(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底板付のハウジングと、前記底板の中心部に下端側を固定して立設するベアリングタワーと、該ベアリングタワー側に保持されるステータと、該ステータと相対向するロータマグネットを内部に備え外周側に羽根部を有すると共に中心のボス部に前記ベアリングタワー側に枢支されるシャフトを固定してなるインペラとを設けたファンモータにおける前記インペラ構造であって、該インペラの前記ボス部は円筒状に形成され、その外周部に複数のスリットが放射状に形成され、前記ボス部の外径は、前記ベアリングタワーの前記ボス部に対向する端部の外径に等しいか若干大きく形成されており、前記インペラの軸方向の移動時、前記ボス部の中央部が前記ベアリングに当接する以前に前記ベアリングタワーの端部が前記ボス部に当接することを特徴とするファンモータのインペラ構造。
【請求項２】
前記ベアリングタワーの端部には舌片状のインペラ受けが複数個突設されており、該各インペラ受けの回転方向幅が前記スリットの回転方向幅より大きく形成されている請求項１に記載のファンモータのインペラ構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中心のボス部にシャフトを固定し外周に羽根部を有するインペラを備えたファンモータのインペラ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に従来一般に使用されているファンモータの構造を示す。例えば、ハウジング１１は四角形状の枠体状のものからなり、下方に底板１２を一体的に形成する。底板１２の中心部には内部にベアリング１３を嵌着するベアリングタワー１４がその下端部を固定された状態で立設される。また、底板１２の上方側には回路基板１５が装着され、回路基板１５にはホールＩＣ１６やドライブＩＣ１７等の電子部品が実装される。ベアリングタワー１４の外周側にはステータコア１８の上側および下側にインシュレータ１９ａ，１９ｂを被装してコイル２０を巻回したステータ２１が固定される。
【０００３】
一方、インペラ７ａは、椀型のロータ６ａと、その内部に嵌着されロータマグネット８を固持するヨーク９と、ロータ６ａの外周に放射状に配列される羽根部１０とを有する。また、ロータ６ａの中央部には肉厚の円筒状ボス部２ａが形成され、ボス部２ａの中心にはシャフト５が嵌着されて固定される。具体的には、インサート成形される。なお、シャフト５はベアリングタワー１４の内側にベアリング１３を介して枢支される。また、シャフト５は図示のように、抜け止めワッシャ２２によりベアリング１３を介してベアリングタワー１４内に保持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図９は図８におけるインペラ７ａのボス部２ａまわりの構造を示す斜視図である。図示のようにボス部２ａはそのまわりのロータ６ａの部分よりはるかに肉厚のものからなる。これは、ボス部２ａに嵌着されるシャフト５の抜け強度（固定強度）の確保および向上と共にシャフト５に対するロータ６ａの直交度を確保するためである。ボス部２ａはロータ６ａと一体的構造であり樹脂成形されるが、ボス部２ａとその周りのロータ６ａとで肉厚に差があり、ボス部２ａにおいてもその周りの成形条件や注入樹脂の条件が微妙に異なる。このため、成形後におけるボス部２ａとその周りのロータ６ａとの熱収縮速度が異なり、或いはボス部２ａ自身もその周りの熱収縮速度が微妙に異なる。そのため、ボス部２ａにはその外周方向に対して不均一の力つまり引っ張り力が作用する。その結果、ボス部２ａに成形時に固定されるシャフト５に倒れや傾きさらにはがたつきが生じ、シャフト５とロータ６ａとの直交度が損われ、駆動時において騒音発生の原因となり、且つインペラ７ａのロータマグネット８とステータ２１とが接触し、モータ特性を低下させる問題点がある。
【０００５】
本発明は、以上の問題点を解決するもので、シャフトの固定強度とシャフトとロータ側との直交度とを確保できると共に、構造簡単で安価なファンモータのインペラ構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の目的を達成するために、底板付のハウジングと、前記底板の中心部に下端側を固定して立設するベアリングタワーと、該ベアリングタワー側に保持されるステータと、該ステータと相対向するロータマグネットを内部に備え外周側に羽根部を有すると共に中心のボス部に前記ベアリングタワー側に枢支されるシャフトを固定してなるインペラとを設けたファンモータにおける前記インペラ構造であって、該インペラのボス部が円筒状に形成され、その外周部に複数のスリットが放射状に形成され、前記ボス部の外径は、前記ベアリングタワーの前記ボス部に対向する端部の外径に等しいか若干大きく形成されており、前記インペラの軸方向の移動時、前記ボス部の中央部が前記ベアリングに当接する以前に前記ベアリングタワーの端部が前記ボス部に当接することを特徴とするものである。また、ベアリングタワーの端部には舌片状のインペラ受けが複数個突設され、各インペラ受けの回転方向幅がスリットの回転方向幅より大きく形成されているものである。
【０００７】
ボス部の外周部にスリットを設けることにより、成形後におけるボス部まわりの熱収縮に伴う不均一の収縮力をこのスリットで吸収し、シャフトの倒れを防止する。シャフトはスリットのないボス部で強く固持されるため、抜けや倒れ等の固定強度は確保される。スリットは成形時に同時に形成されるもので特別の後加工を必要とせず容易に、且つ安価に実施できる。スリットを円筒形状のボス部のまわりに等間隔に複数放射状に形成することにより、ボス部の均一の熱収縮が確保される。また、ボス部の外径は、ベアリングタワーの先端部の外径に等しいか若干大きく形成されているため、インペラの軸方向の移動時には、ボス部がベアリングに当接する以前にベアリングタワーの先端部がボス部に当接し、ベアリングに直接ストレスがかからないようになっている。
さらに、ベアリングタワーの先端部の舌片状のインペラ受けがボス部に当接することにより、ベアリングタワーとインペラとの衝突時の衝撃が非常に小さくなる。各インペラ受けの回転方向幅はボス部のスリットの回転方向幅より大きく形成されており、インペラがどのような回転位置であっても安全な当たりを実現できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のファンモータのインペラ構造の実施の形態を図面を参照して詳述する。図１は本発明におけるインペラを用いたファンモータの全体構造を示すものである。
樹脂成形品よりなる四角形枠体状のハウジング３１には、その底部中央に脚部３２を介して底板３３を一体に有し、この底板３３の中央に円筒状のベアリングタワー３４が突設されている。これら底板３３及びベアリングタワー３４はハウジング３１の樹脂成型時に一体成形されている。ベアリングタワー３４の外周面には回路基板３５を保持したステータ３６が嵌着されている。このステータ３６は、ステータコア３７の上下にインシュレータ３８ａ，３８ｂを被装してコイル３９を巻回することにより構成され、下側のインシュレータ３８ｂに突設されたピン４０にコイル３９の端部がからげ等により接続されると共に、このピン４０が回路基板３５に半田付けされ、ステータ３６が回路基板３５を保持した状態でベアリングタワー３４に嵌着されることにより、回路基板３５が底板３３の位置に配置される。回路基板３５には、ホールＩＣやドライブＩＣ等の電子部品が実装されている。
【０００９】
本ファンモータのインペラ４１は、中央にボス部４２を形成したカップ状のロータホルダ４３と、その外周に等間隔に放射方向に沿って配列された羽根部４４と、ロータホルダ４３の内部に円筒状ヨーク４５を介して固定されたロータマグネット４６等からなり、ボス部４２にはシャフト４７がインサート成形等により固定されている。図２〜図４はボス部４２の詳細構造を示すものである。ボス部４２は、シャフト４７を内部に固定する円筒部４２ａと、円筒部４２ａの外側に一段低く形成されたばね受け座４２ｂと、この受け座４２ｂの外側にさらに一段低く形成された当たり受け座４２ｃとを備え、両受け座４２ｂ，４２ｃの位置に複数個のスリット４８が放射状に且つ等間隔に形成されている。スリット４８を有するボス部４２はロータホルダ４３及び羽根部４４の樹脂成型時に一体成形され、シャフト４７が同時にインサート成形される。円筒部４２ａはシャフト４７の固定強度を確保し得る程度の肉厚及び寸法に形成され、両受け座４２ｂ，４２ｃはこの円筒部４２ａを十分補強し得る肉厚寸法に形成されている。なお、図２と図４とでスリット４８の数が異なるが、インペラ４１の大きさやシャフト４７の形状に対応し適宜数のものが採用されることを表現したものである。
【００１０】
以上の構造を採用することにより、ボス部４２とその周りのロータホルダ４３との間の樹脂成形時における熱収縮の差がボス部４２におけるスリット４８で吸収され、従来技術のものより熱収縮の差が緩和され、シャフト４７の倒れが防止される。また、両受け座４２ｂ，４２ｃにより、円筒部４２ａが薄肉でもシャフト４７の固定強度は確保される。そのため、シャフト４７とロータホルダ４３との直交度は確保される。
【００１１】
前述したインペラ４１は、そのシャフト４７をベアリングタワー３４の内側にベアリング４９，５０を介して支持することにより回転自在に支持される。すなわち、ベアリングタワー３４の内側には上下よりベアリング４９，５０が挿入されて内部の段付き部５１で位置決めされ、シャフト４７を上下のベアリング４９，５０の内側に順に通してシャフト４７の先端部に抜け止め５２を装着することにより、シャフト４７を介してインペラ４１が支持される。この時、上側のベアリング４９の内輪端面とボス部４２のばね受け座４２ｂとの間には圧縮コイルばね５３が介在され、ベアリング４９，５０への予圧とインペラ４１の位置保持を実現している。インペラ４１は、通常、このばね力により抜け止め５２が下側ベアリング５０の内輪端面に当接した状態で保持されているが、軸方向への変位が可能になっている。
【００１２】
ここで、ボス部４２の外径は、ベアリングタワー３４の先端部の外径に等しいか若干大きく形成されている。このため、インペラ４１の軸方向の移動時には、ボス部４２の円筒部４２ａがベアリング４９に当接する以前にベアリングタワー３４の先端部がボス部４２の当たり受け座４２ｃに当接し、ベアリング４９に直接ストレスがかからないようになっている。また、ベアリングタワー３４の先端部には、図５に示すように、舌片状の４個のインペラ受け５４が突設され、各インペラ受け５４がボス部４２に当接するようになっている。舌片状のインペラ受け５４がボス部４２に当接することにより、ベアリングタワー３４とインペラ４１との衝突時の衝撃が非常に小さくなる。各インペラ受け５４の回転方向幅はボス部４２のスリット４８の回転方向幅より大きく形成されており、インペラ４１がどのような回転位置であっても安全な当たりを実現できる。
【００１３】
ところで、前述したインペラ４１のロータマグネット４６は、図６に示すような着磁装置５５を用いて着磁されている。すなわち、ロータマグネット４６を着磁するには、従来技術ではロータマグネットの径に応じた専用の着磁治具を用いていた。ファンモータ等に使用されるロータマグネットは、ファンモータの容量に応じて各種形状のものがあり、その径もまちまちである。従って、ロータマグネット毎に専用治具を準備する必要があり、治具コストが大となり、且つ治具の保守・保管管理も煩雑となる。本例の着磁装置５５は以上の従来の問題点を解決したものである。
【００１４】
この着磁装置５５は、複数本（図示では４本）の脚部５６をその内面に半径方向に沿って配列したヨーク５７と、脚部５６に巻回されるコイル５８と、マグネットホルダ５９からなる。なお、図６に示すように、本例では四本の脚部５６は半径方向に同一長だけ伸延し、その先端は平坦面を形成する。従って、この平坦面で囲まれる空間は四角状の輪郭を形成する。マグネットホルダ５９はこの輪郭内に嵌着される四角状の外輪郭を有し、内部にロータマグネット４６を保持する内孔６０と、これを囲むホルダ本体６１と、脚部５６と相対向して配置されホルダ本体６１に保持される補助ヨーク６２からなる。なお、マグネットホルダ５９は絶縁性材料からなり、例えば、アラルダイトから形成される。マグネットホルダ５９の外輪郭は脚部５６で囲まれる前記の四角状の輪郭内に嵌まる一定の寸法のものからなるが、その内孔６０はロータマグネット４６の外径に対応し各種寸法のものが準備される。即ち、本例の着磁装置５５はヨーク５７は共通で、ヨーク５７の輪郭内に挿着されるマグネットホルダ５９のみがロータマグネット４６の寸法に対応した複数種類のものが準備される。
【００１５】
次に、この着磁装置５５によるロータマグネット４６の着磁方法を説明する。まず、着磁されるロータマグネット４６の外径に対応したマグネットホルダ５９を準備し、その内孔６０にロータマグネット４６を挿着する。ロータマグネット４６を挿着したマグネットホルダ５９をヨーク５７の脚部５６の先端の平坦面で囲まれる輪郭内に挿着する。これにより、脚部５６と補助ヨーク６２とが接触する。脚部５６に巻回されているコイル５８に高電圧大電流を供給すると、コイル５８の通電によって生じた磁束が各脚部５６および補助ヨーク６２を磁路としてロータマグネット４６内を通り、ロータマグネット４６に径方向の着磁が行なわれる。外径の異なるロータマグネット４６に対しては前記したようにそれに見合ったマグネットホルダ５９を用いる。
【００１６】
図７はマグネットホルダの他の例を示す。図示のように、マグネットホルダ５９ａ，５９ｂは図６のマグネットホルダ５９と同一の外輪郭を形成するものであるが、図７（ａ）は補助ヨーク２９ａがストレートの形状からなり、これに対応してホルダ本体６１ａもストレートの形状のものからなる。ロータマグネット４６の外径が大きい場合には、図６に示すように補助ヨーク６２をテーパ状にして補助ヨーク６２とロータマグネット４６との接触面積の減少を防止する必要があるが、ロータマグネット４６の外径が小さい場合には図７（ａ）に示したストレートタイプのもので補助ヨーク６２ａとロータマグネット４６との接触面積を保持することができる。即ち、図７（ａ）のマグネットホルダ５９ａは外径の小さなロータマグネット４６に適用され、図６のものは比較的大径のロータマグネット４６に対して適用される。
【００１７】
図７（ｂ）のマグネットホルダ５９ｂは補助ヨーク６２ｂがホルダ本体６１ｂの軸方向に対して傾斜して形成されたものである。勿論、補助ヨーク６２ｂの傾斜角に合わせてホルダ本体６１ｂも傾斜している。補助ヨーク６２ｂを傾斜させることにより、所謂スキュー着磁が可能となる。なお、この傾斜角は適宜設定される。
【００１８】
以上の構造の着磁装置５５を用いることにより、共通の治具で多種類のロータマグネット４６を着磁することができ、設備コストの低減と保守・保管管理の容易化が図れる。また、スキュー着磁も可能になる。
【００１９】
【発明の効果】
１）本発明の請求項１に記載のファンモータのインペラ構造によれば、インペラの肉厚のボス部の外周部にスリットを形成したため、成形時におけるボス部およびその周囲との熱収縮の均一化が図れ、ボス部に嵌着されるシャフトの倒れや傾斜がなくなりシャフトとロータとの直交度が確保される。また、スリットの成形によりシャフトの固定強度の低下は殆ど生じない。さらに、ボス部の外径を、ベアリングタワーの端部の外径に等しいか若干大きく形成し、インペラの軸方向の移動時に、ボス部の中央部がベアリングに当接する以前にベアリングタワーの端部がボス部に当接するようにしたので、インペラに衝撃等が加わった場合であってもベアリングに直接ストレスが加わることがなく、長寿命のインペラ構造を提供できるものである。
２）本発明の請求項２に記載のファンモータのインペラ構造によれば、ベアリングタワーの先端部の舌片状のインペラ受けがボス部に当接することにより、ベアリングタワーとインペラとの衝突時の衝撃が非常に小さくなる。各インペラ受けの回転方向幅はボス部のスリットの回転方向幅より大きく形成されており、インペラがどのような回転位置であっても安全な当たりを実現でき、長寿命のインペラ構造を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のファンモータのインペラ構造の実施例を示すファンモータの全体切断正面図。
【図２】図１のインペラの下面図。
【図３】図２のＡ−Ａ切断正面図。
【図４】図１のインペラのボス部を示す斜視図。
【図５】図１のベアリングタワーの斜視図。
【図６】ロータマグネットを着磁する着磁装置の平面図。
【図７】図６の着磁装置に適用されるマグネットホルダの他の例を示す平面図。
【図８】従来のファンモータの全体構造を示す切断正面図。
【図９】従来のファンモータのインペラのボス部まわりの構造を示す斜視図。
【符号の説明】
３１  ハウジング
３３  底板
３４  ベアリングタワー
３６  ステータ
４１  インペラ
４２  ボス部
４２ａ  円筒部
４２ｂ  ばね受け座
４２ｃ  当たり受け座
４６  ロータマグネット
４７  シャフト
４８  スリット
５４  インペラ受け
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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