(57)【要約】【課題】  インペラ及びハウジングの表面の凹凸を滑らかにすることにより、風損や騒音を減少させる。【解決手段】  ファン翼先端部から吸い込まれる空気流がインペラ１の表面またはハウジング２の内周面を通過する際の空気流の状態に着目し、インペラ１またはハウジング２の表面凹凸の高低差を小さくし、表面を滑らかにすることにより、インペラ１の表面またはハウジング２の内周面を通過する空気流が乱れて乱流が発生しにくくなり風損が減る。これにより、ファンモータの送風効率を高めることができ、機器の消費エネルギーの低減、または冷却能力の向上などを実現することができる。【選択図】図１
2005113753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インペラを有するモータと、前記モータを支持しつつ内部に空気流路を有するハウジングとを備えるファンモータにおいて、
前記ハウジング内周面の表面凹凸高低差が３μｍ未満であることを特徴とするファンモータ。
【請求項２】
インペラを有するモータと、前記モータを支持しつつ、内部に空気流路を有するハウジングと、を備えるファンモータにおいて、
前記インペラ表面の表面凹凸高低差が３μｍ未満であることを特徴とするファンモータ。
【請求項３】
インペラを有するモータと、前記モータを支持しつつ、内部に空気流路を有するハウジングと、を備えるファンモータにおいて、
前記ハウジング内周面及びインペラ表面の表面凹凸高低差が３μｍ未満であることを特徴とするファンモータ。
【請求項４】
前記ハウジング内周面および／または前記インペラの表面の表面凹凸高低差が３μｍ未満である領域面積は、前記ハウジング内周面および／または前記インペラの表面の表面積の５０％以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のファンモータ。
【請求項５】
前記ハウジングおよび／または前記インペラは、前記ハウジングまたは前記インペラの要部を構成するハウジング素体またはインペラ素体と、前記ハウジング内周面またはインペラ表面に被覆された被膜とを有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のファンモータ。
【請求項６】
前記ハウジングまたはインペラは、ハウジングまたはインペラの要部を構成するハウジング素体またはインペラ素体を有し、前記ハウジング内周面またはインペラ表面において、ハウジング素体またはインペラ素体が露出することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のファンモータ。
【請求項７】
前記被膜は、蒸着を用いることによって形成されたことを特徴とする請求項５に記載のファンモータ。
【請求項８】
前記被膜は、塗装を用いることによって形成されたことを特徴とする請求項５に記載のファンモータ。
【請求項９】
前記被膜は、メッキを用いることによって形成されたことを特徴とする請求項５に記載のファンモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＯＡ機器や家電機器等に使用されるファンモータに関し、特にそのモータのインペラ、ハウジングの形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
ファンモータは、コンピュータ、プリンタ、複写機、炊飯器、ゴミ処理機、便座、通信中継等の各種機器に搭載され、搭載目的に応じたサイズだけでなく軸流型、シロッコ型等の特性の異なる各種タイプのものが使用される。
【０００３】
ファンモータの基本的な構造としては、図１に示すように、インペラを有するモータと、このモータを支持しつつ内部に空気流路を形成するハウジングを備えている。インペラ及びハウジングは、樹脂成形によって形作られているものが多い。それ故に、成形品の表面は樹脂伸縮時の巣や強化ガラス繊維等で凹凸になっている。
【０００４】
モータ駆動部３によってインペラ１が回転すると、インペラ１が空気をかきこみ、ハウジング２の一方の開口から内部を通り他方の開口へ空気（流体）が移動する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ファンモータでは、インペラ及びハウジングのような成形品の表面が凹凸であることにより、その表面凹凸は大きいものでは高低差が６μｍにも及ぶ。それゆえ、上記の送風状態においては、この凹凸によって空気流がブレード面より離脱してしまい、その離脱領域には渦状の気流が起き、これにより騒音を増加させ、騒音レベル、トルク、風量―静圧特性ならびに静圧効率特性の悪化を招く問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、この風損や騒音を減少させたファンモータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のファンモータは、ファン翼先端部から吸い込まれる空気流がインペラ表面またはハウジング内周面を通過する際の空気流の状態に着目し、インペラまたはハウジングの表面凹凸の高低差を小さくし、表面を滑らかにすることにより、特性を向上させるものである。
【０００８】
本発明によって、インペラ表面またはハウジング内周面を通過する空気流が乱れて乱流が発生しにくくなり風損が減る。これにより、ファンモータの送風効率を高めることができ、機器の消費エネルギーの低減、または冷却能力の向上などを実現することができる。
【０００９】
本発明では、ファンモータにおいて、そのハウジング内周面の表面凹凸の高低差を３μｍ未満にすることにより、性能を向上させる。
【００１０】
また本発明では、ファンモータにおいて、そのインペラ表面の凹凸高低差を３μｍ未満にすることにより、性能を向上させる。
【００１１】
更に本発明では、ファンモータにおいて、そのハウジング内周面及びそのインペラ表面の何れの表面凹凸の高低差共に３μｍ未満にすることにより、性能を向上させる。
【００１２】
また本発明では、前記ハウジング内周面および／または前記インペラの表面の表面凹凸高低差が３μｍ未満である領域面積は、前記ハウジング内周面および／または前記インペラの表面の表面積の５０％以上であることを特徴とする。少なくとも５０％以上の表面が表面凹凸高低差３μｍ未満であることにより、十分な表面乱気流の抑制作用をなす。
【００１３】
更に本発明では、前記ハウジングまたは前記インペラは、ハウジングまたはインペラの要部を構成するハウジング素体またはインペラ素体と、前記ハウジング内周面または前記インペラ表面に被覆された被膜とを有することを特徴とするファンモータで請求項１から３に記載のファンモータの効果を最大限に引き出す条件を示したものである。
【００１４】
また本発明では、前記ハウジングまたは前記インペラは、前記ハウジングまたは前記インペラの要部を構成するハウジング素体またはインペラ素体を有し、前記ハウジング内周面または前記インペラ表面において、ハウジング素体またはインペラ素体が露出することを特徴とする。
【００１５】
加えて本発明では、前記被膜は、蒸着を用いることによって形成されたことを特徴とする。
【００１６】
更に本発明では、前記被膜は、塗装を用いることによって形成されたことを特徴とする。
【００１７】
そして本発明では、前記被膜は、メッキを用いることによって形成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上により、本発明のファンモータは、インペラ表面および／またはハウジング内周面の表面凹凸高低差を３μm未満にすることにより、それ以上の高低差をもつ従来品の表面凹凸に比較して、翼面上の気流の乱れを抑え、風損を減少させることができる。その結果、騒音を低下させ、静圧・トルクの増加及び送風効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例を図１〜５に基づいて説明する。
【００２０】
図１は本発明にかかるファンモータの外形図を示す。
【００２１】
本発明のファンモータは、インペラを有するモータと、このモータを支持しつつ、内部に空気流路を有するハウジングとを有する。そのモータは、内部にステータと駆動用マグネットなどからなるモータ駆動部が収容されたインペラカップ部４と、このインペラカップ部４の外周側面に複数の翼からなるインペラ１とを有する。インペラカップ部４とインペラ１とは、合成樹脂により一体成形されている。ハウジングは、断面円形の空気流路を形成する円筒部を有するとともに、円筒内側に設けられたモータ支持部に、モータが支持されている。さらに、インペラ１の表面およびハウジング内周面には、アルミ蒸着による被膜を有する。つまり、インペラ１は、合成樹脂からなるインペラ素体に対して、その表面にアルミからなる被膜を有する。同様に、ハウジングは、合成樹脂からなるハウジング素体に対して、その内周面にアルミからなる被膜を有する。これら被膜は、ハウジング内周面及びインペラ表面の表面凹凸の高低差が０．１μmから０．８μｍのものを用いた。
【００２２】
モータ駆動部３によってインペラカップ部４が回転すると、インペラ１が空気をかきこみ、ハウジング２の一方の開口（流入口A）から内部を通り他方の開口（流出口B）へ空気（流体）がモータの軸方向にそって移動する。つまり、ハウジングの内周面で規定される空間が、空気流路を形成している。
【００２３】
ここで、インペラ１の翼数は、何枚であっても良い。ハウジング２の形状に関しても、どのような形状であっても構わない。またファンモータは実施例として６０×６０×１５ｍｍを用いたが、どのようなサイズであっても同様の効果が得られる。更にインペラカップ部４、インペラ１およびハウジング２は樹脂成形によって形作られたものを用いたが、その他の材料、および成形法を用いても良い。加えて、ここではインペラ表面またはハウジング内周面（両方でもよい）を被覆する手法として、実施例でアルミ蒸着を施したのもを例に挙げたが、蒸着、メッキ、塗装いずれの手法でも表面凹凸の高低差が同じであれば同様の効果を示し、その他の被覆手法で行なっても良い。
【００２４】
被覆する部位は、インペラ表面やハウジング内周面に限定せず、ハウジング外周面などに及んでもその部位において同様の効果が得られることから、ファンモータ全体の性能向上に寄与する。
【００２５】
なお以上の記述において、インペラ表面やハウジング内周面の表面凹凸高低差が所定寸法以下である領域は、当該インペラ表面や当該ハウジング内周面の全面である必要は必ずしもない。本発明に基づくファン性能向上に寄与するに足る割合、即ち少なくとも５０％以上が、所定寸法以下であれば良い。速い空気流に接する部位のみが所定寸法であれば、その部分での乱流が抑制されることから、十分な効果が得られる。
【００２６】
加えて上記ファンモータは、空気流が軸方向に流れる軸流ファンと呼ばれる構成であるが、軸方向に吸気され半径方向に排気されるシロッコファン、軸方向に垂直な方向に流れるクロスフローファンなど、ファンの用途に限定しない。
【００２７】
次に図１に示すファンモータにおいて、インペラ表面およびハウジング内周面の表面凹凸の高低差を変化させた場合の、送風状態における騒音レベル、トルク、風量―静圧特性ならびに静圧効率特性に関する実験結果について、以下に詳述する。なお本実験ではインペラ表面およびハウジング内周面の５０％について、速い空気流に接する部位を含む表面について、その表面の凹凸高低差を所定寸法以下とした場合の実験結果である。
【００２８】
図２ａから図２ｄはハウジング内周面またはインペラ表面における表面凹凸の状況を、その断面曲線により示す。図２ａは従来品の断面曲線を示しており、その高低差は６μmにも及ぶ。図２ｂから図２ｄは本発明に係るハウジング内周面またはインペラ表面の断面曲線を示しており、それぞれ０．１μm、０．８μm、３．０μmである。図３および図４は、従来品と本考案のファンモータの特性を比較している。なお、ファンモータは６０×６０×１５ｍｍの軸流ファンを用い、片方は従来のまま（以下「STD従来品」と示す）、もう片方はインペラにアルミ蒸着を施すことにより、表面を鏡面上に仕上げたものを用いた（以下、「アルミ蒸着品」と表す）。
【００２９】
図３はファンモータの回転数とその際生じる騒音（音圧レベル）との関係を示している。明らかにSTD従来品に比べ、アルミ蒸着品の方が騒音低減に効果があることが示されている。これは、インペラ表面の凹凸が大きい場合、空気流の乱れに起因して音圧レベルが上昇することを示している。そして回転数をさらに上げると、騒音レベルの差が顕著に現われる。
【００３０】
図４は、風量と静圧特性、ファン静圧特性、電力、および風力の関係を示している。ここに示すように、風量−静圧特性、ファン静圧効率特性、電力の全てにおいて、STD従来品に比べアルミ蒸着品の方が良好な結果であることがわかる。なお、全ての風量においてアルミ蒸着を施すことにより、STD従来品と比べ、回転数が減少するなどの影響は見られなかった。まず風量−静圧特性（Ｐ−Ｑ特性）では、最大静圧付近の特性は大差ないものの、中低圧時の特性に大きな差が現れている。いずれも、アルミ蒸着の方が、同じ風量において風圧が高いことを示している。次に風量−ファン静圧効率特性（Ｅ）では、ピーク値すなわち最大効率では１．４％の差が出ており、アルミ蒸着の方が効率が向上することが示された。風量−電力特性（Ｗ）においては、全体にSTD従来品よりもアルミ蒸着品の方が電力が低く押さえられ、アルミ蒸着により電力の消費量も押さえられる。風量−電流値特性（Ａ）においても、ほぼ全ての風量値において電流値で０．０２５Ａ、アルミ蒸着品の方が低い電流値を示している。
【００３１】
図５は、６０００min-1時のSTD従来品とアルミ蒸着品の周波数と音圧レベルの関係を比較している。図５ａから図５ｃはそれぞれ、STD従来品との比較を示し、０．１、０．８、および３．０μm断面曲線における周波数を示している。ここでは、アルミ蒸着した０．１または０．８μmまでの表面凹凸高低差の表面をもつファンモータにおいて、一定回転数における周波数に対する音圧レベルはSTD従来品より改善されている。けれども、アルミ蒸着により表面凹凸高低差を３．０μmとしたファンモータは、STDとあまり変化が見られなかった。よって、インペラの表面またはハウジングの内周面の断面曲線の臨界点を３．０μmとする。この他の実施例として、蒸着法、塗装法、メッキ法によって、インペラの表面またはハウジングの内周面の表面凹凸高低差を３μｍ未満にするとで、同様の効果が得られる。
【００３２】
以上、本実施例について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において変更は可能である。
【００３３】
例えば、上記実験結果では、インペラ表面のにアルミ蒸着された被膜を有するファンモータを示したが、インペラ表面側およびハウジング内周面側にその被膜を有するファンモータにおいても、上記被膜がない従来品よりも効果がある。
【００３４】
また、上記実験結果では、インペラ表面に被膜を有する構成を示したが、被覆しないで同様の効果を得る方法として、インペラ素体の表面またハウジング素体の内周面の表面凹凸高低差が３μｍ未満となるように削り（研磨も含む）、それれらインペラ素体の表面またはハウジング内周面が露出するようにしてもよい。同様に、成形する際に高低差をつくらない手法としても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明におけるファンモータの斜視図である。
【図２ａ】従来のハウジング内周面またはインペラ表面の断面曲線図である。
【図２ｂ】本発明におけるハウジング内周面またはインペラ表面の断面曲線図（０．１μm）である。
【図２ｃ】本発明におけるハウジング内周面またはインペラ表面の断面曲線図（０．８μm）である。
【図２ｄ】本発明におけるハウジング内周面またはインペラ表面の断面曲線図（３．０μm）である。
【図３】ファンモータの回転数とその際生じる騒音（音圧レベル）との関係を示した説明図である。
【図４】本発明におけるファンモータの特性図である。
【図５ａ】従来品と本発明（０．１μm）のファンモータの周波数と音圧レベルの関係を示した図である。
【図５ｂ】従来品と本発明（０．８μm）のファンモータの周波数と音圧レベルの関係を示した図である。
【図５ｃ】従来品と本発明（３．０μm）のファンモータの周波数と音圧レベルの関係を示した図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    インペラ
２    ハウジング
３    モータ駆動部
４    インペラカップ部
Ａ    流入口
Ｂ    流出口
【図１】
2005113753.tif 000003
【図２ａ】
2005113753.tif 000004
【図２ｂ】
2005113753.tif 000005
【図２ｃ】
2005113753.tif 000006
【図２ｄ】
2005113753.tif 000007
【図３】
2005113753.tif 000008
【図４】
2005113753.tif 000009
【図５ａ】
2005113753.tif 000010
【図５ｂ】
2005113753.tif 000011
【図５ｃ】
2005113753.tif 000012