JP2007205491A - ファンモータ用軸受装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この種のファンモータにおいて、製造コストの低減を図りつつも、回転性能を高めて静粛性の改善を図る。
【解決手段】軸受部１２の内周面１２ａの、少なくともラジアル軸受隙間１６を形成する領域が電鋳部１５の内周面１５ａで形成されている。電鋳部１５の内周面１５ａの全面あるいは一部領域には、動圧発生部としての複数の円弧面１５ａ１が形成されている。各円弧面１５ａ１は、回転軸心Ｏからそれぞれ等距離にオフセットした点を中心とする偏心円弧面であり、円周方向に等間隔に形成される。電鋳部１５の内周面１５ａに軸部材１３を挿入することにより、電鋳部１５の偏心円弧面１５ａ１および分離溝１５ａ２と、軸部材１３の真円状外周面１３ａとの間にラジアル軸受隙間１６が形成される。ラジアル軸受隙間１６のうち、偏心円弧面１５ａ１と真円状外周面１３ａとで形成される領域は、隙間幅を円周方向の一方（軸部材１３の回転方向）に向けて漸次縮小させたくさび状隙間１５ａ３となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ファンモータ用軸受装置に関する。

従来、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末、携帯電話をはじめとする情報機器や、その他の電気機器、例えば複写機やファクシミリ、プリンタ、および電話機等の通信機器をはじめとする事務用電気機器、調理用電気機器、空調用電気機器、清掃用電気機器、照明用電気機器、その他発熱する電気機器に搭載される発熱部品の冷却用装置として、ファンモータが使用されている。

この種のファンモータは、そのファン形状によって、軸流ファンモータ（プロペラファンモータともいう）と遠心ファンモータとに大別される。このうち、遠心ファンモータはさらにシロッコファンモータとクロスフローファンモータとに分類される（例えば、特許文献１又は２を参照）。

これらファンモータのファンは、通常モータのロータ部に装着され、モータの回転駆動に伴いロータ部と共に回転する。この際、ファンと共に回転するロータ部は、例えばボールベアリング等の転がり軸受により回転自在に支持される場合が多く、使用可能な軸受として、例えば上記転がり軸受の他、滑り軸受や流体動圧軸受などが提案されている（何れも例えば、特許文献３を参照）。後者の場合には、例えばロータ部を構成するシャフトの外周面とステータ部を構成する軸受用スリーブの内周面との間に半径方向の微小隙間が形成され、この微小隙間内にオイル又は気体が充填された状態で各軸受が使用される。
特開２００５−８６９６７号公報 特開２００１−１５９３９７号公報 特開２００４−３３２７２４号公報

ところで、最近では、各種情報機器の小型化、携帯化に伴い、これに組み込まれるファンモータに対する小サイズ化の要求が高まっている。また、上述のように、この種のファンモータがパーソナルコンピュータなど一般の個人ユーザ向けの情報機器に使用される点を考慮すると、回転性能の向上はもちろんのこと、使用時の静音性（静粛性）向上が重要となる。例えば携帯機器に搭載されるファンモータ用の軸受にボールベアリング等の転がり軸受を使用する場合、携帯時の落下等により容易に転動面に圧痕を生じる。これでは、転動体の接触状態が安定せず、振動の増大化、ひいては静粛性の悪化を招く恐れがある。また、部品点数も多いため、今以上の低価格化は困難な状況にある。

例えば上記転がり軸受に代えてすべり軸受を採用することで、部品点数の削減が図れ、コスト低減が可能となる。しかしながら、この種の軸受では、加工精度上の問題から、どうしても支持すべきロータ部（回転側部材）とステータ部（軸受側部材）との対向面間の隙間を比較的大きく取らざるを得ない。モータの小型化に伴い、上記傾向は特に顕著となる。これでは、軸振れが増大し、ファンモータ用軸受に要求される特性、特に静粛性や耐久性などを満足することができない可能性がある。

本発明の課題は、この種のファンモータにおいて、製造コストの低減を図りつつも、回転性能を高めて静粛性の改善を図ることである。

前記課題を解決するため、本発明は、固定部材と、ファンを回転させるための回転部材と、固定部材と回転部材とのラジアル対向面間に形成されるラジアル軸受隙間と、ラジアル軸受隙間を満たす流体とを備えたものにおいて、固定部材と回転部材の何れか一方のラジアル対向面の、少なくともラジアル軸受隙間を形成する領域を電鋳部で形成したことを特徴とするファンモータ用軸受装置を提供する。

上述のように、本発明は、固定部材と回転部材の何れか一方のラジアル対向面の、少なくともラジアル軸受隙間を形成する領域を電鋳部で形成することを特徴とするものである。電鋳加工は、マスター表面に金属イオンを電着（電解析出）させて金属層を形成する技術であり、電鋳加工の特性上、電鋳部のマスター側の表面（析出開始側の表面）にマスターの表面形状が非常に微細なレベルまで高精度に転写される。そのため、マスターの表面精度を高め、かつ電鋳部の析出開始側の表面をラジアル軸受隙間を形成する面として使用すれば、特段の後加工を施すことなく、高い面精度を有するラジアル軸受面を低コストに得ることができる。これにより、ラジアル軸受隙間の幅を比較的小さくとることができるので、支持すべき回転部材との間で高い回転精度を得ると共に、回転部材と固定部材との間の接触状態を改善し、静粛性の向上を図ることができる。なお、本発明における電鋳部は、上記電鋳加工により形成されたものの他、無電解めっき加工により形成されたものも含む。

特に、この種のファンモータにおいて、小サイズ化に伴いファンのサイズも限定されるため、モータの小サイズ化と高い冷却性能とを両立しようとすると、どうしても回転数を高めざるを得ないが、本発明では、電鋳加工により軸受面を形成したので、かかるモータを小型化した場合であっても高速回転時の回転精度を確保することができる。従って、高い静粛性および冷却性能を兼備した小型のファンモータを提供することができる。

上記構成のファンモータ用軸受装置において、電鋳部のラジアル軸受隙間を形成する領域とこれに対向する面の何れか一方に、流体の動圧作用を生じるための動圧発生部を形成することもできる。この種の動圧軸受においては、ラジアル軸受隙間における流体の動圧作用を有効に生じるために、かかる軸受隙間の幅を適切に管理することが重要となる。本発明では、ラジアル軸受隙間の形成領域の少なくとも一方を電鋳部で形成したので、動圧発生部のサイズや形状に合わせてラジアル軸受隙間の幅を広狭自在にかつ高精度に設定することができる。従って、ラジアル方向の軸受剛性をさらに高めて回転部材を固定部材に対して非接触で支持することができる。

特に、電鋳部の側に動圧発生部を設ける場合には、電鋳加工に使用するマスターの外表面形状を動圧溝に対応した形状としておくことで容易かつ高精度に動圧溝を形成することができる。これによれば、マスターのみの高精度加工で済むため、例えば動圧溝を電鋳部以外の箇所に設ける場合、例えば樹脂の射出成形や焼結金属の塑性加工で動圧発生部を形成する場合と比べて、動圧発生部をより高精度に形成することができ、かつ大幅な加工コストの低減を図ることができる。

ところで、ファンモータに対する要求特性、特に軸受の支持形態に関しては、ファンモータに設けられるファンの形状に左右される場合が多い。例えば、ファンの回転遠心方向に送風を行う遠心ファンモータにおいては、ファンの遠心方向（例えば外径方向）への送風と同時に、この送風に準じる抗力（この場合だと半径方向の抗力）を受ける。従って、この種のファンを有するモータにおいては、上述のようにラジアル軸受隙間を形成する領域を電鋳部で形成すればよいが、これとはファン形状の異なるファンモータに対しては、その送風形態に準じた軸受構造およびその軸受性能の向上が要求される。

すなわち、ファンの回転軸方向に送風を行う軸流ファンモータにおいては、回転軸方向への送風と同時に、ファンは送風に準じる抗力（この場合だと回転軸方向の抗力）を受ける。従って、この種のファンモータにおいては、ラジアル方向だけでなくスラスト方向の負荷に対する支持力の向上も重要となる。これに対して、本発明では、固定部材と回転部材とのスラスト対向面間にスラスト軸受隙間を形成すると共に、固定部材と回転部材の何れか一方のスラスト対向面の、少なくともスラスト軸受隙間を形成する領域を電鋳部で形成した。この構成によれば、スラスト方向に大きい負荷が作用する場合であっても、面精度に優れた電鋳部の表面（析出開始側の表面）とこれに対向する面との間のスラスト軸受隙間を高精度に管理した状態で回転部材を支持することができる。そのため、高いスラスト支持力を得ることができると共に、スラスト軸受隙間における両部材間の接触を可及的に避けて、静粛性の向上を図ることができる。

もちろん、ラジアル軸受隙間と同様に、電鋳部のスラスト軸受隙間を形成する領域とこれに対向する面の何れか一方に、流体の動圧作用を生じるための動圧発生部を形成することもできる。この構成によれば、スラスト方向への軸受剛性をさらに高めて、静粛性および耐久性のさらなる向上を図ることができる。

上記構成のファンモータ用軸受装置は、例えばこの軸受装置と、回転部材を回転駆動させる駆動部と、回転部材に設けられ、回転部材と共に回転するファンとを備えたファンモータとして好適に提供可能である。

以上のように、本発明によれば、この種のファンモータにおいて、製造コストの低減を図りつつも、回転性能を高めて静粛性の改善を図ることができる。

以下、本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。なお、以下の説明における『上下』方向は単に各図における上下方向を便宜的に示すもので、ファンモータや流体軸受装置の設置方向や使用態様等を特定するものではない。

図１は本発明の第１実施形態に係るファンモータ１の縦断面図を、図２は同ファンモータ１の平面図をそれぞれ示している。このファンモータ１はいわゆるシロッコファンモータと呼ばれるもので、軸部材１３を回転自在に支持するファンモータ用軸受装置（流体軸受装置）１０と、軸部材１３の一端に装着されたハブ２と、例えば半径方向のギャップを介して対向させたステータコイル３ａおよびロータマグネット３ｂとからなる駆動部３と、ファンモータ用軸受装置１０のハウジング１１を内周に固定し、かつ冷却すべき部品（図１中１点鎖線で示す部品）に取り付けられたベース４とを備える。ハブ２の内径側にはロータマグネット３ｂが固定されると共に、その外径側には複数枚のファン（羽根）５が円周方向に亘って立設される。この実施形態では、ベース４の外壁部４ａの円周方向一部領域に開口部４ｂが設けられている。この開口部４ｂは、ファンモータ１の駆動時、外径側に送られる排気流の排気口として作用する。また、外壁部４ａの上端には内径側に向けて延びた一部環状の上壁部４ｃが設けられ、上壁部４ｃの内周には孔４ｄが形成されている。

ステータコイル３ａに通電すると、ステータコイル３ａとロータマグネット３ｂとの間の励磁力でロータマグネット３ｂが回転し、それによって、ハブ２およびハブ２に立設された複数枚のファン５が軸部材１３と一体に回転する。この回転により、各ファン５は外径方向（図１中矢印Ａの方向）への気流を生じ、この気流に引き込まれる形で、孔４ｄから吸気流が軸方向下側（図１中矢印Ｂの方向）に向けて生じる。その一方で、外径方向への気流により押し出される形で、排気流が図１中矢印Ｃの方向に生じ、外壁部４ａに設けられた開口部４ｂを介して外部に排出される。

この実施形態において、ファンモータ用軸受装置１０は、ベース４に取り付けられるハウジング１１と、ハウジング１１の内部に配設される軸受部１２と、軸受部１２の内周に挿入される軸部材１３と、シール部１４とを備えている。この場合、軸部材１３で回転部材が構成される。また、ハウジング１１と軸受部１２、およびシール部１４とで固定部材が構成される。

軸部材１３は、この実施形態では径一定の軸状をなし、例えばＳＵＳ等の金属材料から形成される。図４に示すように、軸部材１３の外周面１３ａは断面真円状で、後述するが、ラジアル方向に対向する電鋳部１５の内周面１５ａとの間にラジアル軸受隙間１６を形成する。また、図３に示すように、軸部材１３の下端面１３ｂは略球面状をなし、軸部材１３を軸受部１２の内周に挿入した状態では、ハウジング１１の底部１１ａの上端面１１ａ１と当接する。なお、ラジアル軸受隙間１６の幅寸法は、軸部材１３や軸受部１２の幅寸法に比べれば僅かであるが、図４では、理解の容易化のため、実際の寸法よりも拡大して描いている。後述するラジアル軸受隙間３６、およびスラスト軸受隙間３８、５３についても同様である。

軸受部１２は、電鋳部１５、および電鋳部１５をインサート部品としてモールドされた型成形部１７とを備える。軸受部１２の内周面１２ａの、少なくともラジアル軸受隙間１６を形成する領域が電鋳部１５の内周面１５ａで形成されている。

電鋳部１５の内周面１５ａの全面あるいは一部領域には、図４に示すように、動圧発生部を構成する複数の円弧面１５ａ１（同図では３面）が形成されている。各円弧面１５ａ１は、回転軸心Ｏからそれぞれ等距離にオフセットした点を中心とする偏心円弧面であり、円周方向に等間隔に形成される。各偏心円弧面１５ａ１は軸方向には一定の断面形状をなす。また、各偏心円弧面１５ａ１の間には軸方向の分離溝１５ａ２がそれぞれ形成される。

電鋳部１５の内周面１５ａに軸部材１３を挿入することにより、電鋳部１５の偏心円弧面１５ａ１および分離溝１５ａ２と、軸部材１３の真円状外周面１３ａとの間にラジアル軸受隙間１６が形成される。ラジアル軸受隙間１６のうち、偏心円弧面１５ａ１と真円状外周面１３ａとで形成される領域は、隙間幅を円周方向の一方（軸部材１３の回転方向）に向けて漸次縮小させたくさび状隙間１５ａ３となる。

上記構成の軸受部１２は、例えば以下の工程を経て製造される。

軸受部１２は、電鋳加工で使用するマスター１８の外表面を絶縁性材料でマスキングする工程、マスキングを施したマスター１８に電鋳加工を行って電鋳部１５を形成する工程、電鋳部１５およびマスター１８をインサート部品として軸受部１２の型成形（インサート成形）を行う工程、電鋳部１５とマスター１８とを分離する工程とを順に経て製造される。

電鋳部１５の成形母体となるマスター１８は、例えばステンレス鋼で形成される。マスター１８の外表面のうち、電鋳部１５の形成領域は、析出形成すべき電鋳部１５の内周面１５ａに倣った形状をなす。この実施形態では、図５に示すように、電鋳部１５の内周面１５ａに複数の偏心円弧面１５ａ１が形成されるよう、かかる偏心円弧面１５ａ１に対応した形状の外周面１８ａが設けられる。この場合、外周面１８ａの面精度は、ラジアル軸受面となる電鋳部１５の内周面１５ａの面精度を直接左右するので、なるべく高精度に仕上げておくことが望ましい。後述する電鋳部３７の下端面３７ａや、電鋳部５２の上端面５２ａを形成するためのマスターについても同様のことがいえる。

マスター１８の材料としては、ステンレス鋼以外にも、例えばクロム系合金やニッケル系合金など、マスキング性、導電性、耐薬品性を有するものであれば金属、非金属を問わず任意に選択可能である。また、マスター１８は、むく軸（中実軸）に限ることなく、中空軸あるいは中空部を他材料で充填した中実軸であってもよい。

マスター１８の外表面には、図５に示すように、電鋳部１５の形成予定領域を除き、マスキングが施される。マスキング部１９形成用の被覆材としては、絶縁性、および電解質溶液に対する耐食性を有する材料が選択使用される。

電鋳加工は、ＮｉやＣｕ等の金属イオンを含んだ電解質溶液にマスター１８を浸漬し、電解質溶液に通電して目的の金属をマスター１８の外表面のうち、マスキング部１９を除く領域に電解析出させることにより行われる。電解質溶液には、ＰＴＦＥやカーボンなどの摺動材、あるいはサッカリン等の応力緩和材を必要に応じて含有させることも可能である。この実施形態では、ＰＴＦＥ粒子を摺動材として電解質溶液中に含有させたものを使用している。析出金属の種類は、軸受の軸受面に求められる硬度、あるいは潤滑油に対する耐性（耐油性）など、必要とされる特性に応じて適宜選択される。

以上の工程を経ることにより、図６に示すように、マスター１８外周のマスキング部１９で被覆されていない領域に薄肉円筒状の電鋳部１５が形成される。この場合、析出形成された電鋳部１５中には上述のＰＴＦＥ粒子が分散し、その一部がラジアル軸受面となる内周面１５ａ上に存在している。なお、電鋳部１５の厚みは、これが薄すぎると軸受面（内周面１５ａ）の耐久性低下等につながり、厚すぎるとマスター１８からの剥離性が低下する可能性があるので、求められる軸受性能や軸受サイズ、用途等に応じて最適な厚み、例えば５μｍ〜２００μｍの範囲に設定される。

上記工程を経て形成された電鋳部１５は、軸受部１２をインサート成形する成形型内に例えばマスター１８と一体にインサート部品として供給配置される。この場合、使用される成形金型は、図３および図４に示す軸受部１２に倣ったキャビティを有し、かかるキャビティを有する成形金型を用いてインサート成形を行うことにより、同図に示す形状の型成形部１７と電鋳部１５とを一体に有する軸受部１２が成形される。

型成形部１７の材料、すなわち成形金型のキャビティ内に充填される材料は、電鋳部１５の材料よりも低い融点を有する材料であればよく、例えば樹脂や金属等が使用可能である。このうち、樹脂材料としては、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）等の結晶性樹脂、あるいは、ポリフェニルサルフォン（ＰＰＳＵ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等の非晶性樹脂がベース樹脂として使用可能である。また、必要に応じて強化材（繊維状、粉末状等の形態は問わない）や潤滑剤、導電化剤等の各種充填材を加えてもよい。

成形後、マスター１８と、軸受部１２（電鋳部１５および型成形部１７）とが一体となった成形品を金型から脱型する。この成形品は、その後の分離工程において軸受部１２とマスター１８とに分離される。

分離工程では、例えばマスター１８あるいは電鋳部１５に衝撃を加えることで、電鋳部１５の内周面１５ａをマスター１８の外周面１８ａから剥離させる。これにより、マスター１８が軸受部１２（電鋳部１５）から引抜かれ、完成品としての軸受部１２が得られる。

なお、電鋳部１５の分離手段としては、上記手段以外に、例えば電鋳部１５とマスター１８とを加熱（又は冷却）し、両者間に熱膨張量差を生じさせることによる方法、あるいは両手段（衝撃と加熱）を併用する手段等が使用可能である。

上述の如く形成された軸受部１２を、図３に示すハウジング１１に固定し、固定した軸受部１２の内周に、引抜いたマスター１８とは別体の軸部材１３を挿入する。そして、軸受部１２と軸部材１３との間のラジアル軸受隙間１６の大気解放側（シール部１４の側）から潤滑油を注油する。これにより、ラジアル軸受隙間１６を含む軸受内部空間を潤滑油で充満したファンモータ用軸受装置１０が完成する。また、シール部１４の内周面１４ａとこれに対向する軸部材１３の外周面１３ａとの間にはシール空間Ｓが形成されるが、上述のように軸受内部空間を潤滑油で満たした状態では、潤滑油の油面が常時シール空間Ｓ内に維持されるようになっている。

上記構成のファンモータ用軸受装置１０において、軸部材１３の回転時、電鋳部１５の内周面１５ａに形成された複数の円弧面１５ａ１はラジアル軸受面として、軸部材１３の外周面１３ａとラジアル軸受隙間１６を介して対向し、多円弧軸受を構成する。軸部材１３の回転に伴い、ラジアル軸受隙間１６中の潤滑油がこの隙間１６内に形成されたくさび状隙間１５ａ３の漸次縮小方向に押し込まれて、その圧力が上昇する。このような円弧面１５ａ１（くさび状隙間１５ａ３）の動圧作用によって、軸部材１３がラジアル方向に非接触支持される。同時に、軸部材１３の下端面１３ｂが、これに対向する底部１１ａの上端面１１ａ１により接触支持（ピボット支持）され、これにより軸部材１３がスラスト方向に回転自在に支持される。

この場合、ラジアル軸受面を構成する電鋳部１５は、マスター１８の外周面１８ａに電解質溶液中の金属イオンを電着（電解析出）させることで形成され、また電鋳部１５の内周面１５ａは、電鋳加工の特性上、マスター１８の外周面１８ａの形状がミクロンオーダーで高精度に転写される面となる。そのため、外周面１８ａの面精度を高めたマスター１８を使用すれば、特に面精度を高めるための後加工を施すことなく、高い面精度を有する内周面１５ａを低コストに得ることができる。

従って、電鋳部１５の内周面１５ａを軸受部１２のラジアル軸受面として使用すれば、軸部材１３の外周面１３ａとの間で高い回転精度を得ることができる。また、高い軸受面精度を有する軸受部１２であれば、軸部材１３との間のラジアル軸受隙間１６の幅が極力小さくなるように、内周面１５ａあるいは外周面１３ａの径寸法を設定することができる。これにより、使用時の軸振れを低減すると共に、軸受部１２と軸部材１３との間の接触状態を改善して、静粛性の向上を図ることができる。

また、この実施形態では、電鋳部１５をインサート部品として軸受部１２を型成形することで、軸受部１２の電鋳部１５以外の箇所（型成形部１７）の成形と、これらの組付けとを一工程で同時に行うことができ、コストダウンにもつながる。また、電鋳部１５をマスター１８と一体にインサートすることで、電鋳部１５の肉厚が薄い場合であっても、型成形部１７と容易に一体成形することができる。また、成形時の射出圧によって軸受面となる内周面１５ａが変形する恐れもない。

以上、本発明の第１実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、他形態に係るファンモータ用軸受装置あるいはこの軸受装置を備えたファンモータに対しても適用可能である。以下、その例を図７〜図９に基づいて説明する。

図７は、本発明の第２実施形態に係るファンモータ２１の一部断面図を示している。この実施形態に係るファンモータ２１は、いわゆる軸流ファンモータと呼ばれるもので、ファン２５の回転に伴いファンモータ２１の回転軸方向の空気流を生じる点、言い換えると、回転することでファンモータ２１の回転軸方向に空気流を生じる形態のファン２５を備える点で、第１実施形態に係るファンモータ１と構成を異にする。

また、ファンモータ２１に組み込まれるファンモータ用軸受装置３０は、ベース４に取り付けられる軸受部３１と、軸受部３１の内周に挿入される軸部材３２と、軸受部３１の一端側を閉口する蓋部材３４と、シール部１４とを備える。この実施形態において、軸部材３２の、ハブ２の取付け部とは反対側の端部には抜止めとしてのフランジ部３３が一体又は別体に設けられる。軸部材３２の外周面３２ａとこれに対向する軸受部３１の内周面との間（ラジアル対向面間）にはラジアル軸受隙間３６が形成され、軸受部３１のラジアル対向面（内周面）の、少なくともラジアル軸受隙間３６を形成する領域が電鋳部３５で形成される。また、フランジ部３３の上端面３３ａとこれに対向する軸受部３１の下端面との間（スラスト対向面間）にはスラスト軸受隙間３８が形成され、軸受部３１のスラスト対向面（下端面）の、少なくともスラスト軸受隙間３８を形成する領域が電鋳部３７で形成される。この場合、軸部材３２とフランジ部３３で回転部材が構成される。また、軸受部３１と蓋部材３４、およびシール部１４とで固定部材が構成される。

電鋳部３５の内周面３５ａの全面あるいは一部領域には、図７に示すように、動圧発生部として、複数の傾斜溝３５ａ１（動圧溝ともいう）をへリングボーン形状に配列した領域が形成される。この図示例では、かかる傾斜溝３５ａ１の配列領域が軸方向に離隔して２箇所形成されている。また、電鋳部３７の下端面３７ａの全面あるいは一部領域には、図８に示すように、動圧発生部として、複数の放射状溝３７ａ１をスパイラル形状に配列した領域が形成される。

上述の電鋳部３５、３７およびこれらをインサート部品としてモールドされた型成形部３９とを一体に有する軸受部３１は、上記と同様に、マスキングを施したマスター（図示は省略）に電鋳加工を行って電鋳部３５、３７を形成する工程、電鋳部３５、３７およびマスターをインサート部品として軸受部３１の型成形（インサート成形）を行う工程、電鋳部３５、３７とマスターとを分離する工程とを順に経て形成される。なお、この実施形態では、電鋳部３５、３７が一体に形成されているが、電鋳加工時、マスキングを工夫する等して電鋳部３５と電鋳部３７を離隔して形成することも可能である。これ以外の構成については第１実施形態と同じであるので説明を省略する。

上記構成のファンモータ２１において、ステータコイル３ａに通電すると、ステータコイル３ａとロータマグネット３ｂとの間の励磁力でロータマグネット３ｂが回転し、それによって、ハブ２およびハブ２の外周に設けられたファン２５が軸部材３２と一体に回転する。この回転により、ファン２５はモータ回転軸方向の気流（この実施形態では、図７中矢印Ｄの方向の気流）を生じ、同時に、かかる気流の方向とは反対向きの力（同図中矢印Ｅで示す向きの力）がファン２５およびファン２５と一体的に回転する軸部材３２に作用する。

この場合、電鋳部３５の内周面３５ａのうち、へリングボーン形状に配列された複数の傾斜溝３５ａ１を除く領域がラジアル軸受面として、軸部材３２の外周面３２ａとラジアル軸受隙間３６を介して対向する。そして、軸部材３２の回転に伴い、ラジアル軸受隙間３６内の潤滑油が各傾斜溝３５ａ１により特定の箇所（この実施形態では、各傾斜溝３５ａ１の屈曲部）に押し込まれて、その圧力が上昇する。このような傾斜溝３５ａ１の動圧作用により、軸部材３２がラジアル方向に回転自在に非接触支持される。

また、軸部材３２は、図７でいえば、蓋部材３４から離隔する方向に向けて力を受けるため、フランジ部３３の上端面３３ａは、これと対向する電鋳部３７の下端面３７ａに押し付けられるが、電鋳部３７の下端面３７ａには、上述の通り、複数の放射状溝３７ａ１をスパイラル形状に配列した領域が形成されている。そのため、軸部材３２の回転時、下端面３７ａの、各放射状溝３７ａ１を除く領域がスラスト軸受面として、フランジ部３３の上端面３３ａとスラスト軸受隙間３８を介して対向する。そして、軸部材３２の回転に伴い、スラスト軸受隙間３８内の潤滑油が各放射状溝３７ａ１の内径側に向けて押し込まれ、その圧力が上昇する。このような放射状溝３７ａ１の動圧作用により、フランジ部３３（軸部材３２）がスラスト方向に回転自在に非接触支持される。

この実施形態において、ラジアル軸受面が電鋳部３５で形成されると共に、スラスト軸受面も電鋳部３７で形成される。そのため、各電鋳部３５、３７を析出形成する面の面精度を高めたマスターを使用することで、特に面精度を高めるための後加工を施すことなく、高い面精度を有するラジアル軸受面（内周面３５ａ）およびスラスト軸受面（下端面３７ａ）を低コストに形成することができる。これにより、軸部材３２との間で高い回転精度を得ることができ、また、各軸受隙間３６、３８の幅寸法を極力小さくできる。従って、ファンモータ２１を高速回転で使用する場合であっても、軸受部３１と軸部材３２との間の接触状態を改善して、騒音の発生を極力抑えることができる。同時に、各軸受面の接触に伴う損傷を低減して、かかるファンモータ用軸受装置３０およびこれを組み込んだファンモータ２１の長寿命化を図ることができる。

また、この実施形態のように、ファン２５の形状（送風方向）によっては、ラジアル方向だけでなくスラスト方向の支持も重要となる場合もあるが、上述のように、スラスト軸受面の少なくとも一方を電鋳部３７で構成することにより、スラスト軸受面の面精度やスラスト軸受隙間３８の幅寸法を高精度に管理することができる。従って、高いスラスト支持力を安定的に軸部材３２に付与することができ、静粛性の向上を図ることができる。特に、この実施形態では、電鋳部３７の下端面３７ａの、スラスト軸受隙間３８を形成する領域に動圧発生部としての放射状溝３７ａ１を形成したので、スラスト方向への軸受剛性をさらに高めて、回転精度および静粛性のさらなる向上を図ることができる。

なお、この実施形態では、軸部材３２の回転に伴い、軸部材３２がファンモータ用軸受装置３０から抜ける方向の力（図７中矢印Ｅで示す向きの力）を受けるような形状のファン２５が設けられている場合を例示したが、これとは送風方向が反対となるファンを設けたファンモータに対しても本発明を適用することができる。

図９は本発明の第３実施形態に係るファンモータ４１を示している。同図に示すファンモータ４１は、ファン４５の回転に伴いファンモータ４１の回転軸方向の空気流を生じる点では、第２実施形態に係るファンモータ２１と同じであるが、その送風方向が異なっている。言い換えると、軸部材３２の回転に伴い、ファン４５は上方向の気流（図９中矢印Ｆの方向の気流）を生じ、これによりこの気流の方向とは反対向きの力（図９中矢印Ｇで示す向きの力）が軸部材３２に作用する点で、第２実施形態に係るファンモータ２１と構成を異にする。

具体的には、同図に示すファンモータ用軸受装置５０において、ハブ４２の下端面４２ａとこれに対向する軸受部５１の上端面との間（スラスト対向面間）にスラスト軸受隙間５３が形成されると共に、軸受部５１のスラスト対向面（上端面）の、少なくともスラスト軸受隙間５３を形成する領域が電鋳部５２で形成される。電鋳部５２の上端面５２ａの全面あるいは一部領域には、動圧発生部として、図８と同様の配列態様をなす複数の放射状溝が形成される。この実施形態では、ハブ４２の下端面４２ａから下方に向けて突出した突出部４２ｂが設けられ、この突出部４２ｂの内周面４２ｂ１とこれに対向する軸受部５１の上端外周面５１ａとの間にシール空間Ｓが設けられる。このシール空間Ｓはスラスト軸受隙間５３とその外径側で連通している。なお、図９に示すように、上端外周面５１ａをテーパ状とすることで、シール空間Ｓの半径方向寸法を下方に向けて漸次縮小させることも可能である。この場合、回転部材は、軸部材３２とハブ４２とで構成される。固定部材は、軸受部５１と蓋部材３４とで構成される。その他の構成に関しては上記実施形態と同様であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。

このように、ファンの送風方向が異なる場合であっても、上述の構成を採ることにより、軸部材３２（回転部材）に高いスラスト支持力を安定的に付与することができ、静粛性の向上を図ることができる。なお、駆動部３を構成するステータコイル３ａとロータマグネット３ｂとの配置態様によっては、両者間の励磁力に軸方向成分が生じ、これによりファンの送風方向とスラスト軸受面の方向が逆転する場合もあるので、これらを考慮して軸受部３１、５１のスラスト軸受構造（軸受面の向き）を定めるのが好ましい。もちろん、第２、第３実施形態のように、主にスラスト支持力によって回転部材を支持する場合には、スラスト軸受隙間３８、５３を形成する領域のみを電鋳部３７、５２で形成しても構わない。

また、この他の例としては、例えば第２実施形態に係るファンモータ２１（ファンモータ用軸受装置３０）において、図示は省略するが、蓋部材３４の、フランジ部３３の他端面（下端面３３ｂ）とスラスト方向で対向する領域を電鋳部で形成した構成が考えられる。この構成であれば、例えば第３実施形態と同様の送風方向を有するファンモータについても軸部材３２を高いスラスト支持力で支持することができる。同様に、第１実施形態に係るファンモータ１（ファンモータ用軸受装置１０）において、ハウジング１１の底部１１ａの上端面１１ａ１の、軸部材１３の下端面１３ｂとスラスト方向に対向する領域を電鋳部で形成することができる。

以上の実施形態（第１〜第３実施形態）では、主に軸流ファンモータとシロッコファンモータに本発明を適用した場合を説明したが、本発明は、ラジアル軸受隙間あるいはスラスト軸受隙間を有するファンモータ用軸受装置およびこの軸受装置を備えたファンモータである限り、例えばクロスフローファンモータなど他形態のファンモータについても適用可能である。

また、以上の実施形態では、動圧発生部として、複数の傾斜溝３５ａ１をいわゆるへリングボーン形状に配列した領域や、複数の偏心円弧面１５ａ１を円周方向に亘って配列した領域、あるいは複数の放射状溝３７ａ１を全周に亘って配列した領域を例示したが、もちろんこれら以外の動圧発生部を設けることも可能である。例えば第１実施形態におけるファンモータ用軸受装置１０において、電鋳部１５の内周面１５ａに複数の軸方向溝を円周方向に亘って設け、これらと対向する軸部材１３の外周面１３ａとの間にいわゆるステップ軸受を形成することも可能である。また、図示は省略するが、電鋳部１５の内周面１５ａに複数の同心円弧面を設け、これら同心円弧面と対向する外周面１３ａとの間に、円周両方向に向けて半径方向寸法が漸次縮小するくさび状隙間を形成する多円弧軸受を構成することも可能である。これら動圧発生部は、電鋳部の側に設ける他、これら電鋳部と対向する面の側に形成することも可能である。もちろん、動圧発生部を設けずに、例えば電鋳部１５の内周面１５ａと軸部材１３の外周面１３ａとを共に断面真円状とし、かかる両面でいわゆる流体真円軸受を構成することも可能である。

また、以上の実施形態では、電鋳部１５をインサート部品として型成形部１７を型成形することで軸受部１２を形成した場合を例示したが、特にこれに限定される必要はない。電鋳部以外の要素であって、かつ固定部材を構成する要素であれば、軸受部１２に限らず、電鋳部１５をインサート部品として一体に型成形することも可能である。例えば第１実施形態に係るファンモータ１（ファンモータ用軸受装置１０）であれば、ハウジング１１やシール部１４を、軸受部１２の電鋳部１５を除く領域（図３で言えば型成形部１７）と同一の材料で一体に形成することもできる。また、ファンモータ１のベース４をさらにハウジング１１やシール部１４と一体に成形することも可能であり、この場合、ベース４はファンモータ用軸受装置１０の固定部材の構成要素であると同時に、ファンモータ１の構成要素ともなる。もちろん、電鋳部１５と、軸受部１２の電鋳部１５を除く箇所とを別々に形成し、これらを後で組立てるようにしても構わない。第２および第３実施形態に係る軸受部３１、５１についても同様の構成を採ることが可能である。

また、以上の実施形態では、電鋳部を固定部材の側に設ける場合を例示したが、回転部材の側に設けることもできる。例えば第１実施形態に係るファンモータ用軸受装置１０であれば、図示は省略するが、軸部材１３の外周面１３ａの、少なくともラジアル軸受隙間１６を形成する領域を電鋳部で形成することも可能である。第２実施形態に係るファンモータ用軸受装置３０であれば、同じく図示は省略するが、フランジ部３３の上端面３３ａの、少なくともスラスト軸受隙間３８を形成する領域を電鋳部で形成することも可能である。あるいは、第３実施形態に係るファンモータ用軸受装置５０であれば、同じく図示は省略するが、ハブ４２の下端面４２ａの、少なくともスラスト軸受隙間５３を形成する領域を電鋳部で形成することも可能である。また、回転部材を構成する要素、第３実施形態に係るファンモータ用軸受装置５０であれば軸部材３２およびハブ４２を、同一の材料で一体に形成することも可能である。もちろん、各構成要素をそれぞれ別体として形成し、後でそれらを組立てるようにしても構わない。あるいは、一又は複数の構成要素をインサート部品として残りの構成要素を一体に成形しても構わない。

また、以上の実施形態では、ファンモータ用軸受装置１０、３０、５０の内部に充満し、各軸受隙間に動圧作用を生じる流体、あるいは潤滑膜を形成する流体として、潤滑油を例示したが、それ以外にも動圧作用を生じ得る流体、例えば空気等の気体や、磁性流体等の流動性を有する潤滑剤、あるいは潤滑グリース等を使用することもできる。

本発明の第１実施形態に係るファンモータの断面図である。 ファンモータの平面図である。 ファンモータ用軸受装置の断面図である。 ファンモータ用軸受装置の横断面図である。 マスキングを施した状態のマスターの斜視図である。 外周に電鋳部を形成したマスターの斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るファンモータの断面図である。 ファンモータ用軸受装置の軸受部を矢印Ｅの方向から見た下端面図である。 本発明の第３実施形態に係るファンモータの断面図である。

符号の説明

１、２１、４１ ファンモータ
２、４２ ハブ
３ａ ステータコイル
３ｂ ロータマグネット
４ ベース
５、２５、４５ ファン
１０、３０、５０ ファンモータ用軸受装置
１３、３２ 軸部材
１３ａ、３２ａ 外周面
１５、３５、３７、５２ 電鋳部
１５ａ１ 偏心円弧面
１５ａ３ くさび状隙間
１６、３６ ラジアル軸受隙間
１７、３９ 型成形部
１８ マスター
１９ マスキング部
３３ フランジ部
３５ａ１ 傾斜溝
３７ａ１ 放射状溝
３８、５３ スラスト軸受隙間

Claims (6)

1. 固定部材と、ファンを回転させるための回転部材と、固定部材と回転部材とのラジアル対向面間に形成されるラジアル軸受隙間と、ラジアル軸受隙間を満たす流体とを備えたファンモータ用軸受装置において、
   固定部材と回転部材の何れか一方のラジアル対向面の、少なくともラジアル軸受隙間を形成する領域を電鋳部で形成したことを特徴とするファンモータ用軸受装置。
2. 電鋳部のラジアル軸受隙間を形成する領域とこれに対向する面の何れか一方に、流体の動圧作用を生じるための動圧発生部を形成した請求項１記載のファンモータ用軸受装置。
3. 固定部材と回転部材とのスラスト対向面間にスラスト軸受隙間を形成すると共に、固定部材と回転部材の何れか一方のスラスト対向面の、少なくともスラスト軸受隙間を形成する領域を電鋳部で形成した請求項１記載のファンモータ用軸受装置。
4. 電鋳部のスラスト軸受隙間を形成する領域とこれに対向する面の何れか一方に、流体の動圧作用を生じるための動圧発生部を形成した請求項３記載のファンモータ用軸受装置。
5. 固定部材と、ファンを回転させるための回転部材と、固定部材と回転部材とのスラスト対向面間に形成されるスラスト軸受隙間と、スラスト軸受隙間を満たす流体とを有するファンモータ用軸受装置において、
   固定部材と回転部材の何れか一方のスラスト対向面の、少なくともスラスト軸受隙間を形成する領域を電鋳部で形成したことを特徴とするファンモータ用軸受装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載のファンモータ用軸受装置と、回転部材を回転駆動させる駆動部と、回転部材に設けられ、回転部材と共に回転するファンとを備えたファンモータ。

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