JP2009243381A - ファンモータ - Google Patents

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Abstract

【課題】インペラの割れを抑制することができるファンモータを提供すること。
【解決手段】ファンモータを構成するロータ部4は、駆動マグネットが内周側に固定されるロータヨーク15と、複数の羽根12aを有しロータヨーク15の外周側に固定されるインペラ12とを備えている。インペラ12の内周面12cには、径方向へ突出する複数のリブ12dが所定の間隔で形成され、ロータヨークの外周面15eとリブ12dの径方向端部とが当接するように、ロータヨーク15はインペラ12に圧入されている。インペラ12の内周面12cとロータヨーク15の外周面15eとの間に隙間17が形成されている。
【選択図】図4

Description

本発明は、ファンモータに関する。
従来から、電子機器には、内部で発生する熱を放散するための冷却用のファンモータが搭載されている。この種のファンモータとして、ロータマグネットを有するロータ部と、モータコイルを有するステータ部とを備えるファンモータが知られている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1には、樹脂製のインペラと一体成型されたロータヨークを有するロータ部が開示されている。また、特許文献1には、樹脂製のインペラの内部に圧入固定されたロータヨークを有するロータ部も開示されている。
特開2007−100600号公報
近年、電子機器の高性能化に伴い、ファンモータにはより高い冷却能力が要求されている。すなわち、より高い熱を高速で放散する能力がファンモータに求められている。しかしながら、特許文献1に記載のファンモータのように、ロータヨークがインペラと一体成型されていたり、ロータヨークがインペラの内部に単に圧入されていると、ファンモータが高速回転したり、高温状況下で使用された場合に、高速回転時に生じる遠心力や、ロータヨークとインペラとの熱膨張率の違いに起因してインペラが割れるといった現象が生じることが本願発明者の検討により明らかになった。
そこで、本発明の課題は、インペラの割れを抑制することができるファンモータを提供することにある。
上記の課題を解決するため、本発明は、駆動マグネットを有するロータ部と、駆動コイルを有しロータ部を回転可能に保持するステータ部とを備えるファンモータにおいて、ロータ部は、駆動マグネットが内周側に固定されるロータヨークと、複数の羽根を有しロータヨークの外周側に固定されるインペラとを備え、インペラの内周面および/またはロータヨークの外周面には、径方向へ突出する複数のリブが所定の間隔で形成され、インペラの内周面および/またはロータヨークの外周面とリブの径方向端部とが当接するように、ロータヨークはインペラに圧入され、インペラの内周面とロータヨークの外周面との間に隙間が形成されていることを特徴とする。
本発明のファンモータでは、インペラの内周面および/またはロータヨークの外周面とリブの径方向端部とが当接するように、ロータヨークはインペラに圧入され、インペラの内周面とロータヨークの外周面との間に隙間が形成されている。そのため、高速回転時に生じる遠心力や熱膨張等に起因してインペラに応力が生じても、インペラの内周面とロータヨークの外周面との間の隙間が応力の逃げ部となる。したがって、本発明では、ファンモータが高速回転する場合や、高温状況下で使用される場合であっても、インペラに過剰な応力がかからなくなり、インペラの割れを抑制することができる。
本発明において、リブは、インペラの内周面および/またはロータヨークの外周面に略等角度ピッチで形成されていることが好ましい。このように構成すると、インペラの内周面とロータヨークの外周面との間の隙間が円周方向で均等に配置される。したがって、インペラの変形をほぼ均等に逃がすことができ、一定箇所に変形時の応力が集中しにくくなる。その結果、より効果的にインペラの割れを抑制することができる。
本発明において、インペラには、ロータ部を構成する回転軸が固定されていることが好ましい。このように構成すると、インペラに固定された回転軸とロータヨークとの同軸度を出しやすくなる。
本発明において、インペラは、樹脂で形成されるとともに略有底円筒状に形成され、ロータヨークは、インペラの底部に当接する底部を有する略有底円筒状に形成され、インペラの底部には、軸方向に突出する突起部が形成され、ロータヨークの底部には、突起部が係合する係合孔が形成され、係合孔の縁部に配置される突起部の先端側は、インペラとロータヨークとを熱溶着で固定するための熱溶着部となっていることが好ましい。このように構成すると、底部から軸方向に突出する突起部の先端側が熱溶着部となるため、インペラの他の箇所に変形等の影響を与えることなく、インペラとロータヨークとを強固に固定することができる。
また、この場合には、インペラの底部に、円環状に配置される複数の突起部が形成され、係合孔は、ロータヨークの底部の中心に円形状に形成されていることが好ましい。このように構成すると、インペラとロータヨークとをより強固に固定することができる。
本発明において、インペラの底部には、ステータ部に当接して軸方向へのステータ部の移動を規制する当接部が形成され、当接部は、突起部と同方向へ突出するとともに、軸方向への当接部の突出量は突起部の突出量より大きいことが好ましい。このように構成すると、熱溶着部にステータ部が接触することがなくなるため、ステータ部との接触に起因する熱溶着部の損傷を防止することができる。
本発明において、インペラは、樹脂で形成されるとともに略有底円筒状に形成され、ロータヨークは、インペラの底部に当接する底部を有する略有底円筒状に形成され、リブは、インペラの内周面に形成されるとともに、インペラの底部とインペラの内周面との境界部分まで形成され、インペラの底部には、リブの端部からインペラの底部の中心に向かう略放射状の径方向リブが軸方向に突出するように形成され、ロータヨークの底部は、径方向リブに当接していることが好ましい。このように構成すると、ロータヨークの底部をインペラの底部に当接させて軸方向におけるロータヨークの位置決めを行う場合であっても、インペラの底部の厚さを任意に設定することが可能になる。したがって、樹脂で形成されるインペラの各部分の肉厚をほぼ均等にすることが可能になり、樹脂成型時のひけを防止することが可能になる。
以上のように、本発明のファンモータでは、インペラの割れを抑制することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(ファンモータの概略構成)
図1は、本発明の実施の形態にかかるファンモータ1の概略構成を示す断面図である。図2は、図1に示すロータ部4を上面側から示す斜視図である。図3は、図1に示すロータ部4を下面側から示す斜視図である。図4は、図1に示すロータ部4の下面図である。図5は、図1に示すロータ部4の分解斜視図である。なお、図3から図5では、駆動マグネット14の図示を省略している。また、以下の説明では、図1のX1方向を「上」、X2方向を「下」とする。
本形態のファンモータ1は、たとえば、電子機器の内部で発生する熱を放散するための冷却用のものである。このファンモータ1は、図1に示すように、ケース体2と、ケース体2の内部に配置されるステータ部3およびロータ部4とを備えている。ステータ部3は、ケース体2に固定されている。ロータ部4は、ステータ部3に回転可能に保持されている。
ステータ部3は、略円筒状に形成された軸受ホルダ6と、軸受ホルダ6の内周側に配置された2個の軸受7と、軸受ホルダ6の外周側に固定されたステータコア8と、ステータコア8に巻回された駆動コイル9とを備えている。
軸受ホルダ6の下端側は、ケース体2の下面側に形成されたステータ固定部2aに固定されている。また、軸受ホルダ6の内周側には、径方向内側へ突出する突出部6aが形成されている。2個の軸受7のうちの一方は、突出部6aにその上面を当接させた状態で、軸受ホルダ6の下端側の内部に配置されている。また、他方の軸受7は、下端が突出部6aに当接する圧縮コイルバネ10の上端にその下面を当接させた状態で、軸受ホルダ6の上端側の内部に配置されている。
ステータコア8は、たとえば、磁性材料からなる薄板が積層されて形成された積層コアである。このステータコア8には、駆動コイル9が巻回される複数の突極部が径方向外側に突出するように形成されている。
ロータ部4は、複数の羽根12aを有するインペラ12と、インペラ12とともに回転する回転軸13と、円筒状に形成された駆動マグネット14と、駆動マグネット14が固定されるロータヨーク15とを備えている。
回転軸13は、その上端側と下端側の2箇所を2個の軸受7によって回転可能に支持されている。この回転軸13の上端には、インペラ12が固定されている。本形態では、後述のように、インペラ12は樹脂で形成されており、インペラ12は、インサート成型によって回転軸13と一体成型されている。また、回転軸13の下端側には、軸受7からの回転軸13の抜けを防止するための止め輪16が固定される固定溝13aが形成されている。固定溝13aに固定される止め輪16は、下側に配置される軸受7に下面に当接している。
ロータヨーク15は、磁性材料で形成されている。本形態のロータヨーク15は、電気亜鉛メッキ鋼板(SECC)で形成されている。また、本形態のロータヨーク15は、SECCの平板を絞り加工することで形成されている。このロータヨーク15は、図1に示すように、底部15aを有する略有底円筒状に形成されている。具体的には、ロータヨーク15は、底部15aと、上端が底部15aに繋がる小径筒部15bと、上端が小径筒部15bに繋がり、小径筒部15bよりも内径および外径の大きな大径筒部15cとから構成されている。底部15aの中心には、インペラ12を構成する後述の突起部12fが係合する円形状の係合孔15dが形成されている。
駆動マグネット14は、大径筒部15cの内周側に固定されている。具体的には、駆動マグネット14は、小径筒部15bと大径筒部15cとの境界部分に形成された段部15fにその上端が当接した状態で大径筒部15cの内周側に固定されている。本形態では、図1に示すように、径方向において、駆動マグネット14の内周面は、小径筒部15bの内周面よりも外側に配置されており、駆動マグネット14は、小径筒部15bよりも内周側に突出していない。なお、本形態では、ロータヨーク15に固定される駆動マグネット14がステータコア8の径方向外側に対向配置されている。すなわち、本形態のファンモータ1はアウターロータ型のモータである。
インペラ12は、樹脂で形成されている。本形態のインペラ12は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)で形成されている。また、インペラ12は、ロータヨーク15の底部15aの上面に当接する底部12bを有する略有底円筒状に形成されている。このインペラ12の外周面には、径方向外側へ突出する薄い板状の複数の羽根12aが形成されている。本形態では、インペラ12の外周面には、略等角度ピッチで8個の羽根12aが形成されている。
図5等に示すように、インペラ12の内周面12cには、径方向内側に突出する略直方体状の複数のリブ12dが形成されている。具体的には、インペラ12の内周面12cには、円周方向に所定の間隔をあけた状態で、かつ、軸方向におけるインペラ12の筒部12kのほぼ全域にわたって複数のリブ12dが形成されている。本形態では、羽根12aの形成位置に対応するように(羽根12aの径方向内側に)、略等角度ピッチで8個のリブ12dが形成されている。また、リブ12dの円周方向の厚さは、羽根12aの厚さとほぼ等しくなっている。
インペラ12の底部12bの下面の中心には、回転軸13が固定される固定孔12jが形成されている。また、底部12bの下面には、図5等に示すように、リブ12dに繋がる略直方体状の径方向リブ12eが下側に突出するように形成されている。具体的には、インペラ12の内周面12cに形成されたリブ12dの上端部から底部12bの径方向中心に向かう略放射状に、径方向リブ12eが形成されている。径方向における径方向リブ12eの内側端には、径方向リブ12eよりもさらに下側に突出する略直方体状の突起部12fが形成されている。複数の突起部12fは、円環状に配置されている。このように本形態では、リブ12dに対応するように、8個の径方向リブ12eおよび突起部12fが形成されている。
径方向における突起部12fの内側には、上側に配置される軸受7の上面に当接する当接部12gが底部12bの下面から下側へ突出するように形成されている。具体的には、固定孔12jの縁に、略円筒状の当接部12gが形成されている。本形態では、図1に示すように、当接部12gの軸方向への突出量は、突起部12fの軸方向への突出量よりも大きくなっている。この当接部12gは、軸受7に当接して軸方向へのステータ部3の移動を規制する機能を果たしている。なお、図5では、便宜上、軸方向への当接部12gの突出量が突起部12fの突出量よりも小さくなっている。
インペラ12は、ロータヨーク15の外周側に固定されている。具体的には、図4に示すように、リブ12dの径方向内側端12mとロータヨーク15の大径筒部15cの外周面15eとが当接するように、ロータヨーク15がインペラ12に圧入されることで、インペラ12は、ロータヨーク15の外周側に固定されている。すなわち、リブ12dの径方向内側端12mとロータヨーク15の外周面15eとを径方向の基準として、インペラ12がロータヨーク15の外周側に固定されている。インペラ12がロータヨーク15の外周側に固定された状態では、図4に示すように、インペラ12の内周面12cと、ロータヨーク15の外周面15eとの間には隙間17が略等角度ピッチで形成されている。
また、インペラ12がロータヨーク15に固定された状態では、径方向リブ12eと、ロータヨーク15の底部15aの上面とが当接している。さらに、この状態では、突起部12fおよび当接部12gは、ロータヨーク15の係合孔15dの中に配置されている。また、突起部12fおよび当接部12gの先端側は、係合孔15dよりも下側へ突出している。
突起部12fは、係合孔15dの縁部に当接した状態、あるいは、係合孔15dの縁部との間にわずかな隙間をあけた状態で、係合孔15dの中に配置されている。また、本形態では、突起部12fの先端側と係合孔15dの縁部とを利用してインペラ12とロータヨーク15とが熱溶着されている。すなわち、図1に示すように、係合孔15dの縁部に配置される突起部12fの先端側は、インペラ12とロータヨーク15と熱溶着で固定するための熱溶着部12hとなっている。この熱溶着部12hは、突起部12fの先端を加熱して溶解させ、係合孔15dの縁部と熱溶着させることで形成される。
なお、当接部12gに当接する軸受7は、圧縮コイルバネ10の付勢力で上側に付勢されている。すなわち、回転軸13が固定されたインペラ12は圧縮コイルバネ10の付勢力で上側に付勢されている。また、回転軸13の下端には、下側に配置される軸受7に下面に当接する止め輪16が固定され、下側に配置される軸受7の上面は軸受ホルダ6の突出部6aに当接している。そのため、軸受7からの回転軸13の抜けが防止されている。
以上のように構成されたファンモータ1では、回転軸13と一体成型されたインペラ12にロータヨーク15を圧入して、インペラ12をロータヨーク15に熱溶着した後に、ロータヨーク15の内周側に駆動マグネット14を固定して、その後、ロータ部4の回転バランスの調整を行う。本形態では、ロータヨーク15の外周を削ってロータ部4の回転バランスの調整を行う。具体的には、インペラ12の下端近傍のロータヨーク15の外周と、ローラヨーク15の下端近傍の外周との2箇所を削ってロータ部4の回転バランスの調整を行う。
(本形態の主な効果)
以上説明したように、本形態では、リブ12dの径方向内側端12mとロータヨーク15の大径筒部15cの外周面15eとが当接するように、ロータヨーク15がインペラ12に圧入され、インペラ12の内周面12cと、ロータヨーク15の外周面15eとの間には隙間17が形成されている。そのため、高速回転時に生じる遠心力や熱膨張等に起因してインペラ12に応力が発生しても、隙間17が応力の逃げ部となる。すなわち、遠心力や熱膨張等に起因してインペラ12に応力が発生すると、隙間17を使ってインペラ12が変形して応力を逃がす。したがって、本形態では、ファンモータ1が高速回転する場合や、高温状況下でファンモータ1が使用される場合であっても、インペラ12に過剰な応力がかからなくなり、インペラ12の割れを抑制することができる。
特に、本形態では、リブ12dは、インペラ12の内周面12cに略等角度ピッチで形成されている。すなわち、隙間17が円周方向で均等に配置されている。そのため、インペラ12の変形をほぼ均等に逃がすことができ、一定箇所に変形時の応力が集中しにくくなる。その結果、より効果的にインペラ12の割れを抑制することができる。
また、本形態では、ロータヨーク15は、小径筒部15bと大径筒部15cとを有する段付の円筒状に形成されており、インペラ12がロータヨーク15に固定された状態では、小径筒部15bの外周面とリブ12dの径方向内側端12mとの間に径方向の隙間が形成されている。そのため、高速回転時に生じる遠心力や熱膨張等に起因してインペラ12に発生する応力をこの径方向の隙間を利用して逃がすこともできる。
本形態では、インペラ12はインサート成型によって回転軸13と一体成型されており、インペラ12に直接、回転軸13が固定されている。そのため、ロータヨーク15と回転軸13との同軸度を出しやすくなる。
本形態では、ロータヨーク15の係合孔15dの縁部に配置される突起部12fの先端側は、インペラ12とロータヨーク15とを熱溶着で固定するための熱溶着部12hとなっている。すなわち、インペラ12の底部12bから軸方向に突出する突起部12fの先端側が熱溶着部12hとなっている。そのため、インペラ12の他の箇所に変形等の影響を与えることなく、インペラ12とロータヨーク15とを強固に固定することができる。特に、本形態では、複数の突起部12fがインペラ12の底部12bに円環状に配置され、円形状に形成された係合孔15dに係合しているため、インペラ12とロータヨーク15とをより強固に固定することができる。
また、本形態では、インペラ12の底部12bに形成された当接部12gの軸方向への突出量は、突起部12fの軸方向への突出量より大きくなっている。そのため、熱溶着部12hにステータ部3が接触することがなくなり、ステータ部3との接触に起因する熱溶着部12hの損傷を防止することができる。したがって、インペラ12とロータヨーク15とのずれをより確実に防止することができる。
本形態では、インペラ12の底部12bにリブ12fの上端部から底部12bの中心に向かう略放射状の径方向リブ12eが軸方向に突出するように形成され、ロータヨーク15の底部15aは、径方向リブ12eに当接している。そのため、ロータヨーク15の底部15aをインペラ12の底部12bに当接させて軸方向におけるロータヨーク15の位置決めを行う場合であっても、インペラ12の底部12bの厚さを任意に設定することができる。したがって、樹脂で形成されるインペラ12の各部分の肉厚をほぼ均等にすることができ、樹脂成型時のひけを防止することができる。
本形態では、羽根12aの形成位置に対応するように、リブ12dが形成されている。そのため、羽根12aを含めたインペラ12の形状が安定する。
(他の実施の形態)
上述した形態は、本発明の好適な形態の一例ではあるが、これに限定されるものではなく本発明の要旨を変更しない範囲において種々変形実施が可能である。
上述した形態では、インペラ12の内周面12cに、径方向内側に突出する複数のリブ12dが形成されている。この他にもたとえば、リブ12dに代えて、あるいは、リブ12dに加えて、ロータヨーク15の外周面15eに、径方向外側へ突出する複数のリブが形成されても良い。この場合には、径方向外側へ突出する複数のリブの径方向外側端と、インペラ12の内周面12cとが当接するように、ロータヨーク15がインペラ12に圧入される。
上述した形態では、羽根12aの径方向内側に、略等角度ピッチで8個のリブ12dが形成されている。この他にもたとえば、複数のリブ12dは、羽根12aの径方向内側からずれた位置に形成されても良いし、異なる角度ピッチで形成されても良い。また、リブ12dの数は、8個には限定されず、9個以上であっても良いし、7個以下の複数であっても良い。
上述した形態では、回転軸13は、インサート成型によってインペラ12に固定されている。この他にもたとえば、回転軸13は、圧入によってインペラ12に固定されても良い。また、回転軸13は、インペラ12に直接、固定されずに、たとえば、図6に示すように、インペラ12の底部12bの中心に配置されるハブ21に圧入等によって固定されても良い。この場合には、たとえば、ロータヨーク15は、ハブ21にカシメ固定されている。また、インペラ12の底部12bの一部は、ロータヨーク15の底部15aとハブ21とによって軸方向で挟まれている。なお、図6では、上述した形態と同一の構成には同一の符号を付している。
上述した形態では、インペラ12に回転軸13が固定され、回転軸13はインペラ12とともに回転する。この他にもたとえば、ステータ部4側に固定軸が配置され、この固定軸にインペラ12が回転可能に支持されても良い。すなわち、上述したファンモータ1は軸回転型のモータであるが、本発明の構成は軸固定型のモータにも適用可能である。
本発明の実施の形態にかかるファンモータの概略構成を示す断面図である。 図1に示すロータ部を上面側から示す斜視図である。 図1に示すロータ部を下面側から示す斜視図である。 図1に示すロータ部の下面図である。 図1に示すロータ部の分解斜視図である。 本発明の他の実施の形態にかかるファンモータの概略構成を示す断面図である。
符号の説明
1 ファンモータ
3 ステータ部
4 ロータ部
9 駆動コイル
12 インペラ
12a 羽根
12b 底部
12c 内周面
12d リブ
12e 径方向リブ
12f 突起部
12g 当接部
12h 熱溶着部
12m 径方向内側端(径方向端部)
13 回転軸
14 駆動マグネット
15 ロータヨーク
15a 底部
15d 係合孔
15e 外周面
17 隙間

Claims (7)

  1. 駆動マグネットを有するロータ部と、駆動コイルを有し前記ロータ部を回転可能に保持するステータ部とを備えるファンモータにおいて、
    前記ロータ部は、前記駆動マグネットが内周側に固定されるロータヨークと、複数の羽根を有し前記ロータヨークの外周側に固定されるインペラとを備え、
    前記インペラの内周面および/または前記ロータヨークの外周面には、径方向へ突出する複数のリブが所定の間隔で形成され、
    前記インペラの内周面および/または前記ロータヨークの外周面と前記リブの径方向端部とが当接するように、前記ロータヨークは前記インペラに圧入され、前記インペラの内周面と前記ロータヨークの外周面との間に隙間が形成されていることを特徴とするファンモータ。
  2. 前記リブは、前記インペラの内周面および/または前記ロータヨークの外周面に略等角度ピッチで形成されていることを特徴とする請求項1記載のファンモータ。
  3. 前記インペラには、前記ロータ部を構成する回転軸が固定されていることを特徴とする請求項1または2記載のファンモータ。
  4. 前記インペラは、樹脂で形成されるとともに略有底円筒状に形成され、
    前記ロータヨークは、前記インペラの底部に当接する底部を有する略有底円筒状に形成され、
    前記インペラの底部には、軸方向に突出する突起部が形成され、
    前記ロータヨークの底部には、前記突起部が係合する係合孔が形成され、
    前記係合孔の縁部に配置される前記突起部の先端側は、前記インペラと前記ロータヨークとを熱溶着で固定するための熱溶着部となっていることを特徴とする請求項1から3いずれかに記載のファンモータ。
  5. 前記インペラの底部には、円環状に配置される複数の前記突起部が形成され、
    前記係合孔は、前記ロータヨークの底部の中心に円形状に形成されていることを特徴とする請求項4記載のファンモータ。
  6. 前記インペラの底部には、前記ステータ部に当接して前記軸方向への前記ステータ部の移動を規制する当接部が形成され、
    前記当接部は、前記突起部と同方向へ突出するとともに、前記軸方向への前記当接部の突出量は、前記突起部の突出量よりも大きいことを特徴とする請求項4または5記載のファンモータ。
  7. 前記インペラは、樹脂で形成されるとともに略有底円筒状に形成され、
    前記ロータヨークは、前記インペラの底部に当接する底部を有する略有底円筒状に形成され、
    前記リブは、前記インペラの内周面に形成されるとともに、前記インペラの底部と前記インペラの内周面との境界部分まで形成され、
    前記インペラの底部には、前記リブの端部から前記インペラの底部の中心に向かう略放射状の径方向リブが軸方向に突出するように形成され、
    前記ロータヨークの底部は、前記径方向リブに当接していることを特徴とする請求項1から6いずれかに記載のファンモータ。
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