JP4692928B2 - ファンモータ - Google Patents

Description

本発明は、シャフトを中心に回転するファンを備えたファンモータに関する。

一般にこの種のファンモータ（例えば特許文献１）は、パーソナルコンピュータ内部のＭＰＵ（マイクロプロセッサユニット）や、液晶プロジェクターに搭載される液晶パネルなどの、各種発熱源の冷却用送風ファンとして広く使用されている。

図５は、こうしたファンモータの一例を示すものであるが、１は扁平状をなすファンモータの外郭部材で、これはいずれも熱伝導性のよい金属からなるベース２と、このベース２の上面開口を覆うカバー３とにより構成される。また４は、ベース２に加締めまたはインサート成形にて直立固定された有底円筒状の筒部すなわちベアリングチューブで、このベアリングチューブ４の内部には、上下一対の軸受５が圧入固定される。

ベアリングチューブ４の外周部には、巻線を装着した鉄心を有する固定子７と、この固定子７および他の各素子を実装する回路基板８がいずれも取付け固定される。一方、固定子７からの磁力により回転するロータ10は、前記軸受５によりベアリングチューブ４内で回動自在に支承される回転軸としてのシャフト11と、カップ状部12の外周側に複数の羽根すなわちファンブレード13を有する樹脂成形されたファン14と、前記カップ状部12の内周面に装着され、固定子７に対向して永久磁石16を備えたロータケースとしてのヨーク17とにより構成され、シャフト11の基端がファン14の中心に取付け固定される。固定子７とロータ10とによりファン14を回転させるモータ21が構成される。

ここでファン14の構成について詳しく説明すると、カップ状部12の下端となる開口端からは複数のスポーク25が途中で一段低くなりながら水平方向へ延出しており、カップ状部12を囲んでその外周側には、各スポーク25の先端部分をそれぞれ連結する底面部材としての円環板状のボス底部24が各スポーク25と一体形成されている。なお、各スポーク25間はベース２側の空間と連通する開口部27となっている。このボス底部24の上面に、シャフト11を中心として放射状にファンブレード13が複数立設されている。各ファンブレード13の上端部はリング部材26で連結されている。

そして、固定子７に電流を与えることにより、この固定子７に対向する永久磁石16との間に吸引力および反発力を生じ、シャフト11を中心としてロータ10が回転する。これにより、発熱源で温められたエアー（空気）をシャフト11の軸方向となる上方向に設けられた吸込孔としての吸気孔18から取り込み、この吸気孔18と直交する方向に設けられた排気孔（図示せず）から外部に温かなエアーを送り出すことで、発熱源の温度上昇を防ぐようにしている。
特開２００５−３６６７６号公報

しかし、上記従来のファンモータでは、図５の矢印で示すように、吸気孔18から吸気された流体としてのエアーは各スポーク25間の開口部27を通じてベース２側へ多量に流れ込み、一部のエアーはボス底部24とベース２との間で澱んでしまい、排気効率が悪いといった欠点があった。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、流体の排出効率を高めたファンモータを提供することを目的とする。

本発明における請求項１及び請求項２のファンモータでは、開口部に臨み、底面部材に近づくに従って幅広となるように形成されたフィン部により、この開口部を通じて底面部材周辺に澱む流体を積極的に掻き込むことで流体の排出効率を向上させることができる。

本発明における請求項３のファンモータでは、ファンブレードの滑らかな円弧形状に沿って流体が流れるため、当該流体をスムーズに排出することができる。

本発明における請求項４のファンモータでは、フィン部の円弧をファンブレードと独立して調整することにより、例えば、フィン部を流体の掻き込みに適した曲率とする一方、ファンブレードは流体の外周方向への押し出しに適した曲率として、ファンの排気性能と吸気性能を同時に向上させることができる。

本発明における請求項５のファンモータでは、ファンの効率を向上させることができる。

本発明の請求項１及び請求項２によると、流体の排出効率を高めたファンモータを提供することができる。

本発明の請求項３によると、流体をスムーズに押し出して流体の排出効率を高めることができる。

本発明の請求項４によると、より高い風量特性を得ることができる。

本発明の請求項５によると、ファンの効率を向上させることができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明におけるファンモータの好ましい実施例を説明する。なお、従来例と同一箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。

図１は、本発明におけるファンモータの一例を示すものであるが、ファンモータの外郭部材１は、ベース２と、このベース２の上面開口を覆うカバー３とにより構成される。ベース２には、ベアリングチューブ４が加締めまたはインサート成形にて直立固定され、このベアリングチューブ４の内部には、上下一対の軸受５が圧入固定される。ベアリングチューブ４の外周部には、巻線を装着した鉄心を有する固定子７と、この固定子７および他の各素子を実装する回路基板８がいずれも取付け固定される。一方、固定子７からの磁力により回転するロータ10は、前記軸受５によりベアリングチューブ４内で回動自在に支承される回転軸としてのシャフト11と、カップ状部12の外周側に複数のファンブレード13を有する樹脂成形されたファン14と、前記カップ状部12の内周面に装着され、固定子７に対向して永久磁石16を備えたロータケースとしてのヨーク17とにより構成され、シャフト11の基端がファン14の中心に取付け固定される。固定子７とロータ10とによりファン14を回転させるモータ21が構成される。

ここでファン14の構成について図２をも参照しながら詳しく説明する。カップ状部12の下端となる開口端からは複数のスポーク25が途中で一段低くなりながら水平方向へ延出しており、カップ状部12を囲んでその外周側には、各スポーク25の先端部分をそれぞれ連結する底面部材としての円環板状のボス底部24が各スポーク25と一体形成されている。なお、各スポーク25間はベース２側の空間と連通する開口部27となっている。このボス底部24の上面に、シャフト11を中心として放射状にファンブレード13が複数立設されている。すなわち、ファンブレード13は、一定の距離を隔ててカップ状部12を囲繞するように環状に並べて立設されている。各ファンブレード13の上端部はリング部材26で連結されている。図２において、ファンブレード13を上から見た平面形状は滑らかな円弧となる湾曲した板状であり、ファンブレード13のシャフト11側となる内周側には、フィン部30が一体に形成されている。このフィン部30はファンブレード13を内周側へ向けて延長させてなり、その直下にはボス底部24がなく、開口部27に臨む形になっている。フィン部30はボス底部24に近づくに従って幅広となる三角板状に形成されているが、その平面形状はファンブレード13本体とは曲率が異なる円弧となっている。図２においては、フィン部30の曲率がファンブレード13本体の曲率より小さく、直線に近い円弧をなす平面形状になっている。もちろん、フィン部30はファンブレード13と別部材として設けることもできる。

フィン部30の長さ（高さ）Ｙは、ファンブレード13の軸方向長さ（高さ）Ｌに対して１／３以上の長さに設計されており、フィン部30の延長幅Ｘは、フィン部30を含むファンブレード13の全体幅Ｗの１／５以上を占める寸法で設計されている。ファンブレード13は、ファン14の外側方向から見ると、当該フィン部30が形成された部分以外は直線状の端面形状となっている。もちろん、異なる傾きの端面形状としてもよく、ファンブレード13のうち吸気孔18側となる上端部をファン14の回転方向へ傾けた場合には、吸気孔18から円板25へ向かって進入したエアーに対して、ファンブレード13により掻き込まれる力が最初に強く作用し、極めて効果的に吸気を促進することが可能になる。

そして、固定子７に電流を与えることにより、シャフト11を中心としてロータ10が回転する。これにより、発熱源で温められたエアーをシャフト11の軸方向となる上方向に設けられた吸込孔としての吸気孔18から取り込み、この吸気孔18と直交する方向に設けられた排気孔（図示せず）から外部に温かなエアーを送り出すことで、発熱源の温度上昇を防ぐようにしている。

図１に示したファンモータ内における当該エアーの流れを矢印で示したものが図３である。同図において、ベース２付近のエアーが開口部27を通過してファンブレード13の外周方向へ流れているのがわかる。すなわち、この開口部27を通じてボス底部24周辺に澱むエアーをファンブレード13から伸ばしたフィン部30により積極的に掻き込むことで当該エアーをファンブレード13の外周側へ排出させている。吸気孔18から吸気されたエアーは、ファン14内をベース２方向へ向かってほぼ垂直に流れる。途中、ファンブレード13により発生した負圧により、当該エアーの一部は水平方向へ向きを変えて流れるが、大部分のエアーは慣性の作用によりそのまま垂直方向に流れ、各スポーク25間の開口部27を通じてベース２側へ流れ込んでしまう。

ファンブレード13には、開口部27に近づくに従って拡張するフィン部30が開口部27に臨んで形成されているため、ベース２側のボス底部24付近に集まったエアーをこのフィン部30により開口部27を通じて積極的に掻き込んでファンブレード13から外周方向へ押し出すことができる。このとき、ファンブレード13の滑らかな円弧形状に沿ってエアーが流れるため、当該エアーをスムーズに排出することができる。一方で、ファンブレード13にフィン部30を設けることにより、ボス底部24付近のエアーが効率的に外周方向へ押し出されることで、ボス底部24付近ひいては吸気孔18へ吸い込まれるエアーの流れが良くなり、ファン14の吸気性能が向上し、高い風量特性の実現を可能とする。とりわけ、本実施例のファンブレード13はファンブレード13本体とフィン部30とは曲率が異なる円弧となっており、フィン部30の円弧をファンブレード13と独立して調整することにより、例えば、フィン部30をエアーの掻き込みに適した曲率とする一方、ファンブレード13はエアーの外周方向への押し出しに適した曲率として、ファン14の排気性能と吸気性能を同時に向上させてより高い風量特性を得ることができる。

図４は本発明におけるファンモータと従来のファンモータについて同一騒音時において比較した風量対静圧特性を示すグラフであり、40が本発明におけるファンモータに関する特性であり、41が従来のファンモータに関する特性である。同図から本発明におけるファンモータの方が風量が増加（約０．０１ｍ³／ｍｉｎ程度）しているのがわかる。なお、ファンブレード13の上下に対向して導風板としてのシュラウドを設けて、ファンモータ周囲のエアーを効率よくファンブレード13へ導き、ファンの効率を向上させることもできる。

以上のように本実施例では、内周側に開口部27が設けられた底面部材としてのボス底部24上にファンブレード13を有してなるファン14と、このファン14を回転させる21モータとを備えるファンモータにおいて、ファンブレード13の軸方向長さＬに対して１／３以上の長さＹに相当する部分を延長させて開口部27に臨むフィン部30を形成し、当該フィン部30が形成された部分以外は直線状又は異なる傾きの端面形状となるようにファンブレード13を構成している。

また本実施例のファンモータでは、フィン部30は、その延長幅Ｘが当該フィン部30を含むファンブレード13の全体幅Ｗの１／５以上を占める寸法で形成されたものであることを特徴とする。

このようにすると、開口部27に臨むフィン部30により、この開口部27を通じてボス底部24周辺に澱む流体としてのエアーを積極的に掻き込むことでエアーの排出効率を向上させることができる。従って、エアーの排出効率を高めたファンモータを提供することができる。

さらに本実施例のファンモータでは、ファンブレード13の形状が滑らかな円弧となるよう構成されたことを特徴とする。

このようにすると、ファンブレード13の滑らかな円弧形状に沿ってエアーが流れるため、当該エアーをスムーズに排出することができる。従って、エアーをスムーズに押し出してエアーの排出効率を高めることができる。

また本実施例のファンモータでは、ファンブレード13本体とフィン部30の形状が異なる円弧となるよう構成されている。

このようにすると、フィン部30の円弧をファンブレード13と独立して調整することにより、例えば、フィン部30をエアーの掻き込みに適した曲率とする一方、ファンブレード13はエアーの外周方向への押し出しに適した曲率として、ファン14の排気性能と吸気性能を同時に向上させることができる。従って、より高い風量特性を得ることができる。

さらに本実施例のファンモータでは、ファンブレード13に対向してシュラウドを備えている。

このようにすると、ファンの効率を向上させることができる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。ファンブレードの形状は特に限定されるものではなく、ファンモータの構造についても特に限定されるものではない。また、吸気方向は１方向からだけでなく上下方向の両面吸気としてもよく、ファンブレードは外郭部材よりはみ出しても良い。

本発明におけるファンモータの要部縦断面図である。 同上、ファンの構成詳細を示す平面図である。 同上、ファンモータ内でのエアーの流れを示す要部縦断面図である。 同上、風量対静圧特性を示すグラフである。 従来例におけるファンモータの要部縦断面図である。

１ 外郭部材
11 シャフト（軸）
13 ファンブレード
14 ファン
21 モータ
24 ボス底部（底面部材）
27 開口部
30 フィン部

Claims (5)

1. 内周側に開口部が設けられた底面部材上にファンブレードを有してなるファンと、このファンを回転させるモータとを備えるファンモータにおいて、前記ファンブレードの軸方向長さに対して１／３以上の長さに相当する部分を延長させて前記開口部に臨むフィン部を形成し、前記フィン部は前記底面部材に近づくに従って幅広となるように形成され、当該フィン部が形成された部分以外は直線状又は異なる傾きの端面形状となるように前記ファンブレードを構成したことを特徴とするファンモータ。
2. 前記フィン部は、その延長幅が当該フィン部を含む前記ファンブレードの全体幅の１／５以上を占める寸法で形成されたものであることを特徴とする請求項１記載のファンモータ。
3. 前記ファンブレードの形状が滑らかな円弧となるよう構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のファンモータ。
4. 前記ファンブレード本体と前記フィン部の形状が異なる円弧となるよう構成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のファンモータ。
5. 前記ファンブレードに対向してシュラウドを備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のファンモータ。

Images