JPH0734233Y2 - ファン装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この考案は、例えば空気調和機の室内機に内装されるク
ロスフローファン等のファン装置に関するものである。

（従来の技術） 近年、空気調和機の室内機においては、例えば実開昭61
-178095号公報に記載されているように、直流ブラシレ
スモータの回転子をクロスフローファンのファンロータ
の側板に直接的に連結する構成とすることによって、装
置の小形化を図る試みがなされている。

ところで上記のようなクロスフローファンのファンロー
タは軸方向長さが長く、また金属材料に比べて剛性の小
さな合成樹脂材料で構成されていくことから、中央部側
が外方へと偏心するようなそりを伴う回転振れを生じ易
い。この回転振れによる振動が室内機のフレームへと伝
播する場合には、室内機全体が振動するという問題を生
じることから、例えば特開昭64-41696号公報記載のファ
ン装置においては、フレームに対して回転自在に支持さ
れた直流ブラシレスモータの回転子とファンロータの側
板との間に合成ゴムより成る連結部材を介装して、ファ
ンロータの回転振れによる振動をこの連結部材で吸収す
る構成となされている。

（考案が解決しようとする課題） ところで上記空気調和機の室内機内は暖房時に比較的高
温の温度状態となる。このような高温雰囲気下でファン
ロータの回転振れに応じた繰返し変形を生じる上記連結
部材は、クリープによってその弾性性能の低下を生じ、
この結果、防振能力が損なわれてくるために、低振動、
低騒音の運転状態を維持できなくなるという問題を生じ
ている。

この考案は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、上記のような弾性体より成る連結部材の弾性性能の
低下を抑え、これにより、例えば空気調和機の室内機等
における振動や異音の発生を低減し得るファン装置を提
供することにある。

（課題を解決するための手段） そこでこの考案のファン装置は、ファンモータの回転を
ファンロータ１に伝達するための連結部材10を弾性体に
て構成し、この連結部材10をファンモータの回転子３に
固着すると共に、さらにファンロータ１の側板２に形成
された貫通穴31に挿通し、上記連結部材10に対する上記
側板２の空回りを防止するための係合部38と軸方向相対
位置を位置決めするための嵌合部39とを上記貫通穴31と
連結部材10との嵌め合い領域に設けて成るファン装置で
あって、上記貫通穴31と連結部材10とにおける上記係合
部38と嵌合部39とは、回転方向及び軸方向への一定範囲
の自由揺動を許容する隙間を設けた遊嵌状態としている
ことを特徴としている。

（作用） 上記構成のファン装置においては、回転振れを生じた状
態で回転している側板２の変位量が、遊嵌状態の係合部
38及び嵌合部39における上記側板２の貫通穴31と連結部
材10との間の隙間寸法より小さいときには、上記隙間範
囲で側板２の変位を許容する回転が行われ、連結部材10
には殆ど弾性変形を生じない。そして上記側板２の変位
量が上記隙間寸法を超えるときにのみ、その超えた変位
量に応じた弾性変形が上記連結部材10に生じる。この結
果、この連結部材10に生じる変形量は従来よりも小さく
なるので、例えば暖房運転時の空気調和機の室内機内の
ような高温雰囲気下において、従来生じていたクリープ
による連結部材10の弾性性能の低下が抑えられる。

（実施例） 次にこの考案のファン装置の具体的な実施例について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。

第２図は、空気調和機の室内機に内装されたクロスフロ
ーファンの要部組立断面図であり、直流ブラシレスモー
タ形式のファンモータが連結されたファンロータ１の一
方の側板２側の構成を示している。同図において、３は
上記ファンモータの回転子であって、この回転子３の略
カップ状のケーシング４には、その円筒部５の内周面に
添って、異方性フェライトより成る４個の円弧状永久磁
石６・・６が周状に固着され、また上記ケーシング４に
おけるファンロータ１側の垂直面７には、ファンロータ
１側に突出する円筒状の膨出部８を有する継手ボス９が
固着されている。なお上記各永久磁石６・・６は、周方
向にＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓの交互に異なる極に着磁されてい
る。一方、上記ファンロータ１の側板２の軸心穴に、合
成ゴム等より成る連結部材10が嵌着されており、この連
結部材10の軸心貫通孔に上記膨出部８を圧入して固着す
ることによって、回転子３のファンロータ１への組付け
がなされている。なお上記連結部材10の構造及び側板２
への組付け構造については後で詳しく説明する。

一方、同図において11はエンドブラケットであって、こ
のエンドブラケット11は、垂直面12と、この垂直面12の
周縁から、ファンロータ１側に延びる中空円筒状の固定
取付面13と、反ファンロータ側に延びる短寸の囲壁14と
から構成されており、上記垂直面12の中央部に、ファン
ロータ１側に延びる固定軸15が立設されている。そして
この固定軸15の先端側を、上記膨出部８内に嵌着されて
いる第１軸受16と、上記ケーシング４の垂直面７の軸心
側を反ファンロータ側に曲げ成形して形成した短寸の円
筒状軸受収納部17内に圧入されている第２軸受18とに挿
通した組立状態とすることによって、上記固定軸15で回
転子３とファンロータ１とを回転自在に支持すると共
に、上記固定取付面13に囲繞される空間内に回転子３を
位置させ、そして上記永久磁石６・・６の内周面に、上
記固定軸15の中途部に固着されている固定子19の外周面
を対面させる構成となされている。なおこの固定子19の
構造についても後で説明する。

上記エンドブラケット11は、固定取付面13と囲壁14との
外周に合成ゴムより成る防振部材21を巻装した後、室内
機のフレーム22に固着されている下側モータケーシング
23とこれにねじ締結される上側モータケーシング24とに
よって構成されるモータケーシング内に収納する。この
組立状態において、上記ねじ締結力が防振部材21を介し
て押圧力として作用し、上記エンドブラケット11の固定
がなされている。

なお上記囲壁14で囲われた軸心側の空間内には、直流ブ
ラシレスモータの制御回路を有する回路基板25が配設さ
れている。この回路基板25には、上記垂直面12を貫通し
て固定子19側へと延びるホール素子26や、パワートラン
ジスタ27・・27の他、図示してはいないが、コンデン
サ、抵抗、制御IC等の電子部品がマウントされており、
これらの電子部品のうちパワートランジスタ27、コンデ
ンサ等の背高のものは横倒しにしてマウントすることに
よって、狭小な空間内にコンパクトに収納し、また発熱
量の大きなパワートランジスタ27はその放熱面を上記垂
直面12に密着させた取付けとして、エンドブラケット11
がパワートランジスタ27の放熱板としても機能するよう
に構成している。

次に固定子19の構成について説明する。

第３図には、円形の電気鉄板を複数積層して構成した固
定子鉄心41を示している。図のように、この固定子鉄心
41は、外周に突極を有しない円筒状の、いわゆるスロッ
トレスの構成となされている。一方、第４図には、後述
するコイルを組付けるためのスロット部材43を示してい
る。このスロット部材43は、例えば合成樹脂等の非磁性
体材料から成るリング状の部品であって、その内径は、
上記固定子鉄心41の外形と略同一の寸法で形成されると
共に、その内周面に、外周面側に向かって凹入する溝、
いわゆるスロット〜が、周方向等間隔に12個形成さ
れている。

そして第５図に示すように、２個のコイルを直列接続し
たコイル対をＲ相、Ｓ相、Ｔ相毎にそれぞれ形成し、図
において左右方向に相対向する各コイルの二辺を上記各
スロット〜に嵌入させる。すなわち同図は、上下方
向に延びる辺として図示された各コイルの嵌入辺を、各
スロット番号、、・・、と左右方向の位置を合わ
せて図示することで各コイルの嵌入位置を示しており、
Ｒ相の第１コイルR1はその相対向する二辺をスロット
とに、またＲ相第２コイルR2はスロットととにそ
れぞれ嵌入される。同様にＳ相第１コイルS1はスロット
とに、第２コイルS2はスロットとに、Ｔ相第１
コイルT1はスロットとに、第２コイルT2はスロット
とにそれぞれ嵌入される。

上記のような各コイルのスロット部材43への組付けを行
った後、このスロット部材43の内周面に上記固定子鉄心
41を嵌合させ、接着することで、第６図及び第７図に示
しているような３相４極重ね巻き状態でコイルの組付け
られた固定子19が構成されている。

なお上記スロット部材43には、第６図に示されているよ
うに、隣合うスロット間の12個の凸片部の内の半数に、
それぞれホール素子挿入孔44・・44が穿設されており、
前記した回路基板25に取付けられている３個のホール素
子26における各検知部を、回転子３の回転駆動方向に合
わせて上記６個の中から選択された３個のホール素子挿
入孔44・・44にそれぞれ挿入した組立てが行われる。こ
れにより上記ホール素子26の位置決め精度が向上し、こ
れにより後述する回転子３の回転角度位置の検出精度及
び回転制御精度の向上を図るようにしている。

次に前記した連結部材10の構造及び側板２への組付け構
造について、第１図を参照して説明する。側板２には、
上記連結部材10を挿通させて嵌着させるための貫通穴31
が形成されている。この貫通穴31は、軸心と同心の円に
沿う同心円形部32と、上記同心円の周方向４等分点の位
置をそれぞれ中心とする小円に沿って、上記同心円形部
32から径方向外方へとそれぞれ凹入する半円形状部33・
・33とを有する形状となされている。

一方、上記連結部材10は、図のように軸心を含む面で二
分割した分割構成となされており、上記分割面で相互に
密着させた状態において、内部に軸心方向の貫通孔34を
有すると共に、上記同心円形部32の径よりも幾分大きな
外形の円筒面形状の外周面35を有する筒形に形成されて
いる。そして上記外周面35上には、その軸方向の中途位
置からファンロータ１側の端面に向かって延びる半円筒
状の４個の突出部36・・36が、周方向４箇所、すなわち
上記貫通穴31における各半円形状部33・・33にそれぞれ
対応する位置に形成されている。さらに上記外周面35に
おける各突出部36、36間に、周方向に延びる凹入溝37・
・37がそれぞれ形成されている。

上記構成から明らかなように、連結部材10の各突出部36
・・36をそれぞれ貫通穴31の各半円形状部33・・33に嵌
入させた周方向相対位置で連結部材10を貫通穴31に挿通
し、そして側板２における貫通穴31の同心円形部32の周
縁部を、連結部材10の凹入溝37・・37に嵌入させた軸方
向相対位置とすることによって、上記連結部材10の側板
２への組付けが行われ、その後、前記のように回転子３
における継手ボス９の膨出部８を、上記連結部材10の軸
心貫通孔34に圧入し、接着することによって、連結部材
10を介する回転子３のファンロータ１への組付けが行わ
れる。

上記においては、連結部材10に対する側板２の空回りを
防止する係合部38を、側板２における貫通穴31の各半円
形状部33・・33と、これらの半円形状部33・・33にそれ
ぞれ嵌入する連結部材10の各突出部36・・36とで構成
し、また連結部材10に対する側板２の軸方向相対位置を
位置決めするための嵌合部39を、連結部材10の凹入溝37
・・37と、これらの凹入溝37・・37に嵌入される側板２
における貫通穴31の同心円形部32とで構成している。

そして上記構造における特徴的な構成は、側板２の貫通
穴31に対して連結部材10が遊嵌状態で組付けられている
点にある。すなわち上記係合部38における被嵌入側の各
半円形状部33・・33と嵌入側の各突出部36・・36との間
に所定の隙間が生じるように、上記半円形状部33は、突
出部36の外形寸法よりも幾分大きな内径寸法で形成さ
れ、また上記嵌合部39における被嵌入側の凹入溝37と同
心円形部32との間にも所定の隙間が生じるように、上記
凹入溝37の溝幅及びその底面の径は、上記同心円形部32
の周縁部における厚さ及びその内径よりもそれぞれ幾分
大きな寸法で形成されている。

次に上記構成のファン装置の作動状態について説明す
る。

初めに第８図に基づいて、前記のように無突極構造の固
定子19を有する直流ブラシレスモータにおける回転原理
について説明すると、図のように、永久磁石６と固定子
鉄心41との間には、永久磁石６のＮ極から固定子鉄心41
を経てＳ極に至る磁路が形成されるが、上記Ｎ極から同
図において下方向に向かって固定子鉄心41に入る磁路中
に位置するコイルに対しては、紙面と垂直に手前から奥
に向かう方向に電流を流すことによって、このコイルに
は左方向への力Ｆが作用する。また固定子鉄心41から図
において上方向に向かってＳ極に至る磁路中に位置する
コイルに対しては、紙面と垂直に奥から手前に向かう方
向に電流を流すことによって、このコイルにも左方向へ
の力Ｆが作用する。これらの力の反作用として、永久磁
石６の固着された回転子３が図において右方向へと回転
する。

第９図には、回転子３を一方向に連続的に回転させるた
めに、回転子３の回転角度位置の変化、すなわち永久磁
石６の移動に応じた各コイルへの通電方向の切換制御例
を示している。例えば第９図（ａ）のように、スロット
〜、及び〜が永久磁石のＮ極に対面し、スロッ
ト〜、及び〜がＳ極に対面した位置で、図のよ
うにＲ相のコイルR1、R2に、同図において右回りの通電
方向で電流を流す場合には、Ｓ相のコイルS1、S2も右回
り、Ｔ相のコイルT1、T2には左回りの通電方向で電流を
流すことによって、スロット〜に位置する全てのコ
イルから回転子３を図において右方向へと移動させる力
が生じ、続いて上記から１スロット間隔分、すなわち30
度回転した第９図（ｂ）の位置においては、上記からＲ
相のコイルR1、R2への通電方向を左回りに切換え、以
降、同図（ｃ）〜（ｊ）に示すように、回転子３の回転
角度位置に応じて順次切換えていくことによって、回転
子３に対する一方向の回転力が継続する。

第10図には、上記のような通電方向の切換制御のタイミ
ングチャートを示している。同図においては、永久磁石
の一つのＮ極の反回転方向の終端部の位置とスロット
〜との対応によって、回転子３の回転角度位置の変化
を示している。この回転角度位置の変化は、スロット
との間、との間、との間にそれぞれ配設され
ている前記ホール素子26で検出され、これらのホール素
子26からの出力の変化に応じて、各コイルへの通電が制
御される。なお同図においてＲ相の電流方向はスロット
内に位置するコイル部分での電流方向、Ｓ相の電流方
向はスロット内、Ｔ相の電流方向はスロット内にそ
れぞれ位置するコイル部分での電流方向でそれぞれ示し
ている。図のように、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相と順次60度ずつ
遅らせた同一周期の切換制御を行っていくことによっ
て、回転子３の回転駆動が行われる。

上記構成においては、固定子鉄心41が突極を有しない無
突極構造であり、永久磁石６との間の磁路における磁束
密度は、回転子３が何れの回転角度位置においても略同
一に維持されるので、コギングを生じない回転駆動が可
能となり、これにより低騒音、低振動の運転を行い得る
ものとなっている。

一方、前記したように、上記回転子３と一体的に回転す
るファンロータ１は回転振れを生じ易く、この場合、側
板２は、径方向の偏心と共に、回転軸と直交する面から
の傾きを生じた振れ状態で回転する。このような振れ状
態による振動がファンモータ部を介してフレーム22に伝
播することを防止するために、回転子３を合成ゴムより
成る連結部材10を介してファンロータ１の側板２に連結
しているが、従来装置においては、この際の側板の変位
量に直接的に対応する大きさの弾性変形が連結部材に生
じるものとなっていた。

しかしながら上記実施例においては、連結部材10と側板
２の貫通穴31とは、それらの係合部38と嵌合部39とに所
定の隙間寸法を設けた遊嵌状態の嵌め合いとしている。
したがって連結部材10との嵌め合い箇所における上記側
板２の径方向、或いは軸方向の変位量が、上記嵌め合い
隙間の範囲である場合には、連結部材10に殆ど弾性変形
を生じさせることなく上記側板２の振れを許容する回転
が行われ、上記変位量が嵌め合い隙間を超える場合にの
み、この超えた変位量に応じた弾性変形が上記連結部材
10に生じる。このため上記構成においては、連結部材10
に生じる弾性変形量は従来よりも小さくなり、この結
果、高温温度状態となる暖房運転時の室内機内において
も、クリープによる弾性性能の低下が抑えられ、これに
よって、上記ファンロータ１の回転振れに対する防振性
能の低下を殆ど生じなくなり、低振動、低騒音の運転を
維持し得るものとなっている。

さらに上記実施例においては、エンドブラケット11とモ
ータケーシングとの間に合成ゴムより成る防振部材21を
介装した構成となされているので、フレーム22へと伝播
する振動の吸収がこの防振部材21においても行われ、こ
れによってより低振動、低騒音の室内機となっている。

なお上記実施例においては、側板２の貫通穴31とこれに
挿通した連結部材10との空回り防止のための係合部38と
軸方向位置決めのための嵌合部39とを、上記連結部材10
の外周面に沿って周方向に交互に設けた構成とした例に
ついて説明したが、例えば断面角形の嵌め合い形状とし
て空回りを生じない構成にすると共に、周方向全周に渡
る連結部材の凹入溝に側板の内端面を嵌入させて軸方向
の相対位置決めを行う構成等のその他の構成とすること
も可能である。また上記においては、直流ブラシレスモ
ータ形式のファンモータを用いたファン装置を例に挙げ
て説明したが、その他の形式の電動機を用いたファン装
置、或いはクロスフローファン以外のファン装置におい
ても、この考案を適用して構成することが可能である。

（考案の効果） 上記のようにこの考案のファン装置においては、ファン
ロータの側板への連結部材の組付けは、所定の隙間寸法
を設けた遊嵌状態となされていることから、上記連結部
材に生じる弾性変形量は、上記隙間寸法を超える側板の
変位量に応じるものとなり、従来よりも小さくなるの
で、例えば暖房運転時の空気調和機の室内機内のように
高温雰囲気下においても上記連結部材のクリープによる
弾性性能の低下が抑えられ、この結果、上記室内機等に
おける振動や異音の発生が低減される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例におけるファン装置のファ
ンロータへの連結部材の組付け状態を説明するための部
分分解斜視図、第２図は上記ファン装置が組込まれた空
気調和機の室内機の要部断面図、第３図は上記ファン装
置のファンモータの構成部品である固定子における固定
子鉄心の斜視図、第４図は上記固定子におけるスロット
部材の斜視図、第５図は上記スロット部材へのコイルの
組付け位置を示す模式図、第６図は上記固定子の正面
図、第７図は上記固定子の左側面図、第８図は上記ファ
ンモータの回転原理の説明図、第９図（ａ）〜（ｊ）は
それぞれ上記ファンモータにおけるコイルへの通電の切
換制御例を示す説明図、第10図は上記切換制御のタイミ
ングチャートである。 １……ファンロータ、２……側板、３……回転子、10…
…連結部材、31……貫通穴、38……係合部、39……嵌合
部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ファンモータの回転をファンロータ（１）
   に伝達するための連結部材（10）を弾性体にて構成し、
   この連結部材（10）をファンモータの回転子（３）に固
   着すると共に、さらにファンロータ（１）の側板（２）
   に形成された貫通穴（31）に挿通し、上記連結部材（1
   0）に対する上記側板（２）の空回りを防止するための
   係合部（38）と軸方向相対位置を位置決めするための嵌
   合部（39）とを上記貫通穴（31）と連結部材（10）との
   嵌め合い領域に設けて成るファン装置であって、上記貫
   通穴（31）と連結部材（10）とにおける上記係合部（3
   8）と嵌合部（39）とは、回転方向及び軸方向への一定
   範囲の自由揺動を許容する隙間を設けた遊嵌状態として
   いることを特徴とするファン装置。