WO2017154764A1

WO2017154764A1 - 送風機

Info

Publication number: WO2017154764A1
Application number: PCT/JP2017/008440
Authority: WO
Inventors: 野口　明利
Original assignee: 株式会社ヴァレオジャパン
Priority date: 2016-03-08
Filing date: 2017-03-03
Publication date: 2017-09-14
Also published as: JPWO2017154764A1; EP3428455A4; CN108713102A; EP3428455A1; CN108713102B

Abstract

【課題】断面円形の回転軸に固定子を装着し、この固定子により多翼羽根の空転を防止する送風機において、固定子の装着方向の自由度を高める送風機の固定構造を得ること。【解決手段】断面円形の回転軸１が圧入された樹脂製の固定子１０と、固定子１０に取付けられたボス３０を有する樹脂製のファン６０を備えた送風機において、固定子１０は、回転軸１が圧入される固定子貫通孔１４と、回転軸１が固定子貫通孔１４の一方側から圧入される第１の装着姿勢のときに、ボス３０に設けられたボス係合部３５と係合する固定子第１係合部１５と、回転軸１が固定子貫通孔１４の他方側から圧入される第２の装着姿勢のときに、前記ボス係合部３５と係合する固定子第２係合部１６と、を備えた。

Description

送風機

　本発明は、多翼羽根を備えた送風機に関するもので、より詳しくは、モータの回転軸に樹脂製ファンを取付ける送風機の固定構造に関する。

　樹脂製ファンを備えた送風機、とりわけ車両用空調装置の送風機として、例えば特開２００４-３４４９号公報（特許文献１）や特開２０１１-１６３２４４号公報（特許文献２）などが知られている。

　この種の車両用空調装置の送風機は、車載用として小型化と大風量が求められている。そのため、家庭用の送風機（扇風機）と比べて、回転軸から羽根までの距離が短いファンを、早い速度で回転させている。周知のように、回転速度が大きいと、ファンの揺れや構造上のアンバランスに起因して騒音が発生するので、高いバランス性が求められている。

　前記特許文献１の送風機は、また、断面円形の回転軸へのファンの固定手段を開示している。すなわち、断面円形の回転軸（シャフト２１）をファン（１０）のボス部に挿入し、次いでファンよりも硬い樹脂製の固定子（キャップ３０）の貫通孔に圧入し、さらにボス部と固定子を、回転軸の軸方向に沿って嵌合させている。そして、硬い固定子が回転軸に固着されているので、固定子に嵌合されたファンが回転軸に対して空転することを防止することができる、としている。

特開２００４-３４４９号公報特開２０１１-１６３２４４号公報

　前記特許文献１の固定子は、ファンと嵌合する部分が、軸方向の一方側にのみ形成されているので、先に挿入されたファンと正しく嵌合するために、一定の方向（一定の向き）で回転軸に装着する必要がある。

　このため、生産工程において、回転軸に対する装着姿勢を判断し、正規の装着方向に調整しなければならない。このように、固定子の装着方向を調整する作業は一定の判断過程を要するので、この点において生産効率化の余地が残されていた。

　本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、断面円形の回転軸にファンを固定する構造の送風機に関し、回転軸に固定子を装着し、この固定子により多翼羽根の空転を防止する形態の固定構造において、固定子の装着方向の自由度を高める送風機の固定構造を得ることを目的とするものである。

　請求項１の発明は、
　　断面円形の回転軸１を有するモータＭと、
　　前記回転軸に装着された樹脂製の固定子１０と、
　　前記固定子に取付けられたボス３０を有する樹脂製のファン６０と、を備え、
　　前記固定子１０は、
　　　前記回転軸１が圧入される固定子貫通孔１４と、
　　　前記回転軸１が前記固定子貫通孔１４の一方側から圧入される第１の装着姿勢のときに、前記ボス３０に設けられたボス係合部３５と係合する固定子第１係合部１５と、
　　　前記回転軸１が前記固定子貫通孔１４の他方側から圧入される第２の装着姿勢のときに、前記ボス係合部３５と係合する固定子第２係合部１６と、を備えたことを特徴とする送風機１００である。

　請求項２の発明は、前記固定子貫通孔１４に、前記一方側と前記他方側との間に当該貫通孔の径が前記回転軸１の外径よりも小さい小径部１４ａを備えていることを特徴とする請求項１記載の送風機１００である。

　請求項３の発明は、前記固定子貫通孔１４に、前記一方側および前記他方側から前記小径部１４ａに向けて漸次径が小さくなるテーパ部１４ｂ，１４ｃを設けたことを特徴とする請求項２記載の送風機１００である。

　請求項４の発明は、前記固定子１０は、前記一方側の端部と前記他方側の端部との中間における仮想断面Ｌ２に対して、前記一方側と前記他方側とが合同となるように形成されている請求項１ないし請求項３のいずれか記載の送風機１００である。

　請求項１の発明によれば、回転軸１が固定子貫通孔１４の一方側から圧入されて固定子１０が当該回転軸に固着し（第１の装着姿勢）、さらにボス３０が固定子１０に取付けられると、固定子１０の固定子第１係合部１５にボス３０の係合部３５が嵌合して係合されるので、回転軸１に対してファン６０が空転しないように固定することができる。

　また、回転軸１が固定子貫通孔１４の他方側から圧入されて固定子１０が当該回転軸に固着し（第２の装着姿勢）、さらにボス３０が固定子１０に取付けられると、固定子１０の固定子第２係合部１６にボス３０の係合部３５が嵌合して係合され、これにより第２の装着姿勢の場合も、前記第１の装着姿勢と同様に、回転軸１に対してファン６０が空転しないように固定することができる。

　請求項２の発明によれば、固定子貫通孔１４に、前記一方側と前記他方側との間に当該貫通孔の径が回転軸１の外径よりも小さい小径部１４ａを備えているので、固定子１０の前記第１および第２の装着姿勢の双方において固定子１０の回転軸１への装着が堅固になされ得る。

　請求項３の発明によれば、固定子貫通孔１４に、前記一方側および前記他方側から小径部１４ａに向けて漸次径が小さくなるテーパ部１４ｂ，１４ｃを設けたので、固定子１０の回転軸１への装着が比較的容易になされ得るものである。

　請求項４の発明によれば、固定子１０が、前記一方側の端部と前記他方側の端部との中間における仮想断面Ｌ２に対して、前記一方側と前記他方側とが合同となるように形成されているので、回転軸１の固定子貫通孔１４への装着が、当該固定子をいわゆる天地無用として、どちらの側からも装着することができ、固定子の装着方向の自由度を高めることができて、組立てにおいて便宜となる。

　このように、本発明によれば、断面円形の回転軸にファンを固定する構造の送風機において、固定子の装着方向の自由度を高める送風機の固定構造を得ることができるものである。

本発明の実施例に係るボス、コーンおよびファン、ならびに、固定子、回転軸およびモータの配列状態を、斜め上から見たときの分解斜視図である。本発明の実施例に係る回転軸、固定子およびボスの装着状態を、上から下方を見たときの外観斜視図である。図２における回転軸、固定子およびボスの箇所を示す拡大図である。本発明の実施例に係る回転軸、固定子およびボスの装着状態を、下から上方を見たときの外観斜視図である。図４における回転軸、固定子およびボスの箇所を示す拡大図である。本発明の実施例に係るボス、コーンおよびファンを、上から下方を見たときの外観斜視図である。図６におけるボスの箇所を示す拡大図である。本発明の実施例に係るボス、コーンおよびファンを、下から上方を見たときの外観斜視図である。図８におけるボスの箇所を示す拡大図である。本発明の実施例に係る固定子を斜め上方から見たときの外観斜視図である。本発明の実施例に係る固定子を斜め下方から見上げたときの外観斜視図である。本発明の実施例に係り、上からボス、第１の装着姿勢における固定子、および回転軸を、分離して示す縦断面図である。図１２に示すボス、第１の装着姿勢における固定子、および回転軸を、組み合わせた状態で示す縦断面図である。本発明の実施例に係り、上からボス、第２の装着姿勢における固定子、および回転軸を、分離して示す縦断面図である。本発明の他の実施例に係る固定子、ボス、コーンおよびファン、ならびに、回転軸およびモータの配列状態を、斜め上から見たときの分解斜視図である。本発明の他の実施例に係り、上から第１の装着姿勢における固定子、ボス、および回転軸を、分離して示す縦断面図である。図１６に示す第１の圧入姿勢における固定子、ボス、および回転軸を、組み合わせた状態で示す縦断面図である。本発明の他の実施例に係り、上から第２の圧入姿勢における他の例の固定子、ボス、および回転軸を、分離して示す縦断面図である。本発明の他の実施例に係り、上から第１の圧入姿勢におけるさらに他の例の固定子、ボス、および回転軸を、分離して示す縦断面図である。

　以下、添付の図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において同一の符号が付してある構成要素は、相互に同一のものを示している。また、本発明の作用効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。

　図１ないし図１４は、本発明の第一実施形態に係る送風機の各構成要素（構成部材）を示している。本実施形態に係る送風機１００は、断面円形の回転軸１を有するモータＭと、回転軸１に装着された樹脂製の固定子１０と、固定子１０に取付けられたボス３０を有する樹脂製のファン６０、すなわち、ボス３０から延びたコーン５０、コーン５０の外周縁部から延びた多数の翼を有する樹脂製のファン６０と、を備えて構成されている。なお、従来技術（例えば前記特許文献１、２）と同様に、固定子１０は、機械的強度の大きい樹脂で形成され、ボス３０は、固定子１０よりも機械的強度の小さい樹脂で形成されている。あるいは、固定子１０とボス３０は、機械的強度が同程度の樹脂で形成されていてもよい。また、固定子１０やファン６０は、射出成形などの周知の成形法にて形成される。樹脂の材料としては、例えばポリプロピレンやＡＢＳ樹脂などが使用される。

　固定子１０は、筒状の部材であって、前述したように回転軸１に装着される。固定子１０にはボス３０を介してファン６０が取付けられ、この固定子１０を経由して、回転軸１の回転がファン６０に伝達される。そのため、固定子１０は、回転軸１に対しスリップしたり軸方向に移動しないように、回転軸１に堅固に固着されている。

　また、固定子１０は、図１０や図１１に示されるように、回転軸１の先端に近い固定子第１端面１１と、回転軸の先端から遠い固定子第２端面１２と、固定子第１端面１１および前記固定子第２端面１２の間に形成された固定子外周面１３と、回転軸１が圧入される固定子貫通孔１４と、固定子外周面１３に形成された凹または凸形状の固定子第１係合部１５と、固定子外周面１５に形成されて、固定子第１係合部とは異なる箇所に形成された凹または凸形状の固定子第２係合部１６と、を備える。

　本実施形態の固定子１０において、固定子第１係合部１５および固定子第２係合部１６は凹形状を呈している。また、固定子第１係合部１５および固定子第２係合部１６は、回転軸１の仮想軸線Ｌ１を中心にして放射状で且つ等角度に配置されている。なお、これらの配置態様は、各固定子第１係合部１５の中間（固定子外周面１３の周方向における、複数の固定子第１係合部１５の中間）に固定子第２係合部１６が位置するように設けられている。

　ボス３０は、筒状の部材であって、ファン６０の一部であり、樹脂で形成され、固定子１０に取付けられる。本実施形態のボス３０は、図７や図９に示されるように、回転軸１の先端に近いボス第１端面３１と、回転軸１の先端から遠いボス第２端面３２と、ボス第１端面３１およびボス第２端面３２の間に形成されたボス外周面３３と、固定子１０が挿入されるボス貫通孔３４と、ボス貫通孔３４の内周面に形成され、固定子第１係合部１５に係合するボス第１係合部３５および固定子第２係合部１６に係合するボス第２係合部３６と、を備える。本実施形態においては、ボス第１端面３１は図面の上側に、また、ボス第２端面３２は図面の下側に位置している。

　本実施形態のボス３０において、ボス第１係合部３５およびボス第２係合部３６は、固定子第１係合部１５および固定子第２係合部１６の凹形状に対応する凸形状を呈している。また、ボス第１係合部３５およびボス第２係合部３６の配置は、固定子第１係合部１５および固定子第２係合部１６に対応した、回転軸１の仮想軸線を中心にして放射状で且つ等角度に配置されている。なお、固定子１０の場合と同様に、これらの配置態様は、各ボス第１係合部３５の中間（ボス貫通孔３４の周方向における、複数のボス第１係合部３５の中間）にボス第２係合部３６が位置するように設けられている。

　固定子第１係合部１５は、本実施形態の場合、図１０および図１１にて詳細に示すように、回転軸１の軸方向に沿って固定子第１端面１１から延び、且つその延びた端部に固定子第１規制部１７を設けて形成される。また、固定子第２係合部１６は、回転軸１の軸方向に沿って固定子第２端面１２から延び、且つその延びた端部に固定子第２規制部１８を設けて形成される。

　一方、ボス第１係合部３５は、回転軸１の軸方向に沿ってボス第１端面３１から延び、且つその延びた端部にボス第１規制部３７を設けて形成される。また、ボス第２係合部３６は、回転軸１の軸方向に沿ってボス第１端面３１から離れた位置から延び、且つそのボス第１端面３１側の端部にボス第２規制部３８を設けて形成される。なお、ボス第２係合部３６は、回転軸１の軸方向に沿ってボス第２端面３２から延び、且つその延びた端部にボス第２規制部３８を設けて形成されていてもよい。成形型の都合により、適宜選択される。

　そして、後に詳述するように、固定子第１規制部１７とボス第１規制部３７とは、回転軸１の軸方向に沿ったボス３０の移動範囲を規制する第１規制機構７０を形成している（図１３参照）。同様に、固定子第２規制部１８とボス第２規制部３８とは、回転軸１の軸方向に沿ったボス３０の移動範囲を規制する第２規制機構８０を形成している（図１３参照）。

　本実施形態において、コーン５０は、回転軸１の軸方向において、固定子第１係合部１５または固定子第２係合部１６に対応する前記ボス外周面３３から延びている。

　本実施形態の送風機１００において、モータの回転軸１を固定子１０の固定子貫通孔１４に圧入して装着し（固定子１０に回転軸１を圧入して装着し）、この固定子１０にファン６０のボス３０を、回転軸１の先端側から取付けて、つまり固定子第１端面１１側から移動して、固定子１０の各係合部にボス３０の各係合部を係合する。

　ボス３０を固定子１０の固定子第１端面１１側から移動するにあたり、ボス３０のボス第１係合部３５を固定子第１係合部１５に、また、ボス第２係合部３６を固定子第２係合部１６に、それぞれ軸方向において対応するように位置合わせして、まず、例えば周知のツメ状に形成されたボス第２係合部３６を圧縮させながら固定子外周面１３に摺接させて移動させる。そして、ボス第１係合部３５を固定子第１係合部１５に、また、ボス第２係合部３６を固定子第２係合部１６に、それぞれ嵌合させて係合する。

　このように、ボス第１係合部３５が固定子第１係合部１５に、また、ボス第２係合部３６が固定子第２係合部１６に、それぞれ凹凸嵌合して係合されるので、回転軸１に対してファン６０が空転しないように固定することができる。

　本実施形態の送風機において、回転軸１から固定子１０に伝達される回転駆動力は、固定子１０から回転軸の径方向外側に向かってボス３０へ伝達され、そしてコーン５０へ伝達される。さらに、コーン５０は、固定子係合部に対応するボス外周面３３から回転軸１の径方向外側に延びているので、当該コーンへの回転駆動力も回転軸１の径方向外側に向かって伝達される。このように、本実施形態の送風機において、回転軸１、固定子１０、ボス３０、およびコーン５０への駆動力の伝達が、回転軸１の径方向外側に向かって伝達されて、すなわち回転軸方向に向かってなされることがないので、インペラ回転時における揺れやアンバランス発生の原因を除去することができる。

　また、前述した本実施形態の固定子第１規制部１７とボス第１規制部３７とで形成される第１規制機構７０は、回転軸１の先端から離れる方向へのボス３０の移動範囲を規制し、また、固定子第２規制部１８とボス第２規制部３８とで形成される第２規制機構８０は、回転軸１の先端に近づく方向へのボス３０の移動範囲を規制する。

　このように第１規制機構７０および第２規制機構８０を設けているので、ボス３０の回転軸１に対する軸方向の移動を阻止することができ、延いてはファン６０の軸方向の移動を回避することができる。

　なお、本実施形態において、固定子第１係合部１５および固定子第２係合部１６を凹形状に、また、ボス第１係合部３５およびボス第２係合部３６を凸形状に、それぞれ形成したが、これとは逆に、固定子第１係合部１５および固定子第２係合部１６を凸形状に、また、ボス第１係合部３５およびボス第２係合部３６を凹形状に、形成するようにしてもよい。

　また、固定子第１規制部１７と固定子第２規制部１８とは、回転軸１の軸方向に沿った固定子第１端面１１からの位置について、同じ位置とすることが望ましい。さらに、ボス第１規制部３７とボス第２規制部３８についても、回転軸１の軸方向に沿ったボス第１端面３１からの位置について、同じ位置とすることが望ましい。パーティングラインを同じ位置に設け易くなり、金型の設計が容易化されて、固定子１０やファン６０の生産性を向上することができる。

　上述した本発明の第一実施形態において、固定子１０は、固定子第１端面１１と固定子第２端面１２との中間における仮想断面Ｌ２に対して、前記一方側と前記他方側とが合同となるように形成されている。そして、この第一実施形態における図示の例では、固定子１０は、回転軸１に対して固定子第１端面１１を上側にして装着し（第１の装着姿勢。とりわけ、図１２および図１３参照）、これにボス３０を取付けている。

　これに対し、固定子１０を上下逆にして、つまり、図１４に示すように、回転軸１に対して固定子第２端面１２を上側にして装着（第２の装着姿勢）しても、上述したボス３０の固定子１０への取付けは、なんら支障なく同様に行うことができるものである。

　このように、固定子１０が、その中間における仮想断面Ｌ２に対して、合同となるように形成されていると、固定子１０の回転軸１への装着に際し、どちらの端面から装着してもよいので、組立てにおける利便性を高めることができる。

　なお、本発明を実施する場合、上述したように、固定子１０が、固定子第１端面１１と固定子第２端面１２との中間における仮想断面Ｌ２に対して、合同となるように形成されているので、固定子第１係合部１５および固定子第２係合部１６は、軸方向長さが同一であることが好ましいが、本発明はこれに限定されることなく、固定子第１係合部１５および固定子第２係合部１６の軸方向長さを、ファンの回転に支障を来さない程度に異ならしめることを許容するものである。

　次に本発明の第二実施形態について説明する。

　図１５ないし図１９は、本発明の第二実施形態に係る送風機の固定子１０およびボス３０を示している。本実施形態のものは、例えば前記特許文献１に示すようなキャップ型の固定子１０を用いるものである。すなわち、回転軸１にファンのボス３０を取付け、さらに固定子１０を装着して（固定子１０に回転軸１を圧入して装着し）、この固定子１０にてボス３０を固定し、もってファンが回転軸に対して回転するのを防止している。

　本発明の第二実施形態のものは、前記第一実施形態のものと同様に、固定子貫通孔１４を備えた固定子１０の、当該固定子貫通孔１４の一方側から回転軸１に装着される第１の装着姿勢のときに、前記ボス３０に設けられたボス係合部３５と係合する固定子第１係合部１５と、固定子貫通孔１４の他方側から回転軸１に装着される第２の装着姿勢のときに、前記ボス係合部３５と係合する固定子第２係合部１６と、を備えるものである。

　この第二実施形態のものにおいても、第一実施形態と同様に、固定子１０は、当該固定子１０の軸方向中間における仮想断面Ｌ２に対して、合同となるように形成されている。さらには、仮想断面Ｌ２に対して、面対称となるように形成されていてもよい。そして、この第二実施形態における図示（図１６および図１７）の例では、固定子１０は、固定子第１係合部１５を下側にして装着され、ボス３０と係合されている（第１の装着姿勢）。

　また、図１６および図１７において、符号１５，１６を括弧書きで示す態様のように、回転軸１に対し固定子第１係合部１６を下側にして配置して、つまり固定子１０の上下を逆に装着して、ボス３０と係合することもできるものである。

　図１８は、第二実施形態の他の例を示すものであり、この例の場合は、固定子貫通孔１４に、前記一方側と前記他方側との間に当該貫通孔の径が前記回転軸１の外径よりも小さい小径部１４ａを備えている。

　このように小径部１４ａを備えていると、固定子１０の前記第１および第２の装着姿勢の双方において、固定子１０の回転軸１への装着が堅固になされ得るものである。

　図１９は、第二実施形態のその他の例を示すものであり、この例の場合は、固定子貫通孔１４に、前記一方側および前記他方側から小径部１４ａに向けて漸次径が小さくなるテーパ部１４ｂ，１４ｃを設けている。

　このように小径部１４ａとともにテーパ部１４ｂ，１４ｃを設けていると、小径部１４ａを有しながらも、押圧が必要な固定子１０の回転軸１への装着作業が比較的容易になされ得るものである。

　上記第二実施形態のものによれば、固定子１０が、前記一方側の端部と前記他方側の端部との中間における仮想断面Ｌ２に対して、合同となるように形成されているので、あるいは面対称となるように形成されているので、固定子１０の回転軸１への装着を、当該固定子をいわゆる天地無用として、どちらの側からも行うことができ、固定子の装着方向の自由度を高めることができて、組立てにおいて便宜となる。

　このように、本発明の第一および第二の実施形態のものによれば、断面円形の回転軸にファンを固定する構造の送風機において、固定子の装着方向の自由度を高める送風機の固定構造を得ることができるものである。

　以上、第一実施形態および第二実施形態を示して、本発明を採用する送風機を説明したが、本発明はこれら２つの実施形態に限定されるものでないことは明らかである。

　本発明に係る送風機は、工業的に製造することができ、とりわけ車両用空調装置に好適に利用することができる。

Ｍ　　モータ
１　　回転軸
１０　　固定子
１１　　固定子第１端面
１２　　固定子第２端面
１３　　固定子外周面
１４　　固定子貫通孔
１４ａ　　小径部
１４ｂ　　テーパ部
１４ｃ　　テーパ部
１５　　固定子第１係合部
１６　　固定子第２係合部
１７　　固定子第１規制部
１８　　固定子第２規制部
３０　　ボス
３１　　ボス第１端面
３２　　ボス第２端面
３３　　ボス外周面
３４　　ボス貫通孔
３５　　ボス第１係合部
３６　　ボス第２係合部
３７　　ボス第１規制部
３８　　ボス第２規制部
５０　　コーン
６０　　ファン
７０　　第１規制機構
８０　　第２規制機構
１００　　送風機
Ｌ１　　回転軸の仮想軸線
Ｌ２　　仮想断面

Claims

　断面円形の回転軸１を有するモータＭと、
　前記回転軸に装着された樹脂製の固定子１０と、
　前記固定子に取付けられたボス３０を有する樹脂製のファン６０と、を備え、
　前記固定子１０は、
　　前記回転軸１が圧入される固定子貫通孔１４と、
　　前記回転軸１が前記固定子貫通孔１４の一方側から圧入される第１の装着姿勢のときに、前記ボス３０に設けられたボス係合部３５と係合する固定子第１係合部１５と、
　　前記回転軸１が前記固定子貫通孔１４の他方側から圧入される第２の装着姿勢のときに、前記ボス係合部３５と係合する固定子第２係合部１６と、を備えたことを特徴とする送風機１００。
　前記固定子貫通孔１４に、前記一方側と前記他方側との間に当該貫通孔の径が前記回転軸１の外径よりも小さい小径部１４ａを備えていることを特徴とする請求項１記載の送風機１００。
　前記固定子貫通孔１４に、前記一方側および前記他方側から前記小径部１４ａに向けて漸次径が小さくなるテーパ部１４ｂ，１４ｃを設けたことを特徴とする請求項２記載の送風機１００。
　前記固定子１０は、前記一方側の端部と前記他方側の端部との中間における仮想断面Ｌ２に対して、前記一方側と前記他方側とが合同となるように形成されている請求項１ないし請求項３のいずれか記載の送風機１００。