JP6961038B1 - 遠心ファンおよび回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】 遠心ファンの軸方向への風量を増大させる。【解決手段】 遠心ファン１は、回転軸の周りに環状に設けられ、回転方向前方から後方に向かって径が増加する範囲に形成された複数の板状の羽根４を有する主板２によって構成される。羽根４は、主板２の平面部の外径側に突き出した腕状板３から立ち上がって設けられ、複数の羽根４のうち少なくとも一枚は、羽根４を構成する面部の一部に湾曲部４ｃを有する。羽根４の湾曲部４ｃが設けられた領域は、回転方向前方に倒された形状に形成される。【選択図】図１

Description

本願は遠心ファンおよび回転電機に関するものである。

車載用交流発電機等の回転電機の構成部品として遠心ファンが用いられている。従来の遠心ファンにあっては、風量特性向上と低騒音化を目的として様々な羽根形状が考案されている。
例えば、交流発電機の冷却ファンとして用いられるブレードが、主板に対して所定角度となるように金板を折り曲げた形状に形成された例が開示されている（例えば特許文献１参照）。
また、従来の遠心式ファンとして羽根車を収納するケーシングの支柱の配置を周方向の異なる間隔で配設して低騒音化することが開示されている（例えば特許文献２参照）。

特開平9-154256号公報 特許第5727833号公報

特許文献１に開示された冷却ファンのブレードは、主板の端部を所定の角度で折り曲げた羽根形状であるため、軸方向の風量は増加するものの全体の風量と遠心方向の風量が限定的となる場合があった。
また、特許文献２に開示された遠心式ファンは、ケーシング変形の効果として低騒音化が可能であるものの、複数の羽根は同一形状であり、羽根形状の変形による風量特性向上については示されていなかった。

本願は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、羽根形状の変形により風量特性を調整し、冷却性を向上させることが可能な遠心ファンおよびその遠心ファンを備えた回転電機を得ることを目的とする。

本願に係わる遠心ファンは、回転軸の周りに環状に設けられ、回転方向前方から後方に向かって径が増加する範囲に形成された複数の羽根を有する主板を備え、上記羽根は板状であり、上記主板の平面部から立ち上がって設けられ、複数の上記羽根のうち少なくとも一つは、上記羽根の正圧面となる面部の一部に形成された、軸方向に沿って曲率半径が変化する湾曲部を有し、上記羽根の上記湾曲部が設けられた領域は、回転方向前方に倒された形状であることを特徴とするものである。

また、本願に係わる回転電機は、上記遠心ファンを回転子の一端に取り付けた回転電機であって、上記主板の平面部は、上記回転子を構成する界磁鉄芯の軸方向端部に、上記羽根が外側に位置するように配置され、上記羽根の上記湾曲部は、上記界磁鉄芯を構成する爪状磁極間の間隙部の外縁領域に軸方向に重なるように配置されたことを特徴とするものである。

本願に係わる遠心ファンによれば、羽根に湾曲部を設けて羽根の一部を回転方向前方に倒した形状とすることで軸方向の風量を増大させることができるため、羽根の軸方向と遠心方向の風量を調整でき、冷却性を向上させることが可能となる。

また、本願に係わる回転電機によれば、上述の遠心ファンを回転子に取り付けたことにより、回転子の軸方向に送られる風量を増大させることができ、冷却性能を向上させることが可能となる。

実施の形態１による遠心ファンの斜視図である。 実施の形態１の遠心ファンの性能を比較例と対比させた特性図である。 実施の形態２による遠心ファンの要部拡大図である。 実施の形態３の遠心ファンの羽根の断面図である。 実施の形態４の遠心ファンの羽根の断面図である。 実施の形態５の遠心ファンの羽根の要部斜視図である。 実施の形態５の遠心ファンの羽根の要部斜視図である。 実施の形態７の回転電機を示す断面図である。 実施の形態７の回転電機の界磁鉄芯を示す側面図である。

実施の形態１．
本願の実施の形態１による遠心ファン１について、図１および図２を用いて説明する。図１は遠心ファン１の斜視図であり、この遠心ファン１は、例えば車載用の回転電機１００に用いられ、回転子８（後述する）の軸方向端面に羽根４が軸方向外側に突出するように配設される。図２は本願の遠心ファン１と比較例との性能を比較した特性図である。

図１に示すように、遠心ファン１は、回転電機１００のシャフト３４（後述する）を挿通させる貫通孔の周囲に環状に設けられた主板２によって主に構成されている。主板２は、回転方向前方から後方に向かって径が増加する範囲に形成された複数の羽根４を有する。この羽根４は主板２の平面部の外周側にアーム状に突き出した腕状板３から立ち上がって設けられている。腕状板３は上述したように主板２の一部であり、主板２の平面部の外周部から径方向外側に延出された平板形状に設けられている。主板２の平面部からの羽根４の立ち上がり角度は、例えば垂直（または略垂直）とすることができる。

主板２の端部に位置する複数の羽根４のうち少なくとも一つは、その羽根４を構成する面部（翼面）の一部に湾曲部４ｃを有しており、羽根４の湾曲部４ｃが設けられた領域は、回転方向前方に倒された形状となっている。ここで、羽根４に湾曲部４ｃが設けられた領域は、羽根４の他部とは異なり、部分的な曲面形状が形成されて傾斜面を構成している。

図１に示すように、遠心ファン１が有する複数の腕状板３のうちの一つには、羽根４の径方向内側に軸方向に貫通する開口部５が設けられる。
また、図１の例では周方向に１４枚の腕状板３が配置されている。なお、主板２の中央の貫通孔の内周には段部が形成されていてもよい。
図１に例示するように、１４枚の腕状板３は、主板２の平面部の周方向に間隔に変化をつけて配設されている。腕状板３の径方向の寸法は、回転方向Ｒｏｔの前方（front）側が小さく、回転方向Ｒｏｔの後方（back（またはrear））側が大きく形成されている。

また、複数の腕状板３の中には回転中心Ｏから径方向外縁部までの距離が異なるものが混在し、各々の羽根４の回転中心Ｏからの距離も様々となる。羽根４に軸方向風量を増大させるための湾曲部４ｃが選択的に設けられるが、回転中心Ｏからの距離が近い羽根４に湾曲部４ｃを配置する方が冷却性改善に効果的である。

図１に示すように、羽根４は、回転方向後方側（あるいは径方向外側としてもよい）に位置する後縁部４ｂと、回転方向前方側（あるいは径方向内側としてもよい）に位置する前縁部４ａとが一体化された、一枚の板状に構成されている。
遠心ファン１の回転中心Ｏから羽根４の後縁部４ｂまでの距離は、回転中心Ｏから羽根４の前縁部４ａまでの距離よりも大きい。
また、軸に垂直な面に投影される羽根４の形状は緩やかなカーブをもつ円弧に近似することができ、その円弧は、前縁部４ａと後縁部４ｂとを結ぶ線に対して、回転中心Ｏ側に凸となるように形成される。
ここで、遠心ファン１の回転時に前縁部４ａによる風切音を低減させる目的で、羽根４の前縁部４ａを回転中心Ｏに向かう方向あるいは回転方向後方に傾斜させる場合がある。

このように羽根４をもつ主板２によって構成される遠心ファン１は、羽根４に沿って径方向外側（遠心方向）に流れる空気流を発生させる。これにより、遠心ファン１は、主板２の中央部に向かう空気流を、径方向外側に向かう空気流へと変換する。なお、主板２の形状は、環状に限るものではなく、また内周部に段部が設けられていなくてもよい。さらに、主板２の中央部は、お椀状に盛り上がった形状であってもよい。また、腕状板３の数は、１４枚に限るものではなく、４枚以上であってもよいし、奇数であってもよい。さらに、複数の腕状板３の配置は等間隔であってもよいし、各々の腕状板３に補強用のリブを設けてもよい。
そして、軸に垂直な面に投影される羽根４の形状は直線状またはＳ字状であってもよいし、各々の羽根４の形状を異ならせてもよい。さらに、羽根４は腕状板３の外周端からではなく平面内の中央寄りの位置から突出させてもよい。また、羽根４の径方向外側に円環状のシュラウドを配置してもよい。

なお、開口部５の形状は、図１に示す円形とする以外に、楕円形、多角形等の異なる形状としてもよい。また、開口部５を通過する空気流に加わる抵抗を低減させ、軸方向に流れる空気の流速の低下を抑制するために、開口部５の縁部にはラウンド形状または面取りＲ形状を形成してもよい。
さらに、開口部５は、主板２の平面部に配置すればよく、腕状板３以外の領域に配設することができる。
また、二つの隣り合う腕状板３が接近している場合には、それら二つの腕状板３を一体化して、一体化された腕状板３に開口部５を形成してもよい。

なお、図１では主板２に２つの開口部５を設けた例を示したが、開口部５の数は調整でき、その数は、１つでもよいし、各々の腕状板３に一つずつ設けてもよく、周上に順に配置される腕状板３に対して一つおきに設けてもよい。さらに、一つの腕状板３に開口部５を複数設けてもよいし、開口部５の形状を様々に異ならせてもよい。
開口部５を増やして軽量化することで、遠心ファン１の重心が回転中心Ｏに近づき、これにより、遠心ファン１の回転を安定させることが可能である。なお、この場合には、遠心ファン１の周方向の重量バランスを考慮して、各々の腕状板３に設けられる開口部５の配置、個数および大きさを決定してもよい。

本願の遠心ファン１は、羽根４の外側が空気流を放出する正圧面（回転方向前方側の面）、羽根４の内側が負圧面（回転方向後方側の面）となる。また、羽根４の軸方向の寸法（立ち上がり高さ）は、回転方向の前縁部４ａで小さく、後縁部４ｂで大きくして、前縁部４ａでの風の衝突を抑制している。つまり、図１に羽根４の前縁側上端部４ｄを示すように、前縁側上端部４ｄの主板２（腕状板３）からの軸方向の突出量を小さく抑制することで、羽根４の他部よりも風切音を低減することができる。

このような遠心ファン１において、少なくとも１枚の羽根４は、羽根４を構成する面部の一部に湾曲部４ｃが形成されており、羽根４の湾曲部４ｃが設けられた領域は、回転方向前方にひねりが加えられて倒された形状となっている。ここで、湾曲部４ｃとは、例えば羽根４の正圧面となる面部に形成された、軸方向に沿って曲率半径が変化する部分を指す。湾曲部４ｃは、羽根４の面部に沿って径方向および軸方向に広がりをもって形成される場合がある。

この実施の形態１の例では、湾曲部４ｃは羽根４の回転方向後方、あるいは羽根４の外径側である後縁部４ｂに設けられている。この場合、羽根４の外径側が回転方向に倒れるように湾曲して設けられ、羽根４の正圧面は外径側から内径側に向かうにつれて曲率半径が大きくなる（曲率が小さくなる）形状に設けられる。これにより、羽根４の正圧面が後縁部４ｂにおいて凹形状のカーブをなし、軸方向に流れる空気流を増加させることが可能となる。

このように、遠心ファン１の羽根４に湾曲部４ｃを設けた領域においては、羽根４の面部にひねりが加わることで、軸に垂直な面に投影した羽根４の面積が増し、軸方向の風量を増大させることが可能である。そのため、湾曲部４ｃの曲率および形成範囲の調整を行うことで、遠心ファン１の軸方向および径方向の風量のバランスをとることができ、冷却性能を向上させることができる。

なお、図１の例では、周方向に並んだ羽根４に対して１枚おきに湾曲部４ｃを設けているが、湾曲部４ｃを設ける羽根４は１枚でもよいし、間隔に変化をつけて複数の羽根４に対して湾曲部４ｃを設けてもよく、また、各々の羽根４に設けてもよい。

図２の棒グラフは、本願を適用していない遠心ファンであり、羽根４に湾曲部４ｃを設けていない比較例１と、特許文献１の遠心式ファンと共通の構造であり、羽根の傾斜角が一定である比較例２、および、本願の湾曲部４ｃを持つ羽根４を適用した遠心ファン１（図２中の本願）について、比較例１を基準として冷却風量を全体、遠心方向、軸方向について比較した結果を示す特性図である。全体の風量は遠心方向と軸方向の風量の合計を示す。
図２は、本願の遠心ファン１を適用することで、比較例１および２と比べて、遠心方向の風量を低下させることなく軸方向の風量を増加させることができ、全体の冷却風量を増大させることが可能であることを示している。

実施の形態２．
上述の実施の形態１では、湾曲部４ｃを羽根４の後縁部４ｂ側に設けた例を示したが、この実施の形態２では湾曲部４ｃを羽根４の後縁部４ｂよりも内径側に設ける場合について図３を用いて説明する。図３において、回転中Ｏとの羽根４の前縁部４ａ（径方向の位置を点Ａとして示す）との距離をＲＡ、回転中心Ｏとの羽根４の後縁部４ｂ（径方向の位置を点Ｂとして示す）との距離をＲＢ、羽根４の前縁部４ａと後縁部４ｂの間に位置する面部上の点Ｃと回転中心Ｏとの距離をＲＣ（ＲＡ＜ＲＣ＜ＲＢ）とする。点Ｃは回転方向および径方向において羽根４の縁部の中間的な位置を示している。

このとき、ＲＡからＲＣの間、すなわち羽根４の後縁部４ｂよりも内径側において、少なくとも一つの羽根４に湾曲部４ｃが設けられ、羽根４の一部が湾曲形状に形成されている。湾曲部４ｃの径方向の位置を点Ｄとして示す。点Ｄの回転中心Ｏからの距離をＲＤと示す。羽根４の点Ｄで示す位置に湾曲部４ｃを設けることでＲＤ＜ＲＣ＜ＲＢの関係がなりたつ。
羽根４の内径寄りの位置に湾曲部４ｃを設けた場合であっても、湾曲部４ｃが設けられない場合よりも、軸方向への空気流を増大させることができ、また、このような構成を採用することで、羽根４の前縁部４ａで生じる風切音を抑制することが可能となる。

なお、図３の例では、湾曲部４ｃが設けられた羽根４の後縁部４ｂが遠心ファン１の外径ＲＯよりも小さな径（ＲＢ）である場合を示したが、湾曲部４ｃは羽根４のサイズが外径ＲＯとなるように形成される場合もある。この場合、ＲＤ＜ＲＣ＜ＲＯの関係がなりたち、空気流によって生じる風音を低減しつつ軸方向の空気流を増加させることが可能となる。

実施の形態３．
上述の実施の形態１、２では羽根４の径方向における湾曲部４ｃの配置を、後縁部４ｂ側、後縁部４ｂよりも内径側とした例を示した。この実施の形態３では、軸方向における羽根４の湾曲部４ｃの配置例について図４を用いて説明する。図４は、図３の羽根４の面部上の点Ｃにおける軸方向に沿った周方向の断面図に相当する。羽根４の湾曲部４ｃが設けられた傾斜面は、羽根４の端部（吸い込み側）から軸方向に沿って主板２の平面部に向かうにつれて曲率半径が縮小する（曲率が次第に大きくなる）形状に設けられている。羽根４の端部の吸い込み側（Ｌ２）の曲率半径は、主板２の平面部側（Ｌ１）の曲率半径よりも大きな値をとっている。
このように、羽根４の端部よりもより主板２の平面部に近い位置において曲率を大きくすることで、冷却風の流れを調整でき、冷却性を向上させることができる。

実施の形態４．
上述の実施の形態３では、羽根４に湾曲部４ｃが設けられ、羽根形状が、軸方向に沿って吸い込み側から主板２の平面部側に向かうにつれて、曲率半径が縮小する場合について例示した。この実施の形態４では、実施の形態３のものとは逆に、羽根形状が、軸方向に沿って吸い込み側から主板２の平面部側に向かうにつれて、曲率半径が拡大する場合について、図５を用いて説明する。図５に軸方向に沿った羽根４の周方向の羽根４の断面図を示すように、吸い込み側（Ｌ２）から主板２の平面部２側（Ｌ１）に向かうにつれて、曲率半径が次第に大きくなるように湾曲した羽根形状とした場合において、冷却風の流れを調整でき、冷却性の向上が可能となる。
なお、図５の例では羽根４の断面部分よりも奥行側となる内径側において曲率が大きい傾斜面が設けられた状態を示している。

実施の形態５．
また、図６、７に本願の実施の形態５による遠心ファン１の羽根形状の例を示す。図６は羽根４の負圧面が手前側に示された遠心ファン１の羽根４の要部斜視図であり、羽根４の２か所、回転方向前方と後方に径方向に沿った断面を示している。図７は羽根４の正圧面が手前側に示された遠心ファン１の羽根４の要部斜視図であり、羽根４の２カ所、回転方向前方と後方に周方向に沿った断面を示している。図７には、前縁部４ａに近い断面に吸い込み側を示す記号（Ｌ２_Ｆ）と主板２の平面部側を示す記号（Ｌ１_Ｆ）、後縁部４ｂに近い断面に吸い込み側を示す記号（Ｌ２_Ｒ）と主板２の平面部側を示す記号（Ｌ１_Ｒ）を記入している。いずれも、前縁部４ａに近い側において羽根４の湾曲の度合が大きく、後縁部４ｂに近づくほど湾曲の度合が小さくなるように、羽根４の面部の前縁部４ａから後縁部４ｂにかけての比較的広い範囲に湾曲部４ｃが設けられている。

図６、７に示すように、羽根４は、湾曲部４ｃが設けられた領域において、回転方向前方から後方に向かって、羽根４の軸方向の曲率半径が最小となる位置が、羽根４の軸方向の吸い込み側から腕状板３（主板２の平面部）に近づく方向にシフトする形状に設けられている。なお、軸方向における曲率半径が最小となる位置のシフト方向を湾曲部４ｃとして矢印で示しているが、矢印で示した箇所は軸方向における曲率半径の最小値をとる位置を示しており、矢印の周囲に位置する面部にも湾曲形状が形成された状態となることは言うまでもない。

このように、羽根４に湾曲部４ｃが回転方向前方から後方にかけて設けられ、軸方向における曲率半径が最小となる位置が、回転方向前方から後方に向かうにつれて（回転中心Ｏからの距離が大きくなるにつれて）、主板２の平面部に近づく形状となるように羽根４を形成することで、径方向および径方向に曲率を変化させた羽根形状を得ることができ、遠心ファン１の整流性を向上させることができる。

実施の形態６．
上述したように、遠心ファン１は周方向に複数の羽根４を配置した構成であるが、この実施の形態６では、複数の羽根４のうち、どの羽根４に湾曲部４ｃを設けることが冷却性向上において効率的であるかについて説明する。
遠心ファン１の羽根４が受ける風量は、羽根４の回転方向前方に位置する前方の羽根４との間隔が大きくなるほど増大する傾向がある。そのため、遠心ファン１において隣り合う二つの羽根４の各々の回転方向前方の端部間の間隔が最大となる場合、あるいはその間隔が所定値以上となり羽根４の正圧面に当たる風量が大きくなる場合に、回転方向後方に位置する羽根４に湾曲部４ｃを設けることで、効率的に軸方向への風量を増大させることが可能となる。

実施の形態７．
上述の実施の形態１から６において開示した遠心ファン１は回転電機１００に適用させることが可能である。例えば、車載用交流発電機、モータ、あるいは車載用駆動装置などの回転電機１００の回転子８に取り付けて利用してもよい。ここでは一例として、本願の遠心ファン１を適用した回転電機１００として車両用交流発電機を示す。図８はその回転電機１００を側方から観察した断面図である。

図８において、回転電機１００は、それぞれ略椀形状のアルミニウム製のフロント側ハウジング３１とリヤ側ハウジング３０とからなるケーシング３２を有する。また、回転電機１００は、ケーシング３２に一対のベアリング３３を介して回転可能に支持されたシャフト３４と、ケーシング３２のフロント側に突出するシャフト３４の端部に固定されたプーリ７とを有する。フロント側のベアリング３３はフロント側ハウジング３１に支持され、リヤ側のベアリング３３はリヤ側ハウジング３０に支持される。

さらに、回転電機１００は、シャフト３４に固定されてケーシング３２内に配設され、シャフト３４と一体に回転する回転子８と、回転子８を囲繞するようにケーシング３２に固定された固定子９とを有する。また、回転電機１００は、ケーシング３２のリヤ側に突出するシャフト３４の突出部に固定され、回転子８に電流を供給する一対のスリップリング１０と、ブラシホルダ１７に収容されて、各々のスリップリング１０の表面に摺動する一対のブラシ１１と、一対のブラシ１１に隣接して配設され、固定子９で生じる交流電圧の大きさを調整する電圧調整器１２とを有する。

そして、回転電機１００は、固定子９で生じる交流電圧を直流電圧に変換する整流装置１３と、電圧調整器１２と外部装置との間で信号の授受を行うコネクタ２０と、電圧調整器１２、整流装置１３およびブラシホルダ１７を覆うようにリヤ側ハウジング３０に装着された保護カバー２７とを有する。
回転子８はランデル型回転子であり、励磁電流が流れて磁束を発生する界磁巻線８１と、軸心位置を貫通するシャフト３４に固定されて界磁巻線８１を覆うように設けられ、界磁巻線８１で発生する磁束によって磁極が形成される界磁鉄芯８２とを有する。
回転子８のプーリ７側の取り付け面またはプーリ７と反対側の取り付け面には、本願の実施の形態１による遠心ファン１が配置される。

固定子９は、回転子８の外周に同軸に配設される。固定子９は、円筒状の固定子鉄芯９１と、固定子鉄芯９１に装着され、回転子８の回転に伴い、界磁巻線８１からの磁束の変化によって交流が生じる固定子巻線９２とを備える。固定子鉄芯９１は、フロント側ハウジング３１とリヤ側ハウジング３０との間に軸方向両側から挟持される。固定子巻線９２のリード線９２ａは、リヤ側ハウジング３０から引き出されてサーキットボード２４の端子２４ａに結線される。これにより、整流装置１３と固定子巻線９２とが電気的に接続される。整流装置１３は、複数の整流素子が実装されたヒートシンク１８と、サーキットボード２４とを備える。

このように構成された回転電機１００は、図示しないエンジンの回転トルクがプーリ７を介してシャフト３４に伝達され、回転子８が回転される。このとき、電流がブラシ１１およびスリップリング１０を介して回転子８の界磁巻線８１に供給され、磁束が発生する。この磁束により、Ｎ極とＳ極とが界磁鉄芯８２の外周部に配列された複数の爪状磁極に周方向に交互に形成される。これにより、回転磁界が固定子９の固定子巻線９２に与えられ、交流の起電力が固定子巻線９２に発生する。この交流の起電力が、リード線９２ａを介して整流装置１３に供給され、整流装置１３で整流されるとともに、その大きさが電圧調整器１２で調整されて、バッテリ及び車載電装品に供給される。

ここで、回転子８が回転することによって、界磁鉄芯８２のプーリ７側に固定された遠心ファン１が回転する。遠心ファン１の回転によって、フロント側ハウジング３１に形成された開口部からケーシング３２の内部に外気が取り込まれる。ケーシング３２の内部に取り込まれた外気は、フロント側ハウジング３１内を軸方向に流れて界磁鉄芯８２に至り、界磁巻線８１及び固定子巻線９２のフロント側コイルエンドが冷却される。

図９は、回転電機１００の界磁鉄芯８２における、遠心ファン１の取り付け面Ｇ側を示す図である。遠心ファン１の取り付け面Ｇは、界磁鉄芯８２に設けられる８つの爪状磁極が延出する側と逆側に設けられる。図９に斜線を付して示す領域Ｆは、界磁巻線８１を効果的に冷却する際に冷却風を流すことのできる範囲を示しており、界磁鉄芯８２の爪状磁極間に設けられた隙間（又部）を遠心ファン取り付け面へ投影した領域にあたる。

遠心ファン１を取り付け面Ｇに取り付けた場合に、軸方向に湾曲部４ｃと領域Ｆの重なりが大きくなることで軸方向の空気流が多くなる。一方で、軸方向において湾曲部４ｃが取り付け面Ｇと重なると、空気流が界磁鉄芯８２に衝突して風切音が増大する。
そのため、遠心ファン１の湾曲部４ｃは、取り付け面Ｇに投影したときに領域Ｆと重なる部分に設けることで、発生する風切音を増大させることなく、軸方向に流れる空気流を増加させることができ、効果的に界磁巻線８１を冷却することができる。
よって、界磁鉄芯８２の界磁巻線８１及び固定子巻線９２のコイルエンドの冷却能力を向上させることができる。これにより車載用回転電機の発電出力を増加させることができる。

このとき、界磁鉄芯８２の取り付け面Ｇ上に遠心ファン１の腕状板３を重ね、羽根４の立ち上がり部分を界磁鉄芯８２の爪状磁極の外縁部と重なるように配置することで、冷却風を軸方向に送る開口部を広く確保することが可能となる。よって、遠心ファン１の主板２の平面部を、回転子８の界磁鉄芯８２の軸方向端部に、羽根４が外側を向くように配置し、さらに、羽根４の湾曲部４ｃを、界磁鉄芯８２を構成する爪状磁極間の間隙部の外縁領域、より詳しくはＶ字形状の外縁領域うちの回転方向後方に、軸方向に重なるように配置することで、風切音を抑制しつつ、軸方向への風量を効果的に増大させることが可能となる。

また、図９に示すように、例えば、遠心ファン１の取り付け面Ｇの最大外径をＲ１とするとき、遠心ファン１の湾曲部４ｃを回転中心Ｏから半径Ｒ１以内（最大外径部よりも内径側）の範囲に設けることで、より効果的に軸方向に流れる風量を増大させることができ、効果的に界磁巻線８１を冷却することが可能である。半径Ｒ１より外側の領域は界磁巻線８１を冷却した排気を流すために必要なスペースである。よって、界磁巻線８１を冷却して熱くなった空気を軸方向に吹き出すためには、遠心ファン１の湾曲部４ｃは排気流を妨げない、Ｒ１よりも内径側の領域に配置することが必要であり、湾曲部４ｃがＲ１よりも内径側の領域に配置されることで、風切音を抑制しつつ界磁巻線８１の冷却性向上させることが可能となる。なお、図９において、取り付け面Ｇの最小外径をＲ２、界磁鉄芯８２の最大外径をＲ０として示している。

さらに、図９にケーシング３２の吸気孔の最大開口径をケーシング吸気外径３２ｒとして示す。軸方向において、ケーシング３２の吸気孔の縁部はケーシング吸気外径３２ｒを半径とする円と重なる。軸に垂直な面内において、遠心ファン１の湾曲部４ｃは、ケーシング３２の吸気孔の縁部よりも内側に、つまりケーシング吸気外径３２ｒよりも小さい半径をもつ円の内側に設けることで、ケーシング３２の吸気孔で生じる気流の乱れを小さく抑制することが可能であり、風切音を抑制しつつ、軸方向への風量を効果的に増大させることができ、より効果的に界磁巻線８１を冷却することが可能となる。

本開示は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１ 遠心ファン、 ２ 主板、 ３ 腕状板、 ４ 羽根、 ４ａ 前縁部、 ４ｂ 後縁部、 ４ｃ 湾曲部、 ４ｄ 前縁側上端部、 ５ 開口部、 ７ プーリ、 ８ 回転子、 ９ 固定子、 １０ スリップリング、 １１ ブラシ、 １２ 電圧調整器、 １３ 整流装置、 １７ ブラシホルダ、 １８ ヒートシンク、 ２０ コネクタ、 ２４ サーキットボード、 ２４ａ 端子、 ２７ 保護カバー、 ３０ リヤ側ハウジング、 ３１ フロント側ハウジング、 ３２ ケーシング、 ３２ｒ ケーシング吸気外径、 ３３ ベアリング、 ３４ シャフト、 ８１ 界磁巻線、 ８２ 界磁鉄芯、 ９１ 固定子鉄芯、 ９２ 固定子巻線、 ９２ａ リード線、 １００ 回転電機

Claims (10)

1. 回転軸の周りに環状に設けられ、回転方向前方から後方に向かって径が増加する範囲に形成された複数の羽根を有する主板を備え、
   上記羽根は板状であり、上記主板の平面部から立ち上がって設けられ、
   複数の上記羽根のうち少なくとも一つは、上記羽根の正圧面となる面部の一部に形成された、軸方向に沿って曲率半径が変化する湾曲部を有し、
   上記羽根の上記湾曲部が設けられた領域は、回転方向前方に倒された形状であることを特徴とする遠心ファン。
2. 上記湾曲部は、上記羽根の外径側に位置する後縁部に設けられたことを特徴とする請求項１記載の遠心ファン。
3. 上記湾曲部は、上記羽根の外径側に位置する後縁部よりも内径側に設けられたことを特徴とする請求項１記載の遠心ファン。
4. 上記羽根の上記湾曲部が設けられた領域は、上記羽根の吸い込み側の端部から軸方向に沿って上記主板の平面部に向かうにつれて曲率半径が縮小する形状に設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の遠心ファン。
5. 上記羽根の上記湾曲部が設けられた領域は、上記羽根の吸い込み側の端部から軸方向に沿って上記主板の平面部に向かうにつれて曲率半径が拡大する形状に設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の遠心ファン。
6. 上記羽根の上記湾曲部は、回転方向前方から後方にかけて設けられ、
   上記羽根は、軸方向における曲率半径が最小となる位置が、上記羽根の回転方向前方から後方に向かうにつれて上記主板の平面部に近づく形状に形成されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の遠心ファン。
7. 隣り合う二つの上記羽根の各々の回転方向前方の端部間の間隔が最大となる場合に、上記湾曲部は回転方向後方に位置する上記羽根に設けられたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の遠心ファン。
8. 請求項１から７のいずれか一項記載の上記遠心ファンを回転子の一端に取り付けた回転電機であって、
   上記主板の平面部は、上記回転子を構成する界磁鉄芯の軸方向端部に、上記羽根が外側に位置するように配置され、
   上記羽根の上記湾曲部は、上記界磁鉄芯を構成する爪状磁極間の間隙部の外縁領域に軸方向に重なるように配置されたことを特徴とする回転電機。
9. 上記羽根の上記湾曲部は、上記界磁鉄芯の取り付け面の最大外径部よりも内径側に配置されたことを特徴とする請求項８記載の回転電機。
10. 上記羽根の上記湾曲部は、上記遠心ファンを取り囲むケーシングの吸気孔の縁部よりも内径側に設けられたことを特徴とする請求項８または請求項９記載の回転電機。

Images