JP2017058015A - 流体駆動装置、モータ組立体、及びその遠心摩擦クラッチ - Google Patents

Abstract

【課題】回転シャフトに加えられた回転慣性及び起動負荷を低減して、モータ起動時の振動、騒音、及び起動故障を低減する。【解決手段】遠心摩擦クラッチは、スリーブリングと、該スリーブリング上に配置された遠心プレートとを備える遠心部を含む。接続部材は、遠心部の周りに取り付けられる。遠心部が前記回転シャフトと一緒に回転する際に、遠心プレートの自由端は、半径方向外向きに広がって接続部材に当接し、遠心部と接続部材との間で大きくなった摩擦力によって接続部材を回転させる。【選択図】図２

Description

本発明は、流体駆動装置の分野に関し、特に流体駆動装置のモータ組立体、及びモータ組立体の遠心摩擦クラッチに関する。

送風機器等の流体駆動装置において、モータは、ブロアと結合して作動中にブロアを駆動して回転させる。単相モータの起動時には、モータの起動トルクは小さく、大きく変動する。しかしながら、ブロアは、初期状態では静止しており、モータは、大きな回転慣性及び起動負荷トルクに耐える必要がある。結果的に、モータの起動時に振動が発生する場合があり、さらに悪いことに、モータの起動不良が生じる可能性がある。

単相モータを起動する典型的な方法において、摩擦起動装置は、最初に、モータを駆動して回転させ、次に、ブロアを徐々に駆動して回転させる。現在、摩擦起動装置は、アーチ形プレート及び環状ばねで構成される。複数のアーチ形プレートは、ブロア上に配置されて、同じ円上に位置する。環状ばねは、複数のアーチ形プレートの外側を取り囲む。モータの回転シャフトの末端部分は、複数のアーチ形プレートによって協働的に定められた穴に延びる。モータの回転シャフトが回転すると、環状ばねは、複数のアーチ形プレートに対して拘束力を付与するので、アーチ形プレートと回転シャフトとの間に摩擦力が発生する。しかしながら、本構成で発生した摩擦力は、回転速度が増大してもほとんど変化せず、このことは、回転慣性及び起動負荷トルクの調節に不都合であり、モータ起動時の振動、騒音、及び起動故障に効果的に対処できない。

従って、回転シャフトに加えられた回転慣性及び起動負荷を低減して、モータ起動時の振動、騒音、及び起動故障を低減することが緊急に望まれている。

従って、回転シャフトに加えられた回転慣性及び起動負荷トルクを低減し、振動及び騒音を低減し、モータ起動時の起動故障を回避する遠心摩擦クラッチに対する要望がある。また、上記の遠心摩擦クラッチを使用するモータ組立体及び送風機に対する要望がある。

１つの態様において、遠心摩擦クラッチが提供され、遠心摩擦クラッチは、回転シャフト上に固定されるスリーブリングと、スリーブリングから延びる複数の遠心プレートとを含み、遠位端が自由端である遠心部と、遠心部の外側の周りに取り付けられた負荷部に接続する接続部材とを備える。遠心部が回転シャフトと一緒に回転する場合、遠心プレートの自由端は、半径方向外向きに広がって接続部材に当接し、遠心部と接続部材との間で大きくなった摩擦力によって接続部材を回転させる。

好ましくは、遠心摩擦クラッチは、接続部材を軸方向に位置決めする位置決め部材をさらに含む。

好ましくは、位置決め部材は、回転シャフト上に固定される位置決めスリーブと、位置決めスリーブに固定結合された第１の止め板とを含む。

好ましくは、位置決め部材は、第１の止め板から離れた接続部材の一端に配置されて、回転シャフト上に固定される第２の止め板をさらに含む。

好ましくは、位置決め部材は、第２の止め板に固定結合された位置決めリングを含み、位置決めリングの外面は、遠心プレートの内面に接触する。

好ましくは、第２の止め板及び前記位置決めリングは、一体形成される。

好ましくは、遠心部は、位置決めシャフトスリーブ上に固定配置される。

好ましくは、位置決めシャフトスリーブ及び第１の止め板は、一体形成される。

好ましくは、接続部材の内側穴は、段付き穴であり、遠心部は、段付き穴の大径穴に配置され、段付き穴の段端面は、第１の止め板から離れた遠心部の端面に接触して該端面を位置決めする。

好ましくは、位置決め加圧ブロックが、遠心部の遠心プレートの内側に配置され、位置決め加圧ブロックの一方の端面は、段付き穴の段端面に接触し、位置決め加圧ブロックの他方の端面は、遠心プレートに接続するスリーブリングの端面に接触する。

好ましくは、遠心プレートは、スリーブリング上に均一に配置される。

好ましくは、溝が、遠心プレートとスリーブリングとの間の結合部に形成される。

本発明は、単相モータを含むモータ組立体をさらに提供する。モータ組立体は、上記の遠心摩擦クラッチをさらに含む。

本発明は、ブロアと上記のモータ組立体とを含む流体駆動装置をさらに提供する。好ましくは、流体駆動装置は送風機である。

好ましくは、モータ組立体は、ブロアの軸方向の移動を制限するためにモータの回転シャフト上に配置された位置制限部材をさらに含み、位置制限部材は、モータの反対側の遠心摩擦クラッチの片側に配置される。

流体駆動装置は、送風機であることが好ましい。

従来技術又は本発明の実施形態における技術上の解決策をより明確に説明するために、従来技術又は実施形態の説明に使用される添付の図面を以下に簡単に説明する。明示的に、以下の図面は、単に本発明の一部の実施形態の例証であり、当業者であれば、これらの図面から創造的な取り組みを行うことなく他の図面を得ることができる。

本発明の１つの実施形態によるモータ組立体の第１の実施構成を示す。 本発明の実施形態によるモータ組立体の第１の実施構成の断面図である。 本発明の実施形態の第２の止め板及び遠心部の組立図である。 本発明の実施形態の遠心部を示す。 本発明の１つの実施形態による送風機を示す。 本発明の１つの実施形態によるモータ組立体の第２の実施構成を示す。

本発明は、回転シャフトに加えられた回転慣性及び起動負荷を低減し、振動騒音を低減し、さらにモータ起動故障に起因する損傷を回避する遠心摩擦クラッチを開示する。本発明は、上記の遠心摩擦クラッチを使用するモータ組立体及び送風機をさらに開示する。

本発明の実施形態の技術的解決策は、以下に添付図面を参照して明確かつ完全に説明する。明らかに、以下に説明する実施形態は、本発明の実施形態の単なる一部であり全てではない。本開示の実施形態に基づいて、当業者が独創的な取り組みを行うことなく得ることができる全ての他の実施形態は、本発明の保護範囲に含まれものとする。

図１は、本発明の１つの実施形態によるモータ組立体の第１の実施構成を示す。図２は、本発明の１つの実施形態によるモータ組立体の第１の実施構成の断面図である。図３は、本発明の１つの実施形態の第２の止め板及び遠心部の組立図である。図４は、本発明の１つの実施形態の遠心部を示す。

本発明の１つの実施形態による遠心摩擦クラッチは、遠心部２４及び負荷ホイール２６を含む。遠心部２４は、スリーブリング２４１及び遠心プレート２４２を含む。スリーブリング２４１は、回転シャフト１１に固定されるように構成される。遠心プレート２４２は、スリーブリング２４１上に配置される。遠心プレート２４２の遠位端は自由端である。回転シャフト１１が回転すると、遠心部２４は、回転シャフト１１と一緒に回転する。遠心プレート２４２は、遠心力の下でスリーブリング２４１の軸線から離れる方向に傾動する。負荷ホイール２６は、遠心部２４の外側の周りに取り付けられる。すなわち、負荷ホイール２６は、遠心部２４を収容する内側穴を有する。遠心部２４が回転シャフト１１と一緒に回転する場合、遠心プレート２４２の自由端は、半径方向外向きに広がり、負荷ホイール２６の内壁に当接するので、負荷ホイール２６は、摩擦力によって駆動されて回転する。

本発明の実施形態の遠心摩擦クラッチにおいて、モータ１の起動時に、遠心部２４は、回転シャフト１１と一緒に回転する。回転シャフト１１の回転速度が低い場合、遠心プレート２４２は小さな遠心力を受けるので、遠心プレート２４２の自由端は小さな範囲で半径方向外向きに広がり、遠心プレート２４２と負荷ホイール２６との間の摩擦力は小さい又はゼロの場合もあり、遠心部２４は、負荷ホイール２６に対して滑動する。回転シャフト１１の回転速度が高くなるにつれて遠心プレート２４２に加わる遠心力が大きくなり、遠心プレート２４２の自由端は、スリーブリング２４１の軸線から離れる方向に傾動する。遠心部２４は、負荷ホイール２６の内側穴に収容され、傾動した遠心プレート２４２は、内側穴の壁部に接触するので、遠心部２４と負荷ホイール２６との間の摩擦力はこれに対応して大きくなる。摩擦が十分に大きい場合、遠心部２４は、負荷ホイール２６を駆動して同期的に回転する。

上記の構成によって、モータ１の起動時に回転シャフト１１の回転速度が低い場合、遠心部２４と負荷ホイール２６との間の摩擦力が小さいか、又は、その間に摩擦力が存在しない。負荷ホイール２６とブロア３は、直接又は間接的に接続されるので、ブロア３は、モータ１の起動時に静止しており、遠心部２４と負荷ホイール２６は、モータ１の起動時に互いに滑り、滑り摩擦ペアを形成する。モータ１の回転シャフト１１の回転速度が高くなるにつれて、遠心プレート２４２に加わる遠心力は大きくなり、遠心部２４と負荷ホイール２６との間の摩擦力も増大する。遠心部２４と負荷ホイール２６との間の相対滑り運動量は、遠心部２４と負荷ホイール２６が互いに対して静止するようになるまで減少し、モータは、遠心摩擦クラッチを介して同期して回転するように負荷ホイール２６を駆動するようになっている。本発明の実施形態の遠心摩擦クラッチにおいて、遠心部２４と負荷ホイール２６との間の摩擦力は、回転シャフト１１の回転速度の二乗に比例する。低速時（モータ１の起動時）、遠心プレート２４２と負荷ホイール２６は、互いに対して滑るので、回転シャフト１１に加えられた回転慣性及び起動負荷トルクが低減され、モータ１の起動時の振動及び騒音が低減され、モータ１の起動故障が回避される。

遠心プレート２４２の遠位端は、スリーブリング２４１と結合しない遠心プレート２４２の一端であることを理解されたい。好ましくは、遠心プレート２４２の一端は、スリーブリング２４１の一端と結合し、スリーブリング２４１から離れた遠心プレート２４２の一端は、遠心プレート２４２の遠位端である。もしくは、遠心プレート２４２は、スリーブリング２４１の外面上に配置することもできる。

本発明の実施形態は、負荷ホイール２６を軸方向に位置決めする位置決め部材２０をさらに備える。位置決め部材２０を設けることにより、負荷ホイール２６を軸方向に位置決めすることができるので、負荷ホイール２６の揺動が防止される。

図１及び図２を参照すると、第１の実施形態において、位置決め部材２０は、回転シャフト１１上に固定された位置決めシャフトスリーブ２２及び位置決めシャフトスリーブ２２に固定結合された第１の止め板２１を含む。上記の構成によって、第１の止め板２１及び位置決めシャフトスリーブ２２は、負荷ホイール２６の軸方向の位置決めを行い、位置決め部材の取り付けが容易になる。負荷ホイール２６を回転シャフト１１に組み付ける際に、組み付け方向に向かう負荷ホイール２６の片側の端面は、第１の止め板２１に接触する。

この実施形態において、負荷ホイール２６の内側穴は、円筒穴である。負荷ホイール２６が組み付け方向の反対側に移動するのを防止するために、位置決め部材２０は、回転シャフト１１に固定される第２の止め板２３をさらに含む。第２の止め板２３は、第１の止め板２１から離れた負荷ホイール２６の一端に配置される。第１の止め板２１は、負荷ホイール２６の一端に配置され、第２の止め板２３は、負荷ホイール２６の他端に配置され、負荷ホイール２６を軸方向で位置決めすることができる。好ましく、負荷ホイール２６の内側穴の軸方向長さは、遠心部２４の軸方向長さと同じであり、遠心部２４は、第１の止め板２１及び第２の止め板２３によって軸方向に位置決めすることができる。

位置決め部材２０は、第２の止め板２３と固定結合された位置決めリング２７をさらに含む。位置決めリング２７の外面は、遠心プレート２４２の内面に接触する。位置決めリング２７は、遠心プレート２４２を支持して、遠心プレート２４２が遠心部２４の中心に向かって屈曲するのを防止する。

好ましくは、位置決めリング２７及び第２の止め板２３は、一体構造に形成される。この構成によって、位置決めリング２７及び第２の止め板２３のうちの一方のみを回転シャフト１１に対して固定する必要がある。加えて、位置決めリング２７及び第２の止め板２３の別々の製作及び取り付けが回避されるので、その組み立てが容易になる。

この実施形態において、遠心部２４は、位置決めシャフトスリーブ２２上に固定的に配置される。遠心部２４を位置決めシャフトスリーブ２２の周りに取り付けることによって、遠心摩擦クラッチの軸方向長さ、従って全長が短縮される。もしくは、遠心部２４は、回転シャフト１１上に直接固定することもでき、このことは本明細書では詳細に説明されていないが本発明の範囲に含まれる。

さらに、位置決めシャフトスリーブ２２及び第１の止め板２１は、一体構造に形成される。位置決めシャフトスリーブ２２及び第１の止め板２１が一体構造に形成される場合、位置決めシャフトスリーブ２２及び第１の止め板２１の一方のみを回転シャフトに対して固定する必要がある。加えて、これにより位置決めシャフトスリーブ２２及び第１の止め板の別々の製作及び取り付けが回避されるので、その組み立てが容易になる。

図５及び図６に示すように、第２の実施形態において、負荷ホイール２６の内側穴は、大径穴及び小径穴が同軸配置された段付き穴である。遠心部２４は、段付き穴の大径穴の中に配置される。段付き穴の段端面は、第１の止め板２１から離れた遠心部２４の端面に接触する。小径穴は、回転シャフト１１が貫通することを可能にする。

この実施形態の位置決め部材２０は、同様に、回転シャフト１１上に固定される位置決めシャフトスリーブ２２と、位置決めシャフトスリーブ２２に固定結合された第１の止め板２１とを含む。

この実施形態において、位置決め加圧ブロック２５は、遠心部２４の遠心プレート２４２の内側に配置される。位置決め加圧ブロック２５の一方の端面は、段付き穴の段端面に接触し、位置決め加圧ブロック２５の他方の端面は、遠心プレート２４２に連結するスリーブリング２４１の端面に接触する。位置決め加圧ブロック２５は、遠心プレート２４２を支持し、遠心プレート２４２が遠心部２４の中心に向かって屈曲するのを防止する。

図４に示すように、弾性溝２４３が、遠心プレート２４２とスリーブリング２４１との間の接続領域にて形成される。弾性溝２４３を設けることにより、遠心プレート２４２とスリーブリング２４１との間の接続領域の厚さが低減され、これにより、遠心力下での遠心プレート２４２の傾動がより容易になる。

この実施形態において、弾性溝２４３は、遠心プレート２４２とスリーブリング２４１との間の接続領域の内側に位置する。もしくは、弾性溝２４３は、遠心プレート２４２とスリーブリング２４１との間の接続領域の外側に形成することもできる。

さらに、スリーブリング２４１上に均等に配置された複数の遠心プレート２４２がある。この構成によって、遠心部２４と負荷ホイール２６との間の摩擦力の分配がより均一になる。あるいは、少なくとも１つの遠心プレート２４２が設けられる。

本発明の１つの実施形態は、単相モータ１及び遠心摩擦クラッチ２を含むモータ組立体をさらに提供する。遠心摩擦クラッチ２は、上記遠心摩擦クラッチのうちのいずれかである。上記遠心摩擦クラッチは上記の技術的結果をもたらすので、上記遠心摩擦クラッチを使用するモータ組立体は、同じ技術的結果をもたらすことができるが、本明細書ではこれらの結果を１つずつ詳細に説明しない。

ブロア３の軸方向の位置決めを容易にするために、本発明の実施形態によるモータ組立体は、モータ１の回転シャフト１１上に配置された位置制限部材１２をさらに含み、ブロア３の軸方向の移動を制限する。位置制限部材１２は、モータ１の本体の反対側の遠心摩擦クラッチ２の片側に配置される。

図３に示すように、位置制限部材１２は、ナットで構成され、回転シャフト１１の末端部分は、ナットと係合するねじを備える。別の実施形態において、位置制限部材１２は、締め付けねじ１３で回転シャフト１１上に位置決めされる。さらに別の実施形態において、位置制限部材１２は、クリップばねで構成することができ、回転シャフト１１の末端部分は、クリップばねと係合する係止溝を備える。これらの実施形態は、全て本発明の範囲にあり、これらの実施形態は、本明細書では１つずつ詳細に説明しない。

本発明の１つの実施形態は、ブロア３及びモータ組立体を含む送風機をさらに提供する。モータ組立体は、上記モータ組立体のうちのいずれかである。上記モータ組立体は、上記の技術的結果をもたらすので、上記モータ組立体を使用する送風機は同じ技術的結果をもたらすことができるが、本明細書ではこれらの結果を１つずつ詳細に説明しない。

本明細書の全ての実施形態は、進歩的方法で説明されており、各実施形態は、主として他の実施形態との違いを説明し、各実施形態の間の同じ及び類似の部分は相互参照することができる。

本発明は、１又は２以上の実施形態を参照して説明されるが、上記の実施形態の説明は、当業者が本発明を実行又は利用するのを可能にするためだけに使用される。当業者であれば、本開示の精神又は範囲から逸脱することなく様々な修正例が可能であることを理解できるはずである。本明細書で例示する実施形態は、本発明を限定すると解釈されるべきでなく、本発明の範囲は、以下の特許請求項の範囲を参照して決定される。

１ モータ
１１ 回転シャフト
１２ 位置制限部材
２０ 位置決め部材
２１ 第１の止め板
２２ 位置決めシャフトスリーブ
２３ 第２の止め板
２４ 遠心部
２６ 負荷ホイール
２７ 位置決めリング

Claims (15)

1. 回転シャフト上に固定されるスリーブリングと、前記スリーブリングから延びる複数の遠心プレートとを含む遠心部であって、前記遠心プレートの遠位端は自由端である、遠心部と、
   前記遠心部の外側の周りに取り付けられた負荷部に接続する接続部材と、
   を備え、
   前記遠心部が前記回転シャフトと一緒に回転する場合、前記遠心プレートの前記自由端は、半径方向外向きに広がって前記接続部材に当接し、前記遠心部と前記接続部材との間で大きくなった摩擦力によって前記接続部材を回転させる、遠心摩擦クラッチ。
2. 前記接続部材を軸方向に位置決めする位置決め部材をさらに備える、請求項１に記載の遠心摩擦クラッチ。
3. 前記位置決め部材は、前記回転シャフト上に固定される位置決めシャフトスリーブと、前記位置決めシャフトスリーブに固定結合された第１の止め板とを含む、請求項２に記載の遠心摩擦クラッチ。
4. 前記位置決め部材は、前記第１の止め板から離れた前記接続部材の一端に配置されて、前記回転シャフト上に固定される第２の止め板をさらに含む、請求項３に記載の遠心摩擦クラッチ。
5. 前記位置決め部材は、前記第２の止め板に固定結合された位置決めリングを含み、前記位置決めリングの外面は、前記遠心プレートの前記内面に接触する、請求項４に記載の遠心摩擦クラッチ。
6. 前記第２の止め板及び前記位置決めリングは、一体形成される、請求項５に記載の遠心摩擦クラッチ。
7. 前記遠心部は、前記位置決めシャフトスリーブ上に固定配置される、請求項３〜請求項６のいずれかに記載の遠心摩擦クラッチ。
8. 前記位置決めシャフトスリーブ及び前記第１の止め板は、一体形成される、請求項３〜請求項６のいずれかに記載の遠心摩擦クラッチ。
9. 前記接続部材の内側穴は、段付き穴であり、前記遠心部は、前記段付き穴の大径穴に配置され、前記段付き穴の段端面は、前記第１の止め板から離れた前記遠心部の端面に接触して該端面を位置決めする、請求項３〜請求項６のいずれかに記載の遠心摩擦クラッチ。
10. 位置決め加圧ブロックが、前記遠心部の前記遠心プレートの内側に配置され、前記位置決め加圧ブロックの一方の端面は、前記段付き穴の前記段端面に接触し、前記位置決め加圧ブロックの他方の端面は、前記遠心プレートに接続する前記スリーブリングの端面に接触する、請求項９に記載の遠心摩擦クラッチ。
11. 前記遠心プレートは、前記スリーブリング上に均一に配置される、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の遠心摩擦クラッチ。
12. 溝が、前記遠心プレートと前記スリーブリングとの間の結合部に形成される、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の遠心摩擦クラッチ。
13. 単相モータと、請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の遠心摩擦クラッチとを備えるモータ組立体。
14. ブロアと、請求項１３に記載のモータ組立体とを備える流体駆動装置。
15. 前記流体駆動装置は、送風機である、請求項１４による流体駆動装置。