(57)【要約】【課題】シャフトとインペラの結合強度が高い遠心ファンを提供する。【解決手段】上ケーシング１０１、上ケーシング１０１と結合した下ケーシング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樹脂製のインペラ１０４、インペラ１０４の回転軸となるシャフト２００を備え、シャフト２００は、外周側面に凹凸面を備えたフランジ部２０１を備え、フランジ部２０１が樹脂製のインペラ１０４に埋め込まれ、上端面及び下端面には、シャフト２００の軸芯であるストレート部２０３ａ及び２０３ｂを有している遠心ファン１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上ケーシングと、
前記上ケーシングと結合した下ケーシングと、
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樹脂製のインペラと、
前記インペラの回転軸となるシャフトと
を備え、
前記シャフトは、外周側面に凹凸面を備えたフランジ部を備え、
前記フランジ部は、前記インペラに埋め込まれ、上端面及び下端面には、シャフトの軸芯であるストレート部を有している遠心ファン。
【請求項２】
前記インペラは、ハブ及び主板を備え、
前記ハブの軸方向の厚みは、前記主板の軸方向の厚みよりも大きく、かつ前記フランジ部の軸方向の厚みよりも大きいものであって、
前記フランジ部は、前記ハブに埋め込まれている請求項１に記載の遠心ファン。
【請求項３】
前記フランジ部が備える前記凹凸面は、スプライン加工またはローレット加工されている請求項１または請求項２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は、シャフト１１に固定されたブッシュ１２の外周面のカップ状のロータヨーク１３がカシメ固定され、ロータヨーク１３にインペラ３０が結合されている。遠心ファンは、その使用される用途によっては、コスト低減や軽量化が強く要望される。しかし、特許文献１に記載の遠心ファンは、シャフト１１に固定されたブッシュ１２の外周面のカップ状のロータヨーク１３をカシメ固定し、インペラ３０の主板３２の下面に形成されたボス３５をロータヨーク１３のフランジ部１３ｃのボス孔１５に挿入し、ボス３５の先端を熱変形させて結合している。このため、部品点数が多く、またボス３５の先端を熱変形させて結合する作業が必要のため、コスト低減の余地がある。
【０００４】
また、ブッシュ１２及びロータヨーク１３は一般に金属材料で形成されているため、軽量化の余地がある。これに対して、特許文献１のようなブッシュの代わりに、シャフトの上端（一方端）を鍛造にて頭部を形成し、頭部をインサートしてインペラを一体成型したファンモータが提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に記載されたファンモータによれば、特許文献１のようなブッシュを用いていないため、部品点数の削減及び軽量化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−２２３２０３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７２４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２に記載されたファンモータでは、シャフト２５の上端（一方端）を鍛造にて頭部２６を形成し、頭部２６をインサートしてインペラ２２を一体成型にて形成し、頭部２６がインペラ２２のカップ部２１の中央の箇所に埋め込まれる。頭部２６には凹凸が形成され、結合強度の向上を図っているが、頭部２６の軸方向の厚さ（寸法)が薄いため、結合強度は必ずしも十分とは言えない。
【０００７】
このような背景において、本発明は、シャフトとインペラの結合強度が高い遠心ファンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上ケーシングと、前記上ケーシングと結合した下ケーシングと、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樹脂製のインペラと、前記インペラの回転軸となるシャフトとを備え、前記シャフトは、外周側面に凹凸面を備えたフランジ部を備え、前記フランジ部が前記樹脂製のインペラに埋め込まれ、上端面及び下端面には、シャフトの軸芯であるストレート部を有している遠心ファンである。
【０００９】
本発明において、前記インペラは、ハブ及び主板を備え、前記ハブの軸方向の厚みは、前記主板の軸方向の厚みよりも大きく、かつ前記フランジ部の軸方向の厚みよりも大きいものであって、前記フランジ部は、前記ハブに埋め込まれている構造は好ましい。本発明において、前記フランジ部が備える前記凹凸面は、スプライン加工またはローレット加工されている構造は好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、シャフトとインペラの結合強度が高い遠心ファンが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態の遠心ファンの断面図である。
【図２】図１の遠心ファンにおけるシャフトの平面図である。
【図３】図１の遠心ファンにおけるシャフトの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
(全体の構造)
図１は、実施形態の遠心ファン１００を回転軸（シャフト２００）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。
【００１３】
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。
【００１４】
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の間に配置された複数の羽根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。
【００１５】
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、環状のシュラウド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。
【００１６】
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２００が埋め込まれて結合されている。ハブ１１１は、周囲の他の部分よりも肉厚（軸方向の厚み寸法が大きい）となっている。なお、シャフト２００の詳細については後述する。
【００１７】
シャフト２００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。
【００１８】
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。なお、モータ１２０は、下ケーシング１０２に形成される凹部の底面に装着され、インシュレータ１２２のうち下側に位置するインシュレータに装着される回路基板１２８も、下ケーシング１０２に形成される凹部の中に収納される。
【００１９】
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。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。
【００２０】
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２００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。
【００２１】
シャフト２００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１２４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。
【００２２】
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。
【００２３】
軸受ホルダー１５０には、下方から玉軸受１１３ａが装着され、上方から玉軸受１１３ｂが装着されている。玉軸受１１３ａ，１１３ｂによりシャフト２００が回転可能な状態で保持されている。軸受ホルダー１５０への玉軸受１１３ａ，１１３ｂの固定は、接着剤により行われている。この固定を圧入により行うこともできる。また、玉軸受１１３ａの内輪の下端は、シャフト２００の下端に固定されたＥリング１５１により止められている。
【００２４】
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や電子部品が搭載されている。
【００２５】
（シャフトの構造）
図２には、シャフト２００を軸方向上方から見た平面図が示されている。図３には、シャフト２００を軸方向に対して垂直な方向から見た正面図が示されている。シャフト２００は、金属材料（例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２））で形成されている。シャフト２００の一方端側（上方側）に円形のフランジ部２０１が一体に形成されている。このフランジ部２０１は、シャフト２００の一方端をヘッダー加工して形成されている。ヘッダー加工で形成されたフランジ部２０１の上端面及び下端面にはシャフトの軸芯であるストレート部２０３ａおよび２０３ｂを有している。ストレート部２０３ａおよび２０３ｂは、フランジ部２０１の上端面及び下端面から延在するものであるが、フランジ２０１の上端部から延在したストレート部２０３ａは、フランジ２０１の下端部から延在したストレート部２０３ｂと比較して、短く形成される。なお、図２及び図３において、シャフトの軸芯は、フランジ部２０１の上端面及び下端面の中央に位置するように形成されている。また、シャフト２００の他端（下端）近くには、Ｅリング１５１が固定される環状溝２０４が形成されている。
【００２６】
フランジ部２０１の外周側面には、スプライン加工にて凹凸面２０２が形成されている。なお、凹凸面を形成する方法としては、スプライン加工に代えてローレット加工でもよい。フランジ部２０１の上端面には、シャフトの軸芯であるストレート部２０３ａおよび２０３ｂがあるため、フランジ部２０１の外周面にスプライン加工（またはローレット加工）を行う際に、シャフト２００の両端を保持でき、加工が容易となる。また、インペラ１０４の成形時や、下ケーシング１０２にインペラ１０４を組み立てる作業時の軸芯あわせの作業性が良好となる、等々の効果を奏する。
【００２７】
（インペラの構造）
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、円形のフランジ部２０１を有するシャフト２００と、環状のロータヨーク１１５をセットする。そして、金型内に樹脂を充填して、主板１０５、シュラウド１０７、羽根１０６、ハブ１１１及び円筒部１１４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２００およびロータヨーク１１５が一体となる。なお、インペラ１０４は、中央にカップ状のハブ１１１を有し、ハブ１１１の外周面から径外方向に延在する主板１０５が形成される。そして、ロータヨーク１１５は、ハブ１１１の円筒部１１４の内周面に結合されている。また、上記の一体成型の工程において、インペラ１０４を構成する樹脂によって、シャフト２００のフランジ部２０１が包み込まれ、フランジ部２０１がハブ１１１の中に埋め込まれる。すなわち、ハブ１１１の軸方向の厚みは、主板１０５の軸方向の厚みよりも大きく、かつフランジ部２０１の軸方向の厚みよりも大きく形成される。例えば、ハブ１１１の軸方向の厚みは、フランジ部２０１の軸方向の厚みの１．３倍程度に形成する。
【００２８】
また、フランジ部２０１の軸方向の厚さ（寸法）は、特許文献２よりも十分な厚さ（寸法）とでき、シャフト２００のフランジ部２０１の外周側面にスプライン加工にて凹凸面２０２を形成することができる。凹凸面２０２を形成することで、凹凸面２０２にハブ１１１を構成する樹脂が入り込んで、周方向の回り止めとなる。また、フランジ部２０１がハブ１１１の中に埋め込まれるため、軸方向の抜け止めとなり、シャフト２００とインペラ１０４との結合強度を高くできる。
【符号の説明】
【００２９】
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、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、１２６…コネクタピン、１２７…コネクタハウジング、１２８…回路基板、１５０…軸受ホルダー、１５１…Ｅリング、２００…シャフト、２０１…フランジ部、２０２…凹凸面、２０３ａ…ストレート部、２０３ｂ…ストレート部、２０４…環状溝。
【図１】
2019203481.tif 000003
【図２】
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【図３】
2019203481.tif 000005