JP2000350402A

JP2000350402A - 情報機器用小型モータ

Info

Publication number: JP2000350402A
Application number: JP11156853A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiko Nishimura; 信彦西村; Takashi Shimokawa; 隆志下川; Susumu Ryu; 劉　　軍; Hiroyuki Nakamura; 浩之中村
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 1999-06-03
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】情報機器用小型モータの小型化を図ることを
課題としている。【解決手段】フレーム１の中心に円筒状のハウジング２
が配置され、そのハウジング２の外径面に対し、円周方
向に沿ってステータ３が固定されている。また、ハウジ
ング２の内径側には軸部材４が同軸に配置され、当該ハ
ウジング２内径面と軸部材４とが１個の転がり軸受５に
よって連結することで、当該１個の転がり軸受５によっ
て、ハウジング２と軸部材４とが、互いに相対回転自在
に支持されている。ステータ３とローターマグネット７
とは略同一の幅を有するが、両者３、７は、相対的に軸
方向にＬだけ偏心させて組み付けられている。これによ
って、磁力中心が軸方向にＬだけずれることで、ロータ
ーマグネット７とステータ３との間に、このずれ量Ｌに
応じた軸方向の吸引力が発生する。この結果、軸受５に
軸方向の予圧が付与される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報機器に使用さ
れる小型のモータに係り、特に薄型化が要求されるＭＰ
Ｕ冷却ファンモータ、ＩＣ冷却ファンモータ、高容量Ｆ
ＤＤスピンドルモータ等に好適な情報機器用小型モータ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄型化が要求される情報機器用小型モー
タとしては、例えばＭＰＵ冷却ファンモータがある。従
来のＭＰＵ冷却ファンモータの構造は、例えば図７に示
すように、フレーム１の中心に円筒状のハウジング２が
配置され、そのハウジング２の外径面にステータ３が固
定されている。また、ハウジング２の内径側には軸部材
４が同軸に配置され、当該ハウジング２内径面と軸部材
４とが２個の転がり軸受５を介して連結されることで、
当該２個の軸受５によって、両者２、４は互いに相対回
転自在に支持されている。また、上記軸部材４にロータ
ーケース６が一体的に固定され、当該ローターケース６
の円筒部６ａ内径面に上記ステータ３と径方向で対向す
るローターマグネット７が同心に固定され且つその円筒
部６ａの外径面に羽根部材８が固定されている。

【０００３】上記２つの転がり軸受５は、軸部材４の軸
方向に所定間隔を開けて配置し、それぞれ外輪外径面が
ハウジング２内径面に篏合していると共に内輪内径面が
上記軸部材４に篏合し、更に両軸受５の各外輪が、軸部
材４と同軸に配置されたコイルバネ１０によって軸方向
に付勢されることで、両軸受５に予圧が付与されてい
る。この予圧により、両軸受５には均一な負荷が掛かる
ように構成されている。

【０００４】図７中、符号２ａはハウジング２に設けら
れた段部であり、符号９は、抜け止め用のスナップリン
グである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年における情報機器
の小型・薄型化に伴い、当該情報機器に使用されるＭＰ
Ｕ冷却ファンモータ等の情報機器用小型モータについて
も、更なる小型・薄型化が要求されている。しかしなが
ら、ＭＰＵ冷却ファンモータ等にあっては、モータの回
転部材を支持する軸受５として２個使用され、しかも当
該２個の軸受５がモータの厚さ方向Ｗに並ぶことから、
軸受５によってもモータの薄型化が制限されるという問
題がある。

【０００６】ここで、情報機器用小型モータの薄型化を
目的に、上記従来のモータ構造及び軸受仕様で、使用す
る軸受を１個にして当該軸受に予圧を付与しない場合に
は、軸受内部に均一の負荷がかからなくなる。この場
合、モータの使用環境によっては、軸受への負荷率が許
容以上に変動し、転動体の負荷が抜けて、モータから異
音が生じる一因となる。

【０００７】また、従来のように上記モータの厚さ方向
Ｗに軸を向けたコイルバネ１０で予圧を付与する場合を
想定すると、そのコイルバネ１０の長さ分だけモータが
厚くなる。本発明は、上記のような問題点に着目してな
されたもので、更なる薄型化を実現可能な情報機器用小
型モータを提供することを課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の情報機器用小型モータは、モータの回転部
材を１個の転がり軸受で支持させると共に、当該軸受に
予圧が付与されていることを特徴とするものである。モ
ータの回転部材を１個の軸受で支持させることにより、
モータの厚さ方向に２個の軸受を並べて回転部材を支持
させる場合に比べて大幅にモータの薄型化を達成可能と
なる。

【０００９】また、上記軸受に所定の予圧を付与するこ
とで、使用する軸受を１個としても、モータからの異音
発生が抑えられる。予圧を付与する手段としては、ロー
ターマグネットとステータの軸方向の磁力中心をわずか
にずらすなどの、マグネットの磁力を利用して非接触で
軸受に予圧を付与する方式や、モータのハウジングや軸
部材に対し軸受の内外輪をしめしろを持たせて組付けた
り、軸受内部すきまを負にすることによって予圧を付与
することが考えられる。このような予圧付与手段を採用
することで、従来における１個の軸受分とコイルバネ分
のスペースが削減ができ、更なる薄型化が可能となる。

【００１０】また、ファンのジャイロ作用やアンバラン
スによる遠心力によって発生するモーメント荷重に対す
る、軸受中の転動体の負荷率εが４０％以上に保持され
るように構成することが好ましい。なお、負荷率εは、
予圧調整によって調整することが可能である。上記負荷
率εを４０％以上に設定することで、情報機器用小型モ
ータとして異音が発生することがなくなり、使用する軸
受を２個とした場合と同等以上の騒音レベルを達成可能
となる。

【００１１】ここで、本明細書中における負荷率εと
は、次の式で表されるものである。また、負荷率εを４０％以上に設定する場合には、軸受
の転動体数を５個にすることが好ましい。転動体数を５
個に特定することで、予圧が小さくても軸受の負荷抜け
をする転動体の個数が少なくなり負荷率εを４０％以上
に設定しやすくなる。なお、一般にＭＰＵ冷却ファンモ
ータで使用される軸受の転動体数は６個以上である。

【００１２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の第１実施形態につ
いて図面を参照しつつ説明する。ここで、本実施形態及
び以下の実施形態では、情報機器用小型モータとしてＭ
ＰＵ冷却ファンモータを例に挙げて説明するが、他の情
報機器用小型モータにも同様に適用することができる。

【００１３】図１は、本実施形態のＭＰＵ冷却ファンモ
ータを示す図である。まず構成について説明すると、フ
レーム１の中心に円筒状のハウジング２が配置され、そ
のハウジング２の外径面に対し、円周方向に沿ってステ
ータ３が固定されている。また、ハウジング２の内径側
には軸部材４が同軸に配置され、当該ハウジング２内径
面と軸部材４とが１個の転がり軸受５によって連結す
る。当該１個の転がり軸受５によって、ハウジング２と
軸部材４とが、互いに相対回転自在に支持されている。

【００１４】上記転がり軸受５の外輪は、図中右側から
ハウジング２内径面に篏合し、該ハウジング２内径面に
設けられた段部２ａに一方の端面を当接することで位置
決めがされている。また、転がり軸受５の内輪は、軸部
材４外周面に図中左側から篏合し、後述のローターケー
ス６に当接することで位置決めがされている。符号９
は、スナップリングを表している。

【００１５】また、上記軸部材４にローターケース６が
一体的に固定され、当該ローターケース６の円筒部６ａ
内径面が、上記ステータ３に外径方向から対向し、その
円筒部６ａ内径面にローターマグネット７が固定され
る。また、円筒部６ａ外径面に羽根部材８が固定されて
いる。上記ステータ３とローターマグネット７とは略同
一の幅を有するが、両者３、７は、相対的に軸方向にＬ
だけ偏心させて組み付けられている。これによって、磁
力中心が軸方向（モータの厚さ方向）にＬだけずれるこ
とで、ローターマグネット７とステータ３との間に、こ
のずれ量Ｌに応じた軸方向の吸引力が発生する。この結
果、軸受５に軸方向の予圧が付与されている。この偏心
によって予圧付与手段が構成される。

【００１６】そして、この偏心量Ｌを調整して、上記軸
受５に与える予圧を調整し、当該軸受５の負荷率εを、
４０％以上に設定する。ここで、高い予圧を与えようと
して上記偏心量Ｌをあまり大きく設定すると、回転中の
モータから電磁音が発生し静粛性の点で問題が生じる。
従って、偏心量Ｌは、軸受５に対する負荷率εが４０％
以上となり、且つ、電磁音を発生させない若しくは許容
される電磁音レベル以下にするだけの量に調整する必要
がある。すなわち、偏心量Ｌの下限値は、軸受５に対す
る負荷率εが４０％以上となる量にすることで規制さ
れ、偏心量Ｌの上限値は、電磁音を発生させない又は許
容される電磁音のレベル以下の量に抑えることで規制さ
れる。

【００１７】上記構成のＭＰＵファンモータでは、１個
の軸受５で回転部材であるローターケース６等を支持す
るので、２個の軸受５で支持する場合に比べてファンモ
ータの厚さを大幅に薄くすることができる。また、予圧
付与手段が、軸受５の横（モータの厚さ方向）に配置さ
れない分、モータをさらに薄くできる。また、１個の軸
受５で回転部材４、６を支持する構造であるが、軸受５
に予圧を付与することで、回転部材の軸心の振れを小さ
く抑えられる。

【００１８】特に、軸受５に対する負荷率εを４０％以
上に設定することで、回転部材を２個の軸受５で支持す
るＭＰＵ冷却ファンモータと同等の騒音レベルが実現さ
せつつ、軸受５が１個のために低消費電力で少スペース
なＭＰＵ冷却ファンモータを提供可能となる。ここで、
上記軸受５に組み込まれる球数（転動体数）は限定がな
いが、当該球数を５個に特定することで、負荷抜けする
玉の個数が限定して、上記予圧をさほど大きくしなくて
も、４０％以上の負荷率を設定可能となる。すなわち、
上記軸受５に組み込まれる球数を５個に特定すること
で、上記予圧付与手段による偏心量Ｌを小さくしても４
０％以上の負荷率を達成可能となる。他の予圧付与手段
を採用するにしても、上記軸受５に組み込まれる球数を
５個に特定することで、４０％以上の負荷率の達成が容
易となる。

【００１９】次に、第２の実施形態について図面を参照
しつつ説明する。なお、上記実施形態と同様な部品等に
ついては同一の符号を付してその説明を省略する。本発
明の基本構成は、上記第１実施形態と同様であるが、予
圧付与手段の構成が異なる。すなわち、図２に示すよう
に、上記ステータ３とローターマグネット７とを偏心さ
せることなく組み付けると共に、軸部材４の軸径とほぼ
同等の直径である円柱形マグネット２０を、軸部材４の
端面と軸方向に所定のすきまを介して同心に配置し、そ
の円柱形マグネット２０を、樹脂等からなる板部品２１
を介してハウジング２に固定支持させ、且つ軸部材４の
少なくとも上記円柱形マグネット２０と対向する部分４
ａを強磁性体（鉄など）で構成することで、予圧付与手
段を構成する。

【００２０】なお、上記円柱形マグネット２０は、軸部
材４の軸径とほぼ同等の直径である必要はないが、振れ
防止などの点から同心に配置することが好ましい。ま
た、円柱形マグネット２０の形状も必ずしも円柱形状で
ある必要はない。そして、円柱形マグネット２０と軸部
材４との間のすきまを微少（ただし、軸受５のアキシア
ルすきまの１／２以上）に設定することで、軸部材４が
マグネツトに吸引され、軸部材４に内輪が固定された軸
受５に予圧が付与される。なお、上記軸受５のアキシア
ルすきまを１／２未満に設定した場合には、軸部材４の
端面と円柱形マグネット２０とが磁力によって接触する
可能性が大きい。

【００２１】この場合には、円柱形マグネット２０の磁
力の大きさや当該円柱形マグネット２０と軸部材４との
間のすきまを調整することで、軸受５に付与する予圧を
調整し、軸受５に対する負荷率εを４０％以上にする。
構成や作用・効果は、上記実施形態と同様である。ここ
で、本実施形態では、予圧付与手段を構成する円柱形マ
グネット２０が軸部材４と軸方向で対向することとなる
が、円柱形マグネット２０は薄くすることができるの
で、従来のようにコイルバネで予圧を付与する場合に比
べてモータを薄くすることができる。また、非接触で軸
受５に予圧を付与するため、この点からも予圧部品のレ
イアウト自由度が大きくなり、予圧部品によるモータの
厚さへの悪影響を小さく抑えられる。

【００２２】なお、上記第１実施形態の予圧付与手段を
併用しても良い。次に、第３実施形態について図面を参
照しつつ説明する。なお、上記実施形態と同様な部品等
については同一の符号を付してその説明を省略する。本
実施形態は、図３に示すように、予圧付与手段として、
軸受の内部仕様を利用した例である。

【００２３】すなわち、軸受５をハウジング２と軸部材
４に篏合させて組み付ける際に、外輪とハウジング２、
及び内輪と軸部材４のいずれか一方、又は両方をしめし
ろを持って篏合させることで、軸受５内部のラジアルす
きまを小さくし（負すきまにならない程度）又はごくわ
ずかな負すきまにすることによって、負荷率εを４０％
以上とする。

【００２４】これによって、薄型化を実現しつつ、ファ
ン回転時の軸心の振れを抑えて音響レベルの軽減を図っ
ている。この場合には、半径方向の予圧となる。本実施
形態では、しめしろなどで予圧を付与するので、軸受の
軸方向に予圧部品を配置する必要が無く、軸受５に予圧
を付与してもモータを厚くすることがない。

【００２５】このとき、圧入篏合させる内外輪５ｂ、５
ａに、図４に示すように、窪み２２（ぬすみ）を円周方
向に沿って連続若しくは所定間隔をあけて設けておくと
良い。なお、ぬすみ２２は、内外輪５ｂ、５ａの一方だ
けでも良い。ぬすみ２２を形成することで、圧入篏合す
る軌道輪５ａ、５ｂの剛性が減少して、ラジアルすきま
を広範囲で調整することが可能になる。また、上述のよ
うなマグネットによる予圧付与手段を併用しても良い。

【００２６】他の構成や作用・効果は上記実施形態と同
様である。次に、第４実施形態に図面を参照しつつ説明
する。なお、上記実施形態と同様な部品等については同
一の符号を付してその説明を省略する。本実施形態で
は、図５に示すように、転がり軸受５として正のラジア
ルすきまを持つ４点接触玉軸受２３を使用している。

【００２７】そして、上記第１実施形態〜第３実施形態
で示した予圧付与手段等を適宜使用して軸受２３に予圧
を付与したものである。すなわち、軸受２３の内外輪２
３ａ、２３ｂをハウジング２や軸部材４に圧入すること
で、組付け後の軸受２３のラジアルすきまを負にする
か、第１実施形態や第２実施形態のようにマグネットの
磁力を利用して非接触で予圧を付与する。

【００２８】マグネットなどを利用して予圧を付与する
ことで、軸受に予圧を付与してもモータを厚くすること
が防止される。なお、４点接触玉軸受２３とするには、
例えば、軌道溝の形状としてゴシックアーク溝等を採用
すれば達成できる。４点接触玉軸受２３は、その構造
上、深溝玉軸受と比較してアキシアルすきまが小さくな
る為、同じ予圧であっても深溝玉軸受に比べてより大き
な負荷率εを発揮することが出来る。つまり、軸受の負
荷率εを４０％以上に保持する際の、軸受に付与する予
圧を小さくすることが可能となる。

【００２９】また、４点接触形式の場合には、２点接触
形式に比べて、同じ大きさ予圧であっても、高い負荷率
を与えることができる。他の構成や作用・効果は上記と
同様である。なお、上記４点接触玉軸受２３が、予め負
の内部すきまを持つ軸受の場合には、既に軸受内部に予
圧が発生しており、モータの回転振れを抑えるのに十分
な負荷率εを持たせることができる。この場合には、予
め軸受自体に予圧が設定されているため、磁力を利用し
て予圧を付与する等の必要が無くなる。若しくは、目的
とする負荷率εとなるだけの予圧を別途付与するように
構成すればよい。

【００３０】次に、第５実施形態について図面を参照し
つつ説明する。なお、上記実施形態と同様な部品等につ
いては同一の符号を付してその説明を省略する。本実施
形態では、図６に示すように、転がり軸受５として複列
アンギュラ玉軸受２４を使用したものである。複列アン
ギュラ玉軸受２４は、一般に、組立てられた時点で内部
に予圧を持ち、複列であることから軸受を２個使用する
場合と同等の接触角による作用点距離を持つことが出来
る。この結果、負荷率εが４０％以上となり、本実施形
態では、外部からの予圧付与を必要とすることなく、１
個の軸受で回転部材を支持するＭＰＵ冷却ファンモータ
を提供出来る。

【００３１】予圧が軸受に付与されていても、予圧部品
が不要なためモータを厚くすることが防止される。な
お、負荷率εが４０％未満である場合には、上記各予圧
付与手段を使用して外部から予圧を付与すればよい。ま
た、軸受として複列アンギュラ玉軸受２４を使用した場
合には、複列である分、軸受幅を必要とするため、単列
軸受を１個使用する場合に比べて、薄型化の面では限界
があるが、軸受剛性は大きくできるので用途によっては
有効である。

【００３２】なお、上記全実施形態において、各予圧付
与手段は適宜組み合わせて使用しても良い。

【００３３】

【実施例】［第１実施例］上記第１実施形態と第３実施
形態に示した構造のモータについて、ファンのジャイロ
作用によって軸受５にモーメント荷重が負荷されたとき
の、付与する予圧による負荷率εの大きさと、異音発生
の有無について試験をした。

【００３４】ここで、試験条件は、軸受：６９３相当モータ回転数：５０００rpm 旋回回転数：１０rpm である。

【００３５】なお、上記旋回回転数は、モータを傾けて
軸受５に作用するジャイロモーメントを0.082 kgfmm と
することで発生させたものである。上記条件による試験
における、負荷率と異音発生の有無について確認したと
ころ、表１に示す結果を得た。

【００３６】

【表１】

【００３７】この表１から、負荷率が４０％以上では異
音が発生せず、軸受を２個を使用した情報機器用小型モ
ータと同等以上の騒音レベルとできることが分かる。す
なわち、負荷率εを４０％以上とすることで、異音発生
も防止されることが分かる。ここで、軸受５に組み込む
球数を５個に特定して、第１実施形態にあっては、ファ
ンの自重と磁気吸引力によって、軸受に３０gfのアキシ
アル荷重を掛け、また、第３実施形態にあっては、ファ
ンの自重と磁気吸引力によって、軸受に２０gfのアキシ
アル荷重を掛けて、上記と同一条件で試験を行ったとこ
ろ、負荷抜けする転動体数が０個、つまり負荷率が１０
０％となり、当然に異音の発生がなかったことも確認し
た。

【００３８】［第２実施例］上記第１実施例と同等の試
験条件で、軸受５に組み込む転動体数を変えて、負荷率
及び異音の発生の有無について試験を行った。軸受５の
構成は、第１実施形態のものを使用した。但し、軸受５
に掛かるアキシアル荷重を２０gfと低く設定した。

【００３９】その試験による結果を表２に示す。

【００４０】

【表２】

【００４１】この表２から分かるように、同一のアキシ
アル荷重条件であっても、転動体数を５個に特定するこ
とで、負荷率が４０％以上となり、軸受を２個を使用し
た情報機器用小型モータと同等以上の騒音レベルとでき
ることが分かる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の情報
機器用小型モータを採用すると、所定の予圧が付与され
た１個の軸受で回転部材が支持されるので、更なるモー
タの薄型化を図りつつ異音の発生を抑えることができ
る。また、使用する軸受を１個とすることで、低トルク
となり立ち上り時間（回転数が目標値まで達する時間）
の短縮や消費電力の削減も図ることが可能となり、しか
も、２個の軸受で回転部材を支持する情報機器用小型モ
ータと同等以上の騒音レベル・耐久性を実現可能となる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく第１実施形態に係る情報機器用
小型モータを説明するための図である。

【図２】本発明に基づく第２実施形態に係る情報機器用
小型モータを説明するための図である。

【図３】本発明に基づく第３実施形態に係る情報機器用
小型モータを説明するための図である。

【図４】本発明に基づく第３実施形態に係る情報機器用
小型モータを説明するための図である。

【図５】本発明に基づく第４実施形態に係る情報機器用
小型モータを説明するための拡大図である。

【図６】本発明に基づく第５実施形態に係る情報機器用
小型モータを説明するための拡大図である。

【図７】従来における情報機器用小型モータを説明する
ための拡大図である。

【符号の説明】

ε 負荷率１フレーム２ハウジング３ステータ４軸部材５軸受６ローターケース７ローターマグネット８羽根部材９スナップリング１０予圧バネ２０円柱形マグネット２１板部材２２窪み（ぬすみ）２３４点接触形軸受２４複列アンギュラ玉軸受

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者劉軍神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内 (72)発明者中村浩之神奈川県藤沢市鵠沼神明一丁目５番50号日本精工株式会社内Ｆターム(参考） 3J012 AB04 BB03 CB10 FB07 FB10 5H605 AA00 AA05 BB05 BB19 CC01 CC03 CC04 CC05 EA02 EA12 EB10 EB39 FF06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータの回転部材を１個の転がり軸受で
支持させると共に、当該軸受に予圧が付与されているこ
とを特徴とする情報機器用小型モータ。