(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、軸受保持部の底部を凹状に形成してマグネットホルダを圧入する工程では、軸受保持部の底に、圧入時の圧力を受ける小さな部品を挿入し、さらにマグネットホルダを圧入するための圧力を加える作業が行われる。そのため、作業性が悪い。
【0007】
さらに、磁性材のマグネットホルダに着磁されたマグネットを設置しなければならないため、マグネットホルダの鍔部にマグネットが磁力により貼り付き、より工程が複雑なものになる。
【0008】
一方、軸受保持部の底部に穴をあけてマグネットホルダを圧入する場合には作業性が悪いばかりでなく、軸受保持部の底部とマグネットホルダの間にわずかな隙間が発生する恐れがあり、この隙間から含油軸受けの油が漏出する可能性がある。この隙間を埋めるための方法として、特許文献2にはマグネットホルダに撥油剤を塗布して油をはじく技術が記載されている。
しかし、撥油剤により油漏れの問題は解決できたとしても、上述の工数の問題は解決できない。
【0009】
本発明は上記実状に鑑み、製造が容易であり、高精度、低コストのブラシレスモータの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決するため、第1の本発明のブラシレスモータは、シャフトと、前記シャフトと一体に回転するロータと、前記ロータを回転駆動させるステータとを有するブラシレスモータであって、前記シャフトが挿通され前記ロータを回転自在に支持する円筒状の含油軸受と、外周側面に前記ステータが固定され、内周側面に前記含油軸受が固定される筒状の軸受保持部と、前記シャフトの一方側端面に対向して配置され、前記シャフトを磁力で引き寄せる吸引用マグネットと、前記シャフトの前記一方側の端面と前記吸引用マグネットとの間に配設されるスラスト板とを備え、前記軸受保持部には、前記吸引用マグネットが設置される磁性材のマグネットホルダが一体に成形され、前記マグネットホルダの前記吸引用マグネットが設置される側は、前記吸引用マグネットが設置される設置面またはその近接部を除いて前記軸受保持部が形成される材料で覆われ
、前記マグネットホルダは、側板と前記側板の一方側に連続して形成される底板と前記側板の他方側の開口縁から外方に延在するフランジ部とを有し、前記軸受保持部が形成される材料は、前記側板および前記底板の内部側に位置決め用壁面を有して形成されている。
【0011】
第1の本発明によれば、軸受保持部には、前記吸引用マグネットが設置される磁性材のマグネットホルダが一体に成形され、マグネットホルダの吸引用マグネットが設置される側は、吸引用マグネットが設置される設置面またはその近接部を除いて軸受保持部が形成される材料で覆われる。そのため、マグネットホルダおよび吸引用マグネットの組み立てが容易に行える。
また、マグネットホルダは、側板と前記側板の一方側に連続して形成される底板と前記側板の他方側の開口縁から外方に延在するフランジ部とを有するので保持し易く、マグネットホルダを組み立てる際の作業性がよい。また、軸受保持部が形成される材料がマグネットホルダに食い付き易く、成形強度が高い。
また、吸引用マグネットが設置される設置面またはその近接部を除いて軸受保持部が形成される材料で覆われ、かつ、軸受保持部が形成される材料は、側板および底板の内部に位置決め用壁面を有して形成される。そのため、吸引用マグネットの位置決め作業がなく吸引用マグネットの組み立てが容易で、吸引用マグネットの取り付け精度が高い。
【0017】
第
2の本発明のブラシレスモータは、
シャフトと、前記シャフトと一体に回転するロータと、前記ロータを回転駆動させるステータとを有するブラシレスモータであって、前記シャフトが挿通され前記ロータを回転自在に支持する円筒状の含油軸受と、外周側面に前記ステータが固定され、内周側面に前記含油軸受が固定される筒状の軸受保持部と、前記シャフトの一方側端面に対向して配置され、前記シャフトを磁力で引き寄せる吸引用マグネットと、前記シャフトの前記一方側の端面と前記吸引用マグネットとの間に配設されるスラスト板とを備え、前記軸受保持部には、前記吸引用マグネットが設置される磁性材のマグネットホルダが一体に成形され、前記マグネットホルダの前記吸引用マグネットが設置される側は、前記吸引用マグネットが設置される設置面またはその近接部を除いて前記軸受保持部が形成される材料で覆われ、前記マグネットホルダは、側板と前記側板の一方側に連続して形成される底板と前記側板の他方側に形成される開口とを有し、前記軸受保持部が形成される材料は、前記側板および前記底板の内部側
に位置決め用壁面を有して形成されている。
【0018】
第
2の本発明によれば、
軸受保持部には、前記吸引用マグネットが設置される磁性材のマグネットホルダが一体に成形され、マグネットホルダの吸引用マグネットが設置される側は、吸引用マグネットが設置される設置面またはその近接部を除いて軸受保持部が形成される材料で覆われる。そのため、マグネットホルダおよび吸引用マグネットの組み立てが容易に行える。
また、マグネットホルダは、側板と側板の一方側に連続して形成される底板と側板の他方側に形成される開口とを有するので、保持し易く、マグネットホルダを組み立てる際の作業性がよい。また、軸受保持部が形成される材料がマグネットホルダに食い付き易く、成形強度が高い。
加えて、マグネットホルダの材料が削減され、製造コストの低減を図れる。
【0019】
また、吸引用マグネットが設置される設置面またはその近接部を除いて軸受保持部が形成される材料で覆われ、かつ、軸受保持部が形成される材料は、側板および底板の内部側に位置決め用壁面を有して形成される。そのため、吸引用マグネットの位置決め作業がなく吸引用マグネットの組み立てが容易で、吸引用マグネットの取り付け精度が高い。
【0022】
第
3の本発明のブラシレスモータは、第1
または第
2の何れかの本発明のブラシレスモータにおいて、前記吸引用マグネットが設置される設置面には撥油剤が塗布されている。
第
3の本発明によれば、吸引用マグネットが設置される設置面には撥油剤が塗布されているので、含油軸受の油の漏出が防止される。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、製造が容易であり、高精度、低コストのブラシレスモータを実現できる。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図1(a)は、本発明の実施形態に係るブラシレスモータを用いるファンを示す正面図であり、
図1(b)は、
図1(a)のA−A断面図である。
図2は、
図1(a)のブラシレスモータを用いるファンをA−A断面で切った要部拡大図である。
【0026】
実施形態のブラシレスモータ1は、例えば
図1に示すファンFに用いられる。
ファンFは、外郭がファンケースFcで形成されており、空気流を引き起こす複数の羽根2が中央部に取り付けられている。
これら複数の羽根2を回転駆動するブラシレスモータ1は、アウターロータ型のモータである。
【0027】
そこで、複数の羽根2が形成される羽根体2bには、ブラシレスモータ1のロータ1Rを構成する駆動用マグネット3が円筒状のロータヨーク3sに取り付けられ固定されている。円筒状のロータヨーク3sは、鋼製であり、駆動用マグネット3と羽根体2bとの強度部材を構成している。
【0028】
駆動用マグネット3は、周方向にN極とS極が交互に多極着磁されている。
また、羽根体2bの中央部には、ブラシレスモータ1のアウターロータ型のロータ1Rが支持され回転するシャフト4が固定されている。シャフト4の羽根体2bとの結合部には、たとえばローレット加工が施されており、強固に結合される。
【0029】
シャフト4は、厚肉の略円筒形状を有する含油軸受5に回転自在に支持されている。
含油軸受5は、ブラシレスモータ1の軸受保持部6に圧入で固定されている。軸受保持部6には、ステータ1Sが固定されている。
ステータ1Sは、電磁鋼板、珪素鋼板等の磁性材(強磁性体)の鋼板が積層される固定子コア7aにインシュレータ7iを間に挟んで固定子コイル7cが巻回されて構成される。
【0030】
<軸受保持部6>
図3(a)は、マグネットホルダが内装される軸受保持部材をもつ軸受保持部材アッセンブリを斜め上方から見た斜視図であり、
図3(b)は軸受保持部材アッセンブリの縦断面図である。
軸受保持部材アッセンブリ6Aは、軸受保持部6と、軸受保持部6内に一体に成形されるマグネットホルダ8とを有している。
軸受保持部6は、略円板形状の円板部6aと略円筒形状の円筒部6bとを有して形成されている。軸受保持部6は、合成樹脂材料のエンジニアリングプラスチック等で形成されている。軸受保持部6は型成形できるものであれば、その機能が果たせれば材料は適宜選択できる。
マグネットホルダ8は、軸受保持部6と一体にインサート成形されている。
【0031】
<マグネットホルダ8>
図4(a)はマグネットホルダの斜視図であり、
図4(b)はマグネットホルダの正面図であり、
図4(c)はマグネットホルダの上面図である。
マグネットホルダ8は、強度、コスト、加工性等の点から鋼板を用いて、浅い深さの略カップ形状にプレス加工で形成されている。
【0032】
上述したように、マグネットホルダ8は、軸受保持部6にインサート成形により一体成型されている。そして、マグネットホルダ8は、後記の吸引用マグネット9が接する面またはその近接部を残して、樹脂6j(
図7参照)で覆われることに特徴がある。
【0033】
マグネットホルダ8は、浅い深さの有底円筒形状の円筒部8aと、円筒部8aの一方の円筒端縁から外方に突出して円板状に形成されるフランジ部8bと、円筒部8aの他方に連続して形成される底板8cとを有している。マグネットホルダ8の円筒部8a内には、シャフト4をスラスト方向(軸方向)に引き寄せて位置決めする磁石の吸引用マグネット9が取り付けられる(
図2参照)。吸引用マグネット9は円板形状を有している。吸引用マグネット9はシャフト4をスラスト方向(軸方向)に引き寄せて位置決めできれば、形状は任意である。
マグネットホルダ8に、磁性材(強磁性体)の鉄合金を用いることで、吸引用マグネット9が自身の磁力により設置される。
【0034】
マグネットホルダ8のフランジ部8bの外周および円筒部8aの内周は比較的広い寸法が設定されている。マグネットホルダ8の円筒部8aの内周が広いのは、円筒部8a内に軸受保持部6を成形する樹脂6j(
図7参照)を流し込むためである。円筒部8a内の樹脂6jは、円板形状の吸引用マグネット9の外周部に近接する位置まで流し込まれ円筒状の位置決め壁6i(
図2、
図3(b)参照)が形成される。円筒状の位置決め壁6iにより、マグネットホルダ8内での吸引用マグネット9の位置決めを行うことができる。
【0035】
マグネットホルダ8のフランジ部8bの外周が広いのは、組み立て作業時のマグネットホルダ8の保持し易さや、樹脂6jの食い付き易さ、マグネットホルダ8の軸受保持部6内でのスラスト方向(軸方向)の固定を強くする等の理由による。
マグネットホルダ8内の吸引用マグネット9とシャフト4との間には、スラスト板10が設けられている。
【0036】
<スラスト板10>
スラスト板10(
図2参照)は、シャフト4が吸引用マグネット9に直接接触しないようにするための部品である。スラスト板10は、厚さが薄い円板状に形成されている。
【0037】
スラスト板10は、シャフト4との接触に起因する摩擦による軸ロスを少なくする効果を奏する。スラスト板10は、シャフト4がピポット受けであることから、耐摩耗性に優れている必要があり、摩擦が少ないものが好適である。
スラスト板10としては、機械的強度、耐磨耗性、成形性をもつ合成樹脂が用いられる。例えば、PEEK(polyether ether ketone)樹脂が好適である。
【0038】
<軸受保持部材アッセンブリ6Aの形成>
次に、本実施形態(本発明)の特徴的部分であるマグネットホルダ8を軸受保持部6と一体成型する軸受保持部材アッセンブリ6Aの形成について説明する。
図5〜
図7は、軸受保持部材アッセンブリ6Aの形成過程を表わす断面図である。
【0039】
図5に示すように、カップ状のマグネットホルダ8を上金型K1と下金型K2との間に入れる。
下金型K2には、マグネットホルダ8の円筒部8aの底板8cの裏面を軸方向に支持する凸形状の凸部K2aが形成されている。この構成により、軸受保持部6のマグネットホルダ8の底板8cの裏側はマグネットホルダ8を下金型K2上に保持するための穴6a(
図2)が形成される。
【0040】
一方、上金型K1には、マグネットホルダ8の円筒部8aの底板8cの表面を軸方向に支持する凸形状の凸部K1aが形成されている。
また、上金型K1には、マグネットホルダ8のフランジ部8bの外周部に当接して径方向の位置を規制するための位置決めピンpが複数本立設されている。位置決めピンpは約120度間隔で3本あるのが好ましい。また、位置決めピンpを4本以上として、マグネットホルダ8を径方向に位置決めすることとしてもよい。つまり、3本以上の位置決めピンpを形成する。なお、
図5〜
図7では、位置決めピンpを模式的に表わしている。
【0041】
また、
図5〜
図7では位置決めピンpを、単に丸ピンのように描写しているが、ある程度肉厚を形成し、かつ、周長を持たせても構わない。
図5〜
図7に示すように、上金型K1と下金型K2とには、軸受保持部6の形状が凹形状に形成されている。
【0042】
そして、
図6に示すように、マグネットホルダ8の底板8cは、下金型K2の凸部K2aと、吸引用マグネット9が接する面(露出面8cm)に当接する上金型K1の凸部K1aとで挟み込まれ、マグネットホルダ8の軸受保持部6内での軸方向の位置が決定される。また、マグネットホルダ8は、上述の位置決めピンpにより挟まれることで、軸受保持部6内での径方向の位置が位置決めされる。
【0043】
ここで、位置決めピンpは軸受保持部6におけるステータ保持部6sの側(
図3参照)から挿入する。なお、ステータ保持部6sにおける突起6s1は、固定子コア7aの周方向の位置を規制するための突起である。
そのため、ステータ保持部6sより内側に位置決めピンpがあるというのは、含油軸受5を納める部分に穴が開くことを意味する。そこで、位置決めピンpは上金型K1におけるステータ保持部6sを形成する箇所より外側に配置されている。
【0044】
これにより、マグネットホルダ8は、軸受保持部6内での位置決めがなされる。
そして、
図7に示すように、上金型K1と下金型K2との内部に、軸受保持部6を形成する合成樹脂材料の樹脂6jが流し込まれる。マグネットホルダ8のカップ状の円筒部8aの内径は、大径に形成されていることから、吸引用マグネット9の外周部に近接した位置まで樹脂6jが入り込み、上述の円筒状の位置決め壁6iが形成される。さらに、マグネットホルダ8の開口部に設けられるフランジ部8bも軸受保持部6の樹脂6jにて覆われる。
【0045】
上金型K1と下金型K2内部への樹脂6jの充填により、吸引用マグネット9を挿入する側のマグネットホルダ8の面は、吸引用マグネット9が接する露出面8cmまたはその近接部を除いて全て樹脂6jで覆われることになる。
その後、充填される樹脂6jが冷却固化され、上金型K1と下金型K2とが
図7の白抜き矢印のように外される。
【0046】
これにより、マグネットホルダ8が軸受保持部6内にインサート成形された軸受保持部材アッセンブリ6A(
図3に示す)が成形される。
上述したように、マグネットホルダ8のフランジ部8b外周に当接するように径方向の位置を規制するための位置決めピンpが上金型K1に形成される。結果として、軸受保持部6には位置決めピンp用の穴が残存する。
【0047】
その後、軸受保持部6内に一体成形されるマグネットホルダ8における吸引用マグネット9の接触面に撥油剤を塗布する。これにより、含油軸受5の油が、マグネットホルダ8と軸受保持部6との材料の違いにより軸受保持部6に残存する微小な隙間や、マグネットホルダ8を位置決めするためのピンpが抜かれた後の穴から漏れることが防止される。
尚、軸受保持部6はファンケースFCと架橋部で連結しており一体に形成される。
【0048】
<ファンFの組み立て>
次に、
図1に示すファンFの組み立てについて説明する。
図5〜
図7の工程を経て作製した軸受保持部材アッセンブリ6Aのマグネットホルダ8の露出面8cm(
図3(b)参照)に、円板形状の吸引用マグネット9を載置する。
吸引用マグネット9は自身の磁力によりマグネットホルダ8に吸着される。この際、前記したように、マグネットホルダ8が一体成型される軸受保持部6には、成形時に吸引用マグネット9の外周側面に近接した位置に円筒状の位置決め壁6iが形成されている。そのため、吸引用マグネット9は、軸受保持部材アッセンブリ6Aの露出面8cmに載置するだけで、自身の磁力を用いて、円筒状の位置決め壁6iに沿って、位置決めされ固定される。
【0049】
そして、軸受保持部材アッセンブリ6A内の吸引用マグネット9の上に、スラスト板10(
図2参照)を載置する。
その後、軸受保持部材アッセンブリ6A内の軸受保持部6の中心孔6h1内に、含油軸受5を圧入する。
なお、含油軸受5の底部にはシャフトの抜け止め4tが入る。抜け止め4tはばね性を有した切れ目のあるリング(Eリング)であり、シャフト4を押し込むことによってシャフト4下端付近のくびれ(短径の箇所)に装着される。
【0050】
そして、軸受保持部材アッセンブリ6A内の含油軸受5の上の軸受保持部6の中心孔6h2に、軸受抜け止め11を固定する。
また、軸受保持部6のステータ保持部6s(
図3参照)に、インシュレータ7iを介して固定子コイル7cが巻回された固定子コア7aを圧入または接着で固定する。軸受保持部6bの途中には段差が設けられており、ステータアッセンブリ1Saの固定子コア7aが段差まで嵌入され軸方向が規定される。
【0051】
これにより、ファンFにおけるステータアッセンブリ1Sa(
図8参照)が完成する。
図8は、ファンにおけるステータアッセンブリとロータアッセンブリとの組み立て過程を示す断面図である。ステータアッセンブリ1Saには、ファンケースFcが固定される。
【0052】
一方、ロータ1R側の羽根体2bの内側には、駆動用マグネット3が固定される円筒状のロータヨーク3sが固定される。そして、駆動用マグネット3が固定された羽根体2bの中心孔2cにシャフト4が固定される。これにより、ファンFにおけるロータアッセンブリ1Ra(
図8参照)が完成する。
【0053】
そして、
図8の白抜き矢印に示すように、ロータアッセンブリ1Raのシャフト4を、ファンケースFcが固定されるステータアッセンブリ1Saの含油軸受5の中心孔5aに嵌入して、ファンF(
図1参照)が完成する。
【0054】
ファンFにおいては、ロータアッセンブリ1Raのシャフト4が、ステータアッセンブリ1Saの吸引用マグネット9に、スラスト板10を介して引き寄せられている。そのため、ロータアッセンブリ1Raのシャフト4が、ステータアッセンブリ1Saから抜け出ることはない。
なお、上述のファンFの組み立て法は一例を示したものであり、他の方法で組み立てても構わないのは勿論である。
【0055】
上記構成によれば、次の効果を奏する。
1.マグネットホルダ8は軸受保持部6に一体にインサート成形されるため、マグネットホルダ8を組み付ける狭い部分での作業がなくなり工数が低減できる。これにより、マグネットホルダ8の設置作業性が向上する。
【0056】
2.マグネットホルダ8は、軸受保持部6を形成する上金型K1、下金型K2内で、位置決めピンpにより位置決めされるので、マグネットホルダ8を組み付ける際の作業精度が向上する。
【0057】
3.マグネットホルダ8の円筒部8a内に軸受保持部6を形成する樹脂6jを流し込み位置決め壁6iが形成される。これにより、吸引用マグネット9が位置決め壁6iに当接して案内されることで、マグネットホルダ8の側面側の円筒部8a(
図4(a)参照)に引き寄せられることが防止される。そのため、吸引用マグネット9を取り付ける際の位置決め作業が不要となり、位置決め作業が解消される。
【0058】
4.吸引用マグネット9が位置決め壁6iに当接して案内されため、吸引用マグネット9を取り付ける際の作業精度が向上する。
【0059】
5.上述の如くマグネットホルダ8を軸受保持部6にインサートモールドした場合も、マグネットホルダ8と軸受保持部6の材料の違いによる微小な隙間やマグネットホルダ8を位置決めするための上金型K1に固定されるピンpの穴が形成される。そこで、含油軸受5の油が、これらの隙間や穴から漏れないようにマグネットホルダ8における吸引用マグネット9の接触面に撥油剤が塗布される。これにより、撥油剤の毛細管現象でこの微小な隙間や穴に撥油剤が入り込む。結果として、微小な隙間や穴に撥油剤があるため、含油軸受5の油の表面張力により、含油軸受5の油が隙間や穴に入り込まない。そのため、含油軸受5の油の漏出が防止される。
【0060】
なお、前記実施形態では、位置決めピンpを上金型K1に設けてマグネットホルダ8のフランジ部8bの外周部に当接させてマグネットホルダ8の軸受保持部6内での位置決めを行ったが、位置決めピンpを上金型K1でなく下金型K2に設けて、マグネットホルダ8のフランジ部8bの外周部や円筒部8aの外周面に当接させてマグネットホルダ8の軸受保持部6内での位置決めを行ってもよい。この場合は、位置決めピンpの位置は、ステータ保持部6sの外側の位置に設ける必要がなく、位置決めピンpの位置の選択領域が広がる。
【0061】
<<変形例1>>
図9(a)は、変形例1のマグネットホルダを示す斜視図であり、
図9(b)は、変形例1の
図1(b)のA−A断面相当図である。
変形例1のファンF1は、マグネットホルダ18を円板形状としたものである。
これ以外の構成は、実施形態1と同様であるから、同様な構成要素には、実施形態1と同じ符号を付して示し、詳細な説明を省略する。
【0062】
変形例1のマグネットホルダ18は平板形状として、軸受保持部6にインサート成形している。
マグネットホルダ18は、軸受保持部6にインサート成形されるに際し、上金型K1または下金型K2に設けられる位置決めピンpがマグネットホルダ18の外周面18gに当接されて位置決めされる。
【0063】
変形例1によれば、マグネットホルダ18を平板形状に形成したのでプレス加工が打ち抜きのみで済み、マグネットホルダ18の製造が極めて容易となる。
また、マグネットホルダ18が小型化されるので、マグネットホルダ18の材料量が削減され、材料費が低減される。
以上のことから、製造コストが削減される。
【0064】
なお、マグネットホルダ18は平板であれば、円板形状以外の角形、曲線、曲線および直線等の形状をもつものでもよく、その形状は任意に選択できる。
【0065】
<<変形例2>>
図10(a)は、変形例2のマグネットホルダを示す斜視図であり、
図10(b)は、変形例2の
図1(b)のA−A断面相当図である。
変形例2のファンF2は、マグネットホルダ28をフランジ部がないカップ形状としたものである。
【0066】
これ以外の構成は、実施形態1と同様であるから、同様な構成要素には、実施形態1と同じ符号を付して示し、詳細な説明を省略する。
変形例2のマグネットホルダ28は、フランジ部をなくし、有底円筒形状としたものである。
【0067】
マグネットホルダ28は、プレス加工により、円筒状の円筒部28aと平板状の底板28cとを有して形成される。
マグネットホルダ28は、軸受保持部6にインサート成形されるに際し、上金型K1または下金型K2に設けられる位置決めピンpがマグネットホルダ18の円筒部28aの外壁面28a1または内壁面28a2に当接されて位置決めされる。
【0068】
変形例2によれば、マグネットホルダ28をフランジ部がないカップ形状としたので、マグネットホルダ28の製造が容易となる。
また、マグネットホルダ28が小型化されるので、マグネットホルダ18の材料量が削減され、材料費が低減される。以上のことから、製造コストが削減される。
マグネットホルダ28は、変形例1に比較し、マグネットホルダ28自身の強度が向上するとともに、軸受保持部6を形成する樹脂6jのくいつきが強化され、強度が向上する。
【0069】
<<その他の実施形態>>
1.前記実施形態、変形例2では、マグネットホルダ8、28が有底円筒形状の場合を例示したが、請求の範囲の構成を満たせば、マグネットホルダ8、28は有底の角形でもよいし、曲板と平板とを有する有底形状でもよいし、その形状は任意に選択できる。
【0070】
2.なお、本発明は前記した実施形態に限定されるものでなく、様々な実施形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分り易く説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。例えば、説明した構成の一部を含むものであってもよい。