JP2004353496A - 薄型ファンモータ - Google Patents

Abstract

【課題】羽根車の羽根板が軸方向より径方向長さが長く形成されている薄型ファンモータの送風効率を向上させる。
【解決手段】羽根車の羽根板３４ａの軸方向より長い径方向の端部に複数の凹凸３５を形成し、空気の流れの中に強制的に乱れを誘起させて乱流拡散を促進することで、後流渦の発生量を低減させ空力騒音を減少させ、送風効率を向上させる。なお、従来、シロッコファン等では羽根板の軸方向端部に複数の凹凸などを設けて後流渦の発生量を低減させ送風効率を向上させているが、軸方向が径方向より短い薄型ファンモータの場合、羽根板の外周端部に複数の凹凸を形成しても送風効率の向上はあまり期待できない。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、羽根板の端部に複数の凹凸や面取りを付した薄型ファンモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、最近のノートＰＣは薄く、今後も更に薄くなると思われる。従って、その中に使用されるファン等の電子機器においてもより薄いものが要求される。ノートＰＣが薄くなるにつれて、筐体の内部の温度は上昇する方向となり、熱を外部に放熱するためのファンにとっても羽根板（翼）の幅が狭くなるために送風効率は不利な方向となる。羽根板の幅が薄くなった分の負圧面積を稼ぐ方法の一つとして羽根板の径方向を長くする方法がある。
【０００３】
ノートＰＣなどに搭載される放熱用ファンとしては、ハウジング内にモータのロータと一体に回転するように設けられた多翼遠心型の羽根車を有する薄型ファンモータが使用されている。
【０００４】
シロッコファン等の多翼遠心ファンは、遠心力によって中央から外周方向へ気流が発生する気流構造のため、図１３に示すように羽根板４１の内外周の軸方向端部に鋸歯状構造４２を施したり（例えば、特許文献１参照。）、羽根車の外周に複数の環状板を所定のピッチで積層して（例えば、特許文献２参照。）、羽根板後縁側の後流渦による空力騒音を低減させて送風効率を向上させている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１４１４９４号公報 （図４、図５）
【０００６】
【特許文献２】
特開平１０−３０６７９５号公報 （図１〜図５）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、薄型ファンモータにおいては羽根車の軸方向の幅がとれなくなるため、羽根板の内外周端に設ける鋸歯の歯数や羽根車の外周に複数の環状板を所定のピッチで積層する環状板の枚数が少なくなり、これらの構造による効果には限界があった。また、羽根板の内外周の軸方向の端部に鋸歯（凹凸）を設けるには、羽根車を成型する金型構造においてもスライド式金型（６方向の金型）を使用する等複雑な構造になるので、型合せの為に寸法精度や温度管理等が厳しくなり、金型代が高くなる。また、環状板を積層する方法では部品点数や製造工程が増えるため製品コストも高くなる。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、軸方向の幅より径方向の長さが大きい羽根板の径方向の端部に複数の凹凸や面取りを構成することにより、空力騒音が低減し送風効率が向上すると共に羽根板形成が容易な薄型ファンモータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ハウジング内に設けられたモータのローターと一体に回転する多翼遠心型の羽根車を有し、この羽根車の羽根板が軸方向の幅より径方向の長さが大きく形成されている薄型ファンモータにおいて、前記羽根板の径方向の端部に複数の凹凸や面取りを形成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施形態１
図１に本発明の実施の形態に係る薄型ファンモータの断面構造を、図２に羽根車を、図３に羽根板の構造例を示す。薄型ファンモータ１は、偏平状のハウジング１０とハウジング１０の中に設けられた外側ロータのモータ２０とこのロータと一体に回転する樹脂製の羽根車３０Ａとにより構成されている。
【００１１】
ハウジング１０は、その下壁１１と上壁１２に各々羽根車３０Ａの羽根板３４ａの内側に通じる吸気口１４、１５を有し、側壁１３の一方に送風口１６を有する。また、下壁１１の中央部にはモータ２０のステータ２１を支持すると共にロータ２２の回転軸２５を支持する孔１７ａを有するボス部１７が設けられている。
【００１２】
モータ２０は、巻線２１ａとコア２１ｂとからなる内側ステータ２１と、マグネット２３とロータケース２４とからなる外側ロータ２２と、このロータケース２４に設けられた回転軸２５と、ハウジング１０の下壁１１の内面に設けられた駆動基板２６とにより構成されている。
【００１３】
羽根車３０（３０Ａ）は、モータ２０のロータケース２４を覆うように形成されたハブ部３１と、モータ２０のロータ２２の下面を覆う環状板部３２と、複数の羽根板３４が上面に形成されている環状の主板３３と、ハブ部３１と環状の主板３３とを連結する複数のアーム（スポーク）３６と、ハブ部３１と環状板部３２を結合する結合部材３７とにより形成されている。
【００１４】
モータのロータケース２４及び羽根車のハブ部３１は、各々その上部の中心位置から離れた位置に係合孔２４ａ及びこの係合孔に係合する突起部３１ａを有し、この係合孔２４ａと突起部３１ａの係合により、羽根車３０Ａはモータのロータ２２と一体に回転するように構成されている。
【００１５】
上記羽根車３０Ａの羽根板３４ａは、図３に示すように、軸方向の幅より径方向の長さが大きく（軸方向７ｍｍ×径方向 ９ｍｍ）、長い径方向の上側端面に４対の凹凸３５が略均等に形成されている。
【００１６】
駆動基板２６を介してモータ２０のステータの巻線２１ａに通電すると、ロータ２２と一体に羽根車３０Ａが回転し、ハウジング１０の吸気口１４、１５から入る空気が遠心力によりハウジング１０の送風口から送出される。
【００１７】
羽根板３４ａには径方向の端部に複数の凹凸３５が施されているので、図４に示すように、径方向の上端部に発生する後流渦空気の流れの中に凹凸３５により強制的に乱れを誘起し乱流拡散が促進されるので、後流渦が小さくなり空力騒音が減少され抵抗が低くなるので、送風効率が向上し消費電力も削減される。
【００１８】
これに対し、図５に示すように単に軸方向の高さより径方向の幅の方が長く形成され端部に凹凸などがない羽根板３８ａを有する羽根車を用いた場合、羽根板３８ａの短い外周後縁側に発生する後流渦より長い径方向の上下端部に発生する後流渦の比率の方が大きくなる。
（比較例）
図６に比較例に係る羽根車の羽根板を示す。この羽根板３８ｂは、外周側の軸方向端に凹凸３９が３対設けられている。羽根板３８ｂの大きさは上記ず３の径方向の上端に凹凸３５を４対設けた羽根板３４ａと同じ大きさ（軸方向７ｍｍ×径方向 ９ｍｍ）に形成されている。
【００１９】
羽根車以外共通にして、図３の径方向の上端に凹凸を４対設けた羽根板３４ａを有する羽根車３０Ａの静圧と、図６の外周側の軸方向端に凹凸を３対設けた羽根板３８ｂを有する羽根車の静圧を、同一の回転数、風量において計算したところ、図７に示す風量ー静圧特性が得られた。図中、曲線ａは羽根板３４ａ（図３）を有する羽根車の特性、曲線ｂは羽根板３８（図６）を有する羽根車の特性を示す。この計算によれば、静圧は図３の羽根板３４ａを有する羽根車の方が約１５％高かった。
【００２０】
羽根車３０Ａの羽根板３４ａは、径方向の上端に複数の凹凸を設けたもの（図３）となっているが、この羽根車３０Ａの羽根板構造を図８に示すように、面取り３６が形成された羽根板３４ｂ構造に代えてもよい。
【００２１】
羽根車３０Ａの羽根板構造を面取り３６が形成された羽根板３４ｂ構造に代えた場合、径方向の上端部に発生する後流渦空気の流れの中に、面取り３６により羽根板３４ａの場合と同様に強制的に乱れが誘起し乱流拡散が促進されるので、後流渦が小さくなり空力騒音が減少され抵抗が低くなるので、ファンモータの送風効率が向上し消費電力も削減される。
【００２２】
実施形態２
図９に実施形態２に係る薄型ファンモータの羽根車を示す。この羽根車３０Ｂは、モータ２０のロータケース２４（図１）を覆うように形成されたハブ部３１と、ハブ部３１と一体に形成された複数の羽根部３７とにより構成されている。上記羽根部３７は羽根板３４ｃとこの羽根板を支持するアーム部３７ａからなり、アーム部３７ａの軸方向の長さ（幅）はハウジング１０（図１）の下壁１１、上壁１２の内面との間に十分な隙間が形成されるように羽根板３４ｃの軸方向長さより短く形成されており、羽根板３４ｃは図１０に示すように、その径方向の上下の端部に、各々凹凸３５が４対設けられた構造になっている。
【００２３】
この羽根板３４ｃは径方向の上下の端部に各々複数の凹凸３５が設けられているので、径方向の上端部及び下端部に発生する後流渦空気の流れの中に強制的に乱れを誘起し乱流拡散が促進され、後流渦が小さくなり空力騒音が減少する。
【００２４】
この羽根車３０Ｂの複数の凹凸が設けられた羽根板３４ｃ構造を、図１１に示すように径方向の上下の端部に面取り３６を施した羽根板３４ｄ構造に代えもよい。羽根車３０Ｂの羽根板構造を面取り３６が形成された羽根板３４ｄ構造に代えた場合でも羽根板３４ｃの場合と同様に、径方向の上下の端部に発生する後流渦空気の流れの中に強制的に乱れを誘起し乱流拡散が促進され、後流渦空気の流れが発生する。
【００２５】
（応用例）
図１２に、本発明に係る薄型ファンモータを用いたクーリングモジュールを示す。図中、４１はノート型パソコン内に設けられている発熱の大きいモジュール（例えば、ＣＰＵ）のヒートスプレッダ、４２はヒートスプレッダに設けられた板状のヒートパイプ、４３はヒートパイプ４２の排熱側上面に設けられている複数の放熱フィンからなるヒートシンク、１は本発明に係る径方向の端面に複数の凹凸又は面取りが設けられた羽根板構造の羽根車を有する薄型ファンモータである。
【００２６】
薄型ファンモータ１のハウジング１０のヒートシンク４３に送風する送風口は、ヒートシンク４３の後端部全体に向け送風できるように幅広く形成されており、薄型ファンモータ１は送風口がヒートシンク４３の後端部と接するようにヒートパイプ４２の上に設けられている。
【００２７】
この応用例によれば、薄型ファンモータ１の送風によりヒートシンク４３の放熱が促進されるので、ヒートパイプ４２によるモジュウルの冷却効果が向上する。
【００２８】
なお、図６のように軸方向端に凹凸３９がある羽根板３８を有する羽根車を成型する金型は、スライド式金型（６方向の金型）が必要となり金型が複雑になり、成型工程も増え製品単価にも影響する。これに対し、本発明のファンモータの羽根車３０Ａ、３０Ｂは、その羽根板の凹凸３５又は面取り３６が径方向の上端や下端に設けられているので、羽根車３０Ａ、３０Ｂを成型する金型は、凹凸などの無い羽根板（図５）を有する羽根車の金型と同様に上下稼動の縦割構造の金型でよく、一般的な羽根と変わらないコストで作ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
上述のように本発明は、羽根車の羽根板が軸方向の幅より径方向の長さが大きく形成されている薄型ファンモータにおいて、羽根板の軸方向の幅より長い径方向の端部に複数の凹凸や面取りを形成したので、従来、羽根板の軸方向の端部に複数の凹凸などを形成したものに比し、後流渦が抑えられ空力騒音が低減し送風効率が向上する。そのため同性能であればより小型化、薄型化できる。
【００３０】
また、薄型ファンモータの羽根車は一般に樹脂成型で作られるが、羽根板の複数の凹凸や面取りが径方向の端部にあるため、上下の一般的な金型構造で羽根車を成型できる。そのため金型代も安くなり製造工程も増えないので安価に作れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１に係るファンモータの側断面図。
【図２】ファンモータの羽根車を示す斜視図。
【図３】羽根車の羽根板構造を示す斜視図。
【図４】羽根板における空気の流れの説明図。
【図５】比較例１に係る羽根板における空気の流れの説明図。
【図６】比較例２に係る羽根板を示す斜視図
【図７】羽根車の風量−静圧特性図。
【図８】羽根板構造の他の例を示す斜視図。
【図９】実施形態２に係るファンモータの羽根車を示す斜視図。
【図１０】羽根車の羽根板構造を示す斜視図。
【図１１】羽根板構造の他の例を示す斜視図。
【図１２】応用例に係るクーリングモジュールを示す斜視図。
【図１３】従来例に係るファンの羽根板を示す斜視図。
【符号の説明】
１…薄型ファンモータ、
１０ハウジング、
２０…外側ロータのモータ、
３０、３０Ａ、３０Ｂ…羽根車、
３４ａ〜３４ｄ、３８ａ、３８ｂ…羽根板。

Claims (3)

1. ハウジング内に設けられたモータのローターと一体に回転する多翼遠心型の羽根車とを有し、この羽根車の羽根板が軸方向の幅より径方向の長さが大きく形成されている薄型ファンモータにおいて、
   前記羽根板の径方向の端部に複数の凹凸や面取りが形成されていることを特徴とする薄型ファンモータ。
2. 前記複数の凹凸や面取りが前記羽根板の径方向の両端部に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の薄型ファンモータ。
3. 請求項１又は２に記載の薄型ファンモータが搭載されていることを特徴とするクーリングモジュール。

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