JP2019143516A

JP2019143516A - ファンモータの製造方法、ファンモータ及び掃除機

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Publication number: JP2019143516A
Application number: JP2018027553A
Authority: JP
Inventors: 智史箱田; Satoshi Hakoda; 光将浜崎; Mitsumasa Hamazaki; 昌也寺本; Masaya Teramoto
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-02-20
Filing date: 2018-02-20
Publication date: 2019-08-29
Anticipated expiration: 2038-02-20
Also published as: JP6988548B2

Abstract

【課題】ロータ及びファンの重心位置のずれによって生じるモータの振動を抑制する。【解決手段】本発明のファンモータの製造方法は、回転軸となるシャフトの一端に、予め設けられた第一の目印を有するロータを取り付ける工程と、シャフトの他端に、ファンを取り付ける工程と、回転軸方向内径側にステータが取り付けられたモータのフレームに、ロータがステータと対向する位置で回転可能となるようシャフトを取り付ける工程と、シャフトの他端に、予め設けられた第二の目印を有するファンを取り付ける工程と、を備え、第一の目印及び第二の目印は、回転軸の回転中心からロータの重心位置に至る方向及びファンの重心位置に至る方向をそれぞれ示し、ロータまたはファンの取り付けは、モータの固有モード、並びに、第一の目印及び第二の目印に基づき行われることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、ファンモータの製造方法、ファンモータ及び掃除機に関する。

ファンモータは、モータの回転軸であるシャフトにファンを備えたものである。特許文献１に記載のロータコア組立体では、シャフトの一端にロータコア、他端にファンが取り付けられており、ロータコアとファンの間にベアリングが２個配置されている。両ベアリングの外輪は、同一部品のスリーブで保持されるため、両ベアリングの軸芯がずれにくく、軸ずれによるモータの振動を抑制できる。

特開２０１０−１９６７０７号

モータの振動抑制のためにロータ及びファンの重心位置のずれを精度よく修正することが知られているが、ロータ及びファンの重心位置のずれを完全に無くすことは困難である。特許文献１に記載のロータコア組立体では、ベアリングを用いたモータの振動抑制を行っているが、モータの回転を高速化すると、ロータコア及びファンの僅かな重心位置のずれにより、モータの回転時にロータコア及びファンに生じる遠心力が大きくなり、この遠心力によってモータに振動が発生するという問題がある。

一般に、ロータ及びファンの重心位置のずれによって生じる遠心力は、回転速度の２乗に比例し、回転速度が高速になるほどモータの振動は極端に大きくなる。したがって、ロータ及びファンの重心位置のずれによって生じるモータの振動は、モータの回転の高速化の大きな障害になっている。

本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、モータの高速回転時において、ロータ及びファンの重心位置のずれによって生じるモータの振動を抑制することを目的としている。

本発明のファンモータの製造方法は、モータの回転軸にファンを設けたファンモータの製造方法であって、回転軸となるシャフトの一端にロータを取り付ける工程と、回転軸方向内径側にステータが取り付けられたモータのフレームに、ロータがステータと対向する位置で回転可能となるようシャフトを取り付ける工程と、シャフトの他端にファンを取り付ける工程と、を備え、ロータには、回転軸の回転中心からロータの重心位置に至る方向を示す第一の目印が付され、ファンには、回転中心からファンの重心位置に至る方向を示す第二の目印が付されており、ロータまたはファンの取り付けは、モータの固有モード、並びに、第一の目印及び第二の目印に基づき行われることを特徴とする。

本発明のファンモータは、回転軸となるシャフトと、シャフトの一端に取り付けられ、回転軸を起点として重心位置に至る径方向を示す第一の目印を外周面表面に有するロータと、回転軸方向内径側にステータが取り付けられ、ロータがステータと対向する位置で回転可能となるようシャフトが取り付けられたフレームと、を有するモータと、回転軸を起点として重心位置に至る径方向を示す第二の目印を外周面表面に有し、モータの固有モード、並びに、第一の目印及び第二の目印に基づきシャフトの他端に取り付けられたファンと、を備える。

本発明の掃除機は、ケースと、ファンモータと、ケースの一端に設けられ、ファンモータが発生させる気流によって、空気及び塵埃を吸引する吸引口と、ケースの他端に設けられ、ファンモータが発生させる気流によって、空気を排出する排気口と、吸引口とファンモータとの間のケース内に設けられた、塵埃を集める集じん室と、集じん室とファンモータとの間及びファンモータと排気口との間にそれぞれ設けられ、吸引口から吸引した空気中の塵埃を取り除くフィルタと、を備える。

本発明に係るファンモータの製造方法は、ロータ及びファンに僅かな重心位置のずれがある場合でも、マーカによってロータ及びファン重心位置方向を正確に把握することができるため、ロータ重心位置方向に対して、ファン重心位置方向を簡単に調整して組むことができる。

本発明に係るファンモータは、ロータ及びファンの重心位置のずれにより発生する振動を抑制することができる。

本発明に係る掃除機は、ロータ及びファンの重心位置のずれによって生じるファンモータの振れおよび振動による機械の破損を防止して、騒音問題を解消することができる。

本発明の実施の形態１に係るファンモータの概略を示す斜視図である。本発明の実施の形態１に係るファンモータの概略を示す断面図である。本発明の実施の形態１に係るファンモータのファンの斜視図である。本発明の実施の形態１に係るファンモータの工程フロー図である。本発明の実施の形態１に係るファンモータの製造方法を例示する断面図である。本発明の実施の形態１に係るファンモータの製造方法を例示する断面図である。本発明の実施の形態１に係るファンモータの製造方法を例示する断面図である。本発明の実施の形態１に係るファンモータの製造方法を例示する断面図である。本発明の実施の形態１に係るファンモータの製造方法を例示する断面図である。本発明の実施の形態１に係るファンモータの揺れを例示した説明図である。本発明の実施の形態１に係るファンモータの揺れを例示した説明図である。本発明の実施の形態１に係るファンモータの第一の目印と第二の目印との位置関係に対するファンの振幅の関係を示す説明図である。本発明の実施の形態１に係るファンモータの第一の目印と第二の目印との位置関係に対するファンの振幅の関係を示す説明図である。本発明の実施の形態２に係るファンモータの概略を示す断面図である。本発明の実施の形態２に係るファンモータの製造方法を例示する説明図である。本発明の実施の形態２に係るファンモータの製造方法を例示する説明図である。本発明の実施の形態３に係るファンモータの概略を示す断面図である。本発明の実施の形態４に係る掃除機の模式図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るファンモータを示す斜視図である。図２は、本発明の実施の形態１に係るファンモータの構造を示す断面図であり、図１のＡ−Ａ断面図である。以下、図１，２を用いて説明する。ファンモータ１００は、モータ１０の回転軸であるシャフト１にファン３を備えたものである。モータ１０は、略円筒状のフレーム５の回転軸方向内径側に設けられたステータ７と、回転軸であり出力軸であるシャフト１と、シャフト１の一端に取り付けられたロータ２とを備える。ロータ２は、ステータ７に対向する位置でシャフト１及びベアリング４を介してフレーム５に回転可能に取り付けられている。なお、ロータ２は、シャフト１を介してフレーム５に回転可能に取り付けられていればよく、ここでは、スムーズに回転するようにベアリング４を用いたが、フレーム５に設けられた孔にシャフト１を差し込むだけでもよい。

シャフト１は、円柱形状または棒状である。また、シャフト１は、軟磁性材料で作られることによって、磁気回路のリラクタンスを減少させている。しかしながら、変形例として、非磁性材料を、シャフト１に使用してもよい。

ロータ２は、円筒形であり、硬磁性材料または軟磁性材料で作られている。ロータ２は、回転軸方向に積層された積層鉄心である。
ロータ２は、接着剤または圧入等で固定される。また、ロータ２は外周面に第一の目印（切削痕Ｘ）を有する。第一の目印として設けられた切削痕Ｘは、シャフト１の回転軸を起点として重心位置に至る径方向の、ロータ２の外周面表面から回転軸方向に向う切り込み（切り欠き）である。したがって、切削痕Ｘは、ロータ重心位置方向を示すことができる。ここで、ロータ重心位置方向とは、シャフト１の回転軸の回転中心からロータ２の重心位置に至る方向と定義する。ロータ２の切削工程に関しては、後述する。なお、ロータ２は、シャフト１に一体形成される構成とすることもできる。

図３は、実施の形態１に係るファンモータのファンの斜視図である。ファン３は、シャフト１に接着剤、ナット結合、または圧入等で固定されている。ファン３は、円盤状のディスク部３１と複数の羽根を有する羽根車部３２とで構成されている。ディスク部３１と羽根車部３２とは一体成型されファン３を構成している。羽根車部３２は、斜流ファンの形状である。
ファン３は、ディスク部３１の外周面に第二の目印（切削痕Ｙ）を有している。第二の目印として設けられた切削痕Ｙは、シャフト１の回転軸を起点として重心位置に至る径方向の、ファン３の外周面表面から回転軸方向に向う切り込み（切り欠き）である。したがって、切削痕Ｙは、ファン重心位置方向を示すことができる。ここで、ファン重心位置方向とは、シャフト１の回転軸の回転中心からファン３の重心位置に至る方向と定義する。前述のファン３の切削工程に関しては、後述する。

ロータ重心位置方向を示すロータ２の切削痕Ｘに対して、ファン重心位置方向を示すファン３の切削痕Ｙが、シャフト１の回転軸の径方向において、同一方向あるいは逆方向、つまり１８０°方向に位置するように、ロータ２とファン３はシャフトに取り付けられている。切削痕Ｘに対する切削痕Ｙの位置関係の選定方法の詳細は後述する。

ベアリング４は、回転軸方向においてロータ２側から、第２軸受部４３、予圧部４２、第１軸受部４１の順番で配置される。第１軸受部４１および第２軸受部４３にて、ファンモータ１００の軸受４０が構成される。予圧部４２は、第１軸受部４１、および、第２軸受部４３に予圧を印加する。予圧部４２は、弾性部材、例えば、ばねで構成されており、所定のばね定数を有することで、第１軸受部４１、および、第２軸受部４３に所定の予圧を印加する。

第１軸受部４１は、ハウジング部６の底部６１とゴムワッシャ６２との間に挟まれており、ゴムワッシャ６２が第１軸受部４１の外輪を加圧する。よって、第１軸受部４１は、ゴムワッシャ６２の摩擦力と、ハウジング部６の底部６１が第１軸受部４１を押し付けている力とで、第１軸受部４１の外輪は回転しないように固定される。

第２軸受部４３は、予圧部４２と接触して形成され、予圧部４２の予圧により第２軸受部４３の外輪が加圧される。第２軸受部４３は、ハウジング部６の内側壁との間において接着部材８を介して固定される。接着部材８は、第２軸受部４３とハウジング部６の内側壁とが固定できる接着剤であればどのような素材を使用してもよい。

これにより、ベアリング４の滑り、あるいはベアリング４内部の劣化を防止しつつ、過剰ではない予圧荷重が付与されるため、ベアリング４の寿命を延ばすことができる。また、一対のベアリング４を精度よく位置決めすることによって、ロータ２とステータ７の回転軸のずれ（芯ずれ）を防止し振動を抑制することができる。

一対のベアリング４を保持するハウジング部６を有するフレーム５は、モータ１０の筐体であり、プレスあるいはダイキャストにより成形した後に、切削加工することで高精度に仕上げることができ、ベアリング４をハウジング部６に対して精度よく整列するように挿入することができる。また、ハウジング部６は、シャフト１が貫通する底部６１を有する。

ステータ７は、フレーム５に予め固定される。ステータ７は、その内周面がロータ２の外周面と対向する位置にくるように固定されている。また、ステータ７は、積層鉄心にコイルが巻回された構造である。

次に、実施の形態１に係るファンモータの製造方法について説明する。図４は、実施の形態１に係るファンモータの工程フロー図である。

ステップＳ１において、プレス機等で帯状の電磁鋼板から鋼板片を所定枚数打ち抜き、所定枚数の鋼板片をカシメにより積層してステータコアを構成する。

ステップＳ２において、ステータコアの外周に樹脂材の絶縁部品を一体成型する。あるいは、別部品として予め成型された絶縁部品をステータコアの外周に組み合わせてもよい。

ステップＳ３において、ステータコアに外装された絶縁部品の外周にコイルを巻回してステータ７を形成する。

ステップＳ４において、旋盤で丸棒材料を所定の長さ、外径に加工して、シャフト１を形成する。

ステップＳ５において、シャフト１の一端に、ロータ２を取り付ける。図５は、シャフトへのロータの取り付け工程を示す図である。図５のように、ロータ２にはホール１１が設けられており、シャフト１をホール１１内に圧入する。また、ホール１１内へのシャフト１の取り付けは、すきまばめでもよく、このとき、すきまに接着剤を注入して、ロータ２とシャフト１を接着固定する。圧入の方が接着固定より組立てが容易であり、ロータ２とシャフト１の組立精度も高いが、ロータ２が脆性破壊するおそれがあるため、ファンモータ１００の仕様に合わせて製造方法を選定する必要がある。また、ロータ２の材質がプラスチックマグネットのような樹脂部材の場合は、シャフト１にロータ２を一体成型することができ、組立てが容易であり、かつ高い精度が得られる。

ステップＳ６において、シャフト１の一端に取り付けられたロータ２の切削を行う。ロータ２の切削方法の詳細は後述する。なお、ロータ２の切削は、ステップＳ５のロータ２の取り付け前に予め行う構成とすることもできる。

ステップＳ７において、切削痕を有するロータ２が取り付けられたシャフト１に、ベアリング４を取り付ける。図６は、切削痕を有するロータ２が取り付けられたシャフト１に、ベアリング４を圧入した図である。ベアリング４は、シャフト１にロータ２が配置されていない側から第２軸受部４３、予圧部４２、ゴムワッシャ６２、第１軸受部４１の順番で挿入して形成する。この際、第２軸受部４３と第１軸受部４１とはシャフト１に対して圧入となる公差寸法で挿入する。

ステップＳ８において、ファン３の成形を行う。

ステップＳ９において、ファン３の切削を行う。ファン３の切削方法の詳細は後述する。

ステップＳ１０において、切削痕を有するロータ２とベアリング４とが取り付けられたシャフト１に、ステータ７を備えたフレーム５を取り付ける。図７は、切削痕を有するロータ２とベアリング４とが取り付けられたシャフト１に、ステータ７を備えたフレーム５を取り付けた図である。
第２軸受部４３の外周面に接着部材８を塗布し、シャフト１のロータ２が配置されていない側からフレーム５を挿入する。この時、第１軸受部４１はゴムワッシャ６２によりハウジング部６の底部６１に接触しており、ゴムワッシャ６２とハウジング部６の底部６１とで第１軸受部４１の外輪を加圧し、第１軸受部４１の外輪が回転しないように固定される。そして、第２軸受部４３に塗布された接着部材８をハウジング部６の内側壁に接着させる。
また、第２軸受部４３に塗布される接着部材８の量は、第２軸受部４３とハウジング部６と径方向の間を隙間なく充填でき、さらに、この隙間から溢れ出ない量にて塗布される。また、接着部材８が溢れ出ないようにするために、第２軸受部４３の回転軸方向のシャフト１にロータ２が配置されていない側の半分の箇所のみに接着部材８を塗布する場合も考えられる。また、接着部材８は、第２軸受部４３の外周面の周方向に間隔を隔てて複数箇所、例えば、４箇所に塗布する場合も考えられる。

ステップＳ１１において、切削痕を有するロータ２と、ベアリング４と、ステータ７を備えたフレーム５と、が取り付けられたシャフト１の他端に切削痕を有するファン３を取り付ける。図８は、シャフトにファンを取り付けた図である。ロータ２の切削痕Ｘとファン３の切削痕Ｙとを目印としてシャフト１にロータ２が配置されていない側からファン３を取り付ける。シャフト１にファン３を取り付ける場合、切削痕Ｘと切削痕Ｙの位置関係が予め決められた好適な位置関係となるように取り付ける。図８では、切削痕Ｘと切削痕Ｙを同一方向に取り付けた例を示している。切削痕Ｘと切削痕Ｙの切削方法及び位置関係の決定方法については後述する。

次に、ステップＳ６の工程であるロータ２の切削方法の詳細を説明する。
図９は、ロータのロータアンバランス量を測定し、測定したロータアンバランス量に基づき、ロータの切削を行っている工程を示す図である。ここで、ロータアンバランス量とは、回転軸中心とロータの重心との距離すなわち偏心量にロータの質量を掛けた値である。
図９（ａ）に示すように、シャフト１を支持台１２に載せ、ロータ２の外周にベルト１３を引っ掛け、ベルト１３を外部から駆動してロータ２を回転させる。また、ベルト１３は、ロータ２ではなくシャフト１に引っ掛けてもよいが、ロータ２の外周面の方がベルトとの接触面積が大きいため、スリップが生じにくいというメリットがある。

ロータ２をベルト１３により一定速度で回転させ、ロータ２回転時のロータ２の振動を、支持台１２に設置したセンサによって測定する。測定された振動加速度を、ロータ２のロータアンバランス量へと換算する。換算されたロータアンバランス量に応じて、図９（ｂ）に示すようにエンドミル等の刃物１４を用いてロータ２を切削する。
振動加速度からロータのアンバランス量へ換算は、校正用のロータに試しおもりを取付けたときの振動加速度を測定することで求めることができる。

ロータ２の切削量は、換算されたロータアンバランス量がＸ（ｍｇ）であり、ロータ２の密度がＹ（ｍｇ／ｃｍ^３）である場合、目標切削量はＸ（ｍｇ）となり、目標切削量の切削体積量はＸ／Ｙ（ｃｍ^３）となる。

ファンモータ１００のロータ２を設けた側を上部、ファン３を設けた側を下部とする場合、ロータ２の切削開始位置は、ロータ２の長手方向上端部の外周面表面とロータ２の上面との境界（角）からのロータ重心位置方向であり、シャフト方向に切削量がＸ／Ｙ（ｃｍ^３）となるように切削を行う。切削は、面取り加工であり、切削形状は、例えばＣ面取りである。ロータ２の重心位置は、ロータ２の切削によって回転軸により近接する位置へと移動する。

ロータ２の切削量は、ロータアンバランス量に応じて決定される。実施の形態１に係るファンモータ１００では、ロータアンバランス量から換算されたロータ２の長手方向上端部の外周面表面のロータ重心位置方向に、切削後のロータ２の重心位置が回転軸と一致する切削量（目標切削量）よりも少ない切削量の切削を行う。

ロータ２の重心位置のずれは微少であるため、目標切削量分の切削を行うと、切削誤差によって目標切削量よりも多く切削してしまうおそれがある。切削誤差によって目標切削量よりも多く切削を行ってしまった場合は、ロータ２の重心位置が、回転軸に対してロータ２の切削を行った方向から、回転軸に対してロータ２の切削を行っていない方向へと移動してしまい、切削痕がある方向と、切削後のロータ重心位置方向とが異なる状態が生じてしまう。
そこで、ロータ２に対して、ロータ２の重心位置が回転軸と一致する切削量よりも少ない切削量の切削を行うことによって、回転軸に対して切削痕が位置する径方向（切削方向）にロータの重心位置があることを明確にする。

ファンモータ１００では、切削痕Ｘが切削後もロータ重心位置方向を示す必要がある。しかし、切削によって１０％程度の切削誤差が発生することを鑑みると、目標切削量を超過する切削を行わないために、ロータ２の重心位置が回転軸と一致する切削量よりも少ない切削量として、目標切削量の９０％以下の切削を行うことが望ましい。また、切削痕Ｘは、ロータ重心位置方向を示すために、切削による誤差を考慮して、切削痕Ｘをロータ２の重心位置の目印として用いることができる程度の切削量として少なくとも目標切削量の１０％以上の切削を行う必要がある。したがって、ロータ２の重心位置が回転軸と一致する切削量よりも少ない切削量として、目標切削量の１０％以上９０％以下の切削量の範囲が好適である。

つまり、目標切削量以下の切削を行うことによって、ロータ２の重心位置が、回転軸に対して切削方向にあるため、ロータ２の切削痕Ｘがロータ重心位置方向を示す目印となる。また、ロータ重心位置方向のマーキングのためにロータ２の切削後にロータアンバランス量を再度測定することも不要のため、生産性を落とすことなくマーキング用の装置等のコストを削減することができる。

また、ファンモータのロータが、同一の金型を用いて製造される場合には、成型時の加工誤差によるロータの重心位置のずれは、個々のロータ間でほぼ同傾向を示す。そのため、同一の金型を用いて製造される場合には、ロータの切削位置と切削量を予め予想することが可能で、個々のロータに対し、重心位置のずれを一つずつ測定する手間を省くことが可能となる。

次に、ステップＳ９の工程であるファン３の切削方法の詳細を説明する。
ロータ２の場合と同様に、ファン３のファンアンバランス量の測定の結果から、ファン３の切削位置と切削量を決定する。なお、ファンアンバランス量とは、回転軸中心とファンの重心との距離すなわち偏心量にファンの質量を掛けた値である。ファン３に対する切削は、切削によって、ファン３が発生させる風量、風向が影響を受けないようにファン３のディスク部３１に対して行う。

ファン３の切削量は、換算されたファンアンバランス量に応じて決定される。実施の形態１に係るファンモータ１００では、ファンアンバランス量から換算されたファン３のディスク部３１に切削後のファン３の重心位置が回転軸と一致する切削量（目標切削量）よりも少ない切削量の切削を行う。
実施の形態１に係るファンモータ１００では、切削痕Ｙが切削後もファン重心位置方向を示す必要がある。しかし、切削によって１０％程度の切削誤差が発生することを鑑みると、目標切削量を超過する切削を行わないために、ファン３の重心位置が回転軸と一致する切削量よりも少ない切削量として、目標切削量に対して９０％以下の切削を行うことが望ましい。また、切削痕Ｙは、ファン重心位置方向を示すために、切削による誤差を考慮して、切削痕Ｙをファン３の重心位置の目印として用いることができる程度の切削量として、目標切削量に対して１０％以上の切削を行う必要がある。したがって、ファン３の重心位置が回転軸と一致する切削量よりも少ない切削量として、目標切削量の１０％以上９０％以下の切削を行う必要がある。
以上、切削を用いた重心位置のずれ修正について述べてきたが、金型の目印を付す位置に対応する空間を切削量相当分埋めることにより、切削した場合と同様な効果が得られる。この場合には、切削工程が不要となり、製造工程及び製造時間の削減が可能となる。

また、ファンモータのファンが、同一の金型を用いて製造される場合には、成型時の加工誤差によるファンの重心位置のずれは、個々のファン間でほぼ同傾向を示す。そのため、同一の金型を用いて製造される場合には、ファンの切削位置と切削量を予め予想することが可能で、個々のファンに対し、重心位置のずれを一つずつ測定する手間を省くことが可能となる。

次に、ステップＳ１１の工程である、切削痕を有するロータ２と、ベアリング４と、ステータ７を備えたフレーム５と、が取り付けられたシャフト１の他端にファン３を取り付ける際の、ロータ２及びファン３のそれぞれの切削痕Ｘ，Ｙの位置関係の決定方法についての詳細を説明する。
なお、ロータ２及びファン３のそれぞれの切削痕Ｘ，Ｙの位置関係の決定は、ファンモータ１００の組み立ての前に予め行う。

シャフト１にファン３を取り付ける場合、ロータ２に設けられたロータ重心位置方向を示す切削痕Ｘに対してファン３に設けられたファン重心位置方向を示す切削痕Ｙが好適な位置関係ではない場合、ファンモータ１００に振動が発生するおそれがある。次に、ロータ２の重心位置とファン３の重心位置の位置関係が好適でない場合に発生するファンモータ１００の振動について説明する。

ロータ２及びファン３の重心位置のずれによって発生するファンモータ１００の振動は、ファンモータ１００のモデル解析によって求めることができる。実施の形態１に係るファンモータ１００では、予め、ファンモータ１００のモデルを用いた解析によって振動の特性を求めている。なお、ファンモータにおける振動特性は、市販の有限要素解析ソフトウェア、数値解析ソフトウェア等を用いたシミュレーションにより求めることができるのはいうまでもない。

実施の形態１に係るファンモータ１００の解析方法では、実施の形態１に係るファンモータ１００の３Ｄモデルを作成し、解析ソフトに取り込み、モデルのメッシュ分割を行う。モーダル解析によって、ファンモータ１００の固有振動数と固有振動数における固有モードを計算する。

図１０、図１１は、本発明の実施の形態１に係るファンモータの固有モードでの揺れを例示した説明図である。
図１０では、ロータ２及びファン３の重心位置のずれにより、不釣り合い（アンバランス）による遠心力が作用することによって、フレーム５のハウジング部６の底部６１を支点として、ファン３が触れ回る様相を例示している。シャフト１の剛性が高い場合に図１０に示す揺れが生じる。シャフト１の剛性が高い場合とは、固有モードの振動に対してシャフト１が曲がらない場合を指す。
図１１は、ハウジング部６の構造が異なるフレーム５を用いた場合に、ロータ２及びファン３の重心位置のずれにより発生する遠心力の違い（差、ばらつき）によって、フレーム５のハウジング部６の底部６１を支点として、シャフト１の曲げ振動が生じる様相を例示している。シャフト１の剛性が低い場合に図１１に示す揺れが生じる。シャフト１の剛性が低い場合とは、固有モードの振動に対してシャフト１が曲がる場合を指す。

ファンモータ１００に生じる振動は、図１０、図１１に例示した振動のいずれかであり、ファンモータ１００のモデル解析によって、実施の形態１に係るファンモータ１００の振動特性を予め把握することができる。したがって、シャフト１にファン３を取り付ける際の、ロータ重心位置方向に対する、ファン重心位置方向を以下のように決定することができる。

ファンモータ１００の固有モードに関する解析の結果、シャフト１の剛性が高く図１０に例示すようにファン３が触れ回る場合の切削痕Ｘと切削痕Ｙの好適な位置関係について説明する。図１２は、ロータ重心位置方向及びファン重心位置方向の位相差に対するファンの振幅の関係を解析した結果を示す図である。図１２の横軸は、基準直線に対する中心軸と切削痕Ｙとを結ぶ直線の位相差（ｄｅｇ）であり、縦軸は、ファンの振幅（μｍ）である。図１２の破線は、ロータ２及びファン３に切削を行わずに測定を行った際の解析結果を示している。
図１２に示すように、ロータ重心位置方向及びファン重心位置方向の位相差は、同一方向から±９０°未満の範囲において破線よりもファンの振幅が低減されていることが確認できる。また、ロータ重心位置方向及びファン重心位置方向の位相差は、同一方向から±３０°未満の範囲の場合に、破線よりもファンの振幅を１／２にまで低減できるため、ロータ重心位置方向及びファン重心位置方向の位相差は同一方向から±３０°未満の範囲の場合がより好ましい。
シャフト１の剛性が高く図１０に例示すようにファン３が触れ回る場合は、図１２に示すように、ロータ重心位置方向に対するファン重心位置方向が、回転軸に対して同一方向の場合に最も振動を抑制することができる。

ファンモータ１００の固有モードに関する解析の結果、シャフト１の剛性が低く図１１に例示すようにシャフト１の曲げ振動が生じる場合の切削痕Ｘと切削痕Ｙの好適な位置関係について説明する。図１３は、ロータ重心位置方向及びファン重心位置方向の位相差に対するファンの振幅の関係を解析した結果を示す図である。図１３の横軸は、基準直線に対する中心軸と切削痕Ｙとを結ぶ直線の位相差（ｄｅｇ）であり、縦軸は、ファンの振幅（μｍ）である。図１３の破線は、ロータ２及びファン３に切削を行わずに測定を行った際の解析結果を示している。
図１３に示すように、ロータ重心位置方向及びファン重心位置方向の位相差は、１８０°方向から±９０°未満の範囲において破線よりもファンの振幅が低減されていることが確認できる。また、ロータ重心位置方向及びファン重心位置方向の位相差は、１８０°方向から±３０°未満の範囲の場合に、破線よりもファンの振幅を２（μｍ）低減できるため、ロータ重心位置方向及びファン重心位置方向の位相差は１８０°方向から±３０°未満の範囲の場合がより好ましい。
シャフト１の剛性が低く図１１に例示すようにシャフト１の曲げ振動が生じる場合は、図１３に示すように、ロータ重心位置方向に対するファン重心位置方向が、回転軸に対して１８０°方向の場合に最も振動を抑制することができる。

したがって、予めファンモータ１００の固有モードに関する解析を行い、解析の結果によって、ロータ重心位置方向に対して、ファンモータ１００の振動を低減することができるファン重心位置方向を決定することができる。

実施の形態１に係るファンモータ１００において、ロータ２に設けられた切削痕Ｘは、ロータ重心位置方向を示し、ディスク部３１に設けられた切削痕Ｙは、ファン重心位置方向を示している。したがって、ファンモータの固有モードに関する解析に基づき、切削痕を同方向もしくは逆方向となるように組み立てることが可能となり、ロータ重心位置方向に対して、ファン重心位置方向を簡単に調整して組むことができる。

また、切削痕Ｘの切削量をロータ２の重心位置を回転軸と一致させるべく調整された切削量に対して１０％以上９０％以下の切削量とし、切削痕Ｙの切削量をファン３の重心位置を回転軸と一致させるべく調整された切削量に対して１０％以上９０％以下の切削量とすることで、ロータ２及びファン３の重心位置が、それぞれ回転軸に対して切削方向にあるため、ロータ２及びファン３の切削痕Ｘ,Ｙがそれぞれロータ重心位置方向及びファン重心位置方向を示す目印となる。したがって、ロータ重心位置方向及びファン重心位置方向のマーキングのためにロータ２及びファン３の切削後にロータアンバランス量,ファンアンバランス量をそれぞれ再度測定することも不要のため、生産性の向上を図ることができ、マーキング用の装置等のコストを削減することができる。

実施の形態１に係るファンモータ１００の製造方法は、ロータ２及びファン３に僅かな重心位置のずれがある場合でも、切削痕によってロータ重心位置方向とファン重心位置方向を正確に把握することができるため、ロータ重心位置方向に対して、ファン重心位置方向を簡単に調整して組むことができる。

実施の形態１に係るファンモータ１００は、ロータ及びファンの重心位置のずれにより発生する振動を抑制することができる。

実施の形態２．
発明の実施の形態２に係るファンモータ２００の製造方法について説明する。なお、実施の形態１と同一または対応する製造方法については、その説明を省略し、製造方法の異なる部分のみを説明する。

実施の形態２に係るファンモータ２００では、ロータ２及びファン３の重心位置のずれを修正するために目標切削量の切削を行い、切削後に再度ロータ２及びファン３の重心位置方向を測定して、第一の目印として切削痕Ｘの代わりにロータ重心位置方向を示すマーカ２０１と、第二の目印として切削痕Ｙの代わりにファン重心位置方向を示すマーカ２０２とを設け、ロータ２及びファン３の重心位置の方向の目印とする。マーカ２０１及びマーカ２０２は、インクまたはレーザーによるマーキングであり、印字とすることができる。インクによるマーキングとは、例えば、ペン等を用いたマーキングである。レーザーによるマーキングとは、例えば、高出力レーザー装置を用いた焼付け加工である。マーキングを印字で行った場合は、ロータ２及びファン重心位置方向を示す目印となるだけではなく、製造日時や材料ロットを同時に印字することでトレーザビリティとしての機能を持たせることもできる。なお、高出力レーザー装置を用いたマーキングは、ファンモータによって適宜選択可能であり、例えば、点を付すマーキング、矢印を付すマーキング等とすることができる。

図１４は、本発明の実施の形態２に係るファンモータの断面図である。図１４において、図２と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略し、実施の形態１のファンモータ１００と構成および動作の異なる部分のみを説明する。実施の形態２に係るファンモータ２００では、実施の形態１に記載の方法を用いて、ロータ２に対する目標切削量を算出する。実施の形態２に係るファンモータ２００では、ロータ２に対して目標切削量での切削を行う。目標切削量の切削を行うため、ロータ２の重心位置のずれを精度よく修正することができるが、ロータ２の重心位置は、切削誤差によって切削方向と異なるおそれがある。したがって、ロータ２の切削後に、実施の形態１に記載の方法を用いて、ロータ重心位置方向を再度測定し、ロータ２の外周面表面のロータ重心位置方向に、切削痕Ｘの代わりにマーカ２０１を設ける。ファン３においてもロータ２と同様に目標切削量での切削後にファン重心位置方向を再度測定し、ファン３のファン重心位置方向に切削痕Ｙの代わりにマーカ２０２を設ける。

図１５は、本発明の実施の形態２に係るファンモータの製造方法を例示する説明図である。図１５に示すように、ロータ２にマーカ装置２１０を用いてマーカ２０１を設ける。なお、ロータ重心位置方向を示すマーカ２０１は、ロータ２の外周面表面ではなく、シャフト１に設けてもよい。シャフト１の他端側にマーカ２０１を設けると、シャフト１の他端にファン３を取り付ける工程の際に、ロータ重心位置方向を示すマーカ２０１とファン重心位置方向を示すマーカ２０２が近い位置となるため、より簡単に組み立てることができる。

図１６は、本発明の実施の形態２に係るファンモータの製造方法を例示する説明図である。図１６に示すように、マーカ装置２１０を用いてマーカ２０２を設ける。ロータ２の場合と同様に、ファン３も実施の形態１に記載の方法を用いて、ファン３に対する目標切削量を算出し、目標切削量の切削を行う。目標切削量の切削後に実施の形態１に記載の方法を用いて、ファン重心位置方向を再度測定し、切削痕Ｙの代わりにマーカ装置２１０を用いてマーカ２０２を設ける。

マーカ２０１及びマーカ２０２を設ける方法は、ペン等を用いたインクによるマーキング、高出力レーザー装置を用いた焼付け加工によるマーキングがある。インクによるマーキングは、マーカ装置２１０が比較的安価であるが、その後の工程で熱処理があった場合にインクが消えるおそれがある。また、搬送時にマーキング位置をこすってしまってインクが消えるおそれがあるため、その後の工程で取り扱いに留意する必要がある。一方、高出力レーザー装置を用いた焼付け加工によるマーキングは、マーカ装置２１０が比較的高価であるが、その後の工程でマーカが消えるおそれがない。

実施の形態２に係るファンモータ２００は、ロータ２及びファン３の重心位置のずれを修正するために目標切削量の切削を行い、切削後に再度ロータ２及びファン３の重心位置方向を測定して、ロータ重心位置方向及びファン重心位置方向にマーカを設け、ロータ２及びファン３の重心位置の目印とする。実施の形態２に係るファンモータ２００は、切削後に再度ロータ２及びファン３の重心位置のずれを測定する必要があるが、マーカによるトレーザビリティとしての機能を持たせることができる。

実施の形態３．
発明の実施の形態３に係るファンモータ３００の製造方法について説明する。なお、実施の形態１、２と同一または対応する製造方法については、その説明を省略し、製造方法の異なる部分のみを説明する。

実施の形態３に係るファンモータ３００では、ロータ２及びファン３に対する切削を行わずに、第一の目印として切削痕Ｘの代わりにロータ重心位置方向を示すマーカ２０１と、第二の目印として切削痕Ｙの代わりにファン重心位置方向を示すマーカ２０２とを設け、ロータ２及びファン３の重心位置の目印とする。

図１７は、本発明の実施の形態３に係るファンモータの構造を示す断面図である。図１６において、図２と同じ符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略し、実施の形態１のファンモータ１００と構成および動作の異なる部分のみを説明する。実施の形態３に係るファンモータ３００は、図１７に示すように、ロータ２にロータ重心位置方向を示すマーカ２０１と、ファン３にファン重心位置方向を示すマーカ２０２とを備えている。なお、ロータ重心位置方向を示すマーカ２０１は、ロータ２の外周面表面ではなく、シャフト１に設けてもよい。

実施の形態３に係るファンモータ３００では、実施の形態１に記載の方法を用いて、ロータ２及びファン３の重心位置方向を算出し、実施の形態２に記載の方法を用いて、マーカ２０１及びマーカ２０２を設ける。

実施の形態３に係るファンモータ３００では、ロータ重心位置方向示すマーカ２０１及びファン重心位置方向を示すマーカ２０２に基づき、ファンモータ３００の組み立てを行う。

実施の形態３に係るファンモータ３００は、切削によってロータ２及びファン３の重心位置のずれを修正しない。ロータ２及びファン３の重心位置のずれが、切削による修正を行わなくても微少である場合には、マーカ２０１及びマーカ２０２に基づく組立てだけで、ファンモータの振動を抑制することができる。したがって、実施の形態３に係るファンモータ３００は、ロータ２及びファン３に対する切削工程が必要ないため、製造コストを削減することができる。

実施の形態４．
実施の形態１から３に係るファンモータを適用した一例として、ファンモータを搭載した掃除機の模式図を図１８に示す。実施の形態４に係る掃除機４００は、ケース４０１と、ケース４０１内に設けられたファンモータ１００と、ケース４０１の一端に設けられたファンモータ１００が発生させる気流によって、空気及び塵埃を吸引する吸引口４０２と、吸引口４０２とファンモータ１００との間のケース４０１内に設けられた、吸引口４０２によって吸引された塵埃を集める集じん室４０３と、集じん室４０３とファンモータ１００との間及びファンモータ１００と排気口４０５との間のケース４０１内にそれぞれ設けられ、吸引口４０２によって吸引した空気中の塵埃を取り除くフィルタ４０４と、ケース４０１の他端に設けられ、フィルタ４０４によって塵埃が取り除かれた空気を排出する排気口４０５と、を備える。図１８では、実施の形態１に係るファンモータ１００を適用した図を示す。

掃除機４００は、ファンモータ１００が発生させる気流によって、吸引口４０２から空気及び塵埃を吸引する。吸引口４０２から吸引された塵埃は、集じん室４０３に集められる。集じん室４０３とファンモータ１００との間及びファンモータ１００と排気口４０５との間のケース４０１内にそれぞれ設けられたフィルタ４０４によって塵埃が取り除かれた空気が排気口４０５から排出される。

実施の形態１から３に係るファンモータを搭載した掃除機４００は、前述の実施の形態１から３で説明した効果を奏するため、実施の形態４に係る掃除機４００では、ロータ２及びファン３の重心位置のずれによって生じるファンモータの振れおよび振動による機械の破損を防止して、騒音問題を解消することができる。

なお、本発明は、実施の形態１から４で説明した形状に限定されるものでなく、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１００，２００，３００ファンモータ、１シャフト、２ロータ、３ファン、４ベアリング、５フレーム、６ハウジング部、７ステータ、８接着部材、１１ホール、１２支持台、１３ベルト、１４刃物、３１ディスク部、３２羽根車部、４０軸受、４１第１軸受部、４２予圧部、４３第２軸受部、６１底部、６２ゴムワッシャ、２０１，２０２マーカ、２１０マーカ装置、４００掃除機、４０１ケース、４０２吸引口、４０３集じん室、４０４フィルタ、４０５排気口。

Claims

モータの回転軸にファンを設けたファンモータの製造方法であって、
前記回転軸となるシャフトの一端にロータを取り付ける工程と、
前記回転軸方向内径側にステータが取り付けられた前記モータのフレームに、前記ロータが前記ステータと対向する位置で回転可能となるよう前記シャフトを取り付ける工程と、
前記シャフトの他端に前記ファンを取り付ける工程と、
を備え、
前記ロータには、前記回転軸の回転中心から前記ロータの重心位置に至る方向を示す第一の目印が付され、前記ファンには、前記回転中心から前記ファンの重心位置に至る方向を示す第二の目印が付されており、
前記ロータまたは前記ファンの取り付けは、前記モータの固有モード、並びに、前記第一の目印及び前記第二の目印に基づき行われることを特徴とするファンモータの製造方法。
前記第一の目印は、前記回転中心から前記ロータの重心位置に至る方向の、前記ロータの外周面表面に設けられ、前記第二の目印は、前記回転中心から前記ファンの重心位置に至る方向の、前記ファンの外周面表面に設けられることを特徴とする請求項１に記載のファンモータの製造方法。
前記シャフトの剛性が高い場合は、前記第一の目印に対する前記第二の目印の径方向の位置が、同一方向から±３０°以内の範囲となるように決定され、
前記シャフトの剛性が低い場合は、前記第一の目印に対する前記第二の目印の径方向の位置が、１８０°方向から±３０°以内の範囲となるように決定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のファンモータの製造方法。
前記第一の目印及び前記第二の目印は、マーカであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のファンモータの製造方法。
前記第一の目印及び前記第二の目印は、切削痕であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のファンモータの製造方法。
前記第一の目印を示す切削痕の切削量は、予め測定された回転軸中心と前記ロータの偏心量に前記ロータの質量を掛けた値であるロータアンバランス量に基づき決定され、
前記第二の目印を示す切削痕の切削量は、予め測定された回転軸中心と前記ファンの偏心量に前記ファンの質量を掛けた値であるファンアンバランス量に基づき決定されることを特徴とする請求項５に記載のファンモータの製造方法。
前記第一の目印を示す切削痕の切削量を前記ロータアンバランス量の１０％以上９０％以下とし、前記第二の目印を示す切削痕の切削量を前記ファンアンバランス量の１０％以上９０％以下とすることを特徴とする請求項６に記載のファンモータの製造方法。
前記回転軸の回転中心から前記ロータの重心位置に至る方向の、前記ロータの外周面から回転軸方向に前記ロータアンバランス量の切削を行い、切削後に前記回転中心から前記ロータの重心位置に至る方向を再測定する工程と、再測定された前記回転中心から前記ロータの重心位置に至る方向に基づき前記回転中心から前記ロータの重心位置に至る方向の、前記ロータの外周面に第一の目印を設ける工程と、
前記回転軸の回転中心から前記ファンの重心位置に至る方向の、前記ファンの外周面から回転軸方向に前記ファンアンバランス量の切削を行い、切削後に前記回転中心から前記ファンの重心位置に至る方向を再測定する工程と、再測定された前記回転中心から前記ファンの重心位置に至る方向に基づき前記回転中心から前記ファンの重心位置に至る方向の、前記ファンの外周面に第二の目印を設ける工程と、をさらに備えることを特徴とする請求項６に記載のファンモータの製造方法。
回転軸となるシャフトと、前記シャフトの一端に取り付けられ、前記回転軸を起点として重心位置に至る径方向を示す第一の目印を外周面表面に有するロータと、前記回転軸方向内径側にステータが取り付けられ、前記ロータが前記ステータと対向する位置で回転可能となるよう前記シャフトが取り付けられたフレームと、を有するモータと、
前記回転軸を起点として重心位置に至る径方向を示す第二の目印を外周面表面に有し、前記モータの固有モード、並びに、前記第一の目印及び前記第二の目印に基づき前記シャフトの他端に取り付けられたファンと、
を備えるファンモータ。
前記第一の目印は、前記回転軸の回転中心から前記ロータの重心位置に至る方向の、前記ロータの外周面表面に設けられ、前記第二の目印は、前記回転軸の回転中心から前記ファンの重心位置に至る方向の、前記ファンの外周面表面に設けられることを特徴とする請求項９に記載のファンモータ。
前記シャフトの剛性が高い場合は、前記第一の目印に対する前記第二の目印の径方向の位置が、同一方向から±３０°以内の範囲となるように決定され、
前記シャフトの剛性が低い場合は、前記第一の目印に対する前記第二の目印の径方向の位置が、１８０°方向から±３０°以内の範囲となるように決定されることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のファンモータ。
前記第一の目印及び前記第二の目印は、マーカであることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載のファンモータ。
前記第一の目印及び前記第二の目印は、切削痕であることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載のファンモータ。
ケースと、
前記ケース内に設けられた請求項９から請求項１３のいずれか１項に記載のファンモータと、
前記ケースの一端に設けられ、前記ファンモータが発生させる気流によって、空気及び塵埃を吸引する吸引口と、
前記ケースの他端に設けられ、前記ファンモータが発生させる気流によって、前記空気を排出する排気口と、
前記吸引口と前記ファンモータとの間の前記ケース内に設けられた、前記塵埃を集める集じん室と、
前記集じん室と前記ファンモータとの間及び前記ファンモータと前記排気口との間にそれぞれ設けられ、前記吸引口から吸引した空気中の塵埃を取り除くフィルタと、
を備える掃除機。