JP2010078143A - 軸受構造、モータ及びファン装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な構成により、スリーブ支持部の空洞部の内側面に設けられたリブがスリーブに与える押圧力を、スリーブの軸方向の位置に応じて最適な大きさに調節できる軸受構造、モータ及びファン装置を提供する。
【解決手段】スリーブ支持部7は、回転軸が回転可能な状態で挿通されたスリーブを支持する。スリーブ支持部7の空洞部72の内側面72aには、軸方向Aに延伸するとともに、回転軸を中心とする周方向に間隔をあけて形成され、かつ、スリーブの少なくとも一部と当接する複数のリブ73,74が設けられる。リブ73,74は、スリーブと当接する当接面73a,74aの軸方向開口部側の端縁位置73b,74bが、軸方向Aに関して互いに異なる複数種類設定されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、軸受構造、モータ及びファン装置に関する。
従来より、ファン又はモータ等の軸受構造では、回転軸が挿通されたスリーブを支持するスリーブ支持部の空洞部の内側面に、軸方向に延伸された複数のリブが形成されている。リブは、スリーブ支持部内に圧入されたスリーブを径方向内方に押圧して保持する。
特開2004−263710号公報
このような軸受構造では、スリーブがスリーブ支持部のリブから受ける押圧力が弱すぎると、スリーブ及び回転軸の位置決めが不十分になり、回転軸のフレ等が生じる場合がある。一方、スリーブがスリーブ支持部のリブから受ける押圧力が強すぎると、リブからの押圧力によりスリーブが過度に圧縮されて変形し、回転軸を安定して支持できなくなる場合がある。また、リブがスリーブに与えるべき最適な押圧力の大きさは、スリーブの軸方向の位置によって異なる場合もある。
例えば、スリーブの軸方向におけるスリーブ支持部の空洞部の開口部側寄りの部位は、回転軸を含む回転体の軸方向の重心位置が位置する場合もあることから、その部位においては、リブがスリーブに与える押圧力の大きさを、より注意深く調節する必要がある。
そこで、本発明の解決すべき課題は、簡単な構成により、スリーブ支持部の空洞部の内側面に設けられたリブがスリーブに与える押圧力を、スリーブの軸方向の位置に応じて最適な大きさに調節できる軸受構造、モータ及びファン装置を提供することである。
本発明における第1観点からの軸受構造は、回転軸と、前記回転軸が回転可能な状態で挿通された略筒形状であるスリーブと、軸方向に延伸するとともに、前記スリーブを支持する有底略筒形状のスリーブ支持部と、前記スリーブ支持部の軸方向一端と接続されるベース部と、を備え、前記スリーブ支持部は、前記回転軸を受け入れる開口部と、前記スリーブを内包しうるとともに前記開口部に連続して形成した空洞部と、前記空洞部の内側面において、軸方向に延伸するとともに、前記回転軸を中心とする周方向に間隔をあけて形成される複数のリブと、を備えており、前記リブは、前記スリーブの外側面の少なくとも一部と当接する当接面を有しており、前記リブは、その前記当接面の軸方向前記開口部側の端縁位置が、軸方向に関して互いに異なる複数種類設定されている。
本発明における第2観点からの軸受構造は、回転軸と、前記回転軸が回転可能な状態で挿通された略筒形状であるスリーブと、軸方向に延伸するとともに、前記スリーブを支持する有底略筒形状のスリーブ支持部と、前記スリーブ支持部の軸方向一端と接続されるベース部と、を備え、前記スリーブ支持部は、前記回転軸を受け入れる開口部と、前記スリーブを内包しうるとともに前記開口部に連続して形成した空洞部と、前記空洞部の内側面において、軸方向に延伸するとともに、前記回転軸を中心とする周方向に間隔をあけて形成され、かつ、前記スリーブの少なくとも一部と当接する複数のリブと、を備えており、前記複数のリブのうちの少なくとも1つが、前記空洞部の前記内側面から前記スリーブの外側面に向かって突出し、前記スリーブの前記外側面と対向する対向面を有しており、軸方向における全長のうちの少なくとも一部の区間において、前記対向面と前記回転軸の軸中心との間の径方向における距離が、軸方向に関して変化している突出寸法変化リブである。
本発明における第3観点からの軸受構造は、回転軸と、前記回転軸が回転可能に挿通される略筒形状であるスリーブと、軸方向に延伸するとともに、前記スリーブを支持する有底略筒形状のスリーブ支持部と、前記スリーブ支持部の軸方向一端と接続されるベース部と、を備え、前記スリーブ支持部は、前記回転軸を受け入れる開口部と、前記スリーブを内包しうるとともに前記開口部と連続して形成される空洞部と、前記空洞部の内側面において、軸方向に延伸するとともに、前記回転軸を中心とする周方向に間隔をあけて形成され、かつ、前記スリーブの外側面の少なくとも一部と当接する複数のリブと、を備えており、前記複数のリブのうちの少なくともいずれか1つは、軸方向における全長の少なくとも一部の区間において、前記周方向に沿った幅が前記軸方向に関して変化している幅変化リブである。
このような軸受構造によれば、スリーブ支持部の空洞部の内側面に複数のリブが設けられ、それらのリブが、スリーブと外側面の少なくとも一部と当接する当接面の軸方向開口部側の端縁位置が、軸方向に関して互いに異なる複数種類設定されている。このため、簡単な構成により、スリーブの軸方向開口部側寄りの部位については、スリーブに当接するリブの数を減らしてリブから受ける押圧力を適度に抑制してスリーブの変形(例えば、内径の過度の縮小等)を抑制するように、リブの押圧力を最適な大きさに容易に調節できる。スリーブの軸方向開口部側寄りの部位よりも軸方向開口部側と反対側に位置する部位に対しては、軸方向開口部側寄りの部位よりもより多くの数のリブを当接させることにより、リブからスリーブに与えられる押圧力の周方向の偏りによるスリーブの変形を抑制しながら、スリーブをしっかりと押圧して安定して支持できる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る軸受構造が適用されたファン装置の断面図である。 図2は、図1のファン装置に備えられるスリーブ支持部の断面図である。 図3は、図2のスリーブ支持部を軸方向上方から見た平面図である。 図4は、図3に示す構成の変形例を示す図である。 図5は、本発明の第2実施形態に係る軸受構造が適用されたファン装置に備えられるスリーブ支持部の断面図である。 図6は、図5に示す構成の変形例を示す図である。 図7(a)及び図7(b)は、本発明の第3実施形態に係る軸受構造が適用されたファン装置における、スリーブ支持部に設けられる幅変化リブ及び幅一定リブを、回転軸の径方向内方から見た図である。 図8(a)〜図8(c)は、図7(a)に示す幅変化リブの変形例を示す図である。
[第1実施形態]
このファン装置1は、図1に示すように、インペラ2、モータ3、回路基板4、ベース部5、スリーブ6、スリーブ支持部7、複数の静翼8及び外枠部9を備えている。インペラ2は、複数の動翼21、動翼支持部22及び回転軸23を備えている。モータ3は、固定側モータ要素である電機子31と、回転側モータ要素であるロータマグネット32と、ロータホルダ33と、を備えている。これらの構成要素のうち、回転軸23と共に、回転軸23を中心に回転するすべての構成要素が回転体10を構成している。すべての構成要素とは、すなわち、インペラ2、モータ3のロータマグネット32とロータホルダ33である。以下の説明では、便宜上、回転軸23の軸方向Aに沿ってインペラ2側を上側、静翼8側を下側として説明するが、軸方向Aは必ずしも重力方向と一致する必要はない。
動翼支持部22は、略カップ状の形状を有しており、モータ部3を外囲している。動翼支持部22の外側面には、周方向に等ピッチに配置されるとともに、径方向外方に向かって延伸する複数の動翼21が形成されている。動翼支持部22の内側面には、金属からなる略円筒形状のロータホルダ33が配置されている。ロータホルダ33の内周面には、略円筒状のロータマグネット32が、圧入や接着剤等によって固定されている。回転軸23は、動翼支持部22のおよそ中央に位置するともに、動翼21、動翼支持部22、及びロータホルダ33とともに、射出成型によって一つの部材として形成されている。また、回転軸23の軸方向Aの上側における外側面には、ローレット加工等によって溝が形成されている。射出成型の際にこの溝に樹脂が入り込むため、回転軸23と動翼支持部22とは、強固に連結される。
モータ3の電機子31は、後述するベース部5によって支持され、電機子31とロータマグネット32とは、径方向に対向するように配置されている。電機子31の軸方向Aの下側に位置する回路基板4は、ベース部5に固定されており、電機子31と導電ピン等を介して電気的に接続されている。また、回路基板4は、モータ3へ供給される電流の制御を行うための回路を有しており、リード線(図示省略)等を介して外部電源(図示省略)と電気的に接続されている。電機子31に対して、電流や制御信号等が、外部電源からリード線等や回路基板4を介して供給されると、電機子31とロータマグネット32との間には、電磁相互作用によってトルクが発生する。これにより、インペラ2を含む回転体10が回転軸23の軸中心23aを中心として回転され、動翼21から略軸方向Aに向かって流れる空気流が発生する。
ベース部5は、有底略円筒形状の部材であり、外枠部9の径方向内方に位置するとともに、モータ3の電機子31及び回路基板4を支持している。また、ベース部5には、スリーブ支持部7の軸方向Aの下方側端部が接続されている。スリーブ6及びスリーブ支持部7の構成については後に詳述する。
静翼8は、インペラ2の動翼21の回転によって生成される空気流の上流側又は下流側に配置され、動翼21によって取り込まれる又は送り出される空気流を調える。本実施形態で、静翼8は、下流側である動翼21の軸方向Aの下側に配置される。また、静翼8は、外枠部9とベース部5との間において、周方向に等ピッチに配置される。静翼8は、その両端部が外枠部9とベース部5とに結合され、ベース部5を支持する。外枠部9は、インペラ2を外囲するように設けられる。例えば、ベース部5、スリーブ支持部7、静翼8及び外枠部9は、金型成形により樹脂又は金属(例えば、アルミニウム合金)で連続した一つの部材として形成されているとよい。金型としては、例えば軸方向Aに離型するタイプのものが用いられるとよい。
スリーブ6は、略筒形形状(本実施形態では、略円筒形状)を有し、回転軸23が回転可能な状態で挿通される。このようなスリーブ6は、例えば、金属粉末を焼き固めた多孔性の焼結金属によって形成され、オイル等の潤滑流体が含浸されている。そして、そのスリーブ6からしみ出した潤滑流体によって、スリーブ6と回転軸23との間の摩擦が低減される。
スリーブ6には、内側面6dに上側小径部6fと下側小径部6gと中間大径部6hとが設けられている。このようなスリーブ6については、スリーブ6の製造過程において、外側面の軸方向Aの下方側端部に、外径寸法の小さく設定された縮径部6eが形成される。
スリーブ6の内側面6dにおける軸方向Aの上側端部及び下側端部には、略同一の内径を有する、上側小径部6f及び下側小径部6gが設けられる。また、軸方向Aに対して上側小径部6fと下側小径部6gとの間に、上側小径部6f及び下側小径部6gよりも内径の大きな中間大径部6hが設けられている。中間大径部6hと回転軸23との間には、適度な隙間が確保されるようになっている。中間大径部6hを設ける目的は、スリーブ6の内側面6dと回転軸23との接触面積を小さくして、摩擦抵抗を小さくすることである。加えて、中間大径部6hを設ける目的は、スリーブ6の内側において潤滑流体を保持するためのスペースを確保すること等がある。このため、スリーブ6の中間大径部6hが設けられた部位では、リブ73,74からの押圧力によってスリーブ6の内側面6dが変形しても、その変形による回転軸23の支持に対する影響が生じにくい。
スリーブ6の製造方法について、簡単に説明する。まず、圧粉成形によって、略筒形形状の物体を形成し、その内側面6dには、上側小径部6fと中間大径部6hが形成される。この際に、下側小径部6gは形成されておらず、これに該当する部位は中間大径部6hとほぼ同一の内径である。また外側面の外径は、軸方向A全域においてほぼ同一である。この後、圧粉成形によって得られた固体粉末の集合体を加熱し、上記形状の焼結体が形成される。
次に、焼結体の中央には、上側小径部6fの内径と略同一の外径を持つサイジングバーが挿通される。さらに、焼結体の外側面の軸方向Aの下方端部を、サイジングバーに向けて押圧するプレス加工が施される。つまり、軸方向Aの下側の内側面には、サイジングバーの外径と略同一の内径を持つ下側小径部6gが形成される。また、焼結体の外側面の軸方向Aの下方端部は、前述のプレス加工により、スリーブ6の外側面6aより外径寸法の小さな縮径部6eが形成される。
スリーブ支持部7は、図2及び図3に示すように、軸方向Aに沿って延伸するとともに、スリーブ6を外囲して支持する有底略筒形状を有している。より詳細には、スリーブ支持部7には、開口部71、空洞部72、及び複数のリブ73,74が設けられている。
開口部71は、スリーブ支持部7の軸方向Aの上端側に設けられ、回転軸23及びスリーブ6を受け入れる。なお、開口部がスリーブ支持部7の軸方向Aの下端側にも設けられている場合の製造方法は、その下端側の開口部からスリーブ6を圧入し、その後、下端側の開口部を封止するようにしてもよい。
空洞部72は、開口部71から軸方向Aの下側に連続しており、スリーブ6を内包する。本実施形態では、空洞部72の内側面72aは、軸方向Aに沿って延伸する略円筒形になっている。
複数のリブ73,74は、スリーブ支持部7の内側面72aにおいて、およそ軸方向Aに延伸する。複数のリブ73,74は、回転軸23を中心とする周方向に間隔をあけて形成される。また、リブ73,74は、スリーブ6の外側面6aの少なくとも一部と当接する、当接面73a,74aを有している。スリーブ6が開口部71から空洞部72内に圧入されると、リブ73,74の当接面73a,74aがスリーブ6の外側面6aに径方向内方に押圧するようにして当接する。これによって、スリーブ6が空洞部72内に位置決めされて保持される。スリーブ6が空洞部72内で保持された状態で、スリーブ6の軸方向Aの両側の端部6b,6cは、空洞部72内に位置している(図1参照)。より詳細には、空洞部72内に保持されたスリーブ6に回転軸23が挿通された状態において、回転軸23の軸方向Aの下方側端部及びスリーブ6の軸方向Aの下方側端部6cは、空洞部72の底部である軸方向Aの下方側端部に位置している。
このようなリブ73,74は、当接面73a,74aの軸方向Aにおける開口部71側(以下、単に「軸方向開口部側」という)の端縁位置73b,74bがある(図2参照)。端縁位置73b,74bは、軸方向Aに関して互いに異なる複数種類設定されている。本実施形態では、長寸リブ73及び短寸リブ74からなる2種類が設定されている。長寸リブ73の当接面73aにおける端縁位置73bが、短寸リブ74の当接面74aにおける端縁位置74bよりも軸方向開口部側に位置している。長寸リブ73及び短寸リブ74の当接面73a,74aにおける、軸方向開口部側と反対側の端縁位置73c,74cは、軸方向Aに関して略等しい位置に位置している。また本実施形態では、長寸リブ73及び短寸リブ74の端縁位置73c,74cは、空洞部72の軸方向開口部側と反対側、すなわち、軸方向Aの下側の端部に位置している。なお、本実施形態では、端縁位置73c,74cは、リブ73,74の軸方向開口部側と反対側の端部の位置とほぼ一致している。
このような長寸リブ73は少なくとも1つ(本実施形態では3つ)設けられ、短寸リブ74は少なくとも1つ(本実施形態では3つ)設けられる(図3参照)。そして、長寸リブ73と短寸リブ74とは、周方向に対して交互に等間隔に、しかも軸中心23aに関して軸対称に配置されている。
回転体10の軸方向Aに関する重心位置Bcは、複数のリブ73,74のうち最も軸方向開口部側に位置するリブ73,74の軸方向開口部側端部73d,74dに対して、軸方向Aに関して略同じ位置、又は当該開口部側端部73d,74dよりも軸方向Aの空洞部72側(以下、「軸方向空洞部側」という)に位置している(図2参照)。すなわち、本実施形態では、回転体10の重心位置Bcが、長寸リブ73の軸方向開口部側端部73dに対して、軸方向Aに関して略同じ位置、又は当該開口部側端部73dよりも軸方向空洞部側に位置している。より詳細には、本実施形態では、回転体10の重心位置Bcが、軸方向Aに関して、長寸リブ73の当接面73aの端縁位置73bと、短寸リブ74の当接面74aの端縁位置74bとの間に、位置している。
また本実施形態では、スリーブ6の軸方向開口部側端部6bは、軸方向Aに関して長寸リブ73の当接面73aの端縁位置73bと、短寸リブ74の当接面74aの端縁位置74bとの間に、位置している。ただし、回転体10の重心位置Bcは、軸方向Aに関してスリーブ6の軸方向開口部側端部6bよりも、軸方向空洞部側における軸方向開口部側寄りの部位に、位置している。
本実施形態に係る構成では、スリーブ6の回転軸方向開口部側寄りの部位には、回転体10の重心位置Bcが位置している。そのため、長寸リブ73及び短寸リブ74からスリーブ6の回転軸方向開口部側寄りの部位に与えられる押圧力の大きさは、回転軸23の安定した支持のためにも非常に重要である。
この点に関し、本実施形態では、上述の如く、スリーブ支持部7の空洞部72の内側面72aには、軸方向Aに関して異なる長寸リブ73と、短寸リブ74の当接面73a,74aの端縁位置73b,74bが設けられている。そして、回転体10の重心位置Bcが、軸方向Aに関して、長寸リブ73の当接面73aの端縁位置73bと、短寸リブ74の当接面74aの端縁位置74bとの間に位置している。このため、回転体10の重心位置Bcが位置する、スリーブ6の軸方向開口部側寄りの部位の外側面6aには、長寸リブ73の当接面73aのみが当接し、短寸リブ74の当接面74aは当接しない。
また、本実施形態では、上述の如く、スリーブ6における外側面に縮径部6eが設けられている。縮径部6eに対しては、長寸リブ73も短寸リブ74のいずれも当接しない。つまり、縮径部6e以外の外側面6aのみに対して、長寸リブ73と短寸リブ74のそれぞれが当接することで、スリーブ6のスリーブ支持部7に対する支持強度を確保する。よって、リブの数を多く形成するほど、支持強度が増すことになる。なお、本実施形態では、長寸リブと短寸リブとを合わせて6本としている。
ところで、支持強度が増すということは、言い換えれば、スリーブ6における内側面6dの径方向内方への変形量も増すということである。そこで、本実施形態では、上述の如く、スリーブ6におけるその内側面6dに上側小径部6fが設けられる軸方向開口部側端部の部位に関しても、その部位の外側面6aにおいて、長寸リブ73の当接面73aのみが当接し、短寸リブ74の当接面74aは当接しないようにする等の対応を図ることができる。
中間大径部6hについては、回転軸23との径方向の隙間が大きく確保されている。このため、径方向外方からの圧力によって、中間大径部6hが径方向内方に少々変形しても、軸受機構の特性にほぼ影響はない。本実施形態においては、中間大径部6hの径方向外方の外側面6aは、長寸リブ73及び短寸リブ74のいずれもが当接しているため、十分な支持強度が得られている。
これにより、回転体10の重心位置Bc及びスリーブ6の上側小径部6fが位置する、スリーブ6の軸方向開口部側寄りの部位に与えられる径方向内方向きの押圧力を、適度に抑制することができる。さらに、スリーブ6の変形(例えば、内径の過度の縮小等)を抑制するように、リブ73,74の押圧力を最適な大きさに容易に調節できる。また、スリーブ6の外側面6aのうち、回転体10の重心位置Bcに対応する部位及び上側小径部6fに対応する部位よりも軸方向空洞部側の部位では、長寸リブ73の当接面73aと短寸リブ74の当接面74aとの両方が当接している。そのため、スリーブ6の外側面6aのうち、回転体10の重心位置Bcに対応する部位及び上側小径部6fに対応する部位よりも軸方向空洞部側の部位では、上側小径部6fに対応する部位の軸方向開口部側寄りの部位に比べてスリーブ6を押圧するリブ73,74の数が短寸リブ74の数分だけ多くなる。これによって、長寸リブ73及び短寸リブ74からスリーブ6に与えられる押圧力の周方向の偏りにより生じるスリーブ6の変形を抑制しながら、スリーブ6をしっかりと押圧して安定して支持できる。しかも、回転体10の重心位置Bcが位置するスリーブ6の軸方向開口部側寄りの部位は、長寸リブ73によって位置決めのために必要な押圧力が作用し、スリーブ6を安定して支持できる。
また、長寸リブ73と短寸リブ74とが周方向に対して交互に配置されている。そのため、スリーブ6の軸方向開口部側寄りの部位に対して、長寸リブ73による押圧力は周方向に関してバランスよく作用することができる。その結果、長寸リブ73からスリーブ6に与えられる押圧力の周方向の偏りは、抑制され、スリーブ6の変形が抑制できる。
また、長寸リブ73と短寸リブ74とが軸中心23aに関して軸対称に配置されている。そのため、長寸リブ73及び短寸リブ74がスリーブ6に与える押圧力を、軸中心23aに関して軸対称にすることができる。スリーブ6は、長寸リブ73及び短寸リブ74によって安定して支持される。それとともに、長寸リブ73及び短寸リブ74からスリーブ6に与えられる押圧力の周方向の偏りは抑制され、スリーブ6の変形は抑制できる。
また、本実施形態では、スリーブ6の軸方向Aに対する両側の端部6b,6cが、スリーブ支持部7の空洞部72内に位置している。そのため、スリーブ6の軸方向Aのほぼ全体は、スリーブ支持部7の長寸リブ73及び短寸リブ74により押圧され、安定して支持される。それとともに、スリーブ6と回転軸23との摩擦力を低減するための潤滑流体が用いられた場合に、潤滑油がスリーブ支持部7の空洞部72内から外部に漏れにくくできる。
なお、本実施形態では、長寸リブ73の周方向に沿った幅W1(図3参照)と、短寸リブ74の周方向に沿った幅W2(図3参照)とは、略等しく値に設定されているが、異なった値に設定してもよい。
また、本実施形態では、スリーブ6が圧入される前における、長寸リブ73の当接面73aの軸中心23aからの径方向に沿った距離D1(図3参照)と、短寸リブ74の当接面74aの軸中心23aからの径方向に沿った距離D2(図3参照)とは、略等しい値に設定されているが、異なった値に設定してもよい。
また、本実施形態では、長寸リブ73及び短寸リブ74を3つずつ設けたが、2つずつ又は4つ以上ずつ設けてもよく、あるいは、長寸リブ73の数と短寸リブ74の数とが異なっていてもよい。
また、本実施形態では、長寸リブ73及び短寸リブ74からなる2種類のリブを設けたが、当接面の軸方向開口部側の端縁位置が軸方向Aに関して互いに異なる3種類以上のリブを設けてもよい。図4に示す例では、3種類のリブ75,76,77が3つずつ周方向に等間隔に、かつ軸中心23aを中心に軸対称に配置されている。3種類のリブにおける当接面の軸方向開口部側の端縁位置について、リブ75の端縁位置が最も軸方向開口部側に位置し、リブ77の端縁位置が最も軸方向空洞部側に位置し、リブ76の端縁位置がその中間に位置している。
[第2実施形態]
図5は、本発明の第2実施形態に係る軸受構造が適用されたファン装置1に備えられるスリーブ支持部7の断面図である。本実施形態に係るファン装置1と、上述の第1実施形態に係るファン装置1とが、実質的に異なる点は、リブ171,172の構成のみであり、互いに対応する部分には同一の参照符号を付して説明の重複を回避する。
本実施形態では、図5に示すように、スリーブ支持部7の内側面72aに設けられる複数のリブ171,172のうちの少なくとも1つが、スリーブ支持部7の内側面72aから軸中心23aに向かって突出する寸法が変化している。このようなリブを突出寸法変化リブと呼ぶ。この突出寸法変化リブ171は、軸方向Aにおける全長のうちの少なくとも一部の区間において、突出寸法変化リブ171のスリーブ6の外側面6aと対向する対向面171aと軸中心23aとの間の径方向における距離D3が、軸方向Aに関して変化している。
本実施形態では、スリーブ支持部7の内側面72aには、この少なくとも1つの突出寸法変化リブ171と、少なくとも1つの突出寸法一定リブ172とが、設けられている。突出寸法一定リブ172において、突出寸法一定リブ172のスリーブ6の外側面6aと対向する対向面172aと軸中心23aとの間の径方向における距離D4は、軸方向Aの実質的に全区間で一定である。より具体的には、本実施形態では、突出寸法変化リブ171と突出寸法一定リブ172とが複数(例えば、3つ)ずつ、周方向に等間隔に、かつ軸中心23aを中心として軸対称に配置されている。変形例として、スリーブ支持部7の内側面72aに設ける、すべてのリブを突出寸法変化リブ171としてもよい。なお、突出寸法変化リブ171の軸方向Aの両端部171b,171cと、突出寸法一定リブ172の軸方向Aの両端部172b,172cとは、軸方向Aに関してほぼ等しい位置に設定されている。より詳細には、本実施形態では、突出寸法変化リブ171の軸方向空洞部側(軸方向Aの下方側)の端部171cと、突出寸法一定リブ172の軸方向空洞部側(軸方向Aの下方側)の端部172cは、空洞部72の軸方向空洞部側(軸方向Aの下方側)の端部に位置している。
また、本実施形態では、突出寸法変化リブ171の軸方向開口部側の端部には、対向面171aと軸中心23aとの間の距離D3が軸方向開口部側にいくにつれて、徐々に増加していく拡大区間171dが形成されている。突出寸法変化リブ171の対向面171aにおける拡大区間171dよりも軸方向空洞部側は、距離D3が軸方向Aに関して一定の一定区間171eとなっている。なお、変形例は、突出寸法変化リブ171の対向面171aの軸方向Aの実質的に全区間を、拡大区間171dとする例である。
このため、スリーブ6には、突出寸法変化リブ171の対向面171aの拡大区間171dが当接する部位がある。その当接する部位では、拡大区間171dの軸方向開口部側にいくほど、突出寸法変化リブ171の対向面171aから与えられる押圧力が緩和されるようになっている。
また、本実施形態においても、回転体10の軸方向Aに関する重心位置Bcが、スリーブ6の軸方向開口部側寄りの部位に位置している。また、回転体10の重心位置Bcは、突出寸法変化リブ171及び突出寸法一定リブ172の軸方向開口部側端部171b,172bに対して、軸方向Aに関して略同じ位置、又は当該開口部側端部171b,172bよりも軸方向空洞部側に位置している。よって、突出寸法変化リブ171の対向面171aの拡大区間171dが、スリーブ6の外側面6aにおける回転体10の重心位置Bcの位置する部位に、ほぼ対応するようになっている。
また、本実施形態は、スリーブ6におけるその内側面6dに上側小径部6fが設けられる軸方向開口部側端部の部位の外側面6aに、突出寸法変化リブ171の対向面171aの拡大区間171dを対応させることができる。
このため、回転体10の重心位置Bc及びスリーブ6の上側小径部6fの位置する、スリーブ6の軸方向開口部側寄りの部位に与えられる径方向内方向きの押圧力を、適度に抑制することができる。そしてスリーブ6の変形(例えば、内径の過度の縮小等)を抑制するように、リブ171,172の押圧力を最適な大きさに容易に調節できる。また、スリーブ6の外側面6aにおける回転体10の重心位置Bcの位置する、スリーブ6の部位よりも軸方向空洞部側の部位に、突出寸法変化リブ171の対向面171aの一定区間171e及び突出寸法一定リブ172の対向面172aを当接させる。このことにより、スリーブ6を押圧するリブ171,171の数又は、当接面積が増加する。これによって、リブ171,172からスリーブ6に与えられる押圧力の周方向の偏りにより生じる、スリーブ6の変形は抑制され、リブ171,172はスリーブ6をしっかりと押圧して安定して支持できる。すなわち、突出寸法変化リブ171及び突出寸法一定リブ172の総数については、リブ171,172からの押圧力の周方向の偏りに起因して生じる、スリーブ6の変形を有効に抑制できるような数を確保することができる。加えて、突出寸法変化リブ171及び突出寸法一定リブ172は、リブ171,172から与えられる押圧力による内径の過度の縮小等が問題となる、スリーブ6の軸方向開口部側寄りの部位に対して、その押圧力を部分的に抑制することができる。
また、突出寸法変化リブ171と突出寸法一定リブ172とを併用することで、次のような効果が得られる。すなわち、突出寸法一定リブ172は、その対向面172aにおける、軸中心23aからの径方向に沿った距離D4が軸方向Aに関して一定であるため、スリーブ6に与える押圧力が軸方向Aに対してほぼ一定である。このため、突出寸法一定リブ172は、スリーブ6の軸方向Aの各部位を安定して支持する。加えて、突出寸法変化リブ171の組み入れにより、スリーブ6の軸方向Aの各部位が、突出寸法変化リブ171及び突出寸法一定リブ172から受ける押圧力を最適な大きさに調節できる。
また、突出寸法変化リブ171と突出寸法一定リブ172とが、周方向に対して交互に配置されている。そのため、突出寸法変化リブ171の組み入れにより、スリーブ6(特に、その軸方向開口部側寄りの部位)が、突出寸法変化リブ171及び突出寸法一定リブ172から受ける押圧力を、周方向に対して局所的に分布することを抑制することができる。スリーブ6を安定して支持できるとともに、リブ171,172からスリーブ6に与えられる押圧力の周方向の偏りによるスリーブ6の変形を抑制できる。
また、突出寸法変化リブ171と突出寸法一定リブ172とが、軸中心23aに関して軸対称に配置されている。そのため、突出寸法変化リブ171及び突出寸法一定リブ172がスリーブ6に与える押圧力を、軸中心23aに関して軸対称にすることができる。突出寸法変化リブ171及び突出寸法一定リブ172によって、スリーブ6を安定して支持できるとともに、リブ171,172からスリーブ6に与えられる押圧力の周方向の偏りによるスリーブ6の変形を抑制できる。
本実施形態に係る突出寸法変化リブ171のさらに他の変形例として、図6に示すように、突出寸法変化リブ171の対向面171aにおける拡大区間171dの軸方向開口部側端部171f、及び、拡大区間171dと一定区間171eとの境界部171gを、軸方向Aに沿った断面形状が滑らかな湾曲形状にしてもよい。ただし、突出寸法変化リブ171の対向面171aの軸方向Aに沿った断面形状は、図6に示す形状の他に種々の形状が採用できる。
[第3実施形態]
図7A及び図7Bは、本発明の第3実施形態に係る軸受構造が適用されたファン装置1のスリーブ支持部7に設けられる、幅変化リブ271及び幅一定リブ272を回転軸23の径方向内方から見た図である。本実施形態に係るファン装置1と上述の第1実施形態に係るファン装置1とが実質的に異なる点は、幅変化リブ271及び幅一定リブ272の構成のみであり、互いに対応する部分には同一の参照符号を付して説明の重複を回避する。
本実施形態では、図7A及び図7Bに示すように、スリーブ支持部7の内側面72aに設けられる複数のリブ271,272のうちの少なくとも1つが、リブの幅が変化している。これを幅変化リブと呼ぶ。この幅変化リブ271は、軸方向Aにおける全長のうちの少なくとも一部の区間において、軸中心23aを中心とした周方向Cに沿った幅W3が軸方向Aに関して変化している。
本実施形態では、スリーブ支持部7の内側面72aには、この少なくとも1つの幅変化リブ271と少なくとも1つの幅一定リブ272とが設けられている。幅一定リブ272は、その周方向Cに対する幅W4が軸方向Aの実質的に全区間で一定である。より具体的には、本実施形態では、幅変化リブ271と幅一定リブ272とが複数(例えば、3つ)ずつ、周方向に等間隔に、かつ軸中心23aを中心として軸対称に配置されている。変形例として、スリーブ支持部7の内側面72aに設けるすべてのリブを幅変化リブ271としてもよい。なお、幅変化リブ271の軸方向Aの両端部271b,271cと、幅一定リブ272の軸方向Aの両端部272b,272cとは、軸方向Aに関してほぼ等しい位置に設定されている。より詳細には、本実施形態では、幅変化リブ271の軸方向空洞部側(軸方向Aの下方側)の端部271c、及び幅一定リブ272の軸方向空洞部側(軸方向Aの下方側)の端部272cは、スリーブ支持部7の軸方向空洞部側(軸方向Aの下方側)の端部に位置している。
また、本実施形態では、幅変化リブ271の軸方向開口部側の端部には、幅減少区間271dが設けられ、その幅減少区間271dの軸方向空洞部側端部から幅変化リブ271の軸方向空洞部側端部にかけて、幅一定区間271eが設けられている。幅減少区間271dでは、幅変化リブ271の幅W3が幅一定区間271eにおける幅変化リブ271の幅W3よりも小さくされるとともに、軸方向開口部側にいくにつれて幅W3が徐々に小さくなっている。幅一定区間271eでは、幅変化リブ271の幅W3が軸方向Aに対して一定になっている。
ここで、幅減少区間271dにおける幅変化リブ271の周方向Cの両側面271f,271gは、図7Aに示すように、軸方向開口部側に向けて幅W3が略リニアに減少するテーパ形状としてもよいし、あるいは図8Aに示すように、軸方向開口部側に向けて幅W3の減少割合が増大する湾曲形状としてもよい。あるいは、他の変形例として、図8Bに示すように、幅減少区間271dにおける幅変化リブ271の幅W3を、軸方向Aに対して一定の値(ただし、幅一定区間271eの幅W3の値よりも小さい値)にしてもよい。また、さらなる変形例として、図8Cに示すように、幅変化リブ271の軸方向Aの全区間において、軸方向開口部側にいくに従って幅W3が徐々に小さくなるようにしてもよい。また、幅変化リブ271の周方向の両側の側面の形状についても、図8Cに示すように径方向内方から見て左右非対称になっていてもよい。
上記のように、幅変化リブ271の幅減少区間271dでの幅W3が、幅一定区間271eでの幅W3よりも小さい。このため、幅変化リブ271の幅減少区間271dが当接するスリーブ6の部位では、幅一定区間271eが当接する部位に比べて、幅変化リブ271の当接面271aから与えられる押圧力が、緩和されるようになっている。特に、図7A及び図8Aに示す構成では、幅減少区間271dにおいて、幅変化リブ271の幅W3が軸方向開口部側にいくに従って小さくなっている。このため、幅変化リブ271の幅減少区間271dが当接するスリーブ6の部位では、軸方向開口部側にいくに従って幅変化リブ271から受ける押圧力が小さくなる。なお、幅一定リブ272については、幅W4が軸方向Aのほぼ全区間について一定であるため、幅一定リブ272からスリーブ6に与えられる押圧力も軸方向Aに関してほぼ一定である。
また、本実施形態においても、回転体10の軸方向Aに関する重心位置Bcが、スリーブ6の軸方向開口部側寄りの部位に位置している。また、回転体10の重心位置Bcは、幅変化リブ271及び幅一定リブ272の軸方向開口部側端部271b,272bに対して、軸方向Aに関して略同じ位置、又は当該開口部側端部271b,272bよりも軸方向空洞部側に位置している。特に、図7A、図8A及び図8Bに示す構成では、幅変化リブ271の幅減少区間271dが、スリーブ6の外側面6aにおける回転体10の重心位置Bcの位置する部位に、ほぼ対応するようになっている。
また、本実施形態では、スリーブ6におけるその内側面6dに上側小径部6fの設けられる軸方向開口部側端部の部位に関しても、その部位の外側面6aにおいて、幅変化リブ271の幅減少区間271dを対応させることができる。
このため、上記のように、幅変化リブ271を組み入れることにより、回転体10の重心位置Bc及びスリーブ6の上側小径部6fが位置する、スリーブ6の軸方向開口部側寄りの部位に与えられる径方向内方向きの押圧力を適度に抑制して、スリーブ6の変形(例えば、内径の過度の縮小等)を抑制するように、リブ271,272の押圧力を最適な大きさに容易に調節できる。すなわち、幅変化リブ271及び幅一定リブ272の総数については、リブ271,272からの押圧力の周方向の偏りに起因して生じるスリーブ6の変形を、有効に抑制できるような数を確保するとよい。そして、リブ271,272から与えられる押圧力による内径の過度の縮小等が問題となる、スリーブ6の軸方向開口部側寄りの部位に対しては、リブ271,272から与えられる押圧力を部分的に抑制することができる。
この点に関し、図7(a)、図8(a)及び図8(b)に示す構成では、幅変化リブ271の幅減少区間271dを、スリーブ6の外側面6aにおける回転体10の重心位置Bc及びスリーブ6の上側小径部6fが位置する部位にほぼ対応させている。このため、スリーブ6のこの部位に対する押圧力をより有効に調節できる。また、スリーブ6において、幅変化リブ271の幅一定区間271eの当接する部位については、幅一定区間271eにより軸方向Aに対して一定の大きさで押圧力が与えられるため、安定してスリーブ6を支持できる。
また、幅変化リブ271と幅一定リブ272とを併用することで、次のような効果が得られる。すなわち、幅一定リブ272は、幅W3が軸方向Aに関して一定であるため、スリーブ6に与える押圧力が軸方向Aに対してほぼ一定である。このため、幅一定リブ272によってスリーブ6の軸方向Aの各部位を安定して支持しながら、幅変化リブ271の組み入れにより、スリーブ6の軸方向Aの各部位が幅変化リブ271及び幅一定リブ272から受ける押圧力を最適な大きさに調節できる。
また、幅変化リブ271と幅一定リブ272とが、周方向に対して交互に配置されている。このため、幅変化リブ271の組み入れによりスリーブ6(特に、その軸方向開口部側寄りの部位)が、幅変化リブ271及び幅一定リブ272から受ける押圧力が、周方向に対して局所的に分布することを抑制できる。そして、スリーブ6を安定して支持できるとともに、リブ271,272からスリーブ6に与えられる押圧力の周方向の偏りによるスリーブ6の変形を抑制できる。
また、幅変化リブ271と幅一定リブ272とが、軸中心23aに関して軸対称に配置されている。このため、幅変化リブ271及び幅一定リブ272がスリーブ6に与える押圧力を、軸中心23aに関して軸対称にすることができる。そして、幅変化リブ271及び幅一定リブ272によって、スリーブ6を安定して支持できるとともに、リブ271,272からスリーブ6に与えられる押圧力の周方向の偏りによる、スリーブ6の変形を抑制できる。
なお、上述の各実施形態では、本実施形態に係る軸受構造をファン装置1に適用したが、本実施形態に係る軸受構造は、ファン装置1に限らず、軸受構造が設けられる種々の装置に適用できる。他の適用例としては、例えばディスク状の記録媒体を回転駆動するディスク駆動装置等が挙げられる。
1 ファン装置、2 インペラ、3 モータ、4 回路基板、5 ベース部、6 スリーブ、7 スリーブ支持部、8 静翼、9 外枠部、10 回転体、21 動翼、22 動翼支持部、23 回転軸、23a 軸中心、31 電機子、32 ロータマグネット、33 ロータホルダ、71 開口部、72 空洞部、73 長寸リブ、74 短寸リブ、75〜77 リブ、171 突出寸法変化リブ、172 突出寸法一定リブ、271 幅変化リブ、272 幅一定リブ、A 軸方向

Claims (18)

  1. 回転軸と、
    前記回転軸が回転可能な状態で挿通された略筒形状であるスリーブと、
    軸方向に延伸するとともに、前記スリーブを支持する有底略筒形状のスリーブ支持部と、
    前記スリーブ支持部の軸方向一端と接続されるベース部と、
    を備え、
    前記スリーブ支持部は、
    前記回転軸を受け入れる開口部と、
    前記スリーブを内包しうるとともに、前記開口部に連続して形成した空洞部と、
    前記空洞部の内側面において、軸方向に延伸するとともに、前記回転軸を中心とする周方向に間隔をあけて形成される複数のリブと、
    を備えており、
    前記リブは、前記スリーブの外側面の少なくとも一部と当接する当接面を有しており、
    前記リブは、その前記当接面の軸方向前記開口部側の端縁位置が、軸方向に関して互いに異なる複数種類設定されていることを特徴とする軸受構造。
  2. 請求項1に記載の軸受構造において、
    前記複数のリブは、少なくとも1つの長寸リブと、少なくとも1つの短寸リブとからなり、
    前記長寸リブの前記当接面における前記端縁位置が、前記短寸リブの前記当接面における前記端縁位置よりも軸方向前記開口部側に位置することを特徴とする軸受構造。
  3. 請求項2に記載の軸受構造において、
    前記長寸リブの前記周方向に沿った幅と前記短寸リブの前記周方向に沿った幅とは、略等しいことを特徴とする軸受構造。
  4. 請求項2に記載の軸受構造において、
    前記長寸リブの前記周方向に沿った幅と前記短寸リブの前記周方向に沿った幅とは、異なることを特徴とする軸受構造。
  5. 請求項2ないし請求項4のいずれかに記載の軸受構造において、
    前記長寸リブの前記当接面の前記回転軸の軸中心からの径方向に沿った距離と、前記短寸リブの前記当接面の前記軸中心からの径方向に沿った距離とは、略等しいことを特徴とする軸受構造。
  6. 請求項2ないし請求項4のいずれかに記載の軸受構造において、
    前記長寸リブの前記当接面の前記回転軸の軸中心からの径方向に沿った距離と、前記短寸リブの前記当接面の前記軸中心からの径方向に沿った距離とは、異なることを特徴とする軸受構造。
  7. 回転軸と、
    前記回転軸が回転可能な状態で挿通された略筒形状であるスリーブと、
    軸方向に延伸するとともに、前記スリーブを支持する有底略筒形状のスリーブ支持部と、
    前記スリーブ支持部の軸方向一端と接続されるベース部と、
    を備え、
    前記スリーブ支持部は、
    前記回転軸を受け入れる開口部と、
    前記スリーブを内包しうるとともに、前記開口部に連続して形成した空洞部と、
    前記空洞部の内側面において、軸方向に延伸するとともに、前記回転軸を中心とする周方向に間隔をあけて形成され、
    かつ、前記スリーブの少なくとも一部と当接する複数のリブと、
    を備えており、
    前記複数のリブのうちの少なくとも1つが、
    前記空洞部の前記内側面から前記スリーブの外側面に向かって突出し、前記スリーブの前記外側面と対向する対向面を有しており、
    軸方向における全長のうちの少なくとも一部の区間において、前記対向面と前記回転軸の軸中心との間の径方向における距離が、軸方向に関して変化している突出寸法変化リブであることを特徴とする軸受構造。
  8. 請求項7に記載の軸受構造において、
    前記突出寸法変化リブの軸方向前記開口部側の端部には、
    前記対向面と前記軸中心との間の前記距離が軸方向前記開口部側にいくにつれて、徐々に増加していく部位が形成されていることを特徴とする軸受構造。
  9. 請求項7または請求項8のいずれかに記載の軸受構造において、
    前記複数のリブは、
    前記少なくとも1つの突出寸法変化リブと、
    前記対向面における前記回転軸の軸中心からの前記径方向に沿った距離が前記軸方向に関して一定である、少なくとも1つの突出寸法一定リブと、からなることを特徴とする軸受構造。
  10. 回転軸と、
    前記回転軸が回転可能に挿通される略筒形状であるスリーブと、
    軸方向に延伸するとともに、前記スリーブを支持する有底略筒形状のスリーブ支持部と、
    前記スリーブ支持部の軸方向一端と接続されるベース部と、
    を備え、
    前記スリーブ支持部は、
    前記回転軸を受け入れる開口部と、
    前記スリーブを内包しうるとともに、前記開口部と連続して形成される空洞部と、
    前記空洞部の内側面において、軸方向に延伸するとともに、前記回転軸を中心とする周方向に間隔をあけて形成され、かつ、前記スリーブの外側面の少なくとも一部と当接する複数のリブと、
    を備えており、
    前記複数のリブのうちの少なくともいずれか1つは、
    軸方向における全長の少なくとも一部の区間において、前記周方向に沿った幅が前記軸方向に関して変化している幅変化リブであることを特徴とする軸受構造。
  11. 請求項10に記載の軸受構造において、
    前記幅変化リブの軸方向前記開口部側の端部の前記周方向に沿った前記幅は、前記幅変化リブの軸方向前記開口部側と反対側の端部の前記周方向に沿った前記幅よりも小さいことを特徴とする軸受構造。
  12. 請求項10または請求項11のいずれかに記載の軸受構造において、
    前記幅変化リブの前記周方向に沿った前記幅は、前記軸方向前記開口部側にいくに従って徐々に小さくなることを特徴とする軸受構造。
  13. 請求項10または請求項11のいずれかに記載の軸受構造において、
    前記幅変化リブは、
    前記幅変化リブの軸方向前記開口部側と反対側に設けられ、前記幅変化リブの前記周方向に沿った前記幅が前記軸方向に関して一定の幅一定区間と、
    前記幅変化リブにおける前記幅一定区間の前記軸方向開口部側に隣接して設けられ、前記幅変化リブの前記周方向に沿った前記幅が前記幅一定区間の前記幅よりも小さい幅減少区間と、
    を有することを特徴とする軸受構造。
  14. 請求項10ないし請求項13のいずれかに記載の軸受構造において、
    前記複数のリブは、
    前記少なくとも1つの幅変化リブと、
    前記周方向に沿った前記幅が前記軸方向に関して一定である少なくとも1つの幅一定リブとからなることを特徴とする軸受構造。
  15. 請求項1ないし請求項14のいずれかに記載の軸受構造において、
    前記回転軸を含む回転体の前記軸方向に関する重心位置は、前記複数のリブのうちの軸方向前記開口部側に位置する開口部側端部が最も軸方向前記開口部側に位置するリブの軸方向前記開口部側端部に対して、前記軸方向に関して略同じ位置、又は当該開口部側端部よりも軸方向前記空洞部側に位置していることを特徴とする軸受構造。
  16. 請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の軸受構造において、
    前記スリーブの前記軸方向に対する両側の端部は、前記スリーブ支持部の前記空洞部内に位置していることを特徴とする軸受構造。
  17. 請求項1ないし請求項16のいずれかに記載の軸受構造と、
    前記回転軸と共に前記回転軸を中心に回転する回転側モータ要素と、
    所定位置に固定された固定側モータ要素と、
    を備え、
    前記回転側モータ要素と前記固定側モータ要素とは、互いの間で電磁相互作用に基づくトルクを発生させることにより、前記回転側モータ要素を前記回転軸と共に回転させることを特徴とするモータ。
  18. 請求項17に記載のモータを備えたファン装置であって、
    前記回転軸と共に前記回転軸を中心に回転するインペラを備えることを特徴とするファン装置。
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