JPH02257920A - ファンユニット - Google Patents

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 本発明はファンユニットに関し、例えば電気掃除機等に
好適に適用できるファンユニット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ユニットにおいては
、ファンを一端に固定した回転軸の両端部を玉軸受で回
転自在に支持していた。

第８図に基づいて、ファンユニット３１の具体構成例を
説明すると、３２はステータ、３３はロータ、３４はブ
ラシ、３５は整流子であり、ロータ３３と整流−７３５
がロータ軸３６の中間部に固定され、かつこのロータ軸
３６の一端にファン３７が固定されている。前記ロータ
軸３６は、ファン３７とロータ３３の間を第１の玉軸受
３８で、他端部を第２の玉軸受３９で回転自在に支持さ
れている。３７ａはファン３７の吸入口、４０はデイフ
ユーザである。

動作を説明すると、ブラシ３４から整流子３５を通して
ロータ３３に通電することによってロータ３３を高速回
転させ、ロータ軸３６を介してその一端に固定されたフ
ァン３７を回転させて吸入口３７ａからエアを吸入し、
デイフユーザ４０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は通常前記ファン
２７は２〜３万ｒ、ρ４．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３４と整流子３５の接触部
、及びロータ軸３６を支持する玉軸受３８．３９におい
て発生する騒音や振動が大きくなるという問題がある。

特に、ファン３７の推力（５〜１０ｋｇ程度）によって
玉軸受３８．３９にスラスト荷重が加わるため、回転部
材の不平衡荷重によるラジアル方向の振動やボールベア
リング３８．３９のレース面のうねり等による振動要因
がファンユニット全体の振動に与える影響が増強され、
そのため−層騒音や振動が大きくなるという問題があっ
た。又、この振動やスラスト荷重によって玉軸受３８．
３９の寿命が短くなり、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。

これに対して、ブラシ３４と整流子３５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
することができるが、玉軸受による騒音、振動の発生及
び軸受寿命の短縮化、トルク損失の悪化は容易に解消で
きない大きな問題となって残ることになる。

そこで、玉軸受の代わりにエア軸受の一種で、次のよう
な特長を備えたフォイル軸受を用いることが考えられる
。即ち、（１）ファンユニットは板金或いは合成樹脂成
形品で製造されているために軸心精度や加工精度が低い
が、その誤差を許容することができる。（２）軸受クリ
アランスが大きくとれるため、ゴミ等の侵入に対しても
強い、（３）衝撃荷重に対してもフォイルがバネ及びダ
ンパーとしての作用を持ち、耐衝撃性に優れている。

しかし、ファンユニットにおいては、ファン推力による
５〜１０ｋｇ程度のスラスト荷重を受ける必要がある。

そのために円盤型のフォイル軸受を用いると、構造が複
雑でコスト高となり、かつ円盤形状も大きく、スラスト
摺動面の摩耗も多い等の問題がある。

本発明は上記従来の問題点に鑑み、高速回転が可能でか
つ軸心精度が低くても振動や騒音の小さいファンユニッ
ト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、背面に裏羽根を形
成したファンと、このファンを回転駆動するブラシレス
モータと、前記ファンとブラシレスモータのロータを固
定された回転軸と、回転軸をラジアル方向に支持する弾
性エア軸受とを備えたことを特徴とする。

又、ファンと裏羽根による合成推力がファンの吸入口と
は反対方向に作−用するように裏羽根を形成し、スラス
ト軸受を回転軸のファンの吸入口とは反対側の軸端に配
置してもよい。

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、また高速回転する
回転軸は、軸受面の局所的な弾性変形を伴う動圧エア軸
受である弾性エア軸受にて騒音や振動を生じずに支持で
きる。又、軸受部間の軸心精度が悪くてもその偏心を弾
性エア軸受にて吸収することができるため、組立、加工
精度も厳格にしなくて良い、又、ファン推力はファンの
背面に形成した裏羽根にて相殺することができ、スラス
ト荷重が殆ど作用しないので、回転軸の軸端に形成した
球面軸受等の簡単な不ラスト軸受にて容易に支持するこ
とができる。

又、スラスト軸受を回転軸のファンの吸入口とは反対側
の軸端に配置すると、ファンの吸入口をその軸心部に大
きく開口させて形成でき、吸入抵抗を小さくできるとと
もに、前部の軸受をファンとブラシレスモータの間のデ
イフユーザの内周部に配置することによって軸心方向に
コンパクトに構成できる。

実施例 以下、本発明を電気掃除機のファンユニットに適用した
一実施例を第１図〜第５図に基づいて説明する。

ｌは、図示しない電気掃除機本体に設置されたファンユ
ニットで、前端の吸入口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
心位置には円筒状の軸受筒体３が配設されかつこの軸受
筒体３の周囲に形成された開口にて前記吸入口２０が形
成されている。又、この軸受筒体３の前端はスラスト軸
受１９を構成する支承部材４にて閉じられている。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が配設され、後部ケ
ーシング２ｂ内にはデイフユーザ７とブラシレスモータ
８が配設されている。

前記ファン６は回転軸１１の前部に固定ナツト１２にて
締結固定され、前記デイフユーザ７は前記ファン６の背
部に位置して後部ケーシング２ｂにねじ１３にて取付け
られている。前記ブラシレスモータ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ク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は取付ブラケット１４にて後部ケーシング
２ｂに固定されている。

前記回転軸１１の前端部と後端部は、それぞれ前記軸受
筒体３．５の内周に配設されたフォイル軸受１５内に嵌
入されている。このフォイル軸受１５（「マシンデザイ
ンＪ　１９７９年、６月号参照）は、第２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３．５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３図に示すように、軸受筒体
３．５の内周に形成された蟻溝１８内に打ち込まれてい
る。

前記回転軸１１の一端面１１ａは、前記支承部材４の軸
心位置に点接触するように球面に形成され、スラスト軸
受１９を構成している。

一方、前記ファン６の背面には、前記デイフユーザ７と
の間の空間に突出するように、第４図に示すような裏羽
根２１が突設されている。この裏羽根２０はファン６の
羽根と同じ方向に形成され、ファン６の回転に伴って径
方向内側から外側にエアを圧送するように構成されてい
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。その後、回転速度
が上昇すると、ファン６の回転によって吸入口２０から
エアが吸入され、吸入されたエアはファン６の羽根にて
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の入ロアａからその内部に入り、高圧・低速のエ
ア流に変換された後、出ロアｂからステータ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。

このとき、ファン６の前面には第５図に曲線Ａで示すよ
うに軸心部の吸入口２０では低圧で外周に向かって高圧
となる圧力分布による力が作用する一方、ファン６の背
面には曲線Ｂに示すように軸心部に向かって圧力低下の
小さな圧力分布による力が作用し、その差によりファン
６には前方に向かう推力が作用するが、ファン６の背部
に設けられた裏羽根２１によってファン６の背面のエア
が軸心部から外周部に圧送されて、第５図に斜線部で示
すように軸心部の圧力が低下し、曲線Ｃに示すような圧
力分布となり、ファン６の前面と背面の圧力かは番ｆ釣
り合うようになる。こうして、ファン６の推力が相殺さ
れ、スラスト荷重が殆ど作用せず、回転軸１１の一端の
球面軸受からなるスラスト軸受１９でも高速回転を支持
することができる。

また、回転軸１１のラジアル荷重は、ファン６とブラシ
レスモータ８の間と後端部の位置でフォイル軸受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を騒音や振動を生じずに安定して支持し、かつ
軸受部間の軸心精度が悪くてもその偏心も吸収して安定
して回転支持される。

かくして、回転軸１１の両端部がフォイル軸受ｌ５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
、ｍ、の回転速度で高速回転させても騒音や振動を生じ
ず、長寿命でかつトルク損失も少なくて済む。

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６図に示すよ
うに、軸受面１５ａ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。

又、上記実施例では、スラスト軸受１９を回転軸１１の
前端に配設したが、第７図に示すように、前記ファン°
６の裏刷ｍ２１のエア圧送能力を大きくしてファン６の
回転に伴う推力が後向きに作用するように構成し、かつ
支承部材４を後部の軸受筒体５の後端面に取付けるとと
もに、回転軸ｌｌの後端面１１ｂを球面に形成してこの
支承部材４に当接させることによって、回転軸１１の後
端にスラスト軸受１９を配設してもよい。

また、この実施例では、前部の軸受筒体３はファン６と
ブラシレスモータ８の間のデイフユーザ７の内周部に設
けられ、その内周にフォイル軸受１５が配設されている
。又、ファン６は回転軸１１の先端にボルト２２にて取
付けられた押圧板２３にてスペーサリング２４を介して
押圧固定されている。

この実施例によると、ファン６の前面の軸心部の全面が
吸入口２０として開口されるため、吸入抵抗が小さくな
り、又前部の軸受部がデイフユーザ７の内周部に配置さ
れているので、ファンモータ１を軸心方向にコンパクト
に構成できる。

以上の実施例では、局所的な弾性変形を伴う弾性エア軸
受としてフォイル軸受１５を用いた例を示したが、エラ
ストマー軸受等の他の形式の弾性エア軸受でも代替でき
る。

発明の効果 本発明のファンユニットによれば、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、また高速回転する回転軸を弾性エ
ア軸受にて支持しているので、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、さらに軸受
部間の軸心精度が悪くてもその偏心を弾性エア軸受にて
吸収することができるため、組立、加工精ｄも厳格にし
なくても良く、さらにゴミ等の侵入に対しても強いため
、電気掃除機等ゴミが侵入し易い箇所にも適用できる。

又、ファンＩＩ力はファンの背面に形成した裏羽根にて
相殺することができ、スラスト荷重を小さくでき、簡単
なスラスト軸受によって容易に支持することができる等
、高速回転用のファンユニットとして大なる効果を発揮
する。

又、スラスト軸受を回転軸のファンの吸入口とは反対側
の軸端に配置すると、ファンの吸入口をその軸心部に大
きく開口させて形成でき、吸入抵抗を小さくできるとと
もに、前部の軸受をファンとブラシレスモータの間のデ
イフユーザの内周部に配置できて軸心方向にコンパクト
に構成できる等、大なる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明を電気掃除機のファンユニット
に適用した一実施例を示し、第１図はファンユニットの
縦断側面図、第２図はフォイル軸受の正面図、第３図は
第２図の部分詳細図、第４図１＃裏羽根の正面図、第５
図は裏羽根の作用説明図、第６図はフォイル軸受の他の
構成例を示す正面図、第７図は本発明の他の実施例のフ
ァンユニットの縦断側面図、第８図は従来例の縦断側面
図である。 ｌ・・・・・・ファンユニット、６・・・・・・ファン
、８・・・・・・ブラシレスモータ、ｌｌ・・・・・・
回転１１１１．１５・・・・・・フォイル軸受（弾性エ
ア軸受）、１９・・・・・・スラスト軸受、２０・・・
・・・吸入口、２１・・・・・・裏羽根。 代理屑弁理士　粟野　重孝　はか１名 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）背面に裏羽根を形成したファンと、このファンを
   回転駆動するブラシレスモータと、前記ファンとブラシ
   レスモータのロータを固定された回転軸と、回転軸をラ
   ジアル方向に支持する弾性エア軸受とを備えていること
   を特徴とするファンユニット。
2. （２）ファンと裏羽根による合成推力がファンの吸入口
   とは反対方向に作用するように裏羽根を形成し、スラス
   ト軸受を回転軸のファンの吸入口とは反対側の軸端に配
   置したことを特徴とする請求項１記載のファンユニット
   。