JP2000050604A - 軸方向空隙型ブラシレス軸流ファンモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スラスト方向の吸引力を減らし、軸負荷を軽
減し、振動、騒音及び電流値を軽減できるようにした軸
方向空隙型ＤＣ軸流ファンモ−タを得る。 【構成】 軸方向に風を送風するインペラ（９）を持つ
回転ファン（６）にＮ極、Ｓ極の磁極をＰ（Ｐは１以上
の整数）極対個備えた界磁マグネット（５）を設け、そ
の内周に固定側方向にＮ極またはＳ極の何れか一方の磁
極が向くように着磁された単極の磁気浮上用永久磁石
（１０）を設け、上記界磁マグネット（５）と対向する
電機子コイル搭載基板面（３）にｎ（ｎは１以上の整
数）個の無鉄心型の電機子コイル（２）を配置して形成
したコアレスステ−タ電機子（７）を設け、該コアレス
ステ−タ電機子（１１）を有する固定側位置に上記磁気
浮上用永久磁石（１０）に同極を向けた磁気浮上用永久
磁石（１２、１２’）を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スラスト方向の吸引力
を減らし、軸負荷を軽減し、振動、騒音及び電流値を軽
減できるようにした軸方向空隙型ＤＣ軸流ファンモ−タ
に関し、例えばコンピュ−タ、スイッチング電源などの
冷却のために用い適する。

【０００２】

【従来技術】昨今では、ラップトップあるいはパ−ムト
ップパソコン等の小型のパソコンでは、小型の軸方向空
隙型ＤＣブラシレス軸流ファンモ−タが多用されるよう
になってきた。

【０００３】ところで、この種の小型のパソコンでは特
に、今迄以上に振動、騒音及電流値の軽減化が要求され
るようになってきた。

【０００４】従来多用されている小型の軸方向空隙型Ｄ
Ｃブラシレス軸流ファンモ−タ１’としては、本件出願
人が製造販売している図５及び図６に示す構造のものと
なっている。この構造については、本発明の箇所で説明
する。

【０００５】

【従来技術の問題点】上記ＤＣブラシレス軸流ファンモ
−タ１’は、構造が極めて簡単で、安価に量産できるの
で、極めて有用なものである。特に、この構造のもの
は、外形が小さな、即ち平面における縦×横のサイズが
２５ｍｍ×２５ｍｍ、３０ｍｍ×３０ｍｍ、４０ｍｍ×
４０ｍｍで、厚みが６ｍｍ、１０ｍｍといった極めて小
型軽量なサイズの場合には有用である。

【０００６】しかしながら、上記ＤＣブラシレス軸流フ
ァンモ−タ１’は、構造が極めて簡単であるにもかかわ
らず、昨今の要求は、特に小型のパソコンでは特に、今
迄以上に振動、騒音及び電流値の軽減化が要求されるよ
うになってきた。ここに上記ＤＣブラシレス軸流ファン
モ−タ１’では、電流値を小さくする目的及び磁気回路
を閉じて効率良くする目的で、電機子コイル２−１、２
−２の下面にステ−タヨ−ク４を配設している。このた
めに回転ファン６’の重量負荷と界磁マグネット５とス
テ−タヨ−ク４との磁気的吸引力により、回転ファン
６’がステ−タヨ−ク４方向に吸引されるため、回転フ
ァン６’に取り付けた回転軸７がスラスト方向に吸引さ
れる。このことによって図５及び図６に示すＤＣブラシ
レス軸流ファンモ−タ１’のような滑り軸承８を用いて
いるので、回転軸７の下端部をスラスト受けで回転ファ
ン６を受けることにより軸ロスが起こり、この軸ロスに
よって騒音及び振動を大きくする。また磁気回路の効率
を上げ、電流値を下げるためにステ−タヨ−ク４を用い
ているにも係わらず、逆に電流値を下げることになら
ず、起電流の増大を招いていた。

【０００７】尚、この場合の回転ファン６’は、後記す
る回転ファン６から磁気浮上用永久磁石１０を取り去っ
たものと全く同じで、また符号３はプリント基板を示
し、プリント基板３の下面にＤＣブラシレス軸流ファン
モ−タ１’の駆動回路を形成する電気部品を配設し、図
示しない導電プリント配線パタ−ンと電気的結線をする
と共に、電機子コイル２−１、２−２とも電気的結線を
し、プリント基板３に電気的結線を行ったリ−ド線１４
を介して上記電機子コイル２−１、２−２及び駆動回路
に通電するようになっている。その他の本発明に共通す
る箇所は、後記する。

【０００８】

【発明の課題】本発明は、軸方向空隙型ＤＣブラシレス
軸流ファンモ−タにおいて、振動、騒音及び電流値の低
減を図ることを課題になされたものである。

【０００９】

【課題を達成するための手段】かかる本発明の課題は、
軸方向に風を送風するインペラ９を持つ回転ファン６に
Ｎ極、Ｓ極の磁極をＰ（Ｐは１以上の整数）極対個備え
た界磁マグネット５を設け、その内周に固定側方向にＮ
極またはＳ極の何れか一方の磁極が向くように着磁され
た単極の磁気浮上用永久磁石１０を設け、上記界磁マグ
ネット５と対向する電機子コイル搭載基板３面にｎ（ｎ
は１以上の整数）個の無鉄心型の電機子コイル２を配置
して形成したコアレスステ−タ電機子１１を設け、該コ
アレスステ−タ電機子１１を有する固定側位置に上記磁
気浮上用永久磁石１０に同極を向けた磁気浮上用永久磁
石１２、１２’を設けることで達成できる。

【００１０】更にそれは、上記磁気浮上用永久磁石１２
は、上記磁気浮上用永久磁石１０と対向する電機子コイ
ル２−１、２−２群の内周部の電機子コイル搭載基板３
面位置に配設することで容易に実現できる。

【００１１】あるいは、上記磁気浮上用永久磁石１２’
を上記磁気浮上用永久磁石１０と対向する電機子コイル
２−１、２−２群の内周部の上面位置に配設することで
容易に達成できる。

【００１２】更に上記において、コアレスステ−タ電機
子１１の下面にステ−タヨ−クを設けないことで更に安
価且つ容易に目的を達成できる。

【００１３】

【作用】磁気浮上用永久磁石１０と磁気浮上用永久磁石
１２または１２’とが反発し合っているので、回転ファ
ン６によるスラスト方向の負荷が減少するので、軸ロス
がなく、振動、騒音が減少し、また起電流も従来よりも
１０数％も減少する。また回転軸７が図面に対して水平
になる状態では、回転ファン６の回転軸７がスラスト方
向に吸引される力が相殺され、軸ロスも軽減される。従
って、電源電池を使用するポ−タブルタイプのパソコン
にとって非常にメリットとなる。

【００１４】

【発明の実施の態様】

【発明の第１実施例】図１は本発明の第１実施例を示す
軸方向空隙型ＤＣブラシレス軸流ファンモ−タ１−１の
分解斜視図、図２は同図１のファンモ−タ１−１の縦断
面図で、以下、図１及び図２を参照して本発明の第１実
施例を示す軸方向空隙型ＤＣブラシレス軸流ファンモ−
タ１−１を説明する。

【００１５】軸方向の厚みが薄い角型の軸方向空隙型Ｄ
Ｃブラシレス軸流ファンモ−タ１−１は、固定子となる
ベンチュリケ−ス１６と回転子となる回転ファン６を持
つコアレス構造の軸方向空隙型ＤＣ単相ブラシレス軸流
ファンモ−タとなっている。この実施例では、ＤＣ単相
ブラシレス軸流ファンモ−タ１−１は、平面のサイズが
縦×横のサイズが２０、３０、４０、５０、６０、８０
あるいは９０ｍｍ×２０、３０、４０、５０、６０、８
０あるいは９０ｍｍで、軸方向の厚みが６ｍｍ、１０ｍ
ｍまたは２０ｍｍ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。

【００１６】このファンモ−タ１−１は、樹脂によっ
て、その内部に凹部を持つベンチュリケ−ス１６の内周
に半径内側方向に延びて一体形成されたステ−１７に連
結されたモ−タ配設部１８をその中央部に一体形成して
いる。このことによリベンチュリケ−ス１６の底部のモ
−タ配設部１８の外周に回転ファン６のインペラ（回転
羽根）９によって送風されてくる風を軸方向の下方に通
すための流風通過孔１９をステ−１７と１７間に形成す
る。

【００１７】回転ファン６の円環状のロ−タヨ−ク２０
を介して設けた界磁マグネット５は、隣接する磁極が異
極となるように交互にＮ極、Ｓ極の磁極を機械角で９０
度の着磁幅で有する４極のフラットな円環状のものとな
っている。

【００１８】モ−タ配設部１８の中央部には、軸方向に
延びる軸承ハウス２１を樹脂にてモ−タ配設部１８（ベ
ンチュリケ−ス１６）と一体形成し、この軸承ハウス２
１に滑り軸承２２（この場合、上端部に玉軸承を、下端
部に滑り軸承８を設けてもよい）を設けて回転ファン６
に固定された回転軸７を回動自在に支承して、回転ファ
ン６を回転できるようにしている。回転ファン６は、界
磁マグネット５、回転軸７及びロ−タヨ−ク２０を除い
て樹脂によって一体物で形成され、上記界磁マグネット
５、回転軸７及びロ−タヨ−ク２０は樹脂によって一体
化されている。

【００１９】上記界磁マグネット５の内周に、電機子コ
イル搭載基板として用いたプリント基板３面方向にＮ極
（またはＳ極の何れか一方の磁極）が向くように着磁さ
れた単極の磁気浮上用永久磁石１０を設けている。即
ち、この磁気浮上用永久磁石１０は上面がＳ極に下面が
Ｎ極に着磁された円環状のもので、厚みは界磁マグネッ
ト５よりも薄いものを用いている。

【００２０】モ−タ配設部１８には、１８０度対称な２
箇所の位置に軸方向の上方に延びてステ−タ電機子支持
支柱２３を樹脂にて一体成形している。後記するよう
に、このステ−タ電機子支持支柱２３の上に、単相通電
配置のコアレスステ−タ電機子１１を自起動可能にする
ための支点位置脱出用のレラクタンストルク発生部材と
しての機能を兼ねた磁性体螺子によって位置決めして配
設固定する。

【００２１】この実施例における単相通電配置のコアレ
スステ−タ電機子１１は、プリント基板３の上に２個の
空心型のコアレス電機子コイル２−１、２−２を同相と
なるように（同相通電できるように）単相配置に配設し
て形成する。

【００２２】コアレス電機子コイル２−１、２−２は、
効率の良いＤＣ軸方向空隙型ブラシレス軸流ファンモ−
タモ−タ８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２ａと２ｂとの開角が、界磁
マグネット５の一磁極幅と等しい開角幅、即ちπ（π
は、電気角で１８０度の角度とする。界磁マグネット５
が４極なので、この場合の機械角は９０度）開角幅に形
成した空心型のものとなっている。また電機子コイル２
−１と２−２は、単相通電配置のコアレスステ−タ電機
子１１を形成するために、互いに１８０度対称な同相と
なる円環状のプリント基板３面に両面接着テ−プ等によ
って貼着している。尚、電機子コイル２−１、２−２の
周方向の導体部は２ｃ、２ｄは、ほとんど発生トルクに
寄与しない導体部となっている。

【００２３】上記円環状のプリント（配線）基板２１を
貼着している。プリント基板３の下面には、図示しない
が図６に示したと同様に駆動回路（通電制御回路）用の
電気部品１３を配設し、プリント基板３に形成した図示
しない導電配線パタ−ンと半田付けなどによりリ−ド線
１４と電気的に接続している。

【００２４】唯一の位置検知素子として用いるホ−ル素
子やホ−ルＩＣ等の図示せず磁電変換素子は、プリント
基板３の適宜箇所に配設されている。

【００２５】コアレスステ−タ電機子１１を形成する２
つの電機子コイル２−１、２−２群の内周のプリント基
板３面には上記磁気浮上用永久磁石１０と対向して、該
磁気浮上用永久磁石１０の磁極と反発するような磁極、
即ちＮ極を上面に着磁した円環状の磁気浮上用永久磁石
１２を配設し、磁気浮上用永久磁石１０と磁気浮上用永
久磁石１２の同極同志を反発させて回転ファン６のスラ
スト方向の負荷を軽減させている。

【００２６】

【発明の第２実施例】図３は本発明の第２実施例を示す
軸方向空隙型ＤＣブラシレス軸流ファンモ−タ１−２の
分解斜視図、図４は同図３のファンモ−タ１−２の縦断
面図で、以下、図３及び図４を参照して本発明の第２実
施例を示す軸方向空隙型ＤＣブラシレス軸流ファンモ−
タ１−２を説明する。但し、第１実施例と共通する箇所
の説明は省略する。

【００２７】この第２実施例の軸方向空隙型ＤＣブラシ
レス軸流ファンモ−タ１−２が１−１と異なるのは、電
機子コイル２−１と２−２の内周部分に上記磁気浮上用
永久磁石１２を配設する余裕がない場合で、このため、
上記磁気浮上用永久磁石１０と対向する電機子コイル２
−１、２−２群の内周上面部に上記磁気浮上用永久磁石
１２と同様に着磁された磁気浮上用永久磁石１２’を配
設して、磁気浮上用永久磁石１０と磁気浮上用永久磁石
１２’とを反発させている。

【００２８】

【その他】上記実施例においては、コスト低減化のため
のステ−タヨ−クを用いていない望ましい例を示した
が、磁気浮上用永久磁石１０と１２あるいは１２’の磁
気力の強さを選択することによりステ−タヨ−クを用い
てもよい。この場合、ステ−タヨ−クによって自起動用
のレラクタンストルクを発生する目的で使用する場合
や、軸方向空隙型ＤＣブラシレス軸流ファンモ−タを図
面に対して直角方向に建てて使用した場合の回転ファン
６のずれ防止など界磁マグネット５とステ−タヨ−クと
の磁気吸引力を発生する目的で、僅かな面積に渡って使
用すると良い。

【００２９】

【効果】本発明の軸方向空隙型ＤＣブラシレス軸流ファ
ンモ−タによれば、軸ロスが著しく減少するため、騒
音、振動を大きく抑えることがき、また起電流の減少を
図れるので、電源電池の消耗を計ることが出来、更には
ステ−タヨ−クをも省略することで、上記効用と共に更
に部品コストの低減化をも図れる。尚、回転軸が水平に
なる状態でも回転ファンの回転軸がスラスト方向に吸引
される力が相殺され、軸ロスも軽減されるので、このよ
うな場合にも効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例を示す軸方向空隙型ＤＣ
ブラシレス軸流ファンモ−タの分解斜視図である。

【図２】 同ファンモ−タの縦断面図である。

【図３】 本発明の第２実施例を示す軸方向空隙型ＤＣ
ブラシレス軸流ファンモ−タの分解斜視図である。

【図４】 同ファンモ−タの縦断面図である。

【図５】 従来の軸方向空隙型ＤＣブラシレス軸流ファ
ンモ−タの分解斜視図である。

【図６】 同ファンモ−タの縦断面図である。

【符号の説明】

１−１、１−２、１’ 軸方向空隙型ＤＣブラシレス軸
流ファンモ−タ ２−１、２−２ 電機子コイル ２ａ、２ｂ 発生トルクに寄与する有効導体部 ２ｃ、２ｄ 発生トルクに寄与しない導体部 ３ プリント基板 ４ ステ−タヨ−ク ５ 界磁マグネット ６、６’ 回転ファン ７ 回転軸 ８ 滑り軸承 ９ インペラ １０ 磁気浮上用永久磁石 １１ コアレスステ−タ電機子 １２、１２’ 磁気浮上用永久磁石 １３ 電気部品 １４ リ−ド線 １５ スラスト受け １６ ベンチュリケ−ス １７ ステ− １８ モ−タ配設部 １９ 流風通過孔 ２０ ロ−タヨ−ク ２１ 軸承ハウス ２２ カットワッシャ ２３ ステ−タ電機子支持支柱 ２４ 磁性体螺子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H019 AA04 AA06 AA09 BB01 BB05 BB15 CC02 CC09 DD06 EE07 EE16 FF00 FF01 FF03 GG01 5H607 AA00 AA04 BB01 BB09 BB13 CC01 CC05 CC07 FF04 GG01 GG02 GG09 GG19 HH01 HH09 5H621 BB07 GB03 HH01 JK13 JK14 JK19 PP05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸方向に風を送風するインペラを持つ回
   転ファンにＮ極、Ｓ極の磁極をＰ（Ｐは１以上の整数）
   極対個備えた界磁マグネットを設け、前記前記界磁マグ
   ネットの内周に固定側方向にＮ極またはＳ極の何れか一
   方の磁極が向くように着磁された単極のロータ側磁気浮
   上用永久磁石を設け、前記界磁マグネットと対向する電
   機子コイル搭載基板面にｎ（ｎは１以上の整数）個の無
   鉄心型の電機子コイルを配置して形成したコアレスステ
   −タ電機子を設け、該コアレスステ−タ電機子を有する
   固定側位置に上記ロータ側磁気浮上用永久磁石に同極を
   向けた固定側磁気浮上用永久磁石を設けたことを特徴と
   する軸方向空隙型ＤＣブラシレス軸流ファンモ−タ。
2. 【請求項２】 前記固定側磁気浮上用永久磁石は、前記
   ロータ側磁気浮上用永久磁石と対向する電機子コイル群
   の内周部の電機子コイル搭載基板面位置に配設したこと
   を特徴とする請求項１に記載の軸方向空隙型ＤＣブラシ
   レス軸流ファンモ−タ。
3. 【請求項３】 前記固定側磁気浮上用永久磁石は、前記
   ロータ側磁気浮上用永久磁石と対向する電機子コイル群
   の内周部の上面位置に配設したことを特徴とする請求項
   １に記載の軸方向空隙型ＤＣブラシレス軸流ファンモ−
   タ。
4. 【請求項４】 前記請求項１乃至３何れかにおいて、コ
   アレスステ−タ電機子の下面にステ−タヨ−クを設けな
   いことを特徴とする軸方向空隙型ＤＣ軸流ファンモー
   タ。