JP2012057614A - ファン及びその製造法 - Google Patents

Abstract

【課題】羽根車用の鋳型を簡潔にし、回転シャフトが摩耗する問題を回避し、そして回転シャフトの製造工程を簡潔にするファン及びその製造法を提供する。
【解決手段】モーター台３４は、その中心部の軸受台３４１を有する。ベアリング３５は、軸受台３４１の中に収容される。羽根車は、金属ケース３２、ハブ３０、複数の羽根３１及び回転シャフト３３を備える。金属ケース３２は、上面３２１及び側面３２２を有する。ハブ３０は、金属ケース３２の周囲に外装される。羽根３１は、ハブ３０の外面周囲に配置される。回転シャフト３３は、上面３２１の中心部から突き出て軸受台３４１を貫通し、隆起したリング構造は金属ケース３２の上面３２１に形成されず、回転シャフト３３と金属ケース３２はレーザー溶接処理によって互いに結合される。磁気素子３７は金属ケース３２の内壁に配置されて、ステーター３６の位置に合わせられる。
【選択図】図３

Description

本発明はファン、特にスリムタイプのファンに関する。本発明は、かかるファンを製造する方法にも関する。

先端技術産業の急速な発展と共に、様々な電子デバイス(例えばコンピュータ又はサーバ)は、我々の生活において必須のものになっている。ご存知の通り、電子デバイスの熱放散効率は操作の安定性とシステム全体の使用寿命に影響を与える。電子デバイスの熱放散効率と操作の安定性を高めるために、ファンは電子デバイスを冷やすために概ね電子デバイスの中に取り付けられるか、又は周辺に取り付けられる。典型的には、従来型のファンは羽根車及びモーターを具備する。図1Aは、従来型のファンの羽根車を例示している模式的な斜視図である。図1Bは、図1Aの羽根車を例示している模式的な分解図である。図1Cは、図1Aの羽根車を例示している模式的な断面図である。図1A、1B及び1Cを参照。羽根車1は、ハブ10、複数の羽根11、金属リング12及び回転シャフト13を具備する。羽根11は、ハブ10の外面周囲に配置される。羽根11及びハブ10は、プラスチック射出成形法によって一体的に形成される。金属リング12は、ハブ10の内面に配置される。回転シャフト13は、ハブ10の中心部から突き出ている。

羽根車1を製造するために、金属リング12をプラスチック射出成形用の鋳型(図示せず)の中に置き、回転シャフト13が上記鋳型に挿入された後、ハブ10、羽根11、金属リング12及び回転シャフト13を備える羽根車1がプラスチック射出成形法によって製造される。回転シャフト13とハブ10の間の接着力を高めるために、ハブ10の厚みは最小厚より大きくするべきである。加えて、隆起したリング構造101は、ハブ10の内部表面の中心部に垂直に形成され、回転シャフト13の方向に沿って延びている。回転シャフト13は、隆起したリング構造101に挿入される。さらに、複数の補強リブ102は、隆起したリング構造101の周囲に放射状に配置される。回転シャフト13は、回転シャフト13とハブ10の間の接着力を更に高めるために、隆起したリング構造101に対応するエンボス加工された凹部131を更に備える。

しかしながら、従来型の羽根車にはまだいくつかの欠点がある。例えば、ハブ10の厚みは、最小厚より厚くすべきであり且つハブ10に隆起したリング構造101と補強リブ102が必要であるため、羽根車用の上記鋳型を生産する工程は困難である。加えて、羽根車の全高はとても高い。さらに、回転シャフト13は、回転シャフト13とハブ10の間の接着力を高めるためにエンボス加工された凹部131を更に備えるため、小型の回転シャフト13がスリムな羽根車の製造に用いられる場合、エンボス加工された凹部131を製造することは困難である。

従って、先行技術が直面する欠点を取り除くためにスリムタイプのファン及びその製造法を提供する必要性がある。

本発明の目的は、羽根車用の鋳型を簡潔にし、回転シャフトが摩耗する問題を回避し、そして回転シャフトの製造工程を簡潔にするファン及びその製造法を提供することである。

本発明の他の目的は、ファンの全厚を薄くしてスリムなファンを実現するファン及びその製造法を提供することである。

本発明の態様に従って、ファンが提供される。ファンは、モーター台、ベアリング、羽根車、ステーター及び磁気素子を備える。モーター台は、その中心部の軸受台を有する。ベアリングは、軸受台の中に収容される。羽根車は、金属ケース、ハブ、複数の羽根及び回転シャフトを備える。金属ケースは上面と、上面の外周から軸方向に延びる側面と、を有する。ハブは、金属ケースの周囲に外装される。羽根は、ハブの外面周囲に配置される。回転シャフトは、上面の中心部から突き出でて軸受台を貫通する。加えて、隆起したリング構造は金属ケースの上面に形成されず、回転シャフトと金属ケースはレーザー溶接処理によって互いに結合される。ステーターは、軸受台の外面周囲に配置される。磁気素子は、金属ケースの内壁に配置されて、ステーターの位置に合わせられる。

実施形態において、金属ケースの上面は0.1から2.0mmの厚みを有する。エンボス加工された凹部は、回転シャフトには形成されない。ファンの全厚は、10mmより小さい。

本発明の他の態様によれば、ファンが提供される。ファンは、モーター台、ベアリング、羽根車、ステーター及び磁気素子を備える。モーター台は、その中心部に軸受台を有する。ベアリングは、軸受台の中に収容される。羽根車は、金属ケース、複数の羽根及び回転シャフトを備える。金属ケースは上面と、上面の外周から軸方向に延びる側面と、を有する。羽根は、金属ケースの外面周囲に配置される。回転シャフトは、上面の中心部から突き出でて軸受台を貫通する。加えて、隆起したリング構造は金属ケースの上面には形成されず、回転シャフトと金属ケースはレーザー溶接処理によって互いに結合される。ステーターは、軸受台の外面周囲に配置される。磁気素子は、金属ケースの内壁に配置されて、ステーターの位置に合わせられる。

一実施形態において、羽根は金属材料でできている。羽根は、金属ケースと一体的に形成されている。

本発明の更なる態様に従って、ファンを製造する方法が提供される。上面と、上面の外周から下向きに延びる側面を有する金属ケースを提供するステップと、金属ケースの上面中心部から回転シャフトが突き出るように、レーザー溶接処理によって金属ケースと回転シャフトとを結合させるステップと、鋳型の中に回転シャフトと金属ケースの結合体を置くステップと、プラスチック射出成形法によってハブと複数の羽根を製造するステップと、中心部に軸受台を有するモーター台を提供するステップと、軸受台の中にベアリングを収容するステップと、軸受台の外面周囲にステーターを配置するステップと、金属ケースの内壁に磁気素子を配置するステップと、磁気素子がステーターに合わせられるように回転シャフトがベアリングを貫通するステップと、を有し、上記ハブは上記金属ケースの周囲に外装され、上記羽根は上記ハブの外面周囲に配置される、方法である。

上記の本発明の内容は、以下の詳細な説明及び添付図面を検討した後の当業者にとってより容易に明らかになるだろう。

図1Aは、従来型のファンの羽根車を例示している模式的な斜視図である。

図1Bは、図1Aの羽根車を例示している模式的な分解立体図である。

図1Cは、図1Aの羽根車を例示している模式的な断面図である。

図2Aは、本発明の一実施形態によるファンの羽根車を例示している模式的な斜視図である。

図2Bは、図2Aの羽根車を例示している模式的な分解図である。

図2Cは、図2Aの羽根車を例示している模式的な断面図である。

図3は、本発明の一実施形態によるファンを例示している模式的な断面図である。

図4は、本発明の他の実施例によるファンを例示している模式的な断面図である。

本発明は、以下の実施形態によってより詳しく記載されている。以下の本発明の好適な実施形態の説明は、図示及び説明だけの目的でここに示される点に留意する必要がある。それは、網羅的であること又は開示される厳密な形式に限定されることを意図しない。

図2Aは、本発明の一実施形態によるファンの羽根車を例示している模式的な斜視図である。図2Bは、図2Aの羽根車を例示している模式的な分解図である。図2Cは、図2Aの羽根車を例示している模式的な断面図である。図2A、2B及び2Cを参照。羽根車2は、ハブ20、複数の羽根21、金属ケース22及び回転シャフト23を具備している。金属ケース22は、ハブ20を外装する。羽根21は、ハブ20の外面周囲に配置される。加えて、羽根21とハブ20はプラスチック射出成形法によって一体的に形成される。

金属ケース22は、上面221及び側面222を有する。側面222は、上面221の外周から軸方向か下方へ延びている。回転シャフト23は、金属材料でできており、上面221の中心部から突き出ている。開口は、金属ケース22の上面221の中心部に形成されている。回転シャフト23が開口に挿入された後、回転シャフト23はレーザー溶接処理によって金属ケース22の上面221と結合される。図2Cにおいて、溶接領域Sは破線によって丸で囲まれている。レーザー溶接法を実行している間、高出力レーザービームは金属表面に照射され、金属表面を溶解させる。溶融金属が冷やされた後、回転シャフト23と金属ケース22は互いに結合される。レーザー溶接法は、小さな溶接結合、高い精度及びエネルギー集中を有するので、レーザー溶接法は薄肉パーツから安全な溶接構造物を形成することが可能である。レーザー溶接法は回転シャフト23と金属ケース22の間に強い接着力をつくることができるので、従来型の羽根車において使われる、ハブにおける隆起したリング構造や回転シャフトのエンボス加工された凹部は省略してもよい。さらに、金属ケース22の上面221の厚みはとても薄い(例えば0.1から2.0mm)ので、羽根車2を用いてスリムタイプのファンを設計することは有利である。金属ケース22の厚さが減少するにつれて、ファンのステーターを収容するための金属ケース22の下の空間は増加するだろう。この状態において、ファンの作動性能を上げるために巻コイルを増加させることができる。

羽根車2を製造するために、回転シャフト23と金属ケース22は初めにレーザー溶接法によって互いに結合される。そして、回転シャフト23と金属ケース22の結合体はプラスチック射出成形用の鋳型(図示せず)の中に置かれる。そして最後に、羽根車2のハブ20と羽根21がプラスチック射出成形法によって製造される。本発明によれば、隆起したリング構造は金属ケース22の上面221には形成されない。そして、エンボス加工された凹部は回転シャフト23には形成されない。加えて、金属ケース22の上面221の厚みは0.1から2.0mmの範囲である。

回転シャフト23と金属ケース22は初めにレーザー溶接法によって互いに結合され、そして羽根車2のハブ20と羽根21がプラスチック射出成形法によって製造されるので、本発明の羽根車2のための鋳型は従来型の羽根車において使用される鋳型より簡潔である。加えて、回転シャフトとハブの間の接着力を考慮する必要はなく、回転が摩耗する可能性を最小限にする。ハブ及び金属ケースの厚さを最小厚より大きくする必要はなく、そしてプラスチック射出成形法の実行後、ハブ及び金属ケースは収縮又は変形しない。さらに、エンボス加工された凹部が回転シャフトに形成されないため、回転シャフトを製造する工程は非常に(vey)簡潔である。レーザー溶接法を実行する溶接点は、対称的に配置されるか又は環状プロファイルに配置されるので、回転シャフトのねじり力の範囲は広がるだろう。

レーザー溶接法は、様々な金属の溶接に実行可能である。すなわち、羽根車2の金属ケース22及び回転シャフト23は、任意の金属材料又は合金(例えば金、銀、銅、鉄、チタン、ニッケル、スズ、アルミニウム、クロミウム又はその合金)でできていてもよい。加えて、金属ケース22及び回転シャフト23は、同一の材料又は異なる材料でできていてもよい。

図2Cを参照。金属ケース22の外表面は、レベル差を有してもよい。即ち、金属ケース22は、下位上面223(水平面が上面221よりわずかに低い部分)を更に具備する。金属ケース22がハブ20を外装すると、金属ケース22の下位上面223はハブ20によって保護される。しかし、金属ケース22の上面221とハブ20とは実質的に同じレベルにある。結果として、ファンの全高は著しく増加しない。

図3は、本発明の一実施形態による図2Aから2Cの羽根車を有するファンを例示している模式的な断面図である。図3に示すように、ファン3はハブ30、複数の羽根31、金属ケース32、回転シャフト33、モーター台34、ベアリング35、ステーター36、磁気素子37及びファンフレーム38を具備する。金属ケース32は、ハブ30を外装する。羽根31は、ハブ30の外面周囲に配置される。加えて、羽根31とハブ30はプラスチック射出成形法によって一体的に形成される。金属ケース32は一体パーツであり、上面321及び側面322を具備する。側面322は、上面321の外周から軸方向か、下方へ延びている。回転シャフト33は、金属材料でできており、上面321の中心部から突き出ている。回転シャフト33は、レーザー溶接法によって金属ケース32の上面321と結合される。軸受台341は、モーター台34の中心部に形成されている。ベアリング35は、軸受台341の中に収容される。回転シャフト33は、ベアリング35を貫通している。ステーター36は、軸受台341の外面周囲に配置される。磁気素子37は、金属ケース32の内壁に配置されて、ステーター36の位置に合わせられる。ファンフレーム38はファン3の外周部分に配置されて、ハブ30、羽根31、金属ケース32、回転シャフト33、モーター台34、ベアリング35、ステーター36及び磁気素子37を取り囲む。回転シャフト33と金属ケース32がレーザー溶接法によって互いに結合されるので、金属ケース32の厚さは最小厚より大きくなる必要はない。この状態において、ファン3の全厚Hは10mmより薄くてもよい。好ましくは、ファン3の全厚Hは7mmより薄い。従って、このスリムタイプのファン3は実現可能であり、極薄ノートブックコンピューター又は他のスリムタイプの電子デバイスに使用可能である。

本発明は、更にファンを製造する方法を提供する。まず最初に、回転シャフト33と金属ケース32がレーザー溶接法によって互いに結合される。そして、回転シャフト33と金属ケース32の結合体は、プラスチック射出成形用の鋳型(図示せず)の中に置かれる。その後、羽根車のハブ30及び羽根31がプラスチック射出成形法によって製造される。本発明によれば、隆起したリング構造は金属ケース32の上面321には形成されない。そして、エンボス加工された凹部は回転シャフト33には形成されない。加えて、金属ケース32の上面321の厚みは、0.1から2.0mmの範囲にある。そして、モーター台34が設けられ、モーター台34はその中心部に軸受台341を有する。その後、ベアリング35は軸受台341の中に収容される。そして、ステーター36は軸受台341の外面周囲に配置される。そして、磁気素子37は、金属ケース32の内壁に配置される。その後で、磁気素子37がステーター36の位置に合わせられるように、回転シャフト33がベアリング35を貫通する。そして、ファンフレーム38は、上記の結果として生じる構造の外周部分に配置される。それと同時に、ファン3は組立てられる。

図4は、本発明の他の実施形態によるファンを例示している模式的な断面図である。図4に示すように、ファン4は複数の羽根41、金属ケース42、回転シャフト43、モーター台44、軸受台441、ベアリング45、ステーター46、磁気素子47及びファンフレーム48を具備する。本実施形態において、羽根41は、プラスチック材料よりはむしろ金属材料でできている。結果として、羽根41は金属ケース42と一体的に形成され、羽根41は金属ケース42の外面周囲に配置される。加えて、ハブはファン4に備わっていない。ファン4の他の部品の構成は、図3に示すようにファン3の部品の構成と類似しており、本願明細書においては重複して記載していない。回転シャフト43及び金属ケース42がレーザー溶接法によって互いに結合されるので、金属ケース42の厚さは最小厚より大きくなる必要はない。この状態において、ファン4の全厚Hは10mmより薄くてもよい。好ましくは、ファン4の全厚Hは7mmより薄い。従って、このスリムタイプのファン4は実現可能であり、極薄ノートブックコンピューター又は他のスリムタイプの電子デバイスに使用可能である。

上記記載から、本発明のファン羽根車は、ハブ、複数の羽根、金属ケース及び回転シャフトを具備する。回転シャフトは、上面の中心部から突き出ている。回転シャフトと金属ケースは、レーザー溶接法によって互いに結合される。加えて、隆起したリング構造は金属ケースの上面には形成されない。本発明によれば、金属ケースの上面は0.1から2.0mmの厚みを有する。回転シャフトが摩耗する問題点は、解決するだろう。加えて、羽根車のための鋳型は簡素化される。エンボス加工された凹部が回転シャフトに形成されないので、回転シャフトのねじり力の範囲は広がるだろう。さらに、ファンの全厚は10mmより薄くてもよいので、本発明のスリムタイプのファンは極薄ノートブックコンピューター又は他のスリムタイプの電子デバイスに使用可能である。

本発明が現在最も実用的且つ好ましい実施形態であると考えられることに関して記載している一方で、本発明は開示された実施形態には限定されないことを理解すべきである。それどころか、添付の請求項の範囲内に含まれる様々な変更態様及び類似の配置をカバーし、かかる変更態様及び類似の構造の全てを含むように最も幅広い解釈を与えることを意図する。

Claims (15)

1. 中心部に軸受台を有するモーター台と、
   前記軸受台の中に収容されるベアリングと、
   羽根車と、を具備し、
   前記羽根車は、
   上面と前記上面の外周から軸方向に延びる側面を有する金属ケースと、
   前記金属ケースの周囲に外装されるハブと、
   前記ハブの外面周囲に配置される複数の羽根と、
   前記上面の中心部から突き出て前記軸受台を貫通する回転シャフトと、を備え、
   隆起したリング構造は前記金属ケースの前記上面には形成されず、前記回転シャフトと前記金属ケースはレーザー溶接法によって相互に結合され、
   前記軸受台の外面周囲にステーターが配置され、
   前記金属ケースの内壁に磁気素子が配置され、前記ステーターの位置に前記磁気素子が合わせられる、ファン。
2. 前記金属ケースの前記上面は、0.1から2.0mmの厚みを有する、請求項1に記載のファン。
3. 開口は前記金属ケースの前記上面の前記中心部に形成され、前記回転シャフトは前記開口に挿入される、請求項１に記載のファン。
4. 前記回転シャフトは、金属シャフトでできている、請求項１に記載のファン。
5. エンボス加工された凹部は、前記回転シャフトには形成されない、請求項１に記載のファン。
6. 前記羽根は、前記ハブと一体的に形成される、請求項１に記載のファン。
7. 前記金属ケースは、前記上面より低い水平面に下位上面を更に具備し、
   前記金属ケースが前記ハブを外装すると、前記金属ケースの前記下位上面は前記ハブによって保護される、請求項1に記載のファン。
8. 前記ファンは、前記ファンの外周部分に配置されるファンフレームを更に具備する、請求項1に記載のファン。
9. 前記ファンの全厚は、10mm未満である、請求項1に記載のファン。
10. 中心部に軸受台を有するモーター台と、
    前記軸受台の中に収容されるベアリングと、
    羽根車と、を具備し、
    前記羽根車は、
    上面と前記上面の外周から軸方向に延びる側面を有する金属ケースと、
    前記金属ケースの外面周囲に配置される複数の羽根と、
    前記上面の中心部から突き出て前記軸受台を貫通する回転シャフトと、を備え、
    隆起したリング構造は前記金属ケースの前記上面には形成されず、前記回転シャフトと前記金属ケースはレーザー溶接法によって相互に結合され、
    前記軸受台の外面周囲にステーターが配置され、
    前記金属ケースの内壁に磁気素子が配置され、前記ステーターの位置に前記磁気素子が合わせられる、ファン。
11. 前記羽根は、金属材料でできている、請求項１０に記載のファン。
12. 前記羽根は、前記金属ケースと一体的に形成される、請求項１０に記載のファン。
13. 上面と前記上面の外周から下向きに延びる側面を有する金属ケースを提供するステップと、
    前記金属ケースの前記上面の中心部から回転シャフトが突き出るように、レーザ溶接処理によって前記金属ケースと前記回転シャフトを結合させるステップと、
    鋳型の中に前記回転シャフトと前記金属ケースの結合体を置くステップと、
    プラスチック射出成形法によってハブと複数の羽根を製造するステップと、
    中心部に軸受台を有するモーター台を提供するステップと、
    前記軸受台の中にベアリングを収容するステップと、
    前記軸受台の外面周囲にステーターを配置するステップと、
    前記金属ケースの内壁に磁気素子を配置するステップと、
    前記磁気素子が前記ステーターの位置に合わせられるように前記回転シャフトが前記ベアリングを貫通するステップと、を具備し、
    前記ハブは前記金属ケースの周囲に外装され、前記羽根は前記ハブの外面周囲で配置される、ファンを製造する方法。
14. 前記レーザー溶接法は、溶接点を環状プロファイルに配置することによって前記回転シャフトと前記金属ケースを結合するために実行される、請求項１３に記載の方法。
15. 前記レーザー溶接法は、溶接点を対称的に配置することによって前記回転シャフトと前記金属ケースを結合するために実行される、請求項１３に記載の方法。