JP2006188966A - 小型遠心ファン - Google Patents

Abstract

【課題】振動を抑えた低騒音の小型遠心ファンを提供する。
【解決手段】小型遠心ファンは、複数の翼２１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２と、インペラー２を回転駆動するモーターと、インペラー２及びモーターを収容する略筒形状のハウジング１とを備える。ハウジング１の軸方向先端側に吸込口１２１が形成され、ハウジング１の側面の一部に吹出口１１１が形成されている。ハウジング１は、吹出口１１１が形成されたシリンダ部１１と、その軸方向先端側に固定されて吸込口１２１が形成されたキャップ部１２とを有する。キャップ部１２は、１枚の金属板、又は積層された複数枚の金属板で構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子機器に内蔵される冷却用の小型遠心ファンに関し、特に高速回転する軸方向に細長い形状の小型遠心ファンの構造に関する。

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、遠心ファンは、軸流ファンに比べて静圧が高い利点を有するが、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。

そこで、例えば特許文献１に記載されているような軸方向に細長い形状の小型遠心ファンが開発されている。この小型遠心ファンでは、軸方向長さを大きくする代わりに径方向の寸法を小さくすることによって、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外形寸法を実現している。また、軸方向に細長いインペラーを高速回転させることによって所望の静圧及び風量が得られるようにしている。

図８は、従来の小型遠心ファンの構造の例を示す軸方向の断面図である。また、図９は小型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８及び図９において、各部材の形状や縮尺は必ずしも一致していないが、同様の機能を有する部材には同じ参照番号を付している。この小型遠心ファンは、軸方向に細長い略筒形状のハウジング８１を有し、その内部にインペラー８２とこれを回転駆動するモーター８３とが収容されている。インペラー８２はハウジング８１内の主として軸方向先端側（図８では右側）に位置し、モーター８３はハウジング８１内の軸方向基端側（図８では左側）に位置している。

インペラー８２は、軸方向に細長い複数の翼８４ａが円周方向に沿って所定間隔で並べられた翼部８４（先端側）とこれを支持する略円筒状の基端部８５からなる。翼部８４の先端部には、複数の翼８４ａの先端部を連結し、支持する円環状の連結部８６が設けられている。インペラー８２が回転すると、ハウジング８１の軸方向先端部に形成された吸込口８７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８１の周方向の一部に形成された吹出口８８から矢印ＯＵＴで示すように外部へ空気が送り出される。

モーター８３は回転軸９０、その軸受を構成するスリーブ９１、スリーブホルダー９３、ベースプレート９４、ステーター（固定子）である電機子９５、ローター（回転子）であるマグネット９６及びローターヨーク９７等で構成されている。回転軸９０の先端部はローターヨーク９７に内嵌し、ローターヨーク９７の先端側外周面にはインペラー８２の基端部８５が外嵌している。ローターヨーク９７の基端側内周面には円環状のローターマグネット９６が固定され、複数極に着磁されている。

ローターマグネット９６と一定のギャップを挟んで対向するように複数のステーター電機子９５がスリーブホルダー９３の外周に配設されている。ステーター電機子９５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上記のローターマグネット９６、ローターヨーク９７、回転軸９０及びインペラー８２が一体に回転する。そして、インペラー８２の回転によってハウジング８１の軸方向先端部の吸込口８７から取り入れられた空気がハウジング８１の周方向の一部に形成された吹出口８８から送り出される。

上記のような構造の小型遠心ファンにおいて、静止部に対する回転部の軸方向の移動を規制するための構造が必要である。図８に示した構造の例では、スリーブホルダー９３の基端側内面に設けられたスラスト板９８に回転軸９０の基端面が当接することによって、回転軸９０を含む回転部の軸方向基端側への移動が規制される。また、回転軸９０の溝にはめ込まれたＣリング９９が、スリーブホルダー９３の内面に設けられた突出部１００に当接することによって、回転軸９０を含む回転部の軸方向先端側への移動が規制される。
特開２００４−３３２７２４号公報

一般的な遠心ファンは回転数が低いので、その騒音が問題になることはあまりない。しかし、上記のような小型遠心ファンは細長いインペラーを高速回転させることによって所望の静圧及び風量を得るように設計されているので、騒音や振動が発生しやすくなる。

また、上述のように、静止部に対する回転部の軸方向の移動を規制するための構造として、スラスト板やＣリング等が使用されているが、遠心ファンの更なる小型化及び低コストを実現するには、部品点数をできるだけ削減する必要がある。しかし、静止部に対する回転部の軸方向の移動を規制するためのスラスト板やＣリング等を単に省略すると、例えばインペラーがハウジングに接触して破損するおそれがある。薄い翼を有するインペラーを高速回転させるためには、そのような接触を確実に防ぐことが特に必要である。また、ステーター電機子に巻回されたコイルの線径が非常に細いので、これに回転部が接触するとコイルの断線が生ずるおそれがある。このような接触を確実に防ぐことも重要である。

本発明は、上記のような従来の課題に鑑み、振動を抑えた低騒音の小型遠心ファンを提供することを目的とする。また、回転部の軸方向の移動を規制する手段を簡単な構造で実現することも本発明の目的である。

本発明による小型遠心ファンの第１の構成は、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、前記インペラーを回転駆動するモーターと、少なくとも前記インペラーを収容する略筒形状のハウジングとを備え、前記ハウジングの軸方向先端側に吸込口が形成されていると共に前記ハウジングの側面の一部に吹出口が形成されている小型遠心ファンにおいて、前記ハウジングは、前記吹出口が形成されたシリンダ部と、その軸方向先端側に固定されて前記吸込口が形成されたキャップ部とを有し、少なくとも前記キャップ部が金属で構成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、少なくともハウジングの先端側のキャップ部に樹脂と比べて剛性が高く比重の大きい金属（ステンレススチール、銅又は銅合金等）を使用するので、インペラーの回転に伴うハウジングの振動を抑える（キャップ部の慣性によってダンピングする）ことができる。その結果、騒音も低減される。ハウジングのシリンダ部は金属でもよいし、安価な樹脂成形品を用いてもよい。

本発明による小型遠心ファンの第２の構成は、上記第１の構成において、前記キャップ部が１枚の金属板、又は積層された複数枚の金属板で構成されていることを特徴とする。

このような構成よれば、インペラーの回転数等の定格使用条件に応じてキャップ部の厚みを変え、その慣性質量を調整することによって適切な振動抑制（ダンピング）効果を得ることができる。

本発明による小型遠心ファンの第３の構成は、上記いずれかの構成において、軸方向に並ぶように配置された前記モーター及び前記インペラーが前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングが前記キャップ部及び前記シリンダ部に加えて、軸方向基端側を閉じるベース部を有することを特徴とする。

このような構成によれば、ハウジングの剛性を高めて振動を一層低減することができる。また、モーターとハウジングとの一体化によって小型遠心ファン全体の剛性を高めることも可能になる。

本発明による小型遠心ファンの第４の構成は、上記いずれかの構成において、前記モーターは固定子、回転子及び軸受を有し、前記軸受はベースプレートに立設された固定軸とその軸心周りに回転するスリーブとからなり、前記ベースプレートが制振材で形成されていることを特徴とする。制振材として、焼結多孔質金属、多孔質樹脂、多孔質セラミックス、樹脂、亜鉛合金、マグネシウム合金等を使用することができる。

このような構成によれば、インペラーの回転に伴う固定軸の振動が、制振材で形成されたベースプレートによってある程度吸収され、ハウジングに伝わり難くなる。したがって、ハウジングの振動が低減され、その結果、騒音も低減される。

本発明による小型遠心ファンの第５の構成は、上記いずれかの構成において、前記固定軸は、その基端部が前記ベースプレートの孔に挿入されて固定され、前記固定軸の外周面のうち、前記スリーブとの摺動面を除く基端側が弾性体で被覆されていることを特徴とする。

このような構成によれば、応力が集中しやすい固定軸の基端側が弾性体の被覆によって補強される。すなわち、弾性体の被覆が制振材として機能し、固定軸の振動が低減されると共に過大な応力に対する破損耐性が向上する。

本発明による小型遠心ファンの第６の構成は、上記いずれかの構成において、前記モーターの回転子の軸方向基端側に回転側規制面が形成され、前記ベースプレート又は前記ハウジングに静止側規制面が形成され、前記回転側規制面と前記静止側規制面とが所定の間隙を隔てて対向すると共に、両規制面が当接することによって前記モーターの回転子を含む回転部の軸方向基端側への移動が規制されるように構成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、従来例として示した構造におけるスラスト板やＣリングのような部材を省略しながら、回転部の軸方向基端側への移動を適切に規制することができる。例えば、モーターのステーター電機子の巻線と回転部との間隙に比べて、回転側規制面と静止側規制面との間隙が小さくなるように設定することにより、回転部が軸方向基端側へ移動したとしても、回転部がステーター電機子の巻線に接触する前に回転側規制面と静止側規制面とが当接する。これによって、ステーター電機子の巻線の断線が確実に回避される。

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。

本発明の実施例に係る小型遠心ファンの軸方向に沿う断面を図１に示す。この小型遠心ファンは軸方向に細長い形状を有し、図１では軸方向基端側（単に基端側ということもある）が左側に、軸方向先端側（単に先端側ということもある）が右側に配置されている。また、図２は図１に示す小型遠心ファンを軸方向先端側から見た図である。更に、図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面を図３に示し、ＩＶ−ＩＶ線に沿う断面を図４に示す。なお、これらの図の相互間で各部材の形状や縮尺は必ずしも一致していないが、同じ部材には同じ参照番号を付している。

この小型遠心ファンは、軸方向に長い筒状のハウジング１を有し、その内部にインペラー２とこれを回転駆動するモーター３、そしてモーター３の駆動回路が実装されたプリント配線板４が収容されている。インペラー２は軸方向先端側（図１では右側）に位置し、モーター３は軸方向基端側（図１では左側）に位置している。最も基端側にはプリント配線板４が位置している。

ハウジング１は、軸方向の主要部を占めるシリンダ部１１、その先端側に取り付けられたキャップ部１２、及び基端側に取り付けられたベース部１３からなる。キャップ部１２は略矩形の金属板（例えばステンレススチール、銅又は銅合金等）で作製され、その略中央部には円形の吸込口１２１が形成されている。シリンダ部１１は樹脂の射出成形によって作製され、軸方向に垂直な断面は略矩形の輪郭形状を有する。また、モーター３の部分での断面は図４に示すように円形の内部空間を有する。インペラー２の部分での断面は図３に示すように遠心ファン特有の蝸牛形状（螺旋形状）の内部空間を有する。つまり、内径が徐々に増加してシリンダ部１１の側面の一部に形成された吹出口１１１につながるように形成されている。シリンダ部１１の基端部は、後述のように矩形断面の内部空間を有する。ベース部１３は、シリンダ部１１の基端側開口を閉じる部材であり、樹脂の射出成形によって作製される。

図２（ａ）は小型遠心ファンを軸方向先端側から見た図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるｂ−ｂ線に沿う断面の一部を示している。図２（ｃ）は図２（ｂ）の変形例を示している。キャップ部１２は、略中央部に円形の吸込口１２１が形成され、四隅のうちの３箇所に小孔１２２が形成されている。この小孔１２２に挿入されるボス（円柱状突起）１１２がシリンダ部１１の先端面の３箇所に形成されている。シリンダ部１１の３個のボス１１２をキャップ部１２の３個の小孔１２２に挿入し、それぞれの小孔１２２から突出したボス１１２の頭を加熱加圧によってつぶすことにより、図２（ｂ）に示すように、金属板のキャップ部１２がシリンダ部１１の先端面に固定される。ボス１１２の頭を加熱加圧によってつぶす代わりに、接着剤を用いてシリンダ部１１とキャップ部１２とを固定してもよい。

このように、ハウジング１の先端側のキャップ部１２に剛性が高く、且つ比重の大きい材質、例えば本実施例のように金属を使用することにより、インペラー２の回転に伴うハウジング１の振動を抑える（キャップ部１２の慣性によってダンピングする）ことができる。その結果、騒音も低減される。また、図２（ｃ）に示す変形例のように、同一形状に加工された２枚の金属板を積層してキャップ部１２を構成してもよい。３枚以上の金属板を積層してキャップ部１２を構成してもよい。１枚又は複数枚の金属板によってキャップ部１２の厚み（慣性質量）を調整することにより、インペラー２の回転数等の定格使用条件に応じて適切な振動抑制（ダンピング）効果を得ることができる。

インペラー２は、軸方向に細長い複数の翼２１が図２及び図３に示すように円周方向に沿って所定間隔で並べられた翼部を有する。複数の翼２１の基端側は略円筒状の基端部２２につながり、先端側は円環状の連結部２３につながっている。インペラー２は樹脂の射出成形によって作製される。図２及び図３に矢印で示す方向にインペラー２が回転すると、ハウジング１の先端側のキャップ部１２に形成された吸込口１２１から外部の空気が取り入れられる。すなわち、図１に矢印ＩＮで示すように、インペラー２の内側空間へ空気が取り入れられる。そして、インペラー２の複数の翼２１の間から遠心方向に（径方向外方へ）送られた空気は、図２及び図３に矢印ＯＵＴで示すように、吹出口１１１から外部へ送り出される。

軸方向に細長いインペラー２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２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小型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２は毎分１０，０００回転以上、より好ましくは１５，０００回転以上の回転速度で回転駆動される。このようなインペラー２の高速回転を行うことにより、小形化（特に径方向寸法が低減）された小型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。ちなみに、一実施例における各部の寸法は、例えばインペラー２の直径が約６ｍｍ、ハウジング１の断面輪郭が約８ｍｍ角、軸方向の長さが約２０ｍｍである。

モーター３は、ステーター電機子（固定子）３１、ローターマグネット（回転子）３２、ローターヨーク３３、スリーブ３４、固定軸３５等からなる。スリーブ３４と固定軸３５は軸受を構成する。本実施例の小型遠心ファンは、ステーター電機子３１及びローターマグネット３２からなる回転力発生部とスリーブ３４及び固定軸３５からなる軸受とが軸方向に並ぶように配置された構造を有する。このような構造により、モーター３の外径、ひいては小型遠心ファンの外径を小さくすることができる。

特に、この実施例の小型遠心ファンでは軸方向先端側に軸受が配置され、軸方向基端側に回転力発生部が配置されている。つまり、インペラー２と回転力発生部との間に軸受が配置されている。さらに詳しく言えば、インペラー２、ローターヨーク３３、ローターマグネット３２を含む回転部の重心付近に軸受（スリーブ３４）が配置されている。このような構成により、インペラーの回転の安定化を図りやすくなる。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、上記のようにインペラー２の高速回転を行う場合に有益である。

モーター３は三相ブラシレスモーターであり、図４に示すように、固定軸３５の周囲に３極のステーター電機子３１が配置されている。つまり、周方向に１２０度間隔で３個の磁極が構成された鉄心３１ａと３個のコイル３１ｂによってステーター電機子３１が構成されている。鉄心３１ａの中心部に形成された貫通孔に固定軸が圧入され、あるいは接着剤によって固定されている。

金属製又はセラミック製の固定軸３５の基端部は、ベースプレート５１の中央貫通孔に圧入されている。両者を接着剤で固定してもよい。ベースプレート５１はハウジング１のシリンダ部１１の基端側内壁に固着される。シリンダ部１１の基端側内周面に形成された段部１１３に、ベースプレート５１の外周面に形成された段部がはめ込まれ、接着剤で固定される。このように、固定軸３５は、ハウジング１の略中心部を軸方向に沿って基端側から先端側に向かって軸方向長さの半分より少し先端側まで延び、その基端部がベースプレート５１を介してハウジング１に固定されている。また、図１に示すように、ベースプレート５１の一部が切り欠かれ、ここにモーター３のリード線５２を絶縁保持するための樹脂製のインシュレーター５３が嵌め込まれている。これについては、後で説明を加える。

モーター３のローターマグネット３２は略円筒状の磁性体を周方向に２極（又は４極）に磁化したものである。その外周面は図１に示すように、ローターヨーク３３の基端側内周面に嵌め込まれ、接着剤で固定されている。また、ローターマグネット３２の内周面は、所定のギャップを隔ててステーター電機子３１の３個の磁極と対向している。ステーター電機子３１の３個のコイル３１ｂが回転磁界を発生するように駆動（励磁）されると、それに応じてローターマグネット３２、ローターヨーク３３及びインペラー２が一体に回転する。

ローターヨーク３３も略円筒形の磁性体であるが、その断面形状は図１から分かるように少し複雑である。基端側の大径部の内周面には上述のようにローターマグネット３２に外嵌する段部が形成されており、先端側の小径部の外周面にはインペラー２の基端側内周面に内嵌する段部が形成されている。つまり、この段部を用いてローターヨーク３３にインペラー２の基端部２２が嵌め込まれ、接着剤で固定されている。また、ローターヨーク３３の先端側内周面にはスリーブ３４が内嵌し、接着剤で固定されている。

なお、前述のように回転部の重心位置を調整するためにローターヨーク３３にレーザ溶融蒸発除法を施して、回転部のマイナスバランスをとることが可能である。すなわち、ローターヨーク３３の削除したい部分にレーザビームを照射し、その部分を溶融気化させて薄肉にすることによって、ローターヨーク３３の重量を削減し、回転部の精密なマイナスバランスが可能になる。これによって、ローターヨーク３３及びインペラー２を含む回転部の回転に伴う振動を抑え、安定性を高めることができるので、高速回転が可能になる。

前述のように、スリーブ３４と固定軸３５とによって軸受が構成されている。一実施例において両者は共にセラミックで形成されている。スリーブ３４及び固定軸３５の摺動面は平滑に加工処理され、固体潤滑によるすべり軸受が構成されている。セラミックは絶縁体であり、摺動摩擦によって帯電する可能性があるが、スリーブ３４及び固定軸３５が同じ材料のセラミックで作製されておれば帯電は発生しない。また、セラミックは摺動性が良好で同質の材料同士の摺動であっても摩耗しにくいので高性能のすべり軸受を構成することができる。セラミックの具体的な材料の例として、アルミナ、ジルコニア、ＡｌＴｉＣ、アルミナとジルコニアの複合材料、アルミナに炭素を添加して強化した材料、アルミナにジルコニアを添加して強化した材料等を挙げることができる。

別の実施例として、スリーブ３４及び固定軸３５を金属（例えばステンレススチール）で作製し、互いの摺動面にＤＬＣコーティングを施してもよい。ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）は、気相合成法により形成されるダイヤモンドに類似したカーボン薄膜の総称であり、硬度が高く、耐摩耗性及び潤滑特性に優れた特性を有する。金属の表面にＤＬＣコーティングのような表面硬化加工を施すことにより、スリーブ３４及び固定軸３５の互いの摺動面の対摩耗性及び潤滑特性を高めることができる。ＤＬＣコーティングは電気絶縁性も有し、膜自体は摺動によって静電気を発生する可能性があるが、すぐに電荷が金属の内部へ移動するので帯電が生ずることはない。

また、固定軸３５の外周面のうち、スリーブ３４との摺動面を除く基端側の外周面を弾性体で被覆することが好ましい。弾性体として、接着剤、ゴム、樹脂等を用いることができる。塗布方法として、ディスペンサ（塗布装置）を用いて該当箇所に樹脂又は接着剤を塗布するか、又は溶融樹脂にディップしてもよいし、他の方法を用いてコーティングしてもよい。前述のように、固定軸３５をステーター電機子３１の鉄心３１ａ及びベースプレート５１に内嵌（挿入）して固定する際に使用する接着剤を、固定軸３５の基端側外周面を被覆する弾性体として兼用してもよい。

このように、固定軸３５の基端側外周面を弾性体で被覆することにより、応力が集中しやすい固定軸の基端側を補強することができる。すなわち、弾性体の被覆が制振材として機能し、固定軸の振動が低減されると共に過大な応力に対する破損耐性が向上する。セラミックでスリーブ３４と固定軸３５を形成する場合に特に効果的である。

更に、固定軸３５が挿入固定されるベースプレート５１は、制振材で作製することが好ましい。制振材の具体的な材料として、焼結多孔質金属、多孔質樹脂、多孔質セラミック、樹脂、ゴム、亜鉛合金、マグネシウム合金のような振動に対して内部ロスが大きい材料を使用することができる。このような構成によれば、インペラー２の回転に伴う固定軸３５の振動が、制振材で形成されたベースプレート５１によってある程度吸収され、ハウジング１に伝わり難くなる。したがって、ハウジング１の振動が低減され、その結果、騒音も低減される。あるいは、比重が大きく、機械的強度が十分高い金属を用いてベースプレート５１を作製することにより、固定軸３５とベースプレート５１との締結強度を高め、全体の剛性を高めるように構成してもよい。

また、モーター３の回転子であるローターマグネット３２の基端側には、平坦面である回転側規制面が形成され、ベースプレート５１の先端側には平坦面である静止側規制面が形成されている。図１に示すように、回転側規制面と静止側規制面とが所定の間隙（ギャップ）ｄ１を隔てて対向し、両規制面が当接することによってモーター３のローターマグネット３２を含む回転部の軸方向基端側への移動が規制されるように構成されている。より具体的には、図１に示すように、モーター３のステーター電機子３１の巻線（図４の３１ｂ）と回転部（スリーブ３４）との間隙Ｄ１よりも上記の回転側規制面と静止側規制面との間隙ｄ１が小さくなるように設定されている。前述の寸法を例示した一実施例（インペラー２の直径が約６ｍｍ、ハウジング１の断面輪郭が約８ｍｍ角、軸方向の長さが約２０ｍｍ）において、ｄ１を約０．２ｍｍとし、Ｄ１を約０．３ｍｍとした。

上記のような構造により、回転部が軸方向基端側へ移動したとしても、回転部のスリーブ３４がステーター電機子３１の巻線に接触する前にローターマグネット３２の回転側規制面とベースプレート５１の静止側規制面とが当接する。これによって、ステーター電機子３１の巻線の断線が確実に回避される。なお、ローターヨーク３３の基端面はローターマグネット３２の基端面（回転側規制面）より先端側に少し後退しているが、両者の基端面を面一にして回転側規制面を構成するようにしてもよい。また、ローターマグネット３２（及びローターヨーク３３）の回転側規制面とベースプレート５１の静止側規制面に、摩擦係数が低い樹脂を被覆させる処理を行ってもよい。摩擦係数が低い樹脂として、例えばフッ素樹脂やＰＥＥＫ（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｅｒ Ｅｔｈｅｒ Ｋｅｔｏｎｅ）樹脂を挙げることができる。

回転部の軸方向先端側への移動は、固定軸３５の先端部に固定された軸キャップ３６によって規制される。軸キャップ３６は、硬質樹脂、フッ素樹脂、セラミック、金属等の材料で作製され、圧入、接着、螺合、スナップイン等の方法で固定軸３５の先端部に固定される。軸キャップ３６の基端側には、平坦面である静止側規制面が形成され、回転部のスリーブ３４の先端側には平坦面である回転側規制面が形成されている。図１に示すように、回転側規制面と静止側規制面とが所定の間隙（ギャップ）ｄ２を隔てて対向し、両規制面が当接することによってスリーブ３４を含む回転部の軸方向先端側への移動が規制されるように構成されている。

具体的には、図１に示すように、インペラー２の翼２１の先端部とハウジング１のキャップ部１２の内面との軸方向間隙Ｄ２に比べて、回転側規制面と静止側規制面との間隔ｄ２が小さくなるように設定されている。こうすることにより、インペラー２を含む回転部が軸方向先端側へ移動したとしても、インペラー２の翼２１の先端部がハウジング１のキャップ部１２の内面に接触する前に回転側規制面と静止側規制面とが当接する。これによって、インペラー２の破損が確実に回避される。

スリーブ３４の先端側の回転側規制面に、フッ素樹脂やＰＥＥＫ樹脂のような摩擦係数が低い樹脂を被覆させる処理を行ってもよい。キャップ部１２をセラミックや金属で作製する場合は、その基端側の静止側規制面にもフッ素樹脂やＰＥＥＫ樹脂のような摩擦係数が低い樹脂を被覆させることが好ましい。

また、固定軸３５の先端部に固定された軸キャップ３６は、図１から分かるようにインペラー２の内部に位置し、先端側に向かって先細りの断面形状を有する。すなわち軸キャップ３６は、ハウジング１の吸込口１２１からインペラー２の内部へ取り込まれて遠心方向へ送り出される空気の流れを妨げにくい流線形状を有する。流線形状の具体例として、図１に例示する形状に限らず、円錐形又は砲弾形状等を採用してもよい。軸キャップ３６がこのような流線型状を有することにより、インペラー２の回転に伴って取り込まれ遠心方向へ送り出される空気の流れに対する悪影響を抑えることができる。

また、軸キャップ３６は、外部から取り込まれた空気に含まれる塵埃が軸受を構成する固定軸３５とスリーブ３４との間に侵入するのを防止するシールとしての働きも有する。これにより、軸受性能を保持して高速回転を円滑に行い、モーター３の寿命を確保することができる。更に、小型遠心ファンの組立途中段階において、軸キャップ３６は回転部が固定軸３５から抜け落ちるのを防止する働きも有する。

次に、モーター３の駆動回路が実装されたプリント配線板４と、インシュレーター５３について図５及び図６を参照しながら説明する。図５は小型遠心ファンの基端側から見たプリント配線板４、インシュレーター５３等を示す図である。図６はインシュレーター５３の三面図である。

プリント配線板４は、略矩形のフレキシブル基板（ＦＰＣ）で形成され、モーター３の駆動用の集積回路４１等の表面実装部品が実装されている。また、モーター３の４本のリード線（Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｇ）５２がそれぞれ接続される４個の半田付けランド４２が設けられている。プリント配線板４の４辺のうちの１辺（図５では右辺）には、外部接続用の端子部４３が形成されている。この端子部４３は、ハウジング１のシリンダ部１１の側面に形成されたスロット（図示せず）から外部へ露出している。また、プリント配線板４の他の３辺は、シリンダ部１１の基端側に形成された突出部１１４に当接し、これによってプリント配線板４が位置決めされた状態で保持される。なお、シリンダ部１１の基端側のプリント配線板４が収容される部分の内部空間は矩形断面となり、側壁は、略一定の厚みとなっている。ちなみに、前述の寸法を例示した一実施例（インペラー２の直径が約６ｍｍ、ハウジング１の断面輪郭が約８ｍｍ角、軸方向の長さが約２０ｍｍ）において、プリント配線板４の一辺の長さを約７ｍｍとした。

プリント配線板４に実装された集積回路４１は、パッケージの長手方向に沿って両側に端子ピンが並んでいる表面実装部品であり、図５に示す向きで実装されている。すなわち、集積回路４１の２列の端子ピンの並び方向とプリント配線板４の端子部４３が設けられた辺（図５では右辺）とが略直角になるような向きで集積回路４１が実装されている。こうすることにより、プリント配線板４の端子部４３が曲げられてプリント配線板４が撓むように変形したときに、その応力によって集積回路４１の端子ピンとプリント配線板４との半田付け部が剥離することが防がれる。

また、図１を用いて説明したように、ベースプレート５１の一部が切り欠かかれて、モーター３のリード線５２を絶縁保持するための樹脂製のインシュレーター５３が嵌め込まれている。プリント配線板４の１辺（図５では上辺）に、ベースプレート５１の切り欠きに合わせた切り欠き部４４が形成されている。そして、モーター３の４本のリード線５２ができるだけ短くなるように配線され、４個の半田付けランド４２に半田付けによって接続されている。

インシュレーター５３は樹脂の射出成形によって作製され、図６に示すように、モーター３の４本のリード線５２を個別に案内する断面櫛状の案内溝５３１を有する。ベースプレート５１を樹脂やセラミック等の絶縁材で作製する場合は、インシュレーター５３を省略して、ベースプレート５１に４本のリード線５２を個別に案内する案内溝を形成してもよい。ベースプレート５１を金属で作製する場合でも、案内溝を形成した後に表面を絶縁被膜でコーティングする処理を行うことにより、インシュレーター５３を省略可能である。

図７は、スリーブ３４の作製過程で切削くずや塵埃を洗浄によって取り除くための装置の概念図である。前述のようにセラミック又は金属でスリーブ３４を作製する際に、内面を研磨して平滑な摺動面を得る必要がある。この際発生した切削くずや塵埃がスリーブ３４に付着したままでは高い軸受性能を発揮できないので、洗浄水を用いてきれいに洗浄する。図７に示す洗浄装置は、ポンプ７１と洗浄槽７２とを備え、洗浄槽７２の中に洗浄対象の複数のスリーブ３４が配置される。洗浄槽７２の天井面に洗浄水の注水口７２１が備えられ、底面に排水口７２２が設けられている。洗浄対象のスリーブ３４は、その軸方向が上下方向となるように配置される。

ポンプによって加圧された洗浄水が配管７３を通って洗浄槽７２に送り込まれると、洗浄槽７２の天井の注水口７２１から底面に向かって洗浄水が注水される。この洗浄水は、スリーブ３４の外周面及び内面を軸方向に流れ、スリーブ３４に付着している切削くずや塵埃を洗い流す。洗浄に使用された水は洗浄槽７２の底面の排水口７２２から排水され、配管７４を通って回収される。この水は、フィルター７５で濾過し、あるいは沈殿槽（図示せず）を用いて濾過した後に、洗浄水として再使用（循環）することができる。

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。例えば、ハウジング１のシリンダ部１１は樹脂成形品に限るわけではなく、アルミニウム等の金属のダイカスト成形によって作製してもよい。樹脂成形品に比べてハウジング１全体の剛性が高くなる。また、軸受を構成するスリーブ３４は、オイル含浸メタル（焼結体）で作製してもよい。更に、スリーブ３４又は固定軸３５の少なくとも一方の摺動面に流体動圧発生溝を形成し、潤滑油の動圧を利用する流体動圧軸受を構成してもよい。

上記の実施例の説明において示した各部材の材料、形状及び寸法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。

本発明の実施例に係る小型遠心ファンの軸方向に沿う断面を示す図である。 図１に示す小型遠心ファンを軸方向先端側から見た図である。 図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面を示す図である。 図１におけるＩＶ−ＩＶ線に沿う断面を示す図である。 小型遠心ファンの基端側から見たプリント配線板、インシュレーター等を示す図である。 インシュレーターの三面図である。 スリーブの作製過程で切削くずや塵埃を洗浄によって取り除くための装置の概念図である。 従来の小型遠心ファンの構造の例を示す軸方向の断面図である。 小型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

１ ハウジング
２ インペラー
３ モーター
１１ シリンダ部
１２ キャップ部
１３ ベース部
２１ 翼
３１ ステーター電機子（固定子）
３２ ローターマグネット（回転子）
３４ スリーブ（軸受）
３５ 固定軸（軸受）
５１ ベースプレート
１１１ 吹出口
１２１ 吸込口

Claims (6)

1. 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、前記インペラーを回転駆動するモーターと、少なくとも前記インペラーを収容する略筒形状のハウジングとを備え、前記ハウジングの軸方向先端側に吸込口が形成されていると共に前記ハウジングの側面の一部に吹出口が形成されている小型遠心ファンであって、
   前記ハウジングは、前記吹出口が形成されたシリンダ部と、その軸方向先端側に固定されて前記吸込口が形成されたキャップ部とを有し、少なくとも前記キャップ部が金属で構成されていることを特徴とする小型遠心ファン。
2. 前記キャップ部が１枚の金属板、又は積層された複数枚の金属板で構成されていることを特徴とする
   請求項１記載の小型遠心ファン。
3. 軸方向に並ぶように配置された前記モーター及び前記インペラーが前記ハウジング内に収容され、前記ハウジングが前記キャップ部及び前記シリンダ部に加えて、軸方向基端側を閉じるベース部を有することを特徴とする
   請求項１又は２記載の小型遠心ファン。
4. 前記モーターは固定子、回転子及び軸受を有し、前記軸受はベースプレートに立設された固定軸とその軸心周りに回転するスリーブとからなり、前記ベースプレートが制振材で形成されていることを特徴とする
   請求項１、２又は３記載の小型遠心ファン。
5. 前記固定軸は、その基端部が前記ベースプレートの孔に挿入されて固定され、前記固定軸の外周面のうち、前記スリーブとの摺動面を除く基端側が弾性体で被覆されていることを特徴とする
   請求項１、２、３又は４記載の小型遠心ファン。
6. 前記モーターの回転子の軸方向基端側に回転側規制面が形成され、前記ベースプレート又は前記ハウジングに静止側規制面が形成され、前記回転側規制面と前記静止側規制面とが所定の間隙を隔てて対向すると共に、両規制面が当接することによって前記モーターの回転子を含む回転部の軸方向基端側への移動が規制されるように構成されていることを特徴とする
   請求項１から５のいずれか１項記載の小型遠心ファン。

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