JPH0245697A - 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、空気調和機の室内機に用いられるクロスフ
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、上記のようなり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１３
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に円筒状の固定支軸８５
が立設され、この固定支軸８５の先端側外周に固定子８
６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回転支軸８７．８８がそれぞれ
立設され、これらの回転支軸８７．８８を軸受８９．９
０を介して回転自在に支持している。なお回転子８３側
の回転支軸８７は上記固定支軸８５の内部中空部を貫通
して、上記支持フレーム８４に取着されている軸受８９
まで延びる構成となされている。

ところで上記装置においては、回転支軸８７を支持する
軸受８９ではある程度の嵌合隙間が存する組み付は状態
とならざるを得ないために、上記回転支軸８７に回転軸
方向から傾斜する偏心を生じ易く、そしてこのような偏
心状態においては、上記軸受８９から離れた位置での永
久磁石８２と固定子８６との同心性が損なわれ、これに
より永久磁石８２の内周面と固定子８６の外周面との間
の隙間、すなわちエアーギャップの全周に渡る均一性が
維持できなくなるために、固定子８６から回転子８３に
作用する回転力が周方向で不均一となって異音や振動を
発生し易いという問題がある。

そこで例えば円筒状の固定支軸８５内における上記固定
子８６を軸方向に挟む両側部位置に軸受を配設し、これ
らの軸受に回転支軸８７を挿通させて支持する構成とす
ることが考えられる。これにより回転支軸８７の偏心移
動が抑えられ、永久磁石８２と固定子８６との同心度が
維持されるので、異音や振動の発生が低減される。

（発明が解決しようとする課Ｂ） しかしながら、上記のように回転支軸８７を軸方向２箇
所で軸受により支持し、その偏心を抑える構成とする場
合に、さらに精度の良い組立てが必要となって組立作業
に多大の労力を要するという問題がある０例えばファン
ロータ８０の端面と支持フレーム８４との平行度がずれ
た組立てがなされ、このためファンロータ８０における
回転軸方向と各軸受で規制される取付軸方向とにずれが
生じた場合に、上記ファンロータ８０に生じる偏心力は
上記回転支軸８７において各軸受により機械的に拘束さ
れることとなり、この結果、軸受に拘束反力が生じるこ
ととなって、支持フレーム８４の振動、したがって装置
全体の振動を生じることとなるのである。

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、振動の発生を低減し得ると共に、組立作業を容易に
な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） そこでこの発明のファン装置は、ファンロータ１の一方
の端面と固定面４との間に配設される固定子９と回転子
１４との上記固定子９を上記固定面４に立設される固定
支持部材６に固着する一方、上記回転子１４を上記端面
に連結し、また上記固定支持部材６に軸受１１．１２を
取着する一方、上記端面に上記回転子１４の軸心上を延
びる回転支軸１８を立設して、この回転支軸１８の先端
側を上記軸受１１，１２に挿通させることにより上記回
転支軸１８を回転自在に支持して成るファン装置であっ
て、上記回転支軸１８を上記端面に対して傾動可能に取
付けている。

（作用） 上記構成のファン装置においては、例えばファンロータ
１の一方の端面と固定面４との平行度がずれて組立てら
れ、ファンロータ１における回転軸方向と軸受１１，１
２で規制される取付軸方向とにずれが生じた場合におい
ても、回転支軸１８に上記軸受１１．１２の取付軸方向
に沿う傾動動作が自動的に生じることとなって、ずれた
組立てに伴う拘束応力が解消されるので、拘束反力を生
じず、したがって振動の発生が低減される。このため例
えば上記の平行度等を精度良く組立てていく作業は必要
でなくなり、組立作業が容易となる。

（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おいて用
いられるクロスフローファンのファンロータｌの一方の
側板（以下、右側板と言う）２例の構成を示している。

同図において、３は上記室内機内のファンハウジングに
固定されるエンドブラケットであって、このエンドブラ
ケット３の面板部（固定面）４には、その中心部をファ
ンロータ１側に突出成形した短寸の円筒部５が形成され
ると共に、この円筒部５の外側に長尺の固定支持部材６
が立設されている。この固定支持部材６は、第２図に示
すように、先端部が環状に形成され、この環状部７の右
側端面における同上３箇所からそれぞれ軸方向に延びる
３本の脚部８・８が形成されている。これらの脚部８・
８を、第１図に示すように、固定子９の軸心回りの貫通
孔にそれぞれ挿通させた後、各基端部を上記面板部４に
かしめることによって、上記固定子９は、環状部７の右
側端面と円筒部５の先端との間で挟持された固定取付状
態となされている。なおこの固定子９は、外周側に６極
の突極を有するものである。そして上記環状部７に第１
軸受１１が、また上記円筒部５に第２軸受１２がそれぞ
れ圧入される一方、上記固定子９の軸心位置に、後述す
る回転支軸１８が挿通し得る軸心貫通穴１３が穿設され
ている。

一方、上記ファンロータｌの右側板２には、回転子１４
における略カップ状のケーシング１５の垂直面が、合成
ゴム等より成る略円板状の連結部材１６を介して連結さ
れている。なお上記ケーシング１５の円筒部内周面には
、４個の円弧状永久磁石１７・・１７が周状に取付けら
れている。そして上記連結部材１６の軸心位置に、上記
ケーシング１５の内部を上記エンドブラケット３側に延
びる回転支軸１８が立設されており、この回転支軸１８
を上記第１軸受１１から固定子９の軸心貫通穴１３、第
２軸受１２に挿通させた組立状態とすることによって、
上記回転子１４とファンロータ１とが回転自在に支持さ
れると共に、上記固定子９の外周面に上記永久磁石１７
・・１７が対面する構成となされている。なお上記回転
支軸１８には、上記第１、第２軸受１１．１２の各内輪
の左端面に当接する段差部がそれぞれ形成されると共に
、図において左方への抜脱を防止するために第２軸受１
２の内輪の右端内周角部に当接する軸受固定バネ１９が
先端側に取着されている。

次に上記連結部材１６に対する回転支軸１８の取付状態
についてさらに詳細に説明する。

まず第３図には上記連結部材１６の正面図を示している
。図のように、この連結部材１６の軸心位置に形成され
ている貫通穴２１の周縁形状は、径の異なる２つの同心
円にそれぞれ沿う円弧面２２・・２２．２３・・２３を
４５度毎に交互に形成して連ねた構成となされている。

さらに上記貫通穴２１の軸方向の形状を第４図、第５図
に示しており、これらの図のように、上記各円弧面２２
．２３における軸方向両端部を除く中央部を、それぞれ
球面状となして第１球面座２４、第２球面座２５を形成
している。なお各球面座２゛４．２５の各周方向中心位
置には、第４図及び第５図における上記各球面座２４．
２５に沿う径方向内方の外形線、及び第６図に示してい
るように、幅の小さな稜線部２６・・２６が軸方向に沿
って突出成形されている。

一方、第７図及び第８図には回転支軸１８の形状を示し
ているが、図のように、この回転支軸１８の基端部には
、上記各球面座２４．２５とそれぞれ略同形状の第１球
面部２７・・２７と第２球面部２８・・２８とを交互に
連ねて構成した取付部２９が形成されており、第１図の
ように、この取付部２９を上記貫通穴２１に押し込み、
各球面部２７．２８を各球面座２４．２５にそれぞれ嵌
合させることによって、回転支軸１日が連結部材１６に
対して傾動可能な取付状態となされている。

しかも各球面部２７．２日には、各球面座２４．２５に
おける稜線部２６が接し、線接触状態となっているので
、傾動動作に対する摩擦抵抗が面接触の場合よりも低減
され、傾動動作抵抗の小さな取付状態となっている。さ
らに上記では径の異なる第１球面座２４と第２球面座２
５とを連ねる周方向に交差する面で回転支軸１８と嵌合
するようにもなされているので、回転支軸１８と連結部
材１６との間にすべりを生じることがなく、損失の少な
い確実な回転力の伝達が行われるものとなっている。

なお前記エンドブラケット３は、面板部４とその周囲の
囲壁３１とを板金加工で形成したもので、右端面側の開
口には蓋板３２が固着されている。

そしてこのエンドブラケット３と蓋板３２とで囲う空間
には上記構成の直流ブラシレスモータの制御回路を有す
る回路基板３３が配設されている。

二の回路基板３３には磁場検出素子としてのホール素子
Ｈ、パワートランジスタＱ１その他のコンデンサ、抵抗
、制？ＩＩＣ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
た上記の電子部品のうち発熱量の大きなパワートランジ
スタＱは回路基板３３の外周縁側にマウントされていて
、しかもエンドブラケット３の面板部４に密着するよう
にばねクリップ３４を用いて取付けている。

すなわちエンドブラケット３はパワートランジスタＱの
放熱板としても機能するようになされている。

次に上記構成のファン装置の作動状態について説明する
。

前記したホール素子Ｈは、固定子９における隣合う３つ
の極の各外周側にそれぞれ配置されており、これらのホ
ール素子Ｈによって、上記回転子１４の回転位置に応じ
て永久磁石１７からの磁場強度の変化を検出する。そし
てその検出信号を受けて、所定のタイミングで前記制御
１１ｃにより駆動信号が発生され、これにより各磁極コ
イルへの通電が周期的に制御されて固定子９側に回転磁
界が発生される。こうして回転子１４が上記固定子９例
の回転磁界によって回転駆動され、この回転子１４の回
転がファンロータ１に伝達されファンロータ１が回転駆
動される。

ところで上記においては、例えばファンロータ１に回転
振れが生じる場合等には、このファンロータｌの右側板
２と回転子１４のケーシング１５との間に介設している
弾性体より成る連結部材１６で振動の伝播を防止するよ
うになされているが、組立精度が悪いと上記の連結部材
１６では充分に振動を吸収できず、このため、例えば第
１０図に示している回転支軸の基端部を連結部材に埋込
み成形により立設する構成の場合には、振動や騒音が大
きくなる欠点があった。同図には、右側板２ａとエンド
ブラケット３ａとの平行度がずれ、３度程度の傾きを生
じて組立てられた場合の状態を模式的に示している。こ
の場合、連結部材１６ａには、回転支軸１８ａを挟んで
図において上側で引張り、下側で圧縮を受ける変形を生
じた組立状態となり、回転駆動時には上記連結部材１６
ａにおいて上側にきた局部に引張り、下側にきた局部に
圧縮の変形が一回転毎に繰返されることとなる。また上
記の取付状態では、ファンロータｌをその回転軸方向か
ら傾ける力も内在することとなり、これらの偏心方向の
力によって、装置全体の振動を生ずる結果となっている
。

一方、第９図には、上記実施例の装置において上記と同
様の組立がなされた場合の状態を模式的に示しているが
、この場合、エンドブラケット３の取付方向、すなわち
各軸受１１１２で規制される取付軸方向に沿う傾動動作
が回転支軸１８に生じるために、上記のような連結部材
１６における不均一な内部応力の残存状態が解消され、
この結果、振動や騒音を生じさせることなく、スムーズ
な回転駆動が行えるものとなっている。またこれにより
組立てに際して高い組立精度を必要としないので、組立
作業も容易なものとなっている。

なお上記実施例においては、回転支軸１８の傾動動作を
生ずる際の摩擦抵抗を小さくするために、前記のように
、各球面座２４．２５に稜線部２６を設け、回転支軸１
８の取付部２９との接触が線接触となるように構成した
が、さらにこれに加えて、或いはこれに替えて、球面座
２４．２５と取付部２９との表面に潤滑グリースを塗布
し、又は取付部２９表面に滑りの良いメツキ加工、或い
は樹脂コーティングを行って構成することもできる。

また上記実施例においては、連結部材１６を合成ゴム等
の弾性体で構成したが、例えば低摩擦係数を与え得る樹
脂材料で構成することも可能であり、さらに回転支軸１
８における取付部２９も樹脂材料で形成し、これを先端
側の軸部に圧入等により固定して上記回転支軸１８を構
成することもできる。

第１１図には、この発明の第２実施例におけるファン装
置の組立断面図を示しており、この場合、ファンロータ
１の右側板２と回転子１４０ケーシング１５との間には
樹脂材料製の連結部材１６を介装し、この連結部材１６
の軸心位置における凹部に、円筒状の防振ゴム４１を接
着等により固着している。そしてこの防振ゴム４１の内
部に球面座を形成し、この球面座に摺接する樹脂材料製
の軸受４２を内装する構成としており、この軸受４２に
回転支軸１８を挿通させて支持している。これにより上
記回転支軸１８は、上記球面座に沿う軸受４２の回転に
よって傾動可能な取付状態となされている。

第１２図には、この発明の第３実施例におけるファン装
置の組立断面図を示している。この場合、回転子１４の
ケーシング１５は、回転支軸１８の中途部から径方向に
延びる円板状の鍔状部４５に連結されている。そして上
記回転支軸１８の基端部は、ファンロータ１の右側板２
の円形穴に嵌着されている略円板状の防振ゴム板４５に
おける軸心位置に、前記第１実施例と同様の取付は状態
となされている。この構成においては、回転子１４から
回転支軸１８、防振ゴム板４５を介しての回転力の伝達
がなされることとなる。そして上記においては、回転子
１４とファンロータ１とは球面座構成の支持部のみで連
結された構成となされているために、回転子１４とファ
ンロータｌとは互いに独立した傾き状態となることが可
能である。

すなわち、回転子１４は軸受ｌＬ１２で規制される回転
支軸１８と同軸状態が維持され、これにより固定子９と
の均一なエアーギャップが維持されて回転むらの低減さ
れた滑らかな回転駆動が行われることとなる。一方、フ
ァンロータ１側では、これが左側板（図示せず）側で一
点支持された高速回転体となることから、いわゆるこま
の原理に基づいて、回転軸が上記支持点とファンロータ
ｌの重心とを結ぶ線として略定まり、そしてこの回転軸
回りの角運動量を保持すべく高速回転することとなって
、外力の影響による回転軸の方向変化を生じにくい、安
定した回転状態が維持される。

このように上記第３実施例においては、回転子１４とフ
ァンロータｌとが互いに独立に、より安定した軸方向を
取り得るようになされているので、偏心方向の不要な内
部応力を生ずることがな（、これにより振動や騒音がさ
らに低減された運転を維持することができる。

なお上記各実施例は、直流ブラシレスモータを用いたフ
ァン装置を例に挙げて説明したが、その他の形式のモー
タを用いたファン装置、或いはクロスフローファン以外
のファン装置においても、この発明の適用が可能である
。

（発明の効果） 上記のようにこの発明のファン装置においては、組立状
態に応じて回転支軸の傾動動作が生じることにより、偏
心力として作用する応力の解消がなされる結果、振動の
発生が低減され、またこれにより高精度の組立状態とす
る必要がないので、組立作業が容易となる。

【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図は上記装置における固定支持部材
の斜視図、第３図は上記装置における連結部材の正面図
、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線矢視図、第５図は第３
図のＶ−Ｖ線矢視図、第６図は第４図のＶＩ−ＶＩ線矢
視図、第７図は上記装置における回転支軸の正面図、第
８図は第７図の■−■線矢視図、第９図は上記装置の組
立状態の一例を示す要部組立断面模式図、第１０図は回
転支軸の基端部を連結部材に埋込み成形して構成した装
置における組立状態の一例を示す要部組立断面模式図、
第１１図はこの発明の第２実施例におけるファン装置の
要部組立断面図、第１２図はこの発明の第３実施例にお
けるファン装置の要部組立断面図、第１３図は従来装置
の正面模式図である。 １・・・ファンロータ、４・・・面板部（固定面）、６
・・・固定支持部材、９・・・固定子、１１．１２・・
・軸受、１４・・・回転子、１８・回転支軸。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．ファンロータ（１）の一方の端面と固定面（４）と
   の間に配設される固定子（９）と回転子（１４）との上
   記固定子（９）を上記固定面（４）に立設される固定支
   持部材（６）に固着する一方、上記回転子（１４）を上
   記端面に連結し、また上記固定支持部材（６）に軸受（
   １１）（１２）を取着する一方、上記端面に上記回転子
   （１４）の軸心上を延びる回転支軸（１８）を立設して
   、この回転支軸（１８）の先端側を上記軸受（１１）（
   １２）に挿通させることにより上記回転支軸（１８）を
   回転自在に支持して成るファン装置であって、上記回転
   支軸（１８）を上記端面に対して傾動可能に取付けてい
   ることを特徴とするファン装置。