JP5402236B2

JP5402236B2 - モータと発電機

Info

Publication number: JP5402236B2
Application number: JP2009123765A
Authority: JP
Inventors: 和弘室町; 昌亨高田; 宗忠佐藤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-05-22
Filing date: 2009-05-22
Publication date: 2014-01-29
Anticipated expiration: 2029-05-22
Also published as: JP2010270843A

Description

本発明は、モータと発電機に関するものである。

モータや発電機は、以下のような構成となっている。

すなわち、回転軸と、この回転軸の外周に一体化したロータと、このロータの外周に、このロータとは非接触状態で近接配置されたステータと、前記回転軸のロータの両側部分に、それぞれ配置した軸受とを備えている。前記軸受は、前記回転軸の外周に一体に固定した内輪と、この内輪の外周に複数の転動体を介して配置した外輪と、前記内輪と外輪間において、前記複数の転動体を保持したリング状の保持器とを有している。さらに、少なくともひとつの前記軸受は、一端が前記外輪にて保持され、他端は内輪と接触かつ摺動する接触型のシールを有する構成としている（例えば下記特許文献１）。

また、軸受については、一端が外輪にて保持され、他端は内輪とは非接触となるシールを有する構成も知られている。

特開２００４−６０５１４号公報

上記従来例においては、軸受に設けられたシールは、外輪側で保持・固定され、内輪側では接触・摺動する構成となっているため、回転抵抗となる。また、運転の経過に伴い、シールの磨耗が起こり、次第に隙間ができて、チリ・ホコリが侵入することになる。

また、内輪とは非接触のシールでは、その隙間から埃などが侵入することになる。

軸受内に侵入した埃などは軸受内に設けられたグリスの劣化を進展させて回転負荷を増大させ、結果として回転効率が低下してしまうという課題があった。

そこで、本発明は、回転軸の回転負荷の増大を抑制することを目的とするものである。

そして、この目的を達成する為に本発明のモータ、もしくは発電機は、回転軸と、この回転軸の一端に接続した負荷と、この回転軸の外周に一体化されたロータと、このロータの外周に、このロータとは非接触状態で近接配置し、モータ外被にて一体化されたステータと、前記回転軸の前記ロータの両側部分に、それぞれ配置された軸受とを備え、前記軸受は、前記回転軸の外周に一体化された内輪と、この内輪の外周に、複数の転動体を介して配置された外輪と、前記内輪と前記外輪間において、前記複数の転動体を保持したリング状の保持器と、前記内輪と前記外輪間の開口に配置されたリング状のシールドとを有し、前記シールドは、その内周側が前記内輪に固定され、その外周側が前記外輪に非接触状態の遊端とし、前記シールドは、弓状の断面形状とし、前記外輪には、前記シールドと対向する箇所に、前記軸受の外側に向けて凹部を設け、前記凹部空間に前記シールドの遊端を格納し、前記負荷側に配置した前記軸受の前記リング状の保持器には、一端側が開口した複数の収納部を設け、各収納部に前記転動体を収納させた状態で、反開口側を前記負荷側にして、前記リング状の保持器を、前記内輪と前記外輪間に配置し、反負荷側の前記回転軸は、その回転軸がモータ外被外側に露出せず、前記反負荷側に配置した前記軸受の前記リング状の保持器には、一端側が開口した複数の収納部を設け、各収納部に前記転動体を収納させた状態で、反開口側を前記ロータ側にして、前記リング状の保持器を、前記内輪と前記外輪間に配置したものであり、これにより、所期の目的を達成するものである。

以上のように本発明のモータ、もしくは発電機は、回転軸と、この回転軸の一端に接続
した負荷と、この回転軸の外周に一体化されたロータと、このロータの外周に、このロータとは非接触状態で近接配置し、モータ外被にて一体化されたステータと、前記回転軸の前記ロータの両側部分に、それぞれ配置された軸受とを備え、前記軸受は、前記回転軸の外周に一体化された内輪と、この内輪の外周に、複数の転動体を介して配置された外輪と、前記内輪と外輪間において、前記複数の転動体を保持したリング状の保持器と、前記内輪と前記外輪間の開口に配置されたリング状のシールドとを有し、前記シールドは、その内周側が前記内輪に固定され、その外周側が前記外輪に非接触状態の遊端とし、前記シールドは、弓状の断面形状とし、前記外輪には、前記シールドと対向する箇所に、前記軸受の外側に向けて凹部を設け、前記凹部空間に前記シールドの遊端を格納し、前記負荷側に配置した前記軸受の前記リング状の保持器には、一端側が開口した複数の収納部を設け、各収納部に前記転動体を収納させた状態で、反開口側を前記負荷側にして、前記リング状の保持器を、前記内輪と前記外輪間に配置し、反負荷側の前記回転軸は、その回転軸がモータ外被外側に露出せず、前記反負荷側に配置した前記軸受の前記リング状の保持器には、一端側が開口した複数の収納部を設け、各収納部に前記転動体を収納させた状態で、反開口側を前記ロータ側にして、前記リング状の保持器を、前記内輪と前記外輪間に配置したものであるので、回転効率を向上することができる。

すなわち、本発明においては、前記軸受の内輪と外輪間の開口に配置されたリング状のシールドの内周側を前記内輪に固定し、その外周側を前記外輪に非接触状態の遊端としたものであるので、シールドと回転軸が接触することは無く、この結果として回転負荷が増大することはなく、回転効率を向上することができる。

また、シールドを弓状の断面形状としたものであるので、回転軸の回転時には、遠心力で外方に開くことで、外輪との間の隙間を小さくし、これにてこの隙間からの埃等の侵入を抑制することができる。

さらに、シールドを弓状の断面形状とすることで、前記回転軸の回転時には、前記シールドの外周側に向けて圧力が発生することになるので、外部からの埃の侵入を抑制することができる。

本発明の一実施形態を示す斜視図同断面図同要部拡大断面図図３のさらに要部拡大断面図図３のさらに要部拡大断面図同軸受の斜視図同軸受の保持器の斜視図

以下、本発明の一実施形態を、送風機用モータに適用したものを、添付図面を用いて説明する。

図１、図２は本実施形態の送風機用モータを示し、本体ケース１の下面には吸引口２が設けられ、また本体ケース１の側面には排出口３が設けられ、さらに本体ケース１の上面にはモータ４が取り付けられている。

また、上記本体ケース１内には、遠心型ファン５が設けられており、その略中心軸部分に設けた円管状の軸支部６には、モータ４の回転軸７の下端が貫通させられており、この回転軸７の下端部分において遠心型ファン５が実質的な固定状態（必要に応じての着脱自在を含む）で取り付けられている。

また、前記モータ４は、図２、図３に示すように、回転軸７と、この回転軸７の外周に一体化したロータ８と、このロータ８の外周に、このロータ８とは非接触状態で近接配置し、モールド樹脂体９で一体化されたステータ１０と、前記回転軸７のロータ８の両側部分に配置した軸受１１、１２が配置される。

また、前記回転軸７には、遠心型ファン５が固定されており、ステータ１０に通電して回転軸７を回転させれば、遠心型ファン５の回転により、吸引口２から本体ケース１内に空気が吸込まれ、その後排出口３から排出される構造となっている。

前記軸受１１、１２は、図３に示すごとく、前記回転軸７の外周に一体化されたリング状の内輪１３ａ、１３ｂと、この内輪１３ａ、１３ｂの外周に、複数の転動体１４ａ、１４ｂを介して配置されたリング状の外輪１５ａ、１５ｂと、前記内輪１３ａ、１３ｂと外輪１５ａ、１５ｂ間において、前記複数の転動体１４ａ、１４ｂを保持したリング状の保持器１６ａ、１６ｂと、前記内輪１３ａ、１３ｂと外輪１５ａ、１５ｂ間の、前記遠心型ファン５側の第一の開口１７ａ、１７ｂと、反遠心型ファン側の第二の開口１８ａ、１８ｂには、リング状のシールド１９とを備えている。

なお、前記シールド１９の内端は、図４、図５に示すごとく、内輪１３に固定され、またシールド１９の外端は、外輪１５に近接されているが、前記外輪１５には非接触状態で配置している。

具体的には、図５に示すように、シールド１９は弓状の断面形状となっており、この図５における破線は回転軸７の回転前、実線は回転軸７の回転時を示している。

つまり、このシールド１９は弓状の断面形状の薄い金属板で構成されており、その内端が上述のごとく内輪１３に固定されているので、回転軸７が回転すると遠心力を受け、その遊端側が外方に広がることで、破線から実線に変形するようになっているのである。

また、図３〜図５に示すごとく、遠心型ファン５側の軸受１１には、ステータ１０を覆ったモールド樹脂体９に固定する有天筒状の軸受ブラケット２０を設け、この軸受ブラケット２０の筒部で軸受１１の外輪１５ａの外周を覆っている。また、この軸受ブラケット２０の天部には貫通孔２１を設け、この貫通孔２１に回転軸７を貫通させている。

さらに、この貫通孔２１の外周部で、シールド１９の遊端と外輪１５ａとの間部分には、図４〜図５に示すごとく、軸受ブラケット２０の天部と外輪１５間で挟持した軸受シート２２を前記シールド１９とは非接触状態で設けている。

上記構成において、ステータ１０に通電すると、ロータ８がファンとともに回転し、これにより本体ケース１の吸引口２から吸引された空気が排出口３から排出される。

この時、回転軸７の両端は上述のごとく軸受１１，１２で回転自在に支持されている。

さてこの状態で、図３に示すごとく、遠心型ファン５側の軸受１１は、図３〜図５に示すごとくモールド樹脂体９で覆われていないので、遠心型ファン５側から埃が侵入するおそれがある。

しかしながら、その侵入経路は、図４、図５からも理解されるように、シールド１９の遊端と外輪１５ａ間となるが、この部分は軸受ブラケット２０の天部で覆われていることも手伝い侵入経路が長くなるので、侵入しにくいものとなる。

また、本実施形態では、上述のごとく、シールド１９は弓状の断面形状の薄い金属板で構成されており、その内周が上述のごとく内輪１３に固定されているので、回転軸７が回転すると遠心力を受け、図５のごとく、その遊端側が外方に広がることで、破線から実線に変形するようになっているので、埃の侵入経路であるシールド１９の遊端と外輪１５間が狭くなり、この結果として、埃はさらに侵入しにくいものとなる。

さらに、弓状の断面形状の薄い金属板で構成されたシールド１９は、上述のごとく、回転時には回転軸７が回転すると遠心力を受け、前記シールド１９の外周側に向けて圧力が発生することになるので、外部からの埃の侵入を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、図４、図５のごとく、外輪１５には、前記シールド１９と対向する箇所に、軸受１１、１２の外側に向けて凹部２３を設け、前記凹部２３の空間にシールド１９の遊端が格納されているため、埃の侵入経路であるシールド１９の遊端と外輪１５間が狭くなり、この結果として、埃はさらに侵入しにくいものとなる。

さらに、本実施形態では、図５〜図７のごとく、保持器１６の一端側が開口した複数の収納部２４を設け、各収納部２４に転動体１４を収納させた状態で、反開口部２５側を遠心型ファン５側にして、このリング状の保持器１６を、内輪１３と外輪１５間に配置しているので、埃の侵入経路であるシールド１９の遊端と外輪１５間の直ぐ後方にこのリング状の保持器１６が存在することで、埃の流入抵抗を高め、より侵入しにくいものとすることが出来る。

さらに、本実施形態では、図４〜図７のごとく、保持器１６の反開口部２５側に幅広部２６を一体形成し、反開口部２５側に設けた幅広部２６は、外輪１５のシールド１９と対向する箇所に、軸受１１、１２の外側に向けて設けた凹部２３に格納されているため、埃の侵入経路であるシールド１９の遊端と外輪１５間が狭くなり、この結果として、埃はさらに侵入しにくいものとなる。

さらに、幅広部２６を作りやすくするためにも、保持器１６は、合成樹脂により形成している。

さらに、本実施形態では、上述のごとく、軸受ブラケット２０の天部と外輪１５ａ間で挟持した軸受シート２２をシールド１９とは非接触状態で設けているため、埃の侵入経路が複雑となり、流入抵抗を高め、より侵入しにくいものとすることが出来る。

また、本実施形態では、図３に示すごとく、遠心型ファン５の反対側の回転軸７は、モールド樹脂体９から露出していないため、遠心型ファン５の反対側の軸受１２は、モールド樹脂体９で覆われることになり、遠心型ファン５側から埃が侵入しにくいものとなる。

さらに、本実施形態では、図３、図６、図７のごとく、遠心型ファン５の反対側の軸受１２は、保持器１６ｂの一端側が開口した複数の収納部２４を設け、各収納部２４に転動体１４ｂを収納させた状態で、反開口部２５側を遠心型ファン５側にして、このリング状の保持器１６ｂを、内輪１３ｂと外輪１５ｂ間に配置しているので、埃の侵入経路であるシールド１９の遊端と外輪１５ｂ間の直ぐ後方にこのリング状の保持器１６ｂが存在することで、埃の流入抵抗を高め、より侵入しにくいものとすることが出来る。

なお、上記実施形態は、本発明をモータに適用したものであるので、その回転軸７には、回転駆動すべき負荷（図示せず）が連結されるが、本発明を発電機に適用する場合には、回転軸７を回転駆動するための駆動体が連結され、これにて発電が行われるものとなる。

つまり、本発明はモータにも発電機にも効果を発揮することができるものである。

以上のように本発明のモータ、もしくは発電機は、回転軸と、この回転軸の一端に接続した負荷と、この回転軸の外周に一体化されたロータと、このロータの外周に、このロータとは非接触状態で近接配置し、モータ外被にて一体化されたステータと、前記回転軸の前記ロータの両側部分に、それぞれ配置された軸受とを備え、前記軸受は、前記回転軸の外周に一体化された内輪と、この内輪の外周に、複数の転動体を介して配置された外輪と、前記内輪と前記外輪間において、前記複数の転動体を保持したリング状の保持器と、前記内輪と前記外輪間の開口に配置されたリング状のシールドとを有し、前記シールドは、その内周側が前記内輪に固定され、その外周側が前記外輪に非接触状態の遊端としたものであるので、回転効率を向上することができる。

従って、各種電子機器や自動車、電車などに広く活用されるものとなる。

１本体ケース
２吸引口
３排出口
４モータ
５遠心型ファン
６軸支部
７回転軸
８ロータ
９モールド樹脂体
１０ステータ
１１軸受
１２軸受
１３内輪
１３ａ内輪
１３ｂ内輪
１４転動体
１４ａ転動体
１４ｂ転動体
１５外輪
１５ａ外輪
１５ｂ外輪
１６保持器
１６ａ保持器
１６ｂ保持器
１７開口
１７ａ開口
１７ｂ開口
１８開口
１８ａ開口
１８ｂ開口
１９シールド
２０軸受ブラケット
２１貫通孔
２２軸受シート
２３凹部
２４収納部
２５反開口部
２６幅広部

Claims

回転軸と、この回転軸の一端に接続した負荷と、この回転軸の外周に一体化されたロータと、このロータの外周に、このロータとは非接触状態で近接配置し、モータ外被にて一体化されたステータと、前記回転軸の前記ロータの両側部分に、それぞれ配置された軸受とを備え、前記軸受は、前記回転軸の外周に一体化された内輪と、この内輪の外周に、複数の転動体を介して配置された外輪と、前記内輪と前記外輪間において、前記複数の転動体を保持したリング状の保持器と、前記内輪と前記外輪間の開口に配置されたリング状のシールドとを有し、前記シールドは、その内周側が前記内輪に固定され、その外周側が前記外輪に非接触状態の遊端とし、
前記シールドは、弓状の断面形状とし、
前記外輪には、前記シールドと対向する箇所に、前記軸受の外側に向けて凹部を設け、前記凹部空間に前記シールドの遊端を格納し、
前記負荷側に配置した前記軸受の前記リング状の保持器には、一端側が開口した複数の収納部を設け、各収納部に前記転動体を収納させた状態で、反開口側を前記負荷側にして、前記リング状の保持器を、前記内輪と前記外輪間に配置し、
反負荷側の前記回転軸は、その回転軸がモータ外被外側に露出せず、
前記反負荷側に配置した前記軸受の前記リング状の保持器には、一端側が開口した複数の収納部を設け、各収納部に前記転動体を収納させた状態で、反開口側を前記ロータ側にして、前記リング状の保持器を、前記内輪と前記外輪間に配置したモータ。
前記保持器の前記反開口側に幅広部を一体形成した請求項１記載のモータ。
前記保持器の前記幅広部の前記外輪側を、前記外輪の凹部空間に格納した請求項１または２記載のモータ。
前記保持器は、合成樹脂により形成した請求項１〜３のいずれか一つに記載のモータ。
回転軸と、この回転軸の一端に接続した負荷と、この回転軸の外周に一体化されたロータと、このロータの外周に、このロータとは非接触状態で近接配置し、モータ外被にて一体化されたステータと、前記回転軸の前記ロータの両側部分に、それぞれ配置された軸受とを備え、前記軸受は、前記回転軸の外周に一体化された内輪と、この内輪の外周に、複数の転動体を介して配置された外輪と、前記内輪と前記外輪間において、前記複数の転動体を保持したリング状の保持器と、前記内輪と前記外輪間の開口に配置されたリング状のシールドとを有し、前記シールドは、その内周側が前記内輪に固定され、その外周側が前記外輪に非接触状態の遊端とし、
前記シールドは、弓状の断面形状とし、
前記外輪には、前記シールドと対向する箇所に、前記軸受の外側に向けて凹部を設け、前記凹部空間に前記シールドの遊端を格納し、
前記負荷側に配置した前記軸受の前記リング状の保持器には、一端側が開口した複数の収納部を設け、各収納部に前記転動体を収納させた状態で、反開口側を前記負荷側にして、前記リング状の保持器を、前記内輪と前記外輪間に配置し、
反負荷側の前記回転軸は、その回転軸がモータ外被外側に露出せず、
前記反負荷側に配置した前記軸受の前記リング状の保持器には、一端側が開口した複数の収納部を設け、各収納部に前記転動体を収納させた状態で、反開口側を前記ロータ側にして、前記リング状の保持器を、前記内輪と前記外輪間に配置した発電機。
前記保持器の前記反開口側に幅広部を一体形成した請求項５記載の発電機。
前記保持器の前記幅広部の前記外輪側を、前記外輪の凹部空間に格納した請求項５または６記載の発電機。
前記保持器は、合成樹脂により形成した請求項５〜７のいずれか一つに記載の発電機。