JPS6143995Y2 - - Google Patents

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JPS6143995Y2
JPS6143995Y2 JP1325679U JP1325679U JPS6143995Y2 JP S6143995 Y2 JPS6143995 Y2 JP S6143995Y2 JP 1325679 U JP1325679 U JP 1325679U JP 1325679 U JP1325679 U JP 1325679U JP S6143995 Y2 JPS6143995 Y2 JP S6143995Y2
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JP
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impeller
rotor
excitation
solenoid coil
yoke
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  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、種々の用途、例えば換気扇、扇風
機、クーラ用フアン等にも適用できる送風機に関
し、なかでも特に各種エレクトロニクス機器にお
いて用いられるに好適な空冷用のフアンに関す
る。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to an air blower that can be applied to various uses, such as ventilation fans, electric fans, cooler fans, etc., and particularly relates to an air cooling fan suitable for use in various electronic devices.

エレクトロニクスの進歩により機器の小型化、
高密度化が進んだ結果、電子回路中で生する熱量
は小体積中に閉じ込められ大きな温度上昇が生じ
易い傾向にあり、機器の信頼性のみならず正常な
動作にも大きな障害が生じる。これを防ぐため、
様々な放熱対策が施されている。周知のように、
局所的あるいは比較的小さな発熱の場合には、放
熱器の設置や筐体に設けた通風孔による自然冷却
を可能であるが、例えば、大型の通信機、電源、
電子計算機、自動制御装置、その他の電子機器の
場合には、筐体に冷却用フアンを取付けて強制空
冷するのが一般的である。
Advances in electronics have led to smaller equipment,
As a result of increased density, the amount of heat generated in electronic circuits is confined within a small volume, which tends to cause large temperature increases, which seriously impedes not only the reliability but also the normal operation of devices. To prevent this,
Various heat radiation measures are taken. As is well known,
In the case of localized or relatively small heat generation, it is possible to install a radiator or provide ventilation holes in the housing for natural cooling.
In the case of electronic computers, automatic control devices, and other electronic devices, a cooling fan is generally attached to the housing to perform forced air cooling.

ところで、従来、この種の冷却用フアンは、第
1図に示すように、枠体1の中央に電動機部2
(ステータ部とロータ部とを組合わせパツケージ
ングしたもの)が設けられ、その電動機2のロー
タ(図示せず)に羽根車3を取付けて軸流送風す
るような構造となつていた。勿論、羽根車3を回
転駆動する電動機2は、火花雑音による電子回路
の誤動作を防止するため、整流子のない形式のも
のである。モータトルクを大きくし、充分な風量
が得られるようにするためには、電動機の径や奥
行きを大きくしなければならず、第1図からも判
るように、電動機2がかなりの体積を占めてい
た。それ故、枠体1の径方向面積に対して羽根部
の占める面積が相対的に小さくなり、高速で羽根
車を回転させねば充分な風量は得られないことに
なる。しかしながら、高速で羽根車を回転させよ
うとする風切音が大きくなり、又、フアンの使用
量が多くなると、当然、フアンの回転による騒音
の問題が生じる。騒音を少なくするためには、回
転速度を小さくすることが考えられるが、単位時
間当りの風量が少なくなり、冷却効果が劣つてく
る。従つて、なるべく羽根車の径を大きくして風
量を増す必要があるが、電動機の径や奥行きは小
さくできないから、必然的に枠体は大型化してし
まう結果となる。
By the way, conventionally, this type of cooling fan has a motor part 2 in the center of a frame body 1, as shown in FIG.
(a combination of a stator part and a rotor part combined and packaged) was provided, and an impeller 3 was attached to the rotor (not shown) of the electric motor 2 to blow axial air. Of course, the electric motor 2 that rotationally drives the impeller 3 is of a type without a commutator in order to prevent malfunction of the electronic circuit due to spark noise. In order to increase the motor torque and obtain sufficient air volume, the diameter and depth of the electric motor must be increased, and as can be seen from Figure 1, the electric motor 2 occupies a considerable volume. Ta. Therefore, the area occupied by the blade portion is relatively small with respect to the radial area of the frame 1, and a sufficient amount of air cannot be obtained unless the impeller is rotated at high speed. However, when the impeller is rotated at high speed, the wind noise increases, and when the amount of the fan used increases, the problem of noise due to the rotation of the fan naturally arises. In order to reduce noise, it is possible to reduce the rotation speed, but this reduces the amount of air per unit time and reduces the cooling effect. Therefore, it is necessary to increase the air volume by increasing the diameter of the impeller as much as possible, but since the diameter and depth of the electric motor cannot be made smaller, the frame inevitably becomes larger.

これに対してエレクトロニクス装置の小型化は
時代の趨勢であるから、より積極的に推し進めら
れ、冷却用フアンも冷却効果が大きく、しかも小
型、特に薄型のものが待望されているのが現状で
ある。
On the other hand, miniaturization of electronic devices is a trend of the times, so it is being promoted more aggressively, and there is a long-awaited demand for cooling fans that have a large cooling effect and are also small, especially thin. .

本考案は、このような実情に鑑みなされたもの
であつて、その目的は、単位時間当りの風量が大
きく冷却効果にすぐれ、回転速度を容易に制御で
き、低速でも滑らかな回転が可能で、信頼性が高
く、騒音が低く、しかも小型化、特に薄型化しう
るような全く新しい構造の冷却用軸流フアンを提
供することにある。
The present invention was developed in view of these circumstances, and its purpose is to provide a large air volume per unit time, excellent cooling effect, easy control of rotation speed, and smooth rotation even at low speeds. It is an object of the present invention to provide an axial flow fan for cooling having a completely new structure that has high reliability, low noise, and can be made smaller, especially thinner.

すなわち本考案は、枠体の中央部で羽根車を回
転自在に軸支し、多極着磁を施したリング状永久
磁石体からなる電動機ロータ部を羽根車の外周側
に取付け、前記リング状永久磁石体の周面に面し
て多数の励磁歯を円周方向に並設したヨークを対
向させて配置すると共に、該ヨークの励磁歯群に
沿つてソレノイドコイルを巻装してステータ部と
し、該ステータ部により回転磁界を形成して、ロ
ータ部と一体化された羽根車を同期回転させるよ
うにした冷却用送風機である。
That is, in the present invention, an impeller is rotatably supported in the center of a frame, a motor rotor section consisting of a ring-shaped permanent magnet body subjected to multipolar magnetization is attached to the outer circumferential side of the impeller, and the ring-shaped A stator section is formed by arranging a yoke facing the circumferential surface of a permanent magnet and having a large number of excitation teeth arranged in parallel in the circumferential direction, and winding a solenoid coil along the excitation tooth group of the yoke. This is a cooling blower in which a rotating magnetic field is formed by the stator section to cause an impeller integrated with a rotor section to rotate synchronously.

ここでリング状永久磁石体はその径方向に着磁
された構造をなし、ヨークは多数の励磁歯を有す
る内ヨークと外ヨークとをそれらの励磁歯が互い
に食い違い合うように組み合わせた構造をなす。
そしてソレノイドコイルに所定周波数の駆動パル
スを所定のタイミングで供給することによりステ
ータ部で移動磁界が形成され、該移動磁界と永久
磁石体の磁極との相互作用によりロータ部と一体
化された羽根車が前記駆動パルスに同期した速度
で回転するのである。
Here, the ring-shaped permanent magnet has a structure in which it is magnetized in its radial direction, and the yoke has a structure in which an inner yoke and an outer yoke each having a large number of excitation teeth are combined so that the excitation teeth are offset from each other. .
By supplying a driving pulse of a predetermined frequency to the solenoid coil at a predetermined timing, a moving magnetic field is formed in the stator section, and the interaction between the moving magnetic field and the magnetic poles of the permanent magnet causes an impeller integrated with the rotor section. rotates at a speed synchronized with the drive pulse.

以下図面に基づき本考案について詳述する。第
2図は本考案に係る冷却用軸流フアンの一実施例
の斜視図である。角型枠体11の中央部に羽根車
13が位置する。羽根車13は、回転軸14から
放射状に多数の羽根15を突設したものであつ
て、枠体11に固定された複数の軸受支持部材1
6およびそれらによつて枠体11の中央に配置さ
れた軸受部17により回転自在に支承される。羽
根車13の外周部には、リング状永久磁石体から
なる電動機のロータ部18が取付けられる。ロー
タ部18の外周面に対向して枠体11内にステー
タ部が設けられ、該ステータ部によつて移動磁界
が作られてロータ部18および羽根車13を一体
的に回転駆動する。
The present invention will be explained in detail below based on the drawings. FIG. 2 is a perspective view of an embodiment of the cooling axial fan according to the present invention. An impeller 13 is located in the center of the square frame body 11. The impeller 13 has a large number of blades 15 projecting radially from the rotating shaft 14, and includes a plurality of bearing support members 1 fixed to the frame 11.
6 and are rotatably supported by a bearing section 17 arranged at the center of the frame body 11. A rotor portion 18 of the electric motor made of a ring-shaped permanent magnet is attached to the outer circumferential portion of the impeller 13 . A stator section is provided within the frame 11 to face the outer circumferential surface of the rotor section 18, and a moving magnetic field is created by the stator section to rotate the rotor section 18 and the impeller 13 integrally.

この場合、ステータ部は例えば第3図のような
構造にすることができる。ロータの外周よりもや
や大きな円周上から軸方向に向つて多数の励磁歯
20を突設した外ヨーク21と、該励磁歯20と
食い違い合う如く配列した励磁歯22を有する内
ヨーク23とを二組僅かにずらせて連設し、外ヨ
ーク21と内ヨーク23との間にそれぞれソレノ
イドコイル24を巻装してなる。ロータ部18
は、第4図から判るように、その外周面が励磁歯
20,22の内側に挿入され、所謂インナーロー
タ型の電動機を構成している。ロータ部18は、
多極着磁の施されたリング状の永久磁石体からな
るが、ハードフエライト磁石、ハードフエライト
粉末をゴムやプラスチツクスといつた有機バイン
ダーで成型した非焼結磁石、その他希土類金属コ
バルト磁石等から適宜選ぶことができる。いずれ
の場合でも、半径方向に多極着磁された相互間に
着磁むらながないことが好ましく、この意味で
は、バリウム、ストロンチウム、鉛等の酸化物と
酸化第二鉄とを化合してなる六方晶系の所謂マグ
ネトプランバイト型結晶構造をもつフエライト粉
末と有機バインダーとの混練圧延シートを環状に
積層したものは、圧延シートの厚さを薄くすれば
するほどシート面に垂直な方向に磁化容易軸が正
しく配向され、着磁むらを生じないので好適であ
る。
In this case, the stator section can have a structure as shown in FIG. 3, for example. An outer yoke 21 has a large number of excitation teeth 20 protruding in the axial direction from a circumference slightly larger than the outer circumference of the rotor, and an inner yoke 23 has excitation teeth 22 arranged so as to be offset from the excitation teeth 20. Two sets are arranged in series with a slight offset, and a solenoid coil 24 is wound between the outer yoke 21 and the inner yoke 23, respectively. Rotor part 18
As can be seen from FIG. 4, the outer peripheral surface thereof is inserted inside the excitation teeth 20 and 22, forming a so-called inner rotor type electric motor. The rotor part 18 is
It consists of a ring-shaped permanent magnet body with multipolar magnetization, but it can also be made of hard ferrite magnets, non-sintered magnets made of hard ferrite powder molded with organic binders such as rubber or plastics, and other rare earth metal cobalt magnets. You can choose as appropriate. In either case, it is preferable that there be no unevenness in magnetization between multi-pole magnets in the radial direction. A product made by laminating kneaded and rolled sheets of ferrite powder, which has a hexagonal so-called magnetoplumbite crystal structure, and an organic binder in an annular shape, the thinner the rolled sheet, the more the ferrite powder in the direction perpendicular to the sheet surface. This is preferable because the axis of easy magnetization is correctly oriented and uneven magnetization does not occur.

駆動回路は本考案の要旨外であるし、通常のパ
ルスモータと同じであつてよいのでそれについて
は説明を省略する。コイル巻線にパルス状電流を
流し、その通電タイミングと通電方向とをスイツ
チングトランジスタ等で制御することによつて、
例えば上記実施例のように、励磁ステータが2組
のときは1−1相励磁、1−2相励磁、又は2−
2相励磁してステータ部に回転磁界を形成し、ロ
ータ18及び羽根車13を回転駆動することがで
きる。
The drive circuit is outside the gist of the present invention and may be the same as a normal pulse motor, so a description thereof will be omitted. By passing a pulsed current through the coil winding and controlling the timing and direction of the current flow using a switching transistor, etc.
For example, as in the above embodiment, when there are two sets of excitation stators, 1-1 phase excitation, 1-2 phase excitation, or 2-
The rotor 18 and the impeller 13 can be rotationally driven by two-phase excitation to form a rotating magnetic field in the stator section.

このような構造とすると、電動機部分は前記の
ように通常のパルスモータと同様となり、供給す
るパルスの周波数を変えることによつて容易に回
転速度を可変することができる。従つて、製作し
た各種電子装置の風量−風圧特性に応じて必要最
低限度の速度で回転させることができるため、長
時間にわたり連続使用しても軸受の摩耗が生じに
くく、送風機の長寿命化を図ることができること
のみならず、それを使用する電子装置の信頼性を
著しく向上させることができるし、また騒音の生
を抑させることもできる。またロータ部として多
極着磁の施された永久磁石体を用い、多数の励磁
歯によつて駆動するため、回転トルクの生源が全
周にわたつて均一に分布し、回転速度にかかわら
ず滑らかな回転が得られる。更にはソレノイドコ
イルを用いるので、巻線作業や組立て作業が容易
で、薄型化に適する。
With such a structure, the electric motor portion becomes similar to a normal pulse motor as described above, and the rotation speed can be easily varied by changing the frequency of the supplied pulses. Therefore, it is possible to rotate at the minimum necessary speed according to the air volume and wind pressure characteristics of the various electronic devices manufactured, so bearing wear is less likely to occur even when used continuously for long periods of time, extending the life of the blower. Not only that, but also the reliability of electronic equipment using it can be significantly improved, and noise generation can also be suppressed. In addition, since the rotor uses a multi-pole magnetized permanent magnet and is driven by a large number of excitation teeth, the source of rotational torque is evenly distributed over the entire circumference, ensuring smooth rotation regardless of the rotation speed. rotation can be obtained. Furthermore, since a solenoid coil is used, winding work and assembly work are easy, and it is suitable for thinning.

第5図は本考案の他の実施例、アウターロータ
型の例を示している。羽根車13の先端とロータ
18の内周との間には間隙が形成され、その間に
ステータ部25が配設されている。この場合に
は、ロータ18の内周面が励磁歯20,22外面
と対向し、ソレノイドコイル24は励磁歯20,
22の内側に巻装されることになる。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, an example of an outer rotor type. A gap is formed between the tip of the impeller 13 and the inner periphery of the rotor 18, and the stator portion 25 is disposed in the gap. In this case, the inner circumferential surface of the rotor 18 faces the outer surfaces of the excitation teeth 20 and 22, and the solenoid coil 24
22.

第6図は本考案の更に他の実施例であつて、ス
テータ部は一対の励磁ステータ21,23からな
り、その間にソレノイドコイル26が巻装されて
いる。ロータ18はステータ部25の内側に収め
られる、所謂インナーロータ型である。この場
合、移動磁界を作るためには、隅取コイル形かコ
ンデンサ分相形にすればよい。すなわち、隅取コ
イル形の場合には、励磁歯の端部にシヨートリン
グを設け、このシヨートリングによつて主磁束よ
り遅れた磁界を発生させて移動磁界を作る。ま
た、コンデンサ分相形の場合には、ステータ部に
主コイルと補助コイルを巻付は、補助コイルには
コンデンサを通して進相電流を流して回転磁界を
作る。このような隅取コイル形やコンデンサ分相
形とすると、ステータ部をより薄形化することが
できる利点がある。なお、これらの場合にもアウ
ターロータ形とすることができること無論であ
る。
FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention, in which the stator section consists of a pair of excited stators 21 and 23, with a solenoid coil 26 wound between them. The rotor 18 is housed inside the stator section 25 and is of a so-called inner rotor type. In this case, to create a moving magnetic field, a corner coil type or capacitor split phase type may be used. That is, in the case of a corner coil type, a shot ring is provided at the end of the excitation tooth, and this shot ring generates a magnetic field that lags behind the main magnetic flux to create a moving magnetic field. In the case of a capacitor split-phase type, a main coil and an auxiliary coil are wound around the stator, and a rotating magnetic field is created by passing a phase-advanced current through the auxiliary coil through the capacitor. The use of such a corner coil type or capacitor split phase type has the advantage that the stator portion can be made thinner. In addition, it goes without saying that the outer rotor type can also be used in these cases.

本考案は上記のように構成した冷却用送風機で
あり、従来のものと異なり中央部には回転軸と軸
受部があるだけだし枠体の周辺には径方向の厚さ
が薄い電動機部があるのみだから、限られた一定
の枠内のスペースで羽根部の面積を最大限とする
ことができる上、ロータ部の直径が大きいから外
側に位置するロータ部との相互作用で十分大きな
トルクを生じさせることができるので、風量が大
きくなり冷却能力が高まるというすぐれた効果が
生じる。
The present invention is a cooling blower configured as described above, and unlike conventional ones, there is only a rotating shaft and a bearing in the center, and a motor part with a thin radial thickness around the frame. Because it is a rotor, it is possible to maximize the area of the blade part within a limited space within a certain frame, and since the rotor part has a large diameter, it generates a sufficiently large torque by interaction with the rotor part located outside. This has the excellent effect of increasing the air volume and increasing the cooling capacity.

また本考案では、ステータ部とロータ部とによ
つてパルスモータ型の構造となつているので、回
転速度を容易に制御でき低速でも滑らかな回転が
可能となり、その結果、冷却用送風機を組み込む
機器にとつて必要最低限度の速度で回転させるこ
とができるから、騒音が小さくなり軸受部の摩耗
も少なく信頼性が非常に高くなるという実用的効
果がある。
In addition, in this invention, the stator part and the rotor part have a pulse motor type structure, so the rotation speed can be easily controlled and smooth rotation is possible even at low speeds. Since it can be rotated at the minimum necessary speed, there are practical effects such as low noise, less wear on the bearings, and extremely high reliability.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のフアンの斜視図、第2図は本考
案に係るフアンの斜視図、第3図はそのステータ
部分の分解斜視図、第4図はその断面図、第5
図、第6図はそれぞれ本考案の他の実施例の断面
図である。 11……枠体、13……羽根車、14……回転
軸、15……羽根、16……軸受支持部材、17
……軸受部、18……ロータ部、20,22……
励磁歯、21……外ヨーク、23……内ヨーク、
24……ソレノイドコイル、25……ステータ
部。
Fig. 1 is a perspective view of a conventional fan, Fig. 2 is a perspective view of a fan according to the present invention, Fig. 3 is an exploded perspective view of its stator portion, Fig. 4 is a sectional view thereof, and Fig. 5
6 are sectional views of other embodiments of the present invention. 11... Frame body, 13... Impeller, 14... Rotating shaft, 15... Blade, 16... Bearing support member, 17
... Bearing section, 18 ... Rotor section, 20, 22 ...
Excitation tooth, 21...outer yoke, 23...inner yoke,
24... Solenoid coil, 25... Stator section.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 枠体の中央部で羽根車を回転自在に軸支し、該
羽根車の外周側に、径方向に多極着磁を施したリ
ング状永久磁石体からなる電動機ロータ部を取り
付け、多数の励磁歯を円周方向に並設した内ヨー
クと外ヨークとをそれらの励磁歯が互いに食い違
い合うように組み合わせて励磁歯群が該リング状
永久磁石体の外周面に対向するごとく配置すると
共に、該ヨークの励磁歯群に沿つてその外側にソ
レノイドコイルを巻装してステータ部とし、ソレ
ノイドコイルに所定周波数の駆動パルスを供給す
ることにより該ステータ部で移動磁界を形成し
て、ロータ部と一体化された羽根車を同期回転さ
せるようにした冷却用送風機。
An impeller is rotatably supported in the center of the frame, and a motor rotor consisting of a ring-shaped permanent magnet body with multipolar magnetization in the radial direction is attached to the outer periphery of the impeller. An inner yoke and an outer yoke having teeth arranged side by side in the circumferential direction are combined so that the excitation teeth thereof are offset from each other, and the excitation tooth group is arranged so as to face the outer circumferential surface of the ring-shaped permanent magnet body. A solenoid coil is wound on the outside of the yoke along the excitation tooth group to form a stator section, and by supplying a driving pulse of a predetermined frequency to the solenoid coil, a moving magnetic field is formed in the stator section, and the solenoid coil is integrated with the rotor section. A cooling blower that rotates synchronous impellers.
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