(57)【要約】【課題】軸受ホルダーの変形が生じ難い遠心ファンを提供する。【解決手段】樹脂製の上ケーシング１０１、上ケーシング１０１と結合した樹脂製の下ケーシング１０２、上ケーシング１０１と下ケーシング１０２の間に回転自在な状態で保持されたインペラ１０４、インペラ１０４の回転軸となるシャフト１１２、下ケーシング１０２の底部に固定され、シャフト１１２を回転自在な状態で保持する金属製で円筒形状の軸受ホルダー１５０を備え、シャフトに垂直な方向から見て、下ケーシングの底部と重なる部分の軸受ホルダーには、円環形状の底部が設けられている遠心ファン１００。【選択図】図１
2019203473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製の上ケーシングと、
前記上ケーシングと結合する樹脂製の下ケーシングと、
前記上ケーシングと前記下ケーシングの間に回転自在な状態で保持するインペラと、
前記インペラの回転軸となるシャフトと、
前記下ケーシングの底部に固定され、前記シャフトを回転自在な状態で保持する金属製で円筒形状の軸受ホルダーと
を備え、
前記シャフトに垂直な方向から見て、前記下ケーシングの前記底部と重なる部分の前記軸受ホルダーには、円環形状の底部が設けられている遠心ファン。
【請求項２】
前記軸受ホルダーに設けられる前記底部の厚み寸法は、前記下ケーシングの前記底部の厚み寸法に比較して大きい請求項１に記載の遠心ファン。
【請求項３】
前記軸受ホルダーの外周には、環状の溝が形成され、
前記環状の溝は、前記下ケーシングを構成する樹脂により埋められている請求項１又は２に記載の遠心ファン。
【請求項４】
前記軸受ホルダーの内側には、玉軸受が固定され、
前記円環形状の前記底部の内径は、前記玉軸受の外輪の内径よりも小さい請求項１乃至３のいずれか一項に記載の遠心ファン。
【請求項５】
前記軸受ホルダーは、第１の内周面と第２の内周面を有しており、第２の内周面の直径は第１の内周面の直径よりも大きく形成されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の遠心ファン。
【請求項６】
前記軸受ホルダーは、内周面に、接着剤を溜めるための環状溝を有する請求項１乃至５のいずれか一項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、遠心ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
家電機器、ＯＡ機器、産業機器の冷却、換気、空調や、車両用の空調、送風などに広く用いられている送風機として、遠心ファンが知られている。従来の遠心ファンとして、ケースが第１ケース部と第２ケース部とからなり、第１ケース部と第２ケース部の間にインペラを収納し、インペラの回転に伴って吸い込み口から吸入した空気を上ケーシングと下ケーシングの間の側面に形成された吹き出し口からケース外方に向けて吹き出す遠心ファンが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１における遠心ファンにおいて、下ケーシング４は金属製（例えば、鉄板）のモータベース５と、樹脂製のベースプレート６とから構成されており、両者を重ね合わせて下ケーシング４が形成されており、モータベース５には、軸受保持部２６が固定されている。
【０００４】
特許文献１の遠心ファンは、下ケーシング４を構成するモータベース５が金属材料であるので、重くなる問題があり、またプレス加工が必要であるのでコストの点で問題がある。この問題を改善する方法として、下ケーシングを樹脂の射出成型で形成し、その際、軸受保持部をインサートして、軸受保持部と下ケーシングを一体成形することが考えられる。
【０００５】
特許文献２には、軸受保持部２２の部位２２ｂを、ベース部２１にインサート成型することにより、ハウジング３０、リブ３１、及びモータ支持部２０を一体的に形成してもよいことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−１５５６０７号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８４７４８号公報（図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２の送風ファンは、軸受保持部２２を金属からなる部位２２ｂと樹脂からなる部位２２ａで構成したもので、金属からなる部位２２ｂが樹脂からなるベース部２１にインサートされる構成である。ここで、軸受保持部２２の部位２２ｂは、外側に開いて拡径となる形状を有している。
【０００８】
このため、特許文献２の送風ファンのような、外側に開いて拡径となる部位２２ｂを有した軸受保持部をインサートして、特許文献１に記載されたような下ケーシングを一体成形に形成した場合、金型内に充填する樹脂圧の大きさによっては、軸受保持部の部位２２ｂが変形する虞がある。また、部位２２ｂが樹脂の収縮時の圧力によって変形する虞もある。このため、軸受保持部の強度（剛性）は必ずしも十分とは言えない。
【０００９】
このような背景において、本発明は、軸受ホルダー（軸受保持部に相当）の変形が生じ難い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】
本発明は、樹脂製の上ケーシングと、前記上ケーシングと結合した樹脂製の下ケーシングと、前記上ケーシングと前記下ケーシングの間に回転自在な状態で保持されたインペラと、前記インペラの回転軸となるシャフトと、前記下ケーシングの底部に固定され、前記シャフトを回転自在な状態で保持する金属製で円筒形状の軸受ホルダーとを備え、前記シャフトに垂直な方向から見て、前記下ケーシングの前記底部と重なる部分の前記軸受ホルダーには、円環形状の底部が設けられている遠心ファンである。
【００１１】
本発明において、前記円環形状の前記底部の厚み寸法は、前記下ケーシングの前記底部の厚み寸法に比較して大きい構造は好ましい。本発明において、前記軸受ホルダーの外周には、環状の溝が形成され、前記環状の溝は、前記下ケーシングを構成する樹脂により埋められている構造は好ましい。
【００１２】
本発明において、前記軸受ホルダーの内側には、玉軸受が固定され、前記円環形状の前記底部の内径は、前記玉軸受の外輪の内径よりも小さい構造は好ましい。本発明において、前記軸受ホルダーは、第１の内周面と第２の内周面を有しており、第２の内周面の直径は第１の内周面の直径よりも大きく形成されている構造は好ましい。本発明において、前記軸受ホルダーは、内周面に、接着剤を溜めるための環状溝を有する構造は好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、軸受ホルダーの変形が生じ難い遠心ファンが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態の遠心ファンの断面図である。
【図２】実施形態の軸受ホルダーの平面図である。
【図３】実施形態の軸受ホルダーの断面図である。
【図４】軸受ホルダーの他の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
１．第１の実施形態
図１は、実施形態の遠心ファン１００を回転軸（シャフト１１２）に沿って切断した断面図である。遠心ファン１００は、樹脂製の上ケーシング１０１と樹脂製の下ケーシング１０２から構成されるケーシング１０３を備えている。
【００１６】
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の間に介装した支柱１０９によって行われている。上ケーシング１０１、下ケーシング１０２および支柱１０９は、樹脂の射出成形で形成されている。具体的には、上ケーシング１０１と支柱１０９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し、他方で下ケーシングを同様な射出成型法で別に形成する。そして、支柱１０９の端面（先端）に形成されたボス（ピン形状の突出部）を、下ケーシング１０２に形成された貫通孔に挿通し、この貫通孔から突出したボスの先端を熱変形（熱カシメ、赤外線カシメ、等）させて潰れた先端部１０９ａを形成することで、支柱１０９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。上ケーシング１０１と下ケーシング１０２の結合を、ねじやボルト等の締結部材を用いて行う構造も可能である。
【００１７】
ケーシング１０３の内側には、インペラ１０４が回転自在な状態で収納されている。インペラ１０４は、樹脂製であり、環状の主板１０５、環状のシュラウド１０７、および主板１０５とシュラウド１０７の間の複数の羽根１０６が一体に成形された構造を有している。羽根１０６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。
【００１８】
上ケーシング１０１の中心には、吸込み口１０８が設けられている。インペラ１０４が回転することで、吸込み口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１０７に形成された開口からインペラ１０４の羽根１０６の間を通過してインペラ１０４から径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を除いた側面に形成された吹出口１１０からケーシング１０３の外方に向けて噴出する。
【００１９】
インペラ１０４を構成する円板形状の主板１０５の中央部分には、中央に開口部を有するカップ状のハブ１１１が形成され、ハブ１１１中央の開口部には金属製のシャフト１１２が埋め込まれて結合されている。ハブ１１１の中に埋め込まれるシャフト１１２の外周面にはローレット加工にて凹凸面が形成され、この凹凸面にハブ１１１を構成する樹脂が入り込み、周方向の回り止め、および軸方向の抜け止めとなっている。なお、シャフト１１２の外周にフランジを設け、このフランジをハブ１１１に埋め込むことで、軸方向の抜け止め構造を得てもよい。
【００２０】
シャフト１１２は、後述する軸受ホルダー１５０に転がり軸受１１３ａ，１１３ｂを介して、回転自在な状態で保持されている。ハブ１１１から下方に円筒部１１４が延在している。円筒部１１４の内周面には軟磁性（鉄材）からなる環状のロータヨーク１１５が固定され、更にその内周面には、環状のロータマグネット１１６が接着剤により固着されている。ロータマグネット１１６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。
【００２１】
インペラ１０４は、以下のようにして作製される。まず、図示しない金型に、インサート部品として、シャフト１１２と、ロータヨーク１１５をセットする。そして、金型内に樹脂を充填して、主板１０５（ハブ１１１と円筒部１１４が含まれる）、シュラウド１０７および羽根１０６が一体となったインペラ１０４を一体成形する。この際、樹脂製のインペラ１０４、金属製のシャフト１１２およびロータヨーク１１５が一体となる。
【００２２】
インペラ１０４は、モータ１２０により駆動され回転する。モータ１２０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１２０のステータは、下ケーシング１０３に固定された金属製で円筒形状の軸受ホルダー１５０の外周に固定されている。モータ１２０のステータは、ステータコア１２１、インシュレータ１２２およびステータコイル１２３により構成されている。
【００２３】
ステータコア１２１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いる。ステータコア１２１は、環形状を有し、径外側の方向に延在する複数の極歯を備えている。このステータコア１２１には、樹脂製のインシュレータ１２２が装着され、複数の極歯にはインシュレータ１２２を介して、ステータコイル１２３が巻かれている。
【００２４】
ステータコア１２１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１１６が位置している。ステータコイル１２３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１１６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１０４が回転する。
【００２５】
シャフト１１２を回転自在な状態で支える軸受ホルダー１５０は、下ケーシング１０２と一体化されている。下ケーシング１０２は樹脂の射出成形により形成されており、中央には、内周に環状の段部が形成された環状の凸部１２４を有している。この環状の凸部の内側に金属製の軸受ホルダー１５０が一体に形成されている。
【００２６】
すなわち、金属製の軸受ホルダー１５０をインサート部品として、下ケーシング１０２が樹脂の一体成型により成形され、樹脂製の下ケーシング１０２に金属製の軸受ホルダー１５０が埋め込まれた状態で一体化されている。
【００２７】
軸受ホルダー１５０には、一対の玉軸受１１３ａ，１１３ｂが装着されており、玉軸受１１３ａ，１１３ｂによりシャフト１１２が回転可能な状態で保持されている。一対の玉軸受１１３ａ，１１３ｂの間には、玉軸受１１３ａ，１１３ｂに予圧を付与するためのコイルばね１２５が介装されている。
【００２８】
下ケーシング１０２の下部には、コネクタピン１２６をインサートしてコネクタハウジング１２７が下ケーシング１０２と一体成形に形成されている。コネクタピン１２６の端部は、回路基板１２８の配線パターンと電気的に接続されている。回路基板１２８には、モータ１２０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。
【００２９】
図２は、軸受ホルダー１５０を軸方向から見た正面図である。図３は、軸受ホルダー１５０を軸に沿って切断した断面図である。軸受ホルダー１５０は、金属材料で形成されており、中空円筒形状を有している。より詳しく述べると、円筒形状の軸受ホルダー１５０は、一方端（図３の上端）が開放されて開口１５１が設けられ、他方端（図３の下端）は円環形状を有する底部１５２が設けられている。底部１５２は、軸中心の方向に延在したフランジ構造と捉えることもできる。
【００３０】
底部１５２にはシャフト１１２が挿通できる程度の開口１５３が形成されている。開口１５３の内径は、玉軸受１１３ａの外輪の内径よりも小さく、シャフト１１２の外径よりも大きい。また、底部１５２の軸方向における厚みは、下ケーシング１０２の凹部１０２ａの底部の厚さ寸法よりも大きい。なお、玉軸受１１３ａの内輪およびシャフト１１２に接触しないように底部１５２を軸中心の方向に延在させ、図示する形状より開口１５３の内径を小さくすることも可能である。また、この構造において、開口１５３を設けず、中空円筒形状の軸受ホルダー１５０の端部（図１の下端部）が底部１５２により塞がれた構造も可能である。
【００３１】
軸受ホルダー１５０の内周面には、内径の異なる第１の内周面１５７と第２の内周面１５８が設けられている。底部１５２に近い側から、第１の内周面１５７、第２の内周面１５８と設けられている。ここで、第２の内周面１５８の内径Ｒ２の方が第１の内周面１５７の内径Ｒ１よりも僅かに大きい（Ｒ１＜Ｒ２）（例えば、Ｒ１が１０ｍｍ程度ならば、Ｒ２を２０μｍを上限に、Ｒ１より大きくすれば足りる）。また、玉軸受１１３ａ，１１３ｂの外径ｒとＲ１，Ｒ２は、ｒ＞Ｒ１、ｒ＜Ｒ２を満たすように設定されている。
【００３２】
第１の内周面１５７の内側に第１の玉軸受１１３ａが嵌め込まれ、第２の内周面１５８の内側に第２の玉軸受１１３ｂが嵌め込まれている。軸受ホルダー１５０への玉軸受１１３ａ，１１３ｂの装着は以下のようにして行われる。なお、玉軸受１１３ａと１１３ｂは、同じものを用いている。
【００３３】
まず、軸受ホルダー１５０をインサート部品とした樹脂の一体成型法により、下ケーシング１０２に軸受ホルダー１５０を組み込んだ状態を得る。この状態において、第１の内周面１５７に第１の玉軸受１１３ａを開口１５１から第１の内周面１５７に嵌着する。この際、玉軸受１１３ａの外径ｒと第１の内周面１５７の内径Ｒ１は、ｒ＞Ｒ１の関係があるので、玉軸受１１３ａは、第１の内周面１５７に圧入される。またこの際、軸受ホルダー１５０の底部１５２がストッパーとなるように、第１の玉軸受１１３ａの外輪を底部１５２に当接させる。
【００３４】
次に、コイルばね１２５を第１の玉軸受１１３ａの上に配置し、第２の玉軸受１１３ｂの内輪に圧入したシャフト１１２を軸受ホルダー１５０に挿入し、第１の玉軸受１１３ａの内輪に圧入する。この際、２つの玉軸受の外輪の側面でコイルばね１２５を圧縮し、玉軸受１１３ａと１１３ｂの間に付勢力を与える。ここで、第２の内周面１５８の内径Ｒ２は、玉軸受１１３ｂの外径ｒよりも、わずかに大きくなっているため、玉軸受１１３ｂの外径ｒと第２の内周面１５８の内径Ｒ２は、Ｒ２＞ｒの関係になっている。このため、第２の玉軸受１１３ｂの外輪に予圧を与える定圧予圧の構造となる。なお、軸受ホルダー１５０に玉軸受１１３ａと玉軸受１１３ｂを固定するのに接着剤を併用することによって、定位置予圧の構造とすることもできる。
【００３５】
以上の構成によれば、径外方に延在する円形状のフランジ部１５４が形成されており、軸受ホルダー１５０の外周面には、軸方向において離間した２箇所の環状溝１５５，１５６が形成されているので、軸受ホルダー１５０をインサートして下ケーシング１０２を一体成形する際、下ケーシング１０２を構成する樹脂が２箇所の環状溝の中に入り込む。このため、軸受ホルダー１５０と下ケーシング１０２との結合強度を向上させることができる。なお、フランジ部１５４および環状溝１５５，１５６の数を更に増やすことも可能である。
【００３６】
また、上述のように、第２の内周面１５８の内径Ｒ２と第１の内周面１５７の内径Ｒ１は、Ｒ１＜Ｒ２の関係にある。こうすることで、軸受ホルダー１５０への第２の玉軸受１１３ｂの挿入および固定が容易となる。
【００３７】
また、軸受ホルダー１５０の他方端には、玉軸受１１３ａのストッパーとなる底部１５２を備えている。この底部１５２の軸方向における厚みは、下ケーシング１０２の凹部１０２ａの底部の厚さ寸法よりも大きくしている。このため、軸受ホルダー１５０をインサートして下ケーシング１０２を成形する際、金型内に充填される樹脂圧によって軸受ホルダー１５０が変形することが防止される。
【００３８】
２．第２の実施形態
図４には、図１〜３の軸受ホルダー１５０の代わりに利用できる軸受ホルダー１６０が示されている。軸受ホルダー１６０は、内周面１６１を有している。内周面１６１には、環状溝１６２，１６３が形成されている。環状溝１６２，１６３は、軸方向で離れた位置にある。環状溝１６２の部分に第１の玉軸受１１３ａが配設され、環状溝１６３の部分に第２の玉軸受１１３ｂが配設される。
【００３９】
軸受ホルダー１６０の内周面１６１の内径は、玉軸受１１３ａ，１１３ｂの外径と同程度あるいは僅かに大きくなるように形成されている。内周面１６１への玉軸受１１３ａ，１１３ｂへの固定は、玉軸受１１３ａ，１１３ｂの各々の外輪を接着剤で接着し、玉軸受１１３ａ，１１３ｂの各々の内輪にシャフト１１２を圧入し、所定の予圧を与えるように、玉軸受１１３ａ，１１３ｂの位置を調整した定位置予圧の構造となっている。勿論、内周面１６１への玉軸受１１３ａ，１１３ｂの固定を圧入と接着剤を併用した方法で行うことも可能である。
【００４０】
環状溝１６２，１６３は、玉軸受１１３ａ，１１３ｂを軸受ホルダー１６０に固定する接着剤の接着剤溜りとなる。接着剤溜りを設けることで、接着剤による玉軸受１１３ａ，１１３ｂの軸受ホルダー１６０への接着力を向上することができる。軸受ホルダー１６０における他の構成は、軸受ホルダー１５０と同じである。図３の軸受ホルダー１５０の内周面に環状溝を形成する形態も可能である。この場合、接着剤を併用した固定構造となる。なお、一つの玉軸受に対して２以上の環状溝を設ける構成も可能である。
【００４１】
（むすび）
以上述べたように、遠心ファン１００は、樹脂製の上ケーシング１０１、上ケーシング１０１と結合した樹脂製の下ケーシング１０２、上ケーシング１０１と下ケーシング１０２の間に回転自在な状態で保持されたインペラ１０４、インペラ１０４の回転軸となるシャフト１１２、下ケーシング１０２の底部に固定され、シャフト１１２を回転自在な状態で保持する金属製で円筒形状の軸受ホルダー１５０を備え、軸受ホルダー１５０の外周には、環状溝１５５，１５６が形成され、環状溝１５５，１５６は、下ケーシング１０２を構成する樹脂により埋められている。この構造によれば、環状溝１５５，１５６が下ケーシング１０２を構成する樹脂により埋められているので、軸受けホルダー１５０と下ケーシング１０２の結合が強固に行われる。
【００４２】
また、シャフト１１２に垂直な方向から見て、下ケーシング１０２の底部と重なる部分の軸受ホルダー１５０には、円環形状の底部１５２が設けられ、この底部１５２の厚み寸法（軸方向における寸法）は、下ケーシング１０２の底部の厚み寸法に比較して大きい。この構造によれば、厚み寸法が確保された底部１５２が設けられることで、下ケーシング１０２の底部と重なる部分における軸受ホルダー１５０の径方向における強度が確保される。そのため、軸受ホルダー１５０をインサートして下ケーシング１０２を成形する際、金型内に充填される樹脂圧によって軸受ホルダー１５０が変形することが防止される。
【００４３】
軸受ホルダー１５０の内側には、玉軸受１１３ａが固定され、円環形状の底部１５２の内径（開口１５３の開口径）は、玉軸受１１３ａの外輪の内径よりも小さい。この構造によれば、底部１５２の径方向の寸法が十分に確保でき、上述した径方向の強度を確保でき、且つ、玉軸受１１３ａを軸方向においてしっかりと支えることができる。
【００４４】
なお、本実施形態では、軸受ホルダーの外周にはフランジを設け、ステータコア１２１の軸方向における位置決めのストッパーとしているが、下ケーシング１０２に一体成形にて形成した環状の凸部１２４を軸方向に伸長し、環状の凸部１２４をステータコア１２１の軸方向における位置決めのストッパーとして用いてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１００…遠心ファン、１０１…上ケーシング、１０２…下ケーシング、１０２ａ…凹部、１０３…ケーシング、１０４…インペラ、１０５…主板、１０６…羽根、１０７…シュラウド、１０８…吸込口、１０９…支柱、１０９ａ…先端部、１１０…吹出口、１１１…ハブ、１１２…シャフト、１１３ａ…玉軸受、１１３ｂ…玉軸受、１１４…円筒部、１１５…ロータヨーク、１１６…ロータマグネット、１２０…モータ、１２１…ステータコア、１２２…インシュレータ、１２３…ステータコイル、１２４…環状の凸部、１２５…コイルばね、１２６…コネクタピン、１２７…コネクタハウジング、１２８…回転基板、１５０…軸受ホルダー、１５１…開口、１５２…底部、１５３…開口、１５４…フランジ部、１６０…軸受ホルダー、１６１…内周面、１６２…環状溝、１６３…環状溝。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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