JP2006034067A - 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 - Google Patents

Abstract

【課題】角形コーナのスペースを効果的に活用し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、発熱部材の冷却を図る。
【解決手段】中心に軸支承部が設けられ、コーナにそれぞれ複数の放熱フィン１ａが一体に立ち上げられ、側方に給電端子導出部１ｅが一体のヒートシンクとなっている角形のブラケット１と、前記放熱フィンの内側に軸方向空隙型空心コイル５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Ｄと、前記給電端子導出部に載置された給電電極とからなるステータベース４とが備えられ、該ステータベースとブラケットに同位置で軸方向に空気流出入孔が設けられ、ステータベースとブラケットの間にディテントトルク発生部材が配され、放熱フィンは最外部１ａａが幅広に形成され、取り付け部がこの幅広の放熱フィンに設けられた。
【選択図】図２

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。

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は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。

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サイズ的には径方向が犠牲になっているし、軸方向ファンながら、一方の軸方向に空気流出入孔がないため、軸流とはならず、逃げ場を失った空気流は径方向に向かうことになるが、その結果送風効率が悪化する。
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。
特開平９−１０７６５３号公報

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し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。

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ると共に、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、且つ、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いる非磁性金属からなる平面視角形のブラケットと、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からなるステータベースとが備えられたもので、該ステータベースとブラケットには同位置で軸方向に空気流出入孔が設けられ、前記ステータベースとブラケットの間にディテントトルク発生部材が配され、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、外周にそれぞれ軸方向と径方向に送風する成分を有する複数の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の径方向に送風する部分の中間以上にかかるように空気流出入孔が設けられ、側方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に示すように前記軸流ファンからなる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、能動発熱電子部材に前記ヒートシンクが伝熱部材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、該透孔から外気が前記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するようになっているものにすると達成できる。

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、組み合わせる軸流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少なくとも一部を翼形軸流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のため、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、外気の取り入れができ、発熱能動電子部材の効果的冷却ができるし、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。

中心に軸支承部が設けられると共に、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、且つ、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いる非磁性金属からなる平面視角形のブラケットと、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とが備えられたもので、該ステータベースとブラケットには同位置で軸方向に空気流出入孔が設けられ、前記ステータベースとブラケットの間にディテントトルク発生部材が配され、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軸流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斜視図である。（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）

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粉末を射出成形、例えばアルミニウム、亜鉛ダイキャストなどすることによって形成されている。
各放熱フィン１ａの内、外側のもの１ａａには、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、さらに小孔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。

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４ａ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、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４ｅ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。

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、このロータケースの側面を切り欠くことによって６個の翼形に形成した軸流ファン部６ａａと、その先端にやはり翼形に形成した後ろ向きファン部６ａｂからなるインペラ６ａを一体に形成したものである。このようにしたインペラ６ａは、回転に応じて軸流ファン部６ａａで軸方向に、後ろ向きファン部６ａｂで径方向、すなわち、放熱フィン１ａの方向に送風される。
なお、後ろ向きファン部を削除して軸流ファン部を外周を少し後ろ向きになるようにひねっても効果的な径方向への送風が期待できる。このインペラ６ａはロータの厚み内の部分、すなわち軸流ファン部６ａａがロータの厚み内に、その先の後ろ向きファン部６ａｂが前記コイル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形成するのがよい。
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９ｄの外周先端９ｄｄは送風効率上から前記軸流ファン部６ａａを越えて後ろ向きファン部６ａｂ迄かかるように位置されている。該カバー９は、前記放熱フィン１ａの突起ｇと該突起に嵌合する透孔ｂと、前記嵌合孔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、先端はカバーと軸にレーザ溶接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４ｅ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。

前記インペラのファン６ａが薄いため強度を確保する必要があるため、また送風効率の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、送風効率が良好な翼形軸流ファンと後ろ向きファンの混合型ファンからなるインペラが得られ、樹脂によってファンが薄くても十分な強度が得られ、カバー９の天井部と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。

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、本例のように比較的厚手で空気流通間隙Ｇが確保できるように両面粘着剤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。薄型化のために前記モータＦＭは一部が隔壁の透孔ＫＡａに収納されている。

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。ここで当然ながら、該伝熱シートの前記モータのブラケットにあたる部分は、該ブラケットに配した前記空気流出入孔を塞がないように配慮される。該モータはこの伝熱シートＣＳの延長部分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、ＫＢ２は外気導出入孔であり、ＭＳは、異物の進入を防ぐメッシュシートである。
該モータの上面のキャビネットＫＢ３には、外気導入用透孔ＫＢ４が空けられ、同様に同様なメッシュシートＭＳで覆われている。
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ＫＢａＫＢｂ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。

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。このようなファンモータは、ファンの形状を軸方向両面に設けた透孔によって軸方向に空気を通す軸流の他、一部を放熱フィンから径方向に流すようにしたものに応用でき、軸固定型のみならず、ステータ側に軸受を有する軸回転型にも採用できる。
なお、伝熱シートは柔軟性のある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。

この発明の扁平型ブラシレスファンモータのステータの一部材の平面図である。 図１をステータに構成した平面図である。（実施例１） 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） 同モータの図３のＡ−Ａ線切断拡大断面図である。 同モータのインペラの変形例の拡大要部斜視図である。（実施例３） 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） 同モータの他の搭載例の概略図である。（実施例５）

符号の説明

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 翼形軸流ファン（インペラ）
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
Ｋ メイン基板
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
ＭＳ メッシュシート
ＫＢ１、ＫＢ２ キャビネット

Claims (5)

1. 中心に軸支承部が設けられると共に、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、且つ、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いる非磁性金属からなる平面視角形のブラケットと、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からなるステータベースとが備えられたもので、該ステータベースとブラケットには同位置で軸方向に空気流出入孔が設けられ、前記ステータベースとブラケットの間にディテントトルク発生部材が配され、前記放熱フィンは最外部が他に対して幅広に形成され、組み合わせるカバーの組み付け手段である係止段部を有する取り付け部がこの幅広の放熱フィンに設けられたステータ。
2. 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、外周にそれぞれ軸方向と径方向に送風する成分を有する複数の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の軸流部を越えて径方向に送風する部分にかかるように空気流出入孔が設けられ、側方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扁平型ブラシレスファンモータ。
3. 前記軸流ファンからなる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請求項２に記載の扁平型ブラシレスファンモータ。
4. 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、能動発熱電子部材に前記ヒートシンクが伝熱部材を介して発熱電子部材に取り付けられた扁平型ブラシレスファンモータの移動体機器搭載構造。
5. 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異物進入阻止部材がある透孔が設けられ、該透孔から外気が前記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するようになっている扁平型ブラシレスファンモータの移動体機器搭載構造。

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