JP2008101613A - モータおよび送風ファン - Google Patents

Abstract

【課題】モータおよび送風ファンにおいて、耐衝撃性の高い軸受を提供する。
【解決手段】
軸受保持部３１０の内側面には、中心軸Ｊ１に向けて環状の小径円筒部３１０１が突出して形成されている。小径円筒部３１０１の上端面とボールベアリング３１５の外輪３１５１との間には弾性部材３１９が介在される。小径円筒部３１０１の上端面の径方向内方においては、中心軸Ｊ１方向上方側に向けて環状の凸部が突出して形成されている（環状の凸部の上端面を移動規制面３１０２と呼ぶ。）。小径円筒部３１０１上端面を基準面として、移動規制面３１０２は弾性部材３１９の上端面よりも中心軸Ｊ１方向下方側に形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、耐衝撃性の高いモータおよび送風ファンの軸受構造に関する。

従来より、電子機器等の冷却として送風ファンが使用されてきた。従来の電子機器は、例えば、パーソナルコンピュータのように卓上に設置した状態で使用されることが多かった。しかし、近年は、電子機器として小型で持ち運びが容易な製品が開発されている。持ち運びが容易である電子機器においては、卓上設置型の電子機器と比較して落下等による耐衝撃性の高さが求められる。つまり、その電子機器の内部に搭載される送風ファンにおいても従来よりも高い耐衝撃性が求められている。

また、従来の送風ファンの主な用途は冷却用であったが、近年においては冷却ファンの用途が多様化している。例えば、車載用送風ファン、ノート型パソコン用冷却ファン、等があり、耐衝撃性を有する構造は必要不可欠となってきている。

送風ファンの中でも長寿命が要求される機種には軸受部材として、ボールベアリングが用いられる。ボールベアリングは、主に外輪と内輪とその間で転動する複数のボールにて構成されている。内輪と外輪との間で複数のボールが両者に点接触しながら転動し、外輪が内輪に対して相対的に回転運動をしている。例えば、すべり軸受においては、軸受面でのすべりによって高い動摩擦が発生しており、エネルギ損失が生じている。また、流体動圧軸受においては、軸受面において動圧が発生しているため、エネルギ損失が生じている。しかし、ボールベアリングにおいては、上記の構成により動摩擦は小さくまた動圧の発生も無いため、エネルギ損失がすべり軸受や流体動圧軸受と比較して小さい。ただし、ボールが内輪および外輪と点接触しているため、落下等の衝撃時にボールや外輪、内輪に傷が発生し易い。傷が発生した場合は、回転時に騒音等が発生する要因となる。

従来の送風ファンに用いられる軸受構造として、以下の特許文献が開示されている。

例えば、特許文献１に記載の軸流ファンにおいては、軸受部材としてボールベアリングが使用されており、動作振動に依拠するボールベアリングのクリープ現象を回避するために、ボールベアリングの外輪と軸受箱との間に硬質ゴムが介在されていることが開示されている。

特開２０００−１９２８９３

ところで、近年の送風ファンにおいては、上記の通り落下等による衝撃に対する耐衝撃性が求められている。

特許文献１に記載の軸流ファンでは、ボールベアリングのクリープ現象、つまりボールベアリングの外輪が軸受箱に対する相対回転を防止することができる。また、ボールベアリングと軸受箱の間に硬質ゴムを介在させることで、外部からの衝撃を硬質ゴムによって緩衝することが可能である。よって、従来までに求められていた耐衝撃性の基準を満足することが可能であった。しかし、近年の送風ファンに求められている耐衝撃性の基準を満足することが困難になりつつある。このため、更なる耐衝撃性の高い軸受構造を有する送風ファンを構成することが必要となる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、送風ファンにおいて落下等による衝撃からボールベアリングへの損傷を防止する為の軸受構造を得ることを目的としている。

本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものである。すなわち本発明の請求項１に記載のモータは、モータであって、シャフトとロータマグネットを有し中心軸を中心として回転するロータ部と、前記ロータマグネットと対向して配置され前記ロータマグネットとの間でトルクを発生するステータ部と、該ステータ部が支持され、前記ロータ部に対して前記中心軸方向において下方に配置されるベース部と、該ベース部の中央に前記中心軸を中心として構成される略円筒状の軸受保持部と、前記中心軸方向に離間して、内輪に前記シャフトが挿通して配置される一対のボールベアリングと、を備えており、前記シャフトには、前記一対のボールベアリングが互いに離れる方向とは反対側から前記ボールベアリングの内輪に対して前記シャフトとの相対移動を規制する移動規制部が設けられており、前記軸受保持部の内部には、前記ボールベアリングの外輪との間で弾性部材を介して前記一対のボールベアリングを支持する一対の弾性部材保持面が構成されていることを特徴とする。

本発明は、請求項２に記載のモータは、請求項１に記載のモータであって、前記一対の弾性部材保持面よりも前記一対のボールベアリングとの間隙が小さい一対の移動規制面が形成されていることを特徴とする。

本発明は、請求項３に記載のモータは、請求項１または２に記載のモータであって、前記中心軸方向下方に位置する移動規制部が、前記シャフト先端付近に固定されるリング状の抜止部材であることを特徴とする。

本発明は、請求項４に記載のモータは、請求項１から３のいずれかに記載のモータであって、前記中心軸方向上方に位置する前記移動規制部が前記ロータ部の一部であることを特徴とする。

本発明は、請求項５に記載のモータは、請求項４に記載のモータであって、前記一対の弾性部材のうち少なくともいずれか一方に弾性力が働くように前記一対の移動規制部が離間して配置されていることを特徴とする。

本発明は、請求項６に記載のモータは、請求項５に記載のモータであって、前記ロータ部が停止している状態において、前記一対の弾性部材にほぼ同等の弾性力が発生していることを特徴とする。

本発明は、請求項７に記載のモータは、請求項５に記載のモータであって、前記中心軸方向下方に位置する前記弾性部材が予圧バネであることを特徴とする。

本発明は、請求項８に記載のモータは、請求項７に記載のモータであって、前記中心軸方向上方に位置する前記弾性部材の方が前記予圧バネよりも弾性力が大きいことを特徴とする。

本発明は、請求項９に記載のモータは、請求項１または２に記載のモータであって、前記シャフト先端付近に固定されるリング状の抜止部材が固定されており、前記中心軸方向下方に位置する移動規制部が、前記中心軸方向下方に位置する前記ボールベアリングの前記内輪と前記抜止部材との間に介在される予圧バネであることを特徴とする。

本発明は、請求項１０に記載のモータは、請求項１または２に記載のモータであって、前記中心軸方向上方に位置する前記移動規制部が前記ロータ部と前記中心軸方向上方に位置する前記ボールベアリングの前記内輪との間に介在される予圧バネであることを特徴とする。

本発明は、請求項１１に記載のモータは、請求項１から１０のいずれかに記載のモータであって、前記移動規制部によって前記ボールベアリングに荷重を加えた際に、前記弾性部材が最大たわみに達する前に前記ボールベアリングの前記内輪が、前記移動規制面と接触することを特徴とする。

本発明は、請求項１２に記載の送風ファンは、請求項１から１１のいずれかに記載のモータを搭載する送風ファンであって、前記ロータ部が、前記中心軸を中心に回転することで空気流を発生する複数の羽根を備えていることを特徴とする送風ファン。

本発明に記載のモータによれば、ボールベアリングの外輪が弾性部材によって支持されているため、モータに衝撃が加わった場合にボールベアリングへの伝達される衝撃が弾性部材によって緩衝される。また、モータに衝撃が加わり、ボールベアリングの外輪が弾性部材を押圧した際に、弾性部材が弾性限界に達する前にボールベアリングの内輪が、移動規制面と接触する。このことにより、モータに衝撃が加わった際のボールベアリングの外輪には、衝撃による慣性力が働き、内輪には前記慣性力とは逆方向に弾性部材からの反力が働く。ここで、弾性部材が弾性限界に達すると、弾性部材による反力が急激に増大する。よって、内輪が移動規制面と接触することで、内輪に働く慣性力を抑えると同時に、弾性部材による反力の急激な増大を防止することができる。内輪と外輪の間に互いに反対方向に大きな力が働くと、ボールに傷が発生する可能性が高くなり、騒音の原因となる。本発明により、ボールベアリングの損傷を防止することが可能である。

以下、本発明の実施形態の遠心ファンについて、図１から図４を参照して説明する。尚、本発明の実施形態では便宜上各図面の上下方向を「上下方向」とするが、実際の取り付け状態における方向および重力方向を限定するものではない。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る遠心ファン１の構成を示す図であり、中心軸Ｊ１を含む平面で切断した縦断面図を示す。

本発明の第１の実施形態に係る送風ファンに関して説明する。ここでは、送風ファンの一例として、遠心ファンを用いて説明する。図１に示されているように、遠心ファン１は、回転することにより空気流を発生するインペラ部２と、インペラ部２に接続されてインペラ部２を中心軸Ｊ１回り回転するモータ部３を備え、インペラ部２およびモータ部３は、ケーシング１０に収容される。図１および図２に示されているように、ケーシング１０は、吸気口１２１を有するカバー部１２がケーシング１０の側壁部１０１に取り付けられることによって組み立てられ、インペラ部２の周囲を取り囲んで空気流の流路が形成される（すなわち、インペラ部２の回転によって発生した空気流に流れ方向が形成されて、当該空気が外部に排出される）。遠心ファン１は、例えば電気製品や電子機器を冷却するための電動ファンとして用いられる。

ケーシング１０は、図１に示されているように、ベース部１０２と、側壁部１０１で構成されている。ベース部１０２は中央にはインペラ部２の回転軸、つまり中心軸Ｊ１と同軸になるように軸受保持部３１０が固定されている。また、ベース部１０２の外周部から連続的に中心軸Ｊ１方向の上方側に向けて側壁部１０１が突出すように形成されている。側壁部１０１には、図１に示されているように、排気口１０３形成されており、インペラ２が回転することで発生した空気流が排気口１０３より遠心ファン１の外部に排出される。上述のとおり、側壁部１０１の上端にはカバー部１２が取り付けられている。カバー部１２に形成される吸気口１２１は略円形である。カバー部１２がケーシング１０に取り付けられて際に、吸気口１２１の中心は中心軸Ｊ１と重なるように構成されている。ただし、吸気口１２１の中心と中心軸Ｊ１が必ずしも重なる必要はなく、吸気口１２１の中心を中心軸Ｊ１とずらして構成しても良い。

ケーシング１０の形状は、中心軸Ｊ１方向上方から見て、蝸牛形状に形成されている（図略）。インペラ２の外周と側壁部１０１の内周面との間には、インペラが回転することで発生する空気流の流路が形成されている。流路は、径方向に平行な線分を含んだ面によって切断された流路断面の断面積が、上流から排気口１０３に向けて漸次拡大するように形成されている。ただし、遠心ファンの大きさや、風量特性を考慮して流路の断面積を上流から排気口１０３に向けてほぼ同一となっても良く、流路の形状は上記には限定されない。ケーシング形状が、蝸牛形状に形成されることによって、インペラ２が回転することで発生する空気流の整流化を図ると共に、排気口からの空気流の流速方向を調整することができる。また、吸気口１２１と排気口側１０３の間の圧力差（静圧）を向上することも可能である。

モータ部３は、図１に示されているように、アウターロータ型（モータに構成されるロータマグネット３２２がステータ部３１よりも径方向外方に位置するタイプ）のモータである。モータ部３は主に、回転体であるロータ部３２と、静止体であるステータ部３１と軸受部とで構成されている。ロータ部３２は、ステータ部３１に対して後述する軸受部によって回転可能に支持される。軸受部の構成に関しては、後ほど詳述する。

ステータ部３１は、後述する軸受部が収容される軸受保持部３１０の外側面に固定されている。ステータ部３１は、主に、ステータコア３１１と、第１、２インシュレータ３１２ａ、３１２ｂと、コイル３１３と、回路基板３１４と、で構成されている。

ステータコア３１１は、薄板の磁性体で形成されたステータラミネーションを複数枚積層することで構成されている。特に、電子機器冷却用に使用される本実施形態の遠心ファン１には、駆動方式として単相バイポーラや二相ユニポーラが採用されている。単相バイポーラや、二相ユニポーラにおいては、４極のステータコアが用いられる。よって、本実施形態におけるステータコア３１１は、円環状のコアバック部と４の磁極歯とで構成されている。４の磁極歯はコアバック部の外側面から径方向外方に向けて突出しており、中心軸Ｊ１を中心とする周方向に配列されている。

ステータコア３１１の外側面と内側面を除いて、その周囲はインシュレータ３１２によって覆われている。第１インシュレータ３１２ａはステータコア３１１に対して上側から、第２インシュレータ３１２ｂはステータコア３１１に対して下側からステータコア３１１を覆っている。前記ステータコア３１１の磁極歯にはインシュレータ３１２を介して銅線が巻き付けられることでコイル３１３が形成されている。

ステータコア３１１の下方には第２インシュレータ３１２ｂと連結して支持される回路基板３１４が配置されている。回路基板３１４は、基板と、回路部品とで構成されている。基板上には、回路部品を実装することで制御回路が構成されるように銅箔で形成された導通パターンがプリントされている。基板上は、回路部品が実装され、制御回路とコイル３１３を構成する銅線の端部が回路基板３１４上に電気的に接続されている。

ロータ部３２は、インペラ２と、ロータヨーク３２１と、ロータマグネット３２２と、シャフト３２３と、で構成されている。インペラ２は、有蓋円筒形状のカップ部２１と、円環状のハブ２２と複数の翼２３で構成されている。

カップ部２１の中央には、中心軸Ｊ１と同軸になるようにシャフト３２３が固定されている。インペラ２は、シャフト３２３を回転軸として中心軸Ｊ１を中心に回転する。カップ部２１の円筒部の内側面には、円筒状のロータヨーク３２１が固定されている。更にロータヨーク３２１の内側面には、環状のロータマグネット３２２が固定されている。ロータマグネット３２２は、複数の磁極が周方向において交互に並ぶように着磁されている。ロータヨーク３２１は、磁性体によって形成されている。ロータヨーク３２１が構成されていることでロータマグネット３２２によって形成される磁界が送風ファン１から外部に漏洩するのを防止することができる。ロータマグネット３２２は、ステータコア３１１の外周面と径方向において対向するように配置されている。よって、回路基板３１４に外部電源から電流が供給されることで、ステータコア３１１に磁界が発生し、当該磁界と、ロータマグネット３２２において形成されている磁界との相互作用により、中心軸Ｊ１を中心とするトルクが発生する。これに伴い、インペラ２が中心軸Ｊ１を中心に回転する。

次に、軸受部の構成に関して説明する。図２は、本発明の第１の実施形態に係る送風ファン１の軸受部の構成を示す図であり、中心軸Ｊ１を含む平面で切断した縦断面図を示す。シャフト３２３は、上端がカップ部２１に固定されており、カップ部２１から下方に向けて突出している。軸受保持部３１０の内側面側には、ボールベアリング３１５，３１６が固定されている。シャフト３２３は、ボールベアリング３１５，３１６に挿入されることによって、回転可能に支持される。シャフト３２３の上端近傍には予圧バネ３１７が中心軸Ｊ１方向においてボールベアリング３１５の上側に取り付けられている。シャフト３２３の下端部近傍にはボールベアリング３１６からシャフト３２３が抜けないように抜止部材３１８が取り付けられている。抜止部材３１８は、予圧バネ３１７に対して中心軸Ｊ１方向において変位するように構成されているため、予圧バネ３１７によってボールベアリング３１５，３１６に対して予圧が与えられる。これにより、ボールベアリング３１５，３１６およびシャフト３２３が正しい位置に保持される。

軸受部に関して更に詳述する。上側ボールベアリング３１５は、外輪３１５１と内輪３１５２と転動体である複数のボール３１５３とで構成されている。外輪３１５１は、内周面に複数のボール３１５３が転がる軌道面が形成されている。内輪３１５２は、外周面に複数のボール３１５３が転がる軌道面が形成されている。また、図示はしていないものの、複数のボール３１５３が軌道面から外れないようにリテナー（retainer）と呼ばれる保持器が構成されている。よって、ボールベアリング３１５は、軸受保持部３１０によって外輪３１５１の外周面が支持される。また、内輪３１５２の内周面にシャフト３２３が挿入される。下側ボールベアリング３１６に関しても同様の構成となる。

上記のとおり、ボールベアリング３１５，３１６に関しては、予圧を付与する必要がある。そこで、以下にボールベアリング３１５に付与される予圧に関して詳述する。ボールベアリング３１５の外輪３１５１と内輪３１５２との間には中心軸Ｊ１方向において遊びが構成されている。外輪３１５１と内輪３１５２との間に中心軸Ｊ１方向の遊びが構成された場合には、特に中心軸Ｊ１方向の振動および共振によって異音が発生する虞がある。また、所望の軸受寿命を得ることができない虞がある。ここでは、軸受保持部３１０に支持された外輪３１５１に対して内輪３１５２が予圧バネ３１７によって中心軸Ｊ１方向下方に向けて力が加えられる。このことにより、外輪３１５１と内輪３１５２との間に中心軸Ｊ１方向の予圧が付与される。よって、外輪３１５１の軌道面に対する複数のボール３１５３の転がる軌道と内輪３１５２の軌道面に対する複数のボール３１５３の転がる軌道が安定する。シャフト３２３の下端付近には抜止部材３１８が固定されているため、予圧バネ３１７にて発生する弾性力が下側ボールベアリング３１６の外輪３１６１と内輪３１６２との間に上側ボールベアリング３１５同様に予圧を付与することが可能である。よって、ボールベアリング３１５，３１６はモータ部３に安定した回転を供給することができる。

次に、ボールベアリング３１５，３１６の外輪３１５１，３１６１の中心軸Ｊ１方向における支持に関して説明する。ここでは、上側ボールベアリング３１５に着目して説明する。図２に示されているように、軸受保持部３１０の内側面には、中心軸Ｊ１に向けて環状の小径円筒部３１０１が突出して形成されている。ここで、小径円筒部３１０１の内径寸法は、シャフト３２３の外径よりも大きく、シャフト３２３が軸受保持部３１０内に挿通された際に、小径円筒部３１０１とシャフト３２３とは接触しない。小径円筒部３１０１の上端面の径方向外方において弾性部材３１９が配置されている。つまり、小径円筒部３１０１の上端面とボールベアリング３１５の外輪３１５１との間には弾性部材３１９が介在される。これにより、ボールベアリング３１５においては、ロータ部３２に対して落下等によって中心軸Ｊ１方向への衝撃が加わった場合、内輪３１５２が予圧バネ３１７、外輪３１５１が弾性部材３１９によって衝撃が吸収され、ロータ部３２に加わった衝撃が直接的に外輪３１５１および内輪３１５２に及ばない。小径円筒部３１０１は、本実施形態においては円筒状であるが、軸受保持部３１０の内周面から、中心軸Ｊ１に向けて複数個の凸部が突出して形成されることで、小径円筒部３１０１と同様の作用を発揮することが可能である。

外輪３１５２が弾性部材３１９を介さずに直接軸受保持部３１０に支持された場合には、ロータ部３２に対して衝撃が加わった際には、予圧バネ３１７が弾性限界を超えて、ロータ部３２が直接的にボールベアリング３１５の内輪３１５２に接触する虞がある。この場合には、衝撃が直接的に外輪３１５１と内輪３１５２の間に介在される複数のボール３１５３に及ぶ虞がある。衝撃が複数のボール３１５３に及んだ場合、ボール３１５３の表面に傷が付く虞があり、回転時の異音発生の要因となる。しかし、上記の構造においては、ロータ部３２に衝撃が与えられても、その衝撃がボールベアリング３１５に及び難い。

上記の構成に関しては、下側ボールベアリング３１６に関しても同様である。ただし、下側ボールベアリング３１６においては、予圧バネ３１７が構成されず、シャフト３２３の下端部付近に固定された抜止部材３１８によって内輪３１６２が中心軸Ｊ１方向上方側に向けて支持されている。

弾性部材３１９としては、予圧バネと同様にコイルスプリングを用いても良い。また、ゴム等の弾性を有する材料で構成しても良い。弾性部材３１９には、設計に応じて所望の弾性力を得られるように部材を選定すれば良く、使用される材料および形状は限定されない。また、第１の実施形態においては、弾性部材３１９は、衝撃を緩衝するために用いられているため、予圧バネ３１７の方が弾性部材３１９よりもヤング率が小さい方が好ましい。ロータ部３２に対して、中心軸Ｊ１方向の上下いずれかの方向に衝撃が生じたとしても、同等の緩衝効果を発揮するために、２つの弾性部材３１９は、同等のヤング率である方が望ましい。

小径円筒部３１０１の上端面の径方向内方においては、図２に示されているように、中心軸Ｊ１方向上方側に向けて環状の凸部が突出して形成されている（以降、環状の凸部の上端面を移動規制面３１０２と呼ぶ。）。また、小径円筒部３１０１の下端面の径方向内方においても、同様に中心軸Ｊ１方向下方側に向けて環状の凸部が突出して形成されている（以降、環状の凸部の下端面も移動規制面３１０３と呼ぶ。）。小径円筒部３１０１上端面を基準面として、移動規制面３１０２は弾性部材３１９の上端面よりも中心軸Ｊ１方向下方側に形成されている。仮想的に、弾性部材３１９の上端面に対して中心軸方向下方側に向けて圧力を加えた際に、弾性部材３１９は弾性的（つまり、力と弾性部材３１９の加圧面の変位が比例の関係）に撓んでいく。圧力を加え続けると、弾性部材３１９が撓まなくなる。つまり、この状態における弾性部材３１９は、圧縮する方向に向けて弾性限界を超えているため、外部からの衝撃に対する緩衝効果はほぼないと考えられる。よって、移動規制面３１０２は、弾性部材３１９が加圧された際に弾性限界になる高さよりも中心軸Ｊ１方向において上方側に配置されている。

上記の構成により、ロータ部３２に対して中心軸Ｊ１方向下方側に向けて衝撃を加えた場合、ロータ部３２から予圧バネ３１７、内輪３１５２、複数のボール３１５３、外輪３１５１、弾性部材３１９の順に衝撃が伝達される。ここで、衝撃による応力によって、弾性部材３１９が中心軸Ｊ１方向下方に向けて撓む。そこで、弾性部材３１９が弾性限界の撓みに達する前に、内輪３１５２が位置規制面３１０２に接触するように構成されているため、内輪３１５２と外輪３１５１との間に構成される複数のボール３１５３への衝撃を抑制することができる。

下側ボールベアリング３１６においても、ロータ部３２に対して中心軸Ｊ１方向上方側に向けて衝撃を加えた場合、ロータ部３２から抜止部材３１７、内輪３１６２、複数のボール３１６３、外輪３１６１、弾性部材３１９の順に衝撃が伝達される。ここで、衝撃による応力によって、弾性部材３１９が中心軸Ｊ１方向上方に向けて撓む。そこで、弾性部材３１９が弾性限界の撓みに達する前に、内輪３１６２が位置規制面３１０３に接触するように構成されているため、内輪３１６２と外輪３１６１との間に構成される複数のボール３１６３への衝撃を抑制することができる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る送風ファンについて説明する。第２の実施形態に係る遠心ファンは、軸受部の構成が一部異なる点を除き、図１および図２に示す遠心ファン１と同様の構成を有するため、以下の説明では、軸受部以外の他の構成に同符号を付す。

図３は、本発明の第２の実施形態に係る遠心ファン１Ａの軸受部の構成を示す図であり、中心軸Ｊ１を含む平面で切断した縦断面図を示す。シャフト３２３は、上端がカップ部２１に固定されており、カップ部２１から下方に向けて突出している。軸受保持部３１０の内側面側には、ボールベアリング３１５，３１６が固定されている。シャフト３２３は、ボールベアリング３１５，３１６に挿入されることによって、回転可能に支持される。シャフト３２３の下端部近傍にはボールベアリング３１６からシャフト３２３が抜けないように抜止部材３１８が取り付けられている。抜止部材３１８とボールベアリング３１６の間には、予圧バネ３１７Ａが取り付けられている。抜止部材３１８は、予圧バネ３１７Ａに対して中心軸Ｊ１方向において変位するように構成されているため、予圧バネ３１７Ａによってボールベアリング３１５，３１６に対して予圧が与えられる。これにより、ボールベアリング３１５，３１６およびシャフト３２３が正しい位置に保持される。

軸受保持部３１０に支持された外輪３１６１に対して内輪３１６２が予圧バネ３１７Ａによって中心軸Ｊ１方向上方に向けて力が加えられる。このことにより、外輪３１６１と内輪３１６２との間に中心軸Ｊ１方向の予圧が付与される。よって、外輪３１６１の軌道面に対する複数のボール３１６３の転がる軌道と内輪３１６２の軌道面に対する複数のボール３１６３の転がる軌道が安定する。シャフト３２３の上端付近にはカップ部２１の一部として構成されるボス部２１１が内輪３１５２と中心軸Ｊ１方向において接触している。このため、予圧バネ３１７Ａにて発生する弾性力が上側ボールベアリング３１５の外輪３１５１と内輪３１５２との間に下側ボールベアリング３１６同様に予圧を付与することが可能である。よって、ボールベアリング３１５，３１６はモータ部３Ａに安定した回転を供給することができる。第２の実施形態においても第１の実施形態と同様の効果を発揮する。

次に、本発明の第３の実施形態に係る送風ファンについて説明する。第３の実施形態に係る遠心ファンは、軸受部の構成が一部異なる点を除き、図１および図２に示す遠心ファン１と同様の構成を有するため、以下の説明では、軸受部以外の他の構成に同符号を付す。

図４は、本発明の第３の実施形態に係る遠心ファン１Ｂの軸受部の構成を示す図であり、中心軸Ｊ１を含む平面で切断した縦断面図を示す。シャフト３２３は、上端がカップ部２１に固定されており、カップ部２１から下方に向けて突出している。軸受保持部３１０の内側面側には、ボールベアリング３１５，３１６が固定されている。シャフト３２３は、ボールベアリング３１５，３１６に挿入されることによって、回転可能に支持される。第３の実施形態においては、第１および第２の実施形態とは異なり、予圧バネが構成されていない。ただし、第１の実施形態の説明において記載されたとおり、ボールベアリングを用いた軸受構造においては、中心軸Ｊ１方向において内輪と外輪との間に予圧を発生させる必要がある。予圧を発生させる方法に関しては後述する。

図２に示されているように、軸受保持部３１０の内側面には、中心軸Ｊ１に向けて環状の小径円筒部３１０１が突出して形成されている。ここで、小径円筒部３１０１の内径寸法は、シャフト３２３の外径よりも大きく、シャフト３２３が軸受保持部３１０内に挿通された際に、小径円筒部３１０１とシャフト３２３とは接触しない。小径円筒部３１０１の上端面の径方向外方において弾性部材３１９が配置されている。つまり、小径円筒部３１０１の上端面とボールベアリング３１５の外輪３１５１との間には弾性部材３１９が介在される。これにより、ボールベアリング３１５においては、ロータ部３２に対して落下等によって中心軸Ｊ１方向への衝撃が加わった場合、内輪３１５２が予圧バネ３１７、外輪３１５１が弾性部材３１９によって衝撃が吸収され、ロータ部３２に加わった衝撃が直接的に外輪３１５１および内輪３１５２に及ばない。小径円筒部３１０１は、本実施形態においては円筒状であるが、軸受保持部３１０の内周面から、中心軸Ｊ１に向けて複数個の凸部が突出して形成されることで、小径円筒部３１０１と同様の作用を発揮することが可能である。

シャフト３２３の下端部近傍にはボールベアリング３１６からシャフト３２３が抜けないように抜止部材３１８が取り付けられている。また、シャフト３２３の上端付近にはカップ部２１の一部として構成されるボス部２１１が内輪３１５２と中心軸Ｊ１方向において接触している。

次に、ボールベアリング３１５，３１６の外輪３１５１，３１６１の中心軸Ｊ１方向における支持に関して説明する。ここでは、上側ボールベアリング３１５に着目して説明する。図２に示されているように、軸受保持部３１０の内側面には、中心軸Ｊ１に向けて環状の小径円筒部３１０１が突出して形成されている。小径円筒部３１０１の上端面の径方向外方において弾性部材３１９が配置されている。つまり、小径円筒部３１０１の上端面とボールベアリング３１５の外輪３１５１との間には弾性部材３１９が介在される。これにより、ボールベアリング３１５においては、ロータ部３２に対して落下等によって中心軸Ｊ１方向への衝撃が加わった場合、内輪３１５２が予圧バネ３１７、外輪３１５１が弾性部材３１９によって衝撃が吸収され、ロータ部３２に加わった衝撃が直接的に外輪３１５１および内輪３１５２に及ばない。

上記の方法にて、外輪３１５１，３１６１と内輪３１５２，３１６２とが中心軸Ｊ１方向において移動規制が行われる。この際に、外輪３１５１，３１６１の移動規制を行う方法において、ロータ部３２静止時に弾性部材３１９に弾性力が発生しているようにボス部２１１と抜止部材の中心軸Ｊ１方向のスパンが設定される。つまり、小径円筒部３１０１の上端および下端に配置された弾性部材３１９の上端面と下端面の自然長におけるスパンよりも、ボス部２１１の下端と抜止部材３１８とのスパンの方が小さくなるように設定される。

上記の構成より、弾性部材３１９には弾性力が発生しており、この弾性力がボールベアリングの外輪と内輪との間に発生する予圧となる。これにより、ボールベアリング３１５，３１６およびシャフト３２３が正しい位置に保持される。

軸受保持部３１０に支持された外輪３１５１に対して内輪３１５２が弾性部材３１９によって中心軸Ｊ１方向上方に向けて力が加えられる。このことにより、外輪３１５１と内輪３１５２との間に中心軸Ｊ１方向の予圧が付与される。よって、外輪３１６１の軌道面に対する複数のボール３１５３の転がる軌道と内輪３１５２の軌道面に対する複数のボール３１５３の転がる軌道が安定する。下側ボールベアリング３１６に関しても同様に予圧が付与される。よって、ボールベアリング３１５，３１６はモータ部３Ａに安定した回転を供給することができる。第３の実施形態においても第１および第２の実施形態と同様の効果を発揮する。

以上より、第１および第２、第３の実施形態の遠心ファンに関して説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

ボールベアリングの外輪が弾性部材によって支持されている構成であれば、予圧を付与する方法に関しては上記に限定されない。また、上記の実施形態においては、送風ファンとして遠心ファンを用いて説明を行ったが、送風ファンは遠心ファンに限らず例えば中心軸Ｊ１方向の空気流を発生する軸流ファンにも採用可能な軸受構造である。更に、上記の実施形態の軸受構造は、送風ファンのみならず、ボールベアリングを用いた軸受構造を有するモータであれば採用可能である。

本発明の第１の実施形態に係る遠心ファン１の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る遠心ファン１の軸受部を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る遠心ファン１Ａの軸受部を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る遠心ファン１Ｂの軸受部を示す断面図である。

符号の説明

１ 遠心風ファン
１０ ケーシング
１０１ 側壁部
１０２ ベース部
１０３ 排気口
１２ カバー部
１２１ 吸気口
２ インペラ
２１ カップ部
２１１ 貫通孔
２２ ハブ
２３ 翼
２３１ 主翼
２３２ 第２翼
３ モータ部
３１ ステータ部
３１０ 軸受保持部
３１０１ 小径円筒部
３１０２ 移動規制面
３１５，３１６ ボールベアリング
３１５１，３１６１ 外輪
３１５２，３１６２ 内輪
３１５３，３１６３ ボール
３１４ 回路基板
３１７ 予圧バネ
３１８ 抜止部材
３１９ 弾性部材

Claims (12)

1. モータであって、
   シャフトとロータマグネットを有し中心軸を中心として回転するロータ部と、
   前記ロータマグネットと対向して配置され前記ロータマグネットとの間でトルクを発生するステータ部と、
   該ステータ部が支持され、前記ロータ部に対して前記中心軸方向において下方に配置されるベース部と、
   該ベース部の中央に前記中心軸を中心として構成される略円筒状の軸受保持部と、
   前記中心軸方向に離間して、内輪に前記シャフトが挿通して配置される一対のボールベアリングと、
   を備えており、
   前記シャフトには、前記一対のボールベアリングが互いに離れる方向とは反対側から前記ボールベアリングの内輪に対して前記シャフトとの相対移動を規制する移動規制部が設けられており、前記軸受保持部の内部には、前記ボールベアリングの外輪との間で弾性部材を介して前記一対のボールベアリングを支持する一対の弾性部材保持面が構成されていることを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータであって、
   前記一対の弾性部材保持面よりも前記一対のボールベアリングとの間隙が小さい一対の移動規制面が形成されていることを特徴とするモータ。
3. 請求項１または２に記載のモータであって、
   前記中心軸方向下方に位置する移動規制部が、前記シャフト先端付近に固定されるリング状の抜止部材であることを特徴とするモータ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載のモータであって、
   前記中心軸方向上方に位置する前記移動規制部が前記ロータ部の一部であることを特徴とするモータ。
5. 請求項４に記載のモータであって、
   前記一対の弾性部材のうち少なくともいずれか一方に弾性力が働くように前記一対の移動規制部が離間して配置されていることを特徴とするモータ。
6. 請求項５に記載のモータであって、
   前記ロータ部が停止している状態において、前記一対の弾性部材にほぼ同等の弾性力が発生していることを特徴とするモータ。
7. 請求項５に記載のモータであって、
   前記中心軸方向下方に位置する前記弾性部材が予圧バネであることを特徴とするモータ。
8. 請求項７に記載のモータであって、
   前記中心軸方向上方に位置する前記弾性部材の方が前記予圧バネよりも弾性力が大きいことを特徴とするモータ。
9. 請求項１または２に記載のモータであって、
   前記シャフト先端付近に固定されるリング状の抜止部材が固定されており、前記中心軸方向下方に位置する移動規制部が、前記中心軸方向下方に位置する前記ボールベアリングの前記内輪と前記抜止部材との間に介在される予圧バネであることを特徴とするモータ。
10. 請求項１または２に記載のモータであって、
    前記中心軸方向上方に位置する前記移動規制部が前記ロータ部と前記中心軸方向上方に位置する前記ボールベアリングの前記内輪との間に介在される予圧バネであることを特徴とするモータ。
11. 請求項１から１０のいずれかに記載のモータであって、
    前記移動規制部によって前記ボールベアリングに荷重を加えた際に、前記弾性部材が最大たわみに達する前に前記ボールベアリングの前記内輪が、前記移動規制面と接触することを特徴とするモータ。
12. 請求項１から１１のいずれかに記載のモータを搭載する送風ファンであって、
    前記ロータ部が、前記中心軸を中心に回転することで空気流を発生する複数の羽根を備えていることを特徴とする送風ファン。

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