(57)【要約】【課題】ファンモータにローラベアリングや滑り軸受けなど経年変化する軸受け部品を組み込む場合には耐久性を高めにくく、大型化し、製作コスト的にも不利になる。【解決手段】ファンモータのアウタロータ型モータは、羽根車に一体的に固定されたアウタロータカップと、このアウタロータカップの軸心部に固定された回転軸と、このアウタロータカップの周壁部の内面に固定された円環状のロータマグネットと、複数組のコイルを有するステータとを有する。アウタロータカップの少なくとも周壁部の外面が、羽根車の軸心上の点を中心とし且つケーシングの吸入口側へ移行するほど小径化する部分球面に形成され、部分球面の中心において回転軸の先端部を点接触で支持する支持軸が回転軸と同心状に設けられ、この支持軸の基端部が固定されると共に且つステータを支持するベース板がケーシングに固定的に設けられた。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口と吐出口を有するケーシングと、このケーシング内に収容され複数のブレードを有する羽根車と、大部分が羽根車の内部に配設されたアウタロータ型モータとを有するファンモータにおいて、
前記アウタロータ型モータは、羽根車に一体的に固定されたアウタロータカップと、このアウタロータカップの軸心部に固定された回転軸と、このアウタロータカップの周壁部の内面に固定された円環状のロータマグネットと、複数組のコイルを有するステータとを有し、
前記アウタロータカップの少なくとも周壁部の外面が、羽根車の軸心上の点を中心とし且つケーシングの吸入口側へ移行するほど小径化する部分球面に形成され、
前記部分球面の中心において前記回転軸の先端部を点接触で支持する支持軸が前記回転軸と同心状に設けられ、
この支持軸の基端部が固定されると共に且つ前記ステータを支持するベース板がケーシングに固定的に設けられたことを特徴とするファンモータ。
【請求項２】
前記ロータマグネットの外面が前記アウタロータカップの周壁部の内面に密着する部分球面に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のファンモータ。
【請求項３】
前記アウタロータカップのうちのケーシングの吸入口側の先端部は平坦壁に形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のファンモータ。
【請求項４】
前記アウタロータカップのうちのケーシングの吸入口側の先端部は、前記周壁部に連続的に連なる部分球面壁に形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のファンモータ。  
【請求項５】
前記請求項１〜４の何れかに記載のファンモータを備えたことを特徴とする熱源機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケーシングと、このケーシング内に収容された羽根車と、大部分が羽根車の内部に配設されたアウタロータ型モータとを有するファンモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アウタロータ型ファンモータにおいては、羽根車とアウタロータカップが回転軸を介して連結され、回転軸がローラベアリングや滑り軸受けで支持され、アウタロータカップの内周にロータマグネットが固定され、ステータに巻回した複数のコイルへの通電を切換えることにより回転磁界を発生させて、ロータマグネットとアウタロータカップと羽根車を回転軸と一体的に回転駆動するように構成されている。
【０００３】
一般に、アウタロータカップは、円筒部を有するカップ形状に構成されて、羽根車の外部に配置されていた。この場合、モータが外部に突出するため、ファンモータが大型化する。そこで、最近、ファンモータを小型化するために、羽根車の内側空間にモータを組み込む技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、アウタロータカップ、その内面に装備されるロータマグネットと、複数のコイルを有するステータを、ケーシングの吸込口に向かって小径化するような円錐台形状に形成して、それらを羽根車の内側空間に収容したアウタロータ型ファンモータが開示されている。アウタロータカップの軸心部に設けられた回転軸を支持する為、ステータの内側にはケーシングに固定された筒部材が設けられ、回転軸は１対の滑り軸受けにより筒部材に支持されている。
【０００５】
特許文献２には、特許文献１のアウタロータ型ファンモータと同様に、ロータとステータとを円錐台形状に形成してそれらを羽根車の内側空間に収容したアウタロータ型ファンモータが開示されている。ロータは帰路形成リングとロータマグネットとを有する。
ステータは、１対の爪形磁極と、これらの間に収容されるコイル枠体に巻いた環状コイルとを有する。ロータに固定された回転軸または回転スリーブが、ケーシング側の静止部材に軸受けを介して回転自在に支持されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６０２６４号公報
【特許文献２】特表２００６−５１２０３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
現在、給湯器等の熱源機においては、バーナーに供給する燃料ガスのガス供給量に適合させた送風量の空気がファンモータから供給されるが、その送風量は制御装置に予め設定されたテーブルに基づいてファンモータ回転数を制御することで設定される。
ここで、ファンモータの電流値や電圧値、回転数制御のフィードバック量等の駆動状態を監視することで、羽根車に付着した埃や経年変化による軸受けの摩耗等によるファンモータの性能低下を検知し、それらに対する対応措置をとることで、安定した送風量を確保する技術が採用されている。
【０００８】
しかし、ファンモータの回転軸を支持する軸受けに、一般に１対のボールベアリングや滑り軸受けが採用されるが、このような軸受け部品を採用する場合には、経年変化による摺動抵抗の変化の影響を受けるため、安定した送風量を確保することが困難になる。しかも、ボールベアリングや滑り軸受けを組み込むため、ファンモータの製作コストが高価になるだけでなく、耐久性も劣るという問題があった。
【０００９】
一方、モータの耐久性を高めるため、空気軸受けや、磁力浮上式軸受けを採用することも不可能ではないが、これらの軸受けを用いる場合は、精度の高い多くの部品を用いるため、構造が複雑化、大型化し、製作コストも高価になるという問題がある。
本発明の目的は、経年変化による軸受けの摺動抵抗の変化の影響を受けず、耐久性に優れ、構造が簡単で製作コスト的に有利なファンモータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１のファンモータは、吸入口と吐出口を有するケーシングと、このケーシング内に収容され複数のブレードを有する羽根車と、大部分が羽根車の内部に配設されたアウタロータ型モータとを有し、前記アウタロータ型モータは、羽根車に一体的に固定されたアウタロータカップと、このアウタロータカップの軸心部に固定された回転軸と、このアウタロータカップの周壁部の内面に固定された円環状のロータマグネットと、複数組のコイルを有するステータとを有し、前記アウタロータカップの少なくとも周壁部の外面が、羽根車の軸心上の点を中心とし且つケーシングの吸入口側へ移行するほど小径化する部分球面に形成され、前記部分球面の中心において前記回転軸の先端部を点接触で支持する支持軸が前記回転軸と同心状に設けられ、この支持軸の基端部が固定されると共に且つ前記ステータを支持するベース板がケーシングに固定的に設けられたことを特徴としている。
【００１１】
このファンモータにおいては、アウタロータカップの軸心部に回転軸が固定されており、回転軸の先端部を、アウタロータカップの周壁部の外面を形成する部分球面の中心の位置おいて、ベース板に固定された支持軸の先端で点接触で受け止めて支持するため、ボールベアリングや滑り軸受けなど経年変化する軸受け部品を省略し、軸受け構造を、簡単化し、小型化し、耐久性を高めることができる。
【００１２】
アウタロータカップの周壁部の内面に円環状のロータマグネットが固定され、このロータマグネットと、ステータの円環状の磁性体との間に磁力が作用するため、アウタロータカップとロータマグネットと回転軸と羽根車の軸心が、常に、支持軸の軸心と一致する中立姿勢に保持される。
【００１３】
上記のように、回転軸の先端部を球の中心の位置において点接触で支持軸で支持する構成であるため、羽根車に作用する軸心直交方向向きの外力が全周にわたって均等でなくなるとき、羽根車とアウタロータカップとロータマグネットと回転軸とが上記の点接触部を揺動中心として揺動する場合がある。
【００１４】
しかし、アウタロータカップの少なくとも周壁部の外面は、羽根車の軸心上の点を中心とし且つケーシングの吸入口側へ移行するほど小径化する部分球面に形成されているので、羽根車とアウタロータカップとロータマグネット等が上記のように揺動しても、これらがステータと干渉しないような構造に構成することができる。
【００１５】
請求項２のファンモータは、請求項１の発明において、前記ロータマグネットの外面が前記アウタロータカップの周壁部の内面に密着する部分球面に形成されたことを特徴としている。
請求項３のファンモータは、請求項１又は２の発明において、前記アウタロータカップのうちのケーシングの吸入口側の先端部は平坦壁に形成されたことを特徴としている。
【００１６】
請求項４のファンモータは、請求項１又は２の発明において、  前記アウタロータカップのうちのケーシングの吸入口側の先端部は、前記周壁部に連続的に連なる部分球面壁に形成されたことを特徴としている。
請求項５の熱源機は、請求項１〜４の何れかに記載のファンモータを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、アウタロータカップの軸心部に固定された回転軸を、アウタロータカップの少なくとも周壁部の外面を形成する部分球面の中心において点接触で支持する支持軸を回転軸と同心状に設け、この支持軸の基端部をケーシングに固定されたベース板に固定したので、ボールベアリングや滑り軸受けなど経年変化する軸受け部品を省略し、軸受け構造を、簡単化し、小型化し、耐久性を高めることができる。
【００１８】
前記アウタロータカップの少なくとも周壁部の外面を、羽根車の軸心上の点を中心とし且つケーシングの吸入口側へ移行するほど小径化する部分球面となるように形成したので、点接触支持の一点を揺動中心として、アウタロータカップとロータマグネットと回転軸とが揺動したとしても、これらがステータと干渉しないような構造に容易に構成することができる。換言すれば、前記アウタロータカップの少なくとも周壁部の外面を部分球面としたことにより、前記回転軸を支持軸で点接触にて一点支持する構成が可能となった。
【００１９】
請求項２の発明によれば、ロータマグネットの外面をアウタロータカップの周壁部の内面に密着する部分球面に形成するため、円環状のマグネットをアウタロータカップの周壁部の内面に、密着させてビス留めや接着剤等で固定することができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、アウタロータカップのうちのケーシングの吸入口側の先端部は平坦壁に形成されているため、羽根車の軸心長さに比較してアウタロータ型モータの直径を大きくすることができる。
請求項４の発明によれば、前記アウタロータカップのうちのケーシングの吸入口側の先端部は、前記周壁部に連続的に連なる部分球面壁に形成されているため、吸入口から吸入される空気を案内するガイド性に優れる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、前記ファンモータを備えた熱源機においては、ファンモータに経年変化により摩擦抵抗が増加するような軸受け部品を採用していないので、耐久性に優れ、燃焼用空気の空気量を制御する空気量制御が簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明に係るファンモータは、吸入口と吐出口を有するケーシングと、このケーシング内に収容され複数のブレードを有する羽根車と、大部分が羽根車の内部に配設されたアウタロータ型モータとを有し、アウタロータ型モータはアウタロータカップと、ロータマグネットと、複数組のコイルを有するステータとを有し、アウタロータカップの軸心部の回転軸の先端を支持軸で点接触にて支持したものである。
【実施例１】
【００２３】
以下、本発明の実施例について図１〜図５に基づいて説明する。
本実施例は、本発明のファンモータ１０を給湯装置（これが、熱源機に相当する）に適用した場合の一例である。
【００２４】
図１に示すように、給湯装置１は、給湯器本体２と、この給湯器本体２に燃料ガスを供給するガス供給管４０と、給湯器本体２に水を供給する給水管４１と、給湯器本体２から湯水を出湯する出湯管４２と、潜熱回収時に副熱交換器７に発生したドレンを排出する排水路４３と、給湯装置１の運転操作を行う為の操作パネル４４と、給湯装置１の全体の制御を司るコントロールユニット４５（Ｃ／Ｕ）等を備えている。
【００２５】
ガス供給管４０は、ガス供給源のガス供給ポートに接続されてバーナー５まで延びている。給水管４１は、その一端が水道管と接続された給水ポートに接続されると共に他端が副熱交換器７に接続されている。出湯管４２は、その一端が主熱交換器６に接続されると共に他端が出湯ポートに接続され、出湯ポートから台所や風呂等の各設備に湯水が供給される。
【００２６】
給湯器本体２は、本体ケース３と排気カバー（図示略）とを備え、本体ケース３内には燃焼室４が形成され、この燃焼室４には、燃料ガスを燃焼するバーナー５と、バーナー５の燃焼ガスから顕熱を回収する主熱交換器６とが設けられ、主熱交換器６の上方には潜熱回収用の副熱交換器７が設けられている。本体ケース３の下端部には、バーナー５に燃焼用空気を供給するファンモータ１０と、雰囲気温度を検出する温度センサ９が設けられている。
【００２７】
次に、ファンモータ１０について詳細に説明する  
図２は本実施例のアウタロータ型ファンモータ１０の正面図であり、図３は図２のIII −III 線断面図である。図２、図３に示すように、ファンモータ１０は、ケーシング１１を有し、ケーシング１１の前面に円形の吸込口１２が形成され、ケーシング１１の上端に長方形の吐出口１３が形成されている。
【００２８】
ケーシング１１の内部には、吸込口１２と同心状に羽根車１４が軸心を水平向きにして配設されている。羽根車１４は外周部に形成された複数のブレード１４ａを有する合成樹脂製のものである。ケーシング１１内には、羽根車１４を回転駆動するアウタロータ型モータ２０が設けられ、このアウタロータ型モータ２０の大部分は羽根車１４の内部に配設され、アウタロータ型モータ２０はケーシング１１に固定されたベース板２１に支持されている。
【００２９】
図３に示すように、アウタロータ型モータ２０は、アウタロータカップ３０と、回転軸３２と、ロータマグネット３３と、ステータ２３と、支持軸２６等を有する。尚、以下の記載中の左、右は図３における左、右を示す。アウタロータカップ３０は、羽根車１４と一体的に合成樹脂材料で構成されている。アウタロータカップ３０は、部分球面状の周壁３０ａと、その右端（先端）に連なり且つ吸込口１２と対向する平坦壁３０ｂとを有し、部分球面状の周壁３０ａの外面は、回転軸３２の先端を支持軸２６で点接触にて支持する点を中心とする部分球面であって、吸込口１２側へ移行するほど小径化する部分球面に形成されている。
【００３０】
アウタロータカップ３０の左端部は羽根車１４の環状の左端壁１４ｂの内周部に連なり、アウタロータカップ３０のうちのベース板２１に対向する面が開口している。アウタロータカップ３０の平坦壁３０ｂは吸込口１２より小さい円形に形成され、この平坦壁３０ｂの内面の中心部に回転軸３２が一体形成され、回転軸３２は平坦壁３０ｂに対して左方へ水平に延びている。
【００３１】
図３、図４に示すように、回転軸３２は羽根車１４と同心状に配設され、この回転軸３２の先端を点接触で支持する金属製の支持軸２６が回転軸３２と同心に配設され、支持軸２６の左端がベース板２１に固着されている。図４に示すように、支持軸２６の先端には円錐部２６ａが形成され、回転軸３２の左端には凹部３２ａが形成され、支持軸２６の円錐部２６ａの先端が回転軸３２の凹部３２ａに点接触して、回転軸３２を支持軸２６で回転自在且つ揺動自在に支持している。上記の支持軸２６の円錐部２６ａの先端が、アウタロータカップ３０の周壁部３０ａの外面の前記部分球面の球中心となっている。
【００３２】
前記ロータマグネット３３は、アウタロータカップ３０の周壁部３０ａの内面の概ね全面を覆うように円環状に形成され、ロータマグネット３３の外面はアウタロータカップ３０の周壁部３０ａの内面に密着する部分球面に形成され、ロータマグネット３３はアウタロータカップ３０の周壁部３０ａの内面に接着等で固定されている。ロータマグネット３３の内面も支持軸２６の先端を中心とする部分球面に形成されている。このロータマグネット３３は、例えば４組又は８組の偶数個の永久磁石であって磁界の方向が内向きの永久磁石と磁界の方向が外向きの永久磁石とを交互に配置した偶数個の永久磁石からなる。
【００３３】
ステータ２３は、珪素鋼薄板積層体（磁性体）とその複数のスロットに巻かれて複数極を形成する複数組のコイル２４とを有する。これら複数組のコイル２４への通電を切換えることで回転磁界を発生させて、ロータマグネット３３とアウタロータカップ３０を介して羽根車１４を回転させる。そして、ロータマグネット３３からステータ２３に全周にわたって均等な磁力が作用するため、通常は回転軸３２の軸心が支持軸２６の軸心に一致する中立姿勢を保持する。
【００３４】
ステータ２３の外周面は、ロータマグネット３３の内面に小さな隙間を空けて対面するように部分球面に形成されている。ベース板２１には、ステータ２３の外周部を支持する合成樹脂製の例えば８本の一体の脚部材２５と、ステータ２３の内周部を支持する合成樹脂製の筒部材２２が固着されている。筒部材２２の内径は回転軸３２よりも大きく、回転軸３２が支持軸２６の円錐部２６ａの先端を中心として揺動する場合にも、回転軸３２と干渉しないように構成されている。尚、支持軸２６に合成樹脂製のスリーブ２６ａが外嵌されている。
【００３５】
以上説明したファンモータ１０の作用、効果について説明する。
このファンモータ１０においては、アウタロータカップ３０の軸心部に回転軸３２が固定され、回転軸３２の先端部を、アウタロータカップ３０の周壁部３０ａの外面を形成する部分球面の中心の位置おいて、ベース板２１に固定された支持軸２６の先端で点接触で受け止めて支持するため、ボールベアリングや滑り軸受けなど経年変化する軸受け部品を省略し、軸受け構造を、簡単化し、小型化し、耐久性を高めることができる。
【００３６】
アウタロータカップ３０の周壁部３０ａの内面に円環状のロータマグネット３３が固定され、このロータマグネット３３、ステータ２３の円環状磁性体との間に磁力が全周にわたって均等に作用するため、アウタロータカップ３０とロータマグネット３３と回転軸３２と羽根車１４の軸心が、常に、支持軸２６の軸心と一致する中立姿勢に保持される。
【００３７】
上記のように、回転軸３２の先端部を球の中心の位置において点接触で支持軸２６で支持する構成であるため、羽根車１４に作用する軸心直交方向向きの外力が全周にわたって均等でなくなるとき、羽根車１４とアウタロータカップ３０とロータマグネット３３と回転軸３２とが上記の点接触部を揺動中心として揺動する場合がある。
【００３８】
しかし、アウタロータカップ３０の少なくとも周壁部３０ａの外面は、羽根車１４の軸心上の点を中心とし且つケーシング１１の吸入口１２側へ移行するほど小径化する部分球面に形成され、ロータマグネット３３の部分球面状の内面とステータ２３の部分球面状の外周面との間に小さな隙間があるので、羽根車１４とアウタロータカップ３０とロータマグネット３０等が上記のように揺動しても、これらがステータ２３と干渉することはない。換言すれば、アウタロータカップ３０の周壁部３０ａの外面を部分球面とし、ロータマグネット３０の内面を部分球面とし、ステータ２３の外周面を部分球面としたことにより、回転軸を支持軸で点接触にて一点支持する構成が可能となった。
【００３９】
ロータマグネット３３の外面をアウタロータカップ３０の周壁部３０ａの内面に密着する部分球面に形成するため、円環状のロータマグネット３３を周壁部３０ａの内面に、密着させてビス留めや接着剤等で固定することができる。アウタロータカップ３０のうちのケーシング１１の吸入口１２側の先端部は平坦壁３０ｂに形成されているため、羽根車１４の軸心方向長さに比較してアウタロータ型モータ２０の直径を大きく形成できる。
【００４０】
このファンモータを備えた給湯器１（熱源機）においては、ファンモータ１０に経年変化により摩擦抵抗が増加するような軸受け部品を採用していないので、耐久性に優れ、燃焼用空気の空気量を制御する空気量制御が簡単になる。
【実施例２】
【００４１】
次に、実施例２のファンモータ１０Ａについて説明する。
但し、上記の実施例１のものと同様の構成要素については同一符号を付して説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。図５に示すように、このファンモータ１０Ａのアウタロータ型モータ２０Ａにおいては、アウタロータカップ３０Ａのうちのケーシング１１の吸入口１２側の先端部３０Ｅは、アウタロータカップ３０Ａの周壁部３０ａに連続的に連なる部分球面壁に形成されている。そのため、吸入口から吸入される空気を案内するガイド性に優れるうえ、羽根車１４等が支持軸２６の先端を中心にして揺動する際の揺動角度を大きくすることができる。
【００４２】
尚、前記実施例１，２は、給湯器１に適用したファンモータ１０，１０Ａを例にして説明したが、本発明のファンモータは給湯器以外の種々の機器や装置に設けられる種々のファンモータに適用可能である。また、ファンモータを設置する姿勢は、前記実施例の姿勢に限定されず、種々の姿勢に設置可能である。  
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例１に係る給湯装置の要部の正面図である。
【図２】給湯装置に組み込んだファンモータの正面図である。
【図３】図２のIII −III 線断面図である。
【図４】回転軸の一部と支持軸の要部拡大図である。
【図５】実施例２のファンモータの図３相当図である。
【符号の説明】
【００４４】
１        給湯装置  
１０，１０Ａ      ファンモータ
１１      ケーシング
１２      吸込口
１３      吐出口
１４      羽根車
１４ａ    ブレード
２１      ベース板
２３      ステータ
２４      コイル
２６      支持軸
３０      アウターロータカップ
３０ａ    周壁部
３０ｂ    平坦壁
３０Ｅ    先端部
３２      回転軸
３３      ロータマグネット
【図１】
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【図２】
2008223666.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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