JP2005171987A - 小型斜流ファンモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 小型斜流ファンモータの静圧が上昇することと風量を低減させずに、従来よりも低いノイズレベルで回転する小型斜流ファンモータを提供する。
【解決手段】本発明の小型斜流ファンモータは、ケーシング１０と、モータ１１によって回転させられる羽根車１４と、モータ１１に属するハブ１２を備え、ハブ１２と、ハブ１２を囲んで配置される導気カバー１７とにより、吸気口１９及び排気口２０を備えて略環状に形成される流路１８が構成され、ハブ１２は、排気口２０に向かい拡大する円錐形状の、その先端の鋭角部分が取り除かれた形状を有し、導気カバー１７は、断面が略翼形に形成され、モータ１１は、略半径方向の外側に向かい延伸される支持片１６によってケーシング１０に支持され、支持片１６は、流路１８における吸気口１９に属する位置に配置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ケーシングと、モータによって回転させられる羽根車と、モータに属するハブを備える小型斜流ファンモータに関する。

斜流ファンモータは、例えば、円錐形状のカップとそのカップに対応する傾斜面が内周側に設けられたケーシングとの間で風を送る構成であり、一見しただけでは、公知の軸流ファンモータと区別するのが難しいため、「半軸流送風機」と称されることがある。

図３は、従来技術による小型斜流ファンモータを示す軸方向断面図である。
図３に示されている斜流ファンモータも、軸流ファンモータと同様に、概略でケーシング１００と、そのケーシング１００に組み込まれたモータ１０１により構成される。

モータ１０１に属するハブ１０２は、そのハブ１０２と、ハブ１０２に直接成形された複数の羽根１０３とから羽根車１０４を形成する。羽根車１０４は、モータ１０１によって、回転軸１０５に対して回転自在になるように軸支されて回転する。又、モータ１０１は、略半径方向の外側に向かって延伸される支持片１０６により、上記ケーシング１００に支持される。

斜流ファンモータと軸流ファンモータの何れの場合でも、モータ１０１と、電気整流機構（モータに具備されている場合のみ）と、羽根車１０４と、ケーシング１００とは一体化される。尚、モータ１０１は、内側に配置されたステータの周りをロータが回転するアウターロータ型モータである。このように構成することにより、非常に小型のモータ１０１を得ることができる。

なぜならば、ステータの外側に配置されたロータには、羽根車１０４を直接に固定できるからである。モータ１０１自体としては、交流電流駆動の場合は、通常は隈取りモータ、又は、コンデンサーモータ（但し、コンデンサーモータは高出力の場合のみ）が用いられ、直流電流駆動の場合は、通常は電気整流式モータ、又は、ブラシレス直流モータが用いられる。

斜流ファンモータの場合、空気は軸方向に吸入される一方で、軸に斜め方向に排気される。又、ハブ１０２は、略円錐形状に形成され、ケーシング１００の外側の空気を所定の方法で循環させることで、空気を、回転軸に対して０°から９０°の範囲で排気させることができる。特に、静圧を発生させるために必要とされるハブ１０２の周速は、ハブ１０２の外径寸法を、空気の流れる方向に拡大することで高めることができる。

このため、同一の外形寸法ならびに同一の回転数で比較した場合、軸流ファンモータより斜流ファンモータの方が静圧をより高く向上させることができる。従って、よりユーザーの興味を引くのは斜流ファンモータであって、この斜流ファンモータは、特に、電気通信関連分野では多用されている。その理由は、電気通信関連製品の関連部品或いはコンポーネンツの一体化が進むに従い、それらが収納されているエンクロージャーにおける空気循環抵抗が増加傾向にあるからである。

これに伴い、より高い性能を有する小型ファンモータが要求されている。しかし、これまで、小型ファンモータに斜流式が採用されることは比較的まれであった。その理由としては、斜流式のファンモータの場合、羽根車の構造が複雑になることが考えられる。

既に述べたように、アウターロータ型モータのステータは、通常、複数の支持片によってケーシングに固定される。軸流ファンモータの場合には、これらの支持片を、吸気口若しくは排気口に配置することが知られている。

軸流ファンモータでは、この支持片の配置により、羽根車若しくはファンの回転により、発生するノイズのレベルが高い等の影響を受けることは殆どない。その理由は、軸流ファンモータの場合は、斜流ファンモータの場合とは異なり、支持片を吸気口若しくは排気口に配置しても、空気の流路の断面形状には何の変化も発生しないためである。

ところで、殆どの小型の軸流ファンモータでは、様々な理由から、送出される風が支持片の周囲を通過する構造になっている。そして、従来の小型の斜流ファンモータも、送出される風が支持片の周囲を通過する構造になっている。すなわち、従来の小型のファンモータの支持片は、排気口側に設けられている。

また、斜流ファンモータは、吸気口から排気口までの空気の流路が、吸気口方向に向かっては断面積（断面形状）が縮小され、従って逆に、排気口方向に向かっては断面積（断面形状）が拡大されるように変化している。そのため、従来の小型斜流ファンモータでは、羽根車若しくはファンの回転により、高レベルのノイズが発生しやすいという問題がある。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたもので、従来の小型斜流ファンモータの静圧が高いことと風量を低減させずに、従来よりも低いノイズレベルの小型斜流ファンモータを提供することを目的とする。

上記した課題を解決するため、本発明の小型斜流ファンモータは、ケーシングと、モータによって回転させられる羽根車と、前記モータに属するハブを備える小型斜流ファンモータであって、ハブと、ハブを囲んで配置される導気カバーとにより、吸気口及び排気口を備えて略環状に形成される流路が構成され、且つ、ハブは、排気口に向かい拡大する円錐形状の、その先端の鋭角部分が取り除かれた形状を有し、且つ、導気カバーは、断面が略翼形に形成され、且つ、モータは、略半径方向の外側に向かい延伸される支持片によってケーシングに支持され、支持片は、流路における吸気口に属する位置に配置されることを特徴とする。

本発明の小型斜流ファンモータは、支持片が流路の吸気口側に配置されて、羽根車を流路の排気口側に配置できることから、従来の小型斜流ファンモータと比較して、同一の外形寸法でも羽根車の外径寸法を拡大でき、従って、従来と同じ風量を得る場合に回転数を低下させることができる。このことから、本発明の小型斜流ファンモータでは、従来の小型斜流ファンモータの静圧を高く維持したうえ、風量を低減させずに、ノイズレベルを低減させることができる。

以下に、本発明の実施形態が概略的に示されている図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施形態の小型斜流ファンモータを示す軸方向断面図であり、図２は、図１の小型斜流ファンモータを示す斜視図である。
図１及び図２に示されている小型斜流ファンモータは、概略的に、ケーシング１０と、そのケーシング１０に組み込まれたモータ１１から構成されている。モータ１１に属するハブ１２は、そのハブ１２とハブ１２に直接に成形された複数の羽根１３とから、羽根車１４を構成する。羽根車１４は、回転軸１５で回転自在になるようにモータ１１によって軸支されて回転する。又、モータ１１は、概略で半径方向の外側に向かって延伸される支持片１６によりケーシング１０に支持される。

ケーシング１０は、羽根車１４の外径寸法に対応させて形成された導気カバー１７を備える。ハブ１２は、羽根車１４を囲んで配置される導気カバー１７とにより、略環状である流路１８の境界部を構成する。この流路１８には、吸気口１９及び排気口２０が形成されている。空気は、吸気口１９から吸入された後、ファンモータを送風方向２２の方向に通過した後、排気口２０から排気される。

ハブ１２は、概略で、先端の鋭角部分を取り除かれ、排気口２０に向かって拡大する円錐形状を有している。同様に導気カバー１７も、概略で断面が翼形に形成され、その内径（直径）寸法は、排気口２０に向かって拡大している。導気カバー１７の吸気口１９には、流路１８の吸気口１９の境界の下側の導気曲面部２１によって、半径方向の外側に向かって丸められた形状が形成されている。この丸められた形状が導気曲面部２１に形成されることで、吸入側からの空気の乱流を避けることができる。

導気カバー１７の、回転軸１５に対する排気口２０の方向への傾斜角度は、ハブ１２の面の傾斜角度より大きくとると好適である。こうすることで、環状である流路１８の、特に、羽根車１４の部分に対応する外径寸法を、排気口２０の方向に向かって拡大させることができる。

本発明の発明者により、空気の流れという観点から見た場合、軸流ファンモータとは異なり小型斜流ファンモータでは、モータ１１を支持する支持片１６を吸気口１９の側に配置すると好適であることが見いだされた。

このことについて、図２及び図３を参照しながら説明する。図３は、上記したように従来技術による小型斜流ファンモータを示す軸方向断面図である。
この従来のファンモータの場合、支持片１０６は、排気口側に配置されている。このことから、モータ１０１の静止部分も排気口側に配置され、一方、羽根車１０４とハブ１０２は、吸気口側に配置される。この場合、羽根１０３は、ハブ１０２における吸気口側の小径部に固定される。

図１は、上記したように本発明の実施形態の小型斜流ファンモータを示す軸方向断面図である。
本実施形態の小型斜流ファンモータの場合、支持片１６は、吸気口１９の側に配置されている。図３に示された従来の小型斜流ファンモータと比較した場合、ハブ１２の外周と導気カバー１７の内周の両壁面が傾斜しているため、本実施形態では排気口２０により近く、外径寸法がより大きい羽根車１４が得られることがわかる。これは、本実施形態の場合には、羽根車１４に属する複数の羽根１３は、ハブ１２における排気口側の大径部に固定されるからである。図示された例では、図１に示された羽根車１４の外径寸法は、図３に示された羽根車１０４の外径寸法よりも、略２０％大きくなる。

羽根車１４の外径寸法が２０％大きくなった場合、小型斜流ファンモータの性能（風量、静圧）にも大きな影響が発生する。

ファンモータの風量、言い換えると、送風される空気の容量を決定付ける要素としては、羽根車１４の回転数及び外径寸法である。羽根車１４の外径寸法を拡大した場合、風量も、その拡大された外径寸法の係数の５乗に相当する分だけ増大される。これは、例えば、回転数を据え置いて、羽根車１４の外径寸法を１０％拡大（係数１．１０）した場合には、１．１０^５ ＝ １．６１であることから、風量は６１％だけ元の風量よりも増大されることを意味している。

風量を左右するもう一つの要素としてはファンの回転数がある。風量は、回転数の係数の３乗に相当する分だけ変化する。例えば、先に説明した例に従い、羽根車１４の外径寸法を１０％大きくしたファンモータの場合には風量は６１％増大しているので、羽根車１４の外径寸法を１０％大きくしていないファンモータと同等の風量を得るための回転数としては、（１／１．６１）^1/3 ＝ ０．８５となる。この０．８５は、０．８５ ＝ １．０−０．１５であることから、従来と同等の風量を得るには、回転数を逆に１５％分だけ低減させてもよいことがわかる。

ファンモータにおいては、その他の駆動条件を据え置いて回転数のみを引き下げた場合には、ノイズレベルを低減させることができる。通常、次の公式が成り立つ。
Ｌ_Ｗ ＝ Ａ ｌｏｇ（Ｎ_１／Ｎ_２）
ここで、
Ｌ_Ｗ ＝ ノイズレベル （ｄＢ）
Ａ ＝５０乃至５５（経験から算出された定数）
Ｎ_１ ＝ 定格回転数
Ｎ_２ ＝ 減少された回転数
である。

上記公式を用いて、回転数を上記した１５％分だけ低減させる場合を考えると、ファンモータのノイズレベルを以下の数式のように低減させることができることがわかる。
Ｌ_Ｗ ＝ ５０（乃至５５）ｌｏｇ （１．０／０．８５）
＝ ３．５ｄＢ （乃至３．９ｄＢ）

ノイズレベルを３．５ｄＢ乃至３．９ｄＢだけ低減できるということは、ノイズレベルを当初の半分以下にできることを意味する。従って、本実施形態の小型斜流ファンモータを起用することにより、ファンの回転数を引き下げても同一の風量が得られることになり、本実施形態の小型斜流ファンモータの起用は、ノイズレベルを低減させるためには好ましいということになる。

しかし、ノイズレベルに関しては、その他の様々な要因も考慮する必要がある。その要因の一つとしては、羽根車１４そのものの外径寸法に関係するノイズレベルが挙げられる。とは言え、一般的に、羽根車１４の外径寸法（例えば、図１の半径Ｄ）を拡大しても、その分だけファンの回転数を下げるほうがノイズレベルの低減に関しては有効である。このことは、羽根車１４の接線速度が、その半径と回転数の双方に対して直線的に比例することを用いて説明することができる。

例えば、上記した例（羽根車１４の外径寸法を１０％大きくし、回転数を１５％引き下げる）の場合には、羽根車の外径寸法が当初の外径寸法で回転数も当初の回転数である場合と比較すると、以下の数式のように羽根車１４の接線速度は６．５％遅くなる。
１．１０ ｘ ０．８５ ＝ ０．９３５
＝ １ − ０．０６５

上記を簡単に説明すると、図１及び図２に示された本実施形態の小型斜流ファンモータの場合、同一の外形寸法及び風量（空気容量及び静圧の上昇）を有する図３に示されたような従来の小型斜流ファンモータと比較して、より低い回転数、及び、より小さなノイズレベルで駆動可能であると言うことになる。

本実施形態の小型斜流ファンモータは、ケーシング１０と、モータ１１によって回転させられる羽根車１４と、モータ１１に属するハブ１２を備える斜流ファンモータであって、ハブ１２と、ハブ１２を囲んで配置される導気カバー１７とにより、吸気口１９及び排気口２０を備えて略環状に形成される流路１８が構成され、且つ、ハブ１２は、排気口２０に向かい拡大する円錐形状の、その先端の鋭角部分が取り除かれた形状を有し、且つ、導気カバー１７は、断面が略翼形に形成され、且つ、モータ１１は、略半径方向の外側に向かい延伸される支持片１６によってケーシング１０に支持され、支持片１６は、流路１８における吸気口１９に属する位置に配置される。

また、本実施形態の小型斜流ファンモータは、羽根車１４の羽根１３が、ハブ１２の外径寸法が最大の場所に固定されていてもよく、羽根車１４が、流路１８における排気口２０に属する位置に配置されていてもよく、流路１８が、羽根車１４の回転軸１５に対して、流路１８の断面で半径方向外側に向けて鋭角に延伸されて形成されていてもよい。また、本実施形態の小型斜流ファンモータは、流路１８が、その断面積が吸気口１９方向に向かって縮小されていてもよく、導気カバー１７が、その内径（直径）が排気口２０方向に向かって拡大されていてもよく、導気カバー１７の吸気口１９側には、半径方向の外側に向かって丸められた形状が形成される導気曲面部２１が設けられていてもよい。さらに、本実施形態の小型斜流ファンモータは、モータ１１が、アウターロータ型モータであり、モータ１１の静止部分が、ケーシング１０に支持され、モータ１１に属するロータが、羽根車１４を備えるハブ１２により構成されていてもよい。

本実施形態の特色は、モータ１１を固定するための支持片１６が、ケーシング１０の、吸気口１９に配置されていることにある。こうすることで、小型斜流ファンモータの外形寸法を変更せずに、羽根車１４をより大きくできる。羽根車１４が大きくなると、風量も増大するので、従来の小型斜流ファンモータと同一の風量を得る場合には、従来の小型斜流ファンモータより低い回転数でよいことになる。羽根１３（ファン）の回転数が低くなることにより、本発明の目的である、ノイズレベルを低減させることが可能になる。

本実施形態では、支持片１６を吸気口１９の側に配置することで、羽根車１４に属する羽根１３を排気口２０の近傍、すなわち、ハブ１２における外径寸法が一番大きいところに固定できる。これによって、羽根車１４全体の外径寸法も大きくできる。

斜流ファンモータでは、空気の流路１８の断面は、羽根車１４の回転軸１５に対して半径方向の外側に向かい鋭角に延伸される。これによって、斜流ファンモータの中を流れる空気は、回転軸１５に対して斜め方向に排気される。又、軸流ファンモータと比較して斜流ファンモータでは改善される静圧の上昇をもたらす要因の一つは、空気の流路１８の断面が、排気口２０の方向に向かって拡大されていることである。

又、本実施形態の小型斜流ファンモータでは、羽根車１４のノイズレベルを更に抑える目的で、導気カバー１７の空気の吸気口１９側の部分には、半径方向の外側に向かって丸められた形状（導気曲面部２１）が形成されている。

本実施形態の小型斜流ファンモータでは、モータ１１は、アウターロータ型のモータであって、そのモータ１１に属する静止部は、支持片１６によってケーシング１０に支持され、ロータは、羽根車１４を備えるハブ１２を構成している。

このように本実施形態の小型斜流ファンモータは、支持片が流路１８の吸気口１９側に配置され、羽根車１４が流路１８の排気口２０側に配置できることから、従来の小型斜流ファンモータと比較して、同一の外形寸法でも、羽根車１４の外径寸法を大きくでき、従来と同じ風量を得る場合には回転数を下げることができる。このことから、本実施形態の小型斜流ファンモータでは、従来の小型斜流ファンモータの静圧が高い特性と風量を維持させたうえで、ノイズレベルを低減させることができる。また、本実施形態の小型斜流ファンモータでは、導気カバーの吸気口１９側には、半径方向の外側に向かって丸められた形状が形成される導気曲面部２１が設けられるので、ノイズレベルをさらに下げることができる。

本発明の実施形態の小型斜流ファンモータを示す軸方向断面図である。 図１の小型斜流ファンモータを示す斜視図である。 従来技術の小型斜流ファンモータを示す軸方向断面図である。

符号の説明

１０ ケーシング、
１１ モータ、
１２ ハブ、
１３ 羽根、
１４ 羽根車、
１５ 回転軸、
１６ 支持片、
１７ 導気カバー、
１８ 流路、
１９ （空気の）吸気口、
２０ （空気の）排気口、
２１ 導気曲面部、
２２ 送風方向、
１００ ケーシング、
１０１ モータ、
１０２ ハブ、
１０３ 羽根、
１０４ 羽根車、
１０５ 回転軸、
１０６ 支持片。

Claims (8)

1. ケーシングと、モータによって回転させられる羽根車と、前記モータに属するハブを備える小型斜流ファンモータであって、
   前記ハブと、前記ハブを囲んで配置される導気カバーとにより、吸気口及び排気口を備えて略環状に形成される流路が構成され、且つ、
   前記ハブは、前記排気口の方向に向かい拡大する円錐形状の、その先端の鋭角部分が取り除かれた形状を有し、且つ、
   前記導気カバーは、断面が略翼形に形成され、且つ、
   前記モータは、略半径方向の外側に向かい延伸される支持片によって前記ケーシングに支持され、
   前記支持片は、前記流路における前記吸気口に属する位置に配置される
   ことを特徴とする小型斜流ファンモータ。
2. 前記羽根車の羽根は、前記ハブの外径寸法が最大となる場所に固定される
   ことを特徴とする請求項１に記載の小型斜流ファンモータ。
3. 前記羽根車は、前記流路における前記排気口に属する位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の小型斜流ファンモータ。
4. 前記流路は、前記羽根車の回転軸に対して、前記流路の断面で半径方向外側に向けて鋭角に延伸されて形成される
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の小型斜流ファンモータ。
5. 前記流路は、その断面積が前記吸気口方向に向かって縮小される
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の小型斜流ファンモータ。
6. 前記導気カバーは、その直径が前記排気口方向に向かって拡大される
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の小型斜流ファンモータ。
7. 前記導気カバーの前記吸気口側には、半径方向の外側に向かって丸められた形状が形成される導気曲面部が設けられる
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の小型斜流ファンモータ。
8. 前記モータは、アウターロータ型モータであり、
   前記モータの静止部分は、前記ケーシングに支持され、
   前記モータに属するロータは、前記羽根車を備えるハブにより構成される
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の小型斜流ファンモータ。

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