(57)【要約】【課題】  ロータカップの変形によるモータ振動を防ぐとともに、回転バランスの調整を行なうことなく遠心ファンの偏心回転を防ぐことのできる遠心式送風機を提供する。【解決手段】  ファンディスク５とロータカップ１２とを結合して回転容器１６を形成し、その内部に電動モータ２における回転力発生手段とモータ駆動回路１０とを配置する。ロータカップ１２がファンディスク５と結合されたことでロータカップ１２の変形に起因するモータ振動が抑えられる。また、ファンディスク５の支持重心が第１ベアリング４に一致し、ロータカップ１２の支持重心が第２ベアリング１１に一致し、さらにファンディスク５とロータカップ１２を結合してなる回転容器１６の回転中心が、第１ベアリング４と第２ベアリング１１の間に位置するため、回転バランスにズレが生じても偏心回転が防がれる。【選択図】  図１
2010038092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状配置された多数のブレード（６）、この多数のブレード（６）を支持するファンディスク（５）を有する遠心ファン（１）と、
通電により回転駆動されるロータカップ（１２）を有する電動モータ（２）とを備え、  前記ロータカップ（１２）によって前記遠心ファン（１）を駆動する遠心式送風機において、
この遠心式送風機は、回転中心に配置された固定軸（３）と、この固定軸（３）に対して前記ファンディスク（５）を回転自在に支持する第１ベアリング（４）と、前記固定軸（３）に対して前記ロータカップ（１２）を回転自在に支持する第２ベアリング（１１）とを備え、
前記ファンディスク（５）と前記ロータカップ（１２）とを結合して筒状容器形状を呈する回転容器（１６）を形成し、この回転容器（１６）の内部に前記電動モータ（２）において供給電力を回転力に変換する回転力発生手段を配置することを特徴とする遠心式送風機。
【請求項２】
請求項１に記載の遠心式送風機において、
この遠心式送風機は、前記ファンディスク（５）の回転中心に取り付けられて、前記第１ベアリング（４）を覆うキャップ（２１）を備えることを特徴とする遠心式送風機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の遠心式送風機において、
前記ファンディスク（５）は、前記回転容器（１６）の内外を連通する内部空気放出口（２４）を備え、
前記固定軸（３）またはこの固定軸（３）を支持するモータホルダ（１４）は、前記回転容器（１６）の内外を連通する外部空気導入口（２６）を備えることを特徴とする遠心式送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動モータによって遠心ファンを回転駆動する遠心式送風機に関するものであり、特にロータカップによって遠心ファンを駆動する遠心式送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術を図５、図６を参照して説明する。なお、符号は後述する実施例と同一機能物に同一符号を付したものである。
（従来技術１）
遠心式送風機を小型・軽量化する目的で、カップ形状を呈するロータカップ１２を用いた電動モータ２を搭載するものが知られている。ロータカップ１２は、内周面に永久磁石１３が取り付けられる。一方、永久磁石１３の内側には、複数のコイルＣが装着された固定子９が配置される。そして、電動モータ２は、複数のコイルＣの通電状態を切り替えることで、永久磁石１３に磁気吸引力あるいは磁気反発力を生じさせて、ロータカップ１２を回転駆動する（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
電動モータ２がロータカップ１２を回転駆動する際、複数のコイルＣの作動（永久磁石１３の磁気吸引あるいは磁気反発）に応じてロータカップ１２には変形（カップ開口に拡大と縮小の撓み変形）が生じる。このロータカップ１２の変形は電動モータ２の作動に伴うモータ振動であり、このモータ振動が遠心ファン１や他の部材に伝達されて、ファン騒音や異常振動の要因になっていた。なお、異常振動の具体的な一例としては、モータ振動が車両に伝達されてハンドルが振動する不具合がある。
【０００４】
（従来技術２）
電動モータ２によって回転駆動される遠心ファン１は、回転自在に支持された回転シャフトＳの端部に、ネジあるいは圧入等で固定されている。一方、回転シャフトＳは、２つの軸受部（第１、第２ベアリング４、１１）によって回転自在に支持される（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
遠心ファン１が回転シャフトＳの端部に固定される構造であったため、遠心ファン１の支持重心は、第１、第２ベアリング４、１１の間から離れた回転シャフトＳの端部に存在していた。
このため、遠心ファン１に回転バランスのズレが生じた場合に、回転シャフトＳの端部に偏心力が加わることで遠心ファン１に偏心回転が生じて、ファン騒音や異常振動が生じる不具合があった。なお、異常振動の具体的な一例としては、上記モータ振動と同様に、遠心ファン１の偏心回転による振動が車両に伝達されてハンドルが振動する不具合がある。このため、遠心ファン１に偏心回転が生じた場合には、遠心ファン１の回転バランスの調整が必要となり、生産性の悪化の要因になっていた。
【特許文献１】特開平１１−３３２２００号公報
【特許文献２】特開２００３−３４８７９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータカップの変形によるモータ振動を防ぐとともに、遠心ファンの偏心回転も防ぐことのできる遠心式送風機の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する遠心式送風機は、第１ベアリング（４）によって回転自在に支持されるファンディスク（５）と、第２ベアリング（１１）によって回転自在に支持されるロータカップ（１２）とを結合してなる回転容器（１６）の内部に、電動モータ（２）の回転力発生手段を配置する構造を採用している。
ロータカップ（１２）は、ファンディスク（５）と結合されたことで剛性が高まり、カップ開口が変形し難くなる。このため、電動モータ（２）がロータカップ（１２）を回転駆動する際、ロータカップ（１２）の変形（カップ開口に生じる拡大と縮小の撓み変形）が抑えられることになり、結果的にモータ振動の発生が抑えられる。このように、ロータカップ（１２）の剛性が高まることでモータ振動の発生が抑えられ、結果的にモータ振動を要因としていたファン騒音や異常振動の発生を抑えることができる。
【０００８】
一方、請求項１の手段を採用する遠心式送風機は、ファンディスク（５）の支持重心が第１ベアリング（４）に一致し、ロータカップ（１２）の支持重心が第２ベアリング（１１）に一致する。また、ファンディスク（５）とロータカップ（１２）を結合することにより、ファンディスク（５）とロータカップ（１２）の回転中心｛回転容器（１６）の回転中心｝が、第１ベアリング（４）と第２ベアリング（１１）の間に位置する。
このため、遠心ファン（１）を含む回転体に回転バランスのズレが生じても、回転体の偏心回転が防がれ、偏心回転によるファン騒音や異常振動の発生を抑えることができる。このため、回転バランスの調整を不要にでき、製造コストを抑えることができる。
【０００９】
また、ファンディスク（５）がロータカップ（１２）と結合されたことで、ファンディスク（５）の変形が抑えられ、その結果、モータ振動をファンディスク（５）が増幅する不具合を回避できる。
さらに、ファンディスク（５）とロータカップ（１２）を結合してなる回転容器（１６）の内部に電動モータ（２）の回転力発生手段を配置する構造を採用するため、回転容器（１６）の内部スペースを有効活用でき、遠心式送風機が大型化する不具合を回避できる。
【００１０】
［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する遠心式送風機は、ファンディスク（５）の回転中心に取り付けられて、第１ベアリング（４）を覆うキャップ（２１）を備える。
このキャップ（２１）を設けたことにより、遠心ファン（１）の吸引した空気中に混入する異物（水、ゴミ、埃など）が第１ベアリング（４）に付着したり、第１ベアリング（４）を介して回転容器（１６）の内部に侵入する不具合を回避できる。
【００１１】
［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する遠心式送風機は、ファンディスク（５）に内部空気放出口（２４）を設け、固定軸（３）またはこの固定軸（３）を支持するモータホルダ（１４）に外部空気導入口（２６）を設ける。
多数のブレード（６）が回転することで、多数のブレード（６）の内周側に負圧が生じ、回転容器（１６）の内部空気が内部空気放出口（２４）を介して多数のブレード（６）に吸い込まれる。その結果、回転容器（１６）の内部が負圧となり、回転容器（１６）の外部空気が外部空気導入口（２６）を介して回転容器（１６）の内部に吸い込まれる。
このように、遠心式送風機の作動により回転容器（１６）内を外部空気が通過するため、回転容器（１６）内に配置された回転力発生手段を冷却できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
遠心式送風機は、遠心ファン（１）と電動モータ（２）を備える。
遠心ファン（１）は、環状配置された多数のブレード（６）と、この多数のブレード（６）を支持するファンディスク（５）を有する。
電動モータ（２）は、通電により回転駆動されるロータカップ（１２）を有する。
そして、遠心式送風機は、ロータカップ（１２）によって遠心ファン（１）を駆動するように設けられている。
【００１３】
遠心式送風機は、回転中心に配置された固定軸（３）と、この固定軸（３）に対してファンディスク（５）を回転自在に支持する第１ベアリング（４）と、固定軸（３）に対してロータカップ（１２）を回転自在に支持する第２ベアリング（１１）とを備える。
また、遠心式送風機は、ファンディスク（５）とロータカップ（１２）とを結合して筒状容器形状を呈する回転容器（１６）を形成している。
さらに、遠心式送風機は、回転容器（１６）の内部に、電動モータ（２）において供給電力を回転力に変換する回転力発生手段を配置する構成を採用している。
【実施例１】
【００１４】
本発明を車両用空調装置の遠心式送風機に適用した一例を、図１を参照して説明する。  遠心式送風機は、遠心ファン１と、電動モータ２と、ブロワケースとからなる。
遠心ファン１は、回転中心に設けられた固定軸３に対して第１ベアリング４（メタルベアリングまたは転がりベアリング）を介して回転自在に支持される樹脂等により一体成形された羽根車であり、ファンディスク５と、多数のブレード６と、ブレード結合部７とを備える。
【００１５】
ファンディスク５は、第１ベアリング４によって回転自在に支持される円盤形状あるいはボス形状を成す部材である。
多数のブレード６は、ファンディスク５の外周側において環状配置される多数の羽根であり、各ブレード６は軸（回転軸）方向に対して平行方向に伸びて設けられ、遠心ファン１が回転駆動されることで、各ブレード６が内周側の空気を外周側へ駆動する。
ブレード結合部７は、各ブレード６の先端部（空気吸込み側の端部）を結合する環状部材であり、空気の流れ方向に沿ったテーパ形状を呈する。
【００１６】
電動モータ２は、通電されると回転力を発生して遠心ファン１を回転駆動するものであり、回転子８と、固定子９と、モータ駆動回路１０とから構成されている。
回転子８は、回転中心に設けられた固定軸３に対して第２ベアリング１１（メタルベアリングまたは転がりベアリング）を介して回転自在に支持されるロータであり、ロータカップ１２と、永久磁石１３とで構成される。
【００１７】
ロータカップ１２は、固定子９を収容するカップ形状を呈する部材であり、第２ベアリング１１によって回転自在に支持される円盤部と、固定子９の外周を覆う筒部とを組み合わせた形状を呈する。
永久磁石１３は、ロータカップ１２における筒部の内周面に等間隔で複数固定されたものであり、固定子９の発生する磁力および磁極の変化により、永久磁石１３が固定子９（具体的にはステータティース）に対して磁気吸引される、あるいは磁気反発することでロータカップ１２に回転力が生じる。
【００１８】
固定子９は、固定軸３に固定されて、ロータカップ１２に取り付けられた永久磁石１３に磁気吸引力あるいは磁気反発力を付与するものであり、ステータコアと、複数の励磁コイルとを備える。
ステータコアは、磁性体製（軟鉄等）の薄板を積層し、固定軸３の周囲に圧入等により固定したものであり、外周部には外方向に向く複数のステータティースが等間隔に設けられている。
複数の励磁コイルは、各ステータティースの周囲に装着されて、各ステータティースの磁力および磁極を変化させるものである。
モータ駆動回路１０は、複数の励磁コイルの通電制御を行い、各ステータティースの磁力および磁極を変化させる周知な電気回路である。
【００１９】
ブロワケースは、スクロールケース（図示しない）と、モータホルダ１４とで構成される。
スクロールケースは、遠心ファン１の周囲を覆うスクロール形状を呈する。このスクロールケースには、遠心ファン１の内側（具体的には環状に配置される複数のブレード６の内側）に開口し、遠心ファン１の内部に空気を導く吸込口が設けられている。また、スクロールケースには、遠心ファン１の外周に圧送された空気を空調ユニットの内部に導く吹出口が設けられている。
【００２０】
モータホルダ１４は、スクロールケースと組み合わされてスクロールケースの一方の側面を閉塞するものであり、ネジ等の締結部材を用いてスクロールケースと結合される。
モータホルダ１４は、樹脂あるいはアルミ合金などの成形品であり、中心部にスクロールケース内に膨出する固定軸３が一体に設けられている。
固定軸３には、図示上側から下側に向けて３つの段差が設けられている。一番下の段差は第２ベアリング１１を取り付けるための段差であり、下から２番目の段差は固定子９を取り付けるための段差であり、一番上の段差は第１ベアリング４を取り付けるための段差である。
ここで、下から２番目の段差を貫通する符号１５は、モータ駆動回路１０に接続される電源線や信号線等のリード線である。
【００２１】
この実施例１の遠心式送風機は、ファンディスク５とロータカップ１２とを結合して筒状容器形状を呈する回転容器１６を形成するとともに、この回転容器１６の内部に電動モータ２において供給電力を回転力に変換する回転力発生手段（回転子８における永久磁石１３や、固定子９におけるステータコアおよび励磁コイルなど）と、モータ駆動回路１０とを配置する構造を採用している。
【００２２】
ファンディスク５とロータカップ１２の外周縁は、ネジ等の締結部材１７を用いて結合される。また、ファンディスク５とロータカップ１２の結合部には、ファンディスク５またはロータカップ１２の一方に凸部１８が設けられ、ファンディスク５またはロータカップ１２の他方に凹部１９が設けられ、凸部１８と凹部１９を嵌め合せる構造を採用している。
このように、凸部１８と凹部１９の嵌め合いによりファンディスク５とロータカップ１２が結合されることで、ファンディスク５とロータカップ１２の組付け精度が高まる。この結果、ファンディスク５とロータカップ１２を結合してなる回転容器１６の回転バランスのズレが抑えられる。また、凸部１８と凹部１９の嵌め合いによりファンディスク５とロータカップ１２の結合力が増し、結果的に回転容器１６の剛性を高めることができる。  なお、この実施例１では、回転容器１６内に配置した回転力発生手段やモータ駆動回路１０のメンテナンスのために、ファンディスク５とロータカップ１２を締結部材１７を用いて結合する例を示したが、メンテナンスフリーの場合にはファンディスク５とロータカップ１２を溶着や接着により結合しても良い。
【００２３】
（実施例１の効果）
この実施例１のロータカップ１２は、ファンディスク５と結合されて回転容器１６を形成するものであるため剛性が高まり、カップ開口が変形し難くなる。
このため、電動モータ２がロータカップ１２を回転駆動する際、複数の励磁コイルが作動し、永久磁石１３の吸引動作あるいは反発動作が繰り返されても、ロータカップ１２の変形（カップ開口に生じる拡大と縮小の撓み変形）が抑えられることになり、結果的にモータ振動の発生が抑えられる。
このように、ロータカップ１２の剛性が高まることでモータ振動の発生が抑えられ、結果的にモータ振動を要因としていたファン騒音や異常振動の発生を防ぐことができる。
【００２４】
この実施例１の遠心式送風機は、ファンディスク５の支持重心が第１ベアリング４に一致し、ロータカップ１２の支持重心が第２ベアリング１１に一致する。また、ファンディスク５とロータカップ１２を結合してなる回転容器１６の回転中心が、第１ベアリング４と第２ベアリング１１の間に位置する。
このため、遠心ファン１または回転子８に少量の回転バランスのズレ（製造上の誤差）が生じても偏心回転が防がれ、偏心回転によるファン騒音や異常振動の発生を抑えることができる。このため、回転バランスの調整を不要にでき、製造コストを抑えることができる。
【００２５】
また、ファンディスク５がロータカップ１２と結合されたことで、ファンディスク５の変形が抑えられ、その結果、モータ振動をファンディスク５が増幅する不具合を回避できる。
さらに、ファンディスク５とロータカップ１２を結合してなる回転容器１６の内部に電動モータ２の回転力発生手段とモータ駆動回路１０を配置する構造を採用するため、回転容器１６の内部スペースを有効活用することができ、結果的に遠心式送風機の大型化を回避できる。
【実施例２】
【００２６】
実施例２を、図２を参照して説明する。なお、以下の実施例において、実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
この実施例２は、スクロールケースにおける空気の吸込口から水（雨水や洗車時の水など）が入る可能性のある遠心式送風機に適用されるものであり、ファンディスク５の回転中心に、第１ベアリング４を覆うキャップ２１を取り付けたものである。
【００２７】
ファンディスク５の内周縁には、第１ベアリング４が嵌め入れられる筒状ボス部が設けられている。
キャップ２１は、筒状ボス部の外周に外嵌されるゴム製であり、ゴムの復元力により筒状ボス部に密着した状態で装着される構造を採用している。なお、キャップ２１を樹脂等の硬質な材料で形成し、接着剤を用いてファンディスク５に接合したり、ネジ等の締結部品を用いてファンディスク５に締結しても良い。
このように第１ベアリング４をキャップ２１で覆うことにより、遠心ファン１の吸引した空気中に混入する水が、第１ベアリング４に付着したり、第１ベアリング４を介して回転容器１６の内部（電動モータ２の内部）に浸入する不具合を回避することができる。
【００２８】
ここで、ブロワケースには、ブロワケース内に浸入した水を外部に排出するための水抜き穴２２が設けられている。具体的に、この実施例２では、空気の吸込口が上向きの状態で車両に搭載されるものであり、モータホルダ１４の下部には浸入した水を外部に排出する水抜き穴２２が形成されている。なお、図２中の符号２３は、モータホルダ１４の下面に流入した水が、内周側にある第２ベアリング１１に導かれるのを防ぐ環状のダムである。
【実施例３】
【００２９】
実施例３を、図３を参照して説明する。
この実施例３は、回転容器１６内の励磁コイルやモータ駆動回路１０等に冷却が要求される遠心式送風機に適用されるものであり、回転容器１６の内部に冷却風を取り入れる強制冷却手段を設けたものである。
【００３０】
ファンディスク５の中心側には、回転容器１６の内外を連通する内部空気放出口２４が設けられている。
一方、モータホルダ１４の下面には、モータホルダ１４との間に外部と連通する冷却風通路を形成するカバー２５が取り付けられており、固定軸３の下部には、回転容器１６の内部と外部（カバー２５の内部）を連通する外部空気導入口２６が設けられている。
【００３１】
遠心式送風機が作動して、多数のブレード６が回転することで、多数のブレード６の内周側に負圧が生じ、回転容器１６の内部空気が内部空気放出口２４を介して多数のブレード６に吸い込まれる。その結果、回転容器１６の内部が負圧となり、回転容器１６の外部空気導入口２６を介して回転容器１６の内部に吸い込まれる。
このように、遠心式送風機の作動により回転容器１６内を外部空気が通過し、電動モータ２における回転力発生手段およびモータ駆動回路１０を冷却することができる。
【００３２】
なお、外部空気導入口２６をスクロールケース内の負圧発生部と連通させて、負圧を外部空気導入口２６に導くことで回転容器１６を強制冷却しても良い。
あるいは、外部空気導入口２６をスクロールケース内の正圧発生部と連通させて、正圧を外部空気導入口２６に導くことで回転容器１６を強制冷却しても良い。
【実施例４】
【００３３】
実施例４を、図４を参照して説明する。
この実施例４は、上述した実施例２と実施例３を組み合わせたものである。即ち、実施例４の遠心式送風機は、ファンディスク５の回転中心に第１ベアリング４を覆うキャップ２１を設けて水が第１ベアリング４から浸入するのを防ぐとともに、ファンディスク５および固定軸３に内部空気放出口２４と外部空気導入口２６を設けて回転容器１６の内部を強制冷却するものである。
【００３４】
〔変形例〕
上記の実施例では、回転容器１６内にモータ駆動回路１０を配置する例を示したが、モータ駆動回路１０を回転容器１６の外部に配置したものであっても良い。
上記の実施例では、車両用空調装置に搭載される遠心式送風機に本発明を適用する例を示したが、他の用途の遠心式送風機に本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】遠心式送風機の断面図である（実施例１）。
【図２】遠心式送風機の断面図である（実施例２）。
【図３】遠心式送風機の断面図である（実施例３）。
【図４】遠心式送風機の断面図である（実施例４）。
【図５】遠心式送風機の断面図である（従来例１）。
【図６】遠心式送風機の断面図である（従来例２）。
【符号の説明】
【００３６】
１  遠心ファン
２  電動モータ
３  固定軸
４  第１ベアリング
５  ファンディスク
６  ブレード
１１  第２ベアリング
１２  ロータカップ
１４  モータホルダ
１６  回転容器
２１  キャップ
２４  内部空気放出口
２６  外部空気導入口
【図１】
2010038092.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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