JP2018040453A - 電動機及び電動送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】軸受を保持する軸受ハウジングに対する軸受の軸芯精度を向上させつつ、軸受ハウジングに伝搬される回転子の回転による振動を抑制し、外郭部品の振動を軽減できる電動機及び電動送風機を提供する。
【解決手段】
回転子３３０の回転軸（シャフト３３２）を回転可能に支持する軸受（前軸受４００、後軸受５００）と、軸受が内側に収容される軸受ハウジング（ブラケットハウジング３２１、フレームハウジング３１１）と、軸受と軸受ハウジングとの間に挿入された弾性体６００と、を備える。そして、軸受ハウジングは、弾性体６００を介して軸受を保持する構成とする。
【選択図】図２

Description

この発明は、電動機及び電動送風機に関するものである。

回転子を両端支持したころがり軸受を保持する有底円筒状の軸受保持部を有する電動機において、軸受保持部のうち、少なくとも一方の軸受保持部の底面に孔部を設け、この孔部と隙間を有して軸受保持部と嵌合する略環状のリブを設けた導入板を、軸受保持部底面ところがり軸受の端面との間に配設し、導入板は、前記隙間を通してころがり軸受の外輪を接着する接着剤を軸受保持部内側に導入するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平０９−０１４２７５号公報

このように、特許文献１に示された電動機は、軸受外輪と軸受保持部である軸受ハウジングとを接着剤により一体に固着させることで、軸受の軸芯精度を向上させ、振動及び騒音の低減を図ることを目的とするものである。

しかしながら、このような特許文献１に示された電動機の構成では、高速回転する回転子を回転軸を介して支持する軸受の外輪と軸受ハウジングとを一体に固着してしまうため、回転子の回転による振動すなわち加振力が軸受を介して直接に軸受ハウジングに伝搬されてしまい、電動機の外郭部品の振動が増加してしまう。

この発明は、このような課題を解決するためになされたものである。その目的は、軸受を保持する軸受ハウジングに対する軸受の軸芯精度を向上させつつ、軸受ハウジングに伝搬される回転子の回転による振動すなわち加振力を抑制し、電動機の外郭部品の振動を軽減できる電動機及び電動送風機を提供することである。

この発明に係る電動機においては、回転子の回転軸を回転可能に支持する軸受と、前記軸受が内側に収容される軸受ハウジングと、前記軸受と前記軸受ハウジングとの間に挿入された弾性体と、を備え、前記軸受ハウジングは、前記弾性体を介して前記軸受を保持する構成とする。

また、この発明に係る電動送風機においては、上述の構成を備えた電動機と、前記回転軸に固定されたファンと、を備えた構成とする。

この発明に係る電動機及び電動送風機においては、軸受を保持する軸受ハウジングに対する軸受の軸芯精度を向上させつつ、軸受ハウジングに伝搬される回転子の回転による振動すなわち加振力を抑制し、電動機の外郭部品の振動を軽減できるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る電動機を備えた電動送風機の断面図である。 この発明の実施の形態１に係る電動機を備えた電動送風機の軸受部分を拡大して示す拡大断面図である。 この発明の実施の形態２に係る電動機を備えた電動送風機の軸受部分を拡大して示す拡大断面図である。 この発明の実施の形態３に係る電動機を備えた電動送風機の軸受部分を拡大して示す拡大断面図である。 この発明の実施の形態４に係る電動機を備えた電動送風機の軸受部分を拡大して示す拡大断面図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化又は省略する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

実施の形態１．
図１及び図２は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１は電動機を備えた電動送風機の断面図、図２は電動機を備えた電動送風機の軸受部分を拡大して示す拡大断面図である。

この発明の実施の形態１に係る電動送風機１００は、図１に示すように、ブロワー部２００とモータ部３００とを備えている。ブロワー部２００は、ファン２１０、ファンカバー２２０及び案内羽根２３０等を備えている。これらの構成については後述する。

モータ部３００は、電動機である。つまり、この発明の実施の形態１に係る電動送風機１００は電動機を備えている。なお、ここでは、電動機であるモータ部３００が整流子電動機である例について説明する。ただし、この発明の実施の形態１に係る電動機は、整流子電動機に限定されない。この発明の実施の形態１に係る電動機は、例えばブラシレスＤＣモータ等でもよい。なお、ここで説明するモータ部３００は、例えば、定格回転数３００００〜５００００［ｒ／ｍｉｎ］で回転する。

モータ部３００は、フレーム３１０とブラケット３２０とを備えている。フレーム３１０は、モータ部３００の外殻を形成する部材である。フレーム３１０の一端側には、フレームハウジング３１１が設けられている。フレームハウジング３１１は、フレーム３１０に形成された円筒形状の凹部である。

フレーム３１０の他端側は開放されている。このフレーム３１０の開放された他端側には、ブラケット３２０が取り付けられている。ブラケット３２０は、フレーム３１０にネジ等により固着されている。ブラケット３２０は、ブラケットハウジング３２１を備えている。ブラケットハウジング３２１は、ブラケット３２０に形成された円筒形状の凹部である。

整流子電動機であるモータ部３００は、回転子３３０、固定子３５０及び整流子３６０を備えている。回転子３３０は、フレーム３１０の内部空間の中央部に配置される。回転子３３０は、回転子鉄心３３１を備えている。回転子鉄心３３１は、複数の鉄の板材を積層して形成されている。回転子鉄心３３１には、スロットが形成されている。回転子３３０は、回転子鉄心３３１のスロットにコイルを巻回することで構成される。回転子鉄心３３１の中心には、シャフト３３２が固着されている。シャフト３３２は、回転子３３０の回転軸である。

ブラケットハウジング３２１の内部には、前軸受４００が入り込み保持される。フレームハウジング３１１の内部には、後軸受５００が入り込み保持される。すなわち、フレームハウジング３１１とブラケットハウジング３２１は、後軸受５００と前軸受４００をそれぞれ保持する軸受ハウジングとなる部位である。シャフト３３２の一端は、後軸受５００により回転可能に支持されている。シャフト３３２の他端側は、前軸受４００により回転可能に支持されている。また、シャフト３３２の他端側は、前軸受４００を貫通している。

固定子３５０は、フレーム３１０の内周面に取り付けられている。固定子３５０は、回転子３３０を取り囲むように配置される。固定子３５０は、固定子鉄心３５１を備えている。固定子鉄心３５１は、複数の鉄の板材を積層して形成されている。固定子３５０は、固定子鉄心３５１にコイルを巻回することで構成される。この際、固定子鉄心３５１とコイルとの間には、絶縁材料からなる巻枠が挿入される。固定子３５０は、回転子３３０に作用する磁力を発生させるためのものである。

シャフト３３２すなわち回転子３３０の回転軸には、整流子３６０が固定されている。整流子３６０は、回転子３３０と後軸受５００との間のシャフト３３２に固定されている。整流子３６０は、円柱状を呈する。回転子３３０が回転すると整流子３６０も一体となって回転する。整流子３６０は、回転子３３０のコイルと電気的に接続されている。

フレーム３１０には、一対のブラシ装置３７０が取り付けられている。一対のブラシ装置３７０のそれぞれは、シャフト３３２に向けてフレーム３１０の内周側に突出するように設けられている。一対のブラシ装置３７０は、整流子３６０に対して対称に配置されている。

次に、電動送風機１００が備えるブロワー部２００の構成について説明する。図１に示すように、前軸受４００を貫通したシャフト３３２の他端部には、ブロワー部２００のファン２１０が取り付けられている。ファンカバー２２０は、ファン２１０を囲うようにしてフレーム３１０に取り付けられている。

ファンカバー２２０におけるファン２１０の中心に対向する部分には、吸込口２２１が形成されている。ファン２１０の外周に沿うようにして、ブラケット３２０に、案内羽根２３０が取り付けられている。案内羽根２３０は、ファン２１０の回転によって吸込口２２１から吸引された空気をモータ部３００へと導入するためのものである。案内羽根２３０は、例えばネジによりブラケット３２０に固定されている。

次に、電動送風機１００の動作時における空気の流れについて説明する。電動送風機１００の動作時における空気の流れは、図１中に白抜き矢印で示している。電動送風機１００の動作時には、回転子３３０及びシャフト３３２が回転し、シャフト３３２に固定されたファン２１０が回転する。ファン２１０が回転すると、吸込口２２１からファンカバー２２０内へと空気が吸い込まれる。吸い込まれた空気は、ファン２１０の中心部から外周へと吹き出す。ファン２１０の外周から吹き出した空気は、案内羽根２３０に導かれて、ブラケット３２０からフレーム３１０の内部へと流入する。

フレーム３１０の側面及びフレーム３１０におけるフレームハウジング３１１の周囲には、排気口３１９が形成されている。排気口３１９を設けることで、フレーム３１０の内部に流入した風が、排気口３１９からフレーム３１０の外部に抜けて流れるようになり、フレーム３１０の内部の風がブラシ装置３７０の周囲から多く流れるようにすることができる。そして、ブラシ装置３７０の周囲の風の流量を増すことで、ブラシ装置３７０の冷却効果をより強く得ることができる。

以上のように構成された電動機及び電動送風機１００においては、軸受ハウジングであるフレームハウジング３１１及びブラケットハウジング３２１により、軸受である後軸受５００及び前軸受４００がそれぞれ保持される。次に、軸受ハウジングによる軸受の保持構造について、フレームハウジング３１１及び後軸受５００を例として挙げ、図２を参照しながら説明する。

フレームハウジング３１１は、前述したように円筒形状の凹部として設けられており、ハウジング内周面３１２を有している。また、フレームハウジング３１１の凹部の一端側、すなわち、ファン２１０側は、ハウジング開口部３１３として開口されている。

フレームハウジング３１１の内側には、後軸受５００が収容される。この実施の形態１においては、後軸受５００は、円環状を呈する。後軸受５００は、外輪５１０、内輪５２０及び転動体５３０を備えている。外輪５１０は、内輪５２０よりも径が大きい円環状の部材である。内輪５２０は、外輪５１０よりも径が小さい円環状の部材である。

外輪５１０と内輪５２０との間には、円環状の空間が形成される。この外輪５１０と内輪５２０との間の空間内には、複数の転動体５３０が配置される。各転動体５３０は、例えば球状を呈する。各転動体５３０は、外輪５１０の内周面と内輪５２０の外周面とにそれぞれ接している。転動体５３０が回転することで、外輪５１０と内輪５２０の相対的な位置関係を保ったまま、外輪５１０に対して内輪５２０が円滑に回転することができる。

フレームハウジング３１１を形成する凹部の底部と後軸受５００との間には、バネワッシャー３１４及びクッション３１５が挿入されている。バネワッシャー３１４及びクッション３１５は、後軸受５００、特に外輪５１０をシャフト３３２と平行な方向に押圧するためのものである。クッション３１５は、弾性を有する材質、例えばシリコンゴム等により構成される。

ここでは、バネワッシャー３１４及びクッション３１５により、後軸受５００の外輪５１０が、シャフト３３２と平行にファン２１０側へと押圧されている。これは、電動送風機１００が駆動する際に、後軸受５００の外輪５１０と内輪５２０と外輪５１０と内輪５２０の間に介在する転動体５３０の位置を適切に保ち、外輪５１０に対して内輪５２０が転動体５３０を介して滑らかに回転できるようにすることが目的である。

前述したように、ファン２１０が回転すると、吸込口２２１からファンカバー２２０内へと空気が吸い込まれる。この際、反作用としてファン２１０には吸込口２２１の方へと引き寄せられるような力が生じる。ファン２１０はシャフト３３２に固定され、後軸受５００の内輪５２０はシャフト３３２に固定されている。したがって、ファン２１０が回転すると、後軸受５００の内輪５２０にはファン２１０側へと移動しようとする力が働く。

そこで、バネワッシャー３１４及びクッション３１５により、外輪５１０をファン２１０側へと押す力を予め加えておくことで、ファン２１０の回転に伴い内輪５２０がファン２１０側に移動しても、この内輪５２０の移動に合わせて外輪５１０もファン２１０側へと移動し、外輪５１０と内輪５２０と転動体５３０との相対的な位置関係を適切に保つことができる。

後軸受５００とフレームハウジング３１１との間には、弾性体６００が挿入されている。弾性体６００は、例えばシリコンゴム等の材質から構成されている。フレームハウジング３１１は、弾性体６００を介して後軸受５００を保持している。弾性体６００は、ハウジング内周面３１２と後軸受５００の外輪５１０との間に、ハウジング内周面３１２と外輪５１０との間の隙間を埋める形で配置されている。

この実施の形態１においては、弾性体６００は、円環形状を呈する。弾性体６００の外周面は、ハウジング内周面３１２に接触している。弾性体６００の内周面は、後軸受５００の外輪５１０の外周面に接触している。弾性体６００には、溝部６１０が形成されている。溝部６１０は、弾性体６００の外周面に形成されている。すなわち、溝部６１０は、弾性体６００におけるハウジング内周面３１２と接触する面に形成されている。

溝部６１０の内側には、グリス７００が充填されている。溝部６１０は、弾性体６００の外周面側が開放されている。この溝部６１０の開放された側は、弾性体６００がフレームハウジング３１１と後軸受５００との間に挿入された際に、ハウジング内周面３１２により塞がれる。すなわち、溝部６１０の内側のグリス７００が充填された空間は、溝部６１０の底面及び側壁面とハウジング内周面３１２とにより密閉される。

フレームハウジング３１１の側壁部には、複数の孔部３１８が形成されている。それぞれの孔部３１８は、フレームハウジング３１１の外周面からハウジング内周面３１２まで貫通している。それぞれの孔部３１８は、後軸受５００がフレームハウジング３１１内の適切な位置に保持されている状態における弾性体６００の溝部６１０の位置よりも、ハウジング開口部３１３側に配置されている。したがって、後軸受５００が、フレームハウジング３１１内の適切な位置よりも、ハウジング開口部３１３側にあるときに、弾性体６００の溝部６１０の位置と孔部３１８の位置とが合うようになっている。

このようにすることで、フレームハウジング３１１内へ後軸受５００及び弾性体６００を挿入する過程の途中で、孔部３１８から溝２０へグリス７００を充填し、後軸受５００がフレームハウジング３１１内の適切な位置に保持された状態では、弾性体６００とハウジング内周面３１２とによって溝２０を密閉することができる。

フレームハウジング３１１の外周部には、ハウジングカバー３１６が取り付けられている。ハウジングカバー３１６は、孔部３１８を外側から塞ぐためのものである。ハウジングカバー３１６の内面には、孔部３１８と同数の突起部３１７が設けられている。それぞれの突起部３１７は、ハウジングカバー３１６の内面から内側へと向けて突出するように形成されている。ハウジングカバー３１６をフレームハウジング３１１に取り付けた際、各孔部３１８に突起部３１７がそれぞれはまることで、ハウジングカバー３１６が適切な位置に固定されると同時に孔部３１８が塞がれる。

なお、ブラケットハウジング３２１及び前軸受４００についても、以上で説明したフレームハウジング３１１及び後軸受５００の場合と類似した構造により、軸受ハウジングが軸受を保持するようにすることができる。したがって、回転子３３０のシャフト３３２の両端を支持する前軸受４００及び後軸受５００の少なくとも一方について、以上で説明した弾性体６００を有する保持構造を備えるようにすればよい。

以上のように構成された電動送風機１００の電動機は、回転子３３０の回転軸であるシャフト３３２を回転可能に支持する軸受である前軸受４００、後軸受５００と、軸受である前軸受４００、後軸受５００が内側に収容される軸受ハウジングであるブラケットハウジング３２１、フレームハウジング３１１と、を備えている。そして、軸受と軸受ハウジングとの間に挿入された弾性体６００をさらに備え、軸受ハウジングは、弾性体６００を介して軸受を保持している。

このため、回転子３３０及び回転子３３０に固定されるシャフト３３２並びに前軸受４００又は後軸受５００が、弾性体６００を介してフレームハウジング３１１に保持されることになり、弾性体６００により、回転子３３０の回転による振動すなわち加振力がフレーム３１０に伝搬されにくくすることができる。したがって、軸受を保持する軸受ハウジングに対する軸受の軸芯精度を向上させつつ、軸受ハウジングに伝搬される回転子の回転による振動を抑制し、電動機の外郭部品の振動を軽減できる。

また、弾性体６００における軸受ハウジングの内周面と接触する面に溝部６１０を形成し、この溝部６１０の内側にグリス７００を充填することで、弾性体６００のつぶれ等の変形を抑制し、軸芯精度のさらなる向上を図ることができる。そして、軸芯精度のさらなる向上を図ることで、ひいては、回転子３３０の振動を抑制して、外郭部品の振動をさらに軽減することが可能である。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２に係るもので、電動機を備えた電動送風機の軸受部分を拡大して示す拡大断面図である。
ここで説明する実施の形態２は、前述した実施の形態１の構成において、外側に向けて突出し軸受ハウジングの内周面と接触する突出部６２０を弾性体６００に形成したものである。以下、この実施の形態２に係る電動機及び電動送風機について、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

すなわち、図３に示すように、この実施の形態２においては、まず、円環状の弾性体６００の外径は、フレームハウジング３１１の内径未満になっている。そして、弾性体６００の外周面には、突出部６２０が形成されている。突出部６２０は、弾性体６００の外周面よりも、さらに外側に向けて突出するように設けられる。この図３に示す例では、シャフト３３２に平行な方向における弾性体６００の中央部分に突出部６２０が配置されている。

この実施の形態２においては、弾性体６００の突出部６２０がハウジング内周面３１２に接触することで、後軸受５００が弾性体６００を介してフレームハウジング３１１の内側に保持される。したがって、弾性体６００の突出部６２０が形成されていない部分とハウジング内周面３１２との間には隙間が形成される。

この実施の形態２においても、実施の形態１と同じく、溝部６１０が設けられている。この溝部６１０は、弾性体６００におけるハウジング内周面３１２と接触する面に形成される。すなわち、この実施の形態２においては、溝部６１０は突出部６２０に設けられる。そして、溝部６１０の内側にはグリス７００が充填されている。
なお、他の構成については実施の形態１と同様であって、ここでは、その説明を省略する。

以上のように構成された電動機及び電動送風機は、実施の形態１と同様の効果を奏することができるのに加えて、弾性体６００とハウジング内周面３１２とが接する面積を小さくすることができ、回転子３３０が回転することにより生じる振動がフレームハウジング３１１へ伝わることを、さらに抑制することが可能である。

実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３に係るもので、電動機を備えた電動送風機の軸受部分を拡大して示す拡大断面図である。
ここで説明する実施の形態３は、前述した実施の形態１又は実施の形態２の構成において、弾性体６００とクッション３１５とを一体に形成するようにしたものである。以下、この実施の形態３に係る電動機及び電動送風機について、実施の形態１の構成を元にした場合を例に挙げ、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

すなわち、図４に示すように、この実施の形態３に係る電動機及び電動送風機１００は、実施の形態１及び実施の形態２で設けられていたクッション３１５を備えていない。代わりに、この実施の形態３においては、弾性体６００はクッション部６３０を備えている。クッション部６３０は、後軸受５００とバネワッシャー３１４との間に配置されている。弾性体６００のクッション部６３０以外の本体部は、後軸受５００とハウジング内周面３１２との間に配置される。

クッション部６３０は、実施の形態１及び実施の形態２で設けられていたクッション３１５と同様の機能を有する。すなわち、クッション部６３０は、後軸受５００の特に外輪５１０を回転子３３０の回転軸と平行な方向に押圧するためものである。
なお、他の構成については実施の形態１又は実施の形態２と同様であって、ここでは、その説明を省略する。

以上のように構成された電動機及び電動送風機は、実施の形態１と同様の効果を奏することができるのに加えて、弾性体６００と後軸受５００を回転軸方向に押圧するクッションとを一体にすることで、必要な部品点数を減らすことができ、製造を容易にすることが可能である。

また、溝２０へグリス７００を充填する際に、後軸受５００と弾性体６００とをフレームハウジング３１１へ挿入する際に、弾性体６００のクッション部６３０が後軸受５００よりも挿入方向の前側に配置されるため、後軸受５００がクッション部６３０を押しながらフレームハウジング３１１内に挿入される。したがって、フレームハウジング３１１内への挿入時における後軸受５００への弾性体６００の追従性を向上させ、より容易かつ適切に後軸受５００及び弾性体６００をフレームハウジング３１１内に取り付けることができる。さらに、フレームハウジング３１１内へ後軸受５００及び弾性体６００を挿入する過程の途中で、孔部３１８から溝２０へグリス７００を充填する際における失敗の発生を抑制することもできる。

実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４に係るもので、電動機を備えた電動送風機の軸受部分を拡大して示す拡大断面図である。
ここで説明する実施の形態４は、前述した実施の形態１から実施の形態３のいずれか構成において、弾性体６００の溝部６１０を設ける代わりに弾性体６００の内側を中空にし、この中空部分にグリス７００を封入したものである。以下、この実施の形態４に係る電動機及び電動送風機について、実施の形態１の構成を元にした場合を例に挙げ、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

すなわち、図５に示すように、弾性体６００の内部には、中空部６４０が形成されている。そして、中空部６４０の内部にはグリス７００が封入されている。なお、ここで、中空部６４０は弾性体６００の全体にわたって設けられているが、中空部６４０を弾性体６００の一部に設けるようにしてもよい。
他の構成については実施の形態１から実施の形態３のいずれかと同様であって、ここでは、その説明を省略する。

以上のように構成された電動機及び電動送風機は、実施の形態１と同様の効果を奏することができるのに加えて、グリス７００を弾性体６００の中空部６４０に密閉することで、グリス７００の漏れを防止することができる。

１００ 電動送風機
２００ ブロワー部
２１０ ファン
２２０ ファンカバー
２２１ 吸込口
２３０ 案内羽根
３００ モータ部
３１０ フレーム
３１１ フレームハウジング
３１２ ハウジング内周面
３１３ ハウジング開口部
３１４ バネワッシャー
３１５ クッション
３１６ ハウジングカバー
３１７ 突起部
３１８ 孔部
３１９ 排気口
３２０ ブラケット
３２１ ブラケットハウジング
３３０ 回転子
３３１ 回転子鉄心
３３２ シャフト
３５０ 固定子
３５１ 固定子鉄心
３６０ 整流子
３７０ ブラシ装置
４００ 前軸受
５００ 後軸受
５１０ 外輪
５２０ 内輪
５３０ 転動体
６００ 弾性体
６１０ 溝部
６２０ 突出部
６３０ クッション部
６４０ 中空部
７００ グリス

Claims (6)

1. 回転子の回転軸を回転可能に支持する軸受と、
   前記軸受が内側に収容される軸受ハウジングと、
   前記軸受と前記軸受ハウジングとの間に挿入された弾性体と、を備え、
   前記軸受ハウジングは、前記弾性体を介して前記軸受を保持する電動機。
2. 前記弾性体は、外側に向けて突出して設けられ、前記軸受ハウジングの内周面と接触する突出部を備えた請求項１に記載の電動機。
3. 前記弾性体は、前記軸受を前記回転軸と平行な方向に押圧するためのクッション部を備えた請求項１又は請求項２に記載の電動機。
4. 前記弾性体における前記軸受ハウジングの内周面と接触する面に溝部が形成され、
   前記溝部は、内側にグリスが充填された請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電動機。
5. 前記弾性体は、内部に中空部が形成され、
   前記中空部は、内部にグリスが封入された請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の電動機。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電動機と、
   前記回転軸に固定されたファンと、を備えた電動送風機。

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