JP2022038480A - ファン装置。 - Google Patents

Abstract

【課題】ファン装置の軸線方向の薄型化を図るとともに、効果的に放熱する。
【解決手段】ファン装置１は、シャフト３２ｃを有するモータ３０と、シャフト３２ｃに取り付けられるインペラ２０と、インペラ２０及びモータ３０を収容するケーシング１０と、を備える。ケーシング１０は、シャフト３２ｃの軸線ｘ方向の一方側からインペラ２０及びモータ３０を覆う第１のケーシング部材としての上ケーシング部材１１と、軸線ｘ方向の他方側からインペラ２０及びモータ３０を覆う第２のケーシング部材としての下ケーシング部材１２と、を有する。下ケーシング部材１２は、モータ３０を駆動するための電子部品が搭載されている導電パターン領域４５が形成されている回路基板により構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ファン装置に関する。

従来、パーソナルコンピュータや携帯電話等の電子機器装置において、実装された電子部品の放熱性向上のために、電動式のファン装置を用いて放熱及び冷却を行う場合がある。このような電子機器装置では、ファン装置を組み込むための空間を広く確保することが困難である。このため、電子機器装置に用いられるファン装置は、構成を小型化、あるいは薄型化することが求められる。また、このようなファン装置は、電子機器装置の内部で生じる熱を放熱することが求められる。このような放熱を行うファン装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０－２８１２４１号公報

ところで、特許文献１のファン装置は、ケーシングの下ケーシングを構成するフレーム内に、コイル組が形成された基板が設置されている。このため、上記ファン装置は、シャフトの軸線方向の薄型化が十分とはいえない。

また、上記ファン装置は、電子機器の内部における搭載箇所に熱源がある場合に、熱源がフレームに接触し、熱がフレームに伝導する。上記ファン装置において、フレームが樹脂成形で形成された場合には、熱源からの熱がフレームに伝導しても、効果的な放熱ができないことが考えられる。

本発明は、上述の課題を一例とするものであり、軸線方向の薄型化を図るとともに、効果的に放熱するファン装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係るファン装置は、回転軸を有するモータと、前記回転軸に取り付けられるインペラと、前記インペラ及び前記モータを収容するケーシングと、を備え、前記ケーシングは、前記回転軸の軸線方向の一方側から前記インペラ及び前記モータを覆う第１のケーシング部材と前記軸線方向の他方側から前記インペラ及び前記モータを覆う第２のケーシング部材と、を有し、前記第２のケーシング部材は、前記モータを駆動するための電子部品が搭載されている導電パターンが形成されている回路基板により構成されている。

本発明の一態様に係るファン装置において、前記第２のケーシング部材は、前記インペラに向かい合う内面部及び前記内面部の反対側の面である外面部に導電性を有するベタパターンが形成されていて、前記内面部のベタパターンは、導電性部材により前記外面部のベタパターンと電気的に接続している。

本発明の一態様に係るファン装置において、前記第２のケーシング部材は、前記軸線方向に貫通しているスルーホールが形成されていて、前記導電性部材は、前記スルーホールに形成されている。

本発明の一態様に係るファン装置において、前記スルーホールには、前記内面部の側から半田が充填されている。

本発明の一態様に係るファン装置において、前記内面部のベタパターンは、前記第２のケーシング部材の内面部において前記導電パターンと異なる位置に形成されている導電性のパターンである。

本発明に係るファン装置によれば、軸線方向の薄型化を図るとともに、効果的に放熱することができる。

本発明の実施の形態に係るファン装置の構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示すファン装置の分解斜視図である。 図１に示すファン装置を下側から見た分解斜視図である。 図１に示すファン装置のＡ－Ａ断面図である。 図４に示すファン装置の部分拡大断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るファン装置の構成を概略的に示す部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施の形態に係るファン装置１について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るファン装置１の構成を概略的に示す斜視図である。図２は、ファン装置１の分解斜視図である。図３は、ファン装置１を下側ｂから見た分解斜視図である。

以下の説明では、便宜上、軸線ｘ方向において矢印ａ方向を上側ａとし、矢印ｂ方向を下側ｂとする。また、軸線ｘに垂直な径方向において、軸線ｘから遠ざかる方向（図１から図３の矢印ｃ方向）を外周側ｃとし、軸線ｘに向かう方向（図１から図３の矢印ｄ方向）を内周側ｄとする。以下の説明では、便宜上、径方向を向く面をファン装置１の側面とする。また、以下の説明では、便宜上、ファン装置１を上側ａから下側ｂに向かって見る方向を正面、下側ｂから上側ａに向かって見る方向を底面とする。

図１から図３に示すように、本実施の形態に係るファン装置１は、回転軸（シャフト３２ｃ）を有するモータ３０と、シャフト３２ｃに取り付けられるインペラ２０と、インペラ２０及びモータ３０を収容するケーシング１０と、を備える。ケーシング１０は、シャフト３２ｃの軸線ｘ方向の一方側（例えば、上側ａ）からインペラ２０及びモータ３０を覆う第１のケーシング部材としての上ケーシング部材１１と、軸線ｘ方向の他方側（例えば、下側ｂ）からインペラ２０及びモータ３０を覆う第２のケーシング部材としての下ケーシング部材１２と、を有する。下ケーシング部材１２は、モータ３０を駆動するための電子部品が搭載されている導電パターン領域４５が形成されている回路基板により構成されている。以下、ファン装置１の構成及び動作を具体的に説明する。

［ファン装置の構成］
ファン装置１は、上述のように、ケーシング１０と、複数の羽根２２を備えたインペラ２０と、インペラ２０を回転するためのモータ３０と、から構成されている。

ケーシング１０は、上ケーシング部材１１と、下ケーシング部材１２とから構成されている。上ケーシング部材１１は、例えば、樹脂の射出成形により形成される。図２及び図３に示すように、上ケーシング部材１１は、上面部１１１と側面部１１２とにより、例えば、平面視で四角形または略四角形の形状を有する。上面部１１１には、吸込口１３となる開口が形成されている。側面部１１２は、上面部１１１の辺の周縁から連接して軸線ｘ方向に延在する。側面部１１２は、上面部の４つの辺のうち、３つの辺の周縁に設けられている。上ケーシング部材１１には、上面部１１１と側面部１１２とにより空間が形成されている。この空間は、インペラ２０及びモータ３０を収容するとともに空気流の流路となる空間である収容部１１３を形成している。

上ケーシング部材１１において、上面部１１１の４つの辺のうち、側面部１１２が設けられていない１つの辺の周縁に位置する箇所が、吹出口１４を形成する。３つの側面部１１２のうち、１つの側面部１１２には、下側ｂの端部に切欠部１６が形成されている。上ケーシング部材１１は、側面部１１２の内周側ｄにおいて、上面部１１１の角に対応する箇所に厚肉部１７が形成されている。厚肉部１７の下側ｂの面には、それぞれ突起部１８が一体に形成されている。

図２及び図３に示すように、下ケーシング部材１２は、紙フェノール、ガラスエポキシ、ガラスコンポジット、等の回路基板に用いられる材料により構成される。下ケーシング部材１２は、平面視で四角形または略四角形の形状を有している。下ケーシング部材１２は、中央には開口部１２１を有している。下ケーシング部材１２は、軸線ｘ方向において上側ａ、すなわち、図２に示すようにインペラ２０に向かい合う内面部１２２の開口部１２１の外周側ｃの領域に、導電パターン領域４５が形成されている。

導電パターン領域４５は、導電性の材料により、例えば円環状の配線パターン（不図示）が形成されている。導電パターン領域４５には、電子部品（不図示）が実装されているまた、導電パターン領域４５には、３つの空芯コイル３６が電気的に接続されている。導電パターン領域４５に形成された上記配線パターンは、回路基板として機能する下ケーシング部材１２の内面部１２２の外周側ｃの縁部に引き廻されている。外周側ｃの縁部に引き廻されている上記配線パターンは、不図示のリード線を接続するための電極パッド４２に接続している。

図１及び図２に示すように、下ケーシング部材１２は、内面部１２２に導電性を有するベタパターンとして、内面部ベタパターン１２３が形成されている。図３に示すように、下ケーシング部材１２は、内面部１２２の反対側の面、すなわち、軸線ｘ方向において下側ｂの面（外側に向いている面）である外面部１２６に導電性を有するベタパターンとして、外面部ベタパターン１２７が形成されている。

内面部ベタパターン１２３及び外面部ベタパターン１２７は、銅箔によるベタパターン（ＧＮＤベタ）を形成している。内面部ベタパターン１２３は、下ケーシング部材１２の内面部１２２において導電パターン領域４５と異なる位置に形成されている。具体的には、内面部ベタパターン１２３は、下ケーシング部材１２の内面部１２２において、円環状の導電パターン領域４５の外周側ｃに設けられている。外面部ベタパターン１２７は、下ケーシング部材１２の外面部１２６において、全体に渡って銅箔によるベタパターン（ＧＮＤベタ）を形成している。

下ケーシング部材１２は、角部分のうち２つの角部分に内面部ベタパターン１２３及び外面部ベタパターン１２７が形成されていない。この２つの角部分には、軸線ｘ方向に下ケーシング部材１２を貫通する孔である嵌合孔１９が形成されている。嵌合孔１９には、上ケーシング部材１１の下面に形成された突起部１８を嵌合することができる。突起部１８と嵌合孔１９とを嵌合することにより、ケーシング１０の上ケーシング部材１１と下ケーシング部材１２とが結合される。なお、上ケーシング部材１１と下ケーシング部材１２との結合は、不図示の接着剤を併用してもよい。

上ケーシング部材１１と下ケーシング部材１２とが結合された状態において、上ケーシング部材１１の側面部１１２に形成した切欠部１６は、電極パッド４２と同じ位置に配置されている。このように構成されていることにより、不図示のリード線が半田により電極パッド４２に接続された場合であっても、切欠部１６が半田接続の逃げ溝となるため、電極パッド４２と上ケーシング部材１１とが接触することが防止されている。

下ケーシング部材１２の開口部１２１には、有底円筒状の軸受ホルダー３１が取り付けられている。軸受ホルダー３１の内側には軸受３４が装着されている。軸受３４は、例えば、焼結金属材により構成される滑り軸受が用いられる。なお、軸受ホルダー３１は、例えば、樹脂材により構成されるが、金属材により構成されていてもよい。

図４は、ファン装置１の図１に示したＡ－Ａ断面図である。図５は、ファン装置１の部分拡大断面図である。

図２から図５に示すように、下ケーシング部材１２には、内面部１２２と外面部１２６とを軸線ｘ方向において連通する孔であるスルーホール１２４が複数形成されている。スルーホール１２４の内周面には、導電性部材１２５が形成されている。導電性部材１２５は、内面部ベタパターン１２３及び外面部ベタパターン１２７と電気的に接続している。つまり、内面部ベタパターン１２３と外面部ベタパターン１２７とは、導電性部材１２５により電気的に接続している。

インペラ２０は、略カップ状のハブ２１と、ハブ２１の外周面から周方向に配列された複数の羽根２２と、から構成される。ハブ２１の径方向中央に形成された開口部２３には、回転軸としてのシャフト３２ｃが圧入されている。シャフト３２ｃは、開口部２３に圧入されることでインペラ２０と結合している。インペラ２０において、ハブ２１と複数の羽根２２は、例えば、樹脂の射出成形にて一体成形されている。なお、インペラ２０は、シャフト３２ｃをインサート材としてインペラとともに一体成形してもよい。ハブ２１の下面（内面部１２２に向かい合う側の面）の中央には、下方に延在する円筒部２４が形成されている。円筒部２４の外周側ｃの凹部２５には、ドーナッツ状のバックヨーク３２ｂと、ドーナッツ状のロータマグネット３２ａとが取り付けられている。

インペラ２０のハブ２１に結合したシャフト３２ｃは、軸受３４の中央に形成された貫通孔に挿通されることで、軸受ホルダー３１及び下ケーシング部材１２に対して回転可能に支持される。ここで、軸受ホルダー３１の上端側が、ハブ２１の円筒部２４に入り込む。また、ロータマグネット３２ａは、下ケーシング部材１２の内面部１２２に搭載されている空芯コイル３６と所定のギャップを隔てて対向配置される。ロータマグネット３２ａと空芯コイル３６とが上記のように配置されていることで、ファン装置１では、アキシャルギャップ型のモータ３０が構成される。モータ３０は、ブラシレスＤＣモータを構成している。

［ファン装置の動作］
以上のように構成されているファン装置１の動作について説明する。

ファン装置１において、空芯コイル３６に通電すると、ロータマグネット３２ａが取り付けているインペラ２０が回転する。インペラ２０の回転に伴い、上ケーシング部材１１に形成されている吸込口１３から、ケーシング１０の内部の収容部１１３に空気が流入する。ケーシング１０の内部に流入した空気は、ハブ２１から複数の羽根２２の間に案内される。羽根２２の間を通過して羽根２２の外周縁から吹き出された空気は、空気流の流路として機能する収容部１１３を通って吹出口１４からケーシング１０の外部に吹き出される。

ファン装置１は、ケーシング１０を構成する下ケーシング部材１２に、モータ３０を駆動するための電子部品が搭載されている導電パターン領域４５が形成されている。

以上のように構成されているファン装置１は、ケーシング１０を構成する下ケーシング部材１２に導電パターン領域４５が設けられていることにより、下ケーシング部材１２が回路基板として機能する。このため、ファン装置１によれば、下ケーシング部材１２とは別に回路基板を設ける必要がないため、ファン装置１の構成を、特に軸線ｘ方向において小型化、あるいは薄型化することができる。

また、ファン装置１は、下ケーシング部材１２の内面部１２２に、導電性を有するベタパターンとして、内面部ベタパターン１２３が形成されている。また、ファン装置１は、下ケーシング部材１２の内面部１２２の反対側の面である外面部１２６に導電性を有するベタパターンとして、外面部ベタパターン１２７が形成されている。

以上のように構成されていることにより、ファン装置１は、冷却対象である電子機器に搭載されていて、搭載箇所の付近に熱源がある場合に、この熱源からの熱が、下ケーシング部材１２の外面部１２６の全面に形成された外面部ベタパターン１２７に熱伝導する。外面部ベタパターン１２７に伝導された熱は、複数のスルーホール１２４の内周面に形成された導電性部材１２５を介して下ケーシング部材１２の内面部１２２に形成されている内面部ベタパターン１２３に熱伝導される。

下ケーシング部材１２の内面部ベタパターン１２３に伝導された熱は、内面部ベタパターン１２３から収容部１１３内の空気中に放熱される。また、ファン装置１において、内面部ベタパターン１２３の上面は空気流の流路を形成している。ファン装置１において、流速の速い空気流は、インペラ２０の回転によって流路を形成する収容部１１３内を流れる。このため、ファン装置１において、内面部ベタパターン１２３の表面が冷却されるため、熱は、効果的に内面部ベタパターン１２３から放熱される。つまり、ファン装置１によれば、ファン装置１を搭載した機器の冷却を効果的に行うことができる。

従って、本発明に実施の形態に係るファン装置１によれば、軸線ｘ方向の薄型化を図るとともに、効果的に放熱することができる。

図６は、本発明の他の実施の形態に係るファン装置２の構成を概略的に示す部分拡大断面図である。

図６に示すように、本発明の他の実施形態に係るファン装置２は、スルーホール１２４に、内面部１２２側から半田１２８が充填されている点において、先に説明したファン装置１と相違する。ファン装置２は、図６に示すように、回路基板として機能する下ケーシング部材１２のスルーホール１２４に上面側から半田１２８を充填している。このように構成されていることによって、ファン装置２は、スルーホール１２４に半田１２８を充填していることによってスルーホール１２４の箇所での熱抵抗を小さくして熱の移動を向上させることができる。従って、ファン装置２によれば、外面部ベタパターン１２７から内面部ベタパターン１２３への熱の伝導を効率よく行うことができる。

その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のファン装置１，２を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

例えば、下ケーシング部材１２において、内面部ベタパターン１２３、外面部ベタパターン１２７、及び、導電性部材１２５に用いられる導電性の材料は上述した銅箔に限定されず、他の材料であってもよい。

また、例えば、下ケーシング部材１２において、スルーホール１２４の数、配置、大きさ等は特に限定されない。

また、例えば、ファン装置２において、スルーホール１２４に充填される半田１２８に変えて、他の導電性部材を充填してもよい。

１，２…ファン装置、１０…ケーシング、１１…上ケーシング部材、１２…下ケーシング部材、１３…吸込口、１４…吹出口、１６…切欠部、１７…厚肉部、１８…突起部、１９…嵌合孔、２０…インペラ、２１…ハブ、２２…羽根、２３…開口部、２４…円筒部、２５…凹部、３０…モータ、３１…軸受ホルダー、３２ａ…ロータマグネット、３２ｂ…バックヨーク、３２ｃ…シャフト、３４…軸受、３６…空芯コイル、４２…電極パッド、４５…導電パターン領域、１１１…上面部、１１２…側面部、１１３…収容部、１２１…開口部、１２２…内面部、１２３…内面部ベタパターン、１２４…スルーホール、１２５…導電性部材、１２６…外面部、１２７…外面部ベタパターン、１２８…半田

Claims (5)

1. 回転軸を有するモータと、
   前記回転軸に取り付けられるインペラと、
   前記インペラ及び前記モータを収容するケーシングと、
   を備えるファン装置であり、
   前記ケーシングは、
   前記回転軸の軸線方向の一方側から前記インペラ及び前記モータを覆う第１のケーシング部材と前記軸線方向の他方側から前記インペラ及び前記モータを覆う第２のケーシング部材と、
   を有し、
   前記第２のケーシング部材は、
   前記モータを駆動するための電子部品が搭載されている導電パターンが形成されている回路基板により構成されている、
   ファン装置。
2. 前記第２のケーシング部材は、
   前記インペラに向かい合う内面部及び前記内面部の反対側の面である外面部に導電性を有するベタパターンが形成されていて、
   前記内面部のベタパターンは、
   導電性部材により前記外面部のベタパターンと電気的に接続している、
   請求項１に記載のファン装置。
3. 前記第２のケーシング部材は、
   前記軸線方向に貫通しているスルーホールが形成されていて、
   前記導電性部材は、
   前記スルーホールに形成されている、
   請求項２に記載のファン装置。
4. 前記スルーホールには、前記内面部の側から半田が充填されている、
   請求項３に記載のファン装置。
5. 前記内面部のベタパターンは、
   前記内面部において前記導電パターンと異なる位置に形成されている導電性のパターンである、
   請求項２から４のいずれか１項に記載のファン装置。
   

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