特開 2023-179901 遠心ファン

(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】P2023179901

(43)【公開日】2023-12-20

(54)【発明の名称】遠心ファン

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/62 20060101AFI20231213BHJP

【ＦＩ】

F04D29/62 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022092815

(22)【出願日】2022-06-08

(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】100096884

【弁理士】

【氏名又は名称】末成 幹生

(72)【発明者】

【氏名】久冨 祐也

(72)【発明者】

【氏名】松井 隆之

【テーマコード（参考）】

3H130

【Ｆターム（参考）】

3H130AA13

3H130AB07

3H130AB13

3H130AB26

3H130AB42

3H130AC13

3H130BA13A

3H130BA13Z

3H130CA22

3H130DA02Z

3H130DD01Z

3H130EA02A

3H130EA02Z

3H130EB01A

3H130EB01Z

3H130ED02A

3H130ED02Z

(57)【要約】

【課題】磁気シールド板を軸受ホルダーに安定して固定することができる遠心ファンを提供する。
【解決手段】下ケーシング１０２の中央部は、ケーシング内部に向けて軸方向に突出するリング状の突出部１０２ａを有し、突出部１０２ａの孔部１０２ｃに軸受ホルダー２５０が固定され、軸受ホルダー２５０に、中央部に円形孔部２６１を有するシールド板１６０が固定されている。軸受ホルダー２５０の下ケーシング１０２側の端部には、径方向外側へ突出する第１環状凸部２５４および第２環状凸部２５５が軸方向に連設され、突出部１０２ａは、その孔部１０２ｃの内周縁部が第１、第２環状凸部２５４，２５５に挟持されることで固定され、シールド板２６０は、上ケーシング側の第１環状凸部２５４が円形孔部２６１に圧入されることで固定されるとともに、突出部１０２ａに密着している。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上ケーシングと下ケーシングとから構成されたケーシングと、
前記上ケーシングと前記下ケーシングとの間に介装された複数の支柱と、
前記ケーシング内に配設され、環状のシュラウドおよび主板と前記シュラウドおよび前記主板の間に介装された複数の羽根とを有するインペラと、
前記複数の支柱を除いた側面に形成された吹出口と、
を備え、
前記下ケーシングの中央部は、前記ケーシング内部に向けて軸方向に突出するリング状の突出部を有し、
前記突出部の孔部に軸受ホルダーが固定され、
前記軸受ホルダーに、中央部に円形孔部を有するシールド板が固定され、
前記軸受ホルダーの前記下ケーシング側の端部には、径方向外側へ突出する第１環状凸部および第２環状凸部が軸方向に連設され、
前記突出部は、その前記孔部の内周縁部が前記第１、第２環状凸部に挟持されることで固定され、
前記シールド板は、前記上ケーシング側の前記第１環状凸部が前記円形孔部に圧入されることで固定されるとともに、前記突出部に密着している遠心ファン。

【請求項2】

前記軸受ホルダーの前記第２環状凸部は、前記孔部の前記内周縁部にカシメ固定されている請求項１に記載の遠心ファン。

【請求項3】

前記第１環状凸部は、前記第２環状凸部よりも幅広で突出量が大きい請求項１に記載の遠心ファン。

【請求項4】

前記シールド板の径方向寸法は、前記インペラが取り付けられるロータヨークの径方向寸法と同等以上である請求項１に記載の遠心ファン。

【請求項5】

前記シールド板と前記ケーシング内に収容された回路基板は、軸方向に隙間をもって配置されている請求項１に記載の遠心ファン。

【請求項6】

前記突出部の突出方向反対側の下面に凹部が形成され、前記第２環状部は前記凹部内に収容されている請求項１に記載の遠心ファン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は遠心ファンに係り、特に、遠心ファンからの電磁ノイズの放出を抑制する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車の空調シートに用いられる遠心ファンは、常に電磁ノイズを外部に放出している。シートには自動車の乗員が座るが、乗員は、一般に自動車のキーレスエントリーシステムのキーを携帯し、近年ではスマートキーを携帯していることが多い。乗員がキーをシートに乗せたりすると、シートファンから放出される電磁ノイズがキーへ悪影響を及ぼす虞があった。

【0003】

従来、電磁ノイズの放出を抑制する電気機器としては、例えば、特許文献１に開示されたブラシレスモータが知られている。このブラシレスモータは、アウターロータ式のモータであり、ロータプレート１の下側にプリント回路基板１８を配置し、プリント回路基板１８の下側に磁気シールド板１９を配置して構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】実開昭６１－１９２６７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されたブラシレスモータでは、磁気シールド板１９はステータプレート８に絶縁板２０を介して固定されている。しかしながら、遠心ファンでは、下ケーシングに軸受ホルダーを固定する構成が一般的であり、磁気シールド板を軸受ホルダーに固定したい場合には、特許文献１の構成をそのまま遠心ファンに採用することはできない。

【0006】

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、磁気シールド板を軸受ホルダーに安定して固定することができる遠心ファンを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上ケーシングと下ケーシングとから構成されたケーシングと、前記上ケーシングと前記下ケーシングとの間に介装された複数の支柱と、前記ケーシング内に配設され、環状のシュラウドおよび主板と前記シュラウドおよび前記主板の間に介装された複数の羽根とを有するインペラと、前記複数の支柱を除いた側面に形成された吹出口と、を備え、前記下ケーシングの中央部は、前記ケーシング内部に向けて軸方向に突出するリング状の突出部を有し、前記突出部の孔部に軸受ホルダーが固定され、前記軸受ホルダーに、中央部に円形孔部を有するシールド板が固定され、前記軸受ホルダーの前記下ケーシング側の端部には、径方向外側へ突出する第１環状凸部および第２環状凸部が軸方向に連設され、前記突出部は、その前記孔部の内周縁部が前記第１、第２環状凸部に挟持されることで固定され、前記シールド板は、前記上ケーシング側の前記第１環状凸部が前記円形孔部に圧入されることで固定されるとともに、前記突出部に密着している遠心ファンである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、電磁ノイズの放出を軽減できることは勿論のこと、磁気シールド板を軸受ホルダーに安定して固定することができる遠心ファンが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態の遠心ファンの平面図である。

【図2】本発明の実施形態の遠心ファンの分解斜視図である。

【図3】図１のII－II線断面図である。

【図4】図３の矢印IＶで示す部分の拡大図である。

【図5】（Ａ）は本発明の実施形態における軸受ホルダーを示す斜視図であり、（Ｂ）はその側図である。

【図6】本発明の実施形態におけるシールド板を示す斜視図である。

【図7】本発明の実施例におけるループアンテナの配置角度とループアンテナを貫く磁束密度との関係を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

１．遠心ファンの構成
図１は、本発明の実施形態の遠心ファン１００の平面図であり、図２は、本発明の実施形態の遠心ファンの分解斜視図である。遠心ファン１００は、樹脂製の上ケーシング１０１と金属製（例えば鉄製）の下ケーシング１０２から構成されるケーシング１０３を備えている。ケーシング１０３は、図１に示すように、平面視で略正方状をなしているが、これに限定されず、円形であってもよい。なお、以下の説明においては、シャフト１１２に添う方向を「軸方向」、軸方向に直交する方向を「径方向」と称する。また、「上」および「下」の語は図２における上下方向を示すものとする。

【0011】

上ケーシング１０１と下ケーシング１０２の結合は、上ケーシング１０１と下ケーシング１０２の四隅において間に介装した支柱１０９，１１０によって行われている。支柱１０９，１１０の上端面には、上方へ突出する雄ねじとして形成されたボス部１０９ａ，１１０ａが設けられている。そして、ボス部１０９ａ，１１０ａを上ケーシング１０１に形成されたねじ孔にねじ込むことにより、支柱１０９，１１０は上ケーシング１０１に結合されている。

【0012】

支柱１０９，１１０の下端面にも下方へ突出するボス部（図示略）が形成されている。一方、下ケーシング１０２の四隅には、ボス部が挿通される貫通孔１０９ｂ，１１０ｂが形成されている。そして、貫通孔１０９ｂ，１１０ｂから突出したボス部の先端を熱変形（熱カシメ、赤外線カシメ、等）させて潰れた先端部を形成することで、支柱１０９，１１０を介した上ケーシング１０１と下ケーシング１０２の結合が行われている。

【0013】

なお、上ケーシング１０１と支柱１０９，１１０が一体となった部材を、樹脂を原料とした射出成型法で形成することもできる。また、支柱１０９，１１０を中空の筒で形成し、支柱１０９，１１０にボルトを挿通させてナットで締結する構造も採用可能である。

【0014】

ケーシング１０３の内側には、インペラ２００が回転自在な状態で収納されている。インペラ２００は、樹脂製であり、環状の主板２１０、環状のシュラウド２２０、および主板２１０とシュラウド２２０の間の複数の羽根２３０を備えている。羽根２３０は、全て同じ形状の後向き羽根で周方向に均等に配置されている。

【0015】

上ケーシング１０１の中心には、円形の開口からなる吸込口１０８が設けられている。インペラ２００が回転することで、吸込口１０８から空気が吸い込まれ、吸い込まれた空気は、シュラウド２２０に形成された円形の開口からインペラ２００の羽根２３０の間を通過してインペラ２００から径方向外側の方向に吹き出され、上ケーシング１０１と下ケーシング１０２の間に介装された支柱１０９，１１０を除いた全周に亘って形成された吹出口１１１からケーシング１０３の外方に向けて噴出する。

【0016】

図３に示すように、インペラ２００の主板２１０には、軸方向下側に延在する環状筒部２１１が形成され、環状筒部２１１の内周面には、皿状のロータヨーク２１５が接着等の手段により固定されている。ロータヨーク２１５は、軟磁性の鉄材からなり、環状筒部２１１に固定された円筒部２１５ａと、円筒部２１５ａの下端縁から径方向外側に突出するフランジ部２１５ｂと、円筒部２１５ａの上端縁から軸方向上側および径方向内側へ向け延在する傾斜部２１５ｃとからなっている。

【0017】

円筒部２１５ａの内周面には、環状のロータマグネット２２４が接着剤により固着されている。ロータマグネット２２４は、周方向に沿ってＮＳＮＳ・・と交互に磁極の極性が反転する状態で着磁されている。また、傾斜部２１５ｃの内周縁部は、シャフト１１２に圧入や接着等の手段により固定されたブッシュ２１６に固定されている。

【0018】

ブッシュ２１６は金属製（例えば真鍮）で略円板状をなし、その上端部外周に環状溝２１６ａを有している。環状溝２１６ａの上側の環状凸部２１６ｂを軸方向上側に突出させた状態にしておき、環状凸部２１６ｂを傾斜部２１５ｃの内周縁部に挿通させた後に環状凸部２１６ｂを径方向外側に塑性変形させてカシメ固定されている。

【0019】

図４に示すように、下ケーシング１０２の中央部には、ケーシング１０３の内部に向けて軸方向に突出するリング状の突出部１０２ａが形成され、突出部１０２ａの裏面側に凹部１０２ｂが形成されている。そして、突出部１０２ａの円形の孔部１０２ｃには軸受ホルダー２５０が固定されている。

【0020】

軸受ホルダー２５０は金属製（例えば真鍮製）の略円筒状のもので、軸方向下側の大径部２５１と、大径部２５１よりも軸方向上側に位置し、かつ、小径な小径部２５２とからなっている。大径部２５１と小径部２５２との境界には段部２５３が形成されている。

【0021】

軸受ホルダー２５０の下端部には、径方向外側へ突出する第１環状凸部２５４が形成され、第１環状凸部２５４の下側には、第１環状凸部２５４よりも小径で幅狭な第２環状凸部２５５が形成されている。第１環状凸部２５４と第２環状凸部２５５との間には、環状凹部２５６が形成されている。軸受ホルダー２５０には貫通孔２５７が形成され、貫通孔２５７の内周面には、径方向内側に突出する環状凸部２５８が形成されている。

【0022】

環状凹部２５６には、突出部１０２ａの孔部１０２ｃが固定されている。第２環状凸部２５５を径方向外側ではなく下方へ突出させた状態にしておき、第２環状凸部２５５を突出部１０２ａの孔部１０２ｃに挿通させた後に第２環状凸部２５５を径方向外側へ塑性変形させることでカシメ固定されている。塑性変形された第２環状凸部２５５は、下ケーシング１０２の凹部１０２ｂに収容され、下ケーシング１０２の下面から突出していない。

【0023】

第１環状凸部２５４には、シールド板２６０が圧入により固定されている。シールド板２６０は、軟磁性材料（例えば鉄製）からなるリング状のもので、中央部に円形孔部２６１を有している。シールド板２６０の径方向寸法は、ロータヨーク２１５の径方向寸法とほぼ同一である。そして、円形孔部２６１に第１環状凸部２５４を圧入することでシールド板２６０は軸受ホルダー２５０に固定され、その状態で、シールド板２６０は下ケーシング１０２の突出部１０２ａに密着している。

【0024】

軸受ホルダー２５０の貫通孔２５７には、一対の玉軸受２７１，２７２が接着剤により固定されている。上側の玉軸受２７１と環状凸部２５８との間には、コイルばね（図示略）が介装され、玉軸受２７１に予圧が付与されている。下側の玉軸受２７２の端面は環状凸部２５８に当接した状態で固定されている。玉軸受２７１，２７２には、シャフト１１２が回転可能な状態で接着剤により固定されている。

【0025】

インペラ２００は、モータ２８０により駆動され回転する。モータ２８０は、アウターロータ型のブラシレスＤＣモータである。モータ２８０のステータは、軸受ホルダー２５０の外周に固定されている。モータ２８０のステータは、ステータコア２８１、インシュレータ２８２およびステータコイル２８３により構成されている。

【0026】

ステータコア２８１は、電磁鋼板等の軟磁性材料の薄板を複数積層した構造を有しており、環状のコアバック部から径方向外側に突出する複数の極歯を有している。ステータコア２８１には、樹脂製のインシュレータ２８２が装着され、複数の極歯にはインシュレータ２８２を介して、ステータコイル２８３が巻かれている。

【0027】

軸受ホルダー２５０の外周面にステータコア２８１のコアバック部の開口部が嵌着し、コアバック部の下端面が段部２５３に載置されることでステータコア２８１の軸方向の位置決めが行われている。

【0028】

ステータコア２８１の極歯の外周面に対向した位置には、当該極歯の外周面に対して隙間を有した状態でロータマグネット２２４が位置している（図３参照）。ステータコイル２８３に加える電流の極性を図示しない駆動回路により周期的に切り替えることで、ロータマグネット２２４がシャフト１１２を軸として回転する駆動力が発生し、インペラ２００が回転する。

【0029】

インシュレータ２８２には、回路基板２８４が固定されている。インシュレータ２８２には、軸方向下側へ突出するボス部（図示略）が形成され、ボス部を回路基板２８４に形成した貫通孔に挿通させ、貫通孔から突出したボス部の先端を熱変形（熱カシメ、赤外線カシメ、等）させて潰れた先端部を形成することで、インシュレータ２８２に回路基板２８４を取り付けている。回路基板２８４は、シールド板２６０に対して軸方向に隙間を空けて配置されている。回路基板２８４には、モータ２８０の駆動に必要な電子回路及び電子部品が搭載されている。

【0030】

２．効果
上記構成の遠心ファン１００にあっては、ロータマグネット２２４およびステータコイル２８３の下側に軟磁性材料からなるシールド板２６０を配置しているから、それらロータマグネット２２４およびステータコイル２８３から放出される磁束はシールド板２６０に吸い寄せられる。このため、上方向へ放出される磁束が低減され、遠心ファン１００を空調シートに適用した場合には、キーレスエントリーシステムのキーやスマートキーに対する悪影響を軽減することができる。

【0031】

図７は本発明の効果を確認した実施例の結果を示すグラフである。上記構成の遠心ファン１００を回転させ、上ケーシング１０１の上方で任意の径方向に固定したループアンテナを周方向に移動させ、ループアンテナの配置角度に対する検出される磁束密度をシミュレーションによって得た。また、比較のためにシールド板２６０を装着していない従来の遠心ファンを用いて同様のシミュレーションを行った。

【0032】

図７に示すように、本発明例では、シールド板２６０を有しない従来例と比較して吸込口１０８のどの位置でも磁束密度が低減され、その低減率は１５％であった。本発明が自動車の空調シートに適用される場合には、吸込口１０８が乗員側に向けられることから、キーレスエントリーのキーやスマートキーへ及ぼす悪影響が軽減されることが確認された。

【0033】

また、上記構成の遠心ファン１００においては、シールド板２６０は、第１環状凸部２５４がシールド板２６０の円形孔部２６１に圧入されることで固定されるとともに、突出部１０２ａに密着しているから、シールド板２６０を固定するための構造を新たに作製する必要がないとともにシールド板２６０の固定が安定する。

【0034】

また、軸方向上側に突出させた下ケーシング１０２の突出部１０２ａを軸受ホルダー２５０の第１、第２環状凸部２５４，２５５で挟持する構成であるから、突出部１０２ａの孔部１０２ｃの内周縁部が第１、第２環状凸部２５４，２５５によってくさび状に挟持され、軸受ホルダー２５０が下ケーシング１０２に強固に固定される。また、第２環状凸部２５５が下ケーシング１０２の下面から突出しないようにすることができるので、遠心ファン１００を薄型化することができる。

【0035】

さらに、軸受ホルダー２５０の第１環状凸部２５４がシールド板２６０の円形孔部２６１によって締め付けられているから、シールド板２６０が径方向内側に弾性変形することで玉軸受２７１，２７２のがたつきを抑えることができる。

【0036】

特に、上記実施形態では、軸受ホルダー２５０の第２環状凸部２５５は孔部１０２ｃの内周縁部にカシメ固定されているから、軸受ホルダー２５０が下ケーシング１０２により強固に固定される。

【0037】

また、第１環状凸部２５４は、第２環状凸部２５５よりも幅広で突出量が大きいから、シールド板２６０を強固に固定することができる一方で、幅狭で突出量が小さい第２環状凸部２５５は塑性変形させてカシメ固定し易い。

【0038】

シールド板２６０の径方向寸法は、インペラ２００が取り付けられるロータヨーク２１５の径方向寸法とほぼ同一であるから、ロータヨーク２１５から放出される磁束を漏れなく吸収することができる。また、シールド板２６０と回路基板２８４は、軸方向に隙間をもって配置されているから、回路基板２８４に実装された電子部品とシールド板２６０の干渉を防止することができる。

【0039】

３．変更例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のように種々の変更が可能である。
ｉ）下ケーシング１０２を金属（鉄）で構成しているが、樹脂製であってもよい。また、上ケーシング１０１は金属（鉄）製であってもよい。

【0040】

ii）ブッシュ２１６および軸受ホルダー２５０は樹脂製であってもよい。
iii）シールド板２６０を軟磁性材料の鉄で構成しているが、磁性材料からなる樹脂やセラミックスを用いることもできる。

【0041】

iv）符号１０９ａ、１１０ａで示された部分をねじ孔とし、ねじ孔１０９ａ、１１０ａに、貫通孔１０９ｂ，１１０ｂとスリーブに挿通させたボルトをねじ込んで上下ケーシング１０１，１０２を結合してもよい。
ｖ）シールド板２６０の径方向寸法を、インペラ２００が取り付けられるロータヨーク２１５の径方向寸法よりも大きくすることができる。
vi）支柱１０９，１１０は１種であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0042】

本発明は、自動車の空調シートの遠心ファンとして好適に利用可能であるが、家電機器、ＯＡ機器など電磁ノイズの抑制が要望される機器にも利用可能である。

【符号の説明】

【0043】

１００…遠心ファン、１０１…上ケーシング、１０２…下ケーシング、１０２ａ…突出部、１０２ｂ…凹部、１０２ｃ…孔部、１０３…ケーシング、１０８…吸込口、１０９，１１０…支柱、１０９ａ，１１０ａ…ボス部、１０９ｂ，１１０ｂ…貫通孔、１１１…吹出口、１１２…シャフト、２００…インペラ、２１０…主板、２１１…環状筒部、２１５…ロータヨーク、２１５ａ…円筒部、２１５ｂ…フランジ部、２１５ｃ…傾斜部、２１６…ブッシュ、２１６ａ…環状溝、２１６ｂ…環状凸部、２２０…シュラウド、２２４…ロータマグネット、２３０…羽根、２５０…軸受ホルダー、２５１…大径部、２５２…小径部、２５３…段部、２５４…第１環状凸部、２５５…第２環状凸部、２５６…環状凹部、２５７…貫通孔、２５８…環状凸部、２６０…シールド板、２６１…円形孔部、２７１，２７２…玉軸受、２８０…モータ、２８１…ステータコア、２８２…インシュレータ、２８３…ステータコイル、２８４…回路基板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】