JP2007209091A

JP2007209091A - 送風ファン

Info

Publication number: JP2007209091A
Application number: JP2006023543A
Authority: JP
Inventors: Hirosuke Yoshida; 裕亮吉田
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2006-01-31
Filing date: 2006-01-31
Publication date: 2007-08-16
Also published as: US20070178720A1

Abstract

【課題】機械的な強度に優れたハウジング構造を有する送風ファンを提供する。
【解決手段】送風ファンは、回転によって空気流を発生させるインペラ及びその回転駆動用のモータと、モータの駆動回路が実装された回路基板２１と、モータ及び回路基板２１を支持し空気流路を構成するハウジング１１とを備え、ハウジング１１は、モータ及び回路基板２１を支持するためのモータ支持部１３とその周囲に空間を隔てて位置する外枠部１２とが複数の支持脚１４で連結された構造を有し、ハウジング１１のモータ支持部１３は、板状部１５とその周縁に沿って形成された外周壁１６とを有し、板状部１５に形成された貫通孔又は板状部１５の周縁の一部に形成された切欠き部１８の周縁に沿って補強壁１９が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転によって空気流を発生させるインペラ及びその回転駆動用のモータと、モータの駆動回路が実装された回路基板と、モータ及び回路基板を支持し空気流路を構成するハウジングとを備えた送風ファンに関する。

この種の送風ファンはファンモータと呼称されることもあり、パーソナルコンピュータ、ＯＡ機器、オーディオ機器、ビデオ機器、炊飯器等、種々の機器に使用されている。例えば、これらの機器の内部を冷却するために、機器の外装ケースに送風ファンが装着される。また、送風ファンは、使用対象や使用目的に応じた種々の大きさのものがあり、軸流型ファンや遠心型ファンのように異なるタイプのものがある。

このような送風ファンの一般的な構造として、空気流路を構成する樹脂製のハウジングの内部にインペラ、モータ及び回路基板が収容されたものがある。回路基板にはモータを構成するスタータ（電機子）のコイルやモータの駆動回路が実装され、回路基板と外部電源等との電気接続のためのワイヤーハーネス（リード線及びコネクタ）が回路基板に接続されている（例えば特許文献１参照）。

図８は、従来例に係る送風ファンのハウジングの斜視図を示しており、見やすくするために、その外枠部の一部を切り欠いた状態で示している。また、図９は、同じハウジングの平面図である。このハウジング１０１は、平面視で略矩形の外周及び略円形の内周を有する外枠部１０２と、その中央に位置し、平面視で略円形の輪郭を有するモータ支持部１０３とが４本の支持脚１０４で連結された構造を有する。外枠部１０２の内周面とモータ支持部１０３の外周面との間の空間が空気流路を構成し、回転によって空気流を発生させるインペラ（図示せず）の複数の羽根がこの空気流路に位置する。

モータ支持部１０３は、略円板形状を有する板状部１０５と、その周縁に沿って形成された外周壁１０６と、板状部１０５の中心に立設された円筒部１０７とを有する。外周壁１０６は補強、防塵、回路基板の位置決め等の目的で設けられている。円筒部１０７は、ステータ及び軸受を保持する働きを有する。つまり、円筒部１０７の外周面にはコアにコイルが巻回されたステータが装着され、内部には軸受（玉軸受又はすべり軸受）が装着される。軸受に保持された回転軸にインペラが固定される。

また、円筒部１０７が挿通される丸孔が中央に形成された円板状の回路基板がモータ支持部１０３の板状部１０５に装着され、この回路基板にステータが直付けされる。更に、モータの駆動回路を構成する集積回路、チップ抵抗、チップコンデンサ等の電子部品が回路基板に実装され、回路基板に形成された導電パターンを介して互いに電気接続される。ステータのコイルも回路基板の導電パターンに電気接続される。

また、回路基板には、外部電源等との接続のためのワイヤーハーネス（コネクタ付きリード線）が半田付によって接続される。このワイヤーハーネスを逃がすため、あるいは回路基板とワイヤーハーネスとの半田付を行うための切欠き部１０８が板状部１０５の周縁の一部に形成されている。なお、この切欠き部１０８の近傍においてワイヤーハーネスのリード線を保持するリード線保持部１１０が支持脚１０４から突出するように設けられている。
特開２００３−８８０３７号公報

上記のようなハウジングの構造を有する従来の送風ファンにあって、きびしい使用環境下での機械的強度を高めることが要求されている。特に、ハウジングが樹脂成形品である場合に、温度変化の激しい環境や大きな振動・衝撃が加わるおそれがある環境において、モータ支持部を中心とするハウジングの機械的強度を十分なものとすることが要求されている。ハウジングに加わる変形の応力が切欠き部１０８に集中しやすく、この部分での補強を行うことにより、より高い強度のハウジングを形成することができる。。

また、この種の送風ファンの新たな仕様として、モータの回転駆動制御用のデータを記憶する書換え可能メモリを回路基板に搭載し、その記憶データを外部から書き換えることが検討されている。これにより、多様な用途に対応することができる汎用性のある送風ファンを実現することができる。この記憶データの書換えは、回路基板に設けられた導電ランド（テストランド）に導電ピン（テストピン）を接触させることによって行われる。

通常、回路基板には安価な片面銅箔基板が使用され、銅箔面（パターン面）は図８におけるモータ支持部１０３の板状部１０５に面する。したがって、回路基板の導電ランドに導電ピンを接触させるためには、導電ピンを挿通させる貫通孔を板状部１０５に設けておく必要がある。この場合に、上記の切欠き部１０８と同様に、ハウジングに加わる変形の応力が貫通孔の部分にも集中しやすくなり、この部分での補強も必要であると考えられる。

本発明は、上記のような課題に鑑み、機械的な強度に優れたハウジング構造を有する送風ファンを提供することを目的とする。

本発明による送風ファンは、回転によって空気流を発生させるインペラ及びその回転駆動用のモータと、前記モータの駆動回路が実装された回路基板と、前記モータ及び前記回路基板を支持し空気流路を構成するハウジングとを備えた送風ファンであって、前記ハウジングは、前記モータ及び前記回路基板を支持するためのモータ支持部とその周囲に空間を隔てて位置する外枠部とが複数の支持脚で連結された構造を有し、前記ハウジングのモータ支持部は、板状部とその周縁に沿って形成された外周壁とを有し、前記板状部に形成された貫通孔又は前記板状部の周縁の一部に形成された切欠き部の周縁に沿って補強壁が形成されていることを特徴とする。

好ましい構成として、前記ハウジングのモータ支持部を構成する前記板状部の周縁の一部に形成された切欠き部は、前記回路基板に対して外部からワイヤーハーネスを接続することを可能にするためのものである。

別の好ましい構成として、前記ハウジングのモータ支持部を構成する前記板状部に形成された貫通孔は、前記回路基板に実装された背の高い部品との干渉を回避するためのものである。

あるいは、前記貫通孔は、前記回路基板に設けられた導電ランドに接触させる導電ピンを挿通させるためのものである。

特に、前記モータの回転駆動制御用のデータを記憶する書換え可能メモリが回路基板に搭載され、前記導電ランドは前記導電ピンとの接触によって外部から前記書換え可能メモリの記憶データを書き換えるためのものである。

更に別の具体的な構成として、前記板状部に形成された貫通孔又は前記板状部の周縁の一部に形成された切欠き部の周縁に沿って形成された補強壁の高さが、前記板状部の周縁に沿って形成された外周壁の高さよりも低いことが好ましい。

本発明によれば、回路基板へのワイヤーハーネスの接続、背の高い部品の実装、テストピンの接触等を容易にするためにハウジングのモータ支持部の板状部に切欠き部や貫通孔を形成しながら、その部分での強度を高め、きびしい使用環境での使用に対応可能なハウジング構造を有する送風ファンを提供することができる。

また、板状部に形成された貫通孔又は切欠き部の周縁に沿って形成された補強壁の高さを、板状部の周縁に沿って形成された外周壁の高さよりも低くすることにより、回路基板を外周壁の内側に嵌め込んでしっかり固定することが可能となる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。なお、以下の説明において各部材の位置関係や方向を上下左右で説明するときは、あくまで図面における位置関係や方向を意味し、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を意味するわけではない。

図１は、本発明の実施例１に係る送風ファンを構成するハウジング、回路基板及びステータの分解斜視図であり、図２はハウジングの平面図である。また、図３は本実施例に係る送風ファンの断面図である。図１では、見やすくするために、ハウジング１１の外枠部１２の一部を切り欠いて示している。

本実施例の送風ファンは、図１及び図３に示すように、平面視で略矩形の輪郭を有する樹脂製のハウジング１１と、その中央部に固定された紙フェノール製片面銅箔の回路基板２１、そしてモータを構成するステータ（電機子）３１を有する。また、図３に示すように、含油焼結合金からなるスリーブで構成されたすべり軸受３５に回転軸３６が保持され、この回転軸３６の上端部に金属製のロータハブ３７の内側円筒部３７ａが外嵌し固定されている。

ロータハブ３７の外側円筒部３７ｂの内周面にはモータを構成する円筒状のロータマグネット３８が内嵌固定され、ステータ３１のコア３２の外周面とロータマグネット３８の内周面とが一定のギャップを隔てて対向している。ロータハブ３７の外側円筒部３７ｂの外周面には、複数の羽根３９ａを有する樹脂製のインペラ３９の円筒部３９ｂが外嵌固定されている。

図１及び図２から分かるように、ハウジング１１は、平面視で略矩形の外周及び略円形の内周を有する外枠部１２と、その中央に位置し、平面視で略円形の輪郭を有するモータ支持部１３とが４本の支持脚１４で連結された構造を有する。外枠部１２の内周面とモータ支持部１３の外周面との間の空間が空気流路を構成し、インペラ３９の複数の羽根３９ａがこの空気流路に位置する。

モータ支持部１３は、略円板形状を有する板状部１５と、その周縁に沿って形成された外周壁１６と、板状部１５の中心に立設された円筒部１７とを有する。外周壁１６は補強、防塵、回路基板の位置決め等の目的で設けられている。円筒部１７は、ステータ３１及びすべり軸受３５を保持する働きを有する。つまり、図３に示すように、円筒部１７の外周面にはステータ３１が装着され、内部にはすべり軸受３５が装着されている。

ステータ３１は、図１に示されているように、４極の歯を有するコア３２の上下から樹脂製のインシュレータ３３が被せられ、４極の歯の部分にコイル３４が巻回された構造を有する。コイル３４の巻き始め及び巻き終わりはインシュレータ３３から下方へ突出する端子ピンに接続されている。端子ピンは回路基板２１に設けられた貫通孔２１ａに挿通され、回路基板２１の下面で銅箔パターンのランドに半田付で電気接続されると共に固定されている。このようにして、モータを構成するステータ３１が回路基板２１に直付けされ固定されている。

回路基板２１は、片面銅箔の紙フェノール基板であり、下面が銅箔面（パター面）となっている。モータ（ステータ３１）の駆動回路を構成する集積回路（チップＩＣ）、チップ抵抗、チップコンデンサ等の表面実装型の電子部品が回路基板２１の下面（パターン面）に実装され、回路基板に形成された導電パターンを介して互いに電気接続されている。

回路基板２１の中央部には貫通孔２１ｂが形成されており、この貫通孔２１ｂにハウジング１１の円筒部１７を挿通させるようにして回路基板２１がモータ支持部１３に取り付けられる。上述のように、モータを構成するステータ３１が回路基板２１に直付け固定されているので、ステータ３１がハウジング１１の円筒部１７に外嵌固定されると、回路基板２１はステータ３１を介してハウジング１１に固定されることになる。図４は、本実施例の送風ファンにおけるハウジング１１に回路基板２１及びステータ３１を装着した状態を斜視図で示している。

回路基板２１には、外部電源等との接続のためのワイヤーハーネス（コネクタ付きリード線）２２が半田付によって接続される。このワイヤーハーネス２２を逃がすため、あるいは回路基板２１とワイヤーハーネス２２との半田付を行うために、ハウジング１１のモータ支持部１３の板状部１５（の周縁）に切欠き部１８が形成されている。そして、本実施例におけるハウジング１１では、図１及び図２に示すように、切欠き部１８の周縁に沿って補強壁１９が形成されている。これにより、ハウジング１１に振動や衝撃、あるいは温度変化に起因する応力が加わったときに切欠き部１８に応力が集中することが回避され、機械的強度が高くなる。

図１では、回路基板２１にあらかじめワイヤーハーネス２２が接続されたものがハウジング１１のモータ支持部１３に取り付けられる様子が示されている。この場合に、切欠き部１８は、ワイヤーハーネス２２（と回路基板２１との半田付部）を逃げるためのものである。別の組立方法として、ワイヤーハーネス２２が接続されていない回路基板２１を先にモータ支持部１３に取り付け、後でワイヤーハーネス２２を回路基板２１の接続用ランドに半田付によって接続することもある。この場合に、切欠き部１８は、回路基板２１とワイヤーハーネス２２との半田付による接続を可能にするためのものである。なお、切欠き部１８の近傍においてワイヤーハーネス２２のリード線を保持するリード線保持部２０が支持脚１４から突出するように設けられている。

また、本実施例では、切欠き部１８の周縁に沿って形成された補強壁１９の高さは、板状部１５の周縁に沿って形成された外周壁１６の高さと同じである。そして、回路基板２１の直径はハウジング１１のモータ支持部１３の外周壁１６の外周縁の直径と略一致している。図３及び図４に示す組立状態において、回路基板２１の下面は外周壁１６及び補強壁１９の上面に当接し、あるいは僅かな隙間を隔てて対向する位置関係となっている。接着剤等を用いて、回路基板２１の下面を外周壁１６及び補強壁１９の上面に固定することも可能である。

上述のように、本実施例に係る送風ファンのハウジング１１は、モータ支持部１３の切欠き部１８の周縁に沿って補強壁１９が形成されているので、モータ支持部１３の機械的強度が高くなる。モータ支持部１３の機械的強度が高くなれば、モータ支持部１３の板状部１５の厚みを薄くすることができるので、従来よりも大きな電子部品を回路基板２１の下面に実装することが可能になる。また、モータ支持部１３の機械的強度が高くなれば、すべり軸受３５を保持する円筒部１７の倒れ強度を高くすることができ、送風ファンの信頼性向上に寄与する。また、モータ支持部１３の機械的強度が高くなれば、モータ支持部１３に外力が作用したときのモータ支持部１３の変形量が小さくなり、ハウジング１１の外枠部１２とモータ支持部１３とを連結する支持脚１４への応力手中を緩和することができる。

図５は、本発明の実施例２に係る送風ファンを構成するハウジングの斜視図であり、図６はハウジングに回路基板及びステータを装着した状態を示している。本実施例の送風ファンのハウジング１１は、切欠き部１８の周縁に沿って形成された補強壁１９の高さが、板状部１５の周縁に沿って形成された外周壁１６の高さより低くなるように形成されている。そして、回路基板２１の直径はハウジング１１のモータ支持部１３の外周壁１６の内周縁の直径より僅かに小さく、回路基板２１がモータ支持部１３の外周壁１６の内側に嵌め込まれるようにして装着されている。

この実施例でも、切欠き部１８の周縁に沿って補強壁１９が形成されているので、ハウジング１１に振動や衝撃、あるいは温度変化に起因する応力が加わったときに切欠き部１８に応力が集中することが回避され、機械的強度が高くなる。また、回路基板２１がハウジングのモータ支持部１３の外周壁１６の内側に嵌め込まれるようにして装着されるので、回路基板２１を確実に固定することができる。この場合も、接着剤等を用いて、回路基板２１の下面及び外周を補強壁１９の上面及び外周壁１６の内面に固定してもよい。

図７は、本発明の実施例３に係る送風ファンを構成するハウジングの斜視図である。本実施例の送風ファンのハウジング１１では、モータ支持部１３の板状部１５に貫通孔４１及び４２が形成され、これら貫通孔４１、４２の周縁に沿って補強壁４１ａ及び４２ａが形成されている。一例として、貫通孔４１は製造工程又は検査工程等において、テストピンを挿通させるためのものである。また、貫通孔４２は背の高い部品を逃がすためのもの、あるいは、回路基板２１の下面に実装されたサーミスタ温度センサーの先端部を、直接外気に触れることができるように露出するためのものである。

テストピンを挿通させるための貫通孔４１について説明を加える。本実施例の送風ファンでは、モータの回転駆動制御、すなわちステータ３１の励磁電流の制御に使用するデータ（パラメータ）を記憶する書き換え可能メモリが回路基板２１に実装されている。そして、その記憶データを外部から書き換えることによって、同じ送風ファンで複数の異なる仕様を実現することができる。つまり、多様な用途に対応することができる汎用性のある送風ファンを実現することができる。書き換え可能メモリに記憶されたデータの書き換えは、製造工程又は検査工程等において、回路基板２１に設けられたテストランド（銅箔露出部）にテストピンを接触させることによって行われる。

前述のように、回路基板２１には安価な片面銅箔基板が使用されており、銅箔面（パターン面）がモータ支持部１３の板状部１５に面している。したがって、テストピンは板状部１５の貫通孔４１を通って回路基板２１のテストランドに接触することができる。そして、外部のメモリ書き込み装置から回路基板２１に実装された書き換え可能メモリにアクセスして記憶データを書き換えることができる。なお、回路基板２１のテストランドにテストピンを接触させる操作は、メモリ書き込み装置に限らず、検査装置や調整装置等が回路基板２１にアクセスする必要がある場合にも応用できる。

本実施例の送風ファンのハウジング１１では、回路基板２１へのワイヤーハーネス２２の接続を可能にするための切欠き部１８だけでなく、背の高い部品を逃がすため、あるいはテストピンを挿通させるため等の目的で貫通孔４１、４２がモータ支持部１３の板状部１５に形成されている。そして、これらの貫通孔４１、４２の周縁にも補強壁４１ａ、４２ａが形成されているので、切欠き部１８の補強壁１９と同様に、貫通孔４１、４２の部分における応力の集中を緩和して、ハウジング１１の機械的強度を高めることができる。

なお、本実施例の送風ファンのハウジング１１では、貫通孔４１、４２の周縁に形成された補強壁４１ａ、４２ａの高さは切欠き部１８の補強壁１９の高さと同じであり、板状部１５の周縁に沿って形成された外周壁１６の高さより低くなるように形成されている。したがって、実施例２と同様に、回路基板２１の直径をハウジング１１のモータ支持部１３の外周壁１６の内周縁の直径より僅かに小さくすることにより、回路基板２１をモータ支持部１３の外周壁１６の内側に嵌め込むようにして装着することができる。この場合に、回路基板２１の下面（パターン面）を切欠き部１８の補強壁１９の上面だけでなく、貫通孔４１、４２の補強壁４１ａ、４２ａの上面にも当接させ、必要な場合は接着することができるので、実施例２の場合に比べて回路基板２１を一層しっかりと固定し、保持することができる。

この実施例の変形例として、貫通孔４１、４２の補強壁４１ａ、４２ａ、切欠き部１８の補強壁１９、及び板状部１５の周縁に沿って形成された外周壁１６が全て同じ高さになるようにしてもよい。この場合は、実施例１と同様に、回路基板２１の直径をハウジング１１のモータ支持部１３の外周壁１６の外周縁の直径と略等しくし、組立状態において回路基板２１の下面が外周壁１６及び補強壁１９、４１ａ、４２ａの上面に当接し、あるいは僅かな隙間を隔てて対向するようにすればよい。

以上の各実施例及び変形例で説明したように、本発明は種々の形態で実施することができる。上記の実施例及び変形例の他にも、下記のような実施形態が可能である。

例えば、実施例２では切欠き部１８に加えて貫通孔４１、４２がハウジング１１のモータ支持部１３に形成されているが、切欠き部１８が無くて貫通孔４１、４２のみがある場合も、本発明を適用することができる。また、切欠き部や貫通孔の数は上記の実施例に限らず、任意に変更可能である。

また、各実施例で説明した送風ファンの具体的な構造、形状、材料等は例示に過ぎず、種々の変更が可能である。例えば、すべり軸受３５に代えて玉軸受を使用してもよい。あるいは、ロータハブ３７を省略し、インペラ３９を回転軸３６に直接固定してもよい。また、本発明は、各実施例で説明したような軸流型のファンに限らず、遠心型のファンにも適用可能である。

本発明の実施例１に係る送風ファンを構成するハウジング、回路基板及びステータの分解斜視図である。本発明の実施例１に係る送風ファンのハウジングの平面図である。本発明の実施例１に係る送風ファンの断面図である。本発明の実施例１に係る送風ファンにおけるハウジングに回路基板及びステータを装着した状態を示す斜視図である。本発明の実施例２に係る送風ファンを構成するハウジングの斜視図である。本発明の実施例２に係る送風ファンにおけるハウジングに回路基板及びステータを装着した状態を示す斜視図である。本発明の実施例３に係る送風ファンを構成するハウジングの斜視図である。従来例に係る送風ファンのハウジングの斜視図である。従来例に係る送風ファンのハウジングの平面図である。

符号の説明

１１ハウジング
１２外枠部
１３モータ支持部
１４支持脚
１５板状部
１６外周壁
１８切欠き部
１９、４１ａ、４２ａ補強壁
２１回路基板
２２ワイヤーハーネス
３１ステータ（モータ）
３５すべり軸受（モータ）
３６回転軸（モータ）
３８ロータマグネット（モータ）
３９インペラ

Claims

回転によって空気流を発生させるインペラ及びその回転駆動用のモータと、
前記モータの駆動回路が実装された回路基板と、
前記モータ及び前記回路基板を支持し空気流路を構成するハウジングとを備えた送風ファンであって、
前記ハウジングは、前記モータ及び前記回路基板を支持するためのモータ支持部とその周囲に空間を隔てて位置する外枠部とが複数の支持脚で連結された構造を有し、
前記ハウジングのモータ支持部は、板状部とその周縁に沿って形成された外周壁とを有し、前記板状部に形成された貫通孔又は前記板状部の周縁の一部に形成された切欠き部の周縁に沿って補強壁が形成されていることを特徴とする送風ファン。
前記ハウジングのモータ支持部を構成する前記板状部の周縁の一部に形成された切欠き部は、前記回路基板に対して外部からワイヤーハーネスを接続することを可能にするためのものである
請求項１記載の送風ファン。
前記ハウジングのモータ支持部を構成する前記板状部に形成された貫通孔は、前記回路基板に実装された背の高い部品との干渉を回避するためのものである
請求項１記載の送風ファン。
前記ハウジングのモータ支持部を構成する前記板状部に形成された貫通孔は、前記回路基板に設けられた導電ランドに接触させる導電ピンを挿通させるためのものである
請求項１記載の送風ファン。
前記モータの回転駆動制御用のデータを記憶する書換え可能メモリが回路基板に搭載され、前記導電ランドは前記導電ピンとの接触によって外部から前記書換え可能メモリの記憶データを書き換えるためのものである
請求項４記載の送風ファン。
前記板状部に形成された貫通孔又は前記板状部の周縁の一部に形成された切欠き部の周縁に沿って形成された補強壁の高さが、前記板状部の周縁に沿って形成された外周壁の高さよりも低いことを特徴とする
請求項１から４のいずれか１項記載の送風ファン。