JP5281055B2

JP5281055B2 - 電動機

Info

Publication number: JP5281055B2
Application number: JP2010184351A
Authority: JP
Inventors: 文清中澤; 順基三好
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: 2010-08-19
Filing date: 2010-08-19
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2024-11-10
Also published as: JP2010279247A

Description

本発明は、回転軸を回転自在に保持し、外側面がケース体に接着剤を介して接着される軸受を備えた電動機に関する。

従来、例えば電動送風機などに用いられる電動機は、回転軸を有するモータ本体部を収容した略筒状のケース体を備えている。このケース体には、軸方向の一端部に貫通孔を備えた筒状のモータヘッド部が設けられている。このモータヘッド部の内部には、回転軸に内輪が圧入されこの回転軸を回転可能に保持する扁平な略円筒状の玉軸受であるベアリングと、このベアリングの内部への粉塵などの侵入を防止するベアリングキャップと、ベアリングに予圧を加えるスラストばねとがそれぞれ収容されている。

そして、ベアリングは、振動、あるいはクリープの防止のために、モータヘッド部内に接着固定される。このベアリングの接着に際しては、モータヘッド部の外部から、貫通孔を介してベアリングの外周面とモータヘッド部の内周面との間に接着剤を注入する。

しかしながら、ベアリングの外周面とモータヘッド部の内周面との間には隙間が殆どないため、充分な量の接着剤を注入しなければ接着剤が行き渡らず、接着不良になる場合があった。

また、ベアリングキャップは、ベアリング内への接着剤の流入を防止するものの、接着剤の塗布位置によっては、モータヘッド部の内周面とベアリングの外周面との隙間を閉塞してしまい、接着剤の浸透を妨げるおそれがあった。

そこで、モータヘッド部の内周面に、接着剤が浸透しやすいように複数の凹部を設け、これら凹部に連通する接着剤注入孔を、モータヘッド部に径方向に穿設した電動機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平９−４６４３号公報（第３−４頁、図２−４）

しかしながら、電動機の製造の際には、一般に、軸方向を上下方向として製造するので、上述の電動機では、接着剤注入孔が径方向に穿設されているため、接着作業の際に、電動機の側方から接着剤を注入したり、電動機を横倒しにしたりしなければならず、製造性が良好でないという問題点を有している。

特に、接着剤注入孔を複数設けた場合には、電動機の両側方から接着剤を注入したり、電動機を横倒しにして周方向に回したりして接着作業をしなければならず、製造性が良好でない。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、製造性を向上した電動機を提供することを目的とする。

本発明は、回転軸およびこの回転軸の一端側に取り付けられた整流子を有するモータ本体部が取り付けられているとともに、回転軸の整流子よりも一端側の部分が挿入されるモータヘッド部が一端部に区画されたケース体と、回転軸の一端部を内輪に回転自在に保持し、外輪の外側面がケース体のモータヘッド部内面に接着剤を介して接着される軸受と、この軸受の外輪よりも小さく内輪よりも大きい外径寸法を有し、この軸受の一端部を覆って軸受内への接着剤の侵入を防止する軸受キャップと、この軸受キャップの一端部とモータヘッド部との間に配置され、軸受キャップを軸受の一端部に向けて付勢することで軸受に予圧を加えるスラストばねと、ケース体の一端部からモータヘッド部の軸受の外側面に対向するとともに、軸受キャップの外縁およびスラストばねの外縁に臨み、かつ整流子側に連通しない位置まで軸方向に沿って延びて設けられ、軸受の外側面とケース体のモータヘッド部内面との間に接着剤を注入可能な接着剤注入部とを具備したものである。

本発明によれば、軸受の一端部をこの軸受の外輪よりも小さく内輪よりも大きい外径寸法を有する軸受キャップにより覆い、この軸受キャップを軸受の一端部へとスラストばねにより付勢するとともに、軸受の外側面とケース体の一端部に区画されたモータヘッド部の内面との間に接着剤を注入可能な接着剤注入部を、ケース体の軸方向に沿って、ケース体の一端部からモータヘッド部の軸受の外側面に対向し軸受キャップの外縁およびスラストばねの外縁に臨む位置まで延びて設けることにより、軸方向に沿って一方向に接着剤注入部に比較的少量の接着剤を注入するだけで軸受内への接着剤の侵入を防止しつつ軸受の外側面とケース体のモータヘッド部内面との間に接着剤を確実に浸透させることが可能となり、製造性を向上できる。

本発明の一関連技術の電動機を備えた電動送風機を一部を切り欠いて示す縦断面図である。同上電動送風機を示す平面図である。同上電動機の一部を拡大して示す縦断面図である。同上電動機の一実施の形態の一部を拡大して示す縦断面図である。

以下、本発明の一関連技術の構成を図１ないし図３を参照して説明する。

図１は、電動送風機１を示し、この電動送風機１は、例えば図示しない電気掃除機、あるいは産業用ブロワなどに用いられるものである。また、この電動送風機１は、電動機としてのモータ２と、このモータ２に設けられた遠心ファン３とを備えている。

なお、以下、モータ２側を後側、遠心ファン３側を前側として説明する。

モータ２は、ケース体としてのフレーム４と、このフレーム４に取り付けられたモータ本体部５と、フレーム４に設けられた一対のブラシ機構部６とを有している。

フレーム４は、本関連技術では樹脂製であり、軸方向の一端である後端面すなわち底面の中心部に、円筒状のモータヘッド部11が後方に突出して設けられている。また、フレーム４には、モータヘッド部11の前方の両側部にブラシ機構部６が取り付けられる一対のブラシ部取付孔12が設けられている。さらに、フレーム４の前端部と遠心ファン３との間は、開口部13となっている。

モータヘッド部11には、モータ本体部５の出力軸としての回転軸14の軸方向の一端部である後端部を回転可能に軸支する軸受としての玉軸受であるベアリング15が接着固定されているとともに、このベアリング15の後部に設けられた軸受キャップとしての軸受カバーであるベアリングキャップ16およびスラストばね17がそれぞれ収容されている。また、このモータヘッド部11には、図１および図２に示すように、後端面となるスラスト受壁11aの中央に中心孔18が穿設されるとともに、スラスト受壁11aの中心孔18の両側部に、接着剤注入部としての複数、例えば一対の注入穴19，19が穿設されている。

ベアリング15は、内輪に回転軸14が圧入され、外輪の側面である外側面、すなわち外周面がモータヘッド部11の内周面に接着剤により固定されている。なお、この接着剤としては、例えば嫌気性のものを使用する。

また、ベアリングキャップ16は、ベアリング15内への粉塵、あるいは接着剤などの侵入を防止するもので、例えば金属板などにより平面視で円形状に形成されている。さらに、このベアリングキャップ16は、外径寸法がモータヘッド部11の内径寸法よりも若干小さく形成されている。このため、モータヘッド部11の内周面とベアリングキャップ16の外周部との間には、若干の隙間が形成されている。

また、スラストばね17は、ベアリング15に予圧を加えるもので、ベアリングキャップ16の後側に配置され、中心孔18に対向している。

そして、各注入穴19は、図１および図３に示すように、ベアリング15とモータヘッド部11との接着部であるベアリング15の外周面とモータヘッド部11の内周面との間に向けて、モータ２の軸方向に沿ってモータヘッド部11にそれぞれ穿設されている。また、これら注入穴19は、モータ２の中心軸に対して互いに対称な位置に設けられている。すなわち、これら注入穴19同士を結ぶ仮想線は、モータ２の中心軸を通っている。そして、これら注入穴19は、中心孔18側の部分がスラスト受壁11aを貫通し、モータヘッド部11の外側寄りの部分がスラストばね17の後部近傍にまで延設され、かつ、フレーム４の中心軸方向に向けてモータヘッド部11の内周面へと前側に傾斜したガイド部21が前端部にそれぞれ形成されている。

これらガイド部21は、各注入穴19に注入された接着剤をベアリング15の外周面とモータヘッド部11の内周面との間にガイドするものである。

一方、ブラシ部取付孔12は、フレーム４の両側部を中心軸方向に貫通してそれぞれ設けられている。

さらに、モータ本体部５は、フレーム４の中心軸に沿って配置された回転軸14と、この回転軸14の外周面に設けられた円筒状の整流子22および回転子としての電機子であるアーマチュア23と、固定子としてのステータ24とを備えている。

回転軸14は、軸方向の他端部である前端部が、ディフューザである整流板25に挿通され、この前端部に遠心ファン３が設けられている。

また、整流子22は、導電性を有し、ベアリング15よりも前方の回転軸14の外周面に固定されてこの回転軸14と一体に回転するもので、外周面にブラシ機構部６の先端部が摺接している。

さらに、アーマチュア23は、整流子22よりも前方の回転軸14の外周面に固定されるとともにステータ24の内周側に配置され、整流子22と電気的に接続されている。

また、ステータ24は、平面視四角形状のステータコア31を有し、フレーム４の軸方向の中心域に開口部13に対向して配置されている。

ステータコア31は、鉄板が多数積層されて板状に設けられ、中心部に、アーマチュア23が挿入される略四角形状の挿入孔部33が穿設されている。すなわち、この挿入孔部33は、内周部がアーマチュア23の外周面に所定の間隙を介して対向している。また、ステータコア31の内周部には、複数の固定極すなわちＮ極およびＳ極が形成される。

さらに、各ブラシ機構部６は、フレーム４の中心軸方向に向けてブラシ部取付孔12，12に先端部が挿入されて固定されている。そして、各ブラシ機構部６は、カーボンブラシ35と、このカーボンブラシ35を保持するブラシ保持器36と、このブラシ保持器36に収容された付勢部材としてのばね37と、このブラシ保持器36に設けられた端子38とをそれぞれ有している。

カーボンブラシ35は、長手方向の一端部がブラシ保持器36からフレーム４の中心軸方向に突出して整流子22の外周面に摺接してこの整流子22と電気的に導通するとともに、長手方向の他端部がブラシ保持器36に挿入されている。

また、ブラシ保持器36は、長手方向の一端部がブラシ部取付孔12に挿入され、長手方向の他端部がフレーム４から外方に突出している。

さらに、ばね37は、カーボンブラシ35を整流子22の外周面に押圧するものである。

そして、端子38は、ブラシ保持器36の長手方向の他端部に突設され、家庭用商用交流電源、あるいは電池などの図示しない電源部に電気的に接続されている。

また、整流板25は、遠心ファン３からの風を整流してモータ２側へと流すもので、モータ２と遠心ファン３との間に位置し、フレーム４の前端部を閉塞するように、図示しない螺子などでフレーム４に取り付けられている。そして、この整流板25は、円板状の整流板本体41と、この整流板本体41に突設された固定翼としての複数のブレード42とを有している。

整流板本体41は、フレーム４の中心軸と同軸状に設けられ、フランジ部45が外周部に突設されているとともに、回転軸14の前端部が挿通される挿通孔46が中心部に穿設されている。そして、整流板本体41の後部の中央部には、挿通孔46よりも径寸法が大きくこの挿通孔46と連通する平面視円形状の軸受支持部としての取付凹部47が、挿通孔46と同軸状に設けられ、この取付凹部47には、円筒状のベアリング51が内部に嵌着されて収容されている。

さらに、ベアリング51は、回転軸14の前端部の外周面を回転可能に軸支するもので、回転軸14の周囲に配置されている。

各ブレード42は、図２に示すように、整流板25の中心部から外周方向に向かうように平面渦巻き状に設けられ、整流板本体41の周方向に互いに離間されている。このため、各ブレード42の間には、整流板本体41の外周部に連続する案内風路62が区画形成されている。また、この案内風路62は、整流板本体41に穿設された図示しない流通孔により整流板25の前部である遠心ファン３側に連通している。

また、ベアリング51の前部と遠心ファン３との間の回転軸14には、スペーサ63が設けられている。このスペーサ63は、前端部が整流板25の前面よりも前方に突出している。

そして、遠心ファン３は、回転軸14の前端部に設けられ、この回転軸14と一体的に回転する。また、遠心ファン３は、フレーム４の径方向に沿って円板状に設けられた後部ファンプレート66、この後部ファンプレート66に対してフレーム４の軸方向に所定の間隙を介して略平行に対向する前部ファンプレート67、および、これらファンプレート66，67の間に一体に設けられたファン翼68を備えている。

後部ファンプレート66は、モータ２の回転軸14が嵌挿される嵌挿孔71が中心部に穿設されている。また、この後部ファンプレート66の後部には、回転軸14が挿通される後部ワッシャ孔72aを備えた円環状の座金である後部ファンワッシャ72が、スペーサ63との間に取り付けられている。さらに、この後部ファンプレート66の前部には、回転軸14が挿通される前部ワッシャ孔73aを備えた円環状の座金である前部ファンワッシャ73が取り付けられている。この前部ファンワッシャ73は、後部ファンワッシャ72と略等しい形状に形成され、この後部ファンワッシャ72と前後の向きを反対にした状態で、遠心ファン３を回転軸14に固定するナット74と後部ファンプレート66との間に取り付けられている。

ここで、ナット74は、回転軸14の前端部の外周に設けられた雄螺子部75に螺合され、遠心ファン３と回転軸14とを一体とするものである。

一方、前部ファンプレート67には、丸孔状の通風孔77が中心部に穿設されている。この通風孔77は、各ファンワッシャ72，73の外径寸法と略等しい径寸法に形成されている。そして、この前部ファンプレート67は、通風孔77の周囲から、後部ファンプレート66に向けて拡径されている。

ファン翼68は、平面視で通風孔77の周縁部近傍から遠心ファン３の外周方向に向かうように渦巻き状に設けられ、複数の吸気風路78を区画形成する壁状に形成されている。

そして、遠心ファン３は、略筒状のファンカバー81により前側が覆われている。

ファンカバー81は、整流板25のフランジ部45に後端部が嵌合されている。また、このファンカバー81は、前面の中心部に、遠心ファン３の通風孔77に連通する吸込口82が開口形成されている。

次に、上記一関連技術の組み立て動作を説明する。

まず、モータ本体部５を遠心ファン３側に接続した後、ベアリング15に回転軸14を圧入する。

次いで、ベアリングキャップ16とスラストばね17とをベアリング15に取り付けつつ、フレーム４のモータヘッド部11に挿入する。

この後、遠心ファン３側を下側として、注入穴19から接着剤を滴下すると、この接着剤が注入穴19に沿って流れ、ガイド部21によりベアリング15の外周面とモータヘッド部11の内周面との間にガイドされ、ベアリングキャップ16とモータヘッド部11の隙間から接着剤が浸透してベアリング15がモータヘッド部11に接着固定される。

次に、上記一関連技術の動作を説明する。

電源部から端子38へと供給された電力によりモータ２が駆動し、回転軸14が遠心ファン３などと一体に回転すると、この遠心ファン３の回転により生じる負圧により吸込口82から電動送風機１内へと空気が吸い込まれる。この吸い込まれた空気は、通風孔77を介して遠心ファン３の前部ファンプレート67と後部ファンプレート66との間の吸気風路78に流入した後、ファン翼68に沿って遠心ファン３の外周方向へと吹き出される。

遠心ファン３から吹き出された空気は、整流板25の流通孔から案内風路62へと流れ込み、整流板25のディフューザ効果によりブレード42に沿って整流されて静圧化され、モータ２側へと吹き出される。

そして、このモータ２側へと吹き出された空気は、ステータ24の外周面に沿って流れてこのステータ24を冷却しつつ、開口部13，13から外部へと排気される。

上述したように、上記一関連技術によれば、ベアリング15の外周面とフレーム４のモータヘッド部11の内周面との間に接着剤を注入可能な注入穴19を軸方向に沿って設けることにより、軸方向に沿って一方向に比較的少量の接着剤を注入するだけでベアリング15の外周面とモータヘッド部11の内周面との間に接着剤を容易かつ確実に浸透させることが可能となり、製造性を向上できる。

特に、電動送風機１は、軸方向を上下方向とし遠心ファン３側を下側にして製造することが一般的であるため、注入穴19を軸方向に沿って設けることで、例えばモータヘッド部の内周面に連通する注入穴をモータヘッド部に軸方向に穿設する従来の場合などと比較して、電動送風機１の向きを接着作業の度に変えることなく、注入穴19に接着剤を容易に滴下させることができるから、製造の際の作業性を向上できるとともに、ベアリング15の外周面に対向するモータヘッド部11の内周面の面積を確保できるので、接着面積が低下することを防止できる。

しかも、少量の接着剤でも確実に接着固定できるので、滴下する接着剤の量も低減でき、製造コストを抑制できるとともに、接着剤の養生のための時間を短縮でき、製造性がより向上する。

また、注入穴19を一対設けることにより、ベアリング15の外周面とモータヘッド部11の内周面との間全体に接着剤を浸透させることができる。

さらに、注入穴19を中心軸に対して対称な位置に設けることで、接着剤がベアリング15の外周面とモータヘッド部11の内周面との間全体に略均等に浸透するので、接着むらを防止できる。

またさらに、注入穴19の前端部にガイド部21を設けることで、注入穴19に注入された接着剤をガイド部21でベアリング15の外周面とモータヘッド部11の内周面との間へと確実にガイドし、接着剤をより確実に浸透させることができる。

特に、上記一関連技術では、フレーム４を樹脂製とすることにより、例えば鋼板などによりフレームを成形する場合と比較して、モータヘッド部11の内周面の成形精度を確保することが容易でなく、ベアリング15の外周面とモータヘッド部11の内周面との隙間に接着剤が浸透しにくくなるおそれがあるから、注入穴19およびガイド部21を設けることで、ベアリング15の外周面とモータヘッド部11の内周面との間に接着剤を確実に浸透させることができる。

そして、フレーム４を樹脂製とすることで、例えば鋼板などによりフレームを成形する場合と比較して、注入穴19およびガイド部21の形状を容易に製造できる。

さらに、ベアリング15をモータヘッド部11に確実に接着固定できることにより、モータ２の回転数の増加に伴いベアリング15が振動したり、あるいはベアリング15の外輪がモータヘッド部11に対してモータ２の回転方向と逆方向に相対的に回転する、いわゆるクリープを起こしたりすることを確実に防止でき、カーボンブラシ35、あるいはベアリング15の早期磨耗を防止できて、モータ２および電動送風機１の使用寿命を確保できる。

特に、電気掃除機に使用される電動送風機１では、モータ２が高速回転されるので、ベアリング15をモータヘッド部11に確実に接着固定することで、ベアリング15の振動あるいはクリープを確実に防止でき、信頼性を向上できる。

なお、上記一関連技術において、注入穴19は、２つに限らず、１つだけ設けたり、３つ以上設けたりしてもよい。特に、３つ以上設ける場合には、これら注入穴19から注入された接着剤がベアリング15の外周面とモータヘッド部11の内周面との間に略均等に浸透するように、注入穴19を周方向に略等角度に離間することが望ましい。

また、図４に示す一実施の形態のように、注入穴19を、ベアリング15の外周面に対向する位置まで延設することも可能である。この場合には、注入穴19に注入された接着剤を、ベアリング15の外周面とモータヘッド部11の内周面との間に、より確実に浸透させることができる。

なお、上記一実施の形態において、モータ２は、電動送風機１以外のものに使用してもよい。

２電動機としてのモータ
４ケース体としてのフレーム
５モータ本体部
11 モータヘッド部
14 回転軸
15 軸受としてのベアリング
16 軸受キャップとしてのベアリングキャップ
17 スラストばね
19 接着剤注入部としての注入穴
21 ガイド部
22 整流子

Claims

回転軸およびこの回転軸の一端側に取り付けられた整流子を有するモータ本体部が取り付けられているとともに、前記回転軸の前記整流子よりも一端側の部分が挿入されるモータヘッド部が一端部に区画されたケース体と、
前記回転軸の一端部を内輪に回転自在に保持し、外輪の外側面が前記ケース体のモータヘッド部内面に接着剤を介して接着される軸受と、
この軸受の外輪よりも小さく内輪よりも大きい外径寸法を有し、この軸受の一端部を覆ってこの軸受内への接着剤の侵入を防止する軸受キャップと、
この軸受キャップの一端部と前記モータヘッド部との間に配置され、前記軸受キャップを前記軸受の一端部に向けて付勢することで前記軸受に予圧を加えるスラストばねと、
前記ケース体の一端部から前記モータヘッド部の前記軸受の外側面に対向するとともに、前記軸受キャップの外縁および前記スラストばねの外縁に臨み、かつ前記整流子側に連通しない位置まで軸方向に沿って延びて設けられ、前記軸受の外側面と前記ケース体のモータヘッド部内面との間に接着剤を注入可能な接着剤注入部と
を具備したことを特徴とした電動機。
ケース体は、樹脂製であり、
接着剤注入部は、軸受の外側面と前記ケース体のモータヘッド部内面との間に接着剤をガイドするガイド部を備えている
ことを特徴とした請求項１記載の電動機。