JP2000009090A - 冷却ファン及びそれを用いたヒートシンク装置 - Google Patents
冷却ファン及びそれを用いたヒートシンク装置Info
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Sliding-Contact Bearings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電子機器の発熱する半導体装置には冷却ファ
ンを付設するが、モータ部における軸受部は玉軸受であ
るので、高速回転時に騒音が大きく、大きい振動で半導
体装置のリード線外れが生じやすい。このことから、流
体軸受を用いたものが考えられてきが、高速回転時に作
動オイルが軸受より飛散しやすく、オイル飛散防止部材
を必要とし、軸受周辺部の構造が複雑化していた。 【解決手段】 モータ部における軸受部として、軸受４
と、回転軸５と、動圧発生溝１５よりなる流体軸受を用
い、これに作動空気を用いた構成の冷却ファンとし、軸
受周辺部の構造が複雑化することなく、また、作動空気
が高速回転時に回転軸５に与える回転抵抗を極めて低く
することができ、常に有効な冷却ができる冷却ファンを
実現する。
ンを付設するが、モータ部における軸受部は玉軸受であ
るので、高速回転時に騒音が大きく、大きい振動で半導
体装置のリード線外れが生じやすい。このことから、流
体軸受を用いたものが考えられてきが、高速回転時に作
動オイルが軸受より飛散しやすく、オイル飛散防止部材
を必要とし、軸受周辺部の構造が複雑化していた。 【解決手段】 モータ部における軸受部として、軸受４
と、回転軸５と、動圧発生溝１５よりなる流体軸受を用
い、これに作動空気を用いた構成の冷却ファンとし、軸
受周辺部の構造が複雑化することなく、また、作動空気
が高速回転時に回転軸５に与える回転抵抗を極めて低く
することができ、常に有効な冷却ができる冷却ファンを
実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子機器の発熱す
る半導体装置等の冷却に用いる冷却ファンおよびそれを
用いたヒートシンク装置に関する。
る半導体装置等の冷却に用いる冷却ファンおよびそれを
用いたヒートシンク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、パーソナルコンピュータ等の電
子機器では、ＣＰＵ等の発熱する半導体装置を用いてお
り、前記半導体装置は無冷却では半導体装置自身あるい
は周辺電子部品等を使用温度範囲より高温にし、特性の
劣化、製品寿命の短縮を招くことがあり、冷却ファンを
付設して前記半導体装置を冷却するようにしている。
子機器では、ＣＰＵ等の発熱する半導体装置を用いてお
り、前記半導体装置は無冷却では半導体装置自身あるい
は周辺電子部品等を使用温度範囲より高温にし、特性の
劣化、製品寿命の短縮を招くことがあり、冷却ファンを
付設して前記半導体装置を冷却するようにしている。
【０００３】図３は従来の半導体の冷却用のヒートシン
ク装置の構成を示す断面図で、ＣＰＵ等の半導体装置１
の上に冷却ファンモータ２を用いたヒートシンク装置を
接合して、半導体装置１の熱が冷却ファンモータ２のフ
レーム３に伝導するようにしている。冷却ファンモータ
２は、皿形をした金属製のフレーム３と、そのフレーム
３の中央部のフレームハウジングに保持されたボールベ
アリング４と、このボールベアリング４で回転自在に保
持された回転軸５と、フレームハウジング部の外周側に
固定されたステータ６と、ステータ６に対向する永久磁
石７およびマグネットヨークを取り付け、回転軸５の先
端に結合されたロータ９によってモータ部１０を構成
し、また、前記ロータ９と、ロータ９の外周に放射状に
突出した羽根１１によってファン部１２を構成してい
る。図中の１３は回路基板、１４はベルマウス部材であ
る。
ク装置の構成を示す断面図で、ＣＰＵ等の半導体装置１
の上に冷却ファンモータ２を用いたヒートシンク装置を
接合して、半導体装置１の熱が冷却ファンモータ２のフ
レーム３に伝導するようにしている。冷却ファンモータ
２は、皿形をした金属製のフレーム３と、そのフレーム
３の中央部のフレームハウジングに保持されたボールベ
アリング４と、このボールベアリング４で回転自在に保
持された回転軸５と、フレームハウジング部の外周側に
固定されたステータ６と、ステータ６に対向する永久磁
石７およびマグネットヨークを取り付け、回転軸５の先
端に結合されたロータ９によってモータ部１０を構成
し、また、前記ロータ９と、ロータ９の外周に放射状に
突出した羽根１１によってファン部１２を構成してい
る。図中の１３は回路基板、１４はベルマウス部材であ
る。
【０００４】モータ部１０における軸受部は、図４に示
すようにボールを付設し、このボールをリテーナで保持
し、また、潤滑グリスを注入したいわゆる玉軸受構成と
なっている。
すようにボールを付設し、このボールをリテーナで保持
し、また、潤滑グリスを注入したいわゆる玉軸受構成と
なっている。
【０００５】上記従来の半導体の冷却用のヒートシンク
装置において、半導体装置１が発する熱は冷却ファンモ
ータ２におけるフレーム３に伝導される。そしてファン
部１２が回転することでその羽根１１が空気流を起こ
し、空気がフレーム３の内面に触れながら流れるので、
前記フレーム３の熱は放熱されることとなり、すなわ
ち、半導体装置１の熱は逃がされ、よって、半導体装置
１は危険な温度になることを防止される。
装置において、半導体装置１が発する熱は冷却ファンモ
ータ２におけるフレーム３に伝導される。そしてファン
部１２が回転することでその羽根１１が空気流を起こ
し、空気がフレーム３の内面に触れながら流れるので、
前記フレーム３の熱は放熱されることとなり、すなわ
ち、半導体装置１の熱は逃がされ、よって、半導体装置
１は危険な温度になることを防止される。
【０００６】前記従来の半導体の冷却用のヒートシンク
装置では、モータ部１０における軸受部は玉軸受である
ので、高速回転時に騒音が大きく、また、大きい振動で
半導体装置１のリード線外れが生じやすいものであっ
た。一方、騒音、振動の点から前記モータ部１０の回転
を低速に設定しておくと、半導体装置１の発熱量が大き
くなった場合に冷却が不十分になり、半導体装置１ある
いは周辺電子部品等を熱破壊または熱劣化させる問題が
生じる。
装置では、モータ部１０における軸受部は玉軸受である
ので、高速回転時に騒音が大きく、また、大きい振動で
半導体装置１のリード線外れが生じやすいものであっ
た。一方、騒音、振動の点から前記モータ部１０の回転
を低速に設定しておくと、半導体装置１の発熱量が大き
くなった場合に冷却が不十分になり、半導体装置１ある
いは周辺電子部品等を熱破壊または熱劣化させる問題が
生じる。
【０００７】このようなことから、図５に示すように回
転軸５の周面（または軸受４の内周面）に動圧発生溝１
５を形成し、作動オイルを注入したいわゆる流体軸受を
用いたものが考えられてきた。
転軸５の周面（または軸受４の内周面）に動圧発生溝１
５を形成し、作動オイルを注入したいわゆる流体軸受を
用いたものが考えられてきた。
【０００８】この流体軸受を用いたものは、回転軸５が
回転すると、作動オイルは動圧発生溝１５に案内されて
移動し、そして、軸受４と回転軸５間に高圧油膜を作り
出し、回転軸５が軸受４の内周に非接触の状態となり、
高速回転を可能とし、かつ、振動を小さくするので有効
である。
回転すると、作動オイルは動圧発生溝１５に案内されて
移動し、そして、軸受４と回転軸５間に高圧油膜を作り
出し、回転軸５が軸受４の内周に非接触の状態となり、
高速回転を可能とし、かつ、振動を小さくするので有効
である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この流
体軸受を用いたものでは、より冷却性能を高めるため、
高速回転をさせた際、作動オイルが軸受４の上部より飛
散しやすく、したがって図５に示すように、軸受４の上
部に筒状のオイル飛散防止部材１６を設け、また、回転
部材８の軸受４に対向する部分にオイル飛散防止リブ１
７を付設しており、軸受周辺部の構造が複雑化するとい
う問題がある。また、作動オイルの粘度により回転軸５
に回転抵抗を加え、モータの消費電力が増加するという
問題がある。
体軸受を用いたものでは、より冷却性能を高めるため、
高速回転をさせた際、作動オイルが軸受４の上部より飛
散しやすく、したがって図５に示すように、軸受４の上
部に筒状のオイル飛散防止部材１６を設け、また、回転
部材８の軸受４に対向する部分にオイル飛散防止リブ１
７を付設しており、軸受周辺部の構造が複雑化するとい
う問題がある。また、作動オイルの粘度により回転軸５
に回転抵抗を加え、モータの消費電力が増加するという
問題がある。
【００１０】本発明は前記従来の問題に留意し、モータ
部に流体軸受を用いたものであって、軸受周辺部の構造
が複雑化することなく、また、作動流体が高速回転時に
回転軸に与える回転抵抗をより少なくし、常に有効な冷
却ができる冷却ファンおよびそれを用いたヒートシンク
装置を提供することを目的とする。
部に流体軸受を用いたものであって、軸受周辺部の構造
が複雑化することなく、また、作動流体が高速回転時に
回転軸に与える回転抵抗をより少なくし、常に有効な冷
却ができる冷却ファンおよびそれを用いたヒートシンク
装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
本発明は、羽根を有するファン部と、前記ファン部を駆
動するモータ部よりなり、モータ部における軸受部に流
体軸受を用い、前記流体軸受に作動空気を用いた冷却フ
ァンとする。
本発明は、羽根を有するファン部と、前記ファン部を駆
動するモータ部よりなり、モータ部における軸受部に流
体軸受を用い、前記流体軸受に作動空気を用いた冷却フ
ァンとする。
【００１２】本発明によれば、軸受周辺部の構造が複雑
化することなく、また、作動空気が高速回転時に回転軸
に与える回転抵抗を少なくし、常に有効な冷却ができる
冷却ファンを実現する。
化することなく、また、作動空気が高速回転時に回転軸
に与える回転抵抗を少なくし、常に有効な冷却ができる
冷却ファンを実現する。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、羽根を有するファン部と、前記ファン部を駆動する
モータ部よりなり、モータ部は、モータ部を保持するフ
レームと、回転軸または支軸と、これに嵌合するスリー
ブ状の軸受と、前記回転軸または支軸と軸受のいずれか
に形成された動圧発生溝と、作動空気により構成された
流体軸受を用いた冷却ファンであり、軸受部周辺の構成
を簡単なものとし、高速回転時でも回転軸に対する回転
抵抗を大きくすることなく、被冷却体を常に有効に冷却
できるという作用を有する。
は、羽根を有するファン部と、前記ファン部を駆動する
モータ部よりなり、モータ部は、モータ部を保持するフ
レームと、回転軸または支軸と、これに嵌合するスリー
ブ状の軸受と、前記回転軸または支軸と軸受のいずれか
に形成された動圧発生溝と、作動空気により構成された
流体軸受を用いた冷却ファンであり、軸受部周辺の構成
を簡単なものとし、高速回転時でも回転軸に対する回転
抵抗を大きくすることなく、被冷却体を常に有効に冷却
できるという作用を有する。
【００１４】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の冷却ファンであって、前記冷却ファンのフレー
ムには発熱体を取付け可能としたヒートシンク装置であ
り、半導体装置を常に有効な冷却ができるいう作用を有
する。
１記載の冷却ファンであって、前記冷却ファンのフレー
ムには発熱体を取付け可能としたヒートシンク装置であ
り、半導体装置を常に有効な冷却ができるいう作用を有
する。
【００１５】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
２に記載のヒートシンク装置において、フレームに板状
か、もしくはピン状のフインを立設したものであり、同
じく半導体装置を常に有効な冷却ができるいう作用を有
する。
２に記載のヒートシンク装置において、フレームに板状
か、もしくはピン状のフインを立設したものであり、同
じく半導体装置を常に有効な冷却ができるいう作用を有
する。
【００１６】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
３に記載のヒートシンク装置において、冷却ファンのフ
レームの側壁には、一以上の開口部を設けたものであ
り、同じく半導体装置を常に有効な冷却ができるいう作
用を有する。
３に記載のヒートシンク装置において、冷却ファンのフ
レームの側壁には、一以上の開口部を設けたものであ
り、同じく半導体装置を常に有効な冷却ができるいう作
用を有する。
【００１７】以下、本発明の実施の形態を図面を参照し
て説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１の半導
体のヒートシンク装置の構成を示す断面図、図２は同半
導体のヒートシンク装置における冷却ファンのモータ部
の軸受部の断面図である。なお、各図において、前記従
来の技術と同じ構成部には、従来の技術と同一符号を付
与する。
て説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１の半導
体のヒートシンク装置の構成を示す断面図、図２は同半
導体のヒートシンク装置における冷却ファンのモータ部
の軸受部の断面図である。なお、各図において、前記従
来の技術と同じ構成部には、従来の技術と同一符号を付
与する。
【００１８】図１において、１は半導体装置（ＣＰ
Ｕ）、２は冷却ファンモータ、３は金属製のフレーム、
４はスリーブ状の軸受、５は回転軸、６はステータ、７
は永久磁石、８は回転部材、９はロータ、１０はモータ
部、１１は羽根、１２はファン部、１３は回路基板、１
４はベルマウス部材、１５は流体軸受を構成する回転軸
５の周面に形成した動圧発生溝であり、これらは前記従
来例と同様に構成されているので、その説明は省略す
る。
Ｕ）、２は冷却ファンモータ、３は金属製のフレーム、
４はスリーブ状の軸受、５は回転軸、６はステータ、７
は永久磁石、８は回転部材、９はロータ、１０はモータ
部、１１は羽根、１２はファン部、１３は回路基板、１
４はベルマウス部材、１５は流体軸受を構成する回転軸
５の周面に形成した動圧発生溝であり、これらは前記従
来例と同様に構成されているので、その説明は省略す
る。
【００１９】本実施の形態１の特徴は、流体軸受におけ
る作動流体として空気を使用したことにある。そして流
体軸受部の周辺は、図２に示すように軸受４を支持した
フレーム３の支持筒１８の上部には、オイル飛散防止部
材のような部材を全く設けていない。
る作動流体として空気を使用したことにある。そして流
体軸受部の周辺は、図２に示すように軸受４を支持した
フレーム３の支持筒１８の上部には、オイル飛散防止部
材のような部材を全く設けていない。
【００２０】上記構成において、半導体装置１が発する
熱は冷却ファンモータ２におけるフレーム３に伝導さ
れ、ファン部１２が回転することで半導体装置１の熱が
逃がされることは、前記従来の技術と同じである。
熱は冷却ファンモータ２におけるフレーム３に伝導さ
れ、ファン部１２が回転することで半導体装置１の熱が
逃がされることは、前記従来の技術と同じである。
【００２１】本実施の形態１では、回転軸５が回転する
と、作動空気は動圧発生溝１５に案内されて移動し、そ
して、軸受４と回転軸５間に高圧空気膜を作り出し、回
転軸５が軸受４の内周に非接触の状態となり、高速回転
を可能とする。
と、作動空気は動圧発生溝１５に案内されて移動し、そ
して、軸受４と回転軸５間に高圧空気膜を作り出し、回
転軸５が軸受４の内周に非接触の状態となり、高速回転
を可能とする。
【００２２】前記構成では、流体軸受における作動流体
は空気であることから、従来のようにオイル飛散防止部
材を付設する必要がなく、流体軸受の周辺構造を簡素化
できる。また、高速回転時においては、回転軸５が軸受
４の内周に非接触の状態となることから、騒音および振
動が小さく、半導体装置１のリードが外れることはな
く、さらに回転軸５の高速回転でこの軸受部の温度が高
くなっても、作動空気が回転軸５に与える回転抵抗は極
めて小さい。したがって、発熱量の大きい半導体装置１
を効果的に冷却ができる。
は空気であることから、従来のようにオイル飛散防止部
材を付設する必要がなく、流体軸受の周辺構造を簡素化
できる。また、高速回転時においては、回転軸５が軸受
４の内周に非接触の状態となることから、騒音および振
動が小さく、半導体装置１のリードが外れることはな
く、さらに回転軸５の高速回転でこの軸受部の温度が高
くなっても、作動空気が回転軸５に与える回転抵抗は極
めて小さい。したがって、発熱量の大きい半導体装置１
を効果的に冷却ができる。
【００２３】なお、前記実施の形態１において、流体軸
受部の動圧発生溝１５は、回転軸５の外周面に形成して
いるが、軸受４のの内周面に形成してもよく、その作用
は変らない。
受部の動圧発生溝１５は、回転軸５の外周面に形成して
いるが、軸受４のの内周面に形成してもよく、その作用
は変らない。
【００２４】また、本発明は被冷却体を発熱するＣＰＵ
等の半導体装置以外の回路部品としてもよい。そして、
被冷却体と冷却ファンの熱結合構造は、図示以外に熱伝
導部材を用いて結合する構成としてもよい。
等の半導体装置以外の回路部品としてもよい。そして、
被冷却体と冷却ファンの熱結合構造は、図示以外に熱伝
導部材を用いて結合する構成としてもよい。
【００２５】
【発明の効果】上記の説明より明らかなように、本発明
は冷却ファンにおける流体軸受の作動流体を空気とした
ことから、従来のようにオイル飛散防止部材を付設する
必要がなく、流体軸受の周辺構造を簡素化できる。ま
た、高速回転時においては、回転軸が軸受の内周に非接
触の状態となることから、騒音および振動が小さく、非
冷却体が半導体装置の場合にはリードが外れることはな
く、さらに回転軸の高速回転でこの軸受部の温度が高く
なっても、作動空気が回転軸に与える回転抵抗を極めて
低くするものであり、発熱量の大きい半導体装置等を効
果的に冷却ができる。
は冷却ファンにおける流体軸受の作動流体を空気とした
ことから、従来のようにオイル飛散防止部材を付設する
必要がなく、流体軸受の周辺構造を簡素化できる。ま
た、高速回転時においては、回転軸が軸受の内周に非接
触の状態となることから、騒音および振動が小さく、非
冷却体が半導体装置の場合にはリードが外れることはな
く、さらに回転軸の高速回転でこの軸受部の温度が高く
なっても、作動空気が回転軸に与える回転抵抗を極めて
低くするものであり、発熱量の大きい半導体装置等を効
果的に冷却ができる。
【図１】本発明の実施の形態１の半導体のヒートシンク
装置の構成を示す断面図
装置の構成を示す断面図
【図２】同ヒートシンク装置における冷却ファンのモー
タ部の軸受部の断面図
タ部の軸受部の断面図
【図３】従来の半導体のヒートシンク装置の構成を示す
断面図
断面図
【図４】同ヒートシンク装置における冷却ファンのモー
タ部の軸受部の断面図
タ部の軸受部の断面図
【図５】同ヒートシンク装置における冷却ファンのモー
タ部の他の例の軸受部の断面図
タ部の他の例の軸受部の断面図
１ 半導体装置 ２ 冷却ファンモータ ３ フレーム ４ 軸受 ５ 回転軸 ６ ステータ ７ 永久磁石 ８ 回転部材 ９ ロータ １０ モータ部 １１ 羽根 １２ ファン部 １３ 回路基板 １４ ベルマウス部材 １５ 動圧発生溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 7/20 Ｈ０１Ｌ 23/46 Ｃ Ｆターム(参考） 3H022 AA02 BA06 CA11 CA18 DA03 DA11 3J011 AA04 AA09 BA02 BA10 CA02 5E322 AB11 BA05 BB02 EA11 5F036 AA01 BA04 BA24 BB33 BB35 BD01 5H609 BB02 BB15 PP02 QQ02 RR03 RR17
Claims (4)
- 【請求項１】羽根を有するファン部と、前記ファン部を
駆動するモータ部よりなり、モータ部は、モータ部を保
持するフレームと、回転軸または支軸と、これに嵌合す
るスリーブ状の軸受と、前記回転軸または支軸と軸受の
いずれかに形成された動圧発生溝と、作動空気により構
成された流体軸受を用いたことを特徴とする冷却ファ
ン。 - 【請求項２】請求項１記載の冷却ファンであって、前記
冷却ファンのフレームには発熱体を取付け可能としたこ
とを特徴とするヒートシンク装置。 - 【請求項３】フレームに板状か、もしくはピン状のフイ
ンを立設したことを特徴とする請求項２記載のヒートシ
ンク装置。 - 【請求項４】冷却ファンのフレームの側壁には、一以上
の開口部が設けられていることを特徴とする請求項３記
載のヒートシンク装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17555398A JP2000009090A (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 冷却ファン及びそれを用いたヒートシンク装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17555398A JP2000009090A (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 冷却ファン及びそれを用いたヒートシンク装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000009090A true JP2000009090A (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=15998105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17555398A Pending JP2000009090A (ja) | 1998-06-23 | 1998-06-23 | 冷却ファン及びそれを用いたヒートシンク装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000009090A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2006226211A (ja) * | 2005-02-18 | 2006-08-31 | Nidec Copal Electronics Corp | 送風機 |
| CN100370158C (zh) * | 2004-08-17 | 2008-02-20 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 流体动压轴承 |
| JP2008219034A (ja) * | 2008-04-14 | 2008-09-18 | Fujitsu Ltd | 回転式ヒートシンク |
| JP2011530191A (ja) * | 2008-08-04 | 2011-12-15 | サンディア ナショナル ラボラトリーズ | 熱交換装置および、熱除去または伝熱のための方法 |
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| US9244065B1 (en) | 2012-03-16 | 2016-01-26 | Sandia Corporation | Systems, devices, and methods for agglutination assays using sedimentation |
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| WO2019064880A1 (ja) * | 2017-09-26 | 2019-04-04 | 日本電産コパル電子株式会社 | 軸流ファン |
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-
1998
- 1998-06-23 JP JP17555398A patent/JP2000009090A/ja active Pending
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