(57)【要約】【課題】送風機の小型化、部品点数削減と共に、電磁振動の低減、ギャップ精度の向上を図り、送風機のファンや回転子の交換、増設を容易とすること。【解決手段】ファン２の電動機５側の端板２ａの中心に軸方向に突出する回転軸２ｂを備え、電動機５は、有底円筒状に形成され、その有底部中心のシャフト７と、その側部のコイル６ａを巻装したステータコア６ｂとを一体的に形成した固定子６と、シャフト７の外周に回転自在に軸受８を介して固定され、ファン２の端板２ａに向けて一側から突出する突出部９ａを設けた回転子９から構成され、回転軸２ａと突出部９ａとの間に、弾性体からなる結合手段３を介在したことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンと電動機とを一体的に結合してなる送風機であって、
前記ファンの前記電動機側の端板の中心には軸方向に突出する回転軸を備え、
前記電動機は、有底円筒状に形成され、その有底部中心に固着されるシャフトと、その側部に固着されるコイルを巻装したステータコアとを一体的に形成してなる固定子と、前記シャフトの外周に回転自在に嵌着される軸受を介して固定され、前記端板に向けて一側から突出する突出部を設けてなる回転子から構成されてなり、
前記回転軸と前記突出部との間に弾性体からなる結合手段を介在したことを特徴とする送風機。
【請求項２】
前記結合手段の外周面に、前記電動機内部へ塵、湿気などの流入を遮断する仕切板を設けたことを特徴とする請求項１記載の送風機。
【請求項３】
前記回転子は、積層された電磁鋼板からなるロータヨークを形成すると共に、このロータヨークの外径部分にマグネットを配設し、前記ロータヨークの内径部分に微粒子衝突表面改質処理を行ない、前記シャフトに嵌着される軸受機能を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の送風機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機の室内ユニット等に装着される送風機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の送風機は、例えば、空気調和機の室内ユニット内の熱交換器と吹出口の間に、図３に示すように、クロスフローファン１３のシャフト１４に第１の軸受１５を嵌着すると共に、ボス１６のボス孔１７にＤＣブラシレス電動機１８の駆動軸１９を嵌入し、クロスフローファン１３はその回転軸線を通風方向と直交させ両端支持の状態で、ＤＣブラシレス電動機１８を駆動しクロスフローファン１３を回転する動作が行なわれている。
ＤＣブラシレス電動機１８の駆動軸１９は、第２、第３の軸受２０、２１によって回転自在に支持され、且つこの第２、第３の軸受２０、２１の外輪に設けられた弾性部材２２を介して室内ユニット内に取付けられ、ＤＣブラシレス電動機１８に生じた振動がクロスフローファン１３に伝達することを防止している。
このような送風機においては、クロスフローファン１３とＤＣブラシレス電動機１８とが別体であり、送風機が大型化し、駆動軸方向のスペースを占有していた。
この問題点を解決し、送風機の小型化、部品点数の削減を実現するものが提案されており、例えば、図４および図５に示すようなファンと電動機が一体型となった送風機である。
【０００３】
図４に示すように、ケーシング２３の内部に多翼羽根車２４を軸支する羽根車軸２５は、一方の端部を羽根車側軸受２６で軸支すると共に、ケーシング２３の端部に固定される電動機の固定子２７を保持する固定子ブラケット２８の円筒部２９に嵌着される電動機側軸受３０により支承されている。
そして、直流ブラシレス電動機の回転子ヨーク３１を内周面に永久磁石３２が固着された有底の円筒部とし、この底面部３３が多翼羽根車２４の一方の端板としたものであり、小型化と部品点数の削減を実現した構成である（特許文献１参照）。
また、図５に示すように、ファン部３４は、両端に端板３５ａ、３５ｂを形成し、一方の端板３５ｂからシャフト３６が延出して壁板３７に取付けられ、誘導電動機部３８は、モータフレーム３９と、同モータフレーム３９の内周面に固定された固定子４０と、同固定子４０の内周部に収納された回転子４１と、モータフレーム３９に設けたボールハウジング４２に軸受４３を収納し、筒状の回転子鉄心４４を貫いてシャフト４５が取付けられている。
この誘導電動機部３８のかご型巻線４６のエンドリング４７から軸方向に向かって延出部４８（冷却フィン）を形成し、この延出部４８とファン部３４の他方の端板３５ａとを接続したものであり、薄型化および組立工程の削減を図りつつ、ファン部の回転によって発生する空気を誘導電動機部内に流入して冷却する構成である（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
実開平１−１７４５９３号公報（第５頁、第１図）
【特許文献２】
特開平１１−２０６０７３号公報（第２−３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、特許文献１では、多翼羽根車の端板側の軸と回転子ヨークは、直接嵌合されているため、電動機の電磁振動が多翼羽根車に伝達し、振動音の原因となり、回転子ヨークと固定子とのギャップ精度を確保しにくく、特許文献２では、特許文献１と同様に、ファン部の端板と延出部は、直接接続されているため、振動音の原因となるとともに、電動機内部を冷却するため、ファン部の端板に接続される突出部（冷却フィン）の作用と、ファン部の回転により電動機内部に室内空気の塵や湿気（結露要因）が流入し、電動機の故障原因となりやすいといった問題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、送風機の小型化、部品点数の削減とともに、電磁振動の低減、ギャップ精度の向上を図り、送風機の主要部分であるファンや回転子の交換や増設を容易とする送風機を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ファンと電動機とを一体的に結合してなる送風機であって、前記ファンの前記電動機側の端板の中心には軸方向に突出する回転軸を備え、前記電動機は、有底円筒状に形成され、その有底部中心に固着されるシャフトと、その側部に固着されるコイルを巻装したステータコアとを一体的に形成してなる固定子と、前記シャフトの外周に回転自在に嵌着される軸受を介して固定され、前記端板に向けて一側から突出する突出部を設けてなる回転子から構成されてなり、前記回転軸と前記突出部との間に弾性体からなる結合手段を介在したことを特徴とするものである。
【０００８】
このような構成においては、送風機の小型化、部品点数の削減とともに、電磁振動の低減、ギャップ精度の向上を図り、送風機の主要部分であるファンや回転子の交換や増設を容易に行なうことができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、電動機の故障の防止を行なうために、前記結合手段の外周面に、前記電動機内部へ塵、湿気などの流入を遮断する仕切板を設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、回転子の構成を簡単にするために、前記回転子は、積層された電磁鋼板からなるロータヨークを形成すると共に、このロータヨークの外径部分にマグネットを配設し、前記ロータヨークの内径部分に微粒子衝突表面改質処理を行ない、前記シャフトに嵌着される軸受機能を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態例を図面を用いて説明する。
図１は本発明による送風機を示す図で、（ａ）は要部概略断面図、（ｂ）は（ａ）におけるａ−ａ’線矢視の拡大断面図、（ｃ）は（ａ）の部分拡大断面図、図２は本発明による送風機の別の実施形態例の要部断面図である。
【００１２】
図１において、１は送風機、２はファンで例えばクロスフローファン、２ａは端板、２ｂは回転軸、２ｃはシャフト、２ｄはまわり止め部、３は結合手段、３ａ、３ｂは孔、３ｃは凹部、４は仕切板、５は電動機、６は固定子、６ａはコイル、６ｂはステータコア、７はシャフト、８は軸受、９は回転子、９ａは突出部、９ｂはまわり止め部、１０は第２軸受、１１は軸受緩衝材、１２はケースである。
【００１３】
これらの構成の関係を説明すると、送風機１は、ファン２と、このファン２の一方の端板２ａ外側に一体的に結合された電動機５と、これらのファン２と電動機５を収容するケース１２からなり、このケース１２は、例えば空気調和機の室内ユニットに組込まれるものである。
【００１４】
ファン２の一方の端板２ａは、その中心には軸方向に一体的に突出する回転軸２ｂが設けられ、他方の端板２ａはその中心に固着されるシャフト２ｃが設けられている。
ファン２の端板２ａと端板２ｂ間には、図示を省略するが、所定間隔で複数の仕切板が設けられ、隣合う仕切板と端板２ａ、２ｂの間には、円周方向の所定間隔で水平にブレードが設けられている。
そして、ファン本体の組立時の仕切板の枚数を増減することにより、ファン２の水平方向の長さを変更可能となっている。
【００１５】
このファン２は、ファン２のシャフト２ｃに第２軸受１０を嵌着し、シャフト２ｃの振動伝達を吸収する軸受緩衝材１１を介してケース１２に装着すると共に、ファン２の回転軸２ｂに後述の結合手段３を嵌着して、一定の位置に取付けられる。
【００１６】
結合手段３は円形状からなり、ファン２の回転軸２ｂに相対する孔３ａと、後述する電動機５の回転子９の一端部から突出する突出部９ａに相対する孔３ｂとを夫々設け、外周端部の周方向全体にわたり凹部が設けられている。
そして、結合手段３は、孔３ａにファン２の回転軸２ｂを嵌着すると共に、孔３ｂに回転子９の突出部９ａを嵌着することによってファン２と回転子９を連結し、回転子９の回転力をファン２に伝達し、ファン２を回転させる。
次に、この結合手段３による連結状態を、図１（ｂ）のａ−ａ’線矢視の拡大断面図及び図１（ｃ）の図１（ａ）の部分拡大断面図に基づき説明する。
図１（ｂ）のように、回転子９の一端部から突出する突出部９ａによるファン２の回転軸２ｂとの回転伝達を確実にするために、回転軸２ｂ及び突出部９ａには、結合手段３との間で空転しないように、夫々まわり止め部２ｄ、９ｂが設けられ、結合手段３の孔３ａ及び孔３ｂは、回転軸２ｂ及び突出部９ａに対応する形状となっている。
図１（ｂ）では、夫々のまわり止め部２ｄ、９ｂを回転軸を中心とした等間隔の角度で３箇所に設けた例であるが、３箇所以外の複数箇所であってもよい。
図１（ｃ）のように、結合手段３の中心面の断面は、回転軸２ｂ及び突出部９ａに夫々、まわり止め部２ｄ、９ｂがあるため、軸の中心線に対して非対称な結合手段３の孔３ａ及び孔３ｂの断面となっている。
また、結合手段３による連結状態の別の実施形態例として、図示を省略するが、まわり止め部２ｄ、９ｂを設けずに、ファン２の回転軸２ｂを円柱軸とし、その先端を半円柱とした切欠き部を設け、回転子９の突出部９ａを所定半径の円周上に等間隔の角度で３箇所に突出した円柱状の突出部を設けて、結合手段３の孔３ａ及び孔３ｂを、簡単な形状とした場合も適用可能である。
【００１７】
また、この結合手段３には、ファン２と電動機５を結合する機能以外にも各種の機能を備えたものとなっている。
この結合手段３は弾性体からなり、ファン２に対する電動機５の電磁振動の伝達を吸収し抑制すると共に、ファン２側からの結露による水分が付着した場合、回転子９の回転による遠心力を利用して水分を飛ばし、電動機５側への水分の侵入を抑制するものである。
【００１８】
この結合手段３の外周面に配置される仕切板４は、ファン２の回転により電動機５側に流出する塵、湿気などを遮断するもので、仕切板４の内周端部は結合手段３の凹部３ｃに対応して配置されている。
なお、この仕切板４は図示を省略したケース１２に垂設されている。
【００１９】
そして、結合手段３と仕切板４にファン２の回転軸２ｂの方向に相対して電動機５の固定子６を設けている。
この固定子６は、有底円筒状に形成され、その側部と有底部分には夫々、回転子９の外周側に位置するコイル６ａを巻装した積層鋼板からなるステータコア６ｂと、ファン２の回転軸２ｂの延長線上に位置するシャフト７とを、熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂によって一体的にモールド成形したものである。
なお、この固定子６は図示を省略したケース１２に取付けられている。
【００２０】
そして、回転子９は、固定子６に一体成形されたシャフト７の外周に回転自在に軸受８が嵌着され、この軸受８を介して固定されている。
軸受８は積層鋼板からなるメタル軸受からなり、予め潤滑油を注入しシャフト７との関係を滑らかに保っている。
このように軸受８には、比較的高価なボールベアリングやプレスブラケットを使用せずに形成しており、前述に説明した第２軸受１０も同様に、メタル軸受からなっている。
【００２１】
回転子９は、プラスチックマグネットにより形成され、シャフト７及びファン２の回転軸２ｂと平行に、例えば、前述の説明のように、結合手段３の孔３ｂに対応するまわり止め部９ｂが設けられた略円筒状の突出部９ａを設けている。
この回転子９のプラスチックマグネットは、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂とフェライト粉末等の磁性粉末を混合して均一化した後、射出成形等により成形加工されたものであり、この場合、寸法精度や複雑形状に優れ比較的安価に構成できる。
また、プラスチックマグネットには、磁性の配向をしていない等方性のものと磁性の配向をしている異方性のものがあってどちらも利用可能で、プラスチックマグネットより形成された回転子９の外周部分に、極数に応じて着磁された磁極部分を形成している。
【００２２】
また、別の例として回転子９を、積層された電磁鋼板からなるロータヨークにより形成し、このロータヨークの外径部分にマグネットを配設し、内径部分に微粒子衝突表面改質処理を行ない、ロータヨークに軸受機能を持たせ、シャフト７に直接的に回転自在に嵌着するように形成されたものである。
この場合、別部品として軸受部材を付加せず、電動機５の構成を簡単にすることができる。
【００２３】
図２は、本発明の別の実施形態例の送風機で、図１で説明した構成要素と同一の構成要素には、同一符号を付してその説明は省略する。
【００２４】
ファン２の一方の端板２ａは、その中心から所定半径の円周上に、軸方向に平行にかつ一体的に突出する複数の回転軸２ｂ’が設けられている。
図１の実施形態例と同様に、ファン２は、ファン２のシャフト２ｃに第２軸受１０を嵌着し、第２軸受１０を軸受緩衝材１１を介してケース１２に装着され、ファン２の複数の回転軸２ｂ’に後述の結合手段３’を嵌着して、一定の位置に取付けられる。
【００２５】
結合手段３’は円筒形状かつ弾性体からなり、ファン２の回転軸２ｂ‘に対向するように円筒形状の孔が設けられ、ファン２の回転軸２ｂ’に対応して電動機５の回転子９’の所定半径の円周上に、結合手段３’が挿着される挿通孔が設けられている。
このような結合手段３’が、円筒形状の孔にファンの回転軸２ｂ’を嵌着すると共に、回転子９’の挿通孔に挿着することにより、図１の実施形態例と同様に、ファン２と回転子９’を連結し、回転子９’の回転力をファン２に伝達することにより、ファン２を回転させ、また、ファン２に対する電動機５の電磁振動の伝達を吸収し抑制するものとなる。
【００２６】
仕切板４は、ファン２の複数の回転軸２ｂ’の外周面に配置され、図１（ａ）のように、ファン２の回転により電動機５側に流出する塵、湿気などを全体にわたり遮断するように考慮していないが、一部遮断することにしたものである。
図１の実施形態例と同様に、この仕切板４は図示を省略したケース１２に垂設されてなるものである。
【００２７】
そして、固定子６は、図１の実施形態例のように、回転子９の外周側に位置するコイル６ａを巻装した積層鋼板からなるステータコア６ｂと、ファン２の回転軸２ｂの延長線上に位置するシャフト７とを一体成形するとき、固定子６の外周上に図示を省略したケース１２にゴムなどの緩衝材を介して取付けるための脚６ｃが設けられている。
【００２８】
更に、回転子９’は、プラスチックマグネットにより形成され、その内径側にはメタル軸受が配置され、界磁マグネットとの中間部分には、前述の貫通孔が設けられているものであり、この場合、比較的安価に構成できる。
また、別の例として回転子９’を、積層された電磁鋼板からなるロータヨークにより形成し、このロータヨークの外径部分にマグネットを配設し、予め電磁鋼板は前述の貫通孔が形成されたものであり、図１の実施形態例と同様に、このロータヨークの内径部分に微粒子衝突表面改質処理を行ない、ロータヨークに軸受機能を持たせ、シャフト７に直接的に回転自在に嵌着するように形成されたものである。
【００２９】
前記実施形態例では、結合手段３の外周に沿った凹部３ｃと仕切板４の内周とを対応するようにした場合について説明したが、本発明はこれに限るものでなく、結合手段３の凹部３ｃを省略して、結合手段３の外周に対向して仕切板４の内周と対応するように配置した場合も適用できる。
また、前記実施形態例では、効率的な回転伝達を考慮し、結合手段３を円形状とした場合について説明したが、本発明はこれに限るものでなく、その他形状とし、その形状に対応した形状とした仕切板４を配置した場合も適用できる。
また、結合手段３を電動機５の固定子６の直径に対応して十分に大きな直径とすることにより、仕切板４を省略して、結合手段３に、ファン２の回転により電動機５側に流出する塵、湿気などの遮断機能を持たせた場合も適用できる。
【００３０】
前記実施形態例では、固定子６とシャフト７とを一体成形した場合について説明したが、本発明はこれに限るものでなく、プレス成形によって成形加工される固定子ブラケットにシャフト７を圧入固定した場合等も適用できる。
【００３１】
また、前記実施形態例では、軸受８と第２軸受１０を、積層鋼板からなるメタル軸受とした場合について説明したが、本発明はこれに限るものでなく、ボールベアリングや燒結メタル軸受等も利用できる。
【００３２】
前記実施形態例では、回転子９をプラスチックマグネットにより形成した場合について説明したが、本発明はこれに限るものでなく、シャフト７、軸受８を介して積層鋼板からなるロータヨークの外周部分に燒結マグネットを形成した場合も適用でき、燒結マグネットは、リング状型とセグメント型のどちらでも利用できる。
セグメント型の燒結マグネットの場合、ロータヨークと燒結マグネットとの間に、リング状鉄板を介在し磁場の強調を図っている。
【００３３】
図１の実施形態例では、結合手段３は、ファン２の回転軸２ｂに相対する孔３ａと、電動機５の回転子９の一端部から突出する突出部９ａに相対する孔３ｂとを、夫々のまわり止め部２ｄ、９ｂに応じた断面形状とした場合について説明したが、本発明はこれに限るものでなく、ファン２の回転軸２ｂ、結合手段３及び電動機５の突出部９ａの夫々について、まわり止めを達成する各種形状とした場合も適用できる。
また、図２の実施形態例では、結合手段３’は円筒形状かつ弾性体からなり、ファン２の回転軸２ｂ’に対向するように略円筒形状の孔が設けられ、ファン２の回転軸２ｂ’に対応して電動機５の回転子９’の所定半径の円周上に、結合手段３’が挿着される挿通孔が設けられている場合について説明したが、本発明はこれに限るものでなく、結合手段３’を四角柱状やその他の形状からなり、結合手段３’が挿着される回転子９’に備える挿通孔を対応する形状とした場合も適用できる。
【００３４】
以上の説明のように、本発明の送風機によれば、送風機の小型化、部品点数の削減とともに、電磁振動の低減、ギャップ精度の向上を図り、送風機の主要部分であるファン２や回転子９、９’の交換や増設を容易に行なうことができる。
交換については、ファン２と回転子９、９’間の結合手段３、３’を中心にして容易に行なうことができ、これにより電動機５の寿命を延ばすことができ、また、増設については、従来の空気調和機の室内ユニットの大きさを保持した状態で、ファン２の増設を行なうことができ、これにより熱交換機を大きくすることも可能となり、性能向上を図ることができる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、ファンと電動機とを一体的に結合してなる送風機であって、前記ファンの前記電動機側の端板の中心には軸方向に突出する回転軸を備え、前記電動機は、有底円筒状に形成され、その有底部中心に固着されるシャフトと、その側部に固着されるコイルを巻装したステータコアとを一体的に形成してなる固定子と、前記シャフトの外周に回転自在に嵌着される軸受を介して固定され、前記端板に向けて一側から突出する突出部を設けてなる回転子から構成されてなり、前記回転軸と前記突出部との間に弾性体からなる結合手段を介在したことを特徴とするものである。
【００３６】
このような構成においては、送風機の小型化、部品点数の削減とともに、電磁振動の低減、ギャップ精度の向上を図り、送風機の主要部分であるファンや回転子の交換や増設を容易に行なうことができる。
【００３７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記結合手段の外周面に、前記電動機内部へ塵、湿気などの流入を遮断する仕切板を設けたことにより、電動機の故障の防止を行なうことができる。
【００３８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記回転子は、積層された電磁鋼板からなるロータヨークを形成すると共に、このロータヨークの外径部分にマグネットを配設し、前記ロータヨークの内径部分に微粒子衝突表面改質処理を行ない、前記シャフトに嵌着される軸受機能を設けたことにより、回転子の構成を簡単にすることができる。
【００３９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による送風機を示す図で、（ａ）は要部概略断面図、（ｂ）は（ａ）におけるａ−ａ’線矢視の拡大断面図、（ｃ）は（ａ）の部分拡大断面図である。
【図２】本発明による送風機の別の実施形態例の要部断面図である。
【図３】従来例１による送風機の要部断面図である。
【図４】従来例２による送風機の要部断面図である。
【図５】従来例３による送風機の要部断面図である。
【符号の説明】
１  送風機
２  ファン
２ａ  端板
２ｂ、２ｂ’  回転軸
２ｃ  シャフト
２ｄ  まわり止め部
３、３’  結合手段
３ａ、３ｂ  孔
３ｃ  凹部
４  仕切板
５  電動機
６  固定子
６ａ  コイル
６ｂ  ステータコア
６ｃ  脚
７  シャフト
８  軸受
９、９’  回転子
９ａ  突出部
９ｂ  まわり止め部
１０  第２軸受
１１  軸受緩衝材
１２  ケース
【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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