(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石と複数の羽根部とハウジング本体のスリーブホルダーに内蔵される含油焼結メタル軸受で軸支される軸体とを一体的に設けたロータを具備した軸流ファンモータであって、
前記含油焼結メタル軸受の内径部の開口縁部に内径傾斜面部を形成し、
前記軸体において、前記内径傾斜面部に対向する位置に溝部を、また前記溝部から外周面にかけて外周傾斜面部を夫々形成し、
前記スリーブホルダーの内径部に対向する位置において、前記軸体と前記複数の羽根部の取付基部にかけて撥油処理を施したことを特徴とする軸流ファンモータ。
【請求項２】
前記ハウジング本体は、前記含油焼結メタル軸受を圧入して固定するために有底部に連続する前記スリーブホルダーを樹脂材料からインサート成形するとともに、
前記羽根部は前記軸体を樹脂材料からインサート成形したことを特徴とする請求項１に記載の軸流ファンモータ。
【請求項３】
前記取付基部において、環状溝部をさらに形成したことを特徴とする請求項２に記載の軸流ファンモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸流ファンモータに係り、特に軸受手段として含油焼結メタル軸受を用いて、ノートパソコンなどの小型電気機器のＣＰＵ及びＭＰＵ等を冷却するファンモータ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コストダウンを図るためには、コスト全体の多くの割合を占めるラジアルボール軸受に代えて含油焼結メタル軸受を用いることが有効である。この含油焼結メタル軸受は、ポーラスな焼結金属中に所定の潤滑剤を含浸させたものである。この軸受を軸流ファンモータに組付けるためには、ハウジング本体にインサート成形されたスリーブホルダーに挿入し、続いて、ロータが挿入され、ロータがラジアル方向に軸支され、かつ予めセットされているスラスト軸受部であるスラストワッシャーにより、スラスト方向に支持するとともに、スラストワッシャーの上に予めセットされたクリップに形成された嵌合孔中にロータの軸体が圧入されることで、抜け止めされて完成される。また、含油焼結メタル軸受の上においてスリーブホルダーの内周面から漏れ出る潤滑油を止めるための止め輪がスリーブホルダーの溝部に装着される場合もある。
【０００３】
またロータの軸体には、溝部が形成されており、この溝部が含油焼結メタル軸受の内径部の開口部に形成された面取り部分に位置するようにして、ロータの回転に伴い発生する遠心力により周方向に潤滑油を飛ばすことで、面取り部分において潤滑油を回収して含油焼結メタル軸受の内径部に戻すようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上の含油焼結メタル軸受を用いた軸流ファンモータによれば、鉄系のスリーブホルダー中にスラストワッシャー、クリップを挿入し、含油焼結メタル軸受を圧入して固定し、続いて、ロータにインサート成形された軸体を含油焼結メタル軸受の軸支部となる内径部を通過させ、クリップにより抜け止め防止されて完成される。このことから、ロータの軸体の端面部はスラストワッシャーで支えられる状態となり、ロータは含油焼結メタル軸受には直に接触しない構造となっている。
【０００５】
ところで、含油焼結メタル軸受は、その内径部の摺接面に存在すべき潤滑油またはグリスなどの潤滑剤の有無が寿命に大きく影響を与えることが知られており、潤滑剤の漏れおよび飛散防止が重要である。
【０００６】
上記の従来構造によれば、完成後に回転駆動すると、含油焼結メタル軸受の内径部に存在していた潤滑剤が軸体の溝を乗り越え、さらにロータ内側の羽根部の取付基部の平面部まで流れ出ることがある。また、ロータ内側の樹脂形状は、ロータと軸体の根本からラジアル方向に広がっている為に、周速度の高いロータ外径方向に潤滑油が飛散することになる。この結果、含油焼結メタル軸受に含浸された潤滑油が次第に減少し、軸体と含油焼結メタル軸受が焼付きを起こしモータ寿命が短くなる不都合があった。
【０００７】
したがって、本発明は上記の問題点に鑑みて成されたものであり、含油焼結メタル軸受の内径部に存在する潤滑剤が、たとえ軸体の溝を乗り越え、さらにロータ内側の羽根部の取付基部の平面部まで流れ出て、周速度の高いロータ外径方向に潤滑油が飛散した場合でも、潤滑剤を回収して、含油焼結メタル軸受の内径部に戻すようにして長寿命化を実現できる軸流ファンモータの提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、永久磁石と複数の羽根部とハウジング本体のスリーブホルダーに内蔵される含油焼結メタル軸受で軸支される軸体とを一体的に設けたロータを具備した軸流ファンモータであって、
前記含油焼結メタル軸受の内径部の開口縁部に内径傾斜面部を形成し、
前記軸体において、前記内径傾斜面部に対向する位置に溝部を、また前記溝部から外周面にかけて外周傾斜面部を夫々形成し、
前記スリーブホルダーの内径部に対向する位置において、前記軸体と前記複数の羽根部の取付基部にかけて撥油処理を施したことを特徴としている。
【０００９】
また、前記ハウジング本体は、前記含油焼結メタル軸受を圧入して固定するために有底部に連続する前記スリーブホルダーを樹脂材料からインサート成形するとともに、
前記羽根部は前記軸体を樹脂材料からインサート成形したことを特徴としている。
【００１０】
そして、前記取付基部において、環状溝部をさらに形成したことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な各実施形態につき、添付の図面を参照して説明する。図１は軸流ファンモータの中心断面図である。本図において、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂などの第１の所定樹脂材料からハウジング本体１が射出成形用の金型を用いて成形されるとともに、金属製のスリーブホルダー２が図示のように基部１ｃにおいてインサート成形されており、このスリーブホルダー２内にラジアル軸受である含油焼結メタル軸受５が圧入して固定される。この含油焼結メタル軸受５に代えて、軸受手段として高価ではあるが連続耐久時間の長いラジアル玉軸受をセットすることも可能である。
【００１２】
このようにスリーブホルダー２中に含油焼結メタル軸受５を圧入し固定することで、上記の第１の所定樹脂材料から成形されるハウジング本体１に対して直にメタル軸受を圧入する場合に発生する樹脂劣化に伴う樹脂割れを完全に防止できるようにするとともに、潤滑油による樹脂劣化の影響がないようにしている。
【００１３】
ハウング本体１は、上記の基部１ｃから不図示の支持棒を介して枠部１ｂが連続形成されるとともに、上記の基部１ｃと枠部１ｂの間において開口部１ａが成形されており、この開口部１ａを介して矢印方向の送気が行われる。
【００１４】
一方、コイル９を巻回したステータ１１は、図示のように上記のスリーブホルダー２を中心にしてハウジング本体１に接着を含む方法で固定されており、不図示のホール素子によりロータ１２に固定されている環状の永久磁石８の磁気変化を検出し、この検出結果に基づきコイル９に対する通電を行なうことで、回転磁界を発生し、ロータ１２の回転駆動を行なうようにして、所謂ブラシレスモータを構成している。
【００１５】
ロータ１２は上記の含油焼結メタル軸受５により回転自在に軸支されるステンレス棒部材から旋盤加工された軸体６と、上記のステータ１１に磁気吸引される永久磁石８と外周面において複数の羽根部１０ａが一体的に設けられるとともに、この軸体６の上部は図示のように取付基部１０に対してインサート成形されている。
【００１６】
この軸体６は図示のように含油焼結メタル軸受５の内径傾斜面部５ｍに対向する位置に溝部６３が、またこの溝部６３から外周面にかけて外周傾斜面部６３ａが図示のように形成されている。
【００１７】
また、軸体６を抜け止め状態に維持するクリップ４が、ナイロン製またはテフロン（登録商標）樹脂製の潤滑性を有したスラストワッシャー３と含油焼結メタル軸受５の間において、ハウジング本体１の有底部１ｄ中に配設されており、軸体６のスラスト方向の荷重をスラストワッシャー３で支持し、ラジアル方向の荷重を含油焼結メタル軸受５で支持するように構成されている。
【００１８】
この軸体６には、上記のスラストワッシャー３に当接する当接面６２ａを有した当接端部６２と、この当接端部６２の近傍から小径となる小径溝部６１とが旋盤加工されており、クリップ４の先端形状部４３が図示のように小径溝部６１内に位置するようにして後述の工程を経て完成される。
【００１９】
次に、図２（ａ）は、クリップ４の平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である。図１に図２をさらに参照して、クリップ４は第２の樹脂材料であるエンジニアプラスチックの、例えばポリアセタール樹脂材料を用いて射出成形することがコスト面、品質面で推奨されるが、これに限定されず他の素材と他の製造方法で製作することもできる。
【００２０】
このクリップ４は、スリーブホルダー２中においてスラストワッシャー３とメタル軸受５の間に配設される筒状基部４１と、この筒状基部４１を支点として弾性変形可能に延設される少なくとも２個所以上の花弁状の延設部４２（図では４個分が示されている）が一体成形されており、この先端には先端形状部４３がさらに一体成形されている。この先端形状部４３には、図２（ｂ）に図示のように面取り部４３ａと係止部４３ｂとが形成されている。
【００２１】
また、筒状基部４１には、含油焼結メタル軸受５の圧入側面に対向する部分に複数の突起部４４（図示では４個所）が一体形成されており、突起部４４が適度に潰れることでメタル軸受５を圧入するときに、延設部４２が変形しないようにしている。
【００２２】
図３（ａ）〜（ｄ）は、クリップ４と軸体６の関係を示した断面図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、図３（ｄ）において、クリップ４の先端形状部４３で形成される内径寸法ｄ２は、自由状態で軸体６の小径溝部６１の直径寸法以上でありかつ当接端部６２の直径寸法以下の内径寸法となる。また、図３（ｃ）に図示のように支点Ｐを回動中心として弾性変形したときに当接端部６２の直径寸法以上になるように延設部４２の先端に一体形成されている。
【００２３】
以上のようにクリップを構成することで、図３（ａ）に図示のようにロータの軸体６の先端が挿入されると、当接面６２ａが面取り部４３ａにぶつかり長手方向に沿う垂直方向に押す力量方向に対する略直角方向の力量が発生して、図３（ｂ）に図示の状態になり、さらに下方に移動して、図３（ｃ）に図示の支点Ｐを回動中心として、当接端部６２の直径寸法以上になるように弾性変形して延設部４２の先端に一体形成されている先端形状部４３が当接端部６２を通過することで、図３（ｄ）に図示の状態となる。
【００２４】
図３（ｄ）に図示の状態では、軸体６に対する機械的な干渉がない非接触での完全な係止状態にすることができるとともに、クリップの割れや塑性変形を防止できる。
【００２５】
このようにしてロータの完全な抜け止め防止を図ることができ、かつまた図４の断面図に図示のように、無理矢理に軸体６を引き抜こうとすると、係止面４３ｂが当接端部６２の内面部６２ｃにぶつかる状態となり、さらに上に抜くと、メタル軸受５の圧入側面部５ｄにおいて規制され、軸体６を引き抜くことができなくなる。したがって、組み込み後は分解することが不可能となる。
【００２６】
次に、図５（ａ）は軸流ファンモータの製造手順を示した立体分解図であり、また図５（ｂ）は、治具の断面図である。
【００２７】
図５（ａ）において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、スリーブホルダー２をインサート成形したハウジング本体１の枠部１ｄには固定用孔部１ｆが形成されており、装置への取付部を形成するとともに、治具のテーブル１０２への位置決め用に固定用孔部１ｆを使用している。スリーブホルダー２には止め輪７を固定するための内溝部２ａが形成されており、止め輪７の外形寸法を小さくした状態でセットし、内溝部２ａで固定するように構成されている。
【００２８】
また含油メタル軸受の外周面には長手方向に沿う縦溝部５ａ（図示では４本）が横溝部５ｂに連続して形成されている。またクリップは、前記含油焼結メタル軸受の圧入側面部５ｄに対向する複数の突起部４４を有している。
【００２９】
これらの突起部４４を介して縦溝部５ａに連通させることで、有底部の内部で発熱膨脹した空気を外部に排気可能にしている。
【００３０】
図６は、組立て手順を示したフローチャートである。図６に図５を参照して、先ず、ステップＳ１で、コイル９を備えたステータ１１を接着してハウジング本体１に固定する。また、スリーブホルダー２中にスラストワッシャー３をセットする。
【００３１】
次に、ステップＳ２で、図５（ｂ）に図示の治具１００にメタル軸受５をセットし、ステップＳ３では、クリップ４を治具軸１０１にセットする。また、ステップＳ４において、治具のプレート１０２上に載置して位置決めする。以上でメタル軸受の圧入準備が整い、ステップＳ５で治具１００を矢印方向に降下して、スリーブホルダー２と一部を嵌合させた状態を維持し、治具軸１０１を空気圧で降下させて、圧入側面部５ｄにより突起部４４が一部潰された状態で圧入されて固定される。この圧入の際に、含油メタル軸受５の縦溝部５ａとスリーブホルダー２の間に空気流路が形成されるので、ポンピング作用による反力が発生せず、スムーズに圧入できる。
【００３２】
この後、ステップＳ６では圧入状態を目視検査して、不良品である場合には、ステップＳ１１で破棄し、良品である場合には、ステップＳ７の次工程に送る。ステップＳ８では、止め輪７がセットされて、メタル軸受の浮きを完全に防止し、かつ潤滑油が出ることを防止し、ステップＳ９に進み、ロータ１２の軸体６を図３で説明したように挿入し、クリップで止める。
【００３３】
以上で完成し、ステップＳ１０で通電して不良品である場合には、ステップＳ１１で破棄し、良品である場合に出荷工程に送り終了する。
【００３４】
図７は、完成後の軸流ファンモータの断面図であって、回転状態において、破線矢印図示のような空気流Ｆ１、Ｆ２がクリップ４の複数の突起部４４と含油メタル軸受５の縦溝部５ａと横溝部５ｂとの間に発生させることが可能となる。
【００３５】
このために、メタル軸受５の下方の内部の空気が温度上昇で膨張した場合であっても、ロータ１２が圧縮空気で浮き上がる状態となることがなくなる。
【００３６】
次に、図８は、潤滑油の回収機能を備えた軸流ファンモータの中心断面図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を割愛すると、含油焼結メタル軸受５の内径部５ｈの開口縁部には内径傾斜面部５ｍが形成されている。また軸体６において、この内径傾斜面部５ｍに対向する位置に溝部６３が加工形成されており、この溝部６３から外周面にかけて外周傾斜面部６３ａが加工形成されており、ロータ１２の回転に伴い発生する遠心力により周方向に潤滑油を飛ばすことで、面取り部分である内径傾斜面部５ｍにおいて潤滑油を回収し、含油焼結メタル軸受の内径部５ｈに戻すようにしている。また、スリーブホルダー２の内径部２ｈに対向する部位において、軸体６と取付基部１０にかけてフッソ系塗料の撥油処理層３０が形成されている。
【００３７】
以上の構成によれば、ロータ１２の回転に伴い発生する遠心力により溝部６３より上に伝わった潤滑油が、撥油処理層３０上で付着した状態を維持できなくなり、スリーブホルダー２の内径部２ｈに衝突する。この後に、止め輪７を伝わり上記の内径傾斜面部５ｍにおいて潤滑油が回収されることになる。
【００３８】
最後に、図９は、潤滑油の回収機能を備えた軸流ファンモータの別実施形態を示した中心断面図である。本図において、既に説明済みの構成部品については同様の符号を附して説明を省略すると、取付基部１０には環状溝部１０ｂがさらに形成されており、潤滑油の回収を矢印方向に行なうようにしている。  以上説明したように構成することで、メタル軸受５とクリップ４の間に隙間が出来るように位置決め圧入されると同時にクリップ４の突起部４４を一部潰してクリップ４を固定する事により、クリップ４のスラスト方向のガタつき発生を防止できる。またクリップの突起部４４を潰す事により延設部に加わるメタル軸受５の圧入力量の負担を抑えることができる。また、ガタを防止することで、振動及び騒音を低減する事が出来た。
【００３９】
上述したように、ロータには軸体６がインサート成形され、軸体６には、潤滑油の漏れ防止用に周方向に溝部６３が加工され、溝部６３は含油焼結メタル軸受５の内径部の中に位置しているので、ロータが回転する事により、溝部６３に流れて来た潤滑油は遠心力により含油焼結メタル軸受の内径部に衝突して戻ることになる。また、含油焼結メタル軸受５の内径部の開口縁部に内径傾斜面部５ｍが形成されているので、外周傾斜面部６３ａの周速度の低い軸体径から周速度の高い太い軸体径に引き寄せられ、潤滑油が溜められる事になる。また、潤滑油漏れ防止及び飛散防止用に撥油処理層３０を処理を行う事により、潤滑油は弾かれ、軸体とロータ根本からロータ内側の角度をもった樹脂部までは潤滑油が流れないようにできる。
【００４０】
尚、本発明は、上記の実施形態であるブラシレス軸流ファンモータに限定されず、請求の範囲に規定される種々のモータに提供可能あり、ブラシ付きモータを使用した軸流ファンモータにも同様に適用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、含油焼結メタル軸受の内径部に存在する潤滑剤が、たとえ軸体の溝を乗り越え、さらにロータ内側の羽根部の取付基部の平面部まで流れ出て、周速度の高いロータ外径方向に潤滑油が飛散した場合であっても、潤滑剤を回収可能にして、含油焼結メタル軸受の内径部に戻すようにして長寿命化を実現できる軸流ファンモータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】軸流ファンモータの中心断面図である。
【図２】（ａ）は、図１のクリップ４の平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、クリップ４と軸体６の関係を示した断面図である。
【図４】組付け後のクリップ４と軸体６の関係を示した断面図である。
【図５】（ａ）は軸流ファンモータの製造手順を示した立体分解図であり、また図５（ｂ）は、組立て用治具の断面図である。
【図６】組み立て手順のフローチャートである。
【図７】完成後の軸流ファンモータの断面図である。
【図８】潤滑油の回収機能を備えた軸流ファンモータの中心断面図である。
【図９】潤滑油の回収機能を備えた軸流ファンモータの別実施形態の中心断面図である。
【符号の説明】
１  ハウジング本体
２  スリーブホルダー
２ｈ  内径部
３  スラストワッシャー
４  クリップ
５  含油焼結メタル軸受
５ｍ  内径傾斜面部
５ｈ  内径部
６  軸体
７  止め輪
８  永久磁石
１０  取付基部
１２  ロータ
３０  撥油処理層
６３  溝部
６３ａ  外周傾斜面部
【図１】
0004596613.tif 000002
【図２】
0004596613.tif 000003
【図３】
0004596613.tif 000004
【図４】
0004596613.tif 000005
【図５】
0004596613.tif 000006
【図６】
0004596613.tif 000007
【図７】
0004596613.tif 000008
【図８】
0004596613.tif 000009
【図９】
0004596613.tif 000010