(57)【要約】【課題】シャフトとファンとの固定強度を高めることができ、ロータとしての組立てバラツキを低減するファンモータを提供する。【解決手段】複数のファンブレード１３を有するファン１４を、ヨーク１７およびシャフト固定部品であるシャフトインサート１９と一体に形成してなる組立体と、この組立体のシャフトインサート１９に取付け固定されるシャフト１１とによりロータ１０を構成する。ファン１４の成形と同一行程で、ヨーク１７やシャフトインサート１９との位置決めが行なわれ、ロータ１０としての組立てバラツキが小さくなる。しかも、シャフト１１はシャフトインサート１９に取付け固定され、シャフトインサート１９を介してシャフト１１とファン１４との固定強度を高めることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータを備えたファンモータにおいて、前記ロータは、羽根を有するファンを、ヨークおよびシャフト部品と一体に形成してなる組立体と、この組立体に取付けられるシャフトとにより構成されることを特徴とするファンモータ。
【請求項２】
ロータを備えたファンモータにおいて、前記ロータは、羽根を有するファンを、ヨーク，シャフト部品およびシャフトと一体に形成して構成されるものであることを特徴とするファンモータ。
【請求項３】
ロータを備えたファンモータにおいて、ファンとの締結部としてシャフトにフランジを設け、このフランジを外部に露出させたことを特徴とするファンモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャフトを中心に回転するロータを備えたファンモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にこの種のファンモータは、パーソナルコンピュータ内部のＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）や、液晶プロジェクターに搭載される液晶パネルなどの、各種発熱源の冷却用送風ファンとして広く使用されている。
【０００３】
図３は、こうしたファンモータの一例を示すものであるが、１は扁平状をなすファンモータの外郭部材で、これはいずれも熱伝導性のよい金属からなるケーシング２と、このケーシング２の上面開口を覆うカバー３とにより構成される。また４は、ケーシング２に加締めまたはインサート成形にて直立固定された有底円筒状の筒部すなわちベアリングチューブで、このベアリングチューブ４の内部には、上下一対の軸受５が圧入固定される。
【０００４】
ベアリングチューブ４の外周部には、巻線を装着した鉄心を有する固定子７と、この固定子７および他の各素子を実装する回路基板８がいずれも取付け固定される。なお、９は回路基板８との電気的接続を図るリード線である。一方、固定子７からの磁力により回転するロータ１０は、前記軸受５によりベアリングチューブ４内で回動自在に支承される回転軸としてのシャフト１１と、カップ状部１２の外周側面に複数の羽根すなわちファンブレード１３を有する樹脂成形されたファン１４と、前記カップ状部１２の内周面に装着され、固定子７に対向して永久磁石１６を備えたロータケースとしてのヨーク１７とにより構成され、シャフト１１の基端がファン１４の中心に取付け固定される。
【０００５】
そして、固定子７に電流を与えることにより、この固定子７に対向する永久磁石１６との間に吸引力および反発力を生じ、シャフト１１を中心としてロータ１０が回転する。これにより、発熱源で温められた空気をシャフト１１の軸方向にある吸気孔１８から取り込み、この吸気孔１８と直交する方向に設けられた排気孔（図示せず）から外部に温かな空気を送り出すことで、発熱源の温度上昇を防ぐようにしている。
【０００６】
上記図３に示すロータ１０の製造方法は、例えば特許文献１などに開示されている。この特許文献１では、ファン１４の樹脂成形と同時に、永久磁石１６を備えたヨーク１７とシャフト１１が一体に構成されている。また別の方法として、ファン１４の樹脂成形時にシャフト１１とファン１４を一体形成し、その後、ファン１４のカップ状部１２にヨーク１７を圧入してロータ１０を製造するのも一般的に行なわれる。
【０００７】
一方、図４は別なファンモータの構造を示すもので、ここではシャフト１１の基端がファン１４ではなく、別部材であるシャフト固定部品としてのシャフトインサート１９に取付け固定される。このシャフトインサート１９は、カップ状部１２の内面上部に設けられ、シャフトインサート１９の周囲には前記永久磁石１６を備えたヨーク１７が設けられる。また、ここでの外郭部材１は、金属または樹脂からなる筒状のケース体２１により構成され、シャフト１１の軸方向一側には吸気孔１８が形成される一方で、シャフト１１の軸方向他側には排気孔２２が形成される。そしてこの場合は、固定子７と永久磁石１６との間の吸引力および反発力によって、シャフト１１を回転中心としてファン１４が回転すると、シャフト１１の軸方向に沿った吸気孔１８から排気孔２２に向けて空気が流れるようになる。
【０００８】
上記図４に示すロータ１０の製造方法も、前述の特許文献１などに開示されている。すなわちこの場合は、シャフト１１の基端をシャフト固定部品であるシャフトインサート１９に圧入後、このシャフトインサート１９にヨーク１７を加締め固定した組立体を形成し、最後に樹脂成形されたファン１４に、シャフト１１，ヨーク１７およびシャフトインサート１９からなる前記組立体を圧入，接着または溶着して製造される。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−２９４３４５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図３に示すファンモータの構造では、ファン１４を所望の形状に樹脂成形する際に、シャフト１１が一体的に取付けられるので、ファン１４に対するシャフト１１の固定強度が弱い。そのため、特に大型のファンモータでは、シャフト１１のファン１４との締結部が緩んで、ファン１４のアンバランス量が大きくなり、回転時に振動が大きくなる欠点がある。
【００１１】
また、こうした問題を改善するためには、図５に示すように、ファン１４との締結部として、軸状に形成したシャフト１１の基端円周上に切欠溝２５を形成し、その切欠溝２５に細かな凹凸状のローレット２６を形成することが考えられる。しかし、この場合もやはり、シャフト１１とファン１４との固定強度が不十分で、衝撃や側圧などの外力が加わると緩みが発生する。また、ファン１４との固定強度を増大させるために、シャフト１１の軸経を大きくしようとすると、今度は軸受５が大型化して、シャフト１１に回転力を与えたときに軸受５部分の損失が増大する問題が発生する。さらに、シャフト１１の基端の大部分は、樹脂によるファン１４に囲まれているために、シャフト１１からの放熱性が悪く、軸受７の摩擦による温度上昇を低減できない。
【００１２】
さらに、図４に示すファンモータの構造では、シャフト１１，ヨーク１７およびシャフトインサート１９からなる組立体を予め形成する際に、寸法上のバラツキが大きくなり、この場合もやはりファン１４のアンバランス量が大きくなって、ファン１４の回転時に振動が大きくなる欠点がある。
【００１３】
そこで本発明は上記問題点に鑑み、シャフトとファンとの固定強度を高めることができ、しかもロータとしての組立てバラツキを低減することが可能なファンモータを提供することをその第１の目的とする。
【００１４】
また本発明の第２の目的は、シャフトとファンとの固定強度を高めることができ、しかもシャフトからの放熱性を向上させることが可能なファンモータを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１のファンモータでは、ファンの成形と同一行程で、ヨークやシャフト固定部品との位置決めが行なわれるので、シャフト部品を後工程でファンに組み込む場合よりも、ロータとしての組立てバラツキが小さくなる。しかも、シャフトは成形品であるファンにではなく、先にファンと一体形成された組立体に例えば圧入や接着などで強固に取付け固定されるので、シャフト部品を介してシャフトとファンとの固定強度を高めることができる。
【００１６】
請求項２のファンモータでは、ファンの成形と同一行程で、ヨークやシャフト部品やシャフトとの位置決めが行なわれるので、シャフト部品やシャフトを後工程でファンに組み込む場合よりも、ロータとしての組立てバラツキが小さくなる。しかも、シャフトは成形品であるファンにではなく、シャフト部品に例えば圧入や接着などで強固に取付け固定されるので、このシャフト部品を介してシャフトとファンとの固定強度を高めることができる。
【００１７】
請求項３のファンモータでは、シャフトよりも径大なフランジがファンとの締結部として作用するので、シャフトとファンとの固定強度が向上する。また、シャフトを支える軸受などから熱が発生して、この熱がシャフトに伝わると、外部に露出したフランジの部分から熱を逃がすことができる。そのため、シャフトからの放熱性を向上することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明におけるファンモータの好ましい各実施例を、その製造方法と共に説明する。なお、これらの各実施例において、従来例と同一箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。
【００１９】
図１は本発明の第１実施例を示すものであり、１はファンモータの外郭部材で、これはいずれも熱伝導性のよい金属からなるケーシング２とカバー３とにより構成される。ケーシング２には、有底円筒状の筒部すなわちベアリングチューブ４が、外郭部材１の内部に直立した状態で設けられる。なお、ベアリングチューブ４はケーシング２と同一部材で形成してもよい。ベアリングチューブ４の内部には、シャフト１１を支承するための上下一対の軸受５が圧入固定される。また、ベアリングチューブ４の外周部には、巻線を装着した鉄心を有する固定子７と、この固定子７および他の各素子を実装する回路基板８が取付け固定され、リード線９により回路基板８とファンモータの外部との電気的接続が図られる。
【００２０】
１０は、固定子７からの磁力を受けて回転するロータである。このロータ１０は前述したように、軸受５によりベアリングチューブ４内で回動自在に支承され、ロータ１０の回転軸として設けられる金属製のシャフト１１と、前記固定子７を覆うように配置されるカップ状部１２の外周側面に、同一部材のファンブレード１３を複数備えてなる樹脂成形されたファン１４と、前記カップ状部１２の内周面に装着され、固定子７に対向して永久磁石１６を備えたロータケースとしてのヨーク１７と、ファン１４の中心部にあって、シャフト１１の基端が取付け固定されるシャフト固定部品としてのシャフトインサート１９とにより構成される。
【００２１】
前記ファン１４との締結部となるシャフトインサート１９は、ファン１４とは別部材であって、シャフト１１と同様に熱伝導性の良好な金属により形成される。また、カップ状部１２の上面部に形成した段差状の開口部３１と、ヨーク１７の上面部に形成した開口部３２に、シャフトインサート１９の側面にあるフランジ部３３が係合挟持され、これによりシャフトインサート１９の抜け止めがなされると共に、シャフトインサート１９の上面１９Ａが放熱面としてファン１４より外方に露出するようになっている。このシャフトインサート１９の上面１９Ａは、カップ状部１２の上面と面一であっても、さらに外方に突出していてもよい。
【００２２】
そして本実施例では、リード線９を通して回路基板８から固定子７に電流を与えることにより、固定子７に対向する永久磁石１６との間に吸引力および反発力が発生し、シャフト１１を中心としてロータ１０が回転する。すると、遠心（シロッコ）ファンであるファン１４は、このファン１４の一側すなわち上側にある吸気孔１８から空気を取り込み、吸気孔１８と直交する方向に設けられた排気孔（図示せず）に空気を送り出す。
【００２３】
一方、シャフト１１が回転するのに伴って、シャフト１１を支える軸受５の内部からは摩擦熱が発生し、その熱がいずれも金属製のシャフト１１からシャフトインサート１９に速やかに伝達する。シャフトインサート１９の上面１９Ａはファン１４の上面より露出して大気中に接しているため、シャフトインサート１９に達した熱がその上面１９Ａから速やかに放熱され、軸受５の温度上昇を低減できる。またフランジ状のシャフトインサート１９をシャフト１１の基端に設けたことにより、軸状のシャフト１１はファン１４との締結面積が増大し、シャフト１１とファン１４との固定強度が大幅に向上する。とりわけ本実施例では、シャフトインサート１９のフランジ部３３が、ファン１４のカップ状部１２とヨーク１７とにより挟持されるので、シャフトインサート１９を介してシャフト１１とファン１４とをさらに強固に固定できる。
【００２４】
また、ロータ１０の製造に際しては、先ず組み合わせ可能に上下分割された成形金型の下型を用意し、ヨーク１７の開口部３２にシャフトインサート１９が係合するように、下型の所望位置に永久磁石１５を備えたヨーク１７とシャフトインサート１９を配置する。次いで、この状態から成形金型の上型を下型に組み合わせ、この組み合わされた成形金型内に合成樹脂を封入して、所望の寸法形状のファン１４を樹脂成形すると同時に、ヨーク１７やシャフトインサート１９を一体に構成した組立体を製造する。そして、この組立体を構成するシャフトインサート１９にシャフト１１の基端を圧入若しくは接着することで、ロータ１０としての製造が完了する。
【００２５】
上記製造方法の場合、ファン１４の樹脂成形と同一の工程で、永久磁石１５付きのヨーク１７とシャフトインサート１９の位置決めが行なわれるので、樹脂成形されたファン１４に別工程でヨーク１７やシャフトインサート１９を組み込む場合よりも、ロータ１０としての組立バラツキが低減する。また、回転軸となるシャフト１１の基端は金属性のシャフトインサート１９に直接取付け固定されるので、大型のファンモータであってもシャフト１１の基端がシャフトインサート１９から緩んだりはせず、ロータ１０の回転に伴なう振動が増加する懸念を一掃できる。
【００２６】
また、ロータ１０の他の製造方法として、先ずシャフト１１の基端をシャフトインサート１９に取付け固定した後で、組み合わせ可能に上下分割された成形金型の下型を用意し、ヨーク１７の開口部３２にシャフトインサート１９が係合するように、下型の所望位置に永久磁石１５を備えたヨーク１７と、シャフト１１を取付けたシャフトインサート１９を配置してもよい。すなわち、この状態から成形金型の上型を下型に組み合わせ、この組み合わされた成形金型内に合成樹脂を封入すれば、所望の寸法形状のファン１４を樹脂成形すると同時に、ヨーク１７やシャフトインサート１９やシャフト１１を一体に構成したロータ１０が完成する。
【００２７】
このような別の製造方法でも、ファン１４の樹脂成形と同一の工程で、永久磁石１５付きのヨーク１７と、シャフト１１およびシャフトインサート１９の位置決めが行なわれるので、樹脂成形されたファン１４に別工程でヨーク１７やシャフト１１付きのシャフトインサート１９を組み込む場合よりも、ロータ１０としての組立バラツキが低減する。また、回転軸となるシャフト１１の基端が金属性のシャフトインサート１９に直接取付け固定され、ロータ１０の回転に伴なう振動増加の懸念は一掃される。このように、いずれの製造方法においても、シャフトインサート１９をシャフト１１とファン１４との間に介在させるだけで、シャフト１１とファン１４との強固な固定構造を実現できる上に、シャフトインサート１９が放熱部材として作用し、軸受５から発生する熱を効果的に放散することができる。
【００２８】
以上のように本実施例では、ロータ１０を備えたファンモータにおいて、複数の羽根すなわちファンブレード１３を有するファン１４を、ヨーク１７およびシャフト部品であるシャフトインサート１９と一体に形成してなる組立体と、この組立体のシャフトインサート１９に取付け固定されるシャフト１１とによりロータ１０を構成している。すなわち本実施例では、ヨーク１７およびシャフトインサート１９を配置した金属金型内に合成樹脂を封入し、ファンブレード１３を有するファン１４の樹脂成形と同時に、ヨーク１７およびシャフトインサート１９を備えた組立体を形成し、その後この組立体のシャフトインサート１９に、例えば圧入でシャフトを取付け固定したにおけるロータ１０の製造方法を採用している。
【００２９】
このようにすると、ファン１４の成形と同一行程で、ヨーク１７やシャフトインサート１９との位置決めが行なわれるので、シャフトインサート１９を後工程でファン１４に組み込む場合よりも、ロータ１０としての組立てバラツキが小さくなる。しかも、シャフト１１は成形品であるファン１４にではなく、先にファン１４と一体形成されたシャフトインサート１９に例えば圧入や接着などで強固に取付け固定されるので、シャフトインサート１９を介してシャフト１１とファン１４との固定強度を高めることができる。
【００３０】
また上記構成の代わりに、複数のファンブレード１３を有するファン１４を、ヨーク１７，シャフトインサート１９およびシャフト１１と一体に形成して、ロータ１０を構成してもよい。すなわちこれは、シャフト１１を予めシャフトインサート１９に例えば圧入などで取付け固定し、このシャフト１１付きのシャフトインサート１９とヨーク１７を配置した金属金型内に合成樹脂を封入し、ファンブレード１３を有するファン１４の樹脂成形と同時に、ヨーク１７およびシャフト１１付きシャフトインサート１９を一体成形するロータ１０の製造方法である。
【００３１】
この場合、ファン１４の成形と同一行程で、ヨーク１７やシャフトインサート１９やシャフト１１との位置決めが行なわれるので、シャフトインサート１９やシャフト１１を後工程でファン１４に組み込む場合よりも、ロータ１０としての組立てバラツキが小さくなる。しかも、シャフト１１は成形品であるファン１４にではなく、シャフトインサート１９に例えば圧入や接着などで強固に取付け固定されるので、シャフトインサート１９を介してシャフト１１とファン１４との固定強度を高めることができる。
【００３２】
さらに本実施例では、複数のファンブレード１３を有するファン１４をシャフト１１と一体に形成してなるロータ１０を備えたファンモータにおいて、ファン１４との締結部としてシャフト１１に例えば金属製の熱伝導性の良好なフランジとしてのシャフトインサート１９を設け、このシャフトインサート１９を例えばファン１４の外部に露出させている。なお、ここでいうフランジは、シャフト１１と同一部品であってもよい。
【００３３】
この場合、シャフト１１よりも径大なシャフトインサート１９が、シャフト１１のファン１４との締結部に設けられるので、シャフト１１とファン１４との固定強度が向上する。また、シャフト１１を支える軸受５などから熱が発生して、この熱がシャフト１１に伝わると、ファン１４の外部に露出したシャフトインサート１９の上面１９Ａから熱を逃がすことができる。そのため、シャフト１１からの放熱性を向上することができる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施例を図２に基づき説明する。この実施例では、第１実施例と同様に、シャフト１１の基端に取付け固定される鍔状の金属部材４１がフランジとして設けられている。金属部材４１の上面４１Ａは、カップ状部１２より外方上側にさらに突出して、実質的な放熱面積を増加させている。これにより、軸受５からの熱をさらに効果的に放散できる。この金属部材４１は、シャフト１１のファン１４との締結部に設けられ、例えば圧入などにより取付けられているが、シャフト１１と同一部材で構成してもよい。
【００３５】
そしてこの場合も、ファン１４との締結部としてシャフト１１に例えば金属製のフランジとしての金属部材４１を設け、この金属部材４１をファン１４の外部に露出させている。すなわち、シャフト１１よりも径大な金属部材４１が、シャフト１１のファン１４との締結部に設けられるので、シャフト１１とファン１４との固定強度が向上する。また、シャフト１１を支える軸受５などから熱が発生して、この熱がシャフト１１に伝わると、ファン１４の外部に露出した金属部材４１の上面４１Ａから熱を逃がすことができる。そのため、シャフト１１からの放熱性を向上することができる。
【００３６】
なお、本発明は、上記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変更可能である。例えば、永久磁石１５をヨーク１７に取り付ける方法は接着に限らず、加締めや圧入などの方法でもよい。また、シャフトインサート１９とシャフト１１との締結は、ここでの実施例では圧入としたが、加締めや接着などでもよい。また、ファン１４はシロッコファンの他に、軸流ファン，ターボファン，斜流ファンなど何れにも適用できることは言うまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の請求項１におけるファンモータによれば、シャフトとファンとの固定強度を高めることができ、しかもロータとしての組立てバラツキを低減することが可能になる。
【００３８】
本発明の請求項２におけるファンモータによれば、シャフトとファンとの固定強度を高めることができ、しかもロータとしての組立てバラツキを低減することが可能になる。
【００３９】
本発明の請求項３におけるファンモータによれば、シャフトとファンとの固定強度を高めることができ、しかもシャフトからの放熱性を向上させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例におけるファンモータの要部断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例におけるファンモータの要部断面図である。
【図３】従来例を示すファンモータの要部断面図である。
【図４】別な従来例を示すファンモータの要部断面図である。
【図５】従来例を示すロータの断面図である。
【符号の説明】
１０  ロータ
１１  シャフト
１３  ファンブレード（羽根）
１４  ファン
１７  ヨーク
１９  シャフトインサート（シャフト部品，フランジ）
４１  金属部材（フランジ）
【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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