JP3887456B2 - スラスト軸受構造及び該構造を有する軸流ファン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラスト軸受構造及び該構造を有する軸流ファンに係り、例えば滑り軸受けを装着するモータにおいて、回転軸体のスラスト方向の位置決めを回転軸体の端部で行うモータ構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、フラットモータの回転軸のスラスト荷重を受けるために、摺動性の良い潤滑剤を配合した樹脂製のスラスト軸受を設けるようにしている。このようなスラスト軸受は、樹脂板のみで構成できるので、特に安価なフラットモータにおいてコストダウンに有効である。また、樹脂製のスラスト受けを使用しない場合であって、金属製のスラスト軸受を使用すると、軸体との間において金属摺動音が発生するので、静粛なモータを構成できることが出来ない問題があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の樹脂製のスラスト軸受によれば、騒音発生は少なくなるが、その耐久性に乏しく、摩擦の進行にともない磨滅する欠点がある。
【0004】
この磨滅により、上記のフラットモータにおいて、スラスト軸受を保持する基部側にロータ側の軸体の端部が次第に潜り込んでしまい、最悪の場合にはロータ側のマグネットとステータ側のコイルが接触して、破損して、それ以上の使用ができなくなってしまう。
【0005】
即ち、磨耗の進行によりモータ寿命が決定されることとなり、最悪の場合はモータのマグネット部と巻線部分とが接触して、突然故障することによりモータが止まる結果、フラットモータをファンモータとして構成した場合には、冷却される側の装置に重大な事態を招く虞があった。
【0006】
また、上記のスラスト軸受によれば、単純な円盤状に形成されるので、組立時において治具で摘む部分がないことから、スラスト軸受取付け部に対して取り付ける場合に、非常に繊細な組み付け工程が必要となり、熟練及び時間を要する問題があった。
【0007】
また、従来のファンについて、図6(a)は従来の小型軸流ファン100の概略構成を示したブロック図において簡単に説明すると、軸流ファン100には羽根部2aを複数設けた羽根体が連結部103を介して設けられた基部において回転自在に設けられている。この基部には、回転磁界を発生するためのコイルが設けられており、電線14、15により回転磁界発生のための電力供給を行うように構成されている。
【0008】
一方、電線16がコイルにさらに接続されており、何等かの原因で羽根体の回転が停止したときに、起電力を発生するようにして使用者にランプを点灯するか、何等かの警報を生じて、運転中のファンが突然停止した異常状態を知らせるように構成されている。
【0009】
これらの電線14、15、16は、図6(a)のA‐A矢視断面図である図6(b)に示すように、夫々が並列になるように連結部103の内部に配線されている。
【0010】
このために、羽根体2の回転に伴い発生する気流の一部をこの連結部103により遮蔽することになり、羽根部から送られてきた空気の流れが連結部103で乱されてしまいカルマン渦が発生し易くなり騒音が発生し易かった。
【0011】
このために、この連結部103は極力小さくすることが望ましいが、電線を図示のように3本並列にすると多くの面積が必要となるので細くすることができない事情がある。
【0012】
そこで、図6(c)に示すように、電線14、15、16を羽根部2aに対して直交するように並列に設けるようにして面積を小さくすることが考えられる。
しかしこのように構成すると、羽根部2aと連結部の間の距離Dが非常に少なくなる結果、所謂風きり音が発生してしまう。
【0013】
したがって、本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、安価に構成することができ、かつ寿命を伸ばすことができるとともに、突然停止する事態発生を回避でき、しかも組立時において治具により簡単に所定位置に取り付けることができるスラスト軸受構造及び該構造を有する軸流ファンの提供を目的としてなされたものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、基部に配設されるラジアル軸受によりラジアル荷重を受けるとともに、前記基部に配設されるスラスト軸受によりスラスト荷重を受けるように回転自在に設けられる回転軸のスラスト軸受構造において、前記スラスト軸受を、金属板材料から形成される金属板と、該金属板に重なるように設けられるとともに、潤滑性を具備する所定樹脂材料から形成される樹脂板とから構成し、前記回転軸のスラスト荷重を前記樹脂板で受け、磨滅後に前記金属板によりスラスト荷重を受けるように構成し、前記基部が、前記ラジアル軸受が固定される穴部と、前記穴部の底部を構成すると共に前記スラスト軸受が着脱自在に固定されるスラスト軸受固定部と、前記穴部の内部と連通し、前記スラスト軸受固定部の側部において開口した開口部と、を備え、前記スラスト軸受が前記開口部を介して前記スラスト軸受固定部から引き出され、また、前記スラスト軸受固定部へ装填可能であることを特徴としている。
【0016】
そして、回転磁界を発生する手段と、前記回転磁界に吸引される永久磁石を備えた羽根体の軸体を支持するラジアル軸受とを備えた基部と、前記基部に配設されるスラスト軸受と、を備え、前記スラスト軸受により前記軸体のスラスト荷重を受けるようにした軸流ファンにおいて、前記スラスト軸受を、金属板材料から形成される金属板と、該金属板に重なるように設けられるとともに、潤滑性を具備する所定樹脂材料から形成される樹脂板とから構成し、前記基部が、前記ラジアル軸受が固定される穴部と、前記穴部の底部を構成すると共に前記スラスト軸受が着脱自在に固定されるスラスト軸受固定部と、前記穴部の内部と連通し、前記スラスト軸受固定部の側部において開口した開口部と、を備え、前記軸体のスラスト荷重を前記樹脂板で受け、長期使用後における前記樹脂板の磨耗発生後に、前記金属板によりスラスト荷重を受けるように構成して、前記基部と前記軸体とが直に当接して磨耗することを防止すると共に、前記スラスト軸受が前記開口部を介して前記スラスト軸受固定部から引き出され、また、前記スラスト軸受固定部へ装填可能であることを特徴としている。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な実施形態について添付の図面を参照して述べる。
【0018】
先ず、図1はスラスト軸受構造を軸流ファンに応用した事例を示した中心断面図であり、所謂フラットモータを構成する様子を示すものである。ここで、以下に述べるスラスト軸受構造は、図示のフラットモータに限定されずスラスト荷重を受けるように構成されたモータに全てが採用できるものである。
【0019】
図1において、ベース1は例えばアルミダイキャストや射出成形等から形成されるものであり、不図示の取付け孔部を四隅に有した枠部1fが4本の連結部1gを介して図示のように一体形成される。
【0020】
このベース1の中心部位には、多極着磁される永久磁石4を設けた羽根体2の軸体3を回転自在に支持するために、油含有の燒結体から形成されるラジアル軸受5を圧入乃至接着等により不動状態になるように固定するための穴部1cが形成されている。また、図示の完成状態にするために、軸体3をラジアル軸受5に挿入してからCリング等の止め輪9を軸体3の溝部3cに対してセットすることにより羽根体2がラジアル軸受5から脱落することを防止してから、ベース1の穴部1cにセットする。
【0021】
一方、この穴部1cの底部に相当する部位には、図示の下方側に向かう軸体3のスラスト方向の荷重を受けるためのスラスト軸受10を保持し不動状態に固定するための固定部1aが連続形成されている。この固定部1aは軸流ファンを極力薄くするために図示のように薄く形成されている。
【0022】
この固定部1aの近傍には開口部1bが形成されており、後述のようにスラスト軸受10をこの開口部1bを介して交換できるように構成されており、交換の際にはラベル13を剥がすようにしている。
【0023】
また、ベース1には回転磁界を発生するコイル6が上記の永久磁石4に対向するように配設されており、このコイル6に発生する回転磁界により永久磁石4を吸引することで、羽根体2を回転して、羽根部2aにおいて矢印F方向の気流を発生するように構成されている。
【0024】
次に、図2は図1の要部を示した破断図である。本図において、既に説明済みの構成には同一符号を付して説明を割愛して、未説明部分について述べる。
【0025】
先ず、軸体3には上溝部3bが形成されており、所定樹脂材料から射出成形される羽根体2とともに軸体3をインサート成形するときに、この上溝部3bにより、抜け防止を図るようにしている。
【0026】
そして、スラスト軸受10は板厚が0.1乃至0.2mm前後のSUS304のステンレス板または耐磨耗性に富む金属板材料から形成される金属板12と、この金属板12に重なるように一体的になるように設けられる樹脂板11とからなる二重構成となっており、この樹脂板11が軸体3の先端部3aに対して直に当接することでスラスト荷重を担うように構成されている。
【0027】
このために、先端部3aは図示のように円弧状に形成されており、樹脂板11に対して点接触に近くなるようにして、負荷を低減するとともに騒音発生を極力少なくしている。
【0028】
この樹脂板11は、潤滑性を具備するナイロン系のモリブデンを含有する樹脂材料(商品名:ポリスライダー、デフリックシート)を含む所定樹脂材料から形成される樹脂から構成されるシート状のものをプレス加工するか、または金属板12上に直に樹脂層として一体形成するようにしても良い。
【0029】
以上の構成により、軸体3のスラスト荷重を運転の当初は樹脂板11で受けるようにして、騒音発生の無い運転をする。そして、例えば1000時間後の長期使用後において、樹脂板11が磨耗した後に、金属板12により軸体3のスラスト荷重を受けるように構成して、ベース1の固定部1aが先端部3aと直に当接して磨耗することを防止する。また、このとき騒音が高くなるので、使用者は軸流ファンが限界に近づいたことを知ることができる。
【0030】
このようにして、軸体3の先端部3aが固定部1aに潜り込んで、永久磁石4とコイル6とが接触して、回転が停止し、それ以降の使用が突然できなくなってしまう事態を防止するようにしている。
【0031】
次に、図3は、スラスト軸受10を固定部1aにセットする様子を示した断面図である。本図において、先ず、ラジアル軸受を穴部1cに固定する前に、棒磁石30と筒部材31とから構成される治具により、スラスト軸受10を磁気的に吸引して保持し、矢印方向に移動して固定部1aまでセットする。その後、この状態を維持しつつ筒部材31を下方に押しながら治具を上方に移動することで、吸引が解除され、固定部1aにスラスト軸受10が位置される。または、樹脂板11の外径部に固定部1aの内径部が嵌合するようにして固定部1aに位置するようにする。
【0032】
一方、図1に示したように組立て後の状態では、穴部1cからスラスト軸受10を装着できないので、この場合には開口部1bを介して把持工具40を挿入し、スラスト軸受10の一部を直に把持するようにして、交換できるようにする。
このように、開口部1bから直に磨耗したスラスト軸受10を引き出して、新品のものをセットできる。
【0033】
尚、組立て工程において、この開口部1bからスラスト軸受10をセットするようにすれば、工程順序における自由度をより確保できるようになる。
【0034】
また、金属板12と樹脂板11とを同時に2枚併せて自動機等で容易に組み立てることが可能となる。
【0035】
図4は軸流ファンの一部を破断して示した正面図である。本図において、ベース1は例えばアルミダイキャストや所定樹脂材料による射出成形等から形成されるものであり、図示の取付け孔部を四隅に有した枠部1fが、図示のように気流の影響を極力少なくするように配慮された4本の連結部3を介して基部となるべきセンターベース4とともに一体形成される。
【0036】
尚、連結部1gは図示のような4本以外に、小型機種では3本、2本にする場合もあり、また大型機種では5本以上のものもあり、以下に述べる連結部の内の1本において電線が内蔵されることに変わりない。
【0037】
このように枠部1fと一体形成されるセンターベース40の中心部位には、多極着磁される永久磁石を設けた羽根体の軸体3を回転自在に支持するために、油含有の燒結体から形成されるラジアル軸受が圧入乃至接着等により不動状態になるように固定されている。また、軸体3の底部に相当する部位には、スラスト方向の荷重を受けるための上記のスラスト軸受が設けられている。
【0038】
一方、センターベース40には回転磁界を発生する一対のコイル6が上記の永久磁石に対向するように配設されており、これらのコイル6に発生する回転磁界により永久磁石を吸引することで、羽根体を回転し、羽根体の側面に設けられた復すの羽根部2aにより気流を発生するように構成されている。
【0039】
上記の連結部1gの内の1本にはコイル6への通電または異常検知を行うための複数の電線14、15、16が内蔵され、不図示の蓋が被される。
【0040】
即ち、図4のA‐A矢視断面図である図5(a)において、連結部3は図示のように断面が略U字状の溝部が、厚さtの壁面1gtの間に形成されており、この内部において3本分の電線14、15、16が図示のように内蔵されている。つまり、直径dの電線14、15、16の各中心間を結ぶ形状が(c)に図示のように略三角形になるように連結部1gの内部に内蔵するようにして、羽根部2aに対する投影面積の一辺が(2d+2t)になるようにしている。一方で、連結部3の羽根部2aに対向する面は、図示のように略円弧となる曲面1gaとして形成されている。奥行dもDに比して小さくできるので、ファンとの距離も必要量確保できる。
【0041】
以上の構成により、コイル6に対する通電と異常検知を行うための複数の電線を連結部に内蔵する軸流ファンにおいて、羽根体が回転駆動されるに伴い発生する気流Fを連結部1gにおいて滑らかに通過させることができるようになりカルマン渦等の発生を防止できるようになるので静かな運転が可能となる。また、すべての連結部に曲面1gaを形成することで、若干の風量アップを図れる。
【0042】
尚、図5(b)の連結部の断面図に示すように、連結部1gの羽根部に対向する面1gaを図示のような曲面とすることで、各電線14、15、16を平行に配置しても良く、この場合には羽根部2aに対する投影面積の一辺が(3d+2t)となる。また、図示しないが、各電線14、15、16を斜めに配置するようにしても良い。これにより、投影面積と奥行きについて、第1、第2の中間の効果が得られる。
【0043】
以上説明した構成により、軸流ファンのリード線である電線を保持する連結部の羽根部2aへの投影面積であって、気流が直に当たる面積を小さくすることが可能となり、騒音を低減することが可能となる。
【0044】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、安価に構成することができ、かつ寿命を伸ばすことができ、しかもモータが突然停止する事態発生を回避でき、かつ組立時において治具等により簡単に固定位置にスラスト軸受を取り付けることができるスラスト軸受構造及び該構造を有する軸流ファンを提供することができる。更に、スラスト軸受を交換できる。
【0045】
【図面の簡単な説明】
【図1】 スラスト軸受構造を軸流ファンに応用した事例を示した中心断面図である。
【図2】 図1の要部拡大断面図である。
【図3】 スラスト軸受10を固定部1aにセットする様子を示した断面図である。
【図4】 軸流ファンを一部破断した平面図である。
【図5】(a)図1のA‐A矢視断面図、(b)、(c)連結部の断面図である。
【図6】(a)従来の軸流ファンの模式図、(b)、(c)連結部の断面図である。
【符号の説明】
1 ベース(基部)
1a 固定部
1b 開口部
1g 連結部
2 羽根体
3 軸体
4 永久磁石
5 ラジアル軸受
6 コイル
10スラスト軸受
11樹脂板
12金属板
13ラベル
Claims (3)
- 基部に配設されるラジアル軸受によりラジアル荷重を受けるとともに、前記基部に配設されるスラスト軸受によりスラスト荷重を受けるように回転自在に設けられる回転軸のスラスト軸受構造において、
前記スラスト軸受を、
金属板材料から形成される金属板と、
該金属板に重なるように設けられるとともに、潤滑性を具備する所定樹脂材料から形成される樹脂板とから構成し、
前記回転軸のスラスト荷重を前記樹脂板で受け、磨滅後に前記金属板によりスラスト荷重を受けるように構成し、
前記基部が、
前記ラジアル軸受が固定される穴部と、
前記穴部の底部を構成すると共に前記スラスト軸受が着脱自在に固定されるスラスト軸受固定部と、
前記穴部の内部と連通し、前記スラスト軸受固定部の側部において開口した開口部と、を備え、
前記スラスト軸受が前記開口部を介して前記スラスト軸受固定部から引き出され、また、前記スラスト軸受固定部へ装填可能であることを特徴とするスラスト軸受構造。 - 前記金属板材料がステンレス板であり、前記樹脂材料がナイロン系モリブデンを含有する樹脂材料であることを特徴とする請求項1に記載のスラスト軸受構造。
- 回転磁界を発生する手段と、前記回転磁界に吸引される永久磁石を備えた羽根体の軸体を支持するラジアル軸受とを備えた基部と、
前記基部に配設されるスラスト軸受と、を備え、前記スラスト軸受により前記軸体のスラスト荷重を受けるようにした軸流ファンにおいて、
前記スラスト軸受を、
金属板材料から形成される金属板と、
該金属板に重なるように設けられるとともに、潤滑性を具備する所定樹脂材料から形成される樹脂板とから構成し、
前記基部が、
前記ラジアル軸受が固定される穴部と、
前記穴部の底部を構成すると共に前記スラスト軸受が着脱自在に固定されるスラスト軸受固定部と、
前記穴部の内部と連通し、前記スラスト軸受固定部の側部において開口した開口部と、を備え、
前記軸体のスラスト荷重を前記樹脂板で受け、長期使用後における前記樹脂板の磨耗発生後に、前記金属板によりスラスト荷重を受けるように構成して、前記基部と前記軸体とが直に当接して磨耗することを防止すると共に、前記スラスト軸受が前記開口部を介して前記スラスト軸受固定部から引き出され、また、前記スラスト軸受固定部へ装填可能であることを特徴とする軸流ファン。
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JPH10331844A JPH10331844A (ja) | 1998-12-15 |
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JP14045197A Expired - Fee Related JP3887456B2 (ja) | 1997-05-29 | 1997-05-29 | スラスト軸受構造及び該構造を有する軸流ファン |
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