JP2000308301A - 電動送風機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】掃除機用電動送風機の高速回転化に係わり、特
に、高速回転でも低振動化を図りコンパクトで、長寿命
な掃除機用電動送風機の達成を図る。 【解決手段】電動送風機の一端の軸受をコンミュテータ
内部に収納する構造とすることにより、コンミュテータ
部を振動モード節にして、振動低減を図るとともに、軸
受スパン短縮によりさらに低振動化を図る。 【効果】本構成とすることにより、コンミュテータ部の
振動が低減でき,ブラシの長寿命化が図られる。また、
振動感度が低くなるので、バランス精度を低くして、生
産効率を上げられる。更に、高速回転の電動送風機が実
現できるので、コンパクトで高効率な掃除機が提供でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は掃除機用電動送風機
に係り、特に、小形高速回転化に伴う振動を低減する機
構を備えた掃除機用電動送風機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の掃除機用電動送風機は、ロータコ
アとコンミュテータからなるアマチュアと、このアマチ
ュアを支持する二つの軸受と、アマチュアの一方の軸端
部にファンを有し、アマチュアの他端はコンミュテータ
からオーバハングした位置に軸受を備えていて、これら
を内包するハウジングを備えた構造になっている。

【０００３】掃除機用電動送風機の小形高速回転化を実
現するには、コンミュテータ部での集電寿命を確保する
ため、コンミュテータ部の軸振動の低減が不可欠にな
る。軸振動の低減法に関する公知の文献はない。ブラシ
の長寿命化を目的としたコンミュテータ部の冷却方法に
関しては、多数公開されており、例えば、特開平９−１
７０５３１号公報に記載されている冷却手段がある。こ
の冷却手段は、コンミュテータ内部に放射状の冷却風路
を設け、中空にした回転軸を通じて冷却風をコンミュテ
ータ部に導き、冷却する構成にしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】掃除機用電動送風機で
は、吸込仕事率の向上とコンパクト化が製品開発上の課
題である。上記目的を実現するためには、電動送風機の
高速回転による小形化が有効である。高速回転化すると
振動増大による集電ブラシの短寿命が問題になり、その
ためには高速回転でも低振動になる構造と、ブラシの冷
却構造の開発が必要である。

【０００５】高速回転になるとアンバランス力が増大す
るため、相対的に軸剛性が低下して、振動振幅が増加す
るという問題がある。

【０００６】また,高速回転になるとアマチュアのバラ
ンスが変化するため、生産技術上必要な低速バランシン
グでは、現在以上のバランス精度を確保することが困難
になってきているという問題もある。

【０００７】コンミュテータの長寿命化のためには、時
開平９−１７０５３１号公報に記載されているように、
摺動により発生する摩擦熱を十分冷却すればよいが、こ
の方法では構造が複雑になり、生産コストの低減に反す
るという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、コンミュテータの長寿命
化と振動振幅の低減に有効で、コンパクトな高速回転の
電動送風機を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、ハウジングに固定された静止軸と嵌合す
る軸受を、コンミュテータの内部に内蔵し、軸受スパン
を短縮して、軸系の固有振動数を上昇させる構成とする
また、コンミュテータの内部に軸受を設けることによ
り、振動振幅を小さくし、振動を低減した。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１から
図８を用いて説明する。図１は本発明の一実施例である
電動送風機の縦断面図を示す。

【００１１】その主要構成は、回転子であるロータコア
１と整流子であるコンミュテータ２からなるアマチュア
と、このアマチュアを支持する二つの軸受３ａ、３ｂ
と、アマチュアの一方の回転軸９端部にナットによって
固定した遠心羽根車であるファン４が設けられている。
また、これらはハウジング５内に設置されている。ロー
タコア１はステータコア６とアマチュア間の回転電磁力
により駆動される。整流子１１（集電ブラッシ）はコン
ミュテータ２に接触するように、整流子ケース１２内に
弾性体を介して取り付けられている。整流子ケース１２
はハウジング５にボルト等で固定されている。又ファン
４とロータコア１との間には固定案内羽根１０が設けれ
ている。

【００１２】ファン４側の軸受３ｂは通常使用される玉
軸受であるのに対して、コンミュテータ２側の軸受３ａ
は、コンミュテータ２の内部に設置され、ハウジング５
のコンミュテータ２側端面に固定された静止軸７に嵌合
する構造になっている。

【００１３】本実施例の電動送風機では、回転時にファ
ン４の左側（コンミュテータ２側）が低圧になるため、
回転軸のスラスト力は右向き（ファン４側）に作用す
る。そのため、回転時のスラスト力は、主にファン４側
の軸受３ｂで支持している。そのため、コンミュテータ
２に内臓の軸受３ａは主にラジアル力のみ支持すれば良
い。従って、コンミュテータ２に内臓の軸受３ａは、負
荷容量の小さい、小形の軸受で十分対応可能である。

【００１４】図２には従来構造の電動送風機の縦断面図
の一例を示す。軸受を除く基本構成は図１と同様である
が、コンミュテータ２側の軸受３ｃがファン４側の軸受
３ｂと同じく、玉軸受を用いて一方が回転軸側に他方が
ハウジング側に固定する構造としている。この構造で
は、回転軸両端に玉軸受３ｂ、３ｃを設けて静止側をハ
ウジング５側に固定する構成としているため、軸受の小
型化を図ることができない。なお３ｃ側もスラスト力を
受ける構成とはなっているが、ファン４によって発生す
るハウジング内の気圧差の影響で、実際にはほとんどス
ラスト力は受けていない。

【００１５】図３は、図１のコンミュテータ内蔵軸受形
電動送風機と、図２に示す従来の電動送風機の軸系構造
の違いと、振動振幅を比較したものである。図３（ａ）
は従来の電動送風機を示すもので、軸受スパンがＬ１で
あるのに対して、図３(ｂ)はコンミュテータ内蔵軸受形
電動送風機を示すもので、軸受スパンがＬ2となる。

【００１６】図３（ｂ）のようにコンミュテータ２に軸
受３ｅ（本構成に関しては後で詳述する）を内蔵するこ
とにより、軸受スパンは従来の軸受スパンに比べL２／L
１＝０．８となり、略２０％程度短縮できる。軸の振動
振幅は、軸の剛性の3乗に反比例するので、同じ材料で
軸を構成しているとすると、短くなった分だけ軸剛性が
増加する。従って、軸の振動振幅は、（０．８）＊＊３
≒０．５１となり、約１／２に低減できることがわか
る。図３（ｂ）には１次の振動モードを示してある。当
然のことながら、図のように本発明の場合は、振動の節
の部分は従来例に比べて内側になる。

【００１７】図３（ｃ）は回転速度に対する振動応答を
示したものである。軸スパンを短縮すると危険速度は剛
性の平方根に比例することから、（１／０．８）＊＊
１.５≒１．４であるので、図３（ｃ）に示すように、
従来形では、振動振幅がａに対してコンミュテータ内蔵
軸受形ではｂとなり、さらに振動振幅が小さくなること
がわかる。

【００１８】以上のように、電動送風機の高速化に伴う
低振動化には軸受スパンを短縮することがきわめて有効
であることがわかる。そのためには、軸受をコンミュテ
ータ２に内蔵することが不可欠である。また、振動モー
ドの節の位置がコンミュテータ２になるため、極めて低
振動になる。

【００１９】図４に本発明の他の実施例の縦断面図を示
す。

【００２０】図１の実施例はコンミュテータに内蔵した
軸受に玉軸受を用いていたのに対して、ころ軸受３ｄを
用いたものである。ころ軸受は軸受幅があるので、剪断
力のみならず、モ一メント力も支持可能であるので、さ
らに軸系の高剛性化が期待できる。

【００２１】図５に本発明の他の実施例の縦断面図を示
す。

【００２２】本実施例では、コンミュテータ内臓の軸受
を球面型のすべり軸受３ｅとしたものである。なお、図
に示したように軸受部にはグリース等の潤滑油の洩れを
防ぐためにシール部材１３を設けてある。このように、
軸受にすべり軸受とすることにより、価格面、組立性や
低騒音の観点で有利になる。

【００２３】図６に本発明の他の実施例の縦断面図を示
す。

【００２４】図５では球面型のすべり軸受としたが、本
実施例では円筒型のすべり軸受３ｆとしたものである。
なお、本実施例では、スラスト軸受３ｇも備えている。
さらに、図５と同様に本軸受部にはシール部材１３が設
けてある。本構成とすることにより、図５に比較して製
作が容易になり価格面でも優位になる。

【００２５】図７及び図８にハウジングのコンミュテー
タ側端面を示す。

【００２６】図７に示すように、ハウジング５のコンミ
ュテータ側の端面は、円形であるが、危険速度が高くな
り、軸の剛性が相対的に大きくなると、ハウジング５の
変形が無視できなくなる。回転軸が回転し始めると、ハ
ウジング５は軸受部からの力が作用し、図示のように変
形する。その結果、危険速度が低下する。この変形を防
止するために、図８に示すように、ハウジング５のコン
ミュテータ２側端面に補強部材８を設けた構成とした。
図８のように補強部材８を設けることにより、図７に示
した変形を防止し、危険速度の低下を防止している。こ
の補強部材８は、ハウジング５をプレス加工により作製
するとき同時に、凸状に加工すれば、製作工程も増えず
価格上昇はない。当然溶接などにより、他の部材を付加
する方法でもかまわない。

【００２７】これらの結果、電動送風機の高速小形化に
おける問題が解決される。上記の内蔵軸受により低振動
になり、コンミュテータの長寿命化を図ることができ
る。

【００２８】

【発明の効果】上記各実施例の効果をまとめると下記の
ようになる。

【００２９】１．コンミュテータ部の振動が低減でき、
ブラシの長寿命化が図られる。

【００３０】２．振動感度が低くなるので、バランス精
度を低くできるために、生産効率を上げられる。

【００３１】３．高速回転の電動送風機が実現できるの
で、コンパクトで高効率な掃除機が提供可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電動送風機の縦断面を示す図である。

【図２】従来の電動送風機の縦断面図を示した図であ
る。

【図３】本発明と従来の電動送風機の軸受スパンと振動
特性の説明図である。

【図４】本発明の電動送風機のコンミュテータ側の軸受
部の一実施例の断面図である。

【図５】本発明の電動送風機のコンミュテータ側の軸受
部の他の実施例の断面図である。

【図６】本発明の電動送風機のコンミュテータ側の軸受
部の他の実施例の断面図である。

【図７】本発明の軸受を適用したハウジング構造の説明
図である。

【図８】本発明の軸受を適用したハウジング構造の一例
を示す図である。

【符号の説明】

１…ロータコア、２…コンミュテータ、３ａ…玉軸受、
３ｂ…玉軸受、３ｃ…玉軸受、３ｄ…ころ軸受、３ｅ…
球面すべり軸受、３ｆ…円筒すべり軸受、４…ファン、
５…ハウジング、６…ステータコア、７…静止軸、８…
補強部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 常楽 文夫 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部内 Ｆターム(参考） 3B006 FA01 3H022 AA02 BA06 CA12 CA13 CA18 CA19 CA50 CA56 CA59 DA11 DA15 5H605 AA04 AA08 BB05 CC01 CC04 CC05 CC07 CC08 DD03 EA09 EA21 EB02 EB04 EB06 EB07 EB10 EB17 EB28 GG04 GG06 GG12 5H613 AA01 BB04 BB10 BB14 BB25 GA06 PP02 PP03 PP04 PP05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ロータコアとコンミュテータからなるアマ
   チュアと、このアマチュアを支持する二つの軸受と、ア
   マチュアの一方の軸端部にファンを有し、これらを内包
   するハウジングを備えた掃除機用電動送風機であって、 前記ハウジングに固定された静止軸と嵌合する軸受を、
   コンミュテータの内部に内蔵していることを特徴とする
   掃除機用電動送風機。
2. 【請求項２】前記軸受が玉軸受又はころ軸受けにより構
   成されたことを特徴とする請求項１に記載の掃除機用電
   動送風機。
3. 【請求項３】前記軸受が球面又は円筒すべり軸受により
   構成されたことを特徴とする請求項１に記載の掃除機用
   電動送風機。
4. 【請求項４】前期静止軸を固定するハウジングの排気側
   面に補強を備えたことを特徴とする請求項１に記載の掃
   除機用電動送風機。