JP2010057300A - モータ及びファン - Google Patents

Abstract

【課題】軸受ハウジングの軸方向先端側の開口を覆う環状部が形成されたインシュレータを有するモータにおいて、環状部の必要な強度を確保する。
【解決手段】インシュレータ３３Ｄは、軸受ハウジングの軸方向先端部に先端側から嵌合する環状部３３７及び側壁部３３６を有し、軸受ハウジングの軸方向先端部には周方向に長い１又は複数の嵌合突起が形成され、嵌合突起に係合する周方向に長い１又は複数の嵌合孔３３９がインシュレータ３３Ｄの環状部３３７から側壁部３３６にかけて形成されていると共に、嵌合孔３３９の延伸方向に沿って延びる補強リブ３４１が環状部３３７の軸方向先端側の面に形成されている。
【選択図】図６

Description

本発明はモータ及びファンに関し、詳しくは、モータのステータコアに被せられるインシュレータの改良に関する。

電子機器の内部の冷却や換気等のために使用されるファン等を構成するモータにおいて、ステータコアには絶縁体である樹脂製のインシュレータが被せられ、その上にコイルが巻回される。また、この種のモータの軸受として、玉軸受に代えて、含油焼結合金で形成されたスリーブ軸受（すべり軸受）が使用されることがある。

例えば特許文献１に示されているファンでは、ファンハウジングの中央のベース部に立設された略円筒状の軸受ハウジングの内部にスリーブ軸受が収容され、軸受ハウジングの外周面にステータコア、インシュレータ及びコイルを含むステータが固定されている。インシュレータの軸方向先端側には、軸受ハウジングの軸方向先端側の開口を覆う環状部が形成され、このインシュレータの環状部は、軸受ハウジングの軸方向先端部に先端側から嵌合するように構成されている。軸受ハウジングとステータとの周方向の位置決めのために、軸受ハウジングの軸方向先端部に、周方向に長い１又は複数の嵌合突起が形成され、嵌合突起に係合する周方向に長い１又は複数の嵌合孔がインシュレータの環状部に形成されている。

また、インシュレータの環状部の内周縁は、インペラの中心部に形成された環状の抜け止め突起と係合可能に構成されている。例えば、インシュレータの環状部の内径は、インペラの環状の抜け止め突起の外径よりも少し小さい寸法となっている。そして、インペラに固定された回転軸を軸方向先端側からスリーブ軸受に挿入したときに、インペラの環状の抜け止め突起がインシュレータの環状部を弾性変形させて（内径を広げて）通過する。この後、インペラの環状の抜け止め突起とインシュレータの環状部との係止によって、インペラに固定された回転軸の軸方向先端側へ移動が規制される（抜け止め機能が働く）。
特開２００３−４７２２２号公報

上記のような従来のモータにおいて、インシュレータの環状部にインペラの環状の抜け止め突起が係合する際に、あるいは、インペラの回転動作中に、インシュレータの環状部に掛かる応力に起因して、インシュレータの環状部にひび割れ等のダメージが発生するおそれがある。また、樹脂成形品であるインシュレータの寿命劣化に伴う環状部の強度劣化を考慮する必要がある。あるいは、コスト低減のために、インシュレータを形成する樹脂材料を変更する場合等に、環状部の強度の確保が重要になる。

特に、比較的大型（例えば９０ｍｍ角、又は１２０ｍｍ）のファンに使用されるモータでは、インペラを含む回転体の重量が重くなり、インシュレータの環状部に掛かる応力が大きくなる傾向がある。なお、スリーブ軸受（すべり軸受）を用いたモータでは、インシュレータの環状部は回転体の抜け止め機能を有する他に、軸受ハウジングの軸方向先端側の開口を覆うことによりスリーブ軸受から流れ出た潤滑油が軸受ハウジングから軸方向先端側に飛散するのを防止する機能も有する。したがって、比較的大型のファンのように回転体が比較的重く、かつ、軸受として含油焼結合金で形成されたスリーブ軸受（すべり軸受）を使用しているモータの場合に、上記のような課題を特に考慮する必要がある。

本発明は、軸受ハウジングの軸方向先端側の開口を覆う環状部が形成されたインシュレータを有するモータにおいて、環状部の必要な強度を確保することが可能なモータとそれを用いたファンを提供することを目的とする。

本発明によるモータの構成は、略円筒状周壁部を有するロータホルダ、該ロータホルダの周壁部内周面に固定された略円筒状のロータマグネット、及び回転軸を含む回転体と、前記回転軸を回転自在に支持する軸受と、軸方向先端側に開口部を有すると共に内部に前記軸受を収容する略円筒状の軸受ハウジングを含むベース部と、前記ベース部に固定されて前記ロータマグネットに対して径方向内側に対向するように配置され、前記ロータマグネットとの間で回転トルクを発生するステータとを備え、前記ステータは、磁性体のステータコアと、前記ステータコアに被せられた絶縁体のインシュレータと、前記インシュレータを介してステータコアに巻回されたコイルとを有し、前記インシュレータは、前記軸受ハウジングの前記軸方向先端部に先端側から嵌合する環状部及び側壁部を有し、前記軸受ハウジングの前記軸方向先端部には１又は複数の嵌合突起が形成され、前記嵌合突起に係合する１又は複数の嵌合孔が前記インシュレータの前記環状部に、又は前記環状部から前記側壁部にかけて形成されていると共に、前記環状部の軸方向先端側の面における前記嵌合孔の近傍に補強リブが形成されていることを特徴とする（請求項１）。

このような構造によれば、インシュレータの環状部の強度が、環状部の軸方向先端側の面における嵌合孔の近傍に形成された補強リブによって補強される。これにより、環状部に必要な強度の確保が容易になる。例えば、インシュレータを形成する樹脂材料をコスト低減のために低強度のものに変更するような場合に対応することができる。

本発明の好ましい実施形態において、前記環状部の内周縁は、前記回転体に設けられた抜け止め突起と係合可能に構成されている（請求項２）。これにより、インシュレータの環状部が回転体の抜け止め機能を有する場合に、上記のように環状部の必要な強度を確保することができる。

また、前記嵌合突起及び前記嵌合孔は周方向に長い形状を有し、前記補強リブが前記嵌合孔の延伸方向に沿って延びるように形成されていることが好ましい（請求項３）。なお、嵌合孔の延伸方向と異なる方向に補強リブが延伸していても一定の補強効果は得られる。
別の好ましい実施形態において、前記補強リブは、前記嵌合孔の周方向両端より周方向に長く延びるように形成されている（請求項４）。さらに好ましくは、前記補強リブは、前記環状部の軸方向先端側の面において、全周にわたって連続するように形成されている（請求項５）。このような構成により、補強リブによる補強効果が高くなる。

別の好ましい実施形態において、複数の前記補強リブが、前記環状部の軸方向先端側の面において、周方向に離間するように形成されている（請求項６）。この場合に、環状部に設けられた嵌合孔の数と補強リブの数とが必ずしも一致している必要はない。補強リブの数が嵌合孔の数より多くてもよいし、少なくてもよい。

更に別の好ましい実施形態において、前記インシュレータの環状部の軸方向基端側の面（つまり、補強リブが形成されている面と反対側の面）には環状突起部が形成され、前記環状突起部と前記側壁部との間に前記軸受ハウジングの軸方向先端部が係合するように構成されている（請求項７）。このような環状突起部は、軸受ハウジングの軸方向先端部との係合部として機能するだけでなく、環状部の補強にも貢献する。したがって、環状部の軸方向先端側の面に形成された補強リブと軸方向基端側の面に形成された環状突起部とが協働して環状部を補強することができる。

更に別の好ましい実施形態において、前記軸受は含油焼結合金で形成されたスリーブ軸受であり、前記インシュレータの環状部が前記軸受ハウジングの軸方向先端側の開口を覆うように構成されている（請求項８）。この構成によれば、インシュレータの環状部は、軸受ハウジングの軸方向先端側の開口を覆うことにより、スリーブ軸受から流れ出た潤滑油が軸受ハウジングから軸方向先端側に飛散するのを防止する機能を奏することができる。さらに好ましくは、前記スリーブ軸受の軸方向先端側の近傍において、前記回転軸の外周面に環状溝が形成されている（請求項９）。この環状溝も、スリーブ軸受から流れ出た潤滑油の軸方向先端側への飛散を防止する機能を奏する。

本発明によるファンの構成は、上記のような各構成を有するいずれかのモータと、前記モータの回転体の一部としてのインペラカップ及び複数の動翼からなるインペラと、前記インペラの回転によって生ずる空気流が通過する風洞を構成し、前記ベース部と一体形成されたファンハウジングとを備えていることを特徴とする（請求項１０）。あるいは、インシュレータの環状部の内周縁が、前記回転体に設けられた環状の抜け止め突起と係合可能に構成されている構成のモータと、前記モータの回転体の一部としてのインペラカップ及び複数の動翼からなる樹脂製のインペラと、前記インペラの回転によって生ずる空気流が通過する風洞を構成し、前記ベース部と一体形成されたファンハウジングとを備え、前記インペラカップの中心部に前記抜け止め突起が形成されていることを特徴とする（請求項１１）。これにより、上述のようなモータを使用して、比較的大型のファンを構成することができる。

また、本発明の好ましい実施形態によるファンでは、前記インペラの樹脂成形の際に、前記インペラカップの中心部に前記回転軸が一体に固定され、かつ、前記インペラカップの内周面に前記ロータホルダが一体に固定されている（請求項１２）。いわゆるインサート成形によってインペラに回転軸及びロータホルダが一体に固定された状態でインペラが樹脂成形される場合は、単独で樹脂成形されるインペラに比べて、樹脂の厚みが大きくなり、その分だけ回転体の重量が大きくなるので、やはり、インシュレータの環状部に掛かる応力が大きくなる傾向がある。このような場合に特に、本発明によるインシュレータの環状部の補強リブによる補強効果が有効に働く。

本発明によれば、軸受ハウジングの軸方向先端側の開口を覆う環状部が形成されたインシュレータを有するモータにおいて、環状部に補強リブを設けたことにより、環状部の必要な強度を確保することが可能なモータとそれを用いたファンを提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。電子機器の筐体に取り付けてその内部を冷却する用途等に使用される比較的大型のファン（軸流ファン）を例にとって説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るファンの概略平面図であり、図２はファンの概略断面図である。このファンは、樹脂成形品であるファンハウジング１の内部に、ブラシレスＤＣモータ（以下、単にモータという）２及びインペラ４を組み込んだ構造を有する。ファンハウジング１は、平面視で略正方形の外形を有し、その一辺が約９０ｃｍ又は約１２０ｃｍである。

ファンハウジング１は、平面視で略正方形の外形と略円形の内周面を有する筒状部１１と、その中心部に配置された平面視で略円形のベース部１２と、複数本（例えば４本）の連結部１３とからなる。なお、図１の平面図では連結部１３が静翼として描かれているが、連結部１３が単なる連結リブであってもよい。いずれの構造にも本発明を適用できる。筒状部１１の平面視で略正方形の４隅には、ファンを電子機器の筐体に取り付けるためのボルトを挿入する４個の孔１１１が設けられている。

筒状部１１の平面視で略円形の内周面１１２は、インペラ４の外周縁と所定の空隙を挟んで対向する略円筒状の内周面であり、インペラ４の回転によって軸方向に生ずる空気流が通過する風洞を構成している。なお、ファンハウジング１は、樹脂成形品に限らず、アルミニウムのダイカストにより成形してもよい。また、ファンハウジング１の筒状部１１、ベース部１２、及び連結部１３は、樹脂の射出成形やアルミニウムのダイカストにより一体に形成される。

ファンハウジング１のベース部１２には、軸方向先端側に開口部を有する略円筒状（中心軸ＡＸ）の軸受ハウジング１２１が立設されている。軸受ハウジング１２１の中には、モータ２（及びインペラ４）の回転軸２１を回転自在に支持するスリーブ軸受２２が装着されている。スリーブ軸受２２は含油焼結合金で形成されたラジアル軸受であり、その外周面が軸受ハウジング１２１の内周面に固定されている。また、軸受ハウジング１２１の底面には金属製、セラミック製又は耐摩耗性に優れた樹脂製のスラスト板２３が装着されており、回転軸２１の基端側端面を回転自在に支持するスラスト軸受が構成されている。なお、中心軸ＡＸに沿う方向（軸方向）において、ファンハウジング１のベース部１２及び連結部１３がある側を基端側と記し、その反対側を先端側と記す。

回転軸２１の先端側には、インペラ４の中心部が固定されている。インペラ４は樹脂成形品であり、いわゆるインサート成形によって回転軸２１がインペラ４の中心部に一体に固定されている。インペラ４は、回転軸２１の周りの略円盤状の上面とその外周縁から軸方向基端側へ延びる略円筒状の周壁部からなるインペラカップ４１を有し、その外周面から径方向外側に延びる複数枚の動翼４２が周方向に並ぶように配列されている。インペラ４がモータ２によって回転駆動されると、中心軸ＡＸに沿う方向の空気流が発生する。

インペラカップ４１の中央部には回転軸２１との接合部である円筒部４３が形成され、その軸方向基端側には径方向に少し突出する略環状の抜け止め突起４３１が形成されている。また、インペラカップ４１の内側には、略円筒状周壁部を有する金属製のロータホルダ（ロータヨークということもある）２５が固定されている。ロータホルダ２５もいわゆるインサート成形によってインペラカップ４１の内側に一体に固定されている。

ロータホルダ２５は、略円筒状の周壁部２５１と、その軸方向先端側から径方向内側へ延びる平面視略円形の開口を有する略環状の上面２５２を有する。周壁部２５１の内周面には、略円筒状のロータマグネット２６の外周部が固定され、保持されている。ロータマグネット２６は周方向にＮ極とＳ極が交互に現れるように磁化されている。

モータ２はステータとロータ（回転体に相当する）からなり、ロータは上記のロータマグネット２６、ロータホルダ２５、及び回転軸２１を含んでいる。以下の説明において、モータ２のロータとインペラ４とが一体になったものをロータユニットという。また、ロータユニットを指して回転体ということもある。ステータは、ステータコア３２とその極歯に巻回されたコイル３１を含む。さらに、コイル３１の電線端部が接続される回路基板３５が設けられ、回路基板３５には、ロータマグネット２６の回転に伴う磁束の変化を検出するホール素子（又はホールＩＣ）、その出力信号に基づいてコイル３１への供給電流を制御するモータ駆動用ＩＣ等の回路部品が実装されている。なお、コイル３１の電線端部は直接、又は導電ピン等を介して回路基板３５の銅箔パターンに半田付けで接続されている。

ステータコア３２は、中心軸ＡＸを中心として周方向の複数箇所から径方向外側に伸びる複数（例えば４極）の極歯を有し、各極歯にコイル３１が巻回されている。ステータコア３２は複数枚の電磁鋼板が中心軸ＡＸの方向に積層されたものであり、各電磁鋼板は、略環状の部分の外周から上記の極歯を構成する部分が径方向外側へ延びる形状を有している。略環状の部分が積層されて構成されるステータコア３２の中央円筒部が、ファンハウジング１のベース部１２の軸受ハウジング１２１の周囲に外嵌するようにして、ステータコア３２を含むステータがファンハウジング１のベース部１２に固定されている。

また、コイル３１は、樹脂製の絶縁体であるインシュレータ３３を介してステータコア３２に巻回される。インシュレータ３３は、軸方向先端側のインシュレータ３３Ｄと軸方向基端側のインシュレータ３３Ｐとに分かれており、両者が軸方向両側からステータコア３２に被せられ、その上からコイル３１が巻回されている。ステータコア３２の各極歯の外周面は、電磁鋼板の径方向外側端面が露出しており、所定のギャップを隔ててロータマグネット２６の内周面に対向している。

軸方向先端側のインシュレータ３３Ｄの軸方向先端側の部分には、径方向内側へ延びる環状部が形成され、その内周縁３３１の内径は、インペラカップ４１の円筒部４３の軸方向基端側に形成された抜け止め突起４３１の外径よりも小さい。これにより、インシュレータ３３Ｄの先端側部分が抜け止め突起４３１のストッパーを兼ねている。つまり、インシュレータ３３Ｄの環状部の内周縁３３１とインペラカップ４１の抜け止め突起４３１との係止によって、インペラ４等を含むロータユニットの軸方向先端側への移動（抜け）が規制される。このインシュレータ３３Ｄについては、後で詳しく説明する。

次に、図３から図５に基づいて、本実施形態のロータユニットの構造、特に、インサート成形によって一体に固定されるインペラ４、ロータホルダ２５及び回転軸２１の構造について、詳細に説明する。図３は、図１におけるロータユニットを取り出して示す拡大断面図である。但し、図３において、インペラ４は本発明に関連するインペラカップ４１を中心に示し、動翼４２はインペラカップ４１の近くの部分のみを示している。また、ロータマグネット２６は破線の輪郭で示している。図４は、ロータユニットを軸方向基端側から見た下面図である。図５は、ロータユニットを軸方向先端側から見た上面図である。但し、図４及び図５において、動翼４２の輪郭等を簡略化して描いている。

インペラ４は、樹脂の射出成形によって作製される。このとき、金属部品であるロータホルダ２５及び回転軸２１がいわゆるインサート成形によってインペラ４と一体に固定される。すなわち、ロータホルダ２５及び回転軸２１がインサート品としてインペラ４の射出成形金型にあらかじめセットされた後、溶融樹脂が射出成形金型に加圧注入される。樹脂が冷却され固化すると、ロータホルダ２５及び回転軸２１がインペラ４と一体に固定される。この後、ロータホルダ２５及び回転軸２１が一体化されたインサート成形品であるインペラ４が射出成形金型から取り外される。

インサート成形によってロータホルダ２５及び回転軸２１を射出成形金型内でインペラ４の成形時に一体に固定すれば、単品で樹脂成形されたインペラにロータホルダ及び回転軸を圧入、熱溶着、接着剤等の手段によって固定し、組み立てる場合と異なり、組み立て寸法のばらつきを抑えることができる。また、組み立て時に各部材に加えられる圧力に起因して各部材の変形が発生することもない。その結果、回転アンバランスの生じにくいロータユニットが得られる。

回転軸２１の軸方向先端側におけるインペラカップ４１（中央の円筒部４３）との接合面には、例えばローレット加工による凹凸面が形成されている。図３に示すクロスハッチ領域２１１が、凹凸面の形成された領域である。回転軸２１のインペラカップ４１との接合面に凹凸面（ローレット溝）が形成されていることにより、インサート成形によってインペラカップ４１と回転軸２１とが固定されるときに、その締結力が強化されると共に、インペラの成形樹脂が冷却されて固化する際に両者の熱膨張率の差に起因する界面剥離や樹脂のクラックが発生しにくくなる。

また、回転軸２１のインペラカップ４１との接合面から軸方向基端側に少し離れた箇所、すなわち、図２におけるスリーブ軸受２２の軸方向先端側の近傍において、回転軸２１の外周面に環状溝２１２が形成されている。この環状溝２１２は、図２から分かるように、スリーブ軸受２２の内周面と回転軸２１との間に存在する潤滑油が回転軸２１の表面に沿って軸方向先端側へ漏出することを防止する一種のシール手段として機能する。

図３に戻って、ロータホルダ２５は略環状の上面２５２とその外周円から軸方向基端側へ延びる略円筒状の周壁部２５１からなり、さらに、周壁部２５１の軸方向基端側から径方向外側に少し突出する鍔部２５３を有する。この鍔部２５３は、例えばロータホルダ２５を多段プレス加工によって作製する際の打ち抜き痕として形成される。なお、ロータホルダ２５の上面２５２を略環状に形成し、その内側に大きな略円形開口を設けたことにより、ロータホルダ２５の軽量化、ひいてはロータユニットの軽量化を図ることができる。

また、インペラ４のインペラカップ４１は、中央の円筒部４３から径方向外側へ延びる略円盤状の上面４４とその外周縁から軸方向基端側へ延びる略円筒状の周壁部４５を有する。周壁部４５は更に、ロータホルダ２５の周壁部２５１の外周面に密着した略円筒状の内側円筒部４５１と、軸方向先端側で内側円筒部４５１に接続され軸方向基端側へ近づくほど径方向外側へテーパ状に広がる外側テーパ円筒部４５２とからなる二重円筒形状を有する。

図３に示すように、インペラカップ４１の上面４４を形成する樹脂は、ロータホルダ２５の略環状の上面２５２の表面（軸方向先端側の面）だけでなく、略環状の内側端面をも覆っている。これにより、インサート成形によるインペラカップ４１（インペラ４）とロータホルダ２５との固定が強固なものとなる。なお、インペラカップ４１（インペラ４）とロータホルダ２５との更に強固な結合状態を得るために、インペラカップ４１の上面４４を形成する樹脂が、ロータホルダ２５の略環状の上面２５２の裏面（軸方向基端側の面）をも覆うようにしてもよい。

インペラ４のインペラカップ４１は、前述のように、周壁部４５が二重円筒形状である特徴を有する。すなわち、周壁部４５は、ロータホルダ２５の周壁部２５１の外周面に密着した略円筒状の内側円筒部４５１と、軸方向先端側で内側円筒部４５１に接続され軸方向基端側へ近づくほど径方向外側へテーパ状に広がる外側テーパ円筒部４５２とを有し、外側テーパ円筒部４５２の外周面から複数の動翼４２が径方向外側へ延びている。

インペラカップ４１の周壁部４５が、内側円筒部４５１と外側テーパ円筒部４５２とからなる二重円筒形状を有することにより、金属製のロータホルダ２５と樹脂製のインペラ４（インペラカップ４１）との熱膨張率の差に起因して、ロータホルダ２５に直接接触している内側円筒部４５１に冷却時の多少の変形が生じたとしても、その変形が外側テーパ円筒部４５２、ひいては複数の動翼４２に伝わりにくい。したがって、インペラ４全体として変形が発生しにくい。また、樹脂が射出成形金型内に加圧注入される際の樹脂圧によってロータホルダ２５に変形が生ずる可能性も低くなる。

なお、軸方向基端側へ近づくほど径方向外側へテーパ状に広がる外側テーパ円筒部４５２の形状は、ファンの吸い込み性能（空気の流量特性）を向上させる効果も有する。つまり、インペラ４の回転によって複数の動翼４２が発生する軸方向先端側から軸方向基端側へ向かう空気流がテーパ状に広がる外側テーパ円筒部４５２に沿って円滑に流れ、インペラから剥離しにくくなる結果、上記のような効果が得られる。

また、インペラカップ４１の周壁部４５の内側円筒部４５１と外側テーパ円筒部４５２との間には、図４に示すように平面視略環状で、かつ、図３に示すように略三角形の断面形状を有する環状空間ＡＳが形成されている。この環状空間ＡＳには、内側円筒部４５１の外周面と外側テーパ円筒部４５２の内周面とを接続する複数のリブ４６が周方向に略等間隔で形成されている。図４に示す例では、１４個のリブ４６が約２５．７度の間隔で配置されている。

このように、内側円筒部４５１と外側テーパ円筒部４５２とを接続する複数のリブ４６が配設されているので、インペラカップ４１の変形（特に外側テーパ円筒部４５２の変形）が発生しにくくなり、必要な強度を確保することが容易になる。逆に言えば、必要な強度を確保しながら、内側円筒部４５１と外側テーパ円筒部４５２の肉厚を薄く、かつ、均一に成形することができる。これにより、成形時のいわゆるひけ等を回避することができる。なお、動翼４２が接続された外側テーパ円筒部４５２の成形時のひけを回避する方法として、外側テーパ円筒部４５２の内周面の動翼４２の根元に対応する箇所に、いわゆる肉盗み部を適切な深さで設けることが効果的である（図示は省略）。

前述のように、ロータホルダ２５の周壁部２５１の軸方向基端側には、径方向外側に少し突出する鍔部２５３が形成されている。この鍔部２５３の外周面は、図３に示すように、インサート成形によってインペラカップ４１の内側円筒部４５１を構成する樹脂で覆われている。このように鍔部２５３によるロータホルダ２５の周壁部２５１の段部に沿ってインペラカップ４１の内側円筒部４５１の軸方向基端側が密着するように段部を形成しているので、インサート成形によるインペラ４（インペラカップ４１）とロータホルダ２５との固定が一層強固なものとなる。また、プレス打ち抜き痕のような鍔部２５３の端面が樹脂で覆われることは、外観上、安全上等の観点からも好ましい。

なお、インペラカップ４１の周壁部４５の内側円筒部４５１と外側テーパ円筒部４５２との間に形成された環状空間ＡＳは、バランス調整用錘の装着箇所として利用することができる。つまり、ロータユニットの回転アンバランスの測定結果に基づいて、環状空間ＡＳの所定の周方向位置に、所定の大きさの錘を挿入する。環状空間の下方（軸方向基端側）から挿入した錘を奧（軸方向先端部）まで押し込んで固定すればよい。

また、別の錘装着箇所として、インペラカップ４１の上面４４に複数の凹部４４２が周方向に略等間隔で配設されている（図３及び図５参照）。回転アンバランスの測定結果に基づいて、所定の周方向位置の凹部４４２に、所定の大きさの錘を装着することによって、ロータユニットのバランス調整を行うことができる。また、上記の環状空間ＡＳに錘を装着する調整方法と併用することにより、インペラ４の重心の軸方向位置を挟む両側の軸方向位置での二面バランス調整を行うことが可能である。

次に、インシュレータ３３（軸方向先端側のインシュレータ３３Ｄ）の特徴について、図６から図８を参照しながら説明する。図６は、本発明の実施形態に係るインシュレータ３３Ｄの概略形状を示している。図６（Ａ）は、軸方向先端側から見たインシュレータ３３Ｄの上面図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）のＢ−ＡＸ−Ｂ’線に沿う展開断面図である。

また、図７は、インシュレータ３３Ｄが嵌合する軸受ハウジング１２１の軸方向先端部を示している。図７（Ａ）は軸方向先端側から見た軸受ハウジング１２１の軸方向先端部の上面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＢ−ＡＸ−Ｂ’線に沿う展開断面図である。また、図８及び図９は、本発明の他の実施形態に係るインシュレータ３３Ｄの概略形状を示す上面図である。

前述のように、複数枚の電磁鋼板が中心軸ＡＸの方向（軸方向）に積層された構造のステータコア３２（図２参照）には、軸方向両側からインシュレータ３３Ｄ及び３３Ｐが被せられ、その上からコイル３１が巻回される。ステータコア３２を軸方向から見ると、円環状部分の外周４箇所から径方向外側に腕部が延び、各腕部から径方向外側及び周方向両側に延伸部が延びている。腕部は電線がインシュレータを介して巻回されてコイル３１が形成される部分であり、腕部及び延伸部が極歯に相当する。

このステータコア３２の形状に対応するように、図６に示すインシュレータ３３Ｄには、円環状部分３３２と、その外周４箇所から径方向外側に延びる腕部３３３と、各腕部３３３から径方向外側及び周方向両側に延びる延伸部３３４が形成されている。円環状部分３３２、腕部３３３及び延伸部３３４の周縁部から軸方向に延びる周壁３３５が形成され、周壁３３５がステータコア３２の側面を覆うようになっている。ただし、延伸部３３４の周壁３３５は、径方向内側の周縁部のみに形成され、径方向外側の周縁部には形成されていない。これは、ステータコア３２の各極歯の外周面を露出させてロータマグネット２６の内周面に対向させるためである。

また、円環状部分３３２の内周側から軸方向先端側に突出するように側壁部３３６が形成され、その軸方向先端部から径方向内側へ環状部３３７が形成されている。この環状部３３７（及び側壁部３３６）は、図２から分かるように、軸受ハウジング１２１の軸方向先端側の開口を覆って、スリーブ軸受２２から流れ出た潤滑油が軸受ハウジング１２１から軸方向先端側に飛散するのを防止する機能を有する。

図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、軸受ハウジング１２１の軸方向先端部１２２は、外側段差部１２３及び内側段差部１２４によって、軸方向基端側よりも肉薄に形成されている。また、インシュレータ３３Ｄの環状部３３７の軸方向基端側の面（図６（Ｂ）では下面）には、中心軸ＡＸを中心とする環状突起部３３８が形成され、環状突起部３３８と側壁部３３６との間に軸受ハウジング１２１の軸方向先端部１２２が係合するように構成されている。

また、軸方向先端部１２２には、周方向に長い嵌合突起１２５が外周面から径方向外側へ少し突出するように形成されている。嵌合突起１２５は、周方向に１８０度隔てて対向する２箇所に形成されている。そして、これらの嵌合突起に係合する周方向に長い嵌合孔３３９が、インシュレータ３３Ｄの環状部３３７から側壁部３３６にかけて形成されている。ステータコア３２の中央円筒部が軸受ハウジング１２１の周囲に外嵌するように、そして、インシュレータ３３Ｄの環状部３３７及び側壁部３３６が軸受ハウジング１２１の軸方向先端部１２２に先端側から嵌合するようにして、ステータがファンハウジング１のベース部１２に固定される際に、インシュレータ３３Ｄの嵌合孔３３９と軸受ハウジング１２１の嵌合突起１２５とを嵌合させることにより、周方向の位置決めが行われる。

また、インシュレータ３３Ｄの環状部３３７の内周縁３３１は、インペラカップ４１の円筒部４３の軸方向基端側に形成された抜け止め突起４３１と係合可能である。より具体的に説明すると、環状部３３７の内周縁３３１の内径は、抜け止め突起４３１の外径よりも少し小さい寸法となっている。軸受ハウジング１２１の内側にスリーブ軸受２２が収容され、軸受ハウジング１２１の外側にステータコア３２及びインシュレータ３３Ｄを含むステータが固定された状態で、インペラ４に固定された回転軸２１を軸方向先端側からスリーブ軸受２２に挿入したときに、インペラ４の抜け止め突起４３１がインシュレータ３３Ｄの環状部３３７を弾性変形させて（内周縁３３１の内径を広げて）通過し、両者が互いに係止する（図２参照）。この後、インペラ４の抜け止め突起４３１とインシュレータ３３Ｄの環状部３３７の内周縁３３１との係止によって、インペラ４に固定された回転軸２１の軸方向先端側への移動が規制される（抜け止め機能が働く）。

上記のように、インシュレータ３３Ｄの環状部３３７にインペラ４の抜け止め突起４３１が係合する際に、あるいは、インペラ４の回転動作中に、インシュレータ３３Ｄの環状部３３７に掛かる応力に起因して、インシュレータ３３Ｄの環状部３３７にひび割れ等のダメージが発生するおそれがある。また、樹脂成形品であるインシュレータ３３Ｄの寿命劣化に伴う環状部３３７の強度劣化を考慮する必要がある。あるいは、コスト低減等の目的で、インシュレータ３３Ｄを形成する樹脂材料を変更する場合、例えば比較的強度が弱いＰＢＴを樹脂材料として使用する場合等に、環状部３３７の強度の確保が重要になる。

また、特に、比較的大型（例えば９０ｍｍ角、又は１２０ｍｍ）のファンに使用されるモータでは、インペラ４を含む回転体の重量が重くなり、インシュレータ３３Ｄの環状部３３７に掛かる応力が大きくなる傾向がある。更に、前述のように、インサート成形によってインペラ４に回転軸２１及びロータホルダ２５が一体に固定された状態でインペラ４が樹脂成形される場合は、単独で樹脂成形されるインペラ４に比べて、樹脂の厚みが大きくなり、その分だけ回転体の重量が大きくなるので、やはり、インシュレータ３３Ｄの環状部３３７に掛かる応力が大きくなる傾向がある。

上記のような環状部３３７に発生し得るひび割れ等のダメージは、嵌合孔３３９の周辺に発生しやすい。そこで、本実施形態のインシュレータ３３Ｄでは、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、嵌合孔３３９の延伸方向（周方向）に沿って延びる補強リブ３４１が環状部３３７の軸方向先端側の面（図６（Ｂ）では上面）に形成されている。これにより、インシュレータ３３Ｄの環状部３３７の強度が補強リブ３４１によって補強され、インシュレータ３３Ｄを形成する樹脂材料をコスト低減のために低強度のものに変更するような場合等に、環状部３３７に必要な強度の確保が容易になる。

また、図６（Ａ）から分かるように、補強リブ３４１は、周方向に長い嵌合孔３３９の周方向両端より周方向に長く延びるように形成されている。これにより、補強リブ３４１による補強効果が高くなる。

なお、前述のようにインシュレータ３３Ｄの環状部３３７の軸方向基端側の面（図６（Ｂ）では下面）に形成されている環状突起部３３８は、軸受ハウジング１２１の軸方向先端部１２２が係合するように設けられているが、この環状突起部３３８も環状部３３７の補強に貢献する。つまり、環状部３３７の軸方向先端側の面に形成された補強リブ３４１と軸方向基端側の面に形成された環状突起部３３８とが協働して環状部３３７を補強することができる。

次に、図８及び図９を参照し、本発明の他の実施形態に係るインシュレータ３３Ｄについて説明する。図８（Ａ）に示す実施形態のインシュレータ３３Ｄでは、環状部３３７の軸方向先端側の面に形成された補強リブ３４１は、全周にわたって連続するように形成されている。これにより、補強リブ３４１による環状部３３７の補強効果が高くなる。

また、図８（Ｂ）に示す実施形態のインシュレータ３３Ｄでは、周方向に離間して設けられた２個の嵌合孔３３９に対して、計４個の補強リブ３４１が周方向に離間するように形成されている。４個の補強リブ３４１のうちの２個は２個の嵌合孔３３９の延伸方向に沿って延びるように形成され、他の２個は嵌合孔３３９の形成されていない周方向箇所に形成されている。

また、図９（Ａ）に示す実施形態のインシュレータ３３Ｄでは、４個の嵌合孔３３９が周方向に離間して設けられ、これに対して２個の補強リブ３４１が周方向に離間するように形成されている。各補強リブ３４１は、２個の嵌合孔３３９をそれぞれカバーするように、それらの延伸方向に沿って形成されている。また、図９（Ｂ）に示す実施形態のインシュレータ３３Ｄでは、嵌合孔３３９が１個だけ設けられ、これに対して２個の補強リブ３４１が周方向に離間するように形成されている。２個の補強リブ３４１のうちの１個が嵌合孔３３９の延伸方向に沿って延びるように形成され、他の１個は嵌合孔３３９の形成されていない周方向箇所に形成されている。

図８及び図９に例示したように、嵌合孔３３９の数は２つに限らず、１つでもよいし、３つ以上でもよい。また、２つ以上の嵌合孔３３９が設けられる場合に、それらの周方向間隔は必ずしも一定である必要はない。もちろん、嵌合孔３３９の数及び位置に合わせて、軸受ハウジング１２１の軸方向先端部１２２に設ける嵌合突起１２５の数及び位置を変更する必要がある。そして、環状部３３７に設ける補強リブ３４１の数は、必ずしも嵌合孔３３９の数と一致している必要はない。補強リブ３４１の数が嵌合孔３３９の数より多くてもよいし、少なくてもよい。いずれの場合でも、環状部３３７に設けられた補強リブ３４１によって環状部３３７が補強され、必要な強度が容易に得られる効果を奏することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明のモータ及びファンは、上記の実施形態に限らず種々の形態で実施することができる。例えば、インペラ４（インペラカップ４１の円筒部４３の軸方向基端側）に形成された抜け止め突起４３１は、実施形態に例示した略環状のものに限らず、例えば周方向に離間して設けられた複数の鉤（フック）状のものであってもよい。また、上記実施形態ではインシュレータ３３Ｄの環状部３３７から側壁部３３６にかけて嵌合孔３３９が形成されているが、嵌合孔３３９がインシュレータ３３Ｄの環状部３３７のみに形成されている場合にも本発明を適用することができる。また、上記の実施形態では軸流ファンを例に挙げて本発明を説明したが、本発明は軸流ファンに限らず、遠心ファンのような他の形式のファンのモータにも適用可能であり、更にはファン以外のモータにも適用可能である。

本発明の実施形態に係るファンの概略平面図である。 本発明の実施形態に係るファンの概略断面図である。 図１におけるロータユニットを取り出して示す拡大断面図である。 ロータユニットを軸方向基端側から見た下面図である。 ロータユニットを軸方向先端側から見た上面図である。 本発明の実施形態に係るインシュレータの概略形状を示す図である。 インシュレータが嵌合する軸受ハウジングの軸方向先端部を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るインシュレータの概略形状を示す上面図である。 本発明の更に他の実施形態に係るインシュレータの概略形状を示す上面図である。

符号の説明

１ ファンハウジング
１２ ベース部
１２１ 軸受ハウジング
１２２ 軸方向先端部
１２５ 嵌合突起
２１ 回転軸
２１２ 回転軸の環状溝
２２ 軸受
２５ ロータホルダ
２６ ロータマグネット
３１ コイル
３２ ステータコア
３３（３３Ｄ、３３Ｐ） インシュレータ
３３１ 内周縁
３３６ 側壁部
３３７ 環状部
３３８ 環状突起部
３３９ 嵌合孔
３４１ 補強リブ
４ インペラ
４１ インペラカップ
４２ 動翼
４３１ 抜け止め突起

Claims (12)

1. 略円筒状周壁部を有するロータホルダ、該ロータホルダの周壁部内周面に固定された略円筒状のロータマグネット、及び回転軸を含む回転体と、
   前記回転軸を回転自在に支持する軸受と、
   軸方向先端側に開口部を有すると共に内部に前記軸受を収容する略円筒状の軸受ハウジングを含むベース部と、
   前記ベース部に固定されて前記ロータマグネットに対して径方向内側に対向するように配置され、前記ロータマグネットとの間で回転トルクを発生するステータとを備え、
   前記ステータは、磁性体のステータコアと、前記ステータコアに被せられた絶縁体のインシュレータと、前記インシュレータを介してステータコアに巻回されたコイルとを有し、
   前記インシュレータは、前記軸受ハウジングの前記軸方向先端部に先端側から嵌合する環状部及び側壁部を有し、
   前記軸受ハウジングの前記軸方向先端部には１又は複数の嵌合突起が形成され、前記嵌合突起に係合する１又は複数の嵌合孔が前記インシュレータの前記環状部に、又は前記環状部から前記側壁部にかけて形成されていると共に、前記環状部の軸方向先端側の面における前記嵌合孔の近傍に補強リブが形成されていることを特徴とするモータ。
2. 前記環状部の内周縁は、前記回転体に設けられた抜け止め突起と係合可能に構成されていることを特徴とする
   請求項１記載のモータ。
3. 前記嵌合突起及び前記嵌合孔は周方向に長い形状を有し、前記補強リブが前記嵌合孔の延伸方向に沿って延びるように形成されていることを特徴とする
   請求項１又は２記載のモータ。
4. 前記補強リブは、前記嵌合孔の周方向両端より周方向に長く延びるように形成されていることを特徴とする
   請求項３記載のモータ。
5. 前記補強リブは、前記環状部の軸方向先端側の面において、全周にわたって連続するように形成されていることを特徴とする
   請求項４記載のモータ。
6. 複数の前記補強リブが、前記環状部の軸方向先端側の面において、周方向に離間するように形成されていることを特徴とする
   請求項１から４のいずれか１項記載のモータ。
7. 前記インシュレータの環状部の軸方向基端側の面には環状突起部が形成され、前記環状突起部と前記側壁部との間に前記軸受ハウジングの軸方向先端部が係合す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６のいずれか１項記載のモータ。
8. 前記軸受は含油焼結合金で形成されたスリーブ軸受であり、前記インシュレータの環状部が前記軸受ハウジングの軸方向先端側の開口を覆うように構成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項記載のモータ。
9. 前記スリーブ軸受の軸方向先端側の近傍において、前記回転軸の外周面に環状溝が形成されていることを特徴とする
   請求項８記載のモータ。
10. 請求項１から９のいずれか１項記載のモータと、
    前記モータの回転体の一部としてのインペラカップ及び複数の動翼からなるインペラと、
    前記インペラの回転によって生ずる空気流が通過する風洞を構成し、前記ベース部と一体形成されたファンハウジングとを備えていることを特徴とするファン。
11. 請求項２記載のモータと、
    前記モータの回転体の一部としてのインペラカップ及び複数の動翼からなる樹脂製のインペラと、
    前記インペラの回転によって生ずる空気流が通過する風洞を構成し、前記ベース部と一体形成されたファンハウジングとを備え、
    前記インペラカップの中心部に前記抜け止め突起が形成されていることを特徴とするファン。
12. 前記インペラの樹脂成形の際に、前記インペラカップの中心部に前記回転軸が一体に固定され、かつ、前記インペラカップの内周面に前記ロータホルダが一体に固定されていることを特徴とする
    請求項１１記載のファン。

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