特開 2024-24985 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】P2024024985

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】ファン装置およびモータ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/28 20060101AFI20240216BHJP

   H02K 9/06 20060101ALI20240216BHJP

   F04D 29/30 20060101ALI20240216BHJP

   F04D 29/58 20060101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

F04D29/28 M

H02K9/06 G

F04D29/30 D

F04D29/58 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022128022

(22)【出願日】2022-08-10

(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）】

3H130

5H609

【Ｆターム（参考）】

3H130AA13

3H130AB26

3H130AB44

3H130AC01

3H130BA13C

3H130BA33C

3H130BA97C

3H130BA97Z

3H130CB12

3H130DA02Z

3H130DB08Z

3H130DB13Z

3H130DD01Z

3H130DJ01Z

3H130EA02C

3H130EA02Z

3H130EC08Z

5H609BB19

5H609PP01

5H609PP05

5H609QQ02

5H609QQ11

5H609RR04

5H609RR09

5H609RR67

5H609RR71

(57)【要約】

【課題】構造が簡単で軽量であり、回転方向にかかわらず、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】一実施形態のファン装置１０は、ファン本体４１、基部４２、支持部４３および翼部４４を備える。ファン本体４１は、回転子と一体に回転する。基部４２は、ファン本体４１から、径方向外側へ伸びる。支持部４３は、基部４２の径方向外側の端部に設けられている。翼部４４は、支持部４３を中心に、回転子の中心軸２１に沿った前後方向へ旋回可能であり、回転子の回転にともなって加わる遠心力によって外径が変化する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転子と一体に回転するファン本体と、
前記ファン本体から、径方向外側へ伸びる基部と、
前記基部の径方向外側の端部に設けられている支持部と、
前記支持部を中心に、前記回転子の中心軸に沿った前後方向へ旋回可能であり、前記回転子の回転にともなって加わる遠心力によって外径が変化する翼部と、
を備えるファン装置。

【請求項2】

前記翼部に接続し、前記回転子の回転によって発生する遠心力を受ける受力部と、
前記受力部に、前記中心軸側へ引きつける力を加える弾性部材と、をさらに備え、
前記翼部は、
前記受力部に加わる遠心力が前記弾性部材から加わる力よりも小さいとき、前記弾性部材から加わる力によって前記受力部が前記中心軸側へ移動することで前記支持部を中心に旋回して径方向外側へ展張するとともに、
前記回転子の回転数の増加によって前記受力部に加わる遠心力が前記弾性部材から加わる力よりも大きくなると、前記弾性部材から加わる力に抗して前記受力部が前記中心軸から遠ざかる方向へ移動することで前記支持部を中心に旋回して径方向内側へ折り畳まれる、
請求項１記載のファン装置。

【請求項3】

前記翼部と前記受力部とは一体に形成されている、請求項２記載のファン装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか一項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、ファ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、回転方向にかかわらず、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】

上記の課題を解決するために一実施形態のファン装置は、ファン本体、基部、支持部および翼部を備える。ファン本体は、回転子と一体に回転する。基部は、ファン本体から、径方向外側へ伸びる。支持部は、基部の径方向外側の端部に設けられている。翼部は、支持部を中心に、回転子の中心軸に沿った前後方向へ旋回可能であり、回転子の回転にともなって加わる遠心力によって外径が変化する。

【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備えるモータの要部を拡大した模式図

【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模式的な断面図

【図3】図２の矢印III方向から見た模式図

【図4】一実施形態によるファン装置を備えるモータの要部を拡大した模式図

【図5】一実施形態によるファン装置を備えるモータの他の実施形態において要部を拡大した模式図

【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、ボルド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側に設けられている。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の通気孔を通して空気が出入りする。ファンカバー３３を通して出入りする空気は、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、全閉外扇型である。

【0012】

一実施形態によるファン装置１０は、図１に示すようにファン本体４１、基部４２、支持部４３、翼部４４、受力部４５および弾性部材４６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。本実施形態の場合、モータ１１は、中心軸２１を中心に、回転子１４が正方向および逆方向の双方へ回転する。そのため、ファン本体４１も、回転子１４とともに正方向および逆方向の双方へ回転する。

【0013】

基部４２は、ファン本体４１から径方向外側に伸びている。具体的には、基部４２は、図３に示すようにファン本体４１の周方向へ放射状に複数設けられている。基部４２は、ファン本体４１と一体に形成してもよく、ファン本体４１と別体に形成してファン本体４１に取り付ける構成としてもよい。基部４２は、ファン本体４１の周方向へ２つ以上の任意の数が設けられている。
なお、図３は、説明の簡略化のため、ファン本体４１、基部４２および翼部４４を除く一部の要素を省略して示している。

【0014】

図１に示すように支持部４３は、ファン本体４１の径方向において基部４２の外側の端部に設けられている。翼部４４は、この支持部４３に支持されている。具体的には、翼部４４は、支持部４３を中心に回転子１４の中心軸２１に沿った図１に示す前後方向へ旋回可能である。すなわち、翼部４４は、支持部４３を支点として、モータ１１の前方側へ旋回可能であるとともに、モータ１１の後方側にも旋回可能である。

【0015】

受力部４５は、回転子１４の回転によって発生する遠心力を受ける。回転子１４の回転によって発生する遠心力は、回転子１４の回転数が増加するほど大きくなる。受力部４５は、遠心力を受けると、回転子１４の中心軸２１から遠ざかる方向へ移動する。受力部４５は、接続部材４７を通して翼部４４と接続している。これにより、遠心力によって受力部４５が回転子１４の径方向へ移動すると、この移動は接続部材４７を通して翼部４４に伝達される。弾性部材４６は、ファン本体４１と受力部４５との間に設けられている。弾性部材４６は、受力部４５に接続しており、受力部４５に対して中心軸２１側へ引きつける力を加える。弾性部材４６は、例えばコイルばねなどのばね部材、あるいはゴムなど、受力部４５に中心軸２１側へ向けた力を加えることができるものであれば、任意に用いることができる。

【0016】

上記のように、翼部４４は、接続部材４７を通して受力部４５に接続している。受力部４５は、弾性部材４６によって中心軸２１側に引きつけられている。そのため、受力部４５に遠心力が加わっていないとき、受力部４５は弾性部材４６の引きつけ力によって中心軸２１側に引きつけられている。これにより、受力部４５と接続する翼部４４は、支持部４３を支点として図１に示す前方側へ旋回する。その結果、翼部４４は、図１に示すように径方向外側へ展張し、ファン装置１０の外径は拡大した外径Ｄ１となる。すなわち、翼部４４は、モータ１１の回転子１４が回転せず、遠心力が発生していないとき、弾性部材４６から加わる力によって支持部４３を支点に展張し、外径Ｄ１が最大となる。

【0017】

これに対し、回転子１４とともにファン本体４１が回転すると、受力部４５には遠心力が加わる。回転にともなう遠心力は、受力部４５に対し弾性部材４６に抗して径方向外側へ向けた力として加わる。受力部４５は、回転によって加わる遠心力が弾性部材４６から加わる引きつけ力よりも大きくなると、弾性部材４６から加わる力に抗して径方向外側つまり中心軸２１から遠ざかる方向へ移動する。受力部４５が径方向外側へ移動すると、受力部４５に接続する翼部４４は、支持部４３を支点として図１の後方側へ旋回する。その結果、翼部４４は、図４に示すように径方向内側へ折り畳まれ、ファン装置１０の外径は縮小した外径Ｄ２となる。すなわち、翼部４４は、モータ１１の回転数が増加し、受力部４５に加わる遠心力が大きくなると、弾性部材４６の引きつけ力に抗して支持部４３を支点に折り畳まれ、縮小した外径Ｄ２となる。

【0018】

モータ１１の回転数と、翼部４４の旋回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、翼部４４の旋回量つまりファン装置１０の外径は、受力部４５の質量、中心軸２１と中心とする受力部４５の回転半径、ファン装置１０の回転時における角速度および弾性部材４６のばね定数などによって決定される。そして、モータ１１の回転数と翼部４４の外径との関係は、例えば受力部４５の質量、受力部４５の位置、あるいは弾性部材４６のばね定数など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、弾性部材４６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翼部４４が旋回してファン装置１０の外径が変化する構成としたりすることができる。

【0019】

以上説明した一実施形態によるファン装置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の回転方向にかかわらず、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。

【0020】

また、一実施形態では、ファン装置１０は、弾性部材４６から加わる力と回転子１４の回転によって加わる遠心力との均衡によって外径が変更される。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。

【0021】

（その他の実施形態）
上述の一実施形態では、翼部４４と受力部４５とを別体の構成とする例について説明した。しかし、翼部４４と受力部４５とは、例えば図５に示すように一体に構成してもよい。翼部４４と受力部４５とを一体に構成することにより、部品点数が低減され、さらなる構造の簡略化を図ることができる。

【0022】

以上、本発明の複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【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、２１は中心軸、４１はファン本体、４２は基部、４３は支持部、４４は翼部、４５は受力部、４６は弾性部材を示す。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】