(57)【要約】【課題】ステーターとローターとの間に油や水などが浸入することを防止する遠心ファンを提供する。【解決手段】ステーター１２とローター１３との隙間の上方を覆うカバー５０と、ローター１３と羽根車２０との間に設けた溝部４０と、を備え、ベース部２１は、羽根２３の上端部が取り付けられるリング形の上方支持部２１１と、この上方支持部２１１の内周縁から回転軸側へ行くにつれて下方へ下がる傾斜部２１２と、傾斜部２１２の下端から下方へ突出しローター１３の外周面に固定される取付部２１３と、を備え、溝部４０が傾斜部２１２とローター１３の外周面とで構成され、傾斜部２１２は複数の孔７０を備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モーターと、このモーターによって回転する羽根車と、を備え、
上記モーターは、上下方向に沿った回転軸と、この回転軸を囲うように配置され円筒状の外周面を持つステーターと、上記回転軸に固定され上記ステーターの外周面より外側に配置される円筒状の外周面を持つローターと、を備え、
上記ローターは、複数のコア或いは複数の永久磁石と、これらのコア或いは永久磁石を保持するホルダーと、を備え、
上記ホルダーは、上記回転軸の下端部に固定されて上記ステーターの下側に配置された底部と、この底部の周縁から立ち上がった壁部と、を備え、
上記ローターのコア或いは永久磁石と壁部とは、上記ステーターの外周面と隙間を介して対向し、
上記羽根車は、上記ローターの外周面に固定されるリング形のベース部と、このベース部より下方に離れて設けられる下方支持部と、上端部を上記ベース部に取付けられ下端部を上記下方支持部に取付けられた複数の羽根と、を備えて、
上記下方支持部の開口を気体の吸込み口として下方に向け、気体を水平方向に吐き出す遠心ファンであって、
上記隙間の上方を覆うカバーと、上記ローターと上記羽根車との間に設けた溝部と、を備え、
上記ベース部は、上記羽根の上端部が取り付けられるリング形の上方支持部と、この上方支持部の内周縁から回転軸側へ行くにつれて下方へ下がる傾斜部或いは湾曲した曲面部と、上記傾斜部の下端或いは上記曲面部の下端から下方へ突出し上記ローターの外周面に固定される取付部と、を備え、
上記溝部が上記傾斜部或いは上記曲面部と上記ローターの外周面とで構成され、
上記傾斜部或いは上記曲面部は複数の孔を備えていることを特徴とする、遠心ファン。
【請求項２】
前記カバーは、下方へ突出した突縁部を備え、この突縁部が前記溝部に入り込んでいることを特徴とする、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、特に内装したモーターに水や油などが入り込むことを防止する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モーター内装式のファンは、例えば工作機械の主軸モーターを冷却するために使用されている。工作機に取付けて使用する環境では、マシン油、切削液、オイルミストなどがファンに付着する。
【０００３】
軸流ファンの場合、ステーターの外側で回転するローター（所謂アウターローター）を備えたモーターが多く使用されている。このモーターを使用すると、構造上、ローターとステーターの隙間に油や水などが入り込み、ファンを使用していない時に油などが固着して回転を阻害し、また絶縁不良を起こし易い問題がある。コイルについてはシリコンやエポキシなどの樹脂でコアとともに封止して耐水性や耐油性を確保する方法が良く知られている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、油ミストや水などに長期間さらされても、膨潤したり絶縁性が低下したりすることがないエポキシ樹脂で、ステーターのコアと巻き線などをモールドし、このステーターの外側にローターを備えたモーターを利用するファンが開示されている（特許文献１の段落［０００８］）。
【０００５】
また、特許文献１では、ステーターの磁極面に、コアの内部に含浸し得る粘度を有する絶縁樹脂（例えばエポキシワニス）を塗布して、コア内部に油ミストを含んだ水が含浸することを防止している（特許文献１の段落［００１０］）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１２８４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のファンは、ステーターとアウターローターとのギャップを小さくすることでコアへの油の含浸を低減できるが、油ミストのギャップ内への侵入を防止してはいない。このため、ファンを停止した状態で、ギャップ内に侵入した油が固着してローターの回転に影響を及ぼす虞がある。
【０００８】
また、鉛直方向に沿った回転軸と、この回転軸に固定されたアウターローターと、このアウターローターに固定された羽根車を備え、下方へ向けた吸込口からの気体を水平に吐き出す遠心ファンを、工作機などの冷却用に使用した場合にも、ステーターとアウターローターとの隙間に油や水への侵入を防止する必要がある。特許文献１では、モーターの基軸である回転軸を鉛直方向に沿わせた姿勢で使用する遠心ファンの防水、防油の構造は開示されていない。
【０００９】
そこで、本発明は、ステーターとローターとの間に油や水などが浸入することを防止する遠心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】
【００１０】
上記課題を解決する本発明は、モーターとこのモーターによって回転する羽根車とを備え、モーターは上下方向に沿った回転軸とこの回転軸を囲うように配置され円筒状の外周面を持つステーターと回転軸に固定されステーターの外周面より外側に配置される円筒状の外周面を持つローターとを備え、ローターは複数のコアとこれらのコアを保持するホルダーとを備え、ホルダーは回転軸の下端部に固定されてステーターの下側に配置された底部とこの底部の周縁から立ち上がった壁部とを備え、ローターのコアと壁部とはステーターの外周面と隙間を介して対向し、羽根車はローターの外周面に固定されるリング形のベース部とこのベース部より下方に離れて設けられる下方支持部と上端部をベース部に取付けられ下端部を下方支持部に取付けられた複数の羽根とを備えた遠心ファンにおいて、隙間の上方を覆うカバーと、ローターと羽根車との間に設けた溝部と、を備え、ベース部は、羽根の上端部が取り付けられるリング形の上方支持部と、この上方支持部の内周縁から回転軸側へ行くにつれて下方へ下がる傾斜部或いは湾曲した曲面部と、傾斜部の下端或いは曲面部の下端から下方へ突出しローターの外周面に固定される取付部と、を備え、溝部が傾斜部或いは曲面部とローターの外周面とで構成され、傾斜部或いは曲面部は複数の孔を備えている。また、ローターはコアに代えて永久磁石を利用してもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ステーターとローターとの隙間の上方をカバーで覆うとともに、ローターと羽根車との間に溝部を設けることで、例えば停止時に羽根車のベース部の上面を辿ってステーターとローターとの間に油や水が浸入することを防止できる。
カバーの突縁部を溝部内に入り込ませることで、さらにステーターとローターとの隙間への油などの侵入を規制できる。溝部に溜まった油や水などを傾斜部の孔から排出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る遠心ファンの正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る遠心ファンの底面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る遠心ファンの平面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線に沿った遠心ファンの断面図である。
【図５】図４の矢印Ｂの円で囲った領域の拡大図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る遠心ファンの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図中のＵｐは鉛直上方であり、この方向を本実施形態に係る遠心ファンの上方向と定義する。また、図中のＬＨ，Ｆｒはそれぞれ水平方向であって本装置の左方と前方とする。
【００１４】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係る遠心ファン１の正面図、図２は底面図、図３は平面図、図４は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００１５】
遠心ファン１は、モーター１０を内装しており、モーター１０によって羽根を回転させ、ファン主軸に対して直角の方向、つまり羽根を回転させる回転軸に対して直角の径方向側に気体を送り出す。
【００１６】
遠心ファン１は、ファン主軸としての後述するモーター１０の回転軸を鉛直方向に沿わせて、気体の吸込み口を下方に向け気体を水平方向に吐出す姿勢で使用に供される。
【００１７】
遠心ファン１は、モーター１０と、このモーター１０によって回転する羽根車２０と、を備えている。
【００１８】
モーター１０は、上下方向に沿った回転軸１１と、この回転軸周囲に固定配置されるステーター１２と、回転軸１１に固定されたローター１３と、を備えている。
【００１９】
ステーター１２は、コア１２１と、コア１２１に巻き回してコイルを形成する巻き線１２２と、回転軸１１を収容する円筒状のハウジング１２３と、を備えている。ステーター１２は、ハウジング１２３の周囲にコア１２１と巻き線１２２とを配置し、巻き線１２２にリード線１５０を接続して、それらを樹脂、例えばエポキシ樹脂でモールドして、上下方向に貫通する円筒状の内周面１２４と、この内周面１２４と同軸で内周面１２４よりも径の大きい円筒状の外周面１２５とを有するドーナツ型に形成されている。内周面１２４で囲われた領域を中空部と呼び、外周面１２５を側面と呼ぶ場合がある。
【００２０】
回転軸１１はステーター１２の内周面１２４に設けられた軸受１２６によって回転自在に中空部に収容されている。本実施形態で、回転軸１１はハウジング１２３内で上下に離れて設けられた軸受１２６で支持されている。ハウジング１２３と回転軸１１とは、それぞれ軸方向が鉛直方向に沿うように配置されている。さらに、回転軸１１はハウジング１２３の下方の開口から突出するように寸法が選定されている。
【００２１】
ローター１３は、複数のコア１３１と、複数のコア１３１を保持するホルダー１３２と、を備え、ステーター１２の外周面１２５より外側に配置される円筒状の外周面を持っている。
【００２２】
ホルダー１３２は、ステーター１２の底面と側面とを囲むようにカップ型に形成されている。具体的には、ホルダー１３２は、円板形の底部１３２Ｂと、この底部１３２Ｂの周縁から立ち上がった壁部１３２Ｗと、を備えている。
【００２３】
ホルダー１３２の底部１３２Ｂの中央には、ブッシュ１１Ａが設けられている。ブッシュ１１Ａは、後述するようにホルダー１３２をアルミダイキャストで製造する際に、底部１３２Ｂの中央の位置にインサートされる。ブッシュ１１Ａは回転軸１１の下端部に固定される。
【００２４】
これにより、ホルダー１３２の底部１３２Ｂはステーター１２の下側に配置され、ホルダー１３２の壁部１３２Ｗはステーター１２の外周面１２５の外側に配置される。具体的には、ホルダー１３２の壁部１３２Ｗは、回転軸１１を基準とした円運動の径方向でステーター１２より外側に配置されている。この壁部１３２Ｗにローター用の複数のコア１３１が固定されている。
【００２５】
ローター１３の各コア１３１は、ステーター１２のコア１２１と水平に並ぶように位置が設定され、壁部１３２Ｗの周方向に間隔を空けて配置されている。各コア１３１は回転軸１１を中心として等角度間隔に設けられている。
【００２６】
本実施形態では、ローター用の複数のコア１３１は、ホルダー１３２と一体に形成されている。例えば、ホルダー１３２は溶融したアルミニウムを複数のコア１３１をインサートして鋳型に流し込むダイキャストによって、コア１３１と一体に構成されている。図４に示すようにコア１３１はホルダー１３２の壁部１３２Ｗを貫通するように壁部１３２Ｗに配設され、ホルダー１３２の内側に現れるコア１３１の一方の端面がステーター１２の外周面と対向し、コア１３１の他方の端面がホルダー１３２の外側に現れている。本実施形態では、コア１３１の他方の端面と壁部１３２Ｗの側面とで円筒状の外周面１３２Ｓが構成されている。
【００２７】
また、ステーター用のコア１２１とローター用の複数のコア１３１は、それぞれ薄い鋼板を積層した鉄心として構成されている。本実施形態のモーター１０は、３相型コイル誘導電源機として構成されている。図３中の符号１５０で示す３本の線がリード線である。
【００２８】
羽根車２０は、リング状のベース部２１と、このベース部２１より下方へ離間した位置に設けられたリング状の下方支持部２２と、上部がベース部２１に取付けられ下部が下方支持部２２に取付けられた複数の羽根２３と、を備えている。
【００２９】
ベース部２１は、平坦で円環形の上方支持部２１１と、この上方支持部２１１の内周縁２１１Ａから円中心、具体的には回転軸１１側へ行くにつれて下方へ下がるテーパー形の傾斜部２１２と、この傾斜部２１２の下縁２１２Ａから下方へ突出した円筒形の取付部２１３と、を備えている。
【００３０】
上方支持部２１１には、羽根２３を固定する際に利用する開口が複数設けられている。下方支持部２２はベース部２１の外形の寸法と同じに形成されているが、内周縁２２１Ａ（図２）を構成する円は上方支持部２１１の内周縁２１１Ａ（図４）の半径よりも大きく設定されている。
また、下方支持部２２は、図４に示すように内周縁２２１Ａから外周縁２２１Ｂまでを回転軸側に丸みを有する曲面２２１Ｃとして、具体的には内周縁２２１Ａが外周縁２２１Ｂよりもベース部２１から離れていて内周縁２２１Ａからベース部２１側へ行くにつれて拡開するように形成されている。
【００３１】
このようにリング状の下方支持部２２を曲面に形成することで、内周縁２２１Ａで構成される吸込み口からの気体を吐出し口、具体的には下方支持部２２の外周縁２２１Ｂとベース部２１の外周縁２１１Ｂとで構成される吐出し口に案内する役割も果たす。また、下方支持部２２には、羽根２３を取付ける際に利用する開口が複数設けられている。
【００３２】
羽根２３は、水平側に長手方向を沿わせ面を水平方向に臨ませた長方形状の板片として構成され、上縁部にベース部２１の開口に差し込んで折り曲げる爪２３１と、下縁部に下方支持部２２の開口に差し込んで折り曲げる爪２３２とを備えている。図２と図３は爪２３１、２３２を曲げた状態を示している。
【００３３】
本実施形態において、各羽根２３は後向き羽根として、ベース部２１と下方支持部２２とに取付けられる。このため、各羽根２３の爪２３１，２３２とベース部２１及び下方支持部２２の開口の位置や数が選定されている。図示例では、羽根２３はベース部２１と下方支持部２２とにそれぞれ２つの爪で固定されている。
【００３４】
図５は図４の矢印Ｂの円で囲う領域の拡大図であり、本実施形態の羽根車２０では、ベース部２１の取付部２１３がローター１３の円筒状の外周面に固定される。図示例では、取付部２１３が壁部１３２Ｗの高さ方向で中間程度に配置されたコア１３１の端面に固定されている。固定方法としては、例えば、取付部２１３を構成する円筒形の内部にローター１３を圧入して、また接着剤で取付部２１３の円筒面とローター１３の外周面１３２Ｓ、図示例ではコア１３１の端面とを接合することで、羽根車２０がモーター１０のローター１３に固定される。
【００３５】
また、本実施形態では、羽根車２０をローター１３に固定した状態で、ローター１３の円筒状の側面１３２Ｓとベース部２１の傾斜部２１２とで溝部４０が構成されている。この溝部４０はローター１３の外側でその円周全長に亘って形成されている。
【００３６】
また、本実施形態では、ステーター１２の上面にカバー５０が取付けられている。カバー５０は、ステーター１２の外周面とローター１３の壁部１３２Ｗ及びコア１３１との隙間Ｓ１（図５）の上方を覆うように、ステーター１２とローター１３の上側に設けられた円形の板部５１とこの板部５１の周縁から下方へ突出した円筒形の突縁部５２とを、備えている。
【００３７】
ステーター１２の上面はローター１３の上面、特に壁部１３２Ｗの上端よりも高い位置にあり、カバー５０の板部５１はステーター１２の上面に密着している。図示例では、カバー５０はねじ６０（図４参照）によってハウジング１２３とステーター１２とに固定される。固定方法は、ねじによる締結に限定されるものではない。
【００３８】
突縁部５２の下端の位置は溝部４０内に設定されている。具体的には、図５に示すように、円筒形の突縁部５２はその全周に亘って下縁を傾斜部２１２の上縁部、つまり上方支持部２１１の内周縁２１１Ａ（図４）よりも低くなるように形成されている。また、突縁部５２の下縁は、ローター１３の壁部１３２Ｗの上端よりも低くなるように形成されている。
【００３９】
このように、溝部４０内に突縁部５２の下縁を配置することで、ベース部２１の上面からローター１３の壁部１３２Ｗを経由して、ステーター１２とローター１３との間に油や水などの液体が入り込みにくくする、ラビリンス構造が構成される。
【００４０】
また、本実施形態では、溝部４０に溜まる油や水などがカバー５０の下縁に到達し、さらにカバー５０の下縁とローター１３の壁部１３２Ｗとの隙間Ｓ２を通過してローター１３の上面に進むことを防止するために、ベース部２１の傾斜部２１２に複数の孔７０を設けて、溝部４０から油を排出する。各孔７０は図５に示すように突縁部５２の下縁よりも低い位置で傾斜部２１２に形成されている。
【００４１】
なお、図４に示すように、羽根車２０を構成する下方支持部２２の内径はベース部２１の上方支持部２１１の内径よりも大きいので、孔７０を設けた傾斜部２１２は下方支持部２２と鉛直方向で位置が重ならないように配設されている。
【００４２】
羽根車２０を構成するベース部２１、下方支持部２２、複数の羽根２３は例えばアルミニウム合金で構成されている。
【００４３】
上記のように構成された本実施形態に係る遠心ファン１の使用方法及び作用について説明する。
本実施形態の遠心ファン１は、図に示すように、カバー５０側を上側に、下方支持部２２の内周縁２２１Ａで構成される吸込み口を下側にした姿勢で、工作機に、例えば工作機の主軸冷却用に取付けられる。工作機への取り付けの際、カバー５０を工作機にねじなどで固定する。
【００４４】
ファン使用時に、例えば工作機からのミスト油が羽根車２０に付着すると、羽根車２０の回転による遠心力で油はファンの外側へ飛散する。また、工作機からの油がカバー５０の側面を辿って、溝部４０内に滴下した場合も、同様に、羽根車２０の遠心力によってファン外側へ飛ばされる。
【００４５】
また、ファン停止時に、ミスト油などが付着して、また工作機からカバー５０の側面を辿って溝部４０に入った油は、傾斜部２１２に形成された孔７０から流れ落ちる。この際、羽根車２０の下方支持部２２が傾斜部２１２と鉛直方向に重ならないように配置されているため、傾斜部２１２の孔７０からの油をファン送風機外に落とすことができる。なお、ファン使用時にも、孔から油を排出できる。
【００４６】
このように本実施形態に係る遠心ファン１は、ステーター１２とローター１３との隙間Ｓ１の上方をカバー５０で覆うとともに、ローター１３と羽根車２０との間に溝部４０を設けることで、例えば停止時に羽根車２０のベース部２１の上面を辿ってステーター１２とローター１３との間に油や水が浸入することを防止できる。特に、カバー５０が、板部５１によってステーター１２とローター１３のギャップを覆うことに加えて、突縁部５２を溝部４０内に入り込ませているため、ステーター１２とローター１３との隙間Ｓ１への油などの侵入を規制する。これにより、ステーター１２とローター１３との隙間Ｓ１で油が固着することを防止できる。
【００４７】
また、溝部４０に溜まった油や水などを傾斜部２１２の孔７０から排出することができる。
【００４８】
［第２実施形態］
図６は本発明の第２実施形態に係る遠心ファン２の断面図である。この遠心ファン２は、第１実施形態と比較して、カバーの構造が異なる。本実施形態のカバー５０Ａは、板部５１Ａが第１実施形態よりも径を大きくして形成されており、円周縁から下方へ突出する突縁部５２Ａが、羽根車２０のベース部２１の外縁に近接するように形成されている。具体的には、図示するように、突縁部５２Ａの下端はベース部２１の外縁の上方に隙間を介して配置されている。その他の構成は第１実施形態と同様であるため、同じ部材には同じ符号を用いてその説明を省略する。
このような構成によっても、ステーター１２とローター１３とのギャップ内への油や水の侵入を低減できる。
【００４９】
以上説明したが、本発明の遠心ファンにおいて、モーターは単相式、ブラシ付、永久磁石を備えたアウターローターを備えたもの等として構成されてもよい。
また、用途は工作機用モーターの冷却用に限定されるものではない。また、羽根車やその構成部品は樹脂で構成されてもよい。
ベース部は傾斜部に代えて湾曲面を呈する曲面部を備え、この曲面部とローターの外周面とで溝部が構成されてもよい。
上記実施例では、ホルダーがコアの端面と協働して円筒状の外周面を構成したが、壁部１３２Ｗだけで円筒状の外周面を構成してもよい。また、取付部２１３のローターへの取付位置は、円筒状の外周面の高さ方向で中間程度に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００５０】
１，２        ：遠心ファン
１０          ：モーター
１１          ：回転軸
１１Ａ        ：ブッシュ
１２          ：ステーター
１３          ：ローター
２０          ：羽根車
２１          ：ベース部
２２          ：下方支持部
２３          ：羽根
４０          ：溝部
５０，５０Ａ  ：カバー
５１，５１Ａ  ：板部
５２，５２Ａ  ：突縁部
６０          ：ねじ
７０          ：孔
１２１        ：コア
１２２        ：巻き線
１２３        ：ハウジング
１２４        ：内周面
１２５        ：外周面
１２６        ：軸受
１３１        ：コア
１３２        ：ホルダー
１３２Ｂ      ：底部
１３２Ｓ      ：ローターの外周面
１３２Ｗ      ：壁部
１５０        ：リード線
２１１        ：上方支持部
２１１Ａ      ：内周縁
２１１Ｂ      ：外周縁
２１２        ：傾斜部
２１２Ａ      ：下縁
２１３        ：取付部
２２１Ａ      ：内周縁
２２１Ｂ      ：外周縁
２２１Ｃ      ：曲面
２３１，２３２：爪
Ｓ１，Ｓ２    ：隙間
【図１】
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【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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