JP2007221921A - 電動モータ及びファンユニット - Google Patents

Abstract

【課題】スリーブから軸方向に出た潤滑油が外部に漏れ出ることを効果的に防止し、かつ、抜け止め機構としても機能する新規な構造を有する電動モータを提供する。
【解決手段】シャフト３６とロータハブ３７との締結部とスリーブ３５の端面との間において、ハウジング１１の円筒部１７の内周面に対向する外周面を有するリング部材４１がシャフト３６に固定され、リング部材４１の外周面はスリーブ側の第１外径が締結部側の第２外径より小さい形状を有し、第１外径より大きく第２外径より小さい内径の貫通孔を有する抜け止め部３３ｂが締結部とリング部材４１との間に位置するようにハウジング１１側に備えられ、抜け止め部３３ｂなりたの弾性変形によってリング部材４１が貫通孔を通過可能である。リング部材４１にはスリーブから出た潤滑油をはじき返す撥油剤が塗布されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ロータに締結されたシャフトと、シャフトを回転自在に支持するすべり軸受を構成する含油焼結材からなるスリーブと、スリーブを収容する円筒部を有するハウジングとを備えた電動モータ、及び、それを用いたファンユニットに関する。

電動ファンのインペラやディスク等を回転駆動する電動モータとして、含油焼結材からなるスリーブを用いてシャフトを回転自在に支持するすべり軸受を構成したものがある。この種の電動モータでは、すべり軸受に保持されている潤滑油が外部に飛散したり漏れ出たりするのを防ぐ必要がある。例えば特許文献１に記載されているモータでは、スリーブの端面に向かって凹面の形状を有する座金状のオイル返却部がシャフトの回りに装着され、スリーブから軸方向に出た潤滑油がオイル返却部に当たってスリーブへ戻されるように構成されている。

また、インペラやディスクが固定されるロータに締結されたシャフトがすべり軸受から軸方向に抜けるのを防止するための機構として、シャフトの先端近くに全周溝を設け、この全周溝に遊嵌する抜け止め用リングをハウジング側に設ける構造が知られている（例えば特許文献２又は特許文献３参照）。
特開２００１−２５２００号公報 特許第３００３７６３号公報 特開２０００−１０２２１０号公報

特許文献２又は特許文献３に記載されている従来のモータでは、抜け止め用リングがシャフトの先端部の全周溝に係合する構造であるため、特にシャフトの径が小さい場合に十分な抜け止め強度（保持力）を確保することが難しい。また、シャフトの先端部に抜け止め用の全周溝を形成する必要があるので、その分だけシャフトが長くなり、ひいては電動モータの軸方向の寸法が大きくなる。さらに、抜け止め用リングの内周縁とシャフト先端部の全周溝とが定常的に接触することがないように、各部品の寸法精度及び組立精度を高くする必要があるので、部品コスト及び組立コストが高くなる。

また、特許文献３には、抜け止め用のリングばねが潤滑油の漏れを防ぐ機能を兼ねていることが記載されているが、これは、シャフトの先端側における油漏れ防止機能であり、特許文献１に記載されているようなシャフトの基端側、つまりロータが締結されている側における油漏れ防止機能ではない。通常は、シャフトの先端側はハウジングが袋状に形成され、又はハウジングの開口部にキャップが装着されて密封されるので、スリーブから軸方向に出た潤滑油が先端側から外部に漏れ出る可能性は小さい。むしろ、シャフト基端側におけるハウジング円筒部の開口から潤滑油が外部に漏れ出ることを効果的に防ぐ必要がある。

本発明は、上記のような課題に鑑み、スリーブから軸方向に出た潤滑油が外部に漏れ出ることを効果的に防止し、かつ、抜け止め機構としても機能する新規な構造を有する電動モータを提供することを目的とする。

本発明による電動モータは、ロータに締結されたシャフトと、前記シャフトを回転自在に支持するすべり軸受を構成する含油焼結材からなるスリーブと、前記スリーブを収容する円筒部を有するハウジングとを備えた電動モータであって、前記シャフトと前記ロータとの締結部と前記スリーブの端面との間において、前記ハウジングの円筒部の内周面に対向する外周面を有するリング部材が前記シャフトに固定され、前記リング部材の外周面は、前記スリーブ側の第１外径が前記締結部側の第２外径より小さい形状を有し、前記第１外径より大きく前記第２外径より小さい内径の貫通孔を有する抜け止め部が前記締結部と前記リング部材との間に位置するように前記ハウジング側に備えられ、前記抜け止め部又は前記リング部材の弾性変形によって前記リング部材が前記貫通孔を通過可能であり、前記スリーブに保持された潤滑油に対する撥油効果を有する撥油剤が前記リング部材に塗布されていることを特徴とする（請求項１）。

このような構成によれば、シャフトとロータとの締結部とスリーブの端面との間でシャフトに固定されたリング部材が、スリーブから軸方向に出た潤滑油が外部に漏れ出ることを防止する油漏れ防止機能とシャフトがスリーブから軸方向に抜け出ることを防止する抜け止め機能の両方を発揮する。リング部材には、潤滑油をはじき返す撥油剤が塗布されているが、ハウジング側の抜け止め部又はリング部材の弾性変形によってリング部材が抜け止め部の貫通孔を無理に通過する際に、リング部材の基端側（締結部側）の第２外径が抜け止め部の貫通孔の内径より大きいので、その部分が貫通孔の内周に当接して表面の撥油剤が剥がれる可能性がある。しかし、リング部材のスリーブ側の第１外径はハウジング側の抜け止め部の貫通孔の内径より小さいので、少なくともリング部材の外周面のスリーブ側部分の撥油剤とスリーブ側の面の撥油剤は剥がれない。これにより、スリーブから軸方向に出た潤滑油を効果的にスリーブ側へはじき返して、外部に漏れるのを防止することができる。

本発明の別の好ましい実施形態では、前記リング部材の外周面は、前記第１外径が前記第２外径より小さくなるようなテーパー面を有する（請求項２）。外周面をテーパー面とすることにより、リング部材を抜け止め部の貫通孔に通しやすくなる。あるいは、前記リング部材の外周面を、前記第１外径が前記第２外径より小さくなるような段差を有するように形成してもよい（請求項３）。

また、前記ハウジングの円筒部の外周面に固定されたモータのステータコアとコイルとを絶縁するインシュレータの端部に前記抜け止め部が形成されていることが好ましい（請求項４）。シャフトに固定されたリング部材を挿通させる貫通孔を有するハウジング側の抜け止め部を一つの部材として構成してもよいが、上記のようにインシュレータにその機能を兼ねさせることにより、部品点数を低減し、コストを抑えることができる。

また、前記リング部材は、プレス成形された金属製の部材であることが好ましい（請求項５）。この場合は、ハウジング側の抜け止め部が弾性変形可能に構成されている必要がある。

更に、前記リング部材は、前記撥油剤に浸漬されることによって、その表面に前記撥油剤の膜が形成されていることが好ましい（請求項６）。浸漬によって撥油剤の膜を形成する場合は、刷毛等を用いて撥油剤を塗布する場合に比べて、いわゆる塗布忘れ部分が生じないので、確実に撥油剤の膜を形成することができる。また、ディスペンサーを用いる場合に比べて、塗布面積が広いので、部材の大きさに関係なく撥油剤の膜を形成することができる。更に、刷毛やディスペンサーを用いる場合に比べて、浸漬の場合はより短い時間で撥油剤の膜を形成することができる。

また、前記リング部材の前記スリーブ側の面は、径方向に中心から離れるほど前記スリーブの端面に近づくテーパー面又は凹面であることが好ましい（請求項７）。このような構成によれば、スリーブから軸方向に出た潤滑油がリング部材のスリーブ側の面に付着することがあっても、その付着した潤滑油はシャフト（及びリング部材）の回転に伴って、リング部材のスリーブ側のテーパー面又は凹面に沿って遠心力で径方向外側へ移動し、その周縁部から離れる際にスリーブ側へ向かう。これにより、潤滑油がスリーブへ回収される。

また、本発明によるファンユニットは、上記のような構造を有する電動モータのシャフトに対して、回転によって空気流を発生させるインペラが直接又はロータハブを介して接続されていることを特徴とする（請求項８）。つまり、インペラがロータに相当し、あるいは、インペラとロータハブがロータに相当する。

本発明によれば、シャフトとロータとの締結部とスリーブの端面との間でシャフトに固定されたリング部材が、スリーブから軸方向に出た潤滑油が外部に漏れ出ることを防止する油漏れ防止機能と、シャフトがスリーブから軸方向に抜け出ることを防止する抜け止め機能との両方の機能を発揮するので、構造の簡素さやコスト面で優れた構造の電動モータ及びファンユニットを提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。なお、以下の説明において各部材の位置関係や方向を上下左右で説明するときは、あくまで図面における位置関係や方向を意味し、実際の機器に組み込まれたときの位置関係や方向を意味するわけではない。

図１に、本発明の実施例に係る電動モータを用いたファンユニットの分解斜視図を示す。また、その断面図を図２に示す。このファンユニットは、平面視で略矩形の輪郭を有する樹脂製のハウジング１１と、その中央部に固定された回路基板２１と、モータを構成するステータ（電機子）３１と、シャフト（回転軸）３６が締結されたロータハブ３７及びその外周に固定されたインペラ３９を備えている。

ハウジング１１は、平面視で略矩形の外周及び略円形の内周を有する外枠部１２と、その中央に位置し、平面視で略円形の輪郭を有するモータ支持部１３とが４本の支持脚１４で連結された構造を有する。外枠部１２の内周面とモータ支持部１３の外周面との間の空間が空気流路を構成し、インペラ３９の複数の羽根３９ａがこの空気流路に位置する。なお、図１では、見やすさのためにハウジング１１の外枠部１２の一部を切り欠いて示している。

モータ支持部１３は、略円板形状を有する板状部１５と、その中心に立設された円筒部１７とを有する。円筒部１７は、ステータ３１及びシャフト３６の軸受を構成するスリーブ３５を保持する働きを有する。つまり、図２に示すように、円筒部１７の外周面にはステータ３１が装着され、内部にはスリーブ３５が収容されている。スリーブ３５は、含油焼結合金からなり、シャフト３６を回転自在に保持するすべり軸受を構成している。このシャフト３６の上端部（基端部）に金属製のロータハブ３７の内側円筒部３７ａが外嵌し固定されている。

ロータハブ３７は、シャフト３６が締結された内側円筒部３７ａと、その上端部からつながる円板状部３７ｃと、その外周縁から下方へ延びる外側円筒部３７ｂとを備えている。外側円筒部３７ｂの内周面にはモータを構成する円筒状のロータマグネット３８が内嵌固定され、ステータ３１のコア３２の外周面とロータマグネット３８の内周面とが一定のギャップを隔てて対向している。ロータハブ３７の外側円筒部３７ｂの外周面には、複数の羽根３９ａを有する樹脂製のインペラ３９の円筒部３９ｂが外嵌固定されている。

また、ロータハブ３７の内側円筒部３７ａとシャフト３６との締結部の直ぐ下において、リング部材４１がシャフト３６に外嵌固定されている。このリング部材４１は、プレス成形された金属製の部材であり、撥油剤に浸漬されることによって、その表面に撥油剤の膜が形成されている。これにより、含油焼結合金であるスリーブ３５から上方へ出た潤滑油をスリーブ３５の方へはじき返して潤滑油の漏出を防止する油漏れ防止機能を奏する。また、シャフト３６を含む回転側がスリーブ３５を含む固定側から軸方向上方へ抜けるのを防止する抜け止め機能をも奏する。リング部材４１のこれらの機能については、後で詳しく説明する。

ステータ３１は、４極の歯を有するコア３２の上下から樹脂製のインシュレータ３３が被せられ、４極の歯の部分にコイル３４が巻回された構造を有する。コイル３４の巻き始め及び巻き終わりはインシュレータ３３から下方へ突出する端子ピンに接続されている。端子ピンは回路基板２１に設けられた貫通孔２１ａに挿通され、回路基板２１の下面で銅箔パターンのランドに半田付で電気接続されると共に固定されている。このようにして、モータを構成するステータ３１が回路基板２１に直付けされ、固定されている。

回路基板２１は、片面銅箔の紙フェノール基板であり、下面が銅箔面（パターン面）となっている。モータ（ステータ３１）の駆動回路を構成する集積回路（チップＩＣ）、チップ抵抗、チップコンデンサ等の表面実装型の電子部品が回路基板２１の下面（パターン面）に実装され、回路基板に形成された導電パターンを介して互いに電気接続されている。

回路基板２１の中央部には貫通孔２１ｂが形成されており、この貫通孔２１ｂにハウジング１１の円筒部１７を挿通させるようにして回路基板２１がモータ支持部１３に取り付けられる。上述のように、モータを構成するステータ３１が回路基板２１に直付け固定されているので、ステータ３１がハウジング１１の円筒部１７に外嵌固定されると、回路基板２１はステータ３１を介してハウジング１１に固定されることになる。図３は、本実施例のファンユニットのハウジング１１に回路基板２１及びステータ３１を装着した状態を斜視図で示している。

回路基板２１には、外部電源等との接続のためのワイヤーハーネス（コネクタ付きリード線）２２が半田付によって接続される。このワイヤーハーネス２２を逃がすために、あるいは回路基板２１とワイヤーハーネス２２との半田付を行うために、ハウジング１１のモータ支持部１３の板状部１５周縁に切欠き部１８が形成されている。

図１では、回路基板２１にあらかじめワイヤーハーネス２２が接続されたものがハウジング１１のモータ支持部１３に取り付けられる様子が示されている。この場合に、切欠き部１８は、ワイヤーハーネス２２（と回路基板２１との半田付部）を逃げるためのものである。別の組立方法として、ワイヤーハーネス２２が接続されていない回路基板２１を先にモータ支持部１３に取り付け、後でワイヤーハーネス２２を回路基板２１の接続用ランドに半田付によって接続することもある。この場合に、切欠き部１８は、回路基板２１とワイヤーハーネス２２との半田付による接続を可能にするためのものである。なお、切欠き部１８の近傍においてワイヤーハーネス２２のリード線を保持するリード線保持部２０が支持脚１４から突出するように設けられている。

図４は、本実施例のファンユニットの回転側と固定側とを分離して示す断面図である。また、図５は、ステータを上面から見た模式図である。これらの図面に基づいて、本実施例のファンユニットの組立方法について説明する。

まず、図４の下側に示されている固定側ユニットは、前述のようにして回路基板２１に実装されたモータのステータ３１をハウジング１１の円筒部１７の外周面に固定し、すべり軸受を構成する含油焼結合金であるスリーブ３５を円筒部１７の内側に固定したものである。ステータ３１のコア３２とコイル３４とを絶縁する樹脂製のインシュレータ３３は、ハウジング１１の円筒部１７の上端面に被さるように中心に向かって折れ曲がる上端面（抜け止め部）３３ｂを有し、その中心に貫通孔３３ａが形成されている。この貫通孔３３ａの径は、ハウジング１１の円筒部１７の内径より小さい。

他方、図４の上側に示されている固定側ユニットは、シャフト３６の上端部にリング部材４１及びロータハブ３７を締結し、ロータハブ３７の外側円筒部３７ｂの内周面にロータマグネット３８を固定すると共に外周面にインペラ３９を固定したものである。リング部材４１は、図２に示したファンユニットの組立状態において、シャフト３６及びロータハブ３７の締結部とスリーブ３５の上端面との間に位置することになる。

詳しくは後述するが、リング部材４１の外径（最大径）はステータ３１のインシュレータ３３の抜け止め部３３ｂに形成された貫通孔３３ａよりも大きい。図４に破線の矢印で示すように、回転側ユニットのシャフト３６を固定側ユニットのインシュレータ３３の貫通孔３３ａからスリーブ３５に挿入する。このとき、インシュレータ３３の抜け止め部３３ｂの弾性変形によって貫通孔３３ａが広がり、リング部材４１を挿通させて図２に示した組立状態となる。したがって、インシュレータ３３の少なくとも抜け止め部３３ｂは弾性変形可能に構成されている。

次に、リング部材４１の形状について説明を加える。図６は、本実施例のファンユニットにおけるリング部材及び抜け止め部とその周辺の部分拡大断面図である。この図から分かるように、リング部材４１は、ハウジング１１の円筒部１７に対向する外周面４１ａがテーパー面となっており、スリーブ３５側（下側）の第１外径ｄ１がシャフト３６とロータハブ３７との締結部側（上側）の第２外径ｄ２より小さい。また、インシュレータ３３の抜け止め部３３ｂに形成された貫通孔３３ａの径ｄ３は第１外径ｄ１より大きく第２外径より小さい。すなわち、ｄ１＜ｄ３＜ｄ２の寸法関係が満たされている。

上記のような寸法関係が満たされているので、前述のように回転側ユニットのシャフト３６を固定側ユニットのインシュレータ３３の貫通孔３３ａからスリーブ３５に挿入する際に、リング部材４１が貫通孔３３ａを通過しやすい。このとき、リング部材４１の外周面４１ａが抜け止め部３３ｂ（インシュレータ３３の上端面）の貫通孔３３ａの周囲に当接して押し広げながら（弾性変形させながら）通過することになるが、その際にリング部材４１の外周面４１ａに形成されている撥油剤の膜が部分的に剥がれる可能性がある。

しかし、外周面４１ａのスリーブ３５側（下側）の第１外径ｄ１が貫通孔３３ａの径ｄ３より小さいので、外周面４１ａの少なくとも下側部分の撥油剤の膜は剥がれない。もちろん、リング部材４１のスリーブ３５側の面（下面）４１ｂに形成されている撥油剤の膜も剥がれることはない。この撥油剤の膜の働きにより、スリーブ３５から軸方向上方に出た潤滑油を効果的にスリーブ３５側へはじき返して、外部に漏れるのを防止することができる。

また、図６から分かるように、リング部材４１のスリーブ３５側の面（下面）４１ｂは、径方向に中心から離れるほどスリーブ３５の上端面に近づくテーパー面となっている。スリーブ３５から軸方向上方に出た潤滑油がリング部材４１のスリーブ３５側の面４１ｂに付着することがあっても、その付着した潤滑油はシャフト３６（及びリング部材４１）の回転に伴って、リング部材４１のスリーブ３５側のテーパー面に沿って遠心力で径方向外側へ移動し、その周縁部から離れる際にスリーブ３５側へ向かうことになる。これにより、潤滑油が効果的にスリーブ３５へ回収され、外へ漏れ出なくなる。また、リング部材４１の外周面４１ａとスリーブ３５側の面（下面）４１ｂとの間に形成されたエッジ部４１ｃが、潤滑油をはじき飛ばす効果、いわゆる油切り効果に貢献している。

図７は、本実施例のファンユニットにおけるリング部材の形状について、いくつかの変形例を示す断面図である。（ａ）のリング部材４１は、外周面４１ａがテーパー面ではなく凸面となっている。（ｂ）のリング部材４１は外周面４１ａがテーパー面ではなく凹面となっている。（ｃ）のリング部材４１は、外周面４１ａの上半分がテーパー面で下半分は円筒面である。（ｄ）のリング部材４１は、上半分が凸面で下半分は円筒面である。（ｅ）のリング部材４１は、外周面４１ａに段差が設けられている。いずれの変形例も、外周面４１ａのスリーブ３５側（下側）の第１外径ｄ１がシャフト３６とロータハブ３７との締結部側（上側）の第２外径ｄ２より小さい関係、すなわちｄ１＜ｄ２を満たしている。また、（ｆ）のリング部材４１は、（ｅ）のリング部材４１と同じ外周面４１ａを有するが、スリーブ３５側の面４１ｂがテーパー面ではなく凹面となっている。この場合も、面４１ｂに付着した潤滑油がリング部材４１の回転に伴って径方向外側へ移動し、その周縁部から離れる際にスリーブ３５側へ向かって返される。

なお、上記のような寸法関係ｄ１＜ｄ２を満たす限り、図７（ａ）〜（ｆ）の各変形例を適宜組み合わせたリング部材４１、あるいは別の形状の外周面４１ａ及びスリーブ３５側の面４１ｂを有するリング部材４１を使用してもよい。

以上の実施例及び変形例で説明したように、本発明は種々の形態で実施することができる。実施例で説明した各部材の具体的な構造、形状、材料等は例示に過ぎず、種々の変更が可能である。例えば、ロータハブ３７を省略し、インペラ３９をシャフト３６に直接固定する構造を採用してもよい。

また、上記の実施例では、インシュレータ３３の上端面に形成した抜け止め部３３ｂが弾性変形してリング部材４１が貫通孔３３ａを通過できるようにしているが、逆に、リング部材４１を弾性変形可能な材料（例えば合成樹脂）で構成してもよい。固定側（ハウジング１１側）の抜け止め部３３ｂ又は回転側のリング部材４１の少なくとも一方が弾性変形可能であって、抜け止め部３３ｂの貫通孔３３ａにリング部材４１を挿通させることができればよい。

また、上記の実施例ではステータ３１のインシュレータ３３に抜け止め部３３ｂを設けているが、リング部材４１を挿通させる貫通孔を有する抜け止め部材を別途設けてハウジング１１の円筒部１７の上部開口に固定してもよい。あるいは、ハウジング１１の円筒部１７の上部開口の内径を狭めて抜け止め部を形成するようにしてもよい。

本発明の実施例に係る電動モータを用いたファンユニットの分解斜視図である。 本発明の実施例に係るファンユニットの断面図である。 本発明の実施例に係るファンユニットのハウジングに回路基板及びステータを装着した状態を示す斜視図である。 本実施例のファンユニットの回転側と固定側とを分離して示す断面図である。 本実施例のファンユニットのステータを上面から見た模式図である。 本実施例のファンユニットにおけるリング部材及び抜け止め部とその周辺の部分拡大断面図である。 本実施例のファンユニットにおけるリング部材の形状について、いくつかの変形例を示す断面図である。

符号の説明

１１ ハウジング
３１ ステータ
３２ ステータコア
３３ インシュレータ
３３ａ 貫通孔
３３ｂ 抜け止め部
３４ コイル
３５ スリーブ
３６ シャフト
３７ ロータハブ
３８ ロータマグネット
３９ インペラ
４１ リング部材
４１ａ リング部材の外周面
４１ｂ リング部材のスリーブ側の面

Claims (8)

1. ロータに締結されたシャフトと、前記シャフトを回転自在に支持するすべり軸受を構成する含油焼結材からなるスリーブと、前記スリーブを収容する円筒部を有するハウジングとを備えた電動モータであって、
   前記シャフトと前記ロータとの締結部と前記スリーブの端面との間において、前記ハウジングの円筒部の内周面に対向する外周面を有するリング部材が前記シャフトに固定され、
   前記リング部材の外周面は、前記スリーブ側の第１外径が前記締結部側の第２外径より小さい形状を有し、
   前記第１外径より大きく前記第２外径より小さい内径の貫通孔を有する抜け止め部が前記締結部と前記リング部材との間に位置するように前記ハウジング側に備えられ、前記抜け止め部又は前記リング部材の弾性変形によって前記リング部材が前記貫通孔を通過可能であり、
   前記スリーブに保持された潤滑油に対する撥油効果を有する撥油剤が前記リング部材に塗布されていることを特徴とする電動モータ。
2. 前記リング部材の外周面は、前記第１外径が前記第２外径より小さくなるようなテーパー面を有することを特徴とする
   請求項１記載の電動モータ。
3. 前記リング部材の外周面は、前記第１外径が前記第２外径より小さくなるような段差を有することを特徴とする
   請求項１記載の電動モータ。
4. 前記ハウジングの円筒部の外周面に固定されたモータのステータコアとコイルとを絶縁するインシュレータの端部に前記抜け止め部が形成されていることを特徴とする
   請求項１、２又は３記載の電動モータ。
5. 前記リング部材は、プレス成形された金属製の部材であることを特徴とする
   請求項１から４のいずれか１項記載の電動モータ。
6. 前記リング部材は、前記撥油剤に浸漬されることによって、その表面に前記撥油剤の膜が形成されていることを特徴とする
   請求項５記載の電動モータ。
7. 前記リング部材の前記スリーブ側の面は、径方向に中心から離れるほど前記スリーブの端面に近づくテーパー面又は凹面であることを特徴とする
   請求項１から６のいずれか１項記載の電動モータ。
8. 請求項１から７のいずれか１項記載の電動モータを用いたファンユニットであって、回転によって空気流を発生させるインペラが直接又はロータハブを介して前記シャフトに接続されていることを特徴とするファンユニット。
   

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