JP6845743B2 - ファンモータ - Google Patents

Description

本発明は、モータとファンが一体化されたファンモータに関するもので、特に軸受け内部に溜まる空気を円滑に排出できるようにしたファンモータに関する。

ファンモータは、電動のモータでロータと共にファンを回転させることにより、強制的に送風を行なうものである。例えば特許文献１には、ロータの回転軸部を支承する軸受けと、軸受けを保持するための筒状部とにより、固定した静止部材を構成したファンモータにおいて、ロータの回転軸部を軸受けに挿入する際に、軸受けの底面や側面に設けた溝を経由して、軸受けの内部に溜まっていた空気を静止部材の外部に排出する考えが提案されている。

特開２００４−３２４８３４号公報

こうしたファンモータでは、筒状部に収容した軸受けが軸方向に移動しないように、軸受けの開放面を隙間なく保持して、筒状部の開口を塞ぐキャップが静止部材に装着される。しかし、空気排出機構として軸受けに設けた溝は細かくて浅く、非常に小さいもので、その溝だけでは空気を十分に排出することができず、空気と共に軸受けの開放面に押し出された潤滑流体としての油が、そこで行き場を失って、軸受けひいてはキャップの外部に排出される。

つまり、従来のファンモータの空気排出機構では、軸受けに設けた溝から空気が排出される際に、油が同時に流出しており、信頼性において大きな課題となっていた。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、静止部材内部の潤滑流体を流出させずに、空気のみを軸受けの外部に排出させることが可能なファンモータを提供することを、その目的とする。

本発明は、回転軸部を有するロータと、前記回転軸部を支承する軸受けを、筒状部に保持して構成される静止部材と、を備えたファンモータにおいて、前記軸受けの開放側を支持するキャップには、当該キャップと前記軸受けとの間に隙間を形成する複数の凸部が設けられ、前記軸受けにより前記回転軸部を支承するために、前記軸受けの内周面と前記回転軸部の外周面との間に潤滑流体が充填され、前記軸受けの内周面に動圧発生溝が形成され、前記軸受けの内側面には、前記動圧発生溝とは別に連通溝が形成され、前記筒状部の内部の空気が前記潤滑流体と共に前記連通溝を通って、前記回転軸部の下部から前記隙間へ導かれる構成としたことを特徴とするものである。

この場合、前記キャップの材厚を０．５ｍｍ以下とするのが好ましい。

前記キャップはプレス加工品であるのが好ましい。

請求項１の発明によれば、キャップに設けられた凸部により、キャップと軸受けとの間に隙間が形成されるので、静止部材内部の潤滑流体は隙間に留まって流出せず、空気のみを軸受けの外部に排出させることが可能となる。

請求項２の発明によれば、キャップの材厚を０．５ｍｍ以下とすることで、ファンモータそのものの薄型化が可能となる。

請求項３の発明によれば、キャップがプレス加工品であれば、キャップの低コスト化を実現できる。

本発明の一実施例を示すファンモータの要部縦断面図である。 同上、軸受けキャップの縦断面図である。 同上、軸受けに回転軸部を挿通する際のファンモータの要部縦断面図である。 同上、軸受け内面を示す図３のａ矢視図である。 同上、軸受けキャップ周辺の拡大縦断面図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明におけるファンモータの好ましい実施例を説明する。

図１は、本発明の一実施例におけるファンモータの要部構成を示している。また図２は、後述する軸受けキャップ６を拡大して示している。例として、ここでは図示しない電子機器の発熱部品を強制的に送風冷却するために、当該電子機器の内部にファンモータが組み込まれる。

ファンモータは、図１に示す電動のモータ１と、そのモータ１により回転するファン（図示せず）とを、全体として扁平な容器形状をなす本体２の内部へ一体に収容して構成される。モータ１は、本体２の略中央部に直立して設けた筒状支持部３と、筒状支持部３の内側部に収容保持される軸受け４と、筒状支持部３の内底部に収容保持されるスラスト板５と、軸受け４の開放側となる上端側を支持する軸受けキャップ６と、筒状支持部３の周囲に取付け固定された駆動機構７と、駆動機構７により回転力が与えられると、シャフトとなる回転軸部８を中心として回動するロータ９と、を主な構成要素とする。

本体２は、ファンモータの外郭として、例えば有底状のケース部材１１と、そのケース部材１１の一側開口を塞ぐカバー部材（図示せず）とにより構成される。図１に示す筒状支持部３は、樹脂製のケース部材１１と一体に形成されるが、ケース部材１１とは別体の例えば金属部材で、本体２に取付け固定してもよい。筒状支持部３は、上端３Ａに開口を有する一方で、下端３Ｂを閉塞した有底円筒袋状に形成され、その内部には下端３Ｂから上端３Ａに向けて、スラスト板５を収容するための第１収容部１２と、軸受け４を収容するための第２収容部１３と、軸受けキャップ６を収容するための第３収容部１４が、それぞれ段差状に広がって配設される。そして、筒状支持部３を含めて、当該筒状支持部３に組み込まれる軸受け４や、スラスト板５や、軸受けキャップ６や、駆動機構７の後述する固定子３３などは、回転するロータ９に対して固定した静止部材１５を構成する。

軸受け４は、筒状支持部３の第２収容部１３に圧入で嵌合保持され、筒状支持部３に挿入されたロータ９の回転軸部８を、ラジアル方向に支承する筒状の金属材料である。本実施例では、ロータ９の回転に伴い潤滑流体に発生する圧力で、ロータ９を支承する動圧流体軸受け機構として、何れも図示しないが、対向する軸受け４の内周面と回転軸部８の外周面との間の隙間に、潤滑流体としての油が充填され、軸受け４の内周面若しくは回転軸部８の外周面に、ヘリングボーン形状の動圧発生溝が形成される。なお、動圧発生溝の形状は別なものでも構わない。

回転軸部８の外周面に対向して、軸受け４の内側面には、前述の動圧発生溝とは別に、筒状支持部３の内部に溜まっている空気Ｅや油の通路となる連通溝１７（図３を参照）が形成される。ここでは、例えばモータ１の組立に際して回転軸部８を軸受け４に挿入する場合や、駆動機構７への給電によりロータ９を回転させた場合に、筒状支持部３内部の空気Ｅや油が滞りなく連通溝１７を通過できるように、連通溝１７の数、形状、形成部位が適切に選定される。

スラスト板５は、筒状支持部３の第１収容部１２に圧入で嵌合保持され、筒状支持部３に挿入されたロータ９の回転軸部８を、スラスト方向に支承するものである。回転軸部８の先端面となる下端面８Ａは、ロータ９の回転時におけるスラスト板５との接触抵抗を減少させるため、球面に仕上げられている。回転軸部８の下端面８Ａとスラスト板５は、その間に充填された潤滑流体としての油で摩耗を防止しながら、ロータ９の回転軸部８をスラスト方向に支承するスラスト軸受け機構を構成する。

軸受けキャップ６は、筒状支持部３の第３収容部１４に圧入で嵌合保持され、筒状支持部３に収容した軸受け４が、回転軸部８の軸方向に移動しないように、軸受け４の片側となる開放側の開放端面４Ａを、上方から押し付けて支持するものである。ここでいう軸受け４の開放端面４Ａとは、前述した筒状支持部３の開口に対向する面（上端面）をいう。図２にも示すように、特に本実施例の軸受けキャップ６は、筒状支持部３の第３収容部１４に圧入嵌合する平面視円板状の基部２１と、基部２１の下面より突出して、軸受け４の開放端面４Ａに当接し、軸受け４の開放端面４Ａと基部２１の下面との間に、油の受け空間となる隙間２２を形成する凸部２３と、により構成される。凸部２３は、基部２１の下面から軸受け４の開放端面４Ａに向けて等間隔に複数配置されるが、その形状や個数は特に限定されない。

軸受けキャップ６の基部２１の上面から下面にかけての材厚ｃは、０ｍｍを超えて０．５ｍｍ以下とするのが好ましい。これにより、静止部材１５を含むモータ１、ひいてはファンモータの上下方向の薄型化が可能になる。また本実施例のように、軸受けキャップ６全体を筒状支持部３の上端より突出させずに、筒状支持部３の第３収容部１４内に収容することで、軸受けキャップ６により軸受け４の開放側を確実に支持しつつも、軸受け４の上端面となる開放端面４Ａからの筒状支持部３の突出長に、凸部２３を含めた軸受けキャップ６全体の厚さが加味されることなく、ファンモータの上下方向の薄型化が可能になる。

軸受けキャップ６は、樹脂を材料として成形された樹脂成形品、若しくはプレス加工で成形されたプレス成形品で構成される。また、基部２１の中央には、回転軸部８が回転自在に挿通する孔２４を設けてある。

駆動機構７は、筒状支持部３の外周部に設けられており、巻線３１を装着した成層鉄心によるステータコア３２を有する固定子３３と、固定子３３からの磁力を受けて回転するマグネット３４と、を主な構成要素としている。モータ１の回転駆動力は、巻線３１への給電により励磁したステータコア３２がつくる回転磁界と、その周囲を取り巻く多極着磁されたマグネット３４とにより発生する。

ロータ９は、前述した金属製の回転軸部８や、マグネット３４の他に、回転軸部８の基端を中心に取付けた樹脂製で椀状のファンカップ３６と、ファンカップ３６の内面に取付け固定された金属製のヨーク３７とを有し、マグネット３４はヨーク３７の内周に固定される。また図示しないが、ファンカップ３６の外側部全周には、所定の間隔でファンブレードが配置され、当該ファンブレードを含めて回転子となるロータ９が構成される。本実施例のファンモータはいわゆる遠心ファンとして機能し、マグネット３４に与えられた回転駆動力によりロータ９が回転すると、回転軸部８の軸方向に沿って本体２からロータ９のファンブレードに吸込まれた空気が、遠心方向に向きを変えて、本体２の外部に排出される。なお、ファンモータの種類は遠心ファンに限らず、例えば軸方向のまま空気が排出される軸流ファンなどを用いてもよい。

上記構成におけるモータ１の組立は、以下の手順で行われる。先ず筒状支持部３の第１収容部１２に、スラスト板５を嵌合固定する。次いで、筒状支持部３の第２収容部１３に、軸受け４を嵌合固定した後、筒状支持部３の第３収容部１４に、軸受けキャップ６を嵌合固定する。このとき軸受けキャップ６は、その凸部２３が軸受け４の開放端面４Ａに突き当たる位置まで、筒状支持部３の第３収容部１４に押し込まれ、キャップ６の基部２１の下面と軸受け４の開放端面４Ａとの間に、凸部２３の突出分に相当する高さ寸法ｂの隙間２２が形成される。

スラスト板５や、軸受け４や、軸受けキャップ６は、何れも筒状支持部３の上端３Ａに形成された開口を通して、筒状支持部３の内周部に圧入保持され、これらの部材を組み込む際に、潤滑用の油も筒状支持部３の内部に充填される。また、筒状支持部３の外周部には、予めサブ組立された固定子３３が圧入により嵌合固定され、ロータ９以外のモータ１の組立が終了する。

ロータ９は、マグネット３４を固着したヨーク３７や、回転軸部８を、ファンカップ３６に取付けるサブ組立が予め行われる。そして、最後に図３に示すように、このロータ９の回転軸部８を、筒状支持部３の上端３Ａに形成した開口から軸受け４に挿通して押し込むと、静止部材１５の特に筒状支持部３内に溜まっていた空気Ｅが、充填された油と共に連通溝１７を通って、回転軸部８の下部から軸受けキャップ６の基部２１の下面と軸受け４の開放端面４Ａとの間の隙間２２へと導かれ、その隙間２２に液体の油が留まって、軸受けキャップ６と回転軸部８との間や、軸受けキャップ６と筒状支持部３のとの間の隙間を経由して、気体の空気Ｅだけが軸受け４の外部に排出される。これにより、回転軸部８の下端面８Ａがスラスト板５に接触する位置まで、軸受け４の外部に油を流出させることなく、空気Ｅのみを外部に排出させて、ロータ９の回転軸部８を軸受け４に押し込むことが可能となり、モータ１の信頼性を低下させずに、全ての組み立てを円滑に完了させることができる。

次に、モータ１の運転中の動作について説明する。固定子３３の巻線３１に所定のタイミングで電流を供給し、ヨーク３７に取付けられたマグネット３４に回転駆動力を与えると、回転軸部８を中心としてファンブレードを含むロータ９が回転し始める。このとき、回転軸部８の軸方向に沿って、本体２の図示しない吸込み口を通して、ロータ９のファンブレードに空気が吸込まれ、当該ファンブレードの遠心力により流れの方向を変えて、吸込み口と直交する本体２の図示しない排出口から空気が排出される。

このモータ１の運転中に、前述の動圧流体軸受け機構は、ロータ９の回転に伴い油に発生する圧力で、軸受け４に挿通された回転軸部８を支承するが、何らかの要因により筒状支持部３の内部で気泡（空気）を生じる場合がある。しかしこの場合も、筒状支持部３内で発生した気泡が、充填された油と共に連通溝１７を通って、回転軸部８の下部から軸受けキャップ６の基部２１の下面と軸受け４の開放端面４Ａとの間の隙間２２へ導かれ、そこで液体の油が留まって、気泡だけが軸受け４の外部に排出される。したがって、軸受け４の外部に油を流出させずに、気泡のみを外部に排出させることが可能になり、筒状支持部３の内部に気泡が留まることによる各種の問題（例えば、ロータ９の回転精度低下や潤滑能力低下）を回避できる。

以上のように本実施例では、回転軸部８を有するロータ９と、回転軸部８を支承する軸受け４を、筒状部となる筒状支持部３に保持して構成され、回転するロータ９に対して静止した静止部材１５と、を備えたファンモータにおいて、軸受け４の片側となる開放側を支持する軸受けキャップ６には、軸受け４の開放端である開放端面４Ａに当接して、軸受けキャップ６と軸受け４との間に隙間２２を形成するための複数の凸部２３が設けられ、軸受け４により回転軸部８を支承するために、軸受け４の内周面と回転軸部８の外周面との間に潤滑流体となる油が充填され、軸受け４の内周面に動圧発生溝が形成され、軸受け４の内側面には、動圧発生溝とは別に連通溝１７が形成され、筒状支持部３の内部の空気が油と共に連通溝１７を通って、回転軸部８の下部から隙間２２へ導かれる構成としている。

この場合、軸受けキャップ６に設けられた凸部２３により、軸受けキャップ６と軸受け４との間に隙間２２が形成されるので、静止部材１５内部の潤滑流体となる油は隙間２２に留まって流出せず、空気Ｅのみを軸受け４の外部に排出させることが可能となる。

また、本実施例の軸受けキャップ６の特に基部２１の材厚ｃは、０．５ｍｍ以下に形成される。このように、軸受けキャップ６の材厚ｃを０．５ｍｍ以下とすることで、ファンモータそのものの薄型化が可能となる。

さらに、本実施例の軸受けキャップ６は、樹脂成形品もしくはプレス加工品である。軸受けキャップ６が樹脂成形品であれば、軸受けキャップ６，６’を任意の形状に成形することが可能となり、また軽量化を実現できる。軸受けキャップ６がプレス加工品であれば、軸受けキャップ６の低コスト化を実現できる。

その他、軸受けキャップ６の基部２１から突出する凸部２３の寸法は、０．３ｍｍ以上とするのが好ましい。これにより、凸部２３が軸受け４の開放端面４Ａに突き当たるまで、軸受けキャップ６を筒状支持部３の第３収容部１４内に押し込んでも、キャップ６の基部２１の下面と軸受け４の開放端面４Ａとの間には、凸部２３の突出寸法に一致して、少なくとも０．３ｍｍ以上の高さ寸法ｂの隙間２２が確保される。そのため、モータ１の組立時や運転中に油の流出を防いで、空気のみを軸受け４の外部に排出させる効果を十分確保できる。

さらに図５に示すように、軸受けキャップ６の外周面と筒状支持部３の内周面との間の隙間３９の寸法ｆは、０．３ｍｍ以上となる構造にするのが好ましい。これにより、軸受けキャップ６が筒状支持部３の第３収容部１４に嵌合固定された状態で、軸受けキャップ６と筒状支持部３との間に隙間３９が形成され、モータ１の組立時や運転中に油の流出を防いで、空気のみを隙間３９から軸受け４の外部へ確実に排出させることが可能になる。

なお、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更可能である。本実施例では、軸受け４の内側面にのみ連通溝１７を形成したが、軸受け４の表面である底面や上面や外側面にも同様の溝を設けてもよい。また、動圧形以外の各種軸受け構造を採用することも可能である。

３ 筒状支持部（筒状部）
４ 軸受け
６ 軸受けキャップ（キャップ）
８ 回転軸部
９ ロータ
１５ 静止部材
１７ 連通溝
２２ 隙間
２３ 凸部

Claims (3)

1. 回転軸部を有するロータと、
   前記回転軸部を支承する軸受けを、筒状部に保持して構成される静止部材と、を備えたファンモータにおいて、
   前記軸受けの開放側を支持するキャップには、当該キャップと前記軸受けとの間に隙間を形成する複数の凸部が設けられ、
   前記軸受けにより前記回転軸部を支承するために、前記軸受けの内周面と前記回転軸部の外周面との間に潤滑流体が充填され、前記軸受けの内周面に動圧発生溝が形成され、
   前記軸受けの内側面には、前記動圧発生溝とは別に連通溝が形成され、前記筒状部の内部の空気が前記潤滑流体と共に前記連通溝を通って、前記回転軸部の下部から前記隙間へ導かれる構成としたことを特徴とするファンモータ。
2. 前記キャップの材厚を０．５ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載のファンモータ。
3. 前記キャップはプレス加工品であることを特徴とする請求項１または２記載のファンモータ。

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