JP5233408B2 - ロータホルダとその製造におけるバランス調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子機器の冷却用として使用される冷却ファンのロータホルダとその製造におけるバランス調整方法に関する。

コンピュータや映像機器等の電子機器において、筐体内部で発生する熱によって温度が上昇した空気を筐体外部へ排気するために冷却ファンが使用される。また、ＣＰＵや画像処理プロセッサ等の発熱電子部品、又はそれらのヒートシンクに冷却風を供給して温度上昇を抑えるために冷却ファンが使用される。いずれの使用形態においても、冷却ファンによる冷却特性を向上させるためには、冷却ファンの風量と静圧の向上が必要となる。

冷却ファンの風量と静圧の向上を図るためには、インペラを高速回転させることが必要になるが、高速回転に伴ってインペラが発生する風切り音等の騒音が大きくなる問題がある。さらに、インペラの高速回転に伴う振動も問題となる。この振動は、回転体（ロータ側）を構成するインペラ、ロータホルダ、ロータマグネット及びシャフトがそれぞれ有する回転アンバランス、つまり、回転中心軸に対する重心のずれに起因して発生する。

これらの構成要素のうち、特にロータホルダは金属材料である磁性体で形成されているので、樹脂製のインペラに比べて質量が大きく、その回転アンバランスが上記の振動に与える影響が大きい。なお、インペラの高速回転に伴う振動は、冷却ファンの特性劣化や寿命劣化を引き起こすと共に、騒音の原因にもなる。家庭において使用される電子機器では特に静音化の要求が強く、このためにもロータ側の回転バランス、特に、ロータホルダの回転バランスを調整する手段が求められている。

ロータ側の回転バランスを調整する手段の従来例が特許文献１及び２に記載されている。特許文献１に記載された回転体のバランス調整装置では、モータのロータの外周に、複数の折り取り片が設けられたリングを備え、１又は複数の折り取り片を折り取ることによって回転バランスの調整を行う。

特許文献２に記載された光ディスク装置のディスクモータでは、ロータヨーク（ロータホルダに相当する）の下端開放部の外周側周囲に設けられた鍔の一部に切欠き部を設けることによって、ロータ組立体の偏重心を補正し、回転バランスの調整を行っている。
特開２００７ー１９２２１７号公報 特開２００２−２７２０６９号公報

従来行われていたロータホルダのバランス調整方法として、ロータホルダを偏肉させる方法、つまりロータホルダの筒状部分の肉厚を周方向に変化させるように、金型を調整する方法がある（第１の方法）。あるいは、金型による成形後のロータホルダに対して後加工によるマイナスバランス調整を行う方法、つまり、ロータホルダの肉厚が周方向に変化するように、部分的に肉を削り取る方法がある（第２の方法）。

第１の方法の欠点として、偏肉の程度が大きくなるとロータホルダの筒状部分の外周面と内周面との間で軸ずれが発生することがある。ロータホルダのバランス調整ができたとしても、ロータホルダの外周面と内周面との軸ずれのために、外周面に固定されるインペラと内周面に固定されるロータマグネットとの間で軸ずれが発生し、これが回転時の振動発生の原因となる。また、ロータホルダを偏肉させるように金型の調整を行うには高度な金型加工技術が要求される。これらの理由から、金型の調整によるバランス調整の範囲（修正量）は制限される。

第２の方法の欠点として、成形後のロータホルダに対して後加工を行う調整方法は、製造工数の増加、ひいては製造コストの上昇の要因となる。したがって、このような調整方法はできるだけ避けて、最後の調整手段として必要な場合にのみ行うことが望ましい。

本発明の目的は、上記のような問題を解決し得るロータホルダのバランス調整のための新規な方法、及びその方法を用いて作製されたロータホルダを提供することにある。

本発明のロータホルダは、回転中心軸の周りを回転しロータマグネットを備えるロータと、前記ロータマグネットとの間で回転力を発生するステータとからなるモータの前記ロータを構成するロータホルダであって、前記回転中心軸を中心とする略円盤状又は略円環板状の蓋部と、前記蓋部の外周から前記回転中心軸に略平行に延びる略円筒状の側壁部と、前記側壁部の前記蓋部と反対側の端部から径方向外方に延びる略円環状のフランジ部とを備え、前記蓋部及び前記側壁部からなるカップ部の重心が前記回転中心軸に垂直な面において前記回転中心軸からずれている場合に、当該ずれの方向と異なる方向に前記フランジ部の重心を前記回転中心軸からずらせていることを特徴とする（請求項１）。

このような構成によれば、ロータホルダの成形のためのプレス金型の工夫によって、例えば、抜き加工のための金型の中心をずらせることによって、フランジ部の重心を回転中心軸からずらせて、バランス調整を行うことができる。したがって、従来の第２のバランス調整方法、つまり、成形されたロータホルダの後加工によってバランス調整を行う方法と異なり、製造工数の増加、ひいては製造コストの上昇を生ずることはない。また、同じくプレス金型の工夫による調整方法であっても、従来の第１のバランス調整方法、つまり、ロータホルダを偏肉させる方法とは異なり、ロータホルダの外周面と内周面との軸ずれに起因する新たな振動を発生することがない。このように、フランジ部の重心を回転中心軸からずらせた本発明のロータホルダによれば、従来のバランス調整方法の欠点を克服した合理的なバランス調整がなされたロータホルダを提供することができる。

本発明の好ましい実施形態において、前記側壁部の外周円である前記フランジ部の内周円の中心と前記フランジ部の外周円の中心とがずれている（請求項１）。このような特徴は、上記の構成で例示したように、抜き加工のための金型の中心をずらせることによって簡単に実現することができる。

この場合のさらに具体的な構成として、前記フランジ部の内周円と外周円との差である回転中心軸に垂直な方向における幅の最大値と最小値との差が０．１ｍｍ以上であることが好ましい（請求項２）。逆に言えば、０．１ｍｍ未満の差では、十分なバランス調整を行うことが難しいことが分かっている。

また、前記回転中心軸に垂直な面における前記カップ部の重心の前記回転中心軸からのずれの方向と前記フランジ部の重心の前記回転中心軸からのずれの方向とが９０度以上異なっていることが好ましく（請求項３）、１８０度異なっていることが更に好ましい（請求項４）。換言すれば、上記２つのずれ方向の成す角度が１８０度であることが、カップ部とフランジ部とのバランス調整、すなわちロータホルダのバランス調整の最適条件であり、同角度が９０度以上であることは同バランス調整の最低条件である。

また、本発明の好ましい実施形態において、前記回転中心軸の方向における前記側壁部の長さが前記側壁部の外周円の半径より大きい（請求項５）。このような寸法関係になると、すなわちロータホルダの軸方向の寸法が半径より大きくなると、いわゆる二面バランス調整が必要になることが分かっている。二面バランス調整とは、軸方向に垂直な互いに離間する２つの面での重心調整を行うことにより、径方向でのバランス調整だけでなく、軸方向のバランス調整をも行うことを意味する。

本発明の更に好ましい実施形態において、前記蓋部に少なくとも１個のバランス調整用貫通孔又は切欠きが形成されている（請求項６）。このような構成を付加することにより、上記の二面バランス調整を容易に行うことができる。すなわち、蓋部の面（軸方向に垂直な面）における重心調整と、前述のフランジ部の面（軸方向に垂直な面）における重心調整とを個別に行うことにより、二面バランス調整を容易に行うことができる。更に、フランジ部の面（軸方向に垂直な面）における重心調整の調整可能範囲を広げるために、あるいはその微調整のために、フランジ部に少なくとも１個のバランス調整用貫通孔又は切欠きを形成してもよい（請求項７）。

また、上記のようなロータホルダを有する本発明のファンユニットは、前記ロータホルダに固着されたインペラと、前記ロータホルダ及びインペラを回転させるモータとを備え、前記インペラは、前記ロータホルダの外周面に固着されたインペラカップと、当該インペラカップから径方向外方へ延びると共に周方向に並ぶように配列された複数の羽根からなり、前記ロータホルダのフランジ部の外周端が前記インペラカップの外周面より内側に位置することを特徴とする（請求項８）。

このような構成によれば、前述のように、ロータホルダの成形のための金型の工夫によってフランジ部の重心を回転中心軸からずらせてバランス調整を行いながら、フランジ部の外周端がインペラカップの外周面より径方向内側に位置するので、インペラの回転によって生ずる空気流に対してフランジ部の外周端が悪影響を与える（空気流の一部を妨害する）おそれがない。

また、上記のようなロータホルダの製造におけるバランス調整方法は、絞り加工、曲げ加工、及び抜き加工を含む複数のステージに設けた複数のプレス金型を用いて前記ロータホルダのプレス加工品を製作する工程と、前記ロータホルダのプレス加工品を回転させたときに発生し得るアンバランスの要因である前記ロータホルダの重心の回転中心軸からのずれをバランス測定器によって測定する工程と、前記ロータホルダのフランジ部の外周円の中心を、前記ロータホルダの重心の回転中心軸からのずれの方向に対して９０度以上、好ましくは１８０度異なる方向に、前記フランジ部の内周円の中心からずらすように、前記抜き加工用のプレス金型を修正する工程とを備えていることを特徴とする（請求項９）。

このような本発明の方法によれば、ロータホルダの成形のための金型の工夫によって、すなわち、バランス測定器による測定結果に基づいて、ロータホルダのフランジ部の外周円の中心を内周円の中心からずらすように抜き加工用のプレス金型を修正することにより、フランジ部の重心を回転中心軸からずらせるバランス調整を行うことができる。したがって、前述のように、従来のバランス調整方法の欠点を克服して合理的にロータホルダのバランス調整を行うことが可能になる。

また、本発明のロータホルダの製造におけるバランス調整方法の好ましい実施形態では、絞り加工、曲げ加工、及び抜き加工を含む複数のステージに設けた複数のプレス金型を用いて前記ロータホルダのプレス加工品を製作する工程と、前記ロータホルダのプレス加工品を回転させたときに発生し得るアンバランスに伴う前記フランジ部及び前記蓋部における前記回転中心軸を基準とするバランス調整方向及びバランス調整量をバランス測定器によって測定する工程と、前記ロータホルダのフランジ部の外周円の中心を前記バランス調整方向に向けて前記フランジ部の内周円の中心からずらすように、前記抜き加工用のプレス金型を修正する工程とを備えていることを特徴とする（請求項１０）。

このような方法によれば、バランス測定器による測定結果に基づいて、少なくとも、ロータホルダのフランジ部の外周円の中心を前記フランジ部の内周円の中心からずらすように、前記抜き加工用のプレス金型を修正する。つまり、二面バランス調整における第１面のバランス調整として、フランジ部の重心をずらせるように、ロータホルダの成形のための金型を修正する。第２面のバランス調整として、好ましくは、ロータホルダの蓋部にバランス調整用貫通孔又は切欠きを形成するように前記プレス金型を修正する工程を更に備えている（請求項１１）。これにより、上記のフランジ部の面におけるバランス調整に加えて、蓋部の面におけるバランス調整が行われる。つまり、二面バランス調整を行うことができる。但し、第２面のバランス調整として、ロータホルダの側壁部の肉厚を変化させ、又は側壁部に貫通孔を形成する等、他のバランス調整方法を採用することも可能である。

本発明のロータホルダとその製造におけるバランス調整方法によれば、ロータホルダの成形のためのプレス金型の工夫によって、フランジ部の重心を回転中心軸からずらせて、バランス調整を行うことができる。また、例えば蓋部にバランス調整用貫通孔又は切欠きを形成する方法を併用することによって、いわゆる二面バランス調整（軸方向のバランス調整）を容易に行うことができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。まず、本発明の実施形態に係るロータホルダが使用される冷却ファンの概略構造について図１を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るロータホルダが使用される冷却ファンの概略構造を示し、回転中心軸ＡＸを含む断面で切断した断面図である。この冷却ファンは、樹脂成形品であるハウジング１の内部に、モータ２及びインペラ４を組み込んだものである。

ハウジング１は、平面視で略正方形の外形と略円形の内周面を有する筒状部１１と、その中心部に配置された平面視で円形のベース部１２と、複数本（例えば４本）の連結部１３とからなる。筒状部１１の平面視で円形の内周面１１２は、インペラ４の外周縁と所定の空隙を挟んで対向する略円筒状の面であり、インペラ４の回転によって軸方向に送られる空気の通路を構成している。なお、ハウジング１は、樹脂成形品に限らず、アルミニウムのダイカストにより成形してもよい。また、ハウジング１の筒状部１１、ベース部１２、及び連結部１３は、樹脂の射出成形やアルミニウムのダイカストにより一体に形成される。

ハウジング１のベース部１２は複数本の連結部１３によって筒状部１１の内側中心部に支持されており、モータ２がベース部１２に保持されている。ベース部１２の中心部に回転中心軸ＡＸを中心とする円筒部１２１が立設され、モータ２（及びインペラ４）の回転軸２１を回転自在に支持するラジアル軸受２２が装着されている。ラジアル軸受２２は含油焼結合金で形成されたスリーブ軸受であり、その外周面が円筒部１２１の内周面に固定されている。また、ベース部１２の中央部には金属製、セラミック製又は耐摩耗性に優れた樹脂製のスラスト板２３が埋め込まれており、スラスト板２３の上面と回転軸２１の基端側端面とが対向してスラスト軸受が構成されている。なお、回転中心軸ＡＸに沿う方向（軸方向）において、ハウジング１のベース部１２及び連結部１３がある側を基端側と記し、その反対側を先端側と記す。

回転軸２１の先端側には、回転軸２１の軸方向先端側への移動を規制する抜け止めリング２４が固定され、その更に先端側に、磁性体の金属板のプレス成形によって作製されるロータホルダ２５が固定されている。ロータホルダ２５は、回転軸２１の先端側に固定された円筒状の軸固定部２５１と、軸固定部２５１から径方向外方に略円盤状に広がる蓋部２５２と、その外周部から回転中心軸ＡＸに略平行に基端側へ延びる円筒状の側壁部２５３と、側壁部２５３の基端側から径方向外方に延びる略円環状のフランジ部２５４とを有する。なお、図１ではフランジ部２５４がごく小さく描かれている。つまり径方向外方に延びる寸法がごく小さく描かれている。ロータホルダ２５は本発明に関係する部材であり、これについては後に詳述する。

ロータホルダ２５の外側にはインペラ４が固定されている。インペラ４は樹脂成形品であり、ロータホルダ２５の側壁部２５３（及び蓋部２５２の一部）を覆うインペラカップ４１と、その外周面から径方向外方に延びると共に周方向に並ぶように配列された複数枚の羽根４２とからなる。インペラ４がモータ２によって回転駆動されると、回転中心軸ＡＸに沿う方向の空気流が発生する。

なお、図１に示す構造例では、インペラカップ４１の基端側の内周面がテーパー状にカットされ、それによって生じたスペースにロータホルダ２５のフランジ部２５４が収容されている。別の構造例として、インペラカップ４１の基端側端面がロータホルダ２５のフランジ部２５４より先端側に位置するように、インペラカップ４１の軸方向寸法を短くしてもよい。この場合でも、ロータホルダ２５のフランジ部２５４の外周端がインペラカップ４１の外周面より径方向内側に位置することが望ましい。インペラ４の回転によって生ずる空気流に対してフランジ部２５４の外周端が悪影響を与えることがないようにするためである。

ロータホルダ２５の側壁部２５３の内周面には、略円筒状のロータマグネット２６の外周部が固着され、保持されている。ロータマグネット２６は周方向にＮ極とＳ極が交互に複数セット現れるように磁化されている。

モータ２はステータ部とロータ部からなり、ロータ部は上記のロータマグネット２６、ロータホルダ２５、及び回転軸２１を含んでいる。ステータ部は、コイル３１が巻回されたステータコア３２と、コイル３１の電線端部が接続される回路基板３５とを含む。回路基板３５には、モータ２のロータマグネット２６の回転に伴う磁束の変化を検出するホール素子（又はホールＩＣ）、その出力信号に基づいてコイル３１への供給電流を制御するモータ駆動用ＩＣ等の回路部品が実装されている。

ステータコア３２は、回転中心軸ＡＸを中心として周方向の複数箇所から径方向外方に伸びる複数の極歯を有し、各極歯にコイル３１が巻回されている。ステータコア３２は複数枚の電磁鋼板が回転中心軸ＡＸの方向に積層されたものであり、各電磁鋼板は、ドーナツ状の部分の外周から上記の極歯を構成する部分が径方向外方へ延びる形状を有している。ドーナツ状の部分が積層されて構成されるステータコア３２の中央円筒部が、ハウジング１のベース部１２の円筒部１２１の周囲に外嵌するようにして、ステータコア３２を含むステータがハウジング１のベース部１２に固定されている。

また、コイル３１は、樹脂製の絶縁体であるインシュレータ３３を介してステータコア３２に巻回される。インシュレータ３３は、軸方向先端側のインシュレータ３３Ｄと軸方向基端側のインシュレータ３３Ｐとに分かれており、両者が軸方向両側からステータコア３２に被せられ、その上からコイル３１が巻回されている。ステータコア３２の各極歯の外周面は、電磁鋼板の径方向外側端面が露出しており、所定のギャップを隔ててロータマグネット２６の内周面に対向している。

軸方向先端側のインシュレータ３３Ｄの先端側部分は径方向内側へ延び、その中央開口部の内径が回転軸２１に固定された抜け止めリング２４の外形よりも小さくなっている。これにより、インシュレータ３３の先端側部分が抜け止めリング２４のストッパーを兼ねている。つまり、インシュレータ３３の先端側部分と抜け止めリング２４とによって、回転軸２１の軸方向先端側への移動（抜け）が規制される。

次に、本発明の特徴に関係するロータホルダ２５の形状とその製造におけるバランス調整方法について説明する。本発明の一実施形態に係るロータホルダ２５の形状を図２に示す。（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は一部切欠き斜視図を示している。各図において、ロータホルダ２５のフランジ部２５４の内周円の中心と外周円の中心とがずれていない状態を左側に、ずれている状態を右側に、それぞれ示している。但し、図２に示すロータホルダ２５は図１におけるロータホルダ２５の形状を単純化すると共に、フランジ部２５４を誇張して描いている。

図２に示すロータホルダ２５は、回転軸２１に圧入又は／及び接着によって固定される円筒状の軸固定部２５１と、軸固定部２５１から径方向外方に略円盤状に広がる蓋部２５２と、その外周部から軸方向に基端側へ延びる側壁部２５３と、側壁部２５３の基端側から径方向外方に延びる略円環状のフランジ部２５４とを有する。このような形状のロータホルダ２５は、絞り加工、曲げ加工、及び抜き加工を含む複数のステージに設けた複数のプレス金型を用いて、金属板のプレス成形によって作製される。なお、蓋部２５２と側壁部２５３とを合わせてカップ部ということがある。

本実施形態のロータホルダ２５は、図２の右側に示すように、側壁部２５３の外周円であるフランジ部２５４の内周円の中心とフランジ部２５４の外周円の中心とがずれていることを特徴とする。図示の例では、内周円の中心に対して外周円の中心が左側へずれており、その結果、内周円と外周円との差である径方向の幅が、左側で大きく（ｄ１）、右側で小さく（ｄ２）なっている。これにより、フランジ部２５４の重心が回転中心軸ＡＸから左側へずらされていることがわかる。このようにしてフランジ部２５４の重心を回転中心軸ＡＸからずらせるのは、ロータホルダ２５を回転させたときのバランスを調整して回転に伴う振動を抑えるためである。つまり、蓋部２５２と側壁部２５３とを合わせたカップ部の重心のずれをフランジ部２５４の重心移動によって相殺し、ロータホルダ２５全体のバランスを調整することができる。

ロータホルダ２５は、金属板の多段連続絞り加工、曲げ加工、及び抜き加工を含むプレス加工によって作製される。一般には、順送式のプレス加工機が用いられ、金属板の材料としては、リール状に巻かれたコイル材（鋼板）が使用される。順送式のプレス加工機は、複数段の絞り加工、曲げ加工、剪断加工（抜き加工）等の複数のステージを経ながら加工を行う加工機である。このプレス加工機に使用される複数のプレス金型のうち、最終ステージの剪断加工（抜き加工）に使用されるプレス金型を修正することにより、上記のようにフランジ部２５４の内周円の中心に対して外周円の中心をずらせること、すなわち、フランジ部２５４の重心を回転中心軸ＡＸからずらせることができる。

フランジ部２５４の内周円の中心に対して外周円の中心をずらせる方向とずれ量については、後述のように、試作品のロータホルダ２５（プレス加工品）をバランス測定器によって測定した結果に基づいて決定される。ずれ量、すなわち、図２（ｂ）におけるフランジ部２５４の内周円と外周円との差である径方向の幅の最大値（ｄ１）と最小値（ｄ２）との差は、０．１ｍｍ以上であることが望ましい。０．１ｍｍ未満の差では、十分なバランス調整を行うことが難しいことが分かっている。以下に、ロータホルダ２５の製造工程におけるバランス調整方法の手順例を図３に基づいて説明する。図３は、本発明の実施形態に係るロータホルダの製造工程におけるバランス調整方法の手順例を示すフローチャートである。

まず、上記のようなプレス加工機によって、コイル材（鋼板）からロータホルダ２５（プレス加工品）を試作する（ステップ＃１０１）。この際、コイル材の孔あけ加工（中央孔）、多段絞り加工、及び曲げ加工によってロータホルダ２５の軸固定部２５１、蓋部２５２、側壁部２５３及びフランジ部２５４が形成された後、最終ステージの剪断加工（抜き加工）によって、フランジ部２５４がコイル材から切り離され、ロータホルダ２５（プレス加工品）が形成される。すなわち、フランジ部２５４の外周円が決まる。なお、最初に作製されるロータホルダ２５（プレス加工品）では、図２に示す左側のロータホルダ２５のように、フランジ部２５４の内周円の中心と外周円の中心とがずれていない。

次に、上記のようにして試作されたロータホルダ２５（プレス加工品）をバランス測定器にかけて、ロータホルダ２５の回転時に発生し得るアンバランスに伴うロータホルダ２５の重心の回転中心軸ＡＸからのずれを測定する（ステップ＃１０２）。例えば、プレス加工によって成形されたロータホルダ２５の側壁部２５３に周方向の偏肉（肉厚のばらつき）があると、ロータホルダ２５の重心と回転中心軸ＡＸとのずれが生ずる。このずれがあると、ロータホルダ２５を回転させたときに、その重心に遠心力が発生し、ロータホルダ２５の振動の要因となる。

バランス測定器は、この遠心力による加速度（重心のずれ量に相当する）と位相（重心のずれ方向に相当する）との関係を、加速度センサ等を用いて測定することができる。つまり、位相（度）を横軸にとり、加速度センサの出力電圧を縦軸にとると、加速度センサの出力電圧は３６０度周期で最大値と最小値との間を繰り返す正弦波状の曲線を描く。なお、バランス測定器の構成については公知であり（例えば特開２００２−２７１０６９号公報参照）、ここでは詳しい説明を省略する。

次に、上記のバランス測定器の測定結果に基づいて、プレス金型の修正が必要か否かを判断する（ステップ＃１０３）。すなわち、重心のずれ量に相当する加速度センサの出力電圧が全位相で所定の許容範囲内に入っていれば（ステップ＃１０３のＮｏ）、金型修正の必要がなく、バランス調整は終了する。他方、加速度センサの出力電圧が所定の許容範囲を超えている位相がある場合は（ステップ＃１０３のＹｅｓ）、金型修正の必要があるので、ステップ＃１０４に移行する。

ステップ＃１０４では、プレス加工機の複数のステージで使用されるプレス金型のうち、最終ステージの剪断加工（抜き加工）に使用されるプレス金型の修正を行う。具体的には、バランス測定器による測定結果に基づいて、ロータホルダ２５の重心のずれ方向に相当する位相に対して１８０度異なる位相（方向）に、フランジ部２５４の外周円の中心を内周円の中心からずらすように、プレス金型を修正する。なお、１８０度異なる位相（方向）にずらすのが理想的であるが、少なくとも９０度以上異なる位相にずらせば、バランス調整がとれる可能性がある。このように、蓋部２５２と側壁部２５３とを合わせたカップ部の重心のずれをフランジ部２５４の重心移動によって相殺し、ロータホルダ２５全体のバランスを調整することができる。

なお、フランジ部２５４の外周円の中心を内周円の中心からずらす量、つまり、図２におけるｄ１とｄ２との差（ｄ１−ｄ２）については、重心のずれ量に相当する加速度センサの出力電圧の最大値（１８０度異なる方向にずらす場合）、あるいは、ずらせる方向（位相）における加速度センサの出力電圧（９０度以上異なる位相にずらす場合）から求めることができる。

次に、修正されたプレス金型を用いて、ロータホルダ２５の試作を再度行う。すなわち、ステップ＃１０１に戻る。そして、ステップ＃１０２でバランス測定器によるバランス測定を行い、その結果に基づいて、プレス金型の更なる修正が必要と判断したときは（ステップ＃１０３のＹｅｓ）、再びステップ＃１０４での金型修正を行う。このようにして、ステップ＃１０２で測定された重心のずれ量に相当する加速度センサの出力電圧が全位相で所定の許容範囲内に入るまで、ステップ＃１０１からステップ＃１０４を繰り返すことになる。

上述のようなロータホルダ２５の製造工程におけるバランス調整方法は、一面バランス調整と呼ばれることがある。これは、比較的扁平な（側壁部２５３の軸方向長さが短い）ロータホルダ２５に特に有効なバランス調整方法である。他方、図２に示したロータホルダ２５のように、側壁部２５３の長さ（寸法ｈ）が側壁部２５３の半径（寸法ｒ）より大きくなると、径方向のバランス調整だけでなく、軸方向（回転中心軸ＡＸに沿う方向）のバランス調整が必要な場合がある。

すなわち、フランジ部２５４の重心をずらせるバランス調整だけでは、軸方向のバランス調整を行うことができない。むしろ、フランジ部２５４の重心をずらせたことにより、軸方向のバランスがくずれることがある。そこで、例えば、蓋部２５２にバランス調整用貫通孔（図２に示すＨＬ）を設けることによって蓋部２５２の重心をずらせるバランス調整を併用して、軸方向のバランス調整を行う。このように、軸方向に垂直な互いに離間する２つの面（例えばフランジ部２５４の面と蓋部２５２の面）での重心調整を行うことにより、径方向でのバランス調整だけでなく、軸方向のバランス調整をも行うことを二面バランス調整と呼ぶ。

次に、ロータホルダ２５の製造工程における二面バランス調整の手順例を図４に沿って説明する。図３に示した一面バランス調整の手順例と異なる点を中心に説明する。

まず、ステップ＃２０１でコイル材（鋼板）からロータホルダ２５（プレス加工品）を試作する工程は一面バランス調整の場合と同じである。最初に作製されるロータホルダ２５（プレス加工品）では、図２に示す左側のロータホルダ２５のように、フランジ部２５４の内周円の中心と外周円の中心とがずれておらず、かつ、蓋部２５２にバランス調整用貫通孔ＨＬは形成されていない。

ステップ＃２０２で行うバランス測定器によるバランス測定についても、一面バランス調整の場合と同様である。続くステップ＃２０３において、バランス測定結果からバランス調整方向及びバランス調整量を決定する。すなわち、上述した一面バランス調整のステップ＃１０２の説明における加速度センサの出力電圧が最大になる位相（重心のずれ方向に相当する）と１８０度異なる位相（方向）がバランス調整方向であり、加速度センサの出力電圧の最大値に相当する重心移動量がバランス調整量として決定される。このとき、軸方向のバランスが崩れないように、フランジ部２５４の重心移動だけでなく、蓋部２５２の重心移動も行うように二面バランス調整のバランス調整方向及びバランス調整量が決定される。つまり、バランス調整量は、フランジ部２５４の重心移動量と蓋部２５２の重心移動量とに割り振られる。

ステップ＃２０４で上記のようなバランス調整のための金型修正が必要と判断された場合は、ステップ＃２０５でプレス金型の修正が行われる。フランジ部２５４の重心移動のために、一面バランス調整の場合と同様に、最終ステージの剪断加工（抜き加工）に使用されるプレス金型の修正を行う。すなわち、上記のバランス調整方向に向けて、フランジ部２５４の外周円の中心を内周円の中心からずらすように、プレス金型を修正する。また、蓋部２５２の重心移動のために、蓋部２５２にバランス調整用貫通孔ＨＬを形成するように、孔あけ加工（中央孔）用のプレス金型を修正する。バランス調整方向（重心移動方向）と１８０度異なる方向にバランス調整用貫通孔ＨＬを形成することになる。

上記のようにして二面バランス調整のための金型修正が行われた後、ステップ＃２０１に戻ってロータホルダ２５の試作を再度行い、ステップ＃２０２でバランス測定器によるバランス測定を再度行う。この後、プレス金型の更なる修正が必要と判断したときは、再びステップ＃２０４での金型修正を行う。このようにして、ステップ＃２０２で測定された重心のずれ量に相当する加速度センサの出力電圧が全位相で所定の許容範囲内に入るまで、ステップ＃２０１からステップ＃２０５を繰り返すことになる。

なお、上記の二面バランス調整において、フランジ部２５４の面と蓋部２５２の面における重心移動を行うようにプレス金型を修正したが、蓋部２５２にバランス調整用貫通孔ＨＬを形成する代わりに、側壁部２５３の肉厚を変化させ、又は側壁部２５３に貫通孔を形成することにより、蓋部２５２の面以外の面（回転中心軸ＡＸに垂直な面）における重心移動を行うようにプレス金型を修正してもよい。

また、一面バランス及び二面バランスのいずれにおいても、フランジ部２５４の重心移動だけではロータホルダ２５のバランス調整が難しい場合に、他のバランス調整方法を併用することが可能である。他のバランス調整方法として、上記のような側壁部２５３の肉厚を変化させ、又は側壁部２５３に貫通孔を形成することの他に、フランジ部２５４にバランス調整用貫通孔又は切欠きを設けることが可能である。

また、上記の実施形態で説明したロータホルダ２５は、回転軸２１に固定される円筒状の軸固定部２５１と、軸固定部２５１から径方向外方に略円盤状に広がる蓋部２５２と、その外周部から回転中心軸ＡＸに略平行に基端側へ延びる円筒状の側壁部２５３と、側壁部２５３の基端側から径方向外方に延びる略円環状のフランジ部２５４とを有しているが、軸固定部２５１を有しない形状のロータホルダ２５’にも本発明を適用することが可能である。このようなロータホルダ２５’を使用した別実施形態に係る冷却ファンの概略構造を図５に示す。

図５は、本発明の別実施形態に係るロータホルダが使用される冷却ファンの概略構造を示し、回転中心軸ＡＸを含む断面で切断した断面図である。この冷却ファンのロータホルダ２５’は、回転中心軸ＡＸを中心とする略円環板状の蓋部２５２と、その外周部から回転中心軸ＡＸに略平行に基端側へ延びる円筒状の側壁部２５３と、側壁部２５３の基端側から径方向外方に延びる略円環状のフランジ部２５４とを有する。上記の実施形態で説明したロータホルダ２５と異なる点は、回転軸２１に固定される円筒状の軸固定部２５１が無いことと、それに伴い、蓋部２５２の形状が略円盤状ではなく、略円環板状であることである。

したがって、このロータホルダ２５’は、回転軸２１に直接固定されるのではなく、インペラ４’を介して回転軸２１に固定される。つまり、インペラ４’のインペラカップ４１は径方向内側へ延びて、回転軸２１に固定される円筒状の軸固定部４１１を有する。軸固定部４１１の基端側端部には、抜け止めリング２４が一体に形成されている。ロータホルダ２５’は、インペラカップ４１の内側に、圧入又は／及び接着等の手段によって固定されている。他の構造については、上記の実施形態で説明した冷却ファンの概略構造と同様である。

本発明は、このようなロータホルダ２５’（及びインペラ４’）を用いた冷却ファンにも適用可能である。この場合に、二面バランス調整のために、フランジ部２５４の重心移動に加えて蓋部２５２にバランス調整用貫通孔ＨＬを形成する代わりに、切欠きを形成するようにしてもよい、つまり、略円環板状の蓋部２５２の内周縁部において、バランス調整方向（重心移動方向）と１８０度異なる方向にバランス調整用の切欠きを形成すればよい。

なお、図３のステップ＃１０２又は図４のステップ＃２０２におけるバランス測定において、ロータホルダ２５’を回転軸に固定して回転させるための治具が必要になる。この治具は、インペラ４’から羽根４２を除いたインペラカップ４１のみの形状にできるだけ近いことが望ましく、それ自体の重心ずれ等がロータホルダ２５’のアンバランス測定に与える影響が極力小さくなるように考慮する必要がある。

以上、本発明の実施形態を変形例と共に説明したが、本発明は上記の実施形態及び変形例に限らず、種々の形態で実施することができる。

本発明の実施形態に係るロータホルダが使用される冷却ファンの概略構造を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るロータホルダの形状を示す図である。 本発明の実施形態に係るロータホルダの製造工程におけるバランス調整方法の手順例を示すフローチャートである。 ロータホルダの製造工程における二面バランス調整の手順例を示すフローチャートである。 本発明の別実施形態に係るロータホルダが使用される冷却ファンの概略構造を示す断面図である。

符号の説明

２ モータ
４ インペラ
２５ ロータホルダ
２６ ロータマグネット
４１ インペラカップ
４２ 羽根
２５２ 蓋部
２５３ 側壁部
２５４ フランジ部
ＡＸ 回転中心軸
ＨＬ バランス調整用貫通孔

Claims (11)

1. 回転中心軸の周りを回転しロータマグネットを備えるロータと、前記ロータマグネットとの間で回転力を発生するステータとからなるモータの前記ロータを構成するロータホルダであって、
   前記回転中心軸を中心とする略円盤状又は略円環板状の蓋部と、
   前記蓋部の外周から前記回転中心軸に略平行に延びる略円筒状の側壁部と、
   前記側壁部の前記蓋部と反対側の端部から径方向外方に延びる略円環状のフランジ部とを備え、
   前記蓋部及び前記側壁部からなるカップ部の重心が、前記回転中心軸に垂直な面において前記回転中心軸からずれている場合に、当該ずれの方向と異なる方向に前記フランジ部の重心を前記回転中心軸からずらせており、
   前記側壁部の外周円である前記フランジ部の内周円の中心と、前記フランジ部の外周円の中心とがずれていることを特徴とするロータホルダ。
2. 前記フランジ部の内周円と外周円との差である回転中心軸に垂直な方向における幅の最大値と最小値との差が０．１ｍｍ以上であることを特徴とする
   請求項１記載のロータホルダ。
3. 前記回転中心軸に垂直な面における前記カップ部の重心の前記回転中心軸からのずれの方向と前記フランジ部の重心の前記回転中心軸からのずれの方向とが９０度以上異なっていることを特徴とする
   請求項１又は２記載のロータホルダ。
4. 前記回転中心軸に垂直な面における前記カップ部の重心の前記回転中心軸からのずれの方向と前記フランジ部の重心の前記回転中心軸からのずれの方向とが１８０度異なっていることを特徴とする
   請求項３記載のロータホルダ。
5. 前記回転中心軸の方向における前記側壁部の長さが前記側壁部の外周円の半径より大きいことを特徴とする
   請求項１から４のいずれか１項記載のロータホルダ。
6. 前記蓋部に少なくとも１個のバランス調整用貫通孔又は切欠きが形成されていることを特徴とする
   請求項１から５のいずれか１項記載のロータホルダ。
7. 前記フランジ部に少なくとも１個のバランス調整用貫通孔又は切欠きが形成されていることを特徴とする
   請求項１から６のいずれか１項記載のロータホルダ。
8. 請求項１から７のいずれか１項記載のロータホルダと、当該ロータホルダに固着されたインペラと、前記ロータホルダ及びインペラを回転させるモータとを備え、
   前記インペラは、前記ロータホルダの外周面に固着されたインペラカップと、当該インペラカップから径方向外方へ延びると共に周方向に並ぶように配列された複数の羽根からなり、
   前記ロータホルダのフランジ部の外周端が前記インペラカップの外周面より径方向内側に位置することを特徴とするファンユニット。
9. 請求項１記載のロータホルダの製造におけるバランス調整方法であって、
   絞り加工、曲げ加工、及び抜き加工を含む複数のステージに設けた複数のプレス金型を用いて前記ロータホルダのプレス加工品を製作する工程と、
   前記ロータホルダのプレス加工品を回転させたときに発生し得るアンバランスの要因である前記ロータホルダの重心の回転中心軸からのずれをバランス測定器によって測定する工程と、
   前記ロータホルダのフランジ部の外周円の中心を、前記ロータホルダの重心の回転中心軸からのずれの方向に対して９０度以上、好ましくは１８０度異なる方向に、前記フランジ部の内周円の中心からずらすように、前記抜き加工用のプレス金型を修正する工程とを備えていることを特徴とするロータホルダの製造におけるバランス調整方法。
10. 請求項１記載のロータホルダの製造におけるバランス調整方法であって、
    絞り加工、曲げ加工、及び抜き加工を含む複数のステージに設けた複数のプレス金型を用いて前記ロータホルダのプレス加工品を製作する工程と、
    前記ロータホルダのプレス加工品を回転させたときに発生し得るアンバランスに伴う前記フランジ部及び前記蓋部における前記回転中心軸を基準とするバランス調整方向及びバランス調整量をバランス測定器によって測定する工程と、
    前記バランス測定器による測定結果に基づいて、ロータホルダのフランジ部の外周円の中心を前記バランス調整方向に向けて前記フランジ部の内周円の中心からずらすように、前記抜き加工用のプレス金型を修正する工程とを備えていることを特徴とするロータホルダの製造におけるバランス調整方法。
11. 前記ロータホルダの蓋部にバランス調整用貫通孔又は切欠きを形成するように前記プレス金型を修正する工程を更に備えていることを特徴とする
    請求項１０記載のロータホルダの製造におけるバランス調整方法。
    

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