JPH1061593A - モータのファン支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ファンの偏心を抑制するのみならず、振動お
よび騒音を低減し、しかも、ＡＣモータとＤＣモータに
よって異なるモータとファンとの支持構造を簡単な変更
のみで行いうる安価なモータのファン支持構造を提供す
る。 【解決手段】 回転子１１、固定子１２、先端部に段差
３ａを備えたシャフト３からなるモータ２と、ファンボ
ス部１５およびファン固定リブ１４を備えてなるファン
１とを固定するもので、モータシャフト３にＥリング４
を固定し、Ｅリング４とファンボス部１５の端面との間
に防振ゴム６を備え、Ｅリングの固定位置を、ファン固
定リブがシャフト先端部の段差３ａに接触しない位置と
する。ＤＣモータの場合には、Ｅリング４と防振ゴム６
によりモータシャフト３とファン１を固定し、モータが
ＡＣモータの場合には、Ｅリングと防振ゴムを除いてシ
ャフト先端部の段差３ａとファン固定リブ１４を接触し
固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータのファン支
持構造に係り、特に、モータ内の回転子の振動によって
ファンの羽根表面に発生する振動，騒音を低減すること
が可能なモータのファン支持構造に関するもので、空気
調和機、扇風機、換気扇、送風機、給湯機などのモータ
とファンとの支持構造に利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータ内の回転子の振動によって
ファンの羽根表面に発生する振動，騒音を低減するため
のモータのファン支持構造については、例えば、特開昭
５９−８６４４４号公報に記載されている。図７は、上
記公報に記載された従来のモータの回転子の説明図で、
（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。

【０００３】図７に示すファン支持構造は、駆動モータ
（図示せず）のシャフト２２に凸部を有する軸筒２１を
固定し、回転体の内側に複数の凹部を有する回転体筒２
０を備え、軸筒２１の外周と回転体筒２０の内周とを嵌
合させ、長さＬ₂の軸筒２１の凸部と長さＬ₁の回転体筒
２０の凹部との間隙にゴムなどの柔軟な緩衝体２３を充
填し、回転体から発生する交番トルクを軸筒２１と回転
体筒２０とで振動させながら、緩衝体２３にて吸収さ
せ、軸２２への伝達を防止する構成としたものである。

【０００４】また、同様なモータのファン持構造として
は、例えば、実開昭５８−７９０９５号公報記載のもの
も知られている。図８は、上記公報に記載された従来の
シロッコファンの要部断面図である。図８に示すファン
支持構造は、駆動モータ（図示せず）のシャフト２２に
直結するファンのボス部２５の内部に、長さＬの軸側金
属ボス２７、これと同じ長さＬのゴムボス２８を設けて
ナット２６によりシャフト２２と固定し、駆動モータか
らの振動を吸収するようにしたものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】これら従来の技術で
は、モータの振動の伝達を防止するために、モータのシ
ャフトと、これに接続するファンとの間にゴム等の緩衝
材を設けた点では優れており、その効果について疑う余
地はない。ここで、従来から知られている駆動モータの
種類とモータ内部で回転する回転子の挙動（ふるまい）
と振動，騒音の性質について説明する。ファンを駆動す
るモータには交流電源で駆動するＡＣモータと、インバ
ータを用いて駆動し整流子を除いたブラシレスＤＣモー
タ（以下、単にＤＣモータという）がある。

【０００６】ＡＣモータの回転子の回転数Ｎは、モータ
を駆動する交流電源の周波数と負荷によって略一定に保
たれ、回転数を変更したい場合は、モータ巻線にタップ
を設置けてこれを切り換えることによってタップの数の
回転数を得ることが可能である。一般に、モータの回転
によって生じる周波数がファンの機械的な共振の固有周
波数に一致した場合にファンの騒音と振動が大きくな
る。

【０００７】しかし、ＡＣモータの回転数はタップの数
と等しい有限の数であり、上記従来例のようなゴム等の
緩衝材を用いなくとも、ファンの形状や重量を適当に調
整することによりファンの共振固有周波数をモータの回
転数に相当する周波数から移動することによって、モー
タのシャフトとファンを直接接続しても、振動や騒音を
低減することが可能である。この場合、ゴムなどの緩衝
部材が不要であり、安価で、しかも、ゴムの経時劣化に
よる振動，騒音の増加がないので信頼性の高いシステム
を構成することが可能である。

【０００８】これに対して、ＤＣモータの回転子の回転
は、モータに供給するインバータの周波数に同期してお
り、その回転数は無段階に変化し、しかも、回転子１回
転中の時間の中でインバータを構成するスイッチング素
子のオン／オフするタイミングに同期した周波数で脈動
する。したがって、ＡＣモータのようにモータの特定の
回転数からファンの形状や重量を適当に調整することに
よりファンの共振固有周波数を移動したとしても、別の
回転数ではやはりファンの共振固有周波数に一致するこ
ととなり、モータの全ての回転数で振動，騒音を低減す
ることができない。

【０００９】この場合、上記従来技術例の如くモータ内
部で回転する回転子の中にゴムを設置したり、ファンボ
ス内部にゴムを設けることで、ファンの振動，騒音を低
減することが可能である。しかし、上記従来技術例の如
くモータ内部で回転する回転子の中にゴムを設置した
り、ファンボス内部にゴムを設ける方法は、その加工性
の複雑さのため、一般にコスト高であるばかりでなく、
駆動モータのシャフトとファンとの間に柔軟性に富むゴ
ム材が設置されるので、ファンの自重によって、シャフ
トの中心とファンの中心とが一致しなくなり、このため
にファンが偏心し回転脈動するので、振動および騒音の
低減効果が劣化する点について配慮されていなかった。

【００１０】また、上記従来技術例において、シャフト
２２の直径に対して、回転体を支持するゴム等の緩衝体
２３、およびゴムボス２８の長さＬ₁が比較的短い場合
には、回転子の中に設置したゴムや、ファンボス内部に
設けたゴムの振動吸収作用によって、モータの回転脈動
によって発生するファンの振動，騒音を低減することが
可能である。しかし、上記従来技術例は、シャフト２２
の直径に対して、回転体を支持するゴム等の緩衝体２
３、およびゴムボス２８の長さＬ₁が、比較的長い場合
には、回転体を構成するファンの自重によって緩衝体が
圧縮されファンが軸方向に僅かに傾き、ファンの回転に
アンバランスが生じる点については考慮されていなかっ
た。このため、モータの回転脈動によって発生するファ
ンの振動，騒音を低減する効果が少ないという問題があ
った。

【００１１】また、ＡＣモータとＤＣモータによって、
モータのファン支持構造が異なるために、ファンを使い
分ける必要があり、大量生産によるコスト低減を行なう
上で障害となっていた。

【００１２】本発明は、上記従来技術の問題点を解決す
るためになされたもので、ファンの自重によって生じる
シャフトとファンの間に設置される柔軟性に富むゴム材
の変形によるファンの偏心を抑制するのみならず、振動
および騒音を低減し、しかも、ＡＣモータとＤＣモータ
によって異なるモータとファンとの支持構造を簡単な変
更のみで行いうる安価なモータのファン支持構造を提供
することを目的とする。また、本発明の他の目的は、シ
ャフト直径に対して回転体を支持するファンボス部の長
さが比較的長い場合にも振動および騒音を有効に低減で
きるモータのファン支持構造を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るモータのファン支持構造の第一の構成
は、回転子、固定子、およびファンを貫通し先端部の径
を小径として段差を備えたシャフトからなるモータと、
このモータのシャフトを貫通するファンボス部および前
記シャフト先端部の小径部に取り付けるファン固定リブ
を備えてなるファンとを固定するモータのファン支持構
造において、前記モータシャフトにＥリングを固定し、
このＥリングと前記ファンボス部の端面との間に防振部
材を備え、前記Ｅリングの固定位置を、前記ファン固定
リブが前記シャフト先端部の段差に接触しない位置にあ
るように定めたものである。ここで、前記モータがＤＣ
モータであり、前記Ｅリングと前記防振部材によりモー
タシャフトとファンとを固定したことを特徴とする。

【００１４】また、上記目的を達成するために、本発明
に係るモータのファン支持構造の第二の構成は、回転
子、固定子、およびファンを貫通し先端部の径を小径と
して段差を備えたシャフトからなるモータと、このモー
タのシャフトを貫通するファンボス部および前記シャフ
ト先端部の小径部に取り付けるファン固定リブを備えて
なるファンとを固定するモータのファン支持構造におい
て、前記モータがＡＣモータであり、前記シャフト先端
部の段差と前記ファンに備えたファン固定リブとを接触
するように取り付けたものである。ここで、前記モータ
のシャフトには、前記モータと前記ファンボス部の端面
との間に、Ｅリングおよび防振部材を備えていないもの
である。

【００１５】なお付記すると、本発明では、ＡＣモータ
とＤＣモータによって異なるモータのファン支持構造を
簡単な変更のみで行なうために、ＤＣモータの場合に
は、前記Ｅリングと防振ゴムによりモータシャフトとフ
ァンを固定し、また、前記モータがＡＣモータの場合に
は、前記Ｅリングと防振ゴムを除いてシャフト先端部の
段差とファンに備えた固定リブとを接触させて固定する
構造としたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
１ないし図６を参照して説明する。 〔実施の形態 １〕図１は、本発明の一実施の形態で、
ＤＣモータとファンとの支持構造を示す断面図である。

【００１７】図１において、モータ２は、回転子１１、
固定子１２、およびファン１を貫通し先端部の径を小径
３ｂとして段差３ａを備え、ベアリング１０，１１に支
持されたシャフト３からなるものである。また、ファン
１は、前記モータ２のシャフト３を貫通するファンボス
部１５とシャフト先端部の小径３ｂに取り付けるファン
固定リブ１４とを備えたものである。４は、モータシャ
フト３の円周溝にはめこむ固定用部材であるＥリング、
５はワッシャ、６は、Ｅリング４，ワッシャ５とファン
ボス部１５の端面との間に設けられた防振部材に係る防
振ゴム、７はワッシャ、８はナットである。

【００１８】Ｅリング４の固定位置は、前記ファン固定
リブ１４がシャフト先端部の段差３ａに接触しない位置
になるよう定めたものである。すなわち、図１に示すよ
うに、ファン固定リブ１４は、シャフト先端部の段差３
ａに接触しない位置に、小径３ｂ部と微小間隙をもって
配設されており、ファン１は、モータ側はＥリング４，
ワッシャ５，防振ゴム６により、ファン固定リブ１４の
外側はワッシャ７，ナット８によりモータシャフト３に
固定され支持されている。

【００１９】モータ固定部材１３に固定されたモータ２
がＤＣモータの場合には、巻線のタップ数に無関係にモ
ータを駆動するインバータの周波数でモータの回転数を
変化させるのが、一般的な使用方法である。モータ２に
備えた回転子１１の回転は、モータの固定子１２に備え
た巻線に供給するインバータの周波数に同期しており、
その回転数は無段階に変化し、しかも、回転子１回転中
の時間の中でインバータを構成するスイッチング素子の
オン／オフするタイミングに同期した周波数で脈動す
る。

【００２０】この回転子１１の回転脈動はシャフト３を
伝達し、シャフト３の先端部の段差３ａがファン１のフ
ァン固定リブ１４に直接接触しナット８により固定され
ている場合には、回転脈動が直接ファン１に伝達される
ことになり、ファン１の羽根がインバータのスイッチン
グタイミングに同期した周波数で振動することになる。
ファン１は、図１では、プロペラファンの形態で図示し
ているが、どのようなファンの形態を採用したとして
も、ファンの形状と材質により共振による振動の固有周
波数が発生する。ファンの共振による振動の固有周波数
は、ファンに加えられる振動のなかで特定の周波数にお
いて振動の振幅が強調される現象であり、この固有振動
数における共振現象においては騒音も増大されるもので
ある。

【００２１】したがって、モータを駆動するインバータ
の周波数で回転数を変化させるＤＣモータの場合には、
ファンの共振周波数に一致するファンの回転数が必ず存
在し、この回転数において、ファンの騒音が増大される
問題があった。共振固有振動数を別の周波数に移動する
には、ファンの形状や重量を適当に調整することで、イ
ンバータによって駆動されるモータの特定の回転数との
一致を避けることができる。しかし、別のファンの回転
数ではやはりファンの共振固有振動数に一致することと
なり、モータの全ての回転数で振動，騒音を低減するこ
とができないという問題があった。

【００２２】図１に示す実施の形態では、モータシャフ
ト３にＥリング４を固定し、Ｅリング４とファン１のフ
ァンボス部１５の端面との間に防振ゴム５を備え、Ｅリ
ング４の固定位置を前記ファン固定リブ１４がシャフト
先端部の段差３ａに接触しない位置で固定した。本構成
では、ＤＣモータ特有に発生する回転子１１の回転脈動
が、シャフト３に伝達するが、シャフト３の先端部の段
差３ａ，小径３ｂがファン１のファン固定リブ１４に直
接接触しないので、回転子１１の回転脈動が直接ファン
１に伝達されず、Ｅリング４，ワッシャ５，防振ゴム６
によってシャフト３とファン１との間の振動が吸収され
る。この結果、シャフト３に伝達された振動は、ファン
へ直接伝達されず、抑制され、ファン騒音抑制の効果が
ある。

【００２３】〔実施の形態 ２〕次に、図２は、本発明
の他の実施形態としてＡＣモータを使用した場合のシャ
フトとファンとの支持構造を示す要部断面図である。図
２は、図１のモータのファン支持部のみを示し、図中、
図１と同一符号のものは同等機能の部品である。モータ
がＡＣモータの場合、ＡＣモータのシャフト３の先端部
の段差３ａにファン１のファン固定リブ１４を直接突き
当てて、ワッシャ７をファン１に当て、ナット８により
固定する。シャフト３には、モータ２とファンボス部１
５の端面との間に、図１に示した如きＥリング４、ワッ
シャ５、および防振ゴム６を備えていない。

【００２４】ＤＣモータを使用した場合には、上記のよ
うにファンの共振固有周波数にモータ駆動電源の周波数
が一致しないようにファンの共振固有周波数を変更すれ
ばよい。すなわち、ＡＣモータの回転数はタップの数と
等しい有限の数であり、ＤＣモータのようにゴム等の緩
衝材を用いなくとも、ファンの形状や重量を適当に調整
することによりファンの共振固有周波数をモータの回転
数から移動することによって、モータのシャフトとファ
ンを直接接続しても、振動や騒音を低減することが可能
である。図２に示す実施形態によれば、ゴムなどの緩衝
部材が不要であり、安価で、しかも、ゴムの経時劣化に
よる振動，騒音の増加の怖れがないので、信頼性の高い
システムを構成することができる。

【００２５】次に、図３は、本発明の実施形態に類似の
モータのファン支持構造を示す要部断面図である。図
中、図２と同一符号のものは同等機能の部品である。図
３に示すファン支持構造では、モータのシャフト３の先
端部の段差３ａにファン１のファン固定リブ１４を直接
突き当てて、シャフト３の先端部の小径３ｂに防振ゴム
１６をファン１に当てて取り付け、ワッシャ７とナット
８により固定するものである。

【００２６】このファンの固定方法は、ＡＣモータに対
してはファンを固定することが可能であり、また、一
見、図２のファン支持構造に類似しており、有効に振
動，騒音を低減する効果があるように見える。しかし、
ファンのボス部１５の長さが長い場合には、ファン固定
リブ１４を支点としてモータの振動がファンに伝達され
るので、ファンの騒音も大きくなり、振動，騒音の低減
効果が十分とは言えない。

【００２７】また、図４は、本発明の実施形態に類似の
他のモータのファン支持構造を示す要部断面図である。
図中、図２と同一符号のものは同等機能の部品である。
図４に示すファン支持構造では、モータシャフト３にＥ
リング４を固定し、Ｅリング４，ワッシャ５とファン１
のファンボス部１５の端面との間に防振ゴム５を備え、
Ｅリング４の固定位置を、ファン固定リブ１４がシャフ
ト先端部の段差３ａに接触しない位置で固定し、さらに
モータのシャフト３の先端部の段差３ａにファン１のフ
ァン固定リブ１４を直接突き当てて、シャフト３の先端
部の小径３ｂに防振ゴム１６をファン１に当てて取り付
け、ワッシャ７とナット８により固定する構造としてい
る。

【００２８】図４に示す支持構造も、一見、本発明のフ
ァンの支持構造に類似しており、振動，騒音の低減効果
があるように考えられるが、シャフト先端部の段差３ａ
とファン固定リブ１４とが接触しており、やはり、モー
タの振動がシャフト先端とファン固定リブ１４が接触し
ているので、振動低減効果は十分とは言えない。これら
のことから、本発明に係る図１，２に示した実施形態の
ものは、周到に発明したものであって、単に現在の技術
を応用したものではないことが理解できよう。

【００２９】〔実施の形態 ３〕図５は、本発明の実施
形態を示すシャフト先端部の説明図で、（ａ）は正面
図、（ｂ）は側面図である。図５に示すように、本発明
ではシャフト３の先端小径３ｂ部にＤカット状に切り込
みを入れ、固定子の回転によってファン１が空転するこ
とを防ぐことができる。これにより、モータが駆動して
いるときに、万一、ナット８にゆるみが生じた場合で
も、モータシャフト３が空転することがないので、ファ
ン１を回転することが可能であり、モータとファンの回
転体の支持装置に信頼性を高める効果がある。

【００３０】〔実施の形態 ４〕図６は、本発明のファ
ン支持構造を空気調和機の室外機に用いた場合を示す斜
視分解図である。図６に示す室外機は、底板４３の上
に、室外の空気と熱交換する熱交換器４２と、これに冷
媒を循環させるサイクルパイプ３９と、側面を覆う側板
４１と、底板４３に下部を固定し上部を熱交換器４２に
支持したモータ固定部材１３に固定したモータ２のシャ
フト先端にファン１を取り付けたのち、室外機上部およ
び前面を覆う前面パネル４０を組み立てて構成されるも
のである。

【００３１】本発明を用いない場合、モータ２によって
発生した振動は、ファン１に直接伝達され、ファン１の
振動によってさらにモータ２の振動が増加し、モータ固
定部材１３を振動させ、さらに、底板４３および熱交換
器４２を振動させて、室外機全体の振動，騒音が増加す
る。本発明のモータのファン支持構造を採用すれば、モ
ータ２によって発生した振動は、ファン１に直接伝達さ
れないので、室外機全体の振動，騒音を抑制する効果が
ある。

【００３２】なお、本空気調和機の室外機によって、騒
音の低減効果を詳細に確認した結果、図２のＡＣモータ
のファンの取り付け構造にて、ＤＣモータを使用した場
合、２８３Ｈｚに５９ｄＢＡの騒音のピーク値が発生し
ていたが、図１に示す本実施例を使用した場合、３７ｄ
ＢＡと２２ｄＢＡの騒音低減効果があることを確認し
た。

【００３３】また、本発明によれば、ＡＣモータとＤＣ
モータによって異なるモータとファンの支持構造を簡単
な変更のみで行なうことができるため、ファン固定リブ
を変更する必要がなく、ファンを共用できるという効果
がある。さらに、ＤＣモータの場合には、Ｅリングと防
振ゴムによりモータシャフトとファンとを固定し、振
動，騒音を低減することができる。また、モータがＡＣ
モータの場合には、前記Ｅリングと防振ゴムを除いてシ
ャフト先端部の段差とファンに備えた固定リブを接触し
て固定する構造としたので安価にファンを固定すること
が可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、ファンの自重によって生じるシャフトとファンの
間に設置される柔軟性に富むゴム材の変形によるファン
の偏心を抑制するのみならず、振動および騒音を低減
し、しかも、ＡＣモータとＤＣモータによって異なるモ
ータとファンとの支持構造を簡単な変更のみで行いうる
安価なモータのファン支持構造を提供することができ
る。また、本発明によれば、シャフト直径に対して回転
体を支持するファンボス部の長さが比較的長い場合にも
振動および騒音を有効に低減できるモータのファン支持
構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態で、ＤＣモータとファン
との支持構造を示す断面図である。

【図２】本発明の他の実施形態としてＡＣモータを使用
した場合のシャフトとファンとの支持構造を示す要部断
面図である。

【図３】本発明の実施形態に類似のモータのファン支持
構造を示す要部断面図である。

【図４】本発明の実施形態に類似の他のモータのファン
支持構造を示す要部断面図である。

【図５】本発明の実施形態を示すシャフト先端部の説明
図である。

【図６】本発明のファン支持構造を空気調和機の室外機
に用いた場合を示す斜視分解図である。

【図７】従来のモータの回転子を示す説明図である。

【図８】従来のシロッコファンの要部断面図である。

【符号の説明】

１…ファン、２…モータ、３…シャフト、４…Ｅリン
グ、５，７…ワッシャ、６…防振ゴム、８…ナット、
９，１０…ベアリング、１１…回転子、１２…固定子、
１３…モータ固定部材、１４…ファン固定リブ、１５…
ボス。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子、固定子、およびファンを貫通し
   先端部の径を小径として段差を備えたシャフトからなる
   モータと、このモータのシャフトを貫通するファンボス
   部および前記シャフト先端部の小径部に取り付けるファ
   ン固定リブを備えてなるファンとを固定するモータのフ
   ァン支持構造において、 前記モータシャフトにＥリングを固定し、このＥリング
   と前記ファンボス部の端面との間に防振部材を備え、 前記Ｅリングの固定位置を、前記ファン固定リブが前記
   シャフト先端部の段差に接触しない位置にあるように定
   めたことを特徴とするモータのファン支持構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、前記モー
   タがＤＣモータであり、前記Ｅリングと前記防振部材に
   よりモータシャフトとファンとを固定したことを特徴と
   するモータのファン支持構造。
3. 【請求項３】 回転子、固定子、およびファンを貫通し
   先端部の径を小径として段差を備えたシャフトからなる
   モータと、このモータのシャフトを貫通するファンボス
   部および前記シャフト先端部の小径部に取り付けるファ
   ン固定リブを備えてなるファンとを固定するモータのフ
   ァン支持構造において、 前記モータがＡＣモータであり、前記シャフト先端部の
   段差と前記ファンに備えたファン固定リブとを接触する
   ように取り付けたことを特徴とするモータのファン支持
   構造。
4. 【請求項４】 請求項３記載のものにおいて、前記モー
   タのシャフトには、前記モータと前記ファンボス部の端
   面との間に、Ｅリングおよび防振部材を備えていないこ
   とを特徴とするモータのファン支持構造。