JP2020029943A - 空気動圧軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】 スリーブの変形を防止することが可能な空気動圧軸受を提供する。【解決手段】 スリーブ１２は、回転可能なシャフト２１が挿入される。支持体１３は、スリーブ１２を保持し、周囲に段部１３ａを有する。ハウジング１１は、支持体１３の段部１３ｂに、支持体１３の軸方向から係合可能な係合部１１ｃを有する。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、例えばファンモータやブロワなどに適用される空気動圧軸受に関する。

空気動圧軸受は、軸受部材としてのスリーブ内にシャフトが回転可能に設けられる。スリーブとシャフトとの間の隙間を適切に設計することにより、シャフトの回転時に隙間内の空気の圧力を高めることができ、安定な軸受として機能させることができる。

軸受部材の変形を防止するため、軸受部材を保持するための軸受挿入孔において、軸受部材を保持する部分の直径に比べて、ステータコアが設けられる部分の直径を大きくする構造が開発されている（例えば特許文献１参照）。

シャフトが挿入されるスリーブの変形を防止するため、スリーブとケースとが対向する面のどちらか一方あるいはその両方に３つの凸部を形成し、この３つの凸部を介してケースにスリーブをねじにより固定する構造が開発されている（例えば特許文献２参照）。

特開２０１８−７３８３号公報 特許第４１０５８１３号公報

空気動圧軸受を構成する金属製のスリーブを樹脂製のハウジングに固定する方法として、例えばインサート成型が用いられる。この場合、成型材が型に対して対称に流動せず、しかも、成型材に含まれる強化繊維が一定の方向に並ばないため、成型材が均一に収縮せず、残留応力が均一にならない。このため、スリーブの径方向に力が作用し、スリーブが不均一に変形する。この場合、スリーブとシャフトとの間の隙間を高精度に保持することができないため、軸受として機能しないという問題が発生する。

本発明の実施形態は、スリーブの変形を防止することが可能な空気動圧軸受を提供する。

本実施形態の空気動圧軸受は、回転可能な軸が挿入されるスリーブと、前記スリーブを保持し、周囲に段部を有するホルダと、前記ホルダの前記段部に、前記ホルダの軸方向から係合可能な係合部を有するハウジングと、を具備する。

第１実施形態に係る空気動圧軸受の一部を示す平面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったハウジングの断面と、ロータの断面を示す図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。図面において、同一部分又は同一機能を有する部分には、同一符号を付している。

（実施形態）
図１、図２は、本実施形態を示すものであり、送風機としての例えばファンモータに適用される空気動圧軸受を示している。

図１、図２に示すように、ファンモータのハウジング１１の例えば底部には、空気の取入れ、又は排出のための複数の開口部１１ａが設けられている。

ハウジング１１の底部、且つ中央部には、軸受部材としてのスリーブ１２が設けられる。スリーブ１２は、例えば金属製であり、一端部からロータ２０のシャフト２１がその内部に挿入される。

スリーブ１２の他端部は、筒状の支持体１３の一端部内に固定される。支持体１３は、例えば樹脂により構成され、スリーブ１２は、例えば接着剤３１により、支持体１３に固定してもよい。

この場合、接着剤３１は、力を受けた際の変形量が、支持体１３の変形量より大きくなるような弾性率を有することが好ましく、さらに、接着剤３１は、力を受けた際の変形量が、支持体１３の変形量より大きくなるような厚みを有することが好ましい。このような接着剤３１を用いることにより、支持体１３がその径方向に変形した場合においても、支持体１３の変形を接着剤３１により吸収することができ、スリーブ１２の変形を防止することが可能である。

スリーブ１２の固定方法は、接着に限定されるものではなく、支持体１３にスリーブ１２を圧入することも可能である。

支持体１３の他端部、且つ外部周囲には、段部１３ａが設けられている。段部１３ａは、支持体１３のスリーブ１２を保持する部分から離れた部分に設けられている。

段部１３ａは、軸方向に一端部及び他端部を有し、段部１３ａの他端部の全体は、ハウジング１１の底部に設けられた円形状の段部１１ｂに係合されている。

また、段部１３ａの軸方向の一端部には、ハウジング１１の底部に設けられた複数の係合部１１ｃが係合される。このため、段部１３ａは、ハウジング１１の段部１１ｂと複数の係合部１１ｃとに係合される。

係合部１１ｃは、スリーブ１２の径方向と直交する方向から段部１３ａに係合される。このため、スリーブ１２に径方向の力が作用することを防止でき、スリーブ１２が径方向に変形することを防止できる。

ハウジング１１及び複数の係合部１１ｃは、例えば樹脂材により一体的に構成されている。係合部１１ｃは、支持体１３が配置される以前は、垂直に形成されており、支持体１３がハウジング１１の中央部に配置された後、係合部１１ｃが例えば超音波を利用した熱カシメによって変形されることにより、係合部１１ｃが段部１３ａに係合される。このようにして、支持体１３がハウジング１１に固定される。

図１に示すように、ハウジング１１は３個の係合部１１ｃを有している。しかし、係合部１１ｃの数は、３個に限定されるものではなく、４個以上であってもよい。或は、支持体１３の周囲にリング状の係合部を設けてもよい。

さらに、段部１３ａの側面と、ハウジング１１の段部１１ｂと係合部１１ｃとの間の側面との間に接着剤３２を設けてもよい。この接着剤３２は、硬化後のヤング率がハウジング１１及び支持体１３の樹脂材のヤング率より低いことが好ましい。

図２に示すように、支持体１３の内部には、磁気軸受１５の一部を構成するリング状の永久磁石２５ｄが設けられている。

また、スリーブ１２の周囲には、例えばコイルアッセンブリ２７が設けられており、コイルアッセンブリ２７と後述するロータ２０の永久磁石２６とにより、モータが構成される。

ロータ２０は、例えばシャフト２１と、ホルダ２２、固定部材２３、羽根車２４、磁気軸受２５、永久磁石２６を具備している。

シャフト２１は、例えば円柱状であり、シャフト２１の一端部には、固定部材２３が固定され、他端部には、磁気軸受２５の一部を構成する永久磁石２５ａと、ヨーク２５ｂ及びヨーク２５ｃが設けられている。永久磁石２５ａと、ヨーク２５ｂ及びヨーク２５ｃは、リング状であり、ヨーク２５ｂ及びヨーク２５ｃは、永久磁石２５ａの磁極にそれぞれ設けられている。

シャフト２１は、スリーブ１２内に挿入された状態において、スリーブ１２とシャフト２１との間に僅かな隙間が設けられる。シャフト２１が回転されることにより、スリーブ１２内に空気動圧が発生される。このため、シャフト２１の周囲には、所謂ヘリングボーン溝と称する図示せぬ複数のＶ字状の溝が設けられている。

ホルダ２２は、例えば金属製であり、固定部材２３に固定され、シャフト２１とともに回転可能とされる。ホルダ２２は、シャフト２１に直接接合することができれば、固定部材２３は、省略することが可能である。

ホルダ２２は、円筒状であり、ホルダ２２の周囲に羽根車２４が設けられ、ホルダ２２の内面には例えばモータの一部を構成する永久磁石２６が設けられている。

ロータ２０のシャフト２１がスリーブ１２内に挿入された状態において、磁気軸受２５の一部を構成する永久磁石２５ｄ内に、磁気軸受２５の一部を構成する永久磁石２５ａ、及びヨーク２５ｂ、ヨーク２５ｃが、永久磁石２５ｄから所定間隔離間して配置される。

また、ロータ２０の永久磁石２６の内側にコイルアッセンブリ２７が配置される。
上記構成において、モータが駆動されることにより、ロータ２０が回転され、羽根車２４により、ハウジング１１の一端部又は他端部から取り込まれた空気がハウジング１１の他端部又は一端部へ送風される。

（実施形態の効果）
上記実施形態によれば、空気動圧軸受を構成するスリーブ１２は、樹脂製の支持体１３の一端部内に固定され、支持体１３の他端部の外部には、段部１３ａが設けられている。支持体１３は、ハウジング１１に設けられた複数の係合部１１ｃが段部１３ａに係合されることにより、ハウジング１１に固定される。複数の係合部１１ｃは、軸方向の一端部側から段部１３ａに係合される。このため、係合部１１ｃを熱カシメする際、支持体１３の径方向に力が作用することを防止でき、支持体１３が径方向に変形することを防止できる。したがって、スリーブ１２の変形を防止することができ、高性能の空気動圧軸受を構成することが可能である。

また、スリーブ１２は、接着剤を用いて支持体１３に固定され、接着剤は、力を受けた際の変形量が、支持体１３の変形量より大きくなるような弾性率を有することが好ましく、さらに、接着剤は、力を受けた際の変形量が、支持体１３の変形量より大きくなるような厚みを有することが好ましい。このため、支持体１３がその径方向に変形した場合においても、支持体１３の変形を接着剤により吸収することができ、スリーブ１２の変形を防止できる。したがって、空気動圧軸受の性能が劣化することを防止できる。

さらに、段部１３ａの側面と、ハウジング１１の段部１１ｂと係合部１１ｃとの間に、接着剤を設けてもよい。この接着剤は、力を受けた際の変形量が、支持体１３の変形量より大きくなるような弾性率を有することが好ましく、さらに、接着剤は、力を受けた際の変形量が、支持体１３の変形量より大きくなるような厚みを有することが好ましい。このように、接着剤を設けた場合、支持体１３がその径方向に変形した場合においても、支持体１３の変形を接着剤により吸収することができ、スリーブ１２の変形を防止できる。したがって、空気動圧軸受の性能が劣化することを防止できる。

尚、空気動圧軸受は、ファンモータやブロワなどに適用される場合について、説明したが、ファンモータやブロワ以外の装置に適用することが可能である。

その他、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１１…ハウジング、１１ｃ…係合部、１２…スリーブ、１３…支持体、１３ａ…段部、３１、３２…接着剤。

Claims (6)

1. 回転可能な軸が挿入されるスリーブと、
   前記スリーブを支持し、周囲に段部を有する支持体と、
   前記支持体の前記段部に、前記支持体の軸方向から係合可能な係合部を有するハウジングと、
   を具備することを特徴とする空気動圧軸受。
2. 前記段部は、前記支持体の前記スリーブを保持する部分以外に設けられることを特徴とする請求項１記載の空気動圧軸受。
3. 前記スリーブと支持体との間に設けられた第１接着剤をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の空気動圧軸受。
4. 前記段部の側面と前記ハウジングとの間に設けられた第２接着剤をさらに具備することを特徴する請求項１記載の空気動圧軸受。
5. 前記支持体は樹脂により構成され、前記第１接着剤は、力を受けた際の変形量が前記支持体の変形量より大きくなる弾性率を有することを特徴とする請求項３記載の空気動圧軸受。
6. 前記ハウジングは樹脂により構成され、前記第２接着剤は、力を受けた際の変形量が前記ハウジングの変形量より大きくなる弾性率を有することを特徴とする請求項４記載の空気動圧軸受。

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