JP2015089229A - ファンモータ - Google Patents

Abstract

【課題】搭載先の機器の薄型化または小型化に貢献できるファンモータを提供する。
【解決手段】ファンモータ１００は、回転することで風を起こすよう構成された回転体と、回転体を回転自在に支持する固定体と、回転体を固定体に対して回転させる駆動機構と、を備える。回転体と固定体とには潤滑剤１３２が介在する。回転体は、羽根部材が固定されたハブ１３８と、球状の被収納部材１２８と、第１スラスト部材１６２と、を含む。固定体は、ボトムハウジング１１０と、収納部材１２２と、つば部材１２６と、を含む。第１スラスト部材１６２の下面１６２ａまたはつば部材１２６の上面１２６ａの少なくとも一方には第１スラスト動圧発生溝１４２が形成される。第１スラスト動圧発生溝１４２は、回転体が固定体に対して回転するとき、潤滑剤１３２に流体動圧を発生させ、回転体を固定体に対して非接触状態で支持する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ファンモータに関する。

ラップトップＰＣ（Personal Computer）やタブレットＰＣなどの携帯型電子機器の普及が進んでいる。携帯型電子機器には高性能化と共に、軽量化、薄型化も求められている。携帯型電子機器の高性能化を達成するためには、演算能力の高いＣＰＵ（Central Processing Unit）などの高性能ＩＣ（Integrated Circuit）を搭載することが考えられる。この場合、高性能ＩＣは一般に消費電力も比較的大きいので、より排熱能力の高い冷却機構を携帯型電子機器に搭載することになる。

特許文献１、２には、携帯型電子機器の冷却機構に使用されうるファンモータが開示されている。

特開２００６−３４０５５号公報 特開２０１１−１７９３４５号公報

特許文献１、２に開示されるような従来のファンモータは、高い送風能力を達成するために比較的厚く形成されている。しかしながら、このファンモータの厚さは携帯型電子機器の薄型化を進める上でボトルネックとなりうる。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は搭載先の機器の薄型化または小型化に貢献できるファンモータの提供にある。

本発明のある態様のファンモータは、回転することで風を起こすよう構成された回転体と、回転体を回転自在に支持する固定体と、回転体を固定体に対して回転させる駆動機構と、を備える。回転体と固定体とには潤滑剤が介在し、回転体は、羽根部材が固定されたハブを含む。固定体は、駆動機構を支持するベースを含む。固定体と回転体の一方は、回転体の回転軸を一辺とする平面図形を当該回転軸の周りに回転することにより得られる立体状の被収納部材と、当該被収納部材を環囲して半径方向外向きに延伸する環状端面を有する環囲部材と、をさらに含む。被収納部材は、回転体の回転軸を含む断面の形状が円弧を含む楕円弧状またはテーパー状である被環囲面を有する。固定体と回転体の他方は、被環囲面を環囲する環囲面を有し被収納部材の一部を収納する収納部材と、環囲部材と軸方向に対向する対向部材と、をさらに含む。環囲部材の対向部材と対向する面またはその面と対向する対向部材の面の少なくとも一方にはスラスト動圧発生溝が形成され、スラスト動圧発生溝は、回転体が固定体に対して回転するとき、潤滑剤に流体動圧を発生させ、当該流体動圧によって回転体は固定体に対して非接触状態で支持される。

なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本発明の構成要素や表現を方法、装置、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、搭載先の機器の薄型化または小型化に貢献できるファンモータを提供できる。

実施の形態に係るファンモータの上面図および側面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 ＦＰＣ上に配列された６個のコアレス平板コイルの上面図である。 ボトムハウジング上に固定されたＦＰＣの上面図である。 上層の上面図である。 下層の上面図である。 第１変形例に係るボトムハウジングを備えるファンモータの半断面図である。 第２変形例に係るボトムハウジングの上層の上面図である。 ボトムハウジングの下層の下面図である。 ボトムハウジングの斜視図である。 ＦＰＣが取り付けられたボトムハウジングの第１貫通孔付近の断面図である。 第３変形例に係るボトムハウジングの上層の上面図である。 ボトムハウジングの下層の下面図である。 ボトムハウジングを上面側から見た斜視図である。 ボトムハウジングを下面側から見た斜視図である。 第４変形例に係るファンモータの断面図である。 ラップトップＰＣに搭載された実施の形態に係る２つのファンモータを示す模式図である。

以下、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

実施の形態に係るファンモータは、ラップトップＰＣやタブレットＰＣなどの携帯型電子機器に搭載され、ＩＣなどの電子部品を冷却するために好適に使用される。このファンモータは、遠心送風型の多翼ファンモータである。このファンモータのインペラはコアレスかつブラシレスの磁気駆動機構によって回転駆動される。磁気駆動機構は平板コイル構造を有する。回転中のインペラは流体動圧軸受によって半径方向（すなわち、インペラの回転軸に直交する方向）で支持され、ピボット機構により軸方向（すなわち、インペラの回転軸と平行な方向）に支持される。これらの構造を採用することにより、本実施の形態に係るファンモータは、インペラの回転軸上におけるファンモータの厚さが３．２ｍｍ以下となるよう、特に約３．０ｍｍとなるよう構成される。その結果、薄型化が求められる携帯型電子機器により適したファンモータが提供される。

図１は、実施の形態に係るファンモータ１００の上面図および側面図である。図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。ファンモータ１００は、回転することで風を起こすよう構成された回転体と、回転体を流体動圧軸受を介して回転自在に支持する固定体と、回転体を固定体に対して回転させる磁気駆動機構と、を備える。

固定体は、ハウジング１０２と、収納部材１２２と、仲介部材１２４と、つば部材１２６と、を備える。
ハウジング１０２は、ボトムハウジング１１０と、トップハウジング１１２と、サイドハウジング１１４と、を含む。ボトムハウジング１１０およびトップハウジング１１２は、鉄やケイ素鋼などの強磁性体の板により形成され、軸方向で対向している。ボトムハウジング１１０は、例えば厚さが０．４ｍｍの冷間圧延鋼板をプレス加工することにより形成されてもよい。トップハウジング１１２には、回転体の回転軸Ｒを中心とするトップ開口１１６が形成される。

サイドハウジング１１４は、ボトムハウジング１１０の縁とトップハウジング１１２の対応する縁とに接着等により機械的に結合される。サイドハウジング１１４は、トップハウジング１１２をボトムハウジング１１０に対して支える。ボトムハウジング１１０、トップハウジング１１２およびサイドハウジング１１４は、回転体が収納される収納空間１７８を画定する。

サイドハウジング１１４は回転体を部分的に環囲する。サイドハウジング１１４が途切れる部分は収納空間１７８とファンモータ１００の外部とを連通する通風開口１８０となっている。回転体の回転中、風はこの通風開口１８０、トップ開口１１６および後述のボトム通風孔を通過する。特にハウジング１０２は平面視で略半円形状を有し、その円周に相当する部分にサイドハウジング１１４が設けられる。弦に相当する部分にはサイドハウジング１１４は設けられていない。

以下、ボトムハウジング１１０からトップハウジング１１２に向かう向きを上向きと称す。ボトムハウジング１１０は収納部材１２２を支持する。ボトムハウジング１１０は、上向きに突出し回転軸Ｒを環囲する折り返し部１１８を有する。折り返し部１１８は、ボトムハウジング１１０の一部を上向きに折り返すことにより形成される。折り返し部１１８は円筒形状を有し、折り返し部１１８の内周面は回転軸Ｒを中心とする軸受孔１２０を規定する。

収納部材１２２はＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０３等の鉄鋼材料や銅合金などの金属材料を例えば切削加工することにより形成される。収納部材１２２の表面に無電解ニッケルめっきを施してもよい。無電解ニッケルめっきの下地に、例えば、ストライクめっきを施してもよい。収納部材１２２は、中空胴部１２２ａと底部１２２ｂとが一体に形成された有底カップ形状を有し、その底部１２２ｂを下にして仲介部材１２４に対して例えば接着固定される。中空胴部１２２ａは、円錐台状の内周面１２２ｃを有する。なお、内周面１２２ｃは、円筒状、その他の形状であってもよい。収納部材１２２には後述の被収納部材１２８が収まり、内周面１２２ｃはラジアル軸受隙間１３０を介して被収納部材１２８の側面１２８ａを環囲する。

仲介部材１２４はＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０３等の鉄鋼材料や銅合金などの金属材料を例えば切削加工することにより形成され、円環状の所定の形状に形成される。仲介部材１２４の外周面は折り返し部１１８の内周面に接着または圧入もしくはそれらを併用して固定される。仲介部材１２４は、収納部材１２２を軸受孔１２０に結合するための仲介部材として機能する。なお、仲介部材１２４は樹脂材料を成型加工することにより形成されてもよい。

つば部材１２６は円環状の部材であり、収納部材１２２の外周面１２２ｄ側に設けられる。つば部材１２６は収納部材１２２と一体に形成される。なお、つば部材１２６は収納部材１２２と別体に形成されてもよい。この場合、つば部材１２６は収納部材１２２と異なる材料から形成されてもよい。

磁気駆動機構は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ、Flexible printed circuits、以下ＦＰＣと称す）１０６と、周方向（回転軸Ｒを中心とし回転軸Ｒに垂直な円の接線方向）に沿って配列された６個のコアレス平板コイル１０８と、マグネット１３６と、を含む。

ＦＰＣ１０６はボトムハウジング１１０の上面に貼り付けられる。ＦＰＣ１０６は、外部の電源端子や制御端子と接続される外部接続部分１３４を有する。外部接続部分１３４を介して外部から供給される電力や制御信号は、ＦＰＣ１０６内の配線を通り、ＦＰＣ１０６上に取り付けられた後述の駆動ＩＣに提供される。駆動ＩＣは、ＦＰＣ１０６上に取り付けられた６つのコアレス平板コイル１０８とＦＰＣ１０６内の配線を通じて接続され、駆動ＩＣから６つのコアレス平板コイル１０８に電流が供給される。６つのコアレス平板コイル１０８に３相の略正弦波状の電流が流れることにより、それぞれのコアレス平板コイル１０８に軸方向に沿って磁束が発生する。

マグネット１３６は、回転軸Ｒを環囲するリング状の部材であり、後述のハブ１３８の下面に接着固定される。なお、後述の通りハブ１３８は強磁性体から形成されるので、マグネット１３６とハブ１３８とには互いに引きつけ合う磁力が作用する。マグネット１３６は、例えば、ネオジウムなどの希土類磁石材料やフェライト磁石材料を圧縮成型することによって形成される。マグネット１３６の表面には、エポキシ樹脂などの樹脂を塗布することにより樹脂被膜が形成される。

マグネット１３６には周方向に沿って１０極の駆動用着磁が施される。各磁極は軸方向に沿った磁束を発生させる。各磁極は、コアレス平板コイル１０８の磁束発生面と軸方向で対向する。コアレス平板コイル１０８とマグネット１３６との磁気的な相互作用により、マグネット１３６にトルクが発生し、このトルクによって回転体が固定体に対して回転する。

回転体は、ハブ１３８と、被収納部材１２８と、被収納部材保持部１６０と、第１スラスト部材１６２と、第２スラスト部材１６４と、インペラ１５６と、を含む。
ハブ１３８は、ＳＵＳ４３０などの強磁性体の母材を切削加工またはプレス加工することにより形成され、略カップ状の所定の形状に形成される。ハブ１３８はマグネット１３６を保持する。

ハブ１３８の内周面１３８ｇ側には被収納部材保持部１６０が設けられる。被収納部材保持部１６０は、ＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０３等の鉄鋼材料や銅合金などの金属材料により形成される。被収納部材保持部１６０の下面には、回転軸Ｒ方向上方に窪んだ保持凹部１６０ａが形成される。被収納部材保持部１６０はハブ１３８と一体に形成される。なお、被収納部材保持部１６０とハブ１３８は別々に形成された上で結合されてもよい。

第１スラスト部材１６２は円環状を有し、ＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０３等の鉄鋼材料や銅合金などの金属材料により形成される。第１スラスト部材１６２はハブ１３８の下面に設けられる。特に、第１スラスト部材１６２は、その下面１６２ａが被収納部材１２８を環囲するよう設けられる。第１スラスト部材１６２は、ハブ１３８と一体に形成される。なお、第１スラスト部材１６２とハブ１３８は別々に形成された上で結合されてもよい。

第２スラスト部材１６４は収納部材１２２を環囲するよう設けられる。第２スラスト部材１６４は円筒部１６４ａとその下端から半径方向内側に延在するフランジ部１６４ｂとを有し、第２スラスト部材１６４の断面はＬ字形状を有する。第２スラスト部材１６４は、第１スラスト部材１６２を環囲して第１スラスト部材１６２の外周面１６２ｂに固定される。第２スラスト部材１６４は第１スラスト部材１６２に圧入と接着とを併用して固定される。第２スラスト部材１６４と第１スラスト部材１６２との間の接着剤は、第２スラスト部材１６４と第１スラスト部材１６２との隙間をシールして後述の潤滑剤１３２の漏れ出しを防ぐシール材としても機能する。

第１スラスト部材１６２の下面１６２ａと、第２スラスト部材１６４の円筒部１６４ａの内周面１６４ｃと、フランジ部１６４ｂの上面１６４ｄとは、半径方向外側に窪んだ環状凹部１５０を形成する。つば部材１２６は、この環状凹部１５０に収まる。つば部材１２６の上面１２６ａと第１スラスト部材１６２の下面１６２ａとは、円環状の第１スラスト隙間１５２を介して軸方向に対向する。また、つば部材１２６の下面１２６ｂとフランジ部１６４ｂの上面１６４ｄとは、円環状の第２スラスト隙間１５４を介して軸方向に対向する。

被収納部材１２８は、一例として、ＳＵＪ２等の鉄鋼材料やセラミックにより形成される。被収納部材１２８は、回転体の回転軸Ｒを一辺とする平面図形を回転軸Ｒの周りに回転することにより得られる立体状を有する。本実施の形態では、被収納部材１２８は、回転軸Ｒを直径とする半円を回転軸Ｒの周りに回転することにより得られる立体状を有する。つまり、被収納部材１２８は球状を有する。したがって、被収納部材１２８の側面１２８ａは球面をなす。被収納部材１２８は、その一部が被収納部材保持部１６０の保持凹部１６０ａに進入した状態で、被収納部材保持部１６０に接着または溶接により固定される。特に被収納部材１２８は、その中心Ｃが回転軸Ｒ上に位置するよう被収納部材保持部１６０に固定される。被収納部材１２８を含む回転体は、重心Ｇがこの中心Ｃに位置するよう構成される。

インペラ１５６は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの樹脂からプラスチックモールド成型により一体に形成される。インペラ１５６は、ハブ１３８の外周縁に接着または圧入もしくはそれらの併用により固定される。インペラ１５６は、ハブ１３８を環囲してハブ１３８に固定される円環部１７０と、円環部１７０から半径方向外向きに伸びる複数の内羽根１７２と、各内羽根１７２の半径方向外側の端部からさらに半径方向外向きに伸びる外羽根１７４と、を有する。複数の内羽根１７２は周方向で等間隔に配置される。

各内羽根１７２は、それに接続されている外羽根１７４よりも軸方向で上向きに突出している。特に、各内羽根１７２の上端はトップ開口１１６に進入する。各内羽根１７２とそれに接続されている外羽根１７４との境界１７６はトップ開口１１６の縁に対応する。

ラジアル軸受隙間１３０、第１スラスト隙間１５２および第２スラスト隙間１５４には潤滑剤１３２が注入される。すなわち、潤滑剤１３２はそれらの隙間に連続的に存在する。潤滑剤１３２は蛍光体を含む。紫外線などの光を潤滑剤１３２に照射すると、潤滑剤１３２は、蛍光体の作用により、照射された光とは別の波長の、例えば、青色や緑色の光を放出する。潤滑剤１３２が蛍光体を含むことによって、潤滑剤１３２の液面をより容易に検査することができる。また、潤滑剤１３２の付着や漏れ出しを容易に検出できる。

潤滑剤１３２の気液界面１４８は、収納部材１２２の外周面１２２ｄと第２スラスト部材１６４のフランジ部１６４ｂの内周面１６４ｅとの界面隙間１５８に存在する。別の言い方をすると、潤滑剤１３２は、その気液界面１４８が界面隙間１５８に存在するよう注入される。界面隙間１５８は下方に向けて徐々に広がることによりキャピラリーシールを形成している。このキャピラリーシールは、潤滑剤１３２の体積変動を吸収するための潤滑剤溜まりの役割を果たすと共に毛細管現象により潤滑剤１３２の漏れ出しを抑止する。

つば部材１２６の上面１２６ａには、スパイラル形状またはヘリングボーン形状の第１スラスト動圧発生溝１４２が形成され、第１スラスト部材１６２の下面１６２ａとの間に第１スラスト動圧溝形成領域１４０が形成される。なお、第１スラスト動圧発生溝１４２は、つば部材１２６の上面１２６ａの代わりに第１スラスト部材１６２の下面１６２ａに形成されてもよい。

つば部材１２６の下面１２６ｂには、スパイラル形状またはヘリングボーン形状の第２スラスト動圧発生溝１４６が形成され、第２スラスト部材１６４のフランジ部１６４ｂの上面１６４ｄとの間に第２スラスト動圧溝形成領域１４４が形成される。なお、第２スラスト動圧発生溝１４６は、つば部材１２６の下面１２６ｂの代わりに第２スラスト部材１６４のフランジ部１６４ｂの上面１６４ｄに形成されてもよい。また、第２スラスト動圧溝形成領域１４４を有しない構成、すなわち第２スラスト動圧発生溝１４６を有しない構成も可能である。

第１スラスト動圧発生溝１４２および第２スラスト動圧発生溝１４６は回転体が固定体に対して回転するとき、潤滑剤１３２に流体動圧を発生させる。第１スラスト動圧発生溝１４２および第２スラスト動圧発生溝１４６は、その発生する合成の動圧が潤滑剤１３２を回転軸Ｒ側に押し込むポンプイン方向の流体動圧を発生させる。ポンプイン方向の動圧は、第１スラスト部材１６２とつば部材１２６の第１スラスト隙間１５２と、フランジ部１６４ｂとつば部材１２６の第２スラスト隙間１５４と、被収納部材１２８と収納部材１２２の隙間に相互に離間する方向の浮上力を作用する。これにより、回転体は、固定体と非接触のまま半径方向および軸方向に支持される。

中空胴部１２２ａの内周面１２２ｃには、スパイラル形状またはヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝１６８が形成され、被収納部材１２８との間にラジアル動圧溝形成領域１６６が形成される。ラジアル動圧発生溝１６８は、回転体が固定体に対して回転するとき、潤滑剤１３２に半径方向の流体動圧を発生させる。半径方向の流体動圧は、収納部材１２２と被収納部材１２８とのラジアル軸受隙間１３０が略一定となるよう作用する。つまり、被収納部材１２８は、半径方向の流体動圧により、その中心Ｃが内周面１２２ｃの中心軸上に位置するようセンタリングされる。なお、ラジアル動圧発生溝１６８は、被収納部材１２８の外周面に形成されてもよい。

第１スラスト動圧溝形成領域１４０は回転軸Ｒを環囲する帯状の領域であり、軸方向と略直交するよう形成される。すなわち、第１スラスト動圧溝形成領域１４０は回転軸Ｒを中心とした円板状の領域である。第１スラスト動圧溝形成領域１４０は、その内接円と外接円との半径差が、ラジアル動圧溝形成領域１６６の軸方向寸法より大きくなるよう形成される。このように形成されることにより、そうでない場合と比較して第１スラスト動圧発生溝１４２が発生させる流体動圧が大きくなり、スラスト動圧軸受部の軸受剛性が高くなる。スラスト動圧軸受部の軸受剛性が高くなると、例えば、回転体に偏荷重が加えられて回転体の回転軸Ｒに対してモーメント力を受けても回転軸Ｒの傾きを抑制することができる。ファンモータを薄型化した場合でも、第１スラスト動圧溝形成領域１４０は小さくならないので、第１スラスト動圧発生溝１４２が発生させる流体動圧および軸受剛性の低下を防止できる。第２スラスト動圧溝形成領域１４４についても同様である。

図３は、ＦＰＣ１０６上に配列された６個のコアレス平板コイル１０８の上面図である。コアレス平板コイル１０８はＦＰＣ１０６の上面に接着により固定されている。コアレス平板コイル１０８の巻き始めおよび巻き終わりのワイヤ（不図示）は、ＦＰＣ１０６の配線とはんだ付けにより電気的に接続されている。コアレス平板コイル１０８は平面視で略台形の空芯コイルである。コアレス平板コイル１０８は自己融着線（self-bonding wire）を巻き回すことで形成される。

６個のコアレス平板コイル１０８は回転軸Ｒについて非回転対称となるよう配置される。回転軸Ｒを基準とするコアレス平板コイル１０８の角度位置と、そのコアレス平板コイル１０８に隣接するコアレス平板コイル１０８の角度位置と、の差をコイルピッチ角度と称す。６個のコアレス平板コイル１０８について６個のコイルピッチ角度が存在する。本実施の形態では、あるコイルピッチ角度θ１は他の５個のコイルピッチ角度θ２よりも大きく、他の５個のコイルピッチ角度θ２は略等しい。具体的には、あるコイルピッチ角度θ１は１２０度、他の５個のコイルピッチ角度θ２はそれぞれ４８度である。

６個のコアレス平板コイル１０８に電力を供給する駆動ＩＣ１８２は、ＦＰＣ１０６の上面のうち隣接する２つのコアレス平板コイル１０８の間の部分に取り付けられる。特に駆動ＩＣ１８２は、周方向において、より大きなコイルピッチ角度θ１を形成する２つのコアレス平板コイル１０８の間に配置される。

駆動ＩＣ１８２の半径方向の配置について、駆動ＩＣ１８２は、インペラ１５６よりも内側でインペラ１５６とボトムハウジング１１０との間の領域を避けた位置に配置される。図３の破線の円１８４は、インペラ１５６の内周面に対応する。駆動ＩＣ１８２はこの円１８４よりも内側すなわち回転軸Ｒに近い側に配置される。また、インペラ１５６はこの円１８４よりも外側に存在するので、駆動ＩＣ１８２は、インペラ１５６とボトムハウジング１１０とに挟まれる領域には存在しない。

図４は、ボトムハウジング１１０上に固定されたＦＰＣ１０６の上面図である。ボトムハウジング１１０には３つのボトム通風孔１８６が形成されている。ボトムハウジング１１０の上面には、ＦＰＣ１０６の配置経路に沿ってボトム凹部１８８が設けられる。ＦＰＣ１０６はボトム凹部１８８に収容される。ボトム凹部１８８はボトムハウジング１１０を切削加工またはプレス加工することにより形成される。

以上のように構成されたファンモータ１００の動作を説明する。インペラ１５６を回転させるために、駆動ＩＣ１８２から３相の電流が６個のコアレス平板コイル１０８に供給される。電流がコアレス平板コイル１０８を流れることにより、コアレス平板コイル１０８に磁束が発生する。この磁束によってマグネット１３６にトルクが与えられ、インペラ１５６が回転する。インペラ１５６の回転により通風開口１８０から風が吹き出す。

本実施の形態に係るファンモータ１００によると、排気性能や消費電力の悪化を抑えつつ、ファンモータ１００をさらに薄くすることができる。具体的には、回転軸Ｒ上におけるファンモータ１００の厚さＴ１（図２参照）は３．２ｍｍ以下となる。このようなファンモータ１００の薄型化に寄与する主な要因は以下の通りである。

（１）インペラ１５６の羽根の一部がトップ開口１１６に進入している。トップハウジング１１２と内羽根１７２とを重複させることにより、羽根の送風面の面積の低下を抑えつつファンモータ１００の薄型化を進めることができる。
（２）コアレス平板コイル１０８を使用した軸方向対向型の磁気駆動機構の採用。コアがない分、ファンモータ１００をさらに薄くできる。
（３）ＦＰＣ１０６はボトム凹部１８８に収容される。これにより、基本的にはＦＰＣ１０６の厚さ分ファンモータ１００全体を薄くできる。
（４）球状の被収納部材１２８を用いた流体動圧軸受の採用。発明者の当業者としての経験によれば、例えば鉄鋼材料製の球状部材は比較的容易に高い形状精度が得られる。そのため、球状の被収納部材１２８を用いた流体動圧軸受によれば薄型化した場合にも、その回転精度の低下を抑制しうる。逆に言えば、薄型化しても回転精度の低下が抑制されるため、流体動圧軸受ひいてはファンモータ１００の薄型化を進めることができる。
（５）第１スラスト動圧溝形成領域１４０は、その内接円と外接円との半径差がラジアル動圧溝形成領域１６６の軸方向寸法より大きくなるよう形成される。これにより、第１スラスト動圧発生溝１４２が発生する流体動圧が比較的大きくなる。そのため、ラジアル動圧発生溝１６８は、主にセンタリングの機能を果たせればよいため、ラジアル動圧溝形成領域１６６を１つにでき、かつ、その軸方向寸法を比較的小さくできる。その結果、ファンモータ１００を薄くできる。

ファンモータ１００がラップトップＰＣに搭載される場合、ファンモータ１００はキーボードと底板との間に、タブレットＰＣに搭載される場合、ファンモータ１００はＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルと底板との間に配置されるのが一般的である。薄型化の要請から、タブレットＰＣでＬＣＤパネルの上面から底板の下面まで厚さを、例えば、９ｍｍ以下とする場合を考える。ファンモータ１００を除く他の部材や隙間の一般的な厚さは以下の通りである。
ＬＣＤパネルの厚さ＝４ｍｍ
底板の厚さ＝０．６ｍｍ
ファンモータ１００とＬＣＤパネルとの隙間＝０．６ｍｍ
ファンモータ１００と底板との隙間＝０．６ｍｍ。
したがって、ファンモータ１００の厚さは３．２ｍｍ以下であることが求められるが、ファンモータ１００は確かにその要件を満たしている。このように、ファンモータ１００は薄型化が求められている電子機器への搭載に適している。

また、本実施の形態に係るファンモータ１００では、駆動ＩＣ１８２は、インペラ１５６よりも内側でインペラ１５６とボトムハウジング１１０との間の領域を避けた位置に配置される。遠心送風型のファンモータ１００では、この位置はインペラ１５６の回転により発生する気流の主たる経路から外れる。したがって、気流に対する駆動ＩＣ１８２の筐体の影響を低減することができる。特に、ファンモータの厚さが小さくなってくると、駆動ＩＣの嵩は相対的に大きくなる。したがって、上記の気流に対する影響の低減効果は、ファンモータが薄いほどより顕著となる。

また、本実施の形態に係るファンモータ１００では、コアレス平板コイル１０８は必ずしも回転軸Ｒに対して回転対称に配置される必要はないことに鑑み、周方向で隣接する２つのコアレス平板コイル１０８の間に駆動ＩＣ１８２が配置されている。したがって、駆動ＩＣ１８２を回転軸Ｒのより近くに配置することが可能となる。

以上、実施の形態に係るファンモータ１００の構成と動作について説明した。この実施の形態は例示であり、その各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

実施の形態では、６個のコアレス平板コイル１０８を使用する場合について説明したが、これに限られない。マグネットの極数とコイルの数との関係は、実施の形態における１０極６コイルの他に、例えば４極６コイル、８極６コイル、１２極６コイル、１０極６コイル、１２極９コイル等であってもよい。この関係は、駆動ＩＣを配置するためのスペースやファンモータ１００の大きさや電気的特性等を考慮して適宜選択されればよい。

実施の形態では、被収納部材１２８は球状である場合について説明したが、これに限られない。被収納部材１２８は、回転体の回転軸Ｒを一辺とする平面図形を回転軸Ｒの周りに回転することにより得られる立体状を有していればよい。したがって、被収納部材１２８は、例えば楕円球状、円錐台状、その他の形状であってもよい。

実施の形態では、ボトム凹部１８８を一枚のボトムハウジング１１０に対する切削加工またはプレス加工により形成する場合について説明したが、これに限られない。例えば、ボトムハウジングは多層構造を有してもよい。この場合、ボトム凹部は、ボトムハウジングの表面に対応する層に形成された切り欠きに対応する。

第１変形例に係るボトムハウジング２１０は、上層２１２に下層２１４を貼り付けた２層構造を有する。
図５は、上層２１２の上面図である。上層２１２には、３つのボトム通風孔１８６に対応する上部通風孔２１８と、ボトム凹部１８８に対応する上部切り欠き２２０と、軸受孔１２０に対応する上部軸受孔２６０と、が形成されている。
図６は、下層２１４の上面図である。下層２１４には、３つのボトム通風孔１８６に対応する下部通風孔２２２と、軸受孔１２０に対応する下部軸受孔２６２と、が形成されている。
図７は、第１変形例に係るボトムハウジング２１０を備えるファンモータ２００の半断面図である。
かしめや接着によって上層２１２と下層２１４とを貼り合わせることにより、図４に示されるボトムハウジング１１０と同様の形状を有するボトムハウジング２１０が形成される。

図８は、第２変形例に係るボトムハウジング３１０の上層３１２の上面図である。上層３１２には、プレス切断加工により第１貫通孔３２０が形成されている。
図９は、ボトムハウジング３１０の下層３１４の下面図である。下層３１４には、プレス切断加工により第１切り欠き３２２が形成されている。

図１０は、ボトムハウジング３１０の斜視図である。図１１は、ＦＰＣ３０６が取り付けられたボトムハウジング３１０の第１貫通孔３２０付近の断面図である。かしめや接着によって上層３１２と下層３１４とを貼り合わせることにより、ボトムハウジング３１０が形成される。ボトムハウジング３１０の下面に第１切り欠き３２２によって形成されるボトム凹部は、ＦＰＣ３０６を収容する。第１貫通孔３２０は第１切り欠き３２２と連通する。ＦＰＣ３０６は第１貫通孔３２０を通過してボトムハウジング３１０の上面に引き出される。

図１２は、第３変形例に係るボトムハウジング４１０の上層４１２の上面図である。上層４１２には、プレス切断加工により第２貫通孔４２０が形成されている。
図１３は、ボトムハウジング４１０の下層４１４の下面図である。下層４１４には、プレス切断加工により第２切り欠き４２２が形成されている。
図１４は、ボトムハウジング４１０を上面側から見た斜視図である。図１５は、ボトムハウジング４１０を下面側から見た斜視図である。

一枚のボトムハウジングを切削加工やプレス加工することでボトム凹部を形成する場合、比較的薄いボトムハウジングの表面にさらに非貫通の凹部を設ける必要があるので、比較的高い加工精度が要求される。これに対して第１から第３変形例によると、基本的には板材に孔や切り欠きを設ける加工によってボトム凹部を形成できる。これにより、貼り合わせ処理の手間を考慮してもボトムハウジングの形成がより容易となり、製造コストを低減できる。

また、第１から第３変形例によると、上層または下層の厚さ自体がボトム凹部の深さになるので、ボトム凹部の深さのばらつきを抑えることができる。また、第１から第３変形例によると、ファンモータはコアレス平板コイル１０８の底面に金属板を複数積層する構造となるので、渦電流による損失を低減し、電気効率を高めることができる。

実施の形態では、被収納部材１２８が回転体に固定され、被収納部材１２８が固定体に対して回転する場合について説明したが、これに限られない。例えば、被収納部材を固定体に固定し、回転体を被収納部材に対して回転させてもよい。また例えば、被収納部材を回転体および固定体のいずれにも固定しなくてもよい。

図１６は、第４変形例に係るファンモータ５００の断面図である。図１６では、被収納部材が固定体に固定される場合について説明する。回転体は、ハブ１３８と、収納部材５２２と、第１スラスト部材１６２と、第２スラスト部材１６４と、インペラ１５６と、を含む。固定体は、ハウジングと、被収納部材保持部５６０と、仲介部材１２４と、つば部材１２６と、を備える。

被収納部材保持部５６０は略円柱状を有し、ＳＵＳ４３０やＳＵＳ３０３等の鉄鋼材料や銅合金などの金属材料により形成される。被収納部材保持部５６０は仲介部材１２４に対して例えば接着固定される。被収納部材保持部５６０の上面には保持凹部５６０ａが形成される。被収納部材保持部５６０にはつば部材１２６が固定される。特に、つば部材１２６は、その上面１２６ａが被収納部材１２８を環囲するよう被収納部材保持部５６０に固定される。

ハブ１３８の内周面１３８ｇ側には収納部材５２２が結合される。収納部材５２２は、中空胴部５２２ａと底部５２２ｂとが一体に形成された有底カップ形状を有し、その底部５２２ｂを上にしてハブ１３８に結合される。中空胴部５２２ａは、円錐台状の内周面５２２ｃを有する。なお、内周面５２２ｃは、円筒状、その他の形状であってもよい。収納部材５２２には被収納部材１２８が収まり、内周面５２２ｃはラジアル軸受隙間５３０を介して被収納部材１２８の側面１２８ａを環囲する。

収納部材５２２の内周面５２２ｃには、スパイラル形状またはヘリングボーン形状のラジアル動圧発生溝５６８が形成され、被収納部材１２８との間にラジアル動圧溝形成領域５６６が形成される。ラジアル動圧溝形成領域５６６およびラジアル動圧発生溝５６８は、図２のラジアル動圧溝形成領域１６６およびラジアル動圧発生溝１６８にそれぞれ対応する。

携帯型電子機器に実施の形態に係るファンモータ１００を複数搭載することも可能である。図１７は、ラップトップＰＣに搭載された実施の形態に係る２つのファンモータ１００を示す模式図である。図１７はラップトップＰＣの内部を背面から見た図に対応する。図１７では、説明を分かりやすくするため、バッテリ等の他の部材の表示は省略する。

２つのファンモータ１００が生成する風は金属製の伝熱バー６０２に吹きつけられる。一方のファンモータ１００は伝熱バー６０２の一端に風を吹き付け、他方のファンモータ１００は伝熱バー６０２の他端に風を吹き付けている。一方のファンモータ１００の回転軸は他方のファンモータ１００の回転軸と略平行である。一方のファンモータ１００のインペラの回転の向きは他方のファンモータ１００のインペラの回転の向きと逆である。

伝熱バー６０２の中間部分は基板６０４に取り付けられている。基板６０４上にはＣＰＵ６０６やメモリ６０８等のＩＣが取り付けられている。２つのファンモータ１００は、伝熱バー６０２を介して間接的にこれらのＩＣを冷却する。

１００ ファンモータ、 １０２ ハウジング、 １０６ ＦＰＣ、 １０８ コアレス平板コイル、 １２２ 収納部材、 １２４ 仲介部材、 １２６ つば部材、 １２８ 被収納部材、 １３２ 潤滑剤、 １３６ マグネット、 １３８ ハブ、 １５６ インペラ、 １６０ 被収納部材保持部、 １６２ 第１スラスト部材、 １６４ 第２スラスト部材、 Ｒ 回転軸。

Claims (11)

1. 回転することで風を起こすよう構成された回転体と、
   前記回転体を回転自在に支持する固定体と、
   前記回転体を前記固定体に対して回転させる駆動機構と、を備え、
   前記回転体と前記固定体とには潤滑剤が介在し、
   前記回転体は、羽根部材が固定されたハブを含み、
   前記固定体は、前記駆動機構を支持するベースを含み、
   前記固定体と前記回転体の一方は、前記回転体の回転軸を一辺とする平面図形を当該回転軸の周りに回転することにより得られる立体状の被収納部材と、当該被収納部材を環囲して半径方向外向きに延伸する環状端面を有する環囲部材と、をさらに含み、
   前記被収納部材は、前記回転体の回転軸を含む断面の形状が円弧を含む楕円弧状またはテーパー状である被環囲面を有し、
   前記固定体と前記回転体の他方は、前記被環囲面を環囲する環囲面を有し前記被収納部材の一部を収納する収納部材と、前記環囲部材と軸方向に対向する対向部材と、をさらに含み、
   前記環囲部材の前記対向部材と対向する面またはその面と対向する前記対向部材の面の少なくとも一方にはスラスト動圧発生溝が形成され、
   前記スラスト動圧発生溝は、前記回転体が前記固定体に対して回転するとき、前記潤滑剤に流体動圧を発生させ、当該流体動圧によって前記回転体は前記固定体に対して非接触状態で支持されることを特徴とするファンモータ。
2. 前記被収納部材は、前記回転体の回転軸上に中心を有する球体を含み、前記被環囲面は前記球体の球面であることを特徴とする請求項１に記載のファンモータ。
3. 前記収納部材は、前記回転体が前記固定体に対して回転するとき、前記潤滑剤に流体動圧を発生するラジアル動圧発生溝を有することを特徴とする請求項１または２に記載のファンモータ。
4. 前記スラスト動圧発生溝の形成領域の内接円と外接円の半径差は、前記ラジアル動圧発生溝の形成領域の軸方向距離より大きいことを特徴とする請求項３に記載のファンモータ。
5. 前記環囲部材に固定的に支持され、前記対向部材と軸方向に対向する別の環囲部材をさらに備え、
   前記別の環囲部材の前記対向部材と対向する面またはその面と対向する前記対向部材の面の少なくとも一方には別のスラスト動圧発生溝が形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のファンモータ。
6. 前記駆動機構は、
   前記ベースに固定され、軸方向に沿って磁束を発生させる磁束発生部と、
   前記ハブに固定され、前記磁束発生部と軸方向で対向するマグネットと、を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のファンモータ。
7. 前記磁束発生部は、周方向に沿って設けられた６個または９個のコイルを有し、
   前記マグネットには前記コイルに対応する複数の磁極が周方向に沿って形成され、
   前記ハブは磁性体から形成されることを特徴とする請求項６に記載のファンモータ。
8. 前記羽根部材は、
   前記ハブを環囲して前記ハブに固定される円環部と、
   前記円環部から半径方向外向きに伸びる複数の内羽根と、
   前記複数の内羽根のうちの少なくともひとつの半径方向外側の端部からさらに半径方向外向きに伸びる外羽根と、を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のファンモータ。
9. 前記固定体は、前記ベースと軸方向で対向するカバーを含み、
   前記カバーには、前記回転体の回転軸を中心とする開口が設けられ、
   前記複数の内羽根は、その一部が前記カバーの開口に進入するよう前記外羽根よりも軸方向で突出しており、
   前記複数の内羽根と前記外羽根との境界は前記カバーの開口の縁に対応することを特徴とする請求項８に記載のファンモータ。
10. 前記固定体は、
    前記ベースと軸方向で対向するカバーと、
    前記カバーを前記ベースに対して支える側壁部と、を含み、
    前記ベース、前記カバーおよび前記側壁部は、前記回転体が収納される収納空間を画定し、
    前記カバーには、前記回転体の回転軸を中心とする開口が設けられ、
    前記側壁部は前記回転体を部分的に環囲し、
    前記回転体の回転中、風は前記側壁部が途切れる部分を通過することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載のファンモータ。
11. 当該ファンモータは、前記固定体の回転軸方向における厚さが３．２ｍｍ以下となるよう構成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のファンモータ。

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