(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子および回転子を収納する外枠と、
外枠の長手方向両端部をそれぞれ塞ぐ第１および第２ブラケットと、
第１および第２ブラケットにそれぞれ設けられ、回転子の回転軸を軸支する第１および第２軸受とを含み、
回転軸の一端部は、第１ブラケットよりも外方に突出しており、外方に突出した回転軸の一端部には送風機の羽根車が設けられ、
第１ブラケットには、回転軸を挿通するための挿通孔が形成され、回転軸の外周面と挿通孔の内周面との間の円環状空間には、第１軸受よりも羽根車側にオイルシールが設けられており、
このオイルシールは、羽根車と第１ブラケットとの間の外部空間に向かうにつれて回転軸に近接するリップを有して前記外部空間からの塵埃および異物の侵入を防止し、
第１軸受は、グリスが封入された両シール軸受であり、
外枠、第１ブラケット、第２ブラケット、第１軸受および第２軸受によって囲まれる内部空間が形成され、
第１ブラケットには、連通孔５８が形成され、この連通孔の一端部は、内部空間に開口し、連通孔の他端部は、円環状空間の第１軸受とオイルシールとの間に開口し、
連通孔は、この連通孔を通過する空気の圧力損失が、第１軸受を通過する空気の圧力損失よりも小さくなるように設定され、
羽根車の回転に伴って前記外部空間の圧力が低下し、内部空間の圧力が前記外部空間の圧力よりも高くなると、内部空間内の空気を前記連通孔を介して前記外部空間へ導くことを特徴とする送風機用電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送風機用電動機に関し、特に遠心送風機に好適に用いることのできる電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、或る提案された送風機用電動機１の軸受７付近の構成を簡略化して示す断面図である。送風機用電動機１は、たとえば遠心送風機を駆動するための電動機であり、外枠３と、外枠３内に収納される固定子４および回転子５とを備える。外枠３の長手方向両端部には、ブラケット６がそれぞれ設けられ、各ブラケット６は外枠３の両端部をそれぞれ気密に塞ぐ。各ブラケット６には軸受７が設けられ、各軸受７は、回転子４の回転軸９を軸支する。軸受７には、たとえばグリス封入形両シール深溝玉軸受が用いられる。これによって、グリスの流出が防止されるとともに、送風機用電動機１の内部の気密が確保される。
【０００３】
一方のブラケット６には、挿通孔１０が形成され、挿通孔１０には回転子５の回転軸９が挿通される。回転軸９の一端部は、一方のブラケット６よりも外方に突出しており、外方に突出した回転軸９の一端部には遠心送風機の羽根車１１が取付られる。挿通孔１０の内周面と回転軸９の外周面との間の空間には、外部空間からの塵埃の侵入を防止するために、オイルシール１３が装着される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような図５の送風機用電動機１には、次のような問題がある。遠心送風機の運転が開始され、羽根車１１が回転すると、羽根車１１と一方のブラケット６との間の空間１７には、羽根車１１から吐出される空気の吸引力によって、回転軸９の外周面から羽根車１１の半径方向外方に向かう矢符１５で示す空気の流れが、発生する。これによって、前記空間１７における回転軸９付近の空気の圧力が低下する。また運転中、送風機用電動機１の内部では、固定子４および回転子５が銅損等によって発熱するので、軸受７に挿入されているグリスの温度が上昇し、その粘度が低下する。このように前記空間１７の空気の圧力が低下すると、送風機用電動機１の内部空間の圧力が相対的に高くなるので、送風機用電動機１の内部から軸受７およびオイルシール１３を経て前記空間１７に向かう矢符１６で示す空気の流れが形成される。矢符１６で示す空気の流れが形成されると、粘度の低下した封入グリスが軸受７から流出することがある。このようなグリスの流出は、軸受７の潤滑性能の低下を招き、軸受７の寿命を短縮させる。
【０００５】
本発明の目的は、前記問題を解決し、運転中における軸受からのグリスの流出を防止することが可能な送風機用電動機を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固定子および回転子を収納する外枠と、
外枠の長手方向両端部をそれぞれ塞ぐ第１および第２ブラケットと、
第１および第２ブラケットにそれぞれ設けられ、回転子の回転軸を軸支する第１および第２軸受とを含み、
回転軸の一端部は、第１ブラケットよりも外方に突出しており、外方に突出した回転軸の一端部には送風機の羽根車が設けられ、
第１ブラケットには、回転軸を挿通するための挿通孔が形成され、回転軸の外周面と挿通孔の内周面との間の円環状空間には、第１軸受よりも羽根車側にオイルシールが設けられており、
このオイルシールは、羽根車と第１ブラケットとの間の外部空間に向かうにつれて回転軸に近接するリップを有して前記外部空間からの塵埃および異物の侵入を防止し、
第１軸受は、グリスが封入された両シール軸受であり、
外枠、第１ブラケット、第２ブラケット、第１軸受および第２軸受によって囲まれる内部空間が形成され、
第１ブラケットには、連通孔５８が形成され、この連通孔の一端部は、内部空間に開口し、連通孔の他端部は、円環状空間の第１軸受とオイルシールとの間に開口し、
連通孔は、この連通孔を通過する空気の圧力損失が、第１軸受を通過する空気の圧力損失よりも小さくなるように設定され、
羽根車の回転に伴って前記外部空間の圧力が低下し、内部空間の圧力が前記外部空間の圧力よりも高くなると、内部空間内の空気を前記連通孔を介して前記外部空間へ導くことを特徴とする送風機用電動機である。
【０００７】
本発明に従えば、第１ブラケットに形成された連通孔は送風機用電動機の内部空間と、第１軸受よりも羽根車側の空間とを直結するので、羽根車の回転に伴って前記空間の圧力が低下し、前記内部空間の圧力が前記空間の圧力よりも高くなるときには、前記内部空間の空気を連通孔を介して前記空間へ導くことができる。これによって、第１軸受を通過しないで内部空間の空気を前記空間へ導くことができるので、運転中における第１軸受からのグリスの流出を防止することができ、軸受の寿命を延長することができる。
【０００９】
本発明に従えば、オイルシールが送風機用電動機の内部空間に通じる連通孔よりも羽根車側の円環状空間に設けられるので、前記内部空間とオイルシールよりも外方の空間との直結を防止することができる。これによって、運転休止時に前記内部空間からオイルシールよりも外方の空間に向かう空気の流れが停止しても、オイルシールによって内部空間への塵埃の侵入を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施の一形態である送風機用電動機２１の構成を簡略化して示す平面断面図であり、図２は図１に示す送風機用電動機２１を備える遠心送風機２３の構成を簡略化して示す平面断面図であり、図３は図２の矢符ＩＩＩ−ＩＩＩから見た側面図である。本実施の形態の遠心送風機２３は、架台２４に２基取付けられる。２基の遠心送風機２３は同一の構成を有し、図２に示すように架台２４の中心Ｏ点に関し、点対称に配置される。遠心送風機２３は、羽根車２６と渦形室２７と、羽根車２６を回転駆動する送風機用電動機２１（以後、電動機と呼ぶ）とを含んで構成される。
【００１１】
羽根車２６は、ほぼ水平な回転軸線を有し、図示しない羽根によって空気を加圧および加速して送風する。羽根車２６には、回転軸線まわりに円環状に開口した空気吸込み口２６ａと、羽根車２６の外周面に開口した空気吐出口２６ｂとが形成されている。渦形室２７は、渦形に延びる空気案内路であり、羽根車２６の半径方向外方に羽根車２６を外囲して形成される。渦形室２７の流路断面積は、空気の流れ方向下流側になるにつれて増大するように形成される。これによって、羽根車２６から吐出された空気の速度エネルギを円滑に圧力エネルギに変換することができる。電動機２１を起動して羽根車２６を回転駆動すると、空気は羽根車２６の空気吸込み口２６ａから軸線方向に吸引され、羽根車２６の半径方向外方側に曲げられて空気吐出し口２６ｂから流出し、渦形室２７の空気流路に沿って送風される。
【００１２】
電動機２１は、たとえば永久磁石同期電動機であり、外枠２９と、第１および第２ブラケット３０，３１とを備える。外枠２９は、大略的に円筒状の形状を有し、固定子３３および回転子３４を内部に収納する。固定子３３は、略円筒状の鉄心３６と巻線３７とを含み、外枠２９の内周面に取付けられる。回転子３４は、略円筒状の鉄心３８と、鉄心３８の外周面に周方向に間隔をあけて設けられる複数の永久磁石３９とを含み、固定子３４内に回転自在に設けられる。したがって、この電動機２１ではトルクを発生するための界磁束が回転子３４とともに回転する。
【００１３】
鉄心３８は、珪素鋼板を円環状に打抜いて積層し、ボルト４０で固定して全体形状をロール状に形成した積層回転体である。鉄心３８は回転軸４３に装着され、キー４４およびストップリング４５によって位置決め固定される。鉄心３８の両端部には、バランサホルダ４６がそれぞれ設けられている。外枠２９、固定子３３、回転子３４、バランサホルダ４６および羽根車２６の軸線は同軸である。以後、この共通軸線を総称して電動機２１の軸線４７と呼ぶ。また電動機２１の羽根車２６側を一端部と呼び、反対側を他端部と呼ぶ。
【００１４】
第１および第２ブラケット３０，３１は、外枠２９の長手方向一端部および他端部にそれぞれ設けられ、外枠２９の長手方向両端部を気密に塞ぐ。第１および第２ブラケット３０，３１には、第１および第２軸受４８，４９がそれぞれ設けられ、第１および第２軸受４８，４９は回転子３４の回転軸４３を軸支する。第１および第２軸受４８，４９の構成は同一である。外枠２９と、第１および第２ブラケット３０，３１と、第１および第２軸受４８，４９と、回転軸４３とで囲まれる空間は、電動機２１の内部空間５０を形成する。
【００１５】
第１ブラケット３０には、挿通孔５１が形成される。挿通孔５１には、回転軸４３の一端部寄りの部分が第１ブラケット３０よりも外方に部分的に突出して挿通され、外方に突出した回転軸４３の一端部には、羽根車２６が固定ナット５３によって固定される。前記挿通孔５１の内周面と回転軸４３の外周面との間には、円環状空間５４が形成される。円環状空間５４は、第１軸受４８よりも羽根車２６側に形成され、羽根車２６と第１ブラケット３０との間の外部空間５５に連なる。円環状空間５４の一端部側には、第１軸受４８から間隔をあけてオイルシール５６が設けられる。
【００１６】
第１ブラケット３０には、さらに内部空間５０と円環状空間５４とを連通する連通孔５８が１または複数（本実施の形態では２）形成される。連通孔５８の断面積および個数は、連通孔５８を通過する空気の圧力損失が第１軸受４８を通過する空気の圧力損失よりも格段に小さくなるように設定される。連通孔５８の一端部は、内部空間５０の固定子３３付近に開口し、他端部は円環状空間５４の第１軸受４８とオイルシール５６との間に開口する。連通孔５８は、内部空間５７と円環状空間５４とを直結するバイパス路であり、後述のように電動機２１の運転中は内部空間５０からの空気を円環状空間５４を介して外部空間５５に導き、電動機２１の運転休止時は外部空間５５からの空気を円環状空間５４を介して内部空間５０に導く。
【００１７】
図４は、図１に示す第１軸受４８付近の構成を簡略化して示す断面図である。第１軸受４８は、たとえば両シール深溝玉軸受であり、内輪６０と外輪６１との間に複数の玉６３が保持器６４によって互いに接触しないように配置される。内輪６０および外輪６１の両側面には、接触シール６５がそれぞれ設けられており、接触シール６５内にはグリスが封入されている。内輪６０は、回転軸４３に装着され、ストップリング４５およびスペーサ６６によって位置決めされている。外輪６１は、第１ブラケット３０に嵌合されている。
【００１８】
オイルシール５６は、第１ブラケット３０に固定されるオイルシールであり、リップ６８と、ばね６９と、金属環７０とを含む。リップ６８は、合成ゴムから成り、尖った先端を回転軸４３に回転接触させてシールする。ばね６９はピアノ線から成り、一定のばね力でリップ６８を回転軸４３に押付ける。金属環７０は鋼板から成り、リップ６８の外周面を覆ってリップ６８を補強するとともに、第１ブラケット３０への嵌合を正確かつ容易にする。本実施の形態ではオイルシール５６のリップ６８は、外部空間５５に向かうにつれて回転軸４３に近接するように取付けられている。これによって、オイルシール５６は外部空間５５からの塵埃および異物などの侵入を防止することができる。第１ブラケット３０には、前述のように内部空間５０と、円環状空間５４とを連通する連通孔５８が形成されている。
【００１９】
再び図１を参照して、電動機２１を起動して遠心送風機２３の運転を開始すると、羽根車２６の軸線４７まわりの回転に伴って外部空間５５における羽根車２６に接する空気が移動する。この空気は、羽根車２６の空気吐出口２６ｂから吐出される空気の流れによって吸引されるので、外部空間５５には矢符７３に示すような電動機２１の軸線４７から羽根車２６の半径方向外方に向かう空気の流れが形成される。これによって、外部空間５５の回転軸４３付近における空気の圧力が低下するので、内部空間５０の空気の圧力が外部空間５５の回転軸４３付近における空気の圧力よりも高くなり、内部空間５０から外部空間５５に向かう空気の流れが形成される。
【００２０】
通常空気の流れは、圧力損失の小さい経路を通って形成される。また前述ように、連通孔５８の断面積および個数は、連通孔５８を通過する空気の圧力損失が第１軸受４８を通過する空気の圧力損失よりも格段に小さくなるように設定される。したがって、内部空間５０から外部空間５５に向かう空気の流れは、連通孔５８を通過し、従来のように第１軸受４８を通過しない。すなわち、矢符７４に示すように内部空間５０から連通孔５８、円環状空間５４およびオイルシール５６を経て外部空間５５に至る空気流路が形成される。この空気流路を通過する空気の流れは、内部空間５０の空気の圧力が次第に低下して外部空間５５の回転軸４３付近における空気の圧力とほぼ等しくなるまで継続する。
【００２１】
これに対して、遠心送風機２３の運転を休止すると、低下した外部空間５５の空気の圧力が上昇し、外部空間５５の空気の圧力が内部空間５０の空気の圧力よりも高くなるので、外部空間５５から前記空気流路を逆方向に経由して内部空間５０に至る空気の流れが形成される。この空気の流れは、外部空間５５および内部空間５０の空気の圧力がほぼ等しくなるまで継続する。
【００２２】
このように、本実施の形態では、第１軸受４８を回避して空気流路が形成され、空気流路中に第１軸受４８が介在しないので、遠心送風機２３の運転中に固定子３３および回転子３４の銅損などによる発熱によって第１軸受４８に封入されたグリスの温度が上昇して、グリスの粘度が低下しても、グリスの第１軸受４８からの流出を防止することができる。したがって、第１軸受４８の潤滑性能の低下が防止され、第１軸受４８の寿命を延長することができる。また空気流路中にオイルシール５６が設けられるので、遠心送風機２３の休止中に外部空間５５から内部空間５０に向かう空気の流れが発生しても空気中の塵埃および異物などの内部空間５０への侵入を防止することができる。
【００２３】
以上述べたように本実施の形態では、第１ブラケット３０に内部空間５０と円環状空間５４とを連通する連通孔５８を形成するように構成されている。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、第１ブラケットに形成された連通孔は、送風機用電動機の内部空間と、第１軸受よりも羽根車側の空間とを直結するので、内部空間の圧力が前記空間の圧力よりも高くなるときには、前記内部空間の空気を連通孔を介して前記空間へ導くことができる。これによって、第１軸受を通過しない空気流路が形成されるので、運転中における第１軸受からのグリスの流出を防止することができ、軸受の寿命を延長することができる。
【００２５】
オイルシールが送風機用電動機の内部空間に通じる連通孔よりも羽根車側の円環状空間に設けられるので、内部空間への塵埃の侵入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である送風機用電動機２１の構成を簡略化して示す平面断面図である。
【図２】図１に示す送風機用電動機２１を備える遠心送風機２３の構成を簡略化して示す平面断面図である。
【図３】図２の矢符ＩＩＩ−ＩＩＩから見た側面図である。
【図４】図１に示す第１軸受４８付近の構成を簡略化して示す断面図である。
【図５】或る提案された送風機用電動機１の軸受７付近の構成を簡略化して示す断面図である。
【符号の説明】
２１  送風機用電動機
２３  遠心送風機
２６  羽根車
２７  渦形室
２９  外枠
３０  第１ブラケット
３１  第２ブラケット
４３  回転軸
４８  第１軸受
４９  第２軸受
５０  内部空間
５１  挿通孔
５４  円環状空間
５５  外部空間
５６  オイルシール
５８  連通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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