(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部に配設されるラジアル軸受によりラジアル荷重を受けるとともに、前記基部に配設されるスラスト軸受によりスラスト荷重を受けるように回転自在に設けられる回転軸のスラスト軸受構造において、
前記スラスト軸受を、
金属板材料から形成される金属板と、
該金属板に重なるように設けられるとともに、潤滑性を具備する所定樹脂材料から形成される樹脂板とから構成し、
前記回転軸のスラスト荷重を前記樹脂板で受け、磨滅後に前記金属板によりスラスト荷重を受けるように構成し、
前記基部が、
前記ラジアル軸受が固定される穴部と、
前記穴部の底部を構成すると共に前記スラスト軸受が着脱自在に固定されるスラスト軸受固定部と、
前記穴部の内部と連通し、前記スラスト軸受固定部の側部において開口した開口部と、を備え、
前記スラスト軸受が前記開口部を介して前記スラスト軸受固定部から引き出され、また、前記スラスト軸受固定部へ装填可能であることを特徴とするスラスト軸受構造。
【請求項２】
前記金属板材料がステンレス板であり、前記樹脂材料がナイロン系モリブデンを含有する樹脂材料であることを特徴とする請求項１に記載のスラスト軸受構造。
【請求項３】
回転磁界を発生する手段と、前記回転磁界に吸引される永久磁石を備えた羽根体の軸体を支持するラジアル軸受とを備えた基部と、
前記基部に配設されるスラスト軸受と、を備え、前記スラスト軸受により前記軸体のスラスト荷重を受けるようにした軸流ファンにおいて、
前記スラスト軸受を、
金属板材料から形成される金属板と、
該金属板に重なるように設けられるとともに、潤滑性を具備する所定樹脂材料から形成される樹脂板とから構成し、
前記基部が、
前記ラジアル軸受が固定される穴部と、
前記穴部の底部を構成すると共に前記スラスト軸受が着脱自在に固定されるスラスト軸受固定部と、
前記穴部の内部と連通し、前記スラスト軸受固定部の側部において開口した開口部と、を備え、
前記軸体のスラスト荷重を前記樹脂板で受け、長期使用後における前記樹脂板の磨耗発生後に、前記金属板によりスラスト荷重を受けるように構成して、前記基部と前記軸体とが直に当接して磨耗することを防止すると共に、前記スラスト軸受が前記開口部を介して前記スラスト軸受固定部から引き出され、また、前記スラスト軸受固定部へ装填可能であることを特徴とする軸流ファン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラスト軸受構造及び該構造を有する軸流ファンに係り、例えば滑り軸受けを装着するモータにおいて、回転軸体のスラスト方向の位置決めを回転軸体の端部で行うモータ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、フラットモータの回転軸のスラスト荷重を受けるために、摺動性の良い潤滑剤を配合した樹脂製のスラスト軸受を設けるようにしている。このようなスラスト軸受は、樹脂板のみで構成できるので、特に安価なフラットモータにおいてコストダウンに有効である。また、樹脂製のスラスト受けを使用しない場合であって、金属製のスラスト軸受を使用すると、軸体との間において金属摺動音が発生するので、静粛なモータを構成できることが出来ない問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の樹脂製のスラスト軸受によれば、騒音発生は少なくなるが、その耐久性に乏しく、摩擦の進行にともない磨滅する欠点がある。
【０００４】
この磨滅により、上記のフラットモータにおいて、スラスト軸受を保持する基部側にロータ側の軸体の端部が次第に潜り込んでしまい、最悪の場合にはロータ側のマグネットとステータ側のコイルが接触して、破損して、それ以上の使用ができなくなってしまう。
【０００５】
即ち、磨耗の進行によりモータ寿命が決定されることとなり、最悪の場合はモータのマグネット部と巻線部分とが接触して、突然故障することによりモータが止まる結果、フラットモータをファンモータとして構成した場合には、冷却される側の装置に重大な事態を招く虞があった。
【０００６】
また、上記のスラスト軸受によれば、単純な円盤状に形成されるので、組立時において治具で摘む部分がないことから、スラスト軸受取付け部に対して取り付ける場合に、非常に繊細な組み付け工程が必要となり、熟練及び時間を要する問題があった。
【０００７】
また、従来のファンについて、図６（ａ）は従来の小型軸流ファン１００の概略構成を示したブロック図において簡単に説明すると、軸流ファン１００には羽根部２ａを複数設けた羽根体が連結部１０３を介して設けられた基部において回転自在に設けられている。この基部には、回転磁界を発生するためのコイルが設けられており、電線１４、１５により回転磁界発生のための電力供給を行うように構成されている。
【０００８】
一方、電線１６がコイルにさらに接続されており、何等かの原因で羽根体の回転が停止したときに、起電力を発生するようにして使用者にランプを点灯するか、何等かの警報を生じて、運転中のファンが突然停止した異常状態を知らせるように構成されている。
【０００９】
これらの電線１４、１５、１６は、図６（ａ）のＡ‐Ａ矢視断面図である図６（ｂ）に示すように、夫々が並列になるように連結部１０３の内部に配線されている。
【００１０】
このために、羽根体２の回転に伴い発生する気流の一部をこの連結部１０３により遮蔽することになり、羽根部から送られてきた空気の流れが連結部１０３で乱されてしまいカルマン渦が発生し易くなり騒音が発生し易かった。
【００１１】
このために、この連結部１０３は極力小さくすることが望ましいが、電線を図示のように３本並列にすると多くの面積が必要となるので細くすることができない事情がある。
【００１２】
そこで、図６（ｃ）に示すように、電線１４、１５、１６を羽根部２ａに対して直交するように並列に設けるようにして面積を小さくすることが考えられる。
しかしこのように構成すると、羽根部２ａと連結部の間の距離Ｄが非常に少なくなる結果、所謂風きり音が発生してしまう。
【００１３】
したがって、本発明は上述した問題に鑑みてなされたものであり、安価に構成することができ、かつ寿命を伸ばすことができるとともに、突然停止する事態発生を回避でき、しかも組立時において治具により簡単に所定位置に取り付けることができるスラスト軸受構造及び該構造を有する軸流ファンの提供を目的としてなされたものである。
【００１４】
【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、基部に配設されるラジアル軸受によりラジアル荷重を受けるとともに、前記基部に配設されるスラスト軸受によりスラスト荷重を受けるように回転自在に設けられる回転軸のスラスト軸受構造において、前記スラスト軸受を、金属板材料から形成される金属板と、該金属板に重なるように設けられるとともに、潤滑性を具備する所定樹脂材料から形成される樹脂板とから構成し、前記回転軸のスラスト荷重を前記樹脂板で受け、磨滅後に前記金属板によりスラスト荷重を受けるように構成し、前記基部が、前記ラジアル軸受が固定される穴部と、前記穴部の底部を構成すると共に前記スラスト軸受が着脱自在に固定されるスラスト軸受固定部と、前記穴部の内部と連通し、前記スラスト軸受固定部の側部において開口した開口部と、を備え、前記スラスト軸受が前記開口部を介して前記スラスト軸受固定部から引き出され、また、前記スラスト軸受固定部へ装填可能であることを特徴としている。
【００１６】
そして、回転磁界を発生する手段と、前記回転磁界に吸引される永久磁石を備えた羽根体の軸体を支持するラジアル軸受とを備えた基部と、前記基部に配設されるスラスト軸受と、を備え、前記スラスト軸受により前記軸体のスラスト荷重を受けるようにした軸流ファンにおいて、前記スラスト軸受を、金属板材料から形成される金属板と、該金属板に重なるように設けられるとともに、潤滑性を具備する所定樹脂材料から形成される樹脂板とから構成し、前記基部が、前記ラジアル軸受が固定される穴部と、前記穴部の底部を構成すると共に前記スラスト軸受が着脱自在に固定されるスラスト軸受固定部と、前記穴部の内部と連通し、前記スラスト軸受固定部の側部において開口した開口部と、を備え、前記軸体のスラスト荷重を前記樹脂板で受け、長期使用後における前記樹脂板の磨耗発生後に、前記金属板によりスラスト荷重を受けるように構成して、前記基部と前記軸体とが直に当接して磨耗することを防止すると共に、前記スラスト軸受が前記開口部を介して前記スラスト軸受固定部から引き出され、また、前記スラスト軸受固定部へ装填可能であることを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好適な実施形態について添付の図面を参照して述べる。
【００１８】
先ず、図１はスラスト軸受構造を軸流ファンに応用した事例を示した中心断面図であり、所謂フラットモータを構成する様子を示すものである。ここで、以下に述べるスラスト軸受構造は、図示のフラットモータに限定されずスラスト荷重を受けるように構成されたモータに全てが採用できるものである。
【００１９】
図１において、ベース１は例えばアルミダイキャストや射出成形等から形成されるものであり、不図示の取付け孔部を四隅に有した枠部１ｆが４本の連結部１ｇを介して図示のように一体形成される。
【００２０】
このベース１の中心部位には、多極着磁される永久磁石４を設けた羽根体２の軸体３を回転自在に支持するために、油含有の燒結体から形成されるラジアル軸受５を圧入乃至接着等により不動状態になるように固定するための穴部１ｃが形成されている。また、図示の完成状態にするために、軸体３をラジアル軸受５に挿入してからＣリング等の止め輪９を軸体３の溝部３ｃに対してセットすることにより羽根体２がラジアル軸受５から脱落することを防止してから、ベース１の穴部１ｃにセットする。
【００２１】
一方、この穴部１ｃの底部に相当する部位には、図示の下方側に向かう軸体３のスラスト方向の荷重を受けるためのスラスト軸受１０を保持し不動状態に固定するための固定部１ａが連続形成されている。この固定部１ａは軸流ファンを極力薄くするために図示のように薄く形成されている。
【００２２】
この固定部１ａの近傍には開口部１ｂが形成されており、後述のようにスラスト軸受１０をこの開口部１ｂを介して交換できるように構成されており、交換の際にはラベル１３を剥がすようにしている。
【００２３】
また、ベース１には回転磁界を発生するコイル６が上記の永久磁石４に対向するように配設されており、このコイル６に発生する回転磁界により永久磁石４を吸引することで、羽根体２を回転して、羽根部２ａにおいて矢印Ｆ方向の気流を発生するように構成されている。
【００２４】
次に、図２は図１の要部を示した破断図である。本図において、既に説明済みの構成には同一符号を付して説明を割愛して、未説明部分について述べる。
【００２５】
先ず、軸体３には上溝部３ｂが形成されており、所定樹脂材料から射出成形される羽根体２とともに軸体３をインサート成形するときに、この上溝部３ｂにより、抜け防止を図るようにしている。
【００２６】
そして、スラスト軸受１０は板厚が０．１乃至０．２ｍｍ前後のＳＵＳ３０４のステンレス板または耐磨耗性に富む金属板材料から形成される金属板１２と、この金属板１２に重なるように一体的になるように設けられる樹脂板１１とからなる二重構成となっており、この樹脂板１１が軸体３の先端部３ａに対して直に当接することでスラスト荷重を担うように構成されている。
【００２７】
このために、先端部３ａは図示のように円弧状に形成されており、樹脂板１１に対して点接触に近くなるようにして、負荷を低減するとともに騒音発生を極力少なくしている。
【００２８】
この樹脂板１１は、潤滑性を具備するナイロン系のモリブデンを含有する樹脂材料（商品名：ポリスライダー、デフリックシート）を含む所定樹脂材料から形成される樹脂から構成されるシート状のものをプレス加工するか、または金属板１２上に直に樹脂層として一体形成するようにしても良い。
【００２９】
以上の構成により、軸体３のスラスト荷重を運転の当初は樹脂板１１で受けるようにして、騒音発生の無い運転をする。そして、例えば１０００時間後の長期使用後において、樹脂板１１が磨耗した後に、金属板１２により軸体３のスラスト荷重を受けるように構成して、ベース１の固定部１ａが先端部３ａと直に当接して磨耗することを防止する。また、このとき騒音が高くなるので、使用者は軸流ファンが限界に近づいたことを知ることができる。
【００３０】
このようにして、軸体３の先端部３ａが固定部１ａに潜り込んで、永久磁石４とコイル６とが接触して、回転が停止し、それ以降の使用が突然できなくなってしまう事態を防止するようにしている。
【００３１】
次に、図３は、スラスト軸受１０を固定部１ａにセットする様子を示した断面図である。本図において、先ず、ラジアル軸受を穴部１ｃに固定する前に、棒磁石３０と筒部材３１とから構成される治具により、スラスト軸受１０を磁気的に吸引して保持し、矢印方向に移動して固定部１ａまでセットする。その後、この状態を維持しつつ筒部材３１を下方に押しながら治具を上方に移動することで、吸引が解除され、固定部１ａにスラスト軸受１０が位置される。または、樹脂板１１の外径部に固定部１ａの内径部が嵌合するようにして固定部１ａに位置するようにする。
【００３２】
一方、図１に示したように組立て後の状態では、穴部１ｃからスラスト軸受１０を装着できないので、この場合には開口部１ｂを介して把持工具４０を挿入し、スラスト軸受１０の一部を直に把持するようにして、交換できるようにする。
このように、開口部１ｂから直に磨耗したスラスト軸受１０を引き出して、新品のものをセットできる。
【００３３】
尚、組立て工程において、この開口部１ｂからスラスト軸受１０をセットするようにすれば、工程順序における自由度をより確保できるようになる。
【００３４】
また、金属板１２と樹脂板１１とを同時に２枚併せて自動機等で容易に組み立てることが可能となる。
【００３５】
図４は軸流ファンの一部を破断して示した正面図である。本図において、ベース１は例えばアルミダイキャストや所定樹脂材料による射出成形等から形成されるものであり、図示の取付け孔部を四隅に有した枠部１ｆが、図示のように気流の影響を極力少なくするように配慮された４本の連結部３を介して基部となるべきセンターベース４とともに一体形成される。
【００３６】
尚、連結部１ｇは図示のような４本以外に、小型機種では３本、２本にする場合もあり、また大型機種では５本以上のものもあり、以下に述べる連結部の内の１本において電線が内蔵されることに変わりない。
【００３７】
このように枠部１ｆと一体形成されるセンターベース４０の中心部位には、多極着磁される永久磁石を設けた羽根体の軸体３を回転自在に支持するために、油含有の燒結体から形成されるラジアル軸受が圧入乃至接着等により不動状態になるように固定されている。また、軸体３の底部に相当する部位には、スラスト方向の荷重を受けるための上記のスラスト軸受が設けられている。
【００３８】
一方、センターベース４０には回転磁界を発生する一対のコイル６が上記の永久磁石に対向するように配設されており、これらのコイル６に発生する回転磁界により永久磁石を吸引することで、羽根体を回転し、羽根体の側面に設けられた復すの羽根部２ａにより気流を発生するように構成されている。
【００３９】
上記の連結部１ｇの内の１本にはコイル６への通電または異常検知を行うための複数の電線１４、１５、１６が内蔵され、不図示の蓋が被される。
【００４０】
即ち、図４のＡ‐Ａ矢視断面図である図５（ａ）において、連結部３は図示のように断面が略Ｕ字状の溝部が、厚さｔの壁面１ｇｔの間に形成されており、この内部において３本分の電線１４、１５、１６が図示のように内蔵されている。つまり、直径ｄの電線１４、１５、１６の各中心間を結ぶ形状が（ｃ）に図示のように略三角形になるように連結部１ｇの内部に内蔵するようにして、羽根部２ａに対する投影面積の一辺が（２ｄ＋２ｔ）になるようにしている。一方で、連結部３の羽根部２ａに対向する面は、図示のように略円弧となる曲面１ｇａとして形成されている。奥行ｄもＤに比して小さくできるので、ファンとの距離も必要量確保できる。
【００４１】
以上の構成により、コイル６に対する通電と異常検知を行うための複数の電線を連結部に内蔵する軸流ファンにおいて、羽根体が回転駆動されるに伴い発生する気流Ｆを連結部１ｇにおいて滑らかに通過させることができるようになりカルマン渦等の発生を防止できるようになるので静かな運転が可能となる。また、すべての連結部に曲面１ｇａを形成することで、若干の風量アップを図れる。
【００４２】
尚、図５（ｂ）の連結部の断面図に示すように、連結部１ｇの羽根部に対向する面１ｇａを図示のような曲面とすることで、各電線１４、１５、１６を平行に配置しても良く、この場合には羽根部２ａに対する投影面積の一辺が（３ｄ＋２ｔ）となる。また、図示しないが、各電線１４、１５、１６を斜めに配置するようにしても良い。これにより、投影面積と奥行きについて、第１、第２の中間の効果が得られる。
【００４３】
以上説明した構成により、軸流ファンのリード線である電線を保持する連結部の羽根部２ａへの投影面積であって、気流が直に当たる面積を小さくすることが可能となり、騒音を低減することが可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
上述したように、本発明によれば、安価に構成することができ、かつ寿命を伸ばすことができ、しかもモータが突然停止する事態発生を回避でき、かつ組立時において治具等により簡単に固定位置にスラスト軸受を取り付けることができるスラスト軸受構造及び該構造を有する軸流ファンを提供することができる。更に、スラスト軸受を交換できる。
【００４５】
【図面の簡単な説明】
【図１】  スラスト軸受構造を軸流ファンに応用した事例を示した中心断面図である。
【図２】  図１の要部拡大断面図である。
【図３】  スラスト軸受１０を固定部１ａにセットする様子を示した断面図である。
【図４】  軸流ファンを一部破断した平面図である。
【図５】（ａ）図１のＡ‐Ａ矢視断面図、（ｂ）、（ｃ）連結部の断面図である。
【図６】（ａ）従来の軸流ファンの模式図、（ｂ）、（ｃ）連結部の断面図である。
【符号の説明】
１  ベース（基部）
１ａ  固定部
１ｂ  開口部
１ｇ  連結部
２  羽根体
３  軸体
４  永久磁石
５  ラジアル軸受
６  コイル
１０スラスト軸受
１１樹脂板
１２金属板
１３ラベル
【図１】
0003887456.tif 000002
【図２】
0003887456.tif 000003
【図３】
0003887456.tif 000004
【図４】
0003887456.tif 000005
【図５】
0003887456.tif 000006
【図６】
0003887456.tif 000007