JP5449297B2 - ファン及びそのモータ - Google Patents

Description

本発明は、ファン及びそのモータに関し、特に、磁性素子を配置して磁性によって回転軸を吸引することで、安定した回転を提供するファン及びそのモータに関する。

図１Ａは、従来のファン１Ａ及びそのモータ１０を示した図である。
このうち、ファン１Ａは、モータ１０及び羽根車４０を備える。
モータ１０は、羽根車４０に接続して、これを駆動して回転させる。
羽根車４０は、ハブ４１及び複数の羽根４２を有する。
モータ１０は、ロータユニット１１、ステータユニット１２及びハウジング１３を有する。
ロータユニット１１は、ワッシャー１４によってステータユニット１２に接続される。
ロータユニット１１のマグネットテープ１１１とステータユニット１２のコイル１２１の中心点は同一の高さであり、すなわち、マグネットテープ１１１の磁力の中心Ａとコイル１２１の磁力の中心Ｂは、同一の水平線上に位置する。
このため、ロータユニット１１が回転すると、風を吸い込み、風を排出すると同時に、ロータユニット１１に対して上に向かう反抑制力が形成されて、ロータユニット１１に往復の上、下の振動を発生させて、ロータユニット１１の回転軸１１２を動かし、同時に上、下に移動させて、ファン１Ａの運転中にノイズを発したり、ワッシャー１４またはその他の素子に磨耗が生じて劣化が進む。

ノイズを抑え、磨耗を少なくするため、ファン１Ｂ及びそのモータが提供された。
図１Ｂは、ファン１Ｂのマグネットテープ１１１の磁力の中心Ａがコイル１２１の磁力の中心Ｂよりやや高く設置されている。
つまり、マグネットテープ１１１の中心点がコイル１２１の中心点より高いことで、両者の磁力の中心に高低差が形成されるということである。
このため、ロータユニット１１が回転すると、コイル１２１の周囲の磁場がロータユニット１１を動かして回転させる時、マグネットテープ１１１に対して吸引力が発生して、ロータユニット１１を下に向かって引っ張る牽制力となって、ロータユニット１１の磁気浮上力を軽減する。

ファンのモータは、例えば、高速回転または逆付けのような、様々な異なる回転速度や環境に運用される。
しかしながら、逆付けの状況で運用される場合、ファン１Ｂは、位置がずれたことで、その吸引力によってロータユニット１１を吸引することができず、ファン１Ｂの応用性に大きく影響する。
また、ロータユニット１１部分の運転力が磁気浮上力に変化することより、ファン１Ｂの回転速度を高めることができない。

したがって、本発明は、ノイズと振動を抑制すると同時に、素子の磨耗を軽減して、応用性を高めるファン及びそのモータを提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、安定した運転が可能で、ノイズと振動を抑制すると同時に、素子の磨耗を軽減して、応用性を高めるファン及びそのモータを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のモータは、ベース、軸カバー、軸受構造、ステータ構造、ロータ構造及び磁性素子を備える。
ベースは、受け台を有し、軸カバーとベースは接続する。
軸受構造は、軸カバー内に設置される。
ステータ構造は、軸カバーの外にはめ込まれる。
ロータ構造は、回転軸を有し、且つ、回転軸は、軸受構造を貫通して設置される。
磁性素子は、回転軸に対応して受け台に設置され、磁性素子の磁性が回転軸に作用する。

本発明の一実施形態において、ベースは、全て導磁性材料によって製造される。導磁性材料は、例えば、金属または合金であるが、これに限るものではない。
ゆえに、ベースは、金属ベースであり、金属は、例えば、鉄である。
または、例えば、軽量化を考え、ベースの受け台のみを導磁性材料によって製造し、ベースのその他の部分は、例えば、金属、合金または剛性の比較的高いプラスチックのような非導磁性材料によって製造されることも可能である。

本発明の一実施形態において、磁性素子が設置される受け台は、導磁性材料によって製造されるため、磁性素子は受け台を吸引する。
または、磁性素子は、例えば、粘着、はめ込み、ねじによる固定等、その他の接続手段によって受け台に設置されることも可能である。

本発明の一実施形態において、軸カバーは、例えば、ベースまたは受け台の材質と異なるプラスチック材質を採用することも可能である。
射出によるオーバーモールド方式によってベースの受け台に接続され、軸カバーが前記ベースにオーバーモールド方式で射出されることにより、ベースと軸カバーが一体成型によって単一パーツとなることで、異なる材質間の接続強度を高めることが可能である。
また、ベースは、少なくとも一つの貫通穴（貫通する穴）またはめくら穴（貫通しない穴）を有する。
軸カバーの材料（例えば、プラスチック樹脂）が貫通穴またはめくら穴を覆うことで、異なる材料間の接触面積を大きくして、接続強度を高める。
本発明において言うところの貫通穴またはめくら穴は、円形とは限らず、いかなる規則的または不規則な形状の開口も可能である。
同様に、いずれも軸カバーの材料が開口部分を覆って、ベースと緊密に接続させる。

本発明の一実施形態において、軸受構造は、スリーブ軸受（sleeve bearing）であり、モータはさらに、オイルシーリング構造を備える。
オイルシーリング構造は軸カバー内に設置されて、軸受構造の先端に隣接し、回転軸は、オイルシーリング構造の貫通穴を貫通する。
オイルシーリング構造は、モータ運転時に、スリーブ軸受潤滑油が軸カバーの先端の開口部から噴出するのを防止し、オイル漏れにより、回転軸運転の自己潤滑性機能に影響するのを回避する。

本発明の一実施形態において、磁性素子は、磁鉄または磁石であり、回転軸は導磁性材料から製造される。

上記目的を達成するために、本発明のファンは、羽根車及びモータを備える。
モータは、羽根車に接続して、駆動して回転させる。
このうち、モータの構成及びその変化様態はすでに記述済みであるため、ここでは再述しない。

本発明の一実施形態において、羽根車は、ハブ（hub）及び複数の羽根（blades）を有する。

本発明の一実施形態において、ファンは、軸流式ファンまたは遠心式ファンである。

このように、本発明のファン及びそのモータは、磁性素子を配置して、磁性によって回転軸を吸引することで、安定した回転が可能で、モータの等速回転時にはノイズ及び振動を低くし、さらに、モータが加速回転時には、ノイズ及び振動が大きくなり過ぎるのを回避することで、ノイズ及び振動を抑制すると同時に、素子の磨耗を軽減して、応用性を高める。

本発明のファン及びそのモータは、磁性素子を配置して、磁性によって回転軸を吸引することで、安定した回転が可能で、モータの等速回転時にはノイズ及び振動を低くし、さらに、モータが加速回転時には、ノイズ及び振動が大きくなり過ぎるのを回避することで、ノイズ及び振動を抑制すると同時に、素子の磨耗を軽減して、応用性を高める。

従来のファン及びそのモータを示した図である。 他の従来のファン及びそのモータを示した図である。 本発明の好適な実施形態におけるファン及びそのモータを示した図である。 本発明の好適な実施形態におけるモータのベースに穴を有する状態を示した図である。 本発明の好適な実施形態におけるモータのベースに穴を有する状態を示した図である。 本発明の好適な実施形態におけるモータのベースに穴を有する状態を示した図である。 本発明の好適な実施形態におけるモータのベースに穴を有する状態を示した図である。 本発明の好適な実施形態におけるモータのベースに穴を有する状態を示した図である。 本発明の好適な実施形態におけるモータのベースに穴を有する状態を示した図である。 本発明の好適な実施形態におけるファンと従来のファンの振動値を測定した比較図である。 本発明の好適な実施形態におけるファンと従来のファンの振動値を測定した比較図である。 本発明のファン及びそのモータの異なる変化様態を示した図である。 本発明のファン及びそのモータの異なる変化様態を示した図である。 本発明のファン及びそのモータの異なる変化様態を示した図である。

以下、図を参照しながら、本発明の好適な実施形態におけるファン及びそのモータについて説明する。

まず、図２を参照しながら説明する。
図２は、本発明の好適な実施形態におけるファン２及びそのモータ２０である。
このうち、ファン２は、モータ２０及び羽根車３０を備える。
モータ２０は、羽根車３０に接続されて、これを駆動して回転させる。
ファンは、軸流式ファンまたは遠心式ファンである。
以下、軸流式ファンの場合を例として説明するが、これに限るものではない。
羽根車３０は、ハブ３１及び複数の羽根３２を有する。
詳述すると、モータ２０は、ハブ３１に接続され、モータ２０がハブ３１を駆動して回転させると、複数の羽根３２が気流を動かしてファンを構成する。
モータが羽根車を動かして回転させることで構成されるファンの全体構成及び実施方式は、本分野において通常の知識を有する者は周知の事柄であるため、ここでは再述しない。

モータ２０は、ベース２６、軸カバー２７、軸受構造２１、ステータ構造２２、ロータ構造２３及び磁性素子２４を備える。
軸カバー２７とベース２６は接続し、軸受構造２１は軸カバー２７内に設置される。
ステータ構造２２は、軸カバー２７の外にはめ込まれる。
ロータ構造２３は、回転軸２３４を有して、回転軸２３４は、軸受構造２１を貫通して設置される。
回転軸２３４は、導磁性材料によって製造される。
モータの全体構成と実施方式は、本分野において通常の知識を有する者は周知の事柄であるため、ここでは再述しない。

軸受構造２１がスリーブ軸受（sleeve bearing）である時、モータ２０はさらに、オイルシーリング構造２８を備える。
オイルシーリング構造２８は、軸カバー２７内に設置されて、軸受構造２１の先端に隣接する。
回転軸２３４は、オイルシーリング構造２８の貫通穴２８１を貫通する。
オイルシーリング構造２８は、モータ２０運転時に、軸受構造（スリーブ軸受）２１の潤滑油が軸カバー２７先端の開口部から噴出するのを防止して、オイル漏れにより回転軸２３４運転の際の自己潤滑性機能に影響するのを回避する。

ベース２６は、受け台２６０を有する。
ベース２６は、全て導磁性材料により製造され、導磁性材料は、例えば、金属または合金であるが、これに限るものではない。
金属は、例えば、鉄であるため、ベース２６は、金属ベースである。
また、例えば、軽量化を考え、ベース２６の受け台２６０のみを導磁性材料によって製造し、ベース２６のその他の部分は、非導磁性材料によって製造することも可能である。
例えば、金属、合金または剛性の高いプラスチックである。
実際の運用上は、ベース２６は、単一金属、合金または金属とプラスチックの組み合わせによって構成される。
無論ベース２６の材質が何であるにせよ、その受け台２６０が導磁性材料によって構成されていればそれでよい。
この時、ベース２６部分の導磁性材料によって構成される受け台２６０の範囲は、例えば、軸カバー２７の投影範囲に対応する範囲が好ましいが、それに限るものではない。

磁性素子２４は、回転軸２３４に対応して、受け台２６０及び軸カバー２７が形成する収納空間Ｓに設置される。
さらに、磁性素子２４は、受け台２６０に設置される。
磁性素子２４は、磁鉄または磁石である。
受け台２６０は、磁性素子２４をその上に設置させる。
磁性素子２４が設置される受け台２６０は、導磁性材料により製造されるため、磁性素子２４は、受け台２６０を吸引する。
または、磁性素子２４は、例えば、粘着、はめ込み、ねじによる固定等、その他の接続手段によって受け台２６０に設置されることも可能であるが、本発明はこれを制限するものではない。
磁性素子２４のサイズ及び形状は、実際のモータ製品の設計及びニーズに応じて選択使用される。
例えば、円柱状または環状で、且つ、磁性素子２４の直径は、等しいか、回転軸２３４の直径より大きいものも可能である。
また、磁性素子２４のサイズは、モータ２０の設計及びニーズに応じて決定される。
且つ、磁力は距離の二乗に反比例する。
磁性素子２４と回路板Ｐは間隔をおいて設置される。
磁性素子２４は、導磁能力を有する受け台２６０に設置されることで、磁性素子２４が発生する磁性の回路が回路板Ｐ上の電子素子の作用に影響することがない。

磁性素子２４、導磁性材料により構成される受け台２６０、導磁性材料により製造される回転軸２３４が磁気回路を形成し、その磁性作用により回転軸２３４回転時に比較的安定したスムーズな運転が可能となり、ノイズ及び振動を抑制し、モータの等速運転時にはノイズ及び振動を低くし、さらに、モータの加速運転時には、ノイズ及び振動が大きくなりすぎるのを回避する。
また、回転軸２３４底部と磁性素子２４の間には、磨耗防止片２９が設置されて、回転軸２３４回転を安定させてスムーズにし、回転軸２３４の磨耗を軽減する。

軸カバー２７は、ベース２６または受け台２６０の材質と異なるものを採用することが可能である。
例えば、プラスチックであるが、これに限るものではない。
射出によるオーバーモールド方式によって、軸カバー２７をベース２６に成形する。
まず、ベース２６を型内に設置してから、射出成形方式によって樹脂を射出する。
したがって、軸カバー２７を射出成形すると同時に、軸カバー２７をベース２６の受け台２６０に接続するため、ベース２６と軸カバー２７が一体成型で単一パーツとなり、異なる材質間の接続強度を高める。
図２に示したように、軸カバー２７に射出成形を行う時、射出された樹脂が受け台２６０の底部を覆うことで、接続強度を高める。
本実施形態において、樹脂は、冷却固化型樹脂材料、熱固化型樹脂材料または光固化型樹脂材料である。

また、図３Ａから図５Ｂに示したように、ベース２６は、少なくとも一つの貫通穴（貫通する穴）２６１を有する。
本実施形態においては、複数の貫通穴２６１を有する場合を例として説明するが、本発明はこれに限るものではない。
前記貫通穴２６１は、対称または非対称に配置される。
前記貫通穴２６１は、互いの形状またはサイズもまた、同一または異なることが可能である。
磁性素子２４に対応して設置される受け台に近い中間の位置に、貫通穴を設置しなくても（例えば、図３Ａ、図４Ａ、図５Ａ）よいし、貫通穴を設置してもよい（例えば、図３Ｂ、図４Ｂ、図５Ｂ）。
射出成形時、軸カバー２７を構成する材料（例えば、プラスチック樹脂）は、貫通穴２６１と近隣の貫通穴２６１周囲のベース２６底部を覆うことにより、異なる材料間の接触面積が大きくなり、接続強度を高める。
以上は、貫通穴の場合を例としているが、めくら穴（貫通しない穴、図示はしない）の場合も可能で、射出成形時に軸カバー２７を構成する材料（例えば、プラスチック樹脂）を同様にめくら穴に補填して、同様に接続強度を高める効果を有する。

ステータ構造２２は、軸カバー２７の外周縁に嵌め込まれる。
ステータ構造２２は、コイル２２１及び磁極片２２２を備える。
このうち、コイル２２１は、磁極片２２２に巻きつけられる。
また、磁極片２２２は、例えば、シリコン鋼片である。
ロータ構造２３は、金属カバー２３２、マグネットテープ２３３及び回転軸２３４を有する。
このうち、マグネットテープ２３３は、金属カバー２３２の内側に環状に設置され、コイル２２１及び磁極片２２２を構成するステータ構造２２に対応して巻き付けられる。

上述の構造により、モータ２０が起動すると、ステータ構造２２のコイル２２１は、電力磁化によって、磁力が磁極片２２２を経由して、ロータ構造２３のマグネットテープ２３３に磁作用力を発生させて、ロータ構造２３を回転させる。
ロータ構造２３の回転軸２３４は、磁性素子２４の磁性作用に吸引されて、ロータ構造２３がさらに安定して運転し、振動とノイズが発生するのを抑制すると同時に、素子の磨耗を軽減する。

また、磁性素子２４は、ベース２６及び軸カバー２７によって形成された収納空間Ｓに設置されるため、磁性素子２４は、直接軸カバー２７を通して水平方向の定位を行う。
さらに、ベース２６の磁吸力と垂直方向に定位を行うことにより、その他の定位及び固定のための素子を追加する必要がなく、モータ２０の全体設計をシンプルにする。

図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら説明する。
図６Ａ及び図６Ｂは、磁性素子２４を配置したファン２と磁性素子を配置しないファン１Ａの二者が、ファンを起動させた瞬間及び定速回転時の振動値を測定した比較図である。
図６Ａからわかるように、磁性素子を配置しないファン１Ａの起動した瞬間の振動波形Ｗ１とファン２の振動波形Ｗ２を比較すると、振動波形Ｗ１は大きな波動を有し、さらに、振動波形Ｗ１の最大値は、振動波形Ｗ２の最大値を大きく上回る。
また、図６Ｂに示した定速回転時の測定比較図からわかるように、ファン１Ａで発生した振動もまた、ファン２の振動状況を大きく上回る。
このため、ファン２と従来のファン１Ａを比較すると、ファン２は、過渡状態運転または定常状態運転時の振動波形Ｗ２が、いずれもファン１Ａの振動波形Ｗ１より優れている。
言い換えれば、ファン２は確実に効果的に振動及びその発生するノイズを抑制するということである。

次に、図７から図９を参照しながら説明する。
図７から図９は、本発明の好適な実施形態におけるファン及びそのモータの異なる変化様態を示した図である。
図７に示したように、ファン３とファン２の違いは、ファン３の受け台２６０が貫通穴２６１を有する点である。
このうち、ファン３は、軸カバー２７を構成する材料（例えば、プラスチック樹脂）が貫通穴２６１と貫通穴２６１に近い周囲のベース２６底部を覆うことで、異なる材料間の接触面積を大きくして、接続強度を高める。
したがって、ファン３は、潤滑油が漏れる心配がない。

図８に示したように、ファン４とファン２の違いは、ベース２６には貫通穴２６１が設置されていない点である。
ファン４は、軸カバー２７を射出成形する際、軸カバー２７を構成する材料（例えば、プラスチック樹脂）がベース２６の底部を覆う時、少なくとも一つの貫通穴Ｏを開けてある。
本発明において、この貫通穴Ｏは、あってもなくてもよい。
ファン４の受け台２６０は、貫通穴を有さない。
このため、構造の安定性に影響せず、潤滑油が漏れないという前提の下、射出成形時に貫通穴Ｏを開けて樹脂の用量を節約してコストの削減を図ると同時に、ファン４製作時に、治具（図示はしない）の挟む空間を増加することで製造工程の進行を便利にする。
また、軸カバー２７の射出成形時、実際のニーズに応じて複数の貫通穴Ｏを設置することも可能である。

さらに、図９を参照しながら説明する。
本実施形態において、ファン５とファン２の違いは、ファン５の受け台２６０が貫通穴２６１を有して、さらに、軸カバー２７の射出成形時に、二個の貫通穴Ｏを開ける点である。
さらに言及するが、本発明において、この貫通穴Ｏはあってもなくてもよい。
このうち、貫通穴２６１と貫通穴Ｏは、位置をずらして設置するため、ファン５は、潤滑油が漏れる心配がない。

このように、本発明のファン及びそのモータは、磁性素子を配置して磁性によって吸引することで、回転軸を安定に回転させて、モータの等速運転時にはノイズ及び振動の発生を抑制し、さらに、モータの加速運転時には、ノイズ及び振動が大きくなりすぎるのを回避することで、ノイズ及び振動を低く抑えると同時に、素子の磨耗を低減して応用性を高める。

以上、本発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても、本発明に含まれる。

１Ａ、１Ｂ、２、３、４、５ ファン
１０、２０ モータ
１１ ロータユニット
１１１、２３３ マグネットテープ
１１２、２３４ 回転軸
１２ ステータユニット
１２１、２２１ コイル
１３ ハウジング
１４ ワッシャー
２１ 軸受構造
２２ ステータ構造
２２２ 磁極片
２３ ロータ構造
２３２ 金属カバー
２４ 磁性素子
２６ ベース
２６０ 受け台
２６１ 貫通穴
２７ 軸カバー
２８ オイルシーリング構造
２８１ 貫通穴
２９ 磨耗防止片
３０、４０ 羽根車
３１、４１ ハブ
３２、４２ 羽根
Ａ、Ｂ 磁力の中心
Ｏ 通口
Ｐ 回路板
Ｓ 収納空間
Ｗ１、Ｗ２ 振動波形

Claims (5)

1. 受け台を有するベースと、
   前記ベースに接続する軸カバーと、
   前記軸カバー内に設置される軸受構造と、
   回転軸を有して、さらに、前記回転軸は、前記軸受構造を貫通して設置されるステータ構造と、
   前記回転軸に対応して前記受け台に設置されて、その磁性が前記回転軸に作用する磁性素子とを備え、
   前記ベースまたは前記受け台は導磁性材料によって製造され、
   前記軸カバーは射出によるオーバーモールド方式によって前記ベースの前記受け台に接続され前記ベースと一体成型の単一パーツとなり、
   前記磁性素子は前記受け台を吸引し、
   前記磁性素子は導磁能力を有する前記受け台に設置されることで、前記磁性素子の発生する磁性の回路が回路板上の電子素子の作用に影響することがないことを特徴とする
   モータ。
2. 前記ベースの材質は、前記軸カバーの材質と異なることを特徴とする
   請求項１に記載のモータ。
3. 前記ベースは、少なくとも一つの貫通穴またはめくら穴を有して、前記軸カバーの材料が前記貫通穴またはめくら穴を覆うことを特徴とする
   請求項１に記載のモータ。
4. 前記磁性素子は、磁鉄または磁石であり、前記回転軸は、導磁性材料により製造されることを特徴とする
   請求項１に記載のモータ。
5. 羽根車を備えるファンであって、
   請求項１から４に記載のいずれか一つのモータで、前記モータが、前記羽根車に接続して、駆動し回転させることを特徴とする
   ファン。
   

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