JP2005045982A - 軸流ファンモータ - Google Patents

Abstract

【課題】 インペラとシャフトとを合成樹脂で一体成形した軸流ファンモータにおいて、容易にシャフトを軸受に組立てることができるとともに、シャフトの弾性領域内においてシャフトと軸受の内輪とを密着させて確実に固定することができる軸流ファンモータを提供する。
【解決手段】 インペラ３とシャフト２３とを合成樹脂で一体成形し、シャフト２３にその軸心に沿って貫通孔２４を形成する。シャフト２３を転がり軸受１３の内輪１５に嵌合させた後、貫通孔２４に金属製のピン２５を圧入する。ピン２５の圧入によって、シャフト２３が弾性拡径され、その弾性領域内において内輪１５に密着して固定される。また、シャフト２３の先端部が弾性拡開して、内輪１５の端面に当接され、シャフト２３からの軸受の抜け防止を図ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器等の冷却に用いられる軸流ファンモータに関するものである。

一般的に、電子部品を搭載したパソコン、サーバ、複写機等の電子機器には、筐体の内部、あるいは、個々の電子部品を冷却するために、小型の軸流ファンモータが取付けられている。
この種の軸流ファンモータとして、例えば、特許文献１には、図６に示すように、内側に筒状のベンチュリ部１０２が形成されたケーシング１０１の軸受箱部１０３に、複数のファン１１１を有する合成樹脂製のインペラ１０９の軸１０６をベアリング１０４、１０５によって回転可能に支持し、軸受箱部側に、コア１１７、コイル１１８、インシュレータ１１９等からなるステータ１２０及びモータの駆動回路を実装したＰＣボード（プリント基板）１１５を取付け、インペラ側にヨーク１１３、マグネット１１４等からなるロータを取付けた構造とすることが記載されている。

この構造により、駆動回路に通電すると、ステータ１２０が磁界を発生し、ロータに回転力が作用し、インペラ１０９が回転して、ケーシング１０１のベンチュリ部１０２内に一定方向の空気流を発生させる。
また、特許文献１には、部品点数の低減、組立工数の軽減による低コスト化を図るために、インペラ１０９とその軸１０６とを合成樹脂によって一体成形することが記載されている。

しかしながら、上記特許文献１に記載されたものでは、インペラ１０９と合成樹脂で一体成形された軸１０６の強度は金属の軸と比較して弱いために、軸１０６の強度を高めるべく、図７に示すように、合成樹脂製のシャフト（軸）一体型インペラ２０９の成形時に、軸部２０６Ａの内部に金属棒２２１を装填して補強した軸流ファンモータの構造が特許文献２に記載されている。
実開平７−３６５７３号公報 実用新案登録第３０２８６９８号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載された軸流ファンモータでは、金属棒２２１を軸部２０６Ａの内部に装填するために、成形金型のキャビティに金属棒２２１をセットして、シャフト一体型インペラ２０９を形成するインサートモールディングは、特許文献１に記載されたシャフト一体型インペラ１０９の成形と比較して、成形作業が困難である。
また、特許文献１に記載された軸流ファンモータおよび特許文献２に記載された軸流ファンモータは、いずれも合成樹脂で成形されたシャフトの弾性特性を生かして、転がり軸受１０４（２０４）、１０５（２０５）の内輪に圧入嵌合することによって、密着性を維持して固定を図ることが好ましい（接着剤が不必要、また、組立・分解が可能）が、圧入嵌合の困難性および圧入嵌合時の転がり軸受のダメージを考慮して、圧入嵌合を避けて隙間嵌めとし、抜け止めリング１０７（２０７）を用いることにより、シャフトと転がり軸受１０４（２０４）、１０５（２０５）の内輪とを固定していた。
本発明は、上記特許文献１に記載された軸流ファンモータおよび上記特許文献２に記載された軸流ファンモータの課題に鑑みて、さらなる低コスト化を図るために、合成樹脂の弾性特性を生かして、シャフトと転がり軸受の内輪とを互いに密着・固定させるとともに、組立て時の隙間嵌めによって、転がり軸受のダメージを防止して、容易に組立てることができる軸流ファンモータを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明に係る軸流ファンモータは、インペラと軸心に沿って形成した貫通孔をもつシャフトとを合成樹脂によって一体成形し、前記インペラのシャフトをケース側に固定された軸受によって回転可能に支持する軸流ファンモータにおいて、前記シャフトを前記軸受の内輪に嵌合し、前記シャフトの軸心に沿って形成された貫通孔にピンを圧入することによって前記シャフトを弾性拡径させて、前記シャフトを前記内輪に密着させて組立てることを特徴とする。
請求項２の発明に係る軸流ファンモータは、上記請求項１の構成において、前記シャフトは、前記ピンの圧入によって先端部が弾性拡開して前記内輪の端面に当接され、前記内輪に対して抜け止めされることを特徴とする。
また、請求項３の発明に係る軸流ファンモータは、上記請求項１または請求項２の構成において、前記軸受は、転がり軸受と滑り軸受とからなり、前記滑り軸受は、前記転がり軸受の内輪と、該内輪の外周面と摺動する含油焼結金属とからなり、前記転がり軸受とともに、前記シャフトを回転可能に支持することを特徴とする。

請求項１の発明に係る軸流ファンモータによれば、シャフトを軸受の内輪に嵌合したあと、シャフトの軸心に沿って形成した貫通孔へピンを圧入することによって、シャフトの外周面が弾性拡径して、その弾性領域内において軸受の内輪の内周面に密着するので、シャフトと軸受の内輪との固定を図ることができるとともに、好適な弾性特性をもつ合成樹脂の強度不足および剛性不足をピンの圧入によって補うことができる。
請求項２の発明に係る軸流ファンモータによれば、シャフトの軸心に沿って形成した貫通孔へピンを圧入することによって、シャフトの先端部が弾性拡開して内輪の端面に当接されることによって、シャフトからの軸受の抜け防止を図ることができる。
また、請求項３の発明に係る軸流ファンモータによれば、軸受は転がり軸受と滑り軸受とから構成され、滑り軸受は、転がり軸受の内輪と転がり軸受の内輪の外周面と摺動する含油焼結金属からなり、転がり軸受とともに、シャフトを回転可能に支持することによって、従来の２つの転がり軸受を用いた場合と比較して、軸方向の寸法を大幅に小さくすることができるとともに、標準の転がり軸受を含油焼結金属と組合わせて用いることができるので、特殊な転がり軸受が不必要であり、部品コスト低減が図れる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図３に示すように、インペラ３とシャフト２３とは合成樹脂により一体に成形されている。シャフト２３には軸心に沿って貫通孔２４が形成されており、この貫通孔２４にピン２５が圧入される。
シャフト２３の先端部は、図４に示すように、シャフト２３の円周上に軸方向に延びる複数の切欠部２３Ａによって分割されており（図４では４分割）、分割部位２３Ｂの内面には、膨出部２６が貫通孔２４の内周面よりも内側（貫通孔２４の内径寸法よりも小さい）に突出するように形成されている。この膨出部２６は、貫通孔２４にピン２５を圧入した際、分割部位２３Ｂが外側に弾性拡開して内輪の端面に当接されるためのものである。

次に、図１に示すように、転がり軸受１３の外輪１６および滑り軸受の外輪として機能する含油焼結金属１４は、ベース部１１の軸受ハウジング１２内に圧入されて固定されている。含油焼結金属１４の滑り軸受面１７は、転がり軸受１３の内輪１５の外周面と摺動して滑り軸受として機能する。また、含油焼結金属１４の外周面と下端面は、軸受ハウジング１２の内周面１８Ａとフランジ部上面１８Ｂによってそれぞれ支持されている。さらに、含油焼結金属１４は、転がり軸受１３の外輪１６の下端面を支持している。
転がり軸受１３の内輪１５の外周面は超仕上げ加工が施されているので、含油焼結金属１４の滑り軸受面１７との摺動が極めてスムースであり、高精度な軸受特性（回転精度など）を得ることができる。
また、標準の転がり軸受には両端にシールド１９が取り付けられているが、この標準の転がり軸受を本発明に実施するために使用する場合、片方のシールドを装着しないで、転がり軸受１３の内輪１５と外輪１６との間に含油焼結金属１４を挿入することによって、滑り軸受としての機能をもたせるとともに、含油焼結金属１４がシールドとしても機能する。
ロータ７は、環状の永久磁石３１及びこれを保持するヨーク３２からなり、インペラ３のボス部２１の内周部に固定されている。ロータ７の永久磁石３１とステータ５のコア２８とは、径方向に所定のクリアランスをもって配置される。ロータ７の永久磁石３１とステータ５のコア２８の磁気センターから、永久磁石３１とステータ５のコア２８を軸方向にずらして配置することによって、転がり軸受１３には、永久磁石３１とコア２８との間の磁気吸引力が作用して、予圧が付与された状態になる。

本発明の一実施形態に係る軸流ファンモータにおいて、図１に示すように、ピン２５がシャフト２３の貫通孔２４に圧入された状態では、合成樹脂からなるシャフト２３の外周面が弾性拡径して、その弾性領域内において軸受４の内輪１５の内周面に密着し、シャフト２３と軸受４の内輪１５とが固定される。
また、シャフト２３の先端の分割部位２３Ｂが、弾性拡開して内輪１５の端面に当接され、シャフト２３からの軸受４の抜けを確実に防止するようになっている。

次に、軸流ファンモータ１の組立について説明する。図２に示すように、軸受ハウジング１２の内周面１８Ａに、含油焼結金属１４および転がり軸受１３の外輪１６を圧入する。このとき、転がり軸受１３の内輪１５は径方向および軸方向に僅かに動かすことができるので、含油焼結金属１４の滑り軸受面１７に内輪１５を容易に挿入することができる。ロータ７はシャフト２３を転がり軸受１３の内輪１５に嵌合して組み立てられる。このとき、シャフト２３は内輪１５に対して隙間嵌めされる。シャフト２３の外周面と内輪１５の内周面との間には隙間２７があるが、シャフト２３の軸心に沿って形成した貫通孔２４にピン２５が圧入されるとシャフト２３の外周面は弾性拡径され、その弾性領域内において内輪１５の内周面に密着し（隙間２７はなくなり）シャフト２３と内輪１５とを確実に固定することができる。

シャフト２３を軸受４の内輪１５に隙間嵌めするため、組立て時の軸受４のダメージを防止することができ、その後、シャフト２３の軸心に沿って形成した貫通孔２４へピン２５を圧入することによって、シャフト２３の外周面が弾性拡径して、その弾性領域内において軸受４の内輪１５の内周面に密着し、シャフト２３と軸受４の内輪１５とを固定するため、組立が容易で、かつ、シャフト２３と内輪１５とを確実に固定することができる。
また、シャフト２３は、ピン２５の圧入によって膨出部２６を介して分割部位２３Ｂが外側に弾性拡開して、内輪１５の端面に当接されることにより、シャフト２３から軸受４が抜けることを確実に防止することができるので、スナップリング等の別部材による抜け防止手段が必要ない。

転がり軸受１３および滑り軸受の外輪として機能する含油焼結金属１４からなる軸受４によってシャフト２３を支持することにより、従来の２つの転がり軸受を用いた場合と比較して、軸方向の寸法を大幅に小さくすることができ、小型化を達成するとともに、部品コストを低減することができる。また、標準の転がり軸受１３を含油焼結金属１４と組合わせて用いることができるので、特殊な転がり軸受が不要であり、部品コストを低く抑えることができる。さらに、含油焼結金属１４は、転がり軸受１３に組み込まれ、滑り軸受面１７が内輪１５の外周面と摺動して滑り軸受として機能するとともに、含油焼結金属１４がシールドとしても機能する。

上記実施形態の別の例として、図５に示す軸受４を用いることもできる。図５に示す軸受４は、含油焼結金属３３を転がり軸受１３に組込んだものであり、内輪１５の外周面と摺動する含油焼結金属３３の外周面が外輪１６の内周面に圧入されている。これにより、軸受４の軸方向の寸法は、転がり軸受１３の軸方向の寸法と同等になるので、軸流ファンモータ１のさらなる小型化を図ることができる。なお、図５において、図１に示すものと同様の部分には同一の符号を付してある。

本発明の一実施形態に係る軸流ファンモータの縦断面図である。 図１に示す軸流ファンモータにおいて、ピン圧入前のインペラのシャフト部を示す分解図である。 図１に示す軸流ファンモータのインペラの断面斜視図である。 図３に示すインペラのシャフトの先端部の要部斜視図である。 図１に示す軸流ファンモータにおいて、軸受の変形例を示す要部縦断面図である。 従来の軸流ファンモータの縦断面図である。 従来の他の軸流ファンモータの縦断面図である。

符号の説明

１ 軸流ファンモータ、２ ケース、３ インペラ、４ 軸受、１３ 転がり軸受、１５ 内輪、２１ ボス部、２３ シャフト、２４ 貫通孔、２５ ピン

Claims (3)

1. インペラと軸心に沿って形成した貫通孔を持つシャフトとを合成樹脂によって一体成形し、前記インペラのシャフトをケース側に固定された軸受によって回転可能に支持する軸流ファンモータにおいて、前記シャフトを前記軸受の内輪に嵌合し、前記シャフトの軸心に沿って形成した貫通孔にピンを圧入することによって前記シャフトを弾性拡径させて、前記シャフトを前記内輪に密着させて組立てることを特徴とする軸流ファンモータ。
2. 前記シャフトは、前記ピンの圧入によって先端部が弾性拡開して前記内輪の端面に当接され、前記内輪に対して抜け止めされることを特徴とする請求項１に記載の軸流ファンモータ。
3. 前記軸受は、転がり軸受と滑り軸受とから成り、前記滑り軸受は、前記転がり軸受の内輪と、該内輪の外周面と摺動する含油焼結金属とからなり、前記転がり軸受とともに、前記シャフトを回転可能に支持することを特徴とした請求項１または請求項２に記載の軸流ファンモータ。
   

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