JP2005256706A

JP2005256706A - 細長遠心ファン

Info

Publication number: JP2005256706A
Application number: JP2004068712A
Authority: JP
Inventors: Hirosuke Yoshida; 裕亮吉田; Masaaki Okuma; 仁明大熊; Hideaki Konishi; 英明小西
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2004-03-11
Filing date: 2004-03-11
Publication date: 2005-09-22
Also published as: CN1667277A; US20050201864A1

Abstract

【課題】新規な軸受構造の採用によって騒音の発生を極力抑えた細長遠心ファンを提供する。
【解決手段】細長い筒状のハウジング１１の内部で回転するインペラー１２と、それを回転駆動するモーター１３とが軸方向に並ぶように配設され、インペラー１２は軸方向に細長い複数の翼が円周方向に沿って所定間隔で並べられた翼部を有する。インペラー１２が回転するとハウジング１１の軸方向端部に形成された吸込口から取り入れられた空気がハウジング１１の周方向の一部に形成された吹出口から送り出される。モーター１３を構成する軸受部１３ｂは、軸部材３３とそれに遊嵌する筒状のスリーブ３１のいずれか一方が回転部材２５に固定され他方が固定部材２４に固定されてなるスリーブ軸受である。軸部材３３及びスリーブ３１の一方がセラミック製であり、他方がセラミック製又は金属製である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に内蔵される冷却用の細長遠心ファンに関する。

近年、パーソナルコンピュータ等の電子機器に内蔵される冷却用ファンの小型化及び薄型化が進んでいる。従来、多くの電子機器には軸流タイプの冷却用ファンが使用されており、これは軸流タイプのファンが薄型化に適した構造を有するからである。一方、例えば特許文献１又は２に記載されているような遠心ファンは、軸流ファンに比べて静圧が高い利点はあるものの、軸方向寸法を低減して薄型化するには軸流ファンに比べて不利である。本出願の発明者らは、ノート型パーソナルコンピュータ等の薄型電子機器に内蔵可能な遠心ファンとして、径方向の寸法を小さくして軸方向長さを大きくしたインペラーを高速回転させる構造の細長遠心ファンを開発し、その構造について特許出願をした。

図６は、先の特許出願に係る細長遠心ファンの構造を示す軸方向の断面図である。また、図７は、一般的な遠心ファンのハウジング及びインペラーの軸に垂直な方向の断面図である。図６及び図７において、各部材の形状や縮尺は一致しないが、同じ機能を有する部材には同じ参照番号を付している。図６に示す細長遠心ファンは、軸方向に細長い略円筒形状のハウジング１０１を有し、その内部にインペラー１０２とこれを回転駆動するモーター１０３とが収容されている。インペラー１０２はハウジング１０１内の主として軸方向先端側（図６では右側）に位置し、モーター１０３はハウジング１０１内の軸方向基端側（図６では左側）に位置している。

インペラー１０２は、軸方向に細長い複数の翼１０４ａが円周方向に沿って所定間隔で並べられた翼部１０４（先端側）とこれを支持する略円筒状の基端部１０５からなる。翼部１０４の先端部には、複数の翼１０４ａの先端部を連結し、支持する円環状の連結部１０６が設けられている。インペラー１０２が回転すると、ハウジング１０１の軸方向先端部に形成された吸込口１０７から外部の空気が矢印ＩＮで示すように取り入れられる。そして、ハウジング１０１の周方向の一部に形成された吹出口（図７の１０８に相当する）から外部へ送り出される（図７における矢印ＯＵＴのように）。

モーター１０３は、インペラー１０２と一体に回転する回転部材であるローターヨーク１１１とロータマグネット１１２、固定側のステーター電機子１１３と固定軸１１４、一対の玉軸受１１５、固定軸１１４をハウジング１０１に固定するベース部材１１６等で構成されている。円筒状の磁性体であるローターヨーク１１１の外周面にはインペラー１０２の基端部１０５が外嵌固定されている。ローターヨーク１１１の内周面の軸方向中央部には複数のローターマグネット１１６が周方向に所定のピッチで配設され、これを軸方向に挟むように一対の玉軸受１１５の外輪部が固定されている。

固定軸１１４の軸方向略中央部にはステーター電機子１１３が固定され、ローターマグネット１１６と一定のギャップを挟んで対向している。また、ステーター電機子１１３を軸方向に挟むように一対の玉軸受１１５の内輪部が固定軸１１４に固定されている。固定軸１１４の基端側は、ベース部材１１６の中央孔に内嵌固定され、固定軸１１４の軸心とローターヨーク１１１の回転軸心とが一致するように構成されている。

ステーター電機子１１３が回転磁界を発生するように駆動（励磁）されると、その回転磁界に応じてローターマグネット１１２、ローターヨーク１１１及びインペラー１０２が一体に回転する。そして前述のように、インペラー１０２の回転によってハウジング１０１の軸方向先端部の吸込口１０７から取り入れられた空気がハウジング１０１の周方向の一部に形成された吹出口から送り出される。
特開昭５５−３２９４２号公報特開昭６１−１７９３９４号公報

上記のような構造の細長遠心ファンは、インペラーの径が小さいことによる送風能力の低下を補償するために、インペラーの軸方向長さを増加し、回転数を上げることが必要である。例えば、インペラーの半径ｒとその軸方向長さｈとが２ｒ≦ｈ≦２０ｒの関係を満たすように設計し、インペラーの回転数を毎分１５，０００回転以上とする。この場合、インペラーの径が小さいために、高速回転にもかかわらずインペラーの回転によって生ずる騒音（風切り音）は大きくない。むしろ、通常の遠心ファンより小さい。

しかしながら、近年は特にノート型パーソナルコンピュータ等の携帯型電子機器における騒音レベルの低下に対する要求が強くなってきている。このため、冷却用ファンの発生する騒音の許容レベルが低下する傾向にある。他方、上記のような構造の細長遠心ファンの場合は、インペラーの発する風切り音の低下に伴い、玉軸受が発する騒音のほうが目立つようになってきた。

本発明は、上記のような従来の課題に鑑み、新規な軸受構造の採用によって騒音の発生を抑えた細長遠心ファンを提供することを目的とする。また、細長遠心ファンの径方向寸法の更なる低減も本発明の目的である。

本発明による細長遠心ファンの第１の構成（請求項１）は、細長い複数の翼が円周方向に沿って所定間隔で並べられた翼部を有するインペラーと、それを回転駆動するモーターとが軸方向に並ぶように配設された細長遠心ファンにおいて、モーターを構成する軸受部は、軸部材とそれに遊嵌する筒状のスリーブとからなるすべり軸受であり、軸部材及びスリーブの一方がセラミック製であり、他方がセラミック製又は金属製であることを特徴とする。

このような構成によれば、軸受部としてすべり軸受（スリーブ軸受ともいうこともある）を用いるので、従来の玉軸受に比べて回転に伴う騒音が低減される。しかも、すべり軸受を構成する軸部材及びスリーブの両方又は一方がセラミック製であるので、耐久性にも優れたものとなる。なお、両方がセラミック製であれば両者間の焼き付きが発生しにくく長寿命化のために好ましいが、一方をセラミック製とし、他方を金属製とする場合は、金属の摺動面の硬度を高める表面処理（又はコーティング）を行うことによって長寿命化を図ることができる。

本発明による細長遠心ファンの第２の構成（請求項２）は、上記第１の構成において、軸部のスリーブとの摺動部における軸方向中央部付近に、直径が周辺部より僅かに小さい小径部が形成されていることを特徴とする。こうすることにより、摺動面の面積が小さくなるので、摺動摩擦による軸受損が低減する。なお、軸部を削る代わりにスリーブの内面の一部を削ることによって摺動面の面積を低減することも可能であるが、スリーブの内面の切削加工よりも軸部の切削加工のほうが容易である。

本発明による細長遠心ファンの第３の構成（請求項３）は、上記第１又は第２の構成において、軸部及びスリーブの摺動面に供給される潤滑油の保持手段が軸部又はスリーブに取り付けられていることを特徴とする。例えば、潤滑油を含浸させた円環状のフェルト部材を潤滑油の保持手段として軸部又はスリーブに取り付けることができる。軸部及びスリーブの摺動面に潤滑油が供給され保持されることによって、摺動面での摩擦による軸受損が低減する。

本発明による細長遠心ファンの第４の構成（請求項４）は、上記第１、第２又は第３の構成において、回転部材に軸部材が固定され、軸部材を回転自在に保持するスリーブがハウジングに直接又はベース部材を介して固定されていることを特徴とする。この構成はいわゆる軸回転（スリーブ固定）の構造であり、スリーブを（ハウジングに固定された）ベース部材に直接固定することによって部品点数を削減することができる。これは、スリーブとスリーブホルダーが一体の部材として作られていることを意味する。特にセラミックでそのような部材を作ることが好ましい。また、スリーブホルダーをハウジングに直接取り付けることによって、部品点数を更に削減することができる。これは、ベース部材、スリーブホルダー及びスリーブ材を一体の部材として作ることを意味する。

本発明による細長遠心ファンの第５の構成（請求項５）は、上記第１、第２又は第３の構成において、回転部材にセラミック製のスリーブが固定され、軸部材がハウジングに直接又はベース部材を介して固定されていることを特徴とする。この構成はいわゆるスリーブ回転（軸固定）の構造であり、軸部材を（ハウジングに固定された）ベース部材に直接固定することによって部品点数を削減することができる。また、軸部材をハウジングに直接取り付けることによって、部品点数を更に削減することができる。これは、ベース部材と軸部材を一体の部材として作ることを意味する。なお、焼結メタルに潤滑油を含浸させたスリーブを用いたスリーブ軸受が従来から使用されているが、この場合はスリーブを回転させると潤滑油が遠心力で外側へ移動し内側の摺動面で不足するのでスリーブ回転の実現が難しい。これに対して、セラミック製のスリーブを用いたセラミック軸受の場合はそのような問題が無くスリーブ回転の構造を容易に実現することができる。

本発明による細長遠心ファンの第６の構成（請求項６）は、上記いずれかの構成において、軸部材の先端側がインペラーの翼部の内側空間に位置していることを特徴とする。軸部材の先端側をインペラーの翼部の内側空間まで侵入させることにより、細長遠心ファン全体の軸方向寸法を短縮することができる。

本発明による細長遠心ファンの第７の構成（請求項７）は、上記いずれかの構成において、軸部材の基端側がスラスト軸受の無い自由端であることを特徴とする。このような構成によれば、スラスト軸受のための部材（例えばスラスト板）を省略することができると共に、スラスト軸受部での摩擦による騒音の発生や軸部材の基端側先端部の摩耗を回避することができる。なお、空気ダンピングやオイルダンピングによって軸部材の基端側を支持するように構成してもよい。

本発明による細長遠心ファンの第８の構成（請求項８）は、上記いずれかの構成において、モーターを構成する部材のうち、電機子及び界磁磁石を有する回転力発生部と軸受部とが軸方向に並ぶように配置されていることを特徴とする。このような構成によれば、細長遠心ファンの径方向寸法を低減することができる。すなわち、回転力発生部と軸受部とが軸方向のほぼ同じ位置に同軸状に配置されている場合はモーターの外径が軸受部の外径に回転力発生部の径方向寸法（厚み）を足したもので決まるが、回転力発生部と軸受部とが軸方向に並ぶように配置されている場合はモーターの外径が軸受部の外径又は回転力発生部の径方向寸法（外径）のいずれか大きい方で決まる。したがって、モーターの外径を低減し、その結果として細長遠心ファンの径方向寸法を低減することができる。このような構成に、上述のようなセラミック製部材を用いたスリーブ軸受を併用することによって、部品点数の削減による径方向寸法の更なる低減が可能になる。

本発明による細長遠心ファンの第９の構成（請求項９）は、上記いずれかの構成において、インペラー及び回転部材を含む一体に回転する複数の部材を一体の部材とみなしたときに、その重心付近に軸受部が配置されていることを特徴とする。このような構成により、インペラーの回転の安定化が図りやすくなる。つまり、インペラーの回転に伴う振動が低減され、軸受部への負荷が抑制されるので長寿命化を図ることができる。特に、インペラーの高速回転を行う場合に有益である。なお、「重心付近に軸受部が配置されている」構成は、すべり軸受（スリーブ軸受）の軸方向中間点が重心付近に配置されている構成を意味する。

本発明による細長遠心ファンの第１０の構成（請求項１０）は、複数の翼が円周方向に沿って所定間隔で並べられた翼部を有するインペラーと、それを回転駆動するモーターとを備えた遠心ファンであって、インペラーは毎分１５，０００回転以上の回転数で回転され、モーターを構成する軸受部は、軸部材とそれに遊嵌する筒状のスリーブとからなるすべり軸受であり、軸部材及びスリーブの一方がセラミック製であり、他方がセラミック製又は金属製であることを特徴とする。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。なお、以下の説明において各部材の位置関係や方向を上下左右で説明するときは、あくまで図面における位置関係や方向を意味し、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を意味するわけではない。

図１は、本発明の第１実施例に係る細長遠心ファンの構造を示す断面図である。この細長遠心ファンは、軸方向に細長い略円筒形状のハウジング１１を有し、その内部にインペラー１２とこれを回転駆動するモーター１３とが収容されている。インペラー１２はハウジング１１内の主として軸方向先端側（図１では右側）に位置し、モーター１３はハウジング１１内の軸方向基端側（図１では左側）に位置している。

インペラー１２は、軸方向に細長い複数の翼が円周方向に沿って所定間隔で並べられた翼部１４（先端側）とこれを支持する略円筒状の基端部１５からなる。翼部の先端部には、複数の翼の先端部を連結し、支持する円環状の連結部１６が設けられている。インペラー１２が回転すると、ハウジング１１の軸方向先端部に形成された吸込口１７から外部の空気が矢印ＩＮで示すように取り入れられる。そして、ハウジング１１の周方向の一部に形成された吹出口から外部へ送り出される。

軸方向に細長いインペラー１２の直径は２５ｍｍ以下であり、インペラーの半径ｒとその軸方向長さｈとが２ｒ≦ｈ≦２０ｒの関係を満たす。インペラー１２をこのような細長い形状とすることにより、薄型機器に組み込み可能な細長遠心ファンが実現される。しかも遠心ファンであるので軸流ファンに比べて静圧が高く、実装密度の高い小形電子機器への内蔵に適している。また、インペラー１２は毎分１５，０００回転以上の回転速度、又は軸と軸受面における相対速度が毎分０．８メートル以上で回転駆動される。このようなインペラー１２の高速回転を行うことにより、小形化された（特に径方向寸法が低減した）細長遠心ファンであっても必要な風量を確保することができる。

モーター１３は、ステーター電機子２１、ローターマグネット２２、ローターヨーク２５、すべり軸受としてのスリーブ軸受を構成するスリーブ３１及びスリーブホルダー３２、回転軸３３、その他の部材で構成されている。回転部材であるローターヨーク２５は、基端側から先端側へ３段階にその径が小さくなるように段部が形成されている。すなわち、ローターヨーク２５は大径部２５ａ、中径部２５ｂ及び小径部２５ｃからなる。ローターヨーク２５の大径部２５ａの内周面には複数のローターマグネット２２が周方向に所定ピッチで配設され、各ローターマグネット２２とステーター電機子２１が一定のギャップを挟んで対向するように構成されている。

ローターヨーク２５の中径部２５ｂ及び小径部２５ｃの外周面にはインペラー１２の基端部１５が外嵌し、固定されている。ローターヨーク２５の小径部２５ｃには、回転自在な軸部である回転軸３３が圧入固定されている。回転軸３３は円筒状のスリーブ３１によって回転自在に保持され、回転軸３３、ローターヨーク２５及びインペラー１２が一体に回転するように構成されている。スリーブ３１はスリーブホルダー３２に内嵌するように固定されている。

本実施例では、回転軸３３及びスリーブ３１が共にセラミックで作られている。例えば、アルミナ、窒化珪素、アルティック、ジルコニア等をセラミック材料として使用することができる。回転軸３３及びスリーブ３１の一方をセラミックで作り、他方を金属で作ってもよい。この場合は、金属材料として例えばマルテンサイト系ステンレススチールを用い、表面硬化処理（例えば窒化処理）を行い、あるいはＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）コーティングによって表面（摺動面）の硬度を高めることが好ましい。

スリーブホルダー３２は先端側が開口した筒状部材であり、その基端部は固定部材であるベース部材２４の中央貫通孔に圧入固定されている。ベース部材２４は樹脂製（又は金属製）のハウジング１１の基端側内壁に固着されている。スリーブホルダー３２の基端側内面には回転軸３３の基端部が当接する金属製又はセラミック製のスラスト板３４が装着されている。これによってスラスト軸受が構成されている。回転軸３３がセラミック製の場合はスラスト板３４もセラミック製であるか、あるいは上記のような表面処理等によって表面の硬度を高めた金属製であることが好ましい。あるいは、回転軸３３の基端部をフリーの状態にしてスラスト板３４（スラスト軸受）を省略することも可能である。この場合、空気ダンピングやオイルダンピングによって回転軸３３の基端部を支持するように構成してもよい。また、スリーブホルダー３２の先端側開口部と回転軸３３との円環状の隙間を塞ぐシールが設けられ、これによって塵埃がスリーブホルダー３２の内部に侵入するのを防いでいる。

図２及び図３は、図１の実施例における軸受部のいくつかの変形例を示す部分断面図である。図２（ａ）の構成では、図１の構成におけるスリーブ３１とスリーブホルダー３２が一体の部材（以下、単にスリーブ３１という）として構成されている。つまり、スリーブホルダー３２が省略され、円筒状のスリーブ３１の基端部がベース部材２４に直接固定されている。更に、ベース部材２４とスリーブ３１を一体の部材として構成し、それをハウジング１１に直接固定するようにしてもよい。これら一体の部材は、セラミックで作ることが好ましい。また、図１の構成で必要であったシールが図２（ａ）の構成では不要である。更に、図２（ａ）の構成ではスラスト板３４も省略している。このように、図２（ａ）の構成では部品点数が削減され、その分だけ組み立て工数も削減される。また、図１の構成に比べて細長遠心ファンの径方向寸法を低減することが可能である。

図２（ｂ）は、図２（ａ）の構成におけるスリーブ３１と回転軸３３の拡大断面図である。この図から分かるように、回転軸３３のスリーブ３１との摺動部における軸方向中央部付近に、直径が周辺部より僅かに小さい小径部３３ａが形成されている。これにより、摺動面の面積が小さくなる。つまり、小径部３３ａでは回転軸３３とスリーブ３１との摺動はなく、小径部３３ａを挟む箇所（基端側部分３３ｂ及び先端側部分３３ｃ）のみで両者の摺動が発生する。その結果、摺動摩擦による軸受損が低減する。

なお、回転軸３３を削る（小径部３３ａを形成する）代わりにスリーブの内面の一部を削ることによって摺動面の面積を低減することも可能であるが、スリーブ３１の内面の切削加工よりも回転軸３３の切削加工のほうが容易である。特に、回転軸３３を金属で作る場合は切削加工が容易である。切削加工で小径部３３ａを形成した後に摺動面の硬度を高める表面処理又はコーティングを行えばよい。

このように、回転軸３３のスリーブ３１との摺動部に小径部３３ａを形成して摺動面の面積を小さくすることによって軸受損を低減する方法は、図１に示した実施例の構成にも適用することができる。また、後述するスリーブ回転（軸固定）の構成、つまり軸部材が回転軸ではなく固定軸である構成にも適用することができる。

図３（ａ）に示す構成では、スリーブ３１が軸方向に２つの部材に分かれており、その間において潤滑油の保持手段であるフェルトチューブ３６が回転軸３３に装着されている。フェルトチューブ３６には、粘性率が０．０２Ｐａ・ｓ未満の潤滑油、例えばエステル系の潤滑油が含浸されている。これによって回転軸３３及びスリーブ３１の摺動面に潤滑油が供給され保持されるので、摺動面での摩擦による軸受損が低減する。

図３（ｂ）に示す構成では、図２（ｂ）に示した構成における回転軸３３に形成された小径部３３ａの段差（切削分）が少し大きくとられ、この小径部３３ａに潤滑油の保持手段であるフェルトチューブ３６が装着されている。この場合も、図３（ａ）の構成と同様に、フェルトチューブ３６に含浸された潤滑油が回転軸３３及びスリーブ３１の摺動面に供給され保持されるので、摺動面での摩擦による軸受損が低減する。なお、潤滑油の保持手段は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すようなフェルトチューブ３６に限るわけではない。また、潤滑油の保持手段を別途設けない場合でも、回転軸３３及びスリーブ３１の摺動面の間に潤滑油を保持させ、上記のような潤滑効果をある程度の期間得ることが可能である。

図４は、本発明の第２実施例に係る細長遠心ファンの構造を示す断面図である。この細長遠心ファンは、軸方向に細長い略円筒形状のハウジング１１を有し、その内部にインペラー１２とこれを回転駆動するモーター１３とが収容されている。インペラー１２はハウジング１１内の主として軸方向先端側（図４では右側）に位置し、モーター１３はハウジング１１内の軸方向基端側（図４では左側）に位置している。

モーター１３は、ステーター電機子２１及びローターマグネット２２を含む回転力発生部１３ａと回転部材を回転自在に保持する軸受部１３ｂとが軸方向に並び、かつ、インペラー１２と回転力発生部１３ａとの間に軸受部１３ｂが配置された構造を有する。このような構造によれば、図１に示した第１実施例の構造に比べて径方向寸法を低減することができる。すなわち、図１の構造ではモーター１３の外径が軸受部１３ｂの外径に回転力発生部１３ａの径方向寸法（厚み）を足したもので決まるが、図４の構造ではモーター１３の外径が軸受部１３ｂの外径又は回転力発生部１３ａの径方向寸法（外径）のいずれか大きい方（図４の例では回転力発生部１３ａの外径）で決まる。この結果、細長遠心ファンの径方向寸法を低減することができる。

さらに詳しく言えば、インペラー１２及び回転部材（ローターヨーク２５）を含む一体に回転する複数の部材を一体の部材とみなしたときに、その重心付近に軸受部１３ｂ（の軸方向中間点）が配置されている。このような構成により、インペラー１２の回転の安定化を図りやすくなる。つまり、インペラー１２の回転に伴う振動が低減され、軸受部への負荷が抑制されるので長寿命化を図ることができる。特に、インペラー１２の高速回転を行う場合に有益である。

この実施例の場合も、軸受部１３ｂは回転軸３３とそれに遊嵌する筒状のスリーブ３１からなり、回転軸３３及びスリーブ３１が共にセラミックで作られている。但し、第１実施例で述べたように、回転軸３３及びスリーブ３１のいずれか一方を金属で作り、その摺動面の硬度を高める表面処理又はコーティングを行ってもよい。回転軸３３は回転部材であるローターヨーク２５に固定され、スリーブ３１はスリーブホルダー３２に内嵌固定されている。

略円筒状のローターヨーク２５は軸方向に長く、回転力発生部１３ａから軸受部１３ｂまで延びている。図４に示す断面から分かるように、ローターヨーク２５は基端側から先端側へ３段階にその径が小さくなるように段部が形成されている。すなわち、ローターヨーク２５は大径部２５ａ、中径部２５ｂ及び小径部２５ｃからなる。ローターヨーク２５の大径部２５ａの内周面には複数のローターマグネット２２が周方向に所定ピッチで配設され、各ローターマグネット２２とステーター電機子２１が一定のギャップを挟んで対向するように構成されている。

ローターヨーク２５の中径部２５ｂ及び小径部２５ｃの外周面にはインペラー１２の基端部１５が外嵌し、固定されている。ローターヨーク２５の小径部２５ｃには、回転軸３３が圧入固定されている。したがって、回転軸３３、ローターヨーク２５及びインペラー１２は一体に回転する。また、図４から分かるように、回転軸３３の先端部３３ｄがインペラー１２の翼部１４の内側に位置している。すなわち、回転軸３３はインペラー１２の基端部１５の内側から翼部１４の内側まで軸方向に延びている。これに伴い、ローターヨーク２５の小径部２５ｃもインペラー１２の基端部１５の内側から翼部１４の内側まで延びている。これにより、回転軸３３とローターヨーク２５との確実な固定及び軸心合わせのために軸方向に十分な長さの固定代を確保しながら、細長遠心ファンの軸方向寸法を低減することができる。

また、スリーブホルダー３２は金属製であり、スリーブ３１に外嵌してこれを保持する筒状部３２ａとその基端側端面の中心から基端側に延びる軸部３２ｂを有する。筒状部３２ａの軸心と軸部３２ｂの軸心は一致する。軸部３２ｂは、ステーター電機子２１に圧入され、更に基端部が樹脂製（又は金属製）のベース部材２４の中央貫通孔に圧入固定されている。ベース部材２４は樹脂製（又は金属製）のハウジング１１の基端側内壁に固着される。このようにして、スリーブホルダー３２の軸心が略円筒形状のハウジング１１の中心軸線と一致するようにスリーブホルダー３２が固定される。

スリーブホルダー３２の筒状部３２ａにおいて、その基端側端面の内側には、回転軸３３の基端部が当接する金属製のスラスト板３４が装着されている。これによってスラスト軸受が構成されている。回転軸３３がセラミック製の場合はスラスト板３４もセラミック製であるか、あるいは前述のような表面処理等によって表面の硬度を高めた金属製であることが好ましい。あるいは、回転軸３３の基端部をフリーの状態にしてスラスト板３４を省略することも可能である。この場合、空気ダンピングやオイルダンピングによって回転軸３３の基端部を支持するように構成してもよい。また、スリーブホルダー３２の先端側開口部と回転軸３３との円環状の隙間を塞ぐシールが設けられ、これによって塵埃がスリーブホルダー３２の筒状部３２ａに侵入するのを防いでいる。

なお、この第２実施例においても、第１実施例で説明したような軸受部の変形例の構造を適用することができる。つまり、図２及び図３に示したように、スリーブ３１とスリーブホルダー３２とを一体の部材として構成したり、回転軸３３の一部に小径部３３ａを設けて摺動面の面積（ひいては軸受損）を低減したり、摺動面に供給される潤滑油の保持手段をもうけたりすることが可能である。

図５は、本発明の第３実施例に係る細長遠心ファンの構造を示す断面図である。この細長遠心ファンは、軸方向に細長い略円筒形状のハウジング１１を有し、その内部にインペラー１２とこれを回転駆動するモーター１３とが収容されている。インペラー１２の構造については既述の実施例と同様であるので説明を省略する。

この実施例の細長遠心ファンにおけるモーター１３は、第２実施例と同様に、ステーター電機子２１及びローターマグネット２２を含む回転力発生部１３ａと回転部材を回転自在に保持する軸受部１３ｂとが軸方向に並び、かつ、インペラー１２と回転力発生部１３ａとの間に軸受部１３ｂが配置された構造を有する。このような構造の効果は第２実施例の説明で述べたとおりである。また、インペラー１２及び回転部材（ローターヨーク２５）を含む一体に回転する複数の部材を一体の部材とみなしたときに、その重心付近に軸受部１３ｂ（の中間点）が配置されている構造及びその効果についても同様である。

この実施例の細長遠心ファンは、モーター１３を構成する軸受部１３ｂの構造が既述の実施例と大きく異なっている。すなわち、既述の実施例における軸受部１３ｂが軸回転（スリーブ固定）であるのに対して、第３実施例の軸受部１３ｂはスリーブ回転（軸固定）である。つまり、この実施例の軸受部１３ｂも軸部材とそれに遊嵌する筒状のスリーブからなるスリーブ軸受であるが、軸部材はベース２４に固定された固定軸３３であり、スリーブ３１はスリーブホルダー３２を介して回転部材であるローターヨーク２５に固定されている。なお、固定側と回転側との違いはあるが、軸部材である固定軸には既述の実施例における回転軸と同じ参照番号３３を付している。スリーブ３１及びスリーブホルダー３２を含む他の部材についても同じ参照番号を付している。

図５において、略円筒状のローターヨーク２５は軸方向に長く、回転力発生部１３ａから軸受部１３ｂまで延びている。ローターヨーク２５は基端側から先端側へ３段階にその径が小さくなるように段部が形成されている。すなわち、ローターヨーク２５は大径部２５ａ、中径部２５ｂ及び小径部２５ｃからなる。ローターヨーク２５の大径部２５ａの内周面には複数のローターマグネット２２が周方向に所定ピッチで配設され、各ローターマグネット２２とステーター電機子２１が一定のギャップを挟んで対向するように構成されている。

ローターヨーク２５の中径部２５ｂ及び小径部２５ｃの外周面にはインペラー１２の基端部１５が外嵌し、固定されている。ローターヨーク２５の小径部２５ｃは閉じた先端面を形成しており、インペラー１２の翼部１４と基端部１５との境界の開口を封止している。ローターヨーク２５の中径部２５ｂの内周面及び小径部２５ｃの内側端面には先端側の端面が閉じた円筒状のスリーブホルダー３２が内嵌固定され、スリーブホルダー３２の内周面に円筒状のスリーブ３１が固定されている。

他方、軸部材である固定軸３３の先端側がスリーブ３１の内側に遊嵌しており、固定軸３３の基端側はステーター電機子２１に圧入され、更に樹脂製（又は金属製）のベース部材２４の中央貫通孔に圧入固定されている。ベース部材２４は樹脂製（又は金属製）のハウジング１１の基端側内壁に固着される。このようにして、固定軸３３の軸心が略円筒形状のハウジング１１の中心軸線と一致するように固定軸３３が固定され、固定軸の先端側の周りをスリーブ３１、スリーブホルダー３２、ローターヨーク２５及びインペラー１２が一体となって回転する。

スリーブホルダー３２の先端側端面の内側には、固定軸３３の先端部が当接する金属製のスラスト板３４が装着されている。これによってスラスト軸受が構成されている。固定軸３３がセラミック製の場合はスラスト板３４もセラミック製であるか、あるいは前述のような表面処理等によって表面の硬度を高めた金属製であることが好ましい。あるいは、固定軸３３の先端部をフリーの状態にしてスラスト板３４を省略することも可能である。この場合、空気ダンピングやオイルダンピングによって固定軸３３の先端部を支持するように構成してもよい。また、スリーブホルダー３２の基端側開口部と固定軸３３との円環状の隙間を塞ぐシールが設けられ、これによって塵埃がスリーブホルダー３２の内部に侵入するのを防いでいる。

本実施例のようなスリーブ回転（軸固定）の軸受構造は、回転力発生部１３ａと回転部材を回転自在に保持する軸受部１３ｂとが軸方向に並び、かつ、インペラー１２と回転力発生部１３ａとの間に軸受部１３ｂが配置された構造によって容易に実現可能となった。また、セラミック製のスリーブを用いることもその実現に大きく貢献している。従来から、焼結メタルに潤滑油を含浸させたスリーブを用いたスリーブ軸受が一般に使用されているが、この場合はスリーブを回転させると潤滑油が遠心力で外側へ移動し内側の摺動面で不足するのでスリーブ回転の実現が難しい。これに対して、セラミック製のスリーブを用いたセラミック軸受の場合はそのような問題が無くスリーブ回転の構造を容易に実現することができる。

なお、この第３実施例においても、第１実施例で説明したような軸受部の変形例の構造を適用することができる。つまり、図２及び図３に示したように、スリーブ３１とスリーブホルダー３２とを一体の部材として構成したり、固定軸３３の一部に小径部３３ａを設けて摺動面の面積（ひいては軸受損）を低減したり、摺動面に供給される潤滑油の保持手段をもうけたりすることが可能である。

以上、本発明の実施例について、変形例を含めながら説明したが、本発明はこれらの実施例及び変形例に限らず種々の形態で実施することができる。また、上記の実施例の説明において示した各部材の材料や形状はあくまで一例であって、本発明の構成がそれらの材料や形状に限定される趣旨ではない。

本発明の第１実施例に係る細長遠心ファンの構造を示す断面図である。図１の実施例における軸受部のいくつかの変形例を示す部分断面図である。図１の実施例における軸受部のいくつかの変形例を示す部分断面図である。本発明の第２実施例に係る細長遠心ファンの構造を示す断面図である。本発明の第３実施例に係る細長遠心ファンの構造を示す断面図である。先の特許出願に係る細長遠心ファンの構造を示す軸方向の断面図である。一般的な遠心ファンのハウジング及びインペラーの軸に垂直な方向の断面図である。

符号の説明

１１ハウジング
１２インペラー
１３モーター
１３ａ回転力発生部
１３ｂ軸受部
１４翼部
１７吸込口
２１ローター電機子（電機子）
２２ローターマグネット（磁性体）
２４ベース部材（固定部剤）
２５ローターヨーク（回転部材）
３１スリーブ
３２スリーブホルダー
３３回転軸又は固定軸（軸部材）

Claims

細長い複数の翼が円周方向に沿って所定間隔で並べられた翼部を有するインペラーと、それを回転駆動するモーターとが軸方向に並ぶように配設された細長遠心ファンであって、
前記モーターを構成する軸受部は、軸部材とそれに遊嵌する筒状のスリーブとからなるすべり軸受であり、前記軸部材及び前記スリーブの一方がセラミック製であり、他方がセラミック製又は金属製であることを特徴とする細長遠心ファン。
前記軸部材の前記スリーブとの摺動部における軸方向中央部付近に、直径が周辺部より僅かに小さい小径部が形成されていることを特徴とする
請求項１記載の細長遠心ファン。
前記軸部及び前記スリーブの摺動面に供給される潤滑油の保持手段が前記軸部又は前記スリーブに取り付けられていることを特徴とする
請求項１又は２記載の細長遠心ファン。
前記回転部材に前記軸部材が固定され、前記軸部材を回転自在に保持する前記スリーブが前記インペラー及び前記モーターを収容するハウジングに直接又はベース部材を介して固定されていることを特徴とする
請求項１、２又は３記載の細長遠心ファン。
前記回転部材にセラミック製の前記スリーブが固定され、前記軸部材が前記インペラー及び前記モーターを収容するハウジングに直接又はベース部材を介して固定されていることを特徴とする
請求項１、２又は３記載の細長遠心ファン。
前記軸部材の先端側が前記インペラーの翼部の内側に位置していることを特徴とする
請求項１から５のいずれか１項記載の細長遠心ファン。
前記軸部材の基端側がスラスト軸受の無い自由端であることを特徴とする
請求項１から６のいずれか１項記載の細長遠心ファン。
前記モーターを構成する部材のうち、電機子及び界磁磁石を有する回転力発生部と前記軸受部とが軸方向に並ぶように配置されていることを特徴とする
請求項１から７のいずれか１項記載の細長遠心ファン。
前記インペラー及び前記回転部材を含む一体に回転する複数の部材を一体の部材とみなしたときに、その重心付近に前記軸受部が配置されていることを特徴とする
請求項８記載の細長遠心ファン。
複数の翼が円周方向に沿って所定間隔で並べられた翼部を有するインペラーと、それを回転駆動するモーターとを備えた遠心ファンであって、
前記インペラーは毎分１５，０００回転以上の回転数で回転され、
前記モーターを構成する軸受部は、軸部材とそれに遊嵌する筒状のスリーブとからなるすべり軸受であり、前記軸部材及び前記スリーブの一方がセラミック製であり、他方がセラミック製又は金属製であることを特徴とする遠心ファン。