JP6011914B2

JP6011914B2 - 遠心ファン

Info

Publication number: JP6011914B2
Application number: JP2012151861A
Authority: JP
Inventors: 和志石川; 哲平酒井
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2016-10-25
Anticipated expiration: 2032-07-05
Also published as: CN103532299A; JP2014015853A; CN103532299B

Description

本発明は、遠心ファンに関する。

従来、掃除機やハンディクリーナに搭載されて、吸引力を発生させる遠心ファン等の送風機が知られている。従来の送風機については、例えば、特開２０１１−１１５２５３号公報に記載されている。当該公報の電気送風機は、電動機と、電動機のシャフトに固定された遠心羽根車とを有する（段落００１０）。当該公報の電動機に電力が供給されると、シャフトが回転することにより、シャフトに取付けられた遠心羽根車が回転し、吸引口から空気を吸引する（段落００１５）。また、遠心羽根車から吐出された空気は、電動機側へ導かれ、電動機を冷却する（段落００１６）。
特開２０１１−１１５２５３号公報

特開２０１１−１１５２５３号公報の図２によると、当該公報の電動機は、ブラシ付きのモータである。また、当該公報の電動機は、電機子の径方向内側にマグネットが位置する、いわゆるインナロータ型のモータである。インナロータ型のモータでは、インペラから送られる気体を、電機子の隙間を通って、下側へ流すことができる。このため、電機子の下側に回路基板を配置したとしても、当該回路基板に気体を当てることにより、回路基板を容易に冷却できる。

一方、電機子の径方向外側にマグネットが位置する、いわゆるアウタロータ型のブラシレスモータを採用すれば、送風機をより小型化および高効率化できる。しかしながら、アウタロータ型のモータでは、シャフトとマグネットとを繋ぐロータホルダによって、電機子の上部が覆われる。このような構造では、インペラから送られる気体を、電機子の下側に配置された回路基板に当てることが、困難となる。

本発明の目的は、アウタロータ型のモータ構造を採用し、かつ、インペラにより生じる気流を利用して、回路基板を冷却できる遠心ファンを、提供することである。

本願の例示的な第１発明は、静止部と、前記静止部に対して回転可能に支持される回転部と、を有し、前記回転部は、上下に延びる中心軸に沿って配置されたシャフトと、磁極を備えたマグネットと、前記マグネットを保持するロータホルダと、前記ロータホルダより上側に位置し、前記シャフトに直接または連結部材を介して固定されたインペラと、を有し、前記静止部は、前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材と、前記軸受部材を保持する軸受ハウジングと、前記軸受ハウジングの径方向外側かつ前記マグネットの径方向内側に位置する電機子と、前記電機子の下側に位置する回路基板と、前記回路基板の下側に位置し、前記軸受ハウジングに直接または間接的に固定された取付板と、前記ロータホルダの径方向外側かつ前記インペラの下側に位置し、前記取付板に固定されたモータホルダと、前記インペラおよび前記モータホルダを環状に囲む壁部と、を有し、前記インペラは、前記中心軸の周りに配置された複数の翼を有し、前記壁部は、前記インペラの径方向外側に位置し、前記インペラを環状に囲むインペラ壁部と、前記モータホルダの径方向外側に位置し、前記モータホルダを環状に囲むモータ壁部と、を有し、前記モータホルダは、前記ロータホルダおよび前記回路基板の径方向外側において、軸方向に延びる複数の柱状部と、前記柱状部の上端部から、径方向外側へ広がる板状部と、前記インペラより下方に位置し、前記板状部の少なくとも一部分を軸方向に貫通する排気口と、前記取付板の上方かつ隣り合う柱状部の間を径方向に貫通する窓部と、を有する遠心ファンである。

本願の例示的な第１発明によれば、インペラの回転によって加速された気体が、排気口を通って下方へ流れる。また、当該気体の一部分が、モータホルダの窓部を通って、回路基板に当たる。このため、アウタロータ型のモータ構造を採用し、かつ、インペラにより生じる気流を利用して、回路基板を冷却できる。

図１は、第１実施形態に係る遠心ファンの縦断面図である。図２は、第２実施形態に係る遠心ファンの縦断面図である。図３は、第２実施形態に係る遠心ファンの下面図である。図４は、第２実施形態に係る遠心ファンの部分縦断面図である。図５は、変形例に係る遠心ファンの部分縦断面図である。図６は、変形例に係る遠心ファンの部分縦断面図である。図７は、変形例に係る遠心ファンの部分縦断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本願では、遠心ファンの中心軸と平行な方向を「軸方向」、遠心ファンの中心軸に直交する方向を「径方向」、遠心ファンの中心軸を中心とする円弧に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本願では、軸方向を上下方向とし、ロータホルダに対してインペラ側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、本発明に係る遠心ファンの使用時の向きを限定する意図はない。

＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る遠心ファン１Ａの縦断面図である。図１に示すように、遠心ファン１Ａは、静止部２Ａと回転部３Ａとを有する。回転部３Ａは、静止部２Ａに対して回転可能に支持されている。

回転部３Ａは、シャフト３１Ａ、ロータホルダ３２Ａ、マグネット３３Ａ、およびインペラ３４Ａを有する。シャフト３１Ａは、上下に延びる中心軸９Ａに沿って配置されている。ロータホルダ３２Ａは、磁極を備えたマグネット３３Ａを保持している。インペラ３４Ａは、ロータホルダ３２Ａより上側に位置する。インペラ３４Ａは、シャフト３１Ａに固定されている。また、インペラ３４Ａは、中心軸９Ａの周りに配置された複数の翼を有する。

静止部２Ａは、軸受部材２１Ａ、軸受ハウジング２２Ａ、電機子２３Ａ、回路基板２４Ａ、取付板２５Ａ、モータホルダ５１Ａ、および壁部５２Ａを有する。シャフト３１Ａは、軸受部材２１Ａにより、回転可能に支持されている。また、軸受部材２１Ａは、軸受ハウジング２２Ａに保持されている。電機子２３Ａは、軸受ハウジング２２Ａの径方向外側かつマグネット３３Ａの径方向内側に位置する。回路基板２４Ａは、電機子２３Ａの下側に位置する。また、取付板２５Ａは、回路基板２４Ａの下側において、軸受ハウジング２２Ａに固定されている。

モータホルダ５１Ａは、ロータホルダ３２Ａの径方向外側かつインペラ３４Ａの下側に位置する。モータホルダ５１Ａは、取付板２５Ａに固定されている。インペラ３４Ａおよびモータホルダ５１Ａは、環状の壁部５２Ａに囲まれている。壁部５２Ａは、インペラ壁部５２１Ａとモータ壁部５２２Ａとを有する。インペラ壁部５２１Ａは、インペラ３４Ａの径方向外側に位置する。モータ壁部５２２Ａは、モータホルダ５１Ａの径方向外側に位置する。すなわち、インペラ３４Ａは、環状のインペラ壁部５２１Ａに囲まれている。また、モータホルダ５１Ａは、環状のモータ壁部５２２Ａに囲まれている。

また、図１に示すように、モータホルダ５１Ａは、複数の柱状部５１１Ａ、板状部５１２Ａ、排気口５１４Ａ、および窓部５１５Ａを有する。複数の柱状部５１１Ａは、ロータホルダ３２Ａおよび回路基板２４Ａの径方向外側において、軸方向に延びている。板状部５１２Ａは、複数の柱状部５１１Ａの上端部から、径方向外側へ広がっている。排気口５１４Ａは、インペラ３４Ａより下方に位置し、板状部５１２Ａの少なくとも一部分を、軸方向に貫通している。窓部５１５Ａは、取付板２５Ａの上方かつ隣り合う柱状部５１１Ａの間を、径方向に貫通している。

この遠心ファン１Ａでは、インペラ３４Ａの回転によって、気体が径方向外側へ加速される。また、加速された気体は、排気口５１４Ａを通って、下方へ流れる。また、当該気体の一部分が、モータホルダ５１Ａの窓部５１５Ａを通って、回路基板２４Ａに当たる。このため、アウタロータ型のモータ構造を採用し、かつ、インペラ３４Ａにより生じる気流を利用して、回路基板２４Ａを冷却できる。

なお、インペラ３４Ａは、図１のように、シャフト３１Ａに直接的に固定されていてもよく、シャフト３１Ａに他の部材を介して固定されていてもよい。また、取付板２５Ａは、図１のように、軸受ハウジング２２Ａに直接的に固定されていてもよく、軸受ハウジング２２Ａに上記の他の部材とは異なる部材を介して、固定されていてもよい。また、軸受ハウジング２２Ａと取付板２５Ａとが、一部材であってもよい。

＜２．第２実施形態＞
＜２−１．遠心ファンの全体構成＞
図２は、本発明の第２実施形態に係る遠心ファン１の縦断面図である。図３は、遠心ファン１の下面図である。この遠心ファン１は、家庭用または業務用の掃除機、ハンディクリーナ、または自動掃除ロボットに搭載され、粉塵を吸引するための吸引力を発生させる送風機として、使用される。ただし、本発明の遠心ファンは、吸引以外の用途に使用されるものであってもよい。例えば、本発明の遠心ファンは、エアコン等の家電製品、自動車等の輸送機器、ＯＡ機器、医療機器等に搭載され、種々の気流を発生させるものであってもよい。

図２に示すように、遠心ファン１は、静止部２と回転部３とを有する。静止部２は、遠心ファン１が搭載される機器の枠体に、固定される。回転部３は、静止部２に対して回転可能に支持される。

本実施形態の静止部２は、軸受部材２１、軸受ハウジング２２、電機子２３、回路基板２４、取付板２５、ケース部材２６、およびカバー部材２７を有する。

軸受部材２１は、回転部３側のシャフト３１を回転可能に支持する機構である。軸受部材２１には、例えば、球体を介して外輪と内輪とを相対回転させるボールベアリングが、使用される。ただし、ボールベアリングに代えて、すべり軸受や流体軸受等の他方式の軸受が、使用されていてもよい。軸受ハウジング２２は、軸受部材２１を保持する部材である。軸受部材２１の材料には、例えば、銅合金等の金属が使用される。軸受ハウジング２２は、軸受部材２１の径方向外側において、軸方向に略円筒状に延びている。軸受部材２１の外輪は、軸受ハウジング２２の内周面に、固定される。

電機子２３は、軸受ハウジング２２の径方向外側、かつ、後述するマグネット３３の径方向内側に位置する。電機子２３は、ステータコア４１、インシュレータ４２、およびコイル４３を有する。ステータコア４１は、ケイ素鋼板等の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。ステータコア４１は、円環状のコアバック４１１と、コアバック４１１から径方向外側へ向けて突出した複数のティース４１２とを有する。コアバック４１１は、軸受ハウジング２２の外周面に、固定されている。複数のティース４１２は、周方向に等間隔に配列されている。

インシュレータ４２は、ステータコア４１の各ティース４１２に、取り付けられている。インシュレータ４２は、絶縁材料である樹脂からなる。各ティース４１２の上面、下面、および周方向の両側面は、インシュレータ４２に覆われている。コイル４３は、インシュレータ４２に巻かれた導線により、構成されている。インシュレータ４２は、ティース４１２とコイル４３との間に介在することにより、ティース４１２とコイル４３とを電気的に絶縁する。

回路基板２４は、電機子２３および後述するマグネット３３の下側に位置する板状の部材である。回路基板２４表面には、コイル４３に駆動電流を供給するための電子回路が、形成されている。図２に示すように、本実施形態のインシュレータ４２は、コイル４３の径方向内側において下方へ延びる突部４２１を有する。回路基板２４は、突部４２１の下端部に設けられた爪部４２２の上に、保持されている。

取付板２５は、回路基板２４の下側に位置する板状の部材である。取付板２５の材料には、例えば、ステンレスやアルミニウム等の金属が使用される。取付板２５の中央には、軸受ハウジング２２を配置する貫通孔２５１が設けられている。また、貫通孔２５１を構成する取付板２５の内端部は、軸受ハウジング２２の外周面に、例えばかしめや接着剤で、固定される。

ケース部材２６は、取付板に固定された樹脂製の部材である。ケース部材２６は、例えば、射出成型により得られる。図２に示すように、ケース部材２６は、モータホルダ５１と壁部５２とを有する。モータホルダ５１は、後述するロータホルダ３２の径方向外側かつ後述するインペラ３４の下側に位置する。壁部５２は、インペラ３４およびモータホルダ５１を、環状に囲んでいる。

図２および図３に示すように、本実施形態のモータホルダ５１は、複数の柱状部５１１、板状部５１２、および筒状部５１３を有する。

複数の柱状部５１１は、回路基板２４および後述するロータホルダ３２の径方向外側において、軸方向に延びている。複数の柱状部５１１は、周方向に略等間隔に配列されている。各柱状部５１１の下端部には、取付板２５が、ねじ止めで固定されている。ただし、ねじ止めに代えて、かしめ、溶接、接着剤等の他の固定手段が、用いられていてもよい。

板状部５１２は、柱状部５１１の上端部から、径方向外側へ向けて、板状に広がっている。板状部５１２の上面は、後述するインペラ３４の下面と、間隙を介して軸方向に対向する。図２および図３に示すように、板状部５１２には、複数の排気口５１４が設けられている。複数の排気口５１４は、後述するインペラ３４より径方向外側、かつ、インペラ３４より下方に位置している。また、各排気口５１４は、板状部５１２を軸方向に貫通している。

筒状部５１３は、板状部５１２の径方向内側の端縁部から下方へ向けて、略筒状に延びている。筒状部５１３は、後述するロータホルダ３２の外周面を、環状に覆っている。すなわち、筒状部５１３の内周面は、ロータホルダ３２の外周面と、間隙を介して径方向に対向している。また、複数の柱状部５１１は、筒状部５１３によって、周方向に繋がれている。これにより、ケース部材２６の剛性が、高められている。

カバー部材２７は、壁部５２の上部に固定された、樹脂製の部材である。カバー部材２７は、例えば、射出成型により得られる。図２に示すように、カバー部材２７は、上カバー部２７１および外カバー部２７２を有する。上カバー部２７１は、後述するインペラ３４の上面に沿って、広がっている。上カバー部２７１の中央には、吸気口２７３が設けられている。吸気口２７３は、上カバー部２７１を上下に貫通している。外カバー部２７２は、上カバー部２７１の径方向外側の端縁部から下側へ向けて、略円筒状に延びている。壁部５２の上端部は、外カバー部２７２の径方向内側に、挿入される。

本実施形態の回転部３は、シャフト３１、ロータホルダ３２、マグネット３３、およびインペラ３４を有する。

シャフト３１は、中心軸９に沿って配置された柱状の部材である。シャフト３１は、例えば、ステンレス等の金属からなる。シャフト３１の外周面には、軸受部材２１の内輪が、固定されている。シャフト３１は、軸受部材２１に支持されつつ、中心軸９を中心として回転する。また、シャフト３１の上端部は、軸受部材２１およびロータホルダ３２より上方へ突出している。

ロータホルダ３２は、マグネット３３を保持しつつ、シャフト３１とともに回転する。ロータホルダ３２は、例えば、亜鉛めっき鋼板等の金属を、プレス加工することにより得られる。図３に示すように、本実施形態のロータホルダ３２は、天板部３２１と円筒部３２２とを有する。天板部３２１は、電機子２３の上方を覆っている。天板部３２１の径方向内側の端縁部は、シャフト３１に固定されている。ただし、シャフト３１とロータホルダ３２との間に、他の部材が介在していてもよい。円筒部３２２は、天板部３２１の径方向外側の端縁部から下方へ向けて、略円筒状に延びている。

マグネット３３は、円筒部３２２の内周面に、固定されている。マグネット３３は、電機子２３の径方向外側に位置する。本実施形態のマグネット３３は、円環状に形成されている。マグネット３３の内周面は、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁された磁極面を備えている。なお、円環状のマグネット３３に代えて、複数のマグネットが、使用されていてもよい。複数のマグネットを使用する場合には、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶように、複数のマグネットを周方向に配列すればよい。

インペラ３４は、ロータホルダ３２より上側に位置し、シャフト３１とともに回転する。インペラ３４の材料には、例えば樹脂が使用される。インペラ３４は、上幕部３４１、下幕部３４２、および複数の翼３４３を有する。上幕部３４１の中央には、軸方向に貫通する第１開口３４４が設けられている。第１開口３４４は、吸気口２７３の下方に位置する。上幕部３４１は、第１開口３４４の周縁部から、径方向外側かつ下側へ向けて、広がっている。下幕部３４２の径方向内側の端縁部は、金属製の連結部材３５を介して、シャフト３１の上端部に固定されている。下幕部３４２は、連結部材３５の外周面から径方向外側へ向けて、広がっている。

複数の翼３４３は、中心軸の周りに配置され、上幕部３４１と下幕部３４２とを、軸方向に繋いでいる。各翼３４３は、径方向および周方向に対して、斜めに延びている。また、上幕部３４１の径方向外側の端縁部と、下幕部３４２の径方向外側の端縁部との間には、第２開口３４５が設けられている。複数の翼３４３の間には、第１開口３４４および第２開口３４５の双方に連通する気体の流路が、設けられている。

このような遠心ファン１において、回路基板２４を介して電機子２３のコイル４３へ駆動電流を与えると、ステータコア４１の複数のティース４１２に、磁束が生じる。そして、ティース４１２とマグネット３３との間の磁束の作用により、周方向のトルクが発生する。その結果、静止部２に対して回転部３が、中心軸９を中心として回転する。

また、回転部３が回転すると、インペラ３４の複数の翼３４３により気体が加速され、気流が発生する。すなわち、遠心ファン１の上方の気体が、吸気口２７３および第１開口３４４を介して、上幕部３４１と下幕部３４２との間の空間へ吸引される。そして、複数の翼３４３により径方向外側へ加速された気体が、第２開口３４５および排気口５１４を通って、遠心ファン１の下側へ送られる。

＜２−２．ケース部材のより詳細な構造について＞
続いて、ケース部材２６のより詳細な構造について、説明する。図４は、ケース部材２６付近における遠心ファン１の部分縦断面図である。以下では、図２および図３とともに、図４も適宜に参照する。

上述の通り、ケース部材２６は、モータホルダ５１と壁部５２とを有する。図２および図４に示すように、壁部５２は、インペラ３４およびモータホルダ５１の径方向外側に位置する。すなわち、壁部５２は、インペラ３４の径方向外側に位置するインペラ壁部５２１と、モータホルダ５１の径方向外側に位置するモータ壁部５２２と、を含んでいる。インペラ壁部５２１は、インペラ３４を環状に囲んでいる。モータ壁部５２２は、モータホルダ５１を環状に囲んでいる。インペラ３４により加速された気体は、図４中の破線矢印７１のように、インペラ壁部５２１およびモータ壁部５２２の内周面に沿って、下方へ流れる。

また、図２〜図４に示すように、モータホルダ５１は、複数の窓部５１５を有する。各窓部５１５は、取付板２５の上方かつ隣り合う柱状部５１１の間において、モータホルダ５１を径方向に貫通している。このため、破線矢印７１の気流を構成する気体の一部分は、破線矢印７３，７４のように、モータホルダ５１の窓部５１５を通って、回路基板２４に当たる。これにより、回路基板２４が冷却され、回路基板２４の過熱が抑制される。すなわち、この遠心ファン１では、アウタロータ型のモータ構造を採用し、かつ、インペラ３４により生じる気流を利用して、回路基板２４を冷却できる。

特に、本実施形態のモータホルダ５１は、筒状部５１３を有する。このため、破線矢印７１の気流は、その後、破線矢印７２のように、板状部５１２の下面および筒状部５１３の外周面に沿って、筒状部５１３の下方へ流れる。これにより、回路基板２４へより効率よく気体が誘導される。その結果、回路基板２４がより効率よく冷却される。

また、インペラ３４により加速された気体の他の一部分は、板状部５１２とインペラ３４との間へ流れ込む。そして、図４中の破線矢印７５のように、ロータホルダ３２と筒状部５１３との間を、下方へ向けて流れる。本実施形態では、この破線矢印７５の気流も、回路基板２４に当たる。これにより、回路基板２４がより効率よく冷却される。

また、図４に示すように、本実施形態では、回路基板２４の径方向外側の端縁部が、ロータホルダ３２の外周面より、径方向外側に位置する。このため、回路基板２４の径方向外側の端縁部に、より効率よく気体が当たる。特に、破線矢印７５の気流は、回路基板２４の上面に向けて、略垂直に当たる。これにより、回路基板２４が、より効率よく冷却される。

また、図４に示すように、本実施形態の筒状部５１３は、下方へ向かうにつれて径方向内側へ収束するように、傾斜している。すなわち、筒状部５１３の外周面および内周面の双方が、下方へ向かうにつれて径方向内側へ収束するように、傾斜している。このため、破線矢印７２の気流は、筒状部５１３の外周面に沿って、より効率よく回路基板２４側へ誘導される。また、破線矢印７５の気流も、筒状部５１３の内周面に沿って、より効率よく回路基板２４側へ誘導される。

ただし、筒状部５１３の外周面および内周面が、傾斜の無い円筒面であってもよい。また、筒状部５１３に代えて、複数の柱状部５１１を、下方へ向かうにつれて径方向内側へ傾斜させてもよい。また、筒状部５１３と複数の柱状部５１１との双方を、下方へ向かうにつれて径方向内側へ傾斜させてもよい。

図４に示すように、本実施形態の回路基板２４は、電子回路の一部を構成するＦＥＴ等のスイッチング素子２４１を複数有する。スイッチング素子２４１は、回路基板２４の下面に配置されている。スイッチング素子２４１を使えば、ブラシを用いることなく、駆動電流のオンオフを切り替えることができる。したがって、遠心ファン１をより小型化できる。ただし、スイッチング素子２４１は、駆動時に発熱を伴う。このため、回路基板２４の耐用年数を延ばすためには、回路基板２４の中でも、特にスイッチング素子２４１を効率よく冷却することが好ましい。

この点について、本実施形態では、複数のスイッチング素子２４１が、回路基板２４の径方向外側の端縁部付近に、配置されている。また、図３に示すように、スイッチング素子２４１と、柱状部５１１とが、互いに異なる周方向位置に配置されている。このため、図４の破線矢印７４の気流は、柱状部５１１に遮られることなく、スイッチング素子２４１に当たる。これにより、スイッチング素子２４１が、より効率よく冷却される。

また、図４に示すように、本実施形態では、回路基板２４の下面と、取付板２５の上面とが、隙間を介して軸方向に対向している。そして、回路基板２４の下面に、電子部品であるスイッチング素子２４１が配置されている。破線矢印７４の気流は、回路基板２４の下面と、取付板２５の上面との間に、流れ込む。これにより、回路基板２４の下面に配置されたスイッチング素子２４１が、冷却される。

また、本実施形態の回路基板２４は、ランド部２４２をさらに有する。ランド部２４２は、回路基板２４の上面に配置されている。コイル４３から延びる導線の端部は、半田付けによって、ランド部２４２に電気的に接続されている。破線矢印７３の気流は、回路基板２４の上面側に流れ込む。これにより、回路基板２４の上面に配置されたランド部２４２が、冷却される。

また、本実施形態では、図４のように、スイッチング素子２４１とランド部２４２とが、軸方向に重なっている。このようにすれば、スイッチング素子２４１の配置スペースの上面側を利用して、ランド部２４２を広く配置できる。その結果、ランド部２４２の電気抵抗が下がり、ランド部２４２における発熱を抑制できる。

また、図４に示すように、本実施形態では、筒状部５１３の下端部が、回路基板２４の下面より、上側に位置する。このため、図４中の破線矢印７４のように、回路基板２４の下面側に、気体が流れ込みやすい。したがって、回路基板２４の下面に、より効率よく気体を当てることができる。また、本実施形態では、筒状部５１３の下端部が、回路基板２４の上面より、上側に位置する。このため、図４中の破線矢印７３のように、回路基板２４の上面側に、気体が流れ込みやすい。したがって、回路基板２４の上面に、より効率よく気体を当てることができる。

また、本実施形態のケース部材２６は、複数の静翼５１６をさらに有する。各静翼５１６は、板状部５１２の下面から下側へ向けて広がっている。また、図３に示すように、各静翼５１６は、排気口５１４の付近から、周方向および径方向内側へ向けて、スパイラル状に延びている。複数の静翼５１６の間には、気体を径方向内側へ向けて誘導する流路５１７が、形成されている。図４中の破線矢印７２の気流は、当該流路５１７を通って、径方向内側へ流れる。これにより、回路基板２４に対して、より効率よく気体が当たる。

また、図３に示すように、本実施形態では、各静翼５１６の径方向外側の端部が、モータ壁部５２２に繋がっている。また、各静翼５１６の径方向内側の端部が、柱状部５１１および筒状部５１３の少なくとも一方と、繋がっている。これにより、排気口５１４から回路基板２４へ、より効率よく気体が誘導される。また、この静翼５１６によって、ケース部材２６の剛性が、さらに高められている。

また、図２および図３に示すように、本実施形態の複数の静翼５１６は、案内部５１８を有する。案内部５１８は、排気口５１４の縁の一部を構成している。また、案内部５１８は、静翼５１６に沿ってスパイラル状に延びている。案内部５１８の高さは、周方向下流側へ向かうにつれて下がる。排気口５１４を通過する気体は、案内部５１８によって、隣り合う静翼５１６の間の流路５１７へ、効率よく誘導される。

また、図２に示すように、本実施形態では、ステータコア４１と取付板２５とが、いずれも、金属製の軸受ハウジング２２に、直接的に固定されている。このため、電機子２３において発生した熱は、ステータコア４１、軸受ハウジング２２、および取付板２５を介して、外部へ放出される。特に、本実施形態の遠心ファン１では、窓部５１５から径方向内側へ流入する気体が、回路基板２４だけではなく、取付板２５にも当たる。これにより、取付板２５の熱が、外部へ効率よく放出される。

また、本実施形態では、回路基板２４が、電機子２３の放熱経路である軸受ハウジング２２または取付板２５ではなく、インシュレータ４２に設けられた爪部４２２の上に、固定されている。インシュレータ４２を構成する樹脂の熱伝導率は、軸受ハウジング２２または取付板２５を構成する金属の熱伝導率より、低い。このため、電機子２３において発生した熱は、回路基板２４へ伝わりにくい。これにより、回路基板２４の温度上昇が、より抑制される。

＜３．変形例＞
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されない。

図５は、一変形例に係る遠心ファン１Ｂの部分縦断面図である。図５の例では、筒状部５１３Ｂが、軸方向に傾斜することなく延びている。また、筒状部５１３Ｂの下端部は、ロータホルダ３２Ｂの円筒部３２２Ｂの下端部より、下側に位置している。このようにすれば、筒状部５１３Ｂの径方向外側から、円筒部３２２Ｂの径方向内側へ、粉塵が舞い込むことを、抑制できる。特に、掃除機用の遠心ファンの場合、気流中に粉塵が含まれる可能性がある。図５の構造を採用すれば、当該粉塵が電機子２３Ｂに付着することを、抑制できる。なお、粉塵は、遠心力により径方向外側に偏って流れる。このため、筒状部４１３とロータホルダ３２Ｂとの間を流れる破線矢印７５Ｂの気流には、粉塵が含まれにくい。

また、図５の例では、複数の静翼５１６Ｂの下端部が、筒状部５１３Ｂの下端部より上側に位置する。このようにすれば、静翼５１６Ｂの下端部の高さが筒状部５１３Ｂの下端部の高さ以下である場合と比べて、静翼５１６Ｂの軸方向の長さが抑えられる。その結果、掃除機への遠心ファン１Ｂの取り付けの自由度を、向上させることができる。

図６は、他の変形例に係る遠心ファン１Ｃの部分縦断面図である。図６の例では、回路基板２４Ｃの下面と、取付板２５Ｃの上面との間に、伝熱部材２８Ｃが介在している。伝熱部材２８Ｃには、例えば、空気より熱伝導率の高いサーマルテープ等の樹脂材料が使用される。このようにすれば、回路基板２４Ｃにおいて発生した熱を、伝熱部材２８Ｃおよび取付板２５Ｃを介して、外部へ放出できる。特に、図６の例では、窓部５１５Ｃから径方向内側へ流れる破線矢印７４Ｃの気流が、取付板２５Ｃに当たる。これにより、取付板２５Ｃの熱が、外部へ効率よく放出される。

図７は、他の変形例に係る遠心ファン１Ｄの部分縦断面図である。図７の例では、回路基板２４Ｄの表面の一部分が、絶縁性コーティング材２９Ｄで覆われている。絶縁性コーティング剤２９Ｄには、例えば、接着剤やポッティング剤等の樹脂材料が使用される。このようにすれば、回路基板２４Ｄに気流を当て、かつ、回路基板２４上の銅箔や電子部品に粉塵や水滴が付着することを、抑制できる。なお、絶縁性コーティング材２９Ｄは、回路基板２４Ｄの表面の全体を覆っていてもよい。

また、遠心ファンの細部の形状については、本願の各図と相違していてもよい。例えば、インペラは、連結部材を介することなく、シャフトに直接的に固定されていてもよい。また、インペラは、ロータホルダを介してシャフトに固定されていてもよい。すなわち、インペラは、シャフトに直接または他の部材を介して、固定されていればよい。また、取付板は、上記の他の部材とは異なる部材を介して、軸受ハウジングに固定されていてもよい。

また、モータホルダの柱状部の数は、図３のように３本であってもよく、１〜２本または４本以上であってもよい。また、静翼および排気口の数も、図３の例とは異なる数であってもよい。排気口は、インペラより下方に位置し、板状部の少なくとも一部分を、軸方向に貫通していればよい。

また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、遠心ファンに利用できる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ遠心ファン
２，２Ａ静止部
３，３Ａ回転部
９，９Ａ中心軸
２１，２１Ａ軸受部材
２２，２２Ａ軸受ハウジング
２３，２３Ａ電機子
２４，２４Ａ，２４Ｃ，２４Ｄ回路基板
２５，２５Ａ，２５Ｃ取付板
２６ケース部材
２７カバー部材
２８Ｃ伝熱部材
２９Ｄ絶縁性コーティング材
３１，３１Ａシャフト
３２，３２Ａ，３２Ｂロータホルダ
３３，３３Ａマグネット
３４，３４Ａインペラ
３５連結部材
４１ステータコア
４２インシュレータ
４３コイル
５１，５１Ａモータホルダ
５２，５２Ａ壁部
２４１スイッチング素子
２４２ランド部
２７３吸気口
３４３翼
５１１，５１１Ａ柱状部
５１２，５１２Ａ板状部
５１３，５１３Ｂ筒状部
５１４，５１４Ａ排気口
５１５，５１５Ａ窓部
５１６，５１６Ｂ静翼
５１７流路
５１８案内部
５２１，５２１Ａインペラ壁部
５２２，５２２Ａモータ壁部

Claims

静止部と、
前記静止部に対して回転可能に支持される回転部と、
を有し、
前記回転部は、
上下に延びる中心軸に沿って配置されたシャフトと、
磁極を備えたマグネットと、
前記マグネットを保持するロータホルダと、
前記ロータホルダより上側に位置し、前記シャフトに直接または連結部材を介して固定されたインペラと、
を有し、
前記静止部は、
前記シャフトを回転可能に支持する軸受部材と、
前記軸受部材を保持する軸受ハウジングと、
前記軸受ハウジングの径方向外側かつ前記マグネットの径方向内側に位置する電機子と、
前記電機子の下側に位置する回路基板と、
前記回路基板の下側に位置し、前記軸受ハウジングに直接または間接的に固定された取付板と、
前記ロータホルダの径方向外側かつ前記インペラの下側に位置し、前記取付板に固定されたモータホルダと、
前記インペラおよび前記モータホルダを環状に囲む壁部と、
を有し、
前記インペラは、前記中心軸の周りに配置された複数の翼を有し、
前記壁部は、
前記インペラの径方向外側に位置し、前記インペラを環状に囲むインペラ壁部と、
前記モータホルダの径方向外側に位置し、前記モータホルダを環状に囲むモータ壁部と、
を有し、
前記モータホルダは、
前記ロータホルダおよび前記回路基板の径方向外側において、軸方向に延びる複数の柱状部と、
前記柱状部の上端部から、径方向外側へ広がる板状部と、
前記インペラより下方に位置し、前記板状部の少なくとも一部分を軸方向に貫通する排気口と、
前記取付板の上方かつ隣り合う柱状部の間を径方向に貫通する窓部と、
を有する遠心ファン。
請求項１に記載の遠心ファンにおいて、
前記モータホルダは、
前記板状部の内周部から下方へ向けて筒状に延びる筒状部
をさらに有し、
前記ロータホルダの外周面と、前記筒状部の内周面とが、間隙を介して径方向に対向している遠心ファン。
請求項２に記載の遠心ファンにおいて、
前記筒状部の下端部は、前記回路基板の下面より、上側に位置する遠心ファン。
請求項３に記載の遠心ファンにおいて、
前記筒状部の下端部は、前記回路基板の上面より、上側に位置する遠心ファン。
請求項４に記載の遠心ファンにおいて、
前記回路基板の外端部は、前記ロータホルダの外周面より、径方向外側に位置する遠心ファン。
請求項２から請求項５までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
前記筒状部の下端部は、前記ロータホルダの下端部より、下側に位置する遠心ファン。
請求項２から請求項６までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
前記筒状部および前記柱状部の少なくとも一方が、下方へ向かうにつれて、径方向内側へ傾斜している遠心ファン。
請求項１に記載の遠心ファンにおいて、
前記静止部は、前記板状部の下面から下側へ向けて広がり、かつ、前記排気口から周方向および径方向内側へ向けて延びる複数の静翼をさらに有する遠心ファン。
請求項８に記載の遠心ファンにおいて、
前記モータホルダは、
前記板状部の内周部から下方へ向けて筒状に延びる筒状部
をさらに有し、
前記ロータホルダの外周面と、前記筒状部の内周面とが、間隙を介して径方向に対向し、
前記複数の静翼の下端部は、前記筒状部の下端部より上側に位置する遠心ファン。
請求項８に記載の遠心ファンにおいて、
前記モータホルダは、
前記板状部の内周部から下方へ向けて筒状に延びる筒状部
をさらに有し、
前記ロータホルダの外周面と、前記筒状部の内周面とが、間隙を介して径方向に対向し、
前記複数の静翼の径方向外側の端部は、前記モータ壁部に繋がり、
前記複数の静翼の径方向内側の端部は、前記柱状部および前記筒状部の少なくとも一方と、繋がっている遠心ファン。
請求項８から請求項１０までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
前記複数の静翼は、前記排気口の縁の一部を構成するとともに、周方向へ向かうにつれて高さが下がるスパイラル状の案内部をさらに有する遠心ファン。
請求項１から請求項１１までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
前記回路基板の下面と、前記取付板の上面とが、隙間を介して軸方向に対向し、
前記回路基板の下面に、電子部品が配置されている遠心ファン。
請求項１２に記載の遠心ファンにおいて、
前記回路基板の下面と、前記取付板の上面との間に、空気より熱伝導率の高い伝熱部材が介在している遠心ファン。
請求項１から請求項１３までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
前記電機子および前記取付板が、いずれも、前記軸受ハウジングに直接的に固定されている遠心ファン。
請求項１から請求項１４までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
前記軸受ハウジングおよび前記取付板は、それぞれ金属製であり、
前記電機子は、樹脂製のインシュレータを有し、
前記回路基板が、前記インシュレータに固定されている遠心ファン。
請求項１から請求項１５までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
前記回路基板の表面の少なくとも一部分が、絶縁性コーティング材で覆われている遠心ファン。
請求項１から請求項１６までのいずれかに記載の遠心ファンにおいて、
前記回路基板は、スイッチング素子を有し、
前記スイッチング素子と、前記柱状部とが、互いに異なる周方向位置に配置されている遠心ファン。
請求項１７に記載の遠心ファンにおいて、
前記回路基板は、前記コイルから延びる導線が接続されるランド部をさらに有し、
前記スイッチング素子は、前記回路基板の下面に配置され、
前記ランド部は、前記回路基板の上面に配置され、
前記スイッチング素子と前記ランド部とが、軸方向に重なっている遠心ファン。