JP4718905B2

JP4718905B2 - 電動送風機

Info

Publication number: JP4718905B2
Application number: JP2005165846A
Authority: JP
Inventors: 次良小野; 郁夫大島
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Electronics Holdings Corp; Toshiba Home Appliances Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2005-06-06
Publication date: 2011-07-06
Anticipated expiration: 2025-06-06
Also published as: JP2006336624A

Description

この発明は、モータの駆動軸の一端部に取り付けられた遠心ファンを備えた電動送風機に関する。

従来から、電気掃除機本体に搭載される電動送風機が知られている（特許文献１参照）。

かかる電動送風機は、一端が開口されたモータケース内に設けられたモータと、前記開口から突出したモータの駆動軸の一端に取り付けられた遠心ファンと、この遠心ファンと前記モータとの間に設けた整流板と、前記モータケースの一端に取り付けられて前記遠心ファンと整流板とを覆い且つ中央部に吸気口を有するファンカバーとを備え、前記遠心ファンの回転によって前記吸気口から吸気した空気を前記整流板によって整流してモータケース内に送り込んでモータを冷却するようになっている。

そして、モータの駆動軸の両端は、ベアリングにより回転自在に保持されており、遠心ファン側に設けたベアリング１には、図４に示すように、駆動軸２に固定した内輪３と整流板側に取り付けた外輪４との間のボール５を挟み込む位置にシール部材６,７が設けられている。このシール部材６,７の左端部６ａ,７ａ（図３において）は外輪４に固定され、シール部材６,７の右端部６ａ,７ａは内輪３の外周面に設けた溝８,９の側面８ａ,９ａに当接し、駆動軸２が回転するとシール部材６,７の右端部６ａ,７ａは内輪３の溝８,９の側面８ａ,９ａに摺接していくようになっている。

シール部材６,７は、モータケース内に流れた空気が矢印Ｐで示すようにベアリング１内を通って、すなわちモータケース内からベアリング１を介して遠心ファン側へリークしてしまうのを防止するものである。
特許第３５３８００６号公報

しかしながら、このような電動送風機にあっては、遠心ファンが回転するとモータケース内の圧力が高くなり、シール部材６の右端部６ｂが内輪３の溝８の側面８ａから浮き、ベアリング１内の圧力が高くなる。一方、遠心ファンの回転により遠心ファン側（図３においてベアリングの上方）は負圧となり、シール部材７の右端部７ｂは内輪３の溝９の側面９ａに圧接していく。しかも、遠心ファンの回転速度が大きくなればなるほどモータケース内の圧力が高くなっていくとともに上記負圧が大きくなる。このため、シール部材７の圧接力はさらに大きくなっていき、シール部材７と内輪３との摩擦力が大きくなり、モータの回転効率が低下していくという問題があった。

この発明の目的は、モータの回転効率が低下してしまうことのない電動送風機を提供することにある。

請求項１の発明は、モータフレームに支持される固定子と、この固定子との磁気的作用により回転する回転子と、前記モータフレームの一端側と他端側とに配置されて前記回転子の軸を回転自在に保持する第１,第２軸受手段と、この第１軸受手段から突出した前記軸の一端に取り付けられた遠心ファンと、前記モータフレームに取り付けられて前記遠心ファンを覆い且つ中央部に吸気口を有するファンカバーとを備え、
前記第１軸受手段は、前記回転子軸に固定された内輪と、この内輪の外側に同心円状に配置された外輪と、その内輪と外輪との間に配置されたボールと、このボールの遠心ファン側に配置されたリング状の第１シール部材と、このボールの遠心ファンとは反対側に配置されたリング状の第２シール部材とを有し、これら第１,第２シール部材は、外周縁部が外輪に固定されて内周縁部が内輪に摺接し、
前記遠心ファンの回転によって前記吸気口から吸気した空気を前記モータフレーム内を介して排出する電動送風機であって、
前記第１,第２シール部材は、それぞれ前記遠心ファンと反対側の面に、前記内輪と摺接する摺接部を形成し、
前記遠心ファンの回転によって前記遠心ファン側の圧力が負圧となり前記第１シール部材の前記内周縁部が前記内輪に圧接する圧接力が小さくなり、
前記遠心ファンの回転によって前記モータフレーム内の圧力が高くなり前記第２シール部材の前記内周縁部が前記内輪に圧接する圧接力が小さくなることを特徴とする。

この発明によれば、遠心ファンが回転した際に、内輪に対する第１,第２シール部材の摺接部の圧接力を小さくさせるようにしたものであるから、第１軸受手段への異物の混入防止やファンからの風力が第１軸受手段を介してファン側にリークすることを防止できるばかりでなく、モータの回転効率が低下してしまうことも防止することができる。

以下、この発明に係る電動送風機の実施形態である実施例を図面に基づいて説明する。

［第１実施例］
図１において、２０は電気掃除機本体（図示せず）に搭載される電動送風機であり、この電動送風機２０は、モータフレーム２２内に設けたモータ３０と、このモータ３０の駆動軸３１の一端部３１Ａに取り付けた遠心ファン４０等とを有している。

モータフレーム２２の一端には開口２１が形成され、モータフレーム２２の他端には凹部２２Ａが形成されており、この凹部２２Ａにはベアリング（第２軸受手段）２３が設けられている。このベアリング２３はモータ３０の駆動軸（回転子の軸）３１の他端部を回転自在に保持している。また、モータフレーム２２の周壁２２Ｂの他端側には排気口２２ａが形成されている。

モータフレーム２２の開口２１には取付フレーム２４が取り付けられており、取付フレーム２４には通風用の開口２４Ａが複数形成されている。また、この取付フレーム２４の中央部には駆動軸３１の一端部３１Ａを回転自在に保持するベアリング（第１軸受手段）５０が取り付けられている。また、取付フレーム２４に整流板２６が取り付けられており、この整流板２６は遠心ファン４０とモータ３０の後述するステータ３０Ｓとの間に配置されている。

モータ３０は、モータフレーム２２に取り付けられたステータ（固定子）３０Ｓと、ロータ（回転子）３０Ｒと、ロータ３０Ｒの整流子３０ａに摺接するカーボンブラシ３０Ｂ等とから構成されている。
遠心ファン４０は、平板状の第１ファンプレート４１と、中央部に開口４２が形成された第２ファンプレート４３と、第１,第２ファンプレート４１,４３との間に放射状に配置された複数のファン４４等とを有している。そして、遠心ファン４０および整流板２６はモータフレーム２２に取り付けたファンカバー２８に覆われており、ファンカバー２８の中央部には吸気口２８Ａが形成されている。

ベアリング５０は、図２に示すように、駆動軸３１に固定された内輪５１と、この内輪５１に同心円状に配置されるとともに取付フレーム２４に固定された外輪５２と、この外輪５２と内輪５１との間に配置されたボール５３と、外輪５２と内輪５１との間であってボール５３を挟み込む位置に配置された樹脂製のシール部材６０,７０等とを有している。このシール部材６０,７０によりベアリング５０内がシールされている。５４はグリース、５５はボール５３を保持する保持器である。

シール部材（第１シール部材）６０は、遠心ファン４０側に位置し、リング状に形成されたシール部６１を有している。このシール部６１の外周縁部に厚肉状の基部６２が形成され、この基部６２が外輪５２に固定されている。

シール部６１は、その中間位置で屈曲されて段部６１ａが形成されており、内周縁部６３が先細り状に形成されている。内周縁部６３の下面（図２において）は平坦面となっている。

シール部材（第２シール部材）７０は、モータ３０のステータ３０Ｓ側に位置し、リング状に形成されたシール部７１を有している。このシール部７１の外周縁部に厚肉状の基部７２が形成され、この基部７２が外輪５２に固定されている。また、シール部７１の内周縁部７３が先細り状に形成され、内周縁部７３の下面（図２において）が傾斜している。

ベアリング５０の内輪５１の外周面には、シール部材６０,７０に対応した位置に環状の溝（第１,第２溝）５６,５７が形成され、この溝５６,５７のモータ３０のステータ３０Ｓ側の側面５６Ａ,５７Ａにシール部材６０,７０の内周縁部６３,７３の下面（摺接部）が所定の圧接力で圧接している。シール部材６０の圧接力はシール部材７０の圧接力より小さい値に設定されている。
［動作］
次に、上記のように構成される電動送風機２０の動作について説明する。

モータ３０が駆動されて駆動軸３１とともに遠心ファン４０が回転されると、ファンカバー２８の吸気口２８Ａから空気が吸引され、この吸引された空気は遠心ファン４０の開口４２を介して図１の矢印で示すように整流板２６およびファンカバー２８に案内されてモータフレーム２２内へ流れていく。このモータフレーム２２内へ流れた空気はモータ３０を冷却してモータフレーム２２の排気口２２ａから排気されていく。

そして、遠心ファン４０の回転によってモータフレーム２２内へ空気が送り込まれてくることにより、モータフレーム２２内の圧力が高くなり、シール部材７０のシール部７１の内周縁部７３が上方（図２において）に持ち上がる力を受ける。このため、シール部材７０の内周縁部７３が内輪５１の溝５７の側面５７Ａに圧接する圧接力は小さくなる。

他方、整流板２６と遠心ファン４０の第１ファンプレート４１との間の隙間の空気は遠心ファン４０の回転によって外側に引かれ、ベアリング５０が位置する外側の圧力が負圧となり、シール部材６０の内周縁部６３が上方（図２において）に持ち上がる力を受ける。このため、シール部材６０の内周縁部６３が内輪５１の溝５７の側面５７Ａに圧接する圧接力は小さくなる。つまり、シール部材６０,７０は遠心ファン４０の回転により、シール部材６０の内周縁部６３の下面である摺接部の内輪に対する摺接力が小さくなる。

これらシール部材６０,７０の圧接力が小さくなることにより、シール部材６０,７０とベアリング５０の内輪５１との間の摩擦力が小さくなり、モータ３０の回転効率が向上する。

また、遠心ファン４０の回転速度が大きくなるほど、モータフレーム２２内の圧力や整流板２６と第１ファンプレート４１との間の隙間の負圧が大きくなるので、シール部材６０,７０の圧接力が小さくなる。このため、遠心ファン４０の回転速度が大きくなるにしたがってモータ３０の回転効率が向上していく。したがって、特に最大吸込力をより大きくすることができる。

しかも、遠心ファン４０の回転速度が大きくなるにしたがってシール部材６０,７０とベアリング５０の内輪５１との間の摩擦力が小さくなり、このためシール部材６０,７０の磨耗が極力小さくなり、シール部材６０,７０のシール性を長期間に亘って維持することができる。

また、シール部材６０,７０の内周縁部６３,７３が内輪５１の溝５６,５７の側面５６Ａ,５７Ａに圧接しているので、モータフレーム２２内に送り込まれた空気はベアリング５０を介して遠心ファン４０側へ漏れてしまうことが防止されるとともに、異物がベアリング５０のグリース内へ混入してしまうことも防止される。

この実施例では、モータ３０の回転速度を最大にしたとき、すなわちモータ３０の駆動力が最大のとき、シール部材６０,７０の圧接力がほぼゼロとなるように設定しておく。これにより、モータ３０の回転速度が最大のときシール部材６０,７０の内周縁部６３,７３が内輪５１の溝５６,５７の側面５６Ａ,５７Ａに単に当接しているだけとなり、シール部材６０,７０とベアリング５０の内輪５１との間の摩擦力がほぼゼロとなるとともに、モータフレーム２２内に送り込まれた空気がベアリング５０を介して遠心ファン４０側へ漏れてしまうことや、異物がベアリング５０のグリース５４内へ混入してしまうことを防止することができる。

また、遠心ファン４０の回転によってモータフレーム２２内の圧力は大きくなり、遠心ファン４０の第１ファンプレート４１の下側（図１において）の空間の負圧は大きくならないが、シール部材６０の圧接力はシール部材７０の圧接力より小さい値に設定されていることにより、モータ３０の回転速度に応じてシール部材６０の圧接力を確実に小さくさせることができる。
［第２実施例］
図３は第２実施例のベアリング１５０を示す。このベアリング１５０のボール５３を挟む位置にはシール部材１６０,１７０が配置されている。

シール部材１６０は、断面が略Ｌ字形の金属製の補強板１６１と、この補強板１６１に取り付けられた軟質の樹脂製のシール板１６２とから構成されている。シール板１６２の外周縁部には肉厚部１６３が形成され、この肉厚部１６３が外輪５２に固定されている。また、シール板１６２の内周縁部１６４の下面（図３において）には環状の突起（摺接部）１６５が形成され、この突起１６５が内輪５１の溝５６の側面５６Ａに線接触している。

シール部材１７０は、断面が略Ｌ字形の金属製の補強板１７１と、この補強板１７１に取り付けられた軟質の樹脂製のシール板１７２とから構成されている。シール板１７２の外周縁部には肉厚部１７３が形成され、この肉厚部１７３が外輪５２に固定されている。また、シール板１７２の内周縁部１７４の下面（図３において）には環状の突起１７５が形成され、この突起１７５が内輪５１の溝５７の側面５７Ａに線接触している。

そして、この第２実施例によれば、シール部材１６０,１７０の突起１６５,１７５が内輪５１の溝５６,５７の側面５６Ａ,５７Ａに線接触することにより、シール性をより高めたものであり、また、シール部材１６０,１７０は、金属製の補強板１６１,１７１に樹脂製のシール板１７２を取り付けたものであるから、その強度は強くなる。

この第２実施例では、シール部材１６０,１７０の内周縁部１６４,１７４に突起１６５,１７５をそれぞれ設けているが、圧力が高くなる側に設けられているシール部材１７０だけに設けてもよい。

この発明に係る電動送風機の構成を示した半断面図である。ベアリングの構成を示した部分拡大図である。第２実施例のベアリングの構成を示した部分拡大図である。従来の電動送風機のベアリングの構成を示した説明図である。

符号の説明

２２モータフレーム
２６整流板
２８ファンカバー
３０モータ
３２駆動軸
４０遠心ファン
５０ベアリング
５１内輪
５２外輪
５３ボール
５６,５７溝
６０,７０シール部材
６２,７２外周縁部
６３,７３内周縁部

Claims

モータフレームに支持される固定子と、この固定子との磁気的作用により回転する回転子と、前記モータフレームの一端側と他端側とに配置されて前記回転子の軸を回転自在に保持する第１、第２軸受手段と、この第１軸受手段から突出した前記軸の一端に取り付けられた遠心ファンと、前記モータフレームに取り付けられて前記遠心ファンを覆い且つ中央部に吸気口を有するファンカバーとを備え、
前記第１軸受手段は、前記回転子軸に固定された内輪と、この内輪の外側に同心円状に配置された外輪と、その内輪と外輪との間に配置されたボールと、このボールの遠心ファン側に配置されたリング状の第１シール部材と、このボールの遠心ファンとは反対側に配置されたリング状の第２シール部材とを有し、これら第１、第２シール部材は、外周縁部が外輪に固定されて内周縁部が内輪に摺接し、
前記遠心ファンの回転によって前記吸気口から吸気した空気を前記モータフレーム内を介して排出する電動送風機であって、
前記第１、第２シール部材は、それぞれ前記遠心ファンと反対側の面に、前記内輪と摺接する摺接部を形成し、
前記遠心ファンの回転によって前記遠心ファン側の圧力が負圧となり前記第１シール部材の前記内周縁部が前記内輪に圧接する圧接力が小さくなり、
前記遠心ファンの回転によって前記モータフレーム内の圧力が高くなり前記第２シール部材の前記内周縁部が前記内輪に圧接する圧接力が小さくなることを特徴とする電動送風機。
前記遠心ファン側に配置された第１シール部材の内周縁部または外周縁部の圧接力を第２シール部材の内周縁部または外周縁部の圧接力よりも弱くしたことを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
少なくとも第２シール部材の内周縁部に突起を設け、この突起を摺接部としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動送風機。