特許 6207870 ファンモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6207870

(24)【登録日】2017年9月15日

(45)【発行日】2017年10月4日

(54)【発明の名称】ファンモータ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/70 20060101AFI20170925BHJP

   F04D 29/00 20060101ALI20170925BHJP

   F04D 29/32 20060101ALI20170925BHJP

   H02K 7/14 20060101ALI20170925BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/70 N

   F04D29/00 B

   F04D29/32 H

   H02K7/14 A

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-86758(P2013-86758)

(22)【出願日】2013年4月17日

(65)【公開番号】特開2014-211097(P2014-211097A)

(43)【公開日】2014年11月13日

【審査請求日】2016年1月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000180025

【氏名又は名称】山洋電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091096

【弁理士】

【氏名又は名称】平木 祐輔

(74)【代理人】

【識別番号】100105463

【弁理士】

【氏名又は名称】関谷 三男

(74)【代理人】

【識別番号】100102576

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 敏章

(74)【代理人】

【識別番号】100108394

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100101063

【弁理士】

【氏名又は名称】松丸 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100114546

【弁理士】

【氏名又は名称】頭師 教文

(74)【代理人】

【識別番号】100153903

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 明

(74)【代理人】

【識別番号】100162330

【弁理士】

【氏名又は名称】広瀬 幹規

(72)【発明者】

【氏名】工藤 愛彦

(72)【発明者】

【氏名】高桑 宗仙

(72)【発明者】

【氏名】翠川 達也

【審査官】 新井 浩士

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０４７４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２１９０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３４２９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０２７７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−７８２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３６９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２６４９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１７５４９３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／７０

Ｆ０４Ｄ ２９／００

Ｆ０４Ｄ ２９／３２

Ｈ０２Ｋ ７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

巻線が巻回された電機子としてのステータと、永久磁石を有する励磁部としてのロータと、前記ロータに固定され、複数の羽根を有する羽根車と、を備え、
前記羽根車の羽根は、フレームボス側から該羽根車のハブ部側へ向けて空気流れを生じるように形成されており、
前記フレームボスの開口側外周部に、前記フレームボスの開口端と前記ロータの開口端との間隙を径方向外方へ向けて順次拡大する傾斜面が形成されており、
ステータスタックと前記永久磁石との隙間は、０．８ｍｍ以上であって、前記巻線と前記永久磁石との電磁誘導の作用範囲内に設定されていることを特徴とするファンモータ。

【請求項2】

前記ステータの活電部は、電気絶縁材で被覆されていることを特徴とする請求項１に記載のファンモータ。

【請求項3】

前記ロータのヨークの先端は、前記永久磁石の先端よりも突出していることを特徴とする請求項１又は２に記載のファンモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空気流れの方向や防油・防塵構造を改良したファンモータに関する。

【背景技術】

【0002】

ファンモータは、回転軸に取り付けられた羽根車の回転によって、回転軸の軸方向の一方から吸気し、軸方向の他方へと排気する送風装置である。ファンモータは、構造が簡単で、静圧は小さいが、風量は大きいという特徴を有し、たとえば、パーソナルコンピュータの冷却ファンや、換気扇などに広く用いられている。

【0003】

耐環境型のファンモータには、通常、アウターロータ型のブラシレスモータが組み込まれる。アウターロータ型のブラシレスモータは、巻線を有する電機子を内側ステータとし、当該ステータの外周に、永久磁石を有する励磁部を外側ロータとして配設する。外側ロータには、羽根車が嵌合される。羽根車は、ベンチュリケーシングとの間に空気流れを形成するための複数の羽根を有する。

【0004】

従来、耐環境型のブラシレス直流（ＢＬＤＣ）ファンモータは、活電部を樹脂で覆って、水、油や粉塵などから通電部分を保護している。

【0005】

耐環境型のファンモータに関する先行技術として、コア部のコイル及び電子部品を含む回路基板を、芳香属アミン系硬化剤で硬化されるエポキシ樹脂でモールドした軸流ファンが開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００６−２４６５５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、ＢＬＤＣファンモータは構造が簡単であることから、機械組立工場等の空気中に切削油や粉塵が浮遊している過酷な環境下で使用されることがある。当該油や粉塵が浮遊する環境下でファンモータを長時間止めると、浮遊している油が当該ファンモータの羽根やハブ部に付着する。

【0008】

羽根やハブ部に油が溜まると、油がハブ部の側壁を伝ってしたたり落ち、ファンモータ内に入り込んで固着する。ファンモータ内に油が固着してしまうと、次の起動時にロータの回転動作が重くなったり、当該ロータが拘束されて回転停止したりする。

【0009】

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、油や粉塵が浮遊する環境下において、ロータの拘束を低減することができるファンモータの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するための本発明に係るファンモータは、巻線が巻回された電機子としてのステータと、永久磁石を有する励磁部としてのロータと、該ロータに固定され、複数の羽根を有する羽根車と、を備える。

【0011】

上記羽根車の羽根は、フレームボス側から該羽根車のハブ部側へ向けて空気流れを生じるように形成されている。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係るファンモータの羽根車の羽根は、フレームボス側から該羽根車のハブ部側へ向けて空気流れを生じるように形成されている。すなわち、本発明に係るファンモータの空気流れ方向はフレームボス側が風上となり、従来のファンモータの空気流れ方向と逆方向となる。

【0013】

本発明に係るファンモータの空気流れにより、羽根車のハブ部に油が付着しにくくなる。したがって、ファンモータ内への油の流れ込みが減少し、油や粉塵が浮遊する環境下において、ロータの拘束を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態に係るファンモータの断面図である。

【図2】本実施形態に係るファンモータの空気流れ方向の説明に供する図である。

【図3】本実施形態に係るファンモータの防油・防塵構造の説明に供する図である。

【図4】比較形態のファンモータの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、図面を参照して、本実施形態に係るファンモータについて説明する。

【0016】

本実施形態に係るファンモータは、空気流れの方向や防油・防塵構造を改良することにより、油や粉塵が浮遊する環境下におけるロータの拘束を低減できるようになる。

【0017】

〔ファンモータの構成〕
まず図１から図３を参照して、本実施形態に係るファンモータについて説明する。図１は本実施形態に係るファンモータの断面図である。図２は本実施形態に係るファンモータの空気流れ方向の説明に供する図である。図３は本実施形態に係るファンモータの防油・防塵構造の説明に供する図である。

【0018】

図１に示すように、ファンモータ２００は、回転軸１に固定された羽根車１０と、当該羽根車１０の径方向の外周を囲むベンチュリケーシング（以下、単に「ケーシング」という）２と、を有する。

【0019】

羽根車１０は、中央部にカップ状のハブ部１１を有する。ハブ部１１の外周には、複数の羽根１３を有する。ハブ部１１は、ソケット１２を介して、回転軸１に固定される。

【0020】

ハブ部１１の内部には、羽根車１０の回転駆動装置としてのモータ１００が設けられる。本実施形態のモータ１００は、たとえば、アウターロータ型のブラシレスモータにより構成される。当該モータ１００は、巻線２０を有する電機子を内側ステータ１２０とし、当該ステータ１２０の外周に、永久磁石３０を有する励磁部を外側ロータ１１０として配設する。

【0021】

複数の羽根１３は、羽根車１０のハブ部１１の周囲に放射線状に取り付けられる。各羽根１３は、回転軸１の軸方向に対して傾斜させて設けられる。

【0022】

図２に示すように、羽根車１０は、当該羽根車１０の回転により、ロータ１１０とケーシング２との間に空気流れＦを形成する。本実施形態の羽根車１０の羽根１３は、フレームボス６２側から当該羽根車１０のハブ部１１側へ向けて空気流れＦを生じるような形状および構造に形成されている。フレームボス６２は概ねカップ状を呈しており、ステータ１２０のベース部である。フレームボス６２と羽根車１０のハブ部１１とは、回転軸１の軸方向の反対側に位置する。

【0023】

再び図１を参照すると、ロータ１１０は、ほぼカップ状のロータヨーク（ロータカバー）４１、当該ロータヨーク４１の中心部にソケット１２により圧入された回転軸１、および永久磁石３０などを備える。ステータ１２０は、ステータスタック５０および巻線２０などを備える。

【0024】

ロータヨーク４１はハブ部１１内に嵌入される。ロータヨーク４１の軸方向に沿った内周面には、永久磁石３０が固着される。ロータヨーク４１は、励磁部からの磁力線を閉じて、永久磁石３０の電磁誘導効果を最大にする機能を有する。

【0025】

ロータヨーク４１の先端は、永久磁石３０の先端よりもフレームボス６２側に突出している。ロータヨーク４１の先端を永久磁石３０の先端よりも突出させたのは、モータ１００内へ油が流れ込むのを防止するためである。

【0026】

ロータヨーク４１の構成材料としては、たとえば、ＳＣ材などの鉄系の磁性体が用いられるが、例示した材料に限定されない。

【0027】

回転軸１は軸受３に回転可能に支承される。軸受３は筒体状の軸受支持部６１の内面に固定される。軸受支持部６１は、フレームボス６２の中央に形成される。

【0028】

ステータスタック５０は、軸受支持部６１の外面に固定される。ステータスタック５０は、薄肉のほぼリング状の金属板を板厚方向に複数積層して形成される。ステータスタック５０の金属板の構成材料としては、たとえば、性能とコストを両立するために珪素鋼板が望ましい。ステータスタック５０の各金属板は、たとえば、ワニス等の電気絶縁材を被覆して積層される。

【0029】

ステータスタック５０には、ティース５２が突設されている。ティース５２間には、凹部としてのスロット５３が区画形成される。スロット５３は、ステータスタック５０の円周方向に沿って均等に配設される。スロット５３内には、ステータスタック５０に巻回された巻線２０が収容される。

【0030】

図３に示すように、ステータスタック５０と永久磁石３０とは、隙間Ｓを隔てて対向している。当該隙間Ｓは、０．８ｍｍ以上であって、巻線２０と永久磁石３０との電磁誘導の作用範囲内に設定されている。

【0031】

ステータスタック５０と永久磁石３０との隙間Ｓを０．８ｍｍ以上に設定するのは、当該隙間Ｓを従来構造よりも広く設定して、モータ１００内に入り込んだ油を排出しやすくするためである。一方、ステータスタック５０と永久磁石３０との隙間Ｓを巻線２０と永久磁石３０との電磁誘導の作用範囲内に設定するのは、ブラシレスモータとしての機能を確保するためである。なお、電磁誘導の作用範囲は、巻線２０の巻数や永久磁石３０の磁力の強さなどに基づいて設定される。

【0032】

再び図１を参照すると、フレームボス６２とケーシング２は、不図示のフレームで連結される。フレームボス６２上には回路基板７０が支持される。回路基板７０には、ファンモータ２００を制御するための配線パターンが形成されている。

【0033】

ステータスタック５０に巻回された巻線２０と回路基板７０とは、連結端子７１で接続される。連結端子７１は、巻線２０の渡り線を集約して回路基板７０に接続する。

【0034】

ステータスタック５０、巻線２０、回路基板７０、および連結端子７１等の活電部は、電気絶縁体４で被覆されている。電気絶縁体４としては、たとえば、モールド樹脂が採用されるが、例示した材料に限定されない。

【0035】

再び図３を参照すると、フレームボス６２の開口側外周部には、傾斜面６３が形成されている。当該傾斜面６３は、フレームボス６２の開口端とロータヨーク４１の開口端との間隙を径方向外方へ向けて順次拡大するように傾斜している。本実施形態では、電気絶縁体４によって傾斜面６３が形成されているが、これに限定されず、フレームボス６２の開口端をテーパ加工してもよい。

【0036】

［ファンモータの作用］
次に、図１から図４を参照して、本実施形態に係るファンモータ２００の作用について説明する。

【0037】

本実施形態に係るファンモータ２００は、電子機器の筐体や建屋内壁の開口部などに取り付けられる。本実施形態に係るファンモータ２００の使用環境は、機械工場内のように、空中に切削油や粉塵が飛散しているような環境を想定している。

【0038】

空気中に油が浮遊しているような環境下でファンモータ２００を使用する場合、ファンモータ２００の回転中は遠心力が働くので、油はファンモータ２００に付着しにくい。

【0039】

しかし、空気中に油が浮遊しているような環境下でファンモータ２００を長時間止めると、浮遊している油がファンモータ２００に付着する。

【0040】

本実施形態に係るファンモータ２００では、図２に示すように、フレームボス６２側から当該羽根車１０のハブ部１１側へ向けて空気流れＦを生じるように、羽根車１０の羽根１３が形成されている。

【0041】

すなわち、本実施形態に係るファンモータ２００の空気流れＦの方向はフレームボス６２側が風上となり、従来のファンモータ３００の空気流れ方向と逆方向となる（図２および図４参照）。したがって、本実施形態に係るファンモータ２００の空気流れＦにより、羽根車１０のハブ部１１には油が付着しにくくなる。

【0042】

比較形態として、図４に従来構造のファンモータを示す。

【0043】

図４に示すように、従来のファンモータ３００は、ロータ４１０とケーシング３０２との間の空気流れｆが、羽根車３１０のハブ部３１１側からフレームボス３６２側からへ向けて生じる。

【0044】

したがって、従来のファンモータ３００の空気流れｆの方向は羽根車３１０のハブ部３１１側が風上となるので、油が当該ハブ部３１１に付着しやすい。ハブ部３１１に溜まった油は、羽根３１３やハブ部３１１の側壁を伝ってしたたり落ち、それがモータ３００内に入り込んで固まり、次の起動時にファンモータ３００の回転を重くしたり、阻止したりする。

【0045】

さらに、本実施形態に係るファンモータ２００は、次のような防油・防塵構造を有している。すなわち、図１に示すように、ステータスタック５０、巻線２０、回路基板７０、および連結端子７１等の活電部は、モールド樹脂等の電気絶縁体４で被覆されている。活電部を電気絶縁体４で水、油や粉塵などから通電部分を保護しているので、通電不良や短絡等の電気的な不具合が生じるのを防止することができる。

【0046】

また、ロータヨーク４１の先端は、永久磁石３０の先端よりもフレームボス６２側に突出している。ロータヨーク４１の先端を永久磁石３０の先端よりも突出させることにより、モータ１００内へ油が流れ込むにくくなる。

【0047】

一方、従来のファンモータ３００では、ロータヨーク３４１の先端と永久磁石３３０の先端が面一となっているので、モータ３００内へ油が流れ込みやすい。

【0048】

さらに、図３に示すように、ステータスタック５０と永久磁石３０との隙間Ｓは、０．８ｍｍ以上であって、巻線２０と永久磁石３０との電磁誘導の作用範囲内に設定されている。当該隙間Ｓは、従来のファンモータ３００のステータスタック３５０と永久磁石３３０との隙間Ｄよりも広く設定されている（図４参照）。したがって、モータ１００内に油が流れ込んでも、油が留まりにくく、排出されやすい。

【0049】

加えて、フレームボス６２の開口側外周部に、傾斜面６３が形成されている。当該傾斜面６３の存在により、モータ１００内へ油が流れ込みにくく、また排出されやすくなる。

【0050】

一方、従来のファンモータ３００では、フレームボス３６２の開口側外周部に傾斜面は存在せず、モータ３００内へ油が流れ込みやすく、また排出されにくい。

【0051】

このため、本実施形態に係るファンモータ２００は、モータ１００内への油の浸入がなくなり、油や粉塵が浮遊する環境下において、ロータ１１０の拘束を防止することができる。

【0052】

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

【符号の説明】

【0053】

４ 電気絶縁材、
１０ 羽根車、
１１ ハブ部、
１３ 羽根、
２０ 巻線、
３０ 永久磁石、
４１ ロータのヨーク、
５０ ステータスタック、
６２ フレームボス、
６３ 傾斜面、
１１０ ロータ、
１２０ ステータ、
２００ ファンモータ、
Ｆ 空気流れ、
Ｓ 隙間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】