JP5695625B2 - レーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合構造及びその方法 - Google Patents

Description

本発明は、絶縁フレーム及び軸筒の結合構造及びその方法に関し、特に、絶縁フレーム及び軸筒構造の強度を増強し、コストを節減する効果を達成するレーザ溶接を利用したファン絶縁フレーム及び軸筒の結合構造及びその方法に関する。

現在多くの設備、例えば、ファン等は、モータの駆動により回転の効果を達成しているので、モータの品質の良好さは、関連設備の品質を決定している。そのうち、軸受は、更に、モータの動作に影響を及ぼす重要な部材であり、軸受が回転軸の潤滑及び固定の効果を提供することができなければ、騒音が発生し、深刻には、モータの使用寿命を短縮させる。

従来のファンの軸受は、十分な潤滑効果を得る為、使用においては、通常、金属材料(例えば、銅)で形成される中管及び含油軸受を組み合わせて使用し、この種の金属中管は、旋削加工を採用しているので、加工精度が比較的高く、従って、含油軸受が該金属中管内に押し込まれる時に容易に適当な嵌合を行うことができる以外に、金属中管内の含油軸受上に設置した銅環も緊密度を制御し易く、銅環が相対する含油軸受を圧制し、含油軸受がファンの軸心が相対回転時に緩んで脱落することを回避し、ファンの回転を安定させる。

金属中管及び銅環及び含油軸受の間の組み合わせ精度は、制御し易いが、該金属中管構造は、複雑であり且つ加工工程は、煩雑であり、例えば、該金属中管内部に別途一階級のステップを旋削加工し、含油軸受を安置させる必要があり、或いは金属中管内径及び含油軸受外径の差が大きい時は、別途該金属中管内径を含油軸受外径との偏差が許容範囲内となるまで旋削加工する必要があり、従って、全体の生産コストが上昇する。

また、従来のファンの他の構造は、プラスチック射出成型した中管及び含油軸受を組み合わせ使用し、中管内の含油軸受上に設置する銅環であり、該銅環を介し、相対する含油軸受を圧制し、含油軸受がファンの軸心に従い、相対回転する時、緩んで脱落することを回避し、ファンの回転を安定させる。この従来のファンのもう１つの構造は、プラスチック射出成型した中管を利用し、上記従来構造の金属中管よりもコストを節減することができるが、他の問題を招来しており、それは、製造時に該中管を一体に射出成型する時、その内口径の公差が比較的大きくなり、中管内の含油軸受上に安置する銅環の緊密度を制御し難くなり、射出成型した中管口径が過度に大きい時、前記銅環が中管内で緩み過ぎて含油軸受を効率的に圧制することができなくなり、含油軸受を脱落させる。射出成型の中管口径が小さ過ぎる時、含油軸受及び中管構造及び中管構造上で破損、例えば、中管破裂、含油軸受の変形又は含油軸受の縮孔等が生じ易い。

従って、従来のファンの中管は、金属旋削加工又はプラスチック一体射出成型によるかにかかわらず、その軸受は、何れも銅環を介し、軸受を圧制し、ファンの回転の効果を安定させるが、現在の電子製品（特に、ノート型パソコン）は、徐々に薄型化の方向に設計されており、電子製品内の放熱ファンも必然的に薄型化に発展しているので、業者は、微小型ファンを開発している。

従来の微小型ファンの中管は、金属中管又はプラスチック中管であり、それは、同様に含油軸受を設ける必要があるが、中管内の含油軸受上に銅環を設置し、含油軸受を圧制することができず、銅環は、微小型ファンに適合する中管口径の寸法に製造することができないので、現在の一般の微小型ファンの中管内は、何れも銅環を取り付けておらず、微小型ファンの回転時、含油軸受が滑動して異音を発生し、使用寿命を短縮させ易く、更には、ファンの回転効率に影響を及ぼす問題を有する。

従って、上記従来の問題及び欠陥を如何に解決するかは、本発明者及び本業界に従事する関連メーカーが研究改善の方法を要するところである。
なお、従来の、ファン及びそのモータの構造に関連した技術として例えば特許文献１及び２に開示されているものがある。

特許第４４６３２６８号公報 特開２００６−１７７３２６号公報

上記の問題を解決する為、本発明の目的は、コストを節減するレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合構造を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、絶縁フレーム及び軸筒の両者の構造強度を増加させるレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合構造を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、一般の軸流ファン又は微小型ファン(例えば、離心ファン又は軸流ファン)上において、軸受を固定する効果を達成し、ファンの回転を安定させるレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合構造を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、コストを節減するファンの回転を安定させるレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合方法を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、絶縁フレーム及び軸筒の両者の構造強度を増加させるレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合方法を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、一般の軸流ファン又は微小型ファン(例えば、離心ファン又は軸流ファン)上において、軸受を固定する効果を達成し、ファンの回転を安定させるレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合方法を提供することである。

本発明の一態様によるレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合構造は、ベースであって、軸筒を有し、該軸筒が前記ベース上から凸伸して構成され、軸孔を有し、前記軸孔が軸受を収容するベースと、少なくとも１つの絶縁フレームを有し、該絶縁フレームは、前記軸筒上に被せ設けられるスリーブ部及び前記軸孔に連通する開口を設け、該開口は、前記スリーブ部に貫通設置され、且つその内側に少なくとも１つの係止部を凸設し、前記係止部一側は、相対する軸受及び軸筒一端上に係止され、前記係止部一側辺及び隣り合う前記軸筒一端の接触箇所にレーザ溶接を用いた少なくとも１つの溶接部を形成し、該溶接部は、前記係止部一側及び軸筒一端を連接する固定子と、を含む。

本発明の一態様によるレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合方法は、ベース及び固定子を備え、前記ベースは、軸筒を有し、前記軸筒内に軸受を収容する軸孔を設け、前記固定子は、少なくとも１つの絶縁フレームを有し、前記絶縁フレームは、スリーブ部及び該スリーブ部上に貫通する開口を設け、該開口は、前記軸孔に連通し、且つその内側に少なくとも１つの係止部を凸設し、前記スリーブ部を相対する軸筒上に被せ設け、前記係止部一側を相対する軸受及び軸筒一端に係合し、レーザビームを用意し、前記レーザビームを前記係止部一側辺及び隣り合う前記軸筒一端の接触箇所に照射し、融解させた後、前記絶縁フレーム及び軸筒を一体に結合させることを含む。

前記のように、本発明は、従来技術と比較し、以下の利点を有する：
１．コスト節減；
２．絶縁フレームの係止部側辺及び隣り合う軸筒一端が一体に溶接されることにより、絶縁フレーム及び軸筒両者の構造強度の増強を効率的に達成し、軸受を固定する効果を効率的に達成する；
３．電子製品(例えば、コンピュータ、ノート型パソコン)内の一般軸流ファン又は小型ファン上に応用することができる。

本発明の第１好適実施例の絶縁フレーム及び軸筒の結合構造の分解立体説明図である。 本発明の第１好適実施例の絶縁フレーム及び軸筒の結合構造の組み合わせ立体説明図である。 本発明の第１好適実施例の絶縁フレーム及び軸筒の結合構造の局部立体説明図である。 本発明の第１好適実施例の絶縁フレーム及び軸筒の結合構造のもう１つの組み合わせ立体説明図である。 本発明の第２好適実施例の絶縁フレーム及び軸筒の結合構造のファンの組み合わせ立体説明図である。 本発明の第２好適実施例の絶縁フレーム及び軸筒の結合構造のファンの分解立体説明図である。 本発明の第２好適実施例の絶縁フレーム及び軸筒の結合構造のファンの組み合わせ立体説明図である。 本発明の第２好適実施例の絶縁フレーム及び軸筒の結合構造のファンの分解立体説明図である。 本発明の第３好適実施例の絶縁フレーム及び軸筒の結合方法のフロー説明図である。 本発明の第３好適実施例の絶縁フレーム及び軸筒の結合方法のレーザ溶接工程の説明図である。 本発明の第３好適実施例の絶縁フレーム及び軸筒の結合方法のもう１つのレーザ溶接工程の説明図である。

本発明の上記目的及び構造上の特性について、図面に基づく実施例により説明する。

本発明は、レーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合構造及びその方法であり、図１、図２、図３を参照し、それは、本発明の第１実施例の分解、組み合わせ、及び局部立体説明図である。該結合構造は、ベース１０及び固定子１３を含み、ベース１０は、軸筒１０１を有し、軸筒１０１は、ベース１０上から軸方向へ凸伸して構成され、且つそれは、軸孔１０１１を備え、軸孔１０１１は、軸方向に軸筒１０１内に貫通形成され、軸受１２を収容設置することに用いられる。軸受１２は、本好適実施例では、含油軸受により説明を行うが、これに制限するものではなく、具体的実施時は、ボール軸受、液圧軸受又はその他の軸受であることもできる。

また、前記固定子１３は、少なくとも１つの絶縁フレーム１３１、珪素鋼片組１３７及び複数のコイル１３８を含み、絶縁フレーム１３１は、上絶縁フレーム１３１１、下絶縁フレーム１３１２、スリーブ部１３３及び開口１３４を有し、そのうち、前記上下絶縁フレーム１３１１，１３１２は、珪素鋼片組１３７の上に組み付けられ、コイル１３８は、上絶縁フレーム１３１１及び下絶縁フレーム１３１２上に巻き付けられる。前記スリーブ部１３３は、第１キャップ体１３３１及び第２キャップ体１３３２を備え、第１キャップ体１３３１及び第２キャップ体１３３２は、それぞれ上絶縁フレーム１３１１及び下絶縁フレーム１３１２上に形成され、相対する軸筒１０１上に共同で１つに被せ設けられ、言い換えれば、前記スリーブ部１３３が軸筒１０１上に被せ設けられる。

また、本好適実施例の絶縁フレーム１３１及び軸筒１０１は、同じ材質として説明を行う。なお、前記絶縁フレーム１３１及び軸筒１０１は、プラスチック材質から構成されるか、絶縁フレーム１３１及び軸筒１０１は、同じ材質から構成されるが、これに限定するものではない。本発明の実際の実施時は、絶縁フレーム１３１及び軸筒１０１は、異なる材質であることができ、即ち、絶縁フレーム１３１は、プラスチック材質から構成され、軸筒１０１が金属材質から構成されるか、絶縁フレーム１３１が金属材質で構成され、軸筒１０１がプラスチック材質から構成されてよい。

また、前記開口１３４は、相対するスリーブ部１３３（即ち、第１、第２キャップ体１３３１，１３３２）に貫通設置され、且つスリーブ部１３３の第１キャップ体１３３１の開口１３４は、軸筒１０１を連通し、開口１３４内側は、少なくとも１つの係止部１３５を凸設し、前記係止部１３５一側は、相対する軸受１２及び軸筒１０１一端上に設けられ、軸受１２上に圧制力を発生し、軸受１２を効率的に固定する。なお、本好適実施例の係止部１３５は、４個の係止部１３５により第１キャップ体１３３１の開口１３４内側に沿って等間隔を呈するよう配列設置され、凸伸して構成されることにより、説明するが、これに限定するものではない。

具体的実施時、前記係止部１３５の数量は、構造強度及び圧制力の要求に応じて、該開口内側の係止部１３５の数量を決定し、設計でき、係止部１３５は、異なる間隔を呈して配列設置することもできる。

図１、図２に示すように、前記係止部１３５は、自由端１３５１を有し、自由端１３５１は、開口１３４内側から開口１３４中央箇所へ凸伸して構成され、相対する軸受１２上に設けられ、且つ係止部１３５の相互の間は、間隔１３６を定義し、間隔１３６は、前記開口１３４に連通する。

また、係止部１３５の一側辺は、隣り合う軸筒１０１一端の接触箇所間に溶接部１５１を形成し、前記溶接部１５１は、係止部１３５の一側辺及び軸筒１０１の一端がレーザ溶接で溶接形成され、即ち、溶接部１５１は、係止部１３５一側辺及び軸筒１０１一端を連接し、絶縁フレーム１３１の係止部１３５及び軸筒１０１一端を一体に溶接結合し、絶縁フレーム１３１及び軸筒１０１両者の構造強度を効率的に増強し、軸受１２を安定させる効果を達成する。

更に、本発明の実際の実施時、図４に示すように、係止部１３５の両側辺及び隣り合う軸筒１０１一端に対応する接触箇所間に前記溶接部１５１，１５１を形成する。

本発明の絶縁フレーム１３１の上の係止部１３５及び隣り合う軸筒１０１一端が溶接部１５１を溶解し、一体に形成する構造の設計により、絶縁フレーム１３１及び軸筒１０１両者の構造強度を効率的に増進し、コスト節減の効果を効率的に達成する。

図５、図６を参照し、それは、本発明の第２好適実施例の組み合わせ図及び分解説明図である。図５乃至図８に示す第２好適実施例は、前記第１好適実施例の結合構造をファン１に応用したものであり、固定子１３の構造は図１乃至図４に示した第１好適実施例と同様である。ファン１は、本好適実施例において、微小型離心ファンにより説明するが、これに限定するものではなく、具体的実施時、本発明のこの結合構造は、その他の電子製品（例えば、ノート型パソコン、デスクトップ型コンピュータ、又はその他の工業又は家庭用電子装置）内に設置する軸流ファンに応用することもできる（図７、図８参照）。

また、前記ファン１は、フレーム体１６、回転子１７及び前記固定子１３を含み、フレーム体１６は、入風口１６１及び該入風口に連通する出風口１６２を有し、入風口１６１及び出風口１６２は、収容空間１６４を共同で定義し、前記ベース１０は、収容空間１６４内の中央箇所に設置され、且つその上の軸筒１０１は、相対する回転子１７と軸回転可能に設けられる。従って、ファン１が回転する時、前記係止部１３５の自由端１３５１を介し、相対する軸受１２を圧制固定し、軸受１２を固定する効果を達成し、同時に、溶接部１５１により、絶縁フレーム１３１及び軸筒１０１両者の構造強度を大幅に増加させる効果を得る。

図９、図１０、図１１を参照し、それは、本発明の第３好適実施例のフロー説明図であり、補助的に図１、図３を参照する。図１０は図２の結合構造に対応し、図１１は図４の結合構造に対応している。本好適実施例は、前記第１好適実施例の結合構造のレーザ溶接を用いた結合方法であり、該結合方法は、以下のステップを含む：
（Ｓ１）ベース及び固定子を備え、前記ベースは、軸筒を有し、該軸筒内に軸受を収容する軸孔を設け、前記固定子は、少なくとも１つの絶縁フレームを有し、該絶縁フレームは、スリーブ部及び該スリーブ部上に貫通設置される開口を設け、該開口は、前記軸孔に連通し、且つその内側に少なくとも１つの係止部を凸設する；
具体的には、ベース１０及び固定子１３を用意し、前記ベース１０は、軸筒１０１を有し、軸筒１０１は、ベース１０上に凸伸して構成され、且つそれは、軸孔１０１１を内設し、軸孔１０１１は、軸受１２を収容することに用い、前記固定子１３は、少なくとも１つの絶縁フレーム１３１を有し、前記絶縁フレーム１３１は、スリーブ部１３３及びスリーブ部１３３（即ち、前記第１，第２キャップ体１３３１，１３３２）上に貫通設置される開口１３４を設け、開口１３４は、軸孔１０１１に連通し、且つその内側に少なくとも１つの係止部１３５を凸設し、係止部１３５は、第１キャップ体１３３１の開口１３４内側周縁に沿って等間隔又は非等間隔を呈して配列設置される。なお、前記絶縁フレーム１３１及び軸筒１０１は、異なる材質又は同一材質である。

（Ｓ２）該スリーブ部を相対する軸筒上に被せ設け、前記係止部一側を相対する軸受及び軸筒の一端に係合する；
具体的には、前記スリーブ１３３を相対する軸筒１０１上に被せ設け、係止部１３５一側を相対する軸受１２及び軸筒１０１一端（図２参照）に係合し、前記軸受１２上に圧制力を発生し、軸受１２を効率的に固定する。

（Ｓ３）レーザビームを用意し、前記レーザビームを該係止部一側辺及び隣り合う該軸筒一端の接触箇所に照射し、融解した後、該絶縁フレーム及び軸筒を一体に結合する；
具体的には、レーザ装置２によってレーザビーム２１を係止部１３５一側辺及び隣り合う軸筒１０１一端の接触箇所に照射し、融解後、前記溶接部１５１を形成し（図１０参照）、絶縁フレーム１３１の係止部１３５一側辺及び隣り合う軸筒１０１一端を一体に結合する。

（Ｓ４）前記レーザビームを該係止部の他側辺及び隣り合う該軸筒一端の接触箇所に照射し、溶解後、該係止部の両側辺をそれぞれ隣り合う該軸筒の一端と１つに溶接する；
具体的には、前記レーザ装置２は、レーザビーム２１を前記係止部１３５の他側辺及び軸筒１０１の一端の接触箇所に継続出力し溶解した後、この時の前記係止部１３５の両側辺は、それぞれ隣り合う軸筒１０１の一端と１つに溶接した後、前記溶接部１５１を形成し（図１１参照）、絶縁フレーム１３１及び軸筒１０１両者の構造強度を大幅に増強する。

従って、本発明のこの方法の設計によって、コストを節減し、絶縁フレーム及び軸筒両者の構造強度を増強する効果を効率的に達成し、更に、電子製品内のファン（例えば、軸流ファン）又は微小型ファン（例えば、離心式ファン又は軸流ファン）に応用することができる。

前記のように、本発明は、従来技術と比較し、以下の利点を有する：
１．コスト節減；
２．絶縁フレームの係止部側辺及び隣り合う軸筒一端が一体に溶接されることにより、絶縁フレーム及び軸筒両者の構造強度の増強を効率的に達成し、軸受を固定する効果を効率的に達成する；
３．電子製品（例えば、コンピュータ、ノート型パソコン）内の一般軸流ファン又は小型ファン上に応用することができる。

図５乃至図８では、本発明に係る結合構造をファンに応用したものを示しているが、ファンだけに限らず、例えばドリルなどの可搬型工具に応用することも可能である。

なお、本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない均等の範囲内で各種の変更や変形を加えることができることは勿論である。

１ ファン
１０ ベース
１０１ 軸筒
１０１１ 軸孔
１２ 軸受
１３ 固定子
１３１ 絶縁フレーム
１３１１ 上絶縁フレーム
１３１２ 下絶縁フレーム
１３３ スリーブ部
１３３１ 第１キャップ体
１３３２ 第２キャップ体
１３４ 開口
１３５ 係止部
１３５１ 自由端
１３６ 間隔
１３７ 珪素鋼片組
１３８ コイル
１５１ 溶接部
１６ フレーム体
１６１ 入風口
１６２ 出風口
１６４ 収容空間
１７ 回転子
２ レーザ装置
２１ レーザビーム

Claims (9)

1. ベースであって、軸筒を有し、該軸筒が前記ベース上から凸伸して構成され、軸孔を有し、前記軸孔が軸受を収容するベースと、
   少なくとも１つの絶縁フレームを有し、該絶縁フレームは、前記軸筒上に被せ設けられるスリーブ部及び前記軸孔に連通する開口を設け、該開口は、前記スリーブ部に貫通設置され、且つその内側に少なくとも１つの係止部を凸設し、前記係止部一側は、相対する軸受及び軸筒一端上に係止され、前記係止部一側辺及び隣り合う前記軸筒一端の接触箇所にレーザ溶接を用いた少なくとも１つの溶接部を形成し、該溶接部は、前記係止部一側及び軸筒一端を連接する固定子と、
   を含むことを特徴とするレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合構造。
2. 前記係止部が自由端を有し、該自由端は、前記開口内側から中央箇所へ凸伸構成され、前記自由端は、相対する前記軸受上に係合することを特徴とする請求項１記載のレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合構造。
3. 前記係止部の相互の間に間隔を定義し、該間隔は、前記開口に連通し、前記係止部の両側辺及び隣り合う前記軸筒一端に対応する接触箇所間に前記溶接部を形成することを特徴とする請求項２記載のレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合構造。
4. 前記固定子は、珪素鋼片組及び複数のコイルを含み、前記絶縁フレームは、上絶縁フレーム及び該上絶縁フレームに相対する下絶縁フレームを有し、該上下絶縁フレームは、該珪素鋼片組の上下側にそれぞれ設けられ、前記スリーブ部は、第１キャップ体及び第２キャップ体を設け、該第１，２キャップ体は、それぞれ前記上絶縁フレーム及び下絶縁フレーム上に形成されることを特徴とする請求項３記載のレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合構造。
5. 前記溶接部は、前記係止部の一側辺及び隣り合う軸筒の一端がレーザ加工により溶接形成されることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載のレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合構造。
6. 前記絶縁フレーム及び軸筒は、互いに異なる材質又は同一の材質であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合構造。
7. ベース及び固定子を備え、前記ベースは、軸筒を有し、前記軸筒内に軸受を収容する軸孔を設け、前記固定子は、少なくとも１つの絶縁フレームを有し、前記絶縁フレームは、スリーブ部及び該スリーブ部上に貫通する開口を設け、該開口は、前記軸孔に連通し、且つその内側に少なくとも１つの係止部を凸設し、
   前記スリーブ部を相対する軸筒上に被せ設け、前記係止部一側を相対する軸受及び軸筒一端に係合し、
   レーザビームを用意し、前記レーザビームを前記係止部一側辺及び隣り合う前記軸筒一端の接触箇所に照射し、融解させた後、前記絶縁フレーム及び軸筒を一体に結合させることを含むことを特徴とするレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合方法。
8. 前記レーザビームを前記係止部一側辺及び隣り合う前記軸筒一端の接触箇所に照射し、溶解させ、前記絶縁フレーム及び軸筒を一体に結合させるステップの後、更に、前記レーザビームを前記係止部の他側辺及び隣り合う前記軸筒一端の接触箇所に照射し、溶解させた後、前記係止部の両側辺をそれぞれ隣り合う前記軸筒の一端と１つに溶接させるステップを含むことを特徴とする請求項７に記載のレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合方法。
9. 前記絶縁フレーム及び軸筒は、互いに異なる材質又は同一材質であることを特徴とする請求項７に記載のレーザ溶接を利用した絶縁フレーム及び軸筒の結合方法。

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