JPH07312857A - 偏平なフアン電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型偏平で１個の位置検知素子で駆動される
フアンモータによる集積回路の冷却装置を得ることであ
る。 【構成】 円板状のマグネット回転子の外周に所定の空
隙を設けることにより、１個の位置検知素子により３相
の位置検知信号が得られ、該信号により磁性体平板に並
置された扇型の電機子コイルの通電制御を行なって３相
の小型偏平な電動機が得られる。マグネット回転子を貼
着したカップ状回転子の外周と底面にフアンを設けるこ
とによりフアン電動機が得られる。ヒートシンクの中央
部に集積回路を載置し、その上に上記したフアン電動機
を載置することにより冷却効果の良好な装置を得ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】集積回路を冷却する為の放熱装置
として利用される。

【従来の技術】相似した技術があるが、フアン電動機が
刷子と整流子を利用しているので耐用時間に問題点があ
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】フアン電動機としてブ
ラシレス電動機を使用する手段もあるが、大型で偏平化
することが困難となり、高価となる問題点がある。

【０００３】

【課題を解決するための手段】アルミニユーム基板の外
周部に植立された複数個の放熱の為のアルミニユーム突
出部と、該基板の中央部に載置された集積回路と、該集
積回路の上に載置された磁性体平板と、該磁性体平板上
に等しいピッチで配設された複数個の扇型の３相の電気
子コイルと、該平板の中央部に設けた軸受に回動自在に
支持された回転軸と、該回転軸の上端に中央部が固定さ
れたカップ状の軟鋼製の回転子と、該回転子の内側に固
定され、磁極巾が電機子コイルの開角と等しい偶数個の
Ｎ，Ｓ磁極となり、該Ｎ，Ｓ磁極面が電機子コイルと空
隙を介して対向するマグネット回転子と、マグネット回
転子の外周部において、隣接するＮ，Ｓ磁極に設けられ
た電気角で１２０度の巾の無磁界部ならびに反対側の
Ｎ，Ｓ磁極に設けられた電気角で１２０度の巾の無磁界
部と、無磁界部に対向するように磁性体平板上に固定さ
れたホール素子と、該ホール素子がＮ，Ｓ磁極と無磁界
部に対向することにより電気角で１２０度の巾の第１，
第２，第３の相の位置検知信号を得る電気回路と、第
１，第２，第３の相の位置検知信号により対応する第
１，第２，第３の相の電機子コイルに接続されたトラン
ジスタを位置検知信号の巾だけ導通して電機子コイルを
通電せしめる通電制御回路と、軟鋼製の回転子の外周面
外側に突出して外周方向に空気流を発生せしめるように
設けられた複数個のフアンと、マグネット回転子のマグ
ネットのＮ，Ｓ磁極の境界と軟鋼製の回転子の対応する
部分に設けた径方向の長孔と、該長孔を介して外側より
磁性体平板面に送風するように長孔部に設けられたフア
ンとより構成されたものである。

【０００４】

【作用】マグネット回転子の外周部にＮ，Ｓ磁極と無磁
界部の区間を電気角で１２０度の巾で設け、基板上に固
定した１個のホール素子を上記した各区間が通過するこ
とにより対応して第１，第２，第３の相の位置検知信号
が得られるので、該信号により対応する第１，第２，第
３の相の電機子コイルの通電制御を行なうコアレスで小
型偏平なブラシレス電動機が得られる。回転子の外周に
フアンを設けヒートシンクの中央に載置し、下部に集積
回路を挟持することにより、偏平小型で冷却効果の良好
な放熱手段を得ることができる。マグネット回転子の
Ｎ，Ｓ磁極の境界部の長孔に対応する軟鋼製回転子にフ
アンを設けることにより、カップ状の軟鋼製の回転子の
カップ底面より空気流を流入して集積回路を冷却せしめ
る作用が付加されて、冷却効果を大きくする作用があ
る。

【０００５】

【実施例】図１以降について本発明の実施例を説明す
る。各図面の同一記号のものは同一部材なので重複した
説明は省略する。以降の角度表示はすべて電気角で表示
する。次に本発明が適用される３相コアレス、ブラシレ
ス電動機の構成について説明する。図１は側面図であ
る。放熱板となるアルミニユーム製の基板１にはアルミ
ニユーム製の円柱１ａ，１ｂ，…が植立されて放熱を行
なっている。円柱１ａ，１ｂ，…は突出部であればよい
ので、その形状は放熱効果を良好とする如何なる形状で
もよい。上述した放熱板をヒートシンクと呼称する。

【０００６】図２は図１を矢印Ａ方向よりみた平面図で
ある。図１，図２により詳細を次に説明する。記号３で
示される方形の物体はＣＰＵと呼称される集積回路で、
多数のトランジスタを含む半導体素子により構成され、
メモリと論理回路が含まれている。導出端子は省略して
図示していない。動作中には大きい発熱があるので冷却
する必要がある。集積回路３はヒートシンク１の中央部
に貼着されている。図１の放熱の為のアルミニユーム円
柱は記号１ａ，１ｂのみが示されているが、図２に点線
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄに示す点数にそって複数個植立
されている。

【０００７】図１において、集積回路３の上には磁性体
で平板状の方形の珪素鋼板の平板４が貼着され、その中
央部には軸受６が設けられ、軸受６には、回転軸６ａ
（図２に示すもの）が回動自在に支持される。回転軸６
ａの上端にはカップ状の軟鋼製の回転子５の底面中央部
が固着される。回転子５の外周には径方向に突出された
フアン５ａ，５ｂ，…複数個が等しいピッチで図示のよ
うに設けられて図の矢印のように空気流を発生して、円
柱５ａ，５ｂ，…を冷却する。平板４の上には図４に示
すように扇型の電機子コイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃが
貼着され、この電機子コイルが図１で記号７として示さ
れている。

【０００８】回転子５の内側上面にはマグネット回転子
が装着されている。この詳細を図３につき説明する。図
３は図１の回転子５を平板４の側よりみた平面図であ
る。図３において、１８０度の開角でＮ，Ｓ磁極に磁化
された円板状のフエライトマグネットが回転子５に貼着
され、９ｄ，９ｅは削除されて無磁界部となっている。
無磁界部９ｄ，９ｅの巾はともに１２０度で、点線８
ａ，８ｂ，８ｃの開角はすべて１２０度である。マグネ
ット回転子の９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ部はそれぞれＮ，
Ｓ，Ｎ，Ｓ極に磁化される。磁極９ａと９ｂの境界は空
隙を設け回転子５の底面の１部１０ａを外方に折曲す
る。同様に磁極９ｃと９ｄの境界の空隙部の回転子５の
底面の１部１０ｂを外方に折曲する。上述した折曲部１
０ａ，１０ｂは回転子５が矢印Ｄ方向に回転したとき
に、図１の矢印Ｂ，Ｃ方向に空気流を発生して、集積回
路３の冷却効果を更に大きくすることができる。折曲部
１０ａ，１０ｂは図２においては省略して図示していな
い。図３の９ｄ，９ｅ部に同形の軟鋼板を埋設とすると
洩れ磁束を消滅することができるので後述するホール素
子１３の位置検知出力を良好とすることができる。

【０００９】図５は電機子コイル１１ａ，１１ｂ，１１
ｃとマグネット回転子９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄの展開図
である。本発明装置はマグネット回転子を８磁極とし電
気子コイルを６個としても実施できる。図５の実施例に
ついて説明する。電機子コイル１１ｃは点線１１の位置
にあることが一般的な手段であるが、電機子コイルが重
畳すると界磁磁界のある空隙部が大きくなるので、本実
施例のように重畳することを避けた手段としている。図
５において、位置検知素子となるホール素子１３はマグ
ネット回転子９ａ，９ｂ，…の外周部に対向するように
電機子コイルを貼着した平板４の上に固定され、その位
置は電機子コイル１１ｂの右側導体より左方に３０度ず
らされた位置となっている。図６はホール素子１３の出
力により電機子コイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃを通電す
る電気回路を示すものである。

【００１０】図６の端子１５ａ，１５ｂは直流電源の正
負極である。電機子コイル１１ａ，１１ｂ，１１ｃの１
端は共通となり端子１５ａ即ち図５の端子１２より供電
される。図５の端子１２ａ，１２ｂ，１２ｃにはトラン
ジスタ１８ａ，１８ｂ，１８ｃが接続される。図５のマ
グネット回転子９ａ，９ｂ，…が矢印Ｄ方向に３０度回
転すると、ホール素子１３はＳ極９ｂに対向するので、
その右側の出力によりフリップフロップ回路１６が付勢
され、トランジスタ１７ａを介してトランジスタ１８ａ
のベース入力が得られ導通する。従って電機子コイル１
１ａが通電して出力トルクが得られる。導通の区間は１
２０度である。ホール素子１３が空隙部９ｄに対向する
と出力が消滅するからである。

【００１１】ホール素子１３の出力が消滅すると、ダイ
オード１６ａ，１６ｂを介する出力もローレベルとなる
ので、反転回路１９を介する出力がハイレベルとなり、
トランジスタ１８ｃを導通する。従って電機子コイル１
１ｃが通電され、マグネット回転子９ａ，９ｂ，…が１
２０度回転すると、ホール素子１３がマグネット９ａに
対向するので左側の出力が得られ、この出力により、ト
ランジスタ１７ｂを介してトランジスタ１８ｂが導通し
て電機子コイル１１ｂが１２０度の区間だけ通電され
る。上述した説明より理解されるように、各電機子コイ
ルは、マグネット回転子９ａ，９ｂ，…が１２０度回転
する毎に順次に通電が交替されて回転するブラシレス、
コアレス電動機を得ることができる。上述した実施例の
説明より理解されるように、ホール素子１個のみで３相
直流電動機の片波通電の電動機を構成することができ
る。両波通電の場合にはホール素子を２個使用すればよ
い。従って構成が簡素化される特徴がある。回転子５の
外側フアンによりヒートシンク１を冷却し、回転子５の
底面のフアン１０ａ，１０ｂにより集積回路３を珪素鋼
板４を介して冷却するので冷却作用が大きくなる特徴が
ある。

【００１２】

【発明の効果】図１の図面が実寸となる電動機が得られ
るので、冷却作用が大きい偏平なフアンモータを得るこ
とができる。位置検知素子が１個で３相の半導体電動機
が得られるので構成が簡素化され廉価、小型偏平とする
ことができる。ＣＰＵの冷却用のフアンモータとして最
も適したものを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の側面図

【図２】本発明装置の平面図

【図３】マグネット回転子の平面図

【図４】電機子の平面図

【図５】本発明装置のフアンモータの電機子コイルとマ
グネット回転子の展開図

【図６】電機子コイルの通電制御回路図

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ，… アルミニユーム基板と放熱の為の
円柱 ５ 軟鋼製の回転子 ５ａ，５ｂ，… 外側部のフアン ３ 集積回路 ４ 磁性体平板 ７，１１ａ，１１ｂ，… 電機子コイル １０ａ，１０ｂ フアン ６，６ａ 軸受と回転軸 ９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ マグネット回転子 ９ｄ，９ｅ 空隙部 １３ ホール素子 １６ フリップフロップ回路 １７ａ，１７ｂ，…，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ トラン
ジスタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニユーム基板の外周部に植立された
   複数個の放熱の為のアルミニユーム突出部と、該基板の
   中央部に載置された集積回路と、該集積回路の上に載置
   された磁性体平板と、該磁性体平板上に等しいピッチで
   配設された複数個の扇型の３相の電気子コイルと、該平
   板の中央部に設けた軸受に回動自在に支持された回転軸
   と、該回転軸の上端に中央部が固定されたカップ状の軟
   鋼製の回転子と、該回転子の内側に固定され、磁極巾が
   電機子コイルの開角と等しい偶数個のＮ，Ｓ磁極とな
   り、該Ｎ，Ｓ磁極面が電機子コイルと空隙を介して対向
   するマグネット回転子と、マグネット回転子の外周部に
   おいて、隣接するＮ，Ｓ磁極に設けられた電気角で１２
   ０度の巾の無磁界部ならびに反対側のＮ，Ｓ磁極に設け
   られた電気角で１２０度の巾の無磁界部と、無磁界部に
   対向するように磁性体平板上に固定されたホール素子
   と、該ホール素子がＮ，Ｓ磁極と無磁界部に対向するこ
   とにより電気角で１２０度の巾の第１，第２，第３の相
   の位置検知信号を得る電気回路と、第１，第２，第３の
   相の位置検知信号により対応する第１，第２，第３の相
   の電機子コイルに接続されたトランジスタを位置検知信
   号の巾だけ導通して電機子コイルを通電せしめる通電制
   御回路と、軟鋼製の回転子の外周面外側に突出して外周
   方向に空気流を発生せしめるように設けられた複数個の
   フアンと、マグネット回転子のマグネットのＮ，Ｓ磁極
   の境界と軟鋼製の回転子の対応する部分に設けた径方向
   の長孔と、該長孔を介して外側より磁性体平板面に送風
   するように長孔部に設けられたフアンとより構成された
   ことを特徴とする偏平なフアン電動機。