JPH06229394A

JPH06229394A - 送風機

Info

Publication number: JPH06229394A
Application number: JP36039492A
Authority: JP
Inventors: Hideji Takahashi; 秀二高橋
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1992-12-28
Publication date: 1994-08-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】メンテナンスの必要がなく、汚染の問題がな
く、騒音及び振動が小さく、長寿命。【構成】大径円筒部の基端に複数の径方向貫通孔２０
を設ける。羽根車４０の環状底板４２ｂに吸気孔５２を
設け、吸気孔５２に吸気羽根５４を設ける。大径筒部５
０ｃの内周部と大径軸部２２ｃの外周部によりラジアル
軸受部Ｒ１を構成し、円錐台外周面部２２ｂと円錐台内
周面部５０ｂによりスラスト軸受部Ｓ１を構成する。羽
根車４０の回転に伴う吸気羽根５４の回転により、椀形
状基部４２とハウジング１４により形成された内部空間
Ｐ１に、外部の空気が吸気孔５２を通じて内部空間Ｐ１
に加圧吸入される。空気軸受部Ａ１の下端からその間隙
に導入され、更に動圧が加わった空気を潤滑剤としてラ
ジアル荷重及びスラスト荷重を支持する。その空気は空
気軸受部Ａ１の上端から排出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、送風用の羽根車が空気
軸受部によって回転自在に支持された送風機に関する。

【０００２】

【従来の技術及び解決しようとする課題】電子機器の冷
却等に用いられる送風機において羽根車を回転自在に支
持する軸受には、メンテナンスの必要性を無くす観点か
ら、給油の必要がない含油軸受が用いられることが多
い。

【０００３】ところが、含油軸受の場合、騒音及び振動
が比較的大きいばかりか、潤滑油が徐々に散逸するため
汚染の問題を有する。また、散逸により潤滑剤が減少し
てくると騒音及び振動が増大し、やがては潤滑剤が枯渇
して比較的早く寿命が尽きることとなり、冷却対象たる
電子機器等よりも早く使用不能となることもあり得る。

【０００４】本発明は、従来技術に存した上記のような
問題点に鑑み行われたものであって、その目的とすると
ころは、メンテナンスの必要がなく、汚染の問題がな
く、騒音及び振動が小さく、而も長寿命の送風機を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の送風機は、送風用の羽根車が、ラジアル軸
受部及びスラスト軸受部からなる空気軸受部を介して固
定部に対し自在に回転し得る送風機であって、羽根車と
固定部とによって形成された内部空間と外部との間は、
羽根車に吸気羽根と共に設けられた吸気孔、空気軸受部
の間隙、並びに羽根車と固定部との間の僅かな隙間を介
して通じており、空気軸受部は、吸気羽根の回転により
吸気孔を通じて内部空間に加圧吸入され、空気軸受部の
一端からその間隙に導入されて更に動圧が加えられた空
気を潤滑剤とし、その空気は、空気軸受部の他端を経て
外部へ排出されるものとしている。

【０００６】

【作用】羽根車が回転すると、それと共に吸気羽根が回
転する。その吸気羽根の回転により、外部の空気が吸気
孔を通じて内部空間に加圧吸入される。その空気の一部
は、羽根車と固定部との間の僅かな隙間を通じて少しず
つ外部へ漏出する。また加圧吸入された空気のうち別の
一部は、空気軸受部の間隙を通じて外部へ排出される。

【０００７】空気軸受部の一端からその間隙に導入され
た空気には、更に、その空気軸受部において動圧が加わ
る。空気軸受部のラジアル軸受部及びスラスト軸受部
は、このようにして加圧された空気を潤滑剤としてラジ
アル荷重及びスラスト荷重を支持する。そしてその空気
は、空気軸受部の他端を経て外部へ排出される。

【０００８】

【実施例】本発明の実施例を、図面を参照しつつ説明す
る。図１は本発明の１実施例としての軸流送風機の正面
図、図２は、図１におけるII−II線断面図である。

【０００９】正面方形状のファンケーシング１０の正背
面方向に、正面円形状の通風路１２が貫通している。

【００１０】正面円形状のハウジング１４が、ファンケ
ーシング１０との間に架設された支骨１６によって通風
路１２の背部における中央部に固定支持されている。ハ
ウジング１４の中央部に、正面側に向かって円筒状部１
８が突設され、ハウジング１４の外周部には、正面側に
向かって固定外周壁１４ａが突設されている。円筒状部
１８は、内径が小さい基部１８ａと、内径が拡大された
大径円筒部１８ｂとからなり、大径円筒部１８ｂの基端
における複数個所に、径方向貫通孔２０が設けられてい
る。円筒状部１８の基部には、固定軸体２２の基端部が
内嵌固定されると共に環状の回路基板２４が外嵌固定さ
れている。

【００１１】固定軸体２２は、その先端部に位置する小
径軸部２２ａと、その基部側に位置する円錐台外周面部
２２ｂと、その基部側に位置する大径軸部２２ｃからな
り、小径軸部２２ａと円錐台外周面部２２ｂは、円筒状
部１８における大径円筒部１８ｂの内周面との間に径方
向間隔を有している。また円錐台外周面部２２ｂには、
動圧を増大させるためのヘリングボーン溝２６が設けら
れている。

【００１２】ステータコア２８には、合成樹脂製の絶縁
材３０を介してステータコイル３２が捲回されている。
絶縁材３０のうち図２における上端内周部には、嵌合突
部３４が設けられ、外周部下端には、導電性の脚部３６
が突設され、この脚部３６にステータコイル３２の引出
し部が電気的に接続されている。

【００１３】ステータコア２８とステータコイル３２と
絶縁材３０と脚部３６からなるステータアセンブリ３７
は、図２における上方から大径円筒部１８ｂに外嵌さ
れ、ステータコア２８の内周下端部が大径円筒部１８ｂ
における径方向貫通孔２０の上方に設けられた外周突部
１８ｂ１上に支持され、嵌合突部３４が大径円筒部１８
ｂの上端部外周に設けられた嵌合凹部３８に嵌合するこ
とにより、大径円筒部１８ｂに固定されている。嵌合凹
部３８の上端外周部及び嵌合突部３４の下端内周部は、
何れも湾曲状に形成され、嵌合突部３４と嵌合凹部３８
との嵌合の円滑化が図られている。脚部３６は、回路基
板２４に挿通され、回路基板２４の回路に電気的に接続
されている。

【００１４】羽根車４０は、椀形状基部４２と、その椀
形状基部４２における回転外周壁４２ａに径方向外方に
向かって突設された複数枚の送風羽根４４とからなる。
回転外周壁４２ａの内周部には、ロータヨーク４６が内
嵌固定され、そのロータヨーク４６には、ロータマグネ
ット４８が内嵌固定されている。また椀形状基部４２の
環状底板４２ｂの中央部には、略円筒形状のスリーブ部
材５０の基部が嵌合固定されている。スリーブ部材５０
は、その基端部に位置する小径筒部５０ａと、その先端
側（図２における下端側）に位置する円錐台内周面部５
０ｂと、その先端側に位置する大径筒部５０ｃからな
る。大径筒部５０ｃの下部は、先端側に向かって漸次拡
径している。

【００１５】椀形状基部４２の環状底板４２ｂには環状
の吸気孔５２が設けられ、吸気孔５２には、複数枚の吸
気羽根５４が設けられている。スリーブ部材５０は固定
軸体２２に外嵌され、その大径筒部５０ｃは大径円筒部
１８ｂと大径軸部２２ｃとの間隙に位置している。そし
て大径筒部５０ｃの内周部と大径軸部２２ｃの外周部に
よりラジアル軸受部Ｒ１が構成されると共に、円錐台外
周面部２２ｂと円錐台内周面部５０ｂによりスラスト軸
受部Ｓ１が構成され、両者併せて空気軸受部Ａ１を構成
している。小径軸部２２ａの先端部には、抜け止めリン
グ５６が外嵌固定され、スリーブ部材５０、従って羽根
車４０の、固定軸体２２からの脱落が防止されている。

【００１６】この状態において、ロータマグネット４８
はステータコア２８と径方向空隙を隔てて相対してい
る。但し、ロータマグネット４８の磁気センタは、ステ
ータコア２８の磁気センタよりも図２における上方にず
れている。また羽根車４０の回転外周壁４２ａの端部外
周側には、切欠部５８が形成されている。この切欠部５
８の外周面が固定外周壁１４ａの内周面と僅かな径方向
隙間を介して相対しており、切欠部５８の端面は、固定
外周壁１４ａの端面と軸線方向隙間を介して相対してい
る。これによってラビリンスシール状の効果を発揮し、
回転外周壁４２ａと固定外周壁１４ａとの間がいわば半
密閉状態となっている。

【００１７】以上のように、羽根車４０の椀形状基部４
２とハウジング１４とによって形成された内部空間Ｐ１
と外部との間は、吸気孔５２、スリーブ部材５０と固定
軸体２２との間隙、すなわち空気軸受部Ａ１の間隙、並
びに羽根車４０の回転外周壁４２ａとハウジング１４の
固定外周壁１４ａとの間の僅かな隙間を介して通じてい
る。

【００１８】ステータコイル３２に流す励磁電流の転流
により、ロータマグネット４８と一体をなす羽根車４０
が回転すると、羽根車４０に設けられた送風羽根４４及
び吸気羽根５４も共に回転する。送風羽根４４の回転に
より、通風路１２を通じて送風がなされる。また吸気羽
根５４の回転により、外部の空気が吸気孔５２を通じて
内部空間Ｐ１に加圧吸入される。吸入された空気は、ス
テータアセンブリ３７のスロットやロータマグネット４
８とステータアセンブリ３７との間隙を通り、その一部
は、羽根車４０の回転外周壁４２ａとハウジング１４の
固定外周壁１４ａとの間の僅かな隙間を通じて少しずつ
外部へ漏出するが、別の大部分は、径方向貫通孔２０を
通り、図２における空気軸受部Ａ１下端のやや拡開した
間隙に導入され、ラジアル軸受部Ｒ１及びスラスト軸受
部Ｓ１の各間隙を通じて小径軸部２２ａと小径筒部５０
ａの間から図２における上方に向かって外部へ排出され
る。

【００１９】吸気羽根５４により加圧され、空気軸受部
Ａ１の下端からその間隙に導入された空気には、更に、
空気軸受部Ａ１のラジアル軸受部Ｒ１及びスラスト軸受
部Ｓ１においてそれぞれ動圧が加わる。ラジアル軸受部
Ｒ１及びスラスト軸受部Ｓ１は、このようにして加圧さ
れた空気を潤滑剤としてラジアル荷重及びスラスト荷重
を支持する。スラスト軸受部Ｓ１においては、スリーブ
部材５０、すなわち羽根車４０に対して図２における上
向きに浮上させる力が作用するが、ステータコア２８と
ロータマグネット４８の磁気センタのずれによってロー
タマグネット４８に対し下向きの力が作用することによ
り両者が均衡する。

【００２０】また、吸気羽根５４により内部空間Ｐ１に
吸入された空気が、ステータアセンブリ３７のスロット
やロータマグネット４８とステータアセンブリ３７との
間隙を通って外部へ排出されるので、空気軸受部Ａ１の
潤滑剤として用いられる空気により、ステータアセンブ
リ３７が効果的に冷却される。

【００２１】なお、動圧を増大させるための溝は、ヘリ
ングボーン溝に限らない。また、そのような溝を円錐台
内周面部５０ｂに設けてもよく、スリーブ部材５０の大
径筒部５０ｃの内周面または固定軸体２２の大径軸部２
２ｃの外周面にも設けることができる。

【００２２】図３は、本発明の別の実施例としての軸流
送風機の要部断面図、図４は、そのスリーブ部材の斜視
図である。

【００２３】ハウジング６０の中央部に、図３における
上方に向かって円筒状の軸受ハウジング６２が突設さ
れ、ハウジング６０の外周部には、上方に向かって固定
外周壁６０ａが突設されている。軸受ハウジング６２
は、内径が小さい基部６２ａと、内径が拡大された大径
部６２ｂとからなり、基部６２ａに、環状の回路基板６
４が外嵌固定されると共にスラスト軸受部材６６が内嵌
固定されている。このスラスト軸受部材６６には、湾曲
凹面６８の中央に開口する軸線方向の排気孔７０が設け
られている。また軸受ハウジング６２における大径部６
２ｂには、スリーブ部材７２が内嵌固定されている。

【００２４】スリーブ部材７２は、中央部を軸線方向に
貫通する貫通孔７４を有する。貫通孔７４は、円形断面
部７４ａと、その円形断面部７４ａの内周部に９０度中
心角毎に設けられた半円形溝部７４ｂからなる。

【００２５】ステータコア７６には、合成樹脂製の絶縁
材７８を介してステータコイル８０が捲回されている。
絶縁材７８の外周部下端には、導電性の脚部８２が突設
され、この脚部８２にステータコイル８０の引出し部が
電気的に接続されている。

【００２６】ステータコア７６とステータコイル８０と
絶縁材７８と脚部８２からなるステータアセンブリ８４
は、図３における上方から軸受ハウジング６２の大径部
６２ｂに外嵌固定されている。脚部８２は、回路基板６
４に挿通され、回路基板６４の回路に電気的に接続され
ている。

【００２７】羽根車８６は、椀形状基部８８と、その椀
形状基部８８における回転外周壁８８ａに径方向外方に
向かって突設された複数枚の送風羽根９０とからなる。
回転外周壁８８ａの内周部には、ロータヨーク９２が内
嵌固定され、そのロータヨーク９２には、ロータマグネ
ット９４が内嵌固定されている。また椀形状基部８８の
底板８８ｂの中央部には、回転軸９６が突設されてい
る。

【００２８】椀形状基部８８の底板８８ｂには環状の吸
気孔９８が設けられ、吸気孔９８には、複数枚の吸気羽
根１００が設けられている。回転軸９６はスリーブ部材
７２の貫通孔７４における円形断面部７４ａに挿通さ
れ、回転軸９６の下端に位置する湾曲凸面１０２が、ス
ラスト軸受部材６６における湾曲凹面６８に嵌合してい
る。そしてスリーブ部材７２の内周部と回転軸９６の外
周部によりラジアル軸受部Ｒ２が構成されると共に、湾
曲凹面６８と湾曲凸面１０２によりスラスト軸受部Ｓ２
が構成され、両者併せて空気軸受部Ａ２を構成してい
る。回転軸９６のうちスリーブ部材７２とスラスト軸受
部Ｓ２との間の部分に、抜け止めリング１０４が外嵌固
定され、回転軸９６、従って羽根車８６の、スリーブ部
材７２からの脱落が防止されている。

【００２９】この状態において、ロータマグネット９４
はステータコア７６と径方向空隙を隔てて相対してい
る。但し、ロータマグネット９４の磁気センタは、ステ
ータコア７６の磁気センタよりも図３における上方にず
れている。また羽根車８６の回転外周壁８８ａの端部外
周側には、切欠部１０６が形成されている。この切欠部
１０６の外周面が固定外周壁６０ａの内周面と僅かな径
方向隙間を介して相対しており、切欠部１０６の端面
は、固定外周壁６０ａの端面と軸線方向隙間を介して相
対している。これによってラビリンスシール状の効果を
発揮し、回転外周壁８８ａと固定外周壁６０ａとの間が
いわば半密閉状態となっている。

【００３０】以上のように、羽根車８６の椀形状基部８
８とハウジング６０とによって形成された内部空間Ｐ２
と外部との間は、吸気孔９８、スリーブ部材７２と回転
軸９６との間隙及びスラスト軸受部材６６の湾曲凹面６
８と回転軸９６の湾曲凸面１０２との間隙、すなわち空
気軸受部Ａ２の間隙、並びに羽根車８６の回転外周壁８
８ａとハウジング６０の固定外周壁６０ａとの間の僅か
な隙間を介して通じている。

【００３１】ステータコイル８０に流す励磁電流の転流
により羽根車８６が回転すると、送風羽根９０及び吸気
羽根１００も共に回転する。送風羽根９０の回転により
送風がなされ、吸気羽根１００の回転により外部の空気
が吸気孔９８を通じて内部空間Ｐ２に加圧吸入される。
吸入された空気の一部は、羽根車８６の回転外周壁８８
ａとハウジング６０の固定外周壁６０ａとの間の僅かな
隙間を通じて少しずつ外部へ漏出する。

【００３２】吸入された空気のうち別の大部分は、ラジ
アル軸受部Ｒ２及びスラスト軸受部Ｓ２の各間隙を通じ
て外部へ排出される。すなわち、吸入された空気のうち
別の大部分はスリーブ部材７２と回転軸９６との間隙
（貫通孔７４における円形断面部７４ａの内周面と回転
軸９６の外周面との間隙及び貫通孔７４における半円形
溝部７４ｂ）に導入され、図３における下方に向かって
流れる。その空気は、軸受ハウジング６２の基部６２ａ
内周面とスリーブ部材７２の下端面とスラスト軸受部材
６６の上面により囲まれた空間を経て、湾曲凸面１０２
と湾曲凹面６８との間隙に導入され、排気孔７０を通じ
て図３における下方に向かって外部へ排出される。

【００３３】吸気羽根１００により加圧され、空気軸受
部Ａ２の上端からその間隙に導入された空気には、更
に、空気軸受部Ａ２のラジアル軸受部Ｒ２及びスラスト
軸受部Ｓ２においてそれぞれ動圧が加わる。ラジアル軸
受部Ｒ２及びスラスト軸受部Ｓ２は、このようにして加
圧された空気を潤滑剤としてラジアル荷重及びスラスト
荷重を支持する。また更に、スラスト軸受部Ｓ２におい
ては、空気が湾曲凸面１０２と湾曲凹面６８との間隙を
経て排気孔７０から排出される際に、回転軸９６、すな
わち羽根車８６に対して図３における上向きに浮上させ
る力が作用するが、ステータコア７６とロータマグネッ
ト９４の磁気センタのずれによりロータマグネット９４
に対し下向きの力が作用することによって両者が均衡す
る。なお、湾曲凸面１０２と湾曲凹面６８との間隙に空
気が導入され易くするために、湾曲凸面１０２の曲率半
径は、湾曲凹面６８のそれよりもやや小さくすることが
好ましい。

【００３４】また、吸気羽根１００により内部空間Ｐ２
に吸入され、空気軸受部Ａ２の潤滑剤として用いられる
空気の一部は、ステータアセンブリ８４の冷却をも同時
に行うこととなる。なお、湾曲凸面１０２又は湾曲凹面
６８に、動圧を増大させるための溝（例えばヘリングボ
ーン溝）を設けることができる。

【００３５】図５は、別のスリーブ部材１１０の斜視図
である。このスリーブ部材１１０は、中央部を軸線方向
に貫通する円形断面の貫通孔１１２と、外周部に一定中
心角毎に設けられた半円形溝部１１４からなる。

【００３６】このスリーブ部材１１０を軸受ハウジング
６２の大径部６２ｂに内嵌固定した場合、回転軸９６が
スリーブ部材１１０の貫通孔１１２に挿通される。

【００３７】羽根車８６の回転により吸気羽根１００に
よって加圧吸入された空気のうち比較的少ない量が、回
転軸９６と貫通孔１１２との間隙（ラジアル軸受部Ｒ
２）を経てスラスト軸受部Ｓ２に達し、比較的多い量
が、半円形溝部１１４を経てスラスト軸受部Ｓ２に達す
る。

【００３８】ラジアル軸受部Ｒ２に導入された空気に
は、そこで更に、動圧が加わる。ラジアル軸受部Ｒ２
は、このようにして加圧された空気を潤滑剤としてラジ
アル荷重を支持する。この場合、ラジアル軸受部Ｒ２に
おける貫通孔１１２の内周面又は回転軸９６の外周面
に、動圧を増大させるための溝（例えばヘリングボーン
溝）を設けることができる。

【００３９】スラスト軸受部Ｓ２に達する空気のうち主
として半円形溝部１１４を経た加圧空気に、スラスト軸
受部Ｓ２において更に、動圧が加わり、スラスト軸受部
Ｓ２は、このようにして加圧された空気を潤滑剤として
スラスト荷重を支持する。また更に、スラスト軸受部Ｓ
２においては、スラスト軸受部Ｓ２に達する空気のうち
主として半円形溝部１１４を経た加圧空気が湾曲凸面１
０２と湾曲凹面６８との間隙を経て排気孔７０から排出
される際に、回転軸９６に対して浮上力が作用する。

【００４０】また別の実施例として、図４に示されるス
リーブ部材７２の貫通孔７４における円形断面部７４ａ
に図３における回転軸９６を挿通して固定し、軸受ハウ
ジング６２とスリーブ部材７２との間の部分に若干の径
方向間隙を設けてこれをラジアル軸受部とすることもで
きる。

【００４１】羽根車８６の回転により吸気羽根１００に
より加圧吸入された空気のうち比較的少ない量が、ラジ
アル軸受部を経てスラスト軸受部Ｓ２に達し、比較的多
い量が、半円形溝部７４ｂを経てスラスト軸受部Ｓ２に
達する。

【００４２】この場合、軸受ハウジング６２の内周面又
はスリーブ部材７２の外周面に、動圧を増大させるため
の溝（例えばヘリングボーン溝）を設けることができ
る。

【００４３】また、更に別の実施例として、図５に示さ
れるスリーブ部材１１０の貫通孔１１２に図３における
回転軸９６を挿通して固定し、軸受ハウジング６２とス
リーブ部材１１０の外周面との間に若干の径方向間隙を
設けてこれをラジアル軸受部とすることもできる。

【００４４】吸気羽根１００により加圧吸入された空気
のうち大部分は、スリーブ部材１１０の外周面と軸受ハ
ウジング６２との間隙及びスリーブ部材１１０における
半円形溝部１１４を経てスラスト軸受部Ｓ２に達する。

【００４５】

【発明の効果】本発明の送風機では、送風用の羽根車の
回転に伴う吸気羽根の回転により、内部空間に加圧吸入
された空気を、空気軸受部の一端からその間隙に導入
し、空気軸受部において更に動圧を加えた空気を潤滑剤
として、空気軸受部のラジアル軸受部及びスラスト軸受
部によりラジアル荷重及びスラスト荷重を支持する。吸
気羽根によって一旦加圧した空気に更に動圧を加えるも
のであるから、潤滑剤としての空気の圧力が効果的に高
まり、空気軸受部における荷重支持の確実性が高く、寿
命が長い。而も、羽根車の回転に伴う吸気羽根の回転に
より一段目の加圧を行うものであるから、別の加圧装置
を用いる必要がなく、効率が良い。また、潤滑剤が空気
であるため、給油等のメンテナンスの必要がないことは
勿論、騒音及び振動が小さく、汚染の問題がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】軸流送風機の正面図である。

【図２】図１におけるII−II線断面図である。

【図３】別の実施例の軸流送風機の要部断面図である。

【図４】スリーブ部材の斜視図である。

【図５】別のスリーブ部材の斜視図である。

【符合の説明】

１４ハウジング１８ｂ大径円筒部２０径方向貫通孔２２ｂ円錐台外周面部２２ｃ大径軸部４０羽根車４２椀形状基部４２ｂ環状底板４２ｂ５０ｂ円錐台内周面部５０ｃ大径筒部５２吸気孔５４吸気羽根Ｐ１内部空間Ｒ１ラジアル軸受部Ｓ１スラスト軸受部Ａ１空気軸受部

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【手続補正書】

【提出日】平成６年１月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】追加

【補正内容】

【図５】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送風用の羽根車が、ラジアル軸受部及びス
ラスト軸受部からなる空気軸受部を介して固定部に対し
自在に回転し得る送風機であって、羽根車と固定部とに
よって形成された内部空間と外部との間は、羽根車に吸
気羽根と共に設けられた吸気孔、空気軸受部の間隙、並
びに羽根車と固定部との間の僅かな隙間を介して通じて
おり、空気軸受部は、吸気羽根の回転により吸気孔を通
じて内部空間に加圧吸入され、空気軸受部の一端からそ
の間隙に導入されて更に動圧が加えられた空気を潤滑剤
とし、その空気は、空気軸受部の他端を経て外部へ排出
されることを特徴とする送風機。