特許 7592545 ファンモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-22

(45)【発行日】2024-12-02

(54)【発明の名称】ファンモータ

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/42 20060101AFI20241125BHJP

   F04D 25/08 20060101ALI20241125BHJP

【ＦＩ】

F04D29/42 H

F04D25/08 Z

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021073318

(22)【出願日】2021-04-23

(65)【公開番号】P2022167497

(43)【公開日】2022-11-04

【審査請求日】2024-04-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000114215

【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001771

【氏名又は名称】弁理士法人虎ノ門知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】余 ▲方▼

(72)【発明者】

【氏名】大村 祐司

【審査官】石黒 雄一

(56)【参考文献】

【文献】登録実用新案第３０５５４９２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１２／０２７５９０９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００１－３０４１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２１８２３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｄ １／００－３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハブと、前記ハブに設けられた複数の羽根とを備えたインペラと、
前記インペラを回転させるためのモータと、
前記モータを駆動制御するための電子部品が実装された回路基板と、
前記インペラと前記モータとを内部に収容したケーシングと、
前記ケーシングの軸方向の一端に設けられたカバーと、
を備えたファンモータであって、
前記ケーシングは平面視で略正方形であって、ベース部と、前記ベース部の３つの辺からそれぞれ軸方向の一端側に延在する側壁を備え、
前記側壁の内、１つの側壁には軸方向に延在する切欠部を形成し、
前記回路基板は、複数の貫通孔が形成された第１の部分と、前記第１の部分と連接し、電子部品が実装された第２の部分とを有し、
前記第１の部分は、前記ケーシングの軸方向の他方端に形成された段部に配置され、前記第２の部分は、前記切欠部が形成された前記側壁の外周面に配置され、
前記回路基板の前記第２の部分に実装された前記電子部品は、前記切欠部に配置され、前記電子部品の一部が前記ケーシングの内部に露出してなる、
ファンモータ。

【請求項2】

前記モータに巻回されたコイルの端末は、前記ケーシングの前記ベース部に形成された貫通孔と、前記回路基板に形成された前記貫通孔とを挿通して前記回路基板に形成された配線パターンと電気的に接続され、
前記ベース部の貫通孔と前記回路基板の貫通孔は、軸方向で対向した位置に配置されている、
請求項１に記載のファンモータ。

【請求項3】

前記配線パターンと電気的に接続された前記コイルの端末は、前記ケーシングの前記段部に収容され、前記ベース部の端面よりも突出しない、
請求項２に記載のファンモータ。

【請求項4】

前記ケーシングと前記回路基板とは、粘着材にて貼着されてなる、
請求項１～３のいずれか一つに記載のファンモータ。

【請求項5】

前記電子部品は、前記モータを駆動制御する駆動制御ＩＣである、
請求項１～４のいずれか一つに記載のファンモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ファンモータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、パーソナルコンピュータや携帯電話等の電子機器装置等において、実装された電子部品等の放熱性向上のため、ファンモータを用いて強制的に放熱および冷却を行う場合がある。

【0003】

このようなパーソナルコンピュータや携帯電話等の電子機器装置等では、ファンモータを組み込むための空間を広く確保することが困難であるため、ファンモータの小型化および薄型化が求められる。

【0004】

このようなニーズに応じ、薄型のファンモータ（冷却ファン）が提案されている（例えば、特許文献１等を参照）。特許文献１に記載されたファンモータでは、空気流通路を形成するケーシングの内壁の径方向外方（角部）に回路基板を配置することで、デッドスペースの活用により薄型化を図っている。また、空気流通路に回路基板がないことで、空気流通を阻害することもない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００１－２４１３９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、特許文献１に記載されたファンモータでは、更なる薄型化および小型化（例えば、平面視で略正方形の１辺の寸法が１５ｍｍ以下、高さの寸法が５ｍｍ以下）が要求される場合、ケーシングの角部に回路基板を収容できなくなるという問題があった。

【0007】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、小型で薄型のファンモータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るファンモータは、インペラと、モータと、回路基板と、ケーシングと、カバーとを備える。前記ケーシングは平面視で略正方形であって、ベース部と、前記ベース部の３つの辺からそれぞれ軸方向の一端側に延在する側壁を備える。前記側壁の内、１つの側壁には軸方向に延在する切欠部を形成する。前記回路基板は、複数の貫通孔が形成された第１の部分と、前記第１の部分と連接し、電子部品が実装された第２の部分とを有する。前記第１の部分は、前記ケーシングの軸方向の他方端に形成された段部に配置され、前記第２の部分は、前記切欠部が形成された前記側壁の外周面に配置される。前記回路基板の前記第２の部分に実装された前記電子部品は、前記切欠部に配置され、前記電子部品の一部が前記ケーシングの内部に露出してなる。

【0009】

本発明の一態様に係るファンモータは、小型で薄型とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、一実施形態にかかるファンモータの外観斜視図である。

【図2】図２は、ファンモータの主要な構成要素の分解斜視図である。

【図3】図３は、図１におけるＸＹ－ＸＹ断面図である。

【図4】図４は、回路基板が取り付けられたケーシングの斜視図である。

【図5】図５は、回路基板が取り付けられたケーシングの平面図である。

【図6】図６は、回路基板が取り付けられたケーシングの底面図である。

【図7】図７は、２つの回路基板の斜視図である。

【図8】図８は、比較例にかかるファンモータの平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態に係るファンモータについて図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面における各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。また、１つの実施形態や変形例に記載された内容は、原則として他の実施形態や変形例にも同様に適用される。

【0012】

図１は、一実施形態にかかるファンモータ１の外観斜視図である。図２は、ファンモータ１の主要な構成要素の分解斜視図である。図３は、図１におけるＸＹ－ＸＹ断面図である。図４は、回路基板６Ａ、６Ｂが取り付けられたケーシング２の斜視図である。図５は、回路基板６Ａ、６Ｂが取り付けられたケーシング２の平面図である。図６は、回路基板６Ａ、６Ｂが取り付けられたケーシング２の底面図である。図７は、２つの回路基板６Ａ、６Ｂの斜視図である。

【0013】

図１～図７において、一実施形態にかかるファンモータ１は、遠心ファン（半径流ファン）である。ファンモータ１は、例えば、平面視で略正方形の１辺の寸法が１５ｍｍ以下、高さの寸法が５ｍｍ以下である。

【0014】

ファンモータ１は、ケーシング２と、ケーシング２に装着されたカバー３と、ケーシング２の内側に配置されたモータ４とインペラ５とを備え、ケーシング２の軸方向の一方端側（上端側）にはカバー３が設けられている。また、ケーシング２の軸方向の他方端側（下端側）にはＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）による第１の回路基板６Ａが配置されている。また、体積の大きい電子部品（例えば、駆動制御ＩＣ）が実装された、同じくＦＰＣによる第２の回路基板６Ｂは、ケーシング２の側壁の外周面に配置されている。

【0015】

（ケーシング２の構造について）
ケーシング２は平面視で略正方形であり、ベース部２ａと側壁２ｒとを有し、ベース部２ａの辺の内、１箇所の辺には側壁２ｒが形成されていないが、この箇所は、カバー３とケーシング２との間で開口を形成し、排気口１ｂとして作用する。吸気口１ａは、ロータヨーク４ｈおよび羽根５ｂが露出するカバー３の開口３ａである。

【0016】

３箇所の側壁２ｒの内、１箇所の側壁２ｒには、凹部２ｙと、軸方向全長に亘って延在する切欠部２ｘとが形成されている。切欠部２ｘの一部には軸方向に延在するノッチ２ｕが形成され、ノッチ２ｕを介してケーシング２の内部と連通している。この切欠部２ｘには、回路基板６Ｂに実装された体積の大きい電子部品７（例えば、駆動制御ＩＣ）が配置される。他の２箇所の側壁２ｒの外周面にはそれぞれ軸方向全長に亘って延在する凹部２ｓが形成され、各凹部２ｓの中には、突起２ｔが形成されている。この突起２ｔは、カバー３に設けられた係止部３ｂの開口３ｃと係合する。

【0017】

カバー３とケーシング２との間に形成される空間の内部には、インペラ５と、インペラ５を回転させるためのモータ４とが配置され、カバー３とケーシング２との間に形成される空間は空気が流れる流路２ｐを構成する。

【0018】

ケーシング２のベース部２ａの一方端側の面には軸方向に突出する有底円筒状の軸受保持部２ｋが一体に形成されている。また、軸方向の他方端側の面（換言すれば、下面側）には段部２ｈが形成されている。この段部２ｈには第１の回路基板６Ａが配置される。

【0019】

また、軸受保持部２ｋの外側には、複数（３個）の貫通孔２ｄが形成され、貫通孔２ｄは段部２ｈに位置している。この貫通孔２ｄは、モータ４のコイル４ｃの端末が挿通するための孔である。

【0020】

上記の各部位（ベース部２ａ、側壁２ｒ、軸受保持部２ｋ、段部２ｈ、突起２ｔなど）は、例えば、樹脂の射出成型で一体に形成される。

【0021】

（カバー３の構造について）
ケーシング２に装着されるカバー３は、平面視で略正方形の形状を有している。カバー３の作製手順として、例えば、薄板の金属材（例えば、ＳＵＳ３０４材）がプレス加工されて形成される。カバー３の中央には円形の開口３ａが形成され、２辺の一部には、径方向に延在する係止部３ｂがそれぞれ形成され、それぞれの係止部３ｂの箇所には開口３ｃが形成されている。また、係止部３ｂが形成された辺には、押さえ爪部３ｄとなる突起が形成されている。

【0022】

薄板からプレス加工された後、係止部３ｂと押さえ爪部３ｄは、カバー３の面と直交する方向（９０度）に折り曲げられる。各係止部３ｂに形成された開口３ｃがケーシング２の側壁２ｒの側面に形成された突起２ｔと係合し、押さえ爪部３ｄが、ケーシング２の側壁２ｒの外周面を押圧することで、カバー３がケーシング２の軸方向の一方端に装着される。

【0023】

（モータ４の構造について）
モータ４は、例えば、３相ブラシレスＤＣモータであり、ステータ４ａとロータ４ｄとから構成されている。ステータ４ａは、電磁鋼板の薄板からなるコアが所定枚数、軸方向に積層されたステータコア４ｂと、ステータコア４ｂに巻回されたコイル４ｃとから構成されている。

【0024】

ステータコア４ｂは、リング状のコアバックと、コアバックの外周縁から径方向に延在する複数（実施形態では６本）のティースを有している。ステータコア４ｂには絶縁塗装が施され、薄型化のためにインシュレータが取り付けられず、塗膜を介して各ティースにはコイル４ｃが巻回されている。なお、軸方向の高さの制約に余裕がある場合、ステータコア４ｂにインシュレータが取り付けられ、インシュレータを介して、各ティースにコイル４ｃが巻回される構成であってもよい。

【0025】

ロータ４ｄは、略カップ状のロータヨーク４ｈと、ロータヨーク４ｈの中央に形成された貫通孔に圧入されて結合されたシャフト４ｆと、ロータヨーク４ｈの内周面に配置されたリング状のマグネット４ｎとから構成されており、マグネット４ｎは、例えば、接着剤でロータヨーク４ｈに接着されて結合されている。

【0026】

略カップ状のロータヨーク４ｈは、軸方向の一方端側に、環状の第１平面４ｉを有し、環状の第１平面４ｉの径方向外側には、環状の第２平面４ｋを有し、第２平面４ｋの外周縁には軸方向の他方端側（下端側）に延在する円筒部４ｍを有している。第２平面４ｋは、第１平面４ｉよりも軸方向の他方端側（下端側）に位置し、第１平面４ｉと第２平面４ｋとの間は、傾斜面４ｊで連接されている。

【0027】

ステータコア４ｂのコアバックの円形の開口が軸受保持部２ｋの外周面に嵌合され、ステータコア４ｂの最下端面が、軸受保持部２ｋに形成された段差部２ｍに当接することで軸方向の位置決めが行われる。

【0028】

有底円筒状の軸受保持部２ｋの底面には、摺動性の良い円板状の樹脂ワッシャ４ｇが配置されており、軸受保持部２ｋの内部には、中央に貫通孔を有する円筒状の軸受４ｅが設けられている。軸受４ｅは、例えば、銅系の焼結含油軸受であり、潤滑油が含浸されたすべり軸受であって、シャフト４ｆを回転可能に支持する。

【0029】

（インペラ５の構造について）
ロータヨーク４ｈの外周面にはインペラ５が結合されている。インペラ５はリング状のハブ５ａと、ハブ５ａに接合された複数の羽根５ｂとから構成されている。羽根５ｂは全て同じ形状を有し、周方向に均等配置されている。ハブ５ａと羽根５ｂとは、例えば、樹脂の射出成型にて一体に形成される。

【0030】

ロータヨーク４ｈの円筒部４ｍの外周面と、リング状のハブ５ａの内周面とは、接着剤にて接着されて結合されている。

【0031】

（回路基板６の構造について）
ケーシング２のベース部２ａの軸方向の他方端側（下端側）に形成された段部２ｈおよび１つの側壁２ｒの外周面には、それぞれ回路基板６Ａ、６Ｂが配置されている。

【0032】

ケーシング２のベース部２ａの軸方向の他方端側（下端側）に配置される第１の回路基板６Ａは、半円形の切欠６ｃに沿って３箇所の貫通孔６ｂが形成されており、この貫通孔６ｂは配線パターンのランドに形成されたスルーホールとなっている。

【0033】

ケーシング２の側壁２ｒの外周面に配置される第２の回路基板６Ｂには、体積の大きい電子部品７（例えば、駆動制御ＩＣ）とチップ部品（抵抗チップなど）が実装され、体積の大きい電子部品７（例えば、駆動制御ＩＣ）は側壁２ｒに形成された切欠部２ｘに配置され、駆動制御ＩＣの一部が、ノッチ２ｕを介してケーシング２の内部（流路）に露出する。また、抵抗チップ等の小さな部品は、側壁２ｒに形成された凹部２ｙの中に収容されて配置される。切欠部２ｘの流路２ｐ側の面は、流路２ｐ側にいったん突出してから戻る形状の舌部２ｑを形成している。第１の回路基板６Ａと第２の回路基板６Ｂとは、折り曲げ部６ｄで折り曲げられている。

【0034】

ケーシング２の軸受保持部２ｋにステータコア４ｂが装着され、ステータコア４ｂに巻回されたコイル４ｃの端末（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のそれぞれは、ベース部２ａに形成された所定の貫通孔２ｄに挿入される。各コイル４ｃの端末は第１の回路基板６Ａに形成された所定の貫通孔（スルーホール）６ｂに挿入された後、半田接続されることで配線パターンと電気的に接続される。

【0035】

半田接続された箇所は、ベース部２ａの他方端側に形成された段部２ｈの中に収納されるため、ケーシング２の下端面から半田接続された箇所が突出しないようになっている。

【0036】

ベース部２ａの軸方向の他方端側（下端側）に配置された第１の回路基板６Ａと、側壁２ｒの外周面に配置された第２の回路基板６Ｂとは、板面に貼着材（例えば、両面テープ）が設けられ、この貼着材にてケーシング２に貼着されている。

【0037】

（比較例）
図８は、比較例にかかるファンモータ１’の平面図である。図８において、比較例のファンモータ１’は、上面壁に吸気口を備え、側面壁２ｂ’に排気口１ｂ’を備えたカバー部材２’と回路基板３’とによって構成されるハウジングと、ハウジングの内部に配置されたモータ６’と、モータ６’に周設されたインペラ７’とを備えている。また、空気流通路は、吸気口１ａ’と排気口１ｂのみが外部に通じているとともに、モータ６’の駆動用の電子部品１０’が内壁２ｂ１’の径方向外方において回路基板３’上に配置されている。なお、２ｂ２’はネジ孔、１９’はインペラ７’の輪郭、２２’はリード線、２６’は端子部である。

【0038】

これによって、風量・静圧・騒音特性に優れるとともに小型・薄型化を図ることができる側面壁の径方向外方の空間１８’の回路基板３’に部品が配置されるので、部品が空気流通を阻害することがなくなるとともに、モータ６’が配置される空間に部品を配置する空間を設ける必要がなくなる。これによって、送風性能を向上させることができるとともに、ファンモータ１’の高さ寸法を小さくでき、ファンの小型・薄型化を図ることができる。

【0039】

一方で、パーソナルコンピュータや携帯電話等の電子機器装置等に組み込まれるファンモータであって、特に、平面視で略正方形のケーシング形状を有する小型、薄型の遠心ファンである場合、その外形の１辺の寸法が１５ｍｍ以下、高さ寸法が５ｍｍ以下とすることが求められる場合がある。

【0040】

モータを駆動制御するための駆動制御ＩＣは体積が大きく、回路基板に実装した場合、図８のファンモータ１’では、内壁２ｂ１’の径方向外方にモータ６’の駆動用の電子部品１０’を配置する構成では、駆動制御ＩＣを収容する空間を十分に確保することが難しいという問題がある。

【0041】

この点、図１～図７に示された一実施形態のファンモータ１では、ＦＰＣによる回路基板６Ｂに実装された体積の大きい駆動制御ＩＣが、ケーシング２の側壁２ｒに形成された切欠部２ｘに配置される構成のため、軸方向におけるインペラ５との接触を生じることなく、ファンモータ１の小型化、薄型化を図ることができる。

【0042】

また、ＦＰＣによる回路基板６Ｂに実装された体積の大きい駆動制御ＩＣの一部が、ケーシング２内部に露出する構造を有しているため、流速の速い空気流によって、効果的に駆動制御ＩＣが冷却される。

【0043】

更に、ケーシング２のベース部２ａの軸方向の他方端側（下端側）に形成された段部２ｈの深さは、ＦＰＣの厚さ＋コイル４ｃの端末の先端の半田付けの高さ、よりも大きいため、コイル４ｃの端末の半田付け箇所がケーシング２の下面よりも突出することがない。

【0044】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

【0045】

以上のように、実施形態に係るファンモータは、ハブと、ハブに設けられた複数の羽根とを備えたインペラと、インペラを回転させるためのモータと、モータを駆動制御するための電子部品が実装された回路基板と、インペラとモータとを内部に収容したケーシングと、ケーシングの軸方向の一端に設けられたカバーと、を備えたファンモータであって、ケーシングは平面視で略正方形であって、ベース部と、ベース部の３つの辺からそれぞれ軸方向の一端側に延在する側壁を備え、側壁の内、１つの側壁には軸方向に延在する切欠部を形成し、回路基板は、複数の貫通孔が形成された第１の部分と、第１の部分と連接し、電子部品が実装された第２の部分とを有し、第１の部分は、ケーシングの軸方向の他方端に形成された段部に配置され、第２の部分は、切欠部が形成された側壁の外周面に配置され、回路基板の第２の部分に実装された電子部品は、切欠部に配置され、電子部品の一部がケーシングの内部に露出してなる。これにより、ファンモータを小型で薄型とすることができる。

【0046】

また、モータに巻回されたコイルの端末は、ケーシングのベース部に形成された貫通孔と、回路基板に形成された貫通孔とを挿通して回路基板に形成された配線パターンと電気的に接続され、ベース部の貫通孔と回路基板の貫通孔は、軸方向で対向した位置に配置されている。これにより、短い経路でコイルの端末の接続が行え、スペースの有効利用が行えるとともにモータの電気的特性を向上させることができる。

【0047】

また、配線パターンと電気的に接続されたコイルの端末は、ケーシングの段部に収容され、ベース部の端面よりも突出しない。これにより、コイルの端末の半田付け箇所がケーシングよりも突出することがなく、他の部材との干渉を避けることができる。

【0048】

また、ケーシングと回路基板とは、粘着材にて貼着されてなる。これにより、回路基板の取り付けが容易になる。

【0049】

また、電子部品は、モータを駆動制御する駆動制御ＩＣである。これにより、体積の大きい駆動制御ＩＣを、小型で薄型のファンモータ内に効率的に収容することができる。

【0050】

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0051】

１ ファンモータ，１ａ 吸気口，１ｂ 排気口，２ ケーシング，２ｄ 貫通孔，２ｈ 段部，２ｕ ノッチ，２ｘ 切欠部，３ カバー，３ｄ 押さえ爪部，４ モータ，４ｃ コイル，５ インペラ，５ａ ハブ，５ｂ 羽根，６Ａ、６Ｂ 回路基板，６ｃ 切欠，６ｄ 折り曲げ部，７ 電子部品

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】