JP2008275115A - Oil-impregnated sintered bearing for fan motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各種用途のモータ、電子機器や電源設備等の冷却に用いられるファンモータ用の軸受として好適な焼結含油軸受に関する。 The present invention relates to a sintered oil-impregnated bearing suitable as a bearing for a fan motor used for cooling motors for various uses, electronic equipment, power supply facilities, and the like.
ファンモータは、中央演算ユニット等のICパッケージ上に載置されたり、パーソナルコンピュータや電源設備等の本体枠等に設置され、回転翼の回転により外気を導入し、または枠内の空気を排出して電子機器等を冷却するものである。このようなファンモータは、枠形のケーシングの中央部にモータが固定されており、そのロータに回転翼(ファン)を取り付けた構造を有する。図5はファンモータの一実施例の略示縦断面図である。ロータは、回転軸3に締結したハブ4と、ハブ4に形成した回転翼5と、ハブ4の内周側に固定した多極着磁の磁石7により構成される。ケーシングは、空気孔61が形成されたケース6と、ケース6内に固定される軸受ハウジング2に開口部側から軸受1が固定された軸受ユニットと、コイル8を備えた固定子9とから構成される。ロータの回転軸3は、ケーシングの軸受1によって回転自在に支持され、ロータを駆動するモータは、ロータの磁石7とケーシングのコイル8および固定子9とにより構成される。このようなファンモータにおいては、コイル8に通電することによってコイル8と固定子9とにより発生する回転磁界と、多極着磁の磁石7の持つ磁界によって、ロータが駆動回転され、ロータに形成された回転翼5により、一定方向の空気流を発生させて空気孔61から、空気の吸入もしくは排出を行う。
The fan motor is mounted on an IC package such as a central processing unit, or is installed on the main body frame of a personal computer or power supply equipment, etc., and introduces outside air by rotating the rotor blades or exhausts air inside the frame. To cool electronic devices. Such a fan motor has a structure in which a motor is fixed to a central portion of a frame-shaped casing, and a rotor blade (fan) is attached to the rotor. FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view of an embodiment of a fan motor. The rotor includes a hub 4 fastened to the
上記構造のようなファンモータの軸受には、焼結含油軸受を用いているものがあり(例えば特許文献1)、焼結含油軸受としては、青銅または鉄・青銅系の多孔質焼結合金の気孔内に炭化水素系の合成油あるいは炭化水素系合成油に増稠剤として金属石けんを混合した合成潤滑油等を含浸したものが用いられている。 Some fan motor bearings having the above structure use sintered oil-impregnated bearings (for example, Patent Document 1). As the sintered oil-impregnated bearings, bronze or iron / bronze-based porous sintered alloys are used. A hydrocarbon synthetic oil or a hydrocarbon synthetic oil impregnated with a synthetic lubricating oil mixed with metal soap as a thickener is used in the pores.
このようなファンモータは、近年のパーソナルコンピュータやゲーム機器等の高機能化による発熱量の増加に伴ない、その使用量が増加している。その一方で、ファンモータの長寿命化や省電力化が望まれており、ファンモータに使用される軸受には、長寿命化と摩擦係数の低減が一層重要となっている。従って、本発明は長寿命で摩擦係数の低い軸受を提供することを課題とする。 Such fan motors have been used in an increasing amount as the amount of heat generated due to high functionality of personal computers and game machines in recent years has increased. On the other hand, it is desired to extend the life and power consumption of fan motors. For bearings used in fan motors, it is more important to extend the life and reduce the friction coefficient. Accordingly, an object of the present invention is to provide a bearing having a long life and a low coefficient of friction.
上記の長寿命化と低摩擦化を達成するために、本発明のファンモータ用焼結含油軸受は、一端が開口するとともに他端が閉塞された円筒状のハウジングと、外周が前記ハウジングの内周面に固定され、内周が回転軸を回転自在に支持する円筒状であり、気孔中に潤滑油を含浸した焼結含油軸受、からなる軸受ユニットを用いるファンモータにおいて、前記焼結含油軸受の内周面に、回転軸に対して5〜15°傾斜するとともに、一端が端面に連通し、他端が端面に連通しない内周溝が3〜9本形成され、前記傾斜した内周溝が連通する側の端面を前記軸受ユニットの閉塞側の端面として用いることを特徴とする。 In order to achieve the above-mentioned long life and low friction, the sintered oil-impregnated bearing for a fan motor of the present invention includes a cylindrical housing having one end opened and the other end closed, and an outer periphery within the housing. In a fan motor using a bearing unit comprising a sintered oil-impregnated bearing fixed to a peripheral surface and having an inner periphery that rotatably supports a rotating shaft and having pores impregnated with lubricating oil, the sintered oil-impregnated bearing described above 3 to 9 inner circumferential grooves that are inclined at 5 to 15 ° with respect to the rotation axis, one end communicates with the end surface, and the other end does not communicate with the end surface are formed on the inner circumferential surface of the inner circumferential surface. The end surface on the side where the cylinders communicate with each other is used as the end surface on the closing side of the bearing unit.
本発明のファンモータ用焼結軸受によれば、潤滑油の漏洩を防止することができるとともに、摺動面の潤滑状態を良好にすることができるため、ファンモータ用焼結含油軸受の寿命を延長するとともに摩擦係数を低減することができ、ファンモータの長寿命化や省電力化に寄与する。 According to the sintered bearing for a fan motor of the present invention, the lubricating oil can be prevented from leaking and the sliding surface can be lubricated well. It can be extended and the coefficient of friction can be reduced, contributing to longer fan motor life and power saving.
以下、図面を参照して本発明のファンモータ用焼結含油軸受の一実施態様を説明する。図1はファンモータ用焼結含油軸受の一実施態様であり、図1(a)は軸受1の開放側端面図、図1(b)は軸受1の縦断面図、図1(c)は軸受1の閉塞側端面図である。図2は図1のファンモータ用焼結含油軸受1を用いた軸受ユニットの縦断面図、図3は図1のファンモータ用焼結含油軸受1の内周面の展開図である。
Hereinafter, an embodiment of a sintered oil-impregnated bearing for a fan motor of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a sintered oil-impregnated bearing for a fan motor. FIG. 1A is an end side view of the
本発明のファンモータ用軸受は焼結合金からなり、その気孔中には炭化水素系の合成油あるいは炭化水素系合成油に増稠剤として金属石けんを混合した合成潤滑油等の潤滑油が含浸されている。
ファンモータ用軸受は、一般に、内径が1.5〜3.5mm程度で、軸方向の長さが5〜15mm程度のものが用いられている。
The fan motor bearing of the present invention is made of a sintered alloy, and the pores thereof are impregnated with a lubricating oil such as a hydrocarbon-based synthetic oil or a synthetic lubricating oil in which metal soap is mixed as a thickener with a hydrocarbon-based synthetic oil. Has been.
Generally, fan motor bearings having an inner diameter of about 1.5 to 3.5 mm and an axial length of about 5 to 15 mm are used.
また図1(b)に示すように、軸受1の内周面11には内周溝12が形成されており、この傾斜した内周溝は、一方の端面13(図中下側の端面)に連通しており、他方の端面14(図中上側の端面)には連通していない。ファンモータ用軸受は、図2に示すように、一端が開口するとともに他端が閉塞されたハウジング2の内周面に圧入し、もしくは接着して固定される。この時、ハウジング2に固定され閉塞する側の端面に上記の内周溝が連通する側の端面13(図中下側の端面)を配置し、ハウジングの開口側に上記の内周溝が連通しない側の端面14(図中上側の端面)を配置する。
Further, as shown in FIG. 1B, an inner
上記の内周溝12は、油溜めとして機能し、潤滑油を内周面11(摺動面)に供給する作用を有する。また内周溝12は、図3に示すように軸3の回転方向に対して、内周溝12が連通する側(閉塞側端面13)から内周溝が連通しない側(開放側端面14)に向かう傾斜溝となっている。本発明のファンモータ用焼結含油軸受は、上記のように内周溝12を傾斜させるとともに、閉塞側端面13に連通し、開放側端面14に連通しない構成としたことにより、(1)油溜めの軸方向長さlを大きくして摺動面への潤滑作用を高める作用、(2)潤滑油を内周溝12に沿って閉塞側端面13に移送して、閉塞側端面13の油圧を高めて内周面11に供給される油膜の強度を高める作用、および(3)潤滑油を内周溝12に沿って閉塞側端面13に移送して、焼結含油軸受の開放側端面14からの潤滑油の漏洩を防止して、潤滑油の消耗による寿命の低下を抑制する作用を得ることができる。上記(1)から(3)の効果を有効にするためには内周溝12の幅は0.2〜1.5mm程度とすることが好ましい。但し、図3には内周溝の巾を拡大して示してある。
The inner
軸受1の軸方向に対する上記の内周溝12の傾斜角度θが5゜に満たないと、上記(1)から(3)の作用が充分に得られなくなる。一方、傾斜角度θが15゜を超えると、油溜めの軸方向長さlは大きくなるものの、潤滑油が内周溝12に沿って閉塞側端面13に逃げやすくなるため、結果として内周面11への潤滑油の供給作用が低下することとなる。そのため内周溝12の傾斜角度θは、軸に対して5〜15°とすることが好適である。
If the inclination angle θ of the inner
内周溝12の傾斜角度θを上記のように設定しても、内周溝12が開放側端面14に連通すると、軸の回転にともなう発熱による潤滑油の膨張により、開放側端面14から潤滑油の漏洩が生じ易くなって、軸受の寿命が低下することになる。このため内周溝12は開放側端面14に連通しない構造にする必要がある。この観点から、上記の一般的な大きさのファンモータ用軸受においては、端面に連通しない側の内周溝端部15と内周溝が連通しない側の軸受端面14との距離dを0.5mm以上に保持することが好ましい。一方、端面に連通しない側の内周溝端部15と内周溝が連通しない側の軸受端面14との距離dが過大になると軸受内周面における上記(1)の摺動面への潤滑作用が低下するため、距離dは2mmを超えない範囲とすることが好ましい。
Even if the inclination angle θ of the inner
内周溝12の本数は、少ないと上記の作用が乏しくなるため、軸受の内周面11全体にその作用を及ぼすためには、3本以上形成する必要がある。一方、内周溝12の本数が多すぎると、摺動面の面積が減少して摺動面が受ける面圧が増加するので、上限を9本とする。
If the number of the inner
上記のような構成を有するファンモータ用焼結含油軸受においては、内周面11(摺動面)の素材密度を高くすると、内周溝12から供給される潤滑油が焼結含油軸受の気孔を通じて漏出し難くなり、潤滑油の圧力が高くなって潤滑油の油膜が強固となる。その一方で、内周溝12の密度も高くすると、本来の焼結含油軸受が有する潤滑油の循環作用が損なわれることなる。これらの観点から、内周面11の気孔率を5〜28%、内周溝12の溝面の気孔率を30〜45%に形成することが好ましい。このような気孔率の構成にするためには、気孔率を30〜45%に形成した内周溝を有する焼結含油軸受の焼結体素材を用意し、サイジング等の再圧縮を行う際に、円筒状のコアロッドを用いて内周面を塑性変形させて気孔を目潰しして内周面の表面に開口する気孔率を5〜28%に調整することによって所望の軸受を得ることができる。
In the sintered oil-impregnated bearing for a fan motor having the above-described configuration, when the material density of the inner peripheral surface 11 (sliding surface) is increased, the lubricating oil supplied from the inner
本発明のファンモータ用焼結含油軸受においては、図4に示すように、さらに、内周溝12が連通する側端面13に、軸3の回転方向に向かって外径側から内径側に傾斜し、終端部が前記内周溝12と連通する端面溝16を形成することを好ましい態様とする。上記のように端面溝16を軸受閉塞側端面13上に形成すると、軸3の回転にともない、ハウジング2と軸受閉塞端面13により形成される空間に貯留された潤滑油が、端面溝16により引き込まれ、引き込まれた潤滑油を内周溝12に供給して上記(2)の潤滑油の移送作用を高めることができる。この端面溝16は、内周溝12と同数だけ形成してもよいが、内周溝12より少なくしてもよい。
In the sintered oil impregnated bearing for a fan motor of the present invention, as shown in FIG. 4, the side end face 13 communicating with the inner
鉄粉末に、45質量%の電解銅粉末、5質量%の箔状銅粉末、3質量%の錫粉末を添加し混合した原料粉末を金型に充填して圧縮成形して、外径3.5mm、内径2.5mm、高さ10mmの略円筒形状の軸受形状成形体を得た。なお、表1に示すように傾斜角度を変えた内周溝12を6本形成した。
内周溝は、幅が0.5mmであり、一方の端面13に連通し、他方の端面14には連通せず、内周溝の端部15と内周溝が連通しない端面14との距離が1mmとなるように形成した。また、比較のため内周溝が両端面に連通するものも用意した。なお、これらの成形体の密度比は各々70%となるように調整した。これらの成形体をアンモニア分解ガス雰囲気中において780℃で焼結を行った後、内周面を再圧縮して内周面の気孔率を10%とした。なお、内周溝の溝面の気孔率は38%であった。
得られた試料についてISO VG68相当の粘度を有するポリアルファオレフィンを主成分とする合成潤滑油(商品名 フロイル972P−68、関東化成工業(株)製)を含浸し軸受試料を作製した。
得られた軸受試料は、図2に示すように、一端が開口するハウジングに、内周溝が連通する端面がハウジング底部と対向するように圧入して固定し、表1に示す実施例1〜3および比較例1〜4の軸受ユニット試料を作製した。上記の軸受ユニット試料に、外径が2.5mmでありJIS S45C相当材からなる軸を挿入し、環境温度80℃にて軸を回転数:5000rpmで回転させて、摩擦係数を測定するとともに、軸の200時間の運転終了後、軸受ユニット試料の重量を測定して、軸受端面からの潤滑油の油消耗率を測定した。これらの結果を表1に併せて示す。なお、表1の傾斜溝の傾斜角度θは、軸に対する傾斜角度であり、比較例1の0°の試料は、内周溝が軸方向に平行に形成され、内周溝が傾斜していない場合の例である。また、比較例4は内周溝が、両端面のいずれにも連通したものである。
A raw material powder prepared by adding 45% by mass of electrolytic copper powder, 5% by mass of foil-like copper powder, and 3% by mass of tin powder to iron powder and filling it into a mold is compression-molded. A substantially cylindrical bearing-shaped molded body having a diameter of 5 mm, an inner diameter of 2.5 mm, and a height of 10 mm was obtained. As shown in Table 1, six inner
The inner circumferential groove has a width of 0.5 mm, communicates with one
The obtained sample was impregnated with a synthetic lubricating oil (trade name Foil 972P-68, manufactured by Kanto Kasei Co., Ltd.) mainly composed of polyalphaolefin having a viscosity equivalent to ISO VG68 to prepare a bearing sample.
As shown in FIG. 2, the obtained bearing sample was press-fitted into a housing having one end opened so that the end surface communicating with the inner circumferential groove faces the housing bottom, and Examples 1 to 1 shown in Table 1 were obtained. 3 and Comparative Example 1-4 bearing unit samples were prepared. Insert a shaft made of JIS S45C equivalent material with an outer diameter of 2.5 mm into the above bearing unit sample, rotate the shaft at an environmental temperature of 80 ° C. at a rotational speed of 5000 rpm, measure the friction coefficient, After 200 hours of operation of the shaft, the weight of the bearing unit sample was measured, and the oil consumption rate of the lubricating oil from the bearing end surface was measured. These results are also shown in Table 1. Note that the inclination angle θ of the inclined groove in Table 1 is an inclination angle with respect to the axis. In the sample of 0 ° of Comparative Example 1, the inner peripheral groove is formed in parallel to the axial direction, and the inner peripheral groove is not inclined. This is an example. In Comparative Example 4, the inner peripheral groove communicates with both end faces.
表1より、内周溝の傾斜角度が5°に満たない比較例1および2や、傾斜角度が15°を超える比較例3に比して、傾斜角度が5〜15°の実施例1〜3は、摩擦係数が低くなっており、この範囲で良好な摺動特性を示すことが確認された。また、比較例4は、実施例1〜3に比して潤滑油の漏出量が多くなっており、摩擦係数も大きい値を示す。このことから、内周溝はハウジングの開口端面に連通させない構成とすることが重要であることがわかる。 From Table 1, compared to Comparative Examples 1 and 2 in which the inclination angle of the inner circumferential groove is less than 5 ° and Comparative Example 3 in which the inclination angle exceeds 15 °, Examples 1 to 5 having an inclination angle of 5 ° to 15 °. No. 3 has a low friction coefficient, and it was confirmed that good sliding characteristics were exhibited within this range. In Comparative Example 4, the amount of leakage of the lubricating oil is larger than in Examples 1 to 3, and the friction coefficient is also large. From this, it can be seen that it is important that the inner circumferential groove is configured not to communicate with the opening end face of the housing.
本願発明のファンモータ用焼結含油軸受は、ファンモータ用に好適なものであり、ファンモータに使用すればモータの耐久性の向上、信頼性の向上に寄与することができる。 The sintered oil-impregnated bearing for a fan motor of the present invention is suitable for a fan motor, and if used for a fan motor, it can contribute to improvement of durability and reliability of the motor.
1 軸受
11 軸受内周面
12 内周溝
13 閉塞側端面
14 開放側端面
15 内周溝端部
16 端面溝
2 軸受ハウジング
3 回転軸
4 ハブ
5 回転翼(ファン)
6 ケース
61 空気孔
7 磁石
8 コイル
9 固定子
DESCRIPTION OF
6 Case 61 Air hole 7 Magnet 8 Coil 9 Stator
Claims (4)
外周が前記ハウジングの内周面に固定され、内周が回転軸を回転自在に支持する円筒状であり、気孔中に潤滑油を含浸した焼結含油軸受からなる軸受ユニットを用いるファンモータにおいて、
前記焼結含油軸受の内周面に、軸に対して5〜15°傾斜するとともに、一端が端面に連通し、他端が端面に連通しない内周溝を3〜9本形成し、前記内周溝が連通する側の端面を前記軸受ユニットのハウジングの閉塞側端面の側に配置することを特徴とするファンモータ用焼結含油軸受。 A cylindrical housing with one end open and the other end closed;
In a fan motor using a bearing unit comprising a sintered oil-impregnated bearing in which the outer periphery is fixed to the inner peripheral surface of the housing, the inner periphery is a cylindrical shape that rotatably supports the rotating shaft, and the pores are impregnated with lubricating oil.
The inner peripheral surface of the sintered oil-impregnated bearing is inclined by 5 to 15 ° with respect to the shaft, and has three to nine inner peripheral grooves each having one end communicating with the end surface and the other end not communicating with the end surface. A sintered oil-impregnated bearing for a fan motor, characterized in that an end surface on the side where the circumferential groove communicates is disposed on the closed end surface side of the housing of the bearing unit.
The number of the inner peripheral grooves of the bearing is equal to or less than the number of the inner peripheral grooves, and the bearing is inclined from the outer diameter side to the inner diameter side in the rotation direction of the shaft. The sintered oil-impregnated bearing for a fan motor according to any one of claims 1 to 3, wherein an end face groove communicating with the groove is formed.
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