ソリューション事例

薄型PC向けUFFの小型化

テスト用です。 HDDで培ったFDB(流体動圧軸受)をファンモータに応用
小型・薄型化、静音化にチャレンジ

NEEDS
薄型PC用ファンモータをさらに小型・薄型化、静音化
SOLUTION
FDB(流体動圧軸受)をファンモータ向けに最適化。流体解析によって風量/騒音問題を解決

HDDで多大な実績を持つFDB(流体動圧軸受)をファンモータ向けに最適化

サーバ用ファンの振動がHDD書き込み/読み込みに影響を及ぼすので、この問題を解決したいという声が顧客から寄せられました。HDDの高密度化により外部振動の影響を受けやすくなる一方、CPUクロックアップによる発熱対策として風量アップのためのサーバ用ファンの高回転化が進み、20,000rpmに及ぶファンも登場していました。日本電産では、過去にそれまで主流だったボールベアリング(玉軸受)に代わりFDB(流体動圧軸受)を採用することでHDD用スピンドルモータの振動問題をいち早く解決したという実績がありました。そこで、ファンモータの軸受にもこのFDBを活用してはどうか、という発想からファンモータ軸受のFDB化が進められることになりました。

近年、薄型PCの高性能化が進み、搭載されるCPUも高クロックで駆動。CPUから発生する熱の排熱が大きな課題となっています。同時に騒音にも焦点が当てられ、ファンモータに対して低騒音を求められるケースが増えてきました。日本電産はHDD用スピンドルモータで多くの実績を持つFDB(流体動圧軸受)をファンモータに応用し、UFF(UltraFlo FDB)シリーズとして市場に送り出していますが、薄型PC用という競争の激しい市場でさらに競争力を向上させるために、このファンモータのブラッシュアップを加速させました。磁気回路、金属パーツの樹脂化、シャフト径など、HDDで構築した構造まで踏み込み、ファンモータの視点からすべてを見直しました。

モータ構造をすべて見直し、ファンモータとして最適化。さらに大きな競争力を持つ構造を追求した

スーパーコンピュータによるCAEを活用、風量/騒音問題を解決

FDB(流体動圧軸受)や磁気回路のファンモータへの最適化と並行して進められたのが、風量/騒音問題の解決です。一般にファンモータは風量を増大させれば騒音もそれに比例して増大します。オフィスだけでなく、一般家庭でも使われることの多いノートブックには静音であることが求められます。

そこで、CAE技術を投入して所定の風量を確保しつつ、低騒音を実現する翼寸法や形状を探索するための設計手法を確立することに挑みました。ここで構築したのが風量と騒音を統合して解析できる連成解析の技術。ファン~流路~冷却対象物までの空気の流れと騒音との関係性を解析して設計に活用し、ベストなスペックを導きだしました。騒音を導く総エネルギーを減らすだけでなく、特定周波数帯でのピークを潰し、人間の耳に優しい音色にシフトすることで静音化を実現しています。

連成解析技術によって風量と騒音について統合解析を行い、所定の風量を確保しつつ騒音を低減させる設計手法を確立した

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