JP7058196B2 - 電動送風機及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、フレームに対して取り付けられるロータを備える電動送風機及びその製造方法に関する。

従来、例えば電気掃除機の吸引掃除用等として用いられる電動送風機において、ファンを回転させるブラシレスモータを備えるものが知られている。ブラシレスモータは、ファンが接続されるシャフトを一対のベアリングにより回動自在に支持したスピンドルと、スピンドルを回転させる力を発生するステータとを備えている。スピンドルは、ベアリングを内部に保持する円筒状のスリーブを介してフレームに固定される。フレームは、中央部に穴部を備え、穴部に挿入されたスリーブの外周面が接着剤により接着固定される。

このような電動送風機の場合、ファンが回転するとファン側の真空度が高まることで、スピンドルとファンとを含むロータ全体がファン側に引き寄せられる。そのため、スピンドルをフレームに強固に固定することが望まれている。例えば、スリーブの外周面の表面粗さを粗くすることで接着面積を増加させて接着強度を向上することが考えられるものの、接着剤量、塗布位置、及び接着面の脱脂等の高精度の管理が必要となり、煩雑である。

特開２０１７－７００１０号公報

本発明が解決しようとする課題は、フレームに対するロータの固定強度を容易に向上できる電動送風機及びその製造方法を提供することである。

実施形態の電動送風機は、フレームと、フレームに対して取り付けられるロータとを備える。フレームは、穴部を有する。ロータは、シャフトと、ファンと、複数のベアリングと、筒状体と、溝部と、抜け止め部と、を有する。ファンは、シャフトに配置される。複数のベアリングは、シャフトをそれぞれ回転自在に保持する。筒状体は、ベアリングを保持し、フレームの穴部に外側面が接着剤により固定される。溝部は、筒状体の外側面にて穴部からファンとは反対側の位置に延出する位置に形成される。抜け止め部は、溝部に設けられて筒状体の外側面から突出し、筒状体を抜け止めする。抜け止め部は、フレームのファンとは反対側に露出し、筒状体の外側面を穴部に固定する接着剤と同じ接着剤により構成される。

(a)は第１の実施形態の電動送風機を示す断面図、(b)は(a)のＡ部を拡大して示す拡大断面図である。 同上電動送風機の一部の分解斜視図である。 第２の実施形態の電動送風機を示す断面図である。

(第１の実施形態)
以下、第１の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１(a)及び図２において、１は電動送風機を示す。電動送風機１は、ファン２を備えている。本実施形態のファン２は、遠心ファンである。ファン２は、合成樹脂又は金属により形成されている。また、ファン２は、円筒状のファンカバー３により覆われる。また、電動送風機１は、ブラシレスモータ４を備えている。ブラシレスモータ４は、フレーム５を備えている。フレーム５は、例えば合成樹脂等により形成されている。また、フレーム５は、フレーム本体部６を備えている。フレーム本体部６は、中央部に穴部７を備える円筒状に形成されている。また、フレーム５は、フレーム本体部６の周囲を囲んで位置する円筒状の外壁部８を備えている。さらに、フレーム５は、フレーム本体部６と外壁部８とを連結する複数の整流フィン９を備えている。整流フィン９は、ファン２の外周側に位置する。フレーム５は、フレーム本体部６と、外壁部８と、各整流フィン９とにより囲まれる部分が、ファン２から吹き出された空気を排出する排気口となっている。排気口は、フレーム５を軸方向に貫通して形成されている。

また、ブラシレスモータ４は、スピンドル11を備えている。スピンドル11は、ファン２とともにロータ12を構成している。スピンドル11は、ファン２が接続されるシャフト13を備えている。シャフト13は、例えば金属により形成された長尺の棒状体である。シャフト13の一端側には、ファン２が例えば接着剤やナット等により固定されている。

また、スピンドル11は、複数のベアリング15を備えている。本実施形態において、ベアリング15は、一対備えられている。各ベアリング15は、それぞれシャフト13を回転自在に保持している。また、各ベアリング15は、シャフト13の長手方向又は軸方向に互いに離れて位置することで、ロータ12の回転軸を安定させている。さらに、各ベアリング15は、シャフト13の長手方向又は軸方向の中央位置を挟んで、ファン２側の位置とその反対側の位置とに配置されている。

さらに、スピンドル11は、筒状体であるスリーブ17を備えている。スリーブ17は、例えば金属により円筒状に形成されている。スリーブ17は、内部に各ベアリング15を保持している。スリーブ17は、内部の両端の位置にそれぞれベアリング15が嵌着されている。本実施形態のスリーブ17は、２つのベアリング15を連結している。また、スリーブ17は、フレーム５の穴部７に挿入されている。また、スリーブ17は、本実施形態において、ファン２側の端部が穴部７のファン２側の縁部と面一又は略面一となるように穴部７に配置されているが、この構成に限定されず、穴部７からファン２側に突出していてもよいし、穴部７の内部に窪んでいてもよい。さらに、スリーブ17は、ファン２とは反対側の端部が穴部７から延出している。また、スリーブ17は、フレーム５に形成されたストッパ18により、ファン２に対して反対側の軸方向の位置が規制されている。さらに、スリーブ17は、外側面である外周面19が穴部７に対して接着部20により接着固定されている。接着部20は、流体状の接着剤Ｇを固化させて形成されている。接着剤Ｇとしては、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等が用いられる。接着部20は、スリーブ17の外周面19のうち、少なくとも穴部７に対向する部分の全体に形成されている。また、スリーブ17には、図１(a)及び図１(b)に示すように、溝部22が形成されている。溝部22は、スリーブ17の外周面19において、穴部７に対してファン２の反対側に延出する部分に形成されている。本実施形態の溝部22は、フレーム本体部６の保持部を挟んで、ファン２とは反対側に位置している。また、溝部22は、スリーブ17の周方向に沿って形成されている。溝部22は、スリーブ17の外周面19の周方向に全周に亘り連続して形成されていてもよいし、スリーブ17の外周面19の周方向に断続的に形成されていてもよい。

また、図２に示すように、本実施形態では、溝部22には、抜け止め部24が取り付けられる。抜け止め部24は、穴部７に係止されてスリーブ17を穴部７に対して機械的に抜け止めするものである。本実施形態の抜け止め部24は、Ｅリングであるが、Ｃリング等でもよい。抜け止め部24は、金属により形成され、スリーブ17とは別体となっている。抜け止め部24は、接着剤Ｇにより溝部22やフレーム５に接着固定されていてもよい。また、抜け止め部24は、溝部22内に位置する保持部材25と、溝部22から突出する抜け止め本体26とが一体的に形成されている。抜け止め本体26は、穴部７の径寸法よりも大きい外径を有し、スリーブ17の外周面19に対して径方向に突出している。また、抜け止め本体26は、穴部７のファン２に対して反対側の縁部に係止される。本実施形態の抜け止め本体26は、穴部７の縁部にてフレーム５に対して重ねられているが、この構成に限らず、フレーム５に対して僅かに離れていてもよい。

また、スピンドル11は、磁石部28を備えている。磁石部28は、ロータ12を回転させる磁力を生じさせるものである。磁石部28は、永久磁石により円筒状に形成され、互いに極性が異なる磁極を周方向に交互に備えている。また、磁石部28は、円筒状に形成され、スピンドル11を基準にしてシャフト13のファン２とは反対側の他端部に接着剤等により固定されている。磁石部28は、スリーブ17及びベアリング15を挟み、ファン２とは反対側に配置されている。

また、ブラシレスモータ４は、ステータ30を備えている。ステータ30は、ステータコアと、複数のコイルとを備え、磁石部28の外周に対向する磁気作用面にロータ12を回転させる磁力を発生させる。また、ステータ30は、フレーム５に対してファン２とは反対側に位置し、フレーム５に対して、ねじ等により固定されている。

さらに、ブラシレスモータ４は、制御回路を備えている。制御回路は、ロータ12の磁石部28の回転位置に応じてステータ30のコイルの巻線に流れる電流の向きを制御することで、ステータ30の磁気作用面に形成される磁力の向きを切り換え、ロータ12を回転させる磁力を発生させるようになっている。

次に、第１の実施形態の電動送風機１の製造方法を説明する。

まず、スピンドル11を組み立てる。スピンドル11は、予め形成されたシャフト13に対して、スリーブ17に保持された各ベアリング15、及び、磁石部28を固定する。磁石部28は、適宜の着磁装置により着磁する。なお、スリーブ17の外周面19には、予め溝部22を形成しておく。組み立てたスピンドル11のシャフト13に対して、別途形成されたファン２を固定することで、ロータ12を組み立てる。ロータ12は、必要に応じて回転バランスを調整する。

次いで、ロータ12を、予め別途形成されたフレーム５に対して取り付ける。ロータ12は、スリーブ17をフレーム５の穴部７に挿入して接着剤Ｇにより固定する。接着剤Ｇは、固化する前の流体状の状態で、穴部７の内部に塗布してもよいが、スリーブ17の外周面19に塗布すると接着剤Ｇが外周面19の全周に回りやすく、好ましい。本実施形態では、流体状の接着剤Ｇをスリーブ17の外周面19に塗布して、穴部７に対してロータ12を磁石部28側から挿入し、穴部７に挿通したスリーブ17をストッパ18に当接させる。この状態で、穴部７からファン２とは反対側に露出する溝部22に抜け止め部24を嵌着する。

所定の治具を用いてロータ12とフレーム５とを所定の位置関係に位置合わせする。この位置合わせの際には、例えば抜け止め部24をフレーム５に対して重なる位置としてロータ12をフレーム５に対して位置決めする等、抜け止め部24を利用してもよい。この状態で、熱硬化装置等により流体状の接着剤Ｇを固化させて接着部20を形成することでロータ12をフレーム５に固定する。

この後、フレーム２に対してステータ30や制御回路を組み付けるとともに、ファン２を覆ってファンカバー３をフレーム５に組み付けることで、電動送風機１が組み立てられる。

電動送風機１は、ロータ12の回転位置に応じて、制御回路によりステータ30の各コイルの巻線に流れる電流の向きを制御することで、ステータ30の磁気作用面に形成する磁力の方向を制御し、この磁力とスピンドル11の磁石部28の磁力との反発・吸引によってロータ12が回転する。ロータ12のシャフト13に接続されたファン２が回転し、ファン２の回転により発生した負圧によって、空気がファンカバー３の吸気口から電動送風機１に吸い込まれる。吸い込まれた空気は、ファン２の周囲へと整流されつつフレーム５の排気口から排出され、ステータ30等を冷却しながら排気される。

このように、第１の実施形態では、フレーム５の穴部７に対するスリーブ17の接着固定に加えて、抜け止め部24によって、ロータ12がファン２の方向に対して機械的に係止される。このため、スリーブ17の外周面19とフレーム５の穴部７との接着管理が容易となり、フレーム５に対するロータ12の固定強度を容易に向上できる。

さらに、抜け止め部24は、溝部22に位置する保持部材25によって溝部22に確実に保持しつつ、溝部22から突出する抜け止め本体26によって、ロータ12をフレーム５に対して確実に抜け止めできる。

また、抜け止め部24としてＥリングを用いることで、抜け止め部24を溝部22に取り付ける際に、単に抜け止め部24を溝部22に対して押し込むだけでよく、抜け止め部24を溝部22に容易に取り付けることができる。

(第２の実施形態)
次に、第２の実施形態について図３を参照して説明する。なお、上記の第１の実施形態と同様の構成及び作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態は、抜け止め部24が、接着剤により構成されているものである。この接着剤は、スリーブ17の外周面19をフレーム５の穴部７に固定する接着剤Ｇと同じものである。本実施形態の抜け止め部24は、合成樹脂製である。抜け止め部24は、溝部22の内部に保持された接着剤Ｇにより保持部材25が形成され、溝部22から突出する接着剤Ｇにより接着部20と連なって抜け止め本体26が形成されている。抜け止め本体26は、例えばフレーム５の穴部７に形成される接着部20と連なって形成されている。また、本実施形態の抜け止め本体26は、フレーム５の穴部７からスリーブ17の外周面19に向かって徐々に縮径している。本実施形態の抜け止め本体26は、シャフト13から離れるほど細くなる楔状に形成されている。

次に、第２の実施形態の電動送風機１の製造方法を説明する。

上記の第１の実施形態の電動送風機１の製造方法と同様に組み立てたロータ12をフレーム５に対して取り付ける際には、流体状の接着剤Ｇをロータ12のスリーブ17の外周面19に塗布し、穴部７に対してロータ12を磁石部28側から挿入し、穴部７に挿通したスリーブ17をストッパ18に当接させる。この状態で、穴部７からファン２とは反対側に露出する溝部22を含んでロータ12のスリーブ17の外周面19に接着剤Ｇをさらに塗布し、先に塗布していた接着剤Ｇと一体化させる。

この状態で、所定の治具を用いてロータ12とフレーム５とを所定の位置関係に位置合わせし、熱硬化装置等により流体状の接着剤Ｇを固化させて接着部20及び抜け止め部24を形成することでロータ12をフレーム５に固定する。

このように、第２の実施形態によれば、抜け止め部24を接着剤により構成することで、スリーブ17の外周面19をフレーム５の穴部７に固定する接着剤Ｇと同じ接着剤により抜け止め部24を形成できるので、楔効果により機械的な抜け止めを構成し、部品点数を増加させることなく、スリーブ17の外周面19とフレーム５の穴部７との接着管理を容易として、フレーム５に対するロータ12の固定強度を容易に向上できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 電動送風機
２ ファン
５ フレーム
７ 穴部
12 ロータ
13 シャフト
15 ベアリング
17 筒状体であるスリーブ
19 外側面である外周面
22 溝部
24 抜け止め部
25 保持部材
26 抜け止め本体
Ｇ 接着剤

Claims (3)

1. フレームと、
   前記フレームに対して取り付けられるロータとを備え、
   前記フレームは、穴部を有し、
   前記ロータは、
   シャフトと、
   前記シャフトに配置されるファンと、
   前記シャフトをそれぞれ回転自在に保持する複数のベアリングと、
   前記ベアリングを保持し、前記フレームの前記穴部に外側面が接着剤により固定される筒状体と、
   前記筒状体の外側面にて前記穴部から前記ファンとは反対側の位置に延出する位置に形成された溝部と、
   前記溝部に設けられて前記筒状体の外側面から突出し、前記筒状体を抜け止めする抜け止め部と、を有し、
   前記抜け止め部は、前記フレームの前記ファンとは反対側に露出し、前記筒状体の外側面を前記穴部に固定する前記接着剤と同じ接着剤により構成される
   ことを特徴とする電動送風機。
2. 前記抜け止め部は、前記溝部に位置する保持部材と、前記溝部から突出する抜け止め本体と、を備える
   ことを特徴とする請求項１記載の電動送風機。
3. 穴部を有するフレームと、シャフト、前記シャフトに配置されるファン、前記シャフトをそれぞれ回転自在に保持する複数のベアリング、及び、前記ベアリングを保持する筒状体を備え、前記フレームの穴部に対して取り付けられるロータと、を具備する電動送風機の製造方法であって、
   前記ロータの前記筒状体の外側面に溝部を形成し、
   前記ロータの前記筒状体の外側面に接着剤を塗布し、
   前記ロータの前記筒状体を前記フレームの穴部に対して挿入し、
   前記フレームの穴部から前記ファンとは反対側の位置に露出した前記溝部を含んで前記ロータの前記筒状体の外側面に前記接着剤をさらに塗布して前記接着剤を一体化させて固化することで、前記溝部を含む位置に抜け止め部を形成して前記ロータを前記フレームに固定する
   ことを特徴とする電動送風機の製造方法。

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