JP5906389B2 - 電動送風機及びそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は電動送風機及びそれを備えた電気掃除機に関するものである。

従来の電気掃除機用の電動送風機は、界磁を内蔵したブラケットとフレームにより電機子を回転自在に挟み込むことにより駆動部を構成し、フレームより突出した電機子回転軸には遠心ファンが取り付けられ、ファンとファンから出た風をブラケット内へと案内するエアガイドを覆う様にファンケースが前記ブラケットのフランジ部に取り付けられている。

一般的な電動送風機においては、強度確保と量産性から鋼板をプレスすることにより前記ファンケースと前記ブラケットが作製されているが、軽量化の要求により、アルミニウムやマグネシウムからなる合金材を成型したブラケットを使用する電動送風機も採用されているが、ファンケースの取り付け方法は同じ形態であった。

この構成の一例は、特許文献１に記載の図９に示すように、ブラケット２のフランジ部の外周端を遠心方向から軸方向に向かって折り曲げられた円筒形状のフランジ折り返し円筒部１１となり、その部分にファンケース外周円筒端部１７を圧入する構造となっている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４５１２６１９号公報

しかしながら、従来の構成の場合、ファンケース外周円筒端部１７の内径とブラケット２のフランジ折り返し円筒部１１の外径は全周で接触嵌合する為、円筒度を高精度にし、かつ、嵌合代を適正な嵌め合い公差に設定しないと、ファンケース１がブラケット２に圧入できず乗り上げたり、逆に抜け落ちてしまう問題があった。また、圧入保持力が低いと、軸方向の抜け強度の低下だけでなく、径方向の回転移動を引き起こす問題もあった。

また、近年の軽量化要求により、ブラケット２を比重の低いアルミやマグネシウムを用いた合金材を成型することにより作製されるものや、ファンケース外周円筒端部１７を短く設定して軽量化を図った物が採用されてきている。

しかしながら、前者の場合、必ず抜きテーパが必要で、特にマグネシウム合金の場合は２〜５度程度の大きな抜きテーパが必要となる。後者の場合、スプリングバックにより曲げ加工が十分に行えず、ファンケース１の端部が外周方向へ開いたラッパ状となる。よって、どちらにおいても、ファンケース１との接触部が傾斜面となる為、接触部が線接触となり保持力の低下を招いていた。また、傾斜面の径大側からファンケースを圧入する為、ファンケースの乗り上げやカジリ等を発生する問題があった。

また、ファンケース１をブラケット２に圧入した後のファンケース外周円筒端部１７の位置はフランジ折り返し円筒部１１の付け根位置と略同位置に設定した方がファンケース外周円筒端部１７の長さを短くでき、軽量化・材料費削減が可能となるが、ファンケース外周円筒端部１７の一部を中心側へ折り曲げ、ブラケット２のフランジ折り返し円筒部１
１の付け根側に覆い被せることによる抜け止めを行うことが困難になり、抜け強度の低下を招く問題があった。

それらの対策案としてブラケット２のフランジ折り返し円筒部１１の外周を切削することにより傾斜部を円筒にする方法があるが、全周で接触嵌合することとなり、従来構成と同様に円筒度を高精度にし、且つ、嵌合代を適正な嵌め合い公差に設定しないと、ファンケース１がブラケット２に圧入できず乗り上げたり、逆に抜け落ちてしまう問題があった。

また、成型品の場合、界磁コア圧入部やベアリング挿入部等の他部品との嵌合部も抜きテーパが発生する為切削が必要であり、ブラケット２のフランジ折り返し円筒部１１との同軸度を高精度に維持することは非常に困難であった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ファンケース１をブラケット２に精度良く確実に固定し信頼性の高い電動送風機、及び、それを搭載する信頼性の高い電機掃除機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電動送風機は、電機子の回転軸に取り付けた遠心ファンを有し、マグネシウムやアルミを用いた合金材料にて成型加工されるブラケットにファンケ−スを嵌め込み固定する電動送風機において、前記ブラケットの外周端を遠心方向からファン側の回転軸方向に向かって屈曲させて形成したフランジ折り返し円筒部と、前記ファンケース設けたファンケース外周円筒端部と、を備え、前記フランジ折り返し円筒部は、回転軸と略同方向の垂直円弧面を有した円筒形状部と、前記フランジ折り返し円筒部の端部側より付け根部に向かって径小方向に傾斜した傾斜円錐部とを交互に２箇所以上有して構成され、前記円筒形状部の外径は、前記傾斜円錐部の最大外径以上とし、前記ファンケースを、前記ファンケース外周円筒端部と前記フランジ折り返し円筒部との嵌合で保持することにより、フランジ折り返し円筒部に円筒形状部と傾斜円錐部を設け、フランジ折り返し円筒部の一部でファンケースと圧入接触させると言う簡単な方法で、高精度が必要な面積を少なくできる為、加工・管理が容易になり、同軸度・円筒度を高精度に維持できる。また、傾斜円錐部は非接触若しくは線接触となる為、この部分でファンケース外周円筒端部が湾曲することで寸法を吸収できる為、バネの様な効果が生まれ、かん合代の管理幅を広げても抜け強度の低下を防止できるものである。

本発明の電動送風機は、安価で精度良く軸方向にも径方向にも確実にファンケース固定を行うことが可能となる。

本発明の実施の形態１における電動送風機を示す図２のＤ−Ｄ断面図 同、電動送風機を示す図１のＡ−Ａ断面図 同、電動送風機のブラケット２の上方からの平面図 （ａ）同、電動送風機を示す図１のＢ−Ｂ断面の要部拡大図、（ｂ）同、電動送風機を示す図１のＡ−Ａ断面の要部拡大図 （ａ）同、電動送風機のファンケース外周円筒端部１７と傾斜円錐部４の配置を示す断面拡大図、（ｂ）同、電動送風機のファンケース外周円筒端部１７が凹状の折り曲げ部１３により折れ曲がり傾斜円錐部４に当接した状態を示す断面拡大図 同、電動送風機を示す図１の左上部の要部拡大図 同、電動送風機の傾斜円錐部４の端部と根元部の中間部に径大部１４を設け径大部１４の上方および下方の端部で各々隙間が設けられた状態を示す断面拡大図 （ａ）同、電動送風機のブラケット２のフランジ折り返し円筒部１１の傾斜円錐部４を示す要部断面図、（ｂ）同、電動送風機のブラケット２のフランジ折り返し円筒部１１の圧肉の主形状２３を示す要部断面図、（ｃ）同、電動送風機のブラケット２のフランジ折り返し円筒部１１の切削面２４を示す要部断面図、（ｄ）同、電動送風機のブラケット２のフランジ折り返し円筒部１１の切削後の円筒形状部５と、傾斜円錐部４を示す要部断面図 （ａ）従来の電動送風機のファンケース外周円筒端部１７とフランジ折り返し円筒部１１（ファン側折り曲げ）との嵌合状態を示す要部断面図、（ｂ）同、電動送風機のファンケース外周円筒端部１７とフランジ折り返し円筒部１１（非ファン側折り曲げ）との嵌合状態を示す要部断面図

請求項１記載の発明は、電機子の回転軸に取り付けた遠心ファンを有し、マグネシウムやアルミを用いた合金材料にて成型加工されるブラケットにファンケ−スを嵌め込み固定する電動送風機において、前記ブラケットの外周端を遠心方向からファン側の回転軸方向に向かって屈曲させて形成したフランジ折り返し円筒部と、前記ファンケース設けたファンケース外周円筒端部と、を備え、前記フランジ折り返し円筒部は、回転軸と略同方向の垂直円弧面を有した円筒形状部と、前記フランジ折り返し円筒部の端部側より付け根部に向かって径小方向に傾斜した傾斜円錐部とを交互に２箇所以上有して構成され、前記円筒形状部の外径は、前記傾斜円錐部の最大外径以上とし、前記ファンケースを、前記ファンケース外周円筒端部と前記フランジ折り返し円筒部との嵌合で保持することにより、フランジ折り返し円筒部に円筒形状部と傾斜円錐部を設け、フランジ折り返し円筒部の一部でファンケースと圧入接触させると言う簡単な方法で、高精度が必要な面積を少なくできる為、加工・管理が容易になり、同軸度・円筒度を高精度に維持できる。また、傾斜円錐部は非接触若しくは線接触となる為、この部分でファンケース外周円筒端部が湾曲することで寸法を吸収できる為、バネの様な効果が生まれ、かん合代の管理幅を広げても抜け強度の低下を防止できる。

請求項２記載の発明は、特に第１の発明において、傾斜円錐部の部分で隙間を有した状態で嵌合されるファンケース外周円筒端部に対し、外周側から中心側へ押し出した凹状の折り曲げ部を設け、前記凹状の折り曲げ部の先端部内径が前記傾斜円錐部の先端部外径よりも小さく設定し、前記凹状の折り曲げ部の先端部が前記傾斜円錐部の根元付近で接触するように構成したことにより、フランジ折り返し円筒部の付け根側と隙間を有するファンケース外周円筒端部を中心側へ押し曲げ凹状の折り曲げ部を設けると言う簡単な方法で、ファンケース外周円筒端部が傾斜円錐部に覆いかぶさることとなり軸方向の抜け止めとなるだけでなくだけでなく、フランジ折り返し円筒部における円筒形状部がストッパとなり回転方向の回り止めとなり、確実な固定が行える。また、傾斜円錐部と円筒形状部で発生する隙間通路を狭くできる為、隙間を通過するモレ風を防止でき、吸引力低下、モレ風による騒音増加を防止できる。

請求項３記載の発明は、特に第１の発明において、傾斜円錐部の端部と根元部の中間部に径大部を設け、ファンケース外周円筒端部と傾斜円錐部との間において、径大部の上方および下方の端部で各々隙間を有するように構成したことにより、フランジ折り返し円筒部の傾斜円錐部の端部と根元部の中間部に径大部を設けると言う簡単な方法で、ファンケース圧入時に端部に引っ掛かる危険性を低減でき、スムーズな挿入からの圧入が可能となり、生産性が向上する。また、傾斜円錐部においては径大部から上下両側に傾斜面を有することにより、最大外径と最小外径の差が少なくなり、ファンケースとブラケットとの隙間通路を狭くできる為、隙間を通過するモレ風を防止でき、吸引力低下、モレ風による騒音増加を防止できる。さらに、傾斜円錐部の傾斜角度を大きくすることができ、ファンケースの抜け止めストッパとしての効果を大きくできる。

請求項４記載の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明において、複数の円筒形状部と複数の傾斜円錐部とを軸方向から見た場合、略線対称になるよう配置したことにより、ファンケースとブラケットの保持が均等となりファンケースの安定した保持が実現できる。また、上記ファンケース端部折り曲げ箇所も均等となる為、より安定した保持が実現できる。

請求項５記載の発明は、特に第１〜４のいずれか１つの発明において、ブラケットのフランジ折り返し円筒部の全体周長における円筒形状部の比率を５０〜７０％に設定したことにより、傾斜部よりも円筒部の比率を高く設定することになり、ファンケースの抜け強度の確保と圧入抵抗の削減とを両立できる。

請求項６記載の発明は、特に第１〜５のいずれか１つの発明における電動送風機を電気掃除機に搭載したことにより、信頼性の高い電気掃除機を提供するものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図２おいて電動送風機の構成を説明する。一般的な電気掃除機用の電動送風機は、界磁１０を内蔵したブラケット２とフレーム８により電機子９を回転自在に挟み込むことにより駆動部を構成し、フレーム８より突出した電機子９の回転軸１６には遠心ファン６が取り付けられ、遠心ファン６と遠心ファン６から出た風をブラケット２内へと案内するエアガイド７を覆う様にファンケース１が前記ブラケット２のフランジ折り返し円筒部１１に取り付けられている。ファンケース１は鋼板をプレスにより成型加工される。

このフランジ折り返し円筒部１１は外周端を遠心方向からファン側の回転軸方向に向かって屈曲させた円筒形状となっており、その部分にファンケース外周円筒端部１７を圧入する構造となっている。

尚、従来の電動送風機のフランジ折り返し円筒部１１は図９（ａ）に示される様にファン側に折り曲げられたものや図９（ｂ）に示される様に反ファン側に折り曲げられたものが存在する。また、ファンケース外周円筒端部１７は軽量化の為できる限り回転軸方向に短く設定され、ファンケース１をブラケット２に圧入した後のファンケース外周円筒端部１７の回転軸方向の位置はブラケット２のフランジ折り返し円筒部１１の下端位置と略同面に配置設定されることが多い。

しかしながら、上述の従来の構成の場合、ファンケース外周円筒端部１７の内径とブラケット２のフランジ折り返し円筒部１１の外径は全周で接触嵌合する為、円筒度を高精度にし、かつ嵌合代である嵌め合い公差を適性に設定しないと、ファンケース１がブラケット２に圧入できず乗り上げたり、逆に抜け落ちてしまう問題があった。

また、圧入保持力が低いと、軸方向の抜け強度低下するだけでなく、径方向の回転移動を引き起こす問題もあった。また、ファンケース外周円筒端部１７が回転軸方向に短く設定されていることにより、ファンケース外周円筒端部１７の一部の範囲を中心側へ折り曲げ、ブラケットのフランジ折り返し円筒部１１の下端側に覆い被せることによる抜け止めを行うことが困難になり、抜け強度の低下を招く問題があった。

図１〜４にて、本発明の電動送風機の構成を説明する。本発明の電気掃除機用の電動送風機は、ブラケット２のフランジ部の外周端を遠心方向からファン側の回転軸方向に向か
って折り曲げたフランジ折り返し円筒部１１を、回転軸１６と略同方向の垂直円弧面を有した円筒形状部５と、フランジ折り返し円筒部１１の端部側より付け根部に向かって径小方向に傾斜したすり鉢状の傾斜円錐部４とで構成し、円筒形状部５と傾斜円錐部４は、複数設けられ、その円筒形状部５にファンケース外周円筒端部１７を圧入する構造となっている。

本構成とすることにより高精度が必要なファンケース外周円筒端部１７とブラケット２のフランジ折り返し円筒部１１との接触箇所を少なくできる為、加工・管理が容易になり、同軸度・円筒度を高精度に維持できる。

また、傾斜円錐部４におけるファンケース外周円筒端部１７との接触は、非接触若しくは線接触となる為、この部分でファンケース外周円筒端部１７が湾曲することで寸法を吸収できる為、バネの様な効果が生まれ、嵌合代の管理幅を広げても抜け強度の低下を防止できる。

尚、これら傾斜円錐部４と円筒形状部５の形成において、ブラケット２がマグネシウムやアルミを用いた合金材料をダイキャスト成型により形成される場合には、以下の様に形成される。

傾斜円錐部４の形状は、図８（ａ）に示されるように、フランジ折り返し円筒部１１の内周側をコア、外周側をキャビティ、パート部２０とし、抜きテーパ２〜５度程度で形状を構成する。つまり、傾斜円錐部４の傾斜面ａ２１は抜きテーパの角度で設定される。

続いて、円筒形状部５の形状は、図８（ｂ）に示されるように、フランジ折り返し円筒部１１の内周側をコア、外周側をキャビティ、パート部２０とし、抜きテーパ２〜５度程度で圧肉の主形状２３を切削前段階として構成する。この段階の圧肉の主形状２３の傾斜面ｂ２２は、傾斜円錐部４の傾斜面ａ２１より外周に突出したもので、傾斜円錐部４と同様に抜きテーパの角度で設定される。

次に、図８（ｃ）に示されるように、この厚肉の主形状２３の外周を傾斜円錐部４の傾斜面ａ２１まで近接する半径で回転軸１６方向にストレートな切削面２４で円周方向に除去する事により、回転軸１６と同方向の垂直面２５を有した円筒形状部５が形成される。

この様な形成方法により、図８（ｄ）に示されるように、傾斜円錐部４の傾斜面ａ２１が成型抜きテーパを生かした状態で形成され、円筒形状部５は垂直面２５を有した状態で形成される。但し、これらは製造方法を限定するものではなく、プレス成型により傾斜円錐部４と円筒形状部５の形状を実現しても良いものである。

また、図５、６に示される様に、ブラケット２のフランジ折り返し円筒部１１における傾斜円錐部４の部分で隙間１２を有した状態で嵌合されるファンケース外周円筒端部１７に対し、外周側から中心側へ押し出した凹状の折り曲げ部１３を設け、この凹状の折り曲げ部１３の先端部内径が傾斜円錐部４の先端部外径よりも小さく設定することで、凹状の折り曲げ部１３の先端部が傾斜円錐部４の根元付近で接触するようにしている。

本構成とすることにより凹状の折り曲げ部１３の範囲におけるファンケース外周円筒端部１７が、傾斜円錐部４に覆いかぶさることとなり、ファンケース１の回転軸方向の抜け止めとなるだけでなくだけでなく、フランジ折り返し円筒部１１における円筒形状部５が、凹状の折り曲げ部１３と当接することで、ファンケース１の回り止めのストッパとなり、確実な固定が行える。

また、傾斜円錐部４と円筒形状部５で発生する隙間通路を狭くできる為、隙間を通過するモレ風を防止でき、吸引力低下や、モレ風による騒音増加を防止できる。

また、図７に示される様に、傾斜円錐部４は端部と根元部の中間部に径大部１４を設けることにより、ファンケース外周円筒端部１７と傾斜円錐部４との隙間を、径大部１４の上方および下方の端部で各々隙間が設けられるものである。

本構成とすることによりファンケース１の圧入時に傾斜円錐部４端部の内径が逆傾斜面によりファンケース内径よりも小さいため、ファンケース１の組付け時の導入ガイドとなり、引っ掛ったり乗り上げる危険性を低減でき、スムーズな挿入からの圧入が可能となり、生産性が向上する。

また、傾斜円錐部４においては径大部１４から上下方向の両側に傾斜面を有することにより、両側の傾斜面とファンケース外周円筒端部１７との狭い隙間がラビリンスシールの効果を発揮し、隙間を通過するモレ風を防止でき、吸引力低下やモレ風による騒音増加を防止できる。さらに傾斜円錐部４の根元側の傾斜角度を大きくすることができ、ファンケースの抜け止めとしての効果をより発揮できる。

また、図３に示される様に、フランジ折り返し円筒部１１における複数の円筒形状部５および複数の傾斜円錐部４を各々略線対称に配置することにより、ファンケース外周円筒端部１７とフランジ折り返し円筒部１１との接触箇所の均整を保つものである。

本構成とすることにより、ファンケース１とブラケット２との嵌合において、均等に荷重を分散でき、ファンケース１の歪みや抜けを防止できる。

また、図３に示される様に、フランジ折り返し円筒部１１の全体周長に対するトータルの円筒形状部５の比率を５０〜７０％に設定し、ファンケース外周円筒端部１７とフランジ折り返し円筒部１１との接触面積を限定することにより、ファンケース１の抜け強度と加工性の両立が可能となる。

また、本実施の形態の構成有する電動送風機を掃除機に搭載することにより、より信頼性の高い電気掃除機を提供するものである。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、精度良くファンケースを固定し、軸方向と径方向の固定を確実に行え、信頼性の向上を実現できるため、特に、家庭用の電気掃除機や業務用電気掃除機に適用できる。

１ ファンケース
２ ブラケット
４ 傾斜円錐部
５ 円筒形状部
６ 遠心ファン
８ フレーム
９ 電機子
１１ フランジ折り返し円筒部
１２ 隙間
１３ 凹状の折り曲げ部
１４ 径大部
１６ 回転軸
１７ ファンケース外周円筒端部

Claims (6)

1. 電機子の回転軸に取り付けた遠心ファンを有し、マグネシウムやアルミを用いた合金材料にて成型加工されるブラケットにファンケースを嵌め込み固定する電動送風機において、前記ブラケットの外周端を遠心方向からファン側の回転軸方向に向かって屈曲させて形成したフランジ折り返し円筒部と、
   前記ファンケース設けたファンケース外周円筒端部と、を備え、
   前記フランジ折り返し円筒部は、回転軸と略同方向の垂直円弧面を有した円筒形状部と、前記フランジ折り返し円筒部の端部側より付け根部に向かって径小方向に傾斜した傾斜円錐部とを交互に２箇所以上有して構成され、
   前記円筒形状部の外径は、前記傾斜円錐部の最大外径以上とし、前記ファンケースを、前記ファンケース外周円筒端部と前記フランジ折り返し円筒部との嵌合で保持することを特徴とした電動送風機。
2. 傾斜円錐部の部分で隙間を有した状態で嵌合されるファンケース外周円筒端部に対し、外周側から中心側へ押し出した凹状の折り曲げ部を設け、前記凹状の折り曲げ部の先端部内径が前記傾斜円錐部の先端部外径よりも小さく設定し、前記凹状の折り曲げ部の先端部が前記傾斜円錐部の根元付近で接触するように構成した請求項１に記載の電動送風機。
3. 傾斜円錐部の端部と根元部の中間部に径大部を設け、ファンケース外周円筒端部と傾斜円錐部との間において、径大部の上方および下方の端部で各々隙間を有するように構成した請求項１に記載の電動送風機。
4. 複数の円筒形状部と複数の傾斜円錐部とを軸方向から見た場合、略線対称になるよう配置した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
5. ブラケットのフランジ折り返し円筒部の全体周長における円筒形状部の比率を５０〜７０％に設定したことを特長とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機。
6. 請求項１〜５のいずれか１項の電動送風機を搭載したことを特徴とする電気掃除機。

Images