JP3572602B2 - 冷却ファンモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケーシングを熱伝導性に優れた材料で形成するとともに、このケーシング形状を改良した冷却ファンモータに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、ノートパソコンなどの薄型電子機器に内蔵されるマイクロプロセッサユニット（以下、ＭＰＵという）を冷却するために、薄型の冷却ファンモータが使用されている。これは図４および図５に示すように、上面をキーボード１０１ で覆ったノートパソコンの筐体１０２ 内に、軸方向を垂直にした冷却ファンモータ１０３ が設けられている。この冷却ファンモータ１０３ は、有底状のケーシング１０４ のほぼ中央に円筒状の軸受部たる軸受保持部１０５ を有し、回転子であるロータ１０６ のシャフト（図示せず）が、軸受保持部１０５ によって軸支されている。ロータ１０６ の外周部には、複数枚のファンブレードから構成されるファン１０７ が設けられている。このファン１０７ はケーシング１０４ の内部に配置されており、ケーシング１０４ の上部開口部を覆うようにして、ケーシング１０４ とは別部材のカバー１０８ が設けられている。このとき、ケーシング１０４ およびカバー１０８ により囲まれた冷却ファンモータ１０３ の一側面に、空気を送り出すための送風口すなわち排気口１０９ が形成されるとともに、カバー１０８ の中央には、冷却ファンモータ１０３ 内に空気を取り込む吸気口１１０ が形成される。そして、ロータ１０６ およびファン１０７ の回転に伴ない、前記吸気口１１０ から空気が取り込まれると、この空気がケーシング１０４ の底部に吹き付けられて、ＭＰＵ実装プリント基板１１１ の上面に設けられたヒートシンク１１２ と熱交換され、冷却ファンモータ１０３ の排気口１０９ からノートパソコンの筐体１０２ の外部に、ヒートシンク１１２ からの熱を奪い取った空気が放出されるようになっている。
【０００３】
しかし、上記構成の冷却ファンモータ１０３ では、ロータ１０６ およびこのロータ１０６ の内部にあるモータ部（図示せず）が、カバー１０８ の上面から突出した凸形状となっているとともに、排気口１０９ を形成するには、ケーシング１０４ とは別部材のカバー１０８ を設ける必要がある。このため、ロータ１０６ が凸形状に露出した状態となっているため、部品取付け時の取り扱いによっては、ロータ１０６ のシャフトを保持する軸受部（軸受保持部１０５ に内蔵）を破損する虞れがあった。また、ケーシング１０４ のみで排気口１０９ を形成できないため、ケーシング１０４ 上面にカバー１０８ を設けざるを得ず、部品点数の増加によるコスト上昇を招いていた。さらには、軸受保持部１０５ を設けるために、ケーシング１０４ が有底状に形成されているので、吸気口１１０ から取り込んだ空気はケーシング１０４ の底面に吹き付けられ、ヒートシンク１１２ に直接吹き付けることができない。したがって、熱抵抗（℃／Ｗ）が大きくなって、満足な冷却効果が得られない問題を生じていた。
【０００４】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、部品取付け時に軸受部が破損せず、しかも、カバーを設けずに送風口を形成できるとともに、熱抵抗を小さくできる冷却ファンモータを提供することをその目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の冷却ファンモータは、前記目的を達成するために、下面を開口したケーシングの一側面に送風口を形成するとともに、前記ケーシングを熱伝導性に優れた材料で形成し、前記ケーシングの内部に配置されるファンのシャフトを軸受部にて軸支し、前記軸受部を保持する前記ケーシングのスポークの高さを、前記ファンを囲む前記ケーシングの周囲部の高さよりも高く形成したものである。
【０００６】
この請求項１の構成によれば、ケーシングのスポークの高さが、ファンを囲むケーシングの周囲部の高さよりも高くなっているため、ケーシングの内部において、スポークからケーシングの底部に向けて軸受部が設けられることになる。したがって、この軸受部はもとより、軸受部の周囲にあるロータやファンは、全てスポークよりも下方のケーシング内部に突出することなく収納される。このため、部品取付け時に軸受部を破損する虞れは生じない。また、ケーシングの開口した下面に放熱を必要とする部品を取付ければ、ケーシング内に吸い込んだ空気を、開口した下面よりこの部品に直接吹き付けることができ、熱抵抗が小さくなって、満足な冷却効果が得られる。さらに、ケーシングの開口した下面は、前記放熱を必要とする部品で覆われるため、この部品を利用すれば、カバーを設けることなく送風口を形成できる。よって、部品点数を削減でき、コスト上昇の要因を取り除くことができる。
【０００７】
さらには、ケーシングのスポークの高さが、ケーシングの周囲部の高さよりも高いため、この周囲部からスポークに吸込まれる空気量が増加する。また、ファンの高さ方向の厚みもケーシングの内部において大きく取れることから、吸い込み効率が向上し、送風口からの排気風量も増加できる。
【０００８】
また、本発明の請求項２記載の冷却ファンモータは、前記請求項１の構成において、前記ケーシングの表面に放熱フィンを具備したものである。
【０００９】
この請求項２の構成によれば、放熱フィンを介してケーシング自身の熱伝導による放熱が可能になるとともに、放熱フィンを配置した部分は、吸い込み風路にもなっているため、送風によるケーシングの冷却も可能になる。
【００１０】
また、本発明の請求項３記載の冷却ファンモータは、前記請求項１または２の構成において、前記送風口の高さが、前記ファンの端面高さとほぼ同一であることを特徴とする。
【００１１】
この請求項３の構成によれば、ファンの外周全体がケーシングの周囲部内周面に囲まれることになるため、最も優れた静圧特性となり、風量特性が向上する。
【００１２】
【発明の実施形態】
以下、本発明における冷却ファンモータの一実施例を、図１〜図３の各図に基づき説明する。１は冷却ファンモータ２のケーシングで、このケーシング１は例えばアルミニウム，亜鉛，銅などの熱伝導性の高い材料により、外形がほぼ矩形をなすとともに、ほぼ円形の開口部３を中央部に有する平板的な枠状に形成されている。なお、ケーシング１はプラスチックなどの軽量材料であってもよい。また、ケーシング１の形状も、図示のものには限らず、軽量化のために円筒形状にするなどしてもよい。冷却ファンモータ２の吸気口となる開口部３と反対側のケーシング１の下面には、開口部４が形成されており、これらの開口部３，４を連通する円筒部５が、ケーシング１の垂直方向に沿って形成される。また、ケーシング１の一側面には、送風口に相当する排気口６が形成される。この排気口６から円筒部５の一側下部には排気通路７が連通形成されており、ケーシング１の下面は、円筒部５から排気口６にかけてほぼＵ字状に大きく開口しているとともに、これ以外の部分には、ケーシング１の最底面をなす水平方向にほぼ平坦状の被取付面８が形成される。
【００１３】
前記ケーシング１の円筒部５の側部周囲には、後述するファン１１を囲む周囲部１２が形成される。この周囲部１２の上面すなわち表面には、図２に示すように、円筒部５の中心部にあるモータ部１３の中心に向けて、放射状均等に凹状の溝が放射フィン１４として形成される。この放熱フィン１４の形状は、図２に示すものに限らない。要はケーシング１の表面積が増加すれば、どのような形状でもよい。ケーシング１の四隅部には、被取付面８に貫通する被取付部としてのネジ孔１５が形成されている。前記被取付面８はケーシング１の最下面を形成しており、この被取付面８を例えば図１に示すヒートシンク１６の取付面に載置し、図示しないネジをネジ孔１５に螺着すると、ヒートシンク１６の所定位置にケーシング１が取付け固定されるようになっている。
【００１４】
前記円筒部５の内部には、複数のファンブレードを放射状に配置してなるファン１１が設けられる。このファン１１は回転子であるカップ状のロータ２１の外周側面に一体的に設けられていて、これらのファン１１およびロータ２１の回転中心には、軸受部２３により軸支される共通のシャフト２４が設けられる。ロータ２１は、上側が開口した状態で円筒部５の内部に設けられており、ロータ２１の内周面に沿ってバックヨーク２５とマグネット２６が各々配設される。また、前記軸受部２３は、円筒形状をなす軸受チューブ２７と、この軸受チューブ２７内に嵌入された上下一対の軸受２８とにより構成され、前記シャフト２４は軸受２８により軸受チューブ２７の中心軸に沿って垂直方向に軸支される。軸受チューブ２７の外周部には、前記マグネット２６に臨んで巻線２９を巻回したステータコア３０が設けられる。この固定子たるステータコア３０の巻線２９は、ロータ２１の上部に設けられた円盤状のプリント基板３１と電気的に接続している。プリント基板３１はさらに、外部との電気的接続を図る一対のリード線３２が半田付け接続されており、プリント基板３１から巻線２９に所定のタイミングで駆動電流が与えられることにより、ステータコア３０とマグネット２６との間で吸引力および反発力が生じ、ロータ２１ひいてはファン１１がシャフト２４を中心にして、ケーシング１の内部で回転するようになっている。なお、３３はシャフト２４の上端部に嵌入された抜け止め用の止め輪、３４はシャフト２４の軸方向下側にロータ２１を付勢するバネである。
【００１５】
４１は、前記軸受部２３を保持するために、ケーシング１と一体的に形成されたスポークである。このスポーク４１の中心部には、軸受部２３の上端部が取付固定される円板状のフランジ４２が形成されており、スポーク４１はフランジ４２の中心から開口部３の外周部に向けてほぼ放射状に形成されている。そして、図１に示すように、ケーシング１の被取付面８を基準として、フランジ４２を含むスポーク４１上面の高さｈ１は、ファン１１を囲むケーシング１の周囲部１２上面の高さｈ２よりも高く（ｈ１＞ｈ２）形成される。
【００１６】
前記ケーシング１の被取付面８には、放熱を必要とする部品、例えば、ＭＰＵ実装プリント基板４４からの熱を伝導するための、金属製のヒートシンク１６が取付け固定される。このヒートシンク１６の上面取付部は平坦状で、ケーシング１の下面開口を覆っているとともに、ケーシング１単体では下側が開いている排気口６の下面を形成している。つまり、ヒートシンク１６の取付面を利用することで、四方を囲んだ排気口６が形成される。ケーシング１の被取付面８を基準とした排気通路７を含む排気口６の高さｈ３は、ファン１１の最下端面の高さｈ４とほぼ同一である。このように、ファン１１の外周全体をケーシング１の周囲部１２内周面すなわち円筒部５で覆うことにより、ファン１１から送り出される空気が、このファン１１により邪魔されることなく、スムーズに排気口６に取り込まれる。よって、最も優れた静圧特性となり、風量特性が向上する。なお、４６は前記排気口６に対向して排気口４７を形成したノートパソコンの筐体、４８は筐体４６の上面を塞ぐようにして、冷却ファンモータ２のスポーク４１上面にほぼ密着して設けられたキーボードである。
【００１７】
次に、上記構成につき、その作用を説明する。リード線３２からプリント基板３１を経由して、巻線２９に所定のタイミングで駆動電流が与えられると、ステータコア３０とマグネット２６との間の吸引力および反発力により、シャフト２４を中心にしてロータ２１およびファン１１が回転する。すると、空気はケーシング１の表面に放射状に形成した放熱フィン１４を通過した後、キーボード４８の下面とケーシング１の周囲部１２との間から、ケーシング１の中央上部にある開口部３内にスムーズに吸い込まれる。このように、放熱フィン１４を配置したケーシング１の表面は、吸い込み風路になっており、放熱フィン１４を通過する空気によってケーシング１が冷却される。しかも、ケーシング１自身の熱伝導により、放熱フィン１４から放熱が行われるので、ケーシング１の効果的な冷却が可能になる。また、スポーク４１の上面はキーボード４８の下面にほぼ密着した状態になっているが、スポーク４１よりも低い位置にあるケーシング１の周囲部１２上面には、空気を吸い込むことのできる隙間があり、ケーシング１の開口部３には十分な吸い込みが期待できる。
【００１８】
ケーシング１内部の開口部３に吸い込まれた空気は、円筒部５に沿ってファン１１を通過し、ケーシング１の下面に露出したヒートシンク１６に直接吹き付けられる。これにより、放熱を必要とするヒートシンク１６は効果的に冷却される。ヒートシンク１６により熱交換された空気は、その後、排気通路７を経て排気口６からケーシング１の外部に排出されるが、ファン１１の外周全体がケーシング１の円筒部５で覆われているため、円筒部５から排出通路７に空気がスムーズに通過する。
【００１９】
以上のように上記実施例によれば、下面を開口したケーシング１の一側面に送風口たる排気口６を形成するとともに、ケーシング１を熱伝導性に優れた材料で形成し、ケーシング１の内部に配置されるファン１１のシャフト２４を軸受部２３にて軸支し、軸受部２３を保持するケーシング１のスポーク４１の高さｈ１を、ファン１１を囲むケーシング１の周囲部１２の高さｈ２よりも高く形成している。
【００２０】
このように、ケーシング１のスポーク４１の高さｈ１が、ファン１１を囲むケーシング１の周囲部１２の高さｈ２よりも高くなっているため、ケーシング１の内部において、スポーク４１からケーシング１の底部に向けて軸受部２３が設けられることになる。したがって、この軸受部２３はもとより、軸受部２３の周囲にあるロータ２１やファン１１は、全てスポーク４１よりも下方のケーシング１内部に突出することなく収納される。このため、部品取付け時に軸受部２３を破損する虞れはない。
【００２１】
また、ケーシング１の開口した下面に放熱を必要とする部品である例えばヒートシンク１６を取付ければ、ケーシング１内に吸い込んだ空気を、開口した下面よりヒートシンク１６に直接吹き付けることができ、熱抵抗が小さくなって、満足な冷却効果が得られる。さらに、ケーシング１の開口した下面は、前記ヒートシンク１６で覆われるため、このヒートシンク１６を利用すれば、従来例のようなカバーなどの別部材を設けることなく、四方を囲んだ排気口６を形成できる。よって、部品点数を削減でき、コスト上昇の要因を取り除くことができる。
【００２２】
さらには、ケーシング１のスポーク４１の高さが、ケーシング１の周囲部１２の高さよりも高いため、この周囲部１２からスポーク４１に吸込まれる空気量が増加する。また、ファンの高さ方向の厚みもケーシング１の内部において大きく取れることから、吸い込み効率が向上し、排気口６からの排気風量も増加できる。
【００２３】
また、このような構成において、本実施例ではケーシング１の表面に放熱フィン１４を備えているため、放熱フィン１４を介してケーシング１自身の熱伝導による放熱が可能になる。また、放熱フィン１４を配置したケーシング１の表面は、吸い込み風路にもなっているため、送風によるケーシング１の冷却も可能になって、高い冷却性能を得ることができる。なお、ここでいう放熱フィン１４は、必ずしも凹状である必要はなく、ケーシング１の表面積が増加すれば、どのような形状で設置されても、高い放熱性能を実現できる。
【００２４】
さらに、本実施例では、排気口６の高さｈ３が、ファン１１の端面高さｈ４とほぼ同一となっている。この場合、ファン１１の外周全体がケーシング１の周囲部１２内周面である円筒部５に囲まれることになるため、最も優れた静圧特性となり、風量特性が向上する。
【００２５】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲において種々の変形実施が可能である。例えば、実施例ではノートパソコン内部に適用したものを示したが、それ以外の放熱を必要とするあらゆる部品に、本発明の冷却ファンモータを適用できる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の冷却ファンモータは、下面を開口したケーシングの一側面に送風口を形成するとともに、前記ケーシングを熱伝導性に優れた材料で形成し、前記ケーシングの内部に配置されるファンのシャフトを軸受部にて軸支し、前記軸受部を保持する前記ケーシングのスポークの高さを、前記ファンを囲む前記ケーシングの周囲部の高さよりも高く形成したものであり、部品取付け時に軸受部が破損せず、しかも、カバーを設けずに送風口を形成できる。また、ケーシング内に吸い込んだ空気を、開口した下面より放熱を必要とする部品に直接吹き付けることができ、熱抵抗を小さくできる。さらに、吸い込み効率が向上し、送風口からの排気風量も増加できる。
【００２７】
本発明の請求項２記載の冷却ファンモータは、請求項１の構成に加えて、前記ケーシングの表面に放熱フィンを具備したものであり、この場合はさらに、高い冷却性能を得ることができる。
【００２８】
本発明の請求項３記載の冷却ファンモータは、請求項１または２の構成に加えて、前記送風口の高さが、前記ファンの端面高さとほぼ同一であることを特徴とし、この場合はさらに、最も優れた静圧特性となり、風量特性を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す冷却ファンモータをノートパソコンに組み込んだ状態の一部を切り欠いた正面図である。
【図２】同上冷却ファンモータの平面図である。
【図３】同上排気口側から見たケーシングの側面図である。
【図４】従来例を示す冷却ファンモータをノートパソコンに組み込んだ状態の断面図である。
【図５】同上要部の斜視図である。
【符号の説明】
１ ケーシング
６ 排気口（送風口）
１１ ファン
１２ 周囲部
１４ 放熱フィン
２３ 軸受部
２４ シャフト
４１ スポーク

Claims (3)

1. 下面を開口したケーシングの一側面に送風口を形成するとともに、前記ケーシングを熱伝導性に優れた材料で形成し、前記ケーシングの内部に配置されるファンのシャフトを軸受部にて軸支し、前記軸受部を保持する前記ケーシングのスポークの高さを、前記ファンを囲む前記ケーシングの周囲部の高さよりも高く形成したことを特徴とする冷却ファンモータ。
2. 前記ケーシングの表面に放熱フィンを具備したことを特徴とする請求項１記載の冷却ファンモータ。
3. 前記送風口の高さが、前記ファンの端面高さとほぼ同一であることを特徴とする請求項１または２記載の冷却ファンモータ。

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