JP2014145304A - 送風ファン - Google Patents
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Abstract
【課題】送風ファンにおいて、モータ部の径方向における小型化を実現する
【解決手段】本発明の一の側面に係る送風ファンでは、シール円筒部282の内周面と軸受部23の外周面との間に位置するシール間隙47にて潤滑油の界面が位置するシール部47aが構成され、シャフト25と軸受対向部281とシール円筒部282とが一つながりの導電性部材であり、カップ内壁部291とカップ天板部292とカップ外壁部293とが一つながりの絶縁性部材であり、カップ内壁部と保持部とが、径方向におけるシール円筒部とステータ210との間にて、環状の横間隙491を介して上下方向に対向する。
【選択図】図2
【解決手段】本発明の一の側面に係る送風ファンでは、シール円筒部282の内周面と軸受部23の外周面との間に位置するシール間隙47にて潤滑油の界面が位置するシール部47aが構成され、シャフト25と軸受対向部281とシール円筒部282とが一つながりの導電性部材であり、カップ内壁部291とカップ天板部292とカップ外壁部293とが一つながりの絶縁性部材であり、カップ内壁部と保持部とが、径方向におけるシール円筒部とステータ210との間にて、環状の横間隙491を介して上下方向に対向する。
【選択図】図2
Description
本発明は、送風ファンに関する。
ノート型PC等の小型かつ高性能な電子機器では、筐体内部のCPU等における発熱量が多い。したがって、発熱対策が重要となる。発熱対策の一手法として、送風ファンを筐体内部に設け、熱の排出が行われる。一方、ノート型PCでは、薄型化が求められている。これに伴い、送風ファンの薄型化も求められている。
米国特許出願公開第2012/0057966号明細書に開示されるファンでは、ハブの径方向内側に収容される金属ケースと、シャフトとが、レーザ溶接により締結される。これにより、軸方向におけるシャフトの締結部の厚さを薄くすることができ、モータが薄型化される。
米国特許出願公開第2012/0057966号明細書
ところで、送風ファンを薄型化する場合、翼の軸方向の高さが低くなり、送風ファンから送出される風量が低下してしまう。風量を維持しつつ送風ファンを薄型化しようとすると、送風ファンの高さに対する翼の高さの比率を大きくする必要がある。一方、当該比率を大きくすると、翼とハウジングとの軸方向における間隙が小さくなる。このため、インペラの回転時に翼に振れが生じると、翼とハウジングとが接触するおそれがある。
そこで、ラジアル動圧軸受とスラスト動圧軸受とを有する動圧軸受を送風ファンの軸受として採用することにより、翼の振れを低減することが考えられる。しかしながら、薄型の動圧軸受では、潤滑油の界面が位置するシール部が、動圧発生部よりも径方向外側に配置されるため、モータの外径が比較的大きくなる。また、米国特許出願公開第2012/0057966号明細書のような送風ファンでは、サージ試験時における金属ケースとステータとの間の放電等を防止するために、ステータを金属ケースから径方向外側に離して配置する必要がある。このため、モータの外径が大きくなってしまう。モータの外径が大きくなると、翼の径方向の長さが短くなってしまうため、送風ファンの風量が低下してしまう。
本発明は、送風ファンにおいて、モータ部の径方向における小型化を実現することを目的としている。
本発明の一の側面に係る送風ファンは、上下方向を向く中心軸を中心として周方向に配列される複数の翼と、前記複数の翼を前記中心軸回りに回転するモータ部と、を備え、前記モータ部が、静止部と、前記静止部に対して回転可能に支持されるとともに前記複数の翼が固定される回転部と、を備え、前記静止部が、ステータと、軸受部と、外周面に前記ステータが固定され、内周面に前記軸受部が固定される環状の保持部と、を備え、前記回転部が、前記軸受部に支持される回転中央部と、前記回転中央部の径方向外側にて前記回転中央部に固定される環状のカップ部と、前記カップ部に固定され、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、を備え、前記回転中央部が、前記軸受部に挿入され、前記軸受部に対して前記中心軸を中心として相対回転するシャフトと、前記シャフトの上端から径方向外方に広がる軸受対向部と、前記軸受対向部から前記軸受部の径方向外側にて下方に向かって延びるシール円筒部と、を備え、前記カップ部が、前記シール円筒部の外周面に固定される円筒状のカップ内壁部と、前記カップ内壁部の上端部から径方向外方に広がるカップ天板部と、前記カップ天板部の外縁部から下方に向かって延びる円筒状のカップ外壁部と、を備え、前記シール円筒部の内周面と前記軸受部の外周面との間に位置するシール間隙にて潤滑油の界面が位置するシール部が構成され、前記軸受部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て前記シャフトをラジアル方向に支持するラジアル軸受部が構成され、前記軸受対向部の下面と前記軸受部の上面との間の間隙に潤滑油が介在し、前記シャフトと前記軸受対向部と前記シール円筒部とが一つながりの導電性部材であり、前記カップ内壁部と前記カップ天板部と前記カップ外壁部とが一つながりの絶縁性部材であり、前記カップ内壁部と前記保持部とが、径方向における前記シール円筒部と前記ステータとの間にて、環状の横間隙を介して上下方向に対向する。
本発明では、モータ部の径方向における小型化を実現することができる。
本明細書では、図1中における送風ファンの中心軸に平行な軸方向の上側を単に「上側」と呼び、下側を単に「下側」と呼ぶ。本明細書における上下方向は、実際の機器に組み込まれたときの上下方向を示すものではない。また、中心軸を中心とする周方向を、単に「周方向」と呼び、中心軸を中心とする径方向を、単に「径方向」と呼ぶ。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の例示的な第1の実施形態に係る送風ファン1の断面図である。送風ファン1は、遠心ファンである。送風ファン1は、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ(以下、「ノート型PC」という。)に搭載され、ノート型PCの筐体内部の機器の冷却に利用される。
図1は、本発明の例示的な第1の実施形態に係る送風ファン1の断面図である。送風ファン1は、遠心ファンである。送風ファン1は、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ(以下、「ノート型PC」という。)に搭載され、ノート型PCの筐体内部の機器の冷却に利用される。
送風ファン1は、モータ部2と、ハウジング3と、インペラ5と、を含む。インペラ5は、上下方向を向く中心軸J1を中心とする。インペラ5は、複数の翼51を含む。複数の翼51は、中心軸J1を中心として周方向に配列される。モータ部2は、インペラ5の複数の翼51を中心軸J1回りに回転する。ハウジング3は、モータ部2およびインペラ5を収納する。
ハウジング3は、上プレート部31と、下プレート部32と、側壁部33と、を含む。上プレート部31は、複数の翼51の上側を覆う。下プレート部32は、複数の翼51の下側を覆う。下プレート部32には、モータ部2が固定される。側壁部33は、複数の翼51の側方を覆う。上プレート部31、側壁部33および下プレート部32により、インペラ5を囲む風洞部30が構成される。
上プレート部31および下プレート部32は、アルミニウム合金もしくはステンレス鋼等の金属により、薄板状に形成される。側壁部33は、アルミニウム合金のダイカストまたは樹脂により成型される。側壁部33の下端部と下プレート部32の周縁部とは、ねじ留め等により締結される。上プレート部31は、側壁部33の上端部にかしめ等により固定される。上プレート部31および下プレート部32はそれぞれ、吸気口34を含む。吸気口34は、インペラ5の上方および下方に位置する。上プレート部31、側壁部33および下プレート部32により、複数の翼51の側方に送風口が構成される。なお、下プレート部32は、後述する静止部21の一部でもある。
図2は、モータ部2近傍の断面図である。モータ部2は、アウターロータ型である。モータ部2は、固定組立体である静止部21と、回転組立体である回転部22と、を含む。後述するように、静止部21の一部と回転部22の一部とにより、軸受装置である軸受機構4が構成されるため、軸受機構4を1つの構成要素と捉える場合は、モータ部2は、静止部21と、軸受機構4と、回転部22と、を含む。回転部22は、軸受機構4により、中心軸J1を中心として静止部21に対して回転可能に支持される。
静止部21は、ステータ210と、軸受部23と、ブッシュ24と、下プレート部32と、を含む。軸受部23は、中心軸J1を中心とする有底略円筒状である。軸受部23は、スリーブ231と、軸受ハウジング232と、を含む。スリーブ231は、中心軸J1を中心とする略円筒状である。スリーブ231は、金属の焼結体である。スリーブ231には、潤滑油が含浸されている。
軸受ハウジング232は、中心軸J1を中心とする有底略円筒状である。軸受ハウジング232は、スリーブ231の外周面および下面を覆う。スリーブ231は、接着剤により軸受ハウジング232の内周面に固定される。軸受ハウジング232は、金属にて形成される。スリーブ231は、例えば、圧入により軸受ハウジング232の内周面に固定されてもよい。なお、スリーブ231と軸受ハウジング232との固定には、接着および圧入の両方が用いられてもよい。スリーブ231の下面のうち径方向内側の部位は、軸受ハウジング232の内底面と、上下方向に離間している。スリーブ231の下面と、軸受ハウジング232の内周面および内底面とにより、プレート収容部239が構成される。
ブッシュ24は、中心軸J1を中心とする略環状の部材である。ブッシュ24は、好ましくは、絶縁性部材である。ブッシュ24は、より好ましくは、樹脂により形成される。ブッシュ24は、ブッシュ主部241と、ブッシュ突出部242と、を含む。ブッシュ主部241と、ブッシュ突出部242とは、好ましくは一つながりの部材である。ブッシュ主部241は、中心軸J1を中心とする略円筒状である。ブッシュ突出部242も、中心軸J1を中心とする略円筒状である。ブッシュ突出部242の径方向の厚さは、ブッシュ主部241の径方向の厚さよりも薄い。ブッシュ突出部242は、ブッシュ主部241の上面の外周縁部から上方に突出する。
ブッシュ主部241の内周面には、軸受ハウジング232の外周面下部が接着または圧入にて固定される。なお、軸受ハウジング232とブッシュ24との固定には、接着および圧入の両方が用いられてもよい。また、ブッシュ24の外周面下部は、下プレート部32に設けられた孔部に固定される。
ステータ210は、中心軸J1を中心とする略環状の部材である。ステータ210は、ブッシュ24の外周面に固定される。ステータ210は、ステータコア211と、複数のコイル212と、を含む。ステータコア211は、薄板状の珪素鋼板が積層されて形成される。ステータコア211は、略円環状のコアバック213と、コアバック213から径方向外方に突出する複数のティース214と、を含む。複数のコイル212は、複数のティース214のそれぞれに導線が巻回されることで構成される。
コアバック213は、ブッシュ24に圧入にて固定される。コアバック213の内周面213aは、ブッシュ主部241の外周面241aの上部、および、ブッシュ突出部242の外周面242bの下部に固定される。ブッシュ突出部242の上端は、コアバック213の上端よりも上方に位置する。なお、コアバック213とブッシュ24との固定には、接着または軽圧入が用いられてもよい。また、コアバック213とブッシュ24との固定には、接着および圧入の両方が用いられてもよい。
上述のように、ブッシュ24は、外周面にステータ210が固定され、内周面に軸受部23が固定される保持部である。モータ部2では、ブッシュ24が下プレート部32に固定されることにより、ステータ210と軸受部23とが、ベース部である下プレート部32に間接的に固定される。
回転部22は、回転中央部28と、カップ部29と、ヨーク261と、ロータマグネット262と、を含む。回転中央部28は、軸受部23に支持される。カップ部29は、回転中央部28とは別部材である。カップ部29は、中心軸J1を中心とする環状である。カップ部29は、回転中央部28の径方向外側にて回転中央部28に固定される。
回転中央部28は、シャフト25と、軸受対向部281と、シール円筒部282と、を含む。シャフト25と、軸受対向部281と、シール円筒部282とは、一つながりの導電性部材である。回転中央部28は、好ましくは、金属を切削加工することにより形成される。
シャフト25は、中心軸J1を中心とする略円柱状である。シャフト25は、軸受部23のスリーブ231に挿入される。換言すれば、スリーブ231は、シャフト25を径方向外方から囲む。シャフト25は、軸受部23に対して中心軸J1を中心として相対回転する。
シャフト25の下端部には、スラストプレート255が設けられる。スラストプレート255は、シャフト25の下端部から径方向外方に広がる略円板状である。スラストプレート255の上面には、上方に延びる略円柱状のプレート固定部256が設けられる。プレート固定部256の外周面には雄ねじ部が設けられる。シャフト25には、下端から上方に延びる穴部251が設けられる。穴部251の内周面には雌ねじ部が設けられる。プレート固定部256が穴部251に螺合することにより、スラストプレート255が、シャフト25の下端部に固定される。
スラストプレート255は、上述のプレート収容部239に収容される。スラストプレート255の上面は、シャフト25を囲む略円環状の面である。スラストプレート255の上面は、スリーブ231の下面、すなわち、プレート収容部239において下方を向く面と上下方向に対向する。スラストプレート255とスリーブ231とにより、抜け止め部が構成される。これにより、シャフト25が軸受部23から抜けることが防止される。スラストプレート255の下面は、軸受ハウジング232の内底面と上下方向に対向する。
軸受対向部281は、シャフト25の上端から径方向外方に広がる。軸受対向部281は、中心軸J1を中心とする略円環板状である。軸受対向部281は、軸受部23の上方に位置し、軸受部23と上下方向に対向する。シール円筒部282は、軸受対向部281から下方に向かって延びる略円筒状である。シール円筒部282は、軸受対向部281の外周縁部に連続する。シール円筒部282は、軸受部23よりも径方向外側、かつ、ステータ210よりも径方向内側に位置する。シール円筒部282の内周面は、軸受部23の外周面上部と径方向に対向する。シール円筒部282の内周面と、軸受ハウジング232の外周面との間に、シール間隙47が構成される。シール間隙47には、潤滑油の界面が位置するシール部47aが構成される。
カップ部29は、カップ内壁部291と、カップ天板部292と、カップ外壁部293と、を含む。カップ内壁部291と、カップ天板部292と、カップ外壁部293とは、一つながりの絶縁性部材である。カップ部29は、好ましくは、樹脂により形成される。
カップ内壁部291は、中心軸J1を中心とする略円筒状である。カップ天板部292は、カップ内壁部291の上端部から径方向外方に広がる。カップ天板部292は、中心軸J1を中心とする略円板状である。カップ外壁部293は、カップ天板部292の外縁部から下方に向かって延びる。カップ外壁部293は、中心軸J1を中心とする略円筒状である。
カップ内壁部291の外周面291cは、上方に向かうに従って径方向外方に向かう傾斜面を含む。好ましくは、カップ内壁部291の外周面291cの全体が、上方に向かうに従って径方向外方に向かう傾斜面である。換言すれば、カップ内壁部291の外径は、カップ天板部292に近づくに従って漸次増大する。カップ内壁部291の内径は、およそ一定である。したがって、カップ内壁部291の径方向の厚さは、カップ天板部292に近づくに従って漸次増大する。
カップ内壁部291の内周面291aは、シール円筒部282の外周面282aに固定される。カップ部29と回転中央部28とは、インサート成型により互いに固定される。シール円筒部282の外周面282aには、径方向内方に凹む環状の凹部282bが設けられる。カップ内壁部291の内周面291aには、径方向内方に突出する環状の凸部291bが設けられる。凸部291bは、カップ内壁部291の内周面291aにおいて、上下方向のおよそ中央部に位置する。凹部282bは、凸部291bと嵌合する。
凸部291bおよび凹部282bの形状は、様々に変更されてよい。例えば、凸部291bが、周方向に配置された複数の突起であり、凹部282bが、当該複数の突起と嵌合する複数の窪みであってもよい。また、カップ内壁部291の内周面291aに凹部が設けられ、シール円筒部282の外周面282aに、当該凹部と嵌合する凸部が設けられてもよい。あるいは、シール円筒部282の外周面282a、および、カップ内壁部291の内周面291aに、互いに嵌合する凹凸構造であるローレット構造が形成されてもよい。
シール円筒部282の下端は、カップ内壁部291の下端よりも下方に位置する。シール円筒部282の外周面282aは、凹部282bよりも下方において、中心軸J1を中心とする略円筒面である。シール円筒部282の下端部は、ブッシュ主部241の上面と上下方向に対向する。シール円筒部282の外周面282aは、カップ内壁部291の下端よりも下方において、ブッシュ突出部242の内周面242aと径方向に対向する。ブッシュ突出部242は、シール円筒部282と径方向に対向する径方向対向部である。
ブッシュ突出部242の上端面と、カップ内壁部291の下端面とは、上下方向に対向する。ブッシュ突出部242とカップ内壁部291とは、径方向において、シール円筒部282とステータ210との間に位置する。ブッシュ突出部242の上端面と、カップ内壁部291の下端面との間には、径方向に広がる環状の微小な横間隙491が構成される。換言すれば、ブッシュ突出部242とカップ内壁部291とは、横間隙491を介して上下方向に対向する。横間隙491の上下方向の高さは、好ましくは、0.1mm以上0.5mm以下である。
ブッシュ突出部242の内周面242aと、シール円筒部282の外周面282aとの間には、上下方向に延びる環状の微小な縦間隙492が構成される。縦間隙492は、横間隙491の内周部に連続し、横間隙491から下方に延びる。シール円筒部282の下端部と、ブッシュ主部241の上面との間には、環状の微小な中間間隙が構成される。中間間隙は、縦間隙492の下端部、および、シール間隙47の下端部に連続する。換言すれば、中間間隙は、縦間隙492の下端部と、シール間隙47の下端部とを接続する。
ヨーク261は、中心軸J1を中心とする略円筒状である。ヨーク261は、カップ外壁部293の内周面に固定される。ロータマグネット262は、中心軸J1を中心とする略円筒状であり、ヨーク261の内周面に固定される。換言すれば、ロータマグネット262は、ヨーク261を介してカップ外壁部293の内周面に間接的に固定される。ロータマグネット262は、ステータ210の径方向外側に位置する。
図1に示すように、複数の翼51は、カップ外壁部293の外周面に直接的に固定される。複数の翼51は、翼支持部等の他の部材を介して、カップ外壁部293の外周面に間接的に固定されてもよい。
図3は、スリーブ231の断面図である。スリーブ231の内周面231bの上部および下部には、複数のヘリングボーン形状の溝で構成される第1ラジアル動圧溝列271および第2ラジアル動圧溝列272が設けられる。図4は、スリーブ231の平面図である。スリーブ231の上面231aには複数のスパイラル形状の溝で構成される第1スラスト動圧溝列273が設けられる。また、図5は、スリーブ231の底面図である。スリーブ231の下面231cにはスパイラル形状の第2スラスト動圧溝列274が設けられる。
第1ラジアル動圧溝列271および第2ラジアル動圧溝列272は、シャフト25の外周面に設けられてもよい。第1スラスト動圧溝列273は、軸受対向部281の下面のうちスリーブ231の上面231aと対向する領域に設けられてもよい。第2スラスト動圧溝列274は、スラストプレート255の上面に設けられてもよい。第1スラスト動圧溝列273は、ヘリングボーン形状の溝の集合体であってもよい。第2スラスト動圧溝列274も、ヘリングボーン形状の溝の集合体であってもよい。
図6は、軸受部23近傍の断面図である。スラストプレート255と軸受ハウジング232との間には、下部間隙42が構成される。具体的には、下部間隙42は、軸受ハウジング232の内底面とスラストプレート255の下面との間、および、スラストプレート255の側面と軸受ハウジング232の底部内周面との間に構成される。下部間隙42には、潤滑油が介在する。スリーブ231の下面231cと、スラストプレート255の上面255aとの間には、第2スラスト間隙43が構成される。第2スラスト間隙43には、潤滑油が介在する。第2スラスト間隙43は、潤滑油の流体動圧を発生させる第2スラスト動圧軸受部43aを構成する。第2スラスト間隙43の外周部には、下部間隙42が連続する。
シャフト25の外周面25aと、軸受部23のスリーブ231の内周面231bとの間に、ラジアル間隙41が構成される。ラジアル間隙41の下端部は、第2スラスト間隙43の内周部に連続する。ラジアル間隙41は、第1ラジアル間隙411と、第1ラジアル間隙よりも下方に位置する第2ラジアル間隙412と、を有する。
第1ラジアル間隙411は、シャフト25の外周面25aと、スリーブ231の内周面231bのうち、図3の第1ラジアル動圧溝列271が設けられる部位との間に構成される。また、第2ラジアル間隙412は、シャフトの外周面と、スリーブ231の内周面231bのうち、図3の第2ラジアル動圧溝列272が設けられる部位との間に構成される。ラジアル間隙41には潤滑油が介在する。したがって、第1ラジアル間隙411および第2ラジアル間隙412にも潤滑油が介在する。第1ラジアル間隙411および第2ラジアル間隙412は、潤滑油の流体動圧を発生させるラジアル動圧軸受部41aを構成する。ラジアル動圧軸受部41aにより、シャフト25がラジアル方向に支持される。
軸受部23の上面と、軸受対向部281の下面281aとの間に、第1スラスト間隙44が構成される。第1スラスト間隙44は、ラジアル間隙41の上端部から径方向外方に広がる。第1スラスト間隙44には潤滑油が介在する。第1スラスト間隙44のうち図4の第1スラスト動圧溝列273が設けられる領域には、潤滑油の流体動圧を発生させる第1スラスト動圧軸受部44aが構成される。すなわち、スリーブ231の上面231aと、軸受対向部281の下面281aとの間の間隙が、潤滑油の流体動圧を発生させる第1スラスト動圧軸受部44aを構成する。
第1スラスト動圧軸受部44a、および、第2スラスト動圧軸受部43aにより、軸受対向部281がアキシャル方向に支持される。第1スラスト動圧軸受部44aおよび第2スラスト動圧軸受部43aが設けられることにより、シャフト25の上下方向の遊びのバラツキが低減される。第1スラスト動圧軸受部44aと第2スラスト動圧軸受部43aとは、上下方向に延びる循環溝により連通している。第1スラスト間隙44の外周部からは、上述のシール間隙47が下方に延びる。
モータ部2では、シール間隙47、第1スラスト間隙44、ラジアル間隙41、第2スラスト間隙43、下部間隙42が互いに繋がった1つの袋構造をなし、袋構造に潤滑油が連続して存在する。袋構造では、シール円筒部282の内周面と軸受部23の外周面との間に位置するシール間隙47のみに潤滑油の界面が形成される。袋構造により、潤滑油の漏れを容易に防止することができる。
モータ部2の軸受機構4は、軸受部23と、シャフト25と、軸受対向部281と、シール円筒部282と、上述の潤滑油と、を含む。軸受機構4では、シャフト25、軸受対向部281およびシール円筒部282が、潤滑油を介して中心軸J1を中心として軸受部23に対して相対回転する。
図1に示すモータ部2では、ステータ210に電流が供給されることにより、ロータマグネット262とステータ210との間に、中心軸J1を中心とするトルクが発生する。これにより、インペラ5の複数の翼51が、中心軸J1を中心として回転部22と共に回転する。モータ部2によるインペラ5の回転により、吸気口34からハウジング3内へと空気が吸引され、送風口から送出される。
以上に説明したように、シャフト25と軸受対向部281とシール円筒部282とは、一つながりの導電性部材である。カップ内壁部291とカップ天板部292とカップ外壁部293とは、一つながりの絶縁性部材である。カップ内壁部291は、シール円筒部282の外周面に固定される。カップ内壁部291とブッシュ24とは、径方向におけるシール円筒部282とステータ210との間にて、環状の横間隙491を介して上下方向に対向する。
このため、送風ファン1では、回転中央部28とステータ210のコイル212との間における電気的絶縁性を高めることができる。これにより、回転中央部28とステータ210とを近接配置することができるため、ステータ210を中心軸J1に近い位置に配置することができる。したがって、モータ部2の径方向における小型化を実現し、複数の翼51の径方向の長さを長くすることができる。その結果、風量の低下を防止または抑制しつつ、複数の翼51の上下方向の高さを小さくして送風ファン1を薄型化することができる。
また、送風ファン1では、ブッシュ24も絶縁性部材である。ブッシュ24とカップ内壁部291とにより、回転中央部28とステータ210のコイル212との間の絶縁性を向上することができる。これにより、ステータ210を中心軸J1にさらに近い位置に配置することができる。その結果、風量の低下を防止または抑制しつつ送風ファン1をさらに薄型化することができる。
送風ファン1では、回転中央部28が、金属を切削加工することにより形成される場合、回転中央部28の形状精度を向上することができる。これにより、ラジアル動圧軸受部41a、第1スラスト動圧軸受部44a、第2スラスト動圧軸受部43aおよびシール間隙47を、高精度にて構成することができる。カップ部29が樹脂により形成される場合、回転部22が軽量化される。その結果、送風ファン1の消費電力を低減することができる。
カップ内壁部291の外周面291cは、上方に向かうに従って径方向外方に向かう傾斜面を含む。これにより、カップ内壁部291の径方向の厚さが、カップ天板部292に近づくに従って漸次増大するため、カップ内壁部291の強度が増大する。その結果、カップ部29と回転中央部28との締結強度を増大させることができる。カップ内壁部291の外周面291cの全体が、上方に向かうに従って径方向外方に向かう傾斜面である場合、カップ部29と回転中央部28との締結強度をさらに増大させることができる。
送風ファン1では、シール円筒部282の外周面282aに凹部または凸部が設けられ、カップ内壁部291の内周面291aに、当該凹部または凸部と嵌合する凸部または凹部が設けられる。これにより、カップ部29と回転中央部28との締結強度をより一層増大させることができる。
上述のように、ブッシュ24は、ブッシュ突出部242を含み、ブッシュ突出部242とカップ内壁部291との間に横間隙491が構成され、ブッシュ突出部242の内周面242aとシール円筒部282の外周面282aとの間に、横間隙491に連続する縦間隙492が構成される。横間隙491および縦間隙492により、シール間隙47の径方向外側にラビリンス構造が構成される。これにより、シール間隙47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。換言すれば、軸受機構4内の潤滑油の蒸発を抑制することができる。
ブッシュ突出部242の外周面242bは、コアバック213の内周面213aと接しており、ブッシュ突出部242の上端は、コアバック213の上端よりも上方に位置する。このため、コアバック213の内周面213aと、ブッシュ24の外周面との接触面積を大きく確保することができる。その結果、コアバック213とブッシュ24との締結強度を増大させることができる。また、ブッシュ突出部242の上端は、コアバック213の上端よりも上方に位置することにより、上述のラビリンス構造の上下方向の長さを長くすることもできる。
上述のように、軸受部23は、スリーブ231と、軸受ハウジング232と、を含む。このため、軸受部23の内周部を構成する軸受内周部の材料選択の自由度を向上することができる。また、スリーブ231を焼結体とした場合、軸受部23における潤滑油の保持量を容易に増大することができる。
(第2の実施形態)
図7は、本発明の例示的な第2の実施形態に係る送風ファン1aの軸受部23近傍の断面図である。送風ファン1aの回転中央部28は、図6に示す送風ファン1の回転中央部28のシール円筒部282とは異なる形状のシール円筒部282eを含む。送風ファン1aの他の構造は、送風ファン1と同様である。以下、同様の構成には同符号を付す。
図7は、本発明の例示的な第2の実施形態に係る送風ファン1aの軸受部23近傍の断面図である。送風ファン1aの回転中央部28は、図6に示す送風ファン1の回転中央部28のシール円筒部282とは異なる形状のシール円筒部282eを含む。送風ファン1aの他の構造は、送風ファン1と同様である。以下、同様の構成には同符号を付す。
送風ファン1と同様に、カップ部29と回転中央部28とは、インサート成型により互いに固定される。シール円筒部282eの外周面282aは、カップ内壁部291の内周面291aに固定される。シール円筒部282eの外周面282aには、径方向内方に凹む環状の凹部282bが設けられる。凹部282bは、カップ内壁部291の内周面291aの凸部291bと嵌合する。
また、カップ内壁部291とブッシュ24とは、径方向におけるシール円筒部282eとステータ210との間にて、環状の横間隙491を介して上下方向に対向する。送風ファン1aでは、送風ファン1と同様に、回転中央部28とステータ210のコイル212との間における電気的絶縁性を高めることができる。これにより、モータ部2の径方向における小型化を実現し、複数の翼51(図1参照)の径方向の長さを長くすることができる。その結果、風量の低下を防止または抑制しつつ、複数の翼51の上下方向の高さを小さくして送風ファン1aを薄型化することができる。
シール円筒部282eの下端は、カップ内壁部291の下端よりも下方に位置する。シール円筒部282eの外周面282aは、凹部282bよりも下方において、下方に向かうに従って径方向内方に向かう傾斜面である。したがって、カップ内壁部291の下端とシール円筒部282eの下端との間においても、シール円筒部282eの外周面282aは、下方に向かうに従って径方向内方に向かう傾斜面である。このため、カップ部29と回転中央部28とをインサート成型により固定する際に、シール円筒部282eの外周面282aと金型との摩擦を防止することができる。その結果、カップ内壁部291の下端部にバリが生じることを防止または抑制することができる。
シール円筒部282eの外周面282aは、例えば、凹部282bとカップ内壁部291の下端との間において、中心軸J1を中心とする略円筒状であってもよい。この場合であっても、カップ内壁部291の下端とシール円筒部282eの下端との間において、シール円筒部282eの外周面282aが、下方に向かうに従って径方向内方に向かう傾斜面であれば、上記と同様に、カップ内壁部291の下端部にバリが生じることを防止または抑制することができる。
(第3の実施形態)
図8は、本発明の例示的な第3の実施形態に係る送風ファン1bの軸受部23近傍の断面図である。送風ファン1bは、図6に示す送風ファン1とは異なる形状の回転中央部28aを含む。送風ファン1bの他の構造は、送風ファン1と同様である。以下、同様の構成には同符号を付す。
図8は、本発明の例示的な第3の実施形態に係る送風ファン1bの軸受部23近傍の断面図である。送風ファン1bは、図6に示す送風ファン1とは異なる形状の回転中央部28aを含む。送風ファン1bの他の構造は、送風ファン1と同様である。以下、同様の構成には同符号を付す。
回転中央部28aは、シャフト25と、軸受対向部281と、シール円筒部282と、を含む。シャフト25の下端部には、スラストプレート255が設けられる。スラストプレート255は、シャフト25の下端部から径方向外方に広がる略円板状である。スラストプレート255の上面には、上方に延びる略円柱状のプレート固定部256aが設けられる。シャフト25には、上下方向に延びる貫通孔252が設けられる。プレート固定部256aが貫通孔252に下方から圧入されることにより、スラストプレート255が、シャフト25の下端部に固定される。プレート固定部256aの外周面は、接着剤により貫通孔252の内周面に固定されてもよい。固定部256aとシャフト25との固定には、接着および圧入の両方が用いられてもよい。回転中央部28aは、例えばプレス成型等により形成されてもよい。
シール円筒部282の外周面282a、および、カップ内壁部291の内周面291aは、滑らかな略円筒面である。シール円筒部282の外周面282a、および、カップ内壁部291の内周面291aには、互いに嵌合する凹部および凸部は設けられない。回転中央部28aがカップ内壁部291の径方向内側に圧入されることにより、シール円筒部282の外周面282aが、カップ内壁部291の内周面291aに固定される。シール円筒部282の外周面282aは、接着剤によりカップ内壁部291の内周面291aに固定されてもよい。回転中央部28aとカップ部29との固定には、接着および圧入の両方が用いられてもよい。
送風ファン1bでは、送風ファン1と同様に、カップ内壁部291とブッシュ24とが、径方向におけるシール円筒部282とステータ210との間にて、環状の横間隙491を介して上下方向に対向する。このため、回転中央部28aとステータ210のコイル212との間における電気的絶縁性を高めることができる。これにより、モータ部2の径方向における小型化を実現し、複数の翼51(図1参照)の径方向の長さを長くすることができる。その結果、風量の低下を防止または抑制しつつ、複数の翼51の上下方向の高さを小さくして送風ファン1bを薄型化することができる。
送風ファン1,1a,1bでは、様々な変更が可能である。
第1スラスト動圧溝列273は、軸受ハウジング232の上面に設けられてもよく、軸受対向部281の下面のうち軸受ハウジング232の上面と対向する領域に設けられてもよい。換言すれば、第1スラスト動圧溝列273は、軸受部23の上面、および、軸受対向部281の下面281aの少なくとも一方に設けられていればよい。これにより、軸受部23の上面と軸受対向部281の下面281aとの間の第1スラスト間隙44に、第1スラスト動圧軸受部44aが構成される。軸受対向部281の下面281aと軸受部23の上面との間の間隙44には、必ずしも第1スラスト動圧軸受部44aが構成される必要はなく、潤滑油が介在すればよい。
軸受ハウジング232は、必ずしも一部材で構成される必要はない。例えば、中心軸J1を中心とする略円筒状のハウジング円筒部の下端部に、略円板状のキャップが固定されることにより、有底略円筒状の軸受ハウジングが構成されてもよい。この場合、ハウジング円筒部がスリーブ231の外周面を覆い、キャップがスリーブ231の下面を覆う。また、軸受部23は、必ずしも、軸受ハウジング232にスリーブ231が挿入された構造である必要は無く、一部材で構成されてもよい。
シール円筒部282の下端は、必ずしも、カップ内壁部291の下端よりも下方に位置する必要はなく、例えば、カップ内壁部291の下端と上下方向に関しておよそ同じ位置に位置してもよい。この場合、ブッシュ24では、ブッシュ突出部242は設けられず、ブッシュ主部241の上面が、シール円筒部282の下面、および、カップ内壁部291の下端面と上下方向に対向してもよい。これにより、シール間隙47と横間隙491との間に縦間隙492は設けられず、横間隙491が、シール間隙47の下端部に連続する。
ブッシュ24は、例えば、金属等の導電性部材であってもよい。
送風ファン1,1a,1bでは、吸気口34は、上プレート部31および下プレート部32の一方のみに設けられてもよい。換言すれば、送風ファン1,1a,1bでは、上プレート部31または下プレート部32が吸気口34を含んでいればよい。
上記実施の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。
本発明に係る送風ファンは、ノート型PCやデスクトップ型PCの筐体内部における機器の冷却、その他の機器の冷却、様々な対象物に対する空気の供給等に利用可能である。さらに、他の用途として利用することができる。
1,1a,1b 送風ファン
2 モータ部
3 ハウジング
21 静止部
22 回転部
23 軸受部
24 ブッシュ
25 シャフト
25a (シャフトの)外周面
28,28a 回転中央部
29 カップ部
31 上プレート部
32 下プレート部
33 側壁部
34 吸気口
41 ラジアル間隙
41a ラジアル動圧軸受部
44 第1スラスト間隙
44a 第1スラスト動圧軸受部
47 シール間隙
47a シール部
51 翼
210 ステータ
212 コイル
213 コアバック
213a (コアバックの)内周面
214 ティース
231 スリーブ
231a (スリーブの)上面
231b (スリーブの)内周面
231c (スリーブの)下面
232 軸受ハウジング
242 ブッシュ突出部
242a (ブッシュ突出部の)内周面
242b (ブッシュ突出部の)外周面
262 ロータマグネット
281 軸受対向部
281a (軸受対向部の)下面
282,282e シール円筒部
282a (シール円筒部の)外周面
282b 凹部
291 カップ内壁部
291a (カップ内壁部の)内周面
291b 凸部
291c (カップ内壁部の)外周面
292 カップ天板部
293 カップ外壁部
491 横間隙
492 縦間隙
J1 中心軸
2 モータ部
3 ハウジング
21 静止部
22 回転部
23 軸受部
24 ブッシュ
25 シャフト
25a (シャフトの)外周面
28,28a 回転中央部
29 カップ部
31 上プレート部
32 下プレート部
33 側壁部
34 吸気口
41 ラジアル間隙
41a ラジアル動圧軸受部
44 第1スラスト間隙
44a 第1スラスト動圧軸受部
47 シール間隙
47a シール部
51 翼
210 ステータ
212 コイル
213 コアバック
213a (コアバックの)内周面
214 ティース
231 スリーブ
231a (スリーブの)上面
231b (スリーブの)内周面
231c (スリーブの)下面
232 軸受ハウジング
242 ブッシュ突出部
242a (ブッシュ突出部の)内周面
242b (ブッシュ突出部の)外周面
262 ロータマグネット
281 軸受対向部
281a (軸受対向部の)下面
282,282e シール円筒部
282a (シール円筒部の)外周面
282b 凹部
291 カップ内壁部
291a (カップ内壁部の)内周面
291b 凸部
291c (カップ内壁部の)外周面
292 カップ天板部
293 カップ外壁部
491 横間隙
492 縦間隙
J1 中心軸
Claims (10)
- 上下方向を向く中心軸を中心として周方向に配列される複数の翼と、
前記複数の翼を前記中心軸回りに回転するモータ部と、
を備え、
前記モータ部が、
静止部と、
前記静止部に対して回転可能に支持されるとともに前記複数の翼が固定される回転部と、
を備え、
前記静止部が、
ステータと、
軸受部と、
外周面に前記ステータが固定され、内周面に前記軸受部が固定される環状の保持部と、
を備え、
前記回転部が、
前記軸受部に支持される回転中央部と、
前記回転中央部の径方向外側にて前記回転中央部に固定される環状のカップ部と、
前記カップ部に固定され、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、
を備え、
前記回転中央部が、
前記軸受部に挿入され、前記軸受部に対して前記中心軸を中心として相対回転するシャフトと、
前記シャフトの上端から径方向外方に広がる軸受対向部と、
前記軸受対向部から前記軸受部の径方向外側にて下方に向かって延びるシール円筒部と、
を備え、
前記カップ部が、
前記シール円筒部の外周面に固定される円筒状のカップ内壁部と、
前記カップ内壁部の上端部から径方向外方に広がるカップ天板部と、
前記カップ天板部の外縁部から下方に向かって延びる円筒状のカップ外壁部と、
を備え、
前記シール円筒部の内周面と前記軸受部の外周面との間に位置するシール間隙にて潤滑油の界面が位置するシール部が構成され、
前記軸受部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て前記シャフトをラジアル方向に支持するラジアル軸受部が構成され、
前記軸受対向部の下面と前記軸受部の上面との間の間隙に潤滑油が介在し、
前記シャフトと前記軸受対向部と前記シール円筒部とが一つながりの導電性部材であり、
前記カップ内壁部と前記カップ天板部と前記カップ外壁部とが一つながりの絶縁性部材であり、
前記カップ内壁部と前記保持部とが、径方向における前記シール円筒部と前記ステータとの間にて、環状の横間隙を介して上下方向に対向する、送風ファン。 - 前記軸受対向部の前記下面と前記軸受部の前記上面との間の前記間隙にて、前記軸受対向部をアキシャル方向に支持するスラスト動圧軸受部が構成される、請求項1に記載の送風ファン。
- 前記保持部が絶縁性部材である、請求項1または2に記載の送風ファン。
- 前記カップ内壁部の外周面が、上方に向かうに従って径方向外方に向かう傾斜面を含む、請求項1ないし3のいずれかに記載の送風ファン。
- 前記シール円筒部の下端が、前記カップ内壁部の下端よりも下方に位置し、
前記保持部が、前記シール円筒部の前記外周面と径方向に対向する円筒状の径方向対向部を有し、
前記径方向対向部と前記カップ内壁部との間に前記横間隙が構成され、
前記径方向対向部の内周面と前記シール円筒部の前記外周面との間に、前記横間隙に連続する縦間隙が構成される、請求項1ないし4のいずれかに記載の送風ファン。 - 前記ステータが、
円環状のコアバックと、
前記コアバックから径方向外方に突出する複数のティースと、
前記複数のティースのそれぞれに導線が巻回されることにより構成されるコイルと、
を有し、
前記コアバックの内周面が、前記径方向対向部の外周面に固定されており、
前記径方向対向部の上端が、前記コアバックの上端よりも上方に位置する、請求項5に記載の送風ファン。 - 前記シール円筒部の下端が、前記カップ内壁部の下端よりも下方に位置し、
前記カップ内壁部の前記下端と前記シール円筒部の前記下端との間において、前記シール円筒部の前記外周面が、下方に向かうに従って径方向内方に向かう傾斜面である、請求項1ないし6のいずれかに記載の送風ファン。 - 前記シール円筒部の前記外周面に凹部または凸部が設けられ、前記カップ内壁部の内周面に、前記凹部または前記凸部と嵌合する凸部または凹部が設けられる、請求項1ないし7のいずれかに記載の送風ファン。
- 前記軸受部が、
スリーブと、
前記スリーブの外周面および下面を覆う軸受ハウジングと、
を備える、請求項1ないし8のいずれかに記載の送風ファン。 - 前記モータ部および前記複数の翼を収容するハウジングをさらに備え、
前記ハウジングが、
前記複数の翼の上側を覆う上プレート部と、
前記複数の翼の下側を覆うとともに前記モータ部が固定される下プレート部と、
前記複数の翼の側方を覆う側壁部と、
を備え、
前記上プレート部または前記下プレート部が、吸気口を有し、
前記上プレート部、前記側壁部および前記下プレート部により、前記複数の翼の側方に送風口が構成される、請求項1ないし9のいずれかに記載の送風ファン。
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