(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁極対を有するリング状の永久磁極よりなるロータと、電気角で１８０°ずらせて配置した１対のヨークと、該ヨークを励磁するコイルを有するステータ・アッセンブリと、上記１対のヨークのうち、一方のヨークに併設された電磁板とよりなるブラシレス直流モータと、
ステンレス薄板を打ち抜き加工したのちプレス加工により曲げた上記ロータに取り付けられるファンとを具備し、
上記電磁板によりロータに作用する磁力を不平衡にしてロータに回転軸方向の力を発生させて回転軸を１個のボールベアリングで支持したことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
電磁板の外径は、ロータに組み込んだリング状の永久磁極の外径と同じか大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、偏平なブラシレス直流モータと、このブラシレス直流モータで駆動されるファンとを備えた冷却装置に関し、特に、集積回路を冷却するのに適した冷却装置であって、薄型化および軽量化を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックまたはセラミックスでモールドされた高いクロック周波数で動作するＭＰＵ・ＩＣは、発熱量が多いので強制冷却する必要があり、ＭＰＵ・ＩＣのパッケージに薄型の冷却装置を取り付けて冷却しいる。
【０００３】
特に、ラップトップ型パーソナル・コンピュータは、小型化・薄型化する傾向にあり、冷却ファンも小型で薄型のものが望まれている。
【０００４】
従来の冷却装置は、偏平なブラシレス直流モータで駆動されるファンを備え、図５の組立図および図６の平面図に示すように、電気角で１８０°ずらせた４つの磁極を有する１対のヨーク５１、５２およびこれら１対のヨーク５１、５２を磁気的に結合するスリーブ５３と、ヨーク５１、５２を励磁するステータ・コイル５４よりなるステータ・アッセンブリ５と、リング状の永久磁極４１およびこの永久磁極４１の外側に嵌め込まれて漏洩磁束を短絡するショート・リング４２を有するロータ４と、抵抗７３を介して電源に接続されたロータ４の磁束を検出するホール素子６（図７参照）と、励磁電流を制御する制御回路７とにより構成されており、ロータ４に軸８１を有するプラスチック製のファン８を組み付けている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の冷却装置においては、偏平なブラシレス直流モータで駆動されるファン８として、プラスチックを射出成型したものが使用されている。プラスチックを射出成型する際に、溶融したプラスチックを羽根の形状に流動させなければならないので、羽根部分の厚みを０．５ｍｍ以下にすることは困難であり、かつ、機械的強度の点で羽根を薄くすることはできない。
【０００６】
そこで、この発明は、ステンレスの薄板をプレス加工した羽根を用いて、冷却装置の小型化および薄型化を図り、かつ、組立工数を減らすために考えられたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の冷却装置は、
複数の磁極対を有するリング状の永久磁極よりなるロータ４と、電気角で１８０°ずらせて配置した１対のヨーク51、52と、このヨーク51、52を励磁するコイルを有するステータ・アッセンブリ５と、上記１対のヨークのうち、一方のヨークに併設された電磁板13とよりなるブラシレス直流モータと、ステンレス薄板を打ち抜き加工したのちプレス加工により曲げたロータ６に取り付けられるファンとを具備し、上記電磁板13によりロータ４に作用する磁力を不平衡にしてロータ４に回転軸方向の力を発生させて回転軸を１個のボールベアリング32で支持したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の冷却装置は、図１の組立図に示すように、中央部にくぼみ１１を形成し、側部に排気用開口部１２を形成したアルミニウム製のケース・アッセンブリ１と、中央部に吸気用開口部２１を形成し、側部に排気用開口部２２を形成したステンレス薄板で作ったケース・カバー２と、ブラシレス直流モータと、このモータで駆動されるステンレス製のファン３とにより構成されている。
【０００９】
ブラシレス直流モータは、図１の組立図、図３の断面図および図６の平面図に示すように、複数の磁極対を有するリング状の永久磁極４１およびこの永久磁極４１の外側に嵌め込まれて漏洩磁束を短絡するショート・リング４２よりなるロータ４と、電気角で１８０°ずらせて配置された１対のヨーク５１、５２およびこの１対のヨーク５１、５２を磁気的に結合するスリーブ５３と、このヨーク５１、５２を励磁するボビンに巻かれた単一のコイル５４よりなるステータ・アッセンブリ５と、このロータ４の磁束を検出するホール素子６と、このホール素子６の出力信号により単一のコイル５４の通電電流を制御する制御回路７（図７参照）とにより構成されている。
【００１０】
図３の縦断面図に示すように、スリーブ５３の中には、ファン３の回転軸３１を支持する１個のボールベアリング３２よりなる軸受が設けられている。
【００１１】
単一のコイル５４は、ボビンに１本の被覆銅線を巻回したものであり、通電方向が交互に反転するパルス電流を通電して、ヨーク５１、５２に交互に極性が反転する磁束を発生するように制御回路７に接続されている。
【００１２】
ロータ４のショート・リング４２の外側には、モータの負荷となるステンレス薄板で作ったファン３が圧入などにより取り付けられている。
【００１３】
制御回路７は、図７に示すように、ロータ４の磁束を検出するホール素子６の出力が印加される高利得の第１演算増幅器７１と、この第１演算増幅器７１の出力を反転する高利得の第２演算増幅器７２とを備え、これら２つの演算増幅器７１、７２の出力端子間にモータのコイル５４が接続されている。
【００１４】
第１演算増幅器７１の反転入力端子および非反転入力端子の間に、ロータ４の現在位置を示すホール素子６の出力信号が印加されるので、ロータ４の回転にともなって、第１演算増幅器７１の出力レベルは、高レベル／低レベルに変化する。一方、第１演算増幅器７１の出力を反転する第２演算増幅器７２の出力レベルは、低レベル／高レベルに変化する。
【００１５】
したがって、２つの演算増幅器７１、７２の出力端子間に接続されたモータの単一のコイル５４には、通電方向が交互に反転する励磁電流が流れるので、１対のヨーク５１、５２の極性が交互に反転してロータ４が回転する。
【００１６】
すなわち、ロータ４が、３６０°電気角回転する間に、コイル５４に対して交互に反転する正負２つのパルス電流を通電させると、ロータ４の磁極と１対のヨーク５１、５２との間に吸引力および反撥力が作用して回転するのである。
【００１７】
ファン３は、図４（ａ）に示すように、厚さが０．３ｍｍ以下のステンレス薄板を打ち抜き加工し、次に、プレス加工により図４（ａ）に示す点線に沿って折り曲げて、図４（ｂ）の平面図および（ｃ）の側面図に示すようにファンを形成したものであり、このファン３にロータ４のショート・リング４２を接着などにより固定し、さらにファン３の中心には、回転軸３１が植設される。
【００１８】
次に、図１の組立図に基づいて冷却装置を組み立てる工程を説明する。
【００１９】
（１）  １対のヨーク５１、５２よりも大きく、中央部にボス部１４を有する例えば十字形の電磁板１３をケース・アッセンブリ１のくぼみ１１に接着し、
（２）  丸穴を有し、図７に示す制御回路７の部品およびホール素子６を実装した回路基板７０を十字形の電磁板１３の表面に接着し、
（３）  ヨーク５２と十字形の電磁板１３との位置を合わせながら、ヨーク５１、５２間を結合するスリーブ５３を電磁板１３のボス部１４に圧入して、ステータ・アッセンブリ５を固着し、
（４）  スリーブ５３内のボールベアリング３２に、ロータ４を組み込んだファン３の回転軸３１を挿入し、
（５）  ケース・カバー２を被せて、図２の斜視図に示すように組み立てを完了する。
【００２０】
図３の断面図に示すように、ケース・アッセンブリ１のくぼみ１１に接着される十字形の電磁板１３の外径は、ロータ４に組み込んだリング状の永久磁極４１の外径と同じかやや大きく設定されており、下側のヨーク５２と十字形の電磁板１３とを重ね合わせることにより、ロータ４に作用する磁力を不平衡にして、ロータ４の回転軸に下向きの力を発生させて、１個のボールベアリング３２で支持していても安定に回転させることができる。
【００２１】
このように構成された冷却装置のケース・アッセンブリ１をＭＰＵ・ＩＣパッケージの表面に取り付けて、ブラシレス直流モータを回転させてファン３を駆動すると、ケース・カバー２の開口部２１より空気を吸引して、ケース・アッセンブリ１およびケース・カバー２の側部に設けた開口部１２、２２より排気し、ケース・アッセンブリ１およびケース・カバー２を冷却するので、ケース・アッセンブリ１に取り付けられたＭＰＵ・ＩＣパッケージを冷却することがでる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の実施の形態に基づく説明から明らかなように、この発明の冷却装置によると、ステンレスの薄板を加工したファンを使用しているので、十分な機械的強度を保ってファンを薄く構成することができ、また、電磁板１３を設けることによりロータ４およびファン３を安定に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の冷却装置の実施の形態を示す組立図、
【図２】この発明の冷却装置の外観を示す斜視図、
【図３】この発明の冷却装置の縦断面図、
【図４】この発明の冷却装置で用いるファンの製造工程における平面図（ａ）（ｂ）および側面図（ｃ）、
【図５】従来のブラシレス直流モータの組立図、
【図６】従来のブラシレス直流モータの平面図、
【図７】従来のブラシレス直流モータの制御回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１  ケース・アッセンブリ
２  ケース・カバー
３  ファン
４  ロータ
５  ステータ・アッセンブリ
６  ホール素子
７  制御回路
１１  くぼみ
１２  排気用開口部
１３  電磁板
１４  ボス部
２１  吸気用開口部
２２  排気用開口部
３１  回転軸
３２  ボールベアリング
５１、５２  ヨーク
５３  スリーブ
５４  コイル
７１、７２  演算増幅器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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