JP2019203479A - 遠心ファン - Google Patents
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Abstract
【課題】遠心ファンにおけるロータの軸方向への移動に起因する騒音や異音の発生を抑える。【解決手段】シャフト200と、シャフト200に結合され、羽根108を備えたインペラ105と、シャフト200を回転自在に支持する軸受を保持する筒形状の軸受ホルダー111と、軸受ホルダー111と軸方向で離間した状態で隣接し、インペラ105とシャフト200を結合するブッシュ117と、インペラ105の内側に配置され、軸受ホルダー111に固定されたステータコア151と、ステータコア151に装着されたインシュレータ152と、インシュレータ152を介してステータコア151に巻かれたステータコイル153とを備え、インシュレータ152は、内周側に内側円筒部152aを備え、ブッシュ117と内側円筒部152aの上端との間の距離に比べて、ブッシュ117と軸受ホルダー111の上端との間の距離が大きい遠心ファン100。【選択図】図1
Description
本発明は、遠心ファンに関する。
家電機器、OA機器、産業機器の冷却、換気、空調や、車両用の空調、送風などに広く用いられている送風機として、遠心ファンが知られている。従来の遠心ファンとして、ケースが第1ケース部と第2ケース部とからなり、第1ケース部と第2ケース部の間にインペラを収納し、インペラの回転に伴って吸い込み口から吸入した空気を上ケーシングと下ケーシングの間の側面に形成された吹き出し口からケース外方に向けて吹き出す遠心ファンが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1における遠心ファン1は、シャフト16と、シャフト16の吸込み口35側に装着されたブッシュ17と、シャフト16を回転可能に支持する軸受27と、軸受27が装着された軸受保持部26と、ブッシュ17と軸受27との間に介装された弾性体33と、を備え、ブッシュ17が、その下面に、軸受保持部26の上面側に位置し、かつ、軸受27の外輪27bの外径と同等の、又はそれよりも大きな内径をもつ環状突起17aを有し、弾性体33が、上面側において環状突起17aの内側に収納され、底面側において軸受27の内輪27aを付勢している。
そして、環状突起17aの内径は軸受27の外輪27bの外径と同等、又はそれよりも大きく、軸受保持部26の上面側に位置しているため、インペラ8に軸方向下方側への力が働いた場合、環状突起17aが軸受保持部26の上面に接触することでスラスト方向の動きが規制され、軸受27の損傷を防止する。
特許文献1に記載された遠心ファン1は、ブッシュ17の下面に形成された環状突起17aが軸受保持部26の上面に接触することでスラスト方向の動きを規制し、軸受27の損傷を防止するものであるが、一般に、ブッシュ17と軸受保持部26は共に金属材料で形成される。このため、インペラ8に軸方向下方側への力が働いた場合、ブッシュ17の下面に形成された環状突起17aが軸受保持部26の上面に接触するが、金属材料同士が接触するため、接触時に叩き音が生じ、騒音が生じる。また、金属音は異音として不快感を与える。
このような背景において、本発明は、遠心ファンにおけるロータの軸方向への移動に起因する騒音や異音の発生を抑えることを目的とする。
本発明は、シャフトと、前記シャフトに結合され、羽根を備えたインペラと、前記シャフトを回転自在に支持する軸受を保持する筒形状の軸受ホルダーと、前記軸受ホルダーと軸方向で離間した状態で隣接し、前記インペラと前記シャフトを結合するブッシュと、前記インペラの内側に配置され、前記軸受ホルダーに固定されたステータコアと、前記ステータコアに装着されたインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ステータコアに巻かれたステータコイルとを備え、前記インシュレータは、内周側に内側円筒部を備え、前記ブッシュと前記内側円筒部の上端との間の距離d1に比べて、前記ブッシュと前記軸受ホルダーの上端との間の距離d2が大きい遠心ファンである。
本発明において、前記インシュレータが樹脂で構成されている態様は好ましい。本発明において、前記内側円筒部の前記上端が凹凸構造を有する態様は好ましい。
本発明によれば、遠心ファンにおけるロータの軸方向への移動に起因する騒音や異音の発生が抑えられる。
(全体の構造)
図1は、実施形態の遠心ファン100を回転軸(シャフト200)に沿って切断した断面図である。図2は、図1の中央部分を拡大した断面図である。図3は、図2の一部を更に拡大した断面図である。
図1は、実施形態の遠心ファン100を回転軸(シャフト200)に沿って切断した断面図である。図2は、図1の中央部分を拡大した断面図である。図3は、図2の一部を更に拡大した断面図である。
遠心ファン100は、シャフト200と、シャフト200に結合され、羽根108を備えたインペラ105と、シャフト200を回転自在に支持する軸受を保持する筒形状の軸受ホルダー111と、軸受ホルダー111と軸方向で離間した状態で隣接し、インペラ105とシャフト200を結合するブッシュ117と、インペラ105の内側に配置され、軸受ホルダー111に固定されたステータコア151と、ステータコア151に装着されたインシュレータ152(152a,152b)と、インシュレータ152を介してステータコア151に巻かれたステータコイル153とを備え、インシュレータ152は、ブッシュ117の方向に延在し、ブッシュ117から離間した延在部である上側の内側円筒部152aを備え、ブッシュ117と上側の内側円筒部152aの間の距離d1に比較して、ブッシュ117と軸受ホルダー111の間の距離d2が長い。
遠心ファン100は、下ケーシング101と樹脂製の上ケーシング102から構成されるケーシング103を備えている。下ケーシング101は、金属製で円板形状のモータベース101aと樹脂製で環状のベースプレート101bにより構成されている。上ケーシング102には、支柱104が一体に形成されている。支柱104を介して、ねじ等の締結部材123により、下ケーシング101と上ケーシング102が結合している。
下ケーシング101と上ケーシング102の間にインペラ105が回転可能な状態で保持されている。インペラ105は樹脂製であり、環状のシュラウド106、主板107、それらの間に配置された羽根108が一体に成形された構造を有している。
インペラ105は、モータベース101aに固定されたアウターロータ型のモータ150により駆動され回転する。インペラ105が回転すると、羽根108の作用により、吸込み口109から空気が吸い込まれる。吸込み口109から吸い込まれた空気は、環状のシュラウド106に形成された開口から羽根108の間を通過し、インペラ105の径外側の方向に吹き出される。インペラ105から吹き出された空気は、下ケーシング101と上ケーシング102の間の支柱104を除いた部分に形成された吹出し口110からケーシング103の外方向に吹き出される。
(インペラの支持構造)
モータベース101aの中央には、開口部が設けられ、そこに金属製で円筒形状の軸受ホルダー111が固定されている。モータベース101aへの軸受ホルダー111の固定は、カシメにより行われている。この固定は、圧入やねじで締結した方法でもよい。
モータベース101aの中央には、開口部が設けられ、そこに金属製で円筒形状の軸受ホルダー111が固定されている。モータベース101aへの軸受ホルダー111の固定は、カシメにより行われている。この固定は、圧入やねじで締結した方法でもよい。
軸受ホルダー111の内側には、玉軸受112,113が保持されている。玉軸受112の外輪は、軸受ホルダー111の内周に圧入され固定されている。この固定は、接着剤または圧入と接着剤の併用により行うことも可能である。玉軸受112の内輪は、回転軸であるシャフト200に接触しているが固定されていない。よって、玉軸受112の内輪に対して、シャフト200は軸方向に摺動が可能である。
シャフト200には、止め部材114(この例では、E形止め輪(Eリング))が固定され、この止め部材114が玉軸受112の内輪に接触している。この止め部材114により、玉軸受112に対するシャフト200の軸方向の一方(図1,2の上方向)への移動が規制されている。
玉軸受113の外輪は、軸受ホルダー111の内周に接触しているが固定されておらず、玉軸受113の外輪は、軸受ホルダー111に対して軸方向で摺動する。玉軸受113の内輪は、シャフト200の外周に圧入により固定されている。この固定は、圧入と接着剤を併用した方法でも可能である。
軸受ホルダー111の内周には、軸中心の方向に突出する内側フランジ部115が設けられ、内側フランジ部115と玉軸受113の外輪の間には、コイルばね116が圧縮された状態で配置されている。また、シャフト200の玉軸受113に軸方向で隣接する部分には、金属製のブッシュ117が固定されている。シャフト200へのブッシュ117の固定は、圧入、接着剤による接着、または圧入と接着剤の併用にて行なわれている。
ブッシュ117は、軸方向に突出する環状の突起117aを有し、突起117aは玉軸受113の内輪に接触している。突起117aを設けることで、軸受ホルダー111とブッシュ117との間には、隙間d2(図3参照)が設けられている。
ブッシュ117には、鋼材等の軟磁性材料により構成された環状のロータヨーク118が固定されている。ロータヨーク118は、略カップ形状を有し、外側の円筒部の外側にはインペラ105が結合されて固定されている。ロータヨーク118の円筒部の内側には、円環状のロータマグネット119が接着剤にて接着されている。ロータマグネット119は、周方向にSNSN・・と着磁された永久磁石である。
以上述べた構造により、インペラ105は、ロータヨーク118とブッシュ117を介して、シャフト200に結合し固定されている。シャフト200は、モータベース101aに固定された軸受ホルダー111に保持された玉軸受112,113にて回転自在な状態で支持されている。
(モータの構造)
モータ150は、アウターロータ型のブラシレスDCモータである。モータ150のステータは、モータベース101aに軸受ホルダー111を介して固定されている。モータ150のステータは、ステータコア151、インシュレータ152およびステータコイル153により構成されている。インシュレータ152の下側には回路基板122が取り付けられている。回路基板122にはモータ150の駆動に必要な電子回路が搭載されている。
モータ150は、アウターロータ型のブラシレスDCモータである。モータ150のステータは、モータベース101aに軸受ホルダー111を介して固定されている。モータ150のステータは、ステータコア151、インシュレータ152およびステータコイル153により構成されている。インシュレータ152の下側には回路基板122が取り付けられている。回路基板122にはモータ150の駆動に必要な電子回路が搭載されている。
ステータコア151は、電磁鋼板等の軟磁性材料の薄板を複数積層した構造を有し、軸受ホルダー111の外周に形成された段部に下端を接触させる形で固定されている。ステータコア151は、環形状を有し、径外側の方向に延在する複数の極歯を備えている。ステータコア151には、樹脂製のインシュレータ152が装着され、複数の極歯にはインシュレータ152を介してステータコイル153が巻かれている。
ステータコア152に装着したインシュレータ152は、上側インシュレータ152の内側円筒部152aと下側インシュレータ152の内側円筒部152bとを有する。内側円筒部152aはブッシュ117の方向に延在する部分であり、内側円筒部152bはブッシュ117から離れる方向に延在する部分である。
内側円筒部152aは、ブッシュ117の外周に設けられた段部117bに向って軸方向(シャフト200の延在方向)に延在し、その上端は、隙間d1(図3参照)をおいて、段部117bの下面に対向している。他方で、軸受ホルダー111の上端とブッシュ117の下面との間には、隙間d2が設けられている。隙間d1とd2は、d1<d2を満たすように設計されている。
ステータコア151の極歯の外周面151aに対向した位置には、当該極歯の外周面151aに対して隙間を有した状態でロータマグネット119が位置している。ステータコイル153に加える電流の極性を図示しない駆動回路により周期的に切り替えることで、ロータマグネット119がシャフト200を軸として回転する駆動力が発生し、ロータ140(インペラ105)が回転する。
(ロータの上下動構造)
シャフト200、ブッシュ117、ロータヨーク118、インペラ105、およびロータマグネット119により、ロータ140が構成されている。ここで、ロータ140は、軸受ホルダー111に対して軸方向で動かすことが可能である。
シャフト200、ブッシュ117、ロータヨーク118、インペラ105、およびロータマグネット119により、ロータ140が構成されている。ここで、ロータ140は、軸受ホルダー111に対して軸方向で動かすことが可能である。
上述したように、玉軸受112の外輪は軸受ホルダー111に固定され、玉軸受112の内輪はシャフト200に固定されていない。また、玉軸受113の内輪はシャフト200に固定され、玉軸受113の外輪は軸受ホルダー111に固定されていない。
ここで、ロータ140を図2の下の方向の押す力が作用すると、玉軸受113の内輪が突起117aにより押され、玉軸受113が下方に動き、ブッシュ117が軸受ホルダー111の方向に移動する。この際、シャフト200に対して玉軸受112の内輪が滑り、玉軸受113の外輪が軸受ホルダー111に対して滑り、またコイルばね116が軸方向で収縮する。
何らかの理由、例えば、遠心ファン100が利用される環境等により、遠心ファン100に軸方向(図1,2の上下方向)における振動が作用する場合が有り得る。この際、ロータ140が、軸方向に揺さぶられる。仮に、玉軸受112の内輪がシャフト200に固定され、玉軸受113の外輪が軸受ホルダー111に固定されていると、この上下動に従う軸方向の力が玉軸受112,113の内輪と外輪との間に働く。この際、外輪と内輪を軸方向でずらすような力が玉軸受112,113に働く。
この力は、玉軸受112,113の玉を受ける溝の損傷や変形を招く恐れがある。この溝の損傷や変形は、遠心ファン100の作動時(ロータ140の回転時)における振動や異音の発生、最悪の場合は、ロータ140の回転に支障が生じる要因になるので、避けなくてはならない。
本実施形態では、上述のように、ロータ140の上下動(軸方向における移動)が可能であり、またこの上下動は、コイルばね116により弾性的に行われるので、振動等によりロータ140の上下動が誘発されても、そのエネルギーがコイルばね116の変形により緩和あるいは吸収される。このため、上述した不都合の発生(玉を受ける溝の損傷や変形)が抑制される。
(騒音や異音の発生を抑える構造)
上述のように、ロータ140は、軸方向で動くことが可能である。この際、図2,3の状態から、勢いよくロータ140が図2,3の下の方向に動くと、d1<d2であるので、金属製のブッシュ117の段部117bが、インシュレータ152の内側円筒部152aの上端に接触する。インシュレータ152は樹脂製なので、弾性があり、上記接触が生じると変形し、ブッシュ117との接触に起因する衝撃が緩和される。そのため、ブッシュ117の軸方向における移動に起因する騒音や異音の発生が抑えられる。
上述のように、ロータ140は、軸方向で動くことが可能である。この際、図2,3の状態から、勢いよくロータ140が図2,3の下の方向に動くと、d1<d2であるので、金属製のブッシュ117の段部117bが、インシュレータ152の内側円筒部152aの上端に接触する。インシュレータ152は樹脂製なので、弾性があり、上記接触が生じると変形し、ブッシュ117との接触に起因する衝撃が緩和される。そのため、ブッシュ117の軸方向における移動に起因する騒音や異音の発生が抑えられる。
以上述べたように、ステータコア151にステータコイルを巻く際の絶縁材料として用いられる樹脂製のインシュレータ152を軸方向に移動可能なブッシュ117に対する緩衝材として利用することで、ブッシュ117の移動に起因する騒音や異音の発生を抑制できる。特にこの構造は、部品点数を増やさずにデザインの変更のみで、上記の効果が得られる優位性がある。
インシュレータ152の内側円筒部152aの上端のブッシュ117に接触する部分の形状(上端縁の部分の形状)を、凹凸形状とすることは好ましい。この場合、内側円筒部152aの上端の縁が、周方向に沿って凹凸を有した形状となる。凹凸形状としては、矩形波形状、正弦波形状、三角波形状等が挙げられる。
この構造によれば、インシュレータ152とブッシュ117との接触位置、その数、および接触面積を調整できる。この調整により、内側円筒部152aにブッシュ117が接触した際における内側円筒部152aによる衝撃の吸収の状態を調整できる。また、この技術を使うと、仮にブッシュ117と内側円筒部152aの衝突音が発生したとしても、その音を耳障りにならない周波数に調整できる。
(その他)
ブッシュ117とインペラ105を樹脂の一体成型品として形成してもよい。この場合、ブッシュ117とインペラ105が一体となった樹脂製のロータ部材が形成され、そこにロータヨークがインサートされた構造となる。インシュレータ152をエラストマーで構成することもできる。
ブッシュ117とインペラ105を樹脂の一体成型品として形成してもよい。この場合、ブッシュ117とインペラ105が一体となった樹脂製のロータ部材が形成され、そこにロータヨークがインサートされた構造となる。インシュレータ152をエラストマーで構成することもできる。
100…遠心ファン、101…下ケーシング、101a…モータベース、101b…ベースプレート、102…上ケーシング、103…ケーシング、104…支柱、105…インペラ、106…シュラウド、107…主板、108…羽根、109…吸込み口、110…吹出し口、111…軸受ホルダー、112…玉軸受、113…玉軸受、114…止め部材、115…内側フランジ部、116…コイルばね、117…ブッシュ、117a…突起、117b…段部、118…ロータヨーク、119…ロータマグネット、120…弾性部材、122…回路基板、123…締結部材、140…ロータ、150…モータ、151…ステータコア、151a…ステータコアの極歯先端の外周面、152…インシュレータ、152a…上側の内側円筒部、152b…下側の内側円筒部、153…ステータコイル、200…シャフト。
Claims (3)
- シャフトと、
前記シャフトに結合され、羽根を備えたインペラと、
前記シャフトを回転自在に支持する軸受を保持する筒形状の軸受ホルダーと、
前記軸受ホルダーと軸方向で離間した状態で隣接し、前記インペラと前記シャフトを結合するブッシュと、
前記インペラの内側に配置され、前記軸受ホルダーに固定されたステータコアと、
前記ステータコアに装着されたインシュレータと、
前記インシュレータを介して前記ステータコアに巻かれたステータコイルと
を備え、
前記インシュレータは、内周側に内側円筒部を備え、前記ブッシュと前記内側円筒部の上端との間の距離d1に比べて、前記ブッシュと前記軸受ホルダーの上端との間の距離d2が大きい遠心ファン。 - 前記インシュレータが樹脂で構成されている請求項1に記載の遠心ファン。
- 前記内側円筒部の前記上端が凹凸構造を有する請求項1または2のいずれか一項に記載の遠心ファン。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018100538A JP2019203479A (ja) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | 遠心ファン |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2018100538A JP2019203479A (ja) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | 遠心ファン |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019203479A true JP2019203479A (ja) | 2019-11-28 |
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ID=68726483
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2018100538A Pending JP2019203479A (ja) | 2018-05-25 | 2018-05-25 | 遠心ファン |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114382722A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-22 | 山东省章丘鼓风机股份有限公司 | 具有防冲击固定结构的陶瓷叶轮 |
-
2018
- 2018-05-25 JP JP2018100538A patent/JP2019203479A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114382722A (zh) * | 2022-01-24 | 2022-04-22 | 山东省章丘鼓风机股份有限公司 | 具有防冲击固定结构的陶瓷叶轮 |
CN114382722B (zh) * | 2022-01-24 | 2024-01-30 | 山东省章丘鼓风机股份有限公司 | 具有防冲击固定结构的陶瓷叶轮 |
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