JP3102376U - 放熱ファンの回転パーツのベアリング構造 - Google Patents

Abstract

【課題】製造、組み立てが簡単であり、中心軸がベアリングの中で回転する際に摩擦するのを防ぎ、製品の寿命を延長させることが可能であり、騒音の発生も抑えるという特長を持つ放熱ファンの回転パーツのベアリング装置を提供する。
【解決手段】本考案の放熱ファンの回転パーツのベアリング装置は、プラスチックスチール材質のベアリングがある。このベアリングは一体成型の中が空洞の円柱型の本体を持ち、この本体の底部は外径が比較的大きく、外に広がった支柱台座を形成している。さらに、支柱台座の底部のくぼんだ部分に内壁を歯型に囲んだ栓穴があり、強力磁石をはめ込むようになっている。そして、遮蔽パーツで封をしている。本体の中心には固定穴がある。そして、本体の上段及び固定穴の頂上部分の周辺に、本体と一体になった複数の爪型鈎が伸びている。各爪型鈎は、内面に突起を形成している。
【選択図】 図１

Description

本考案は放熱ファン装置に関わる。特に、放熱ファンの回転パーツのベアリング構造を指す。

従来の放熱ファンの、羽の中心軸のベアリング構造は、ベアリング、オイルシール、ワッシャー、そして、C型フック等の数個の部品からなる。その組み立てには相当の時間と手間、そして、コストがかかる。さらに、そのベアリングは長時間使用すると、磨耗し、運転時に騒音が発生したり、運転がスムーズに行かなかったりして、製品の寿命に影響する。そして、比較的進歩した放熱ファン装置は、リニアモーターを採用していて、部品の制度を高めることで、騒音を低く押さえ、製品の寿命を延長させている。

図８を参照いただきたい。このリニアモーターによる放熱ファン装置は、ファンの羽１′の内側のくぼんだ空間にはめ込んだ磁石１１′と、回路基板２′上方に固定した磁石片２１′の間の９０度の垂直な磁石の吸引作用（矢印が指す方向）を利用した技術を採用している。ファンの羽全体１′を吸い付け、回路基板２′上方に固定した固定子コイル２２′と磁石１１′の間に回転磁力が働き、ファンの羽全体１′が回転した後、中心軸１２′がベアリングの間に浮き上がり、空中で空回りさせることにより、従来の放熱ファンのモーター構造が持つ欠点を克服し、従来の放熱ファンのモーターの騒音や磨耗を防ぎ、製品の寿命を延長させている。

しかしながら、上述のリニアモーターによる放熱ファン装置は、組み立ての際に精度が要求されて、不合格の製品が出現するという問題が生じる。そのファンの羽１′の回転磁力線と磁石片２１′のリニア線は９０度の垂直状態を保つ必要がある。ゆがんだ状態になると、ファンの羽１′の回転に影響する。故に、磁石片２１′を取り付ける際の平行度はファンの羽１′内にはめ込まれた磁石１１′と同じ平行度を保つ必要がある。相対するファンの羽１′の中心軸１２′はベアリング穴の径に挿入され、ファンの羽１′内にはめ込まれる磁石１１′と磁石片２１′が平行に保つことを考慮する必要があるため、ファンの羽１′の中心軸１２′はベアリング穴の径に挿入される位置は精度が要求される。これは、リニアモーターによる放熱ファン装置全体の完成品の重要な要素となる。同時に、現在この産業界において、リニアモーターによる放熱ファン装置を製造する際に、不合格率が発生するという問題になっている。

本考案の放熱ファンの回転パーツのベアリング装置は、リニアモーターを採用することで従来の放熱ファンモーターのパーツが多くなること、騒音が高くなること、磨耗しやすいこと、寿命が短いことなどの問題を克服することを課題とする。

本考案のリニアモーターによる放熱ファンも、従来のリニアモ−ターによる放熱ファンにような、回路基板２′の上に磁石片２１′取り付ける作業省いている。そして、ファンの羽の中心軸のローラーベアリングを、プラスチックスチール材質のベアリングに換えている。このベアリング底部に、強力磁石をはめ込み、ベアリングの中心軸が強力磁石の吸い付けられる。したがって、ファンがいかなる角度に取り付けられても、その中心軸はベアリング底部内にはめ込まれた強力磁石に吸い付けられたベアリングの垂直中心線上において、定点自転を行なう。当然、中心軸とベアリング間は、決まった隙間が保たれ、接触して摩擦することがない。したがって、摩擦による騒音が発生することがなく、ファンの羽全体が回転した後、中心軸がベアリングの間に浮き上がり、空中で空回りさせることで、中心軸が定点で、地面に垂直に高速で回転するという特長を持つ。

また、本考案の放熱ファンのベアリング構造は、組み立てが簡単で、合格率が高いという特性を持つ。組み立ての際の技術は、ファンの羽が回転する際の重要な構成部分である磁石を、ベアリングの底部に設置するという設計を採用しているので、全体の関連パーツを組み立てて、磁石をベアリング底部に埋め込んで、放熱ファン装置を完成させる。このように、後から磁石を取り付ける作業方式により、ファンの羽の中心軸は直接、簡単にベアリングの中に挿入される。その要求される技術性及び組み立て精度は低くなり、従来のリニアモーターによる放熱ファン装置に比べて、本考案では、回路基板２′の上に磁石片２１′を取り付ける設計が取られていないので、後のファンの羽の中心軸をベアリングに挿入するという組立作業が省かれる。したがって、組み立てが簡単であるという特長を持つので、製造の際の組み立て作業の際に不合格を出す率が低くなる。

さらに、本考案では、ファンの羽の中心軸が従来のローラーベアリングに挿入するという方法に取って替わって、プラスチックスチール材質のベアリングを採用している。

本考案のベアリング構造には以下のような効果がある。
１）製造が簡単である。このタイプのプラスチックスチール材質のベアリングは設計が簡単で、一体成型で製造でき、生産は容易である。
２）軽量化。このタイプのプラスチックスチール材質のベアリングは重量が軽い。
３）オイルの注入が不要。このタイプのプラスチックスチール材質のベアリングは自潤性があるので、オイルを注入する必要がない。
４）低騒音。このタイプのプラスチックスチール材質のベアリングは一体成型で製造できるため、精密度が高く、磨耗に耐える特殊材料を使用していることにより、摩擦が低く、したがって、騒音が発生しにくい。
５）寿命が長い。このタイプのプラスチックスチール材質のベアリングは、磨耗の耐える性質が高い特殊な材質を使用しているので、強度に優れている。したがって、製品の寿命が長い。
６）組み立てが簡単である。このタイプのプラスチックスチール材質のベアリングは、一体成型で製造されるので、単一パーツである。したがって、組み立てや分解が簡単である。
７）メンテナンスが不要。このタイプのプラスチックスチール材質のベアリングは、一種の耐蝕性のステンレス特殊材料を使用している。自潤性を持ち、潤滑オイルの必要がないため、メンテナンスが不要である。
８）製造コストが低い。このタイプのプラスチックスチール材質のベアリングは、一体成型であるため、単一パーツである。したがって、従来のベアリングに比べて、部品が四分の三節約できる。さらに、オートメーションによる組み立てが可能で、人手が三分の二節約できる。したがって、製造コストを低く抑えることができる。

図１から図７を参照いただきたい。本考案の放熱ファンの回転パーツのベアリング構造は、プラスチックスチール材質のベアリング１からなる。このベアリング１は、一体成型の中が空洞の円柱型をした本体１０で、本体１０の底端は外側がやや広がった支柱台座１４を形成している。さらに、支柱台座１４の底部のくぼみには、内壁の周囲を歯形に取り囲んだ槽穴１４１があって、強力磁石１５をその中にはめ込むようになっている。そして、遮蔽パーツ３で封をする。本体１０の中心には固定穴１１があって、本体１０の上段及び固定穴１１の先端の周辺に、一体の上に向かって伸びた複数の爪型鈎１２を形成している。各爪型鈎１２は内面に突起部分１３を形成する。
上述の支柱台座１４の周囲は、上に向かって徐々に外径が広くなった台形になっている。

上述の固定穴１１は、完全に貫通しないめくら穴である。つまり、固定穴１１は爪型鈎１２の中心に通じてはいるものの、支柱台座１４の位置で封鎖されていて、止まるようになっている。あるいは、その固定穴１１は、栓穴１４１の軸穴に貫通して通じている（図６を参照いただきたい）。つまり、栓穴１４１は強力磁石１５をはめ込んで、固定穴１１底部に露出する。
上述の本体１０先端に形成する複数の爪型鈎１２は、本体１０内に伸びて形成され、やや小さい外径を持つ。

本考案の放熱ファンのフレームの台座２には軸カバー２０が取り付けてある。この軸カバー２０の先端は穴２１を形成している。軸カバー２０の内部の収納空間２２の根元の縁には逆向きの鈎槽２３がある。この逆向きの鈎槽２３は、外側がせまく、内側が広いので、ベアリング１底部の支柱台座１４の周囲の形状に対応するようになっている。上述の軸カバー２０外部は固定子コイル２４にかぶさっている。放熱ファンの羽２５のケース２５１底部の中間には、中心軸２５４がある。ケース２５１内にはモーターケース２５２があり、モーターケース２５２内は永久磁石２５３が取り囲んでいる。中心軸２５４表面にはリング状槽２５５があり、リング状槽２５５の設置位置は、上述の複数の爪型鈎１２内面の突起部分１３が結合状態の時の位置に対応する。

図２、図３を参照いただきたい。取り付ける際は、まずベアリング１を、台座２の軸カバー２０に向かって強制的に押し入れることで、本体１０周囲の面は、軸カバー２０内部の収納空間２２に挟まれる。また、支柱台座１４が強制的に逆向きの鈎槽２３に押し入れられることで、支柱台座１４は逆向きの鈎槽２３としっかり結合して固定される。

図３、図４を参照いただきたい。固定子コイル２４は軸カバー２０の表面に取り付けられる。そして、ファンの羽２５の中心軸２５４は、固定穴１１から下に向かってベアリング１の中に挿入されて、複数の爪型鈎１２を外に向かって広げる。中心軸２５４は、爪型鈎１２内面に形成された突起部分１３に下に向かって取り付けられ、中心軸２５４のリング状槽２５５内に挿入されて固定される。

図４、図５を参照いただきたい。爪型鈎１２の内面の突起部分１３は、中心軸２５４のリング状槽２５５の中心に挿入され、その中心軸２５４のリング状槽２５５の幅は、突起部分１３の幅より、その両側においてそれぞれ０．１ｍｍずつ広くなっていて隙間を形成する。最後に、強力磁石１５を台座１４の底部の栓穴１４１の中にはめ込み、遮蔽パーツ３でふたをして固定する。この設計と、従来のリニアモータ−による放熱ファン装置の設計を比較してみると、ファンの羽２５の中心軸２５４をベアリング１に挿入して組み立てる際の精度はそれほど厳密に要求されない。したがって、本考案は、組み立てが簡単で実用的であるという特長を持ち、製造時の組み立てによる合格率を高くすることが可能であるため、産業上の利用価値が高い。

そして、電源が供給された時、固定子コイル２４が磁力を発生し、ファンの羽２５のケース２５１内部に設置した永久磁石２５３が磁力線が互いに作用して、回転する時、リング状槽２５５の幅が爪型鈎１２の突起部分１３の幅より大きいことにより、その上下にそれぞれ０．１ｍｍの隙間が生じ、ファンの羽２５の中心軸２５４は常にベアリング１底部内にはめ込まれた強力磁石１５が吸い付けられて、固定穴１１内の垂直中心線上に固定されるのである。この時、中心軸２５４は自動的にバランスを取り、中心定点上において自転状態を保つ。中心軸２５４はベアリング１との間に決まった間隔で隙間を有し、接触して摩擦することはない。したがって、摩擦による騒音が発生することがなく、ファンの羽２５全体が回転時に、中心軸２５４をベアリング１の間に浮き上がらせ、空中で空回りさせるのである。同時に、従来の放熱ファンモーターのパーツが多い、騒音が高い、磨耗しやすい、寿命が短いといった欠点を克服している。

上述の実施例は、一個のベアリング１を放熱ファンの台座２に取り付けている。図７を参照いただきたい。本考案は、二個のベアリング１をそれぞれ放熱ファンフレームの台座２及びファンの羽２５のケース２５１に取り付けている。そのうち、一つのベアリング１は支柱台座１４に直接平面に封鎖した形に、そして、もう一つのベアリング１は支柱台座１４の底部にくぼんだ栓穴１４１によって、強力磁石１５がはめ込まれて封鎖して固定される。そして、本考案は、ケース２５１に逆向きの鈎槽２６を取り付けることで、支柱台座１４が逆向きの鈎槽２６の中に強制的に押し込まれて、さらに、しっかり固定される。この実施例は、同時に中心軸２５４表面に二本のリング状槽２５５、２５６を設けてあり、中心軸２５４の両端がそれぞれ上下ベアリング１の固定穴１１に挿入するようになっている。リング状槽２５５、２５６はそれぞれ上下両端の爪型鍵１２内部の突起部分１３が挿入されることにより、よりしっかりと固定される。

本考案の放熱ファンの羽のベアリング構造は、シンプルで磨耗しにくい設計になっている。また、中心軸が強力磁石によって吸い付けられることにより、中心軸が自動的にバランスを取り、中心定点において自転する状態を保ち、浮き上がって安定して回転するという特長を持つ。したがって、確実に、ファンの羽が回転することで発生する摩擦を軽減する効果がある。このベアリング設計は、同時に低騒音という特性と潤滑性を持ち、製造、組み立てが簡単で、実用性に優れている。故に、本考案の放熱ファンの羽のベアリング構造は、従来の構造より産業上の利用価値が高いと言える。

本考案の立体外観図である。 本考案の実施例の分解図１である。 本考案の実施例の分解図２である。 本考案の実施例の組み立て断面図である。 本考案の、放熱ファンの部分拡大図である。 本考案のもう一つの実施例の組み立て断面図である。 本考案のまた別の実施例の組み立て断面図である。 従来のリニアモーターによる放熱ファン装置の回転関連パーツの見取り図である。

符号の説明

１ ベアリング １０ 本体
１１ 固定穴 １２ 爪型鈎
１３ 突起部分 １４ 支柱台座
１４１ 栓穴 １５ 強力磁石
２ 台座 ２０ 軸カバー
２１ 穴 ２２ 収納空間
２３ 逆向き鈎槽 ２４ 固定子コイル
２５ ファンの羽 ２５１ ケース
２５２ モーターケース ２５３ 永久磁石
２５４ 中心軸 ２５５、２５６ リング状槽
２５７ 穴 ２６ 逆向き鈎槽
３ 遮蔽パーツ
１′ ファンの羽 １１′ 磁石
１２′ 中心軸 ２′ 回路基板
２１′ 磁石片 ２２′ 固定子コイル

Claims (7)

1. プラスチックスチール材質のベアリングからなり、このベアリングは、一体成型の中が空洞の円柱型をした本体で、本体の底端は外側がやや広がった支柱台座を形成していて、さらに、支柱台座の底部のくぼみには内壁を取り囲んで歯形の栓穴があって、強力磁石をはめ込んで固定するようになっていて、本体の中心には固定穴があって、本体の上段及び固定穴先端の周囲には、一体成型で複数の爪型鈎が伸びていて、各爪型鈎は内面に突起部分を形成していて、上述の設計により、ベアリングは放熱ファンに取り付けられ、ファンの羽の中心軸がその固定穴の中に挿入され、中心軸の周囲の面はリング状槽の位置に対応し、各爪型鈎内面の突起部分が中心軸のリング槽の中に挿入されて固定され、同時に、中心軸が常にベアリング底部の内側にはめ込まれた強力磁石によって吸い付けられて、固定穴の中に垂直中心線上に固定され、自動的にバランスを取り、中心定点において自転状態を保ち、中心軸が浮き上がった状態で安定して回転するという特長を持つ、放熱ファンの回転パーツのベアリング構造。
2. 支柱台座の周囲が上に向かって外側に広がった台形になっている、請求項1に記載の放熱ファンの回転パーツのベアリング構造。
3. 本体先端に形成した複数の爪型鈎が、本体内に縮小した形で伸びていて、その外径がやや小さいという特長を持つ、請求項1に記載の放熱ファンの回転パーツのベアリング構造。
4. 固定穴が完全に貫通していないめくら穴で、つまり固定穴は爪型鈎の中心に通じているが、支柱台座の位置で閉鎖されていて止まるという特長を持つ、請求項1に記載の放熱ファンの回転パーツのベアリング構造。
5. 固定穴が栓穴の軸穴に貫通して通じていて、栓穴にはめ込まれた強力磁石が固定穴の底部に露出するという特長を持つ、請求項1に記載の放熱ファンの回転パーツのベアリング構造。
6. 中心軸のリング状槽の幅が各爪型鈎内面の突起部分の幅より大きいという特長を持つ、請求項1に記載の放熱ファンの回転パーツのベアリング構造。
7. 爪型鈎内面の突起部分の中心位置が中心軸のリング状槽中心に揃えられ、中心軸のリング状槽の幅が爪型鈎の内面の突起部分の幅より、その両側でそれぞれ０．１ｍｍずつ広くなっていて隙間を形成するという特長を持つ、請求項1に記載の放熱ファンの回転パーツのベアリング構造。

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