JP2008532463A - Mini blower - Google Patents
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Abstract
【課題】 新規のミニ送風機を提供する。
【解決手段】 ミニ送風機は、送風羽根(80)を備えた送風ホイール(64)と、送風ホイールを駆動する駆動電動機(61)とを有する。駆動電動機(61)は、永久磁石製外側回転子(62)と内側固定子(90)とを有し、上記固定子は、極板(88,110)を有する鈎爪状組立て磁極固定子として構成されて、その鈎爪状組立て磁極(84,86)は、相互にはまり合う。極板と極板の間には、相互に対向する2つの側部部材(50,56)と結合された中心部分(54)を有するボビン(57)が設けてあり、上記側部部材の1つは、電動機(61)の電気部材(96,08)の支持部材として構成される。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new mini blower.
A mini blower has a blower wheel (64) having a blower blade (80) and a drive motor (61) for driving the blower wheel. The drive motor (61) has a permanent magnet outer rotor (62) and an inner stator (90), and the stator is a claw-shaped assembly magnetic pole stator having pole plates (88, 110). Constructed, the claw-shaped assembly poles (84, 86) fit together. Between the pole plates, there is a bobbin (57) having a central portion (54) joined to two side members (50, 56) facing each other, one of the side members being It is configured as a support member for the electric member (96, 08) of the electric motor (61).
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、ミニ送風機(Miniluefter, mini fan)に関する。このような送風機は、小形送風機ないしは極小形送風機(Klein-oder Kleinstluefter)とも呼ばれる。 The present invention relates to a mini blower (miniluefter, mini fan). Such a blower is also called a small blower or a very small blower (Klein-oder Kleinstluefter).
例えば、自動車の空調設備のための空気測定のため、センサ送風機が用いられる。このセンサ送風機は、例えば、30mmの外径を有し、即ち、技術上の用語によれば、ミニ送風機に関する。 For example, a sensor blower is used for air measurement for an air conditioning system of an automobile. This sensor blower has, for example, an outer diameter of 30 mm, i.e., according to technical terms, relates to a mini blower.
この種のミニ送風機は、コンピュータのプロセッサの冷却、小形機器の機器冷却などにも使用され、その寸法は、極めて小さく、例えば、下記の如くである。
・エーベーエム・パプスト(ebm-papst(商標))・シリーズ250の送風機は、8×25×25mmの寸法を有する,
・エーベーエム・パプスト・シリーズ400Fの送風機は、10×40×40mmの寸法を有する,
・エーベーエム・パプスト・シリーズ400の送風機は、20×40×40mmの寸法を有する,
・エーベーエム・パプスト・シリーズ600の送風機は、25×60×60mmの寸法を有する。
This type of mini blower is also used for cooling a processor of a computer, equipment cooling of a small device, and the size thereof is extremely small, for example, as follows.
・ AbM Papst (ebm-papst ™) Series 250 blowers have dimensions of 8 × 25 × 25 mm,
-The blower of the ABM Papst Series 400F has dimensions of 10x40x40mm,
-The blower of the ABM Papst Series 400 has dimensions of 20x40x40mm,
-The air-papst series 600 blower has dimensions of 25 x 60 x 60 mm.
このような送風機の消費電力は、250シリーズの場合、0.4〜0.6Wであり、400Fシリーズの場合、0.7〜0.9Wであり、400シリーズおよび600シリーズの場合、0.9〜3.4Wである。重量は、例えば、250シリーズの場合、約5gであり、400/400Fシリーズの場合、17〜27gの範囲にあり、600シリーズの場合、約85gである。 The power consumption of such a blower is 0.4 to 0.6 W in the case of 250 series, 0.7 to 0.9 W in the case of 400 F series, and 0.9 in the case of 400 series and 600 series. ~ 3.4W. The weight is, for example, about 5 g for the 250 series, in the range of 17 to 27 g for the 400 / 400F series, and about 85 g for the 600 series.
極めて高価格とならざるを得ないこの小形(ミニアチャ)寸法の送風機の場合、製造時、高度の自動化が可能でありかつこのような送風機の均一な品質および低騒音性が得られるよう、その組立を極めて簡単化することが重要である。 In the case of this small (miniature) size blower, which must be extremely expensive, its assembly is possible at the time of manufacture so that a high degree of automation is possible and the uniform quality and low noise of such a blower are obtained. It is important to simplify the process.
このような極めて小さい送風機の場合、更に、その構成部材が、機械時計と全く比肩されるべきものであり、極めて繊細であり、従って、頑丈でないことは、困難をもたらす。回転子(ロータ)シャフトは、例えば、しばしば、縫い針の太さを有するに過ぎず、従って、注意して扱わないと、湾曲され易く、かくして、送風機が使用不能となる。これは、極板についても云える。 In the case of such a very small blower, it is further difficult for its components to be quite comparable to a mechanical watch, very delicate and therefore not rugged. The rotor (rotor) shaft, for example, often has only the thickness of a sewing needle and is therefore prone to bending if not handled with care, thus rendering the blower unusable. This is also true for electrode plates.
従って、本発明の課題は、新規のミニ送風機を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a novel mini blower.
この課題は、本発明にもとづき、請求項1の対象(即ち規定事項)によって解決される。
This problem is solved according to the invention by the subject matter (ie provisions) of
電動機の電気部材(例えば、コンポーネント、接続部材など)を設置できる支持部材としてボビン(巻枠ないしスプール)の一部を構成したことによって、まさにミニ送風機に極めて重要であるような極めて簡単でコンパクトな構造態様が得られる。このようなミニ送風機の場合、更に、振動の少ない構造の利点が得られ、従って、騒音の少ない運転の利点が得られる。 By configuring a part of the bobbin (winding frame or spool) as a support member on which the electric members (for example, components, connecting members, etc.) of the motor can be installed, it is extremely simple and compact, which is very important for mini blowers. A structural embodiment is obtained. In the case of such a mini blower, the advantage of a structure with less vibration is obtained, and therefore the advantage of operation with less noise is obtained.
本発明の更なる詳細および有利な構成は、図示して以下に説明した、本発明の制約としては全く考えられない実施例および他の従属請求項から明かであろう。 Further details and advantageous configurations of the invention will become apparent from the embodiments and other dependent claims which are illustrated and described below and which are not at all considered as a limitation of the invention.
図1に、実際に慣用の30〜35mmの径を有することができるミニ送風機10を示した。しかしながら、判り易いよう、図面には極端に拡大して示した。この送風機は、絶縁性プラスチックからなる外側ハウジング12を有し、このハウジングは、上部に、空気導入口14を有し、側部に空気排出口(複数)16を有するが、図1では、後部の排出口のみが示してある。
FIG. 1 shows a
ハウジング12は、空気導入口14から出発して環状部分18を経て円筒形部分20まで拡張(径)されている。
The housing 12 extends (diameters) starting from the air inlet 14, through the annular portion 18, to the
環状部分18上には、回路基板(ないし導体ボード)22が載っており、この回路基板には、多孔質ゴム(Moosgummi)からなる密封リング24が、図示の態様で固定されている。
A circuit board (or conductor board) 22 is mounted on the annular portion 18, and a
回路基板22は、本質的に円形(リング状)であり、その中心に、矢印30,32の方向へ上方から導入口14を介して流入し、側部排出口16を介して流出する空気の温度センサとして役立つNTC(負温度係数)抵抗器28を設けた横断(径)方向ウェブ26を有する。図1には、このウェブの後半部のみが示してある。
The
NTC抵抗器28(SMD構造方式、Surface Mounted Device 即ち表面装填方式で配設)は、導体路(配線路)34によって、外側ハウジング12の円筒形部分20に図示の態様で絶縁して設けたコンタクトピン36,38に接続されている。これらの金属製コンタクトピン36,38は、それぞれ、下方に、2つの弾性部材40,42(図4参照)をそれぞれ有するコンタクト脚(ピン状端子)36´;38´を有する。コンタクト脚36´;38´は、図3および図4に示した如く、回路基板46の開口44に差込まれる。この開口44は、開口44を介して延び回路基板46の導体路(導電路)48と結合(接続)された金属層47に結合されている。即ち、コンタクト脚36´;38´は、回路基板46から送風機10またはその温度センサ28への電気接続部を形成する。極めて小さい送風機の場合には特に、通常、電子整流用構成部材は、送風機10自体に設けてなく、関連の回路基板46に設けてある。しかしながら、本発明の枠内において、上記構成部材を送風機10自体に設けることも可能である。
The NTC resistor 28 (SMD structure type, Surface Mounted Device, that is, surface-mounted type) is a contact that is insulated from the
外側ハウジング12の円筒形部分20は、中心に金属ブッシュ52を設けた支持部材50によって下方へ閉鎖される。このブッシュは、プレート(底板ないしディスク状フランジ部材)50と一体であり且つその上端において環状ディスク56に移行する円筒形部分54によって囲まれており、この場合、上記環状ディスクは、部材50および54とともに、固定子巻線58のボビン(巻枠ないしスプール)を形成する。プレート50は、その外縁に、切欠き51を有し、コンタクトピン36,38および他のコンタクトピン53は、上記切欠きを貫通して突出する。
The
ブッシュ52内には、電動機61の外側回転子62のシャフト60の焼結(多孔質)軸受(図示してない)が設けてある。(外側)回転子62は、シャフト60の上端を挿入した形で射出成形されたボス(ないしハブ)66を中心に有し且つ固定の改善のため刻み目68を有するプラスチック製支持部材64を有する。外側回転子62は、ほぼ、ひっくり返したシャーレないしカップの形状を有し、その周縁に、シャフト60に対してほぼ平行に延びる縁部70を有する。
In the bush 52, a sintered (porous) bearing (not shown) of the shaft 60 of the
図示の如く、この縁部70には、永久磁石72が、2成分射出成形法で、直接に射出成形されている。磁石72は、プラスチックマトリックス中のハード(磁気的に硬質)フェライトからなり、従って、上記プラスチックは、そのハードフェライト粒子(複数)74(もちろん、単に模式的に示した)と一緒に、例えば、リングとして支持部材64内に射出成形できる。この場合、鎖線76で示した界面は、プラスチックの融着によって緊密に結合される。
As shown in the drawing, a permanent magnet 72 is directly injection-molded on the
磁石リング72の射出成形に続いて、適切な装置において、図1にアルファベットN(北極)およびS(南極)によって通常の態様で象徴的に示した如く、上記リングを半径方向(放射状)へ磁化する。 Following injection molding of the magnet ring 72, in an appropriate apparatus, the ring is magnetized radially (radially) as symbolically illustrated in the usual manner by the letters N (North Pole) and S (South Pole) in FIG. To do.
半径方向(放射状)に延びる送風羽根80は、支持部材(送風ホイール)64と一体に構成されており、ラジアル送風機と呼ぶのが好ましい。
The
本発明の大きな利点は、プラスチックの射出成形による外側回転子62のこの種の製造の際、既に十分につり合い(回転バランス、Wucht)が取られており、従って、概ね、バランシング作業は不要である。更に、組立時の節減が生ずる。なぜならば、このような極めて小さい部材は、まさに、取扱い難く且つ組立て難く、従って、組立時に、障害(欠陥)が生じ易いからである。本発明によって、不良品が避けられる。なぜならば、回転子磁石を備えた回転子62は、組立時に、検査ずみの完成部材として存在し、軸受に組込むだけでよく、この組込は、通常、シャフト60を軸受に差込むことによって行われるからである。
The great advantage of the present invention is that this kind of manufacture of the
図1の送風機の場合、シャフト60の自由端82は、上記自由端82に対向して存在する支持部材(底板)50の部分83とともに、アキシャル軸受を形成する。かくして、シャフト60の端部82は、下方へ前記部分83に押圧(付勢)力を受けるが、これは、磁石リング72が鈎爪状組立て磁極部材(鈎爪状ポールピース)88の図1に示した円筒形(鈎爪)部分84,86に対して軸線方向へシフトされていることによって起きる。かくして、磁石リング72は、軸線方向力Fによって引下げ付勢力を受ける。
In the case of the blower shown in FIG. 1, the
前記部分83は、製造時に支持部材50の(プラスチック)材料がブッシュ52の開口部(複数)85を介して内部に達することによって、(射出)成形される(図8参照)。
The
特に、図5〜10から明かな如く、送風機10は、鈎爪状組立て磁極(Klauenpol, claw pol)構造(交互に櫛状にはまり合った形に組立て構成した磁極構造)として構成された内側固定子(インナーステータ)90を有する。
In particular, as is apparent from FIGS. 5 to 10, the
既述のボビン(巻枠ないしスプール)57には、概ね、2本ストランド(バイファイラ)に巻いた2つの別個の巻線を、例えば、2つの接続(引出)線92,94を有する駆動巻線と、2つの接続(引出)線96,98を有するセンサ巻線とを、有するコイル58が巻かれている(図5および図9参照)。これに関連して、センサ巻線および駆動巻線の使用は公知である(EP1104950A2参照)。ホールセンサを使用する場合、例えば、WO00/35074に対応して、2つの駆動コイルによる運転も可能である(特表2003−525001号公報)。
The above-described bobbin (winding frame or spool) 57 generally includes two separate windings wound around two strands (bifiler), for example, a driving winding having two connecting (leading)
接続(引出)線92〜98は、図示の如く、側部接続端子に至る。この側部接続端子は、好ましくは、MID法(Moulded Interconnect Device法)で支持部材(プレート)50に埋込まれ、それぞれ、ミゾ51を介して延び、かくして、そこに設けられた金属被覆層100と電気的に接続される対応するコンタクトピン53に接続されている。
The connection (lead-out) lines 92 to 98 reach the side connection terminals as shown in the drawing. The side connection terminals are preferably embedded in the support member (plate) 50 by the MID method (Moulded Interconnect Device method) and extend through the
支持部材50の下方には、2つの対向フック102,104が形成されている(図5および図10参照)。(図1には、これらの対向フックは図示してない。)上記対向フックによって、ミニ送風機は、回路基板(Leiterbahn)46(図3)に着脱自在に係止され、この場合、コンタクトピン36´、38´、53は、回路基板46の導体路48との電気的結合(接続)を形成する。コイル58を巻いた後、ボビン57上に、上方から上部極板88を設置する。この極板(Polbrech)は、極板をブッシュ52に圧嵌するための中心開口106を有する。図6〜8に示した如く、上部極板88および同じく上部極板と同一の(極構造の)下部極板110は、その外面112上に、プラスチック被覆層を有する。この場合、上記被覆層は、
a)鈎爪状組立て磁極84,86の外面を被い(図9参照)、且つ、
b)ほぼ円形リングセグメント114,116の形で隣接の鈎爪状組立て磁極84,86の間の間隙内に延在する(図5参照)。
Two opposing
a) Cover the outer surfaces of the claws-shaped assembly
b) extends into the gap between adjacent claw-shaped
上記円形リングセグメント114,116の各々は、上記円形リングセグメントをボビン57の隣接の側部部材50または56に溶接(ないし融着)するのに役立つ突起118および120をそれぞれ備えている(図7)。この溶接は、レーザ溶接によって行うのが好ましい。この場合、当該の突起が、図8に側板(サイドディスク板)56(及び支持部材50)について示した如く、ボビン57の対応する側壁50または56との外れない(堅固な)結合(固着結合)を形成する。
Each of the
下部極板110は、同じく、その中心開口がブッシュ52に圧嵌され、次いで、支持部材50に溶接(溶着)される。
Similarly, the
図9および図10に特に判り易く示した如く、支持部材50は、このため、極板110の鈎爪状組立て磁極を差込む(挿通する)ための2つの切欠き部122,124を有する。双方の極板88および110は、図9および10に示した如く、相互に90゜だけ機械的にずらしてあり、従って、組合せ状態で相互に櫛状のはまり合い(差込み)状態になる。鈎爪状組立て磁極の各々は、半径方向へ延びる5つの切欠きスリット126(図6に示した)を有し、プラスチック112は、上記切欠きスリット126に固定され、上記切欠きスリットを埋める。かくして、磁歪騒音および空気の乱流(Verwirbelungen)が減少される。複数の切欠きスリット126は、第1義的に、うず(渦)電流(Wirbelstromverluste)損失を減少する機能を有する。
9 and 10, the
図11に、このようなミニ送風機に支持部材(底板プレート)50を装備するための好ましい方法を示した。この場合、この支持部材50は、射出成形時に既に、所望の形状に成形できると云う状況を活用する。
FIG. 11 shows a preferable method for mounting the support member (bottom plate) 50 on such a mini-blower. In this case, the
図11A)において、支持部材50の所定の箇所に、接着剤130を施工する。この場合、接着剤は、−図示の如く−任意の形状を取ることができる。
In FIG. 11A), an adhesive 130 is applied to a predetermined portion of the
図11B)において、上記の接着剤施工箇所130上に、対応するSMD(表面実装)構成部材132を設置する。
In FIG. 11B), a corresponding SMD (surface mount)
図11C)において、対応する炉内で接着剤施工箇所130を硬化させる。
In FIG. 11C, the
図11D)において、構成部材に導電路134の層を被覆する。
In FIG. 11D), the component is covered with a layer of
図11E)において、UV光によって上記導電路134を硬化させる。かくして、支持部材50に、所要構成部材が装備され、使用可能な状態となる。
In FIG. 11E), the
この製品は、“モールド成形相互結合デバイス”(moulded interconnected device)とも呼ばれる。 This product is also referred to as a “molded interconnected device”.
この製造法によって、電子系に必要な各接続(経路)は、ボビン57上に直接に形成される。かくして製造された射出成形部材は、以降の加工のため、直ちに利用可能な状態にある。穴またははめ合い部分は、もはや、後から加工する必要はなく、射出成形用型によって構成部材に直接に一体化組込みされる。この方法は、低コストの製造費および品質利点以外に、鉛含有ハンダないしろうの不使用および通常はリサイクル不可能な材料からなる回路基板を用いないことによって、プラスのエコロジーアスペクトも提供し、低コストで信頼性が向上される。
By this manufacturing method, each connection (path) necessary for the electronic system is formed directly on the
図12および図13に、特殊な回路基板を必要としない変更例を示した。この場合、2つの導体路140,142は、熱間スタンピング(熱圧着)法において、送風機ハウジング146の上面144に設置される。導体路140の左端はコンタクトピン148に接続され、その右端はNTC抵抗器28´に接続される。同じく、導体路142は、その右端がコンタクトピン150に接続され、その左端がNTC抵抗器28´に接続される。
12 and 13 show a modification example that does not require a special circuit board. In this case, the two
図12および13において、先行の図面の場合と同一の機能を有する部材は、同一の符号で表し、再度は説明しないと云うことを指摘する。 In FIGS. 12 and 13, it is pointed out that members having the same functions as those of the preceding drawings are denoted by the same reference numerals and will not be described again.
図12および13において、空気導入口14´のまわりには、機械的損傷に対してNTC抵抗器28´を保護する突出カラー152が設けてある。NTC抵抗器28´および導体路140,142を設けたウェブ152は、ハウジング146の部分として構成されている。
12 and 13, a protruding
コンタクトピン148,150は、ハウジング146を貫通して延び、このハウジングから下方へ突出する。
Contact pins 148 and 150 extend through the
図13に、図12の送風機の上から見た平面図を示した。NTC抵抗器28´のための特殊な回路基板を用いないことによって、本質的な簡単化および低廉化が得られ、この場合、完全な機能性が保持される。 In FIG. 13, the top view seen from the air blower of FIG. 12 was shown. By not using a special circuit board for the NTC resistor 28 ', substantial simplification and low cost are obtained, in which case full functionality is retained.
図14に、変更例を示した。この場合、ハウジング下部212の円筒形部分220には、相互に対向する2つの箇所222,224に、それぞれ、可撓性永久磁石226,228が設けてある。上記磁石は、ハードフェライト粒子を含む可撓性プラスチック部材の形状を有し、“ゴム磁石”とも呼ばれる。
FIG. 14 shows a modification example. In this case, the cylindrical portion 220 of the housing
ハウジング下部212の製造前に、上記磁石を射出成形型に導入セットし、型内の箇所228(図14参照)に固定保持する。当該磁石は、製造時にそれが好都合であることが判明している場合は、この操作時に所望の形状に湾曲させることができる。
Prior to the manufacture of the housing
次いで、ハウジング下部のプラスチックを上記磁石のまわりに射出(成形)し、かくして、磁石は、上記ハウジング下部に強固に固定され、脱落することはない。 Next, the plastic in the lower part of the housing is injected (molded) around the magnet, and thus the magnet is firmly fixed to the lower part of the housing and does not fall off.
これらの磁石226,228は、スタート前に、容易にスタートできる箇所に回転子62を回転する機能を有する。
These
本発明によって、更に、極めてコンパクトで堅牢な内側固定子(インナーステータ)90を有するミニ送風機が得られる。この場合、読者は、例えば、図2のミニ送風機10の外径が35mmの数値を有するが、図8にDで示した径は、約20mmに過ぎず、即ち、
a)低コストで、且つ
b)高精度で
製造しなければならない極めて小さい部材が対象であると云うことを考慮しなければならない。
The present invention also provides a mini blower having an extremely compact and robust inner stator (inner stator) 90. In this case, for example, the reader has a numerical value of 35 mm for the outer diameter of the
It must be taken into account that a) low cost and b) very small parts that must be manufactured with high precision are of interest.
更に、多くの鈎爪状組立て(はまり合い)磁極(Klauenpole)は、磁気特性上の理由から、図6に示した形状よりも本質的に更に複雑な形状になることができること、その場合、製造および加工が、その分だけ難しくなることがあり得ると云うことを考慮すべきである。 In addition, many claws like Klauenpoles can be essentially more complex than that shown in FIG. 6 for magnetic properties reasons, in which case manufacturing And it should be taken into account that the processing can be more difficult.
もちろん、本発明の枠内において、多様な変更および修正が可能である。 Of course, various changes and modifications are possible within the scope of the present invention.
10 ミニ送風機(Miniluefter)
12 外側ハウジング
14 空気導入口
16 空気排出口
20、220 外側ハウジング
22 回路基板
24 密封リング
26 ウェブ
28 温度センサ
36´,38´ 固定脚
50 支持部材
50,56 側部部材(側板部材)
52 (管状)ブッシュ(Rohr, Buchse)
53 固定脚
54 中央部分
57 ボビン
58 固定子巻線
61 駆動電動機
62 外側回転子(アウターロータ)
64 送風ホイール
80 送風羽根
82 回転軸線
84,86 鈎爪状組立て(はまり合い)磁極(Klauenpol)
88,110 極板ないし板状ポールピース(Polblech)
90 内側固定子(インターステータ)
96,98 電気部材
114,116 プラスチック部材
120 リブ
122,124 切欠き部
126 開口部
140,142 導体路
144 送風機ハウジング
226,228 永久磁石
10 Mini Blower (Miniluefter)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Outer housing 14
52 (Tubular) Bush (Rohr, Buchse)
53 Fixed leg 54
64
88,110 Pole or plate-shaped pole piece (Polblech)
90 Inner stator
96, 98
Claims (22)
極板と極板の間(の空間)には、相互に対向する2つの側部部材(50,56)と結合された中央部分(54)を有するボビン(57)が配設され、
上記側部部材の1つが、電動機(61)の電気部材(96,98)の支持部材として構成されており、支持部材(50)が、特に、支持部材に隣接する極板(110)の鈎爪状組立て磁極を通過させるための切欠き部分(複数)(122,124)を備えていることを特徴とする請求項1のミニ送風機。 The stator is configured as an inner stator having a plurality of pole plates (88, 110), and the claw-shaped assembly magnetic poles (84, 86) are configured to fit together;
A bobbin (57) having a central portion (54) coupled with two side members (50, 56) facing each other is disposed between (spaces) between the electrode plates.
One of the side members is configured as a support member for the electric members (96, 98) of the electric motor (61), and the support member (50) is in particular a flange of the electrode plate (110) adjacent to the support member. The mini blower according to claim 1, further comprising notch portions (122, 124) for allowing the claw-shaped assembly magnetic poles to pass therethrough.
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