JP4327563B2 - 電動送風機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電気掃除機に真空吸引源として備えられる電動送風機に係り、特に、ファンを回転させる電動機部がブラシ装置を含んでいる電動送風機に関する。

電動送風機の整流子を含んだ電機子は、この電機子が有する一対の玉軸受を介してフレームに回転自在に支持されている。フレームにはブラシ装置が取付けられていて、ブラシ装置のカーボンブラシはばねで整流子の外周面に押付けられている。このカーボンブラシの先端部は、電動送風機の運転により回転する整流子との接触で摩耗するので、この摩耗により生じたカーボンを主成分とするブラシ粉は、整流子より下流側に配置されている玉軸受側に空気搬送される。

ブラシ装置は通電のために使用される充電部であるのに対して、玉軸受は通電に関与しない非充電部であるので、これらに前記摩耗により生じたブラシ粉が付着し続けると、ブラシ装置とこれに接近して配置されている玉軸受とが導通して、耐圧不良となることがある。又、空気搬送されたブラシ粉等の塵が玉軸受に入り込むと、軸受寿命が損なわれる恐れがある。

このような事情から従来、電機子の回転軸の整流子と玉軸受との間に位置する軸部分に、ブラケット（フレーム）に摺接する略円板状の絶縁体を設けるとともに、この絶縁体の玉軸受側の面に設けた円周状のリブと、ブラケットに設けた円周状の凹部との間で、ラビリンス構造を形成して、カーボン粉（ブラシ粉）が玉軸受近傍に堆積することを抑制して、ブラシ装置と玉軸受との間の絶縁劣化が生じることを防止した電動送風機が知られている（特許文献１参照。）。
特開２００３−１１１３７１（段落００４０−００４３、図６）

特許文献１の技術では、微妙な隙間をもって形成されるラビリンス構造に対して、電機子の回転軸、円板状の絶縁体、玉軸受、及びこの玉軸受を収容する軸受収容部等の寸法のばらつきが、ブラケットの円周状凹部に対する絶縁体の円周状リブの精度に影響するので、正確な機能を発揮するラビリンス構造を保証し難い。そればかりではなく、電機子とともに高速回転する円周状リブが円周状凹部に競って、円周状リブが、摩耗し或いは摩擦熱で溶ける恐れがあるので、実用的ではない。しかも、回転軸に円板状絶縁体を取付けるには、接着剤やねじ等の固定要素を専用に必要とするので、組立て上好ましくない。

又、特許文献１にも記載されているように、ファン側に寄せて配置された玉軸受を収容する軸受収容部には、電機子の回転軸が貫通している。これにより、回転軸を通すために軸受収容部に設けた回転軸通孔を通して玉軸受の内部とファンの裏側の狭い空間とは連通されている。ファンの裏側の狭い空間は、ファンの回転に伴って負圧になるため、ファン側に配置された玉軸受には、フレーム内にファンから送り込まれた気流の一部が吸込まれる。このような還流にしたがって、気流中に含まれる塵がファン側に配置された玉軸受に入り込み易いので、この玉軸受の寿命が損なわれる恐れがある。

本発明が解決しようとする課題は、軸受をブラシ粉などの塵から保護できて実用性が高い電動送風機を提供することにある。

本発明は、フレームの第１，第２の軸受収容部に個別に支持される第１，第２の玉軸受を用いて、整流子を有した電機子を固定子の内側に回転自在に配置し、この電機子の回転軸に固定されたファンにより送風をする電動送風機を前提とする。

そして、前記課題を解決するために、フレームに取付けられたブラシ装置を基準に前記送風の下流側に位置する第１軸受収容部内に配置された第１の玉軸受に被せた電気絶縁材製の軸受キャップが、第１の玉軸受の外輪及び第１軸受収容部の内周に夫々密に嵌合されるとともに第１の玉軸受の外周と第１軸受収納部の内周との間に挟まれる周部カバー壁と、この周部カバー壁から一体に折れ曲がって第１の玉軸受の前記整流子側に位置する端面を被う端面カバー壁と、この端面カバー壁の中央部から一体に突出されて回転軸及び整流子と非接触に設けられる筒部とを有しているとともに、前記端面に当てられる端面カバー壁の内面が第１の玉軸受の内輪に接しないようにする逃げ部を有し、この逃げ部が回転軸と筒部との間に形成される隙間より回転軸の軸方向に関して狭いことを特徴としている。

本発明によれば、電機子の回転軸を回転自在に支持する玉軸受に軸受キャップを被せて、その端面カバー壁及び筒部によりブラシ粉などの塵が玉軸受の内部に入り込むのを抑制したので、玉軸受をブラシ粉などの塵から保護できる。これとともに、軸受キャップはその周部カバー壁を玉軸受とこれが収まる軸受収容部の内周とで挟持して固定されるので、この軸受キャップを固定するための専用の固定要素を要しないだけではなく、この軸受キャップが、回転部材に接して摩耗し或いは摩擦熱で溶けることがないので、実用性が高い電動送風機を提供できる。

図１〜図５を参照して本発明の一実施形態を説明する。

図１に示す電動送風機１は、電動機部２と、ファン部３とを具備している。電動送風機１は例えばバッテリーの電力で駆動される真空吸引式電気掃除機の真空吸引源として使用される。

電動機部２は２極の直流電動機をなしている。この電動機部２は、第１，第２のフレーム１１,１２、固定子１３、電機子１４、及び一対のブラシ装置１５（一方のみ図示）を備えている。

第１フレーム１１は電気絶縁材例えば耐熱性の硬質合成樹脂により略コ字形状に成形された一体成形品であり、第２フレーム１２は略コ字形状に成形された例えば金属の一体成形品である。両フレーム１１,１２はいずれもファン部３により形成される送風気流の下流側に配置される。第２フレーム１２はファン部３に寄せて配置され、第１フレーム１１は第２フレーム１２よりもファン部３から遠ざけて配置される。

第１フレーム１１の中央部には軸受収容部１１ａが形成されている。この軸受収容部１１ａに対応して第２フレーム１２の中央部にも軸受収容部１２ａが形成されている。これら軸受収容部１１ａ、１２ａは互いに遠ざかるように逆方向に突出されている。第２フレーム１２の軸受収容部１２ａの端壁には回転軸通孔１８が開けられている。

固定子１３は、積層鋼鈑で作られてヨークとして機能する固定子コア１３ａと、界磁を作る例えば２個の界磁マグネット１３ｂ（一方のみ図示）を有している。固定子コア１３ａの外形形状は実質的に平面視四角形状であり、この固定子コア１３ａの中央部には、電機子１４が通る電機子通孔が開けられている。電機子通孔の孔内面に希土類の磁石成分を含んだプラスチックマグネット等からなる界磁マグネット１３ｂが装着されている。

固定子１３はフレーム１１,１２に支持されている。詳しくは、第１，第２のフレーム１１,１２は、固定子１３をその厚み方向両側から挟んで配置され、複数本のねじ１９（１本のみ代表して示す。）を用いて固定子１３に連結されている。

固定子１３の内側に回転自在に配置される電機子１４は、図１〜図３に示すように回転軸２１、電機子コア２２、コイル２３、第１，第２の玉軸受２４,２５、及び整流子２６を備えている。

回転軸２１は積層鋼鈑製の電機子コア２２の中心部を貫通している。電機子コア２２にはコイル２３が巻き付けられている。符号２７で示した電気絶縁部材は、コイル２３を回転軸２１及び電機子コア２２から絶縁して設けられている。

第１，第２の玉軸受２４，２５は電機子コア２２及びコイル２３を間に置いて回転軸２１に夫々取付けられている。回転軸２１の一端部は第２玉軸受２５を貫通しているとともに、回転軸２１には第２玉軸受２５の近くに位置してワッシャ２８が取付けられている。整流子２６は電機子コア２２と第１玉軸受２４との間に位置して回転軸２１に取付けられている。この整流子２６には電機子コイル２３の端末部が接続されている
電機子１４の玉軸受２４，２５はいずれも後述の軸受キャップ３１，３２を介して軸受収容部１１ａ,１２ａに個別に嵌め込まれている。それにより、両フレーム１１,１２にわたって固定子１３の内側に配置された電機子１４は、回転自在に支持されている。第２玉軸受２５を貫通した回転軸２１の端部は、第２フレーム１２の回転軸通孔１８に通されている。

一対のブラシ装置１５は、例えば第１フレーム１１に取付けられている。これらのブラシ装置１５が有するカーボンを主成分とするブラシ１５ａは、図示しないコイルばねで押されて、整流子２６の外周面に押付け保持される。図１中符号１５ｂはブラシ１５ａのガイドとなる金属製のブラシホルダを示している。

電気絶縁材製の軸受キャップ３１を用いて玉軸受２４が第１軸受収容部１１ａに収容されている。電気絶縁材としては第１軸受収容部１１ａ及び玉軸受２４との嵌合のし易さを考慮して、例えば第１フレーム１１より多少やわらかい合成樹脂を用いることが好ましい。図２及び図３に示すように軸受キャップ３１は、周部カバー壁３１ａと、端面カバー壁３１ｂと、筒部３１ｃとを有している。周部カバー壁３１ａは、玉軸受２４の外輪及び第１軸受収容部１１ａの内周に夫々密に嵌合する大きさの円筒状をなしている。端面カバー壁３１ｂは、玉軸受２４の整流子２６側に位置する端面２４ａを被うために周部カバー壁３１ａから一体に折れ曲がって設けられている。図４の拡大図で代表して示すように端面カバー壁３１ｂの内面は、この内面が玉軸受２４の内輪に接触しないようにするために逃げ部３１ｄを有している。筒部３１ｃは端面カバー壁３１ｂの中央部から一体に突出されている。この筒部３１ｃの内径は回転軸２１の径より大きい。

この軸受キャップ３１は、端面カバー壁３１ｂの内面が玉軸受２４の端面２４ａに当るまで玉軸受２４に圧入気味に被嵌され、この状態で玉軸受２４とともに第１軸受収容部１１ａに圧入気味に嵌入される。これにより、周部カバー壁３１ａが玉軸受２４の外周と第１軸受収容部１１ａの内周との間に強く挟まれて、第１軸受収容部１１ａに収容された玉軸受２４が固定される。

この状態では、図４で代表するように軸受キャップ３１の筒部３１ｃは、回転軸２１に対して非接触であるとともに、整流子２６の軸受側端面２６ａに対しても非接触になっている。前記固定により、玉軸受２４に被嵌された軸受キャップ３１は、第１フレーム１１の内側に対して軸受収容部１１ａの開口を、整流子２６の軸受側端面２６ａとともに実質的に塞いで、第１フレーム１１の内側に対して玉軸受２４を仕切っている。

玉軸受２４と同様に電気絶縁材軸受キャップ３２を用いて玉軸受２５が第２軸受収容部１２ａに収容されている。電気絶縁材としては第２軸受収容部１２ａ及び玉軸受２４との嵌合のし易さを考慮して、例えば第２フレーム１２より多少やわらかい合成樹脂を用いることが好ましい。図２及び図３に示すように軸受キャップ３２は、周部カバー壁３２ａと、端面カバー壁３２ｂと、筒部３２ｃとを有している。周部カバー壁３２ａは、玉軸受２５の外輪及び第２軸受収容部１２ａの内周に夫々密に嵌合する大きさの円筒状をなしている。端面カバー壁３２ｂは、玉軸受２５の反ファン側、言い換えればワッシャ２８側に位置する端面２５ａを被うために周部カバー壁３２ａから一体に折れ曲がって設けられている。図５の拡大図で代表して示すように端面カバー壁３２ｂの内面は、この内面が玉軸受２５の内輪に接触しないようにするために逃げ部３２ｄを有している。筒部３２ｃは端面カバー壁３２ｂの中央部から一体に突出されている。この筒部３２ｃの内径は回転軸２１の径より大きい。

この軸受キャップ３２は、端面カバー壁３２ｂの内面が玉軸受２５の端面２５ａに当るまで玉軸受２５に圧入気味に被嵌され、この状態で玉軸受２５とともに第２軸受収容部１２ａに圧入気味に嵌入される。これにより、周部カバー壁３２ａが玉軸受２５の外周と第２軸受収容部１２ａの内周との間に強く挟まれて、第２軸受収容部１２ａに収容された玉軸受２５が固定される。

この状態では、図５で代表するように軸受キャップ３２の筒部３２ｃは、回転軸２１に対して非接触であるとともに、ワッシャ２８に対しても非接触になっている。前記固定により玉軸受２５に被嵌された軸受キャップ３２は、第２フレーム１２の内側に対して軸受収容部１２ａの開口をワッシャ２８とともに実質的に塞いで、第２フレーム１２の内側に対して玉軸受２５を仕切っている。

図１に示すようにファン部３は、送風整流体３５、遠心型のファン３６、及びこのファン３６を覆うファンカバー３７を備えている。

送風整流体３５は第２フレーム１２にねじ止めされている。この送風整流体３５の裏側には円弧状をなす複数の整流羽根（一つのみ図示）３５ａが一体に突設されている。送風整流体３５の中央部に設けられた通孔３５ｂには軸受収容部１１ａが通されている。ファン３６は、玉軸受２５及び回転軸通孔１８を貫通した回転軸２１の軸端部に、この軸端部に螺合されたナット３８により取付けられている。このファン３６が有する円板状のベースプレート３６ａは、送風整流体３５に接近しかつ対向しており、これらベースプレート３６ａと送風整流体３５との間には狭い隙間からなる裏側空間Ｇが形成されている。この裏側空間Ｇを通じて、回転軸通孔１８とファン３６の吐出し口３６ｂとは連通されている。ファンカバー３７は、円筒形の周壁部３７ａを有している。この周壁部３７ａは、周部に裏側への通気部（図示しない）を有した送風整流体３５の外周に被嵌されている。このファンカバー３７はファン３６の吸込み口３６ｃに対向する吸気開口３７ｂを有している。

前記電動送風機１の電動機部２にバッテリー電力が供給されることにより、電動送風機１は運転される。この運転により電機子１４とともに回転するファン３６から吐出された空気は、送風整流体３５の裏側に排出される。この排出された空気は、固定子１３を空冷した後、整流子２６及びブラシ装置１５を冷却する。

この電動送風機１の運転に伴いブラシ１５ａは、回転する整流子２６が外周部に有した整流子片と接触して摩耗する。この摩耗により生じるブラシ粉は、整流子２６のまわりを流れる気流により、ブラシ１５ａと整流子片との接触部より下流側に位置する第１フレーム１１の軸受収容部１１ａが設けられている端部に向けて搬送される。

軸受収容部１１ａ内の玉軸受２４は電気絶縁性の軸受キャップ３１で被われているので、長期間にわたる使用においても、軸受キャップ３１の端面カバー壁３１ｂ及び筒部３１ｃが遮壁として機能して、既述のように空気搬送されるブラシ粉が玉軸受２４に達して堆積することを防止する。これによる軸受キャップ３１の絶縁作用で、非充電部である玉軸受２４とこの上流側近傍に配置されている充電部であるブラシ装置１５とが、ブラシ粉を介して導通することを防止できるので、耐圧不良となることがない。

前記軸受キャップ３１は、電機子１４に対して非接触となるように第１フレーム１１に固定されており、電機子１４と一緒に回転することはない。このため、軸受キャップ３１が、第１フレーム１１と競って、摩耗し或いは摩擦熱で溶けることがないとともに、電機子１４の整流子２６と競ることもない。このように電機子１４に対して非接触であるにも拘らず、軸受キャップ３１は整流子２６に近接する筒部３１ｃを有しているので、端面カバー壁３１ｂの表面上を回転軸２１方向に移動するブラシ粉を、筒部３１ｃによって堰きとめて、玉軸受２４内に侵入することを抑制できる。このため、玉軸受２４の寿命低下が抑制されて、電動送風機１の耐久性を優れたものとできる。

電動送風機１の運転に伴う前記送風動作に起因して、ファン３６の裏側空間Ｇの空気は吐出し口３６ｂ側に引っ張られるので、この裏側空間Ｇは負圧となる。しかし、ファン３６側の玉軸受２５にも前記軸受キャップ３１と同様な軸受キャップ３２が被されていて、このキャップ３２の端面カバー壁３２ｂ及び筒部３２ｃが遮壁として機能するので、前記負圧を原因として、玉軸受２５内に第２フレーム１２の内側を流れる空気が吸い込まれることが抑制される。このため、流動する気流中に含まれる微細な塵が玉軸受２５内に侵入することが抑制されて、この玉軸受２５の寿命低下を抑制されるに伴い、電動送風機１の耐久性を優れたものとできる。

なお、軸受キャップ３２は、電機子１４に対して非接触となるように第２フレーム１２に固定されており、電機子１４と一緒に回転することはない。このため、軸受キャップ３２が、第１フレーム１１と競って摩耗し或いは摩擦熱で溶けることがないとともに、電機子１４のワッシャ２８とも競ることがないので、長期間にわたり既述の防塵機能を維持できる。

以上のようにブラシ粉等に対して防塵機能を発揮する軸受キャップ３１は、その周部カバー壁３１ａを軸受収容部１１ａとこれに収容される玉軸受２４との間に挟まれて取付けられているとともに、玉軸受２４の軸受収容部１１ａへの保持に使用されている。同様に、防塵機能を発揮する軸受キャップ３２は、その周部カバー壁３２ａを軸受収容部１２ａとこれに収容される玉軸受２５との間に挟まれて取付けられているとともに、玉軸受２５の軸受収容部１２ａへの保持に使用されている。すなわち、軸受キャップ３１,３２が、玉軸受２４,２５を個別に収容する軸受収容部１１ａ、１２ａに対する固定部材として用いられているので、格別に接着剤やねじ等の固定要素を専用に必要とすることがなく、組立て上好ましい。

なお、本発明は前記一実施形態に制約されず、例えば有底円筒状のフレーム本体と、この本体の開口端に取付けられたフレーム端面板とからなるフレームを備える電動送風機にも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る電動送風機を一部断面して示す側面図。 図１の電動送風機が備える電機子と一方のフレームとを互いに分離した状態で一部断面して示す側面図。 図１の電動送風機が備える電機子を分解して一方のフレームとともに一部断面した状態で示す側面図。 図１中Ｆ４部まわりを拡大して示す断面図。 図１中Ｆ５部まわりを拡大して示す断面図。

符号の説明

１…電動送風機、２…電動機部、３…ファン部、１１…第１フレーム、１１ａ…第１軸受収容部、１２…第２フレーム、１２ａ…第２軸受収容部、１３…固定子、１４…電機子、１５…ブラシ装置、１５ａ…ブラシ、１８…回転軸通孔、２１…回転軸、２４…第１玉軸受、２４ａ…第１玉軸受の整流子側端面、２５…第２玉軸受、２５ａ…第２玉軸受の反ファン側端面、２６…整流子、２６ａ…整流子の軸受側端面、２８…ワッシャ、３１，３２…軸受キャップ、３１ａ，３２ａ…周部カバー壁、３１ｂ，３２ｂ…端面カバー壁、３１ｃ，３２ｃ…筒部、３１ｄ，３２ｄ…逃げ部、３６…ファン、Ｇ…裏側空間

Claims (3)

1. 第１，第２の軸受収容部を有したフレーム、このフレームに支持された固定子、整流子及び前記両軸受収容部に個別に支持される第１，第２の玉軸受を有して前記固定子の内側に回転自在に配置された電機子、前記整流子に押付けられるブラシを有して前記フレームに取付けられたブラシ装置を備えた電動機部と、
   前記電機子の回転軸に固定されたファンを有して前記電動機部側に送風するファン部とを具備した電動送風機において、
   前記ブラシ装置を基準に前記送風の下流側に位置する前記第１軸受収容部内に配置された前記第１の玉軸受に、電気絶縁材製の軸受キャップを被せ、
   この軸受キャップが、前記第１の玉軸受の外輪及び前記第１軸受収容部の内周に夫々密に嵌合されるとともに前記第１の玉軸受の外周と前記第１軸受収納部の内周との間に挟まれる周部カバー壁と、この周部カバー壁から一体に折れ曲がって前記第１の玉軸受の前記整流子側に位置する端面を被う端面カバー壁と、この端面カバー壁の中央部から一体に突出されて前記回転軸及び前記整流子と非接触に設けられる筒部とを有しているとともに、前記端面に当てられる前記端面カバー壁の内面が前記第１の玉軸受の内輪に接しないようにする逃げ部を有し、この逃げ部が前記回転軸と前記筒部との間に形成される隙間より前記回転軸の軸方向に関して狭いことを特徴とする電動送風機。
2. 前記軸受キャップが前記第１軸受収容部に没した状態に配置されているとともに、前記整流子の軸受側端面が前記フレームの内側に対する前記第１軸受収容部の開口を実質的に塞いでいることを特徴とする請求項１の記載の電動送風機。
3. 第１，第２の軸受収容部を有したフレーム、このフレームに支持された固定子、整流子及び前記両軸受収容部に個別に支持される第１，第２の玉軸受を有して前記固定子の内側に回転自在に配置された電機子、前記整流子に押付けられるブラシを有して前記フレームに取付けられたブラシ装置を備えた電動機部と、
   前記電機子の回転軸に固定されたファンを有して前記電動機部側に送風するファン部とを具備し、
   前記ファン側に寄って位置する第２軸受収容部が、この収容部と前記ファンの裏側空間とを連通する回転軸通孔を有している電動送風機において、
   前記第２軸受収容部内に配置された前記第２の玉軸受に、電気絶縁材製の軸受キャップを被せ、
   この軸受キャップが、前記第２の玉軸受の外輪及び前記第２軸受収容部の内周に夫々密に嵌合されるとともに前記第２の玉軸受の外周と前記第２軸受収容部の内周との間に挟まれる周部カバー壁と、この周部カバー壁から一体に折れ曲がって前記第２の玉軸受の反ファン側に位置する端面を被う端面カバー壁と、この端面カバー壁の中央部から一体に突出されて前記回転軸と非接触に設けられる筒部とを有しているとともに、前記端面に当てられる前記端面カバー壁の内面が前記第２の玉軸受の内輪に接しないようにする逃げ部を有し、この逃げ部が前記回転軸と前記筒部との間に形成される隙間より前記回転軸の軸方向に関して狭いことを特徴とする電動送風機。

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