(57)【要約】  【課題】  遠心送風機のスラスト受けを無くして薄型、長寿命、安価にする。  【解決手段】  複数の羽根１２ａと回転磁界を受け回転力を発生するマグネット１７及び回転軸１５とを備えた羽根車１１と、軸受２３と、回転磁界を発生するための鉄芯２４と巻線２５及び回転駆動回路２６を備えたケーシング２１と、カバー３１とからなる遠心送風機１０において、羽根車の羽根部１２の構造を上下対称となるように、例えば、複数の羽根１２ａの上下端をそれぞれ環状の羽根支持部１２ｂ、１２ｃで支持して羽根車１１の回転時にスラスト方向の力が生じないようにすると共に、羽根車のスラスト方向の位置をマグネット１７と鉄芯２４との間で発生する磁力と羽根車の自重とのバランスにより一定の位置に保持する。羽根車の静止時と回転時のスラスト方向の位置が変化しないので、薄型に構成できると共に、スラスト軸受けを無くことができるので、長寿命、安価できる。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の羽根と回転磁界を受けて回転力を発生するマグネットおよびマグネットケース及び回転中心となる軸とを備えた羽根車と、この羽根車を収納し、外気の取り込み口である吸気口と上記軸のラジアル方向を支持する軸受と、上記回転磁界を発生するための鉄芯および巻線および回転駆動回路を備えているケーシングと、外気の取り込み口である吸気口が設けられたカバーとを有する遠心送風機において、
上記羽根車が回転時にスラスト方向の力が生じないように構成されていて、上記羽根車のスラスト方向の位置が上記マグネットと鉄芯との間で発生する磁力と羽根車の自重とのバランスにより一定の位置に保持されていることを特徴とする遠心送風機。
【請求項２】
衝撃や振動などによりスラスト方向に大きな外力が羽根車に加わった際に、羽根車のスラスト方向の移動量を規制し、羽根車の他部位への接触による羽根や他部位の破損や、騒音の発生等を防止するための抜け止め機構を備えていることを特徴とする請求項１記載の遠心送風機。
【請求項３】
上記軸受がすべり軸受であることを特徴とする請求項１記載の遠心送風機。
【請求項４】
上記軸受が動圧軸受であることを特徴とする請求項１記載の遠心送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄型、小型が可能な遠心送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば事務用電子機器において、発熱する電子部品の冷却を目的として搭載される従来の遠心送風機には、図６〜図８に示すものがある。この遠心送風機１０Ａは、複数の羽根１２ａと複数の羽根１２ａ支持する環状のはね支持部１２ｂを有する羽根部１２、ハブ部１３と、ハブ部１３に設けられた軸１５と、ハブ部１３の内周面に設けられた外側回転モータのロータとして機能するマグネット１７およびマグネットケース１８を備えた羽根車１１と、吸気口２１ａ、排気口２１ｂと、軸受部２２と、外側回転モータのステータとして機能し上記マグネット１７およびマグネットケース１８を回転させる回転磁界を発生する鉄芯２４および巻線２５と、巻線２５に出力する回転駆動回路２６を備えたケーシング２１と、吸気口３１ａを備えたカバー３１等で構成されている。
【０００３】
羽根車１１の軸１５は、ケーシング２１の軸受部２２によって支持されている。具体的には、例えば軸受２３にすべり軸受を使用している場合には、軸１５のラジアル方向はすべり軸受で支持し、軸１５のスラスト方向はスラスト受け２７で支持する。この様に、軸受２３とスラスト受け２７の２つの部品により軸１５を支持している。なお、スラスト受け２７は、その保持板２８と共にケーシング２１の裏面に突出した環状膨出部２１ｃの内側部分に設けられている。
【０００４】
また、図９に示すように、衝撃や振動などにより矢印Ｃ方向に大きな外力が羽根車１１に加わった際に、羽根車１１の矢印Ｃ方向の移動量を規制し、羽根車１１の例えばカバー３１等の他部位への接触による、羽根１２ａや例えばカバー３１等の他部位の破損、あるいは騒音の発生を防止する目的で、軸１５には軸受２３もしくはケーシング２１から適宜間隔を離して抜け止めワッシャー１６を備えている。
【０００５】
ここで回転駆動回路２６に所定の通電をすれば、羽根車１１は軸１５を中心に回転し、吸気口２１ａ、３１ａの両方から吸気し、スクロール部を通り、排気口２１ｂへと送風することとなる。
【０００６】
図１０、図１１に、上記スラスト受け２７を省略した軸受構造を有する軸流送風機を示す。この軸流送風機１００は、羽根車１１１の停止時のスラスト方向位置は、羽根車１１１を駆動するマグネット１１７と鉄芯１２４との間で発生する磁力と、羽根車１１１の自重とのバランスにより一定の位置に保持されるようにしてある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実公平７−１５２８号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の遠心送風機は、金属製の軸のスラスト方向を支持するために、スラスト受けを備えている。このスラスト受けを備えていることにより、主に次の問題が生じていた。
１）スラスト受けを配置するためのスペースがスラスト方向に必要であるため、遠心送風機の薄型化・小型化の妨げとなる。
２）軸が摺動するスラスト受けの材料としては、一般的に摩擦抵抗の低い樹脂が用いられ、金属製の軸との摺動によりスラスト受けは徐々に磨耗することとなる。従って、遠心送風機の寿命は、このスラスト受けの磨耗により決まっていた。
３）軸とスラスト受けの摺動は、振動や騒音の発生源の一つとなっていた。
４）軸とスラスト受けが摺動する際の摩擦抵抗を下げる目的で、一般的にスラスト受けと摺動する軸の先端部を球面上に研磨加工しており、軸が高価なものとなっていた。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決すべくなされたものであり、軸のスラスト方向をスラスト受け以外で支持することにより、スラスト受けを無くし、薄型・小型、長寿命、低騒音・低振動、ローコストを実現可能な遠心送風機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数の羽根と回転磁界を受けて回転力を発生するマグネットおよびマグネットケース及び回転中心となる軸とを備えた羽根車と、この羽根車を収納し、外気の取り込み口である吸気口と上記軸のラジアル方向を支持する軸受と、上記回転磁界を発生するための鉄芯および巻線および回転駆動回路を備えているケーシングと、外気の取り込み口である吸気口が設けられたカバーとを有する遠心送風機において、羽根車を回転時にスラスト方向の力が生じないように構成すると共に、羽根車のスラスト方向の位置が上記マグネットと鉄芯との間で発生する磁力と羽根車の自重とのバランスにより一定の位置に保持する。
【００１０】
そして、衝撃や振動などによりスラスト方向に大きな外力が羽根車に加わった際に、羽根車のスラスト方向の移動量を規制し、羽根車の他部位への接触による羽根や他部位の破損や、騒音の発生等を防止するための抜け止め機構を設けるとよい。また、上記軸受はすべり軸受または動圧軸受とすることが望ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、羽根車が回転時にスラスト方向の力が生じないように構成されていて、羽根車のスラスト方向の位置が上記マグネットと鉄芯との間で発生する磁力と羽根車の自重とのバランスにより一定の位置に保持されるので、以下に記載する効果が得られる。
１）羽根車の静止時と回転時および回転速度変化による羽根車のスラスト方向の位置が変わらないのでスラスト受けを無くすことができる。そのためスラスト受けを配置するためのスラスト方向のスペースが不要となる。また、静止時と回転時の羽根車のスラスト方向の位置が変わらないので、遠心送風機の薄型化・小型化が可能となる。
２）スラスト受けの磨耗とは無縁となるため、遠心送風機の長寿命化が可能である。
３）軸とスラスト受けの摺動がないため、遠心送風機の低振動化・低騒音化が可能である。
４）スラスト受け自体が無いので、羽根車の軸先端の球面加工が不要である。また、構造が簡略化されるため組立時間が短縮でき遠心送風機のローコスト化が可能である。また、その結果として、例えば事務用電子機器において、発熱する電子部品の冷却を目的として搭載される冷却装置に適した遠心送風機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施形態１
図１、図２に本発明の実施の形態に係る遠心送風機の断面構造及び外観を、図３にその要部断面構造を示す。遠心送風機１０は、羽根車１１と、外気の取り込み口である吸気口２１ａと排気口２１ｂを有するケーシング２１と、外気の取り込み口である吸気口３１ａを有するカバー３１とから構成されている。
【００１３】
上記羽根車１１は、複数の羽根１２ａと、この複数の羽根１２ａの上下端をそれぞれ支持する環状の羽根支持部１２ｂ、１２ｃからなる羽根部１２と、ハブ部１３と、ハブ部１３と環状の羽根支持部１２ｂを接続する複数の輪止め部１４と、ハブ部１３の中心に設けられた羽根車の軸１５と、軸１５の先端部に取着された抜け止めワッシャー１６と、ハブ部１３の内側に設けられた外側回転モータのロータとして機能するマグネット１７およびマグネットケース１８とにより構成されている。なお、羽根部１２、ハブ部１３、輪止め部１４は樹脂などで一体に形成されている。また、ハブ部１３の中心部の下面側には抜け止め突部１３ａが形成されている。
【００１４】
上記ケーシング２１は、中心部に内側上方に突出した筒状の軸受部２２を有し、この軸受部２２の内側に軸受２３が設けられ、外側に外側回転モータのステータとして機能し上記羽根車１１のマグネット１７およびマグネットケース１８を回転させる回転磁界を発生する鉄芯２４および巻線２５が設けられている。また、ケーシング２１の上記羽根車のハブ部と対向する内面に巻線２５に出力する回転駆動部２６が設けられている。
【００１５】
また、筒状の軸受部２２は、上部より下部の内径及び外径が少し大きく形成されており、軸受２３の少し下に形成されている段部２２ａが上記羽根車の軸１６に設けた抜け止めワッシャー１７と所定のギャップｇ１で対向している。また、軸受部２２外側に形成されている段部２２ｂが鉄芯２４の下端位置決部となっている。軸受部２２の上端面２２ｃは上記羽根車１１の抜け止め突部１３ａの下面に所定のギャップｇ２で対向している。
【００１６】
この遠心送風機１０は、軸１５のスラスト方向を支持するスラスト受け（図８の２７）を備えておらず、軸１５のラジアル方向は軸受２３で支持し、軸１５ひいては羽根車１１のスラスト方向の位置はマグネット１７と鉄芯２４との間で発生する磁力と、羽根車１１の自重とのバランスする一定の位置に保持されている。この羽根車１１のスラスト方向の位置は、マグネット１７や鉄芯２４の位置関係や寸法、あるいはマグネット１７の磁力の大きさ等により定まる。しかして羽根車回転停止時の羽根車１１のスラスト方向位置はマグネット１７と鉄芯２４との間で発生する磁力と、羽根車１１の自重とのバランスにより一定のスラスト方向位置に保持されるようにしてある。また、羽根１２ａに流れる空気の流れが上下対称となるように複数の羽根１２ａを同じ大きさの環状の羽根支持部１２ｂ、１２ｃで支持して羽根部１２を上下対称構造とし、羽根車１１にスラスト方向のトルクが小さくなるようにしてある。因みに、同等な送風性能（ノートＰＣのＣＰＵの冷却用送風機の代表的な送風性能）を持つ両側吸い込みの遠心送風機と軸流送風機のスラスト力を数値解析した結果、遠心送風機では約０．０４ｇｆ、軸流送風機では約４ｇｆであった。
【００１７】
そのため遠心送風機１０にスラスト方向の外力が加わらない限り、羽根車１１はスラスト方向へ殆ど移動することはない。したがって、上記抜け止めワッシャー１７と軸受部２２の段部２２ｂとのギャップｇ１及び軸受部２２の上端面２２ｃと羽根車１１の抜け止め突部１３ａとのギャップｇ２を小さくすると共に、ケーシング２１及びカバー２３間の間隙を従来遠心送風機より小さくしてある。また、スラスト受けを必要としないため従来ケーシング下面の膨出部（図８の２１ｃ）がなくなる。
【００１８】
次に、この遠心送風機１０の動作について説明する。遠心送風機１０は、停止状態においてマグネット１７と鉄芯２４との間で発生する磁力と、羽根車１１の自重とのバランスによりスラスト方向の位置が保持されている。この遠心送風機１０の回転駆動回路２６に所定の通電をすると、羽根車１１が回転して図１のように吸気口２１ａ、３１ａの両方から吸気され、スクロール部を通り排気口２１ｂから送風される。複数の羽根１２ａと環状の羽根支持部１２ｂ、１１２ｃからなる羽根部１２は上下対称の構造となっているので、羽根部１２に流れる空気の流れが上下対称となり羽根車１１にスラスト方向のトルクが殆ど発生しない。そのため、羽根車１１は停止状態にある時のスラスト方向の位置と同位置で回転し、回転速度が変化してもスラスト方向に殆ど動くことがない。したがって、上記ギャップｇ１、ｇ２を縮小して遠心送風機１０を薄型とすることが可能となる。
【００１９】
上記遠心送風機１０は、羽根１２ａ部分に流れる空気の流れが上下対称となるように、複数の羽根１２の上にも環状の羽根支持部１４ｃを設けているが、これに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、環状の羽根支持部１４ａを複数の羽根１２ａの上下中心にくるように設けることで羽根１２ａに流れる空気の流れを上下対称に近づけることができる。
【００２０】
上記遠心送風機１０に対し従来軸流送風機１００（図１０、１１）は、その羽根車１１１の静止時におけるスラスト方向の位置は、マグネット１１７や鉄芯１２４の位置関係や寸法、あるいはマグネット１１７の磁力の大きさ等により定まるが、本発明の遠心送風機１０と異なり、羽根車１１１の回転時にはスラスト方向に空気が流れ、その反力として、羽根車１１１には矢印Ｄ方向の推力（スラスト方向の推力Ｄ）が発生する。そのため回転時における羽根車１１１のスラスト方向の位置は、マグネット１１７と鉄芯１２４との間で発生する磁力と、羽根車１１１の自重、更に上記スラスト方向の推力Ｄのバランスにより定まることになる。また、このスラスト方向の推力Ｄの大きさは羽根車１１１の回転数により変動する。従って、羽根車１１１の回転時のスラスト方向の位置を所定の位置になるように、マグネット１１７や鉄芯１２４の位置関係や寸法、あるいはマグネット１１７の磁力の大きさ等を設定することは、上記遠心送風機１０に比べ困難である。
【００２１】
次に、上記遠心送風機１０の羽根車１１の抜け止めについて説明する。図４（Ａ）のように矢印Ａ方向へ外力が加わった場合には、軸１５にケーシング２１から適宜間隔を離して備えた抜け止めワッシャー１６が軸受部２２の内側に形成された段部２２ａに当たり羽根車１１のスラスト方向の移動量が規制されので、羽根車１１の他部位への接触による羽根部１２や他部位の破損、あるいは騒音の発生を防止できる。
【００２２】
また、図４（Ｂ）のように矢印Ｂ方向へ外力が加わった場合には、羽根車１１に設けた抜け止め突部１３ａが鉄芯取付部２２の先端面２２ｃに当たり羽根車１１の矢印Ｂ方向の移動量が規制されるので、羽根車１１の他部位への接触による羽根部１２や他部位の破損や騒音の発生を防止できる。
【００２３】
この際、図９のように、抜け止めワッシャー１７もしくは抜け止め突部１３ａが軸受２３に接触して止まるようにすると、抜け止めワッシャー１７もしくは抜け止め突部１３ａが軸受２３の軸受オイルを取り去り、軸受オイル不足による軸受２３の焼付けが発生する可能性がある。そのため、図４のように軸受２３以外のケーシング２１側の部位で止まる様、抜け止めワッシャー１７、抜け止め突部１３ｂ、軸受２３および軸受部２２の寸法・形状を設定した方が望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】遠心送風機の構造を示す縦断面図（実施の形態）。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は遠心送風機の上面側及び下面側の外観を示す斜視図（実施の形態）。
【図３】遠心送風機の要部拡大して示す縦断面図（実施の形態）。
【図４】遠心送風機の抜け止め機能説明図（実施の形態）。
【図５】遠心送風機の構造を示す縦断面図（変形例）。
【図６】遠心送風機の構造を示す縦断面図（従来例）。
【図７】Ａ）及び（Ｂ）は遠心送風機の上面側及び下面側の外観を示す斜視図（従来例）。
【図８】遠心送風機の要部拡大縦断面図（従来例）。
【図９】遠心送風機の抜け止め機能説明図（従来例）。
【図１０】軸流送風機の構造説明図（従来例）。
【図１１】軸流送風機の外観を示す斜視図（従来例）。
【符号の説明】
【００２５】
１０、１０Ａ…遠心送風機、  １１…羽根車、  １２…羽根部、  １２ａ…羽根、  １２ｂ、１２ｃ…羽根支持部、  １３…ハブ部、  １３ａ…抜け止め突部、  １５…軸、  １６抜け止めワッシャー  １７…マグネット、  １８…マグネットケース、  ２１…ケーシング、  ２２…軸受部、  ２３…軸受２３…鉄芯、  ２５…巻線、  ２６…駆動回路、  ２７…スラスト受け、  ３１…カバー、  １００…遠心送風機、  １１１…羽根車、  １１２…羽根、  １１３…ハブ部、  １１５…軸、  １１６…抜け止めワッシャ、  １１７…マグネット、  １１８…マグネットケース、  １２１…ケーシング、  １２２…軸受部、  １１４…鉄芯、  １１５…巻線、  １１６…駆動回路。
【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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【図１０】
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【図１１】
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