(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ軸の抜け止め構造において、
一方端側に小径溝部を周囲に設けたモータ軸と、
筒状基部と、前記筒状基部を支点として弾性変形可能に延設された複数枚の延設部と、前記延設部に連続して設けられ、自由状態では前記溝部の外形寸法より大きくかつ前記軸の外形寸法よりも小さな寸法であり、弾性変形時には、前記軸の外形寸法よりも大きくなり得る先端形状部と、前記筒状基部の端面に前記延設部と交互に設けられた突起部と、を備えたクリップと、
前記モータ軸に対するラジアル方向の荷重を支持すると共に、前記筒状基部の端面に対向して前記突起部を押し潰している軸受と、
を有することを特徴とするモータ軸の抜け止め構造。
【請求項２】
前記モータ軸の端部と当接する有底部を備えるハウジング本体を有し、
前記先端形状部は、前記小径溝部の範囲内で前記延設部の先端から前記有底部に向かって延出していることを特徴とする請求項１に記載のモータ軸の抜け止め構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ軸の抜け止め構造に係り、例えばノートパソコンなどの小型電気機器のＣＰＵ及びＭＰＵの冷却用ファンモータの構造に関する。
【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油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、抜け止めされる。また、含油焼結メタル軸受の上において外周面から漏れ出る潤滑油を止めるための止め輪部材がスリーブホルダーの溝部に装着される場合もある。
【０００３】
一方、本願出願人は、特公平７−４７９６６号公報の「シャフト抜け止めリング」において、ハウジング本体の有底部に配設されることで、ロータの軸体の抜け止めを行なうクリップを提案している。この提案によれば、クリップを円筒体として形成し、環状突条を円筒体の内周面に形成し、円筒体の側壁に２個所のスリットを形成して弾性変形可能にする一方で、ロータの軸体においてスラストワッシャーに当接する当接面を有した当接端部と小径の小径溝部を形成しておき、小径溝部が上記の環状突条により係止されて抜け止め状態に維持するように構成されている。
【０００４】
また、特開平３−７８４４８号公報の「小型モータの軸の軸方向安全装置」によれば、ロータの軸体の抜け止めを行なうクリップが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特公平７−４７９６６号公報によれば、ロータの軸体を挿入することでクリップの内径が広がるようにして、ロータの抜け止め防止をすることから、ロータの軸体の先端を挿入することで、軸体の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でクリップの内径を広げるようになるために、必要な力量のほとんどがクリップのスリットに加わる構成となっていた。
【０００６】
また、特開平３−７８４４８号公報によれば、軸受け内部が完全な密閉状態である為に、ロータの軸体と含油焼結メタル軸受の内径部とにより所謂ピストン状態が形成されてしまい、スムーズに挿入できなくなり組立に多くの時間を費やしていた。
【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、ロータの軸体の先端を挿入することで、軸体の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を有効利用して、クリップを完全な係止状態にすることでロータの完全な抜け止め防止を図ることができ、かつまた過剰負荷でクリップの塑性変形を招く虞のないモータ軸の抜け止め構造の提供を目的としている。
【０００８】
すなわち、ロータをスムーズに軸受に挿入可能にして組立作業を容易にでき、かつまた、軸受け内部の空気が温度上昇で膨張した場合でも、ロータが圧縮空気で浮き上がる状態となることのないモータ軸の抜け止め構造の提供を目的としている。
【０００９】
【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、モータ軸の抜け止め構造において、一方端側に小径溝部を周囲に設けたモータ軸と、筒状基部と、前記筒状基部を支点として弾性変形可能に延設された複数枚の延設部と、前記延設部に連続して設けられ、自由状態では前記溝部の外形寸法より大きくかつ前記軸の外形寸法よりも小さな寸法であり、弾性変形時には、前記軸の外形寸法よりも大きくなり得る先端形状部と、前記筒状基部の端面に前記延設部と交互に設けられた突起部と、を備えたクリップと、前記モータ軸に対するラジアル方向の荷重を支持すると共に、前記筒状基部の端面に対向して前記突起部を押し潰している軸受と、を有することを特徴としている。
【００１０】
【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と、図１はブラシレス軸流ファンモータの中心断面図である。
【００１１】
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することができるようにするとともに、潤滑油による樹脂へ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なるモータ軸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にインサート成形されている。
【００１６】
このモータ軸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、モータ軸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、モータ軸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】
このモータ軸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複数枚の延設部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とモータ軸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で形成される円形孔部の内径寸法ｄ２は、自由状態でモータ軸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モータ軸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、モータ軸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、無理矢理にモータ軸６を引き抜こうとすると、係止部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、モータ軸６を引き抜くことができなくなる。したがって、モータ軸の抜け止めが完全となる。
【００２６】
次に、図５（ａ）はブラシレス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のモータ軸６を図３で説明したように挿入して、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で不良原因の解析を行ない、良品である場合に出荷工程に送り終了する。
【００３４】
図７は、完成後のブラシレス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ブラシレス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。またモータ軸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、モータ軸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ブラシレス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、ハウジング本体１にインサート成形されたスリーブホルダー２の片側を樹脂で囲み、その中にスラストワッシャー３、クリップ４を挿入し、メタル軸受５で位置決めするように圧入して固定する簡単な構造であるが、スラストワッシャーとクリップ間のガタを防止し、振動及び騒音を低減する事が出来るようになった。
【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、同様の抜け止め構造を備えているモータの全てに適用可能であることは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ロータのモータ軸の先端を挿入することで、軸体の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を有効利用して、クリップを完全な係止状態にすることでロータの完全な抜け止め防止を図ることができ、かつまた過剰負荷でクリップの塑性変形を招くことの虞のないブラシレス軸流ファンモータを提供できる。また、突起部が適度に潰れることで軸受によって延設部が変形しないようにすることができると共にクリップのガタつきの発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブラシレス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とモータ軸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とモータ軸６の関係を示した断面図である。
【図５】（ａ）はブラシレス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、（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】完成後のブラシレス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ブラシレス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ブラシレス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
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
６  モータ軸
７  止め輪
８  永久磁石
１０  取付基部
１２  ロータ
４１  筒状基部
４２  延設部
４３  先端形状部
４４  突起部
６１  小径溝部
【図１】
0004548911.tif 000002
【図２】
0004548911.tif 000003
【図３】
0004548911.tif 000004
【図４】
0004548911.tif 000005
【図５】
0004548911.tif 000006
【図６】
0004548911.tif 000007
【図７】
0004548911.tif 000008
【図８】
0004548911.tif 000009
【図９】
0004548911.tif 000010