JPH02207192A - ファン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、例えば空気調和機の室内機に内装されるク
ロスフローファン等のファン装置に関するものである。

（従来の技術） 近年、上記のようなクロスフローファンにおいては、そ
のファンロータを直流ブラシレスモーフの回転子に直結
する構成とすることによって、装置の小形化を図る試み
がなされている。そのような装置の具体例が例えば実開
昭６１−１７８０９５号公報に記載されており、第１１
図にその装置を模式的に示している。同図において、８
０はクロスフローファンのファンロータであり、このフ
ァンロータ８０の一方の側板８１に、リング状永久磁石
８２を有する回転子８３が固着される一方、上記側板８
１に対向する支持フレーム８４に立設されている円筒状
の固定支軸８５の先端側外周に固定子８６が固着されて
、この固定子８６の外周を上記永久磁石８２が囲う構成
となされている。上記ファンロータ８０にはその両端軸
心位置にそれぞれ支持フレーム８４．８４へと延びる回
転支軸８７．８８が立設され、これらの回転支軸８７．
８８を軸受８９．９０を介して回転自在に支持している
。

（発明が解決しようとする課Ｒ） ところで上記のようなりロスフローファンのファンロー
タは軸方向長さが長（、金属材料に比べて剛性の小さな
合成樹脂材料で構成されていることから、中央部側が外
方へと偏心するようなそりを伴う回転振れを生じ易い。

この回転振れによる振動が回転支軸８７、軸受８９を介
して支持フレーム８４へと伝播するために、室内機全体
の振動や異音を生じるという問題を生じている。また上
記従来装置において、モータ内部を貫通して支持フレー
ム８４まで延びる長尺の回転支軸８７が、曲げ変形を生
じた回転状態となるような場合には、回転子８３と固定
子８６との同心性が損なわれることによって、このモー
タ部においても振動が発生し、この結果、室内機全体の
振動や異音がさらに大きなものとなる。このため上記回
転支軸８７としては径を大きくして曲げに対する充分な
剛性を有する構成とする必要があり、この結果、この回
転支軸８７の径方向外方に位置する固定子８６や回転子
８３を順次径大にする必要が生じるために、充分な小形
化が図れないという問題もある。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、振動や異音の発生を低減し得ると共に、より小形化
し得るファン装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこでこの発明の第１請求項記載のファン装置は、ファ
ンロータｌの一方の端面板２と固定面２２との間に、上
記固定面２２に対して固定される固定子７と、上記端面
板２に連結される回転子４とを配設して成るファン装置
であって、上記端面板２の軸心位置に立設された回転支
軸３を回転自在に支持するための軸受２５を、弾性体よ
り成る軸受ケース２４内に収納している。

また第２請求項記載のファン装置は、上記第１請求項記
載のファン装置において、上記回転支軸３における上記
端面板２例の外周に、この端面板２に対する上記回転支
軸３の直交性を維持するためのガイド部材３５を設けて
いる。

また第３請求項記載のファン装置は、上記第１又は第２
請求項記載のファン装置において、上記回転支軸３を上
記端面板２に固着された弾性体より成る防振部材４１に
立設している。

また第４請求項記載のファン装置は、上記第１゜又は第
２又は第３請求項記載のファン装置において、上記固定
子７の軸方向中心位置を挟んで両側に、それぞれ弾性体
より成る第１、第２軸受ケース５２．５４を配設すると
共に、各軸受ケース５２．５４内部にそれぞれ収納され
ている第１、第２軸受５１．５３によって上記回転支軸
３を回転自在に支持している。

（作用） 上記第１請求項記載のファン装置においては、回転支軸
３を回転自在に支持するための軸受２５が弾性体より成
る軸受ケース２４内に収納されていることから、上記回
転支軸３から、例えば空気調和機の室内機内部の固定面
２２に伝播する振動は上記軸受ケース２４にて吸収され
るので、装置全体の振動や異音の発生が低減される。

また第２請求項記載のファン装置においては、端面板２
に立設された回転支軸３において、より大きな曲げ応力
が作用する基端側、すなわち上記端面板２側での曲げ変
形がガイド部材３５により防止され、上記端面板２に対
する直交性が維持されるので、回転子４と固定子７との
同心性が損なわれず、これにより振動の発生が低減され
ると共に、上記回転支軸３の径をより小さくすることが
できるので、従来よりも小形化を図ることができる。

また第３請求項記載のファン装置においては、ファンロ
ータ１側の回転振れは、防振部材４１において減衰され
、回転支軸３への伝播量が低減されるので、装置全体の
振動や異音の発生をさらに低減することができる。

また第４請求項記載のファン装置においては、固定子７
を挟んで軸方向に離間する２箇所で回転支軸３を支持し
ているので、回転子４と固定子７との同心性がさらに良
好に維持され、この結果、モータ側での振動が抑えられ
、装置全体の振動がさらに低減される。

（実施例） 次にこの発明のファン装置の具体的な実施例について、
図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図は、この発明の第１実施例におけるファン装置の
要部組立断面図であり、空気調和機の室内機に内装され
たクロスフローファンのファンロータ１の一方の端面板
（以下、右側板と言う）２側の構成を示している。この
右側板２の軸心位置に立設されている回転支軸３には、
その基端側にローレット加工が施され、このローレット
加工部を、合成樹脂材料により形成される上記右側板２
の軸心位置に埋込み成形することで空回りの生じない立
設状態となされている。

上記右側板２の外周側には、直流ブラシレスモーフの回
転子４を構成するリング状鉄板より成るヨーク５と、異
方性フェライトより成るリング状の永久磁石６とが順次
貼着されて、回転子４がファンロータｌに直結されると
共に、上記永久磁石６と軸方向に対面する位置に、直流
ブラシレスモーフにおける後述する固定子７が配設され
ている。

上記ヨーク５及び永久磁石６は右側板２と路間−の外周
径を有する形状に構成されており、またこれら５．６の
径方向内方の位置で上記右側板２に貼着されている位置
決めリング８によって、上記ヨーク５及び永久磁石６は
右側板２と同心位置に位置するようになされている。つ
まり上記位置決めリング８はその軸心貫通孔を上記回転
支軸３の外周に嵌合させた状態で右側板２に貼着され、
そしてこの位置決めリング８の外周に、上記ヨーク５と
永久磁石６との各内周面を嵌合させることによって、こ
れらのヨーク５と永久磁石６とが上記右側板２と同心位
置に位置するようになされている、また上記永久磁石６
は、その右端面において周方向にＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓの４極
の着磁状態となされている。

一方、上記固定子７は、電気鋼板を積層して構成した鉄
心１１とこの鉄心１１に巻装したコイル１２とから構成
されている。第２図及び第３図には、上記鉄心１１を構
成する一枚の薄板状の鉄心構成部材１３の形状を示して
おり、この鉄心構成部材１３は、図のように、中心側の
リング状部１４と、このリング状部１４から径方向外方
に放射状に延びる６個の磁路形成部１５・・１５と、各
磁路形成部１５・・１５の先端側における幅広部を直角
に曲げ成形した折曲部１６・・１６とから成る形状に構
成されている。そして上記折曲部１６・・１６の内径を
板厚のほぼ２倍の寸法差で順次変化させて複数の鉄心構
成部材１３・・１３を作成し、これらを相互に積層して
いくことによって、第５図及び第６図に示す積層体とし
ての鉄心１１を構成している。なお上記各磁路形成部１
５・・１５の略中心位置には、第４図に示しているよう
に、断面７字突起１７・・１７が、■形ポンチをプレス
で押し込むことでそれぞれ形成されており、上記鉄心構
成部材１３を積層していく際に、同図の仮想線で示すよ
うに、各Ｖ字突起１７は隣接する鋼板におけるＶ字突起
の切り残し跡としての開口を通して隣接する７字突起１
７に順次密着することとなるが、この際に上記開口位置
でカシメ状態となって相互に固定されるようになされて
いる。なお第１図において最右端に位置する鉄心構成部
材１３においてはＶ字突起は形成されておらず、これに
隣接する鉄心構成部材１３の７字突起１７が嵌入する矩
形の開口穴を各Ｖ字突起の位置に穿設している。

上記のように鉄心１１を構成した後、さらに上記磁路形
成部１７の領域にそれぞれコイル１２・・１２を巻装し
て固定子７が構成されている。

上記固定子７は、第１図に示しているように、空気調和
機の室内機のフレーム２１に固着されたモータケーシン
グ（固定面）２２内に固定される。

この際に、上記固定子７の径方向外周面を囲繞する弾性
体より成る固定子側防振部材２３を介して固定する。な
お図のように、鉄心１１の右端側の数枚の鉄心構成部材
１３には、その径方向外方端を曲げ成形せずに、折曲部
１６の外周よりも外方へ突出するように構成し、この突
出部を、固定子側防振部材２３の内面に形成している環
状溝に嵌入させることによって、鉄心１１の軸方向の位
置決めを与えている。

そして上記固定子７の軸心貫通孔内に、合成ゴム等の弾
性体より成る軸受ケース２４の右端径小部を嵌入させて
この軸受ケース２４の上記固定子７への取付けを行い、
その後、上記軸受ケース２４内に収納されている軸受２
５に、前記したファンロータｌの右側板２側から延びる
回転支軸３を挿通させることによって、このファンロー
タ１側の回転自在な支持状態を与えるようになされてい
る。なお上記軸受２５の内輪の左端面と前記位置決めリ
ング８との間には、間座２６が配設されており、これに
よって、軸方向に相互に対面する永久磁石６と鉄心１１
との間に所定の隙間、すなわちエアーギャップを与えて
いる。

なお上記固定子７とモータケーシング２２の垂直面との
間の空間部には、直流ブラシレスモーフの制御回路を有
する回路基板２７がさらに配設されている。この回路基
板２７には、パワートランジスタＱの他、コンデンサ、
抵抗、制御ＩＣ等の電子部品がマウントされており、そ
れらの電子部品のうちパワートランジスタＱやコンデン
サ等の背高のものは横倒しにしてマウントすることによ
って、狭小な空間内に収納し得るようになされている。

また上記回路基板２７に対面させて放熱板２日を配設し
、発熱量の大きなパワートランジスタＱの放熱面を上記
放熱板２８に密着させる構成としている。また上記固定
子７の左端側には、磁場検出素子としてのホール素子Ｈ
の取着された基板２９が配設されており、上記ホール素
子Ｈによって、回転子４の回転位置に応じる永久磁石６
からの磁場強度の変化、すなわち回転子４の回転位置を
検出するようになされている。

上記構成のファン装置においては、ホール素子Ｈによる
回転子４０回転位置の検出信号を受けて、所定のタイミ
ングで上、記制御ＩＣにより駆動信号が発生され、これ
により各コイル１２・・１２への通電が周期的に制御さ
れて固定子７側に回転磁界が発生される。この回転磁界
によって回転子４及びファンロータｌが回転駆動される
。

ところで上記ファンロータ１は軸方向長さが長く、また
金属材料に比べて剛性の小さな合成樹脂材料で構成され
ている。さらに詳しくは、例えば実公昭５７−３０４７
１号公報に記載されているように、軸方向に対向する円
形の羽根支持板の間に多数の羽根を円筒状に架設して短
尺の羽根ユニットを構成し、そしてこの羽根ユニットを
接着等により軸方向に接続していくことによって、所定
の長さの長尺の組立体を構成し、次いでこの組立体の両
端面に位置する羽根支持板、すなわち前記した右側板２
及び左側板（図示せず）にそれぞれ回転支軸を立設する
構成となされている。このように構成されるファンロー
タにおいては、その重心を回転軸心上に一致させて構成
することは極めて困難であり、このため前記したように
、回転駆動時に中央部側が外方へと偏心するようなぞり
を伴う回転振れを生じ易い。この回転振れによる振動は
、回転支軸３、軸受２５、固定子７を介してモータケー
シング２２へと伝播することになるが、上記においては
、この振動伝播径路上、軸受ケース２４と固定子側防振
部材２３との２箇所において振動の吸収がなされるので
、上記モータケーシング２２への振動伝播量が大幅に低
減され、低振動、低騒音の運転状態を維持し得るものと
なっている。

特に上記のように回転支軸３に近接する位置に防振部材
、すなわち軸受ケース２４を設ける構成とすることによ
って、より効果的な振動の減衰が行われるものとなって
いる。例えば固定子側防振部材２３のみを設けた構成に
おいては、回転支軸３における振動の振幅は、この回転
支軸３から離れた上記固定子防振部材２３の位置では両
者の離間距離に比例して拡大されるために、充分な減衰
が得られないものとなるが、上記のように回転支軸３に
近接する振幅の小さい位置で吸収が行われるので、より
効果的な振動の減衰が行われるのである。また上記にお
いては、軸受２５による回転支軸３の支持点が固定子７
と軸方向に近接する位置となされていることによって、
ファンロータ１側の回転振れに伴って上記回転支軸３が
回転軸に対して傾斜するような偏心を生じる場合にも、
回転子４と固定子７との同心性は、前記した従来装置よ
りも良好に維持され、これによってもより振動の低減さ
れたものとなっている。また上記においては、回転体の
重心位置のずれを点検するバランス取り作業では、ファ
ンロータ１に回転子４を直結した構成であることによっ
て、ファンロータ１と回転子４とを一体的にバランシン
グマシンにかけて全体的な重心のずれを点検することが
可能であり、ファンロータ１と回転子４とを個別に点検
する必要がないので、バランス取り作業が容易となり、
これによって回転体全体の重心位置を回転軸心上に、よ
り一致させた組立状態とすることができるので、この結
果によっても振動の発生が低減されるものとなっている
。

第７図には、この発明の第２実施例におけるファン装置
の要部組立断面図を示している。なおこの実施例におけ
る構成部品のうち、上記第１実施例と同一の機能部には
、同一の番号を付して説明を省略する。上記第１実施例
においては、回転子４と固定子７とは軸方向に対面丈る
、いわゆるアキシャルギャップ方式のモータ構成を採用
した例を示したが、この第２実施例においては、回転子
４が固定子７の径方向外周を囲う、いわゆるアウターロ
ータ方式のモータとして構成している。すなわち回転子
４を、略カップ状のケーシング３１の円筒部内周面に沿
わせて、４個の円弧状永久磁石３２・・３２を周状に配
設することによって構成し、これらの永久磁石３２・・
３２が、外周側に６個の突極を有する固定子７の外周を
囲う構成となされている。

上記回転子４のケーシング３１における左端側の垂直面
が、ファンロータ１の右側板２に固着されている。一方
、上記ケーシング３１の右端側には、略盆状のエンドブ
ラケット３３が配設されており、このエンドブラケット
３３は、その外周側を囲繞する固定子側防振部材２３を
介してモータケーシング２２内に固定されている。そし
てこのエンドブラケット３３の垂直面の中心位置に、フ
ァンロータ１側に延びる固定子支持部材３４が立設され
、この固定子支持部材３４の先端に上記固定子７が固着
されている。なお上記エンドブラケット３３内に回路基
板２７が配設され、この回路基板２７上のパワートラン
ジスタＱの放熱面を、上記エンドブラケット３９の垂直
面に密着させた取付状態とすることによって、上記エン
ドブラケット３３が放熱板として機能するようにもなさ
れている。

そして上記第２実施例においては、ファンロータ１の右
側板２に立設されている回転支軸３を上記固定子７、固
定子支持部材３４、エンドブラケット３３、回路基板２
７の各軸心貫通穴を貫通してモータケーシング２２の垂
直面まで延びる長尺構成にすると共に、モータケーシン
グ２２の垂直面に、軸受２５を内部に収納する軸受ケー
ス２４を取付け、この軸受２５に上記回転支軸３の先端
を挿通させることによって、ファンロータ１と回転子４
とを回転自在に支持する構成となされている。さらに上
記実施例においては、回転支軸３の基端側にガイド部材
３５を配設している。このガイド部材３５は、その左端
側において右側板２に密着する面板部３６とこの面板部
３６から右方へと延びる円筒部３７とを有しており、こ
の円筒部３７の軸心貫通孔は上記固定支軸３の外周と路
間−の内径で形成されており、これにより上記のような
長尺の回転支軸３に曲げ応力が生じる場合にも、上記ガ
イド部材３５によって曲げ変形が生じないようになされ
ている。

上記のようなアウターロータ方式のモータにおいては、
回転子４の重量が大きく、このためわすかな振れによっ
ても大きな加振力が生じ、振れが拡大され易い。この結
果、回転子と固定子との間のエアギャップが不同になる
と、回転子と固定子間の磁気的な吸引力が周方向で不均
一となり、軸に曲げ力が作用する。しかしながら上記構
成においては、曲げ応力がより大きく作用する回転支軸
３の基端側に曲げ変形を防止するガイド部材３５を設け
ているので、回転子４と固定子７との同心性が維持され
、したがってエアギャップを全周にわたって均一に維持
することができるので、従来のようなモータ部での振動
の発生が低減されるものとなっている。またこの結果、
回転支軸３を従来よりも径を小さくし得ることともなる
ので、装置の小形化を図ることも可能である。

第８図には、この発明の第３実施例におけるファン装置
の要部組立断面図を示している。この装置においては、
右側板２への回転支軸３の立設構造が上記第２実施例の
装置と異なるのみで、その他の構成は路間−である。こ
の場合、右側板２の軸心側には、合成ゴム等の弾性体か
ら成る継手ボス（防振部材）４１が取着されており、こ
の継手ボス４１の軸心位置に、回転支軸３の基端側を挿
通して固定するようになされている。このために、上記
回転支軸３の基端側は断面り字状に形成されると共に、
上記継手ボス４１の軸心位置には、上記回転支軸３のＤ
字状部が嵌合する軸心貫通孔を有する金属性の固定部品
４２がインサートされている。また右側板２の右端面よ
り右方に突出した上記継手ボス４１の径小部において、
径方向外方から止めねじ４３によって上記回転支軸３を
固定部品４２に固定するようになされており、この際に
、上記止めねじ４３を径方向外方から挿入するための挿
入孔を有するスペーサリング４４が上記右側板２の端面
における外周側に取付けられ、このスペーサリング４４
に、回転子４のケーシング３１における垂直面が固着さ
れた構成となされている。

上記構成においては、回転駆動時に回転子４に振れが生
じる場合にもこの振れは弾性体より成る継手ボス４１で
吸収され、この結果、回転支軸３への振動伝播量が低減
されて、室内機全体の振動が抑えられる。また上記構成
においては、前記したバランス取り作業が容易になると
いう効果も有している。つまり従来は、ファンロータの
右側板と左側板とにそれぞれ直接立設された回転支軸間
に軸心のずれを生じ易く、この状態でバランシングマシ
ンにかけると、軸心のずれによる振動が発生して重量の
修正のみによるバランス取りはなし得ないものとなって
いる。しかしながら上記においては、右側板２例の回転
支軸３を弾性体より成る継手ボス４１を介して立設する
構成とすることで、軸心のずれが生じている場合にも振
動の発生が抑えられ、ファンロータ１の羽根に重りを付
けるのみのバランス取り作業を行い得るものとなってお
り、簡単な調整作業で振動の低減されたファン装置とし
て構成することが可能となっている。

第９図及び第１０図には、この発明の第４実施例及び第
５実施例の要部組立断面図をそれぞれ示している。これ
らの第４、第５実施例の装置では、固定子７を軸方向に
挟む両側でそれぞれ回転支軸３を支持する構成であり、
その他の構成は、第４実施例の装置は前記した第１実施
例と、また第５実施例の装置は第２実施例と路間−とな
されている。これらの場合、第９図及び第１０図にそれ
ぞれ示しているように、固定子７の左端面側に、第１軸
受５１を収納すると共に弾性体より成る第１軸受ケース
５２が配設される一方、モータケーシング２２の垂直面
に、第２軸受５３を収納すると共に弾性体より成る第２
軸受ケース５４が取付けられ、各第１、第２軸受５１．
５３に回転支軸３を挿通させることで、ファンロータ１
側を回転自在に支持している。上記第１軸受ケース５２
は右端側に突出したボス部を固定子７の軸心貫通孔内に
嵌合させることにより、固定子７と同心の位置に固定さ
れている。

上記構成においては、回転支軸３は固定子７を挟んで軸
方向に離間した２点で支持されており、この結果、個々
の軸受５１．５３と回転支軸３との間に幾分かの遊びが
ある場合にも、殆どがたつきを生じさせない支持状態と
なり、これにより回転支軸３の径方向の偏心や傾斜が抑
えられ、回転子４と固定子７との同心度がさらに良好に
維持されて振動や異音の発生がさらに低減される。

以上、この発明の具体的な実施例について、直流ブラシ
レスモータ形式のファンモータを備えたクロスフローフ
ァンを例に挙げて説明したが、この発明はその他の形式
の電動機、或いはファン装置にも適用することが可能で
ある。

（発明の効果） 上記のようにこの発明の第１請求項記載のファン装置に
おいては、回転支軸を回転自在に支持するための軸受を
弾性体より成る軸受ケース内に収納していることから、
上記回転支軸を介して伝播する振動が上記軸受ケースに
よって効果的に吸収され、この結果、装置全体の振動や
異音の発生が低減される。

また第２請求項記載のファン装置においては、ガイド部
材によって回転支軸の曲げ変形が防止され、これにより
回転子と固定子との同心性が維持されるので、振動の発
生が低減されると共に、上記回転支軸の径をより小さく
することも可能であり、この結果、従来よりも小形化を
図ることができる。

また第３請求項記載のファン装置においては、ファンロ
ータ側の回転振れが防振部材においても減衰されること
によって、回転支軸への伝播量が低減されるので、装置
全体の振動や異音の発生をさらに低減することができる
。

また第４請求項記載のファン装置においては、固定子を
挟んで軸方向に離間する２箇所で回転支軸を支持してい
ることによって回転子と固定子との同心性がさらに良好
に維持されるので、装置全体の振動がさらに低減される
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例におけるファン装置の要
部組立断面図、第２図は上記第１実施例の装置における
鉄心構成部材の正面図、第３図は第２図の■−■線矢視
断面図、第４図は第２図のＩＶ−ＩＶ線矢視拡大断面図
、第５図は上記第１実施例の装置における鉄心の正面図
、第６図は第５図１−Ｖｌ −■ 第４図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ファンロータ（１）の一方の端面板（２）と固定面
   （２２）との間に、上記固定面（２２）に対して固定さ
   れる固定子（７）と、上記端面板（２）に連結される回
   転子（４）とを配設して成るファン装置であって、上記
   端面板（２）の軸心位置に立設された回転支軸（３）を
   回転自在に支持するための軸受（２５）を、弾性体より
   成る軸受ケース（２４）内に収納していることを特徴と
   するファン装置。 ２、上記回転支軸（３）における上記端面板（２）側の
   外周に、この端面板（２）に対する上記回転支軸（３）
   の直交性を維持するためのガイド部材（３５）を設けて
   いることを特徴とする第１請求項記載のファン装置。 ３、上記回転支軸（３）を上記端面板（２）に固着され
   た弾性体より成る防振部材（４１）に立設していること
   を特徴とする第１又は第２請求項記載のファン装置。 ４、上記固定子（７）の軸方向中心位置を挟んで両側に
   、それぞれ弾性体より成る第１、第２軸受ケース（５２
   ）（５４）を配設すると共に、各軸受ケース（５２）（
   ５４）内部にそれぞれ収納されている第１、第２軸受（
   ５１）（５３）によって上記回転支軸（３）を回転自在
   に支持していることを特徴とする第１又は第２又は第３
   請求項記載のファン装置。