(57)【要約】【課題】高い回転速度であっても、個体振動を低減することができる軸流ファンを実現する。【解決手段】軸流ファン２００は、風洞部５を区画形成するケーシング２と、ケーシング２から風洞部５の径方向中央部へと延出された複数のスポーク６１、および複数のスポーク６１の連結部としてのフレームハブ６２を有するフレーム６０と、フレームハブ６２に支持され、巻線２０が巻回されたステータ１２０と、フレームハブ６２に回転自在に軸支され、永久磁石３０を有するロータ１１０と、ロータ１１０に固定され、複数の動翼１３を有する羽根車１０と、を備える。フレームハブ６２の少なくとも一方の面には、段差部６６が形成される。【選択図】図１
2015113781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風洞部を区画形成するケーシングと、
前記ケーシングから前記風洞部を横断するように該ケーシングの径方向中央部へと延出された複数のスポークと、前記中央部において前記複数のスポークを連結するフレームハブと、を有するフレームと、
前記フレームハブに支持され、巻線が巻回されたステータと、
前記フレームハブに回転自在に軸支され、永久磁石を有するロータと、
前記ロータに固定され、複数の動翼を有する羽根車と、
を備え、
前記フレームハブの少なくとも一方の面に、リング状溝部を形成したことを特徴とする軸流ファン。
【請求項２】
前記複数のリング状溝部は、前記フレームハブの内底面において、同心円状に複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸流ファン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の軸流ファンが、前記ロータの回転軸の軸方向に複数直列に接続されていることを特徴とする直列型軸流ファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の動翼を有する羽根車に回転モータが内蔵された軸流ファンおよび直列型軸流ファンのフレーム構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸流ファンは、回転駆動装置としての回転モータ、当該回転モータの回転軸に取り付けられた複数の動翼を有する羽根車、当該羽根車とともに軸流を形成する円筒体状のケーシングを備える。
【０００３】
当該軸流ファンは、羽根車の回転速度を上げることにより、高い冷却性能を達成することができる。しかし、羽根車の回転速度を上げると、軸流ファンが発生する個体振動も大きくなる。これは、ロータの回転により生じた振動が軸受支持部（ブッシュ）、フレームハブを有するフレームを介してケーシングに伝達し、当該軸流ファンの個体振動が大きくなるからである。
【０００４】
軸流ファンモータの個体振動の低減に関する技術としては、回転することにより空気の流れを生じさせるプロペラと、プロペラを駆動するモータと、モータが固定されているベンチュリ底部と、プロペラの外周に隙間を開けて設けられ、外周形状がほぼ四角形の外枠部と内周形状がほぼ円筒形のベルマウス部を有し、ベンチュリ底部と外枠部とを脚部で連結されたベンチュリと、で構成された軸流ファンモータの、ベンチュリ底部に複数の開口部を持つものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、中心軸を中心に回転するインペラ、インペラを回転させるモータ部、モータ部を支持するモータ支持部、およびインペラとモータ部を収容するハウジングとを備え、モータ支持部は、略円形板状のベース部と、中心軸を中心として軸方向に伸びる略円筒状の軸受保持部とを有し、少なくともベース部は樹脂で構成され、ベース部の表面には、軸方向に凹む複数の凹部が網目状に形成されており、ベース部の凹部以外の平坦部は、ベース部の中心から放射状に伸びる径方向に添って連続する部位を有さない送風ファンがある（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６１６８８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８４７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術によれば、ベンチュリ底部（フレームハブ）に複数の開口部が形成されている。しかし、フレームハブに複数の開口部を形成すると、フレームハブの強度が低下し、少なからず吐出側の気流に影響が生じる。
【０００８】
また、特許文献２の技術によれば、ベース部（フレームハブ）の表面に、軸方向に凹む複数の凹部が網目状に形成されている。しかし、フレームハブの表面に複数の凹部を網目状に形成するのは煩雑である。また、フレームハブが金属製である場合には、当該フレームハブの表面に網目状の凹部を形成し難い。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、フレームハブの強度を低下させず、かつ吐出側の気流に影響を与えず、簡単な構造で、高い回転速度であっても、個体振動を低減することができるフレームを備えた軸流ファンおよび直列型軸流ファンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る軸流ファンは、ケーシング、フレーム、ステータ、ロータおよび羽根車を備える。
【００１１】
ケーシングは、風洞部を区画形成する。フレームは、上記ケーシングから上記風洞部を横断するように当該ケーシングの径方向中央部へと延出された複数のスポークと、上記中央部において上記複数のスポークを連結するフレームハブと、を有する。ステータは、上記フレームハブに支持され、巻線が巻回される。ロータは、上記フレームハブに回転自在に軸支され、永久磁石を有する。羽根車は、上記ロータに固定され、複数の動翼を有する。
【００１２】
上記フレームハブの少なくとも一方の面には、複数のリング状溝部が形成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る軸流ファンは、フレームハブの少なくとも一方の面に、リング状溝部が形成されている。当該フレームハブの少なくとも一方の面に形成されたリング状溝部により、フレームハブに伝達された振動が緩められ、当該フレームハブを介して振動が伝わり難くなる。
【００１４】
したがって、本発明に係る軸流ファンによれば、フレームハブの強度を低下させず、かつ吐出側の気流に影響を与えず、簡単な構造で、高い回転速度であっても、振動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る軸流ファンの上半部の断面図である。
【図２】本実施形態に係る軸流ファンのフレームの内側正面図である。
【図３】本実施形態に係る軸流ファンのフレームの上半部の断面図である。
【図４】本実施形態に係る直列型軸流ファンの外観の斜視図である。
【図５】本実施形態に係る直列型軸流ファンの吸気側外観の左側面図である。
【図６】本実施形態に係る直列型軸流ファンの吐出側外観の右側面図である。
【図７】比較形態の軸流ファンのフレームの内側正面図である。
【図８】比較形態の軸流ファンのフレームの上半部の断面図である。
【図９】本実施形態に係る軸流ファンの振動低減効果の説明に供する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本実施形態に係る軸流ファンについて説明する。
【００１７】
本実施形態に係る軸流ファンは、フレームのフレームハブの少なくとも一方の面に、リング状溝部が形成されているので、フレームハブに伝達された振動が緩められ、当該フレームハブを介して振動が伝わり難くなる。
【００１８】
〔軸流ファンの構成〕
まず、図１から図３を参照して、本実施形態に係る軸流ファンの構成について説明する。図１は本実施形態に係る軸流ファンの上半部の断面図である。図２は本実施形態に係る軸流ファンのフレームの内側正面図である。図３は本実施形態に係る軸流ファンのフレームの上半部の断面図である。
【００１９】
軸流ファンは、回転モータの回転軸に固定された羽根車の回転によって、回転軸の軸方向の一方から吸気し、軸方向の他方へと空気を吐出する送風装置である。
【００２０】
図１に示すように、軸流ファン２００は、回転軸１に固定された羽根車１０と、当該羽
根車１０の径方向の外周を囲む円筒体状のケーシング２と、を有する。
【００２１】
羽根車１０は、中央部にほぼカップ状のハブ部１１を有する。ハブ部１１の外周部には、複数の動翼１３を有する。ハブ部１１は、ソケット１２を介して、回転軸１に固定される。
【００２２】
ハブ部１１の内部には、羽根車１０の回転駆動装置としての回転モータ１００が設けられる。本実施形態の回転モータ１００は、たとえば、アウターロータ型のブラシレスモータにより構成される。当該回転モータ１００は、巻線２０を有する電機子を内側ステータ１２０とし、当該ステータ１２０の外周に、永久磁石３０を有する励磁部を外側ロータ１１０として配設する。
【００２３】
複数の動翼１３は、羽根車１０のハブ部１１の周囲に放射線状に取り付けられる。各動翼１３は、回転軸１の軸方向に対して傾斜させて設けられる。
【００２４】
羽根車１０は、当該羽根車１０の回転により、動翼１３とケーシング２との間に気流を形成する。動翼１３は、羽根車１０のハブ部１１側からフレームハブ６２側へ向けて気流を生じるような形状および構造に形成されている。
【００２５】
ロータ１１０は、ほぼカップ状のロータヨーク４１、当該ロータヨーク４１の中心部にソケット１２により圧入された回転軸１、および永久磁石３０などを備える。
【００２６】
ロータヨーク４１はハブ部１１内に嵌入される。ロータヨーク４１の軸方向に沿った内周面には、永久磁石３０が固着される。ロータヨーク４１は、励磁部からの磁力線を閉じて、永久磁石３０の電磁誘導効果を最大にする機能を有する。
【００２７】
ロータヨーク４１の構成材料としては、たとえば、ＳＣ材などの鉄系の磁性体が用いられるが、例示した材料に限定されない。
【００２８】
回転軸１は軸受１６に回転可能に支承される。軸受１６は筒体状の軸受支持部（ブッシュ）６３の内面に固定される。軸受支持部６３は、フレームハブ６２の中央部に固定される。
【００２９】
フレームハブ６２は概ねカップ状を呈しており、ステータ１２０のベース部となる。フレームハブ６２と羽根車１０のハブ部１１とは、回転軸１の軸方向の反対側に位置する。
【００３０】
一方、ステータ１２０は、ステータスタック５０および巻線２０などを備える。
【００３１】
ステータスタック５０は、軸受支持部６３の外面に固定される。ステータスタック５０は、薄肉のほぼリング状の金属板を板厚方向に複数積層して形成される。ステータスタック５０の金属板の構成材料としては、たとえば、性能とコストを両立するために珪素鋼板が望ましい。ステータスタック５０の各金属板は、たとえば、機械的に圧接して積層される。
【００３２】
ステータスタック５０には、インシュレータ５２が凸設されている。インシュレータ５２間には、凹部としてのスロット５３が区画形成される。スロット５３は、ステータスタック５０の円周方向に沿って均等に配設される。スロット５３内には、ステータスタック５０に巻回された巻線２０が収容される。
【００３３】
フレームハブ６２上には回路基板（プリント基板）７０が支持される。回路基板７０には、軸流ファン２０１を制御するための配線パターンが形成されている。
【００３４】
ステータスタック５０に巻回された巻線２０と回路基板７０とは、連結端子７１で接続される。連結端子７１は、巻線２０の渡り線を集約して回路基板７０に接続する。
【００３５】
回路基板７０には、巻線２０を電気的に接続するための連結端子７１を挿通するための貫通孔７５が穿孔されている。連結端子７１は、貫通孔７５に挿通した後、突出部が半田付けされる。
【００３６】
ケーシング２は、気流を案内する風洞部５を区画形成するとともに、両端に空気の吸気口３および吐出口４を区画形成している。ケーシング２は、フランジ部６４を有するフレーム６０と一体成形される（図２参照）。本実施形態のフランジ部６４は、矩形状に形成される。当該フランジ部６４の四隅には、不図示の取付けねじを取り付けるための挿通孔６５が開口されている。
【００３７】
図１から図３に示すように、フレーム６０は、複数のスポーク６１とフレームハブ６２を有する。
【００３８】
複数のスポーク６１は、ケーシング２から風洞部５を横断するように当該ケーシング２の径方向中央部へと延出されている。各スポーク６１は、吐出気流の整流機能を果たすように同一方向へ向けて翼状に湾曲させて形成される。
【００３９】
複数のスポーク６１は、ケーシング２の径方向中央部において、フレームハブ６２により連結されている。フレームハブ６２はリング状に形成され、当該フレームハブ６２の内周部６２ａおよび外周部６２ｂが隆起している。フレームハブ６２の内周部６２ａには、軸受支持部（ブッシュ）６３が嵌入固定されている。
【００４０】
フレームハブ６２の少なくとも一方の面には、リング状溝部６６が形成されている。本実施形態では、フレームハブ６２の内底部に２本のリング状溝部６６が形成されている。２本のリング状溝部６６は、同心円状に形成されている。
【００４１】
本実施形態では、フレームハブ６２の内底部に２本のリング状溝部６６を形成したが、当該リング状溝部６６の本数はフレームハブ６２の径により定められ、２本に限定されない。また、フレームハブ６２の内底部のみにリング状溝部６６を形成しているが、これに限定されず、フレームハブ６２の表面、もしくは双方の面にリング状溝部６６を形成してもよい。
【００４２】
〔直列型軸流ファンの構成〕
次に、図４から図６を参照して、本実施形態に係る直列型軸流ファンの構成について説明する。図４は本実施形態に係る直列型軸流ファンの外観の斜視図である。図５は本実施形態に係る直列型軸流ファンの吸気側外観の左側面図である。図６は本実施形態に係る直列型軸流ファンの吐出側外観の右側面図である。
【００４３】
図４から図６に示すように、本実施形態に係る直列型軸流ファン３００は、回転モータ１００の回転軸１の軸方向に、少なくとも、第１の軸流ファン２０１と第２の軸流ファン２０２が直列接続されている。第１の軸流ファン２０１は吸気側に、第２の軸流ファン２０２は吐出側に配置される。なお、本実施形態では、２台の軸流ファンを直列接続しているが、これに限定されず、３台以上の軸流ファンを直列接続してもよい。
【００４４】
本実施形態では、第１の軸流ファン２０１の軸方向長さは、第２の軸流ファン２０２の軸方向長さよりも大きく形成されている。吸気側に配置された第１の軸流ファン２０１の吐出口には、フレーム６０が配置される（図１および図２参照）。
【００４５】
すなわち、本実施形態に係る直列型軸流ファン３００は、直列接続された円筒体状のケーシング２、２内に、第１の軸流ファン２０１の動翼１３（図５参照）、静翼としてのフレーム６０および第２の軸流ファン２０２の動翼１３（図６参照）が、気流方向に沿って順次配置される。なお、第２の軸流ファン２０２の吐出側にも、フレームが配置されていてもよい。
【００４６】
第１の軸流ファン２０１と第２の軸流ファン２０２は、第１の軸流ファン２０１が静翼としてのフレーム６０を有する以外は、ほぼ同一の構造を有している。
【００４７】
すなわち、第２の軸流ファン２０２の詳細な内部構造の説明は省略するが、当該第２の軸流ファン２０２は、ロータ１１０および回路基板７０付きステータ１２０の軸方向位置が第１の軸流ファン２０１と逆転している（図１参照）。第１の軸流ファン２０１と第２の軸流ファン２０２の内部構造の位置が逆転していても、直列接続した軸流ファン２０１、２０２が連続した同一方向の気流を形成するように、動翼１３の向きもしくは回転方向が設定される（図５および図６参照）。
【００４８】
〔軸流ファンおよび直列型軸流ファンの作用〕
次に、図１から図３、図４、図７から図９を参照して、本実施形態に係る軸流ファン２００および直列型軸流ファン３００の作用について説明する。
【００４９】
図４に示すように、本実施形態に係る軸流ファン２０１、２０２は、たとえば、２台直列に接続され、直列型ファンモータ３００として組み立てられる。
【００５０】
直列型軸流ファン３００は、電子機器の筐体などを介して、ケーシング２の吸気側フランジ部６４ａまたは吐出側フランジ部６４ｂの挿通孔６５を通して取付ねじを螺合することにより、当該筐体などに取り付けられる。たとえば、直列型軸流ファン３００をサーバー用の冷却ファンとして用いる場合は、サーバーの筐体内面のファン取付部に吸気側フランジ部６４ａを取り付ける。
【００５１】
第１の軸流ファン２０１と第２の軸流ファン２０２は、たとえば、逆方向に回転させる。第１の軸流ファン２０１および第２の軸流ファン２０２の各羽根車１０を回転させると、第１の軸流ファン２０１の吸気口３から空気が吸い込まれる。
【００５２】
第１の軸流ファン２０１の吸気口３から吸い込まれた空気は、第１の軸流ファンの動翼１３、静翼としてのフレーム６０、および第２の軸流ファン２０２の動翼１３を順に通過して、第２の軸流ファン２０２の吐出口４から吐出される。
【００５３】
図１から図３に示すように、本実施形態に係る軸流ファン２００（２０１）のフレーム６０は、ケーシング２から風洞部５を横断するように当該ケーシング２の径方向中央部へと延出された複数のスポーク６１を有する。複数のスポーク６１は、ケーシング２の径方向中央部において、フレームハブ６２により連結されている。
【００５４】
一方、ロータ１１０の回転軸１は、フレームハブ６２に固定された軸受支持部（ブッシュ）６３および軸受１６を介して回転自在に軸支されている。羽根車１０は、ロータ１１０に固定され、複数の動翼１３を有する。
【００５５】
したがって、羽根車１０の回転速度を上げて高い冷却性能を達成しようとすると、軸流ファン２００が発生する個体振動も大きくなる。すなわち、ロータ１１の回転により生じた振動が軸受支持部（ブッシュ）６３、フレームハブ６２を有するフレーム６０介してケーシング２に伝達し、軸流ファン２００の個体振動が大きくなる。
【００５６】
そこで、本実施形態に係る軸流ファン２００（２０１）は、フレームハブ６２の少なくとも一方の面に、リング状溝部６６が形成されている。本実施形態では、フレームハブ６２の内底部にリング状溝部６６が形成されている。本実施形態に係る軸流ファン２００（２０１）によれば、フレームハブ６２の内底部に形成されたリング状溝部６６により、フレームハブ６２に伝達された振動が緩められ、当該フレームハブ６２を介して振動が伝わり難くなる。
【００５７】
また、本実施形態のフレームハブ６２の内底部には、２本のリング状溝部６６が形成されている。２本のリング状溝部６６を同心円状に形成されているので、偏りなく振動を緩めることができる。
【００５８】
さらに、リング状溝部６６はフレームハブ６２の一方の面に形成されており、開口部ではないので、吐出側の気流に影響も生じない。なお、リング状溝部６６の本数は、フレームハブ６２の径に応じて定められる。
【００５９】
〈比較形態〉
次に、図７から図９を参照して、比較形態としての従来構造のフレームと比較して、本実施形態に係る軸流ファン２００の作用効果について検討する。図７は比較形態の軸流ファンのフレームの内側正面図である。図８は比較形態の軸流ファンのフレームの上半部の断面図である。図９は本実施形態に係る軸流ファンの振動低減効果の説明に供する図である。
【００６０】
図７および図８に示すように、比較形態の軸流ファン４００は、フレーム４６０のフレームハブ４６２の内底面が平滑に形成されている。また、当該フレームハブ４６２の表面も平滑に形成されている。
【００６１】
〈振動測定結果〉
本実施形態に係る軸流ファン２００と比較形態の軸流ファン４００の双方について固体振動を測定した。これらの測定結果を図９に示す。
【００６２】
図９に示すように、本実施形態に係る軸流ファン（発明品）２００は、比較形態の軸流ファン（従来品）４００と比較すると、約５０％の振動低減の効果が得られた。
【００６３】
これは、比較形態の軸流ファン（従来品）４００のフレームハブ４６２の両面は平滑であるので、ロータの回転により生じた振動が軸受支持部（ブッシュ）４６３、フレームハブ４６２を有するフレーム４６０介してケーシング２に伝達し、当該軸流ファン４００の個体振動が大きくなったものと考えられる。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態に係る軸流ファン２００および直列型軸流ファン３００は、フレームハブ６２の少なくとも一方の面に、リング状溝部６６が形成されている。フレームハブ６２の一方の面に形成されたリング状溝部６６の存在により、ロータ１１０から軸受支持部（ブッシュ）６３を介して当該フレームハブに伝達された振動が緩められ、ケーシング２に振動が伝わり難くなる。
【００６５】
したがって、本実施形態によれば、フレームハブ６２の強度を低下させず、かつ吐出側の気流に影響を与えず、簡単な構造で、高い回転速度であっても、軸流ファン２００および直列型軸流ファン３００の個体振動を低減できる。
【００６６】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００６７】
２    ケーシング、
５    風洞部、
１０    羽根車、
１３    動翼、
２０    巻線、
３０    永久磁石、
６０    フレーム、
６１    スポーク、
６２    フレームハブ、
６６    リング状溝部、
１１０    ロータ、
１２０    ステータ、
２００    軸流ファン、
２０１    第１の軸流ファン、
２０２    第２の軸流ファン、
３００    直列型軸流ファン。
【図１】
2015113781.tif 000003
【図２】
2015113781.tif 000004
【図３】
2015113781.tif 000005
【図４】
2015113781.tif 000006
【図５】
2015113781.tif 000007
【図６】
2015113781.tif 000008
【図７】
2015113781.tif 000009
【図８】
2015113781.tif 000010
【図９】
2015113781.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成26年6月9日(2014.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風洞部を区画形成するケーシングと、
前記ケーシングから前記風洞部を横断するように該ケーシングの径方向中央部へと延出された複数のスポークと、前記中央部において前記複数のスポークを連結するフレームハブと、を有するフレームと、
前記フレームハブに支持され、巻線が巻回されたステータと、
前記フレームハブに回転自在に軸支され、永久磁石を有するロータと、
前記ロータに固定され、複数の動翼を有する羽根車と、
を備え、
前記フレームハブの少なくとも一方の面に段差部を形成したことを特徴とする軸流ファン。
【請求項２】
前記段差部は、前記フレームハブの内底面において、同心円状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸流ファン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の軸流ファンが、前記ロータの回転軸の軸方向に複数直列に接続されていることを特徴とする直列型軸流ファン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の動翼を有する羽根車に回転モータが内蔵された軸流ファンおよび直列型軸流ファンのフレーム構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸流ファンは、回転駆動装置としての回転モータ、当該回転モータの回転軸に取り付けられた複数の動翼を有する羽根車、当該羽根車とともに軸流を形成する円筒体状のケーシングを備える。
【０００３】
当該軸流ファンは、羽根車の回転速度を上げることにより、高い冷却性能を達成することができる。しかし、羽根車の回転速度を上げると、軸流ファンが発生する個体振動も大きくなる。これは、ロータの回転により生じた振動が軸受支持部（ブッシュ）、フレームハブを有するフレームを介してケーシングに伝達し、当該軸流ファンの個体振動が大きくなるからである。
【０００４】
軸流ファンモータの個体振動の低減に関する技術としては、回転することにより空気の流れを生じさせるプロペラと、プロペラを駆動するモータと、モータが固定されているベンチュリ底部と、プロペラの外周に隙間を開けて設けられ、外周形状がほぼ四角形の外枠部と内周形状がほぼ円筒形のベルマウス部を有し、ベンチュリ底部と外枠部とを脚部で連結されたベンチュリと、で構成された軸流ファンモータの、ベンチュリ底部に複数の開口部を持つものがある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、中心軸を中心に回転するインペラ、インペラを回転させるモータ部、モータ部を支持するモータ支持部、およびインペラとモータ部を収容するハウジングとを備え、モータ支持部は、略円形板状のベース部と、中心軸を中心として軸方向に伸びる略円筒状の軸受保持部とを有し、少なくともベース部は樹脂で構成され、ベース部の表面には、軸方向に凹む複数の凹部が網目状に形成されており、ベース部の凹部以外の平坦部は、ベース部の中心から放射状に伸びる径方向に添って連続する部位を有さない送風ファンがある（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１６１６８８号公報
【特許文献２】特開２０１２−１８４７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術によれば、ベンチュリ底部（フレームハブ）に複数の開口部が形成されている。しかし、フレームハブに複数の開口部を形成すると、フレームハブの強度が低下し、少なからず吐出側の気流に影響が生じる。
【０００８】
また、特許文献２の技術によれば、ベース部（フレームハブ）の表面に、軸方向に凹む複数の凹部が網目状に形成されている。しかし、フレームハブの表面に複数の凹部を網目状に形成するのは煩雑である。また、フレームハブが金属製である場合には、当該フレームハブの表面に網目状の凹部を形成し難い。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、フレームハブの強度を低下させず、かつ吐出側の気流に影響を与えず、簡単な構造で、高い回転速度であっても、個体振動を低減することができるフレームを備えた軸流ファンおよび直列型軸流ファンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係る軸流ファンは、ケーシング、フレーム、ステータ、ロータおよび羽根車を備える。
【００１１】
ケーシングは、風洞部を区画形成する。フレームは、上記ケーシングから上記風洞部を横断するように当該ケーシングの径方向中央部へと延出された複数のスポークと、上記中央部において上記複数のスポークを連結するフレームハブと、を有する。ステータは、上記フレームハブに支持され、巻線が巻回される。ロータは、上記フレームハブに回転自在に軸支され、永久磁石を有する。羽根車は、上記ロータに固定され、複数の動翼を有する。
【００１２】
上記フレームハブの少なくとも一方の面には段差部が形成されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る軸流ファンは、フレームハブの少なくとも一方の面に、段差部が形成されている。当該フレームハブの少なくとも一方の面に形成された段差部により、フレームハブに伝達された振動が緩められ、当該フレームハブを介して振動が伝わり難くなる。
【００１４】
したがって、本発明に係る軸流ファンによれば、フレームハブの強度を低下させず、かつ吐出側の気流に影響を与えず、簡単な構造で、高い回転速度であっても、振動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態に係る軸流ファンの上半部の断面図である。
【図２】本実施形態に係る軸流ファンのフレームの内側正面図である。
【図３】本実施形態に係る軸流ファンのフレームの上半部の断面図である。
【図４】本実施形態に係る直列型軸流ファンの外観の斜視図である。
【図５】本実施形態に係る直列型軸流ファンの吸気側外観の左側面図である。
【図６】本実施形態に係る直列型軸流ファンの吐出側外観の右側面図である。
【図７】比較形態の軸流ファンのフレームの内側正面図である。
【図８】比較形態の軸流ファンのフレームの上半部の断面図である。
【図９】本実施形態に係る軸流ファンの振動低減効果の説明に供する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本実施形態に係る軸流ファンについて説明する。
【００１７】
本実施形態に係る軸流ファンは、フレームのフレームハブの少なくとも一方の面に、段差部が形成されているので、フレームハブに伝達された振動が緩められ、当該フレームハブを介して振動が伝わり難くなる。
【００１８】
〔軸流ファンの構成〕
まず、図１から図３を参照して、本実施形態に係る軸流ファンの構成について説明する。図１は本実施形態に係る軸流ファンの上半部の断面図である。図２は本実施形態に係る軸流ファンのフレームの内側正面図である。図３は本実施形態に係る軸流ファンのフレームの上半部の断面図である。
【００１９】
軸流ファンは、回転モータの回転軸に固定された羽根車の回転によって、回転軸の軸方向の一方から吸気し、軸方向の他方へと空気を吐出する送風装置である。
【００２０】
図１に示すように、軸流ファン２００は、回転軸１に固定された羽根車１０と、当該羽根車１０の径方向の外周を囲む円筒体状のケーシング２と、を有する。
【００２１】
羽根車１０は、中央部にほぼカップ状のハブ部１１を有する。ハブ部１１の外周部には、複数の動翼１３を有する。ハブ部１１は、ソケット１２を介して、回転軸１に固定される。
【００２２】
ハブ部１１の内部には、羽根車１０の回転駆動装置としての回転モータ１００が設けられる。本実施形態の回転モータ１００は、たとえば、アウターロータ型のブラシレスモータにより構成される。当該回転モータ１００は、巻線２０を有する電機子を内側ステータ１２０とし、当該ステータ１２０の外周に、永久磁石３０を有する励磁部を外側ロータ１１０として配設する。
【００２３】
複数の動翼１３は、羽根車１０のハブ部１１の周囲に放射線状に取り付けられる。各動翼１３は、回転軸１の軸方向に対して傾斜させて設けられる。
【００２４】
羽根車１０は、当該羽根車１０の回転により、動翼１３とケーシング２との間に気流を形成する。動翼１３は、羽根車１０のハブ部１１側からフレームハブ６２側へ向けて気流を生じるような形状および構造に形成されている。
【００２５】
ロータ１１０は、ほぼカップ状のロータヨーク４１、当該ロータヨーク４１の中心部にソケット１２により圧入された回転軸１、および永久磁石３０などを備える。
【００２６】
ロータヨーク４１はハブ部１１内に嵌入される。ロータヨーク４１の軸方向に沿った内周面には、永久磁石３０が固着される。ロータヨーク４１は、励磁部からの磁力線を閉じて、永久磁石３０の電磁誘導効果を最大にする機能を有する。
【００２７】
ロータヨーク４１の構成材料としては、たとえば、ＳＣ材などの鉄系の磁性体が用いられるが、例示した材料に限定されない。
【００２８】
回転軸１は軸受１６に回転可能に支承される。軸受１６は筒体状の軸受支持部（ブッシュ）６３の内面に固定される。軸受支持部６３は、フレームハブ６２の中央部に固定される。
【００２９】
フレームハブ６２は概ねカップ状を呈しており、ステータ１２０のベース部となる。フレームハブ６２と羽根車１０のハブ部１１とは、回転軸１の軸方向の反対側に位置する。
【００３０】
一方、ステータ１２０は、ステータスタック５０および巻線２０などを備える。
【００３１】
ステータスタック５０は、軸受支持部６３の外面に固定される。ステータスタック５０は、薄肉のほぼリング状の金属板を板厚方向に複数積層して形成される。ステータスタック５０の金属板の構成材料としては、たとえば、性能とコストを両立するために珪素鋼板が望ましい。ステータスタック５０の各金属板は、たとえば、機械的に圧接して積層される。
【００３２】
ステータスタック５０には、インシュレータ５２が凸設されている。インシュレータ５２間には、凹部としてのスロット５３が区画形成される。スロット５３は、ステータスタック５０の円周方向に沿って均等に配設される。スロット５３内には、ステータスタック５０に巻回された巻線２０が収容される。
【００３３】
フレームハブ６２上には回路基板（プリント基板）７０が支持される。回路基板７０には、軸流ファン２０１を制御するための配線パターンが形成されている。
【００３４】
ステータスタック５０に巻回された巻線２０と回路基板７０とは、連結端子７１で接続される。連結端子７１は、巻線２０の渡り線を集約して回路基板７０に接続する。
【００３５】
回路基板７０には、巻線２０を電気的に接続するための連結端子７１を挿通するための貫通孔７５が穿孔されている。連結端子７１は、貫通孔７５に挿通した後、突出部が半田付けされる。
【００３６】
ケーシング２は、気流を案内する風洞部５を区画形成するとともに、両端に空気の吸気口３および吐出口４を区画形成している。ケーシング２は、フランジ部６４を有するフレーム６０と一体成形される（図２参照）。本実施形態のフランジ部６４は、矩形状に形成される。当該フランジ部６４の四隅には、不図示の取付けねじを取り付けるための挿通孔６５が開口されている。
【００３７】
図１から図３に示すように、フレーム６０は、複数のスポーク６１とフレームハブ６２を有する。
【００３８】
複数のスポーク６１は、ケーシング２から風洞部５を横断するように当該ケーシング２の径方向中央部へと延出されている。各スポーク６１は、吐出気流の整流機能を果たすように同一方向へ向けて翼状に湾曲させて形成される。
【００３９】
複数のスポーク６１は、ケーシング２の径方向中央部において、フレームハブ６２により連結されている。フレームハブ６２はリング状に形成され、当該フレームハブ６２の内周部６２ａおよび外周部６２ｂが隆起している。フレームハブ６２の内周部６２ａには、軸受支持部（ブッシュ）６３が嵌入固定されている。
【００４０】
フレームハブ６２の少なくとも一方の面には、段差部６６が形成されている。本実施形態では、フレームハブ６２の内底部に２本の段差部６６が形成されている。２本の段差部６６は、同心円状に形成されている。
【００４１】
本実施形態では、フレームハブ６２の内底部に２本の段差部６６を形成したが、当該段差部６６の本数はフレームハブ６２の径により定められ、２本に限定されない。また、フレームハブ６２の内底部のみに段差部６６を形成しているが、これに限定されず、フレームハブ６２の表面、もしくは双方の面に段差部６６を形成してもよい。
【００４２】
〔直列型軸流ファンの構成〕
次に、図４から図６を参照して、本実施形態に係る直列型軸流ファンの構成について説明する。図４は本実施形態に係る直列型軸流ファンの外観の斜視図である。図５は本実施形態に係る直列型軸流ファンの吸気側外観の左側面図である。図６は本実施形態に係る直列型軸流ファンの吐出側外観の右側面図である。
【００４３】
図４から図６に示すように、本実施形態に係る直列型軸流ファン３００は、回転モータ１００の回転軸１の軸方向に、少なくとも、第１の軸流ファン２０１と第２の軸流ファン２０２が直列接続されている。第１の軸流ファン２０１は吸気側に、第２の軸流ファン２０２は吐出側に配置される。なお、本実施形態では、２台の軸流ファンを直列接続しているが、これに限定されず、３台以上の軸流ファンを直列接続してもよい。
【００４４】
本実施形態では、第１の軸流ファン２０１の軸方向長さは、第２の軸流ファン２０２の軸方向長さよりも大きく形成されている。吸気側に配置された第１の軸流ファン２０１の吐出口には、フレーム６０が配置される（図１および図２参照）。
【００４５】
すなわち、本実施形態に係る直列型軸流ファン３００は、直列接続された円筒体状のケーシング２、２内に、第１の軸流ファン２０１の動翼１３（図５参照）、静翼としてのフレーム６０および第２の軸流ファン２０２の動翼１３（図６参照）が、気流方向に沿って順次配置される。なお、第２の軸流ファン２０２の吐出側にも、フレームが配置されていてもよい。
【００４６】
第１の軸流ファン２０１と第２の軸流ファン２０２は、第１の軸流ファン２０１が静翼としてのフレーム６０を有する以外は、ほぼ同一の構造を有している。
【００４７】
すなわち、第２の軸流ファン２０２の詳細な内部構造の説明は省略するが、当該第２の軸流ファン２０２は、ロータ１１０および回路基板７０付きステータ１２０の軸方向位置が第１の軸流ファン２０１と逆転している（図１参照）。第１の軸流ファン２０１と第２の軸流ファン２０２の内部構造の位置が逆転していても、直列接続した軸流ファン２０１、２０２が連続した同一方向の気流を形成するように、動翼１３の向きもしくは回転方向が設定される（図５および図６参照）。
【００４８】
〔軸流ファンおよび直列型軸流ファンの作用〕
次に、図１から図３、図４、図７から図９を参照して、本実施形態に係る軸流ファン２００および直列型軸流ファン３００の作用について説明する。
【００４９】
図４に示すように、本実施形態に係る軸流ファン２０１、２０２は、たとえば、２台直列に接続され、直列型ファンモータ３００として組み立てられる。
【００５０】
直列型軸流ファン３００は、電子機器の筐体などを介して、ケーシング２の吸気側フランジ部６４ａまたは吐出側フランジ部６４ｂの挿通孔６５を通して取付ねじを螺合することにより、当該筐体などに取り付けられる。たとえば、直列型軸流ファン３００をサーバー用の冷却ファンとして用いる場合は、サーバーの筐体内面のファン取付部に吸気側フランジ部６４ａを取り付ける。
【００５１】
第１の軸流ファン２０１と第２の軸流ファン２０２は、たとえば、逆方向に回転させる。第１の軸流ファン２０１および第２の軸流ファン２０２の各羽根車１０を回転させると、第１の軸流ファン２０１の吸気口３から空気が吸い込まれる。
【００５２】
第１の軸流ファン２０１の吸気口３から吸い込まれた空気は、第１の軸流ファンの動翼１３、静翼としてのフレーム６０、および第２の軸流ファン２０２の動翼１３を順に通過して、第２の軸流ファン２０２の吐出口４から吐出される。
【００５３】
図１から図３に示すように、本実施形態に係る軸流ファン２００（２０１）のフレーム６０は、ケーシング２から風洞部５を横断するように当該ケーシング２の径方向中央部へと延出された複数のスポーク６１を有する。複数のスポーク６１は、ケーシング２の径方向中央部において、フレームハブ６２により連結されている。
【００５４】
一方、ロータ１１０の回転軸１は、フレームハブ６２に固定された軸受支持部（ブッシュ）６３および軸受１６を介して回転自在に軸支されている。羽根車１０は、ロータ１１０に固定され、複数の動翼１３を有する。
【００５５】
したがって、羽根車１０の回転速度を上げて高い冷却性能を達成しようとすると、軸流ファン２００が発生する個体振動も大きくなる。すなわち、ロータ１１の回転により生じた振動が軸受支持部（ブッシュ）６３、フレームハブ６２を有するフレーム６０介してケーシング２に伝達し、軸流ファン２００の個体振動が大きくなる。
【００５６】
そこで、本実施形態に係る軸流ファン２００（２０１）は、フレームハブ６２の少なくとも一方の面に、段差部６６が形成されている。本実施形態では、フレームハブ６２の内底部に段差部６６が形成されている。本実施形態に係る軸流ファン２００（２０１）によれば、フレームハブ６２の内底部に形成された段差部６６により、フレームハブ６２に伝達された振動が緩められ、当該フレームハブ６２を介して振動が伝わり難くなる。
【００５７】
また、本実施形態のフレームハブ６２の内底部には、２本の段差部６６が形成されている。２本の段差部６６を同心円状に形成されているので、偏りなく振動を緩めることができる。
【００５８】
さらに、段差部６６はフレームハブ６２の一方の面に形成されており、開口部ではないので、吐出側の気流に影響も生じない。なお、段差部６６の本数は、フレームハブ６２の径に応じて定められる。
【００５９】
〈比較形態〉
次に、図７から図９を参照して、比較形態としての従来構造のフレームと比較して、本実施形態に係る軸流ファン２００の作用効果について検討する。図７は比較形態の軸流ファンのフレームの内側正面図である。図８は比較形態の軸流ファンのフレームの上半部の断面図である。図９は本実施形態に係る軸流ファンの振動低減効果の説明に供する図である。
【００６０】
図７および図８に示すように、比較形態の軸流ファン４００は、フレーム４６０のフレームハブ４６２の内底面が平滑に形成されている。また、当該フレームハブ４６２の表面も平滑に形成されている。
【００６１】
〈振動測定結果〉
本実施形態に係る軸流ファン２００と比較形態の軸流ファン４００の双方について固体振動を測定した。これらの測定結果を図９に示す。
【００６２】
図９に示すように、本実施形態に係る軸流ファン（発明品）２００は、比較形態の軸流ファン（従来品）４００と比較すると、約５０％の振動低減の効果が得られた。
【００６３】
これは、比較形態の軸流ファン（従来品）４００のフレームハブ４６２の両面は平滑であるので、ロータの回転により生じた振動が軸受支持部（ブッシュ）４６３、フレームハブ４６２を有するフレーム４６０介してケーシング２に伝達し、当該軸流ファン４００の個体振動が大きくなったものと考えられる。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態に係る軸流ファン２００および直列型軸流ファン３００は、フレームハブ６２の少なくとも一方の面に、段差部６６が形成されている。フレームハブ６２の一方の面に形成された段差部６６の存在により、ロータ１１０から軸受支持部（ブッシュ）６３を介して当該フレームハブに伝達された振動が緩められ、ケーシング２に振動が伝わり難くなる。
【００６５】
したがって、本実施形態によれば、フレームハブ６２の強度を低下させず、かつ吐出側の気流に影響を与えず、簡単な構造で、高い回転速度であっても、軸流ファン２００および直列型軸流ファン３００の個体振動を低減できる。
【００６６】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００６７】
２    ケーシング、
５    風洞部、
１０    羽根車、
１３    動翼、
２０    巻線、
３０    永久磁石、
６０    フレーム、
６１    スポーク、
６２    フレームハブ、
６６    段差部、
１１０    ロータ、
１２０    ステータ、
２００    軸流ファン、
２０１    第１の軸流ファン、
２０２    第２の軸流ファン、
３００    直列型軸流ファン。