JPH0919101A - ヒ−トシンク一体型ファンモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 故障が少なく冷却能力が高区、而もかなり高
温の熱を発生する電子機器にも用いることのできるヒ−
トシンク一体型ファンモ−タの提供。 【構成】 外周部に空気を外部に逃すための半径方向に
延びたスリット溝４を形成することで放熱ファン５を形
成した金属性ファンモ−タハウジング２の内部にステ−
タ電機子７を設ける。該ステ−タ電機子と相対的回転を
なす界磁マグネット８を備え、該界磁マグネットを備え
外周部に軸方向の上部から風を吸い込んで上記放熱フィ
ンのスリット溝を介して上記ファンモ−タハウジングの
外部半径方向に風を送るインペラ９を一体形成した金属
性回転ファン３を上記ファンモ−タハウジングに回動自
在に支承する。上記回転ファンのインペラと対向する部
分に複数の透孔１０−１，・・・，１０−３を有する金
属性カバ−１１−１，・・・，１１−３を上記ファンモ
−タハウジングの上部に装着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，例えばコンピュ−タ，
スイッチング電源、電子機器などの冷却のためのヒ−ト
シンク一体型ファンモ−タに関する。

【０００２】

【従来技術】昨今の電子機器では、小型化が促進される
と共に高密度実装化傾向にあるため、機器内部で発生す
る熱の拡散が重要な課題となっている。このような課題
の解決手段としてヒ−トシンクを用いた直流ファンモ−
タが多用されている。例えば、この種のヒ−トシンク一
体型ファンモ−タとしては実開昭６３−１１３４６０号
公報や特開平６−１４１５０７号公報に開示されたもの
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらヒ−トシンク一
体型ファンモ−タは、いずれも上部が開放され回転ファ
ンが剥き出しになっているので、比較的大きな異物が回
転ファンに衝突すると該回転ファンが破損したり、その
回転が停止する惧れがあるばかりでなく、上部は何等冷
却に機能しない欠点があった。

【０００４】

【課題を達成するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明は，外周部に空気を外部に逃すための半径方
向に延びたスリット溝を形成することで放熱ファンを形
成した金属性ファンモ−タハウジングを備え、該ハウジ
ングの内部の底部にステ−タ電機子を設け、該ステ−タ
電機子と相対的回転をなす界磁マグネットを備え、該界
磁マグネットを備え外周部に軸方向の上部から風を吸い
込んで上記放熱フィンのスリット溝を介して上記ファン
モ−タハウジングの外部半径方向に風を送るインペラを
一体形成した金属性回転ファンを上記ファンモ−タハウ
ジングに回動自在に支承し、上記回転ファンのインペラ
と対向する部分に複数の透孔を有する金属性カバ−を上
記ファンモ−タハウジングの上部に装着したことを特徴
とする。

【０００５】該ヒ−トシンク一体型ファンモ−タが薄型
でありながら回転フィンの軸方向の長さを短くせずに風
量を大きく取れ冷却能力を高めるために、上記金属性カ
バ−は、上記回転ファンと対向する部分を若干上方に持
ち上げ形成することで更に性能の良いヒ−トシンク一体
型ファンモ−タを得ることができる。

【０００６】また上記金属性カバ−の透孔を多数の小さ
な透孔にて形成することで当該ヒ−トシンク一体型ファ
ンモ−タの冷却能力を更に高めることができると共に、
異物の内部への浸入を防ぐことができヒ−トシンク一体
型ファンモ−タの故障や停止を防ぐことができる。

【０００７】

【作用】本発明のヒ−トシンク一体型ファンモ−タによ
れば、回転ファンのインペラと対向する部分に複数の透
孔を有する金属性カバ−を上記ファンモ−タハウジング
の上部に装着しているため、該透孔を除く金属性カバ−
部分によって回転ファンへ比較的大きめの異物が当接す
るのを防ぐので故障の少ないヒ−トシンク一体型ファン
モ−タを得ることができる。

【０００８】また金属性カバ−があるために、及びそれ
に上記透孔が形成されているため、この透孔を小さめに
すれば透孔に流れる空気が上記透孔間部分、及び回転フ
ァンと対向する回転ファン保護部に流れた空気がこの部
分で冷却され、更に透孔に流れるため、によっても上部
から吸い込まれてくる風を冷却することができるので冷
却能力の高いヒ−トシンク一体型ファンモ−タを得るこ
とができる。もちろん、放熱フィン部分によって空気は
更に放熱される。

【０００９】更にまた本発明のヒ−トシンク一体型ファ
ンモ−タによれば、ファンモ−タハウジング、回転ファ
ン、金属性カバ−など構成要素の殆どが熱変形の小さな
もので、また耐熱性があるのでかなり高熱を発生する部
分を持つ電子機器にも適用できる。

【００１０】

【第１実施例】図１は本発明の第１実施例を示すヒ−ト
シンク一体型ファンモ−タの斜視図、図２は同縦断面
図、図３は同分解斜視図で、以下図１乃至図３を参照し
て本発明の第１実施例としてのヒ−トシンク一体型ファ
ンモ−タを説明する。

【００１１】軸方向の厚みが薄い角型の金属性のヒ−ト
シンク一体型ファンモ−タ１−１は，固定子となる金属
性ファンモ−タハウジング２と回転子となる回転ファン
３を持つコアレス構造の軸方向空隙型単相ＤＣブラシレ
ス軸流ファンモ−タとなっている。この実施例では，フ
ァンモ−タ１−１は，平面のサイズは，縦×横のサイズ
が４０ｍｍ×４０ｍｍで，軸方向の厚みが６ｍｍとなっ
ている極めて厚みが薄い小型で，軽量の偏平構造となっ
ている。

【００１２】金属性ファンモ−タハウジング２は、放熱
性の良い金属、例えばアルミニウム合金で一体形成して
おり、４隅のコ−ナ−フランジ６を除く外周部に空気を
外部に逃すための半径方向に延びたスリット溝４を形成
することで放熱フィン５を形成しており、その内部の凹
部を回転ファン収納部１２としている。コ−ナ−フラン
ジ６には、ヒ−トシンク一体型ファンモ−タ１−１を螺
子１３等によって機器の筐体などに固定するための透孔
（または螺子孔）１４を形成している。

【００１３】回転ファン収納部１２の中央部には、上記
ファンモ−タハウジング２の形成時に軸方向上部に延び
る軸承ハウス１５を一体形成し，この軸承ハウス１５の
上端部に玉軸承１６を，下端部に滑り軸承１７を設けて
金属性回転ファン３に固定された回転軸１８を回動自在
に軸支して，回転ファン３を回転できるようにしてい
る。回転ファン３は、厚みの薄い鉄板をプレス等の手段
で打ち抜き、中央部の円板状の界磁マグネット取付部１
９の外周部に軸方向上部から風を吸い込んで径方向に風
を送り出すように形成されたインペラ９をも同時に一体
成形している。

【００１４】上記回転ファン３の界磁マグネット取付部
１９の下面にＮ極、Ｓ極の磁極を交互に９０度の開角幅
で着磁した円環状の界磁マグネット８を固定している。

【００１５】単相コアレスステ−タ電機子７は，ステ−
タヨ−クを兼ねた電機子コイル配設用鉄基板２２の上に
２個の電機子コイル２３−１，２３−２を１８０度対称
な位置に単相配置する。尚、この基板２２には、適宜な
配線用の導電パタ−ンが形成されている。自起動用のレ
ラクタンストルク発生用の磁性体螺子２０によって固定
することで回転ファン収納部１２に単相コアレスステ−
タ電機子７を配設固定している。このためには、予め上
記螺子２０をねじ込む為の螺子穴をファンモ−タハウジ
ング２に形成しておく。コアレス電機子コイル２３−
１，２３−２は，効率の良い軸方向空隙型単相ＤＣブラ
シレス軸流ファンモ−タ構造のヒ−トシンク一体型ファ
ンモ−タ１−１を形成するために，半径方向に延びた発
生トルクに寄与する有効導体部２３ａと２３ｂとの開角
が，界磁マグネット８の一磁極幅と等しい開角幅，即ち
π開角幅に形成した空心型のものとなっている。

【００１６】上記鉄基板２２には、上記界磁マグネット
８のＮ，Ｓの磁極を検出するための位置検知素子として
用いたホ−ル素子等の磁電変換素子２１及び駆動用ＩＣ
等の電子部品２４を配設している。ヒ−トシンク一体型
ファンモ−タ１−１を安価な単相ブラシレスモ−タ構造
とするためには、それに適した基板２２面位置に磁電変
換素子２１を配設する必要があり、この例では電機子コ
イル２３−１の有効導体部２３ａの延長線上位置の基板
２２面位置に磁電変換素子２１を配設している。

【００１７】磁性体螺子２０を基板２２に形成した螺子
穴に螺子込み，ステ−タ電機子７を回転ファン収納部１
２面上に配設固定することで，界磁マグネット８の磁界
内に単相配置のコアレスステ−タ電機子７を設けてい
る。このことにより上記電機子コイル２３−１，２３−
２の通電切換点である死点位置から０＜θ＜π／２（π
は電気角で１８０度の角度とする）の配置角θ位置に死
点脱出トルクを得るための自起動用レラクタンストルク
発生手段磁性体螺子２０をねじ込むことで，上記界磁マ
グネット８が上記死点位置で拘束されない脱出トルクを
得ることができる軸方向空隙型単相ＤＣブラシレス軸流
ファンモ−タ構造のヒ−トシンク一体型ファンモ−タ１
−１を形成している。

【００１８】ステ−タ電機子７を固定するに当たって
は，当該単相の単相ブラシレスファンモ−タ構造のヒ−
トシンク一体型ファンモ−タ１−１が自起動できる望ま
しい位置に上記螺子２０を螺子込みできるように基板２
２及びファンモ−タハウジング２６に螺子穴を形成する
必要がある。

【００１９】すなわち、単相ブラシレスモ−タにおいて
は，何らかの自起動処理手段を設けなければ，たまたま
単相ブラシレスモ−タが死点位置にあると，この時磁電
変換素子２１は界磁マグネット９のＮ極磁極とＳ極磁極
の中間の無磁極部を検出しているので，磁電変換素子２
１から出力信号が出ず，また電機子コイル２３−１，２
３−２それ自体に通電しても回転トルクを発生すること
ができない状態配置にあるため，電機子コイル２３−
１，２３−２に通電しても当該単相ブラシレスモ−タが
自起動回転しなくなる欠点がある。

【００２０】そのために単相ブラシレスモ−タでは，界
磁マグネット８［回転ファン３］の停止位置に係わら
ず，電機子コイル２３−１，２３−２に通電すれば必
ず，当該界磁マグネット８が自起動回転するようにしな
ければならない。すなわち，上記電機子コイル２３−
１，２３−２の通電切換点である死点位置においては死
点脱出トルクを得て上記界磁マグネット８が上記死点位
置で拘束されないようにしなければならない。

【００２１】しかし，単相ブラシレスモ−タは，単相通
電構造とした理由は，安価に形成できるということにあ
るため，死点脱出トルクを得るための手段を設けること
が高価になっては本来の趣旨から外れてしまう。

【００２２】そこで，この実施例のヒ−トシンク一体型
ファンモ−タ１−１では，死点脱出トルクを得る手段と
して，もともとステ−タ電機子７をファンモ−タハウジ
ング２に螺子止め固定するために用いる磁性体螺子２０
を利用している。

【００２３】この磁性体螺子２０は，トルクが零となる
死点位置のない理想的な合成トルク曲線を得るために，
図４に示すように電機子コイル２３−１，２３−２の半
径方向に延びた発生トルクに寄与する導体部２３ｂ位置
から回転子となる界磁マグネット８の矢印Ａ方向で示す
回転方向とは逆の回転方向に向かって界磁マグネット８
の約４分の１磁極幅の角度（機械角で，２２．５度）だ
け離れた位置に上記磁性体螺子２０が位置するように該
螺子２０を螺子止め固定して，ステ−タ電機子７を位置
決め固定している。

【００２４】螺子２０を１８０度対称な同相位置に２箇
所設けたのは，機械的な回転振動を少なくして，回転フ
ァン３が滑らか且つ静かに回転できるようにするためで
あるが，１箇所であっても良い。尚，電機子コイル２３
−１，２３−２において周方向の導体部２３ｃ，２３ｄ
は発生トルクに寄与しない導体部分で，トルクの発生に
寄与する導体部分は半径方向に延びた導体部２３ａ，２
３ｂであるから，導体部２３ａを基準に上記角度（機械
角で，２２．５度）だけ反矢印Ａ方向に向かって周方向
に離れた位置に上記磁性体螺子２０をねじ込む。

【００２５】すなわち、螺子２０を螺着する位置は，上
記電機子コイル２３−１，２３−２の通電切換点である
死点位置から０＜θ＜π／２（πは電気角で１８０度の
角度で，４極の界磁マグネット８を用いる場合は，機械
角９０度＝πとなる。）の配置角θ位置に死点脱出トル
クを得るための磁性体螺子２０を螺着して上記界磁マグ
ネット８が上記死点位置で拘束されない脱出トルクを得
ることができる位置である。

【００２６】しかし，電磁トルク曲線の最大トルクが得
られる位置から４分の１磁極幅の角度（機械角で，２
２．５度）だけ反矢印Ａ方向に向かって周方向に離れた
位置から螺子２０による死点脱出用のレラクタンストル
クが発生してレラクタンストルク曲線２−３が得られる
ようにするのがもっとも望ましい。

【００２７】従って，この実施例では，電機子コイル２
３−１，２３−２の発生トルクに寄与する有効導体部２
３ｂから４分の１磁極幅の角度（機械角で，２２．５
度）だけ反矢印Ａ方向に向かって周方向に離れた位置に
上記螺子２０を螺着固定している。

【００２８】以上のような単相ブラシレスモ−タ構造を
採用すると、電源投入により磁電変換素子２１が界磁マ
グネット８のＮ極またはＳ極の磁極を検出しているの
で、その出力信号に基づいて半導体整流回路（駆動回
路）によって電機子コイル２３−１，２３−２に所定方
向の電流を流して矢印Ａ方向の回転トルクが得られるの
で，界磁マグネット８［回転ファン３］を矢印Ａ方向に
連続回転させることができる。

【００２９】金属性カバ−１１−１は、厚みの薄い鉄板
をプレス等の手段で打ち抜き形成したものでファンガ−
ドの機能と冷却能力増強の機能を持つ。尚、冷却能力を
高めるには後記する第２実施例で示す金属性カバ−１１
−２のように小さな透孔１０−２を多数形成したものを
用いるほうが望ましい、この金属性カバ−１１−１によ
っても冷却能力は高まる。

【００３０】金属性カバ−１１−１は、中央部に円板状
の回転ファン保護部２５を有し、外周部に上記スリット
溝４に流れた風がヒ−トシンク一体型ファンモ−タ１−
１の上部に流れないようにするためにスリット溝４を閉
じる装着部２６とがあり，４隅にはファンモ−タハウジ
ング２のコ−ナ−フランジ６に設けた透孔と対向する部
分に金属性カバ−装着用透孔該装着部２７を形成してあ
り、上記装着部２７と保護部２５とを複数のステ−２８
で連結することで該ステ−２８間の上記回転ファン３の
インペラ９と対向する部分に上部から風を吸い込むため
の複数の透孔１０−１を形成している。

【００３２】尚、金属性カバ−１１−１をファンモ−タ
ハウジング２の上面に装着した場合、回転ファン３の頂
面が当該金属性カバ−１１−１と接触する惧れがある。
これを回避するには、回転ファン３の高さを低くすれば
よいが、そのようにすることは、もともと上記したよう
に非常に厚みの薄いヒ−トシンク一体型ファンモ−タ１
−１を得るとことへきて更に回転ファン３の高さを低く
するには構造及び性能上の都合から困難であることと、
インペラ９の軸方向の長さも短くなり風量が劣化するこ
とからこのヒ−トシンク一体型ファンモ−タ１−１（後
記ヒ−トシンク一体型ファンモ−タ１−２，１−３でも
同様）では、ステ−２８及び回転ファン保護部２５を若
干上方に持ち上げ形成している。

【００３３】

【第２実施例】この第２実施例のヒ−トシンク一体型フ
ァンモ−タ１−２では、図４に示すように金属性カバ−
１１−２の外周部の装着部２６を除く部分を金属性カバ
−１１−１同様に上部方向に持ち上げ形成し、インペラ
９と対向する部分に多数の小さな透孔１０−２を形成
し、比較的小さな異物をもヒ−トシンク一体型ファンモ
−タ１−２の内部に入らないようにしている。２５ａ
は、回転ファン保護部、２６ａはステ−部である。他は
ヒ−トシンク一体型ファンモ−タ１−１と同様のため重
複する説明を省略する。

【００３４】

【第３実施例】この第３実施例のヒ−トシンク一体型フ
ァンモ−タ１−３では、図５に示すように金属性カバ−
１１−３の外周部の装着部２６を除く部分を金属性カバ
−１１−１同様に上部方向に持ち上げ形成し、インペラ
９と対向する部分に比較的大きな透孔１０−３を複数形
成したものとなっている。２５ｂは、回転ファン保護
部，２６ｂはステ−部である。他はヒ−トシンク一体型
ファンモ−タ１−１と同様のため重複する説明を省略す
る。

【００３５】

【効果】本発明のヒ−トシンク一体型ファンモ−タによ
れば、異物の浸入を防いで破損を防止すると共に安全な
回転を行う安全性が高く、而も従来のヒ−トシンク一体
型ファンモ−タに比較して冷却能力も高く、殆ど金属性
でできているためかなり高温の熱を発生する機器にも適
用できる有用なものである。而も軸方向空隙型単相ブア
シレスモ−タ構造を採用することで小型且つ薄型で性能
の良いヒ−トシンク一体型ファンモ−タを安価に量産で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

図１ 本発明の第１実施例を示すヒ−トシンク一体型フ
ァンモ−タの斜視図である。 図２ 同ヒ−トシンク一体型ファンモ−タの縦断面図で
ある。 図３ 同ヒ−トシンク一体型ファンモ−タの分解斜視図
である。 図４ 本発明の第２実施例を示すヒ−トシンク一体型フ
ァンモ−タの分解斜視図である。 図５ 本発明の第３実施例を示すヒ−トシンク一体型フ
ァンモ−タの分解斜視図である。

【符号の説明】

１−１，・・・，１−３ 金属性ヒ−トシンク一体型フ
ァンモ−タ ２ 金属性ファンモ−タハウジング ３ 金属性回転ファン ４ スリット溝 ５ 放熱フィン ６ コ−ナ−フランジ ７ ステ−タ電機子 ８ 界磁マグネット ９ インペラ １０−１，・・・，１０−３ 透孔 １１−１，・・・，１１−３ 金属性カバ− １２ 回転ファン収納部 １３ 螺子 １４ 透孔 １５ 軸承ハウス １６ 玉軸承 １７ 滑り軸承 １８ 回転軸 １９ 界磁マグネット取付部 ２０ 磁性体螺子 ２１ 磁電変換素子 ２２ 電機子コイル配設用鉄基板 ２３−１，２３−２ コアレス電機子コイル ２３ａ，２３ｂ 発生トルクに寄与する有効導体部 ２３ｃ，２３ｄ 発生トルクに寄与しない導体部 ２４ 電子部品 ２５，２５ａ，２５ｂ 回転ファン保護部 ２６ 装着部 ２７ 金属性カバ−装着用透孔 ２８ ステ− ２８ａ，２８ｂ ステ−部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周部に空気を外部に逃すための半径方
   向に延びたスリット溝４を形成することで放熱ファン５
   を形成した金属性ファンモ−タハウジング２を備え、該
   ハウジングの内部の底部にステ−タ電機子７を設け、該
   ステ−タ電機子と相対的回転をなす界磁マグネット８を
   備え、該界磁マグネットを備え外周部に軸方向の上部か
   ら風を吸い込んで上記放熱フィンのスリット溝を介して
   上記ファンモ−タハウジングの外部半径方向に風を送る
   インペラ９を一体形成した金属性回転ファン３を上記フ
   ァンモ−タハウジングに回動自在に支承し、上記回転フ
   ァンのインペラと対向する部分に複数の透孔１０−１，
   ・・・，１０−３を有する金属性カバ−１１−１，・・
   ・，１１−３を上記ファンモ−タハウジングの上部に装
   着したことを特徴とするヒ−トシンク一体型ファンモ−
   タ。
2. 【請求項２】 上記金属性カバ−は、上記回転ファンと
   対向する部分を若干上方に持ち上げ形成したことを特徴
   とする請求項１に記載のヒ−トシンク一体型ファンモ−
   タ。
3. 【請求項３】 上記透孔は多数の小さな透孔にて形成し
   たことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のヒ
   −トシンク一体型ファンモ−タ。