(57)【要約】【課題】クリープを防止しつつ慣らし運転ができるとともに、安定した通常運転を確保できる電動機を提供する。【解決手段】一対の玉軸受を介して回転子を回転自在に支持した電動機フレームが合成樹脂製のフレーム部材１３を有する。このフレーム部材１３の軸受取付け部１６内に嵌合される玉軸受３６の外輪３６ａを予圧バネ４１で付勢する。外輪３６ａにその外周より外側に位置するストッパ３８を設ける。このストッパ３８が引っ掛って、軸受取付け部１６に対して玉軸受３６の外輪３６ａの回転を規制するとともにこの外輪３６ａのスラスト方向への動きを許す係合部２０を、フレーム部材１３に設けている。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸受取付け部を有する第１、第２のフレーム部材を連結して形成され、少なくとも一方のフレーム部材を合成樹脂製とした電動機フレームに、一対の玉軸受が取付けられた回転子軸を有する回転子が、前記玉軸受を前記軸受取付け部内に個別に嵌合して回転自在に支持された電動機であって、
前記合成樹脂製フレーム部材の軸受取付け部内に嵌合された玉軸受の外輪に設けられ、この外輪の外周より外側に位置するストッパと、
前記合成樹脂製フレーム部材に設けられ、このフレーム部材の軸受取付け部に対する前記外輪の回転を規制するとともに前記外輪のスラスト方向への動きを許すように前記ストッパが係合する係合部と、
前記合成樹脂製フレーム部材の軸受取付け部に収容されてこの軸受取付け部内に嵌合された玉軸受の外輪を付勢してこの玉軸受に予圧を与える予圧バネと、
を具備した電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気掃除機用の電動送風機や産業用ブロア等の電動機部をなす電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機フレームを、合成樹脂で成形された樹脂フレームと、これに連結されたハウジングとで形成し、これら樹脂フレーム及びハウジングの夫々に形成された軸受取付け部内に玉軸受を嵌合して、これら玉軸受を介してロータの回転軸を枢支した電動機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平8−126271号公報（段落0010、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的に、一対の玉軸受で回転子（ロータ）を回転自在に支持する電動機の製造過程にあっては、軸受取付け部内に嵌合された玉軸受に起因する回転負荷を最小となるように、この玉軸受を適正な収まり状態とすることが行われている。具体的には、組立て後に慣らし運転をして、それにより玉軸受が軸受取付け部に適正になじんだ状態を得て、この後、玉軸受の外輪を軸受取付け部の内面に接着剤で固定して、前記状態を維持している。
【０００４】
特許文献１には、樹脂フレームの軸受取付け部及びこの内部に装着された玉軸受を、慣らし運転に対して好適なものとする構成については記載がない。
【０００５】
ところで、合成樹脂の成形品は、成形後の熱収縮の影響による寸法のばらつきが大きく、金属のプレス成形品に比較して寸法精度を出しづらいことは知られている。そのため、樹脂フレームに形成された軸受取付け部の内径の寸法ばらつきに起因して、軸受取付け部が、その内部に嵌合された玉軸受の金属製外輪を確実に固定できないことがある。このような状態下での電動機の慣らし運転では、外輪が軸受取付け部の内周面に沿って周方向に滑りながら回転を継続する現象（クリープと称されている。）が発生する場合がある。
【０００６】
クリープが発生すると、合成樹脂製軸受取付け部の内周面がこれより硬い外輪で擦られて摩耗する。このため、回転子が異常に振動することがある。
【０００７】
したがって、従来は、通常運転でのクリープを防止するために慣らし運転後に外輪を軸受取付け部に接着止めする手間が必要である。又、一般的に、回転子軸の回転を安定なものとするために玉軸受には軸受取付け部に収容された予圧バネで予圧が与えられているが、既述の接着止めに伴って接着材が予圧バネを固められて機能低下をもたらすことがある。それだけではなく、玉軸受の内輪が固定された金属製回転子軸と、玉軸受の外輪が接着剤で固定された合成樹脂製軸受取付け部との熱膨張率の違いにより、慣らし運転後の通常運転中に、内輪と外輪との相対位置が変化して予圧が大きく低下ないしは消失することがある。このような事態に至った場合には、回転子の振動が増加して安定した回転ができなくなる。
【０００８】
本発明の目的は、クリープを防止しつつ慣らし運転ができるとともに、安定した通常運転を確保できる電動機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明は、一対の玉軸受を介して回転子を回転自在に支持した電動機フレームが合成樹脂製フレーム部材を備え、このフレーム部材の軸受取付け部内に嵌合された玉軸受の外輪を予圧バネで付勢するとともに、前記外輪にその外周より外側に位置するストッパを設け、軸受取付け部に対する前記外輪の回転を規制するとともに前記外輪のスラスト方向への動きを許すように前記ストッパが係合する係合部を、合成樹脂製フレーム部材に設けている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、合成樹脂製の軸受取付け部内に嵌合された玉軸受の外輪が前記軸受取付け部に対して回転するクリープを防止しつつ慣らし運転ができるとともに、温度変化に拘わらず予圧バネによる所定の予圧を維持して安定した通常運転を確保できる電動機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１〜図３を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１２】
図１中符号１１は例えば電気掃除機の掃除機本体に搭載される電動送風機を示しており、これは電動機部１１ａとファン部１１ｂとで形成されている。
【００１３】
電動機をなす電動機部１１ａは、整流子電動機、例えば整流子付きマグネットモータからなる。この電動機部１１ａは、電動機フレーム１２と、固定子２５と、回転子３１と、一対のブラシ装置４５とを具備している。
【００１４】
電動機フレーム１２は、第１のフレーム部材１３と、第２のフレーム部材２１とを連結して形成されている。
【００１５】
第１のフレーム部材１３は例えばプラスチックス等の合成樹脂からなる一体成形品である。この第１のフレーム部材１３は、例えば円筒状をなす筒状部１４と、連結部１５と、軸受取付け部１６と、排気部１７とを有している。
【００１６】
筒状部１４の一端は開口されている。連結部１５は、筒状部１４の一端開口縁から一体に折れ曲がって筒状部１４の外側に張り出す環状平面部１５ａと、この環状平面部１５ａの外周縁をなして一体に折り曲げられた短い嵌合筒部１５ｂとからなる。嵌合筒部１５ｂは筒状部１４と平行である。
【００１７】
筒状部１４の他端には、その端壁１４ａの中央部に位置して筒状部１４から遠ざかるように突出した軸受取付け部１６が形成されているとともに、この軸受取付け部１６の周りに例えば180度離れて一対の排気部１７が設けられている。なお、図１中符号１４ｂは排気部１７の一部の個別に臨んで筒状部１４に形成されたブラシ取付け部を示している。図２に示すように軸受取付け部１６は、第１のフレーム部材１３の外側に向けて突出する円筒状の周壁１６ａと、この周壁１６ａの突出端から一体に折れ曲がった端壁１６ｂとから形成されている。端壁１６ｂの中央部には通孔１８が形成されている。
【００１８】
この軸受取付け部１６の筒状部１４側の内周面には逃げ部１９が設けられている。逃げ部１９は、これより端壁１６ｂ側の軸受取付け部内周面より拡径して形成されている。従って、軸受取付け部１６の内周面は、逃げ部１９からなる大径内周面部と、これより小径な小径内周面とで形成されている。
【００１９】
図２及び図３に示すように第１のフレーム部材１３には係合部２０が一体に形成されている。係合部２０は例えば筒状部１４内に向けて突出する凸部で形成されている。この係合部２０は、軸受取付け部１６の内周面を基準として外側に、例えば側面の一部が逃げ部１９に面一に連続するように設けられている。
【００２０】
第２のフレーム部材２１は筒状部１４の一端開口を径方向に横切る形状をなす金属のプレス成形品からなる。図１に示すように第２のフレーム部材２１は、その両端部２１ａ（一方のみ図示する。）を環状平面部１５ａに夫々ねじ２２（１本のみ図示する。）で固定することによって、第１のフレーム部材１３に夫々連結されている。第２のフレーム部材２１の両側縁と筒状部１４の一端開口の縁との間には弦月形状の空気入り口が形成されている。この第２のフレーム部材２１の中央部には、筒状部１４から遠ざかる方向に突出した軸受取付け部２３が一体に形成されている。この軸受取付け部２３の端壁中央部には通孔が開けられている。
【００２１】
図１に示すように固定子２５は筒状部１４の内側に収納して取付けられている。固定子２５は環状であり、その内周面には２個のマグネット２５ａ（一方のみ図示する。）が装着されている。これらのマグネット２５ａは、厚み方向に着磁されていて、固定子２５の内空部に臨んだ磁極面に現れた磁極は互いに異なっている。固定子２５の外周面と筒状部１４の内周面との間には、前記空気入り口及び筒状部１４の一端開口と排気部１７とを連通するフレーム内通路が設けられている。
【００２２】
回転子３１は、回転子軸３２にアーマチュアコイル３３が巻き付けられたアーマチュアコア３４と、整流子３５と、一対の玉軸受３６，３７を取付けて形成されている。アーマチュアコイル３３の端末は整流子３５に接続されている。玉軸受３６，３７は、その金属製内輪を回転子軸３２に嵌合固定してアーマチュアコア３４及び整流子３５を間に置いて回転子軸３２に取付けられている。
【００２３】
回転子３１は、整流子３５に近い方の玉軸受３６を第１のフレーム部材１３の軸受取付け部１６内に嵌合するとともに、整流子３５から遠い方の玉軸受３７を第２のフレーム部材２１の軸受取付け部２３内に嵌合させることにより、固定子２５の内側に配置されて電動機フレーム１２に回転自在に取付けられている。この取付け状態で、アーマチュアコア３４はマグネット２５ａとの間に僅かなギャップを設けて対向し、又、回転子軸３２は軸受取付け部２３の通孔を通って電動機フレーム１２の外部に突出されている。
【００２４】
図２及び図３に示すように合成樹脂製の軸受取付け部１６内に嵌合された玉軸受３６の金属製の外輪３６ａにはストッパ３８が設けられている。
【００２５】
詳しくは、外輪３６ａにはリング状のストッパ部材３９が取付けられている。ストッパ部材３９は、金属のプレス成形品であって、外輪３６ａへの固定部として機能するリング部３９ａと、このリング部３９ａの一端から外側へ直角状に折り曲げられたフランジ部３９ｂとからなる。そして、フランジ部３９ｂにその一部を切欠くことによってストッパ３８が形成されている。ストッパ部材３９は、そのリング部３９ａを外輪３６ａの一端部外周面に圧入することによって、外輪３６ａに固定されている。したがって、ストッパ３８は外輪３６ａの外周より外側に位置している。
【００２６】
玉軸受３６は、その外輪３６ａの外周面を、軸受取付け部１６の筒状部１４の小径孔部内周面に嵌め合わせて軸受取付け部１６内に取付けられている。外輪３６ａは筒状部１４の小径孔部内周面に接着止めされることなく単に嵌り合っているだけである。この取付け状態では、図２に示すようにリング部３９ａが筒状部１４の内周面には接しないように逃げ部１９内に配置されるとともに、フランジ部３９ｂが逃げ部１９の開口縁に連続する軸受取付け部２３の端壁１４ａの内面を覆って配置される。こうした配置に伴い切欠きからなるストッパ３８には、端壁１４ａの内面に突設された係合部２０が挿入されている（図３参照）。この挿入を容易にするためにストッパ３８の幅を係合部２０の直径より大きくしてある。係合部２０とストッパ３８とは、互いに係合された状態で外輪３６ａがスラスト方向に動くこと許すようになっている。
【００２７】
図２中符号４０は中央部が凹んだ浅皿状をなす金属円板からなる軸受キャップを示し、符号４１はリング状でかつその周方向に沿って波形状に形成された予圧バネ４１を示している。玉軸受３６に予圧を与える軸受キャップ４０及び予圧バネ４１は、軸受キャップ４０の周部４０ａを端壁１６ｂ側の外輪３６ａの端面に接触させるとともに、軸受キャップ４０と端壁１６ｂとの間に予圧バネ４１を挟んで、軸受取付け部１６内に収容されている。この収容状態では、予圧バネ４１のバネ力が内輪３６ｂ及び回転子軸３２には作用しないように、軸受キャップ４０の凹んだ中央部４０ｂと内輪３６ｂの端面及び回転子軸３２の端面とは、非接触状態に接近している。
【００２８】
したがって、予圧バネ４１のバネ力は、回転子軸３２の軸方向に沿って外輪３６ａに図２中矢印Ａ方向の予圧荷重を与えるとともに、それに伴い相対的に玉軸受３６の内輪３６ｂに図２中矢印Ｂ方向の予圧荷重を与えている。これにより、玉軸受３６の内部隙間（鋼球やころ等の転動子３６ｃと外輪３６ａ及び内輪３６ｂとの間の隙間）を消失させて、回転子３１の回転精度が向上されている。
【００２９】
図１に示すようにブラシ装置４５は、第１のフレーム部材１３のブラシ取付け部１４ｂに個別に取付けられている。この取付けは、ブラシ取付け部１４ｂにセットされたブラシ装置４５をその長手方向と直交する方向に横切る押え板４７を、ブラシ取付け部１４ｂにねじ４８で止めることにより、この押え板４７でブラシ取付け部１４ｂにブラシ装置４５を固定して実施されている。このブラシ装置４５が有するブラシ４５ａは、コイルバネ４５ｂのバネ力で整流子３５に押付けられている。
【００３０】
図１に示すようにファン部１１ｂは、金属製のファン５１と、金属製のファンカバー５２とを備えている。ファン５１は、電動機フレーム１２の外部に突出された回転子軸３２の端部に連結されている。ファン５１は電動機部１１ａへの通電により毎分数万回転の高速度で回転されて、その外周部から空気を吐出す。ファンカバー５２は、その円形をなした外周壁部５２ａを前記嵌合筒部１５ｂの外周に嵌合して取付けられている。このファンカバー５２の中央部にはファン５１の吸込み口と対向する開口が設けられている。
【００３１】
ファン５１と前記第１のフレーム部材１３との間には、合成樹脂製の整流体５３が設けられている。整流体５３はファン５１から吐出された風を整流して静圧化しながら前記空気入り口及び筒状部１４の一端開口に導く。この整流体５３の中央部は第２のフレーム部材２１にねじ５４で止められているとともに、整流体５３の周部は環状平面部１５ａとファンカバー５２の内面とで挟持されている。
【００３２】
前記構成の電動送風機１１の製造時に、この電動送風機１１は組立てられた状態で慣らし運転される。それにより、玉軸受３６の外輪３６ａがスラスト方向に対して微妙に傾器を修正して、この外輪３６ａを玉軸受３６が内部に嵌合された軸受取付け部１６の周壁１６ａになじませることができるとともに、ブラシ４５ａと整流子３５との当たり方もなじませることができる。
【００３３】
この慣らし運転の際に、玉軸受３６の外輪３６ａにはこれを回転させようとする力が回転子軸３２から波及する。なお、図３中矢印Ｃは回転子軸３２の回転方向を示している。それにも拘らず、外輪３６ａが回り始めようとすると、この外輪３６ａのストッパ３８が、直ちに、第１のフレーム部材１３の係合部２０に係合する。つまり、ストッパ３８が係合部２０に引っ掛かる。これにより、合成樹脂製であるために寸法精度が出づらい軸受け取付け部１６の周壁１６ａに玉軸受３６の外輪３６ａが滑りながら回転するクリープを防止できる。このクリープの防止において係合部２０はストッパ３８ａを有した外輪３６ａのスラストに方向に対する微妙な傾動を妨げることはない。
【００３４】
したがって、前記慣らし運転に伴うクリープの防止により、軸受取付け部１６の内周面がこれより硬い玉軸受３６の外輪３６ａで擦られて摩耗することがなくなるため、クリープを原因として、回転子３１が異常振動することを防止できる。これにより、回転を適正に制御することが不能な状態となって、故障するという最悪の事態を至ることがない。
【００３５】
なお、回転子軸３２を支持した他の玉軸受３７が嵌合された軸受取付け部２３は、金属のプレス成形品からなる第２のフレーム部材２１に一体に形成されたものであるので、その寸法精度が高い。このため、軸受取付け部２３の内面と玉軸受３７の外輪との嵌め合い部には、この外輪に波及する回転力に十分に抗する高い摩擦力を得ることができるので、クリープを生じることがない。
【００３６】
そして、以上のように係合部２０とストッパ３８とでクリープを防止したことにより、慣らし運転後の通常運転でのクリープ防止のために、慣らし運転後に、玉軸受３６の外輪３６ａを軸受取付け部１６の内周面に接着剤を用いて固定する手間を要しないので、製造が容易になる。
【００３７】
それだけではなく、接着を要しないので予圧バネ４１が接着剤で固められてバネ機能が損なわれることがない。これに加えて、軸受取付け部１６の周壁１６ａ内周面に対して接着剤で固定されていない外輪３６ａは、スラスト方向に動き得るので、以下の利点がある。
【００３８】
つまり、慣らし運転後の通常運転時には、電動送風機１１自体の発熱や周囲温度の変化等の影響を受けて、金属製の回転子軸３２と合成樹脂製の軸受取付け部１６とは、夫々の材質に応じた熱膨張率で熱膨張する。この場合、既述のように予圧バネ４１が機能しているとともに、クリープを防止するための手段が外輪３６ａのスラスト方向の動きを規制してないので、回転子軸３２に固定された内輪３６ｂと外輪３６ａとの相対位置が変化することが防止される。これにより、玉軸受３６に対する予圧バネ４１による予圧の変化がなくなり、予圧を一定に保持できる。したがって、予圧の消失により回転子３１の振動がもたらされることがなく、回転子３１を安定して回転させることができる。
【００３９】
又、外輪３６ａに設けられた金属製のストッパ部材３９のフランジ部３９ｂには、慣らし運転後の通常運転時に電動機フレーム１２を通り抜ける風の一部が吹き当てられる。このため、外輪３６ａの熱がストッパ部材３９を介して排気中に放出され、結果的に玉軸受３６の温度上昇を抑制できる。
【００４０】
本発明は前記一実施形態には制約されない。
【００４１】
例えば、玉軸受３６にはその外輪３６ａにストッパ部材を一体に形成したもの、つまり、環状のフランジ付き玉軸受を用いることができる。この場合、フランジにストッパ３８を設ければよい。
【００４２】
又、係合部２０とストッパ３８との関係は前記一実施形態とは逆にすることができ、具体的には、合成樹脂製の第１のフレーム部材１３に設けた係合部２０を溝（凹み）又は孔で形成するとともに、これに挿入して係合される（引っ掛かる）外輪３６ａのストッパ３８を突部で形成することができる。したがって、ストッパ３８を有するストッパ部材は、その一端部に外輪３６ａに接続される接続部を有して例えばＬ字形状をなす構成であってもよく、そのため、ストッパ部材は必ずしもリング状である必要はない。
【００４３】
しかし、前記一実施例のようにリング状のストッパ部材３９を用いることは、玉軸受３６の外輪３６ａにストッパ３８を後付けする場合に、ストッパ３８を有したストッパ部材３９を外輪３６ａに連結し易い点で好ましい。
【００４４】
更に、電動機ケースをなす第１のフレーム部材１３と第２のフレーム部材２１とはいずれも合成樹脂製であってもよい。又、本発明は電動送風機以外にも電動機単体で実施できることはもちろんであり、整流子電動機にも制約されない。
【００４５】
又、予圧バネ４１のバネ力は通常２kg／cmであるが、このバネ力を通常の倍以上例えば５２kg／cmに設定して、予圧バネ４１の周部４１ａと玉軸受３６の外輪３６ａとの摩擦力を高めることは本発明において妨げるものではなく。そして、このように摩擦力を高めることは、その摩擦力でも玉軸受３６のクリープを防止できるので好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動機を電動機部として備える電動送風機を一部断面して示す断面図。
【図２】図１中Ｆ２部を拡大して示す断面図。
【図３】図２中Ｆ３−Ｆ３線に沿って示す断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１１…電動送風機、１１ａ…電動機部（電動機）、１２…電動機フレーム、１３…第１のフレーム部材、１６…軸受取付け部、１６ａ…周壁、１６ｂ…端壁、１９…逃げ部、２０…係合部、２１…第２のフレーム部材、２２…ねじ、２３…軸受取付け部、３１…回転子、３２…回転子軸、３６，３７…玉軸受、３６ａ…外輪、３８…ストッパ、３９…ストッパ部材、３９ａ…リング部、３９ｂ…フランジ部、４０…軸受キャップ、４１…予圧バネ
【図１】
2006217751.tif 000003
【図２】
2006217751.tif 000004
【図３】
2006217751.tif 000005