JPH0814285B2

JPH0814285B2 - ファンモータ

Info

Publication number: JPH0814285B2
Application number: JP63161615A
Authority: JP
Inventors: 晃宝; 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: 1996-02-14
Anticipated expiration: 2011-02-14
Also published as: JPH0211920A

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
適に適用できるファンモータ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ベ
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26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。27
aはファン27の吸気口、30はディフューザである。

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、ディフュー
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。

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ファンモータ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、ファンが固定さ
れたロータ軸の一端部を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
エア軸受で、かつ他端部をフォイル軸受で支持するとと
もに、前記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
えていることを特徴とする。

作用本発明によると、ファン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フォイル軸受にて吸収
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富む構造とするこ
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
置には前端側が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とディフューザ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
ディフューザ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。このディフューザ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はディ
フューザ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、13b
が、所謂へ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14a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軸受（「マ
シンデザイン」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８の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10の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のポ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11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は軸
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.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。

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、ディフューザ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。

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。

発明の効果本発明によればファン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……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。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ファンが固定されたロータ軸の一端部を軸
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エア軸受で、かつ他端部を
フォイル軸受で支持するとともに、前記エア軸受が回転
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ことを特徴とする
ファンモータ。