特開 2022-167498 ファンモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022167498

(43)【公開日】2022-11-04

(54)【発明の名称】ファンモータ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/52 20060101AFI20221027BHJP

   F04D 25/08 20060101ALI20221027BHJP

【ＦＩ】

F04D29/52 B

F04D25/08 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021073319

(22)【出願日】2021-04-23

(71)【出願人】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】余 ▲方▼

(72)【発明者】

【氏名】大村 祐司

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA13

3H130AB02

3H130AB06

3H130AB26

3H130AB52

3H130AC19

3H130BA22A

3H130CA21

3H130DA02Z

3H130DB01Z

3H130DB03Z

3H130DD02Z

3H130DD03Z

3H130DF01X

3H130EA02A

3H130EA02H

3H130EB04A

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ロータの抜け止めを備えても軸受部の軸方向の有効長を長くすることができるファンモータを提供する。
【解決手段】モータ４は、インペラを回転させる。ケーシング２は、前記インペラと前記モータとを内部に収容する。カバー３は、前記ケーシングの軸方向の一端に設けられる。前記カバーは、リング状の受け部３ｆと、前記受け部を支持する複数の支持部とを有する。前記モータは、前記インペラと結合するカップ状のロータヨーク４ｈを備える。前記ロータヨークは、シャフト４ｆと結合する環状の第１の平面と、前記第１の平面の径方向外側に位置する第２の平面と、前記第１の平面と前記第２の平面とを結合する傾斜面とを備える。前記第２の平面は、前記第１の平面よりも軸方向の他方側に位置する。前記リング状の受け部は、前記傾斜面とは所定の隙間を隔てて軸方向の一方側に位置している。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハブと、前記ハブに設けられた複数の羽根とを備えたインペラと、
前記インペラを回転させるためのモータと、
前記インペラと前記モータとを内部に収容したケーシングと、
前記ケーシングの軸方向の一端に設けられたカバーと、
を備えたファンモータであって、
前記カバーは、リング状の受け部と、前記受け部を支持する複数の支持部とを有し、
前記モータは、前記インペラと結合するカップ状のロータヨークを備え、
前記ロータヨークは、シャフトと結合する環状の第１の平面と、前記第１の平面の径方向外側に位置する第２の平面と、前記第１の平面と前記第２の平面とを結合する傾斜面とを備え、前記第２の平面は、前記第１の平面よりも軸方向の他方側に位置し、
前記リング状の受け部は、前記傾斜面とは所定の隙間を隔てて軸方向の一方側に位置している、
ファンモータ。

【請求項2】

前記ケーシングは、前記モータを配置するベース部と、前記ベース部の外周面と前記ケーシングとを結合する複数のスポークと備え、
前記ベース部の軸方向の一方側に前記モータを配置し、前記ベース部の軸方向の他方側に、前記モータを駆動制御するための電子部品を実装した回路基板を配置し、
前記回路基板に実装された前記電子部品の一部が、前記複数のスポークの１つに形成された開口を介して前記ケーシングの内部に露出してなる、
請求項１に記載のファンモータ。

【請求項3】

前記ベース部には貫通孔が形成され、前記モータのコイルの端末が前記貫通孔を挿通して前記回路基板に形成された配線パターンに電気的に接続されてなる、
請求項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、ファンモータに関する。

【背景技術】

【0002】

吸気から排気の空気の流れが回転軸の方向に沿う軸流ファンでは、排気の反力がインペラを吸気側に飛び出させる方向に働く。インペラが取り付けられたロータが抜けてインペラが飛び出してしまうと危険であるため、ロータの抜け止めが設けられる場合がある（例えば、特許文献１等を参照）。

【0003】

特許文献１に記載されたファンモータでは、カバー部材の受け部が、回転軸との間に所定の間隙を隔てて回転軸の上方に配置されることで、ロータの抜け止めを行っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－２４５１７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載されたファンモータでは、ファンモータの軸方向の高さに制約がある場合に、軸受部の軸方向の有効長を長くすることができず、シャフトの安定的な維持が不十分となり、寿命を短くする要因となる。

【0006】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ロータの抜け止めを備えても軸受部の軸方向の有効長を長くすることができるファンモータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るファンモータは、インペラと、モータと、ケーシングと、カバーとを備える。前記インペラは、ハブと、前記ハブに設けられた複数の羽根とを備える。前記モータは、前記インペラを回転させる。前記ケーシングは、前記インペラと前記モータとを内部に収容する。前記カバーは、前記ケーシングの軸方向の一端に設けられる。前記カバーは、リング状の受け部と、前記受け部を支持する複数の支持部とを有する。前記モータは、前記インペラと結合するカップ状のロータヨークを備える。前記ロータヨークは、シャフトと結合する環状の第１の平面と、前記第１の平面の径方向外側に位置する第２の平面と、前記第１の平面と前記第２の平面とを結合する傾斜面とを備える。前記第２の平面は、前記第１の平面よりも軸方向の他方側に位置する。前記リング状の受け部は、前記傾斜面とは所定の隙間を隔てて軸方向の一方側に位置している。

【0008】

本発明の一態様に係るファンモータは、ロータの抜け止めを備えても軸受部の軸方向の有効長を長くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、一実施形態にかかるファンモータの外観斜視図である。

【図2】図２は、ファンモータの主要な構成要素の分解斜視図である。

【図3】図３は、ファンモータの平面図である。

【図4】図４は、図３におけるＸＹ－ＸＹ断面図である。

【図5】図５は、図４における要部の拡大断面図である。

【図6A】図６Ａは、比較例にかかるファンモータの平面図である。

【図6B】図６Ｂは、図６Ａにおける断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態に係るファンモータについて図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、１つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。

【0011】

図１は、一実施形態にかかるファンモータ１の外観斜視図である。図２は、ファンモータ１の主要な構成要素の分解斜視図である。図３は、ファンモータ１の平面図である。図４は、図３におけるＸＹ－ＸＹ断面図である。図５は、図４における要部の拡大断面図である。

【0012】

図１～図５において、一実施形態にかかるファンモータ１は、軸流ファンである。ファンモータ１は、ケーシング２と、ケーシング２に装着されたカバー３と、ケーシング２の内側に配置されたモータ４とインペラ５とを備え、ケーシング２の軸方向の一方端側（上端側）にはカバー３が設けられている。また、ケーシング２の軸方向の他方端側（下端側）にはＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）による回路基板６が配置されている。

【0013】

（ケーシング２の構造について）
ケーシング２は平面視で略正方形であり、軸方向全長に亘って貫通した風洞となる円形の開口を有している。

【0014】

ケーシング２の内部であって、軸方向の他方端には、円形のベース部（モータベース部）２ａが備えられ、ベース部２ａの外周面とケーシング２の内周面との間を結合する複数のスポーク２ｖが備えられている。複数のスポーク２ｖの内の１つはＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）による回路基板６が配置される基板配置部２ｉを構成している。基板配置部２ｉには、回路基板６に実装された電子部品７（例えば、駆動制御ＩＣ）が挿通するための開口２ｊが形成されている。

【0015】

ベース部２ａの軸方向の一方端側の面には環状の凹部２ｎが形成され、その周縁には軸方向に突出する環状部２ｏが設けられている。ベース部２ａのうち環状部２ｏにより囲まれた部分は円形部２ｃとなっている。環状の凹部２ｎの中央には軸方向の一方端側に突出する有底円筒状の軸受保持部２ｋが一体に形成されている。そして、軸方向の他方端側の面には、環状の凹部２ｆが形成され、その中央には円筒状のボス部２ｅが形成されている。ベース部２ａには、モータ４のコイル４ｃの端末が挿通する複数（３個）の貫通孔２ｄが形成されている。

【0016】

また、ケーシング２の側面の内、３面の側面にはそれぞれ軸方向に延在する凹部２ｓが形成され、各凹部２ｓの中には、突起２ｔが形成されている。この突起２ｔは、カバー３に設けた係止部３ｂと係合する。

【0017】

ケーシング２とベース部２ａと軸受保持部２ｋとスポーク２ｖとは、例えば、樹脂の射出成型で一体に形成される。

【0018】

（モータ４の構造について）
モータ４は、例えば、３相ブラシレスＤＣモータであり、ステータ４ａとロータ４ｄとから構成されている。ステータ４ａは、電磁鋼板の薄板からなるコアが所定枚数、軸方向に積層されたステータコア４ｂと、ステータコア４ｂに巻回されたコイル４ｃとから構成されている。

【0019】

ステータコア４ｂはリング状のコアバックと、コアバックの外周縁から径方向に延在する複数（実施形態では６本）のティースを有している。ステータコア４ｂには絶縁塗装が施され、薄型化のためにインシュレータが取り付けられず、塗膜を介して各ティースにはコイル４ｃが巻回されている。なお、軸方向の高さの制約に余裕がある場合、ステータコア４ｂにインシュレータが取り付けられ、インシュレータを介して、各ティースにコイル４ｃが巻回される構成であってもよい。

【0020】

ロータ４ｄは、略カップ状のロータヨーク４ｈと、ロータヨーク４ｈの中央に形成された貫通孔に圧入されて結合されたシャフト４ｆと、ロータヨーク４ｈの内周面に配置されたリング状のマグネット４ｎとから構成されており、マグネット４ｎは、例えば、接着剤でロータヨーク４ｈに接着されて結合されている。

【0021】

略カップ状のロータヨーク４ｈは、軸方向の一方端側に、環状の第１平面４ｉを有し、環状の第１平面４ｉの径方向外側には、環状の第２平面４ｋを有し、第２平面４ｋの外周縁には軸方向の他方端側（下端側）に延在する円筒部４ｍを有している。第２平面４ｋは、第１平面４ｉよりも軸方向の他方端側（下端側）に位置し、第１平面４ｉと第２平面４ｋとの間は、傾斜面４ｊで連接されている。

【0022】

ステータコア４ｂのコアバックの円形の開口が軸受保持部２ｋの外周面に嵌合され、ステータコア４ｂの最下端面が、軸受保持部２ｋに形成された段差部２ｍに当接することで軸方向の位置決めが行われる。

【0023】

有底円筒状の軸受保持部２ｋの底面には、摺動性の良い円板状の樹脂ワッシャ４ｇが配置されており、軸受保持部２ｋの内部には、中央に貫通孔を有する円筒状の軸受４ｅが設けられている。軸受４ｅは、例えば、銅系の焼結含油軸受であり、潤滑油が含浸されたすべり軸受であって、シャフト４ｆを回転可能に支持する。

【0024】

（インペラ５の構造について）
ロータヨーク４ｈの外周面にはインペラ５が結合されている。インペラ５はリング状のハブ５ａと、ハブ５ａに接合された複数の羽根５ｂとから構成されている。羽根５ｂは全て同じ形状を有し、周方向に均等配置されている。ハブ５ａと羽根５ｂとは、例えば、樹脂の射出成型にて一体に形成される。

【0025】

ロータヨーク４ｈの円筒部４ｍの外周面と、リング状のハブ５ａの内周面とは、接着剤にて接着されて結合されている。

【0026】

（回路基板６の構造について）
ベース部２ａの軸方向の他方端側（下端側）と、基板配置部２ｉの裏面には回路基板６が配設されている。

【0027】

回路基板６の径方向の一方端側には円形の開口６ａが形成され、開口６ａにはベース部２ａの軸方向の他方端側（下端側）に形成されたボス部２ｅが挿入される。回路基板６の径方向の他方端側は、基板配置部２ｉの裏面からケーシング２の一部に形成された切欠き２ｂの箇所を介してケーシング２の外部に延在する。開口６ａの周辺には３つの貫通孔６ｂが形成されており、この貫通孔６ｂは配線パターンのランドに形成されたスルーホールとなっている。

【0028】

回路基板６に実装された電子部品７（例えば、駆動制御ＩＣ）は、基板配置部２ｉに形成された開口２ｊに挿通され、電子部品７（例えば、駆動制御ＩＣ）の一部が、ケーシング２の内部に露出する。

【0029】

モータ４のステータコア４ｂに巻回されたコイル４ｃの端末（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のそれぞれは、ベース部２ａに形成された所定の貫通孔２ｄに挿入され、各コイル４ｃの端末は回路基板６に形成された所定の貫通孔（スルーホール）６ｂに挿入された後、半田接続されることで配線パターンと電気的に接続される。

【0030】

半田接続された箇所は、ベース部２ａの他方端側に形成された凹部の中に収納されるため、ケーシング２の下端面から半田接続された箇所が突出しないようになっている。

【0031】

（カバー３の構造について）
ケーシング２の軸方向の一方端側（上端側）にはカバー３が設けられている。カバー３は、例えば、薄板の金属材（例えば、ＳＵＳ３０４材）がプレス加工されて形成されている。

【0032】

カバー３は、平面視で正方形を有し、３辺の一部には、径方向に延在する係止部３ｂがそれぞれ形成されている。係止部３ｂは、カバー３の面と直交する方向（９０度）に折り曲げられる。各係止部３ｂには開口３ｃが形成されており、この開口３ｃに、ケーシング２の側面に形成された突起２ｔが係合することで、カバー３がケーシング２に装着される。

【0033】

カバー３の中央には、リング状の受け部３ｆが設けられ、受け部３ｆは３本の支持部３ｅで保持されている。ファンモータ１は、軸流ファンのため、カバー３に形成された隣接する支持部３ｅの間が吸気口１ａとして作用し、ベース部２ａの外周縁に設けられた隣接するスポーク２ｖの間が排気口１ｂとして作用する。

【0034】

（比較例）
図６Ａは、比較例にかかるファンモータ１’の平面図であり、図６Ｂは図６Ａの断面図である。図６Ａおよび図６Ｂにおいて、比較例のファンモータ１’は、ファン２’を軸支する方形状のハウジング３’と、このハウジング３’の開放端側に取り付けられる方形平板状のカバー部材４’とを備えている。

【0035】

カバー部材４’は、ハウジング３’側に係止される係止部１３’と、空気を取り入れる孔部１４’と、受け部１２’から放射状に延びる複数のアーム部１５’とを備えており、受け部１２’は、回転軸６’の中心軸上に位置し、回転軸６’がその軸方向に抜け出さないように構成されている。なお、２ａ’はインペラ、２ｂ’は支持部、５’は軸受収容部、６ａ’は第１端部、６ｂ’は段差部、６ｃ’は第２端部、６ｄ’は側面部、７’は軸受部、８’はコイル巻線、９’は回路基板、１０’はヨーク、１１’は永久磁石、１３’は係止部である。

【0036】

図６Ａおよび図６Ｂのファンモータ１’は、カバー部材４’の受け部１２’が、回転軸６’との間に所定の間隙を隔てて回転軸６’の上方に配置された構成を有している。このため、ファンモータ１’の軸方向の高さが規制された場合には、軸受部７’の軸方向の有効長を長くすることができないという問題がある。

【0037】

この点、図１～図５に示された一実施形態のファンモータ１では、リング状の受け部３ｆの外径が、ロータヨーク４ｈの第２平面４ｋの外径未満に形成され、ロータヨーク４ｈの傾斜面４ｊとカバー３の受け部３ｆとの間の軸方向の隙間は、インペラ５の羽根５ｂの上端とカバー３の支持部３ｅとの間の軸方向の隙間よりも小さくなるように設定されて配置されている。そのため、排気の反力によってロータ４ｄが軸方向の吸気側に移動した際、先にロータヨーク４ｈの傾斜面４ｊがリング状の受け部３ｆに当接し、ロータ４ｄの抜け止めとして作用するとともに、羽根５ｂの損傷を防止することができる。

【0038】

また、ロータ４ｄの抜け止めとして作用するリング状の受け部３ｆは、第１平面４ｉよりも軸方向の他方端側（下端側）に位置する傾斜面４ｊに当接するように構成されているため、ファンモータ１の軸方向の高さが規制され、薄型化が要求された場合、シャフト４ｆの全長および軸受４ｅの全長を長くすることができる結果、ロータ４ｄの保持力を向上することができる。

【0039】

また、回路基板６に実装された電子部品７（例えば、駆動制御ＩＣ）の一部が、ケーシング２内部に露出する構造を有している。このため、流速の速い空気流によって、効果的に電子部品７（例えば、駆動制御ＩＣ）が冷却されるようにすることができる。

【0040】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【0041】

以上のように、実施形態に係るファンモータは、ハブと、ハブに設けられた複数の羽根とを備えたインペラと、インペラを回転させるためのモータと、インペラとモータとを内部に収容したケーシングと、ケーシングの軸方向の一端に設けられたカバーと、を備えたファンモータであって、カバーは、リング状の受け部と、受け部を支持する複数の支持部とを有し、モータは、インペラと結合するカップ状のロータヨークを備え、ロータヨークは、シャフトと結合する環状の第１の平面と、第１の平面の径方向外側に位置する第２の平面と、第１の平面と第２の平面とを結合する傾斜面とを備え、第２の平面は、第１の平面よりも軸方向の他方側に位置し、リング状の受け部は、傾斜面とは所定の隙間を隔てて軸方向の一方側に位置している。これにより、ファンモータにロータの抜け止めを備えても軸受部の軸方向の有効長を長くすることができる。

【0042】

また、ケーシングは、モータを配置するベース部と、ベース部の外周面とケーシングとを結合する複数のスポークと備え、ベース部の軸方向の一方側にモータを配置し、ベース部の軸方向の他方側に、モータを駆動制御するための電子部品を実装した回路基板を配置し、回路基板に実装された電子部品の一部が、複数のスポークの１つに形成された開口を介してケーシングの内部に露出してなる。これにより、回路基板によりファンモータの厚さを増やすことがなく、薄型化を図ることができる。また、回路基板が流路に露出するため、放熱特性が向上する。

【0043】

また、ベース部には貫通孔が形成され、モータのコイルの端末が貫通孔を挿通して回路基板に形成された配線パターンに電気的に接続されてなる。これにより、短い経路でコイルの端末の接続が行え、スペースの有効利用が行えるとともにモータの電気的特性を向上させることができる。

【0044】

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0045】

１ ファンモータ，１ａ 吸気口，１ｂ 排気口，２ ケーシング，２ｄ 貫通孔，２ｆ 凹部，２ｉ 基板配置部，２ｊ 開口，２ｖ スポーク，３ カバー，３ｅ 支持部，３ｆ 受け部，４ モータ，４ｃ コイル，５ インペラ，５ａ ハブ，５ｂ 羽根，６ 回路基板，７ 電子部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】