JP2006161765A

JP2006161765A - ファンモータ

Info

Publication number: JP2006161765A
Application number: JP2004357564A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Yamamoto; 勝彦山本; Hiroshi Aoki; 弘青木
Original assignee: Toshiba Home Technology Corp
Current assignee: Toshiba Home Technology Corp
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2004-12-10
Publication date: 2006-06-22
Anticipated expiration: 2024-12-10
Also published as: TWI298760B; TW200619506A; JP4461484B2; US7044720B1

Abstract

【課題】ファンブレードへの吸気量を増やして、望ましい風量特性が得られるファンモータを提供する。
【解決手段】ファンブレード５の吸気部21側にある前面33Ａと、外周部22側にある前面33Ｂとの曲率が同一ではなく異なっている。そのため、これらの前面33Ａ，33Ｂにより単にファンブレード５の外周方向に空気Ｆを押し出すだけでなく、ファンブレード５に向けての吸気を促進させることができる。これにより、ファンブレード５への吸気量が増加して、望ましい風量特性を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えばノート型パソコンなどの薄型電子機器に搭載され、ロータの外周方向にファンブレードを延設したファンモータに関する。

最近、電子機器の分野においては、文字、音声、画像等の多様な情報を処理する電子部品、例えばＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）の処理速度の高速化や、多機能化の促進が進められている。このような電子機器は、高集積化や高性能化に伴ってＭＰＵの消費電力ひいては発熱量が増加する傾向にある。

一方、ノート型パソコンなどの薄型電子機器にあっては、さらなる小形化・薄形化が要請され、薄型電子機器内の限られた空間の中で、プリント基板に搭載した上記電子部品からの熱を、いかにして効果的に冷却するのかが重要な課題となっている。そこで、薄型電子機器内にはＭＰＵ等の電子部品を熱制御するために、ロータの外周方向に羽根車としてのファンブレードを備えた送風用のファンモータが組付けられている。

従来の遠心式のファンモータは、例えば特許文献１に示すように、送風体取付け用のベースとなるケーシングと、このフレームの上面を覆うカバーとにより、内部に送風路を形成する外郭を構成すると共に、前記ケーシングは、回転軸に対し放射状にファンブレードを配設したロータと、このロータに回転駆動力を与える駆動源としてのモータとからなる両面吸気型のファンを具備している。

より具体的には、図６に示すように、扁平状をなすファンモータ１の外郭を、ケーシング２とカバー３とにより構成すると共に、回転するカップ状のロータ部４や、ロータ部４の外周側面から延設する複数枚のファンブレード５や、ロータ部４に回転駆動力を与えるモータ６からなるファン７を、ファンモータ１の外郭内に収容している。また、ロータ部４の回転軸４Ａ方向の両側に位置して、ケーシング２とカバー３のそれぞれには、送風体であるファン７に空気を送り込む吸気孔８，９が設けられる。さらに、各吸気孔８，９と直交する方向には、ファンモータ１の外部に空気を排出する排気孔10が設けられる。

そして、モータ６への通電によりロータ部４と共にファンブレード５を回転させると、ファン７の上側および下側にそれぞれ設けた２つの吸気孔８，９から空気Ｆがそれぞれ取込まれれる。この空気Ｆはファンブレード５の外周方向に送り出され、ファンモータ１の側面にある排気孔10からファンモータ１ひいては薄型電子機器の外部に排出されるようになっている。
特開２００４−１４００６１号公報

図７は図６におけるファンブレード５の断面を示すもので、図６（Ａ）はファンブレード５に空気Ｆが吸込まれる部分である吸気部21の断面を表わし、また図６（Ｂ）は、ロータ部４の中心にある回転軸４Ａから見て、吸気部21よりも離れた側に位置する外周部22の断面を表わしている。また23Ａ，24Ａは、ファンブレード５の吸気部21において、このファンブレード５の回転方向に向かう前面と、その後側にある後面であり、23Ｂ，24Ｂは、ファンブレード５の外周部22において、このファンブレード５の回転方向に向かう前面と、その後側にある後面である。

図８は、特にファンブレード５のロータ部４側（基端側）、すなわち吸気部21側における空気Ｆの流れを示したものであるが、この吸気部21側において、ファンブレード５の回転方向に向かう前面23Ａは、ファンブレード５の外周側（先端側）、すなわち外周部22側における前面23Ｂの形状と同じく、吸気孔８，９から取込まれる空気Ｆの吸気面に対し垂直に配置されている。このような前面23Ａの形状では、吸気部21に取込んだ空気Ｆを外周方向に向けて押し出す作用しかなく、ファンブレード５への吸気に関し何等寄与しない。そのため、ファンモータとしての吸気量が不十分で風量が少なく、望ましい風量特性が得られない不満があった。

本発明は、上記問題点を解決して、ファンブレードへの吸気量を増やして、望ましい風量特性が得られるファンモータを提供することを目的とする。

請求項１の発明のファンモータでは、ファンブレードのロータ側にある面と、外周側にある面との曲率が同一ではなく異なっているので、これらの面により単にファンブレードの外周方向に空気を押し出すだけでなく、ファンブレードに向けての吸気を促進させることができる。そのため、ファンブレードへの吸気量が増加して、望ましい風量特性を得ることができる。

請求項２の発明のファンモータでは、ファンブレードのロータ側と外周側でロータに対する取付角度が異なっているので、前記ファンブレードの面により押し出される空気を、望ましい角度に向けることができる。

請求項３の発明のファンモータでは、ファンブレードの空気が取込まれる吸気部の内周側と、この吸気部よりも外周側にある面との曲率が同一ではなく異なっているので、これらの面により単にファンブレードの外周方向に空気を押し出すだけでなく、ファンブレードの特に吸気部に向けての吸気を促進させることができる。そのため、ファンブレードへの吸気量が増加して、望ましい風量特性を得ることができる。

請求項４の発明のファンモータでは、特にファンブレードの回転軸方向の両側から、ファンブレードの吸気部に空気が取込める構造の場合に、前記回転軸方向の一側からと、回転軸方向の他側からの吸気を促進するような２つの形状のファンブレードを、ロータの周囲に互い違いに延設することで、ファンブレードの回転軸方向両側から、空気を偏らせることなく均等に取入れることが可能になる。

請求項５の発明のファンモータでは、ファンブレードのそれぞれの端面から空気が取込まれるので、吸気量を増大してファンモータとしての風量を増やすことができる。

請求項６の発明のファンモータでは、ファンブレードのロータ側に曲面が形成されているので、この曲面を利用してファンブレードのロータ側への吸気をより効果的に促進することができると共に、ファンブレードのロータ側に吸込まれた空気が、ファンブレードの回転遠心力によってファンブレードの外周側に円滑に送り出され、より理想的な風量特性を得ることができる。

請求項７の発明のファンモータでは、ファンブレードのロータ側で複数の曲率を組み合わせた形状の面が形成されているので、この面によってファンブレードのロータ側に向けて極めて効果的に吸気を促進することができる。また、ファンブレードのロータ側に吸込まれた空気が、ファンブレードの回転遠心力によってファンブレードの外周側に円滑に送り出され、より理想的な風量特性を得ることができる。

請求項８の発明のファンモータでは、ロータと共にファンブレードを一体的に形成することで、複雑な形状を有するファンブレードであっても、ロータを含めて一度に製造することが可能になる。

請求項９の発明のファンモータでは、ファンブレードの厚みが1.5ｍｍ以下に形成されているので、この厚みによって吸気が阻害されることを極力防止できると共に、ファンブレードの軽量化を図りつつ、望ましい風量特性を得ることができる。

請求項１の発明によれば、ファンブレードへの吸気量を増やして、望ましい風量特性が得られるファンモータを提供することができる。

請求項２の発明によれば、ファンブレードの面により押し出される空気を、望ましい角度に向けることができる。

請求項３の発明によれば、ファンブレードの特に吸気部に向けての吸気量が増加して、望ましい風量特性を得ることができる。

請求項４の発明によれば、ファンブレードの回転軸方向両側から、空気を偏らせることなく均等に取入れることが可能になる。

請求項５の発明によれば、吸気量を増大してファンモータとしての風量を増やすことができる。

請求項６の発明によれば、ファンブレードのロータ側への吸気をより効果的に促進することができると共に、より理想的な風量特性を得ることができる。

請求項７の発明によれば、ファンブレードのロータ側に向けて極めて効果的に吸気を促進することができると共に、より理想的な風量特性を得ることができる。

請求項８の発明によれば、複雑な形状を有するファンブレードであっても、ロータとファンブレードを一度に製造することが可能になる。

請求項９の発明によれば、ファンブレードの厚みによって吸気が阻害されることを極力防止するファンブレードの軽量化を図りつつ、望ましい風量特性を得ることができる。

以下、本発明に係るファンモータの好ましい実施例を、添付図面に基づいて説明する。なお本実施例では、従来例と同一部分に同一符号を付し、その共通する箇所の説明は重複を避けるために極力省略する。

図１および図２は、本発明の第１実施例を示すもので、送風装置としてのファンモータ１は全体として扁平な外郭形状をなし、例えばノート型パソコンなどの薄型電子機器内に収容される。また、ファンモータ１の内部には、送風体としてのファン７を備えている。ファンモータ１の外郭は、例えば熱伝導性に優れた部材からなる有底状のケーシング２と、このケーシング２の上部開口を覆うカバー３とにより構成される。

ファン７は前述したように、円筒カップ状のロータであるロータ部４と、ロータ部４の外周側面から放射状に延設する複数枚のファンブレード５と、ロータ部４の内周面に取付けられたマグネット（図示せず）との電磁作用により、回転軸４Ａを中心としてロータ部４およびファンブレード５を回転させるモータ６とにより構成される。また12は、モータ６との電気的接続を図るリード線である。ロータ部４の回転軸４Ａ方向の両側に位置して、ケーシング２とカバー３のそれぞれには、ファン７に空気を送り込む吸気孔８，９が向かい合うようにして設けられると共に、各吸気孔８，９と直交する方向には、ファンモータ１の外部に空気を排出する排気孔10が設けられる。

なお、ファンブレード５の枚数は複数であればその数は限定しない。また、ファンモータ１の排気孔10は一方向に限らず、例えばファン７の放射方向全周に設けられていてもよい。ロータ部４の外周側面に各ファンブレード５をそれぞれ取付ける構成であってもよいが、製造性などを考慮して、ロータ部４と各ファンブレード５が一体をなす部材で形成されるのが好ましい。

本実施例は、特にファン７への吸気に寄与するファンブレード５の形状に特徴を有する。ここで、図３や図４に示す断面図を参照しながら、ファンブレード５の形状をより詳しく説明すると、ファンブレード５は、基端すなわちロータ部４側の吸気孔８，９に対向する位置にあって、この吸気孔８，９から空気Ｆが吸込まれる部分である吸気部21と、当該吸気部21よりも外周側にあって、ケーシング２およびカバー３により囲まれた外周部22とにより構成され、ファンブレード５の吸気部21において、ファンブレード５の回転方向に向かう前面33Ａと、その後側にある後面34Ａが、吸気孔８または吸気孔９に向けて平面状ではなく曲面状に形成されている（図３（Ａ）参照）。一方、ファンブレード５の外周部22において、ファンブレード５の回転方向に向かう前面33Ｂと、その後側にある後面34Ｂは、いずれも凹凸のない平面状に形成され、吸気孔８，９から取込まれる空気Ｆの吸気面に対し垂直に配置されている（図３（Ｂ）参照）。すなわち本実施例では、ファンブレード５の前面33Ａ，33Ｂの各形状に着目すると、吸気部21側にある前面33Ａの曲率（≠０）と、外周部22側にある前面33Ａの曲率（＝０）が異なっており、とりわけ曲面状に形成した吸気部21側の前面33Ａによって、吸気孔８，９からの空気Ｆを、ファンブレード５の前側に掻き込めるようになっている。

吸気部21側にある前面33Ａの曲率は、この前面33Ａの全体にわたって均一になっていなくてもよい。例えば図３（Ａ）に示す前面33Ａは、全体がほぼ均一な曲率を有する円弧曲面状に形成されているが、例えば吸気孔９（または吸気孔８）に対向する他方の端面37Ａ（または他方の端面36Ａ）を基端として、この他方の端面37Ａから一方の端面36Ａに向かう途中までは、一定の曲率を有する前面33Ａを円弧曲面状に形成し、そこから一方の端面36Ａに近づくに従って、今度は曲率が略０となるように前面33Ａを略平面状に形成してもよい。このように、複数の曲率を組み合わせた形状に、ファンブレード５の前面33Ａを形成すれば、ファンブレード５の他方の端面37Ａから一方の端面36Ａに向かって進入した空気Ｆに対して、ファンブレード５により掻き込まれる力が最初に強く作用し、極めて効果的に吸気を促進することが可能になる。なお、図３や図４に示す前面33Ａの曲率半径の中心は、この前面33Ａから見て下向きに位置しているが、逆に上向きに位置してもよい。

図２に示すように、本実施例の各ファンブレード５は、吸気部21に位置して、吸気孔８に対向する一方の端面36Ａから前側に延びる第１の舌片41と、別の吸気孔９に対向する他方の端面37Ａから前側に延びる第２の舌片42のいずれかを、互い違いに設けている。すなわち、ここでは形状の異なる２種類のファンブレード５が設けられ、当該ファンブレード５を回転することによって、吸気孔８からの空気Ｆを第１の舌片41で掻き込み、吸気孔９からの空気Ｆを第２の舌片42で掻き込むようになっている。また、ファンブレード５の厚みｔは、吸気孔８，９から吸込まれる空気抵抗を極力減らすために、好ましくは1.5ｍｍ以下に形成される。なお、ファンブレード５の形状は個々に全て異なっていてもよく、逆にファンブレード５の片側にのみ吸気孔９があるような場合は、第２の舌片42を備えた同一形状のファンブレード５を、ロータ部４の外周に全て配置してもよい。また、実施例ではファンブレード５のロータ部４側（吸気部21側）がケーシング２やカバー３の内側に位置しているが、吸気力をさらに増すために、ファンブレード５の吸気部21をケーシング２やカバー３の外方に突出させてもよい。この場合、ファンブレード５の吸気部21の一部が、吸気孔８および／または吸気孔９を非接触で挿通するようになる。

図２において、円筒形をなすロータ部４の外周上に位置して、このロータ部４とファンブレード５との連結部の基端を符号Ｐとし、この基端Ｐを通るロータ部４の外周上の法線をＸ０とすると、基端Ｐからファンブレード５の吸気部21外端に至る線Ｘ１と法線Ｘ０とのなす角度θ１は、基端Ｐからファンブレード５の外周部22外端に至る線Ｘ２と法線Ｘ０とのなす角度θ２よりも小さい。言い換えると、ロータ部４に対するファンブレード５の吸気部21の取付角（90°−θ１）は、ロータ部４に対するファンブレード５の外周部22の取付角（90°−θ２）よりも大きく、ファンブレード５はロータ部４の外周側面を基端として、直線状にではなく、回転方向に向けてアーチ状に湾曲しながら先端へと延びている。さらに好ましくは、ファン７に取込まれた空気Ｆが受ける回転力と遠心力との合力の方向に、ファンブレード５の形状が沿うように形成すれば、当該ファンブレード５の先端に向けて抵抗を極力受けずに、空気Ｆを効率よく送り出すことができる。

次に上記構成についてその作用を説明する。リード線12を通じてモータ６に電力を供給し、ロータ部４の内周面に取付けられたマグネットに回転駆動力を与えると、ロータ部４と一体のファンブレード５が共に回転する。このとき、他方の吸気孔９を通過して、ファンブレード５の他方の端面37Ａからファンブレード５に吸気される空気Ｆは、吸気孔９に対向するロータ部４側（吸気部21側）の部分において、特に他方の端面37Ａに第２の舌片42を設けたファンブレード５の所定の曲率を有する前面33Ａによって、掻き込まれるように流れる。これは図４に示すように、一方の端面36Ａに向けての下方向の流れとなる。同様に、一方の吸気孔８を通過して、ファンブレード５の一方の端面36Ａからファンブレード５に吸気される空気Ｆも、吸気孔８に対向するロータ部４側の部分において、特に一方の端面36Ａに第１の舌片41を設けたファンブレード５の所定の曲率を有する前面33Ａによって、掻き込まれるように他方の端面37Ａに向けて上方向に流れる。こうした各ファンブレード５の前面33Ａによる空気Ｆの掻き込みは、各吸気孔８，９からファンブレード５に向けての吸引量の増加をもたらす。

ファンブレード５の前面33Ａによって掻き込まれた空気は、上述のように下方向若しくは上方向へと流れながら、ファンブレード５の回転によって吸気部21側から次第に外周部22側へと流れてゆく（図２の矢印破線Ｆを参照）。ファンブレード５の外周部22は、その一方の端面36Ｂと他方の端面37Ｂがそれぞれケーシング２とカバー３とにより囲まれているので、ここにある垂直に配置された前面33Ｂによって、外周部22に達した空気Ｆが吸気孔８，９から逃げ出すことなく、さらに外周方向に向けて強く押し出される。そしてファンブレード５の先端に達した空気Ｆは、吸気孔８，９と直交する方向する排気孔10から、高圧力で外部に排出される。

また本実施例では、ファンブレード５の吸気部21側で、前面33Ａにより空気Ｆを効率よく掻き込めるような取付角（90°−θ１）で、このファンブレード５の吸気部21を配置し、さらにファンブレード５の外周部22側で、排気孔10に向けた角度に空気Ｆが送り出される取付角（90°−θ２）で、このファンブレード５の外周部22を配置することで、前面33Ａの形状と相俟って吸気効率をさらに向上させ、且つスムースな空気Ｆの送り出しを実現できる。

図５は、本実施例と従来例における風量−静圧特性を示したもので、同一騒音時における比較結果である。同図において、実線は本実施例における風量−静圧の特性線で、破線は従来例における風量−静圧の特性線であるが、この図からも明らかなように、同一の静圧レベルにおいて、本実施例におけるファンモータ１のほうが、従来例におけるファンモータ１よりも風量が増加していることがわかる（符号Ｌを参照）。

以上のように本実施例では、ロータすなわちロータ部４の外周方向にファンブレード５を延設してなるファンモータ１において、前記ファンブレード５が、ロータ部４側に位置する吸気部21と外周側に位置する外周部22で異なる曲率の面すなわち前面33Ａ，33Ｂを有している。

この場合、ファンブレード５の吸気部21側にある前面33Ａと、外周部22側にある前面33Ｂとの曲率が同一ではなく異なっているので、これらの前面33Ａ，33Ｂにより単にファンブレード５の外周方向に空気Ｆを押し出すだけでなく、ファンブレード５に向けての吸気を促進させることができる。そのため、ファンブレード５への吸気量が増加して、望ましい風量特性を得ることができる。

また、ここでのファンブレード５は、ロータ部４に対する吸気部21側の取付角（90°−θ１）と外周部22側の取付角（90°−θ２）が異なっているので、ファンブレード５の前面33Ｂにより押し出される空気Ｆを、望ましい角度（例えば排気孔10）に向けることができる。

本実施例のファンモータ１は、ファンブレード５が、吸気部21の内周側と吸気部21よりも外周側の外周部22で異なる曲率の前面33Ａ，33Ｂを有している。

この場合、これらの前面33Ａ，33Ｂにより単にファンブレード５の外周方向に空気Ｆを押し出すだけでなく、ファンブレード５の特に吸気部21に向けての吸気を促進させることができる。そのため、ファンブレード５への吸気量が増加して、望ましい風量特性を得ることができる。

また、複数のファンブレード５の形状が、一枚おきに異なっていると、特にファンブレード５の回転軸４Ａ方向の両側から、ファンブレード５の吸気部21に空気Ｆが取込める構造の場合に利点がある。すなわち、回転軸４Ａ方向の一側からと、回転軸４Ａ方向の他側からの吸気を促進するような２つの形状のファンブレード５を、ロータ部４の周囲に互い違いに延設することで、ファンブレード５の回転軸４Ａ方向の両側から、空気Ｆを偏らせることなく均等に取入れることが可能になる。

本実施例では、ファンブレード５の向かい合うそれぞれの端面36Ａ，37Ａから吸気を行なう構成を採用している。こうすると、ファンブレード５のそれぞれの端面36Ａ，37Ａから空気Ｆが取込まれるので、吸気量を増大してファンモータ１としての風量を増やすことができる。

また特に本実施例のファンブレード５は、ロータ部４側の吸気部21に曲面となる前面33Ａを有している。この場合、前面33Ａを利用してファンブレード５のロータ部４側への吸気をより効果的に促進することができると共に、ファンブレード５のロータ部４に吸込まれた空気Ｆが、ファンブレード５の回転遠心力によってファンブレード５の外周部22側に円滑に送り出され、より理想的な風量特性を得ることができる。

さらにファンブレード５は、ロータ部４側の吸気部21で複数の曲率を組み合わせた形状となっているのが好ましい。この場合、ファンブレード５のロータ部４側で複数の曲率を組み合わせた形状の前面33Ａが形成されているので、この前面33Ａによってファンブレード５のロータ部４側に向けて極めて効果的に吸気を促進することができる。また、ファンブレード５のロータ部４側に吸込まれた空気が、ファンブレード５の回転遠心力によってファンブレード５の外周部22側に円滑に送り出され、より理想的な風量特性を得ることができる。

また、ファンブレード５とロータ部４とを別体にではなく、一体に形成すると、複雑な形状を有するファンブレード５であっても、ロータ部４を含めて一度に製造することが可能になる。

また、ファンブレード５の厚みｔを1.5ｍｍ以下に形成すると、この厚みｔによってファンブレード５への吸気が阻害されることを極力防止できると共に、ファンブレード５の軽量化を図りつつ、望ましい風量特性を得ることができる。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば図２おいて、ファンブレード５は法線Ｘ１から見て右方向になす角度＋θ１，＋θ２に取付けられているが、法線Ｘ１から見て左方向（−側）になす角度−θ１，−θ２に取付けてもよい。また、ファンブレード５のロータ部４側を鋭角に形成してもよい。

本発明の一実施例における遠心式ファンモータの全体断面図である。本発明の一実施例における遠心式ファンモータの平面図である。（Ａ）は図１のＡ−Ａ’線断面図であり、（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ’線断面図である。本実施例において、空気の流れを示したファンブレードの要部断面図である。従来例と本実施例における同一騒音時のファン風量と静圧との相関関係を示すグラフである。従来例における遠心式ファンモータの全体断面図である。（Ａ）は図６のＡ−Ａ’線断面図であり、（Ｂ）は図６のＢ−Ｂ’線断面図である。従来例において、空気の流れを示したファンブレードの要部断面図である。

符号の説明

１ファンモータ
４ロータ（ロータ部）
５ファンブレード
21 吸気部
22 外周部
33Ａ，33Ｂ前面（面）

Claims

ロータの外周方向にファンブレードを延設してなるファンモータにおいて、前記ファンブレードが、前記ロータ側と外周側で異なる曲率の面を有するものであることを特徴とするファンモータ。
前記ファンブレードは、前記ロータ側と外周側で異なる取付角を有するものであることを特徴とする請求項１記載のファンモータ。
ロータの外周方向にファンブレードを延設してなるファンモータにおいて、前記ファンブレードが、吸気部の内周側と前記吸気部よりも外周側で異なる曲率の面を有するものであることを特徴とするファンモータ。
複数の前記ファンブレードの形状が、一枚おきに異なるものであることを特徴とする請求項３記載のファンモータ。
前記ファンブレードのそれぞれの端面から吸気を行なう構成としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のファンモータ。
前記ファンブレードは、前記ロータ側に曲面を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のファンモータ。
前記ファンブレードは、前記ロータ側で複数の曲率を組み合わせた形状となっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のファンモータ。
前記ファンブレードと前記ロータを一体に形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のファンモータ。
前記ファンブレードの厚みを1.5ｍｍ以下に形成したことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のファンモータ。