JP3857200B2 - ファンモータ及び電子機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ファンモータ及び電子機器に属し、特にそのファンモータはノートパソコンのように薄型の電子機器の冷却用として好適に利用される。一方、このファンモータは、冷却を目的としないで単に雰囲気中の空気を送風する目的で用いることもできる。
【０００２】
【従来の技術】
ノートパソコンのように薄型の電子機器においては、その機器内部を冷却するためのファンモータとして、その占有体積が小さくても効率よく送風することができる特性を有するものが要求される。例えば、図１９に斜視図、図２０に軸方向断面図として示すように、空気を軸方向（回転軸の長手方向を指す。以下同様。）に吸入して径方向（回転軸の径方向を指す。以下同様。）に送り出すように形成されたインペラ１０３と、インペラ１０３を囲むとともにインペラ１０３の上方及び／又は下方に吸気口１０４、径方向の少なくとも一方の側に排気口１０５が形成されたハウジング１０８を備えた薄型の遠心ファンモータ１０２が用いられることがある。この遠心ファンモータは、径方向に排気するため、冷却対象であるＣＰＵなどの発熱源を同方向に並べて配置することができ、その存在自体が電子機器の厚さを増すことがないので、薄型の電子機器に好適に取り付けられる。
【０００３】
そのファンモータにおけるインペラ１０３は、円筒状のボスから径方向に複数の羽根が延び、各羽根は回転軸線に対して平行か或いは幾分傾斜する面を有する。各羽根は、ハウジング１０８内の限られたスペースにおいて大きな送風量が得られるように、図２０に示すように、各羽根の高さ方向幅はハウジング１０８内の高さ方向幅に近い寸法であって、その径方向幅はハウジング側面の近傍まで延びる位置関係となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
各羽根は、回転中の空気抵抗に関連して風量について考慮すると上記のような許容されるスペース内でできるだけ大きな形状とすることが好ましい。しかしながら、各羽根は、吸気口１０４から吸い込まれる空気を考慮すると、必ずしも図２０に示すような羽根形状が好ましいとはいえない。即ち、吸気口１０４付近に各羽根の上端又は下端が接近していたり、或いは羽根の肉厚が大きいと、吸気口１０４から取り入れる空気の通路が狭くなり、風量を確保できなくなり、静圧も低下する。また、羽根とハウジングの吸気口付近の間隙が狭いと、吸い込まれた空気がその間隙に入り込んで渦流となる。そして、その渦流の発生により、ハウジング内部で圧損が生じて風量を低下させるばかりか、騒音も増すことがある。
【０００５】
このように、図２０に示すような従来のファンモータは、狭い空間に搭載できるように薄型化されると、風量、静圧及び騒音等の送風特性が低下し、より軸方向高さを小さくして薄型化することが困難であった。このため、従来のファンモータが搭載された電子機器をより薄型化しようとすると、そのファンモータの送風特性を犠牲にしたり、或いは電子機器の性能を犠牲にするといった制約をともなっていた。
【０００６】
そこで、図２０に示すようなファンモータにおいて、吸気口１０４から取り込まれる空気の通路を広くするために各羽根のボス付近（羽根の内径部分）の高さ方向幅を小さくし、吸気口１０４と各羽根との間のスペースを確保することで、より多くの空気を取り込めるようにしたインペラが種々提案されている（特開２００２−２１７８２、特開２００１−９９０９６、実用新案登録第３０８４２１０号、特開２０００−３４１９０２、特開２００１−１４０７９０、実用新案登録第３０８０１９４号、特開２００２−６４１６７等）。しかしながら、このようなインペラを有するファンモータであっても、一層の送風特性の向上を図ったり、或いはインペラがより狭い空間において使用される場合には、所定の送風特性が得られない問題があった。
それ故、この発明の課題は、薄型であっても高い送風特性を得ることができるファンモータ及びこれを備えた電子機器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するために、この発明のファンモータは、
回転軸と、
回転軸に固定され一端面がほぼ閉塞した強磁性体からなる円筒、及びその円筒の他端にその周縁より径方向に張り出した鍔を有するボスと、
前記円筒と嵌合し鍔の一つの主面と当接するリング、及びそのリングにおける前記円筒から離れた位置より所定の出口角をなして径方向外方に延びる複数の羽根を有するインペラと、
前記円筒の内周面に固定された駆動用マグネットと、
前記回転軸を回転可能に保持する軸受手段と、
その軸受手段の径方向外方に前記駆動用マグネットと対向するように固定されたステータと
を備えることを特徴とする。
なお、ここでの出口角とは、羽根が延びる方向と、回転軸線を中心として羽根の外端を通る円とその羽根の延びる方向との交点における接線と、がなす角のうち、回転方向の後側に形成される角をいう。
【０００８】
この発明のファンモータは、回転軸、ボス、インペラ及び駆動用マグネットを有する回転部材に対して、軸受手段及びステータを有する静止部材を備える。インペラはボスとは別体で、ボスが強磁性体からなる円筒を必須とするのに対して、インペラは樹脂であっても良いし、金属であってもよい。ボスの円筒部分を強磁性体からなるものとし、その内周面に駆動用マグネットが固定されることことにより、駆動用マグネットの磁路がボスに形成される。即ち、ボスが磁路形成のためのヨークを兼ねるので、磁路形成のための専用の部材が不要である。また、インペラをボスと別体にすることで、インペラは例えばボスに使用される材質及び形状に依存することなく、高風量確保のために樹脂で複雑形状に成形したり、あるいはアルミニウム等の加工しやすく放熱性に優れた金属を選択したりすることができる。
【０００９】
そして、羽根がボスの円筒から離れた位置より径方向外方に延びるように設けられているので、ボス付近に軸方向に取り込まれる空気の通路が確保される。この場合、鍔とリングとが径方向に平行な面同士で合わせられることにより、軸方向の相対移動を互いに静止し合っているので、ボスとインペラが別体であるにもかかわらず、上記通路の径方向寸法が十分に確保される。その結果、羽根の上端又は下端がハウジングの吸気口付近に接近していても渦流の発生が抑制され、もって風量の増大と共に低騒音化を図ることができる。また、インペラの内径側をリングにして羽根間をつなげることにより、リングの軸方向寸法が薄肉であっても回転方向及び径方向の剛性が確保される。尚、鍔とリングとの位置関係は鍔が下でリングが上でもよいし、その逆でもよい。
【００１０】
この発明のファンモータにおいて、前記リングの内周面、又は前記円筒における鍔に近い外周面に周方向に間欠的に突起が設けられ、前記円筒とリングとの嵌合がその突起を介してなされる圧入であると好ましい。圧入によってインペラとボスが固定されるので組立作業性に優れるし、突起間にも空隙が形成されるので取り込む空気量を多くすることができるからである。また、インペラが樹脂成形されている場合は、その成形歪みをその空隙にて吸収し、インペラの生産性を増すことができる。
【００１１】
上記の突起に代わって、この発明のファンモータは前記鍔に周方向に間欠的に貫通孔が形成され、前記リングにその貫通孔に対応するように突起が形成され、その突起が貫通孔に圧入され又は溶着されている構成を有していても好ましい。これによりリングと円筒との間の空隙を一層大きくすることができるからである。
前記リングは、内周に交差する二つの環状面を有し、第一の環状面が鍔の前記一つの主面と当接し、第二の環状面が鍔の外周面と当接するような形状とすることもできる。このようにリングと鍔との当接面を交差する２面とすることで、ボスとインペラの結合が確実になる。また、インペラの剛性が一層向上する。
前記羽根は、軸方向に取り込んだ空気を径方向に吐き出す形状であって、径方向外方に向かうに伴って軸方向に拡がっている形状にすると好ましい。これにより、ボス付近で軸方向に取り込まれる空気量と径方向に送り出す空気量をともに多くし、風量を増すことができるからである。
【００１２】
更に、この発明のファンモータは、好ましくは前記インペラを囲み、軸方向一方または両方に空気を取り込む吸気口と、径方向の少なくとも一方に空気を吐き出す排気口を有するハウジングを備える。
このハウジングは、このファンモータが搭載される電子機器を構成する回路基板、外装ケース及びその他機器を構成する基板の一部を利用して取り付けても良い。
【００１３】
前記ハウジングの少なくとも一部は、金属材からなるものとすることができる。例えばハウジングが単一の部材からなる場合は、それを金属材とし、二つ以上の部材からなる場合は、少なくともその一つを金属材とする。金属材からなるハウジング部分は、熱伝導性が良好な材料であって、しかもフィンを有するものとするとよい。熱伝導性が良好な金属材とは、例えばアルミニウム、マグネシウムである。
このように金属材料からなるハウジングを備えたファンモータは、金属材の剛性の高さに起因して薄型化に適する。しかも放熱性に優れるためファンモータの冷却特性向上に寄与する。
【００１４】
この発明のファンモータと関連する電子機器は、上記のいずれかに記載のファンモータと、そのファンモータによって冷却される電子部品とを備えることを特徴とする。
この電子機器とは、例えば、ノートパソコン、携帯情報端末等をあげることができる。そのような電子機器には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の高度集積回路が形成された小型半導体電子部品を備え、この電子部品が過度に発熱するため主な冷却対象となる。従って、このような電子部品は、電子機器内でファンモータのハウジング排気口の延長線上に取り付けられるとよいし、ハウジングの少なくとも一部が金属材からなる場合、その金属材からなる部分の外面に電子部品が接触するように固定されてもよい。また、ファンモータのハウジングとして、電子機器を構成する回路基板や外装ケースの一部が兼ねるようにしてもよい。
何れもファンモータが薄型で狭い空間に設置されても良好な送風特性を得ることができるため、このファンモータを搭載することで、ファンモータ及び電子機器の外形を拡大させることなく所望の冷却を行うことができる。つまり、この電子機器は、薄型でありながら高性能なものとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態をいくつか例示するが、この発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
−第１実施形態−
この発明の第１の実施形態を図面とともに説明する。図１（ａ）は、第１実施形態のファンモータ付近を示す軸方向断面図、図１（ｂ）は同じく分解斜視図である。図２は、そのファンモータのうちボスとインペラの結合体を示す斜視図、図３はその分解斜視図である。図４はその結合体の平面図、図５は同じく底面図である。図６はボスを示す側面図である。
ファンモータ２は、主として、ボス３、回転軸４、インペラ５及び駆動用マグネット６を有する回転部材に対して、軸受手段４１、ステータ７、ハウジング８支持部材９及びモータ用回路基板１０を有する静止部材を備えている。
【００１６】
ボス３は、磁性を示す金属である鉄からなり、図６に示すように上端面が円盤状部にて閉塞した円筒３１と、その円筒３１の下端にその周縁より径方向に均等に張り出した鍔３２とを一体的に備え、プレス成形により形成されている。円筒３１の円盤状部の中心には貫通孔３ａが形成され、その貫通孔３ａに回転軸４の上端が嵌合することにより、ボス３と回転軸４が固定されている。円筒３１の内周面には、円筒状の駆動用マグネット６が嵌合固定されている。円筒３１の内周面と上記円盤状部との稜線付近は内側に直角に周方向に一様に窪んでおり、その窪みによって形成される段部３ｂが駆動用マグネット６の軸方向の位置決めを容易にしている。回転軸４は、軸受手段４１を介して静止部材に回転可能に保持されている。なお、ボス３は直接、回転軸４に固定されているが、回転軸４に金属製ブッシュを介在させて貫通孔３ａに嵌合させて固定してもよく、このような場合の金属ブッシュは回転軸４の一部とみなすことができる。
【００１７】
インペラ５は、樹脂からなり、空気を軸方向に取り込んで径方向に吐き出す形状となっており、円筒３１を嵌合する薄肉のリング５１と、そのリング５１における径方向のほぼ中間位置より約６０度の出口角をなして径方向外方に延びる複数（図示の例では１３）枚の羽根５２とを一体的に備える。各羽根５２はリング５１に対して直角に立てられていて、径方向外方に向かうにつれて軸方向寸法が大きくなるように成形されている。詳しくは、羽根５２の上端縁は、リング５１上を起点として水平に延び、羽根５２の外径と内径とのほぼ中間地点で上昇し、ボス３の円盤状部とほぼ同じ高さに達したところ（後述の吸気口８ａの内径付近）から再び先端に至るまで水平に延びる。下端縁は、先ず緩やかに下降し、上端縁の上昇起点より手前で水平に延びて先端に至っている。つまり、各羽根５２は、径方向外方が内方よりも軸方向に拡がっており、そのため各羽根５２ａの径方向内方には空隙Ｓ１が形成される。
【００１８】
インペラ５は、このように複雑形状をなすが、樹脂からなるので射出成形法により容易に成形されうる。円筒３１をリング５１に嵌合する方法としては、（１）リング５１の内径より僅かに大きい外径を有する円筒３１を圧入する、（２）円筒３１をリング５１に冷やし嵌めした後に常温に戻して締まり嵌合する、等が挙げられる。通常は組立作業性の観点から前者の圧入が採用される。いずれの場合も鍔３２の上面と対向するリング５１の下面とが当接することにより、ボス３とインペラ５との軸方向の位置決めがなされる。ボス３とインペラ５が一体化されると、円筒３１の外周面と羽根５２の内端との間に空隙Ｓ２が形成される。
【００１９】
ハウジング８は、詳細は後述するが、図１に示すように上板８１、下板８２及び側壁８３からなり、上板８１と下板８２のそれぞれには吸気口８ａ、８ｃを有し、側壁８３には排気口８ｂを有し、内部に上記回転部材及び静止部材を収納する空間を有する。下板８２には、円筒状の支持部材９が一体的に形成されている（以下、支持部９という）。支持部９の内部には、軸受手段４１が保持されている。軸受手段４１は、回転軸４の径方向荷重を保持する、円筒状の含油多孔質体からなる滑り軸受と、回転軸の軸方向荷重を保持する、平板状の硬質性樹脂からなる摺動板とからなる。支持部９の底面には、その摺動板が収容され内周面にその滑り軸受が嵌合され、滑り軸受の上端面と支持部９の開口端部に当接するリング４２が固定され、このようにして支持部９に軸受手段４１が固定されている。
【００２０】
また、支持部９の外周面には、ステータ７が固定され、さらにステータ７の下方には、モータ用回路基板１０が固定されている。ステータ７に巻設されているコイルは、このモータ回路基板１０に接続され、この回路基板１０のリード７２がハウジング８の裏面を通ってモータ外部へ引き出されている。ステータ７の外周面は、駆動用マグネット６の内周面に所定の間隔をあけてそれぞれの磁気的中心が幾分軸方向にずれて径方向に対向している。ステータ７と駆動用マグネット６との間には軸方向の磁気吸引力が常時作用して回転部材が静止部材から外れないようになっている。
【００２１】
ハウジング８は、図１に示すように、上板８１及び下板８２とも金属材からなり、アルミニウムが使用されている。下板８２は平面視がＵ字状で上板８１も、それとほぼ同形で平行に位置し、下板８２はそれと直交する側壁８３を一体的に有する。側壁８３の外面は、下板８２の縁のＵ字状に沿った曲面からなり、側壁８３の内面も同様にＵ字状に沿った曲面を有するが、側壁８３の一部は肉厚に形成されている。この肉厚部には雌ねじ孔が形成され、上板８１を通された雄ねじ８４がその雌ねじ孔に嵌合することにより、上板８１と下板８２とが所定の間隔で対向するように互いに固定されている。上板８１及び下板８２の直線縁、及び側壁８３の端部にて規定される方形の開口が排気口８ｂとなり、上記回転部材及び静止部材は、上板８１、下板８２及び側壁８３で囲まれる空間内に収納されている。
【００２２】
また、図１に示すように、上板８１の吸気口８ａは、ボス３の上方を含み、内径が羽根５２の径方向のほぼ中間値に対応する円形をなす。さらに、下板８２の吸気口８ｃは、同一円周上における周方向等間隔に配列した３つの円弧状の開口からなり、上板８１の吸気口８ａとほぼ同心位置であって、各開口の内径がボス３の円筒の外径にほぼ等しく、外径は羽根５２の方向のほほ中間値に対応する。下板８２において隣接する吸気口８ｃの間の部分には、上記の支持部９を下板８２に保持するために残されている。なお、材料は、アルミニウム以外のものとして、鉄やマグネシウム等でもよい。
【００２３】
上記ファンモータ２は、リード７２を通じてステータ７が給電され、ステータ７の周囲に磁界が形成され、それと駆動用マグネット６との磁気作用によってインペラ３が矢印Ｒの方向に回転する。回転に伴ってファンモータ２外部の軸方向周辺の空気が吸気口８ａ、８ｃから軸方向に吸入されて羽根５２に当たり、遠心力を付与されて径方向外方から側壁８３の内周面にそって回転方向に流れ排気口８ｂから排出される。
【００２４】
以上の構成を備えることから、このファンモータ２は、次の効果を生じる。
(1)ボス３の円筒３１と嵌合するリング５１は薄肉であって、羽根５２は円筒３１から離れた位置から延びているので、円筒３１と羽根５２との間に空隙Ｓ２が形成される。従って、この空隙Ｓ２が各羽根５２の空隙Ｓ１と共に軸方向に取り込まれる空気の通路となり、羽根５２の上方および下方にハウジング８が接近していても十分に空気が吸気される。つまり、ファンモータ２が薄型に設計され軸方向のスペースが少ない場合や吸気口８ａ、８ｃの外部に空気の流通を阻害する障害物がある場合でも十分に空気を吸気することができる。また、羽根５２の空隙Ｓ１を形成する上端縁の傾斜部分によって、吸気口８ａから取り込まれた空気が軸方向から径方向に円滑に案内される（円滑に案内されるとは、乱流が少ないことから風損が少ないことと騒音が小さいということ）。そして、この傾斜を設けた羽根形状は、空気抵抗を受ける領域（羽根）と空隙Ｓ１の領域とをバランスよく確保する上で有利である。尚、リング５１は薄肉であっても鍔３２と当接しているので、リング５１と鍔３２とが協力し合って強固に固定され回転時の機械的耐性が得られる。
【００２５】
(2)ボス３は、強磁性体であって円筒３１の内周面に駆動用マグネット６が固定されているため、駆動用マグネット６の磁路が円筒３１に形成され、公知の構成にあるヨークが専用部材として不要である。
特に、円筒３１がヨークを兼ねていることから、これらが別体である構成に比べて単に部品点数が少なく済むだけでなく、この領域の半径方向のスペースを大きく確保することができる。例えば、ステータ７と駆動用マグネット６とを一定にしてヨークの有無を比較すると、本例では円筒３１の外径を小さくでき、空隙をより大きくすることができる（ヨークを設けると、その肉厚分だけ空隙が小さくなる）。或いは、円筒３１の外径を一定にしてヨーク部材の有無を比較すると、本例のようなステータ７と駆動用マグネット６の外径に対して、ヨークを設ける場合はその肉厚だけステータ７と駆動用マグネット６の外径を小さくすることとなり、それだけ磁気特性が犠牲になる。つまり、ヨークがあるとそれら以外にも設計上の制約を伴うこととなり、本例のようにヨークを不要にすることによる効果は顕著である。
【００２６】
(3)ボス３は、金属材からなり、しかも回転軸４に直接固定されているため、軸受手段４１と回転軸４の接触により発生する摩擦熱が回転軸４を通じてボス３全域に放熱され、軸受手段４１の温度が上昇しにくい。これにより、軸受手段４１の寿命が延びこのファンモータ２は、長期にわたる使用が可能となる。
(4)ハウジング８は、アルミニウムが使用されているため材料の強度が大きく各部の肉厚を小さくしても十分に剛性を確保することができ、軸方向高さの小さい薄型に好適となる。
従って、本実施形態のファンモータ２は、薄型で狭い空間に配置されても良好な送風特性を有する。
【００２７】
−第２実施形態−
この発明の第２の実施形態を図面と共に説明する。この実施形態は、ボスとインペラの結合構造が異なる以外は基本的に第１実施形態と同形同質であることから、ボス及びインペラの結合体についてのみ以下に詳述する。図７は第２実施形態のファンモータに係るボス及びインペラの結合体を示す軸方向断面図、図８はそのインペラを示す斜視図、図９は同インペラを示す平面図である。尚、煩雑を避けるために第１実施形態と対応する要素については同じ符号を用いて図示する。
【００２８】
この実施形態ではリング５１の内径が第１実施形態におけるそれよりも大きく、そしてリング５１の内周に周方向に間欠的に突起５３、５３・・・５３が形成されている。図示の例では突起５３の数は羽根５２と同じであり、しかも突起５３は羽根５２の付け根に接近して形成されている。各突起５３の先端が通る円の内径は円筒３１の外径より僅かに短い。従って、円筒３１がリング５１に圧入されるときに、突起５３が弾性変形してその圧入を容易にする。また、隣り合う突起５３間の空隙Ｓ３は、各羽根５２の空隙Ｓ１及び円筒３１と羽根５２との間の空隙Ｓ２に加えて、軸方向に取り込む空気量を一層多くするうえ、樹脂からなるインペラ５の成形歪みを吸収してインペラの生産性を上げる。
【００２９】
−第３実施形態−
第３実施形態も第２実施形態と同じくリング５１の内径が第１実施形態におけるそれよりも大きいが、第２実施形態と異なりリング５１の内周面は平滑である。代わって図１０に軸方向断面図として示すように、リング５１の内周面と対向する円筒３１の外周に周方向に間欠的に突起５４、５４・・・５４が形成されている。従って、隣り合う突起５４間の空隙により、第２実施形態と同様に圧入作業が容易であり、取り込む空気量も多く、且つインペラの耐久性も高い。
【００３０】
−第４実施形態−
図１１に第４実施形態のファンモータに係るボス及びインペラの結合体を軸方向断面図で示す。本実施形態では鍔３２に周方向に間欠的に貫通孔３３、３３・・・３３が設けられ、リング５１の下面に貫通孔３３、３３・・・３３と対応するように突起５５、５５・・・５５が形成されている。そして、円筒３１の外径とリング５１の内径とは第１実施形態と異なり緩み嵌合するように設計されていて、突起５５を各々貫通孔３３に嵌合した後、突起５５を加熱して貫通孔３３に溶着することにより、ボス３とインペラ５とが結合されている。この構成によってもリング５１が薄肉であって円筒３１と羽根５２の間に空隙Ｓ２があるので、取り込む空気量が多く、高風量が確保される。なお、円筒３１とリング５１とは締まり嵌合としてもよいし、或いは遊嵌させて空隙を形成するようにしてもよい。
【００３１】
−第５実施形態−
これは第４実施形態の突起５５を変形した例である。本実施形態では第４実施形態の突起５５と同じく貫通孔３３、３３・・・３３と対応する突起５６、５６・・・５６が形成されている。但し、突起５６は、図１２に軸方向断面図として示すように、鍔３２の肉厚を超える位置で径方向に突出した爪５６ａが形成され、続いて先端に向かって細くなっている。そして、爪５６ａの位置よりややリング５１に近い位置から軸方向の溝５６ｂによって二本に縦割りされている。溝５６ｂは先端に向かうほど拡がっている。
【００３２】
従って、突起５６が貫通孔３３に嵌合する際は、溝５６ｂがすぼめられて外径が縮小する方向に弾性変形し、爪５６ａが貫通孔３３を通り過ぎると同時に復元力にて元の外径に拡がり、それによって爪５６ａが鍔３２の下面に引っ掛かる。このボス３とインペラ５との結合構造によれば、第４実施形態と同じく高風量が確保される。また、第４実施形態の溶着工程が不要となるため、生産性が上がる。なお、突起５６と貫通孔３３の形状は、突起５６が弾性変形することで固定するものであれば、この形状に限定されるものではない。
【００３３】
−第６実施形態−
以上の実施形態では鍔３２とリング５１との当接面は、鍔３２側では上面、リング５１側では下面の各一面であった。本実施形態では図１３に軸方向断面図として示すように、前記リング５１の下面に外縁に沿って環状の壁５１ａを設け、その壁５１ａの内周面が鍔３２の外周面と当接するようにした。このようにリング５１が、下面（第一の環状面）及び壁５１ａの内周面（第二の環状面）という、交差する二つの環状面を有し、鍔３２との当接面を交差する２面とすることで、ボス３とインペラ５の結合が確実になる。また、インペラ５としても、各羽根５２とリング５１との剛性も上がる。なお、この実施形態のリング５１に上記した各実施形態のそれを組み合わせてもよい。
【００３４】
−第７実施形態−
以上の実施形態ではいずれも羽根５２がリング５１と直交するように形成されていたが、本実施形態では図１４に要部斜視図として示すように、羽根５２が交差するリブ５２ａ及びひれ５２ｂからなる。リブ５２ａは、リング５１と平行であって、リング５１における径方向中間位置を起点として所定の出口角をなして外方に延びている。ひれ５２ｂは、円筒３１の外周面から離れた位置、通常は図１における吸気口８ａの外周縁に対応する位置からリブ５２ａの先端位置までのリブ５２ａの側端に沿ってリブ５２ａに対して直角に上方に立ち上がっている。つまり、リブ５２ａとひれ５２ｂとは、半径方向側面視がＬ字形状をなす。ひれ５２ｂの高さは円筒３１の高さより幾分小さい。さらに、ひれ５２ｂは、リブ５２ａにおける回転方向（矢印Ｒ）の後側に形成されている。このインペラ５も空気を軸方向に取り込み径方向に吐き出す形状であって、径方向外方に向かうに伴って軸方向に拡がる形状である。
【００３５】
この構成によれば、羽根５２のひれ５２ｂが円筒３１から離れた位置から延びているので、円筒３１の周囲の空隙量を一層大きく確保することができる。
なお、このインペラ５は、回転するとリブ５２ａ及びひれ５２ｂともに回転方向に対して空気抵抗を受けるが、リブ５２ａの主面は回転方向に平行に形成されその抵抗を受けるのはリブ５２ａの側面であり、この側面の面積はひれ５２ｂの面積に比べて十分に小さく、気流を発生させるのに寄与するのはひれ５２ｂである。
【００３６】
−第８実施形態−
これは第７実施形態の羽根５２を変形した例である。本実施形態では図１５に要部斜視図として示すように羽根５２が起点ではリング５１と平行になり、先端では直交するように、リング５１から径方向に離れた位置で捻れている。このインペラ５も空気を軸方向に取り込み径方向に吐き出す形状であって、径方向外方に向かうに伴って軸方向に拡がる形状である。この構成によれば、円筒３１からリング５１の立ち上がり位置までの間隔が広くなり、円筒３１の周囲の空隙量を一層大きく確保することができる。
【００３７】
−第９実施形態−
以上の実施形態ではいずれも鍔３２の上面とリング５１の下面とが当接することにより、ボス３とインペラ５の軸方向の位置決めがなされていた。本実施形態は図１６にボスとインペラの結合体を軸方向断面図で示すように、鍔３２の下面とリング５１の上面とが当接する例である。
このようにリング５１が鍔３２の下に配置されることに伴って、羽根５２の形状も第１実施形態と異なっている。即ち、羽根５２は再び第１実施形態におけるようにリング５１と直交するように形成されている点では共通するが、その上端縁はリング５１との付け根から緩勾配をもって上昇し、途中急勾配に変わった後、水平となる。また下端縁はその付け根では水平に延び、付け根から離れると緩勾配をもって上昇し、上端縁が急勾配に変わるよりも手前で水平となっている。そして、各羽根５２はリング５１より上側に鍔３２の外周と当接する側端縁を有し、鍔３２がこの側端縁に圧入されることにより、ボス３とインペラ５とが結合されている。
この構成によれば、第１実施形態乃至第８実施形態に比べてリング５１の分だけ円筒３１周囲の空隙Ｓ１，Ｓ２を広くとることができるし、リング５１が少々厚肉であってもリング５１によって円筒３１周囲の空間容積が狭められることがないから、リング５１の剛性を高めることもできる。
【００３８】
−第１０実施形態−
この発明の第１０の実施形態を図面と共に説明する。この実施形態は、ファンモータを備えた電子機器である。この電子機器とは、例えばノートパソコンや携帯情報端末である。その電子機器を図１７に示す軸方向断面図を用いて詳述する。
図１７に示す電子機器１は、外装ケースのカバー６１と底板６２との間に、ＣＰＵやメモリー等の電子部品が実装された回路基板６３が両板に平行に設置されている。そして第１実施形態と同様のファンモータ２が回路基板６３と底板６２とで挟まれる空間に設置されている。そのファンモータ２は、第１実施形態の上板８１の代わりにその回路基板６３を下板８２と組み合わせている。このとき、回路基板６３におけるファンモータ２の上方部分には、上板８１と同様の吸気口６４が形成されている。回路基板６３の冷却対象である電子部品または電子部品に当接するヒートシンク（図示省略）は、その下面に設けられていてファンモータ２の排気口８ｂの延長線上に位置している。
【００３９】
そのファンモータ２は、薄型で狭い空間に配置されても高い送風特性が得られるため、この電子機器１は、狭い空間に発熱源が置かれても所望の冷却を行うことができ、薄型でありながら高性能とすることができる。特に、回路基板６３がファンモータ２のハウジングの一部を兼ねる構成とすると、ファンモータをノートパソコンのような狭い空間に搭載する場合に、電子機器の軸方向の所定高さに対してファンモータ或いは電子機器の軸方向高さを犠牲にすることなく搭載することができる。なお、第１０実施形態は、第１実施形態のファンモータを備えているが、第２〜９実施形態のファンモータを適用することもできる。
【００４０】
−第１１実施形態−
この発明の第１１の実施形態を図面と共に説明する。この実施形態は、第９実施形態とファンモータの設置構造が異なる以外は基本的に同形同質である。よって、そのファンモータの設置構造についてのみ以下に図１８に示す軸方向断面図を用いて詳述する。
図１８に示す電子機器１１は、第１０実施形態と同様に第１実施形態のファンモータ２が回路基板６３と外装ケースの底板６２とで挟まれる空間に設置されているが、支持部６を有する下板８２が回路基板６３側に固定されている。即ち、回路基板６３には、下板８２の吸気口８ｃと同じ外径の円形の開口が形成されており、この開口と吸気口８ｃとが同心となるように下板８２が取り付けられている。この回路基板６３の開口に対向する底板６２には、その吸気口８ｃと同心に円弧状の開口が複数形成され、下板８２は底板６２に対しても固定され、この開口が外装ケースの内外に空気が流通する吸気口８ｄとして作用する。また、底板６２の吸気口８ｄ付近は、当該電子機器をテーブルなどの載置面Ｔに載置したときにその吸気口８ｄが塞がって吸気作用を阻害しないように、載置面Ｔから遠ざかるように窪んでいる（符号Ｄ）。
【００４１】
本実施形態の電子機器でも、第１０実施形態と同様に狭い空間に発熱源が置かれても所望の冷却を行うことができ、薄型でありながら高性能とすることができ、特に、底板６２がファンモータ２のハウジングの一部を兼ねる構成とすると、ファンモータをノートパソコンのような狭い空間に搭載する場合に、電子機器の軸方向の所定高さに対してファンモータ或いは電子機器の軸方向高さを犠牲にすることなく搭載することができる。
なお、本実施形態ではファンモータを底板６２に取り付けているが、カバー６１に取り付けても良い。また、第１１実施形態は、第１実施形態のファンモータを備えているが、第２〜９実施形態のファンモータを適用することもできる。
【００４２】
−その他の変形例について−
上記した各実施形態の構成は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、以下に例示するような種々の変更が可能である。
上記インペラ５は、樹脂にて射出成形法によるものを示したが、板金をプレス成形する等した金属からなるものであってもよい。また上記インペラ５の羽根５２の出口角αは、６０度となっているが、これよりも小さくてもよいし或いはこれよりも大きくてもよい。
上記羽根５２は、径方向に直線的に延びているが曲線的に延びる形状であってもよいし、その上端縁及び下端縁の細部の形状は、例えば、傾斜部分の角度の変更や曲線的な形状の変更は可能である。
【００４３】
第１乃至第６実施形態及び第９実施形態における羽根５２、並びに第７実施形態におけるひれ５２ｂは、リング５１に対して垂直に設けられている（軸方向に平行である）が、回転方向に空気抵抗を受けることができれば、必ずしも垂直である必要はなく種々の特性や寸法を考慮して傾かせてもよい。
また、上記した各実施形態のインペラ５は、空気を軸方向に取り込んで径方向に吐き出す形状となったものを示したが、これ以外の方向に流す形状のものであってもよい。
上記駆動用マグネットとステータとは、径方向に対向しているが、軸方向に対向する構成であってもよい。
上記ファンモータの軸受手段は、転がり軸受や動圧流体軸受等を適用してもい。
上記ファンモータは、吸気口が軸方向両側に設けられた構成であるが、一方が閉塞されて片側のみに吸気口を有する構成としてもよい。
上記ファンモータは、冷却用として説明したが、これ以外に狭い空間の雰囲気中の流体を送風する目的で用いる場合にも好適である。
【００４４】
【発明の効果】
以上の通り、この発明のファンモータは、薄型でも、良好な送風特性を得ることができる。
また、この発明の電子機器は、狭い空間に発熱源が置かれても所望の冷却を行うことができ、薄型で高性能なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は第１実施形態のファンモータ付近を示す軸方向断面図、（ｂ）は同じく分解斜視図である。
【図２】そのファンモータのうちボスとインペラの結合体を示す斜視図である。
【図３】その結合体の分解斜視図である。
【図４】その結合体の平面図である。
【図５】同じく底面図である。
【図６】第１実施形態に係るファンモータのボスを示す側面図である。
【図７】第２実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図８】第２実施形態に係るファンモータのインペラを示す斜視図である。
【図９】そのインペラの平面図である。
【図１０】第３実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図１１】第４実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図１２】（ａ）は第５実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図、（ｂ）はそのＡ部拡大図である。
【図１３】第６実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図１４】第７実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体の要部を示す斜視図である。
【図１５】第８実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体の要部を示す斜視図である。
【図１６】第９実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図１７】第１０実施形態の電子機器を示す主要部断面図である。
【図１８】第１１実施形態の電子機器を示す主要部断面図である。
【図１９】従来のファンモータを示す斜視図である。
【図２０】上記従来のファンモータの軸方向断面図である。
【符号の説明】
１，１１ 電子機器
４５ ファンモータ
４６ ボス
３１ 円筒
３２ 鍔
４７ 回転軸
４１ 軸受け手段
５ インペラ
５１ リング
５２ 羽根
６ 駆動用マグネット
７ ステータ
８ ハウジング
９ 支持部材
１０ 回路基板
【発明の属する技術分野】
この発明は、ファンモータ及び電子機器に属し、特にそのファンモータはノートパソコンのように薄型の電子機器の冷却用として好適に利用される。一方、このファンモータは、冷却を目的としないで単に雰囲気中の空気を送風する目的で用いることもできる。
【０００２】
【従来の技術】
ノートパソコンのように薄型の電子機器においては、その機器内部を冷却するためのファンモータとして、その占有体積が小さくても効率よく送風することができる特性を有するものが要求される。例えば、図１９に斜視図、図２０に軸方向断面図として示すように、空気を軸方向（回転軸の長手方向を指す。以下同様。）に吸入して径方向（回転軸の径方向を指す。以下同様。）に送り出すように形成されたインペラ１０３と、インペラ１０３を囲むとともにインペラ１０３の上方及び／又は下方に吸気口１０４、径方向の少なくとも一方の側に排気口１０５が形成されたハウジング１０８を備えた薄型の遠心ファンモータ１０２が用いられることがある。この遠心ファンモータは、径方向に排気するため、冷却対象であるＣＰＵなどの発熱源を同方向に並べて配置することができ、その存在自体が電子機器の厚さを増すことがないので、薄型の電子機器に好適に取り付けられる。
【０００３】
そのファンモータにおけるインペラ１０３は、円筒状のボスから径方向に複数の羽根が延び、各羽根は回転軸線に対して平行か或いは幾分傾斜する面を有する。各羽根は、ハウジング１０８内の限られたスペースにおいて大きな送風量が得られるように、図２０に示すように、各羽根の高さ方向幅はハウジング１０８内の高さ方向幅に近い寸法であって、その径方向幅はハウジング側面の近傍まで延びる位置関係となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
各羽根は、回転中の空気抵抗に関連して風量について考慮すると上記のような許容されるスペース内でできるだけ大きな形状とすることが好ましい。しかしながら、各羽根は、吸気口１０４から吸い込まれる空気を考慮すると、必ずしも図２０に示すような羽根形状が好ましいとはいえない。即ち、吸気口１０４付近に各羽根の上端又は下端が接近していたり、或いは羽根の肉厚が大きいと、吸気口１０４から取り入れる空気の通路が狭くなり、風量を確保できなくなり、静圧も低下する。また、羽根とハウジングの吸気口付近の間隙が狭いと、吸い込まれた空気がその間隙に入り込んで渦流となる。そして、その渦流の発生により、ハウジング内部で圧損が生じて風量を低下させるばかりか、騒音も増すことがある。
【０００５】
このように、図２０に示すような従来のファンモータは、狭い空間に搭載できるように薄型化されると、風量、静圧及び騒音等の送風特性が低下し、より軸方向高さを小さくして薄型化することが困難であった。このため、従来のファンモータが搭載された電子機器をより薄型化しようとすると、そのファンモータの送風特性を犠牲にしたり、或いは電子機器の性能を犠牲にするといった制約をともなっていた。
【０００６】
そこで、図２０に示すようなファンモータにおいて、吸気口１０４から取り込まれる空気の通路を広くするために各羽根のボス付近（羽根の内径部分）の高さ方向幅を小さくし、吸気口１０４と各羽根との間のスペースを確保することで、より多くの空気を取り込めるようにしたインペラが種々提案されている（特開２００２−２１７８２、特開２００１−９９０９６、実用新案登録第３０８４２１０号、特開２０００−３４１９０２、特開２００１−１４０７９０、実用新案登録第３０８０１９４号、特開２００２−６４１６７等）。しかしながら、このようなインペラを有するファンモータであっても、一層の送風特性の向上を図ったり、或いはインペラがより狭い空間において使用される場合には、所定の送風特性が得られない問題があった。
それ故、この発明の課題は、薄型であっても高い送風特性を得ることができるファンモータ及びこれを備えた電子機器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するために、この発明のファンモータは、
回転軸と、
回転軸に固定され一端面がほぼ閉塞した強磁性体からなる円筒、及びその円筒の他端にその周縁より径方向に張り出した鍔を有するボスと、
前記円筒と嵌合し鍔の一つの主面と当接するリング、及びそのリングにおける前記円筒から離れた位置より所定の出口角をなして径方向外方に延びる複数の羽根を有するインペラと、
前記円筒の内周面に固定された駆動用マグネットと、
前記回転軸を回転可能に保持する軸受手段と、
その軸受手段の径方向外方に前記駆動用マグネットと対向するように固定されたステータと
を備えることを特徴とする。
なお、ここでの出口角とは、羽根が延びる方向と、回転軸線を中心として羽根の外端を通る円とその羽根の延びる方向との交点における接線と、がなす角のうち、回転方向の後側に形成される角をいう。
【０００８】
この発明のファンモータは、回転軸、ボス、インペラ及び駆動用マグネットを有する回転部材に対して、軸受手段及びステータを有する静止部材を備える。インペラはボスとは別体で、ボスが強磁性体からなる円筒を必須とするのに対して、インペラは樹脂であっても良いし、金属であってもよい。ボスの円筒部分を強磁性体からなるものとし、その内周面に駆動用マグネットが固定されることことにより、駆動用マグネットの磁路がボスに形成される。即ち、ボスが磁路形成のためのヨークを兼ねるので、磁路形成のための専用の部材が不要である。また、インペラをボスと別体にすることで、インペラは例えばボスに使用される材質及び形状に依存することなく、高風量確保のために樹脂で複雑形状に成形したり、あるいはアルミニウム等の加工しやすく放熱性に優れた金属を選択したりすることができる。
【０００９】
そして、羽根がボスの円筒から離れた位置より径方向外方に延びるように設けられているので、ボス付近に軸方向に取り込まれる空気の通路が確保される。この場合、鍔とリングとが径方向に平行な面同士で合わせられることにより、軸方向の相対移動を互いに静止し合っているので、ボスとインペラが別体であるにもかかわらず、上記通路の径方向寸法が十分に確保される。その結果、羽根の上端又は下端がハウジングの吸気口付近に接近していても渦流の発生が抑制され、もって風量の増大と共に低騒音化を図ることができる。また、インペラの内径側をリングにして羽根間をつなげることにより、リングの軸方向寸法が薄肉であっても回転方向及び径方向の剛性が確保される。尚、鍔とリングとの位置関係は鍔が下でリングが上でもよいし、その逆でもよい。
【００１０】
この発明のファンモータにおいて、前記リングの内周面、又は前記円筒における鍔に近い外周面に周方向に間欠的に突起が設けられ、前記円筒とリングとの嵌合がその突起を介してなされる圧入であると好ましい。圧入によってインペラとボスが固定されるので組立作業性に優れるし、突起間にも空隙が形成されるので取り込む空気量を多くすることができるからである。また、インペラが樹脂成形されている場合は、その成形歪みをその空隙にて吸収し、インペラの生産性を増すことができる。
【００１１】
上記の突起に代わって、この発明のファンモータは前記鍔に周方向に間欠的に貫通孔が形成され、前記リングにその貫通孔に対応するように突起が形成され、その突起が貫通孔に圧入され又は溶着されている構成を有していても好ましい。これによりリングと円筒との間の空隙を一層大きくすることができるからである。
前記リングは、内周に交差する二つの環状面を有し、第一の環状面が鍔の前記一つの主面と当接し、第二の環状面が鍔の外周面と当接するような形状とすることもできる。このようにリングと鍔との当接面を交差する２面とすることで、ボスとインペラの結合が確実になる。また、インペラの剛性が一層向上する。
前記羽根は、軸方向に取り込んだ空気を径方向に吐き出す形状であって、径方向外方に向かうに伴って軸方向に拡がっている形状にすると好ましい。これにより、ボス付近で軸方向に取り込まれる空気量と径方向に送り出す空気量をともに多くし、風量を増すことができるからである。
【００１２】
更に、この発明のファンモータは、好ましくは前記インペラを囲み、軸方向一方または両方に空気を取り込む吸気口と、径方向の少なくとも一方に空気を吐き出す排気口を有するハウジングを備える。
このハウジングは、このファンモータが搭載される電子機器を構成する回路基板、外装ケース及びその他機器を構成する基板の一部を利用して取り付けても良い。
【００１３】
前記ハウジングの少なくとも一部は、金属材からなるものとすることができる。例えばハウジングが単一の部材からなる場合は、それを金属材とし、二つ以上の部材からなる場合は、少なくともその一つを金属材とする。金属材からなるハウジング部分は、熱伝導性が良好な材料であって、しかもフィンを有するものとするとよい。熱伝導性が良好な金属材とは、例えばアルミニウム、マグネシウムである。
このように金属材料からなるハウジングを備えたファンモータは、金属材の剛性の高さに起因して薄型化に適する。しかも放熱性に優れるためファンモータの冷却特性向上に寄与する。
【００１４】
この発明のファンモータと関連する電子機器は、上記のいずれかに記載のファンモータと、そのファンモータによって冷却される電子部品とを備えることを特徴とする。
この電子機器とは、例えば、ノートパソコン、携帯情報端末等をあげることができる。そのような電子機器には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の高度集積回路が形成された小型半導体電子部品を備え、この電子部品が過度に発熱するため主な冷却対象となる。従って、このような電子部品は、電子機器内でファンモータのハウジング排気口の延長線上に取り付けられるとよいし、ハウジングの少なくとも一部が金属材からなる場合、その金属材からなる部分の外面に電子部品が接触するように固定されてもよい。また、ファンモータのハウジングとして、電子機器を構成する回路基板や外装ケースの一部が兼ねるようにしてもよい。
何れもファンモータが薄型で狭い空間に設置されても良好な送風特性を得ることができるため、このファンモータを搭載することで、ファンモータ及び電子機器の外形を拡大させることなく所望の冷却を行うことができる。つまり、この電子機器は、薄型でありながら高性能なものとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態をいくつか例示するが、この発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
−第１実施形態−
この発明の第１の実施形態を図面とともに説明する。図１（ａ）は、第１実施形態のファンモータ付近を示す軸方向断面図、図１（ｂ）は同じく分解斜視図である。図２は、そのファンモータのうちボスとインペラの結合体を示す斜視図、図３はその分解斜視図である。図４はその結合体の平面図、図５は同じく底面図である。図６はボスを示す側面図である。
ファンモータ２は、主として、ボス３、回転軸４、インペラ５及び駆動用マグネット６を有する回転部材に対して、軸受手段４１、ステータ７、ハウジング８支持部材９及びモータ用回路基板１０を有する静止部材を備えている。
【００１６】
ボス３は、磁性を示す金属である鉄からなり、図６に示すように上端面が円盤状部にて閉塞した円筒３１と、その円筒３１の下端にその周縁より径方向に均等に張り出した鍔３２とを一体的に備え、プレス成形により形成されている。円筒３１の円盤状部の中心には貫通孔３ａが形成され、その貫通孔３ａに回転軸４の上端が嵌合することにより、ボス３と回転軸４が固定されている。円筒３１の内周面には、円筒状の駆動用マグネット６が嵌合固定されている。円筒３１の内周面と上記円盤状部との稜線付近は内側に直角に周方向に一様に窪んでおり、その窪みによって形成される段部３ｂが駆動用マグネット６の軸方向の位置決めを容易にしている。回転軸４は、軸受手段４１を介して静止部材に回転可能に保持されている。なお、ボス３は直接、回転軸４に固定されているが、回転軸４に金属製ブッシュを介在させて貫通孔３ａに嵌合させて固定してもよく、このような場合の金属ブッシュは回転軸４の一部とみなすことができる。
【００１７】
インペラ５は、樹脂からなり、空気を軸方向に取り込んで径方向に吐き出す形状となっており、円筒３１を嵌合する薄肉のリング５１と、そのリング５１における径方向のほぼ中間位置より約６０度の出口角をなして径方向外方に延びる複数（図示の例では１３）枚の羽根５２とを一体的に備える。各羽根５２はリング５１に対して直角に立てられていて、径方向外方に向かうにつれて軸方向寸法が大きくなるように成形されている。詳しくは、羽根５２の上端縁は、リング５１上を起点として水平に延び、羽根５２の外径と内径とのほぼ中間地点で上昇し、ボス３の円盤状部とほぼ同じ高さに達したところ（後述の吸気口８ａの内径付近）から再び先端に至るまで水平に延びる。下端縁は、先ず緩やかに下降し、上端縁の上昇起点より手前で水平に延びて先端に至っている。つまり、各羽根５２は、径方向外方が内方よりも軸方向に拡がっており、そのため各羽根５２ａの径方向内方には空隙Ｓ１が形成される。
【００１８】
インペラ５は、このように複雑形状をなすが、樹脂からなるので射出成形法により容易に成形されうる。円筒３１をリング５１に嵌合する方法としては、（１）リング５１の内径より僅かに大きい外径を有する円筒３１を圧入する、（２）円筒３１をリング５１に冷やし嵌めした後に常温に戻して締まり嵌合する、等が挙げられる。通常は組立作業性の観点から前者の圧入が採用される。いずれの場合も鍔３２の上面と対向するリング５１の下面とが当接することにより、ボス３とインペラ５との軸方向の位置決めがなされる。ボス３とインペラ５が一体化されると、円筒３１の外周面と羽根５２の内端との間に空隙Ｓ２が形成される。
【００１９】
ハウジング８は、詳細は後述するが、図１に示すように上板８１、下板８２及び側壁８３からなり、上板８１と下板８２のそれぞれには吸気口８ａ、８ｃを有し、側壁８３には排気口８ｂを有し、内部に上記回転部材及び静止部材を収納する空間を有する。下板８２には、円筒状の支持部材９が一体的に形成されている（以下、支持部９という）。支持部９の内部には、軸受手段４１が保持されている。軸受手段４１は、回転軸４の径方向荷重を保持する、円筒状の含油多孔質体からなる滑り軸受と、回転軸の軸方向荷重を保持する、平板状の硬質性樹脂からなる摺動板とからなる。支持部９の底面には、その摺動板が収容され内周面にその滑り軸受が嵌合され、滑り軸受の上端面と支持部９の開口端部に当接するリング４２が固定され、このようにして支持部９に軸受手段４１が固定されている。
【００２０】
また、支持部９の外周面には、ステータ７が固定され、さらにステータ７の下方には、モータ用回路基板１０が固定されている。ステータ７に巻設されているコイルは、このモータ回路基板１０に接続され、この回路基板１０のリード７２がハウジング８の裏面を通ってモータ外部へ引き出されている。ステータ７の外周面は、駆動用マグネット６の内周面に所定の間隔をあけてそれぞれの磁気的中心が幾分軸方向にずれて径方向に対向している。ステータ７と駆動用マグネット６との間には軸方向の磁気吸引力が常時作用して回転部材が静止部材から外れないようになっている。
【００２１】
ハウジング８は、図１に示すように、上板８１及び下板８２とも金属材からなり、アルミニウムが使用されている。下板８２は平面視がＵ字状で上板８１も、それとほぼ同形で平行に位置し、下板８２はそれと直交する側壁８３を一体的に有する。側壁８３の外面は、下板８２の縁のＵ字状に沿った曲面からなり、側壁８３の内面も同様にＵ字状に沿った曲面を有するが、側壁８３の一部は肉厚に形成されている。この肉厚部には雌ねじ孔が形成され、上板８１を通された雄ねじ８４がその雌ねじ孔に嵌合することにより、上板８１と下板８２とが所定の間隔で対向するように互いに固定されている。上板８１及び下板８２の直線縁、及び側壁８３の端部にて規定される方形の開口が排気口８ｂとなり、上記回転部材及び静止部材は、上板８１、下板８２及び側壁８３で囲まれる空間内に収納されている。
【００２２】
また、図１に示すように、上板８１の吸気口８ａは、ボス３の上方を含み、内径が羽根５２の径方向のほぼ中間値に対応する円形をなす。さらに、下板８２の吸気口８ｃは、同一円周上における周方向等間隔に配列した３つの円弧状の開口からなり、上板８１の吸気口８ａとほぼ同心位置であって、各開口の内径がボス３の円筒の外径にほぼ等しく、外径は羽根５２の方向のほほ中間値に対応する。下板８２において隣接する吸気口８ｃの間の部分には、上記の支持部９を下板８２に保持するために残されている。なお、材料は、アルミニウム以外のものとして、鉄やマグネシウム等でもよい。
【００２３】
上記ファンモータ２は、リード７２を通じてステータ７が給電され、ステータ７の周囲に磁界が形成され、それと駆動用マグネット６との磁気作用によってインペラ３が矢印Ｒの方向に回転する。回転に伴ってファンモータ２外部の軸方向周辺の空気が吸気口８ａ、８ｃから軸方向に吸入されて羽根５２に当たり、遠心力を付与されて径方向外方から側壁８３の内周面にそって回転方向に流れ排気口８ｂから排出される。
【００２４】
以上の構成を備えることから、このファンモータ２は、次の効果を生じる。
(1)ボス３の円筒３１と嵌合するリング５１は薄肉であって、羽根５２は円筒３１から離れた位置から延びているので、円筒３１と羽根５２との間に空隙Ｓ２が形成される。従って、この空隙Ｓ２が各羽根５２の空隙Ｓ１と共に軸方向に取り込まれる空気の通路となり、羽根５２の上方および下方にハウジング８が接近していても十分に空気が吸気される。つまり、ファンモータ２が薄型に設計され軸方向のスペースが少ない場合や吸気口８ａ、８ｃの外部に空気の流通を阻害する障害物がある場合でも十分に空気を吸気することができる。また、羽根５２の空隙Ｓ１を形成する上端縁の傾斜部分によって、吸気口８ａから取り込まれた空気が軸方向から径方向に円滑に案内される（円滑に案内されるとは、乱流が少ないことから風損が少ないことと騒音が小さいということ）。そして、この傾斜を設けた羽根形状は、空気抵抗を受ける領域（羽根）と空隙Ｓ１の領域とをバランスよく確保する上で有利である。尚、リング５１は薄肉であっても鍔３２と当接しているので、リング５１と鍔３２とが協力し合って強固に固定され回転時の機械的耐性が得られる。
【００２５】
(2)ボス３は、強磁性体であって円筒３１の内周面に駆動用マグネット６が固定されているため、駆動用マグネット６の磁路が円筒３１に形成され、公知の構成にあるヨークが専用部材として不要である。
特に、円筒３１がヨークを兼ねていることから、これらが別体である構成に比べて単に部品点数が少なく済むだけでなく、この領域の半径方向のスペースを大きく確保することができる。例えば、ステータ７と駆動用マグネット６とを一定にしてヨークの有無を比較すると、本例では円筒３１の外径を小さくでき、空隙をより大きくすることができる（ヨークを設けると、その肉厚分だけ空隙が小さくなる）。或いは、円筒３１の外径を一定にしてヨーク部材の有無を比較すると、本例のようなステータ７と駆動用マグネット６の外径に対して、ヨークを設ける場合はその肉厚だけステータ７と駆動用マグネット６の外径を小さくすることとなり、それだけ磁気特性が犠牲になる。つまり、ヨークがあるとそれら以外にも設計上の制約を伴うこととなり、本例のようにヨークを不要にすることによる効果は顕著である。
【００２６】
(3)ボス３は、金属材からなり、しかも回転軸４に直接固定されているため、軸受手段４１と回転軸４の接触により発生する摩擦熱が回転軸４を通じてボス３全域に放熱され、軸受手段４１の温度が上昇しにくい。これにより、軸受手段４１の寿命が延びこのファンモータ２は、長期にわたる使用が可能となる。
(4)ハウジング８は、アルミニウムが使用されているため材料の強度が大きく各部の肉厚を小さくしても十分に剛性を確保することができ、軸方向高さの小さい薄型に好適となる。
従って、本実施形態のファンモータ２は、薄型で狭い空間に配置されても良好な送風特性を有する。
【００２７】
−第２実施形態−
この発明の第２の実施形態を図面と共に説明する。この実施形態は、ボスとインペラの結合構造が異なる以外は基本的に第１実施形態と同形同質であることから、ボス及びインペラの結合体についてのみ以下に詳述する。図７は第２実施形態のファンモータに係るボス及びインペラの結合体を示す軸方向断面図、図８はそのインペラを示す斜視図、図９は同インペラを示す平面図である。尚、煩雑を避けるために第１実施形態と対応する要素については同じ符号を用いて図示する。
【００２８】
この実施形態ではリング５１の内径が第１実施形態におけるそれよりも大きく、そしてリング５１の内周に周方向に間欠的に突起５３、５３・・・５３が形成されている。図示の例では突起５３の数は羽根５２と同じであり、しかも突起５３は羽根５２の付け根に接近して形成されている。各突起５３の先端が通る円の内径は円筒３１の外径より僅かに短い。従って、円筒３１がリング５１に圧入されるときに、突起５３が弾性変形してその圧入を容易にする。また、隣り合う突起５３間の空隙Ｓ３は、各羽根５２の空隙Ｓ１及び円筒３１と羽根５２との間の空隙Ｓ２に加えて、軸方向に取り込む空気量を一層多くするうえ、樹脂からなるインペラ５の成形歪みを吸収してインペラの生産性を上げる。
【００２９】
−第３実施形態−
第３実施形態も第２実施形態と同じくリング５１の内径が第１実施形態におけるそれよりも大きいが、第２実施形態と異なりリング５１の内周面は平滑である。代わって図１０に軸方向断面図として示すように、リング５１の内周面と対向する円筒３１の外周に周方向に間欠的に突起５４、５４・・・５４が形成されている。従って、隣り合う突起５４間の空隙により、第２実施形態と同様に圧入作業が容易であり、取り込む空気量も多く、且つインペラの耐久性も高い。
【００３０】
−第４実施形態−
図１１に第４実施形態のファンモータに係るボス及びインペラの結合体を軸方向断面図で示す。本実施形態では鍔３２に周方向に間欠的に貫通孔３３、３３・・・３３が設けられ、リング５１の下面に貫通孔３３、３３・・・３３と対応するように突起５５、５５・・・５５が形成されている。そして、円筒３１の外径とリング５１の内径とは第１実施形態と異なり緩み嵌合するように設計されていて、突起５５を各々貫通孔３３に嵌合した後、突起５５を加熱して貫通孔３３に溶着することにより、ボス３とインペラ５とが結合されている。この構成によってもリング５１が薄肉であって円筒３１と羽根５２の間に空隙Ｓ２があるので、取り込む空気量が多く、高風量が確保される。なお、円筒３１とリング５１とは締まり嵌合としてもよいし、或いは遊嵌させて空隙を形成するようにしてもよい。
【００３１】
−第５実施形態−
これは第４実施形態の突起５５を変形した例である。本実施形態では第４実施形態の突起５５と同じく貫通孔３３、３３・・・３３と対応する突起５６、５６・・・５６が形成されている。但し、突起５６は、図１２に軸方向断面図として示すように、鍔３２の肉厚を超える位置で径方向に突出した爪５６ａが形成され、続いて先端に向かって細くなっている。そして、爪５６ａの位置よりややリング５１に近い位置から軸方向の溝５６ｂによって二本に縦割りされている。溝５６ｂは先端に向かうほど拡がっている。
【００３２】
従って、突起５６が貫通孔３３に嵌合する際は、溝５６ｂがすぼめられて外径が縮小する方向に弾性変形し、爪５６ａが貫通孔３３を通り過ぎると同時に復元力にて元の外径に拡がり、それによって爪５６ａが鍔３２の下面に引っ掛かる。このボス３とインペラ５との結合構造によれば、第４実施形態と同じく高風量が確保される。また、第４実施形態の溶着工程が不要となるため、生産性が上がる。なお、突起５６と貫通孔３３の形状は、突起５６が弾性変形することで固定するものであれば、この形状に限定されるものではない。
【００３３】
−第６実施形態−
以上の実施形態では鍔３２とリング５１との当接面は、鍔３２側では上面、リング５１側では下面の各一面であった。本実施形態では図１３に軸方向断面図として示すように、前記リング５１の下面に外縁に沿って環状の壁５１ａを設け、その壁５１ａの内周面が鍔３２の外周面と当接するようにした。このようにリング５１が、下面（第一の環状面）及び壁５１ａの内周面（第二の環状面）という、交差する二つの環状面を有し、鍔３２との当接面を交差する２面とすることで、ボス３とインペラ５の結合が確実になる。また、インペラ５としても、各羽根５２とリング５１との剛性も上がる。なお、この実施形態のリング５１に上記した各実施形態のそれを組み合わせてもよい。
【００３４】
−第７実施形態−
以上の実施形態ではいずれも羽根５２がリング５１と直交するように形成されていたが、本実施形態では図１４に要部斜視図として示すように、羽根５２が交差するリブ５２ａ及びひれ５２ｂからなる。リブ５２ａは、リング５１と平行であって、リング５１における径方向中間位置を起点として所定の出口角をなして外方に延びている。ひれ５２ｂは、円筒３１の外周面から離れた位置、通常は図１における吸気口８ａの外周縁に対応する位置からリブ５２ａの先端位置までのリブ５２ａの側端に沿ってリブ５２ａに対して直角に上方に立ち上がっている。つまり、リブ５２ａとひれ５２ｂとは、半径方向側面視がＬ字形状をなす。ひれ５２ｂの高さは円筒３１の高さより幾分小さい。さらに、ひれ５２ｂは、リブ５２ａにおける回転方向（矢印Ｒ）の後側に形成されている。このインペラ５も空気を軸方向に取り込み径方向に吐き出す形状であって、径方向外方に向かうに伴って軸方向に拡がる形状である。
【００３５】
この構成によれば、羽根５２のひれ５２ｂが円筒３１から離れた位置から延びているので、円筒３１の周囲の空隙量を一層大きく確保することができる。
なお、このインペラ５は、回転するとリブ５２ａ及びひれ５２ｂともに回転方向に対して空気抵抗を受けるが、リブ５２ａの主面は回転方向に平行に形成されその抵抗を受けるのはリブ５２ａの側面であり、この側面の面積はひれ５２ｂの面積に比べて十分に小さく、気流を発生させるのに寄与するのはひれ５２ｂである。
【００３６】
−第８実施形態−
これは第７実施形態の羽根５２を変形した例である。本実施形態では図１５に要部斜視図として示すように羽根５２が起点ではリング５１と平行になり、先端では直交するように、リング５１から径方向に離れた位置で捻れている。このインペラ５も空気を軸方向に取り込み径方向に吐き出す形状であって、径方向外方に向かうに伴って軸方向に拡がる形状である。この構成によれば、円筒３１からリング５１の立ち上がり位置までの間隔が広くなり、円筒３１の周囲の空隙量を一層大きく確保することができる。
【００３７】
−第９実施形態−
以上の実施形態ではいずれも鍔３２の上面とリング５１の下面とが当接することにより、ボス３とインペラ５の軸方向の位置決めがなされていた。本実施形態は図１６にボスとインペラの結合体を軸方向断面図で示すように、鍔３２の下面とリング５１の上面とが当接する例である。
このようにリング５１が鍔３２の下に配置されることに伴って、羽根５２の形状も第１実施形態と異なっている。即ち、羽根５２は再び第１実施形態におけるようにリング５１と直交するように形成されている点では共通するが、その上端縁はリング５１との付け根から緩勾配をもって上昇し、途中急勾配に変わった後、水平となる。また下端縁はその付け根では水平に延び、付け根から離れると緩勾配をもって上昇し、上端縁が急勾配に変わるよりも手前で水平となっている。そして、各羽根５２はリング５１より上側に鍔３２の外周と当接する側端縁を有し、鍔３２がこの側端縁に圧入されることにより、ボス３とインペラ５とが結合されている。
この構成によれば、第１実施形態乃至第８実施形態に比べてリング５１の分だけ円筒３１周囲の空隙Ｓ１，Ｓ２を広くとることができるし、リング５１が少々厚肉であってもリング５１によって円筒３１周囲の空間容積が狭められることがないから、リング５１の剛性を高めることもできる。
【００３８】
−第１０実施形態−
この発明の第１０の実施形態を図面と共に説明する。この実施形態は、ファンモータを備えた電子機器である。この電子機器とは、例えばノートパソコンや携帯情報端末である。その電子機器を図１７に示す軸方向断面図を用いて詳述する。
図１７に示す電子機器１は、外装ケースのカバー６１と底板６２との間に、ＣＰＵやメモリー等の電子部品が実装された回路基板６３が両板に平行に設置されている。そして第１実施形態と同様のファンモータ２が回路基板６３と底板６２とで挟まれる空間に設置されている。そのファンモータ２は、第１実施形態の上板８１の代わりにその回路基板６３を下板８２と組み合わせている。このとき、回路基板６３におけるファンモータ２の上方部分には、上板８１と同様の吸気口６４が形成されている。回路基板６３の冷却対象である電子部品または電子部品に当接するヒートシンク（図示省略）は、その下面に設けられていてファンモータ２の排気口８ｂの延長線上に位置している。
【００３９】
そのファンモータ２は、薄型で狭い空間に配置されても高い送風特性が得られるため、この電子機器１は、狭い空間に発熱源が置かれても所望の冷却を行うことができ、薄型でありながら高性能とすることができる。特に、回路基板６３がファンモータ２のハウジングの一部を兼ねる構成とすると、ファンモータをノートパソコンのような狭い空間に搭載する場合に、電子機器の軸方向の所定高さに対してファンモータ或いは電子機器の軸方向高さを犠牲にすることなく搭載することができる。なお、第１０実施形態は、第１実施形態のファンモータを備えているが、第２〜９実施形態のファンモータを適用することもできる。
【００４０】
−第１１実施形態−
この発明の第１１の実施形態を図面と共に説明する。この実施形態は、第９実施形態とファンモータの設置構造が異なる以外は基本的に同形同質である。よって、そのファンモータの設置構造についてのみ以下に図１８に示す軸方向断面図を用いて詳述する。
図１８に示す電子機器１１は、第１０実施形態と同様に第１実施形態のファンモータ２が回路基板６３と外装ケースの底板６２とで挟まれる空間に設置されているが、支持部６を有する下板８２が回路基板６３側に固定されている。即ち、回路基板６３には、下板８２の吸気口８ｃと同じ外径の円形の開口が形成されており、この開口と吸気口８ｃとが同心となるように下板８２が取り付けられている。この回路基板６３の開口に対向する底板６２には、その吸気口８ｃと同心に円弧状の開口が複数形成され、下板８２は底板６２に対しても固定され、この開口が外装ケースの内外に空気が流通する吸気口８ｄとして作用する。また、底板６２の吸気口８ｄ付近は、当該電子機器をテーブルなどの載置面Ｔに載置したときにその吸気口８ｄが塞がって吸気作用を阻害しないように、載置面Ｔから遠ざかるように窪んでいる（符号Ｄ）。
【００４１】
本実施形態の電子機器でも、第１０実施形態と同様に狭い空間に発熱源が置かれても所望の冷却を行うことができ、薄型でありながら高性能とすることができ、特に、底板６２がファンモータ２のハウジングの一部を兼ねる構成とすると、ファンモータをノートパソコンのような狭い空間に搭載する場合に、電子機器の軸方向の所定高さに対してファンモータ或いは電子機器の軸方向高さを犠牲にすることなく搭載することができる。
なお、本実施形態ではファンモータを底板６２に取り付けているが、カバー６１に取り付けても良い。また、第１１実施形態は、第１実施形態のファンモータを備えているが、第２〜９実施形態のファンモータを適用することもできる。
【００４２】
−その他の変形例について−
上記した各実施形態の構成は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、以下に例示するような種々の変更が可能である。
上記インペラ５は、樹脂にて射出成形法によるものを示したが、板金をプレス成形する等した金属からなるものであってもよい。また上記インペラ５の羽根５２の出口角αは、６０度となっているが、これよりも小さくてもよいし或いはこれよりも大きくてもよい。
上記羽根５２は、径方向に直線的に延びているが曲線的に延びる形状であってもよいし、その上端縁及び下端縁の細部の形状は、例えば、傾斜部分の角度の変更や曲線的な形状の変更は可能である。
【００４３】
第１乃至第６実施形態及び第９実施形態における羽根５２、並びに第７実施形態におけるひれ５２ｂは、リング５１に対して垂直に設けられている（軸方向に平行である）が、回転方向に空気抵抗を受けることができれば、必ずしも垂直である必要はなく種々の特性や寸法を考慮して傾かせてもよい。
また、上記した各実施形態のインペラ５は、空気を軸方向に取り込んで径方向に吐き出す形状となったものを示したが、これ以外の方向に流す形状のものであってもよい。
上記駆動用マグネットとステータとは、径方向に対向しているが、軸方向に対向する構成であってもよい。
上記ファンモータの軸受手段は、転がり軸受や動圧流体軸受等を適用してもい。
上記ファンモータは、吸気口が軸方向両側に設けられた構成であるが、一方が閉塞されて片側のみに吸気口を有する構成としてもよい。
上記ファンモータは、冷却用として説明したが、これ以外に狭い空間の雰囲気中の流体を送風する目的で用いる場合にも好適である。
【００４４】
【発明の効果】
以上の通り、この発明のファンモータは、薄型でも、良好な送風特性を得ることができる。
また、この発明の電子機器は、狭い空間に発熱源が置かれても所望の冷却を行うことができ、薄型で高性能なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は第１実施形態のファンモータ付近を示す軸方向断面図、（ｂ）は同じく分解斜視図である。
【図２】そのファンモータのうちボスとインペラの結合体を示す斜視図である。
【図３】その結合体の分解斜視図である。
【図４】その結合体の平面図である。
【図５】同じく底面図である。
【図６】第１実施形態に係るファンモータのボスを示す側面図である。
【図７】第２実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図８】第２実施形態に係るファンモータのインペラを示す斜視図である。
【図９】そのインペラの平面図である。
【図１０】第３実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図１１】第４実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図１２】（ａ）は第５実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図、（ｂ）はそのＡ部拡大図である。
【図１３】第６実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図１４】第７実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体の要部を示す斜視図である。
【図１５】第８実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体の要部を示す斜視図である。
【図１６】第９実施形態に係るファンモータのボスとインペラの結合体を示す軸方向断面図である。
【図１７】第１０実施形態の電子機器を示す主要部断面図である。
【図１８】第１１実施形態の電子機器を示す主要部断面図である。
【図１９】従来のファンモータを示す斜視図である。
【図２０】上記従来のファンモータの軸方向断面図である。
【符号の説明】
１，１１ 電子機器
４５ ファンモータ
４６ ボス
３１ 円筒
３２ 鍔
４７ 回転軸
４１ 軸受け手段
５ インペラ
５１ リング
５２ 羽根
６ 駆動用マグネット
７ ステータ
８ ハウジング
９ 支持部材
１０ 回路基板
Claims (7)
- 回転軸と、
回転軸に固定され一端面がほぼ閉塞した強磁性体からなる円筒、及びその円筒の他端にその周縁より径方向に張り出した鍔を有するボスと、
前記円筒と嵌合し鍔の一つの主面と当接するリング、及びそのリングにおける前記円筒から離れた位置より所定の出口角をなして径方向外方に延びる複数の羽根を有するインペラと、
前記円筒の内周面に固定された駆動用マグネットと、
前記回転軸を回転可能に保持する軸受手段と、
その軸受手段の径方向外方に前記駆動用マグネットと対向するように固定されたステータと
を備えることを特徴とするファンモータ。 - 前記リングの内周面、又は前記円筒における鍔に近い外周面に周方向に間欠的に突起が設けられ、前記円筒とリングとの嵌合がその突起を介してなされる圧入である請求項１に記載のファンモータ。
- 前記鍔に周方向に間欠的に貫通孔が形成され、前記リングにその貫通孔に対応するように突起が形成され、その突起が貫通孔に圧入され又は溶着されている請求項１に記載のファンモータ。
- 前記リングは、内周に交差する二つの環状面を有し、第一の環状面が鍔の前記一つの主面と当接し、第二の環状面が鍔の外周面と当接する請求項１に記載のファンモータ。
- 前記羽根は、軸方向に取り込んだ空気を径方向に吐き出す形状であって、径方向外方に向かうに伴って軸方向に拡がっている請求項１乃至４のいずれかに記載のファンモータ。
- 更に、前記インペラを囲み、軸方向一方または両方に空気を取り込む吸気口と、径方向の少なくとも一方に空気を吐き出す排気口を有するハウジングを備える請求項１乃至５のいずれかに記載のファンモータ。
- 請求項１乃至６のいずれかに記載のファンモータと、
そのファンモータによって冷却される電子部品と
を備えることを特徴とする電子機器。
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