(57)【要約】      （修正有）【課題】冷却ファンを高速回転して風量を増大することに伴うファンの振動を低減する。【解決手段】ファンは、モータと、インペラと、を備え、モータの静止部が、ステータ３２と、軸受部４４とからなり、軸受部が、金属の焼結体であるスリーブ４７と、筒形状の軸受ハウジング４８を備え、回転部が、ロータマグネットと、スリーブに挿入されるシャフト４１と、シャフトの下端から径方向外方へと広がるスラストプレート４２を備え、スリーブの内周面とシャフトの外周面との間のラジアル間隙に軸方向下方へと向かう潤滑油の流体動圧を発生するラジアル動圧軸受部が構成され、スリーブの下面とスラストプレートの上面との間のスラスト間隙に径方向内方へと向かう潤滑油の流体動圧を発生するスラスト動圧軸受部が構成され、スリーブと軸受ハウジングとの間に軸方向に延びる循環孔４４５が位置し、ラジアル間隙の径方向の幅が、５μｍ以上２０μｍ以下である。【選択図】図２
2013032835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
複数の翼を有し、前記モータにより中心軸を中心として回転してエアの流れを発生するインペラと、
を備え、
前記モータが、
静止部と、
前記静止部により回転可能に支持される回転部と、
を備え、
前記静止部が、
ステータと、
前記ステータの内側に位置する軸受部と、
を備え、
前記軸受部が、
金属の焼結体であるスリーブと、
前記スリーブの外周面を覆う軸受ハウジングと、
を備え、
前記回転部が、
前記ステータの径方向外側に位置するロータマグネットと、
上部が直接的または１つ以上の部材を介して前記インペラに固定され、前記スリーブに挿入されるシャフトと、
前記シャフトの下端から径方向外方へと広がって前記スリーブの下面と軸方向に対向するスラストプレートと、
を備え、
前記スリーブの内周面と前記シャフトの外周面との間のラジアル間隙に軸方向下方へと向かう潤滑油の流体動圧を発生するラジアル動圧軸受部が構成され、前記スリーブの前記下面と前記スラストプレートの上面との間のスラスト間隙に径方向内方へと向かう前記潤滑油の流体動圧を発生するスラスト動圧軸受部が構成され、
前記スリーブの前記外周面と前記軸受ハウジングとの間に、前記スリーブの上面から前記下面へと軸方向に延びる循環孔が位置し、
前記ラジアル間隙の径方向の幅が、５μｍ以上２０μｍ以下である、ファン。
【請求項２】
前記ラジアル間隙の径方向の幅が、５μｍよりも大きい、請求項１に記載のファン。
【請求項３】
前記スラストプレートの前記上面の外縁部が、径方向外方に向かって下方へと傾斜する傾斜面、を有する、請求項１または２に記載のファン。
【請求項４】
前記静止部が、前記スラストプレートの下面と軸方向に対向する軸受底部、をさらに備え、
前記スラストプレートの前記下面と前記軸受底部の上面との間の他のスラスト間隙に、前記潤滑油の流体動圧を発生する他のスラスト動圧軸受部が構成される、請求項１ないし３のいずれかに記載のファン。
【請求項５】
前記スラスト間隙および前記他のスラスト間隙の軸方向における幅の和が、１０μｍ以上４０μｍ以下である、請求項４に記載のファン。
【請求項６】
前記軸受ハウジングが、前記スリーブの上側にて径方向内方に広がる環状上部、を備え、
前記環状上部の内周面と、前記シャフトの前記外周面との間に、上方に向かうに従って径方向の幅が漸次増大するシール間隙が構成される、請求項１ないし５のいずれかに記載のファン。
【請求項７】
前記シール間隙の下側に隣接して、前記スリーブの前記内周面に、直径が上方に向かって漸次増大する傾斜面が設けられ、
前記回転部の回転時において前記シャフトが傾斜した場合に前記シャフトの前記外周面に前記傾斜面が沿う、請求項６に記載のファン。
【請求項８】
前記傾斜面に、前記ラジアル動圧軸受部の動圧溝の一部が存在する、請求項７に記載のファン。
【請求項９】
前記ラジアル動圧軸受部が、前記ラジアル間隙の上部に位置する上ラジアル動圧軸受部と、前記ラジアル間隙の下部に位置する下ラジアル動圧軸受部と、を備え、
径方向において、前記上ラジアル動圧軸受部が、前記モータおよび前記インペラの重心と重なる、請求項１ないし８のいずれかに記載のファン。
【請求項１０】
モータと、
複数の翼を有し、前記モータにより中心軸を中心として回転してエアの流れを発生するインペラと、
を備え、
前記モータが、
静止部と、
前記静止部により回転可能に支持される回転部と、
を備え、
前記静止部が、
ステータと、
前記ステータの内側に位置する軸受部と、
を備え、
前記軸受部が、
金属の焼結体であるスリーブと、
前記スリーブの外周面を覆う軸受ハウジングと、
を備え、
前記回転部が、
前記ステータの径方向外側に位置するロータマグネットと、
上部が直接的または１つ以上の部材を介して前記インペラに固定され、前記スリーブに挿入されるシャフトと、
前記シャフトの下端から径方向外方へと広がって前記スリーブの下面と軸方向に対向するスラストプレートと、
を備え、
前記スリーブの内周面と前記シャフトの外周面との間のラジアル間隙に潤滑油の流体動圧を発生するラジアル動圧軸受部が構成され、前記スリーブの前記下面と前記スラストプレートの上面との間のスラスト間隙に前記潤滑油の流体動圧を発生するスラスト動圧軸受部が構成され、
前記スリーブの前記外周面と前記軸受ハウジングとの間に、前記スリーブの上面から前記下面へと軸方向に延びる循環孔が位置し、
前記回転部の回転時に、前記潤滑油が、前記ラジアル間隙、前記スリーブの前記上面上の間隙、前記循環孔、および、前記スラスト間隙を順に介して前記ラジアル間隙へと循環する、ファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアの流れを発生するファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、様々な電子機器の筐体内部に電子部品を冷却するための冷却ファンが設けられる。特開２００９−２１３２２５号公報に開示される軸流ファンのモータ部は、ベース部と、電機子と、略円筒形状の軸受保持部と、２つのボールベアリングと、ロータ部と、を備える。軸受保持部は、ベース部の中央に固定される。軸受保持部の内側面には、２つのボールベアリングが固定され、外側面には、電機子が固定される。ロータ部は、シャフトがボールベアリングに挿通されることにより、軸受保持部に対して回転可能に支持される。ベース部には、軸受保持部の周囲を囲むように環状の溝が設けられる。溝には、螺旋状のコイルバネが載置される。コイルバネの上端部は、電機子のインシュレータと軸方向に接触する。これにより、ロータ部が回転する際に、電機子の振動がコイルバネに吸収され、軸流ファンの振動を低減することができる。
【０００３】
特開２００５−１５５９１２号公報に開示されるスピンドルモータの軸受装置は、シャフトと、スラストプレートと、スリーブと、有底円筒形状のハウジングと、を備える。シャフトは、スリーブに内嵌される。ハウジングは、スリーブを収容する。スラストプレートは、シャフトの下側端部に形成される。スリーブの内周面には、動圧発生溝が形成され、シャフトの外周面とスリーブの内周面との間にラジアル動圧軸受が構成される。スリーブの下側端面およびハウジング内周の底面には、スラスト動圧発生溝が構成される。スリーブの下側端面とスラストプレートと上面との間、および、スラストプレートの下面とハウジング内周の底面との間にスラスト動圧軸受が構成される。
【特許文献１】特開２００９−２１３２２５号公報
【特許文献２】特開２００５−１５５９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、サーバー等の電子機器の高性能化に伴い、電子機器からの発熱量が増大している。このため、電子機器内の冷却ファンを高速回転して風量を増大することが求められる。しかし、冷却ファンの高速回転化に伴い、冷却ファンには大きな振動が発生し、電子機器内の他の装置に影響を与えてしまう。例えば、冷却ファンの振動により、ディスク駆動装置の読み出しや書き込みにエラーが発生する。
【０００５】
本発明は、ファンの振動を低減することを主たる目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の例示的な第１の側面に係るファンは、モータと、複数の翼を有し、前記モータにより中心軸を中心として回転してエアの流れを発生するインペラと、を備え、前記モータが、静止部と、前記静止部により回転可能に支持される回転部と、を備え、前記静止部が、ステータと、前記ステータの内側に配置される軸受部と、を備え、前記軸受部が、金属の焼結体であるスリーブと、前記スリーブの外周面を覆う軸受ハウジングと、を備え、前記回転部が、前記ステータの径方向外側に配置されるロータマグネットと、上部が直接的または１つ以上の部材を介して前記インペラに固定され、前記スリーブに挿入されるシャフトと、前記シャフトの下端から径方向外方へと広がって前記スリーブの下面と軸方向に対向するスラストプレートと、を備え、前記スリーブの内周面と前記シャフトの外周面との間のラジアル間隙に軸方向下方へと向かう潤滑油の流体動圧を発生するラジアル動圧軸受部が構成され、前記スリーブの前記下面と前記スラストプレートの上面との間のスラスト間隙に径方向内方へと向かう前記潤滑油の流体動圧を発生するスラスト動圧軸受部が構成され、前記スリーブの前記外周面と前記軸受ハウジングとの間に、前記スリーブの上面から前記下面へと軸方向に延びる循環孔が位置し、前記ラジアル間隙の径方向の幅が、５μｍ以上２０μｍ以下である。
【０００７】
本発明の例示的な第２の側面に係るファンは、モータと、複数の翼を有し、前記モータにより中心軸を中心として回転してエアの流れを発生するインペラと、を備え、前記モータが、静止部と、前記静止部により回転可能に支持される回転部と、を備え、前記静止部が、ステータと、前記ステータの内側に位置する軸受部と、を備え、前記軸受部が、金属の焼結体であるスリーブと、前記スリーブの外周面を覆う軸受ハウジングと、を備え、前記回転部が、前記ステータの径方向外側に位置するロータマグネットと、上部が直接的または１つ以上の部材を介して前記インペラに固定され、前記スリーブに挿入されるシャフトと、前記シャフトの下端から径方向外方へと広がって前記スリーブの下面と軸方向に対向するスラストプレートと、を備え、前記スリーブの内周面と前記シャフトの外周面との間のラジアル間隙に潤滑油の流体動圧を発生するラジアル動圧軸受部が構成され、前記スリーブの前記下面と前記スラストプレートの上面との間のスラスト間隙に前記潤滑油の流体動圧を発生するスラスト動圧軸受部が構成され、前記スリーブの前記外周面と前記軸受ハウジングとの間に、前記スリーブの上面から前記下面へと軸方向に延びる循環孔が位置し、前記回転部の回転時に、前記潤滑油が、前記ラジアル間隙、前記スリーブの前記上面上の間隙、前記循環孔、および、前記スラスト間隙を順に介して前記ラジアル間隙へと循環する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ファンの振動を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一の実施形態に係るファンの断面図である。
【図２】図２は、軸受機構の断面図である。
【図３】図３は、軸受機構の一部を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は、軸受部の断面図である。
【図５】図５は、軸受部の底面図である。
【図６】図６は、スラストキャップの平面図である。
【図７】図７は、軸受機構の一部を拡大して示す断面図である。
【図８】図８は、ファンに発生する振動のシミュレーション結果を示す図である。
【図９】図９は、ファンに発生する振動のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】図１０は、ファンに発生する振動のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】図１１は、ファンに発生する振動のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】図１２は、比較例に係るファンに発生する振動のシミュレーション結果を示す図である。
【図１３】図１３は、モータの駆動時に循環する潤滑油の流量と、ラジアル間隙の径方向の幅との関係とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書では、モータの中心軸方向における図１の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。なお、上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を示すものではない。また、中心軸に平行な方向を「軸方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸を中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。
【００１１】
図１は、本発明の一の実施形態に係る軸流ファン１の断面図である。以下、軸流ファン１を単に「ファン１」という。ファン１は、モータ１１と、インペラ１２と、ハウジング１３と、複数の支持リブ１４と、ベース部１５と、を備える。ハウジング１３は、インペラ１２の外周を囲む。ハウジング１３は、支持リブ１４を介してベース部１５に接続される。複数の支持リブ１４は、周方向に配列される。ベース部１５は、支持リブ１４と一繋がりの部材である。ベース部１５上には、モータ１１が固定される。
【００１２】
インペラ１２は樹脂製であり、略有蓋円筒状のカップ１２１と、複数の翼１２２と、を有する。カップ１２１は、モータ１１の外側を覆う。カップ１２１は、後述のモータ１１の回転部２の一部を兼ねている。カップ１２１は、天面部１２３と、側壁部１２４と、を有する。天面部１２３は、中心軸Ｊ１に垂直に広がる。側壁部１２４は、天面部１２３の外縁部から下方に延びる。複数の翼１２２は、中心軸Ｊ１を中心として側壁部１２４の外周面から径方向外方に延びる。カップ１２１および複数の翼１２２は樹脂の射出成型により一繋がりの部材として構成される。
【００１３】
天面部１２３の上面には、穴部１２５が設けられる。穴部１２５には錘１２９が配置される。錘１２９は、タングステン等の比重が大きい金属が含有された接着剤である。側壁部１２４の下端部１２４ａの径方向内側においても、錘１２９が配置される。インペラ１２の上部および下部に錘１２９が配置されることにより、インペラ１２およびモータ１１の回転部２のアンバランスを低減することができる。このように、二面バランス修正が行われることにより、インペラ１２およびモータ１１の重心の中心軸Ｊ１からのずれによるファン１の振動を抑制することができる。以下、錘１２９が配置される側壁部１２４の下端部１２４ａおよび穴部１２５を「バランス修正部１２４ａ，１２５」という。
【００１４】
ファン１では、モータ１１によりインペラ１２が中心軸Ｊ１を中心として回転されることにより、上方から下方に向かってエアの流れが発生する。
【００１５】
モータ１１は、アウタロータ型の３相モータである。モータ１１は、回転部２と、静止部３と、軸受機構４と、を有する。後述するように、軸受機構４は、回転部２の一部と静止部３の一部とにより構成される、と捉えることもできる。回転部２は、略円筒状の金属製のヨーク２１と、ロータマグネット２２と、カップ１２１と、を有する。ヨーク２１は、カップ１２１の内側に固定される。ロータマグネット２２は、ヨーク２１の内周面に固定される。ロータマグネット２２は、後述するステータ３２の径方向外側に位置する。回転部２は、軸受機構４を介して中心軸Ｊ１を中心に、静止部３に対して回転可能に支持される。
【００１６】
静止部３は、略円筒状の軸受保持部３１と、ステータ３２と、回路基板３３と、を有する。軸受保持部３１の下部は、ベース部１５の中央の孔部を規定する内周面に固定される。ステータ３２は、ベース部１５の上側にて、軸受保持部３１の外周面に固定される。ステータ３２は、ステータコア３２１と、ステータコア３２１上に形成された複数のコイル３２２と、を有する。ステータコア３２１は、積層鋼板にて形成される。ステータ３２の下部には、回路基板３３が固定される。回路基板３３に挿入された図示省略のピンにコイル３２２からの引出線が取り付けられることにより、ステータ３２と回路基板３３とが電気的に接続される。コイル３２２の引出線は、直接回路基板に接続されてもよい。モータ１１の駆動時には、ロータマグネット２２とステータ３２との間にて回転力が発生する。
【００１７】
回路基板３３の上面には、環状の磁性部材３３１が配置される。磁性部材３３１は、ロータマグネット２２の下方に位置する。また、モータ１１の静止時に、軸方向において、ステータ３２の磁気中心の位置が、ロータマグネット２２の磁気中心の位置よりも下方に位置する。ファン１では、ロータマグネット２２とステータ３２との間およびロータマグネット２２と磁性部材３３１との間にて、ロータマグネット２２を下方に吸引する磁気吸引力が生じる。これにより、ファン１の回転時に、インペラ１２が、静止部３に対して浮上する力を低減することができる。
【００１８】
図２は、軸受機構４近傍を拡大して示す断面図である。軸受機構４は、シャフト４１と、環状のスラストプレート４２と、軸受部４４と、キャップ部材であるスラストキャップ４５と、潤滑油４６と、を有する。シャフト４１の上部は、図１に示すように、金属にて形成されたブッシング２５を介してインペラ１２の天面部１２３に間接的に固定される。図２に示すように、スラストプレート４２は、シャフト４１の下部に固定される。スラストプレート４２は、シャフト４１の下端から径方向外方に広がる。スラストプレート４２は、軸受部４４の後述するスリーブ４７の下面４７２と軸方向に対向する。スラストプレート４２の上面は、中心軸Ｊ１に垂直な、シャフト４１を囲む略円環状の面４２２を有する。以下、当該面４２２を「上環状面４２２」という。スラストプレート４２の下面は、中心軸Ｊ１に垂直な、略円環状の面４２３を有する。以下、当該面を「下環状面４２３」という。軸受部４４は、ステータ３２の径方向内側に配置される。なお、シャフト４１およびスラストプレート４２は、図１に示す回転部２の一部でもある。また、軸受部４４およびスラストキャップ４５は、静止部３の一部でもある。
【００１９】
図２に示す軸受部４４は、金属の焼結体である筒形状のスリーブ４７と、筒形状の軸受ハウジング４８と、を有する。スリーブ４７には、潤滑油４６が含浸されている。軸受ハウジング４８は、スリーブ４７の外周面４７３を覆う。軸受ハウジング４８は、スリーブ４７の上側にて径方向内方に広がる略円環状の環状上部４８１、を有する。軸受ハウジング４８は、軸受保持部３１の内周面に固定される。環状上部４８１よりも下方において、軸受ハウジング４８の内周面４８２は、スリーブ４７の外周面４７３と径方向に対向する。
【００２０】
スリーブ４７の外周面４７３には、軸方向に延びる複数の溝が形成される。当該複数の溝は、スリーブ４７の上面４７４から下面４７２へと至る。スリーブ４７の外周面４７３に軸受ハウジング４８の内周面４８２が接触することにより、当該複数の溝が、複数の循環孔４４５となる。すなわち、当該複数の溝を構成する面と、軸受ハウジング４８の内周面４８２とにより、複数の循環孔４４５が構成される。複数の循環孔４４５は、スリーブ４７の外周面４７３と軸受ハウジング４８の内周面４８２との間に設けられる。各循環孔４４５は、スリーブ４７の上面４７４から下面４７２へと軸方向に延びる。複数の循環孔４４５は、周方向におよそ等間隔に配置される。
【００２１】
スリーブ４７の下面４７２は、中心軸Ｊ１を中心とする略円環状である。スリーブ４７には、シャフト４１が挿入される。本実施形態では、スリーブ４７の軸方向の長さは、約１３．０ｍｍである。スリーブ４７の内径および外径はそれぞれ、約３．０ｍｍおよび約６．７ｍｍである。スラストプレート４２の外径は、約６．６ｍｍである。
【００２２】
スラストキャップ４５は、軸受ハウジング４８の下端部の内側に配置される。スラストキャップ４５の外周面は、軸受ハウジング４８の内周面４８２の下端部に固定される。スラストキャップ４５は、軸受ハウジング４８の下部を閉塞する。換言すれば、スラストキャップ４５は、軸受機構４の底部、すなわち、軸受底部である。スラストキャップ４５は、スラストプレート４２の下環状面４２３と軸方向に対向する。
【００２３】
軸受機構４では、スリーブ４７の内周面４７１とシャフト４１の外周面４１１との間にラジアル間隙５１が構成される。スラストプレート４２の上環状面４２２とスリーブ４７の下面４７２とは軸方向に対向する。上環状面４２２と下面４７２との間に間隙５２が構成される。以下、間隙５２を「第１下部スラスト間隙５２」という。スラストプレート４２の下環状面４２３とスラストキャップ４５の上面４５１とは軸方向に対向する。下環状面４２３と上面４５１との間に間隙５３が構成される。以下、間隙５３を「第２下部スラスト間隙５３」という。第１下部スラスト間隙５２および第２下部スラスト間隙５３の軸方向における幅の和は、１０μｍ以上４０μｍ以下である。スラストプレート４２の外周面とスラストキャップ４５の内周面との間に間隙５４が構成される。以下、間隙５４を「側部間隙５４」という。
【００２４】
図３は、軸受部４４の上部近傍を拡大して示す図である。軸受ハウジング４８の環状上部４８１の内周面４８１ａは、直径が上方に向かって漸次増大する傾斜面である。換言すれば、内周面４８１ａは、下方に向かって径方向内方へと傾斜する。以下、内周面４８１ａを「第１傾斜面４８１ａ」という。スリーブ４７の内周面４７１の上部には、直径が上方に向かって漸次増大する傾斜面４７１ａが設けられる。換言すれば、傾斜面４７１ａは、下方に向かって径方向内方へと傾斜する。以下、傾斜面４７１ａを「第２傾斜面４７１ａ」という。第１傾斜面４８１ａと中心軸Ｊ１とのなす角は、第２傾斜面４７１ａと中心軸Ｊ１とのなす角よりも大きい。
【００２５】
第１傾斜面４８１ａとシャフト４１の外周面４１１との間には、上方に向かって径方向の幅が漸次増大する１つのシール間隙５５が構成される。シール間隙５５は、中心軸Ｊ１を中心とする環状である。シール間隙５５の下側に隣接して、シャフト４１の外周面４１１と第２傾斜面４７１ａとの間に間隙５６が構成される。シール間隙５５では、毛管現象を利用して潤滑油４６を保持するシール部５５ａが構成される。シール部５５ａが、シャフト４１の周囲に構成されるため、遠心力によりシール部５５ａから潤滑油４６の漏出が抑制される。また、シール間隙５５は、多くの潤滑油４６を保持するオイルバッファとしての役割を果たす。
【００２６】
モータ１１では、図２に示すように、シール間隙５５、ラジアル間隙５１、第１下部スラスト間隙５２、側部間隙５４、および、第２下部スラスト間隙５３が互いに繋がった１つの袋構造５をなし、袋構造５に潤滑油４６が連続して存在する。袋構造５では、シール間隙５５のみに潤滑油４６の界面が形成される。
【００２７】
図３に示すように、シャフト４１の上部に固定されたブッシング２５の下面と、軸受部４４の環状上部４８１の上面との間には、径方向に広がる間隙５０１が構成される。ブッシング２５の外周面と軸受保持部３１の内周面との間には、軸方向に広がる間隙５０２が構成される。シール部５５ａは、間隙５０１，５０２を介して外部空間に連絡する。ここでの外部空間とは、図１のステータ３２の上方の空間を指す。間隙５０１，５０２が設けられることにより、シール部５５ａから気化した潤滑油を含む空気が、軸受機構４の外部へと移動することが抑制される。その結果、軸受機構４内の潤滑油４６の蒸発を抑制することができる。
【００２８】
図４はスリーブ４７の縦断面図である。図４では、スリーブ４７の内周面４７１も描いている。スリーブ４７の内周面４７１の上部および下部には、ヘリングボーン形状の第１ラジアル動圧溝列７１１および第２ラジアル動圧溝列７１２が設けられる。第１ラジアル動圧溝列７１１は、上下に非対称なヘリングボーン形状である。図２に示すラジアル間隙５１の上部では、第１ラジアル動圧溝列７１１により、軸方向下方へと向かう潤滑油４６の流体動圧を発生する上ラジアル動圧軸受部６８１が構成される。また、第２ラジアル動圧溝列７１２は、上下に対称なヘリングボーン形状である。ラジアル間隙５１の下部では、第２ラジアル動圧溝列７１２により、下ラジアル動圧軸受部６８２が構成される。以下、上ラジアル動圧軸受部６８１および下ラジアル動圧軸受部６８２をまとめて「ラジアル動圧軸受部６８」という。
【００２９】
ラジアル間隙５１の上部に位置する上ラジアル動圧軸受部６８１による流体動圧が、ラジアル間隙５１の下部に位置する下ラジアル動圧軸受部６８２による流体動圧よりも大きい。このため、ラジアル動圧軸受部６８全体としては、軸方向下方へと向かう潤滑油４６の流体動圧が発生する。軸方向において、ラジアル動圧軸受部６８は、図１の２つのバランス修正部１２４ａ，１２５の間に位置する。また、径方向において、上ラジアル動圧軸受部６８１は、モータ１１およびインペラ１２の重心と重なる。
【００３０】
図５はスリーブ４７の底面図である。スリーブ４７の下面４７２には、ヘリングボーン形状の第１スラスト動圧溝列７２１が設けられる。図２に示す第１下部スラスト間隙５２において、第１スラスト動圧溝列７２１により潤滑油４６に対してスラスト方向（アキシャル方向）の流体動圧を発生する第１下スラスト動圧軸受部６９１が構成される。図５に示すように、第１スラスト動圧溝列７２１では、各第１スラスト動圧溝７２１ａの周方向の先端７２１ｂよりも径方向外側の部位７２１ｃの径方向における幅が、先端７２１ｂよりも径方向内側の部位７２１ｄの径方向における幅よりも大きい。これにより、図２に示す第１下スラスト動圧軸受部６９１では、径方向内方へと向かう潤滑油４６の流体動圧が発生する。第１スラスト動圧溝列７２１は、ヘリングボーン形状には限定されず、スパイラル・イン溝列であってもよい。この場合も、第１下スラスト動圧軸受部６９１では、径方向内方へと向かう潤滑油４６の流体動圧が発生する。
【００３１】
図６は、スラストキャップ４５の平面図である。スラストキャップ４５の上面４５１、すなわち、図２の袋構造５の底部の上面には、ヘリングボーン形状の第２スラスト動圧溝列７２２（図６参照）が設けられる。第２下部スラスト間隙５３において、第２スラスト動圧溝列７２２により潤滑油４６に対してスラスト方向（アキシャル方向）の流体動圧を発生する第２下スラスト動圧軸受部６９２が構成される。第２スラスト動圧溝列７２２は、ヘリングボーン形状には限定されず、スパイラル・イン溝列であってもよい。
【００３２】
モータ１１の駆動時には、ラジアル動圧軸受部６８によりシャフト４１がラジアル方向に支持される。第１下スラスト動圧軸受部６９１および第２下スラスト動圧軸受部６９２により、袋構造５の底部の上方に存在するスラストプレート４２がスラスト方向に支持される。その結果、図１の回転部２およびインペラ１２が静止部３に対して回転可能に支持される。
【００３３】
モータ１１の駆動時には、潤滑油４６が、図２に示すラジアル間隙５１、環状上部４８１の下面とスリーブ４７の上面４７４との間の間隙４４６、循環孔４４５、および、第１下部スラスト間隙５２を循環する。環状上部４８１の下面とスリーブ４７の上面４７４との間の間隙４４６は、換言すれば、スリーブ４７の上面４７４上の間隙であり、以下、「スリーブ上間隙４４６」という。本実施形態では、スリーブ４７の上面４７４に、スリーブ４７の内周面４７１から外周面４７３へと径方向に延びる複数の溝が形成される。複数の溝の径方向外側の端部は、複数の循環孔４４５の上端部に連接する。スリーブ４７の上面４７４に環状上部４８１の下面が接触することにより、当該複数の溝が、スリーブ上間隙４４６となる。
【００３４】
図４に示すように、第２傾斜面４７１ａの下部には、第１ラジアル動圧溝列７１１の一部が存在する。ファン１の駆動時に、図３に示すシャフト４１が僅かに傾斜すると、シャフト４１の外周面４１１の第２傾斜面４７１ａに近づく部位と、第２傾斜面４７１ａの当該部位に対応する部位との間の間隙５６において、第１ラジアル動圧溝列７１１による流体動圧が発生する。その結果、シャフト４１が第２傾斜面４７１ａにより支持される。このように、回転部２の回転時にシャフト４１が傾斜した場合、シール間隙５５の下側に隣接した間隙５６において、シャフト４１の外周面４１１に第２傾斜面４７１ａが沿うことにより、シャフト４１が軸受部４４の上部に強く接触することが防止される。
【００３５】
図７は、スラストプレート４２近傍を拡大して示す断面図である。スラストプレート４２の上面は、外縁部に位置する傾斜面４２２ａを有する。傾斜面４２２ａは、上環状面４２２の径方向外側に隣接する。傾斜面４２２ａは、径方向外方に向かって下方へと傾斜する。傾斜面４２２ａは、スリーブ４７の下面４７２の外縁部と軸方向に対向する。スラストプレート４２の下面は、外縁部に位置する傾斜面４２３ａを有する。傾斜面４２３ａは、下環状面４２３の径方向外側に隣接する。傾斜面４２３ａは、径方向外方に向かって上方へと傾斜する。スラストプレート４２の上面の外縁部に傾斜面４２２ａが設けられることにより、回転部２の回転時にシャフト４１が傾斜した場合に、スラストプレート４２がスリーブ４７の下面４７２に強く接触することが防止される。
【００３６】
図８は、ラジアル間隙５１の径方向の幅を３μｍとした場合におけるファン１に発生する振動のシミュレーション結果である。横軸に振動の周波数を示し、縦軸に振動の各周波数成分の振幅を示している。図９ないし図１１は、ラジアル間隙５１を４μｍ、５μｍ、６μｍとした場合におけるファン１に発生する振動のシミュレーション結果である。図１２は、玉軸受を有するモータが搭載された比較例のファンに発生する振動のシミュレーション結果である。
【００３７】
図１２の曲線９０に示すように、玉軸受を有するファンに発生する振動では、７５０Ｈｚ〜１２５０Ｈｚの範囲に複数のピークが存在する。図１２では、右側のピークから順に符号９０１〜９０４を付している。これに対し、ラジアル間隙の幅が３μｍおよび４μｍの軸受機構４では、図８および図９に示すように、図１２のピーク９０１〜９０４よりも、これらに対応するピーク９１１〜９１４が低いことが判る。さらに、ラジアル間隙５１の幅が５μｍおよび６μｍの軸受機構４では、図１０および図１１に示すように、図１２の右側および左側に位置する２つのピーク９０１，９０４に対応する位置において、ピークが存在しないことが判る。また、残りの２つのピーク９０２，９０３よりも、これらに対応するピーク９１２，９１３の高さが、半分以下であることが判る。
【００３８】
以上のように、ファン１では、流体動圧軸受機構である軸受機構４が利用され、シャフト４１と軸受部４４との間の潤滑油４６による、いわゆる、ダンパー効果により、玉軸受が用いられる従来のファンに比べて振動を低減することができる。その結果、ファン１の消費電力を抑えることができる。特に、ラジアル間隙５１の径方向の幅を５μｍ以上とすることにより、振動を十分に低減することができる。ラジアル間隙５１の径方向の幅は、ラジアル間隙５１にて十分に流体動圧を発生させるために２０μｍ以下である。好ましくは、ラジアル間隙５１の径方向の幅は、５μｍ以上１０μｍ以下である。
【００３９】
図１３は、モータ１１の駆動時に循環する潤滑油４６の流量と、ラジアル間隙５１の径方向の幅との関係とを示す図である。図１３の横軸は、ラジアル間隙５１の径方向の幅を示し、縦軸は、ラジアル間隙５１を流れる潤滑油４６の流量を示す。図１３では、潤滑油４６がラジアル間隙５１を上方に向かって流れる場合の流量を正とし、下方に向かって流れる場合の流量を負としている。図１３に示すように、ラジアル間隙５１の径方向の幅が５μｍよりも大きければ（５μｍを含まない）、ラジアル間隙５１において潤滑油４６が上方に向かって流れる。
【００４０】
ラジアル間隙５１の径方向の幅が５μｍよりも大きければ、潤滑油４６はラジアル間隙５１において上方に向かって流れ、ラジアル間隙５１、スリーブ上間隙４４６、循環孔４４５、および、第１下部スラスト間隙５２を、この順に介してラジアル間隙５１へと循環する。シャフト４１の回転により潤滑油４６中に気泡を巻き込んだ場合等、潤滑油４６が循環することにより、潤滑油４６中の気泡をシール間隙５５を介して軸受機構４の外部へと排出することができる。したがって、より好ましくは、ラジアル間隙５１の径方向の幅は５μｍよりも大きく、かつ、２０μｍ以下である。
【００４１】
ラジアル間隙５１の上方に隣接するシール間隙５５において、潤滑油４６の圧力は大気圧に等しい。したがって、ラジアル間隙５１の上端部における潤滑油４６の圧力は、大気圧にほぼ等しい。潤滑油４６は、ラジアル間隙５１において上方へと流れるため、ラジアル間隙５１の下端部における潤滑油４６の圧力は、ラジアル間隙５１の上端部における潤滑油４６の圧力よりも高い。このため、ラジアル間隙５１の下端部における潤滑油４６の圧力は大気圧よりも高くなる。ファン１では、潤滑油４６が、ラジアル間隙５１、スリーブ上間隙４４６、循環孔４４５、および、第１下部スラスト間隙５２を、この順に循環することにより、ラジアル間隙５１の下端部における潤滑油４６の圧力が負圧になることを防止することができる。
【００４２】
ところで、シール部が軸受部の上部および下部に設けられる軸受機構の場合、シール部間に圧力差が生じることによる潤滑油の漏出を防止するために、高度な設計が必要となる。これに対し、モータ１１の軸受機構４は、シール部５５ａが１箇所のみである、いわゆる、フルフィル構造であるため、潤滑油４６の漏出を容易に防止することができる。また、シール部５５ａにおける潤滑油４６の液面の位置を一定に保つことができる。複数のシール部が設けられる場合に比べて、潤滑油４６の蒸発を抑えることができる。特に、シール部５５ａは、モータ１１内部に設けられることから、ファン１の駆動時に、シール部５５ａがエアの流れに曝されることが防止される。その結果、潤滑油４６の蒸発をより抑えることができる。シール部５５ａ内に異物が進入することも防止することができる。軸受機構４では、シャフト４１の周囲にシール部５５ａが構成されるため、シャフト４１から径方向外方に離間してシール部が構成される場合に比べて、遠心力によりシール部５５ａから潤滑油４６が漏出することが防止される。
【００４３】
第１下部スラスト間隙５２および第２下部スラスト間隙５３の軸方向における幅の和が、１０μｍ以上４０μｍ以下であることにより、潤滑油４６によるダンパー効果を確保しつつ流体動圧を発生させることができる。軸受機構４では、ラジアル間隙５１を大きくすることにより、ラジアル間隙５１の下端部における潤滑油４６の圧力は低下するが、ラジアル間隙５１を大きくするとともに第１下部スラスト間隙５２および第２下部スラスト間隙５３の軸方向における幅の和を大きくすることにより、ラジアル間隙５１の下端部における潤滑油４６の圧力低下を抑制することができる。
【００４４】
スリーブ４７の内周面４７１に第１ラジアル動圧溝列７１１の一部が存在する第２傾斜面４７１ａが設けられることにより、ラジアル間隙５１を広くしても、シャフト４１を十分に支持することができる。その結果、ファン１が高速にて回転したり、高温状態にて回転する場合であっても、軸受剛性の低下を防止することができる。
【００４５】
モータ１１は３相モータであることから、モータ１１を高速にて回転させることができる。その結果、ファン１が搭載される電子機器の他の装置に影響を与える周波数帯とモータ１１に発生する振動の周波数とを容易にずらすことができる。
【００４６】
モータ１１では、磁性部材３３１が設けられることにより、ロータマグネット２２に対して下方に向かう磁気吸引力が生じる。これにより、ファン１の駆動時に、インペラ１２が静止部３に対して浮き上がる力を抑制し、第１下スラスト動圧軸受部６９１における軸受の損失の増大を抑制することができる。さらに、ステータ３２の磁気中心がロータマグネット２２の磁気中心よりも下方に位置することにより、ロータマグネット２２に対して下方に向かう磁気吸引力が生じる。これにより、第１下スラスト動圧軸受部６９１における軸受の損失の増大をより抑制することができる。
【００４７】
軸方向において、ラジアル動圧軸受部６８が、２つのバランス修正部１２４ａ，１２５の間に位置することにより、回転部２およびインペラ１２を安定して回転することができ、振動をより低減することができる。また、ラジアル動圧軸受部６８の軸方向の長さを短くすることができ、軸受部４４のスリーブ４７を短くすることができる。その結果、軸受部４４を精度よく製造することができる。好ましくは、スリーブ４７の軸方向の長さは、外径の４倍以下である。径方向において、上ラジアル動圧軸受部６８１が、モータ１１およびインペラ１２の重心と重なることにより、回転部２およびインペラ１２をより安定して回転することができ、振動をより低減することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【００４９】
上記実施形態では、第１ラジアル動圧溝列７１１の上部が、第１ラジアル動圧溝列７１１の他の部位から独立してスリーブ４７の第２傾斜面４７１ａに設けられてもよい。軸受部４４では、必ずしも、第２傾斜面４７１ａに動圧溝が存在しなくてもよい。この場合であっても、第２傾斜面４７１ａが設けられることにより、シャフト４１を支持する面積を確保することができるため、軸受剛性をある程度向上することができる。
【００５０】
第１および第２ラジアル動圧溝列７１１，７１２は、シャフト４１の外周面４１１に設けられてもよい。スラストプレート４２の上面および下面にスラスト動圧溝列７２１，７２２が設けられてもよい。スラストプレート４２の下環状面４２３とスラストキャップ４５の上面４５１との間の間隙５３には、必ずしも、下ラジアル動圧軸受部６８２が構成される必要はない。循環孔４４５は、複数の溝が形成された軸受ハウジング４８の内周面４８３に、スリーブ４７の外周面４７３が接触することにより形成されてもよい。スリーブ上間隙４４６は、複数の溝が形成された環状上部４８１の下面に、スリーブ４７の上面４７４が接触することにより形成されてもよい。
【００５１】
上記実施形態では、軸受部４４の上部近傍において、シャフト４１の外周面４１１に縮径する部位を設けることにより、当該部位と環状上部４８１の内周面４８１ａとの間にシール部５５ａが構成されてもよい。軸受ハウジング４８以外の筒状部材が、環状上部４８１に代えてスリーブ４７の上側に設けられてもよい。この場合、当該筒部材の内周面とシャフト４１の外周面４１１との間に、シール部５５ａが構成される。また、当該筒状部材の下面とスリーブ４７の上面４７４との間に、スリーブ上間隙４４６が構成される。シャフト４１の上部は、直接的にインペラ１２に固定されてもよい。シャフト４１は、２以上の部材を介してインペラ１２に固定されてもよい。シール部として、シール間隙に設けられた動圧溝により流体動圧を発生するビスコシールが用いられてもよい。
【００５２】
インペラ１２の天面部１２３のバランス修正部１２５に、金属の塊が錘として設けられてもよい。また、貫通孔や切欠状の部位がバランス修正部として設けられてもよい。側壁部１２４のバランス修正部１２４ａにおいても同様である。天面部１２３および側壁部１２４の下端部１２４ａの一方にのみ錘が設けられてもよい。また、天面部１２３や側壁部１２４の一部を除去することにより回転部２のアンバランスが解消されてもよい。
【００５３】
上記実施形態では、モータ１１の静止時に、軸方向において、ステータ３２の磁気中心とロータマグネット２２の磁気中心とが一致してもよい。これにより、モータ１１の振動をより低減することができる。
【００５４】
モータ１１は、遠心ファン等の他のファンのモータとして利用されてよい。モータ１１が利用されるファンは、サーバのようにハードディスクが搭載される機器に最適である。サーバでは、ハードディスクに近接した位置にファンが搭載される。このため、振動が大きなファンが搭載された場合にハードディスクの読み書きエラーが生じやすい。しかしながら、モータ１１が利用されるファンがサーバに搭載されれば、ハードディスクの読み書きエラーが生じくい。
【００５５】
上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、エアの流れを発生するファンに利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１    ファン
２    回転部
３    静止部
１１    モータ
１２    インペラ
２２    ロータマグネット
３２    ステータ
４１    シャフト
４２    スラストプレート
４４    軸受部
４５    スラストキャップ
４６    潤滑油
４７    スリーブ
４８    軸受ハウジング
５１    ラジアル間隙
５２    第１下部スラスト間隙
５３    第２下部スラスト間隙
５５    シール間隙
６８    ラジアル動圧軸受部
１２２    翼
４１１    （シャフトの）外周面
４２２    上環状面
４２２ａ    傾斜面
４２３    下環状面
４４５    循環孔
４４６    スリーブ上間隙
４５１    （スラストキャップの）上面
４７１    （スリーブの）内周面
４７１ａ    第２傾斜面
４７２    （スリーブの）下面
４７３    （スリーブの）外周面
４７４    （スリーブの）上面
４８１    環状上部
４８１ａ    第１傾斜面
６８１    上ラジアル動圧軸受部
６８２    下ラジアル動圧軸受部
６９１    第１下スラスト動圧軸受部
６９２    第２下スラスト動圧軸受部
Ｊ１    中心軸
【図１】
2013032835.tif 000003
【図２】
2013032835.tif 000004
【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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【図１２】
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【図１３】
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