JPH0211920A

JPH0211920A - ファンモータ

Info

Publication number: JPH0211920A
Application number: JP63161615A
Authority: JP
Inventors: Akira Takara; 晃宝; Teruo Maruyama; 照雄丸山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-06-29
Filing date: 1988-06-29
Publication date: 1990-01-17
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPH0814285B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、軸心精度が良くなくても高速回転可能な回転
装置に関し、例えば電気掃除機のファンモータ等に好適
に適用できる回転装置に関するものである。

従来の技術例えば、従来の電気掃除機のファンモータにおいては、
ファンを一端に固定した回転軸の両端部をボールヘアリ
ングで回転自在に支持していた。

第６図に基づいて、ファンモータ２１の具体構成例を説
明すると、２２はステータ、２３はロータ、２４はブラ
シ、２５は整流子であり、ロータ２３と整流子２５がロ
ータ軸２６の中間部に固定され、かつこのロータ軸２６
の一端にファン２７が固定されている。前記ロータ軸２
６は、ファン２７とロータ２３の間を第１のボールベ、
アリング２８で、他端部を第２のボールベアリング２９
で回転自在に支持されている。２７ａはファン２７の吸
気口、３０はデイフユーザである。

動作を説明すると、ブラシ２４から整流子２５を通して
ロータ２３に通電することによってロータ２３を高速回
転させ、ロータ軸２６を介してその一端に固定されたフ
ァン２７を回転させて吸気口２７ａからエアを吸入し、
デイフユーザ３０を経て排気している。

発明が解決しようとする課題ところで、現状の電気掃除機において、通常前記ファン
２７は２〜３万ｒ、ｐ、ｍ、で回転されているが、小型
化を図るために５〜６万ｒ、ｐ、ｍ、まで回転速度を上
昇させようとした場合、ブラシ２４と整流子２５の接触
部、及びロータ軸２６を支持するボールベアリング２８
．２９において発生する騒音や振動が大きくなるととも
に、それらの寿命が短（なり、またトルク損失も大きく
なって効率も悪くなるという問題があった。

一方、ブラシ２４と整流子２５の接触により発生する上
記問題はブラシレスモータの採用によって解消できるよ
うになったが、ボールベアリングによる騒音、振動の発
生及び軸受寿命の短縮化、トルク損失の悪化が次に解消
すべき大きな問題となって浮かび上がってきた。

そこで、本出願人は先にロータ軸を一対のエア軸受にて
回転自在に支持したものを提案したが、ファンユニット
は量産性を確保するために通常板金或いは合成樹脂成形
品で製造されているため、軸心精度が低く、エア軸受が
有効に作用しない恐れがあるという問題がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、軸心精度が低くて
も高速回転が可能な回転装置を提供することを目的とす
る。

課題を解決するための手段本発明は上記目的を達成するために、ブラシレスモータ
と、そのロータを固定された回転軸と、回転軸の一端部
を支持するエア軸受と、回転軸の他端部を弾性支持する
軸受とを備えたことを特徴とする。

前記エア軸受は、その軸心上の一点をほぼ中心にして首
振り可能となるよう弾性に冨んだ支持をするのが好まし
い。

さらに、前記エア軸受は、回転軸の一端部が嵌合する有
底円筒状の軸受部材と、回転軸と軸受部材の互いに対向
する円筒面の一方に形成されて回転軸の回転によりエア
を軸受部材の内底面に向かって圧送するスパイラル溝と
を備えた構成が好ましい。

作　　　用本発明によると、ブラシレスモータにて回転軸を騒音や
振動を生ずることなく高速回転でき、かつ高速回転する
回転軸をエア軸受と弾性支持が可能な軸受にて支持する
ことにより、騒音や振動を生じず、軸受寿命も向上でき
る。また、軸受部間の軸心精度が悪くてもその偏心を弾
性軸受にて吸収することができ、組立、加工精度を厳格
にしなくても良い。従って、高速回転可能な回転装置を
容易に量産することができる。

又、エア軸受を首振り可能な弾性に冨む構造とすること
によって回転軸の傾きも吸収することができる。

さらに、エア軸受を、有底円筒状の軸受部材とその内底
面に向かってエアを圧送するスパイラル溝にて構成する
ことによってスラスト荷重も支持することができ、ファ
ンモータ等のスラスト力を生ずる高速回転装置にも適用
できる。

実　　施　　例以下、本発明を電気掃除機のファンモータに適用した一
実施例を第１図〜第４図に基づいて説明する。

１は、図示しない電気掃除機本体に設置されたファンモ
ータで、前端の吸気口２０の前方には電気掃除機本体の
集塵フィルタ（図示せず）が設置され、さらに吸引ホー
ス（図示せず）を経て吸引口（図示せず）に連通してい
る。

２はケーシングで、前部ケーシング２ａと後部ケーシン
グ２ｂに分割されている。前部ケーシング２ａの前端軸
心位置には前端側か閉じた有底円筒状の軸受部材３が配
設されかつこの軸受部材３から放射状に延出された弾性
支持片４にて軸心上の点を中心にして首振り可能に弾性
支持されている。これら弾性支持片４の間の空間にて吸
気口２０が形成されている。後部ケーシング２ｂの後端
軸心位置には円筒状の軸受筒体５が配設されている。

前部ケーシング２ａ内には、ファン６とデイフユーザ７
が配設され、後部ケーシング２ｂ内にはブラシレスモー
タ８が配設されている。

ブラシレスモータ８は、ロータ９とその外周に適当な隙
間を設けて外嵌されたステータ１０から成り、ロータ９
は回転軸１１の後部に一体固定され、ステータ１０は固
定ボルト１２にて後部ケーシング２ｂに固定されている
。

前記ファン６は前記回転軸１１の前部に固定され、前記
デイフユーザ７は前記ファン６の背部に位置して前部ケ
ーシング２ａに嵌着されている。

このデイフユーザ７の外周と前部ケーシング２ａの内周
面との間に狭隘通路が形成され、多数の案内フィン７ａ
が設けられている。７ｂはデイフユーザ７に形成された
リブである。

前記回転軸１１の前端部は、前記軸受部材３の内部に適
当な隙間を設けて嵌入されており、その外周には、それ
ぞれ複数条の溝から成る一対のスパイラル溝１３ａ、１
３ｂが、所謂ヘリングボーン状に形成されている。前記
軸受部材３には、これらスパイラル溝１３ａ、１３ｂの
境界部に外部のエアを供給するエア穴１４が形成され、
かつその外部への開口部にダストを除去するフィルタ１
４ａが設けられている。前部のスパイラル溝１３ａは、
ロータ軸１１の回転によって軸受部材３と回転軸１１の
間の潤滑エアを軸受部材３の内底面３ａに向かって圧送
するように形成され、前記ファン６によって発生するス
ラスト力に対向するスラスト力を発生する動圧エア軸受
１３を構成している。後部のスパイラル溝１３ｂはエア
を軸受部材３の開口端側に送り出すことによってダスト
が軸受面間に侵入するのを防止している。さらに、回転
軸１１の一端面１１ａは、軸受部材３の内底面３ａの軸
心位置に点接触するように球面に形成され、かつ前記ブ
ラシレスモータ８への通電直後の回転初期に、両者を点
接触させるように回転軸１１を付勢するため、ロータと
ステータが軸心方向に僅かに偏心されている。

前記回転軸１１の他端部は、前記軸受筒体５の内周に形
成された弾性軸受１５内に嵌入されている。この弾性軸
受１５は、弾性に富んだ軸支持が可能なものであれば、
その形式には関わらず、第１図の実施例ではフォイル軸
受（「マシンデザインＪ　１９７９年、６月号参照）を
備えた例を示している。このフォイル軸受１５は、第３
図に示すように、金属フォイルやプラスチックフィルム
等の変形抵抗の小さい薄膜状のフォイル１６にて軸受面
１５ａが形成され、この軸受面１５ａの外周と軸受筒体
５の内周面との間に前記フォイル１６を波板状に成形し
た緩衝部１５ｂが形成されている。１７は前記フォイル
１６を固定する固定キーであり、第４図に示すように、
軸受筒体５の内周に形成された蟻溝１８内に打ち込まれ
ている。

１９は、ブラシレスモータ８０回転位置を検出して通電
制御するための位置検出板である。

次に、動作を説明する。

ブラシレスモータ８のステータ１０に通電すると、ロー
タ９、回転軸１１が回転を開始するとともに、ロータ９
とステータ１００軸心方向の偏心により回転軸１１が前
方に付勢され、その一端面１１ａが軸受部材３の内底面
３ａに当接して位置決めされる。

その後、回転速度が上昇すると、動圧エア軸受１３では
、スパイラル溝１３ａのボンピング作用で潤滑エアが軸
受部材３の内底面に向かって圧送されてその圧力が上昇
し、軸受部材３の内周面と回転軸１１の外周面との間で
潤滑エアのくさび効果によりラジアル荷重が支持される
。また、同時に回転軸１１の一端面１１ａに作用する圧
力によって回転軸ｌｌに対して後方に向かうスラスト力
が発生し、このスラスト力によってファン６の回転に伴
って回転軸１１に作用する前方に向かうスラスト力が支
持される。

また、回転軸１１の後端部はファン６から離間している
ので、大きなラジアル荷重が作用することはなく、この
回転軸１１の後端部がフォイル軸受１５にて支持されて
いる。フォイル軸受１５は高速回転する回転軸１１を安
定して支持し、さらに前記動圧エア軸受１３との軸心誤
差をこのフォイル軸受１５にて吸収する。

さらに、軸受部材３が弾性支持片４にて首振り可能に弾
性的に支持されているので、回転軸１１の傾きに対して
も軸受部材３が容易に追従する。

従って、回転軸１１は細心精度が悪くても安定して回転
支持される。

かくして、回転軸１１の両端部が動圧エア軸受１３とフ
ォイル軸受１５にて非接触でかつ調心状態で支持される
ため、５〜６万ｒ、ｐ、ａ＋、の回転速度で高速回転さ
せても騒音や振動を生じず、長寿命でかつ１−ルク損失
も少なくて済む。

ファン６の回転によって吸気口２０から吸入されたエア
は、ファン６にて遠心力を受けてその外周に向かって圧
送され、デイフユーザ７の外周の狭隘通路を案内フィン
７ａに沿って通過した後、背部で拡散し、ステータ１０
の外周の空間を通って後部ケーシング２ｂの後面から排
出される。

尚、上記実施例のフォイル軸受１５では、単一のフォイ
ル１６にて全周にわたって連続した軸受面１５ａと緩衝
部１５ｂを形成したものを例示したが、第５図に示すよ
うに、軸受面］、　５　ａと緩衝部１５ｂを周方向に複
数に分割し、それぞれをフォイル分割片１６ａによって
形成してもよい。

また、エラストマー軸受等の他の形式の弾性軸受でも代
替できる。

発明の効果本発明の回転装置によれば、ブラシレスモータを用いて
いることによって回転軸を騒音や振動を生ずることなく
高速回転でき、かつ高速回転する回転軸をエア軸受と弾
性軸受にて支持することにより、騒音や振動、トルク損
失を生じず、軸受寿命及び効率を向上できる。また、軸
受部間の細心精度が悪くてもその偏心を弾性軸受にて吸
収することができ、組立、加工精度を厳格にしなくても
良い。従って、高速回転可能な回転装置を容易に量産す
ることができる。

又、エア軸受に対して首振り可能な支持方法をとること
によって回転軸の傾きも吸収することができる。

さらに、エア軸受を、有底円筒状の軸受部材とその内底
面に向かってエアを圧送するスパイラル溝にて構成する
ことによってスラスト荷重も支持することができ、ファ
ンモータ等のスラスト力を生ずる高速回転装置にも適用
できる等、大なる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明を電気掃除機のファンモータに
適用した一実施例を示し、第１図は縦断正面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ矢視図、第３図は第１図のＢ−Ｂ矢視
図、第４図は第３図の部分詳細図、第５図はフォイル軸
受の他の構成例を示す正面図、第６図は従来例の縦断正
面図である。３−一一軸壁郊暑３・・・・・・軸受部材、４・・・・・・弾性支持片、
８・・・・・・ブラシレスモータ、１１・・・・・・回
転軸、１３・・・・・・動圧エア軸受、１３ａ・・・・
・・スパイラル溝、１５・・・・・・フォイル軸受。代理却峰弁理士　中尾　敏男　はか１名７ｂ　ゑ　７ｂ第図第因第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ブラシレスモータと、そのロータを固定された回
転軸と、回転軸の一端部を支持するエア軸受と、回転軸
の他端部を弾性支持する軸受とを備えたことを特徴とす
る回転装置。
（２）エア軸受がその軸心上の一点をほぼ中心にして首
振り可能となるよう弾性に富んだ支持がなされている請
求項１記載の回転装置。
（３）エア軸受が、回転軸の一端部が嵌合する有底円筒
状の軸受部材と、回転軸と軸受部材の互いに対向する円
筒面の一方に形成されて回転軸の回転によりエアを軸受
部材の内底面に向かって圧送するスパイラル溝とを備え
ている請求項１記載の回転装置。