先端は前記回路基板における前記第１のピンが貫通した部分を挟む部分に接触している態様が挙げられる。

また、本発明において、前記インシュレータは、前記下ケーシングの方向に延在する円筒部を備え、前記円筒部には、前記第１のリブが入り込むスリットが形成されている態様が挙げられる。また、本発明において、前記回路基板には、前記モータのコイルの巻き線の端末が挿入されるコイル端末挿入孔が設けられ、前記下ケーシングの前記コイル端末挿入孔の部分には、貫通孔が設けられ、前記コイルの前記端末は、前記貫通孔の内部で前記回路基板に半田で接続されている態様が挙げられる。

また、本発明において、前記下ケーシングは、当該下ケーシングの一部であるコネクタハウジングを備える態様が挙げられる。また、本発明において、前記上ケーシングは、前記下ケーシングの方向に延在する支柱を備え、前記支柱の先端は、前記下ケーシングに設けた貫通孔に貫通した状態で前記下ケーシングに溶着されている態様が挙げられる。

本発明によれば、軽量で振動が抑えられた構造の遠心ファンが得られる。

実施形態の分解断面斜視図である。 実施形態の底面側から見た斜視図である。 実施形態の遠心ファンの断面図（コイル端末の接合の逃げ部の箇所の断面図）である。 実施形態の遠心ファンの断面図（樹脂ピンの箇所の断面図）である。 実施形態におけるステータコアにインシュレータを装着した状態を下側インシュレータ側から見た斜視図である。 実施形態におけるステータ構造体を下ケーシングに取り付けた状態を示す部分拡大図である。 ステータコアを下ケーシングに取り付けた状態を示す部分拡大図である。 実施形態の分解断面斜視図である。 実施形態の底面側から見た斜視図である。 実施形態の遠心ファンの断面図（コイル端末の接合の逃げ部の箇所の断面図）である。 実施形態の遠心ファンの断面図（樹脂ピンの箇所の断面図）である。 実施形態におけるステータコアにインシュレータを装着した状態を下側インシュレータ側から見た斜視図である。 実施形態におけるステータ構造体を下ケーシングに取り付けた状態を示す部分拡大図である。 実施形態の底面側から見た斜視図である。 実施形態の遠心ファンの断面図（コイル端末の接合の逃げ部の箇所の断面図）（Ａ）と断面図（樹脂ピンの箇所の断面図）（Ｂ）である。 従来（特許文献１）の遠心ファンを示す断面図である。 他の従来（特許文献２）のファンを示す分解斜視図である。

１．第１の実施形態
（構成）
図１には、実施形態の遠心ファン１００が示されている。遠心ファン１００のケーシングは上ケーシング１１０と下ケーシング１４０から構成されている。上ケーシング１１０と下ケーシング１４０の間にモータ１３０によって駆動され回転するインペラ１２０が収納されている。インペラ１２０の回転に伴って吸込口１１１から吸入された空気はインペラ１２０の羽根１２３の間を通過して上ケーシング１１０と下ケーシング１４０の間に介装された支柱１１４を除いた側面に形成された吹出口１８１（図２，３，４参照）からケーシングの外方に向けて排出される。

上ケーシング１１０は、樹脂（ＰＢＴ樹脂（ガラス繊維で強化されたものも含む））のモールド成形品であり、中央には、空気の吸込口１１１が設けられている。上ケーシング１１０の上面側には複数のリブ１１６が同心及び放射状に形成されている。リブ１１６の間には凹部（肉盗み部分）１０３が形成され、強度を確保すると共に軽量化が図られている。上ケーシング１１０の側面の４か所には、フランジ部１１３で補強された支柱１１４が上ケーシング１１０と一体に形成されている。支柱１１４の下部（下ケーシング１４０の側）先端には、下ケーシング１４０との結合に利用される突起部１１５が設けられている。

インペラ１２０は、環状のシュラウド１２１と、環状の主板１２２と、シュラウド１２１と環状の主板１２２の間に配置された複数の羽根１２３とから構成されている。羽根１２３は全て同じ形状の後向き羽根で周方向に均等配置されている。本実施例では、樹脂成形で環状のシュラウド１２１と羽根１２３を一体成形し、真鍮からなる中空のブッシュ１２４（図１参照）をインサート成形で主板１２２を一体成形した後、羽根１２３の下面に主板１２２を超音波溶着して接合している。

図１に示すように、ブッシュ１２４の中心（インペラ１２０の回転中心）には、金属製のシャフト１７３が固定されている。シャフト１７３は、玉軸受１７１，１７２（図３，４参照）により後述する軸受ホルダー１４５に回転自在な状態で保持されている。

なお、インペラ１２０の他の構成として、環状のシュラウド１２１と羽根１２３を一体成形した後、主板１２２を樹脂の２色成形にて一体に形成した構成（この時、ブッシュ１２４をインサート成形）が挙げられる。またインペラ１２０の他の構成として、主板１２２と羽根１２３を一体成形（この時、ブッシュ１２４をインサート成形）した後、羽根１２３の上面にシュラウド１２１を超音波溶着して接合した構成等であってもよい。

インペラ１２０の内側には、周方向に沿って交互に異なる極性に着磁された環状のロータマグネット１２７が固定されている。ロータマグネット１２７は、後述するステータコア１５１の突極（極歯）１５１ａ（図５，６，７参照）の外周面に隙間を有して対向する位置に配置されている。

シュラウド１２１の内周縁は吸込口１２５を構成し、その内周縁には軸方向に立設する環状突起部１２６が設けられている。図３に示すように、インペラ１２０の上部に設けられた環状突起部１２６が上ケーシング１１０の下面に形成された環状の凹部１１７の中に微小の隙間を隔てて収容されることでラビリンスシールが形成されている。このラビリンスシールにより、吹出口１８１から吹き出された空気の一部が、上ケーシング１１０下面とシュラウド１２１の上面との間に形成された隙間を通って吸込口１１１に逆流することを抑制している。

モータ１３０はアウターロータ型のブラシレスＤＣモータである。モータ１３０と下ケーシング１４０との間には、両面配線で電子部品は片面実装である回路基板１３２が配置されている。回路基板１３２には、モータ１３０の駆動に必要な電子回路やセンサ回路等が搭載されている。

回路基板１３２には、モータ１３０のステータコア１５１に巻回されたコイル１９３（図３参照）の端末１９３ａが接続されるスルーホールであるコイル端末挿入孔１３３が設けられている。また回路基板１３２には、下ケーシング１４０の樹脂ピン１４９が貫通する下ピン挿入孔１３４が設けられている。また、回路基板１３２には、コネクタピン１６２（図３参照）が接続されるスルーホールも設けられている。

回路基板１３２は、下ケーシング１４０に立設された樹脂ピン１４９（図４参照）により下ケーシング１４０の凹部１４１に固定されている。なお、モータ１３０と回路基板１３２を一体化させ、この一体化したものを下ケーシング１４０の凹部１４１に固定する構造も可能である。

下ケーシング１４０は、合成樹脂（ＰＢＴ樹脂で、ＰＢＴのＧＦ強化も含む）の成形により形成され、中央には円形の凹部１４１とその外周側に段部１４４が形成されている。凹部１４１の中央には金属製の軸受ホルダー１４５が、立設された状態で下ケーシング１４０に一体成形（インサート成形）されている。すなわち、軸受ホルダー１４５がインサート成形された状態で、下ケーシング１４０が成形されている。後述するように、軸受ホルダー１４５にモータ１３０のステータコア１５１が固定されている。

軸受ホルダー１４５の内側には、シャフト１７３を回転自在な状態で保持するための一対の玉軸受１７１，１７２が嵌着されている。なお、図１の符号１７４は、玉軸受１７２を固定するＥリングである。軸受ホルダー１４５の下端は、下ケーシング１４０の下面に開口１５０（図２，４参照）を形成している。

下ケーシング１４０において、凹部１４１の中央に軸方向に立設して形成された軸受ホルダー１４５の根元側の外周面には、下ケーシング１４０と一体成形された環状（筒状）の突起部１４６が形成されている。軸受ホルダー１４５は、環状の突起部１４６によって周囲から補強される形で下ケーシング１４０に一体化され保持されている。

下ケーシング１４０の凹部１４１の底面には、環状の突起部１４６の外周面から凹部１４１の最外周縁に延在する放射状のリブ１４７が複数条（この例では１２条）形成され、更に放射状のリブ１４７の間を結合する同心状のリブ１４８が複数条（この例では４条）形成されている。リブ１４７，１４８によって樹脂製の下ケーシング１４０が補強され、下ケーシング１４０の剛性が確保されている。なお、放射状のリブ１４７は外周側ほど、リブ１４７の間が広くなるため、外周側はリブ１４７の本数を増やす構成にしてもよい。

また、放射状のリブ１４７の根元側（環状の突起部１４６の側）は、環状の突起部１４６の外周面に形成された略三角形状のリブ１４７ａ（図３，６参照）に繋がっている。この三角形状のリブ１４７ａにより、下ケーシング１４０と環状の突起部１４６の一体構造の剛性が確保され、更に環状の突起部１４６によって支えられる軸受ホルダー１４５の下ケーシング１４０への固定構造（一体構造）の剛性が確保されている。

また、下ケーシング１４０の段部１４４には、インペラ１２０の主板１２２の外周側が、接触しない状態で収納される。三角形状のリブ１４７ａの形状のバリエーションとしては、軸方向に突出し、環状の突起部１４６を外側から支え補強する形状を採用することができる。具体的な形状としては、三角形状の他に、四角形状、円や楕円を４等分した形状、これらの中の複数を組み合わせた形状を採用できる。

下ケーシング１４０の凹部１４１の底面には、下ケーシング１４０と一体成形にて成形された複数の樹脂ピン１４９が立設されている（図１、図４参照）。樹脂ピン１４９は、軸方向に延在し、回路基板１３２を下ケーシング１４０に固定するために利用される。樹脂ピン１４９は、放射状のリブ１４７と最も外側および最も内側の同心状のリブ１４８が交差する部分に設けられている。この内側および外側の同心状の位置に設けられた樹脂ピン１４９によって、回路基板１３２がその内周側と外周側において下ケーシング１４０に固定される。樹脂ピン１４９の数は、なるべく多い方が良いが、１つ周方向においてバランスを考慮した位置で４個以上とすることが好ましい。

回路基板１３２のコイル端末挿入孔１３３に対応する下ケーシング１４０の部分には、コイル１９３の端末１９３ａ（図３参照）の回路基板１３２への半田接続を行うための貫通孔１３６（図２，３参照）が設けられている。この貫通孔１３６が設けられていることで、回路基板１３２を下ケーシング１４０の凹部１４１底面に設置した状態で、コイル１９３の端末１９３ａを上方（露出面側）からコイル端末挿入孔１３３（図１、３参照）に挿入し、下ケーシング１４０の裏面側（図２の視点の側）から端末１９３ａの回路基板１３２への半田接続の作業が行える。図２，３の符号１３７は、端末１９３ａの回路基板１３２への半田接続部である。

図３に示すように、下ケーシング１４０を成形する際、同時にコネクタハウジング１６１が樹脂の一体成形にて形成されている。コネクタハウジング１６１の内側には、コネクタピン１６２がコネクタハウジング１６１に圧入されることで装着されている。コネクタハウジング１６１の後側（背面側）は、保護用のカバー１６３が装着され、コネクタピン１６２の露出が防止されている。

図３，４に示すように、軸受ホルダー１４５の外周にはステータコア１５１が固定されて配設されている。ステータコア１５１は、所定形状の鋼板を複数枚、積層して構成された構造で、中央に開口が形成され、そこに軸受ホルダー１４５が嵌合されている。ステータコア１５１の軸方向両側から樹脂製の上側インシュレータ１９１および下側インシュレータ１９２が装着されている。ステータコア１５１は、周方向に沿って径外側の方向に延在する複数の突極１５１ａ（図５，６参照）を備え、この複数の突極１５１ａには、上側インシュレータ１９１および下側インシュレータ１９２を介してコイル（ステータコイル）１９３が巻回されている。なお、図５，６には、コイル１９３が巻回されていない状態が示されている。

図５に示すように、下側インシュレータ１９２はその中央に軸方向に延在する円筒部１９５を有している。円筒部１９５には、周方向にスリット（切欠）１９５ａが複数（この例では６カ所）形成されている。このスリット１９５ａは隣接する突極１５１ａの間に形成されたスロット１５２の中央と軸中心を結ぶ線上に形成されている。このスリット１９５ａのそれぞれには、下ケーシング１４０の突起部１４６の外周面に形成された三角形状のリブ１４７ａが挿入される（図６参照）。三角形状のリブ１４７ａは、放射状のリブ１４７の根元の部分であり、三角形状のリブ１４７ａから径外側の方向に延在した部分が放射状のリブ１４７である。スリット１９５ａへのリブ１４７ａの挿入はステータコア１５１の位置決めも兼ねている。

軸に垂直な方向から見て、三角形状のリブ１４７ａはスロット１５２の中央に位置するため、コイル１９３（図３，４参照、図５，６では記載されていない）との干渉（接触）を回避してリブ１４７ａの寸法を大きくできる。この結果、下ケーシング１４０の剛性および下ケーシング１４０と軸受ホルダー１４５の一体構造の剛性を高くできる。

また、下側インシュレータ１９２には、軸方向に延在した延在部１９６(図５参照)が設けられている。延在部１９６の先端は、二股構造を有し、凹部１９６ａとその両側の突出部１９６ｂを有している。

以下、主に図１を参照し、回路基板１３２とモータ１３０を下ケーシング１４０に固定する作業の手順の一例を説明する。まず、ステータコア１５１に上側インシュレータ１９１と下側インシュレータ１９２を装着し、更にコイル１９３を突極１５１ａに巻回して図５の状態のステータ構造体１７０を得る。

他方で、図示省略した電子部品を取り付けた回路基板１３２を用意する。そして、この回路基板１３２を下ケーシング１４０の凹部１４１の底面に取り付ける。この際、下ピン挿入孔１３４に下ケーシング１４０に立設された樹脂ピン１４９が挿入され、その先端が回路基板１３２の上面から突出する状態とする。そして、回路基板１３２の上面から突出した樹脂ピン１４９の先端を赤外線カシメや熱カシメ等の方法で潰し、回路基板１３２に溶着する。この作業により、ピン溶着部分１４９ａが形成され、回路基板１３２が樹脂ピン１４９により下ケーシング１４０に固定される。また、図３に示すコネクタピン１６２を回路基板１３２の配線パターンと半田で接合させる。

次に、図５の状態を有するステータ構造体１７０を下ケーシング１４０に嵌着する。この作業では、まずコイル端末挿入孔１３３にコイル１９３の端末１９３ａ（図３参照）を差し込み、その先端を貫通孔１３６の内部に突出させる。次いで、ステータコア１５１を下ケーシングに一体成型された軸受ホルダー１４５に嵌着させ固定する。なお、この固定において、接着剤を併用してもよい。

上記のステータ構造体１７０の下ケーシング１４０への装着において、延在部１９６の先端両側の突出部１９６ｂの間にピン溶着部１４９ａが位置するようにし、凹部１９６ａの内側にピン溶着部１４９ａが収容されるようにする。また、一対の突出部１９６ｂがピン溶着部１４９ａを挟む位置で回路基板１３２に当接するようにする。この状態が図６，７に示されている。この状態では、凹部１９６ａがピン溶着部１４９ａの逃げ部となり、一対の突出部１９６ｂの先端が回路基板１３２に当接する。ここで、突出部１９６ｂの先端と回路基板１３２の当接部分を接着剤で固定してもよい。

次に、貫通孔１３６の内部において、コイル端末挿入孔１３３に差し込まれたコイル端末１９３ａの先端を回路基板１３２の配線パターンに半田接続する。こうして、図２，３の半田接続部１３７が形成される。

図１，２に示すように、上ケーシング１１０と下ケーシング１４０の結合は、上ケーシング１１０と下ケーシング１４０の間に支柱１１４を介装して結合させている。具体的には、支柱１１４は上ケーシング１１０の外周部に設けたフランジ部１１３に形成されており、樹脂（ＰＢＴ樹脂で、ＰＢＴのＧＦ強化も含む）の成形により、上ケーシング１１０と一体成形で形成され、支柱１１４の先端部に突起部１１５が形成されている。この突起部１１５を下ケーシング１４０のフランジ１４２に形成した貫通孔１４３に挿通し、貫通孔１４３から突出した突起部１１５の先端部１１５ａ（図２参照）を溶着（例えば、超音波溶着、振動溶着、レーザ溶着、等）や熱カシメ等することで、支柱１１４と下ケーシング１４０とが接合されている。

（優位性）
下ケーシング１４０を樹脂製にすることで軽量化することができ、凹部１４１の底面に成形した複数のリブ（放射状のリブ１４７と同心状のリブ１４８）によって厚さを薄くすることによる剛性の低下を防止できる。さらに、環状の突起部１４６の外周面に形成した三角形状のリブ１４７ａによりシャフト１７３の軸受け構造の剛性を確保できる。

また、回路基板１３２が下ケーシング１４０から突出した樹脂ピン１４９によって下ケーシングに固定される。この構造では、下ケーシング１４０と回路基板１３２とが一体化され、下ケーシング１４０が回路基板１３２によって補強される。このため、下ケーシング１４０に係る構造は、軽量でありながら剛性が高く、振動が発生し難い。

特に、樹脂ピン１４９を用いた回路基板１３２の下ケーシング１４０への結合が、回路基板１３２の同心状の２つの環状の部分で行われているので、下ケーシング１４０への回路基板１３２の結合が強固に行われる。

特に、樹脂ピン１４９は、下ケーシング１４０を補強する放射状のリブ１４７と同心状のリブ１４８の交点に形成されている。このリブの交点の部分は、強度の高い部分であるので、この交点の部分に樹脂ピン１４９を立設し、樹脂ピン１４９により上記リブの交点の付近に回路基板１３２を押さえつけて固定することで、下ケーシング１４０と回路基板１３２の結合強度を高くでき、また両者を一体化した構造の剛性を高くできる。このため、軽量化を図りつつ振動が発生し難い構造が得られる。

また、下ケーシング１４０と支柱１１４との結合作業は自動化が容易であり、製造コストを抑えることができる。また、下ケーシング１４０を樹脂製にすることで、電子部品を実装した回路基板１３２と下ケーシング１４０の間に絶縁シートを配置する必要がなく、部品点数を削減できる。また、下ケーシング１４０の最外周縁は、吹出口１８１を形成する箇所となるが、下ケーシング１４０が樹脂製のため、吹出口１８１を形成する箇所の形状の自由度を高くすることができ、吹出口１８１からの空気の風向を制御することが容易となる。この結果、空気の吹き出しに起因する騒音を低減することができる。

回路基板１３２の中央には円形の開口１３５（図１，図６参照）が形成されている。この開口１３５が突起部１４６（図３，４参照）の外周面に形成された三角形状のリブ１４７ａの逃げの空間となり、リブ１４７ａが回路基板１３２と接触するのを回避している。

（むすび）
遠心ファン１００（図１）は、樹脂製の上ケーシング１１０と樹脂製の下ケーシング１４０の間にインペラ１２０、モータ１３０および回路基板１３２を収めた構造を有し、下ケーシング１４０の凹部１４１の底面には補強用の放射状のリブ１４７，同心状のリブ１４８が形成され、これらリブの部分に樹脂ピン１４９が立設され、回路基板１３２は樹脂ピン１４９により下ケーシング１４０に固定されている。

この構造によれば、樹脂を用い、また放射状のリブ１４７および同心状のリブ１４８によって補強された構造とすることで、下ケーシング１４０を軽量化できる。特に、リブによって剛性が確保された樹脂ピン１４９によって回路基板１３２と下ケーシング１４０が一体化される。そのため、樹脂製の下ケーシング１４０の厚みを大きくしなくても下ケーシング１４０の剛性を高くでき、低振動の遠心ファン１００が得られる。

また、樹脂ピン１４９は、放射状のリブ１４７と同心状のリブ１４８が交差する部分に立設されている。放射状のリブ１４７と同心状のリブ１４８が交差する部分は、剛性の高い部分であり、そこに樹脂ピン１４９を立設させることで、樹脂ピン１４９自体の剛性を高くできる。このため、樹脂ピン１４９による下ケーシング１４０と回路基板１３２の一体構造の剛性を高くでき、振動し難い構造が得られる。

下ケーシング１４０は、放射状のリブ１４７によって補強された環状の突起部１４６を備え、環状の突起部１４６にインペラ１２０の回転軸となるシャフト１７３を回転自在な状態で保持する中空円筒形状の軸受ホルダー１４５が一体成形により保持されている。この構造によれば、軸受ホルダー１４５が振動し難い構造となるので、インペラ１２０の回転に伴う振動の発生が抑えられた遠心ファン１００が得られる。

軸受ホルダー１４５には、ステータコア１５１（図３，４）が固定され、ステータコア１５１には、樹脂製の下側インシュレータ１９２が装着され、下側インシュレータ１９２は、下ケーシング１４０の方向に延在する円筒部１９５（図３，４，５，６）を備え、円筒部１９５には、放射状のリブ１４７（図１）の環状の突起部１４６につながる三角形状のリブ１４７ａが入り込むスリット１９５ａ（図５）が形成されている。

この構造によれば、三角形状のリブ１４７ａとスリット１９５ａをステータ構造体１７０（図５）の下ケーシング１４０に対する位置決め機構に利用することができ、組立が行い易い構造となる。また、三角形状のリブ１４７ａの寸法を大きくできるので、三角形状のリブ１４７ａによる環状の突起部１４６の補強が確実に行われる。

下側インシュレータ１９２は、先端に凹部１９６ａ（図５）が設けられ、下ケーシング１４０の方向に延在した延在部１９６を備えている。延在部１９６の先端には、凹部１９６ａの両側で軸方向に突出する一対の突出部１９６ｂが設けられている。図７に示すように、一対の突出部１９６ｂは、回路基板１３２の樹脂ピン１４９が貫通した部分を周方向で挟んだ位置で、回路基板１３２に接触している。

図７の視点で見て、樹脂ピン１４９の回路基板１３２への溶着部１４９ａ（図４，６，７）を周方向で挟む部分の裏面側には、同心状のリブ１４８が存在している。この周方向で挟む部分に二股構造の突出部１９６ｂの先端が当接することで、一対の突出部１９６ｂと同心状のリブ１４８との間に回路基板１３２が挟まれた状態となり、下ケーシング１４０への回路基板１３２の密着性がより高くなる。

回路基板１３２は平板状であり、支持構造によっては振動する可能性がある。突出部１９６ｂと同心状のリブ１４８との間に回路基板１３２を挟む構造は、複数の点で回路基板が同心状のリブ１４８に押さえつけられるので、回路基板１３２が振動し難い構造が得られる。

回路基板１３２には、モータ１３０（図１）のコイル１９３の端末１９３ａ（図３）が挿入されるコイル端末挿入孔１３３（図１，３）が設けられている。下ケーシング１４０のコイル端末挿入孔１３３に対応する部分には、貫通孔１３６（図３）が設けられている。コイル１９３の端末１９３ａは、貫通孔１３６の内部で回路基板１３２に半田で接続され、半田接続部１３７（図２，３）が形成されている。

この構造では、下ケーシング１４０の裏面側から貫通孔１３６を介して、回路基板１３２を貫通した端末１９３ａの回路基板１３２への半田付けが行われる。遠心ファン１００に用いられるコイル１９３の巻き線は細く、扱いに注意が必要であるが、上記の構造では、半田接続部１３７に係る作業の作業性が高く、また確実な作業ができる優位性がある。

２．第２の実施形態
（構成）
図８には、実施形態の遠心ファン２００が示されている。図９には、遠心ファン２００の斜視図が、図１０および図１１には、遠心ファン２００の軸に垂直な方向から見た断面図が示されている。以下の説明において、第１の実施形態と同じ符号の部分は、第１の実施形態で説明したものと同じである。以下、第１の実施形態と同じ部分については簡素に説明し、第１の異なる部分について詳細に説明する。

遠心ファン２００は、上ケーシング１１０と下ケーシング１４０から構成され、上ケーシング１１０と下ケーシング１４０の間にモータ１３０によって駆動され回転するインペラ１２０が収納されている。インペラ１２０の回転に伴って吸込口１１１から空気を吸入し、この吸入した空気を吹出口１８１から径外側の方向に向けて排出する。

上ケーシング１１０は、吸気口１１１、リブ１１６、凹部１０３、フランジ１１３、支柱１１４、突起部１１５を備えている。インペラ１２０は、環状のシュラウド１２１、環状の主板１２２、羽根１２３を備えている。主板１２２の内側には、ブッシュ１２４とロータマグネット１２７が固定されている。ブッシュ１２４の中心には、金属製のシャフト１７３が固定されている。シャフト１７３は、玉軸受１７１，１７２により後述する軸受ホルダー１４５に回転自在な状態で保持されている。

環状のシュラウド１２１の内周縁は吸込口１２５を構成し、その内周縁には軸方向に立設する環状突起部１２６が設けられている。第１の実施形態の場合と同様に、環状突起部１２６を利用してラビリンスシールが形成されている。

モータ１３０はアウターロータ型のブラシレスＤＣモータで、回路基板１３２と一体化され、下ケーシング１４０に形成した凹部１４１の底面に装着されている。回路基板１３２には、コイル１９３の端末が接続されるスルーホールであるコイル端末挿入孔１３３、下側インシュレータ１９２の樹脂ピン１９４が貫通する貫通孔１５３、下ケーシング１４０の樹脂ピン１４９が貫通する貫通孔１３４が設けられている。

第１の実施形態の場合と同様に、下ケーシング１４０の中央には円形の凹部１４１とその外周側に段部１４４が形成されている。凹部１４１の中央には、立設された状態で金属製の軸受ホルダー１４５が一体に成形されている。軸受ホルダー１４５の内側には、シャフト１７３を回転自在な状態で保持するための一対の玉軸受１７１，１７２が嵌着されている。

軸受ホルダー１４５の根元側の外周面には、下ケーシング１４０と一体成形された環状（筒状）の突起部１４６が形成されている。軸受ホルダー１４５は、環状の突起部１４６によって周囲から補強される形で下ケーシング１４０に一体化され保持されている。

凹部１４１の底面には、突起部１４６の外周面から凹部１４１の最外周縁に延在する放射状の複数条のリブ１４７が形成され、更に放射状のリブ１４７の間を結合する同心状の複数条のリブ１４８が形成されている。また、放射状のリブ１４７の根元側（突起部１４６の側）は、突起部１４６を補強する三角形状のリブ１４７ａに繋がっている。なお、同心状のリブ１４８は１条でもよい。

図１２および１３には、ステータコア１５１に上側インシュレータ１９１と下側インシュレータ１９２を装着した状態が示されている。下側インシュレータ１９２の下面には下側インシュレータ１９２と一体成形にて形成した樹脂ピン１９４が形成されている。樹脂ピン１９４は、軸方向（下ケーシング１４０の方向）に延在しており、ステータコア１５１における各突極１５１ａ先端の周方向における下面の略中央部に配置されている。下側インシュレータ１９２は、スリット１９５ａが形成された円筒部１９５を有している。この部分の構造は、第１の実施形態と同じである。

以下、組立工程の一例を説明する。まず、下側インシュレータ１９２と回路基板１３２との結合を行う。最初に、下側インシュレータ１９２の下面に形成した樹脂ピン１９４を回路基板１３２に形成した貫通孔１３４（図８参照）に挿通する。同時に、突極１５１ａに巻回したコイル１９３の端末を回路基板１３２に形成したコイル端末挿入孔１３３に挿通する。

その後、下側インシュレータ１９２と反対側から半田にて回路基板１３２に形成した配線パターンとコイル１９３の端末を電気的に接合する。この接合によって、下側インシュレータ１９２の下面に回路基板１３２が装着されたステータ組立体を得る。この配線パターンとコイル１９３の端末の半田接続部１３７（接合箇所）は突起となる（図１０参照）。下ケーシング１４０の凹部１４１の底面には、上記の突起となる半田接続部１３７が収まる凹型の逃げ部１４１ａが形成されている。ここで、回路基板１３２は、両面配線で、電子部品は片面実装となっている。

次に、ステータコア１５１、上側インシュレータ１９１、下側インシュレータ１９２、コイル１９３および回路基板１３２により構成されたステータ組立体を下ケーシング１４０に装着する。この作業では、まずステータ組立体（ステータコア１５１）を軸受ホルダー１４５に嵌着させる。このとき、図１２に示す円筒部１９５に形成されたスリット１９５ａにリブ１４７ａが挿入されるよう、位置合わせを行う。また、貫通孔１３４を貫通した状態の樹脂ピン１９４を下ケーシング１４０に形成した貫通孔１５３に貫通させ、その先端を下ケーシング１４０の背面から突出させる（図１１参照）。

また、上記の作業において、下ケーシング１４０の樹脂ピン１４９を回路基板１３２に形成した貫通孔１３４に貫通させる。ここで、下ケーシング１４０の樹脂ピン１４９の形成箇所は、放射状のリブ１４７と同心状のリブ１４８との交点である。そして、下ケーシング１４０の下面から突出した樹脂ピン１９４の先端を赤外線カシメ、熱カシメ、等々で潰し、ピン溶着部１９４ａを形成する。また同様にして、回路基板１３２から突出した樹脂ピン１４９の先端を潰してピン溶着部１４９ａを形成する。

この結果、ステータコア１５１、上側インシュレータ１９１、下側インシュレータ１９２、コイル１９３および回路基板１３２により構成されたステータ組立体は、下ケーシング１４０の凹部１４１の底面に固定される。なお、上ケーシング１１０と下ケーシング１４０の結合、および配線の接続は、第１の実施形態の場合と同じである。

（優位性）
下側インシュレータ１９２に形成した樹脂ピン１９４で、ステータコア１５１、上側インシュレータ１９１、下側インシュレータ１９２、コイル１９３および回路基板１３２により構成されたステータ組立体と下ケーシング１４０とを一体化しているため、剛性を高くすることができ、下ケーシング１４０の固有振動数を高くすることができる。この結果、インペラ１２０を高回転することによって生じる下ケーシング１４０の振動を防止できる。さらに、下ケーシング１４０に形成した樹脂ピン１４９は、回路基板１３２の外周側を貫通しているので、回路基板１３２の外縁に近い部分が下ケーシング１４０に樹脂ピン１４９によって固定される。このため、回路基板１３２と下ケーシング１４０との一体構造が強固となり、一層、振動を防止することができる。

（むすび）
以上述べたように、遠心ファン２００は、上ケーシング１１０と下ケーシング１４０の間にインペラ１２０を収めた構造を有し、下ケーシング１４０は、複数の三角形状のリブ１４７ａによって補強された環状の突起部１４６を備え、環状の突起部１４６にインペラ１２０の回転軸となるシャフト１７３を回転自在な状態で保持する中空円筒形状の軸受ホルダー１４５が保持されている。

軸受ホルダー１４５は、玉軸受１７１，１７２を介してシャフト１７３を回点自在な状態で保持する部材であり、軸受ホルダー１４５の軸方向（シャフト１７３の延在方向）に対するブレは、振動の原因となる。このため、軸受ホルダー１４５は、上述したブレが生じ難い強度でもって下ケーシング１４０に固定される必要がある。遠心ファン２００では、軸受ホルダー１４５が三角形状のリブ１４７ａによって補強された環状の突起部１４６の内側に保持されるので、下ケーシング１４０と軸受ホルダー１４５の一体構造の剛性を高くでき、上述した軸方向に対するブレが生じ難い構造が得られる。このため、下ケーシング１４０を樹脂製として軽量化を図り、且つ、軸のブレが抑えられて振動が発生し難い遠心ファンが得られる。

軸受ホルダー１４５には、ステータコア１５１が固定され、ステータコア１５１には、樹脂製の下側インシュレータ１９２が装着され、下側インシュレータ１９２は、下ケーシング１４０とステータコア１５１の間に配置された回路基板１３２および下ケーシング１４０を貫通する樹脂ピン１９４を備えている。

この構造によれば、ステータコア１５１が樹脂ピン１９４によって下ケーシング１４０に固定され、さらに回路基板１３２も樹脂ピン１９４によって下ケーシング１４０に固定される。このため、下ケーシング１４０とステータ組立体とが結合した状態の剛性が高く、また回路基板１３２が振動し難い構造が得られる。

相対的に見て、樹脂ピン１９４（図１１）は、回路基板１３２の軸中心側を貫通し、樹脂ピン１４９は、回路基板１３２の外縁側（軸中心から離れた側）を貫通している。また、回路基板１３２の外縁近くにおいて、上面に突出した樹脂ピン１４９の先端を潰してピン溶着部１４９ａを形成し、樹脂ピン１４９により回路基板１３２の周縁を下ケーシング１４０に押し付けて固定している。回路基板１３２の外縁近くが固定されていないと、その部分における振動が発生し易い。上記の構造によれば、回路基板１３２の外縁付近が下ケーシング１４０に固定されるので、回路基板１３２および回路基板１３２と下ケーシング１４０とが一体化した構造体の振動を効果的に抑えることができる。

下側インシュレータ１９２は、下ケーシング１４０の方向に延在する円筒部１９５（図３，４，５，６）を備え、円筒部１９５には、三角形状のリブ１４７ａが入り込むスリット１９５ａが形成されている。この構造によれば、ステータ組立体と下ケーシング１４０との組立時における位置決めが容易であり、また補強のための構造体である三角形状のリブ１４７ａの寸法を確保できる。

軸に垂直な方向から見て、三角形状のリブ１４７ａが回路基板１３２と重なる位置にある（図３，４）。この構造によれば、軸方向における寸法を抑えた遠心ファンが得られる。

下ケーシング１４０は、下ケーシング１４０と一体に成形され、下ケーシング１４０の一部であるコネクタハウジング１６１を備えている。この構造によれば部品点数が抑えられる。

上ケーシング１１０は、下ケーシング１４０の方向に延在する支柱１１４（図２）を備え、支柱１１４の先端は、下ケーシング１４０に設けた貫通孔１４３（図１）に貫通した状態で下ケーシング１４０に溶着されている。この構造により、上ケーシング１１０と下ケーシング１４０とを結合する工程が行い易く、また結合の強度を高くできる。

３．第３の実施形態
図１４に本実施形態の遠心ファン３００の斜視図を示し、図１５（Ａ）および（Ｂ）に断面図を示す。以下、実施形態１および２と異なる部分について説明する。本実施形態では、回路基板１３２が下ケーシング１４０に樹脂ピン１４９で固定されている。すなわち、回路基板１３２には、樹脂ピン１４９が貫通する孔が設けられ、この孔に樹脂ピン１４９を貫通させている。そして、回路基板１３２上に突出した樹脂ピン１４９の先端を塑性変形させて潰し（例えば、熱カシメを行うことで）、ピン溶着部１４９ａが形成されている。ピン溶着部１４９ａが形成されることで、樹脂ピン１４９による下ケーシング１４０への回路基板１３２の固定が行われている。

また、下側インシュレータ１９２は、下方に延在する樹脂ピン１９４を有している。樹脂ピン１９４は、下ケーシング１４０を貫通している。下ケーシング１４０を貫通した樹脂ピン１９４の先端は、塑性変形され潰され、ピン溶着部１９４ａが形成されている。ピン溶着部１９４ａが形成されることで、下側インシュレータ１９２（ステータコア１５１を含むステータ）と下ケーシング１４０との結合が行なわれている。

また、下ケーシング１４０には、貫通孔１５４が設けられている。そして、貫通孔１５４の内側でコイル１９３の端末が回路基板１３２に半田接続され、半田接続部１３７が形成されている。

４．その他の実施形態
図５の構造と図１２の構造とを組み合わせた構造も可能である。例えば、下側インシュレータ１９２の放射状の６個の極歯の部分において、凹部１９６ａおよび突出部１９６ｂを備えた構造と、樹脂ピン１９４を備えた構造を周方向に沿って一つ置きに交互に設けた構造が可能である。この場合、凹部１９６ａがある部分を、軸に垂直な方向から見た断面構造が図４の状態となる。また、樹脂ピン１９４がある部分を、軸に垂直な方向から見た断面構造が図１１の状態となる。

１００…遠心ファン、１０３…凹部、１１０…上ケーシング、１１１…吸込口、１１３…フランジ部、１１４…支柱、１１５…突起部、１１６…リブ、１１７…環状の凹部、１２０…インペラ、１２１…シュラウド、１２２…主板、１２３…羽根、１２４…ブッシュ、１２５…吸込口、１２６…環状突起部、１２７…ロータマグネット、１３０…モータ、１３２…回路基板、１３３…スルーホール、１３４…貫通孔、１３５…開口、１３６…貫通孔、１４０…下ケーシング、１４１…凹部、１４１ａ…逃げ部、１４２…フランジ、１４３…貫通孔、１４４…段部、１４５…軸受ホルダー、１４６…突起部、１４７…放射状のリブ、１４７ａ…三角形状のリブ、１４８…同心状のリブ、１４９…樹脂ピン、１４９ａ…潰された先端部分、１５１…ステータコア、１５１ａ…突極、１５２…スロット、１５３…貫通孔、１５４…貫通孔、１６１…コネクタハウジング、１６２…コネクタピン、１６３…カバー、１７１…玉軸受、１７２…玉軸受、１７３…シャフト、１８１…吹出口、１９１…上側インシュレータ、１９２…下側インシュレータ、１９３…コイル、１９４…樹脂ピン、１９４ａ…ピン溶着部、１９５…円筒部、１９５ａ…スリット（切欠）、１９６…延在部、１９６ａ…凹部、１９６ｂ…突出部。

Claims (10)

1. 樹脂製の上ケーシングと樹脂製の下ケーシングの間にインペラ、モータおよび回路基板を収めた構造を有する遠心ファンであって、
   前記下ケーシングの底面にはリブが形成され、
   前記下ケーシングは、前記回路基板を前記下ケーシングに固定する第１のピンを備え、
   前記第１のピンは、前記リブにより補強され、
   前記リブは、径方向に延在する第１のリブおよび周方向に延在する第２のリブにより構成され、
   前記第１のリブと前記第２のリブが交差する部分に前記第１のピンが立設され、
   前記下ケーシングは、前記第１のリブによって補強された環状の突起部を備え、前記環状の突起部に前記インペラの回転軸となるシャフトを回転自在な状態で保持する中空円筒形状の軸受ホルダーが保持されている遠心ファン。
2. 前記第１のリブの前記環状の突起部に繋がる部分は、略三角形状を有する請求項１に記載の遠心ファン。
3. 軸に垂直な方向から見て、前記第１のリブの前記略三角形状の部分が前記回路基板と重なる位置にある請求項２に記載の遠心ファン。
4. 前記軸受ホルダーには、ステータコアが固定され、
   前記ステータコアには、樹脂製のインシュレータが装着され、
   前記インシュレータは、前記下ケーシングと前記ステータコアの間に配置された前記回路基板および前記下ケーシングを貫通する第２のピンを備えている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の遠心ファン。
5. 前記第２のピンは、前記第１のピンに対して前記回路基板の軸中心側を貫通し、
   前記第１のピンは、前記第２のピンに対して前記回路基板の外縁側を貫通している請求項４に記載の遠心ファン。
6. 前記軸受ホルダーには、ステータコアが固定され、
   前記ステータコアには、樹脂製のインシュレータが装着され、
   前記インシュレータは、先端に凹部が設けられ、前記下ケーシングの方向に延在した延在部を備え、
   前記延在部の前記先端は前記回路基板における前記第１のピンが貫通した部分を挟む部分に接触している請求項１乃至３のいずれか一項に記載の遠心ファン。
7. 前記インシュレータは、前記下ケーシングの方向に延在する円筒部を備え、
   前記円筒部には、前記第１のリブが入り込むスリットが形成されている請求項４乃至６のいずれか一項に記載の遠心ファン。
8. 前記回路基板には、前記モータのコイルの巻き線の端末が挿入されるコイル端末挿入孔が設けられ、
   前記下ケーシングの前記コイル端末挿入孔の部分には、貫通孔が設けられ、
   前記コイルの前記端末は、前記貫通孔の内部で前記回路基板に半田で接続されている請求項１乃至７のいずれか一項に記載の遠心ファン。
9. 前記下ケーシングは、当該下ケーシングの一部であるコネクタハウジングを備える請求項１乃至８のいずれか一項に記載の遠心ファン。
10. 前記上ケーシングは、前記下ケーシングの方向に延在する支柱を備え、
    前記支柱の先端は、前記下ケーシングに設けた貫通孔に貫通した状態で前記下ケーシングに溶着されている請求項１乃至９のいずれか一項に記載の遠心ファン。

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