JP6289430B2 - 遠心ファン - Google Patents

Description

本発明は、遠心ファン、特に、薄型化と騒音低減を図った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、ケーシングが上ケーシングと下ケーシングとからなり、上ケーシングと下ケーシングの間にインペラを収納し、インペラの回転に伴って吸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出し口から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）。

回転軸の回転時の騒音を軽減するため、軸受に予圧をかけて振動を防止することが知られているが、特許文献１の遠心ファンは、この点について特に記載していない。これに対して、インペラ付のロータのボス部とベアリングとの間に付勢部材を設けることによってベアリングの振動を防ぎ、回転軸の回転時の騒音を軽減する構成のブラシレスモータが知られている（例えば、特許文献２参照）。

図５は、特許文献２に記載のブラシレスモータで、インペラ２９付のロータ７のボス部２３とベアリング３との間には皿バネ等の弾発付勢部材１４を介装されている。ボス部２３はベアリング３の外輪１３を押圧するための突出部１２が形成されている。そして、突出部１２はベアリング３の外輪１３と略同一外径の円環状を有している。また、弾発付勢部材１４には、板バネやコイルバネ等を用いることも記載されている。

特許文献２に記載のブラシレスモータは、ボス部２３とベアリング３との間に弾発付勢部材１４を介装した構成で、弾発付勢部材１４には、コイルバネを用いることも記載されているが、コイルバネの外径がフリーのため、コイルバネの同芯が不安定となり、ベアリングへの付勢力が安定しない。

また、ボス部２３に形成された突出部１２はベアリング３の外輪１３と略同一外径の円環状を有しているため、インペラ２９に軸方向下方側への力が働いた場合、突出部１２がベアリング３の外輪１３に接触し、ベアリング３が損傷を受ける虞がある。

特開２０１２−２０７６００号公報 実公平２−４２０６２号公報、第４図

本発明は上述の問題に鑑み、このため、付勢部材の同芯を確保し、軸受への安定した予圧を付勢して回転軸の回転時の騒音を軽減すること、及び軸方向下方側への力が働いた場合であっても、ベアリング（軸受）の損傷を防止することができる遠心ファンを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の第１の観点は、遠心ファンであって、シャフトと、前記シャフトの吸込み口側に装着されたブッシュと、前記シャフトを回転可能に支持する軸受と、前記軸受が装着された軸受保持部と、前記ブッシュと前記軸受との間に介装された弾性体と、を備え、前記ブッシュが、その下面に、前記軸受保持部の上面側に位置し、かつ、前記軸受の外輪の外径と同等の、又はそれよりも大きな内径をもつ環状突起を有し、前記弾性体が、上面側において前記環状突起の内側に収納され、底面側において前記軸受の内輪を付勢することを特徴とする。

（２）上記（１）の構成において、前記弾性体は、逆円錐状のコイルばねであってもよい。

本発明によれば、付勢部材の同芯を確保し、軸受への安定した予圧を付勢して回転軸の回転時の騒音を軽減すること、及び軸方向下方側への力が働いた場合であっても、ベアリング（軸受）の損傷を防止することができる遠心ファンを提供することができる。

本発明の実施形態に係る遠心ファンの分解斜視図である。 図１に示す遠心ファンの平面図である。 図２に示す遠心ファンのＡ−Ａ箇所の断面図である。 図３に示す遠心ファンの部分拡大図である。 従来の遠心式ファンを示す断面図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

＜遠心ファン１の基本構造＞
まず、図１を参照しつつ、各部材の概要について説明する。上ケーシング３の上面側には複数の凹部３ａ（肉盗み部分）が形成されている。上ケーシング３と下ケーシング４の結合は、上ケーシング３と下ケーシング４の間に支柱７を介装し、支柱７をねじ等の締結材で締結して結合させている。具体的には、支柱７は上ケーシング３と樹脂の一体成形にて形成されており、支柱７に形成した下穴にタッピンねじを締め付けて締結している。なお、締結手段はこれに限定されない。例えば、下ケーシング４側からねじ（またはボルト）を支柱７の貫通穴に挿通し、上ケーシング３側からナットで固定する構成であっても、もちろんよい。

下ケーシング４は、金属製（例えば、鉄板）のモータベース５と、樹脂製のベースプレート６とから構成されており、両者を重ね合わせて下ケーシング４が形成される。モータ２１はモータベース５に形成した凹部５ａの底面に装着される。ベースプレート６の外周端の４箇所に下方に延在する側部６ａが形成されており、この側部６ａの内側がモータベース５の４辺の外周に当接し、位置決めされる。なお、５ｄ、６ｄは貫通孔を示している。

次に、遠心ファン１の断面図である図３、及び図３の吹出し口部分の部分拡大図である図４を参照して、さらに詳しく遠心ファン１の基本構造を説明する。なお、図３は、図２に示す遠心ファン１のＡ−Ａ断面図である。ケーシング２は、図３及び図４に示すように、上ケーシング３と下ケーシング４から構成され、上ケーシング３と下ケーシング４の間にインペラ８を収納し、このインペラ８の回転に伴って吸込み口３５から吸入した空気は、羽根１０の間を通過して上ケーシング３と下ケーシング４の間に介装された支柱７を除いた側面に形成された吹出し口３６からケーシング２の外方に向けて排出される。

モータ２１はモータベース５に形成した凹部５ａの底面に装着され、モータ２１の下インシュレータ２４ｂに装着された回路基板３０も凹部５ａの中に収納されている。モータ２１はアウターロータ型のブラシレスＤＣモータである。

図４に示すように、軸受保持部２６の内側にはシャフト１６の吹出し口３６側に軸受２７，２８が装着され、シャフト１６を回転可能に支持している。軸受保持部２６の外側にはステータ２２が配設されている。ステータ２２はコアを所定枚数、積層してなるステータコア２３と、モータ２１のシャフト１６の方向である軸方向両側から装着された上インシュレータ２４ａと下インシュレータ２４ｂからなるインシュレータ２４と、インシュレータ２４を介してステータコア２３のティースに巻回されたコイル２５と、を備えている。コアは、環状ヨークから径外方に延在する複数のティース（図１参照。図１では６個のティースを有している）を備えており、このコアを積層させてステータコア２３が構成されている。そして、軸受保持部２６をステータコア２３の中央に形成された開口に嵌合させ、軸受保持部２６の外側にステータ２２が配設される。

ロータ１５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、ブッシュ１７に装着されたカップ状態のロータヨーク１８と、ロータヨーク１８の内側に固着された環状のマグネット１９と、から構成されている。ロータヨーク１８はブッシュ１７にカシメ固着されており、下インシュレータ２４ｂには回路基板３０が装着されている。

インペラ８は環状のシュラウド９と複数の羽根１０と主板１１から構成されており、羽根１０と主板１１は樹脂の一体成形にて形成されている。羽根１０は主板１１から軸方向に立設し、回転方向に対して後向きに湾曲傾斜した形状を有し、回転方向に対して後向き羽根（いわゆる、ターボ型）となっている。羽根１０は全て同じ形状であり、羽根１０と環状のシュラウド９との結合は超音波溶着にて両者を接合している。

インペラ８の主板１１は、内周側と外周側との間に傾斜面１１ａを有している。つまり、インペラ８の内周側は軸方向上方に位置し、インペラ８の外周側は軸方向下方に位置することにより、この内周側と外周側との間に傾斜面１１ａが形成されている。

インペラ８とロータ１５との結合は、次の手順によって行う。すなわち、まず、環状のフランジ２０をロータヨーク１８の外周面に、例えば抵抗溶接にて溶着する。次に、主板１１の内周側の下面に一体成形にて形成したピン（図示省略）をフランジ２０に形成した貫通穴に嵌合させ、ピンの先端を熱で潰して熱カシメすることで両者を結合し、ロータ１５にインペラ８が装着される。

＜付勢力（予圧）構造＞
本実施形態に係る遠心ファン１は、上述した基本構造に加え、軸受２７，２８に対して付勢力（予圧）を付与する構造を備えており、以下、これについて説明する。なお、以下では軸受２７について説明しているが、軸受２８についても同様である。

ブッシュ１７の下面には環状突起１７ａが形成されている。環状突起１７ａの内径は軸受２７の外輪２７ｂの外径と同等の、又はそれよりも大きな寸法をもち、軸受保持部２６の上面側に位置している。

ブッシュ１７と軸受２７との間には、弾性体として、逆円錐状のコイルばね３３が介装されている。逆円錐状のコイルばね３３の上面側（大径側）は環状突起１７ａの内側に収納されており、その底面側（小径側）は軸受２７の内輪２７ａを付勢している。

このように、逆円錐状のコイルばね３３は、ブッシュ１７の環状突起１７ａの内側にコイルばね３３の上面側（大径側）が収納され、軸受２７とブッシュ１７との間に介装されている。そして、コイルばね３３の底面側（小径側）が軸受２７の内輪２７ａを付勢しているため、シャフト１６の回転による軸受２７（及び軸受２８）の振動を防止し、騒音を軽減できるという効果を奏する。

そして、環状突起１７ａの内側に収納されるコイルばね３３の上面側の外周は環状突起１７ａの内周にほぼぴったりと収まるため、コイルばね３３は環状突起１７ａによって規制される。これにより、コイルばね３３の同芯が確保され、安定した予圧を軸受２７に付勢できる。また、図５に記載された構造に比べてばねのばね定数を小さくできるため、スラスト方向のばらつきに対する予圧のばらつきを小さくできる。

また、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。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、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が損傷を受ける虞はない。

本実施形態に係る遠心ファン１は、以上の振動低減の効果に加え、ブッシュ１７の環状突起１７ａと軸受保持部２６でスラスト方向の規制を行っているため、部品の組合せによるスラスト方向の動きのばらつきが最小に抑制できる。従って、インペラ８と電子部品３１との隙間も抑制ができ、その結果、軸方向の薄型化を図ることができる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、具体的な実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を行ったものも含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。上記実施形態では、弾性体として、逆円錐状のコイルばね（すなわち、倒立した円錐コイルばね）を説明したが、ブッシュ１７と軸受２７との間に介装でき、ブッシュ１７の環状突起１７ａの内側に上面側において収納され、底面側において軸受２７の内輪２７ａを付勢することができものであれば、このほかにも、倒立した方絞りコイルばねなどであってもよい。

１…遠心ファン、２…ケーシング、３…上ケーシング、３ａ…凹部（上ケーシング３の）、３ｂ…外周端の下面（上ケーシング３の）、４…下ケーシング、５…モータベース、５ａ…凹部（モータベース５の）、６…ベースプレート、６ａ…側部（ベースプレート６の）、６ｂ…外周端（ベースプレート６の）、７…支柱、８…インペラ、９…シュラウド、１０…羽根、１１…主板、１１ａ…傾斜面（主板１１の）、１５…ロータ、１６…シャフト、１７…ブッシュ、１７ａ…環状突起、１８…ロータヨーク、１９…マグネット、２０…環状のフランジ、２１…モータ、２２…ステータ、２３…ステータコア、２４…インシュレータ、２４ａ…上インシュレータ、２４ｂ…下インシュレータ、２５…コイル、２６…軸受保持部、２７，２８…軸受、２７ａ…内輪（軸受２７の）、２７ｂ…外輪（軸受２７の）、３０…回路基板、３１…電子部品、３３…逆円錐状のコイルばね（弾性体）、３５…吸込み口、３６…吹出し口

Claims (2)

1. 上ケーシングと下ケーシングの間にインペラを収納した遠心ファンであって、
   シャフトと、
   前記シャフトの吸込み口側に装着されたブッシュと、
   前記シャフトを回転可能に支持する一対の軸受と、
   前記一対の軸受が装着された軸受保持部と、
   前記ブッシュと前記ブッシュ側の前記軸受との間に介装された弾性体と、を備え、
   前記ブッシュが、その下面に、前記軸受保持部の上面側に位置し、かつ、前記ブッシュ側の前記軸受の外輪の外径と同等の、又はそれよりも大きな内径をもつ環状突起を有し、
   前記弾性体が、上面側において前記環状突起の内側に収納され、底面側において前記ブッシュ側の前記軸受の内輪を付勢し、
   前記軸受保持部は、前記一対の軸受の間に径内方に突出した部分を有し、
   前記突出した部分と前記一対の軸受の向かい合う外輪の端面との間に介在するものがなく、
   前記ブッシュの前記環状突起は、前記軸受保持部に対する前記インペラの相対的なスラスト方向への移動で前記軸受保持部に近づいたときに、前記軸受保持部の上面と接触して前記スラスト方向への移動を規制できるようにしたことを特徴とする遠心ファン。
2. 前記弾性体が逆円錐状のコイルばねであることを特徴とする請求項１に記載の遠心ファン。

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