JP4240061B2 - ファンモータおよび電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、モータのロータ部とともに回転する多翼部を備え、この多翼部によって回転軸方向から吸入した空気を遠心方向に排出するファンモータおよびこれを用いた電子機器に関する。

従来、コンピュータや画像表示装置などの電子機器には、内部のＣＰＵ等の電子部品を冷却するためのファンモータが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。特に、多翼部の回転軸の軸方向から空気を吸入し、遠心方向に排出するブロアファンにおいては、狭小の筐体から成る電子機器において有効であり、効率の良い冷却作用を発揮することができる。

ここで、ファンモータはステータ部およびロータ部を備えるモータと、モータのロータ部とともに回転する多翼部とを備えている。モータの軸は軸受けに挿入され、この軸を介してロータ部が回転するようになっている。このため、ロータ部が軸受けから外れないようロータ部を吸引マグネットにより軸方向に与圧したり、ロータ部のマグネットとコアとの磁気平衡をずらして軸方向に与圧している。

特開２００５−９３６０４号公報

しかしながら、ロータ部が軸受けから外れないようにするため吸引マグネットを使用すると、ファンモータの部品点数が多くなり、小型化の妨げや高コストになってしまう。また、ロータ部のマグネットとコアとの磁気平衡をオフセットして与圧する場合、大きな与圧を得ることができないため、ロータ部が回転する際の軸方向への振動発生の原因となる。

本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、モータのロータ部とともに回転し、モータの軸方向から吸入した空気を遠心方向に排出するための多翼部と、多翼部をロータ部に支持するとともに、ロータ部および多翼部の回転によって空気を吸入する際、その吸入する側とは反対側に負圧を発生させるリブとを備えるファンモータである。

また、軸受け、該軸受けの周囲に配置されたコイル、該コイルを巻き付けるもしくは保持するコアによって構成されるステータ部と、前記軸受けに挿入される回転軸を中心として前記ステータ部の周囲を回転するロータ部とを有するモータと、このモータのロータ部に取り付けられ、回転軸の軸方向から吸入しロータ部の遠心方向に空気を排出するための多翼部と、多翼部をロータ部に支持するために取り付けられ、空気を吸入する側と相対する面に凸形状を有するリブとを備えるファンモータである。

このような本発明では、多翼部をロータ部に支持するためのリブがロータ部とともに回転することによって、空気を吸入する側とは反対側に負圧を発生させることから、ロータ部および多翼部に対して空気の吸入側とは反対側に与圧することができる。

すなわち、リブの形状として軸方向の吸入側と相対する面を凸形状にして、翼形状を構成する。これにより、ロータ部が回転することでリブの上面側（吸入側）に対して下面側（吸入側と反対側）の圧力が下がり、リブを介してロータ部を押し下げるよう力が働く。

このようなファンモータを電子機器に用いることで、本体筐体に設けられた電子部品を効率よく冷却できるようになるとともに、回転時に本体筐体内でロータ部が振動することを防止できるようになる。

したがって、本発明によれば、ファンモータのリブの形状によって負圧を生じさせロータ部を軸受け側に吸引することが可能となる。これにより、吸引マグネットを必要とせず、またロータ部のマグネットをオフセットする必要がなくなる、もしくはオフセットとともに強い吸引力を与えることができ、低コストで軸方向の振動の少ないファンモータを提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図１は、本実施形態に係るファンモータを説明する模式斜視図である。すなわち、本実施形態に係るファンモータ１の主要部は、モータ１０のロータ部１１とともに回転し、モータ１０の軸１０ａに沿った方向（図中矢印Ａ方向）から吸入した空気を遠心方向（図中矢印Ｂ方向）に排出するための多翼部２０、および多翼部２０をロータ部１１に支持するためのリブ３０である。

特に、本実施形態では、このリブ３０として、ロータ部１１の回転とともに軸中心で回転移動する際、空気を吸入する側（図中上方向）とは反対側（図中下方向）に負圧を発生させる構成が特徴となっている。

ここで、図１においてモータ１０は、軸１０ａとともに回転するロータ部１１と、ロータ部１１の内側に配置されたステータ部（図示せず）とから構成される。このロータ部１１に取り付けられる多翼部２０は、ロータ部１１の外周に沿って複数枚の羽根２１を放射状に並べたもので、各羽根２１の回転方向側が凹型となっていて、回転によって空気を円周方向から順次遠心方向へ放出できるようになっている。

モータ１０のステータ部はケース４０に固定され、回転する多翼部２０の上側外周にはカバー４１が設けられている。カバー４１にはロータ部１１および多翼部２０に合わせた開口が設けられ、ここから空気を吸い込むようになっている。そして、吸い込んだ空気を多翼部２０の各羽根２１で遠心方向に送り出し、多翼部２０の外側でケース４０とカバー４１とによって構成される通路を介して空気を集め、排出口４０ａから放出できるよう導いている。

したがって、図中矢印Ｃ方向に多翼部２０が回転すると、カバー４１の開口から軸方向（図中矢印Ａ方向）に沿って空気が吸入され、ロータ部１１と各羽根２１との隙間から回転する各羽根２１の間を通って順次外側に送り出され、遠心方向に放出された空気がケース４０の排出口４０ａからまとまって排出されることになる。

図２は、ロータ部および多翼部の一部破断模式斜視図である。この図では、多翼部２０の一部を破断して、多翼部２０をロータ部１１に支持するリブ３０の形状が分かるように示している。多翼部２０は、円筒形状のロータ部１１の外周面に複数のリブ３０によって支持されている。ロータ部１１、リブ３０および多翼部２０は樹脂によって射出成形等で一体的に成形されている。

多翼部２０を構成する複数枚の羽根２１は放射状に配置され、ロータ部１１の外周に沿ってピッチで並べられている。各羽根２１は進行方向側に凹型となるよう湾曲して設けられており、しかも各羽根２１の外側が内側よりわずかに進行方向よりになるよう傾けられている。これにより、多翼部２０が回転することで各羽根２１の間にある空気を遠心方向に放出できるようになる。

本実施形態では、この多翼部２０とロータ部１１とを繋ぐリブ３０の形状として、空気を吸入する方向（図中上側）と相対する面（図中下側の面）が凸形状となる翼形状になっている。図２に示す例では、リブ３０の上面が平面、下面が凸形状となっている。

図３は、リブの断面形状と空気な流れを説明する模式図である。上記のようにリブ３０の上面３０ａが平面、下面３０ｂが凸形状になっていると、リブ３０の回転移動によってリブ３０の上下面に流れる空気の経路長に差が発生する。すなわち、リブ３０の下面３０ｂの方が上面３０ａよりも空気の経路長が長くなり、空気の流れが速くなって下面３０ｂ側が上面３０ａ側に対して負圧となる。これにより、リブ３０には下側に揚力が与えられ、リブ３０と連結するロータ部および多翼部も下側に吸引されることになる。

通常、多翼部２０の回転によって空気が上から吸入されるため、この反力によって多翼部２０が上側、すなわち吸入側に引き上げられるようになる。一方、先に説明したように、リブ３０には下方向に力が与えられることから、この力で多翼部２０が吸入側に引き上げられる力を相殺できるようになる。その結果、多翼部２０が回転することで空気の吸引とともに多翼部２０自体の下方向への吸引が行われ、回転時の軸方向に沿った振動を抑制することが可能となる。

なお、リブ３０の断面形状は翼形状でなく平板状であっても、取り付け角度を進行方向に向かって下げるようにすることでリブ３０の下面に負圧を発生させるようにしてもよい。また、翼形状とともに上記のような取り付け角度を設けるようにしてもよい。

図４は、ロータ部および多翼部の平面図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は下面図である。ロータ部１１と多翼部２０とを繋ぐリブ３０は複数個設けられている。図４に示す例では等間隔に５つのリブ３０が設けられている。リブ３０は多翼部２０の内周側とロータ部１１の外周側とを繋ぐ板状の部材で、上面側は平面、下面側は凸型に設けられている。また、多翼部２０の複数の羽根２１はリング状の連結部２２に取り付けられており、このリング状の連結部２２がリブ３０を介してロータ部１１に取り付けられている。

リブ３０の数は多いほど回転した際の下側への与力が強くなるが、リブ３０の進行方向側には適度なスペースが確保されている必要がある。また、リブ３０によって多翼部２０を支持するため、強度を保てる個数、強度が必要である。したがって、リブ３０は３個〜８個程度が望ましく、更に好ましくは４個〜６個程度である。

また、リブ３０は、ロータ部１１と多翼部２０との間に設けられているが、ロータ部１１の外周の接線に対する法線方向に沿って延出していても、また同法線方向からわずかに斜めの方向に延出していてもよい。斜め方向に延出することで、リブ３０の上下面の面積を大きくとることができ、ロータ部１１と多翼部２０との隙間がわずかであってもリブ３０による負圧の発生を効果的に行うことができるようになる。

図５は、本実施形態に係るファンモータを説明する断面図である。ファンモータ１は、ケース４０およびカバー４１によって箱体が構成され、この箱体の中にモータ１０および多翼部２０が組み込まれている。

ケース４０の内部には軸受け１２を挿入する軸受け取り付け部４２が筒状に設けられ、この軸受け取り付け部４２の筒内に軸受け１２が挿入されている。この軸受け１２には軸１０ａが挿入され、軸１０ａの挿入端と反対側にロータ部１１が取り付けられている。

一方、軸受け取り付け部１２の外側にはコイル１４が巻かれたコア１３が配置され、モータ１０のステータ部を構成している。このステータ部の外側を覆うようにロータ部１１が配置されている。ロータ部１１の内周面にはステータ部のコイル１４と対向するようにマグネット１１ａが取り付けられている。これにより、軸受け１２、軸１０ａを介してロータ部１１がステータ部の外側を回転できる構成となる。

そして、このコイル１４に通電すると、コア１３に磁力線が発生し、マグネット１１ａとの相互磁気作用により軸１０ａを中心としてロータ部１１が回転する機構を構成することができる。

ファンモータ１は、このモータ１０で回転するロータ部１１に多翼部２０が取り付けられた構成となる。多翼部２０はロータ部１１の外側に複数枚の羽根２１が放射状に取り付けられたもので、ロータ部１１と多翼部２０とはリブ３０によって連結されている。したがって、ロータ部１１が回転することでリブ３０を介して連結された多翼部２０も回転し、各羽根２１によって空気を遠心方向へ送り出すことができる。

また、多翼部２０の周辺はケース４０およびカバー４１によって囲まれているため、各羽根２１で遠心方向へ押し出された空気はケース４０およびカバー４１との隙間から排出口に導かれ、空気は排出口より外部に吹き出していくことになる。

このように、ファンモータ１はロータ部１１の回転によって多翼部２０が回転し、軸方向上側から吸い込んだ空気を遠心方向へ送り出している。したがって、空気の吸い込む際の反力によって多翼部２０が上側に浮き上がろうとする。ロータ部１１は、軸１０ａを介して軸受け１２に上側から挿入されているため、上方向へのがたつきがある。したがって、従来のファンモータでは、このがたつきと多翼部の回転時の浮き上がりとによって軸方向への振動が発生する。

本実施形態では、先に説明したようにリブ３０の回転によってリブ３０の下側に負圧を発生させていることから、多翼部２０の回転時の浮き上がりを抑制する方向に力が働く。したがって、多翼部２０の回転時の浮き上がりによる軸方向への振動を抑制することができる。

図６は、ファンモータの適用例を示す模式図である。この例では、本体筐体１０１の内部に電子部品２００を備えた電子機器１００に本実施形態のファンモータ１を適用している。ファンモータ１は上側から空気を吸い込み、遠心方向（横方向）に空気を排出する構成のため、電子機器１００の本体筐体１０１にファンモータ１を組み込む場合には、本体筐体１０１の上側に空気の吸い込み口１０１ａを設け、本体筐体１０１の横側に空気の排出口１０１ｂを設けておく。

このファンモータ１のように、空気を上側から吸い込んで横側に排出する構成では、厚さの薄い本体筐体１０１を備えた電子機器１００において非常に有効となる。この電子機器１００では、ファンモータ１と本体筐体１０１の排出口１０１ｂとの間に冷却対象の電子部品２００を配置しておく。

例えば、ＣＰＵから成る電子部品２００では発熱が多いため電子部品２００に放熱板２０１が取り付けられている場合が多く、ファンモータ１からの排出空気によって放熱板２０１を冷やし、電子部品２００の冷却効率を高めている。そして、この冷却に用いた空気を本体筐体１０１の排出口１０１ｂから外部へ放出することになる。

なお、電子機器１００の構成によっては特定の電子部品を冷やすのではなく、本体筐体内部や、内部に配置された回路全体の温度上昇を抑制するため、本実施形態のファンモータ１を組み込むようにしてもよい。また、本体筐体内の空気の滞留を防止するため、本体筐体内部にファンモータを組み込む電子機器であっても適用可能である。この場合、本体筐体に空気の吸入口や排出口は設けず、密閉型となっていてもよい。

本実施形態に係るファンモータを説明する模式斜視図である。 ロータ部および多翼部の一部破断模式斜視図である。 リブの断面形状と空気な流れを説明する模式図である。 ロータ部および多翼部の平面図である。 本実施形態に係るファンモータを説明する断面図である。 ファンモータの適用例を示す模式図である。

符号の説明

１…ファンモータ、１０…モータ、１０ａ…軸、１１…ロータ部、２０…多翼部、２１…羽根、３０…リブ、４０…ケース、４１…カバー、１００…電子機器、１０１…本体筐体、２００…電子部品

Claims (6)

1. モータのロータ部とともに回転し、モータの軸方向から吸入した空気を遠心方向に排出するための多翼部と、
   前記多翼部を前記ロータ部に支持するとともに、前記ロータ部および前記多翼部の回転によって前記空気を吸入する際、その吸入する側とは反対側に負圧を発生させるリブと
   を備えることを特徴とするファンモータ。
2. 軸受け、該軸受けの周囲に配置されたコイル、該コイルを巻き付けるもしくは保持するコアによって構成されるステータ部と、前記軸受けに挿入される回転軸を中心として前記ステータ部の周囲を回転するロータ部とを有するモータと、
   前記モータの前記ロータ部に取り付けられ、前記回転軸の軸方向から吸入し前記ロータ部の遠心方向に空気を排出するための多翼部と、
   前記多翼部を前記ロータ部に支持するために取り付けられ、前記空気を吸入する側と相対する面に凸形状を有するリブと
   を備えることを特徴とするファンモータ。
3. 前記リブは、前記ロータ部および前記多翼部の回転によって前記空気を吸入する際、その吸入する側とは反対側に負圧を発生させる
   ことを特徴とする請求項２記載のファンモータ。
4. 前記リブは、前記多翼部の内周側に設けられている
   ことを特徴とする請求項２記載のファンモータ。
5. 前記リブの凸形状は、翼形状をなす
   ことを特徴とする請求項２記載のファンモータ。
6. 電子部品を内部に備えた本体筐体と、
   前記本体筐体の内部の電子部品を冷却するファンモータとを備えており、
   前記ファンモータは、
   モータのロータ部とともに回転し、モータの軸方向から吸入した空気を遠心方向に排出するための多翼部と、
   前記多翼部を前記ロータ部に支持するとともに、前記ロータ部および前記多翼部の回転によって前記空気を吸入する際、その吸入する側とは反対側に負圧を発生させるリブとを備えている
   ことを特徴とする電子機器。
   

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