JP5095329B2 - Motor and blower fan - Google Patents
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本発明は、耐衝撃性の高いモータおよび送風ファンの軸受構造に関する。 The present invention relates to a motor and a blower fan bearing structure having high impact resistance.
従来より、電子機器等の冷却として送風ファンが使用されてきた。従来の電子機器は、例えば、パーソナルコンピュータのように卓上に設置した状態で使用されることが多かった。しかし、近年は、電子機器として小型で持ち運びが容易な製品が開発されている。持ち運びが容易である電子機器においては、卓上設置型の電子機器と比較して落下等による耐衝撃性の高さが求められる。つまり、その電子機器の内部に搭載される送風ファンにおいても従来よりも高い耐衝撃性が求められている。 Conventionally, blower fans have been used for cooling electronic devices and the like. Conventional electronic devices are often used in a state where they are installed on a table like a personal computer, for example. However, in recent years, products that are small and easy to carry have been developed as electronic devices. An electronic device that is easy to carry is required to have a higher impact resistance due to dropping or the like than a desktop electronic device. That is, higher impact resistance than before is also required for the blower fan mounted inside the electronic device.
また、従来の送風ファンの主な用途は冷却用であったが、近年においては冷却ファンの用途が多様化している。例えば、車載用送風ファン、ノート型パソコン用冷却ファン、等があり、耐衝撃性を有する構造は必要不可欠となってきている。 The main use of the conventional blower fan is for cooling, but in recent years, the use of the cooling fan is diversified. For example, there are an in-vehicle blowing fan, a notebook computer cooling fan, and the like, and a structure having impact resistance has become indispensable.
送風ファンの中でも長寿命が要求される機種には軸受部材として、ボールベアリングが用いられる。ボールベアリングは、主に外輪と内輪とその間で転動する複数のボールにて構成されている。内輪と外輪との間で複数のボールが両者に点接触しながら転動し、外輪が内輪に対して相対的に回転運動をしている。例えば、すべり軸受においては、軸受面でのすべりによって高い動摩擦が発生しており、エネルギ損失が生じている。また、流体動圧軸受においては、軸受面において動圧が発生しているため、エネルギ損失が生じている。しかし、ボールベアリングにおいては、上記の構成により動摩擦は小さくまた動圧の発生も無いため、エネルギ損失がすべり軸受や流体動圧軸受と比較して小さい。ただし、ボールが内輪および外輪と点接触しているため、落下等の衝撃時にボールや外輪、内輪に傷が発生し易い。傷が発生した場合は、回転時に騒音等が発生する要因となる。 Ball bearings are used as bearing members for models that require a long life among blower fans. The ball bearing is mainly composed of an outer ring, an inner ring, and a plurality of balls that roll between them. A plurality of balls roll while making point contact between the inner ring and the outer ring, and the outer ring rotates relative to the inner ring. For example, in a sliding bearing, high dynamic friction is generated by sliding on the bearing surface, and energy loss occurs. Further, in the fluid dynamic pressure bearing, since dynamic pressure is generated on the bearing surface, energy loss occurs. However, in the ball bearing, the dynamic friction is small and no dynamic pressure is generated due to the above-described configuration, so that the energy loss is small compared to the slide bearing and the fluid dynamic pressure bearing. However, since the ball is in point contact with the inner ring and the outer ring, the ball, the outer ring, and the inner ring are liable to be damaged during an impact such as dropping. When scratches are generated, noise or the like is generated during rotation.
従来の送風ファンに用いられる軸受構造として、以下の特許文献が開示されている。 The following patent documents are disclosed as a bearing structure used for a conventional blower fan.
例えば、特許文献1に記載の軸流ファンにおいては、軸受部材としてボールベアリングが使用されており、動作振動に依拠するボールベアリングのクリープ現象を回避するために、ボールベアリングの外輪と軸受箱との間に硬質ゴムが介在されていることが開示されている。 For example, in the axial fan described in Patent Document 1, a ball bearing is used as a bearing member, and in order to avoid a creep phenomenon of the ball bearing that depends on operational vibration, an outer ring of the ball bearing and a bearing box It is disclosed that a hard rubber is interposed therebetween.
ところで、近年の送風ファンにおいては、上記の通り落下等による衝撃に対する耐衝撃性が求められている。 By the way, in recent blower fans, as described above, impact resistance against impacts caused by dropping or the like is required.
特許文献1に記載の軸流ファンでは、ボールベアリングのクリープ現象、つまりボールベアリングの外輪が軸受箱に対する相対回転を防止することができる。また、ボールベアリングと軸受箱の間に硬質ゴムを介在させることで、外部からの衝撃を硬質ゴムによって緩衝することが可能である。よって、従来までに求められていた耐衝撃性の基準を満足することが可能であった。しかし、近年の送風ファンに求められている耐衝撃性の基準を満足することが困難になりつつある。このため、更なる耐衝撃性の高い軸受構造を有する送風ファンを構成することが必要となる。 In the axial fan described in Patent Document 1, the creep phenomenon of the ball bearing, that is, the outer ring of the ball bearing can prevent relative rotation with respect to the bearing housing. Further, by interposing a hard rubber between the ball bearing and the bearing housing, it is possible to buffer the impact from the outside with the hard rubber. Therefore, it was possible to satisfy the impact resistance standards that have been required so far. However, it is becoming difficult to satisfy the impact resistance standards required for recent blower fans. For this reason, it is necessary to constitute a blower fan having a bearing structure with higher impact resistance.
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、送風ファンにおいて落下等による衝撃からボールベアリングへの損傷を防止する為の軸受構造を得ることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to obtain a bearing structure for preventing damage to a ball bearing from an impact caused by dropping or the like in a blower fan.
本発明は、上記のような従来技術に鑑みてなされたものである。すなわち本発明の請求項1に記載のモータは、モータであって、シャフトとロータマグネットを有し中心軸を中心として回転するロータ部と、前記ロータマグネットと対向して配置され前記ロータマグネットとの間でトルクを発生するステータ部と、該ステータ部が支持され、前記ロータ部に対して前記中心軸方向において下方に配置されるベース部と、該ベース部の中央に前記中心軸を中心として構成される略円筒状の軸受保持部と、前記中心軸方向に離間して、内輪に前記シャフトが挿通して配置される一対のボールベアリングと、を備えており、前記シャフトには、前記一対のボールベアリングが互いに離れる方向とは反対側から前記ボールベアリングの内輪に対して前記シャフトとの相対移動を規制する移動規制部が設けられており、前記軸受保持部の内部には、前記ボールベアリングの外輪との間で弾性部材を介して前記一対のボールベアリングを支持する一対の弾性部材保持面が構成されていることを特徴とする。 The present invention has been made in view of the above prior art. That is, the motor according to claim 1 of the present invention is a motor, and includes a rotor portion having a shaft and a rotor magnet that rotates about a central axis, and a rotor magnet that is disposed to face the rotor magnet. A stator portion that generates torque between the rotor portion, a base portion that is supported by the stator portion and disposed below the rotor portion in the direction of the central axis, and the center portion is centered on the central axis A substantially cylindrical bearing holding portion, and a pair of ball bearings spaced from each other in the direction of the central axis and inserted through the inner ring, and the shaft includes the pair of ball bearings. There is provided a movement restricting portion for restricting relative movement of the ball bearing with respect to the inner ring of the ball bearing from the side opposite to the direction in which the ball bearings are separated from each other. Inside of the bearing holder, characterized in that the pair of elastic members holding surface for supporting the pair of ball bearings via the elastic member between the outer ring of the ball bearing is configured.
本発明は、請求項2に記載のモータは、請求項1に記載のモータであって、前記一対の弾性部材保持面よりも前記一対のボールベアリングとの間隙が小さい一対の移動規制面が形成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the motor according to the second aspect is the motor according to the first aspect, wherein a pair of movement restricting surfaces are formed such that a gap between the pair of ball bearings is smaller than the pair of elastic member holding surfaces. It is characterized by being.
本発明は、請求項3に記載のモータは、請求項1または2に記載のモータであって、前記中心軸方向下方に位置する移動規制部が、前記シャフト先端付近に固定されるリング状の抜止部材であることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the motor according to the third aspect is the motor according to the first or second aspect, wherein the movement restricting portion located below the central axis is fixed in the vicinity of the tip of the shaft. It is a retaining member.
本発明は、請求項4に記載のモータは、請求項1から3のいずれかに記載のモータであって、前記中心軸方向上方に位置する前記移動規制部が前記ロータ部の一部であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the motor according to the fourth aspect is the motor according to any one of the first to third aspects, wherein the movement restricting portion located above the central axis direction is a part of the rotor portion. It is characterized by that.
本発明は、請求項5に記載のモータは、請求項4に記載のモータであって、前記一対の弾性部材のうち少なくともいずれか一方に弾性力が働くように前記一対の移動規制部が離間して配置されていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, the motor according to the fifth aspect is the motor according to the fourth aspect, wherein the pair of movement restricting portions are separated so that an elastic force acts on at least one of the pair of elastic members. It is characterized by being arranged.
本発明は、請求項6に記載のモータは、請求項5に記載のモータであって、前記ロータ部が停止している状態において、前記一対の弾性部材にほぼ同等の弾性力が発生していることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, the motor according to the sixth aspect is the motor according to the fifth aspect, wherein substantially the same elastic force is generated in the pair of elastic members when the rotor portion is stopped. It is characterized by being.
本発明は、請求項7に記載のモータは、請求項5に記載のモータであって、前記中心軸方向下方に位置する前記弾性部材が予圧バネであることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, the motor according to the seventh aspect is the motor according to the fifth aspect, wherein the elastic member positioned downward in the central axis direction is a preload spring.
本発明は、請求項8に記載のモータは、請求項7に記載のモータであって、前記中心軸方向上方に位置する前記弾性部材の方が前記予圧バネよりも弾性力が大きいことを特徴とする。 The motor according to claim 8 is the motor according to claim 7, wherein the elastic member positioned above the central axis direction has a larger elastic force than the preload spring. And
本発明は、請求項9に記載のモータは、請求項1または2に記載のモータであって、前記シャフト先端付近に固定されるリング状の抜止部材が固定されており、前記中心軸方向下方に位置する移動規制部が、前記中心軸方向下方に位置する前記ボールベアリングの前記内輪と前記抜止部材との間に介在される予圧バネであることを特徴とする。
According to the present invention, the motor according to claim 9 is the motor according to
本発明は、請求項10に記載のモータは、請求項1または2に記載のモータであって、前記中心軸方向上方に位置する前記移動規制部が前記ロータ部と前記中心軸方向上方に位置する前記ボールベアリングの前記内輪との間に介在される予圧バネであることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the present invention, the motor according to the tenth aspect is the motor according to the first or second aspect, wherein the movement restricting portion located above the central axis direction is located above the rotor portion and the central axis direction. The preload spring is interposed between the ball bearing and the inner ring.
本発明は、請求項11に記載のモータは、請求項1から10のいずれかに記載のモータであって、前記移動規制部によって前記ボールベアリングに荷重を加えた際に、前記弾性部材が最大たわみに達する前に前記ボールベアリングの前記内輪が、前記移動規制面と接触することを特徴とする。 According to the present invention, the motor according to claim 11 is the motor according to any one of claims 1 to 10, wherein the elastic member is at a maximum when a load is applied to the ball bearing by the movement restricting portion. Before the deflection is reached, the inner ring of the ball bearing is in contact with the movement restricting surface.
本発明は、請求項12に記載の送風ファンは、請求項1から11のいずれかに記載のモータを搭載する送風ファンであって、前記ロータ部が、前記中心軸を中心に回転することで空気流を発生する複数の羽根を備えていることを特徴とする送風ファン。 The present invention provides a blower fan according to a twelfth aspect of the present invention, in which the motor according to any one of the first to eleventh aspects is mounted, and the rotor portion rotates around the central axis. A blower fan comprising a plurality of blades for generating an air flow.
本発明に記載のモータによれば、ボールベアリングの外輪が弾性部材によって支持されているため、モータに衝撃が加わった場合にボールベアリングへの伝達される衝撃が弾性部材によって緩衝される。また、モータに衝撃が加わり、ボールベアリングの外輪が弾性部材を押圧した際に、弾性部材が弾性限界に達する前にボールベアリングの内輪が、移動規制面と接触する。このことにより、モータに衝撃が加わった際のボールベアリングの外輪には、衝撃による慣性力が働き、内輪には前記慣性力とは逆方向に弾性部材からの反力が働く。ここで、弾性部材が弾性限界に達すると、弾性部材による反力が急激に増大する。よって、内輪が移動規制面と接触することで、内輪に働く慣性力を抑えると同時に、弾性部材による反力の急激な増大を防止することができる。内輪と外輪の間に互いに反対方向に大きな力が働くと、ボールに傷が発生する可能性が高くなり、騒音の原因となる。本発明により、ボールベアリングの損傷を防止することが可能である。 According to the motor of the present invention, since the outer ring of the ball bearing is supported by the elastic member, the impact transmitted to the ball bearing is buffered by the elastic member when an impact is applied to the motor. Further, when an impact is applied to the motor and the outer ring of the ball bearing presses the elastic member, the inner ring of the ball bearing comes into contact with the movement restricting surface before the elastic member reaches the elastic limit. As a result, an inertia force due to the impact acts on the outer ring of the ball bearing when an impact is applied to the motor, and a reaction force from the elastic member acts on the inner ring in a direction opposite to the inertia force. Here, when the elastic member reaches the elastic limit, the reaction force by the elastic member increases rapidly. Therefore, when the inner ring comes into contact with the movement restricting surface, the inertial force acting on the inner ring can be suppressed, and at the same time, a sudden increase in the reaction force due to the elastic member can be prevented. If a large force acts between the inner ring and the outer ring in opposite directions, the ball is more likely to be damaged, which causes noise. According to the present invention, it is possible to prevent the ball bearing from being damaged.
以下、本発明の実施形態の遠心ファンについて、図1から図4を参照して説明する。尚、本発明の実施形態では便宜上各図面の上下方向を「上下方向」とするが、実際の取り付け状態における方向および重力方向を限定するものではない。 Hereinafter, a centrifugal fan according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. In the embodiment of the present invention, the vertical direction of each drawing is referred to as “vertical direction” for convenience, but the direction and the direction of gravity in the actual attachment state are not limited.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る遠心ファン1の構成を示す図であり、中心軸J1を含む平面で切断した縦断面図を示す。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a centrifugal fan 1 according to a first embodiment of the present invention, and shows a longitudinal sectional view cut along a plane including a central axis J1.
本発明の第1の実施形態に係る送風ファンに関して説明する。ここでは、送風ファンの一例として、遠心ファンを用いて説明する。図1に示されているように、遠心ファン1は、回転することにより空気流を発生するインペラ部2と、インペラ部2に接続されてインペラ部2を中心軸J1回り回転するモータ部3を備え、インペラ部2およびモータ部3は、ケーシング10に収容される。図1および図2に示されているように、ケーシング10は、吸気口121を有するカバー部12がケーシング10の側壁部101に取り付けられることによって組み立てられ、インペラ部2の周囲を取り囲んで空気流の流路が形成される(すなわち、インペラ部2の回転によって発生した空気流に流れ方向が形成されて、当該空気が外部に排出される)。遠心ファン1は、例えば電気製品や電子機器を冷却するための電動ファンとして用いられる。
The blower fan according to the first embodiment of the present invention will be described. Here, a centrifugal fan is used as an example of the blower fan. As shown in FIG. 1, the centrifugal fan 1 includes an
ケーシング10は、図1に示されているように、ベース部102と、側壁部101で構成されている。ベース部102は中央にはインペラ部2の回転軸、つまり中心軸J1と同軸になるように軸受保持部310が固定されている。また、ベース部102の外周部から連続的に中心軸J1方向の上方側に向けて側壁部101が突出すように形成されている。側壁部101には、図1に示されているように、排気口103形成されており、インペラ2が回転することで発生した空気流が排気口103より遠心ファン1の外部に排出される。上述のとおり、側壁部101の上端にはカバー部12が取り付けられている。カバー部12に形成される吸気口121は略円形である。カバー部12がケーシング10に取り付けられて際に、吸気口121の中心は中心軸J1と重なるように構成されている。ただし、吸気口121の中心と中心軸J1が必ずしも重なる必要はなく、吸気口121の中心を中心軸J1とずらして構成しても良い。
As shown in FIG. 1, the casing 10 includes a
ケーシング10の形状は、中心軸J1方向上方から見て、蝸牛形状に形成されている(図略)。インペラ2の外周と側壁部101の内周面との間には、インペラが回転することで発生する空気流の流路が形成されている。流路は、径方向に平行な線分を含んだ面によって切断された流路断面の断面積が、上流から排気口103に向けて漸次拡大するように形成されている。ただし、遠心ファンの大きさや、風量特性を考慮して流路の断面積を上流から排気口103に向けてほぼ同一となっても良く、流路の形状は上記には限定されない。ケーシング形状が、蝸牛形状に形成されることによって、インペラ2が回転することで発生する空気流の整流化を図ると共に、排気口からの空気流の流速方向を調整することができる。また、吸気口121と排気口側103の間の圧力差(静圧)を向上することも可能である。
The shape of the casing 10 is formed in a cochlear shape when viewed from above the central axis J1 (not shown). Between the outer periphery of the
モータ部3は、図1に示されているように、アウターロータ型(モータに構成されるロータマグネット322がステータ部31よりも径方向外方に位置するタイプ)のモータである。モータ部3は主に、回転体であるロータ部32と、静止体であるステータ部31と軸受部とで構成されている。ロータ部32は、ステータ部31に対して後述する軸受部によって回転可能に支持される。軸受部の構成に関しては、後ほど詳述する。
As shown in FIG. 1, the
ステータ部31は、後述する軸受部が収容される軸受保持部310の外側面に固定されている。ステータ部31は、主に、ステータコア311と、第1、2インシュレータ312a、312bと、コイル313と、回路基板314と、で構成されている。
The
ステータコア311は、薄板の磁性体で形成されたステータラミネーションを複数枚積層することで構成されている。特に、電子機器冷却用に使用される本実施形態の遠心ファン1には、駆動方式として単相バイポーラや二相ユニポーラが採用されている。単相バイポーラや、二相ユニポーラにおいては、4極のステータコアが用いられる。よって、本実施形態におけるステータコア311は、円環状のコアバック部と4の磁極歯とで構成されている。4の磁極歯はコアバック部の外側面から径方向外方に向けて突出しており、中心軸J1を中心とする周方向に配列されている。
The
ステータコア311の外側面と内側面を除いて、その周囲はインシュレータ312によって覆われている。第1インシュレータ312aはステータコア311に対して上側から、第2インシュレータ312bはステータコア311に対して下側からステータコア311を覆っている。前記ステータコア311の磁極歯にはインシュレータ312を介して銅線が巻き付けられることでコイル313が形成されている。
The periphery of the
ステータコア311の下方には第2インシュレータ312bと連結して支持される回路基板314が配置されている。回路基板314は、基板と、回路部品とで構成されている。基板上には、回路部品を実装することで制御回路が構成されるように銅箔で形成された導通パターンがプリントされている。基板上は、回路部品が実装され、制御回路とコイル313を構成する銅線の端部が回路基板314上に電気的に接続されている。
A
ロータ部32は、インペラ2と、ロータヨーク321と、ロータマグネット322と、シャフト323と、で構成されている。インペラ2は、有蓋円筒形状のカップ部21と、円環状のハブ22と複数の翼23で構成されている。
The
カップ部21の中央には、中心軸J1と同軸になるようにシャフト323が固定されている。インペラ2は、シャフト323を回転軸として中心軸J1を中心に回転する。カップ部21の円筒部の内側面には、円筒状のロータヨーク321が固定されている。更にロータヨーク321の内側面には、環状のロータマグネット322が固定されている。ロータマグネット322は、複数の磁極が周方向において交互に並ぶように着磁されている。ロータヨーク321は、磁性体によって形成されている。ロータヨーク321が構成されていることでロータマグネット322によって形成される磁界が送風ファン1から外部に漏洩するのを防止することができる。ロータマグネット322は、ステータコア311の外周面と径方向において対向するように配置されている。よって、回路基板314に外部電源から電流が供給されることで、ステータコア311に磁界が発生し、当該磁界と、ロータマグネット322において形成されている磁界との相互作用により、中心軸J1を中心とするトルクが発生する。これに伴い、インペラ2が中心軸J1を中心に回転する。
A
次に、軸受部の構成に関して説明する。図2は、本発明の第1の実施形態に係る送風ファン1の軸受部の構成を示す図であり、中心軸J1を含む平面で切断した縦断面図を示す。シャフト323は、上端がカップ部21に固定されており、カップ部21から下方に向けて突出している。軸受保持部310の内側面側には、ボールベアリング315,316が固定されている。シャフト323は、ボールベアリング315,316に挿入されることによって、回転可能に支持される。シャフト323の上端近傍には予圧バネ317が中心軸J1方向においてボールベアリング315の上側に取り付けられている。シャフト323の下端部近傍にはボールベアリング316からシャフト323が抜けないように抜止部材318が取り付けられている。抜止部材318は、予圧バネ317に対して中心軸J1方向において変位するように構成されているため、予圧バネ317によってボールベアリング315,316に対して予圧が与えられる。これにより、ボールベアリング315,316およびシャフト323が正しい位置に保持される。
Next, the configuration of the bearing portion will be described. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the bearing portion of the blower fan 1 according to the first embodiment of the present invention, and shows a longitudinal sectional view cut along a plane including the central axis J1. The
軸受部に関して更に詳述する。上側ボールベアリング315は、外輪3151と内輪3152と転動体である複数のボール3153とで構成されている。外輪3151は、内周面に複数のボール3153が転がる軌道面が形成されている。内輪3152は、外周面に複数のボール3153が転がる軌道面が形成されている。また、図示はしていないものの、複数のボール3153が軌道面から外れないようにリテナー(retainer)と呼ばれる保持器が構成されている。よって、ボールベアリング315は、軸受保持部310によって外輪3151の外周面が支持される。また、内輪3152の内周面にシャフト323が挿入される。下側ボールベアリング316に関しても同様の構成となる。
The bearing portion will be further described in detail. The
上記のとおり、ボールベアリング315,316に関しては、予圧を付与する必要がある。そこで、以下にボールベアリング315に付与される予圧に関して詳述する。ボールベアリング315の外輪3151と内輪3152との間には中心軸J1方向において遊びが構成されている。外輪3151と内輪3152との間に中心軸J1方向の遊びが構成された場合には、特に中心軸J1方向の振動および共振によって異音が発生する虞がある。また、所望の軸受寿命を得ることができない虞がある。ここでは、軸受保持部310に支持された外輪3151に対して内輪3152が予圧バネ317によって中心軸J1方向下方に向けて力が加えられる。このことにより、外輪3151と内輪3152との間に中心軸J1方向の予圧が付与される。よって、外輪3151の軌道面に対する複数のボール3153の転がる軌道と内輪3152の軌道面に対する複数のボール3153の転がる軌道が安定する。シャフト323の下端付近には抜止部材318が固定されているため、予圧バネ317にて発生する弾性力が下側ボールベアリング316の外輪3161と内輪3162との間に上側ボールベアリング315同様に予圧を付与することが可能である。よって、ボールベアリング315,316はモータ部3に安定した回転を供給することができる。
As described above, the
次に、ボールベアリング315,316の外輪3151,3161の中心軸J1方向における支持に関して説明する。ここでは、上側ボールベアリング315に着目して説明する。図2に示されているように、軸受保持部310の内側面には、中心軸J1に向けて環状の小径円筒部3101が突出して形成されている。ここで、小径円筒部3101の内径寸法は、シャフト323の外径よりも大きく、シャフト323が軸受保持部310内に挿通された際に、小径円筒部3101とシャフト323とは接触しない。小径円筒部3101の上端面の径方向外方において弾性部材319が配置されている。つまり、小径円筒部3101の上端面とボールベアリング315の外輪3151との間には弾性部材319が介在される。これにより、ボールベアリング315においては、ロータ部32に対して落下等によって中心軸J1方向への衝撃が加わった場合、内輪3152が予圧バネ317、外輪3151が弾性部材319によって衝撃が吸収され、ロータ部32に加わった衝撃が直接的に外輪3151および内輪3152に及ばない。小径円筒部3101は、本実施形態においては円筒状であるが、軸受保持部310の内周面から、中心軸J1に向けて複数個の凸部が突出して形成されることで、小径円筒部3101と同様の作用を発揮することが可能である。
Next, the support in the center axis J1 direction of the
外輪3152が弾性部材319を介さずに直接軸受保持部310に支持された場合には、ロータ部32に対して衝撃が加わった際には、予圧バネ317が弾性限界を超えて、ロータ部32が直接的にボールベアリング315の内輪3152に接触する虞がある。この場合には、衝撃が直接的に外輪3151と内輪3152の間に介在される複数のボール3153に及ぶ虞がある。衝撃が複数のボール3153に及んだ場合、ボール3153の表面に傷が付く虞があり、回転時の異音発生の要因となる。しかし、上記の構造においては、ロータ部32に衝撃が与えられても、その衝撃がボールベアリング315に及び難い。
When the
上記の構成に関しては、下側ボールベアリング316に関しても同様である。ただし、下側ボールベアリング316においては、予圧バネ317が構成されず、シャフト323の下端部付近に固定された抜止部材318によって内輪3162が中心軸J1方向上方側に向けて支持されている。
The same applies to the
弾性部材319としては、予圧バネと同様にコイルスプリングを用いても良い。また、ゴム等の弾性を有する材料で構成しても良い。弾性部材319には、設計に応じて所望の弾性力を得られるように部材を選定すれば良く、使用される材料および形状は限定されない。また、第1の実施形態においては、弾性部材319は、衝撃を緩衝するために用いられているため、予圧バネ317の方が弾性部材319よりもヤング率が小さい方が好ましい。ロータ部32に対して、中心軸J1方向の上下いずれかの方向に衝撃が生じたとしても、同等の緩衝効果を発揮するために、2つの弾性部材319は、同等のヤング率である方が望ましい。
As the
小径円筒部3101の上端面の径方向内方においては、図2に示されているように、中心軸J1方向上方側に向けて環状の凸部が突出して形成されている(以降、環状の凸部の上端面を移動規制面3102と呼ぶ。)。また、小径円筒部3101の下端面の径方向内方においても、同様に中心軸J1方向下方側に向けて環状の凸部が突出して形成されている(以降、環状の凸部の下端面も移動規制面3103と呼ぶ。)。小径円筒部3101上端面を基準面として、移動規制面3102は弾性部材319の上端面よりも中心軸J1方向下方側に形成されている。仮想的に、弾性部材319の上端面に対して中心軸方向下方側に向けて圧力を加えた際に、弾性部材319は弾性的(つまり、力と弾性部材319の加圧面の変位が比例の関係)に撓んでいく。圧力を加え続けると、弾性部材319が撓まなくなる。つまり、この状態における弾性部材319は、圧縮する方向に向けて弾性限界を超えているため、外部からの衝撃に対する緩衝効果はほぼないと考えられる。よって、移動規制面3102は、弾性部材319が加圧された際に弾性限界になる高さよりも中心軸J1方向において上方側に配置されている。
In the radially inner side of the upper end surface of the small-diameter
上記の構成により、ロータ部32に対して中心軸J1方向下方側に向けて衝撃を加えた場合、ロータ部32から予圧バネ317、内輪3152、複数のボール3153、外輪3151、弾性部材319の順に衝撃が伝達される。ここで、衝撃による応力によって、弾性部材319が中心軸J1方向下方に向けて撓む。そこで、弾性部材319が弾性限界の撓みに達する前に、内輪3152が位置規制面3102に接触するように構成されているため、内輪3152と外輪3151との間に構成される複数のボール3153への衝撃を抑制することができる。
With the above configuration, when an impact is applied to the
下側ボールベアリング316においても、ロータ部32に対して中心軸J1方向上方側に向けて衝撃を加えた場合、ロータ部32から抜止部材317、内輪3162、複数のボール3163、外輪3161、弾性部材319の順に衝撃が伝達される。ここで、衝撃による応力によって、弾性部材319が中心軸J1方向上方に向けて撓む。そこで、弾性部材319が弾性限界の撓みに達する前に、内輪3162が位置規制面3103に接触するように構成されているため、内輪3162と外輪3161との間に構成される複数のボール3163への衝撃を抑制することができる。
Also in the
次に、本発明の第2の実施形態に係る送風ファンについて説明する。第2の実施形態に係る遠心ファンは、軸受部の構成が一部異なる点を除き、図1および図2に示す遠心ファン1と同様の構成を有するため、以下の説明では、軸受部以外の他の構成に同符号を付す。 Next, a blower fan according to a second embodiment of the present invention will be described. The centrifugal fan according to the second embodiment has the same configuration as the centrifugal fan 1 shown in FIG. 1 and FIG. 2 except that the configuration of the bearing portion is partially different. The other components are denoted by the same reference numerals.
図3は、本発明の第2の実施形態に係る遠心ファン1Aの軸受部の構成を示す図であり、中心軸J1を含む平面で切断した縦断面図を示す。シャフト323は、上端がカップ部21に固定されており、カップ部21から下方に向けて突出している。軸受保持部310の内側面側には、ボールベアリング315,316が固定されている。シャフト323は、ボールベアリング315,316に挿入されることによって、回転可能に支持される。シャフト323の下端部近傍にはボールベアリング316からシャフト323が抜けないように抜止部材318が取り付けられている。抜止部材318とボールベアリング316の間には、予圧バネ317Aが取り付けられている。抜止部材318は、予圧バネ317Aに対して中心軸J1方向において変位するように構成されているため、予圧バネ317Aによってボールベアリング315,316に対して予圧が与えられる。これにより、ボールベアリング315,316およびシャフト323が正しい位置に保持される。
FIG. 3 is a view showing the configuration of the bearing portion of the centrifugal fan 1A according to the second embodiment of the present invention, and shows a longitudinal sectional view cut along a plane including the central axis J1. The
軸受保持部310に支持された外輪3161に対して内輪3162が予圧バネ317Aによって中心軸J1方向上方に向けて力が加えられる。このことにより、外輪3161と内輪3162との間に中心軸J1方向の予圧が付与される。よって、外輪3161の軌道面に対する複数のボール3163の転がる軌道と内輪3162の軌道面に対する複数のボール3163の転がる軌道が安定する。シャフト323の上端付近にはカップ部21の一部として構成されるボス部211が内輪3152と中心軸J1方向において接触している。このため、予圧バネ317Aにて発生する弾性力が上側ボールベアリング315の外輪3151と内輪3152との間に下側ボールベアリング316同様に予圧を付与することが可能である。よって、ボールベアリング315,316はモータ部3Aに安定した回転を供給することができる。第2の実施形態においても第1の実施形態と同様の効果を発揮する。
A force is applied to the
次に、本発明の第3の実施形態に係る送風ファンについて説明する。第3の実施形態に係る遠心ファンは、軸受部の構成が一部異なる点を除き、図1および図2に示す遠心ファン1と同様の構成を有するため、以下の説明では、軸受部以外の他の構成に同符号を付す。 Next, a blower fan according to a third embodiment of the present invention will be described. The centrifugal fan according to the third embodiment has the same configuration as the centrifugal fan 1 shown in FIG. 1 and FIG. 2 except that the configuration of the bearing portion is partially different. The other components are denoted by the same reference numerals.
図4は、本発明の第3の実施形態に係る遠心ファン1Bの軸受部の構成を示す図であり、中心軸J1を含む平面で切断した縦断面図を示す。シャフト323は、上端がカップ部21に固定されており、カップ部21から下方に向けて突出している。軸受保持部310の内側面側には、ボールベアリング315,316が固定されている。シャフト323は、ボールベアリング315,316に挿入されることによって、回転可能に支持される。第3の実施形態においては、第1および第2の実施形態とは異なり、予圧バネが構成されていない。ただし、第1の実施形態の説明において記載されたとおり、ボールベアリングを用いた軸受構造においては、中心軸J1方向において内輪と外輪との間に予圧を発生させる必要がある。予圧を発生させる方法に関しては後述する。
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the bearing portion of the centrifugal fan 1B according to the third embodiment of the present invention, and shows a longitudinal sectional view cut along a plane including the central axis J1. The
図2に示されているように、軸受保持部310の内側面には、中心軸J1に向けて環状の小径円筒部3101が突出して形成されている。ここで、小径円筒部3101の内径寸法は、シャフト323の外径よりも大きく、シャフト323が軸受保持部310内に挿通された際に、小径円筒部3101とシャフト323とは接触しない。小径円筒部3101の上端面の径方向外方において弾性部材319が配置されている。つまり、小径円筒部3101の上端面とボールベアリング315の外輪3151との間には弾性部材319が介在される。これにより、ボールベアリング315においては、ロータ部32に対して落下等によって中心軸J1方向への衝撃が加わった場合、内輪3152が予圧バネ317、外輪3151が弾性部材319によって衝撃が吸収され、ロータ部32に加わった衝撃が直接的に外輪3151および内輪3152に及ばない。小径円筒部3101は、本実施形態においては円筒状であるが、軸受保持部310の内周面から、中心軸J1に向けて複数個の凸部が突出して形成されることで、小径円筒部3101と同様の作用を発揮することが可能である。
As shown in FIG. 2, an annular small-diameter
シャフト323の下端部近傍にはボールベアリング316からシャフト323が抜けないように抜止部材318が取り付けられている。また、シャフト323の上端付近にはカップ部21の一部として構成されるボス部211が内輪3152と中心軸J1方向において接触している。
A retaining
次に、ボールベアリング315,316の外輪3151,3161の中心軸J1方向における支持に関して説明する。ここでは、上側ボールベアリング315に着目して説明する。図2に示されているように、軸受保持部310の内側面には、中心軸J1に向けて環状の小径円筒部3101が突出して形成されている。小径円筒部3101の上端面の径方向外方において弾性部材319が配置されている。つまり、小径円筒部3101の上端面とボールベアリング315の外輪3151との間には弾性部材319が介在される。これにより、ボールベアリング315においては、ロータ部32に対して落下等によって中心軸J1方向への衝撃が加わった場合、内輪3152が予圧バネ317、外輪3151が弾性部材319によって衝撃が吸収され、ロータ部32に加わった衝撃が直接的に外輪3151および内輪3152に及ばない。
Next, the support in the center axis J1 direction of the
上記の方法にて、外輪3151,3161と内輪3152,3162とが中心軸J1方向において移動規制が行われる。この際に、外輪3151,3161の移動規制を行う方法において、ロータ部32静止時に弾性部材319に弾性力が発生しているようにボス部211と抜止部材の中心軸J1方向のスパンが設定される。つまり、小径円筒部3101の上端および下端に配置された弾性部材319の上端面と下端面の自然長におけるスパンよりも、ボス部211の下端と抜止部材318とのスパンの方が小さくなるように設定される。
With the above method, the
上記の構成より、弾性部材319には弾性力が発生しており、この弾性力がボールベアリングの外輪と内輪との間に発生する予圧となる。これにより、ボールベアリング315,316およびシャフト323が正しい位置に保持される。
With the above configuration, an elastic force is generated in the
軸受保持部310に支持された外輪3151に対して内輪3152が弾性部材319によって中心軸J1方向上方に向けて力が加えられる。このことにより、外輪3151と内輪3152との間に中心軸J1方向の予圧が付与される。よって、外輪3161の軌道面に対する複数のボール3153の転がる軌道と内輪3152の軌道面に対する複数のボール3153の転がる軌道が安定する。下側ボールベアリング316に関しても同様に予圧が付与される。よって、ボールベアリング315,316はモータ部3Aに安定した回転を供給することができる。第3の実施形態においても第1および第2の実施形態と同様の効果を発揮する。
A force is applied to the
以上より、第1および第2、第3の実施形態の遠心ファンに関して説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。 As described above, the centrifugal fans of the first, second, and third embodiments have been described. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
ボールベアリングの外輪が弾性部材によって支持されている構成であれば、予圧を付与する方法に関しては上記に限定されない。また、上記の実施形態においては、送風ファンとして遠心ファンを用いて説明を行ったが、送風ファンは遠心ファンに限らず例えば中心軸J1方向の空気流を発生する軸流ファンにも採用可能な軸受構造である。更に、上記の実施形態の軸受構造は、送風ファンのみならず、ボールベアリングを用いた軸受構造を有するモータであれば採用可能である。 As long as the outer ring of the ball bearing is supported by the elastic member, the method for applying the preload is not limited to the above. In the above-described embodiment, the centrifugal fan is used as the blower fan. However, the blower fan is not limited to the centrifugal fan, and can be used for an axial fan that generates an air flow in the central axis J1 direction, for example. It is a bearing structure. Furthermore, the bearing structure of the above embodiment can be employed as long as it is a motor having a bearing structure using a ball bearing as well as a blower fan.
1 遠心風ファン
10 ケーシング
101 側壁部
102 ベース部
103 排気口
12 カバー部
121 吸気口
2 インペラ
21 カップ部
211 貫通孔
22 ハブ
23 翼
231 主翼
232 第2翼
3 モータ部
31 ステータ部
310 軸受保持部
3101 小径円筒部
3102 移動規制面
315,316 ボールベアリング
3151,3161 外輪
3152,3162 内輪
3153,3163 ボール
314 回路基板
317 予圧バネ
318 抜止部材
319 弾性部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Centrifugal fan 10
319 Elastic member
Claims (6)
シャフトとロータマグネットを有し中心軸を中心として回転するロータ部と、
前記ロータマグネットと対向して配置され前記ロータマグネットとの間でトルクを発生するステータ部と、
該ステータ部が支持され、前記ロータ部に対して前記中心軸方向において下方に配置されるベース部と、
該ベース部の中央に前記中心軸を中心として構成される略円筒状の軸受保持部と、
前記中心軸方向に離間して、内輪に前記シャフトが挿通して配置される一対のボールベアリングと、
を備えており、
前記シャフトには、前記一対のボールベアリングが互いに離れる方い向とは反対側から前記ボールベアリングの内輪に対して前記シャフトとの相対移動を規制する移動規制部が設けられており、
前記軸受保持部の内部には、前記ボールベアリングの外輪における前記移動規制部との反対側の端面に対してそれぞれ弾性部材を介して前記一対のボールベアリングを支持する一対の弾性部材保持面が形成されると共に、前記ボールベアリングの内輪における前記移動規制部との反対側の端面に対しそれぞれ前記弾性部材の中心軸方向の撓みが弾性限界に達する前に接触する一対の移動規制面が構成されていることを特徴とするモータ。 A motor,
A rotor portion having a shaft and a rotor magnet and rotating around a central axis;
A stator portion that is arranged to face the rotor magnet and generates torque with the rotor magnet;
A base portion supported by the stator portion and disposed below the rotor portion in the central axis direction;
A substantially cylindrical bearing holding portion configured around the central axis at the center of the base portion;
A pair of ball bearings spaced apart in the direction of the central axis and disposed through the inner ring, and
With
The shaft is provided with a movement restricting portion that restricts relative movement of the pair of ball bearings with respect to the inner ring of the ball bearing from the side opposite to the direction in which the pair of ball bearings are separated from each other.
Inside of the bearing holder, a pair of elastic members holding surface for supporting the pair of ball bearings through the respective elastic members to the end face opposite to the movement restricting portion in the outer ring of the ball bearing is formed In addition, a pair of movement restricting surfaces are configured to come into contact with the end surface of the inner ring of the ball bearing opposite to the movement restricting portion before the deflection in the central axis direction of the elastic member reaches the elastic limit. A motor characterized by having
前記ロータ部が、前記中心軸を中心に回転することで空気流を発生する複数の羽根を備えていることを特徴とする送風ファン。 A blower fan equipped with the motor according to any one of claims 1 to 5 ,
The blower fan, wherein the rotor portion includes a plurality of blades that generate an air flow by rotating about the central axis.
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