轴流风扇的叶轮及轴流风扇的制作方法

1.本发明涉及轴流风扇的叶轮及轴流风扇。


背景技术：

2.在轴流风扇的叶轮上作用有伴随着旋转的离心力、引起风的反作用力等许多应力。另外，近年来，对风量-静压特性、轻薄短小的要求提高，叶轮也被设计成对应力必要的最低限度的形状。在模制成型的叶轮的情况下，设计成考虑了所使用的树脂的特性的形状。但是，在成型时，有时不能充分发挥树脂的特性。例如，在成型时树脂流在模具内合流的情况下，有时产生被称为熔接部的非连续部。在熔接部不能得到树脂本来的特性，机械特性等降低，有可能成为叶轮变形、破损等的原因。
3.在专利文献1中公开了一种树脂制风扇，其在风扇的成形工序中，在注入到模具中的树脂合流的部位，具有用于使树脂中含有的玻璃纤维的取向复杂化的树脂搅拌部。
4.现有技术文献
5.专利文献1:日本专利第4969493号公报
6.专利文献1所公开的轴流风扇，由于作为树脂搅拌部在周向上设有多个半圆柱状的突部，因此重量增加，并且由于树脂量增加而产生成本增加。


技术实现要素：

7.本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够在不增加重量及树脂量的情况下保持强度的轴流风扇的叶轮及轴流风扇。
8.本发明的轴流风扇的叶轮的一个方案是能够绕沿一个方向延伸的中心轴旋转的轴流风扇的叶轮，所述叶轮具有浇口痕迹、树脂积存部和整流部，所述树脂积存部配置在从所述浇口痕迹与轴向正交的第一方向的一侧，所述整流部配置在所述树脂积存部的所述第一方向的一侧，沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸，并且具有轴向的厚度比所述树脂积存部小的薄壁部。
9.本发明的轴流风扇的一个方案具备:所述的轴流风扇的叶轮；以及使所述叶轮旋转的马达部。
10.发明效果
11.根据本发明的一个方式，能够在不增加重量和树脂量的情况下保持强度。
附图说明
12.图1是从上侧观察第一实施方式的轴流风扇的图。
13.图2是示出第一实施方式的轴流风扇的图，是图1中的ii-ii剖视图。
14.图3是从上侧观察第一实施方式的叶轮的图。
15.图4是第一实施方式的顶板部的局部放大剖视图。
16.图5是示出叶轮成形时的树脂流动的图。
17.图6是第一实施方式的顶板部的立体剖视图。
18.图7是从上侧观察第二实施方式的轴流风扇的图。
19.图中：
20.10—轴流风扇，20—叶轮，21—顶板部，21d—顶板外缘部，22—筒部，23—翼部，24—整流部，25—树脂积存部，26—薄壁部，28—孔，29—肋部，g—浇口痕迹。
具体实施方式
21.以下，参照附图对本发明的实施方式所涉及的轴流风扇的叶轮及轴流风扇进行说明。另外，本发明的范围不限定于以下的实施方式，可以在本发明的技术思想的范围内任意变更。另外，在以下的附图中，为了容易理解各结构，有时使各结构中的比例尺、数量等与实际的结构不同。
22.轴流风扇的第一实施方式
23.如图1所示，第一实施方式的轴流风扇10例如作为用于对电子设备进行空冷的电动式冷却风扇而使用。
24.如图1至图3所示，轴流风扇10具有叶轮20、壳体70和电路基板80。
25.叶轮20能够绕沿一个方向延伸的中心轴线j旋转。叶轮20的详细情况在后面叙述。
26.在各图所示的xyz坐标系中，z轴方向是与中心轴线j延伸的方向平行的方向，为上下方向。x轴方向是与z轴方向正交的水平方向。y轴方向是与z轴方向和x轴方向两者正交的水平方向。
27.在以下的说明中，将z轴方向、即与中心轴线j平行的方向简称为"轴向"，将以中心轴线j为中心的径向简称为"径向"，将以中心轴线j为中心的周向简称为"周向"。将与z轴方向平行的方向称为"上下方向"。另外，将z轴方向的正侧称为"上侧"，将z轴方向的负侧称为"下侧"。在本实施方式中，"上侧"相当于轴向一侧，"下侧"相当于轴向另一侧。另外，上下方向、水平方向、上侧及下侧仅是为了说明而使用的名称，并不限定实际的位置关系及方向。
28.壳体70具备框部50、多个静叶片部60、马达壳体部40和马达部30。如图2所示，马达部30配置在叶轮20的径向内侧，使叶轮20绕中心轴线j旋转。更详细地说，马达部30配置在叶轮20中的后述的叶轮杯20a的内部。在本实施方式中，马达部30使叶轮20例如从上侧观察时向逆时针方向旋转。在以下的说明中，有时将在周向上翼部23前进的一侧、即从上侧观察时向逆时针方向前进的一侧称为"下游侧"，有时将在周向上翼部23前进的一侧的相反侧、即从上侧观察时向顺时针方向前进的一侧称为"上游侧"。各图中所示的箭头dr示出叶轮20的旋转方向。
29.马达部30具有轴31、定子34、转子杯32和转子磁铁33。轴31以中心轴线j为中心沿轴向延伸。轴31插入到后述的定子支撑部41的径向内侧。轴31经由轴承能够旋转地支撑于定子支撑部41的径向内侧面。在轴31的上端固定有转子杯32。定子34为在周向上包围轴31的环状。定子34固定于定子支撑部41的外周面。定子34的固定方法可以是嵌合、粘接、压入等，没有特别限定。定子34与电路基板80电连接。
30.转子杯32为向下侧开口的筒状，配置在定子34的径向外侧。转子杯32的上部配置在叶轮杯20a的径向内侧。转子杯32固定于叶轮杯20a。另外，转子杯32、叶轮杯20a及轴31的
固定结构并不限定于此。
31.转子磁铁33固定于转子杯32的内周面。转子磁铁33例如为圆筒状。转子磁铁33在定子34的径向外侧与定子34在径向上隔着间隙对置。
32.马达壳体部40在上侧支撑马达部30。马达壳体部40在叶轮20的下侧支撑马达部30。马达壳体部40具有收纳部42和定子支撑部41。收纳部42是向上侧开口的杯状。收纳部42收纳电路基板80。收纳部42配置在马达部30的下侧。定子支撑部41从收纳部42向上侧延伸。定子支撑部41是以中心轴线j为中心的圆筒状。
33.电路基板80为沿径向扩展的板状。电路基板80配置在收纳部42的径向内侧。电路基板80配置在马达部30的下侧，至少一部分与马达部30在轴向上重叠。电路基板80例如固定于马达壳体部40。在电路基板80上连接有定子34的线圈。由此，电路基板80与马达部30电连接。
34.框部50呈沿轴向延伸的方筒状。框部50从径向外侧沿周向包围叶轮20及马达部30。框部50具有周壁部51。周壁部51为沿轴向延伸的筒状。框部50通过周壁部51中的由圆筒面构成的内侧面51a构成风洞部52。即，框部50在内侧面51a具备空气流动的风洞部52。
35.多个静叶片部60分别从框部50的内侧面51a向径向内侧延伸。多个静叶片部60沿周向等间隔地配置。静叶片部60连接框部50的内侧面51a和马达壳体部40。
36.叶轮20例如由树脂制成。叶轮20包括叶轮杯20a和多个翼部23。如图2所示，多个翼部23位于叶轮杯20a中的后述的筒部22的径向外侧面。多个翼部23沿周向在一周上等间隔地配置。如图3所示，翼部23的数量例如为五个。
37.叶轮杯20a为向下侧开口的筒状。叶轮杯20a具有顶板部21和筒部22。顶板部21为在与轴向正交的径向上扩展的圆板状。筒部22是从顶板部21的径向外缘向下侧延伸的圆筒状。在筒部22的内部配置有马达部30及转子杯32。在筒部22上固定有转子杯32。
38.如图3及图4所示，顶板部21具有中央圆板部21a、倾斜部21b、圆环部21c、顶板外缘部21d、浇口痕迹g、整流部24、树脂积存部25、孔28、肋部29。
39.中央圆板部21a是以中心轴线j为中心的圆板状。中央圆板部21a沿与轴向正交的径向扩展。中央圆板部21a具有浇口痕迹g。浇口痕迹g配置在中央圆板部21a的上表面。浇口痕迹g在中心轴线j的位置配置一个。浇口痕迹g是在使用模具对叶轮20进行注塑成形时设置于模具且填充有树脂的浇口部的痕迹。作为一例，浇口痕迹g是针点浇口的痕迹。
40.倾斜部21b位于中央圆板部21a的径向外侧。倾斜部21b随着从中央圆板部21a的外缘朝向径向外侧而向朝向上侧的方向倾斜。孔28的径向内侧配置在倾斜部21b上。孔28的径向内侧沿轴向贯通倾斜部21b。圆环部21c位于倾斜部21b的径向外侧。圆环部21c呈与轴向正交且沿周向延伸的圆环状。
41.孔28的径向外侧配置在圆环部21c上。孔28的径向外侧在轴向上贯通圆环部21c。即，孔28跨越倾斜部21b及圆环部21c而沿轴向贯通。孔28配置在浇口痕迹g与树脂积存部25之间。如图3所示，孔28在周向上隔开间隔地排列配置有多个(图3中为10个)。孔28的周向长度随着朝向径向外侧而逐渐变大。
42.树脂积存部25配置于圆环部21c。树脂积存部25配置在从浇口痕迹g与轴向正交的第一方向一侧。本实施方式的树脂积存部25配置在从浇口痕迹g出发的第一方向一侧即径向外侧。树脂积存部25位于孔28的径向外侧。树脂积存部25呈以浇口痕迹g为中心沿周向延
伸的圆环状。
43.整流部24配置在圆环部21c上。如图3所示，整流部24在周向上隔开间隔地配置有多个(在图3中为10个)。整流部24与树脂积存部25的径向外侧邻接。整流部24呈沿周向延伸的圆弧状。整流部24具有从圆环部21c的上表面向下侧凹陷的凹部24a。整流部24具有位于凹部24a的下侧的薄壁部26。薄壁部26的轴向的厚度比树脂积存部25的轴向的厚度小。整流部24配置在树脂积存部25的径向外侧。整流部24沿与径向交叉的第二方向即周向延伸。整流部24的周向中心位置是在周向相邻的孔28彼此的周向的中间位置。在本实施方式中，整流部24的周向中心位置相对于孔28的周向中心位置错开18
°
。
44.由此，在使用模具对叶轮20进行注塑成形时，如图5所示，从模具中的浇口痕迹g的位置的浇口部向模腔导入的树脂r在成形孔28的芯部分支后到达树脂积存部25。由于在树脂积存部25的径向外侧存在成形整流部24中的凹部24a的芯部，因此树脂r的流动阻力变大。到达树脂积存部25的树脂r在树脂积存部25中沿流动阻力小的周向流动，在孔28的径向外侧合流。在孔28的径向外侧合流的树脂r在树脂积存部25中被混合搅拌后，在成形有薄壁部26的薄且宽度宽的模腔中朝向径向外侧流动。
45.在注塑成形时，树脂r在成形有薄壁部26的薄且宽度宽的模腔中朝向径向外侧流动，由此整流部24作为沿着周向的宽度宽的薄膜浇口发挥作用。因此，向整流部24的径向外侧流动的树脂r能够抑制熔接而抑制变形、应变等不良情况，并且能够保持叶轮20的机械强度。由于薄壁部26是成形品的一部分，因此不需要浇口切割等二次加工，能够避免制造成本增加。整流部24由于凹部24a而成为薄壁部26，因此能够减少树脂量而有助于降低成本。
46.如图6所示，树脂积存部25的径向尺寸l1优选比孔28的周向尺寸l2长。在径向尺寸l1为周向尺寸l2以下的情况下，在树脂积存部25中合流的树脂r的搅拌有可能不充分。通过使径向尺寸l1比周向尺寸l2长，能够充分地搅拌在树脂积存部25合流的树脂r而抑制熔接的产生。
47.树脂积存部25的轴向尺寸l3优选比孔28的径向外侧的树脂积存部25的径向尺寸l1长。在轴向尺寸l3为径向尺寸l1以下的情况下，在树脂积存部25中合流的树脂r的搅拌有可能不充分。通过使轴向尺寸l3比径向尺寸l1长，能够充分地搅拌在树脂积存部25合流的树脂r而抑制熔接的产生。
48.整流部24的径向尺寸l4优选比树脂积存部25的径向尺寸l1长。在径向尺寸l4为径向尺寸l1以下的情况下，从树脂积存部25向成形有薄壁部26的模腔流入的树脂r的流动长度短，树脂r的流动前端难以成为沿着周向的面状。通过使径向尺寸l4比径向尺寸l1长，树脂r的流动前端容易作为沿着周向的面状的薄膜浇口发挥作用。由于薄膜浇口与针点浇口相比能够增大截面积，所以树脂r的流动速度被减速。通过使流动速度减速，树脂r以恒定状态稳定地填充到模腔中，能够抑制叶轮20产生翘曲、变形。
49.整流部24的轴向尺寸l5优选为树脂积存部25的轴向尺寸l3的一半以下。在轴向尺寸l5超过轴向尺寸l3的一半的情况下，成形有薄壁部26的模腔的轴向尺寸变小，从树脂积存部25流入成形有薄壁部26的模腔的树脂r的流动阻力变大。通过使轴向尺寸l5为轴向尺寸l3的一半以下，能够减小从树脂积存部25向成形有薄壁部26的模腔流入的树脂r的流动阻力，在成形有薄壁部26的模腔流动的树脂r容易作为薄膜浇口发挥作用。
50.整流部24的径向外侧的轴向尺寸l6优选比径向内侧的轴向尺寸l3短。在轴向尺寸
l6为轴向尺寸l3以上的情况下，难以经由成形有树脂积存部25的模腔的树脂r对位于整流部24的径向外侧的模腔的树脂r施加充分的树脂填充压力。通过使轴向尺寸l6比轴向尺寸l3短，能够经由成形有树脂积存部25的模腔的树脂r对位于整流部24的径向外侧的模腔的树脂r施加充分的树脂填充压力，能够抑制收缩等成形不良。
51.肋部29配置于在周向上相邻的整流部24之间。肋部29在径向上与孔28对置。肋部29沿径向延伸。肋部29将树脂积存部25和顶板外缘部21d在径向上相连。由于肋部29在径向上与孔28对置，因此在树脂积存部25中被搅拌的树脂r容易向径向外侧流动。肋部29的上表面的轴向位置与圆环部21c的上表面的轴向位置相同。肋部29的上表面与圆环部21c的上表面为同一面。
52.通过设置肋部29，能够在周向上划分凹部24a。叶轮20通过在凹部24a安装配重(平衡配重)，调整叶轮单体的平衡和轴流风扇10的平衡，降低振动。通过肋部29在周向上划分凹部24a，从而容易掌握平衡配重的安装位置，作业性提高。
53.顶板外缘部21d与整流部24的径向外侧邻接。顶板外缘部21d为圆环状。顶板部21在顶板外缘部21d的径向外侧配置有筒部22和翼部23。
54.顶板外缘部21d与作为带状的薄膜浇口发挥作用的整流部24的径向外侧邻接，由此，对于位于在注塑成形时流动的树脂r的下游侧的筒部22和翼部23，能够抑制熔接，抑制变形或应变等不良情况。
55.在上述结构的叶轮20及轴流风扇10中，在从浇口痕迹g出发的径向外侧配置有树脂积存部25，在树脂积存部25的径向外侧配置有整流部24，该整流部24具有轴向的厚度比树脂积存部25小的薄壁部26，因此，在不会增加重量及树脂量的情况下，能够充分地搅拌在树脂积存部25合流的树脂r，抑制熔接的产生，保持叶轮20的机械强度。
56.轴流风扇的第二实施方式
57.参照图7对轴流风扇10的第二实施方式进行说明。
58.在该图中，对于与图1至图6所示的第一实施方式的构成要素相同的要素标注相同的符号，并省略其说明。
59.如图7所示，在本实施方式的轴流风扇10中，叶轮20具有多个(在图7中为三个)浇口痕迹g1、g2、g3。浇口痕迹g1、g2、g3以中心轴线j为中心在周向上隔开间隔(例如120
°
间隔)配置有多个。通过设置多个浇口痕迹g1、g2、g3，能够提高注塑成形时树脂向模具内的填充速度。由此，能够通过缩短循环时间来实现生产性的提高。在本实施方式中，在叶轮20上未设置孔部。
60.在注塑成形上述结构的叶轮20时，从配置在浇口痕迹g1、g2、g3的位置的浇口部分别注射树脂。从浇口部注射到模腔的树脂在沿周向相邻的浇口部彼此的中间位置合流。
61.如图7所示，例如，从配置在浇口痕迹g1、g2的位置的浇口部注射的树脂沿直线w12合流。直线w12是距浇口痕迹g1、g2的位置等距离的直线。同样地，从配置于浇口痕迹g1、g3的位置的浇口部注射的树脂沿直线w13合流。从配置在浇口痕迹g2、g3的位置的浇口部注射的树脂沿着直线w23合流。直线w12、w13、w23的周向的位置分别是与整流部24交叉的位置。
62.由此，从浇口部注射的树脂的合流部沿着直线w12、w13、w23向径向外侧流动而到达树脂积存部25。如上所述，到达树脂积存部25的树脂在树脂积存部25中混合、搅拌后，在成形有薄壁部26的薄且宽的作为薄膜浇口的模腔中朝向径向外侧流动。
63.在本实施方式中，除了能够得到与上述第一实施方式相同的作用、效果之外，通过设置多个浇口痕迹g1、g2、g3，能够实现生产性提高。在本实施方式中，示例了设置三个浇口痕迹的结构，但并不限定于该结构，也可以是设置两个浇口痕迹的结构或设置四个以上浇口痕迹的结构。
64.以上，参照附图对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明当然不限定于上述例子。在上述的例子中所示的各构成部件的诸形状或组合等是一例，在不脱离本发明的主旨的范围内能够基于设计要求等进行各种变更。
65.例如，在上述实施方式中，示例了浇口痕迹设置于顶板部21的中央圆板部21a的结构，但并不限定于该结构。浇口痕迹也可以是设置在与中央圆板部21a不同的顶板部21上的结构、设置在筒部22上的结构、设置在翼部23上的结构。在采用这些结构的情况下，通过在浇口痕迹的第一方向一侧配置树脂积存部，并在树脂积存部的第一方向一侧配置具有轴向的厚度比树脂积存部小的薄壁部的整流部，能够得到与上述第一实施方式及第二实施方式相同的作用、效果。

技术特征：
1.一种轴流风扇的叶轮，能够绕沿一个方向延伸的中心轴旋转，该轴流风扇的叶轮的特征在于，所述叶轮具有浇口痕迹、树脂积存部和整流部，所述树脂积存部配置在从所述浇口痕迹与轴向正交的第一方向的一侧，所述整流部配置在所述树脂积存部的所述第一方向的一侧，在与所述第一方向交叉的第二方向上延伸，并且具有轴向的厚度比所述树脂积存部小的薄壁部。2.根据权利要求1所述的轴流风扇的叶轮，其特征在于，所述叶轮具备从所述中心轴沿径向延伸的顶板部、筒部和翼部，所述浇口痕迹、所述整流部和所述树脂积存部配置于所述顶板部。3.根据权利要求2所述的轴流风扇的叶轮，其特征在于，所述树脂积存部为配置在所述浇口痕迹的径向外侧且沿周向延伸的圆环状，所述整流部为与所述树脂积存部的径向外侧邻接且沿周向延伸的圆弧状，所述顶板部具备与所述整流部的径向外侧邻接的圆环状的顶板外缘部，在所述顶板外缘部的径向外侧配置有所述筒部和所述翼部。4.根据权利要求3所述的轴流风扇的叶轮，其特征在于，在所述浇口痕迹与所述树脂积存部之间具有沿周向排列的多个孔。5.根据权利要求4所述的轴流风扇的叶轮，其特征在于，所述树脂积存部的径向尺寸比所述孔的周向尺寸长。6.根据权利要求4或5所述的轴流风扇的叶轮，其特征在于，所述树脂积存部的轴向尺寸长于比所述孔靠径向外侧的所述树脂积存部的径向尺寸。7.根据权利要求4～6任一项所述的轴流风扇的叶轮，其特征在于，在所述整流部设置有沿径向延伸的肋部，所述肋部在径向上与所述孔对置。8.根据权利要求1～7任一项所述的轴流风扇的叶轮，其特征在于，所述整流部的径向尺寸比所述树脂积存部的径向尺寸长。9.根据权利要求1～8任一项所述的轴流风扇的叶轮，其特征在于，所述整流部的轴向尺寸为所述树脂积存部的轴向尺寸的一半以下。10.根据权利要求3～8任一项所述的轴流风扇的叶轮，其特征在于，所述整流部的径向外侧的轴向尺寸比径向内侧的轴向尺寸短。11.根据权利要求3～10任一项所述的轴流风扇的叶轮，其特征在于，所述浇口痕迹在所述中心轴的位置配置有一个。12.根据权利要求3～10任一项所述的轴流风扇的叶轮，其特征在于，所述浇口痕迹以所述中心轴为中心沿周向隔开间隔地配置有多个。13.一种轴流风扇，其特征在于，具备：权利要求1～12任一项所述的轴流风扇的叶轮；以及使所述叶轮旋转的马达部。

技术总结
本发明提供一种轴流风扇的叶轮及轴流风扇。轴流风扇的叶轮的一个方案是能够绕沿一个方向延伸的中心轴旋转的轴流风扇的叶轮，所述叶轮具有浇口痕迹、树脂积存部和整流部，所述树脂积存部配置在从所述浇口痕迹与轴向正交的第一方向的一侧，所述整流部配置在所述树脂积存部的所述第一方向的一侧，沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸，并且具有轴向的厚度比所述树脂积存部小的薄壁部。所述树脂积存部小的薄壁部。所述树脂积存部小的薄壁部。


技术研发人员：加藤义彦
受保护的技术使用者：日本电产伺服有限公司
技术研发日：2023.03.16
技术公布日：2023/9/20