JP6658037B2 - ファンモータ - Google Patents

Description

本発明は、ファンモータに関する。

従来、モータの駆動力を利用してインペラを回転させ、軸方向に気流を発生させる軸流型のファンモータが知られている。軸流型のファンモータは、例えば、家電製品、ＯＡ機器、輸送機器等に搭載され、電子部品の冷却や、機器筐体内の気体の循環等の目的で使用されている。また、電子機器が多数設置されるサーバルーム内の気体の循環に、ファンモータが用いられる場合もある。従来のファンモータについては、例えば、特開２００７−２１８１５０号公報に記載されている。

特開２００７−２１８１５０号公報に記載のファンモータは、内部に風洞を形成するケーシングと、ケーシングの内部に収容されロータファンおよびステータを有する。このようなファンモータが駆動されると、ロータファンに設けられた複数の羽根が回転し、風洞内に軸方向の気流が発生する。
特開２００７−２１８１５０号公報

近年、ファンモータの効率化がさらに求められている。しかしながら、ファンモータの効率を向上させるために、ファンモータの風量を増加させると、同時に、騒音も増加する。このため、近年、ファンモータの騒音を低減する必要性が高まっている。一方、近年、ファンモータの小型化がさらに求められている。したがって、騒音を低減させるために、ファンモータの体格を大きくすることは好ましくない。このため、ファンモータの配置空間を大きくすることなく、ファンモータの騒音を低減する技術が求められている。

特開２００７−２１８１５０号公報に記載の従来のファンモータでは、ファンモータの配置空間は、軸方向に見てフランジを含む略正方形状の領域である。この場合、２つのフランジの間に軸方向に拡がる空間は、デッドスペースとなる。すなわち、このファンモータでは、周方向の一部にデッドスペースを有する。このようなデッドスペースを活用して、ファンモータの騒音を低減することができれば、ファンモータの配置空間を大きくすることなく、ファンモータの騒音を低減できる。

本発明は、ファンモータの設置空間を大きくすることなく、騒音を低減できるファンモータを提供することを目的とする。

本願の第１発明は、静止部と、回転軸を中心に回転する回転部とを有するモータと、複数の羽根を有し、前記回転部とともに回転するインペラと、前記モータおよび前記インペラを内部に収容するハウジングと、を有し、前記ハウジングは、前記回転軸に沿って吸気側から排気側へと延び、前記インペラの少なくとも一部を内部に収容する筒状の内壁部と、少なくとも一部が前記内壁部の径方向外側に配置され、前記内壁部との間で消音空間を構成する消音部と、前記内壁部の内部の空間と前記消音空間とを連通する連通口と、を有し、前記連通口の一部は、前記内壁部の吸気側の端部により構成され、前記消音空間は、周方向の一部のみに配置され、前記消音部は、前記内壁部の径方向外側に配置される外壁部と、前記外壁部の吸気側端部から径方向内側に延びるフランジ部と、を含み、前記連通口の少なくとも一部は、前記内壁部の吸気側の端部と、前記フランジ部の排気側の端部とにより構成される、ファンモータである。

本願の第１発明によれば、内壁部の周囲のデッドスペースに消音空間を配置できる。これにより、ファンモータの設置空間を大きくすることなく、騒音を低減できる。

図１は、第１実施形態に係るファンモータの斜視図である。 図２は、第１実施形態に係るファンモータの断面図である。 図３は、第１実施形態に係るファンモータの断面図である。 図４は、第１実施形態に係るファンモータの断面図である。 図５は、第１実施形態に係るファンモータの断面図である。 図６は、従来のファンモータの斜視図である。 図７は、従来のファンモータの断面図である。 図８は、従来のファンモータの断面図である。 図９は、従来のファンモータおよび第１実施形態に係るファンモータにおける騒音の周波数特性を示した図である。 図１０は、従来のファンモータおよび第１実施形態に係るファンモータにおけるＰ−Ｑ曲線を示した図である。 図１１は、従来のファンモータおよび第１実施形態に係るファンモータにおける効率曲線を示した図である。 図１２は、変形例に係るファンモータの断面図である。 図１３は、変形例に係るファンモータの断面図である。 図１４は、変形例に係るファンモータの断面図である。 図１５は、変形例に係るファンモータの断面図である。 図１６は、変形例に係るファンモータの断面図である。 図１７は、変形例に係るファンモータの断面図である。 図１８は、変形例に係るファンモータの断面図である。 図１９は、変形例に係るファンモータの断面図である。 図２０は、変形例に係るファンモータの断面図である。 図２１は、変形例に係るファンモータの断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、ファンモータの回転軸と平行な方向を「軸方向」、ファンモータの回転軸に直交する方向を「径方向」、ファンモータの回転軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。

また、以下の説明では、軸方向において、空気が取り込まれる側である図２，図３中の上側を「吸気側」または単に「上側」と呼び、空気が排出される側である図２，図３中の下側を「排気側」または単に「下側」と呼ぶ。ただし、この「上側」および「下側」は、あくまで説明の便宜のための表現であって、重力方向とは無関係である。本発明に係るファンモータは、どのような向きで使用されるものであってもよい。

＜１．第１実施形態＞
＜１−１．ファンモータの全体構成＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るファンモータ１の斜視図である。図２は、消音空間４０の存在しない周方向位置（図４中Ａ−Ａ’平面）で切断したファンモータ１の縦断面図である。図３は、消音空間４０の存在する周方向位置（図４中Ｂ−Ｂ’平面）で切断したファンモータ１の縦断面図である。

このファンモータ１は、例えば、複数の電子機器が配置されたサーバルームなどの室内に、冷却用の空気流を供給する装置として用いられる。このファンモータ１は、単独で使用されてもよく、あるいは、複数台のファンモータ１を組み合わせて同時に使用してもよい。例えば、１つのサーバルームに対して、複数台のファンモータ１を設置して、それらを同時に駆動させてもよい。

図２および図３に示すように、ファンモータ１は、モータ２と、インペラ３と、ハウジング４とを有する。ファンモータ１は、回転軸９に沿って下向きに空気流を発生させる軸流式のファン（軸流ファン）である。ファンモータ１を駆動させると、吸気側であるファンモータ１の上側から空気が取り込まれ、排気側であるファンモータ１の下側へ向けて空気が送り出される。

モータ２は、静止部２１と、回転部２２とを有する。回転部２２は、静止部２１に対して回転可能に支持される。また、回転部２２は、回転軸９を中心として回転する。

静止部２１は、ベース部２１１と、ステータ２１２と、２つの軸受部材２１３とを有する。ベース部２１１は、回転軸９に沿って円筒状に延びる。ステータ２１２は、ベース部２１１の外周面に固定された電機子である。ステータ２１２は、ステータコア５１と、複数のコイル５２とを有する。ステータコア５１は、径方向に延びる複数のティースを有する。コイル５２はそれぞれ、ティースの周囲に巻かれた導線により形成される。

本実施形態の軸受部材２１３には、ボールベアリングが用いられる。軸受部材２１３の外輪は、ベース部２１１に固定されている。また、軸受部材２１３の内輪は、後述するシャフト２２１と互いに固定され、シャフト２２１を支持する。これにより、シャフト２２１が、ベース部２１１に対して回転可能に支持される。

回転部２２は、シャフト２２１と、ロータカップ２２２と、マグネット２２３とを有する。シャフト２２１は、回転軸９に沿って配置される柱状の部材である。シャフト２２１は、軸受部材２１３を介してベース部２１１に回転可能に支持される。これにより、シャフト２２１は、回転軸９を中心として回転可能である。

ロータカップ２２２は、円板状の蓋部５３と、蓋部５３から排気側へ延びる筒部５４とを有する有蓋円筒状の部材である。ロータカップ２２２の材料には、例えば、磁性体である鉄等の金属が用いられる。蓋部５３の中央部は、シャフト２２１と固定される。これにより、ロータカップ２２２は、シャフト２２１とともに回転する。蓋部５３は、静止部２１の吸気側に配置される。筒部５４は、ステータ２１２の径方向外側に配置される。ロータカップ２２２の上面および外周面には、インペラ３の後述するインペラカップ３１が固定される。

インペラ３は、インペラカップ３１と、複数の羽根３２とを有する。インペラカップ３１は、ロータカップ２２２の上面および外周面を覆う有蓋円筒状の部位である。複数の羽根３２は、それぞれ、インペラカップ３１の外周面から径方向外側へ拡がる。複数の羽根３２は、周方向に略等間隔に配列される。本実施形態では、羽根３２の数は５枚である。なお、羽根３２の数は、２枚以上４枚以下であってもよいし、６枚以上であってもよい。

本実施形態のインペラ３は、樹脂の射出成形により一体に成形される。すなわち、インペラカップ３１と複数の羽根３２とは、一体に形成される。ただし、インペラカップ３１と複数の羽根３２とは、互いに別部材であってもよい。

ハウジング４は、モータ２およびインペラ３を内部に収容する筐体である。ハウジング４は、ハウジング本体４１と、消音部４２とを有する。ハウジング本体４１は、内壁部６１と、モータ固定部６２と、複数の支持リブ６３とを有する。

内壁部６１は、回転軸９に沿って吸気側（上側）から排気側（下側）へと延びる筒状の部位である。内壁部６１は、インペラ３の径方向外側において、略円筒状に延びる。内壁部６１は、インペラ３の少なくとも一部を内部に収容する。すなわち、内壁部６１は、インペラ３の径方向外側を、環状に取り囲む。

モータ固定部６２および複数の支持リブ６３は、ステータ２１２の下側に配置される。モータ固定部６２には、モータ２のベース部２１１が固定される。複数の支持リブ６３は、内壁部６１とモータ固定部６２とを径方向に連結する。これにより、モータ２の静止部２１の、ハウジング４に対する位置が固定される。本実施形態では、支持リブ６３の数は１１本である。羽根３２の数と支持リブ６３の数とを互いに素とすることにより、駆動時における騒音が低減される。なお、支持リブ６３の数は、２本以上１０本以下であってもよいし、１２本以上であってもよい。

ハウジング本体４１は、例えば、樹脂の射出成形により一体的に形成される。すなわち、内壁部６１、モータ固定部６２および複数の支持リブ６３は、一体的に形成される。ただし、内壁部６１、モータ固定部６２および複数の支持リブ６３は、それぞれ、別部材であってもよい。また、本実施形態では、モータ２のベース部２１１とモータ固定部６２とが別部材であるが、ベース部２１１とモータ固定部６２とが一体に形成されてもよい。

消音部４２は、少なくとも一部が内壁部６１の径方向外側に配置される。消音部４２は、内壁部６１との間で後述する消音空間４０を構成する。消音部４２の詳細な構成については、後述する。

ハウジング４は、上側の開口である吸気口１１と、下側の開口である排気口１２とを有する。吸気口１１は、インペラ３の上側に配置される。排気口１２は、インペラ３の下側に配置される。

吸気口１１から排気口１２まで軸方向に延びる空間、すなわち、内壁部６１および消音部４２の径方向内側の空間は、空気流が通過する風洞１０となる。

このようなファンモータ１において、ステータ２１２のコイル５２に駆動電流が供給されると、ステータコア５１に、駆動電流に応じた磁束が生じる。そして、ステータコア５１とマグネット２２３との間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、回転部２２が、回転軸９を中心として回転する。回転部２２が回転すると、回転部２２とともに、インペラ３も回転軸９を中心として回転する。これにより、ハウジング４の径方向内側の風洞１０内において、軸方向下向きの空気流が発生する。

インペラ３による空気流の発生に伴い、ファンモータ１の上側の空気が、吸気口１１を介してハウジング４の内部へ引き込まれる。また、同時に、ハウジング４の内部の空気が、排気口１２からハウジング４の外部へと排出される。

＜１−２．消音構造について＞
続いて、ファンモータ１における消音構造について説明する。図４は、ファンモータ１のＣ−Ｃ’平面で切断した横断面図である。図５は、空気の流れを示したファンモータの部分縦断面図である。

図２および図３に示すように、消音部４２は、外壁部７１と、底部７２と、フランジ部７３と、円弧壁部７４とを有する。

外壁部７１は、内壁部６１よりも径方向外側において、回転軸９に沿って筒状に延びる。図１および図４に示すように、本実施形態の外壁部７１の外周面は、軸方向に見て、４つの辺を有する略正方形である。外壁部７１は、ハウジング４において最も径方向外側に配置される。これにより、ハウジング４は、軸方向に見て略正方形の外周面を有する。

図２および図４に示すように、外壁部７１のうち、回転軸９からの径方向の距離が小さい部分では、内壁部６１の外周面と外壁部７１の内周面とが接触している。具体的には、外壁部７１のうち、４つの辺の周方向中央付近が、内壁部６１と接触する。

一方、図３および図４に示すように、外壁部７１のうち、回転軸９からの径方向の距離が大きい部分では、内壁部６１の外周面と外壁部７１の内周面とは、径方向に間隔をあけて配置されている。具体的には、外壁部７１のうち、角部を形成する部分の周辺が、内壁部６１と間隔をあけて配置されている。内壁部６１と外壁部７１との間に配置される間隙は、消音空間４０を構成する。

底部７２は、消音空間４０の下側において、外壁部７１から内壁部６１まで径方向内側へ拡がる。

フランジ部７３は、外壁部７１の吸気側端部である上端から径方向内側へ延びる。図５に示すように、フランジ部７３は、板部７３１および傾斜部７３２を有する。板部７３１は、消音空間４０の上側において径方向に拡がる。傾斜部７３２は、板部７３１から径方向内側かつ下側へ延びる。すなわち、傾斜部７３２は、フランジ部７３の径方向内側の端部において、径方向外側から径方向内側へ向かうにつれて、吸気側から排気側へと向かう。なお、本実施形態の傾斜部７３２は、径方向に拡がる環状の底面７３３を有する。

円弧壁部７４は、図３に示すように、フランジ部７３の底面７３３から下側へ延びる。円弧壁部７４は、周方向の一部に配置される。図４に示すように、円弧壁部７４は、軸方向に見て、回転軸９を中心とした円弧状である。円弧壁部７４の周方向の両端は、後述する連通口４００の一部を構成する。円弧壁部７４の周方向の中央付近は、外壁部７１と径方向に繋がる。また、図３に示すように、円弧壁部７４の下端面は、内壁部６１の上端面と接触する。

このような構成により、図３および図４に示すように、消音部４２は、内壁部６１との間で４つの消音空間４０を構成する。図２〜図４に示すように、各消音空間４０は、周方向の一部のみに配置される。

連通口４００は、内壁部６１の上端面と、フランジ部７３の底面７３３と、円弧壁部７４の周方向の端面とにより構成される。図２〜図４に示すように、連通口４００は、内壁部６１の内部の空間と、消音空間４０とを連通する。すなわち、連通口４００は、ハウジング４内に形成された風洞１０と、消音空間４０とを連通する。

内壁部６１の外周面と、外壁部７１の内周面、底部７２の上面、フランジ部７３の下面および円弧壁部７４の外周面とにより、消音空間４０が構成される。すなわち、消音部４２と、内壁部６１との間において、消音空間４０が構成される。

モータ２を駆動させると、図５中に実線矢印で示すように、インペラ３の回転とともに、風洞１０内に吸気口１１から排気口１２へ向かう軸方向下向きの空気流Ｆ１が発生する。風洞１０内に空気流Ｆ１が発生すると、吸気口１１を介してファンモータ１の上側の空気が風洞１０内へと引き込まれる。これにより、吸気口１１付近に、吸気口１１の上側から下側へと向かう空気流Ｆ２が発生する。このとき、フランジ部７３が傾斜部７３２を有することにより、ファンモータ１の上側の空気が風洞１０内へとスムースに案内される。

このとき、図５中に実線矢印で示すように、羽根３２の径方向外側において、内壁部６１の内周面に沿って下側から上側へ向かう阻害流Ｆ３が発生する。阻害流Ｆ３は、排気側から吸気側へ向かって上向きに進み、フランジ部７３の底面７３３付近で旋回し、吸気側から排気側へと向かって下向きに進む。このため、下向きの空気流Ｆ１と阻害流Ｆ３の旋回後の下向きの空気流とが合流する領域Ｒ１は、風洞１０内の中心側において最も流速が速い領域となる。

一方、インペラ３の回転により、インペラ３の羽根３２の表面で生じた圧力変動に起因して発生する音波のうち、上側へと向かう成分の速度は、音速から下向きの空気流の速度を減じた速度となる。領域Ｒ１の内側の領域Ｒ２における空気流Ｆ１の速度は、領域Ｒ１における空気流Ｆ１と阻害流Ｆ３とが合流した空気流の速度よりも小さい。このため、羽根３２から上側へと向かう音波成分の速度は、領域Ｒ２においては、領域Ｒ１よりも小さくなる。その結果、図５中に破線で示すように、羽根３２から上側へと向かう音波の同一位相面Ｐが径方向外側へと傾く。

当該作用により、羽根３２から上側へと向かう音波は、吸気口１１へと進行しにくくなり、径方向外側へと進行する成分が多くなる。したがって、羽根３２から上側へと向かう音波の一部が、連通口４００を介して消音空間４０内へと伝播する。すなわち、羽根３２の吸気側（上側）において発生し、吸気口１１へと向かう騒音の一部が、消音空間４０へと誘導される。このため、吸気口１１からファンモータ１の外部へと伝播する騒音が低減し、羽根３２から吸気口１１へと向かう音波が低減する。消音空間４０内に伝播した音波は、消音空間４０の内部の空間形状が不規則であるため、その位相にばらつきが生じてエネルギーが散逸し、消音される。したがって、吸気口１１から外部へと漏出する騒音を低減できる。

また、本実施形態では、連通口４００の軸方向および周方向の幅をなるべく小さくとっている。したがって、消音空間４０の体積は、連通口４００を介して消音空間４０内へ押し込まれる空気の体積と比べて大きくなる。このため、風洞１０から連通口４００を介して消音空間４０内へと音波が伝播する際に、開口端反射が起こるため、音波の正圧波が負圧波として反射する。この反射による負圧波は、その後、インペラ３の羽根３２の表面から直接吸気口１１の外側へと伝搬しようとする音波と逆位相である。これにより、当該音波と負圧波とが互いに干渉して、吸気口１１の外側へと伝播する騒音のレベルが大幅に低減する。したがって、吸気口１１から外部へと漏出する騒音をさらに低減できる。

このように、インペラ３の羽根３２の表面において、騒音が発生し、吸気口１１からファンモータ１の外部へと騒音が漏出する。このため、本実施形態のように、消音空間４０の連通口４００をインペラ３よりも吸気側である上側へ配置することが好ましい。

消音空間４０は、周方向の一部のみに配置される。このため、ハウジング４の４つの角部周辺に存在する、内壁部６１の周囲のデッドスペースに消音空間４０を配置できる。このように、消音空間４０を周方向全体ではなく、周方向の一部に存在するデッドスペースのみに設けることにより、ファンモータ１の径を大きくすることなく、騒音を低減できる。したがって、ファンモータ１の設置空間を大きくすることなく、騒音を低減できる。

特に、本実施形態では、４つの消音空間４０が、周方向に等間隔に配置される。一方、上述の通り、ハウジング４は、軸方向に見て略正方形の外周面を有する。４つの消音空間４０は、ハウジング４の外周面の４つの角部と径方向に重なる位置に配置される。これにより、ハウジング４の体格を大きくすることなく、消音空間４０を設けることができる。

本実施形態では、フランジ部７３は、羽根３２の上端よりも上側に配置される。すなわち、フランジ部７３は、複数の羽根３２よりも吸気側に配置される。これにより、連通口の吸気側端部が羽根３２よりも吸気側に配置される。したがって、羽根３２の吸気側（上側）において発生し、吸気口１１へと向かう騒音が、消音空間４０へと誘導されやすい。その結果、消音空間４０による消音効果を向上できる。

また、内壁部６１の上端部は、羽根３２の上端よりも上側に配置される。すなわち、羽根３２の吸気側の端部は、内壁部６１の吸気側の端部よりも排気側に配置される。これにより、連通口４００が羽根３２よりも吸気側に配置される。したがって、羽根３２の吸気側において発生し、吸気口１１へと向かう騒音が、消音空間４０へとより誘導されやすい。その結果、消音空間４０による消音効果をより向上できる。

本実施形態では、フランジ部７３の内径は、羽根３２の外径よりも小さい。これにより、阻害流Ｆ３は、内壁部６１の内周面に沿って上側へ進むと、フランジ部７３に衝突し、阻害流Ｆ３が旋回しやすくなる。阻害流Ｆ３が局所的に旋回することにより、阻害流Ｆ３が吸気口１１の外へと向かうのが抑制される。このため、ファンモータ１のＰ−Ｑ特性（風量−静圧特性）が向上する。なお、フランジ部７３の内径は、羽根３２の外径と同一であってもよいし、羽根３２の外径よりも大きくてもよい。

また、ここで、消音空間４０はそれぞれ、１つの連通口４００のみを介して、消音空間４０の外部の空間と連通する。すなわち、消音空間４０は、風洞１０以外の空間と連通しない閉じた空間である。これにより、風洞１０内の空気が消音空間４０を介してハウジング４の外部へと漏出しない。したがって、Ｐ−Ｑ特性の低下を抑制できる。

また、図５に示すように、内壁部６１の内周面は、その上端において、下側から上側へ向かうにつれて拡径する拡径部６１１を有する。すなわち、拡径部６１１は、内壁部６１の内周面の吸気側の端部において、排気側から吸気側へ向かうにつれて漸次に拡径する。これにより、羽根３２の吸気側において発生し、吸気口１１へと向かう騒音が、消音空間４０へとより誘導されやすい。また、羽根３２の周辺から内壁部６１の内周面に沿って上側に進む阻害流Ｆ３が、拡径部６１１に沿って連通口４００へと案内される。阻害流Ｆ３は、この拡径部６１１に沿って上昇した後に局所的に旋回する。内壁部６１の内周面が拡径部６１１を有する事により、阻害流Ｆ３がよりスムースに旋回できる。したがって、阻害流Ｆ３が吸気口１１の外へと向かうのがより抑制され、ファンモータ１のＰ−Ｑ特性がより向上する。

ここで、消音空間４０の有無による騒音特性およびＰ−Ｑ特性の変化について、説明する。図６は、比較対象とする、従来のファンモータ１Ａの斜視図である。図７および図８は、ファンモータ１Ａの断面図である。

図６〜図８に示すように、このファンモータ１Ａは、消音部を有していない。また、このファンモータ１Ａは、ハウジング本体４１Ａの内壁部６１Ａの外側に取付用部材４３Ａを有している。その他の点については、ファンモータ１Ａは、第１実施形態に係るファンモータ１と同等である。

図９は、従来のファンモータ１Ａおよび本実施形態のファンモータ１における吸気口側の騒音の周波数特性を示した図である。図９中、従来のファンモータ１Ａのデータについては「消音器なし」、本実施形態のファンモータ１Ａのデータについては「消音器あり」と表示されている。

図９中には、従来のファンモータ１Ａ（消音器なし）において特徴的なピークの一部をＰ１〜Ｐ１２で示している。図９に示すように、本実施形態のファンモータ１（消音器あり）において、これらのピークＰ１〜Ｐ１２のうち、ピークＰ１，Ｐ２，Ｐ５，Ｐ１０については、その騒音レベルが低下している。また、ファンモータ１において、ピークＰ８，Ｐ９，Ｐ１１については、ピークがほぼ消失している。一方、ピークＰ３，Ｐ４，Ｐ７，Ｐ１１については、ファンモータ１Ａとファンモータ１とで、その騒音レベルがほぼ同等である。また、ファンモータ１において、ピークＰ６では、その騒音レベルが上昇している。

このように、従来のファンモータ１Ａと本実施形態のファンモータ１とについて、これらのピークにおける騒音レベルを総合的に評価すると、ピークにおける騒音レベルが全体的に低下している。人間の騒音の感じ方としては、騒音のベースライン成分とピーク成分との差が大きい程、騒音を耳障りに感じる。このため、本実施形態のファンモータ１では、従来のファンモータ１Ａと比べて、ピークにおける騒音レベルが全体的に低下することにより、ユーザの聴感フィーリングが大幅に改善する。

一方、本実施形態のファンモータ１は、従来のファンモータ１Ａと比べて、４０００［Ｈｚ］以下の低周波数領域において、騒音のベースラインの騒音レベルが若干上昇している。ピークにおける騒音レベルが同等の場合であっても、ベースラインとピークとの騒音レベルの差が小さい場合、総合的な騒音レベルが上がった場合であっても、ユーザの聴感フィーリングが改善する。このため、本実施形態のファンモータ１では、従来のファンモータ１Ａと比べて、低周波数領域におけるベースラインとピークとの騒音レベルの差が小さいことにより、ユーザの聴感フィーリングがより改善する。

図１０は、従来のファンモータ１Ａおよび本実施形態のファンモータ１におけるＰ−Ｑ曲線を示した図である。図１１は、従来のファンモータ１Ａおよび本実施形態のファンモータ１における効率曲線を示した図である。図１０および図１１中、従来のファンモータ１Ａのデータについては「消音器なし」、本実施形態のファンモータ１Ａのデータについては「消音器あり」と表示されている。

図１０に示すように、風量が約１．７［ｍ＾３／ｍｉｎ］以上においては、消音部４２を有するファンモータ１の静圧が、消音部を有さないファンモータ１Ａの静圧よりも高い。また、図１１に示すように、風量が約１．１［ｍ＾３／ｍｉｎ］以上においては、消音部４２を有するファンモータ１の効率が、消音部を有さないファンモータ１Ａの効率よりも高い。このように、消音部４２を有することにより、高風量域において、ファンモータ１のＰ−Ｑ特性が向上していることがわかる。

上述の通り、消音部４２を設けて消音空間４０を形成することにより、騒音を低減できるとともに、Ｐ−Ｑ特性を向上できる。一方、周方向の一部にのみ消音空間４０を設けることにより、モータ周りのデッドスペースを活用できる。すなわち、ファンモータ１の体格を大きくすることなく、消音空間４０を設けることができる。

＜２．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。

図１２は、一変形例に係るファンモータ１Ｂの縦断面図である。図１２の例のファンモータ１Ｂは、吸気側ファン１Ｂａと排気側ファン１Ｂｂとが直列的に連結された二重ファンである。

このファンモータ１Ｂは、２つのモータ２Ｂと、２つのインペラ３Ｂと、２つのハウジング本体４１Ｂと、１つの消音部４２Ｂとを有する。２つのモータ２Ｂは、第１モータ２Ｂａおよび第２モータ２Ｂｂを含む。２つのインペラ３Ｂは、第１インペラ３Ｂａおよび第２インペラ３Ｂｂを含む。２つのハウジング本体４１Ｂは、第１ハウジング本体４１Ｂａおよび第２ハウジング本体４１Ｂｂを含む。

第１モータ２Ｂａと、第１インペラ３Ｂａと、第１ハウジング本体４１Ｂａと、消音部４２Ｂとにより、吸気側ファン１Ｂａが構成される。また、第２モータ２Ｂｂと、第２インペラ３Ｂｂと、第２ハウジング本体４１Ｂｂとにより、排気側ファン１Ｂｂが構成される。

第１ハウジング本体４１Ｂａと、第２ハウジング本体４１Ｂｂとは、その内部に、軸方向に延びる風洞１０Ｂを形成する。そして、風洞１０Ｂの中に、吸気側ファン１Ｂａの第１モータ２Ｂａおよび第１インペラ３Ｂａと、排気側ファン１Ｂｂの第２モータ２Ｂｂおよび第２インペラ３Ｂｂとが、軸方向に直列に配置される。このように、２つのインペラ３Ｂａ，３Ｂｂを用いることで、発生する空気流の静圧を高められる。

図１２の例のファンモータ１Ｂは、いわゆる二重反転式の軸流ファンである。すなわち、第１インペラ３Ｂａの複数の羽根３２Ｂａと、第２インペラ３Ｂｂの複数の羽根３２Ｂｂとが、互いに異なる向きに傾斜している。そして、ファンモータ１Ｂの駆動時には、第１インペラ３Ｂａと第２インペラ３Ｂｂとが、互いに逆向きに回転する。その結果、第１インペラ３Ｂａおよび第２インペラ３Ｂｂは、いずれも軸方向下向きの空気流を発生させる。このように、第１インペラ３Ｂａと第２インペラ３Ｂｂとを逆向きに回転させると、空気流の直進性を高めることができる。したがって、ファンモータ１Ｂの駆動時における静圧を、より高めることができる。

図１２の例では、吸気側ファン１Ｂａが消音部４２Ｂを有する。これにより、インペラ３Ｂａ，３Ｂｂにより発生し、吸気口１１Ｂへと向かう騒音の一部が消音空間４０Ｂへと誘導される。これにより、消音空間４０Ｂ内へ誘導された騒音の一部が消音される。また、消音空間４０Ｂによる開口端反射により吸気口１１Ｂから外部へと漏出する騒音を低減できる。したがって、ファンモータ１Ｂにおける騒音を低減できる。

図１２の例のように、風洞内に少なくとも２つのインペラを有するファンモータでは、単独のインペラを有するファンモータと比べて騒音が大きくなりやすい。このため、本発明が特に有用である。また、図１２の例のように、いわゆる二重反転式のファンモータでは、傾斜の向きおよび回転の向きが同じ２つのインペラを有する二重ファンと比べて、騒音がより大きくなりやすい。このため、本発明がさらに有用である。なお、風洞内に３つ以上のインペラを有するファンモータに対して本発明を適用してもよい。

なお、図１２の例では、１つの風洞内に直列に複数のインペラを有していたが、本発明はこれに限られない。１つの風洞内に並列に複数のインペラが配置されるファンモータに対して、本発明を適用してもよい。

図１３は、他の変形例に係るファンモータ１Ｃの縦断面図である。このファンモータ１Ｃでは、消音空間４０Ｃ内に、吸音スポンジ４０１Ｃが配置される。その他の点については、このファンモータ１Ｃは、第１実施形態に係るファンモータ１と同様である。吸音スポンジ４０１Ｃには、例えば、多孔質の弾性部材により形成された吸音材が用いられる。

また、図１４は、他の変形例に係るファンモータ１Ｄの縦断面図である。このファンモータ１Ｄでは、消音空間４０Ｄ内に、吸音スポンジ４０１Ｄが配置される。その他の点については、このファンモータ１Ｄは、第１実施形態に係るファンモータ１と同様である。

図１３および図１４の例のように、消音空間内に吸音スポンジを配置することにより、消音空間内に誘導された騒音が、吸音スポンジにより吸収されて低減する。したがって、消音部による消音効果が向上する。

図１３の例のファンモータ１Ｃでは、吸音スポンジ４０１Ｃは、消音空間４０Ｃの大部分を占めている。すなわち、吸音スポンジ４０１Ｃの厚みを大きくとっている。一方、図１４の例のファンモータ１Ｄでは、吸音スポンジ４０１Ｄは、消音空間４０Ｃを構成する壁面に沿って、所定の厚みをもって配置されている。

吸音スポンジの厚みが大きいほど、吸音スポンジの重量が増加するが、より低周波の騒音まで消音効果を向上できる。このため、消音効果を向上させたい周波数帯域に対応して、吸音スポンジの厚みや形状を調整すればよい。

図１５は、他の変形例に係るファンモータ１Ｅの横断面図である。このファンモータ１Ｅでは、ハウジング４Ｅが、消音空間４０Ｅを周方向に仕切る仕切部７５Ｅを有する。具体的には、消音部４２Ｅが、仕切部７５Ｅを有する。仕切部７５Ｅは、外壁部７１Ｅの内面から連通口４００Ｅ付近まで径方向に延びる。

仕切部７５Ｅを設けることにより、消音空間４０Ｅを分割し、消音空間４０Ｅの大きさを調整できる。消音空間４０Ｅは、その大きさによって、消音効果の高い周波数帯域が異なる。したがって、仕切部７５Ｅを設けて、各消音空間４０Ｅの大きさを適宜調整することにより、消音対象となる周波数領域を調整できる。

図１６は、他の変形例に係るファンモータ１Ｆの横断面図である。このファンモータ１Ｆでは、ハウジング４Ｆが、３つの消音空間４０Ｆを有する。このファンモータ１Ｆのハウジング４Ｆは、軸方向に見て略長方形の外周面を有する。３つの消音空間４０Ｆのうち、２つの消音空間４０２Ｆは、ハウジング４Ｆの外周面の４つの角部と径方向に重なる位置に配置される。また、３つの消音空間４０Ｆのうち、残り１つの消音空間４０３Ｆは、ハウジング４Ｆの外周面の残り２つの角部と径方向に重なる部位と、当該２つの角部を周方向につなぐ部位とを有する。

図１６の例では、消音空間４０３Ｆを２つの角部に跨がって配置することにより、消音空間４０Ｆの大きさを調整できる。これにより、消音対象となる周波数領域を調整できる。

図１７は、他の変形例に係るファンモータ１Ｇの縦断面図である。このファンモータ１Ｆでは、消音部４２Ｇの底部７２Ｇの軸方向の厚みが、消音空間４０Ｇごとに異なる。これにより、消音空間４０Ｇの大きさを調整できる。これにより、底部７２Ｇの軸方向の厚みを調整することにより、消音対象となる周波数領域を調整できる。

図１８は、他の変形例に係るファンモータ１Ｈの縦断面図である。図１９は、図１８の例のファンモータ１Ｈの横断面図である。このファンモータ１Ｈは、円弧壁部を有していない。すなわち、連通口４００Ｈは、内壁部６１Ｈの上端面と、フランジ部７３Ｈの底面７３３Ｈと、外壁部７１Ｈの内面とにより構成される。したがって、連通口４００Ｈの周方向の存在範囲は、消音空間４０Ｈの周方向内端の周方向の存在範囲と同一である。図１８および図１９の例のように、連通口４００Ｈの周方向の長さを変更してもよい。

図２０は、他の変形例に係るファンモータ１Ｊの縦断面図である。このファンモータ１Ｊでは、フランジ部７３Ｊの厚みが略一定である。また、フランジ部７３Ｊの底面７３３Ｊの外径は、上記の実施形態のファンモータ１の底面７３３の外径と同一である。さらに、フランジ部７３Ｊの内径は、羽根３２Ｊの外径よりも大きい。このため、吸気口１１Ｊを介してハウジング４Ｊの内部へ引き込まれる空気の量が向上する。

図２１は、他の変形例に係るファンモータ１Ｋの縦断面図である。このファンモータ１Ｋでは、フランジ部７３Ｋの厚みが略一定である。また、フランジ部７３Ｋの内径は、上記の実施形態のファンモータ１のフランジ部７３の内径と同一である。なお、このファンモータ１Ｋでは、消音部４２Ｋではなく、ハウジング本体４１Ｋが円弧壁部７４Ｋを有する。円弧壁部７４Ｋは、内壁部６１Ｋの上端から上側へ延びる。また、円弧壁部７４Ｋの上端部の軸方向の位置は、傾斜部７３２Ｋの底面７３３Ｋの軸方向の位置と略同一である。

このようなファンモータ１Ｋでは、図２１中に破線で示すように、連通口４００Ｋが軸方向に対して斜めに配置される。これにより、羽根３２Ｋの吸気側において発生し、上側に向かうにつれて径方向外側へと傾く騒音が連通口４００Ｋへと向かいやすい。また、ファンモータ１Ｋの連通口４００Ｋは、上記の実施形態のファンモータ１の連通口４００よりもその開口面積が大きい。これにより、羽根３２Ｋの吸気側において発生し、吸気口１１Ｋへと向かう騒音が、消音空間４０Ｋへとより誘導されやすい。

また、上記の実施形態および変形例では、ハウジング本体と消音部とが別部材であったが、本発明はこれに限られない。ハウジング本体と消音部とは、一体に形成されてもよい。

また、ファンモータの細部の形状については、本願の各図に示された形状と相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、ファンモータに利用できる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｊ，１Ｋ ファンモータ
２，２Ｂ モータ
３，３Ｂ インペラ
４，４Ｅ，４Ｆ ハウジング
９ 回転軸
１０，１０Ｂ 風洞
１１，１１Ｂ 吸気口
３２，３２Ｂａ，３２Ｂｂ 羽根
４０，４０Ｂ，４０Ｃ，４０Ｄ，４０Ｅ，４０Ｆ，４０Ｇ，４０Ｈ 消音空間
４１，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｋ ハウジング本体
４２，４２Ｂ，４２Ｅ，４２Ｇ，４２Ｋ 消音部
６１，６１Ａ，６１Ｈ，６１Ｋ 内壁部
７１，７１Ｅ，７１Ｈ 外壁部
７３，７３Ｈ，７３Ｊ，７３Ｋ フランジ部
７５Ｅ 仕切部
４００，４００Ｅ，４００Ｈ，４００Ｋ 連通口
４０１Ｃ，４０１Ｄ 吸音スポンジ
６１１ 拡径部
７３２，７３２Ｊ，７３２Ｋ 傾斜部

Claims (13)

1. 静止部と、回転軸を中心に回転する回転部とを有するモータと、
   複数の羽根を有し、前記回転部とともに回転するインペラと、
   前記モータおよび前記インペラを内部に収容するハウジングと、
   を有し、
   前記ハウジングは、
   前記回転軸に沿って吸気側から排気側へと延び、前記インペラの少なくとも一部を内部に収容する筒状の内壁部と、
   少なくとも一部が前記内壁部の径方向外側に配置され、前記内壁部との間で消音空間を構成する消音部と、
   前記内壁部の内部の空間と前記消音空間とを連通する連通口と、
   を有し、
   前記連通口の一部は、前記内壁部の吸気側の端部により構成され、
   前記消音空間は、周方向の一部のみに配置され、
   前記消音部は、
   前記内壁部の径方向外側に配置される外壁部と、
   前記外壁部の吸気側端部から径方向内側に延びるフランジ部と、
   を含み、
   前記連通口の少なくとも一部は、前記内壁部の吸気側の端部と、前記フランジ部の排気側の端部とにより構成される、ファンモータ。
2. 請求項１に記載のファンモータであって、
   前記消音空間は、前記連通口のみを介して、前記消音空間の外部の空間と連通する、ファンモータ。
3. 請求項１に記載のファンモータであって、
   前記フランジ部は、
   径方向内側の端部において、径方向外側から径方向内側へ向かうにつれ、吸気側から排気側へと向かう傾斜部を含む、ファンモータ。
4. 請求項１または請求項３に記載のファンモータであって、
   前記フランジ部は、複数の前記羽根よりも吸気側に配置される、ファンモータ。
5. 請求項４に記載のファンモータであって、
   前記フランジ部の内径は、前記羽根の外径と同一、または、前記羽根の外径よりも小さい、ファンモータ。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のファンモータであって、
   前記羽根の吸気側の端部は、前記内壁部の吸気側の端部よりも排気側に配置される、ファンモータ。
7. 請求項６に記載のファンモータであって、
   前記内壁部の内周面は、吸気側の端部において、排気側から吸気側へ向かうにつれて拡径する拡径部を有する、ファンモータ。
8. 請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のファンモータであって、
   前記消音空間は、周方向に複数配置される、ファンモータ。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のファンモータであって、
   前記ハウジングは、軸方向に見て略正多角形の外周面を有し、
   前記消音空間は、前記外周面の角部と径方向に重なる位置に配置される、ファンモータ。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のファンモータであって、
    前記消音空間内に、吸音スポンジが配置される、ファンモータ。
11. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のファンモータであって、
    前記ハウジングは、
    前記消音空間を周方向に仕切る仕切部
    をさらに有する、ファンモータ。
12. 請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のファンモータであって、
    少なくとも２つの前記インペラを有する、ファンモータ。
13. 請求項１２に記載のファンモータであって、
    第１モータおよび第２モータを含む、２つの前記モータと、
    第１インペラおよび第２インペラを含む、２つの前記インペラと、
    を有し、
    前記第１インペラと、前記第２インペラとは、軸方向に並んで配置され、
    前記第１インペラは、前記第１モータの前記回転部とともに回転し、
    前記第２インペラは、前記第２モータの前記回転部とともに回転し、
    前記第１インペラと前記第２インペラとの回転の向きが異なる、ファンモータ。