JP4020414B2 - ファンモータ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インペラ、ファンモータ及び電子機器、並びにインペラの製造方法に属し、特にそのインペラ及び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、その電子機器はファンモータを用いて冷却する必要があるものに好適である。一方、このインペラ及びファンモータは、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１３に斜視図、図１４に軸方向断面図として示すように、空気を軸方向に吸入して径方向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１４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１５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。
このように、図１４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を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。
【０００５】
そこで、図１４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を提供することにある。
【０００６】
【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、次のような構成となる。
１．インペラについて
軸方向の上下方向から取り込んだ空気を径方向に吐き出すインペラであって、
円筒状のボスと、
そのボスの外周面の下端部から所定の出口角をなして径方向外方に延びており、そのボスの軸方向から眺めて幅広の複数のリブと、
そのボスの外周面から離れた位置に、回転方向に対して空気抵抗を受けるようにそのリブに設けられた羽根とを備え、隣接する該リブ間には開口が形成されたことを特徴とする。
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。
【０００７】
この発明のインペラでは、ボスとリブと羽根を備えるものとし、その羽根はリブにおけるボスから離れた位置に、回転方向に対して空気抵抗を受けるように立ち上がる。羽根の軸方向に対する傾きは、軸方向に平行となるときが最大の空気抵抗を受けるものとなるが、種々の特性を考慮して平行以外にしてもよい。そのリブは、複数設けられ、ボスの外周面から所定の出口角をなして径方向外方に延びる幅広の形状である。つまり、リブは、軸方向から取り込まれた空気があたる面を有し、例えば軸方向に垂直な面を有する幅広の形状である。
このように羽根がボスから離れた位置で立ち上がることにより、ボス付近に軸方向に取り込れる空気の通路が確保される。その結果、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。そして、リブを幅広とすることにより、リブの軸方向寸法が薄肉であっても回転方向の剛性が確保される。
また、軸方向に取り込まれた空気は、リブにて羽根側に案内され、効率よく気流が発生する。単に羽根のみであると、軸方向に取り込まれた空気が、羽根にかき込まれずにインペラ空間から流れ出る空気が多く、送風上のロスとなる。しかし、リブがあることでそのような空気が少なくなり、ロス低減につながり送風特性の向上に寄与する。特に、羽根は回転方向に対してリブの回転方向の後ろ側にあると効果的である。さらに、空気が軸方向両方から取り込まれる場合は、それぞれの方向から取り込まれた空気がリブによって衝突することがなく、そのような衝突によるロスを低減することができる。
ところで、このようなリブの作用を向上させるには、隣接するリブ間を連結させることで軸方向一方から取り込まれた空気を完全に他方に流れ出ないようにすることができる。さらに両方から吸気する場合でも互いが衝突することも一層回避できる。しかしながら、このような構成にしてしまうと、そのリブ間を連結した分だけボス付近の空気通路としての空間容積が減ってしまい、より多くの空気を取り込めなくなる。仮にそのリブ間の連結部分の肉厚を薄く設定したとしても薄型化された構成にすればする程、その影響は無視できなくなり、薄型化に好適なインペラとする場合には、リブ間を連接しない方が上記ロスを抑制しつつ空間容積の確保をバランスよく構成することができる。
よって、このインペラは、インペラに空気が取り込まれる空間が狭い場合でも、良好な送風特性を得ることができる。
【０００８】
２．羽根について
前記羽根は、典型的には、１つのリブの側端におけるボスの外周面から離れた位置に、回転方向に対して空気抵抗を受けるように上方に立ち上がって設けられたものである。
【０００９】
上記羽根の構成は、各羽根の径方向内方で、かつリブとは反対側が面取りされていると、ボス付近の軸方向に取り込れる空気の通路を一層確保することができる。
また、別の典型的な羽根として、
１つのリブに対して１枚を備え、全ての羽根がリブとの境界に滑らかな曲面を形成して立ち上がっているもの
とすることもできる。
これは、例えば、リブがボスから軸方向に垂直な幅広な面で延びるような形状である場合は、ボスの外周面から離れた径方向外方の位置から、回転方向に空気抵抗を受けるように次第に捻れるような形状である。
【００１０】
３．インペラの材料について
前記インペラは、前記ボス、リブ及び羽根を単一の金属材から、或いは単一の樹脂からなるものとすることができる。
ボス、リブ及び羽根が単一の金属材及び単一の樹脂からなるとは、単一の素材を加工して単一素材のままボス、リブ及び羽根が一体的に形成されるものをいう。この金属材としては、例えば、鉄のような磁性材、アルミニウムのような非磁性材等をあげることができる。樹脂としては、例えば、ＰＢＴのようなものをあげることができる。
４．インペラの製造方法について
金属材或いは樹脂からなる前記インペラを製造する適切な方法は、射出成形やダイカスト成形等があるが、単一の金属材からなる場合に、特に有効な製造方法としては金属板を塑性変形させる方法で、
具体的には、一枚の金属板に対して、（ａ）環状もしくは円盤状のボス前駆部を形成する工程、
（ｂ）径方向に延びるリブ前駆部及びリブ前駆部より幅広で各リブ前駆部の先に延びる羽根前駆部形成する工程、
（ｃ）ボス前駆部を円筒状に塑性変形させる工程、及び
（ｄ）羽根前駆部を軸方向に塑性変形させる工程
を経ることを特徴とする。
【００１１】
上記（ａ）工程及び（ｂ）工程は、好ましくは一枚の金属板を金型で打ち抜くことによりなされる。上記（ｃ）工程及び（ｄ）工程の塑性変形は、好ましくはプレス機によってなされる。上記（ａ）工程においてボス前駆部が環状であるときは（ｃ）工程で円筒状となり、円盤状であるときは一端が閉塞した円筒状となる。
【００１２】
５．ファンモータについて
（Ａ）前記インペラが金属材からなる場合のファンモータの１つの好ましい構成は、磁性金属材からなる上記のインペラと、回転軸と、そのボスの内周面に固定された駆動用マグネットと、その回転軸を回転可能に保持する軸受手段と、この軸受手段の径方向外方に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。
【００１３】
この構成によれば、駆動用マグネットの磁路がインペラのボスに形成される。つまり、ボスと、磁路形成のための部材であるヨークを一枚の金属板にて形成でき、磁路形成用の専用の部材が不要である。
また、インペラのボスの軸方向一端部を円盤状とし、その円盤部分の中央に回転軸を固定してもよい。これによって、回転に伴って軸受手段と回転軸との間で発生する熱が、回転軸から速やかにインペラに伝わって放熱されるため、軸受手段の長寿命化を図ることができる。
また、ボスの内周面には駆動用マグネットが固定されることで、その内周面がヨークを兼ねていることから、ボスとヨークとが別体である構成に比べてヨークの分だけ径方向の肉厚が薄くなる。従って、羽根の面積を一定とすれば、羽根とボスとの間隔を広くとることができるし、間隔を一定とすれば羽根本体の面積を大きくすることができ、ボス径を一定とすれば、駆動用マグネットとステータを大径にして磁気特性の向上が図れ、いずれにしても設計上の自由度が増す。
【００１４】
（Ｂ）インペラが金属材からなる場合のファンモータのもう１つの好ましい構成は、非磁性金属材からなる上記のインペラと、回転軸と、前記ボスの内周面に固定され、筒状部を有する磁性金属材からなるヨークと、このヨークの内周面に固定された駆動用マグネットと、その回転軸を回転可能に保持する軸受手段と、この軸受手段の径方向外方に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。
この構成によれば、インペラとヨークが別体であるので、例えば、インペラを加工しやすく放熱性のよいアルミニウムで形成するなど、ヨークに使用される磁性金属材に依存しない材料で形成することができる。
また、インペラのボスの軸方向一端部を円盤状とし、この円盤部分を回転軸に固定したり、或いはヨークの筒状部の軸方向一端部を円盤状とし、この円盤部分を回転軸に固定してもよい。いずれも金属材からなるので、上記同様に回転軸の周辺の熱が速やかにインペラに伝わり放出される。
【００１５】
（Ｃ）インペラが樹脂からなる場合のファンモータの１つの好ましい構成は、
樹脂からなる上記のインペラと、回転軸と、そのボスの内周面に固定され、筒状部を有する磁性金属材からなるヨークと、このヨークの内周面に固定された駆動用マグネットと、その回転軸を回転可能に保持する軸受手段と、この軸受手段の径方向外方に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。
この構成によれば、このインペラのボス軸方向一端部が径方向内方に円盤状に拡がって、その回転軸に固定するようにしてもよい。或いは、このヨーク筒状部の軸方向一端部が径方向内方に円盤状に拡がって、その回転軸に固定するようにしてもよい。いずれもインペラを樹脂にすることで、より複雑な形状を形成するのに適している。
【００１６】
上記の各ファンモータにおいて、軸受手段とは、滑り軸受け、転がり軸受けまたは動圧流体軸受けをあげることができる。ステータとは、複数の磁性鋼板を積層してなる鉄心にコイルを巻設してなる電磁作用をなすものである。
６．ファンモータのハウジングについて
更に、上記の各ファンモータは、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。
【００１７】
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。
【００１８】
７．電子機器について
上記ファンモータは、そのファンモータによって冷却される電子部品を備えた電子機器に適用することができる。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。
【００１９】
【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。なお、説明の都合上、回転軸の長手方向を軸方向、軸方向に垂直な方向を径方向とする。
−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は、第１実施形態のインペラ及びこれを備えたファンモータ付近を示す軸方向断面図である。図２は、そのファンモータの分解斜視図である。図３は、図１のインペラの斜視図、図４はそのインペラの軸方向断面図、図５はインペラ前駆体を示す上面図である。
ファンモータ２は、主として、インペラ３、回転軸４及び駆動用マグネット５を有する回転部材に対して、軸受手段４１、支持部材６、モータ用回路基板１０、ステータ７及びハウジング８を有する静止部材を備えている。
【００２０】
１．回転部材について
インペラ３は、磁性を示す金属材である鉄からなり、図３、４に示すように円筒状のボス３１と、ボス３１の外周面より延びる複数のリブ３２ａと、リブ３２ａから立ち上がる羽根３２ｂとを一体的に備える。インペラ３には、ボス３１の軸方向一端部の径方向内方に拡がる円盤部分の中心に貫通孔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、インペラ３と回転軸４が固定されている。ボス３１の内周面には、円筒状の駆動用マグネット５が嵌合固定されている。インペラ３の詳細な形状は後述する。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、インペラ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。
【００２１】
２．静止部材について
ハウジング８は、図１、２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６が一体的に形成されている（以下、支持部６という）。支持部６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６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６の開口端部に当接してリング４２が固定され、このようにして支持部６に軸受手段４１が固定されている。また、支持部６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５の内周面に所定の間隔をあけ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５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。
３．ハウジングについて
ハウジング８は、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。図２に示すように、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（図１のみ示し図２では省略する）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。
また、図１に示すように、上板８１の吸気口８ａは、ボス３１の上方を含み、内径が羽根３２ｂ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３１の外径にほぼ等しく、外径は羽根３２ｂの方向のほほ中間値に対応する。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。
【００２２】
４．インペラについて
4-1.形状
さてインペラ３は、図３、４に示すように、貫通孔３ａ以外は上端が閉塞した円筒状のボス３１の外周面における軸方向下端より９枚のリブ３２ａが径方向外方に延びている。各リブ３２ａは、ボス３１の外周面から互いに周方向に等間隔をあけて約６０度の出口角αをなして直線的に延びている。しかも、リブ３２ａは、軸方向から眺めて一様の幅広（つまり、軸方向に垂直な広い面）で薄肉である。
羽根３２ｂは、各リブ３２ａに１枚設けられている。羽根３２ｂは、ボス３１の外周面から離れた位置からリブ３２ａの先端位置までのリブ３２ａの側端に沿ってリブ３２ａに対して直角に上方に立ち上がっている。つまり、リブ３２ａと羽根３２ｂとは、半径方向側面視がＬ字形状をなす。そのボス３１の外周面から羽根３２ｂまでの距離は、羽根３２ｂの径方向幅の約３分の１である。羽根３２ａの高さはボス３１の高さより幾分小さい。さらに、羽根３２ｂは、図３に示すように、リブ３２ａにおける回転方向（矢印Ｒ）の後側に形成されている。羽根３２ｂは、図４に示すように周方向側面視がほぼ方形をなし、ボス３１外周面に対向する稜線と上端の稜線とでなす１角のみ円弧状に膨らんだ面取りがなされている。この面取り部の下端は、吸気口８ｃのほぼ中間部分に位置し、その上端はほぼ吸気口８ａ，８ｃの外周縁に位置する。
このインペラ３は、回転するとリブ３２ａ及び羽根３２ｂともに回転方向に対して空気抵抗を受けるが、リブ３２ａの平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３２ａの側端面であり、この側端面の面積は羽根３２ｂ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羽根３２ｂである。
【００２３】
4-2.製造方法
次に、インペラ３の製造方法について説明する。インペラ３は、鉄からなる金属板を塑性変形することにより形成される。まず、インペラ前駆体３’を打ち抜きによって一枚の鉄板から形成する。インペラ前駆体３’とは、その展開形状を図５に平面図として示すように、中央に貫通孔前駆部３ａ’を有する円盤状のボス前駆部３１’、そのボス前駆部３１’から径方向に延びる９本のリブ前駆部３２ａ’及びリブ前駆部３２ａ’より幅広で各リブ前駆部３２ａ’の先に延びる羽根前駆部３２ｂ’からなる。続いて、プレス機を用いてボス前駆部３１’を上記の一端閉塞の円筒状に鍛造（例えば、絞り加工）する（ボス３１が完成）。また羽根前駆部３２ｂ’のリブ前駆部３２ａ’の幅よりはみ出した部分をプレス機を用いて直角に折り曲げる（リブ３２ａと羽根３２ｂが完成）。貫通孔前駆部３ａ’は、ボス前駆部３１’の加工と同時或いは別のいずれに鍛造加工する（貫通孔３ａが完成）。
また、図示は省略するが、上記加工順序を変更して次のように形成することもできる。金属板に対して、はじめにボス３１を形成する。このとき、金属板はできたボス３１の外周にリブ前駆部及び羽根前駆部が形成できる程度の大きさである。次に、ボス３１の外周の金属部分を打ち抜いてリブ前駆部及び羽根前駆部を形成する。そして、羽根前駆部を折り曲げて羽根３２ｂを形成する（リブ３２ａも形成される）。この加工順序では、ボス３１の加工前の金属板がボス前駆部となる。貫通孔３ａはボス３１と同時に加工する。
上記何れの加工順序とも、主要な工程を示すのみで各工程間に部材の位置決め、置き換え及び仕上げ加工等の細部については省略している。上記加工順序は、一例であり相前後してもよいし、同時或いは別にするようにしてもよい。
【００２４】
５．ファンモータの動作について
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５との磁気作用によってインペラ３が回転する。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リブ３２ａおよび羽根３２ｂ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。
【００２５】
６．ファンモータの特徴
(1)インペラ３は、羽根３２ｂとボス３１との間に空隙が形成されるため、この空隙が軸方向に取り込まれる空気の通路となり、羽根３２ｂ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３２ｂの面取り部分によって、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）。また、この面取りを設ける羽根形状は、空気抵抗を受ける領域（羽根）と空隙の領域とをバランスよく確保する上で有利である。
(2)インペラ３の羽根３２ｂは、リブ３２ａに設けられているため、吸気口８ａから軸方向に取り込まれた空気がリブ３２ａにあたって羽根３２ｂに案内され、気流を発生させる。リブ３２ａがないと、軸方向一方から取り込まれた空気がそのまま通過し他方へ流れたり、本例のように軸方向両方から吸気された空気が互いに衝突して相殺されるようにして、風損となって送風特性の低下を招いてしまう。特に、羽根３２ｂはリブ３２ａの回転方向Ｒの後ろ側に形成されているため、リブ３２ａにあたった空気を羽根３２ｂとで形成される空隙にて取り込むことができ気流発生に有利である。
【００２６】
(3)インペラ３は、磁性金属材であってボス３１の内周面に駆動用マグネット５が固定されているため、駆動用マグネット５の磁路がボス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、ボス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５とを一定にしてヨークの有無を比較すると、本例ではボス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、ボス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５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５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。
(4)インペラ３は、回転軸４に直接、固定されているため、インペラと回転軸との間に介在する部材が不要で、このファンモータの部品点数が少なくて足りる。
(5)インペラ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を通じてインペラ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。
【００２７】
(6)インペラ３は、ボス３１、リブ３２ａ及び羽根３２ｂが単一の金属材を塑性変形することで成形することができるため、極めて簡単かつ短時間で製造することができ、量産性がある。
(7)インペラ３は、金属材からなるため剛性が高く、リブ３２ａや羽根３２ｂのような肉厚が小さいような形状であっても形成することができる。このため、各部の連結部等、強度確保のために肉厚を大きくする必要がなく、薄型化に好適となる。
(8)インペラ３は、金属材であることから、廃棄処理するときにリサイクル性が良好である。
(9)インペラ３は、羽根３２ｂが軸方向上方のみに立ち上がっていることから、軸方向上方からの吸気力が大きい。例えば、ファンモータ２が設置されたときに吸気口８ａの上方の空間が吸気口８ｃの下方の空間よりも大きい場合に、吸気口８ａからの吸気をより積極的に行うことができ、効率よく吸気することができる。なお、羽根３２ｂが軸方向上方のみ立ち上がっているから吸気口８ａからの吸気力が吸気口８ｃに比較して大きくなるものの、この吸気口８ｃから吸気されないということではない。吸気口８ａから取り込まれた気流が羽根３２ｂによって径方向外方に案内されるとともに、これに応じて吸気口８ｃからも空気が取り込まれる。
(10)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。
【００２８】
−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、第１実施形態のファンモータとインペラの形状が異なる以外は基本的に同形同質であることから、インペラについてのみ以下に詳述する。そのインペラは、複数あるためこれらの形態についてそれぞれ説明する。図６(a)〜(c)、図７(a)(b)、図８(a)〜(ｄ)は、第２実施形態に係る種々のインペラを示す軸方向断面図、平面図、及び要部斜視図である。
図６(a)に示すインペラ３Ａは、羽根３Ａｂが回転方向側面視が方形で第１実施形態の羽根３２ｂの面取りされない形状である。これは、羽根３Ａｂとボス３１との間の空隙を第１実施形態のファンモータ程は大きくする必要がない場合に好適である。
図６(b)に示すインペラ３Ｂは、羽根３Ｂｂが第１実施形態の羽根３２ｂの面取り部を直線的な斜辺とした回転方向側面視が直角三角形である。斜辺の外端は、羽根３Ｂｂの外端まで達しているが、その手前にして羽根３Ｂｂの面積をより確保するようにしてもよい。いずれも直線的な端縁であるため塑性変形として板金の打ち抜きや折り曲げ等の加工をするのに歪みを小さくでき有利である。
図６(c)に示すインペラ３Ｃは、羽根３Ｃｂが第１実施形態の羽根３２ｂと同じ位置に面取り部を円弧状に凹むように形成されている。
【００２９】
さらに、図７(a)(b)に示すインペラ１３は、第１実施形態のリブに２枚の羽根を設けた形状であり、即ち、リブ１３２ａに羽根１３２ｂ、１３２ｂ’ が設けられている。羽根１３２ｂ’と羽根１３２ｂとは、リブ１３２ａの両側端で、その立ち上がり方向もリブ１３２ａの上下方向にそれぞれ設けられている。ボス１３１は、第１実施形態の場合に比べて軸方向高さが約半分である。羽根１３２ｂ，１３２ｂ’の各々の軸方向高さは、第１実施形態のボス３１の約半分であり、両方を合わせるとほぼ同じである。このインペラ１３は、羽根１３２ｂ，１３２ｂ’が両方にあることからほぼ同等の吸気力を有するが、下の羽根１３２ｂはリブ１３２ａの回転方向Ｒの前側にあるため上の羽根１３２ｂ’の吸気力に比べると幾分小さい。
【００３０】
図８(a)に示すインペラ１３Ａは、図７(a)(b)に示すインペラ１３を変形したもので、各リブ１３２ａに１枚の羽根１３２ｂまたは１３２ｂ’を設けた形状であり、即ち、あるリブ１３２ａに軸方向上方に羽根１３２ｂ’が設けられ、そのリブ１３２ａの隣りのリブ１３２ａには軸方向下方に羽根１３２ｂが設けられ、羽根１３２ｂ、１３２ｂ’の立ち上げ方向を交互に変えて設けられている（この場合のリブ１３２ａの枚数は偶数である）。この例も、図７(a)(b)に示すインペラ１３と同様に上下から同等に吸気することができる。
図８(b)に示すインペラ１３Ｂは、図６(a)〜(c)及び図７(a)(b)と同様に軸方向両方から積極的に吸気するような構成であるが、その羽根形状をさらに変更した形状である。即ち、リブ１３２ａは、内径側は上記と同様にボス１３１から延び外径側の途中（吸気口８ａ，８ｃの中央付近）からリブ１３２ａの長手方向を軸線として回転する方向に捻りながら立ち上げて羽根１３２ｂｂを設けた形状である。これにより、リブ１３２ａと羽根１３２ｂｂとの境界が滑らかな曲面で形成され空気を円滑に案内することができる。
図８(c)に示すインペラ１３Ｃは、図７(a)(b)のように１つのリブに対して２枚の羽根を有するものであるが、それら羽根１３２ｃ、１３２ｃ’が共にリブ１３２ａの軸方向一方に形成されている点で異なる。しかも、リブ１３２ａにおける回転方向Ｒの後ろ側にある羽根１３２ｃに対して、回転方向の前側にある羽根１３２ｃ’は表面積が小さい。
図８(d)に示すインペラ１３Ｄも、図７(a)(b)のように１つのリブに対して２枚の羽根を有するものであるが、それら羽根１３２ｄ、１３２ｄ’が共にリブ１３２ａを境にして軸方向両方で、しかもともに回転方向Ｒの後ろ側に形成されている点で異なる。このインペラ１３Ｄは、羽根１３２ｄ，１３２ｄ’が上下両方に同じ位置にあるので、上下ほぼ同等の吸気力を有する
【００３１】
−第３実施形態−
この発明の第３の実施形態を図面と共に説明する。この実施形態は、第１及び第２実施形態のファンモータのインペラを中心に回転部材の形状が異なる以外は基本的に同形同質である。よって、回転部材についてのみ以下に図９に示す軸方向断面図を用いて詳述する。
図９に示すファンモータ２２の回転部材は、インペラ２３２、回転軸２４、ヨーク２３３及び駆動用マグネット２５からなる。
インペラ２３２は、上記実施形態と同様にボス２３１、リブ２３２ａ及び羽根２３２ｂとを有するが、ボス２３１は円筒状部の軸方向上方に径方向内方に幾分拡がる段差部２３１ａを有するのみで円盤状部がない。しかも、金属ではなく樹脂にて射出一体成型されている。
ヨーク２３３は、鉄のような磁性金属材からなり、円筒部とこれの軸方向上方から径方向内方に拡がる円盤状部とこれの中心に設けられた貫通孔とからなり、円筒部と円盤状部の境界付近は内側に窪んでいる。
回転軸２４は、ヨーク２３３の貫通孔に嵌合固定されている。ヨーク２３３の円筒部の内周面には駆動用マグネット５が、その窪み部に当接して嵌合固定されている。インペラ２３２は、ボス２３１がヨーク２３３の円筒部に嵌合し段差部が窪み部に係止して固定されている。
【００３２】
このファンモータ２２は、第１実施形態のファンモータと同形同質の部位について同じ特徴、即ち、第１実施形態にて説明した上記(1)、(2)、(9)及び(10)を有するが、さらに、インペラ２３２が樹脂で形成されていることに関連して第１実施形態のファンモータにはない特徴を有している。
即ち、インペラ２３２を樹脂にすることで、成形を容易に行うことができ、上記の鍛造では不可能な複雑な形状を形成することができる。また、樹脂を使用することにより回転部材を軽量にすることができ、回転トルクが少なくなり電流値を小さくすることができる。
なお、詳述は省略するが、第３実施形態のインペラ２３２は、第１実施形態のリブ３２ａ及び羽根３２ｂと同形のものを例示したが、これ以外に第２実施形態で示した種々の形状としてもよい。
また、第１及び第２実施形態のようにインペラに金属材を使用する場合でも、非磁性金属（アルミニウムやマグネシウム等）を使用する場合は、駆動用マグネットに対してヨークが必要になるため、回転部材の構成としては第３実施形態と同様となる。
【００３３】
―第４実施形態―
この発明の第４の実施形態を図面と共に説明する。この実施形態は、第１実施形態のファンモータのハウジングの形状が異なる以外は基本的に同形同質である。よってハウジングについてのみ以下の図１０に示す軸方向断面図を用いて詳述する。
図１０に示すファンモータ５１のハウジング５８は、第１実施形態の排気口８ｂが排気方向に延長されていて、その延長部分に複数のフィンが設けられこれらフィンの延長線上に排気口が位置する。即ち、上板５８１は、上記実施形態の長手方向に約二倍の長さであり、下板５８２も同様の長さである。この上板５８２の延長部分には、下板５８１側に突出する複数のフィン５８４がその延長方向に沿って形成され、互いに所定の間隔をあけて形成されている。側壁５８３もそれらに応じて延長されている。
これにより、ハウジング５８のフィン５８４群がある上板５８２の裏面は、フィン５８４群の放熱効果により熱伝導性が良好となる（フィン群がヒートシンクとして機能している）。つまり、この面に冷却対象である電子部品等の発熱源Ｈを当接するように配置することで、その発熱源Ｈを円滑に冷却することができる。この場合、当該ファンモータ５１のハウジングと冷却対象に設けたヒートシンクとが一体的に構成されているため、当該ファンモータをヒートシンクとともに設置するときに容易に行うことができる。また、ヒートシンクをなす放熱面積をより広く確保することができ放熱性が良好となる。フィン５８４は、上板５８２ではなく下板５８１に設けられてもよい。
なお、第４実施形態は、第１実施形態を変形させた構成であるが、他の第２及び３実施形態のものを適用することもできる。
【００３４】
−第５実施形態−
この発明の第５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１１に示す軸方向断面図を用いて詳述する。図１１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。
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５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２〜４実施形態のファンモータを適用することもできる。
【００３５】
−第６実施形態−
この発明の第６の実施形態を図面と共に説明する。この実施形態は、第５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をついてのみ以下に図１２に示す軸方向断面図を用いて詳述する。
図１２に示す電子機器１１は、第５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）。
【００３６】
本実施形態の電子機器でも、第６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６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２〜４実施形態のファンモータを適用することもできる。
【００３７】
−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。
上記インペラのリブの出口角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。
上記リブは、上記羽根を、その空隙を介して位置付けることができれば、径方向外方に向けて次第に幅が狭くなる形状であってもよい。
上記リブは、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。
上記羽根は、リブ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。
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。
上記インペラが金属材を、プレス機を使って塑性加工されたものを示したが、鋳造による製造方法にて形成するようにしてもよい。
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。
【００３８】
【発明の効果】
以上の通り、この発明のファンモータは、軸方向の上下方向から空気が取り込むことができるインペラを有し、このインペラにモータ部分が収容されることにより、薄型化されていながら、良好な送風特性を有する。そのため、このファンモータは、空気を取り込む空間が狭い場合でも、良好な送風特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態のファンモータを示す軸方向断面図である。
【図２】 図１のファンモータの分解斜視図である。
【図３】 図１に示すファンモータのインペラの斜視図である。
【図４】 図３に示すインペラの軸方向断面図である。
【図５】 図３に示すインペラの前駆体の上面図である。
【図６】 (a)〜(c)は、本発明の第２実施形態のファンモータの種々のインペラを示す軸方向断面図である。
【図７】 (a)は本発明の第２実施形態として図６(a)〜(c)とは別のインペラを示す上面図、(b)はその要部斜視図である。
【図８】 (a)及び(b)は本発明の第２実施形態としての図６(a)〜(c)及び図７とは別のインペラを示す軸方向断面図、(c)及び(d)は同じく要部斜視図である。
【図９】 本発明の第３実施形態のファンモータを示す軸方向断面図である。
【図１０】 本発明の第４実施形態のファンモータを示す軸方向断面図である。
【図１１】 本発明の第５実施形態の電子機器を示す主要部断面図である。
【図１２】 本発明の第６実施形態の電子機器を示す主要部断面図である。
【図１３】 従来のファンモータを示す斜視図である。
【図１４】 図１３のファンモータの軸方向断面図である。
【符号の説明】
１，１１ ノートパソコン（電子機器）
２，２２，１０２ ファンモータ
３，１３，２３２，１０３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ インペラ
３’ インペラ前駆体
３１，１３１，２３１ ボス
３１’ ボス前駆部
３２ａ，１３２ａ，２３２ａ リブ
３２ａ’ リブ前駆部
３２ｂ，１３２ｂ，１３２ｂ‘，１３２ｂｂ，３Ａｂ，３Ｂｂ，３Ｃｂ，１３２ｃ，１３２ｃ’，１３２ｄ，１３２ｄ’，２３２ｂ 羽根
３２ｂ’ 羽根本体前駆部
４，２４ 回転軸
５，２５ 駆動用マグネット
６ スリーブ
７ ステータ
８，２８，１０８ ハウジング
９ ＣＰＵ
８５ フィン

Claims (4)

1. 磁性金属材からなり、軸方向の上下方向から取り込んだ空気を径方向に吐き出すことができるインペラと、
   回転軸と、
   該回転軸とともに回転する駆動用マグネットと、
   該回転軸を回転可能に保持する軸受手段と、
   該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、
   該インペラを収容するハウジングと、
   を備えたファンモータであって、
   前記インペラは、
   前記回転軸、前記軸受手段、及び前記ステータを収容すると共に、前記駆動用マグネットが内周面に固定された円筒状のボスと、
   該ボスの外周面の下端部から所定の出口角をなして径方向外方に延び、該ボスの軸方向から眺めて幅広に形成された複数のリブと、
   該リブの側端における該ボスの外周面から離れた位置に、回転方向に対して空気抵抗を受けるように上方に立ち上がって設けられた羽根と、
   を備え、隣接する該リブ間には開口が形成され、
   前記ハウジングは、前記インペラにおける前記ボスの外周面と前記羽根の径方向内方端とで定義される環状空隙の上側及び下側に対向する上側及び下側の吸気口と、前記インペラの径方向に対向する排気口とを備え、
   前記上側及び下側の吸気口から取り込まれた空気が前記環状空隙を介して前記羽根側へ流れることを特徴とするファンモータ。
2. 非磁性金属材又は樹脂の何れかからなり、軸方向の上下方向から取り込んだ空気を径方向に吐き出すことができるインペラと、
   回転軸と、
   該回転軸とともに回転する駆動用マグネットと、
   該駆動用マグネットが内周面に固定された円筒状のヨークと、
   該回転軸を回転可能に保持する軸受手段と、
   該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、
   該インペラを収容するハウジングと、
   を備えたファンモータであって、
   前記インペラは、
   前記回転軸、前記軸受手段、及び前記ステータを収容すると共に、前記駆動用マグネットを備えた前記ヨークが内周面に固定された円筒状のボスと、
   該ボスの外周面の下端部から所定の出口角をなして径方向外方に延び、該ボスの軸方向から眺めて幅広に形成された複数のリブと、
   該リブの側端における該ボスの外周面から離れた位置に、回転方向に対して空気抵抗を受けるように上方に立ち上がって設けられた羽根と、
   を備え、隣接する該リブ間には開口が形成され、
   前記ハウジングは、前記インペラにおける前記ボスの外周面と前記羽根の径方向内方端とで定義される環状空隙の上側及び下側に対向する上側及び下側の吸気口と、前記インペラの径方向に対向する排気口とを備え、
   前記上側及び下側の吸気口から取り込まれた空気が前記環状空隙を介して前記羽根側へ流れることを特徴とするファンモータ。
3. 前記羽根は、径方向内方で、かつ前記リブとは反対側が面取りされた請求項１又は２の何れかに記載のファンモータ。
4. 前記羽根は、前記リブとの境界に滑らかな曲面を形成して立ち上がった構成を有する請求項１又は２の何れかに記載のファンモータ。

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