JPH11107981A - 金属製軸流ファンモ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同じ大きさでありながら風量が大きく取れ尚
且つ、摺動音や摺動接触による故障のない金属製軸流フ
ァンモータを得ること。 【構成】 ファンモータ本体１−１，１−２及び回転羽
根２，２’いずれも金属にて形成した軸流ヒートシンク
ファンモータを含めた金属製軸流ファンモータにおい
て、上記回転羽根２，２’を上記ファンモータ本体１−
１，１−２のそれよりも熱膨張率の低い金属で形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばコンピュータ、
スイッチング電源、電子機器などの冷却のために使用さ
れている軸方向空隙型ＤＣブラシレス軸流ファンモータ
の金属製軸流ファンモータに関する。尚、この場合の軸
流ファンモータとは、軸方向から風を吸い込んで更にそ
の下方へ風を通すものや、吸い込んだ風をその直角方向
に流す径流ファンモータのような軸流ヒートシンクファ
ンモータをも含むものである。

【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ＤＣブラシレス軸流ファンモータが多
用されている。このようなＤＣブラシレス軸流ファンモ
ータとしては、上記電子機器が高密度実装化傾向になれ
ばなるほど熱の発生箇所に密着して使用され尚且つ、同
じ大きさにして尚且つ風量が大きく取れるようにして放
熱特性を良好にする必要がある。しかしながら、従来
は、耐熱性のみを考慮しているのみで、上記放熱特性向
上のために、ファンモータ本体と回転羽根との特性を充
分に考慮した設計がなされていなかった。

【０００３】

【発明の課題】即ち、従来の軸方向空隙型ＤＣブラシレ
ス金属製軸流ファンモータでは、単に耐熱設計のみを考
慮したもので、同じ大きさの金属製軸流ファンモータを
用いて尚且つ風量が大きく取れ、放熱特性を良好にしよ
うとすると、与えられたスペースにおいて回転羽根の外
径を極力大きく設計しなければならない。

【０００４】このような設計を行うと、ファンモータ本
体の内周と回転羽根の外周との距離が極めて短くなり、
回転羽根の厚みの方が薄く、熱膨張率が高くなり、回転
羽根の外周がファンモータ本体の内周面と接触し合うの
で、故障の原因及び騒音の発生原因となる。

【０００５】かかる故障や騒音がなく同じ体積当たり、
大きな風量が得られ、尚且つ放熱特性の良好な金属製軸
流ファンモータを得ることが本発明の課題である。

【０００６】

【発明の課題を達成するための手段】かかる本発明の課
題は、ファンモータ本体１−１，１−２及び回転羽根
２，２’いずれも金属にて形成した軸流ヒートシンクフ
ァンモータを含めた金属製軸流ファンモータにおいて、
上記回転羽根２，２’を上記ファンモータ本体１−１，
１−２のそれよりも熱膨張率の低い金属で形成した金属
製軸流ファンモータを提供することで達成できる。

【０００７】（作用）ファンモータ本体１−１，１−２
それぞれの内周と回転羽根２の外周との距離が通常、ｌ
あるとすると、ここで図示せず発熱体による周囲温度に
より内径半径ｒのファンモータ本体１−１，１−２それ
ぞれが外側方向に膨張し、距離ｌ’（ｌ’＝ｌ＋ｒ＋
α）になるとしても、鉄材で形成された回転羽根２，
２’よりもアルミニウムで形成されたファンモ−タ本体
１−１，１−２は外周方向にｌ’’（ｌ＜ｌ’＝ｌ＋ｒ
＋α、α：膨張係数＜ｌ’’）の距離だけ熱膨張するた
め、回転羽根２，２’の外周がファンモータ本体１−
１，１−２それぞれの内周と接しない。

【０００８】即ち、故障や騒音がなく同じ体積当たり、
回転羽根２，２’の外径半径ｒ’（ｒ’＜ｒ）をより多
く取れるため、大きな風量が得られ、尚且つ放熱特性の
良好な金属製軸流ファンモータを得ることができる。

【０００９】

【発明の実施の態様】

【発明の第１実施例】図１は本発明のファンモータ本体
１−１の内周と回転羽根２の熱膨張との関係を説明する
ための図面で、図２は軸方向空隙型ＤＣブラシレス金属
製軸流ファンモータ３の斜視図で、図３は同軸流ファン
モータ３の上面図で、図４は同軸流ファンモータ３の縦
断面図で、図５は同軸流ファンモータ３の分解斜視図で
ある。以下、図１乃至図５を参照して本発明の軸方向空
隙型ＤＣブラシレス金属製軸流ファンモータ３の一実施
例を説明する。

【００１０】後記する回転羽根２よりも熱膨張率が大き
くなるようにアルミニウムで形成された軸方向空隙型Ｄ
Ｃブラシレス金属製軸流ファンモータ本体１−１（内径
半径：ｒ）は、平面四角形状をなし、縦断面カップ形を
成して形成され、底部には、後記する回転羽根２（外径
半径：ｒ’，ｒ’＜ｒ）と対向する部分にステー４によ
って仕切られた複数の透孔５を有する。

【００１１】軸方向空隙型ＤＣブラシレス金属製軸流フ
ァンモータ本体１−１の底部の中央部には、ファンモー
タ本体１−１と一体形成された軸承ハウジング６が形成
され、その上部に玉軸承７を、下端部にスラスト止め金
具８を介して滑り軸承９によってシャフト１０を回動自
在に軸承している。

【００１２】軸承ハウジング６の外周部には、鉄基板１
１を位置決めするための係合段部を設けているので、そ
の係合段部に鉄基板１１を位置決めし、上記基板１１の
上面を絶縁して単相通電配置に置いた複数の空心型の電
機子コイル１２−１，１２−２群を設けてコアレスステ
ータ電機子１３を形成し、回転羽根２に設けた界磁マグ
ネット１４と軸方向の空隙を介して面対向させ、相対的
回動させている。

【００１３】上記金属製軸流ファンモータ本体１−１の
底部に上方に突出形成した支柱１５の上面に搭載される
と共に上記係合段部に位置決めされた鉄基板１１に設け
た透孔を介して該孔にレラクタンストルクを得るための
磁性体螺子１６を螺子込むことで上記基板１１を固定
し、このことにより、固定側に単相通電配置のコアレス
ステータ電機子１３を配置形成している。

【００１４】上記回転羽根２は、ファンモータ本体１−
１よりも熱膨張率が低くなるように鉄材等の磁性体で形
成したカップ体１７の外周部に上記透孔５と対向する位
置に一体形成しており、カップ体１７はロータヨークを
兼ねているため、その下部に円環状の２Ｐ（Ｐは２以上
の整数）極のＮ、Ｓの磁極を有する界磁マグネット１４
を固定し、軸方向空隙を介して上記ステータ電機子１３
と面対向させている。

【００１５】通常、ファンモータ本体１−１の内周半
径：ｒと回転羽根２の外周半径：ｒ’（ｒ＞ｒ’）との
間の距離がｌあるように設計されている。ここで図示せ
ず発熱体による周囲温度により半径ｒのファンモータ本
体１−１が外側方向に膨張し、距離ｌ’（ｌ’＝ｌ＋ｒ
＋α，α：膨張係数）になったとしても、鉄材で形成さ
れた回転羽根２よりもアルミニウムで形成されたファン
モ−タ本体１−１は外周方向にｌ’’（ｌ＜ｌ’＝ｌ＋
ｒ＋α、α：膨張係数＜ｌ’’）の距離だけ熱膨張する
ため、回転羽根２の外周がファンモータ本体１−１，１
−２それぞれの内周と接しない。故障や騒音がなく同じ
体積当たり、回転羽根２の半径ｒ’（ｒ’＜ｒ）をより
多く取れるため、大きな風量が得られ、尚且つ放熱特性
の良好な金属製軸流ファンモータを得ることができる。

【００１６】

【発明の第２実施例】図６は軸方向空隙型ＤＣブラシレ
ス金属製軸流ヒートシンクファンモータ３’の上面図
で、図７は同ヒートシンクファンモータ３’の分解斜視
図で、図８は同ヒートシンクファンモータ３’の縦断面
図である。以下、図６乃至図８を参照して本発明の第２
実施例としての軸方向空隙型ＤＣブラシレス金属製軸流
ヒートシンクファンモータ３’について説明するが、上
記第１実施例の軸方向空隙型ＤＣブラシレス金属製軸流
ファンモータ３と共通する部分が多いので、その部分に
ついては、上記第１実施例を参照することとして、異な
る箇所について説明する。尚、対応するが異なる部分に
ついてはダッシを符号に符して、その詳細は省くものと
する。

【００１７】この軸方向空隙型ＤＣブラシレス金属製軸
流ヒートシンクファンモータ３’は、図７に示すように
ファンモータ本体１−２は、その外周側面の３つの辺
（閉鎖側面：２２−１，・・・，２２−３）が閉じられ
ており、また１つの側辺（開放側面：２３）のみ開放さ
れ、その内底２４が閉じられたものとなっているので回
転羽根２’によって軸方向上方から取り入れた空気をヒ
ートシンクを兼ねたアルミニウムで形成されたファンモ
ータ本体１−２の開放側面２３のみから外部に直角方向
に排気する。

【００１８】ファンモータ本体１−２の内底２４の中心
部には、係合段部２５を有する軸承ハウジング６が一体
形成されており、また内周部に螺子を切った支柱１５を
一体形成している。

【００１９】上記支柱１５の高さは、上記係合段部２５
の高さと同じ高さに形成している。また軸承ハウジング
６から閉鎖側辺２２−１に延びてリード線１８を通し、
ファンモータ本体１−２の外部に導き出すためのリード
線案内溝２６を内底２４に一体形成している。

【００２０】内底２４には、上記軸承ハウジング６の外
周に該軸承ハウジング６と同心状に滑らかなおわん状の
凹部２７を複数形成している。尚、円環状に形成した多
数の凹部２７の数は、ファンモータ本体１−２の大きさ
によって適宜設計上決定されるもので、また円環同心状
に形成する凹部２７の数もファンモータ本体１−２の大
きさによって適宜設計上決定されるものである。

【００２１】上記軸承ハウジング６の外周と略々一致す
る内径の透孔２８を持つ電機子コイル１２−１，１２−
２を上面に単相通電配置してコアレスステータ電機子１
３を形成した鉄基板１１を、上記軸承ハウジング６の外
周に上記透孔２８を一致させて係合段部２５及び支柱１
５の上面に鉄基板１１を搭載する。

【００２２】鉄基板１１には、これを支柱１５に固定す
るための透孔２９を上記支柱１５と対向する位置に形成
している。上記透孔２９と支柱１５の螺子孔３０とを一
致させた後、磁性体螺子１６を用いて螺子孔３０に螺着
することで、鉄基板１１を係合段部２５及び支柱１５の
上面に搭載し、軸方向の空隙を介して回転羽根２’に設
けた界磁マグネット１４と面対向させ相対的回動させて
いる。

【００２３】上記ファンモータ本体１−２は、上記ファ
ンモータ本体１−１同様に回転羽根２’よりも熱膨張係
数を大きくするためにアルミニウムを主体に形成したも
のとなっている。

【００２４】ファンモータ本体１−２の内周部及び側辺
２３部には、回転羽根２’が回転した場合に放熱特性を
良好なものとするために適宜設計なされた放熱フィン１
９群が一体形成されている。その理由は、上記回転羽根
２’が回転した場合において、ファンモータ本体１−２
の内部を軸方向から取り入れた空気が効率良く周り、放
熱特性を向上させるためである。この放熱フィン１９群
の一部の高さはファンモータ本体１−２の高さよりも低
く押さえられて形成されている。

【００２５】上記回転羽根２’は、その外周半径ｒ’
は、ファンモータ本体１−２の内周半径ｒとの距離ｌが
極力小さくなるように、極力長く形成し、軸方向上方か
ら極力多くの風量を内底２４方向に導くことができるよ
うにしている。

【００２６】上記回転羽根２’は、これに形成したシャ
フト１０を軸承ハウジング６内に設けた図示せぬ滑り軸
承及びこの上方に設けた玉軸承７によって回動自在に軸
承することで、回動自在に設けている。

【００２７】上記半径ｒ’よりも小さな半径ｒ’’の透
孔２０を持つ蓋体２１をファンモータ本体１−２の上方
に配置し、蓋体２１に設けた透孔３１及びファンモータ
本体１−２のコーナーフランジ３３に設けた螺子孔３２
とを一致させ、透孔３１を介して螺子３４を螺子孔３２
に螺子込むことでファンモータ本体１−２の上面に蓋体
２１を固定している。

【００２８】上記蓋体２１の透孔２０の半径ｒ’’を半
径ｒ’よりも小さくした理由は、回転羽根２’が回転す
ると上方向に浮き上がろうとするが、この浮き上がりの
防止部分に不良を生じた場合、回転羽根２’が高速回転
した場合、飛散して危険な事故を防ぐためであるが、後
記するようにその他にも目的がある。

【００２９】上記のようにｒ’＞ｒ’’としたことによ
り、回転羽根２’を回転羽根２のような形状にした場
合、回転羽根２’の上端部分が蓋体２１と接触すること
になり、大きな摺動音を発生したり、回転羽根２’が浮
き上がることにより回転羽根２’の回転を停止させられ
る危険性がある。

【００３０】そこで、回転羽根２’においては、上記の
危険性を避けるために回転羽根２’の上端部に切欠部３
５を形成して、回転羽根２’の上端と蓋体２１との摺動
接触を避けるようにしている。

【００３１】以上のような切欠部３５を形成しても上記
ｌが極力短い距離になるように全体として回転羽根２’
の半径を極力長く形成しているので、回転羽根２’が軸
方向上方から取り入れる空気の量は僅かにしか減らな
い。

【００３２】ところが切欠部３５を形成しても、風量が
減らず、逆に風圧が高くなり、良好な結果のものになっ
ている。この件に関しては、既に特許を出願しているの
で、その出願について説明を委ねるので、ここではその
説明を省略する。

【００３３】以上のように形成した回転羽根２’は、フ
ァンモータ本体１−２の熱膨張率よりも低くなるように
鉄材にて形成しているため、上記第１実施例で説明した
と同様に周囲温度が上昇し、ファンモータ本体１−２及
び回転羽根２’が膨張しても、回転羽根２’の熱膨張率
がファンモータ本体１−２のそれよりも悪いため、回転
羽根２’の外周とファンモータ本体１−２の内周とが接
することが無い。

【００３４】

【効果】本発明の金属製軸流ファンモータによれば、回
転羽根の外周とファンモータ本体の内周間の距離が極力
短くなるようにして、できるだけ大きな風量を得ようと
しても、外周温度が上昇して回転羽根及びファンモータ
本体が何れも熱膨張して膨らんだとしても回転羽根及び
ファンモータ本体が互いに接することが無い。従って、
同じ体積当たりの金属製軸流ファンモータであっても大
きな風量が得られ、冷却効果の高いものが得られるばか
りでなく、騒音が低く、また故障の少ない金属製軸流フ
ァンモータを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例のファンモータ本体１−
１の内周と回転羽根２の熱膨張との関係を説明するため
の図である。

【図２】 同軸方向空隙型ＤＣブラシレス金属製軸流フ
ァンモータ３の斜視図である。

【図３】 同軸流ファンモータ３の上面図である。

【図４】 同軸流ファンモータ３の縦断面図である。

【図５】 同軸流ファンモータ３の分解斜視図である。

【図６】 軸方向空隙型ＤＣブラシレス金属製軸流ヒー
トシンクファンモータ３’の上面図である。

【図７】 同ヒートシンクファンモータ３’の分解斜視
図である。

【図８】 同ヒートシンクファンモータ３’の縦断面図
である。

【符号の説明】

１−１，１−２ ファンモータ本体 ２、２’ 回転羽根 ３ 軸方向空隙型ＤＣブラシレス金属製軸流ファンモー
タ ３’ 軸方向空隙型ＤＣブラシレス金属製軸流ヒートシ
ンクファンモータ ４ ステー ５ 透孔 ６ 軸承ハウジング ７ 玉軸承 ８ スラスト受け止め金具 ９ 滑り軸承 １０ シャフト １１ 鉄基板 １２−１，１２−２ 電機子コイル １３ コアレスステータ電機子 １４ 界磁マグネット １５ 支柱 １６ 磁性体螺子 １７ カップ体 １８ リード線 １９ 放熱フィン ２０ 透孔 ２１ 蓋体 ２２−１，・・・、２２−３，２３ 側辺 ２４ 内底 ２５ 係合段部 ２６ リード線案内溝 ２７ 凹部 ２８ ，２９ 透孔 ３０ 螺子孔 ３１ 透孔 ３２ 螺子孔 ３３ コーナーフランジ ３４ 螺子 ３５ 切欠部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファンモータ本体（１−１，１−２）及
   び回転羽根（２、２’）いずれも金属にて形成した軸流
   ヒートシンクファンモータを含めた金属製軸流ファンモ
   ータにおいて、上記回転羽根（２，２’）を上記ファン
   モータ本体（１−１，１−２）のそれよりも熱膨張率の
   低い金属で形成したことを特徴とする金属製軸流ファン
   モータ。