JP2006034055A - Stator, flat brushless fan motor equipped with that stator, and mobile apparatus mounting structure of that motor - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ステータと同ステータを備えた扁平型ブラシレスファンモータ及び同モータの移動体機器搭載構造に係り、搭載された同ファンモータを利用して該移動体通信機器の効果的な熱対策をするものに関する。 The present invention relates to a stator and a flat brushless fan motor having the same stator and a mobile device mounting structure of the motor, and an effective heat countermeasure for the mobile communication device using the same fan motor. About what to do.
近年、携帯電話機などの移動体機器の多機能化はめざましいものがあり、格納された能動電子部材の発熱の問題が新たにクローズアップされてきた。特にCPUなどの局所的にかなり発熱する部位のあるケースなどは操作時に熱くなって人体に不快なものとなる。
この局所的発熱を分散させるために、セラミックシート、グラファイトシート、ヒートパイプなどの吸熱固定素子を格納する提案も一部では採用されている。
しかしながら、最近の多機能化による発熱の問題には、このような固定素子による吸熱だけで対応が困難になってきているので、空気を強制的に循環させるファンモータが検討されだしてきた。
In recent years, there has been a remarkable increase in the number of functions of mobile devices such as mobile phones, and the problem of heat generation in stored active electronic members has been newly highlighted. In particular, a case such as a CPU having a part that generates significant heat locally becomes hot during operation and becomes unpleasant to the human body.
In order to disperse this local heat generation, some proposals for storing an endothermic fixing element such as a ceramic sheet, a graphite sheet, and a heat pipe have also been adopted.
However, since it has become difficult to deal with the problem of heat generation due to recent multifunctionalization only by heat absorption by such a fixed element, a fan motor that forcibly circulates air has been studied.
従来より、パソコンなどの電子機器に発生する熱を外部に逃がすために四角形の軸流ファンが多用されている。このようなファンモータは、80mm角、60mm角の大型なものが知られ、薄型化のためにヒ−トシンクをファンの外方に配したものがある。(特許文献1参照)しかしながら、このヒートシンクのために径方向が犠牲になっている。
また、20mm角以下のサイズのファンモータも出回り始めているが、移動体機器に搭載して放熱対策として用いるには、まだまだ大きすぎて最近の小型化志向には対応できない。
Also, fan motors with a size of 20 mm square or less have started to appear, but they are still too large to be mounted on a mobile device and used as a heat dissipation measure, and cannot cope with the recent trend toward miniaturization.
そこで、この発明は、角形の平面的な構造に着眼して角形コーナのスペースを効果的に活用することによってここに放熱フィンを配し、ブラシレスモータのロータにインペラを設けることによって、軸方向空隙型マイクロファンモータを構成し、移動体機器に効果的な搭載構造にすることによって、発熱部材の冷却を図ろうとするものである。 In view of this, the present invention focuses on a square planar structure, effectively uses the space of the square corner, arranges heat radiation fins here, and provides an impeller on the rotor of the brushless motor. The heat generating member is intended to be cooled by forming a type micro fan motor and providing an effective mounting structure for a mobile device.
上記課題を解決するには、請求項1に示すように中心に軸支承部が設けられた非磁性金属からなる平面視角形のブラケットはコーナにそれぞれ複数の放熱フィンが一体に立ち上げられ、側方に給電端子導出部が一体に設けられたヒートシンクとなっており、前記放熱フィンは最外部が幅広に形成され、組み合わせるカバーの組み付け手段である取り付け部がこの幅広の放熱フィンに設けられ、さらに中心から半径方向にディテントトルク発生部材が配され、前記放熱フィンの内側に軸方向空隙型空心コイルと、該コイルと重畳しない位置で配され該コイルに電力を供給する駆動回路部材と、前記給電端子導出部に載置された給電電極とを備えたステータベースが前記ブラケットに載置されたもので達成できる。
このようなステータを備えて扁平型ブラシレスファンモータにするには、請求項2に示すように前記ステータに回転自在に格納されるロータは中心に軸支部が設けられると共に外周に翼形にカーブさせた後ろ向きファンからなるインぺラが形成され、該インペラの内方に軸方向空隙型マグネットが配されたもので、前記インペラは一部がロータの厚み内で他部が前記空心電機子コイルと前記駆動回路部材の外方で該空心電機子コイルの厚み内にかかるように軸方向に垂下され、このロータを覆うカバーは天井部に外周部分が前記ファンに中間にかかるように空気流出入孔が設けられ、該カバーの側方でかぎ形に形成した取り付け脚部が前記放熱フィンの取り付け部に嵌入することによって組み付けられたものにすると達成できる。
さらに、より具体的には、請求項3に示すように前記インペラはマグネットが配されたロータケースから一体に切り出されたもので、翼形に樹脂で補強されているものがよい。
そして、これらのモータを移動体機器に搭載するには、請求項4、5に示すように請求項2又は3に記載の扁平型ブラシレスファンモータを移動体通信装置に搭載するもので、発熱電子部材に前記ヒートシンクがグラファイトシートを介して発熱電子部材に取り付けられたものか、
請求項2又は3に記載の扁平型ブラシレスファンモータを移動体通信装置に搭載するもので該移動体通信装置のケースに透孔が設けられ、該透孔から外気が空気流出入孔に導かれ、前記ヒートシンクから径方向に延設された伝熱部材が発熱電子部材に接触するようになっているものにすると達成できる。
In order to solve the above-mentioned problem, as shown in
In order to provide a flat brushless fan motor with such a stator, as shown in
More specifically, as shown in
In order to mount these motors on a mobile device, the flat brushless fan motor according to
A flat brushless fan motor according to
請求項1の発明によれば、角形にしたので円形回転体のデッドスペースが利用でき、角形のコーナにブラケットと一体のヒートシンクの放熱フィンを配したので、構造が簡単となり、該放熱フィンは最外部が幅広に形成され、組み合わせるカバーの組み付け手段である取り付け部がこの幅広の放熱フィンに設けられているのでカバーの組み付けが容易となり、組み合わせる後ろ向きファン等によって小型ながらも送風効率のよいものとなる。
請求項2の発明にすれば、インペラの形状として翼形の後ろ向きファンにしたので送風効率がよく、回転体のデッドスペースを放熱フィン配置空間として効果的に利用しており、小型ながらも効率のよい効果的な冷却ができる。該ファンは一部がロータの厚み内にあるため、厚みを犠牲にすることなく構成でき、流入する空気を適切にコントロールするカバーも、放熱フィンを利用することによって簡単に、外れてしまうことなく強固に組み付けできる。
請求項3の発明にすれば、薄いロータヨークから切り出されたものでも、十分なる強硬度が得られる。
請求項4、5の発明にすれば、外気の取り入れにより発熱能動電子部材の効果的冷却ができ、グラファイトシートなどの伝熱部材によって発熱電子部材の冷却も容易にできる。
According to the first aspect of the invention, the dead space of the circular rotating body can be used because it is square, and the heat sink fin of the heat sink integrated with the bracket is arranged on the square corner, so that the structure is simplified and the The outside is formed wide and the mounting part, which is the means for assembling the cover to be combined, is provided on this wide heat radiation fin, so that the cover can be easily assembled, and the rear fan or the like to be combined is small but has good blowing efficiency. .
According to the invention of
According to the third aspect of the present invention, a sufficiently strong hardness can be obtained even if it is cut out from a thin rotor yoke.
According to the fourth and fifth aspects of the present invention, the heat generating active electronic member can be effectively cooled by taking in outside air, and the heat generating electronic member can be easily cooled by the heat transfer member such as a graphite sheet.
中心に軸支承部が設けられた軽量非磁性金属からなる平面視角形のブラケットはコーナにそれぞれ複数の放熱フィンが一体に立ち上げられ、側方に給電端子導出部が一体に設けらたヒートシンクとなっており、前記放熱フィンは最外部が幅広に形成され、組み合わせるカバーの組み付け手段である取り付け部がこの幅広の放熱フィンに設けられ、さらに中心から半径方向にディテントトルク発生部材が配され、前記放熱フィンの内側に軸方向空隙型空心コイルと、該コイルと重畳しない位置で配され該コイルに電力を供給する駆動回路部材と、前記給電端子導出部に載置された給電電極とを備えたステータベースが前記ブラケットに載置されたステータに、回転自在に格納されるロータは中心に軸支部が設けられると共に外周に翼形にカーブさせた後ろ向きファンからなるインぺラが形成され、該インペラの内方に軸方向空隙型マグネットが配されたもので、前記インペラは一部がロータの厚み内で他部が前記空心電機子コイルと前記駆動回路部材の外方で該空心電機子コイルの厚みに架かるように軸方向に垂下され、このロータを覆うカバーは天井部に空気流出入孔が設けられ、側方のかぎ形に形成した脚部が前記放熱フィンの取り付け部に嵌入することによって組み付けられた。
図1は、この発明の扁平型ブラシレスファンモータのステータを構成する一部材の平面図である。
図2は、図1をステータに構成した平面図である。(実施例1)
図3は、図2のステータを備えた扁平型ブラシレスファンモータの一部省略平面図である。(実施例2)
図4は、同モータの図3のA−A線切断拡大断面図である。
図5は、同モータのインペラの変形例の拡大要部平面図である。(実施例3)
図6は、この発明の扁平型ブラシレスファンモータと移動体通信装置に搭載した概略図である。(実施例4)
そして、図7は他の搭載例の概略図である。(実施例5)
A square bracket made of lightweight non-magnetic metal with a shaft support at the center has a heat sink in which a plurality of heat radiation fins are integrally raised at the corner, and a power supply terminal lead-out portion is integrally provided on the side. The outermost portion of the heat dissipating fin is formed wide, and a mounting portion that is an assembly means of the cover to be combined is provided in the wide heat dissipating fin, and further, a detent torque generating member is arranged in the radial direction from the center, An axial gap type air-core coil inside the radiating fin, a drive circuit member that is arranged at a position that does not overlap with the coil, and that supplies power to the coil, and a power supply electrode placed on the power supply terminal lead-out part The stator, whose stator base is mounted on the bracket, has a shaft support at the center and a curved airfoil on the outer periphery. An impeller comprising a rearwardly facing fan is formed, and an axial gap type magnet is arranged inside the impeller. The impeller is partly within the thickness of the rotor and the other part is the air core armature coil. And the outside of the drive circuit member is suspended in the axial direction so as to span the thickness of the air-core armature coil, and the cover that covers this rotor is provided with an air inflow / outlet hole in the ceiling and formed in a side hook shape The assembled leg portions were assembled by fitting into the attachment portions of the heat radiating fins.
FIG. 1 is a plan view of one member constituting the stator of the flat brushless fan motor of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 configured as a stator. Example 1
FIG. 3 is a partially omitted plan view of a flat brushless fan motor including the stator of FIG. (Example 2)
4 is an enlarged sectional view taken along line AA of FIG. 3 of the motor.
FIG. 5 is an enlarged plan view of an essential part of a modified example of the impeller of the motor. Example 3
FIG. 6 is a schematic view of the flat brushless fan motor and the mobile communication device installed in the present invention. Example 4
FIG. 7 is a schematic view of another mounting example. (Example 5)
以下、この発明の構成を図示する各実施例に基づいて説明する。
図1に示すものは、軸固定型の軸方向空隙型コアレススロットレス方式ホールセンサ型ブラシレスモータのステータの一部材である平面視角型のブラケット1でヒートシンクを兼ね、コーナにそれぞれ複数の放熱フィン1aが空気流出溝aを介して一体成形で立ち上げられ、熱伝導性のよい金属で射出成形、例えばアルミニウムダイキャストなどで形成されている。
各放熱フィン1aの内、外側1aaは他に対して幅広になっていて後述のカバーの取り付け脚部が嵌合される係止段部1abを備えた嵌合孔1acが設けられている。
さらに、該ブラケット1の中央には軸2が圧入された軸支部1bが立ち上げられる。該軸支部の周囲には半径方向にほぼ120°の開角でディテントトルク発生用として支部3aを延ばした厚みが0,05mmの弱磁性ステンレス板3が埋め込まれている。ここでディテントトルク発生部材は磁性塗料を印刷形成したものでもよい。
さらに、空心電機子コイル配置ガイドを兼ねた透孔1cが対向して空けられ、小孔1dと共に空気流通の機能も果たしている。一側面には給電電極載置部1eが一体に導出されている。1fは後述の駆動回路部材の一部の厚み方向がブラケットに食い込むように押さえ込むために設けられた凹所で、gは放熱フィンに配された突起で後述のカバーを取り付ける際の位置決めと取り付け強度を確保するものである。
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described based on the respective embodiments shown in the drawings.
In FIG. 1, a
Out of each radiating
Further, a shaft support portion 1 b into which the
Further, a through-
このようなブラケットを備えてステータSにするには、図2(図4も参照)に示すようなものとなる。前記ブラケット1の放熱フィン1aの内側にはフレキシブル基板からなるステータベース4が前記透孔1cの位置に空けられた内径孔5aをガイドにして軸方向空隙型空心電機子コイル5、5が内径孔5aを利用して対向して接着され、それぞれ単相となるように該ステータベースに予め印刷で形成された所定のランドにそれぞれシリーズに結線される。該空心電機子コイル5、5は有効導体部が組み合わせるマグネットの磁極の開角に合わせて設定されている。
この空心電機子コイル5、5の配置されていない空間には、1個のホールセンサHとこのホールセンサによって駆動されるIC化された駆動回路部材Dが互いに対向するように配されている。なお、ホールセンサが駆動回路部材に内蔵されているものを使用してもよい。前記ステータベース4の内径孔4aは配線パターンのメッキラインの切断にも利用し、前記小孔1dの位置に一致する別のメッキライン切断孔4bと共に空気の流通を果たす機能がある。このステータベース4は側部に給電電極部4cが導出され、前記給電電極載置部1eに載置される。
このステータは、ブラケットに空けられた透孔1cとステータベース4の同形の内径孔4a、前記コイルの内径孔5aを介して空気の流通が行われる。
In order to provide such a bracket as the stator S, it is as shown in FIG. 2 (see also FIG. 4). Inside the
In a space where the air-core armature coils 5 and 5 are not arranged, one Hall sensor H and an IC driving circuit member D driven by the Hall sensor are arranged to face each other. In addition, you may use what a Hall sensor is incorporated in the drive circuit member. The
In this stator, air is circulated through the through
さて、このようにしたステータを扁平型ブラシレスファンモータにするには、図3、図4に示すようなものとなる。すなわち、ロータRは厚みが0.15mm程度の磁性板からなるロータケース6の中心に含油軸受7をカシメ、溶接などの固着手段で取り付けると共に、扁平なリング状マグネット8を接着、溶接などの固着手段で取り付けたもので、さらに、このロータケース6の側面を切り欠くことによって6個の後ろ向き翼形ファンからなるインペラ6aを一体に形成したものである。このインペラ6aは、ロータの厚み内の部分6bとその先の前記コイル5の外方で該コイル5に一部が空隙を介して食い込まれるようにした垂下部6cからなる。
このようなロータRは中心の含油軸受7を介して前記ステータに固着された軸2に回転自在に3枚のスラストワッシャWを介して装着され、非磁性ステンレス製のカバー9で被包される。該カバー9は天井部に軸方向から空気を取り入れ、前記放熱フィン1aの空気溝gから径方向に流出させるために6個のおむすび形状の透孔9aが空けられる。この透孔6dの外周先端6ddは送風効率上から前記ファンの中間となるように位置される。
このようにすると、透孔9aから導入された空気はロータケース6の外周と前記透孔先端6ddの空間から入り込み、後ろ向きファン6aによって径方向に押し出され前記放熱フィン1aを通して側方に排出される。
該カバー9は、前記放熱フィン1aの突起gとこの突起gに透孔bと嵌合孔1acに嵌合する取り付け脚部9bがそれぞれ設けられ、突起gと透孔b及び嵌合孔1acと取り付け脚部9bを合わせながら圧入し、その後、該突起をつぶし、取り付け脚部を側面から見た部分説明図に示すように前記嵌合孔の係止段部1adに係合する抜け止め9abを係止させて組み立てられる。このようにすると、カバー9は取り付け脚部と突起で十分な強度が得られるが、ここでは、さらに、カバーと軸に先端はレーザ溶接Yされるので、耐衝撃性確保に申し分のないものとなる。なお、カバー9は側周を垂下させて給電電極部を塞ぐようにしてもよく、放熱フィンの空気流出口を所要に応じて不必要な方向を塞いでもよい。
Now, in order to make the above-described stator into a flat brushless fan motor, it is as shown in FIGS. In other words, the rotor R is attached to the center of the
Such a rotor R is rotatably mounted on a
In this way, the air introduced from the through
The
前記インペラのファン6aが薄いため強度を確保するのと良好な翼形にするために、図5に示すように樹脂Jでファン6aが骨幹となるように成型するようにしてもよい。このようにすると、送風上最も効率がよいといわれる翼形後ろ向きファンが得られ、ファンが薄くても十分な強度が得られ、樹脂によってカバー9の天井部との間に逆流が防げる適切な空隙が得られるので送風効率がさらに高まる。
以下、各部材で前述で説明したものは同一符号を付してその説明は省略する。
The
Hereafter, what was demonstrated above by each member attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits the description.
このように構成した扁平型ブラシレスファンモータFMは、図6に示すように2mm台の厚みに構成することによって、メイン基板Kに配着された発熱能動電子部材である携帯機器側のCPU上に重畳して搭載される。
この場合は、直接かもしくは、本例のように両面粘着剤Zを介して伝熱効果の高い黒鉛シートCSあるいはペルチェ効果素子などを介して搭載される。図中Bは充電バッテリーであり、KAは隔壁である。薄型化にために前記モータFMは一部が隔壁の透孔KAaに収納されている。
The flat brushless fan motor FM configured as described above has a thickness of the order of 2 mm as shown in FIG. 6, so that it is mounted on the CPU on the portable device side which is a heat generating active electronic member disposed on the main board K. It is mounted in a superimposed manner.
In this case, it is mounted directly or via a double-sided pressure-sensitive adhesive Z as in this example through a graphite sheet CS or a Peltier effect element having a high heat transfer effect. In the figure, B is a rechargeable battery and KA is a partition wall. In order to reduce the thickness, a part of the motor FM is accommodated in the through hole KAa of the partition wall.
図7に示すものは、前記中央演算素子、パワーアンプなどの発熱能動電子部材CPUに前記扁平型ブラシレスファンモータFMの重畳させる空間が設けられない場合で該発熱能動電子部材CPUの横方向に該モータFMを搭載させ、伝熱シートCSで繋げるようにしたものである。すなわち、メイン基板K上に配設された前記発熱能動電子部材CPU、あるいはパワーアンプ等の上面に粘着剤あるいは熱伝導性のよいグリースなどを介して前記グラファイトからなる伝熱シートCSを配し、該伝熱シートCSは横方向に延ばされて先端に導電材SKaを配したノイズ防止用仕切壁SKの一部を通して前記モータFMのヒートシンクを兼ねたブラケット1の底面まで到達させるように構成したものである。該モータはこの伝滅シートCSを介して粘着剤などで機器のキャビネットKB1に取り付けられる。図中,SWは押しボタンが配されたスイッチ基板である。
該モータの上面のキャビネットKB2には、外気導入用透孔KBaと異物の進入を防ぐメッシュシートMSが配され、該モータの回転に応じて外気は該モータのカバーに空けられた透孔に導かれ、該モータの軸方向から外気が取り入れられ、前記放熱フィンを介して径方向に排出されるようになっている。
したがって、前記発熱能動電子部材CPUで発生した熱は伝熱シートCSを介して前記モータFMのヒートシンクで冷却され、さらに放熱フィンで外気によって効率よく冷却されることになり、発熱能動電子部材CPU等の局所的な発熱、温度上昇を抑制できる。
ここで、外気導入用透孔KBaの位置は該モータと特に対向させる必要はなく、外気が導かれるならキャビネットの隙間を利用してもよい。
FIG. 7 shows a case where a space for superimposing the flat brushless fan motor FM is not provided in the heat generating active electronic member CPU such as the central processing unit and the power amplifier in the lateral direction of the heat generating active electronic member CPU. A motor FM is mounted and connected by a heat transfer sheet CS. That is, a heat transfer sheet CS made of graphite is disposed on the upper surface of the heat-generating active electronic member CPU or power amplifier disposed on the main substrate K via a pressure-sensitive adhesive or heat conductive grease, The heat transfer sheet CS is extended in the lateral direction, and is configured to reach the bottom surface of the
The cabinet KB2 on the upper surface of the motor is provided with a through-hole KBa for introducing outside air and a mesh sheet MS for preventing foreign matter from entering, and the outside air is guided to the through-hole formed in the cover of the motor as the motor rotates. In addition, outside air is taken in from the axial direction of the motor and is discharged in the radial direction through the heat radiating fins.
Therefore, the heat generated by the heat generating active electronic member CPU is cooled by the heat sink of the motor FM via the heat transfer sheet CS, and further efficiently cooled by the outside air by the heat radiating fins. Can suppress local heat generation and temperature rise.
Here, the position of the outside air introducing through hole KBa does not have to be particularly opposed to the motor, and a space in the cabinet may be used if outside air is guided.
以上のようにこの発明は、携帯電話機以外にPDAなどの携帯型小型コンピュータ機器にも採用できる。
なお、上記の伝熱シートは銅箔などの熱伝導率のよい金属シートでもよい。
また、この発明の構成は軸固定型のものを例示したが、軸回転型にも採用できる。
この発明は、その技術的思想、特徴から逸脱することなく、他のいろいろな実施の形態をとることができる。そのため、前述の実施の形態は単なる例示に過ぎず限定的に解釈してはならない。この発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって示すものであって明細書本文には拘束されない。
As described above, the present invention can be applied to a portable small computer device such as a PDA in addition to a cellular phone.
The heat transfer sheet may be a metal sheet with good thermal conductivity such as copper foil.
Moreover, although the structure of this invention illustrated the thing of the axis | shaft fixed type | mold, it can employ | adopt also as a shaft rotation type.
The present invention can take various other embodiments without departing from the technical idea and characteristics thereof. Therefore, the above-described embodiment is merely an example and should not be interpreted in a limited manner. The technical scope of the present invention is indicated by the claims, and is not restricted by the text of the specification.
1 ヒートシンクとしてのブラケット
1a 放熱フィン
2 軸
3 ディテントトルク発生部材
4 ステータベース
5 空心電機子コイル
6 ロータケース
6a 後ろ向き翼流形ファン
7 軸受
8 マグネット
9 カバー
9a 透孔
9b 取り付け脚部
J 樹脂
R ロータ
S ステータ
FM 扁平型ブラシレスファンモータ
CPU 発熱能動電子部材
CS 伝熱シート
1 Bracket as
2
Claims (5)
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JP2004212402A JP2006034055A (en) | 2004-07-21 | 2004-07-21 | Stator, flat brushless fan motor equipped with that stator, and mobile apparatus mounting structure of that motor |
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JP2007281214A (en) * | 2006-04-07 | 2007-10-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Cooling device and electronic device having the same |
JP2012189047A (en) * | 2011-03-14 | 2012-10-04 | Minebea Co Ltd | Impeller, and centrifugal fan provided therewith |
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