JP2005273592A - 遠心ファン - Google Patents

Abstract

【課題】静圧を高くするとともに送風量を増大し、さらにモータの発熱量を抑えて電子部品を熱から保護する。
【解決手段】遠心ファン１は、外径が２５ｍｍ以下であって長い略円筒状のインペラ２と、インペラ２を回転するモータ３と、インペラ２を収納するハウジング４とを備える。モータ３は、３相モータであり、インペラ２を中心軸１０の回りに毎分１００００回転以上で回転する。モータ３が３相モータであるため、コイルの利用効率が高く、ステータ３８の発熱量が減少する。また、モータ３は、３つのコイルが常に通電されるように駆動され、これによってもステータ３８の発熱量の低減が図られる。その結果、小型・高速回転の遠心ファン１において、電子部品３９１が熱から保護され、故障や動作異常が防止される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動の遠心ファンに関し、特に、電気製品や電子機器を空冷するために用いられる遠心ファンに関する。

近年、電子機器の小型化と高性能化に伴って、電子機器に搭載される冷却用のファンの小型化が要求されている。また、このようなファンにおいて、比較的高い静圧と風量を得ることも要求されている。例えば、特許文献１には、クロスフローファンを放熱用ヒートシンク上に設けることにより、冷却効果を高めると共に薄型化を図った冷却用のヒートシンクファンが記載されている。また、特許文献２には、インペラを構成する複数の翼の外周部の半径をインペラの回転軸方向の長さより小さくすることにより、回転軸に垂直な面の断面積を小さくして携帯型電子機器への搭載を図った遠心ファンが記載されている。
特許第３３７８６３２号公報 特開２００３−３０７１９６号公報

しかしながら、特許文献１に記載のヒートシンクファンでは、ヒートシンク上に設けられているファンがクロスフローファンであるため、高い静圧を得ることができない。特許文献２に記載の遠心ファンでは、クロスフローファンを用いるよりは高い静圧を得ることができるものの、小型の電子機器に搭載される小型のファンとしては、更なる高い静圧を得ることが要求される。

また、このような用途のファンでは、高速回転するモータが小型のハウジング内に収納されるため、モータのコイルや駆動回路から発生した熱が蓄積され易く温度上昇が著しいため、高速回転させた場合にモータが高温になってしまったり、駆動回路のサーマルシャットダウン機能が動作してモータが停止するおそれがある。したがって、モータの発熱量を抑え、さらには、駆動回路を熱から保護することが極めて重要となる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、静圧を高くし、送風量を増大することができる小型の遠心ファンにおいてモータの発熱量を抑えることを目的としており、駆動回路を熱から保護することも目的としている。

請求項１に記載の発明は、遠心ファンであって、外径が２５ｍｍ以下の略円筒状のインペラと、前記インペラに接続されて前記インペラを中心軸回りに毎分１００００回転以上で回転する３相モータと、前記インペラを収納するハウジングとを備え、前記インペラが、それぞれが前記中心軸に平行であり、前記外径を２ｒとして長さｈが、２≦ｈ／ｒ≦２０、を満たす、前記中心軸の周囲に配列された複数の翼と、前記複数の翼の前記３相モータ側の端部が固定されるとともに前記３相モータに接続される接続端と、前記複数の翼の前記接続端とは反対側の端部が固定される開口端とを備え、前記ハウジングが、前記インペラの前記開口端側に形成された吸気口と、前記インペラの側面に対向して前記中心軸に平行に長く形成された送風口とを備える。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の遠心ファンであって、前記３相モータの全てのコイルが、常に通電される。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の遠心ファンであって、前記３相モータのロータマグネットが、希土類ボンド磁石である。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心ファンであって、前記３相モータの駆動回路を有する電子部品または前記電子部品が実装された基板の実装部位が、前記３相モータのステータが設けられる金属製のベース部に直接または熱伝導性を向上させる部材を介して接触する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の遠心ファンであって、前記ベース部に取り付けられた放熱フィンをさらに備える。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心ファンであって、前記ハウジングの少なくとも一部が金属により形成され、前記３相モータの駆動回路を有する電子部品または前記電子部品が実装された基板の実装部位が、前記ハウジングの前記少なくとも一部に直接または熱伝導性を向上させる部材を介して接触する。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心ファンであって、前記３相モータの駆動回路を有する電子部品または前記電子部品が実装された基板の実装部位が、前記ハウジングの外側面のうち前記複数の翼とは反対側の領域に直接または熱伝導性を向上させる部材を介して接触する。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心ファンであって、前記３相モータの駆動回路を有する電子部品に取り付けられた放熱フィンをさらに備える。

請求項９に記載の発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載の遠心ファンであって、前記３相モータと前記インペラの中心軸が一致し、前記３相モータの直径が前記インペラの外径以下である。

本発明によれば、モータを高速回転させる小型の遠心ファンにおいて、静圧を高くして送風量を増大するとともに、モータの発熱量を低減することができる。また、請求項４ないし８の発明では、モータの駆動回路を有する電子部品を熱から保護することができ、請求項９の発明では、さらに小型化を図ることができる。

図１は、本発明の一の実施の形態に係る遠心ファン１の構成を示す図であり、中心軸１０を含む平面で切断した縦断面を示す。図２は、遠心ファン１の正面図であり、図３は、遠心ファン１の横断面図である。

遠心ファン１は、例えば電気製品や電子機器（特に、携帯型のもの）の内部の電子部品を空冷するために用いられる電動ファンであり、回転することにより空気の流れを発生するインペラ２と、インペラ２を回転させるモータ３と、インペラ２およびモータ３を収納すると共にインペラ２の回転により発生した空気の流れを制御して空気を送出するためのハウジング４とを備える。

インペラ２は、外形が略円筒状になっており、空気の流れを発生するための複数の翼２１と、複数の翼２１のモータ３側の端部を連結固定するとともにモータ３に接続される端部である接続部２２と、複数の翼２１の接続部２２とは反対側の端部を固定して翼２１の連結を補強する補強リング２３とを備えている。複数の翼２１、接続部２２、および補強リング２３は、樹脂により一体的に形成されている。

複数の翼２１は、図３に示すように、中心軸１０から一定の距離にて中心軸１０の周囲に隙間を空けて一定ピッチで配列されており、図１に示すようにそれぞれ中心軸１０に平行に伸びている。複数の翼２１で囲まれた内部の空間９０には、モータ３の回転時に補強リング２３側から空気が流入する。すなわち、インペラ２において補強リング２３は空間９０へと空気を導く開口端となっている。空間９０の接続部２２側は、接続部２２がモータ３に接続されることにより閉塞されている。

モータ３は、３相駆動により回転される３相モータであり、ロータヨーク（継鉄）３１、シャフト３２、およびロータマグネット３５により回転組立体が構成され、ベースプレート３６、スリーブ３４、ホルダ３３、シール３７、ステータ（固定子）３８により固定組立体が構成されている。

ロータヨーク３１は、略板状のベースプレート３６に対して中心軸１０回りに（すなわち、中心軸１０を中心として）回転するようになっており、ベースプレート３６はハウジング４（の後述のキャップ４６）に挿入され、ロータヨーク３１はインペラ２の接続部２２に接続される。ロータヨーク３１には中心軸１０に沿うシャフト３２が固定されており、シャフト３２はスリーブ３４に回転可能に挿入される。ロータヨーク３１の内周面には、回転力発生用のロータマグネット３５が固定される。ロータマグネット３５は、希土類ボンド磁石であり、本実施の形態ではＮｄ（ネオジウム）ボンド磁石が用いられる。

ベースプレート３６は、金属製（本実施の形態ではステンレス鋼（ＳＵＳ３０４））とされ、ベースプレート３６には、スリーブ３４が挿入されるホルダ３３が固定される。ホルダ３３のインペラ２側の開口とシャフト３２との間は、シール３７により閉塞される。また、ベースプレート３６には、回転力発生用のコイル等を有するステータ３８がホルダ３３の周囲に位置するように固定される。

ベースプレート３６の裏面には、ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）である回路基板３９２が取り付けられ、回路基板３９２上には、モータ３の駆動回路を含むパッケージ化された電子部品３９１が実装される。すなわち、電子部品３９１が実装された回路基板３９２の少なくとも実装部位が、ベースプレート３６に直接接触する。電子部品３９１は、回路基板３９２を介してステータ３８に接続される。電子部品３９１は、ハウジング４（のキャップ４６）にも接触している。なお、回路基板３９２はサーマルテープ、サーマルグリース、接着剤、両面テープ等の熱伝導性を向上させる部材を介してベースプレート３６に接触してもよい。また、ベースプレート３６上において電子部品３９１と回路基板３９２との位置が入れ替えられてもよく、この場合、電子部品３９１がベースプレート３６に直接または熱導電性を向上させる部材を介して接触することとなる。

ロータヨーク３１、ベースプレート３６、ステータ３８等のモータ３の構成部品や電子部品３９１はインペラ２の外径以下の大きさとされる。すなわち、モータ３とインペラ２の中心軸が一致し、モータ３の直径がインペラの外径以下とされ、モータ３がインペラ２の外径と同等以下の円柱領域内に配置される。

モータ３は、電子部品３９１の駆動回路にてステータ３８のコイルに供給される電流が制御されることにより、ロータマグネット３５とステータ３８との間の磁気作用によってロータヨーク３１がシャフト３２を中心として回転駆動される。これにより、ロータヨーク３１に接続されているインペラ２が中心軸１０を中心として回転する。ロータヨーク３１の回転方向（すなわちインペラ２の回転方向）は、図３中に矢印Ｐにて示す方向とされ、その回転数は、毎分１００００回転以上とされる。モータ３の駆動方法については、後述する。

モータ３では、ロータマグネット３５が高い磁束密度を発生する希土類ボンド磁石であるため、小型でありながら低電力にて十分な回転駆動力が確保され、ステータ３８のコイルでの発熱量が低減される。これにより、モータ３が非常に高温となって熱が電子部品３９１へと伝わってしまうことが防止され、熱による電子部品３９１の故障や動作異常が防止される。また、ベースプレート３６が金属により形成されるとともに電子部品３９１がベースプレート３６に実質的に接触しているため、モータ３内部で発生する熱のみならず電子部品３９１の駆動回路で発生する熱が効率よく外部へと散逸し、これによっても、電子部品３９１が熱から保護されて故障や動作異常が防止される。

なお、ロータマグネット３５は、Ｎｄ（ネオジウム）ボンド磁石に限られず、他の希土類ボンド磁石であってもよい。また、ベースプレート３６は、ステンレス鋼に限られず、アルミニウムや銅等の他の金属により形成されてもよい。

インペラ２およびモータ３を収納するハウジング４は、外形が中心軸１０に平行に長い略直方体形状になっており、図１に示すようにインペラ２の補強リング２３（開口端）に対向する箇所に形成された吸気口４１と、図２に示すようにインペラ２の側面に対向して中心軸１０に平行に長く形成された送風口４２とを備える。吸気口４１は、インペラ２の外径と略同じ大きさの円形に形成されている。送風口４２は、図３に示すようにハウジング４の外側に向かって広がっており、インペラ２を囲む内面４９に繋がっている。

ハウジング４は、図１および図２に示すように、インペラ２およびモータ３の主要部分（ステータ３８付近まで）を収納するハウジング本体４５と、ハウジング本体４５に嵌着されるキャップ４６とを備えており、吸気口４１および送風口４２はハウジング本体４５に設けられている。ハウジング本体４５は、樹脂製であり、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）をベースとしたＦＲＰ（繊維強化プラスチック）とされる。キャップ４６は、アルミニウムにより形成される。

ハウジング４では、キャップ４６が金属製とされ、さらに、モータ３の電子部品３９１と直接（または、上述の熱伝導性を向上させる部材を介して）接触するため、電子部品３９１の駆動回路で発生する熱がベースプレート３６のみならずキャップ４６からも効率的に散逸し、電子部品３９１が熱から保護される。なお、キャップ４６は、アルミニウムに限らず、銅やステンレス等の他の金属により形成されてもよい。また、ハウジング本体４５は、樹脂に代えて、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属により形成されてもよい。ベースプレート３６上において電子部品３９１と回路基板３９２との位置が入れ替えられる場合は、回路基板３９２の電子部品３９１が実装される部位がキャップ４６に直接または熱導電性を向上させる部材を介して接触することとなる。

以上の構造を有する遠心ファン１では、インペラ２が回転すると空気が吸気口４１から空間９０内に流入して複数の翼２１の間から流出し、ハウジング４の内面４９に沿って移動して送風口４２から送出される。

ここで、図１（および図３）に示すインペラ２の外径２ｒ（ｒは半径）は２５ｍｍ以下とされ、複数の翼２１の中心軸１０の方向の長さｈは、２≦ｈ／ｒ≦２０の関係を満たす長さとされる。なお、より好ましくは、３≦ｈ／ｒの関係を満たすようにされる。近年のノートブック型コンピュータの厚さを考慮した場合、インペラ２の外径２ｒは２０ｍｍ以下とされることがさらに好ましい。本実施の形態では、外径２ｒが１２ｍｍ、長さｈが２７ｍｍ（うち、補強リング２３の幅が４ｍｍ）とされている。

インペラ２では、２≦ｈ／ｒの関係が満たされることにより、複数の翼２１の間から流出する空気の流速最大点が翼１２の両端の中間付近になり、その結果、空気の流量を増して、効率の良い空気の流れを発生することが可能になっている。また、ｈ／ｒ≦２０が満たされることにより、振動することなく毎分１００００回転以上（例えば、２００００回転）の高速回転が実現され、高速回転により一層空気の流量を増し、静圧も高めて効率の良い空気の流れを発生することが可能になっている。また、インペラ２では補強リング２３を備えることにより、高速回転による翼２１の変形が抑制される。

次に、遠心ファン１のモータ３の駆動方法について説明する。図４はモータ３の電気回路および駆動回路を示す図であり、図５はモータ３のコイルへの通電状態を示す波形図である。

モータ３は、上述したように３相駆動により回転される３相モータであり、図４に示すように、回転力発生用の３つのコイル５１、５２、５３がスター結線された３相巻線５４とされており、３相巻線５４への通電が制御されることによりロータヨーク３１、シャフト３２、およびロータマグネット３５を有する回転組立体が回転駆動される。３相巻線５４への通電は、バイポーラトランジスタであるスイッチ部６１、６２、６３でのスイッチングにより制御される。

モータ３は、図５に示すように、いわゆる１８０°通電法で駆動される。すなわち、３相巻線５４の端子Ｕは、電気角が０°から１８０°の間はＬ（ロー）レベル、１８０°から３６０°の間はＨ（ハイ）レベルとされ、以降、このサイクルで電位レベルの切換えが繰り返される。また、端子Ｖは、端子Ｕに対して電気角の位相が１２０°進んでおり、端子Ｕと同様のサイクルで電位レベルの切換えが繰り返され、端子Ｗは、端子Ｕに対して電気角の位相が２４０°進んでおり、端子Ｕと同様のサイクルで電位レベルの切換えが繰り返される。これにより、３相巻線５４の通電状態は、電気角が６０°進む毎に変化し、電気角が３６０°の周期で同様の通電状態が繰り返される。

このようなモータ３では、電気角が０°から６０°の間（通電周期の最初の約１／６の間）は、端子Ｕと端子ＶがＬレベルで端子ＷがＨレベルであるため、端子Ｗから端子Ｕと端子Ｖの両方に電流が流れ、全てのコイル５１、５２、５３が通電される。また、電気角が６０°から１２０°の間（通電周期の次の１／６の間）は、端子ＵがＬレベルで端子Ｖと端子ＷがＨレベルであるため、端子Ｖと端子Ｗの両方から端子Ｕに電流が流れ、全てのコイル５１、５２、５３が通電される。さらに、他の電気角においても、端子Ｕ、Ｖ、Ｗの何れか１つがＨレベルで残りの２つがＬレベルであるか、または何れか２つがＨレベルで残りの１つがＬレベルであるため、同様に、全てのコイル５１、５２、５３が通電される。このようにモータ３では、スイッチング等の影響を無視すると、全てのコイル５１、５２、５３が、常に（通電周期の全ての間に亘って）通電される。

以上、遠心ファン１の構造について説明してきたが、遠心ファン１ではインペラ２の外径２ｒが２５ｍｍ以下であり、複数の翼２１の中心軸１０の方向の長さｈが２≦ｈ／ｒ≦２０を満たし、インペラ２の回転数が毎分１００００回転以上であることにより、小型化が実現され、さらに、静圧を高くするとともに送風量が増大される。また、モータ３がインペラ２の外径２ｒと同等以下の寸法とされ、中心軸１０と同軸の小さな円柱領域内に配置されることにより、より一層の小型化が実現される。

また、既述のように、モータの駆動回路は、温度上昇による故障や動作異常を防止するために熱から保護する必要がある。特に、毎分１００００回転以上で高速回転するモータを直径２５ｍｍ以下の狭い領域に収納する際には、モータの駆動回路やコイルから発生した熱が蓄積され易く温度上昇が著しいため、駆動回路を熱から保護することが極めて重要となる。

遠心ファン１では、モータ３が３相モータであるため、電子機器の冷却で多く用いられている２相モータと比較してコイルの利用効率が高く、同じ回転数で回転させる際には、ステータ３８の発熱量が減少する。その結果、高い静圧および大きな風量を維持しつつ、電子部品３９１をモータ３の熱から保護することが実現される。なお、電子部品３９１を熱から保護することにより、高温に耐える特殊仕様の高価な駆動回路を使用する必要がなくなり、遠心ファン１の製造コストの削減も実現される。

さらに、３つのコイルがスター結線された３相巻線を、仮に１２０°通電法（後述の図７参照）で駆動した場合、通電周期の約１／６（ただし３相巻線の各端子の電圧波形が矩形波よりも滑らかである場合は１／６以下）の間連続して非通電状態となるコイルが存在することとなり、駆動効率が低下してしまうが、遠心ファン１では、３つのコイルがスター結線されて１８０°通電法で駆動されることにより、モータ３の全てのコイルが常に通電されるため、１２０°通電法のように通電周期のある区間で非通電状態となるコイルが存在する駆動方法と比較して電流密度が低下し、ステータ３８の発熱量がさらに減少する。これにより、電子部品３９１が熱からさらに保護されることとなる。

図６は、モータ３の他の結線構造を示す電気回路図であり、図７は図６のコイルへの通電状態を示す波形図である。

図６では、回転力発生用の３つのコイル５１、５２、５３がデルタ結線された３相巻線５５とされており、図７に示すように、いわゆる１２０°通電法で駆動される。すなわち、３相巻線５５の端子Ｗは、電気角が０°から１２０°の間はＬ（ロー）レベル、１２０°から１８０°の間はＯＦＦ、１８０°から３００°の間はＬ（ロー）レベル、３００°から３６０°の間はＯＦＦとされ、以降、このサイクルで電位レベルの切換えが繰り返される。また、端子Ｖは、端子Ｗとは電気角の位相が１２０°進み、端子Ｕは、端子Ｗとは電気角の位相が２４０°進む。これにより、３相巻線５５の通電状態は、電気角が６０°進む毎に変化し、３６０°の周期で同様の通電状態が繰り返される。

このようなモータ３では、電気角が０°から６０°の間（通電周期の最初の約１／６の間）は、端子ＵがＨレベルで端子ＶがＯＦＦで端子ＷがＬレベルであるため、端子Ｕから端子Ｗに直接に電流が流れるとともに、端子Ｕから端子Ｖを経由して端子Ｗにも電流が流れ、全てのコイル５１、５２、５３が通電される。また、他の電気角においても、端子Ｕ、Ｖ、Ｗの何れか１つがＨレベル、他の何れか１つがＯＦＦ、残りの１つがＬレベルであるため、同様に、全てのコイル５１、５２、５３が通電される。その結果、スイッチング等の影響を無視すると、全てのコイル５１、５２、５３が、常に（通電周期の全ての間に亘って）通電される。

仮に、デルタ結線された３相巻線を１８０°通電法で駆動すると、通電周期の約１／６（ただし３相巻線の各端子の電圧波形が矩形波よりも滑らかである場合は１／６以下）の間連続して非通電状態となるコイルが存在することとなるが、遠心ファン１では、１２０°通電法で駆動されることにより、全てのコイルが常に通電され、効率のよい駆動が行われる。その結果、ステータ３８の発熱量の低減が図られ、電子部品３９１が熱から保護される。もちろん、図６に示すモータ３の場合も図４の場合と同様に３相モータとすることによる発熱量の低減が図られる。

図８ないし図１０は、電子部品３９１をさらに冷却する必要がある場合の遠心ファン１の改良された構造を示す縦断面図である。図８に示す遠心ファン１は、図１に示す構造にと比べて２つの放熱フィン７１，７２をさらに備え、ハウジング４は、キャップ４６が省かれてモータ３を収納する側の端面および側面の一部が開口している。ハウジング４は、樹脂製であり、ＰＢＴをベースとしたＦＲＰとされる。その他の構成は、図１ないし図３と同様である。

放熱フィン７１は、電子部品３９１に取り付けられてハウジング４の端面の開口から露出している。放熱フィン７２は、金属製のベースプレート３６のハウジング４の側面の開口から露出している部分に取り付けられる。放熱フィン７１および放熱フィン７２は、金属（例えば、アルミニウム）により形成される。

図８に示す遠心ファン１では、電子部品３９１の駆動回路で発生する熱が放熱フィン７１から効率的に放熱されるため、電子部品３９１が高温状態になることはなく、熱に起因する故障や動作異常が防止される。また、駆動回路やモータ３で発生する熱がベースプレート３６を介して放熱フィン７２からも効率的に放熱されるため、電子部品３９１がさらに確実に熱から保護される。なお、必ずしも放熱フィン７１と放熱フィン７２の両方を設ける必要はなく、何れか一方のみが設けられてもよい。

図９に示す遠心ファン１では、電子部品３９１はハウジング４の外側面に直接または上述の熱伝導性を向上させる部材を介して接触するように取り付けられる。電子部品３９１が接触している箇所は、ハウジング４の外側面のうち、インペラ２の複数の翼２１とは反対側の領域、すなわち、ハウジング４内の空気の流路となっている領域の外側の面に接触している。ハウジング４は、樹脂製、より好ましくは熱伝導性の高い金属製であり、モータ３を収納する側の端面が開口している。ＦＰＣである回路基板３９２は、ベースプレート３６の裏面およびハウジング４に開口端から屈曲しながらハウジング４の外側面に沿って伸びており、これにより、電子部品３９１は、回路基板３９２を介してステータ３８に接続される。その他の構成は、図１ないし図３と同様である。

図９の遠心ファン１では、インペラ２の回転（すなわちモータ３の回転）によりハウジング４の内部で発生する空気の流れにより、電子部品３９１からハウジング４に伝達した熱が効率的に放出される。ハウジング４を金属とすることにより、冷却性能がさらに向上される。このような構造により、遠心ファン１では電子部品３９１が熱から確実に保護され、故障や動作異常が防止される。なお、図９では図示を省略しているが、電子部品３９１を覆って保護する保護カバーが設けられてもよい。また、電子部品３９１は回路基板３９２の反対側の面に実装されてもよく、この場合、回路基板３９２の電子部品３９１が実装される部位が、ハウジング４の外側面のうち翼２１とは反対側の領域に直接または熱伝導性を向上させる部材を介して接触することとなる。

図１０に示す遠心ファン１では、ハウジング４の外側に、カバー８０に囲まれた補助空間８１が設けられており、補助空間８１内の壁面に電子部品３９１が取り付けられている。補助空間８１は、ハウジング４内の空気の流路となっている領域の外側に設けられ、ハウジング４には補助空間８１とハウジング４内部の空気の流路とを連通する複数の孔８２が設けられる。

図１０に示す遠心ファン１では、インペラ２の回転（すなわちモータ３の回転）によりハウジング４の内部で発生する空気の流れの一部が、孔８２を通って補助空間８１内に流入したり補助空間８１から流出する。これにより、補助空間８１内の空気の流れが生じ、電子部品３９１から発生する熱が、空気の流れによって効率的に除去される。なお、カバー８０を金属により形成することにより、電子部品３９１の冷却がさらに促進される。

以上、本発明の実施の形態に係る遠心ファン１について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

例えば、モータ３のコイルの数は３に限らず、６以上の３の倍数のコイルを備える３相モータが用いられてもよい。このような３相モータを用いても、２相モータと比較してステータ３８の発熱量が減少し、また、モータの全てのコイルが常に通電されるように駆動することで、ステータ３８の発熱量がさらに減少する。モータ３内部の構造も、適宜変更されてよく、例えば、スリーブ３４とステータ３８とが中心軸１０に沿って並べられてもよい。スイッチ部６１、６２、６３にもバイポーラトランジスタ以外のスイッチング素子が用いられてよい。

図１ではハウジング４のキャップ４６が金属により形成され、図９ではハウジング４が金属により形成されることが好ましいと説明したが、電子部品３９１の取付場所はこれらに限定されず、より一般的には、ハウジング４の少なくとも一部が金属により形成され、電子部品３９１をこの金属とされた部分に接触させることにより、電子部品３９１の効果的な冷却が実現される。

インペラ２の翼２１の断面形状は、図３に例示したものに限定されず、平らであってもよい。翼２１は樹脂ではなく金属により形成されてもよい。ハウジング４の中心軸１０に垂直な断面における外形も図３に例示するような矩形である必要はなく、不要な角は適宜丸められてよい。送風口４２や内面４９の断面形状も、図３に例示したものには限定されず、送風効率を考慮して適宜変形されてよい。さらに、補強リング２３は円筒状には限定されず、厚い円環状とされてもよく、翼２１の先端は図１に示すように補強リング２３の内側に取り付けられるのではなく、補強リング２３のモータ３側の端面に接続されてもよい。

本発明の一の実施の形態に係る遠心ファンを示す縦断面図である。 遠心ファンを示す正面図である。 遠心ファンを示す横断面図である。 モータの電気回路および駆動回路を示す図である。 モータのコイルへの通電状態を示す波形図である。 モータの他の電気回路および駆動回路を示す図である。 モータのコイルへの通電状態を示す波形図である。 遠心ファンの他の例を示す縦断面図である。 遠心ファンのさらに他の例を示す縦断面図である。 遠心ファンのさらに他の例を示す横断面図である。

符号の説明

１ 遠心ファン
２ インペラ
３ モータ
４ ハウジング
２１ 翼
２２ 接続部
３５ ロータマグネット
３６ ベースプレート
３８ ステータ
４１ 吸気口
４２ 送風口
４５ ハウジング本体
４６ キャップ
５１、５２、５３ コイル
７１、７２ 放熱フィン
９０ 空間
３９１ 電子部品
３９２ 回路基板

Claims (9)

1. 遠心ファンであって、
   外径が２５ｍｍ以下の略円筒状のインペラと、
   前記インペラに接続されて前記インペラを中心軸回りに毎分１００００回転以上で回転する３相モータと、
   前記インペラを収納するハウジングと、
   を備え、
   前記インペラが、
   それぞれが前記中心軸に平行であり、前記外径を２ｒとして長さｈが、２≦ｈ／ｒ≦２０、を満たす、前記中心軸の周囲に配列された複数の翼と、
   前記複数の翼の前記３相モータ側の端部が固定されるとともに前記３相モータに接続される接続端と、
   前記複数の翼の前記接続端とは反対側の端部が固定される開口端と、
   を備え、
   前記ハウジングが、
   前記インペラの前記開口端側に形成された吸気口と、
   前記インペラの側面に対向して前記中心軸に平行に長く形成された送風口と、
   を備えることを特徴とする遠心ファン。
2. 請求項１に記載の遠心ファンであって、
   前記３相モータの全てのコイルが、常に通電されることを特徴とする遠心ファン。
3. 請求項１または２に記載の遠心ファンであって、
   前記３相モータのロータマグネットが、希土類ボンド磁石であることを特徴とする遠心ファン。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心ファンであって、
   前記３相モータの駆動回路を有する電子部品または前記電子部品が実装された基板の実装部位が、前記３相モータのステータが設けられる金属製のベース部に直接または熱伝導性を向上させる部材を介して接触することを特徴とする遠心ファン。
5. 請求項４に記載の遠心ファンであって、
   前記ベース部に取り付けられた放熱フィンをさらに備えることを特徴とする遠心ファン。
6. 請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心ファンであって、
   前記ハウジングの少なくとも一部が金属により形成され、前記３相モータの駆動回路を有する電子部品または前記電子部品が実装された基板の実装部位が、前記ハウジングの前記少なくとも一部に直接または熱伝導性を向上させる部材を介して接触することを特徴とする遠心ファン。
7. 請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心ファンであって、
   前記３相モータの駆動回路を有する電子部品または前記電子部品が実装された基板の実装部位が、前記ハウジングの外側面のうち前記複数の翼とは反対側の領域に直接または熱伝導性を向上させる部材を介して接触することを特徴とする遠心ファン。
8. 請求項１ないし３のいずれかに記載の遠心ファンであって、
   前記３相モータの駆動回路を有する電子部品に取り付けられた放熱フィンをさらに備えることを特徴とする遠心ファン。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の遠心ファンであって、
   前記３相モータと前記インペラの中心軸が一致し、前記３相モータの直径が前記インペラの外径以下であることを特徴とする遠心ファン。

Images