JP2011083095A

JP2011083095A - 冷却装置

Info

Publication number: JP2011083095A
Application number: JP2009232357A
Authority: JP
Inventors: Koji Yoshioka; 浩二吉岡
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-10-06
Filing date: 2009-10-06
Publication date: 2011-04-21

Abstract

【課題】ロータの回転時におけるスラストリプルにより発生する騒音を低減する冷却装置を提供することを目的とする。
【解決手段】筐体１と、筐体に設けられインシュレータを有するステータ４と、ステータ４の外周に設けられファンブレードを設けたロータ６と、インシュレータの外周であって筐体１の底面側に設けられたリング５とを備えたことにより、ロータ６の回転時におけるスラストリプルにより発生する騒音を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器の筐体内部に実装されるＣＰＵ等の発熱体の冷却に用いる冷却装置に関するものである。

従来、アウターロータ型の冷却装置として、（特許文献１）に示すようなものがあり、ステータのＯＮ／ＯＦＦによって、ロータを回転させて、ロータに設けられたファンブレードの回転により、電子機器の熱を排出していた。

特開２００８−２２８４７２号公報

しかしながら、上記従来の技術では、ステータのＯＮ／ＯＦＦによってステータから発生する磁界にバラツキが生じ、それによって、ロータがスラスト方向（ロータの回転軸に平行な方向）に上下し、その上下方向の移動（以下スラストリプルとする）によって、不要な騒音が生じていた。

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、スラストリプルにより発生する騒音を低減する冷却装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明は、筐体と、筐体に設けられ絶縁体を有するステータと、ステータの外周に設けられファンブレードを設けたロータと、絶縁体の外周であって筐体側に設けられたリングとを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、スラストリプルにより発生する騒音を低減することができる。

本発明の実施例における冷却装置の分解図本発明の実施例における冷却装置の断面図本発明の実施例におけるリングの原理図本発明の実施例における冷却装置の騒音比率を示す図本発明の実施例における冷却装置の騒音を示す図本発明の実施例におけるリングの配置図本発明の実施例におけるリングの形状図

本発明は、筐体と、筐体に設けられ絶縁体を有するステータと、ステータの外周に設けられファンブレードを設けたロータと、絶縁体の外周であって筐体側に設けられたリングとを備えたことにより、スラストリプルにより発生する騒音を低減することができる。

また、リングの外径は、ステータの最外径以下であることにより、リングがロータに接触することを防ぐことができる。

また、ステータの磁気的中心と、ロータの磁気的中心とが略一致することにより、スラストリプルにより発生する騒音をさらに抑制することができる。

以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例における冷却装置の分解図である。図１に示すように、冷却装置（以下遠心ファン装置とする）は、筐体１に形成されたハウジング２が設けられている。

そのハウジング２の外周に沿って、筐体１に遠心ファン装置を制御する電子基板３が設けられ、その電子基板３に接続するように上部には、ステータ４が設けられている。

そのステータ４の外周にリング５が設けられ、ステータ４の外周には、ステータ４を覆うようにファンブレードを設けたロータ６が設けられている。

上記遠心ファン装置におけるそれぞれの配置について、図２を用いて詳細に説明する。図２は、本発明の実施例における冷却装置の断面図である。

図２に示すように、筐体１に設けられたハウジング２に沿って、筐体１の底面側から、電子基板３、ステータ４の順に配置され、ロータ６の内周にはロータマグネット７が設けられ、ロータ６の回転軸は、ハウジング２によって軸支されている。

ここで、ステータ４の構成について詳細に説明する。ステータ４は、インシュレータ８に巻き線（図示せず）が巻き回され、インシュレータ８に内挿されるようにインサート整形され、金属の電子鋼板９が設けられている。

本発明の特徴点であるリング５の構成について詳細に説明する。リング５は、インシュレータ８の外周に沿って配置される円環状の金属体であり、本実施例では、ＳＵＳ材を用い、径を１２φ、高さを１ｍｍとし、厚さ０．２ｍｍとしている。

また、リング５は、電子基板３に接するように設けられ、後述するが断面がＬ字形状になっている。

また、本実施例では図２に示すようにリング５は、ロータマグネット７とインシュレータ８との間に設けられており、リング５の外径はステータ４（電磁鋼板９）の最外径より小さくなっており、同時にリング５の外径はロータマグネット７の内径と略同じになっている。また、リング５は、ステータ４に設けた突起等により固定されている。

なお、ここで定義するリングの外径とは、ロータマグネット７に面しているリング５の面の外径のことであり、図２においては、電子基板３に接しているＬ字の先端部分の外径ではなく、Ｌ字の先端部分の外径より小さいリング５のロータ側のリング５の外形のことである。

これは、リング５の外径がステータ４の外径より大きい場合、ロータマグネット７が接触してしまう恐れがあるためである。

なお、本実施例では、リング５の外径はステータ４の最外径と略同じとしているが、リング５の外径がステータ４の最外径より小さくなっていてもよい。

つまり、ロータマグネット７がリング５に接触しないようにすればよく、実際の公差設計において、ロータマグネット７が接触しない範囲で設計すればよい。

また、図２では、ステータ４の外径よりリング５の外径が大きくなっているがこれは、ステータ４の外径が一定ではないためであり、ステータ４の最外径は、図示していないがリング５より大きくなっている。

また、リング５の内径は、本実施例ではリング５が不必要に動かないように、インシュレータ８の外径と略同じ大きさになっている。

なお、リング５にインシュレータ８を圧入してリング５をインシュレータ８に固定するように、リング５の内径をインシュレータ８の外径より小さくしてもよい。

さらに、本実施例では、電子基板３から電磁鋼板９までの距離を２ｍｍとし、リング５の高さを上記距離の半分の長さである１ｍｍとし、本来のロータ６の回転に悪影響が出ないようにしてある。

以上の構成における遠心ファン装置の動作について、図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施例におけるリングの原理図である。

図３に示すように、リング５が配置されていることによって、ロータマグネット７の磁力により、ロータ６は図３のＡの方向に引き付けられる。

これにより、ロータ６を回転させるためにステータ４のＯＮ／ＯＦＦすることによる磁力の変動によるロータ６のスラスト方向（ロータの回転軸に平行な方向）の上下動（以下スラストリプルとする）の発生を抑えることができる。

つまり、ステータ４の磁界が変動したとしても、リング５にロータ６（ロータマグネット７）が引き付けられる力により、スラストリプルの発生を抑えることができ、スラストリプルによって筐体１が振動し、その筐体１の振動が搭載する電子機器に伝わって電子機器が振動し、その振動によって発生する騒音を抑えることができる。

ここで、リング５をロータマグネット７とインシュレータ８と間に配置した理由について説明する。

ロータマグネット７は、異方性のマグネットを使用しており、ロータ６を回転させるために、筐体１の底面に平行な方向に対して磁界が強く、その向きに垂直な方向（スラスト方向）に対しては、磁界が弱くなっている。

そのため、上記リング５のような金属体を筐体１の底面に平行な方向に配置しても、スラスト方向に働く力が弱く、スラストリプルに対して有効に作用しない恐れがある。

そのため、本発明では、効率よくスラスト方向に働く力を発生させるためにロータマグネット７の磁界の強い方向（筐体１の底面に平行な方向）に対して金属体が交わる方向（磁界の強い方向に対して非平行となる方向）になるように、スラスト方向にリング５を設けている。

なお、本実施例では遠心ファン装置を下向きに配置（ロータ６側を下向き（重力方向）に配置する）としても、ロータ６が外れないように、ステータ４の磁気的中心とロータマグネット７の磁気的中心および構造上の中心をずらしてある。

つまり、筐体１の底面から見て、ステータ４の磁気的中心を手前にし、ロータマグネット７の磁気的中心を奥にしている。

しかしながら、リング５を設けたことにより、リング５によってロータマグネット７つまりロータ６が筐体１側に引き付けられるので、ステータ４の磁気的中心とロータマグネット７の磁気的中心を一致させることも可能である。

さらに、磁気的中心を一致させることで、スラストリプルの発生を抑えることができ、リング５によるスラストリプルの発生を抑えることに加えてスラストリプルの発生を抑えることができるため、スラストリプルにより発生する騒音を抑えることができる。

ここで、上記磁気的中心を一致させるとは、ロータ６回転時に、ステータ４とロータ６との間のスラスト方向に最も力が働かないようにすることである。

上記リングを設けた遠心ファン装置と、従来の遠心ファン装置との騒音の比較について図４、図５を用いて説明する。図４は、本発明の実施例における冷却装置の騒音比率を示す図、図５は、本発明の実施例における冷却装置の騒音を示す図である。

なお、図４、図５において、本実施例のリング有の例として、ＳＵＳ材を用い、径を１２Φ、高さを１ｍｍとし、厚さ０．２ｍｍとし、実施例、従来例ともにステータの中心（磁気的中心ではなく構造上の中心）とロータマグネットの中心との距離を０．１９８ｍｍとし、遠心ファン装置をＰＣ等を想定した筐体内に配置して測定した。

まず、図４は、騒音のピークが発生する周波数とその前後の周波数帯との比を示したグラフであり、図に示すように従来のリング無の場合と比較して、ピーク時の騒音が改善させていることがわかる。

また、どの回転数においても、同じような比率となり、リングを設けることで騒音が安定していることがわかる。

次に、図５は、回転数による騒音の変化を示したものであり、回転数によって、騒音は増加するが、従来のリング無の場合と比較して改善していることがわかる。

以上のように、リングを設けることで、騒音を低減することができる。

以下、別の形状を含めたリングの配置および形状について図６、図７を用いて説明する。

まず、リングの配置について図６に説明する。図６は、本発明の実施例におけるリングの配置図である。

上記図２では、リング５は、ロータマグネット７とインシュレータ８との間に設けているが、図６に示すように、ロータマグネット７と重ならなくてもよい。

次に、リングの形状について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施例におけるリングの形状図である。

図７において、図７（ａ）は円環状のリング５であり、図７（ｂ）は、外径側にＬ字状としたリング５であり、上述したものである。図７（ｃ）は、内径側にＬ字状としたものであり、ステータ４が電子基板３に接する部分を避けて形成したものである。

以上の複数のリング５において、外径側および内径側にＬ字状としたリング５は、リング５自体の強度が向上するため、例えばリング５を取り付ける際に取り付けやすい等生産上容易になるため好ましい。

また、図７（ｂ）に示すように、外径側にＬ字状としたリング５では、ロータマグネット７端面からの磁界を捕捉することができるので、よりロータ６を引き付ける力が強くなり好ましい。

また、図７（ｃ）に示すように、内径側にＬ字状としたリング５では、筐体の底面と、ステータによって、固定されるため、接着剤等と利用せず固定できるので好ましい。

なお、図７（ｃ）において、ステータによって固定するためステータの巻き線を終端させるピンとの電気的な接触を考えると、リング５を例えば絶縁膜等でコーティングすることが望ましい。

また、本実施例では、遠心ファン装置として説明したが、上記のようなアウターロータ型のモータを使うもの、例えば光ディスク装置等のスピンドルモータとしても利用可能である。

本発明の冷却装置によれば、スラストリプルにより発生する騒音を低減できるので、例えばノートＰＣ等の電子機器の冷却装置として有用である。

１筐体
２ハウジング
３電子基板
４ステータ
５リング
６ロータ
７ロータマグネット
８インシュレータ
９電磁鋼板

上記課題を解決するために本発明は、筐体と、前記筐体に設けられ絶縁体を有するステータと、前記ステータの外周に設けられファンブレードを設けたロータと、前記ロータの内周に設けられたマグネットと、前記絶縁体の外周であって前記筐体側に設けられた環状のリングとを備え、前記リングの外径と前記マグネットの内径は、前記リングと前記マグネットが接触しないように構成されていることを特徴とする。

本発明は、筐体と、前記筐体に設けられ絶縁体を有するステータと、前記ステータの外周に設けられファンブレードを設けたロータと、前記ロータの内周に設けられたマグネットと、前記絶縁体の外周であって前記筐体側に設けられた環状のリングとを備え、前記リングの外径と前記マグネットの内径は、前記リングと前記マグネットが接触しないように構成されていることにより、スラストリプルにより発生する騒音を低減することができる。

上記課題を解決するために本発明は、筐体と、前記筐体の底面側に設けられ絶縁体を有するステータと、前記ステータの外周に設けられファンブレードを設けたロータと、前記ロータの内周に設けられたマグネットと、前記絶縁体の外周であって前記筐体側に設けられた環状のリングとを備え、前記リングは、前記筐体の底面側から前記ロータ側に向かって伸びる環状の立ち上がり部を備え、前記リングと前記マグネットが接触しないように、前記立ち上がり部の外径は前記マグネットの内径よりも小さいように構成されていることを特徴とする。

本発明は、筐体と、前記筐体の底面側に設けられ絶縁体を有するステータと、前記ステータの外周に設けられファンブレードを設けたロータと、前記ロータの内周に設けられたマグネットと、前記絶縁体の外周であって前記筐体側に設けられた環状のリングとを備え、前記リングは、前記筐体の底面側から前記ロータ側に向かって伸びる環状の立ち上がり部を備え、前記リングと前記マグネットが接触しないように、前記立ち上がり部の外径は前記マグネットの内径よりも小さいことにより、スラストリプルにより発生する騒音を低減することができる。

Claims

筐体と、
前記筐体に設けられ絶縁体を有するステータと、
前記ステータの外周に設けられファンブレードを設けたロータと、
前記絶縁体の外周であって前記筐体側に設けられたリングとを備えたことを特徴とする冷却装置。
前記リングの外径は、前記ステータの最外径以下であることを特徴とする冷却装置。
前記ステータの磁気的中心と、前記ロータの磁気的中心とが略一致することを特徴とする請求項１記載の冷却装置。