JP3163055B2 - ブラシレスファンモータおよびこれに用いるロータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はブラシレスファンモ
ータに係り、例えばパソコン等の電子機器内に配置する
ブラシレスファンモータの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のブラシレスファンモータは、薄
型にする必要性から例えば面対向構成が好適する。すな
わち、図１０および図１１に示すように、横置きした薄
型基板１に偏平な円筒状凹部３を設け、この内側中央部
にボールベアリング５の外輪５ａを支持し、ボールベア
リング５の外周にはめるようにして凹部３の内底にステ
ータ板７を固定し、このステータ板７に複数の駆動コイ
ル９を固定し、周方向にＮ極とＳ極を交互に着磁した円
板状のマグネット１１を有するロータ板１３の外周に複
数の羽根（フィン）１５を突設するとともに回転中心部
から支持筒１７を介してロータ軸１９を突設させ、この
ロータ軸１９をボールベアリング５の内輪５ｂに挿入
し、それら羽根１５の外周先端の回転軌跡より小径の通
気口２１を有する蓋２３を基板１に被せた構成が知られ
ている。

【０００３】また、基板１には、凹部３と外部を連通す
る凹溝２５および通気溝２７が形成されており、凹溝２
５にはステータ板７から外部に向けてリード回路板２９
が延び、この先端に外部接続用コネクタ３１が配置され
ている。なお、図１１において破線円は蓋２３の通気口
２１であり、その蓋２３の図示が省略されている。

【０００４】このような構成のブラシレスファンモータ
では、コネクタ３１、リード回路板２９およびステータ
板７を介して駆動コイル９を切換え通電すると、ロータ
板１３が例えば図１１中の矢符Ａのように時計回り方向
へ回転し、蓋２３の通気口２１から取込まれた空気が通
気溝２７を介して外部へ集中的に流過し、電子機器内が
冷却される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たブラシレスファンモータにおける羽根１５は、図１０
からも分るように、その突出方向と直交する断面形状が
中程を膨出させた三日月形状となっており、前後の羽根
１５と隣り合う両縁辺３３、３５が共にナイフの歯のよ
うに断面鋭角状になっている。そのため、ロータ板１３
を回転させたとき、蓋２３の通気口２１から取込まれた
風流の一部が、羽根１５の一方の縁辺３３と凹部３の内
底間を介して回転後方の羽根１５方向へ逃げる現象が生
じ、通気溝２７から外部へ流れる風量が減少し易い難点
がある。

【０００６】そのため、上述したブラシレスファンモー
タでは、通気口２１から取込まれた風流の一部が基板１
の凹部３の内周壁から通気口２１を介して漏れないよう
に、蓋２３で羽根１５の外周先端を覆っているから、全
体形状を大型化させないようにして羽根１５を大きくす
るには制約があり、この点からも通気溝２７から外部へ
流れる風量の維持向上が困難であった。

【０００７】もっとも、ブラシレスファンモータの回転
数を高めれば、風量損失を補うことが可能であるが、回
転数を高めると、振動が増加してモータ特性に好ましく
ない影響が出てくるうえ、駆動電流も増加させる必要が
生じ、省電力の望まれている電子機器の要望に逆行す
る。また、上述したブラシレスファンモータでは、特定
の可聴周波数の風切り音が大きくなり易くて騒音の一因
となっていた。この可聴周波数の風切り音を小さくする
には、ファン１５の外径を小さくすれば良いが、風量も
減少してしまう難点がある。

【０００８】本発明はそのような従来の課題を解決する
ためになされたもので、回転数を高めることなく、風量
損失を小さく抑えたブラシレスファンモータの提供を目
的とする。また、本発明は、風量を低下させることな
く、ファンの回転に伴う騒音を低く抑えることの容易な
ブラシレスファンモータの提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そのような課題を解決す
るために本発明に係る第１の構成は、凹部およびこの凹
部から外部へ連通する通気部を有する偏平な基板と、駆
動コイルを有しその凹部内にて基板に直接又は間接的に
配置されたステータ部と、その凹部内にて基板に回転自
在に軸支されたロータ部であって駆動コイルと対向する
着磁マグネットを有し複数の送風用羽根を突設させたロ
ータとを具備してなり、その羽根を前後の羽根方向の両
縁辺の間が膨出するように形成するとともに、その凹部
内底側の縁辺部分を平面状にしたものである。

【００１０】また、第２の構成は、凹部およびこの凹部
から外部へ連通する通気部を有する偏平な基板と、駆動
コイルを有しその凹部内にて基板に直接又は間接的に配
置されたステータ部と、その凹部内にて基板に回転自在
に軸支されたロータであって駆動コイルと対向する着磁
マグネットを有し複数の送風用羽根を突設させたロータ
と、その羽根の外周先端の回転軌跡より小径の通気口を
有し羽根の外周先端と重なるようにその凹部を覆って基
板に固定された蓋とを具備してなり、その羽根につい
て、前後の羽根方向の両縁辺の間が膨出するように形成
し、一方の縁辺をその通気口から蓋の外面近傍まで延ば
すとともに、蓋と重なる縁辺部分を切り欠いて平坦部を
形成したものである。

【００１１】本発明の第３の構成は、凹部およびこの凹
部から外部へ連通する通気部を有する偏平な基板と、駆
動コイルを有しその凹部内にて基板に直接又は間接的に
配置されたステータ部と、その凹部内にて基板に回転自
在に軸支されたロータ部であって駆動コイルと対向する
着磁マグネットを有し複数の送風用羽根を突設させたロ
ータとを具備してなり、その羽根にあってこの回転方向
に沿った縁辺にあって上記凹部の側壁内側に面する部分
に曲面部を形成したものである。

【００１２】さらに、本発明に係る第４の構成は、複数
の送風用羽根を突設させたブラシレスファンモータのロ
ータであり、その羽根を前後の羽根方向の両縁辺の間が
膨出するよう形成するとともに、一方の縁辺部分を回転
方向に沿った平面状に形成するとともに、他方の縁辺部
分の外周先端を切り欠いて平坦部を形成したものであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。なお、従来例と共通する部分には同
一の符号を付す。

【００１４】図１および図２は本発明に係るブラシレス
ファンモータの実施の形態を示す縦断面図（一部半断面
で示す。）および平面図（一部除去して示す。）であ
る。図１および図２において、基板１は、アルミニウ
ム、亜鉛又は銅等の導電性金属材料からダイキャストや
焼結により、又はポリカーボネート樹脂等の絶縁材料か
ら成形加工によって薄いブロック状に成形されてなり、
主表面中央部に偏平な円筒状の凹部３を有している。な
お、基板１の材料は任意である。

【００１５】基板１にあって凹部３を囲む側壁３７に
は、凹部３から外部へ連通する凹溝２５および通気溝２
７が形成されているが、いずれも図１では見えない。凹
部３の内底中央部には、ボールベアリング５の外輪５ａ
が支持されており、内輪５ｂが遊転自在になっている。
基板１の凹部３の内底には、ボールベアリング５の外周
にはめるようにして強磁性体性のリング板状ステータ板
７が固定されている。

【００１６】このステータ板７には、図示しない電子回
路が形成されており、複数の駆動コイル９がボールベア
リング５の外周を囲むように平面的に配置固定されると
ともに、その電子回路に接続されている。ステータ板７
からは帯状のリード回路板２９が突出して凹溝２５を延
び、その先端に外部接続用コネクタ３１が配置され電子
回路に接続されている。そして、駆動コイル９は、リー
ド回路板２９、コネクタ３１および電子回路を介して供
給された駆動信号によって所定のタイミングで切換え通
電されるようになっている。

【００１７】ロータ板１３は、例えばブチレンテファノ
ール樹脂やＡＢＳ樹脂を成形してなり、周方向にＮ極と
Ｓ極を交互に着磁したリング板状のマグネット１１を駆
動コイル９と面対向するように有し、外周に向けて放射
状かつ一体的に突設された複数の送風用羽根（フィン）
１５を有するとともに、回転中心部から支持筒１７に支
持されて突設するロータ軸１９を有している。ロータ板
１３は、そのロータ軸１９をボールベアリング５の内輪
５ｂに挿入することによって回転自在に支持されるとと
もに、基板１の凹部３内に収っている。

【００１８】従って、基板１の凹部３の内径は、羽根１
５の外周先端の回転軌跡より若干大径に形成されてお
り、ステータ板７とマグネット１１間の吸引力によって
ボールベアリング５に予圧が与えられ、ロータ板１３の
円滑な回転状態が確保されている。基板１には、それら
羽根１５の外周先端の回転軌跡より小径の通気口２１を
有する蓋２３が、羽根１５の突出先端に部分的に重なっ
て凹部３を覆うように被せられ、図示しないねじ等の固
定手段によって着脱可能に固定されている。

【００１９】上述したロータ板１３に設けた各羽根１５
は、この突出方向と直交する断面形状が、全体的には曲
率の大きい円弧の内側に小さい円弧を合わせて中程を膨
出させた三日月形状となっているとともに、突出方向を
軸として斜めに傾斜した状態となって回転平面に対して
傾けた状態で突設されている。各羽根１５は、図１に示
すように、前後の羽根１５と隣り合う両縁辺３９、４１
のうち一方の縁辺３９側の半分がロータ板１３の厚みよ
りも凹部３の内底側に突出するとともに、この縁辺３９
が基板１の凹部３の内底側と僅かの間隔で対向する一
方、他方の縁辺４１が通気口２１から蓋２３の外面まで
延びるように形成されている。

【００２０】また、図３〜図５に示すように、凹部３の
内底側の縁辺３９は、その内底に対面する細長い平面状
に形成されて平面部となっており、蓋２３側の縁辺４１
は、蓋２３と重なる部分に切欠部４３が形成されるとと
もに蓋２３の内面に対面する平坦部４５が形成され、蓋
２３に接触しないようになっている。なお、図３は図２
のロータ板１３を裏側（凹部３の内底側）から見た図で
あり、図４は図２中のＢ−Ｂ間断面図であり、図５は図
２中の矢符Ｃ方向から見た図である。

【００２１】このように、各羽根１５の縁辺３９を細長
く平面化したり、切欠部４３を形成して平坦部４５を設
けるには、従来の羽根１５における断面鋭角状の縁辺３
９、４１を切削したり、予め成形金型に平坦面を設けて
成形すれば良い。このような構成のブラシレスファンモ
ータにおいて、駆動コイル９の切換え通電によってロー
タ板１３が回転し、これに伴って蓋２３の通気口２１か
ら回転軸方向に沿って取込まれた空気が、通気溝２７か
ら横方向へ流過され、電子機器内が冷却されるのは従来
と同様である。従って、通気口２１は吸気口として、通
気溝２７は排気口として機能している。

【００２２】このように、上述したブラシレスファンモ
ータでは、ロータ板１３に設けた羽根１５に、基板１の
凹部３の内底と僅かの間隔で対向する側の縁辺３９を平
面化したので、ロータ板１３が例えば図２中の矢符Ａの
如く時計回りに回転すると、縁辺３９と凹部３の内底の
間で、所謂ラビリンス効果が生じ、羽根１５の縁辺３９
と凹部３の内底間から回転後方の羽根１５側への風流漏
れが抑えられる。そのため、ブラシレスファンモータの
回転数を高めなくとも通気溝２７から流過する風量を高
く維持できるし、振動も少なく、駆動電流を増加させる
必要もなくなって省電力化に好適する。

【００２３】さらに、蓋２３側の縁辺４１を通気口２１
からその蓋２３の外面まで延ばすとともに、蓋２３と重
なる部分に切欠部４３を形成して平坦部４５を設けたこ
とにより、全体の形状を大形化、特に全体を厚くするこ
となく羽根１５の幅又は高さ寸法を大きくできるので、
通気口２１から蓋２３内側へ取込まれる空気の風量増加
が可能となり、この点からも回転数を高める必要がなく
なる。

【００２４】しかも、基板１の凹部３内周壁から蓋２３
の通気口２１方向への風流漏れも小さくできる。また、
縁辺４１の平坦部４５は、回転方向に沿った又は蓋２３
の内面に面するように形成されているから、ロータ板１
３の回転時に空気抵抗が大きくなり難く、回転の障害に
ならず、ロータ板１３の回転トルクを低下させることが
ない。

【００２５】ところで、本発明において、ロータ板１３
の羽根１５の縁辺３９を平面化したり縁辺４１に切欠部
４３を形成する目的は、風量損失や風量低下を抑える点
にある。この目的を達成するために、本発明では、縁辺
３９を平面化する領域として羽根１５の厚み分（例えば
１ｍｍ程度）、縁辺４１の切欠部４３の領域としては羽
根１５の突出方向（ロータ板１３の径方向）寸法の１０
％程度で、蓋２３に当接しない周方向長にすることが好
ましい。

【００２６】なお、蓋２３の通気口２１に延す縁辺４１
は、蓋２３の外面近傍であれば正確に外面と一致させる
必要はなく、若干突出又は内側に位置させてもよい。更
に、縁辺４１の切欠部４３は、正確に蓋２３と重なる領
域に限定されるものではなく、蓋２３と重なる付近に設
ければ目的達成が可能である。上述した実施の形態で
は、ロータ板１３の羽根１５において、基板１の凹部３
の内底と僅かの間隔で対向する縁辺３９を平面化すると
ともに、蓋２３と重なる縁辺４１に切欠部４３を部分的
に形成して平坦部４５を設けた。

【００２７】しかし、本発明では、縁辺３９を平面化す
る第１の構成と、縁辺４１を蓋２３の外面まで延ばすと
ともに切欠部４３を設けて平坦部４５を形成する第２の
構成とすれば、いずれかを選択的に構成しても風量の損
失を抑えることが可能である。もっとも、第１および第
２の構成の双方を一緒に組合せた方が、その効果が高ま
る。ちなみに、本発明者の実験によると、凹部３の内底
側の縁辺３９を平面化した第１の構成では、同一の従来
形状に比べて約５％の風量上昇が確認され、縁辺４１を
蓋２３の外面まで延ばすとともに切欠部４３を形成して
平坦部４５を設けた第２の構成では約１０％の風量上昇
が、更に、第１および第２の構成を組合せると１５％の
風量向上が確認された。

【００２８】次に、本発明に係るブラシレスファンモー
タの他の実施の形態（第３の構成）を図６および図７を
参照して説明する。なお、ブラシレスファンモータの概
略的な構成は上述した図１および図２と同様であり、羽
根１５にあって凹部３の内側壁に面する部分の構成に特
徴がある。すなわち、凹部３の内側壁に対向する羽根１
５の回転方向に沿って延びている外縁辺４７において、
凹部３の内側（特に側面）に面する部分にアール（Ｒ）
が加工されて曲面部４９が形成されている。

【００２９】他方、羽根１５のロータ板１３との付根付
近について、ロータ板１３から凹部３の内底側に突出
し、羽根１５の回転方向に沿って延びている内縁辺５１
もアール（Ｒ）加工されて曲面部５３が形成されてい
る。便宜上、図６ではそれら曲面部４９、５３を斜線領
域で図示した。このような第３の構成では、各羽根１５
の外縁辺４７および内縁辺５１の双方において曲面部４
９、５３を形成したから、各羽根１５の外縁辺４７およ
び内縁辺５１付近、特に各羽根１５と凹部３の内側間の
風流が滑らかになり、風切り音を低く抑えることができ
る。

【００３０】本発明者らは、上述した図１の構成に第３
の構成を実施したところ、図８のような風切り音の周波
数特性が得られた。図９は第３の構成を組合せない図１
の構成における風切り音の周波数特性である。図８およ
び図９中の各特性における数値は、騒音の数値を大きい
順に並べたもので、右が騒音（ｄＢ）、左がそれに対応
する周波数（Ｈｚ）である。なお、曲面部４９、５３は
アール（Ｒ）を約０．８とした。これらによれば、図９
のように７６２Ｈｚ付近で２５．３６ｄＢ程度発生し風
切り音として聞えていた騒音が、図８のように確認でき
なくなり、耳障りとならなくなったうえ、モータ全体の
騒音も約１０％程度低下し、風量の減少も抑えられた。

【００３１】本発明に係る第３の構成は、各羽根１５の
外縁辺４７および内縁辺５１の双方に、凹部３の内側に
面する曲面部４９、５３を形成する構成に限定されず、
少なくとも各羽根１５の外縁辺４７にあって凹部３の側
壁３７の内側に面する部分に曲面部４９を形成すれば目
的達成が可能である。しかも、第３の構成のみでブラシ
レスファンモータを構成したり、第１および第２の構成
を組合せて構成するかは目的に応じて任意である。

【００３２】ところで、上述したブラシレスファンモー
タのステータ板７は、一例であって基板１に直接又は間
接的に配置する従来公知のステータ部で構成可能であ
り、ロータ板１３も従来公知の面対向型その他公知の構
成で可能であるし、ボールベアリング５も他の公知の軸
受部材によって代替可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る第１の
構成では、ブラシレスファンモータにおいて、ロータ板
から突設させた送風用羽根が、前後の羽根方向の両縁辺
の間で膨出形成され、基板の内底側の縁辺部分をその内
底に対する平面状にしたから、回転後方の羽根方向への
風流の漏れが抑えられ、回転数を高めなくとも風量を高
く維持できる。また、第２の構成では、ロータ板から突
設させた送風用羽根が、前後の羽根方向の両縁辺の間で
膨出形成され、蓋側の縁辺をこの蓋の通気口から蓋外面
まで延ばすとともに蓋に重なる縁辺部分を切り欠いて平
坦部としたから、全体形状を大形化することなく羽根を
大きくすることが可能となり、流過させる風量低下が抑
えられ、回転数を高めなくとも風量を高く維持できる利
点がある。しかも、平坦部を形成するように羽根を切り
欠くから、上述した効果に加えて、ロータ板の回転トル
クを低下させることなく円滑な回転を確保できる利点も
ある。さらに、本発明の第３の構成では、ブラシレスフ
ァンモータにおいて、その羽根にこの回転方向に沿った
縁辺にあって上記凹部の側壁内側に面する部分に曲面部
を形成したから、風量を低下させることなく、騒音を低
く抑えるができる。さらにまた、ブラシレスファンモー
タのロータに設けた羽根において、前後の羽根方向の両
縁辺の間を膨出形成し、一方の縁辺部分を回転方向に沿
った平面状にするとともに、他方の縁辺部分の外周先端
を切り欠いて平坦部とした第４の構成とすれば、たとえ
羽根の両縁辺に部材の壁や平坦面が対向していても、風
量漏れを抑えて風流を高く維持できるし、羽根に蓋を被
せる構成を採用しても、蓋の外面と同等又はそれ以上に
突出させることが可能となって羽根の大形化が容易とな
り、この点からも風量アップできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブラシレスファンモータの実施の
形態（第１、第２、第４の構成）を示す縦断面図（図２
中のＩ−Ｉ間断面）である。

【図２】図１のブラシレスファンモータの平面図であ
る。

【図３】図１のロータ板を裏面側から示す図である。

【図４】図１の羽根を説明する概略断面図（図２中のＢ
−Ｂ間断面）である。

【図５】図１の羽根を説明する概略図（図２中の矢符Ｃ
方向から見た図）である。

【図６】本発明に係るブラシレスファンモータの実施の
形態（第３の構成）を示す要部概略図（ロータ板を裏面
側から示す図）である。

【図７】図６の羽根を説明する概略図（図６中のＶＩＩ
−ＶＩＩ間断面）である。

【図８】図６の第３の構成における風切り音の周波数特
性図である。

【図９】図１の第１の構成における風切り音の周波数特
性図である。

【図１０】従来のブラシレスファンモータを示す縦断面
図（図１１中のＸ−Ｘ間断面）である。

【図１１】図１０のブラシレスファンモータの平面図で
ある。

【符号の説明】

１ 基板 ３ 凹部 ５ ボールベアリング ５ａ 外輪 ５ｂ 内輪 ７ ステータ板（ステータ部） ９ 駆動コイル １１ マグネット（着磁マグネット） １３ ロータ板（ロータ） １５ 羽根 １７ 支持筒 １９ ロータ軸 ２１ 通気口 ２３ 蓋 ２５ 凹溝 ２７ 通気溝（通気部） ２９ リード回路板 ３１ コネクタ ３３、３５、３９、４１ 縁辺 ３７ 側壁 ４３ 切欠部 ４５ 平坦部 ４７ 外縁辺（回転方向に沿った縁辺） ４９、５３ 曲面部 ５１ 内縁辺（回転方向に沿った縁辺）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特公 昭37−1794（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F04D 25/08 F04D 25/06 F04D 29/22 - 29/30 H02K 7/14 H02K 21/24 H02K 29/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹部およびこの凹部から外部へ連通する
   通気部を有する基板と、 駆動コイルを有し前記凹部内にて前記基板に直接又は間
   接的に配置されたステータ部と、 前記凹部内にて前記基板に回転自在に軸支されたロータ
   部であって、前記駆動コイルと対向する着磁マグネット
   を有し、複数の送風用羽根を突設させたロータと、 を具備するブラシレスファンモータにおいて、 前記羽根は、前後の羽根方向の両縁辺の間が膨出形成さ
   れるとともに、前記凹部の内底側の縁辺部分を平面状に
   形成してなることを特徴とするブラシレスファンモー
   タ。
2. 【請求項２】 凹部およびこの凹部から外部へ連通する
   通気部を有する基板と、 駆動コイルを有し前記凹部内にて前記基板に直接又は間
   接的に配置されたステータ部と、 前記凹部内にて前記基板に回転自在に軸支されたロータ
   部であって、前記駆動コイルと対向する着磁マグネット
   を有し、複数の送風用羽根を突設させたロータと、 前記羽根の外周先端の回転軌跡より小径の通気口を有
   し、前記羽根の外周先端と重なるように前記凹部を覆っ
   て前記基板に固定された蓋と、 を具備するブラシレスファンモータにおいて、 前記羽根は、前後の羽根方向の両縁辺の間が膨出形成さ
   れるとともに、一方の縁辺が前記通気口から前記蓋の外
   面近傍まで延びており、前記蓋と重なる縁辺部分を切り
   欠いて平坦部を形成してなることを特徴とするブラシレ
   スファンモータ。
3. 【請求項３】 凹部およびこの凹部から外部へ連通する
   通気部を有する基板と、 駆動コイルを有し前記凹部内にて前記基板に直接又は間
   接的に配置されたステータ部と、 前記凹部内にて前記基板に回転自在に軸支されたロータ
   部であって、前記駆動コイルと対向する着磁マグネット
   を有し、複数の送風用羽根を突設させたロータと、 を具備するブラシレスファンモータにおいて、 前記羽根は、この回転方向に沿った縁辺にあって前記凹
   部の側壁内側に面する部分に曲面部を形成してなること
   を特徴とするブラシレスファンモータ。
4. 【請求項４】 複数の送風用羽根を突設させたブラシレ
   スファンモータのロータにおいて、 前記羽根は、前後の羽根方向の両縁辺の間が膨出形成さ
   れ、一方の縁辺部分が回転方向に沿った平面状に形成さ
   れるとともに、他方の縁辺部分の外周先端が切り欠かれ
   て平坦部を形成してなることを特徴とするブラシレスフ
   ァンモータのロータ。