特開 2023-139620 軸流ファンのハウジングおよび軸流ファン

(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】P2023139620

(43)【公開日】2023-10-04

(54)【発明の名称】軸流ファンのハウジングおよび軸流ファン

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/52 20060101AFI20230927BHJP

   F04D 29/58 20060101ALI20230927BHJP

   F04D 25/08 20060101ALI20230927BHJP

【ＦＩ】

F04D29/52 D

F04D29/58 S

F04D29/58 P

F04D25/08 303

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022045237

(22)【出願日】2022-03-22

(71)【出願人】

【識別番号】000228730

【氏名又は名称】ニデックアドバンスドモータ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100188673

【弁理士】

【氏名又は名称】成田 友紀

(74)【代理人】

【識別番号】100179833

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 将尚

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(72)【発明者】

【氏名】加藤 義彦

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA13

3H130AB26

3H130AB52

3H130AC19

3H130BA66A

3H130BA97A

3H130CA08

3H130CA23

3H130DA02Z

3H130DD02Z

3H130EA01A

3H130EA02A

3H130EA06A

3H130EA07A

3H130EB01A

3H130EB03A

3H130EB04A

(57)【要約】      （修正有）

【課題】大型化することなく冷却効率を向上させることができる軸流ファンのハウジングおよび軸流ファンを提供する。
【解決手段】軸方向に空気を流す軸流ファンのハウジングであって、空気が流れる風洞部を内側面に備える枠部と、内側面から径方向内側に延びる複数の静翼部と、静翼部の径方向内側で支持されるモータハウジング部と、モータハウジング部の軸方向一方側で支持されるモータ部と、を備える。静翼部の一部は、モータハウジング部の軸方向他方側の面に設けられている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸方向に空気を流す軸流ファンのハウジングであって、
空気が流れる風洞部を内側面に備える枠部と、
前記内側面から径方向内側に延びる複数の静翼部と、
前記静翼部の径方向内側で支持されるモータハウジング部と、
前記モータハウジング部の軸方向一方側で支持されるモータ部と、を備え、
前記静翼部の一部は、前記モータハウジング部の軸方向他方側の面に設けられている、
軸流ファンのハウジング。

【請求項2】

前記静翼部は、
前記モータハウジング部の外周部よりも径方向内側に位置する第１部分と、
前記モータハウジング部の外周部よりも径方向外側に位置する第２部分と、
を有する、
請求項１に記載の軸流ファンのハウジング。

【請求項3】

前記第１部分と前記第２部分と前記モータハウジング部は一体である、
請求項２に記載の軸流ファンのハウジング。

【請求項4】

前記静翼部は、中心軸側から径方向外側に向かうにつれて周方向一方側に向かう方向に湾曲し、
前記第１部分と前記第２部分は、連続的に繋がり湾曲する、
請求項２又は３に記載の軸流ファンのハウジング。

【請求項5】

前記第１部分における周方向一方側の第１側面は、軸方向他方側の先端から軸方向一方側に向かうにつれて周方向一方側に向かう方向に軸方向に対して傾斜し、
前記第１部分における周方向他方側の第２側面は、軸方向に対して平行である、
請求項２から４のいずれか一項に記載の軸流ファンのハウジング。

【請求項6】

周方向で隣り合う前記第１部分の間に位置し、前記モータハウジング部の軸方向他方側の面よりも軸方向他方側に突出するリブ部を有する、
請求項２から５のいずれか一項に記載の軸流ファンのハウジング。

【請求項7】

前記リブ部における周方向一方側の第３側面は、軸方向他方側の先端から軸方向一方側に向かうにつれて周方向一方側に向かう方向に軸方向に対して傾斜し、
前記リブ部における周方向他方側の第４側面は、軸方向に対して平行である、
請求項６に記載の軸流ファンのハウジング。

【請求項8】

軸方向に見て、前記リブ部は、前記第１部分と同一形状である、
請求項６に記載の軸流ファンのハウジング。

【請求項9】

請求項１から８のいずれか一項に記載の軸流ファンのハウジングと、
前記モータ部によって回転するインペラと
を備える軸流ファン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸流ファンのハウジングおよび軸流ファンに関する。

【背景技術】

【0002】

電子機器の小型化、高速化が進みにつれ、機器からの発熱が大きくなってきている。そこで、軸流ファンを使用してこの電子機器を冷却する事が広く行われている。しかし、近年の電子機器の冷却にはこれまで以上に高い風量－静圧特性が求められ、ファンを駆動するモータの発熱も多くなっている。

【0003】

モータ部分の温度が高くなると、モータに使用する電子部品や軸受等が高温に曝されることになり、部品の劣化や寿命の低下につながる可能性がある。そのため、モータ部分の温度を下げることは品質の向上に欠かせない。

【0004】

特許文献１には、モータベース部における軸受支持部と反対側の面に、放熱フィンが配置された軸流ファンが開示されている。特許文献１に開示された軸流ファンでは、回路基板からの熱を放熱フィンによって効率よく放熱させ、スポーク部に伝導させないようにしている。特許文献１に開示された軸流ファンでは、放熱効果をさらに向上させ、ケーシングの変形を防止することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５－０９４２２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に開示された軸流ファンでは、放熱フィンを設けることで軸方向の寸法が長くなり大型化するという問題が生じる。また、放熱フィンは局所的に配置されているため、冷却効率が十分とはいえない。

【0007】

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、大型化することなく冷却効率を向上させる提供する軸流ファンのハウジングおよび軸流ファン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】

【0008】

本発明の軸流ファンのハウジングの一つの態様は、軸方向に空気を流す軸流ファンのハウジングであって、空気が流れる風洞部を内側面に備える枠部と、前記内側面から径方向内側に延びる複数の静翼部と、前記静翼部の径方向内側で支持されるモータハウジング部と、前記モータハウジング部の軸方向一方側で支持されるモータ部と、を備え、前記静翼部の一部は、前記モータハウジング部の軸方向他方側の面に設けられている。

【0009】

本発明の軸流ファンの一つの態様は、上記の軸流ファンのハウジングと、前記モータによって回転するインペラとを備える。

【発明の効果】

【0010】

本発明の一つの態様によれば、軸流ファンのハウジングおよび軸流ファンにおいて、大型化することなく冷却効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本実施形態の軸流ファンを上側から見た図である。

【図2】図２は、本実施形態の軸流ファンを示す図であって、図１におけるII－II断面図である。

【図3】図３は、本実施形態の軸流ファンを下側から見た図である。

【図4】図４は、本実施形態の軸流ファンを下側から見た部分斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る軸流ファンについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

【0013】

図１に示すように、本実施形態の軸流ファン１０は、例えば、電子機器を空冷するための電動式冷却ファンとして用いられる。

【0014】

図１から図３に示すように、軸流ファン１０は、インペラ２０と、ハウジング７０と、回路基板８０と、を有する。インペラ２０は、一方向に延びる中心軸Ｊ周りに回転可能である。

【0015】

各図に示すＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、中心軸Ｊが延びる方向と平行な方向であり上下方向とする。Ｘ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する水平方向とする。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向およびＸ軸方向の両方と直交する水平方向とする。
以下の説明においては、Ｚ軸方向、すなわち中心軸Ｊと平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。Ｚ軸方向と平行な方向を「上下方向」と呼ぶ。また、Ｚ軸方向の正の側を「上側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側を「下側」と呼ぶ。本実施形態において、「上側」は軸方向一方側に相当し、「下側」は軸方向他方側に相当する。なお、上下方向、水平方向、上側および下側は、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係および方向を限定しない。

【0016】

インペラ２０は、インペラカップ２１と、複数の翼２２と、を有する。インペラカップ２１は、下側に開口する筒状である。複数の翼２２は、インペラカップ２１の外周面に周方向に沿って複数（図１では５つ）配置されている。

【0017】

ハウジング７０は、枠部５０と、複数の静翼部６０と、モータハウジング部４０と、モータ部３０と、リブ部４３とを備えている。図２に示すように、モータ部３０は、インペラ２０の径方向内側に配置され、中心軸Ｊ周りにインペラ２０を回転させる。より詳細には、モータ部３０は、インペラカップ２１の内部に配置される。本実施形態においてモータ部３０は、インペラ２０を、例えば、上側から視て反時計回りの向きに回転させる。以下の説明においては、周方向において翼２２が進む側、すなわち上側から視て反時計回りに進む側を「下流側」と呼ぶ場合があり、周方向において翼２２が進む側と逆側、すなわち上側から視て時計回りに進む側を「上流側」と呼ぶ場合がある。各図において示す矢印ＤＲは、インペラ２０の回転する向きを示している。なお、本実施形態において下流側は、周方向他方側に相当し、上流側は周方向一方側に相当する。

【0018】

モータ部３０は、シャフト３１と、ステータ３４と、ロータカップ３２と、ロータマグネット３３と、を有する。シャフト３１は、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びている。シャフト３１は、後述するステータ支持部４１の径方向内側に挿入されている。シャフト３１は、ベアリングを介してステータ支持部４１の径方向内側面に回転可能に支持されている。シャフト３１の上端には、ロータカップ３２が固定されている。ステータ３４は、シャフト３１を周方向に囲む環状である。ステータ３４は、ステータ支持部４１の外周面に固定されている。ステータ３４の固定方法は、嵌め合わせ、接着、圧入等、特に限定されない。ステータ３４は、回路基板８０と電気的に接続されている。

【0019】

ロータカップ３２は、下側に開口する筒状であり、ステータ３４の径方向外側に配置されている。ロータカップ３２の上部は、インペラカップ２１の径方向内側に配置されている。ロータカップ３２は、インペラカップ２１に固定されている。なお、ロータカップ３２、インペラカップ２１およびシャフト３１の固定構造は、これに限定されない。ロータマグネット３３は、ロータカップ３２の内周面に固定されている。ロータマグネット３３は、例えば、円筒状である。ロータマグネット３３は、ステータ３４の径方向外側において、ステータ３４と径方向に隙間を介して対向している。

【0020】

モータハウジング部４０は、モータ部３０を上側で支持する。モータハウジング部４０は、インペラ２０の下側においてモータ部３０を支持する。モータハウジング部４０は、収容部４２と、ステータ支持部４１と、を有する。収容部４２は、上側に開口するカップ状である。収容部４２は、回路基板８０を収容する。収容部４２は、モータ部３０の下側に配置されている。

【0021】

収容部４２は、底面部４２ａと、筒部４２ｂと、を有する。底面部４２ａは、径方向に拡がる。筒部４２ｂは、底面部４２ａの径方向外縁から上側に延びたカップ状である。筒部４２ｂは、回路基板８０の径方向外側を周方向に囲んでいる。ステータ支持部４１は、底面部４２ａから上側に延びている。ステータ支持部４１は、中心軸Ｊを中心とした円筒状である。

【0022】

回路基板８０は、径方向に拡がる板状である。回路基板８０は、筒部４２ｂの径方向内側に配置されている。回路基板８０は、モータ部３０の下側に配置され、少なくとも一部においてモータ部３０と軸方向に重なっている。回路基板８０は、例えば、モータハウジング部４０に固定されている。回路基板８０には、ステータ３４のコイルが接続されている。これにより、回路基板８０は、モータ部３０と電気的に接続されている。

【0023】

図２および図３に示すように、枠部５０は、軸方向に延びる角筒状である。枠部５０は、インペラ２０およびモータ部３０を径方向外方から周方向に囲んでいる。枠部５０は、周壁部５１を有する。周壁部５１は、軸方向に伸びる筒状である。枠部５０は、周壁部５１における円筒面からなる内側面５１Ａにより風洞部５２を構成する。すなわち、枠部５０は、空気が流れる風洞部５２を内側面５１Ａに備える。

【0024】

図３および図４に示すように、複数の静翼部６０は、それぞれ枠部５０における内側面５１Ａから径方向内側に延びる。複数の静翼部６０は、周方向に沿って等間隔に配置されている。図３では、静翼部６０は、１１個設けられている。静翼部６０は、枠部５０における内側面５１Ａと、モータハウジング部４０とを繋いでいる。静翼部６０は、風洞部５２を径方向に横切って配置されている。
これにより、モータ部３０で生じた熱は、モータハウジング部４０におけるステータ支持部４１および収容部４２を介して、モータハウジング部４０よりも径方向外側の静翼部６０に伝わる。静翼部６０に伝わった熱は、風洞部５２を流れる空気によって効率的に放熱される。

【0025】

静翼部６０は、下側から軸方向に見て、中心軸Ｊ側から径方向外側に向かうにつれて周方向一方側である上流側に向かう方向に湾曲している。静翼部６０は、下側から軸方向に見て、中心軸Ｊ側から径方向外側に向かうにつれて周方向の反時計回り側に向かう方向に湾曲している。
これにより、静翼部６０が径方向に直線状に延びる場合と比較して、静翼部６０の表面積を大きくできる。このため、静翼部６０における放熱面積が大きくなりモータ部３０で生じた熱をより効率的に放熱することができる。

【0026】

静翼部６０は、第１部分６１と、第２部分６２と、を有する。第１部分６１は、モータハウジング部４０の筒部４２ｂにおける外周部４０Ａよりも径方向内側に位置する。第１部分６１は、モータハウジング部４０における下側の面に設けられている。第１部分６１は、底面部４２ａから下側に突出する。
これにより、モータ部３０で生じた熱は、モータハウジング部４０の下側においても静翼部６０に伝わり、風洞部５２を流れる空気によって一層効率的に放熱される。

【0027】

第２部分６２は、モータハウジング部４０の筒部４２ｂにおける外周部４０Ａよりも径方向外側に位置する。第１部分６１と第２部分６２とモータハウジング部４０とは一体である。第１部分６１と第２部分６２とモータハウジング部４０とは、一体成形された成形体である。第１部分６１と第２部分６２とは、軸方向で底面部４２ａから下側において連続的に繋がり、中心軸Ｊ側から径方向外側に向かうにつれて周方向の反時計回り側に向かう方向に湾曲している。
これにより、風洞部５２を流れ静翼部６０で整流された空気が第１部分６１および第２部分６２を連続的、且つ、円滑に流れやすくなり、モータ部３０で生じた熱をさらに効率的に放熱することができる。

【0028】

第２部分６２における下流側の面および上流側の面は、いずれも上側に向かうにつれて上流側に向かう方向に傾斜している。図４に示すように、第１部分６１は、第１側面６１ａと、第２側面６１ｂと、を有する。第１側面６１ａは、第１部分６１における上流側に位置する。第１側面６１ａは、下側の先端から上側に向かうにつれて上流側に向かう方向に、軸方向に対して傾斜している。第２側面６１ｂは、第１部分６１における下流側に位置する。第２側面６１ｂは、軸方向に対して平行である。
これにより、第２部分６２における翼面を流れる空気が第１部分６１に流れ込みやすくなる。従って、モータ部３０で生じた熱をモータハウジング部４０の下側においてより放熱することができる。

【0029】

リブ部４３は、モータハウジング部４０の下側の面から下側に突出する。リブ部４３は、底面部４２ａから下側に突出する。リブ部４３は、周方向で隣り合う第１部分６１同士の間に位置する。モータハウジング部４０の下側の面から下側に突出するリブ部４３が設けられることで、モータハウジング部４０の下側の面における放熱面積が大きくなり、モータ部３０で生じた熱の放熱をより促進することができる。

【0030】

リブ部４３は、第３側面４３ａと、第４側面４３ｂと、を有する。第３側面４３ａは、リブ部４３における上流側に位置する。第３側面４３ａは、下側の先端から上側に向かうにつれて上流側に向かう方向に、軸方向に対して傾斜している。第４側面４３ｂは、リブ部４３における下流側に位置する。第４側面４３ｂは、軸方向に対して平行である。
これにより、静翼部６０における翼面を流れる空気がリブ部４３に流れ込みやすくなる。従って、モータ部３０で生じた熱をモータハウジング部４０の下側においてより放熱することができる。

【0031】

軸方向に下側から見たリブ部４３は、第１部分６１と同一形状である。
これにより、モータハウジング部４０の下側の面における放熱特性をより均一化できる。また、第１部分６１と第２部分６２とモータハウジング部４０の設計効率化、これらを一体成形する際に用いられる金型の設計効率化および製造コストの低減を実現することができる。

【0032】

本実施形態によれば、静翼部６０の一部が、モータハウジング部４０の下側の面に設けられていることで、軸流ファン１０を大型化させることなく、モータ部３０で生じた熱に対する冷却効率を向上させることが可能になる。

【0033】

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

【0034】

例えば、上記実施形態では、静翼部６０、モータハウジング部４０および枠部５０が、一体成形された成形体である構成を例示したが、この構成に限定されない。例えば、別途作製した静翼部６０をモータハウジング部４０および枠部５０の少なくともいずれか一方に固定する構成であってもよい。

【0035】

上記実施形態では、軸方向に下側から見たリブ部４３が、第１部分６１と同一形状である構成を例示したが、この構成に限定されず、リブ部４３が第１部分６１と異なる形状であってもよい。リブ部４３は、例えば、中心軸Ｊを中心として、複数の第１部分６１に繋がる円環状のリブであってもよい。この構成を採る場合、リブ部は一つまたは複数設ければよい。

【符号の説明】

【0036】

１０…軸流ファン、 ２０…インペラ、 ３０…モータ部、 ４０…モータハウジング部、 ４０Ａ…外周部、 ４３…リブ部、 ４３ａ…第３側面、 ４３ｂ…第４側面、 ５０…枠部、 ５１Ａ…内側面、 ５２…風洞部、 ６０…静翼部、 ６１ａ…第１側面、 ６１ｂ…第２側面、 ７０…ハウジング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】