JP4596613B2 - 軸流ファンモータ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸流ファンモータに係り、特に軸受手段として含油焼結メタル軸受を用いて、ノートパソコンなどの小型電気機器のCPU及びMPU等を冷却するファンモータ構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
コストダウンを図るためには、コスト全体の多くの割合を占めるラジアルボール軸受に代えて含油焼結メタル軸受を用いることが有効である。この含油焼結メタル軸受は、ポーラスな焼結金属中に所定の潤滑剤を含浸させたものである。この軸受を軸流ファンモータに組付けるためには、ハウジング本体にインサート成形されたスリーブホルダーに挿入し、続いて、ロータが挿入され、ロータがラジアル方向に軸支され、かつ予めセットされているスラスト軸受部であるスラストワッシャーにより、スラスト方向に支持するとともに、スラストワッシャーの上に予めセットされたクリップに形成された嵌合孔中にロータの軸体が圧入されることで、抜け止めされて完成される。また、含油焼結メタル軸受の上においてスリーブホルダーの内周面から漏れ出る潤滑油を止めるための止め輪がスリーブホルダーの溝部に装着される場合もある。
【0003】
またロータの軸体には、溝部が形成されており、この溝部が含油焼結メタル軸受の内径部の開口部に形成された面取り部分に位置するようにして、ロータの回転に伴い発生する遠心力により周方向に潤滑油を飛ばすことで、面取り部分において潤滑油を回収して含油焼結メタル軸受の内径部に戻すようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
以上の含油焼結メタル軸受を用いた軸流ファンモータによれば、鉄系のスリーブホルダー中にスラストワッシャー、クリップを挿入し、含油焼結メタル軸受を圧入して固定し、続いて、ロータにインサート成形された軸体を含油焼結メタル軸受の軸支部となる内径部を通過させ、クリップにより抜け止め防止されて完成される。このことから、ロータの軸体の端面部はスラストワッシャーで支えられる状態となり、ロータは含油焼結メタル軸受には直に接触しない構造となっている。
【0005】
ところで、含油焼結メタル軸受は、その内径部の摺接面に存在すべき潤滑油またはグリスなどの潤滑剤の有無が寿命に大きく影響を与えることが知られており、潤滑剤の漏れおよび飛散防止が重要である。
【0006】
上記の従来構造によれば、完成後に回転駆動すると、含油焼結メタル軸受の内径部に存在していた潤滑剤が軸体の溝を乗り越え、さらにロータ内側の羽根部の取付基部の平面部まで流れ出ることがある。また、ロータ内側の樹脂形状は、ロータと軸体の根本からラジアル方向に広がっている為に、周速度の高いロータ外径方向に潤滑油が飛散することになる。この結果、含油焼結メタル軸受に含浸された潤滑油が次第に減少し、軸体と含油焼結メタル軸受が焼付きを起こしモータ寿命が短くなる不都合があった。
【0007】
したがって、本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであり、含油焼結メタル軸受の内径部に存在する潤滑剤が、たとえ軸体の溝を乗り越え、さらにロータ内側の羽根部の取付基部の平面部まで流れ出て、周速度の高いロータ外径方向に潤滑油が飛散した場合でも、潤滑剤を回収して、含油焼結メタル軸受の内径部に戻すようにして長寿命化を実現できる軸流ファンモータの提供を目的としている。
【0008】
【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、永久磁石と複数の羽根部とハウジング本体のスリーブホルダーに内蔵される含油焼結メタル軸受で軸支される軸体とを一体的に設けたロータを具備した軸流ファンモータであって、
前記含油焼結メタル軸受の内径部の開口縁部に内径傾斜面部を形成し、
前記軸体において、前記内径傾斜面部に対向する位置に溝部を、また前記溝部から外周面にかけて外周傾斜面部を夫々形成し、
前記スリーブホルダーの内径部に対向する位置において、前記軸体と前記複数の羽根部の取付基部にかけて撥油処理を施したことを特徴としている。
【0009】
また、前記ハウジング本体は、前記含油焼結メタル軸受を圧入して固定するために有底部に連続する前記スリーブホルダーを樹脂材料からインサート成形するとともに、
前記羽根部は前記軸体を樹脂材料からインサート成形したことを特徴としている。
【0010】
そして、前記取付基部において、環状溝部をさらに形成したことを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な各実施形態につき、添付の図面を参照して説明する。図1は軸流ファンモータの中心断面図である。本図において、ABS樹脂、ポリプロピレン樹脂などの第1の所定樹脂材料からハウジング本体1が射出成形用の金型を用いて成形されるとともに、金属製のスリーブホルダー2が図示のように基部1cにおいてインサート成形されており、このスリーブホルダー2内にラジアル軸受である含油焼結メタル軸受5が圧入して固定される。この含油焼結メタル軸受5に代えて、軸受手段として高価ではあるが連続耐久時間の長いラジアル玉軸受をセットすることも可能である。
【0012】
このようにスリーブホルダー2中に含油焼結メタル軸受5を圧入し固定することで、上記の第1の所定樹脂材料から成形されるハウジング本体1に対して直にメタル軸受を圧入する場合に発生する樹脂劣化に伴う樹脂割れを完全に防止できるようにするとともに、潤滑油による樹脂劣化の影響がないようにしている。
【0013】
ハウング本体1は、上記の基部1cから不図示の支持棒を介して枠部1bが連続形成されるとともに、上記の基部1cと枠部1bの間において開口部1aが成形されており、この開口部1aを介して矢印方向の送気が行われる。
【0014】
一方、コイル9を巻回したステータ11は、図示のように上記のスリーブホルダー2を中心にしてハウジング本体1に接着を含む方法で固定されており、不図示のホール素子によりロータ12に固定されている環状の永久磁石8の磁気変化を検出し、この検出結果に基づきコイル9に対する通電を行なうことで、回転磁界を発生し、ロータ12の回転駆動を行なうようにして、所謂ブラシレスモータを構成している。
【0015】
ロータ12は上記の含油焼結メタル軸受5により回転自在に軸支されるステンレス棒部材から旋盤加工された軸体6と、上記のステータ11に磁気吸引される永久磁石8と外周面において複数の羽根部10aが一体的に設けられるとともに、この軸体6の上部は図示のように取付基部10に対してインサート成形されている。
【0016】
この軸体6は図示のように含油焼結メタル軸受5の内径傾斜面部5mに対向する位置に溝部63が、またこの溝部63から外周面にかけて外周傾斜面部63aが図示のように形成されている。
【0017】
また、軸体6を抜け止め状態に維持するクリップ4が、ナイロン製またはテフロン(登録商標)樹脂製の潤滑性を有したスラストワッシャー3と含油焼結メタル軸受5の間において、ハウジング本体1の有底部1d中に配設されており、軸体6のスラスト方向の荷重をスラストワッシャー3で支持し、ラジアル方向の荷重を含油焼結メタル軸受5で支持するように構成されている。
【0018】
この軸体6には、上記のスラストワッシャー3に当接する当接面62aを有した当接端部62と、この当接端部62の近傍から小径となる小径溝部61とが旋盤加工されており、クリップ4の先端形状部43が図示のように小径溝部61内に位置するようにして後述の工程を経て完成される。
【0019】
次に、図2(a)は、クリップ4の平面図、(b)は(a)のX−X線矢視断面図である。図1に図2をさらに参照して、クリップ4は第2の樹脂材料であるエンジニアプラスチックの、例えばポリアセタール樹脂材料を用いて射出成形することがコスト面、品質面で推奨されるが、これに限定されず他の素材と他の製造方法で製作することもできる。
【0020】
このクリップ4は、スリーブホルダー2中においてスラストワッシャー3とメタル軸受5の間に配設される筒状基部41と、この筒状基部41を支点として弾性変形可能に延設される少なくとも2個所以上の花弁状の延設部42(図では4個分が示されている)が一体成形されており、この先端には先端形状部43がさらに一体成形されている。この先端形状部43には、図2(b)に図示のように面取り部43aと係止部43bとが形成されている。
【0021】
また、筒状基部41には、含油焼結メタル軸受5の圧入側面に対向する部分に複数の突起部44(図示では4個所)が一体形成されており、突起部44が適度に潰れることでメタル軸受5を圧入するときに、延設部42が変形しないようにしている。
【0022】
図3(a)〜(d)は、クリップ4と軸体6の関係を示した断面図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、図3(d)において、クリップ4の先端形状部43で形成される内径寸法d2は、自由状態で軸体6の小径溝部61の直径寸法以上でありかつ当接端部62の直径寸法以下の内径寸法となる。また、図3(c)に図示のように支点Pを回動中心として弾性変形したときに当接端部62の直径寸法以上になるように延設部42の先端に一体形成されている。
【0023】
以上のようにクリップを構成することで、図3(a)に図示のようにロータの軸体6の先端が挿入されると、当接面62aが面取り部43aにぶつかり長手方向に沿う垂直方向に押す力量方向に対する略直角方向の力量が発生して、図3(b)に図示の状態になり、さらに下方に移動して、図3(c)に図示の支点Pを回動中心として、当接端部62の直径寸法以上になるように弾性変形して延設部42の先端に一体形成されている先端形状部43が当接端部62を通過することで、図3(d)に図示の状態となる。
【0024】
図3(d)に図示の状態では、軸体6に対する機械的な干渉がない非接触での完全な係止状態にすることができるとともに、クリップの割れや塑性変形を防止できる。
【0025】
このようにしてロータの完全な抜け止め防止を図ることができ、かつまた図4の断面図に図示のように、無理矢理に軸体6を引き抜こうとすると、係止面43bが当接端部62の内面部62cにぶつかる状態となり、さらに上に抜くと、メタル軸受5の圧入側面部5dにおいて規制され、軸体6を引き抜くことができなくなる。したがって、組み込み後は分解することが不可能となる。
【0026】
次に、図5(a)は軸流ファンモータの製造手順を示した立体分解図であり、また図5(b)は、治具の断面図である。
【0027】
図5(a)において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、スリーブホルダー2をインサート成形したハウジング本体1の枠部1dには固定用孔部1fが形成されており、装置への取付部を形成するとともに、治具のテーブル102への位置決め用に固定用孔部1fを使用している。スリーブホルダー2には止め輪7を固定するための内溝部2aが形成されており、止め輪7の外形寸法を小さくした状態でセットし、内溝部2aで固定するように構成されている。
【0028】
また含油メタル軸受の外周面には長手方向に沿う縦溝部5a(図示では4本)が横溝部5bに連続して形成されている。またクリップは、前記含油焼結メタル軸受の圧入側面部5dに対向する複数の突起部44を有している。
【0029】
これらの突起部44を介して縦溝部5aに連通させることで、有底部の内部で発熱膨脹した空気を外部に排気可能にしている。
【0030】
図6は、組立て手順を示したフローチャートである。図6に図5を参照して、先ず、ステップS1で、コイル9を備えたステータ11を接着してハウジング本体1に固定する。また、スリーブホルダー2中にスラストワッシャー3をセットする。
【0031】
次に、ステップS2で、図5(b)に図示の治具100にメタル軸受5をセットし、ステップS3では、クリップ4を治具軸101にセットする。また、ステップS4において、治具のプレート102上に載置して位置決めする。以上でメタル軸受の圧入準備が整い、ステップS5で治具100を矢印方向に降下して、スリーブホルダー2と一部を嵌合させた状態を維持し、治具軸101を空気圧で降下させて、圧入側面部5dにより突起部44が一部潰された状態で圧入されて固定される。この圧入の際に、含油メタル軸受5の縦溝部5aとスリーブホルダー2の間に空気流路が形成されるので、ポンピング作用による反力が発生せず、スムーズに圧入できる。
【0032】
この後、ステップS6では圧入状態を目視検査して、不良品である場合には、ステップS11で破棄し、良品である場合には、ステップS7の次工程に送る。ステップS8では、止め輪7がセットされて、メタル軸受の浮きを完全に防止し、かつ潤滑油が出ることを防止し、ステップS9に進み、ロータ12の軸体6を図3で説明したように挿入し、クリップで止める。
【0033】
以上で完成し、ステップS10で通電して不良品である場合には、ステップS11で破棄し、良品である場合に出荷工程に送り終了する。
【0034】
図7は、完成後の軸流ファンモータの断面図であって、回転状態において、破線矢印図示のような空気流F1、F2がクリップ4の複数の突起部44と含油メタル軸受5の縦溝部5aと横溝部5bとの間に発生させることが可能となる。
【0035】
このために、メタル軸受5の下方の内部の空気が温度上昇で膨張した場合であっても、ロータ12が圧縮空気で浮き上がる状態となることがなくなる。
【0036】
次に、図8は、潤滑油の回収機能を備えた軸流ファンモータの中心断面図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、含油焼結メタル軸受5の内径部5hの開口縁部には内径傾斜面部5mが形成されている。また軸体6において、この内径傾斜面部5mに対向する位置に溝部63が加工形成されており、この溝部63から外周面にかけて外周傾斜面部63aが加工形成されており、ロータ12の回転に伴い発生する遠心力により周方向に潤滑油を飛ばすことで、面取り部分である内径傾斜面部5mにおいて潤滑油を回収し、含油焼結メタル軸受の内径部5hに戻すようにしている。また、スリーブホルダー2の内径部2hに対向する部位において、軸体6と取付基部10にかけてフッソ系塗料の撥油処理層30が形成されている。
【0037】
以上の構成によれば、ロータ12の回転に伴い発生する遠心力により溝部63より上に伝わった潤滑油が、撥油処理層30上で付着した状態を維持できなくなり、スリーブホルダー2の内径部2hに衝突する。この後に、止め輪7を伝わり上記の内径傾斜面部5mにおいて潤滑油が回収されることになる。
【0038】
最後に、図9は、潤滑油の回収機能を備えた軸流ファンモータの別実施形態を示した中心断面図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を省略すると、取付基部10には環状溝部10bがさらに形成されており、潤滑油の回収を矢印方向に行なうようにしている。 以上説明したように構成することで、メタル軸受5とクリップ4の間に隙間が出来るように位置決め圧入されると同時にクリップ4の突起部44を一部潰してクリップ4を固定する事により、クリップ4のスラスト方向のガタつき発生を防止できる。またクリップの突起部44を潰す事により延設部に加わるメタル軸受5の圧入力量の負担を抑えることができる。また、ガタを防止することで、振動及び騒音を低減する事が出来た。
【0039】
上述したように、ロータには軸体6がインサート成形され、軸体6には、潤滑油の漏れ防止用に周方向に溝部63が加工され、溝部63は含油焼結メタル軸受5の内径部の中に位置しているので、ロータが回転する事により、溝部63に流れて来た潤滑油は遠心力により含油焼結メタル軸受の内径部に衝突して戻ることになる。また、含油焼結メタル軸受5の内径部の開口縁部に内径傾斜面部5mが形成されているので、外周傾斜面部63aの周速度の低い軸体径から周速度の高い太い軸体径に引き寄せられ、潤滑油が溜められる事になる。また、潤滑油漏れ防止及び飛散防止用に撥油処理層30を処理を行う事により、潤滑油は弾かれ、軸体とロータ根本からロータ内側の角度をもった樹脂部までは潤滑油が流れないようにできる。
【0040】
尚、本発明は、上記の実施形態であるブラシレス軸流ファンモータに限定されず、請求の範囲に規定される種々のモータに提供可能あり、ブラシ付きモータを使用した軸流ファンモータにも同様に適用可能である。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、含油焼結メタル軸受の内径部に存在する潤滑剤が、たとえ軸体の溝を乗り越え、さらにロータ内側の羽根部の取付基部の平面部まで流れ出て、周速度の高いロータ外径方向に潤滑油が飛散した場合であっても、潤滑剤を回収可能にして、含油焼結メタル軸受の内径部に戻すようにして長寿命化を実現できる軸流ファンモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】軸流ファンモータの中心断面図である。
【図2】(a)は、図1のクリップ4の平面図、(b)は(a)のX−X線矢視断面図である。
【図3】(a)〜(d)は、クリップ4と軸体6の関係を示した断面図である。
【図4】組付け後のクリップ4と軸体6の関係を示した断面図である。
【図5】(a)は軸流ファンモータの製造手順を示した立体分解図であり、また図5(b)は、組立て用治具の断面図である。
【図6】組み立て手順のフローチャートである。
【図7】完成後の軸流ファンモータの断面図である。
【図8】潤滑油の回収機能を備えた軸流ファンモータの中心断面図である。
【図9】潤滑油の回収機能を備えた軸流ファンモータの別実施形態の中心断面図である。
【符号の説明】
1 ハウジング本体
2 スリーブホルダー
2h 内径部
3 スラストワッシャー
4 クリップ
5 含油焼結メタル軸受
5m 内径傾斜面部
5h 内径部
6 軸体
7 止め輪
8 永久磁石
10 取付基部
12 ロータ
30 撥油処理層
63 溝部
63a 外周傾斜面部
Claims (3)
- 永久磁石と複数の羽根部とハウジング本体のスリーブホルダーに内蔵される含油焼結メタル軸受で軸支される軸体とを一体的に設けたロータを具備した軸流ファンモータであって、
前記含油焼結メタル軸受の内径部の開口縁部に内径傾斜面部を形成し、
前記軸体において、前記内径傾斜面部に対向する位置に溝部を、また前記溝部から外周面にかけて外周傾斜面部を夫々形成し、
前記スリーブホルダーの内径部に対向する位置において、前記軸体と前記複数の羽根部の取付基部にかけて撥油処理を施したことを特徴とする軸流ファンモータ。 - 前記ハウジング本体は、前記含油焼結メタル軸受を圧入して固定するために有底部に連続する前記スリーブホルダーを樹脂材料からインサート成形するとともに、
前記羽根部は前記軸体を樹脂材料からインサート成形したことを特徴とする請求項1に記載の軸流ファンモータ。 - 前記取付基部において、環状溝部をさらに形成したことを特徴とする請求項2に記載の軸流ファンモータ。
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