JP2022038481A - 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】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を収容し、側面に吹出口１４が形成されているケーシング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、樹脂材料により形成されている本体部１２１と、金属材料により形成されている放熱部１２２と、を有する。放熱部１２２は、吹出口１４に沿って配列されている複数のピン状のフィン１２３を備える。【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、フレームが樹脂成型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し、側面に吹出口が形成されているケーシングと、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、金属材料により形成されている放熱部と、樹脂材料により形成されている本体部と、を有し、前記放熱部は、前記吹出口に沿って配列されている複数のピン状のフィンを備える。

本発明の一態様に係るファン装置において、前記フィンは、前記放熱部の周縁に前記軸線方向に沿って立設されている。

本発明の一態様に係るファン装置において、前記第１のケーシング部材は、上面部と前記上面部の３つの辺の周縁から連接して前記軸線方向に延在する側面部とにより構成され、前記吹出口は、前記上面部の辺のうち、前記側面部が設けられていない辺の周縁に形成されている。

本発明の一態様に係るファン装置において、前記放熱部は、前記金属材料のプレス成型品である。

本発明の一態様に係るファン装置において、前記第１のケーシング部材には、吸込口が形成されている。

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に示すファン装置の平面図である。 図１に示すファン装置の底面図である。 図３に示すファン装置のＡ－Ａ断面図である。 図５に示すファン装置の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。

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及び図２の矢印ｃ方向）を外周側ｃとし、軸線ｘに向かう方向（図１及び図２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及び図２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を収容し、側面に吹出口１４が形成されているケーシング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、樹脂材料により形成されている本体部１２１と、金属材料により形成されている放熱部１２２と、を有する。放熱部１２２は、吹出口１４に沿って配列されている複数のピン状のフィン１２３を備える。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、樹脂の射出成型により形成される。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。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、それぞれ後述する下ケーシング部材１２のボス部１２７が嵌め込まれる不図示の穴部が２つ形成されている。

図３は、ファン装置１の平面図である。図４は、ファン装置１の底面図である。

図２から図４に示すように、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、樹脂製の本体部１２１に、熱伝導性の良い金属材料、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等の薄板からなる放熱部１２２をインサート成型することにより、一体に形成されている。下ケーシング部材１２において、本体部１２１は、上ケーシング部材１１及びインペラ２０と向かい合う側、すなわち、上側ａ（ケーシング１０の収容部１１３側、内側）に設けられている。また、下ケーシング部材１２において、放熱部１２２は、本体部１２１とは反対側、すなわち、下側ｂ（外側）に設けられている。

放熱部１２２は、上述したように金属材料の薄板からなる放熱部本体１２４と、複数のピン状のフィン１２３とを有している。放熱部１２２は、例えばプレス加工により、薄板を放熱部本体１２４及びフィン１２３の形状を含む所定の形状に打ち抜いた後に、フィン１２３と放熱部本体１２４との接続部分を直角に、すなわち、軸線ｘ方向に折り曲げることで形成される。図４に示すように、放熱部本体１２４の中央領域には、プレス加工により、同一の形状で４つの円弧形状の円弧孔１２２１が形成される。また、放熱部本体１２４の中央領域において、円弧孔１２２１の中央部分に、円形状の円孔１２２２が形成される。放熱部本体１２４において、円弧孔１２２１と円孔１２２２とはブリッジ状に接続されている。放熱部本体１２４において、円弧孔１２２１の外周側ｃには、下ケーシング部材１２の本体部１２１と係合する４つの円形状の係合孔１２２３が対角線状に形成されている。

本体部１２１には、樹脂の成型により、軸受基部１２５、コイル収容部１２６、及び、ボス１２７が形成される。軸受基部１２５は、本体部１２１の中央部分に形成される。コイル収容部１２６は、本体部１２１において軸受基部１２５の外周側ｃに形成される。コイル収容部１２６は、後述する３つの空芯コイル３６を収容するために、環状の凹溝の空間となる領域である。

図５は、ファン装置１の図３に示したＡ－Ａ断面図である。図６は、ファン装置１の部分拡大断面図である。

図２から図６に示すように、下ケーシング部材１２は、上述のプレス加工により形成された放熱部１２２を金型の中にセットし、金型の内部で樹脂を射出成型することで、下ケーシング部材１２の本体部１２１と放熱部１２２とが一体成型される。下ケーシング部材１２において、コイル収容部１２６には、本体部１２１を形成する樹脂が入り込まず、放熱部１２２が上側ａに露出する。また、下ケーシング部材１２において、軸受基部１２５の下側ｂには、放熱部１２２の中央領域に形成された４つの円弧孔１２２１と、円弧孔１２２１の内周側ｄの中央に形成された円孔１２２２に樹脂が入り込むことで、本体部１２１と放熱部１２２とが結合する。また、放熱部１２２は、円弧孔１２２１の外周側ｃにおいて、４箇所の係合孔１２２３に本体部１２１を形成する樹脂が入り込むことで、本体部１２１と結合する。

本体部１２１は、平面視で四角形または略四角形の周縁の１箇所の辺に、軸線ｘ方向に沿って立ち上がるように複数のピン状のフィン１２３が配置される。また、本体部１２１は、フィン１２３が形成されている１箇所の辺に、上側ａから下側ｂに向かって傾斜する傾斜面１２１４が形成される。傾斜面１２１４が形成される辺が、上面部１１１の側面部１１２が設けられていない１つの辺の周縁とともに、上ケーシング部材１１の吹出口１４を構成する。このように構成されていることにより、複数のフィン１２３は、吹出口１４に沿って配列される。また、本体部１２１には、上ケーシング部材１１の下面に形成した２箇所の凹部（不図示）と対向する位置に、それぞれ軸線ｘ方向に突出するボス１２７が一体成型される。

軸受基部１２５は、円筒状の大径部１２５１と、大径部１２５１から軸線ｘ方向に延在する小径部である円筒状の軸受ホルダー３１を有している。軸受ホルダー３１は、基端側（下側ｂ）に大径部１２５１が形成されている。このため、ファン装置１は、軸受基部１２５と放熱部１２２との結合強度を向上することができる。つまり、ファン装置１は、軸受ホルダー３１の直角度を向上することができる。大径部１２５１の上面には、後述する回路基板（ＦＰＣ：Flexible Printed Circuit）４５が載置される。また、軸受ホルダー３１の内周側ｄには、軸受３４が装着されている。軸受ホルダー３１の基端側にある底面には、摺動性の良い樹脂プレート３５が配設されている。軸受３４は、例えば、焼結金属材料により構成される滑り軸受が用いられる。なお、軸受３４は、例えば、玉軸受であってもよい。

回路基板４５の一方側（上側ａ）には、所定の配線パターンが形成されている。回路基板４５の配線パターンには、３つの空芯コイル３６が電気的に接続されている。図５及び図６に示すように、回路基板４５の内周側ｄは、軸受基部１２５の大径部１２５１の上面に載置される。回路基板４５の外周側ｃは、下ケーシング部材１２の本体部１２１の上面に載置される。回路基板４５と下ケーシング部材１２とは、例えば、不図示の両面テープを貼り付けることで結合している。なお、回路基板４５と下ケーシング部材１２とは、樹脂を用いて接着してもよい。回路基板４５の電極部４５１は、例えば、下ケーシング部材１２の一部に不図示の切欠部を形成し、この切欠部を通してケーシング１０の外方に延出される。

上ケーシング部材１１と下ケーシング部材１２との結合は、以下のように行う。まず、下ケーシング部材１２に回路基板４５を接着する。次に、下ケーシング部材１２の軸受ホルダー３１には、軸受３４を介して、インペラ２０と結合したシャフト３２ｃが回転可能に支持される。その後に、上ケーシング部材１１に形成される不図示の凹部と下ケーシング部材１２に形成されている２箇所のボス１２７とが嵌合することによって、上ケーシング部材１１と下ケーシング部材１２とが結合する。ここで、吹出口１４に配列される複数のフィン１２３の先端と、上ケーシング部材１１との間には僅かに隙間が形成される。

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と複数の羽根２２は、例えば、樹脂の射出成型により一体に形成されている。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、例えば、一方側（上側ａ）の端部の外周面に環状の溝が形成され、他方側（下側ｂ）の先端が球面に形成されている金属製である。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。なお、インペラ２０において、ハブ２１と複数の羽根２２は、例えば、樹脂の射出成型により、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型される構成でもよい。ハブ２１の下面（回路基板４５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の上面に設けられている回路基板４５の上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、下ケーシング部材１２の下側ｂ（外側）に、金属材料により構成される放熱部１２２が露出している。ファン装置１を熱源の上に置いた場合、上記熱源からの熱は、放熱部１２２に伝導する。放熱部１２２には、ケーシング１０の吹出口１４に沿って、複数のピン状のフィン１２３が配列されている。ファン装置１では、インペラ２０が回転することによって、最も流速の速い空気流が吹出口１４からケーシング１０の外方に吹き出している。このため、ファン装置１は、吹出口１４にフィン１２３が配列されている結果、フィン１２３に伝わった熱が、流速の速い空気流により、効率よく放熱される。

なお、ファン装置１において、ケーシング１０の吹出口１４に配列されるフィン１２３は、配列される数を多くすることで、吹出口１４から吹き出される空気流を遮るため、風量特性に影響を与える。このため、ファン装置１において、フィン１２３の数は、風量特性との兼ね合いで設定することになる。

以上のように構成されているファン装置１は、ピン状のフィン１２３を備える放熱部１２２を、薄板の金属材料をプレス加工することにより形成することができる。このため、ファン装置１は、下ケーシング部材１２の全体を、例えば、アルミ合金のダイカストなどの金属材料により形成する場合よりも安価に作製することができる。また、ファン装置１は、下ケーシング部材１２の放熱部１２２のみが金属材料で構成されるため、上述したように下ケーシング部材１２の全体を金属材料で形成する場合と比較して、ファン装置１の全体の軽量化を図ることができる。

ファン装置１は、ケーシング１０が樹脂製の本体部１２１と金属製の放熱部１２２とにより構成されている。このため、ファン装置１は、樹脂で成型されている本体部１２１の形状の自由度を高くすることができる。また、ファン装置１は、放熱部１２２を伝導性の良い金属材料により形成し、フィン１２３を流速の速い吹出口１４に配置しているため、効率よく放熱することができる。このため、ファン装置１は、搭載される各種機器の冷却を効果的に行うことができる。

ファン装置１に搭載されているモータ３０は、アキシャルギャップ型モータである。モータ３０が備える空芯コイル３６は、下ケーシング部材１２のコイル収容部１２６に収容されている。このため、ファン装置１は、軸線ｘ方向の構成の薄型化を図ることができる。

従って、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。

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。

１…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、１７…厚肉部、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、３５…樹脂プレート、３６…空芯コイル、４５…回路基板（ＦＰＣ：Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、１１１…上面部、１１２…側面部、１１３…収容部、１２１…本体部、１２２…放熱部、１２３…フィン、１２４…放熱部本体、１２５…軸受基部、１２６…コイル収容部、１２７…ボス、４５１…電極部、１２１４…傾斜面、１２２１…円弧孔、１２２２…円孔、１２２３…係合孔、１２５１…大径部

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し、側面に吹出口が形成されているケーシングと、
   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、
   金属材料により形成されている放熱部と、樹脂材料により形成されている本体部と、を有し、
   前記放熱部は、前記吹出口に沿って配列されている複数のピン状のフィンを備える、
   ファン装置。
2. 前記フィンは、前記放熱部の周縁に前記軸線方向に沿って立設されている、
   請求項１に記載のファン装置。
3. 前記第１のケーシング部材は、
   上面部と前記上面部の３つの辺の周縁から連接して前記軸線方向に延在する側面部とにより構成され、
   前記吹出口は、
   前記上面部の辺のうち、前記側面部が設けられていない辺の周縁に形成されている、
   請求項１または２に記載のファン装置。
4. 前記放熱部は、前記金属材料のプレス成型品である、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のファン装置。
5. 前記第１のケーシング部材には、吸込口が形成されている、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のファン装置。
   

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