特開 2023-166770 ファン装置およびモータ

(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】P2023166770

(43)【公開日】2023-11-22

(54)【発明の名称】ファン装置およびモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 9/06 20060101AFI20231115BHJP

【ＦＩ】

H02K9/06 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022077533

(22)【出願日】2022-05-10

(71)【出願人】

【識別番号】513296958

【氏名又は名称】東芝産業機器システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000567

【氏名又は名称】弁理士法人サトー

(72)【発明者】

【氏名】辻永 成樹

【テーマコード（参考）】

5H609

【Ｆターム（参考）】

5H609BB02

5H609BB19

5H609PP01

5H609PP05

5H609QQ02

5H609QQ12

5H609RR09

(57)【要約】

【課題】構造が簡単で軽量であり、回転数に応じた空気の流量の確保と騒音の低減とを両立するファン装置、およびこれを用いるモータを提供する。
【解決手段】一実施形態によるファン装置１０は、ファン本体４１、溝部４２、ファンブレード４３およびばね部材４４を備える。ファン本体４１は、回転子と一体に一方向へ回転する。溝部４２は、ファン本体４１に設けられ、径方向の中心から外側へ伸びている。ファンブレード４３は、溝部４２において径方向へ移動可能に設けられている。ばね部材４４は、ファンブレード４３に、押付力として径方向の外側へ押し付ける力を加える。ファンブレード４３は、ファン本体４１の回転数の増加にともなう空気の流れによって径方向内側へ加わる力である移動力が、ばね部材４４の押付力よりも大きくなると、溝部４２に沿って径方向内側へ移動する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転子と一体に一方向へ回転するファン本体と、
前記ファン本体に設けられ、径方向の中心から外側へ伸びている溝部と、
前記溝部において径方向へ移動可能に設けられているファンブレードと、
前記ファンブレードに、押付力として径方向の外側へ押し付ける力を加えるばね部材と、を備え、
前記ファンブレードは、前記ファン本体の回転数の増加にともなう空気の流れによって径方向内側へ加わる力である移動力が、前記ばね部材の前記押付力よりも大きくなると、前記溝部に沿って径方向内側へ移動する、
ファン装置。

【請求項2】

請求項１記載のファン装置を備えるモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本実施形態は、フォン装置およびモータに関する。

【背景技術】

【0002】

全閉型の外扇モータは、冷却のための空気の流れを形成するファンを備えている。このファンは、回転数によって空気の流量および発生する音が増減する。モータの回転数が比較的小さいとき、ファンは空気の流量を十分に確保することが求められる。一方、モータの回転数が比較的大きくなると、空気の流量は十分に確保されるのに対し、ファンから発生する音は増大する。そのため、モータの回転数が大きくなると、音の発生を低減することが求められる。このように、モータのファンは、回転数に応じて相反する性能が求められる。

【0003】

そこで、例えば特許文献１に開示されているファンの場合、回転数によってファンブレードの角度を変更することを開示している。すなわち、特許文献１の場合、ファンの回転数によってファンブレードの角度を変更し、回転数が小さいときは風量の増大を図りつつ、回転数が大きいときは発生する音の低減を図っている。

【0004】

しかしながら、特許文献１の場合、ファンブレードは、形成する空気の流れに対して角度が変更される。そのため、ファンブレードの角度を変更するための機構が複雑化するとともに、ファンの自重の増大を招くという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平７－１９４０５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

そこで、本実施形態では、構造が簡単で軽量であり、回転数に応じた空気の流量の確保と騒音の低減とを両立するファン装置、およびこれを用いる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】

一実施形態によるファン装置は、ファン本体、溝部、ファンブレードおよびばね部材を備える。ファン本体は、回転子と一体に一方向へ回転する。溝部は、前記ファン本体に設けられ、径方向の中心から外側へ伸びている。ファンブレードは、前記溝部において径方向へ移動可能に設けられている。ばね部材は、前記ファンブレードに、押付力として径方向の外側へ押し付ける力を加える。前記ファンブレードは、前記ファン本体の回転数の増加にともなう空気の流れによって径方向内側へ加わる力である移動力が、前記ばね部材の前記押付力よりも大きくなると、前記溝部に沿って径方向内側へ移動する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】一実施形態によるファン装置を図２の矢印Ｉ方向から見た概略図

【図2】一実施形態によるファン装置を備えるモータを示す部分断面図

【図3】一実施形態によるファン装置を図２の矢印Ｉ方向から見た概略図

【図4】一実施形態によるファン装置のファン本体において、溝部に沿った図１の断面を示す概略図

【図5】一実施形態によるファン装置のファン本体において、溝部に沿った図３の断面を示す概略図

【図6】図１のＶＩ－ＶＩ線における断面を示す概略図

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、ファン装置の一実施形態について図面に基づいて詳細に説明する。
図２に示すように、ファン装置１０は、モータ１１に設けられている。モータ１１は、ファン装置１０に加え、フレーム１２、固定子１３および回転子１４を備えている。固定子１３は、フレーム１２の内部に設けられている。固定子１３は、固定子鉄心１５および固定子巻線１６を有している。固定子巻線１６は、固定子鉄心１５に巻かれている。回転子１４は、回転子鉄心１７、回転子巻線１８および軸部材１９を有している。回転子巻線１８は、かご形に形成され、回転子鉄心１７に巻かれている。軸部材１９は、回転子鉄心１７と一体に設けられている。回転子１４は、軸部材１９の中心軸２１を中心に回転する。

【0010】

モータ１１は、軸方向の両端部にブラケット２２およびブラケット２３を有している。ブラケット２２は、ボルト２４およびナット２５でフレーム１２に固定されている。また、ブラケット２３は、ボルト２６およびナット２７でフレーム１２に固定されている。軸部材１９は、軸方向の一方の端部がベアリング２８を挟んでブラケット２２に支持され、他方の端部がベアリング２９を挟んでブラケット２３に支持されている。軸部材１９は、一方の端部３１がブラケット２２から外側へ突出し、他方の端部３２がブラケット２３から外側へ突出している。軸部材１９の端部３２は、回転にともなう動力が取り出される出力部である。この端部３２は、図示しない回転負荷に連結される。また、軸部材１９は、端部３１側にファン装置１０が取り付けられている。

【0011】

ファン装置１０は、軸部材１９の端部３１側に取り付けられている。モータ１１は、ファン装置１０側の端部にファンカバー３３を備えている。ファンカバー３３は、ファン装置１０の全体を覆っている。ファンカバー３３は、軸方向においてブラケット２２と対向する面に図示しない通気孔を有している。通気孔は、ファンカバー３３の内側と外側とを接続している。これにより、ファン装置１０が駆動されると、ファンカバー３３の内部へ通気孔を通して空気が流入する。流入した空気は、モータ１１のフレーム１２およびブラケット２２を通してモータ１１の全体を冷却する。このように、一実施形態によるモータ１１は、全閉外扇形である。

【0012】

一実施形態によるファン装置１０は、図１および図３～図６に示すようにファン本体４１、溝部４２、ファンブレード４３およびばね部材４４を備えている。ファン本体４１は、軸部材１９の端部３１側に取り付けられており、回転子１４である軸部材１９と一体に回転する。本実施形態のモータ１１は、回転子１４が一方向へ回転する。そのため、ファン本体４１も、回転子１４とともに一方向へ回転する。

【0013】

溝部４２は、ファン本体４１に設けられている。溝部４２は、径方向へ伸びている。具体的には、溝部４２は、ファン本体４１の中心側から外側へ、内周側に設定した仮想的な円の接線方向へ設けられている。これにより、溝部４２は、ファン本体４１の周方向へ傾斜しつつ、ファン本体４１の内周側から外周側へ設けられている。溝部４２は、ファン本体４１の周方向へ複数設けられている。本実施形態の場合、ファン装置１０は、ファン本体４１の周方向へ等間隔に６本の溝部４２を有している。溝部４２は、２本以上であれば任意の本数設けることができる。

【0014】

ファンブレード４３は、この溝部４２を径方向へ移動可能に設けられている。具体的には、ファンブレード４３は、図４および図５に示すようにブレード本体４５および筒部４６を有している。ブレード本体４５と筒部４６とは、一体に接続されている。筒部４６は、ブレード本体４５の根元側、つまりブレード本体４５のファン本体４１側においてブレード本体４５と接続している。筒部４６は、溝部４２に挿入されている。ブレード本体４５は、溝部４２からファン本体４１の外側へ突出している。ファン本体４１は、溝部４２に沿って軸状に伸びるガイド軸部４７を有している。ガイド軸部４７は、ファン本体４１と一体に設けられている。ガイド軸部４７は、ファン本体４１の径方向において溝部４２の内周側の端部である内周壁４８から溝部４２に沿って突出している。このガイド軸部４７は、筒状の筒部４６の内側に挿入されている。これにより、筒部４６は、ガイド軸部４７に案内されて溝部４２の内側を移動する。すなわち、筒部４６は、内側がガイド軸部４７に案内されるとともに、外側が溝部４２を形成するファン本体４１の内壁によって案内される。これらの結果、ファンブレード４３は、筒部４６が溝部４２に案内されつつ移動することにより、溝部４２に沿って径方向へ移動することができる。

【0015】

ばね部材４４は、ファン本体４１とファンブレード４３との間に設けられている。具体的には、ばね部材４４は、一方の端部がファン本体４１の内周壁４８に接し、他方の端部がファンブレード４３の筒部４６に接している。ばね部材４４は、伸びる方向の力を有している。そのため、ばね部材４４は、ファンブレード４３をファン本体４１の径方向において外側へ押し付ける。すなわち、ばね部材４４は、ファンブレード４３に対して径方向の外側へ向かう押付力を加える。これにより、ファンブレード４３は、内周壁４８から遠ざかる方向つまりファン本体４１の径方向の外側へ力を受ける。

【0016】

モータ１１が停止しているとき、ファン装置１０も停止し、ファン装置１０は空気の流れを形成しない。そのため、ファンブレード４３は、空気から力を受けない。これにより、ファンブレード４３は、ばね部材４４からの力だけを受けることとなり、図１および図４に示すように溝部４２において径方向の外側へ押し込まれている。つまり、ファンブレード４３
は、モータ１１が停止しているとき、ファン本体４１の径方向において最も外側に位置している。その結果、ファン装置１０の外径は、最大となる。

【0017】

ファン装置１０がモータ１１の軸部材１９とともに回転すると、ファン装置１０はモータ１１を冷却するための空気の流れを形成する。そのため、ファンブレード４３は、形成する空気の流れによって反力を受ける。この反力によってファンブレード４３に加わる移動力は、ファンブレード４３に対してファン本体４１の周方向において内側へ向けて加わる。モータ１１の回転数が上昇するにつれて、空気からファンブレード４３に加わる移動力は増大する。そして、ファンブレード４３に加わる移動力がばね部材４４の押付力よりも大きくなると、図３および図５に示すようにファンブレード４３は溝部４２に沿ってファン本体４１の径方向において内側へ移動する。つまり、ファンブレード４３は、モータ１１の回転数が上昇すると、ファン本体４１の径方向において内側へ向けて移動する。その結果、ファン装置１０の外径は、モータ１１の回転数の上昇に応じて徐々に縮小する。

【0018】

このように、ファン装置１０は、モータ１１が停止しているとき、およびモータ１１の回転数が小さいとき、ファンブレード４３がファン本体４１の径方向において外側に位置している。そのため、ファン装置１０の外径は、モータ１１が停止しているとき、およびモータ１１の回転数が小さいとき、大きくなる。一方、モータ１１の回転数が上昇すると、ファンブレード４３はばね部材４４の押付力に抗してファン本体４１の径方向において内側へ移動する。そのため、ファン装置１０の外径は、モータ１１の回転数の上昇に応じて縮小する。

【0019】

モータ１１の回転数と、ファンブレード４３の移動量つまりファン装置１０の外径との関係は、複数の要素によって決定される。すなわち、ファンブレード４３の移動量つまりファン装置１０の外径は、例えばファンブレード４３の面積、ファンブレード４３の傾斜角度θ、モータ１１の回転数、ばね部材４４のばね定数、およびファンブレード４３の移動量などによって決定される。そして、モータ１１の回転数とファンブレード４３の移動との関係は、例えばばね部材４４のばね定数を変更することにより任意に調整することができる。例えば、ばね部材４４のばね定数を調整することにより、モータ１１の回転数に比例してファン装置１０の外径が変化する構成としたり、モータ１１の回転数が特定の回転数に達した後にファン装置１０の外径が変化する構成としたりすることができる。また、ファン本体４１とファンブレード４３との間にばね定数の異なるばね部材４４を複数設けることにより、ファンブレード４３がモータ１１の回転数に応じて段階的に移動する構成としてもよい。傾斜角度θは、図６に示すようにファン本体４１の外周壁が中心軸２１に対して形成する角度である。

【0020】

以上説明した一実施形態のファン装置１０を備えるモータ１１は、ファン装置１０の外径がモータ１１の回転数に応じて変化する。すなわち、モータ１１の回転数が低いとき、ファン装置１０の外径は大きくなる。そのため、モータ１１の回転数が小さいときでも、ファン装置１０はモータ１１の冷却に十分な空気の流量を確保する。一方、モータ１１の回転数が上昇するにしたがって、ファン装置１０の外径は縮小する。そのため、モータ１１の回転数の上昇にともなって空気の流量の確保が容易になると、ファン装置１０の外径が縮小し、ファン装置１０が発する音は低減される。したがって、回転数に応じた空気の流量の確保と騒音の低減とを両立することができる。

【0021】

また、一実施形態では、ファン装置１０は、ファン本体４１とファンブレード４３との間に設けられたばね部材４４の押付力によって外径が変更される。すなわち、ファン装置１０は、空気の流れの形成によってファンブレード４３に生じる反力を利用して、外径が変化する。したがって、ファン装置１０の構造を簡略化することができ、軽量化を図ることができる。

【0022】

以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
例えば、上述の一実施形態では、ファンブレード４３をブレード本体４５と筒部４６とで構成している。この筒部４６に代えて、例えば棒状の柱部としてもよい。この場合、ブレード本体４５のガイド軸部４７は不要であり、ファンブレード４３は溝部４２を形成するファン本体４１の案内によって溝部４２を移動する。

【符号の説明】

【0023】

図面中、１０はファン装置、１１はモータ、１４は回転子、４１はファン本体、４２は溝部、４３はファンブレード、４４はばね部材を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】