(57)【要約】回転体は、回転軸と、回転軸に取り付けられた回転子と、回転軸に取り付けられ、回転軸の回転により回転するファンと、回転体の重量バランスを調整するためのバランス調整部を有し、回転軸に取り付けられたバランスウェイトとを備える。ファンおよびバランスウェイトは、回転子を挟むように配置されている。
2018087998.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体であって、
回転軸と、
前記回転軸に取り付けられた回転子と、
前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転により回転する回転対象物と、
前記回転体の重量バランスを調整するための第１バランス調整部を有し、前記回転軸に取り付けられたバランスウェイトとを備え、
前記回転対象物および前記バランスウェイトは、前記回転子を挟むように配置されている、
回転体。
【請求項２】
前記バランスウェイトは、前記回転対象物よりも、前記回転子の重心に近い位置に配置されている、
請求項１に記載の回転体。
【請求項３】
さらに、前記回転軸の前記バランスウェイト側の端部を支持する軸受け部を備え、
前記バランスウェイトは、前記回転子と前記軸受け部との間に配置されている、
請求項１または２に記載の回転体。
【請求項４】
前記バランスウェイトの外径は、前記回転子の外径よりも小さく、かつ、前記軸受け部の外径よりも大きい、
請求項３に記載の回転体。
【請求項５】
前記バランスウェイトは、実質的に円形の金属板である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項６】
前記第１バランス調整部は、前記バランスウェイトの一部を切り欠いた切り欠き部である、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項７】
前記第１バランス調整部は、前記バランスウェイトに付加するバランス調整体で構成された、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項８】
前記回転対象物は、第２バランス調整部を有する、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項９】
前記第２バランス調整部は、前記回転対象物の一部を切り欠いた切り欠き部である、
請求項８に記載の回転体。
【請求項１０】
前記回転対象物は、ファンである、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回転体を有する電動送風機であって、
前記回転対象物と前記バランスウェイトとの間に配置され、前記回転軸に取り付けられた整流子と、
前記整流子に接触することで前記回転子に電力を供給するブラシとを備える、
電動送風機。
【請求項１２】
回転体の製造方法であって、
回転軸に回転子を取り付ける工程と、
前記回転軸における前記回転子の一方の端部側に回転対象物を取り付ける工程と、
前記回転軸における前記回転子の他方の端部側にバランスウェイトを取り付ける工程と、
前記バランスウェイトの一部に切り欠き部を形成することで前記回転体の重量バランスを調整する工程とを含む、
回転体の製造方法。
【請求項１３】
回転体の製造方法であって、
回転軸に回転子を取り付ける工程と、
前記回転軸における前記回転子の一方の端部側に回転対象物を取り付ける工程と、
前記回転軸における前記回転子の他方の端部側にバランスウェイトを取り付ける工程と、を経た後、
前記バランスウェイトの一部に切り欠き部を形成することで前記回転体の重量バランスを調整する工程とを含む、
回転体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転体、電動送風機および回転体の製造方法に関する。本開示は、特に、電動機とファンとを有する回転体、電動送風機および回転体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機は、例えば、電気掃除機に搭載される電動送風機に用いられる。電動送風機は、回転子および固定子を有する電動機と、電動機の回転軸に取り付けられたファンとを有する。電動機としては、例えば、整流子電動機等が用いられる。【０００３】
電気掃除機は、低騒音であることが望まれている。このため、電動送風機では、騒音の原因となる運転時の振動を低減することが重要となる。【０００４】
電動送風機の振動は、電動機の回転子の回転方向における重量バランスの偏りによって生じる。つまり、回転子の重心が回転軸から偏心すると、回転子の回転によって重心と回転軸との距離に比例した遠心力が発生する。この結果、回転バランスが崩れて、電動送風機に振動が発生する。遠心力は回転数の二乗に比例する。このため、特に回転子が高速回転すると、遠心力も大きくなり、振動が大きくなる。つまり、電動送風機から発生する騒音も大きくなる。【０００５】
従来、電動機の回転子の重量バランスの偏りを軽減する技術が提案されている（特許文献１を参照）。特許文献１には、電磁鋼板（コア板）を複数枚積層した鉄心（コア）を軸方向に複数に分割し、それぞれの軸の形状に嵌合するように、軸方向の両端部に端板を挿入したロータが開示されている。【０００６】
電動機の回転子の重量バランスの偏りを軽減する他の技術として、回転子の鉄心の外周部を切削することで、重心バランスを修正する方法も知られている。【０００７】
上記のように、電動送風機では、電動機の回転軸に、回転対象物としてファンが取り付けられている。このため、電動機の回転子の重量バランスの偏り（軸ずれ）を軽減することによって、回転子の回転のアンバランスを低減したとしても、回転子の回転軸にファンを組みつけた後、電動送風機としての回転バランスが崩れてしまうという問題がある。【０００８】
また、従来のように回転子の鉄心の外周部を切削する方法では、切削部分の鉄心の磁気抵抗が高くなってしまい、モータ特性が変化するという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−２４３１９号公報
【発明の概要】
【００１０】
本開示は、このような問題を解決するためになされたものである。本開示は、電動機の回転子の回転軸に回転対象物が取り付けられた構造を有する場合であっても、回転子の鉄心を切削することなく重量バランスの偏りを容易に低減することができる回転体、電動送風機および回転体の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本開示に係る回転体の一態様は、回転軸と、回転軸に取り付けられた回転子と、回転軸に取り付けられ、回転軸の回転により回転する回転対象物と、回転体の重量バランスを調整するための第１バランス調整部を有し、回転軸に取り付けられたバランスウェイトとを備える。回転対象物およびバランスウェイトは、回転子を挟むように配置されている。
【００１２】
また、本開示に係る電動送風機の一態様は、上記の回転体を有する電動送風機であって、回転対象物とバランスウェイトとの間に配置され、回転軸に取り付けられた整流子と、整流子に接触することで回転子に電力を供給するためのブラシとを備える。
【００１３】
また、本開示に係る回転体の製造方法の一態様は、回転軸に回転子を取り付ける工程と、回転軸における回転子の一方の端部側に回転対象物を取り付ける工程と、回転軸における回転子の他方の端部側にバランスウェイトを取り付ける工程と、バランスウェイトの一部に切り欠き部を形成することで回転体の重量バランスを調整する工程とを含む。
【００１４】
また、本開示に係る回転体の製造方法の他の一態様は、回転軸に回転子を取り付ける工程と、回転軸における回転子の一方の端部側に回転対象物を取り付ける工程と、回転軸における回転子の他方の端部側にバランスウェイトを取り付ける工程と、を経た後、バランスウェイトの一部に切り欠き部を形成することで回転体の重量バランスを調整する工程とを含む。
【００１５】
本開示によれば、回転子と回転子の回転軸に取り付けられた回転対象物とを有する回転体に対して、回転子の鉄心を切削することなく、重量バランスの偏りを容易に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施の形態に係る電動送風機の外観斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る電動送風機の分解斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る電動送風機の断面図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る回転体の側面図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る回転体の断面図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る電動送風機の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、他の実施の形態に係る回転体の断面図である。
【図８】図８は、さらに他の実施の形態に係る回転体の断面図である。
【図９】図９は、従来の電動送風機の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、並びに、ステップ（工程）およびステップの順序等は、一例であって、本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１８】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
【００１９】
（実施の形態）
実施の形態に係る電動送風機１および電動送風機１に内蔵される回転体２について、図１〜図５を用いて説明する。図１は、実施の形態に係る電動送風機１の外観斜視図である。図２は、同電動送風機１の分解斜視図である。図３は、同電動送風機１の断面図である。図４は、実施の形態に係る回転体２の側面図である。図５は、同回転体２の断面図である。
【００２０】
本実施の形態における電動送風機１は、例えば、家庭用の電気掃除機に用いられる。電動送風機１は、図１〜図３に示すように、電動機１０（モータ）と、電動機１０によって回転するファン２０と、バランスウェイト３０とを備える。電動送風機１は、さらに、ハウジング４０と、ブラケット５０と、ファンケース６０と、エアガイド７０とを備える。ファン２０、ファンケース６０、およびエアガイド７０は、電動送風機１のブロワ部を構成している。
【００２１】
図２および図３に示すように、電動機１０は、回転軸１１と、回転子１２と、固定子１３と、第１軸受け部１４と、第２軸受け部１５とを備える。本実施の形態において、電動機１０は、整流子電動機（ブラシ付きモータ）であり、さらに、整流子１６と、ブラシ１７とを備えている。
【００２２】
電動送風機１に内蔵される回転体２は、電動送風機１における回転部品によって構成されている。具体的には、図４および図５に示すように、回転体２は、回転軸１１および回転軸１１によって回転する部品によって構成された回転装置である。本実施の形態では、回転体２は、回転軸１１と、回転子１２と、ファン２０と、バランスウェイト３０とを有する。
【００２３】
回転軸１１は、金属製のシャフトである。図３および図５に示すように、回転軸１１は、例えば、回転子１２の鉄心１２ａの中心を貫いた状態で鉄心１２ａに固定されている。回転軸１１は、例えば、圧入により鉄心１２ａに挿入されて、鉄心１２ａに固着される。回転軸１１は、回転子１２（鉄心１２ａ）を貫通しており、回転子１２の両側に延在するように配置されている。
【００２４】
回転軸１１の一方の端部であるバランスウェイト３０側の端部は、第１軸受け部１４に支持されている。一方、回転軸１１の他方の端部であるファン２０側の端部は、第２軸受け部１５に支持されている。このように、回転軸１１は、第１軸受け部１４と第２軸受け部１５とによって、回転自在となるように、両端部が保持されている。回転軸１１のファン２０側の先端部は、第２軸受け部１５から突出するとともに、ブラケット５０を貫通している。
【００２５】
図３〜図５に示すように、回転子１２（ロータ）は、回転軸１１に取り付けられている。回転子１２は、ファン２０およびバランスウェイト３０に挟まれる位置に配置されている。
【００２６】
回転子１２は、電磁鋼板が積層された鉄心（ロータコア）１２ａと、鉄心１２ａの複数のティースの各々に巻回された巻線コイル１２ｂ（ロータコイル）とを有する。回転子１２は、一例として、４０，０００ｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ）〜５０，０００ｒｐｍで高速回転する。回転子１２は、インナーロータであり、固定子１３の内側に配置されている。
【００２７】
図２および図３に示される固定子１３（ステータ）は、回転子１２に作用する磁力を発生させる。固定子１３は、例えば、鉄心（ステータコア）と巻線コイル（ステータコイル）とを有する。固定子１３は、ハウジング４０に取り付けられている。
【００２８】
第１軸受け部１４は、回転軸１１のバランスウェイト３０側の端部を支持するベアリングである。第１軸受け部１４は、回転軸１１を回転自在に保持している。第１軸受け部１４は、ハウジング４０の底部に固定されている。
【００２９】
第２軸受け部１５は、回転軸１１のファン２０側の端部を支持するベアリングである。第２軸受け部１５は、回転軸１１を回転自在に保持している。第２軸受け部１５は、ブラケット５０に固定されている。
【００３０】
図３〜図５に示すように、整流子１６は、ファン２０とバランスウェイト３０との間に配置され、回転軸１１に取り付けられている。特に、本実施の形態において、整流子１６は、ファン２０と回転子１２との間に配置され、回転軸１１に取り付けられている。整流子１６は、回転軸１１における回転子１２と第２軸受け部１５との間の部分に固定されている。整流子１６は、回転子１２の巻線コイル１２ｂと電気的に接続されており、ブラシ１７と摺接する。
【００３１】
図３に示すように、ブラシ１７は、整流子１６に接触することで回転子１２に電力を供給するための給電ブラシである。一例として、ブラシ１７は、カーボンブラシである。ブラシ１７は、整流子１６に接触することで整流子１６に電機子電流を供給する。ブラシ１７は、一対設けられている。一対のブラシ１７は、整流子１６を挟持するように配置されている。一対のブラシ１７は、バネ等によって整流子１６側に付勢された状態で、ブラケット５０に取り付けられている。つまり、一対のブラシ１７の内側の先端部は、整流子１６に当接している。
【００３２】
図３〜図５に示すように、ファン２０は、回転軸１１に取り付けられている。ファン２０は、回転軸１１の回転により回転する。つまり、ファン２０は、電動機１０の回転対象物として、回転軸１１に取り付けられている。回転子１２が回転することで回転軸１１が回転する。これにより、ファン２０も回転する。ファン２０は、ブラケット５０から突出した回転軸１１の先端に取り付けられている。ファン２０は、遠心ファンであり、ファンケース６０の吸気口６１から空気を吸い込む。
【００３３】
図２〜図５に示すように、ファン２０は、ファンケース６０の吸気口６１に対向させて開口された吸込口２１ａを有する上板２１と、上板２１から所定の間隙を離間させて位置された下板２２と、上板２１および下板２２に挟持された複数のファン翼２３とを有する。一例として、ファン２０は、アルミニウム合金を用いて形成されている。つまり、上板２１、下板２２およびファン翼２３は、アルミニウム合金によって構成されている。なお、上板２１と下板２２との板厚は異なっている。一例として、上板２１の板厚が０．８ｍｍで、下板２２の板厚が１．０ｍｍである。
【００３４】
バランスウェイト３０は、回転体２の重量バランスを調整するための重量調整部材である。バランスウェイト３０は、回転軸１１に取り付けられており、回転軸１１の回転に伴って回転する。バランスウェイト３０は、圧入により回転軸１１に固定されているが、これに限らない。
【００３５】
バランスウェイト３０は、回転体２の重量バランスを調整するためのバランス調整部３１を有する。バランス調整部３１は、バランスウェイト３０の一部を切り欠いた切り欠き部である。つまり、バランスウェイト３０の一部を切り欠くことで、回転体２の重量バランスを調整している。バランスウェイト３０は、例えば実質的に円形の金属板である。したがって、例えば、実質的に円形の金属板の外周端縁の一部を切削により切り欠くことで、回転体２の重量バランスを調整することができる。なお、バランスウェイト３０を切り欠くことで形成されたバランス調整部３１（切り欠き部）の切り欠き形状は、例えば、図２に示すように、平面視が実質的な三角形状である。しかし、これに限らず、矩形形状等であってもよいし、任意の形状を採用できる。
【００３６】
一例として、バランスウェイト３０は、板厚が２ｍｍの鉄板である。しかし、バランスウェイト３０の主成分材料は、鉄に限るものではなく、アルミニウムまたはアルミニウム合金等、鉄以外の金属材料を用いてもよい。回転体２の重量バランスを調整するという観点から、バランスウェイト３０を構成する金属材料としては、比重が大きいものを用いるとよい。この場合、バランスウェイト３０の金属材料としては、真鍮または銅等を用いることができる。また、バランスウェイト３０の板厚も２ｍｍに限るものではない。
【００３７】
図３〜図５に示すように、バランスウェイト３０は、回転子１２と第１軸受け部１４との間に配置されている。具体的には、バランスウェイト３０は、第１軸受け部１４の回転子１２側において第１軸受け部１４に近接して配置されている。
【００３８】
バランスウェイト３０は、ファン２０よりも、回転子１２の重心に近い位置に配置されている。具体的には、バランスウェイト３０と回転子１２との間隔は、バランスウェイト３０とファン２０との間隔よりも小さい。
【００３９】
バランスウェイト３０の外径は、第１軸受け部１４の外径よりも大きい方がよい。バランスウェイト３０の外径は、回転子１２の外径とほぼ同等である。しかし、バランスウェイト３０の外径は、回転子１２の外径よりも小さい方がよい。
【００４０】
図２および図３に示すように、ハウジング４０（フレーム）は、電動機１０を収納する金属製の筐体である。ハウジング４０は、一方が開口された実質的なカップ形状を有する。ハウジング４０の底部には、内部の空気を排出する排気口４１が形成されている。
【００４１】
ブラケット５０は、合成樹脂製の蓋体であり、ハウジング４０の開口部を覆うように配置されている。ブラケット５０とハウジング４０の内面との間には、エアガイド７０により整流された冷却風をハウジング４０の内部に導入する開口部（隙間）が形成されている。
【００４２】
ファンケース６０は、ファン２０、ブラケット５０、およびエアガイド７０を覆うように、ハウジング４０に固定される。ファンケース６０は、外気を吸引するための吸気口６１を有している。吸気口６１の中心は、ファン２０の回転中心と一致している。
【００４３】
エアガイド７０は、ファンケース６０の吸気口６１から吸引した気体の流れを整流する。エアガイド７０は、リング状に形成されており、気体の流れを整流するための複数のガイド板を有する。
【００４４】
次に、このように構成された電動送風機１の動作について、図２および図３を参照して説明する。
【００４５】
電動機１０に電力が供給されると、界磁電流が固定子１３（巻線コイル）に流れ、電機子電流がブラシ１７を介して回転子１２（巻線コイル１２ｂ）に流れる。界磁電流によって固定子１３で発生した磁束と、回転子１２を流れる電機子電流との間でトルクが発生し、回転子１２が回転する。
【００４６】
回転子１２が回転すると、これに伴ってファン２０が回転する。ファン２０が回転することによって、吸気口６１からファンケース６０の内部に空気が吸引される。ファンケース６０の内部に吸入された空気は、ファンケース６０の外周部へと導かれて、エアガイド７０とファンケース６０との空隙部で旋回流となる。空隙部で旋回流となった空気は、電動機１０の回転子１２および固定子１３を冷却しながら、ハウジング４０の排気口４１から電動送風機１の外に排出される。
【００４７】
次に、図６および図９を用いて、本実施の形態に係る電動送風機１の製造方法について、従来の電動送風機の製造方法と比較して説明する。図６は、実施の形態に係る電動送風機１の製造方法を説明するためのフローチャートである。図９は、従来の電動送風機の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【００４８】
図９に示すように、従来の電動送風機は、回転子とファンとを別々に製造した後で、回転子とファンとを組み合わせることで製造される。
【００４９】
具体的には、回転子を製造する工程では、まず、鉄心に回転軸を挿入することで回転子を組み立てる（ステップＳ１１１）。回転子の重量バランスの偏り度合いを判定するために、回転子の回転のアンバランス量を測定する（ステップＳ１１２）。回転子のアンバランス量が小さくなるように、回転子の回転バランスの調整を行う（ステップＳ１１３）。これにより、回転子の重量バランスの偏りを軽減することができる。回転子の回転バランスの調整は、例えば、回転子の鉄心の外周部を切削することで行うことができる。
【００５０】
一方、ファンを製造する工程では、まず、ファンを組み立てる（ステップＳ１２１）。ファンの回転のアンバランス量を測定する（ステップＳ１２２）。ファンのアンバランス量が小さくなるように、ファンの回転バランスの調整を行う（ステップＳ１２３）。これにより、ファンの重量バランスの偏りを軽減することができる。
【００５１】
次に、このようにして製造した回転子とファンとを、電動機組立部品およびファン保持部品の各種部品を用いて組み合わせることで、電動送風機を組み立てる（ステップＳ１３１）。電動送風機を組み立てた後、電動送風機の振動（組立振動）を測定することで、電動送風機のアンバランス量を測定する（ステップＳ１３２）。電動送風機のアンバランス量が小さくなるように回転バランスの再調整を行う（ステップＳ１３３）。これにより、電動送風機が完成する（ステップＳ１３４）。
【００５２】
ところで、図９に示すような従来の電動送風機の製造方法では、回転子としての回転のアンバランス（軸ずれ）を軽減するとともに、ファンとしての回転のアンバランス（軸ずれ）を軽減したとしても、回転子とファンとを組みつけた後に、再び回転バランスが崩れてしまう場合がある。このため、仮に回転子の回転バランスを調整して回転子のアンバランス量をゼロにするとともに、ファンの回転バランスを調整してファンのアンバランス量をゼロにしたとしても、回転子とファンとを組み付けた後に回転のアンバランスが再び生じることがある。したがって、電動送風機として考えた場合に、回転子の組み立て、ファンの組み立て、および電動送風機の組み立ての各々において、回転のバランス調整が個別に必要となる。したがって、合計３回ものバランス調整が必要になっている。
【００５３】
これに対して、本実施の形態に係る電動送風機１の製造方法では、回転子１２単独でも、ファン２０単独でも、回転バランスの調整は行わない。回転子１２とファン２０とを組み合わせて回転体２を組み立てた後で、回転体２の重量バランスの偏りが小さくなるように、回転バランスの調整を行っている。つまり、回転のバランス調整は１回のみである。
【００５４】
本実施の形態に係る電動送風機１の具体的な製造方法を説明する。
【００５５】
図６に示すように、まず、回転子１２を組み立てる（ステップＳ１０）。具体的には、回転軸１１に鉄心１２ａを取り付け、鉄心１２ａに巻線コイル１２ｂを巻回する。
【００５６】
ファン２０を別途組み立てる（ステップＳ２０）。具体的には、上板２１と下板２２とファン翼２３とを接合する。
【００５７】
次に、ファン保持部品等の回転体部品を用いて、組み立てた回転子１２とファン２０とを組み合わせるとともに、バランスウェイト３０を回転軸１１に取り付けることで、回転体２を組み立てる（ステップＳ３１）。具体的には、回転軸１１における回転子１２の一方側にはファン２０を取り付ける。回転軸１１における回転子１２の他方側にはバランスウェイト３０を取り付ける。
【００５８】
回転体２の回転のアンバランス量を測定する（ステップＳ３２）。回転体２のアンバランス量が小さくなるように、回転体２の回転バランスの調整を行う（ステップＳ３３）。回転体２の回転バランスの調整は、例えば、バランスウェイト３０の一部に切り欠き部（バランス調整部３１）を形成することで行う。つまり、バランスウェイト３０の一部に切り欠き部を形成することで、回転体２の重量バランスを調整し、回転のアンバランス（軸ずれ）を低減させる。これにより、回転体２が完成する（ステップＳ３４）。
【００５９】
次に、電動送風機１の組立部品を回転体２に組み合わせる（ステップＳ３５）。これにより、電動送風機１が完成する（ステップＳ３６）。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態における回転体２は、電動送風機１の内部に組み込まれている。回転体２は、回転軸１１と、回転軸１１に取り付けられた回転子１２と、回転軸１１に取り付けられ、回転軸１１の回転により回転するファン２０と、回転体２の重量バランスを調整するためのバランス調整部３１を有し、回転軸１１に取り付けられたバランスウェイト３０とを備える。ファン２０およびバランスウェイト３０は、回転子１２を挟むように配置されている。
【００６１】
このように、回転子１２の回転軸１１にファン２０が取り付けられた構造を有する回転体２に対して、回転子１２を、ファン２０とバランスウェイト３０とで挟むように配置している。これにより、バランスウェイト３０のバランス調整部３１によって、回転体２全体としての重量バランスを調整することができる。よって、回転体２における回転のアンバランスを容易に軽減することができる。したがって、回転軸１１を中心とする、重量バランスの偏りによって生じる振動を抑制することができる。
【００６２】
また、回転子１２の鉄心１２ａを切削することなく重量バランスの偏りを調整している。したがって、鉄心１２ａを切削することによる磁気抵抗の変化がない。これにより、回転子１２と界磁との間の磁束密度を均一にすることができる。したがって、モータ特性が安定した電動送風機１を実現できる。
【００６３】
このように、回転子１２と回転子１２の回転軸１１に取り付けられたファン２０とを有する回転体２は、回転子１２の鉄心１２ａを切削することなく、重量バランスの偏りを容易に低減することができる。
【００６４】
また、バランスウェイト３０は、ファン２０よりも、回転子１２の重心に近い位置に配置されている。
【００６５】
これにより、バランスウェイト３０による重量バランスの調整幅（調整量）を大きくすることができる。
【００６６】
また、回転体２は、さらに、回転軸１１のバランスウェイト３０側の端部を支持する第１軸受け部１４を備える。バランスウェイト３０は、回転子１２と第１軸受け部１４との間に配置されている。
【００６７】
これにより、第１軸受け部１４に向かって伝導してくる熱をバランスウェイト３０によって放熱することができる。よって、第１軸受け部１４が熱で劣化することを効果的に抑制できる。この点について、以下に説明する。
【００６８】
回転子１２は発熱体となることもある。よって、回転子１２で熱が発生した場合、発生した熱は回転軸１１を伝導し、この熱によって第１軸受け部１４および第２軸受け部１５が劣化する。このとき、第２軸受け部１５はファン２０によって冷却されるが、第１軸受け部１４はファン２０では冷却されにくい。このため、バランスウェイト３０が設けられていない場合は、第１軸受け部１４は第２軸受け部１５よりも熱によって劣化しやすい。
【００６９】
これに対して、本実施の形態では、回転子１２と第１軸受け部１４との間にバランスウェイト３０が設けられている。これにより、回転子１２から回転軸１１を伝って第１軸受け部１４に伝導しようとする熱を、バランスウェイト３０で熱引きを行って、バランスウェイト３０から空気中に放熱させることができる。つまり、バランスウェイト３０が放熱フィンとして機能する。したがって、第１軸受け部１４が熱によって劣化することを効果的に抑制できる。よって、信頼性の高い回転体２および電動送風機１を実現できる。
【００７０】
このように、バランスウェイト３０による放熱効果によって、第１軸受け部１４への熱の影響を抑制する。これにより、第１軸受け部１４のグリースとしては、耐熱性に優れた高価なものではなく、汎用の安価なものを用いることができる。したがって、回転体２および電動送風機１を低コストで製造することができる。
【００７１】
また、バランスウェイト３０は、実質的に円形の金属板である。
【００７２】
このように、バランスウェイト３０を熱伝導に優れた金属材料で構成することで、バランスウェイト３０による放熱効果を向上させることができる。これにより、さらに信頼性の高い回転体２および電動送風機１を実現できる。
【００７３】
また、バランス調整部３１は、バランスウェイト３０の一部を切り欠いた切り欠き部である。
【００７４】
これにより、バランスウェイト３０を切り欠くことで、回転体２の重量を変化させることができる。したがって、回転体２の重量バランスを容易に調整することができる。
【００７５】
また、本実施の形態における電動送風機１は、回転体２を有するものであって、ファン２０と回転子１２との間に配置され、回転軸１１に取り付けられた整流子１６と、整流子１６に接触することで回転子１２に電力を供給するブラシ１７とを備える。
【００７６】
これにより、ブラシ１７が整流子１６に摺接する際に、ブラシ１７が摩耗して生じて飛散するブラシ１７の摩耗粉（カーボン粉）を、バランスウェイト３０でブロックすることができる。したがって、ブラシ１７の摩耗粉が第１軸受け部１４に侵入することを抑制できる。このように、バランスウェイト３０による防塵効果によって、第１軸受け部１４がブラシ１７の摩耗粉によって劣化することを抑制できる。したがって、信頼性の高い回転体２および電動送風機１を実現できる。
【００７７】
また、バランスウェイト３０の外径は、回転子１２の外径よりも小さく、かつ、第１軸受け部１４の外径よりも大きい。
【００７８】
このように、バランスウェイト３０の外径を第１軸受け部１４の外径よりも大きくすることで、バランスウェイト３０による防塵効果および放熱効果を向上させることができる。同時に、バランスウェイト３０を切り欠いて回転体２の重量バランスを調整する場合に、削り代を確保することができる。また、バランスウェイト３０の外径を回転子１２の外径よりも小さくすることで、バランスウェイト３０付きの回転体２を容易に組み込んで、電動送風機１を製造することができる。
【００７９】
また、本実施の形態における回転体２の製造方法は、回転軸１１に回転子１２を取り付ける工程と、回転軸１１における回転子１２の一方の端部側にファン２０を取り付ける工程と、回転軸１１における回転子１２の他方の端部側にバランスウェイト３０を取り付ける工程と、バランスウェイト３０の一部に切り欠き部を形成することで回転体２の重量バランスを調整する工程とを含む。
【００８０】
これにより、バランスウェイト３０の一部に切り欠き部を形成することで、回転体２の重量を変化させて回転体２全体としての重量バランスを調整することができる。よって、回転子１２の鉄心１２ａを切削することなく、回転体２の重量バランスの偏りを容易に低減することができる。したがって、振動を抑制することができる回転体２を製造することができる。
【００８１】
以上、本開示に係る回転体、電動送風機および回転体の製造方法等について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【００８２】
（変形例）
以下、本開示の実施の形態の変形例について、図面を用いて説明する。なお、上記実施の形態で説明したものと同じ構成要素には、同じ符号を付して説明を援用する。
【００８３】
図７および図８は、他の実施の形態に係る回転体の断面図である。
【００８４】
例えば、上記実施の形態において、回転軸１１に取り付けられる回転対象物としては、ファン２０を例示したが、これに限るものではない。回転軸１１に取り付けられる回転対象物としては、プーリ等であってもよい。
【００８５】
また、上記実施の形態において、バランスウェイト３０のバランス調整部３１は、バランスウェイト３０の一部を切り欠いた切り欠き部としたが、これに限るものではない。例えば、図７に示すように、バランス調整部３１は、バランスウェイト３０に付加するバランス調整体３１ａで構成してもよい。バランス調整体３１ａとしては、樹脂片または金属片を用いることができる。金属板であるバランスウェイト３０に、樹脂片または金属片を１つまたは複数接合することで、回転体２の重量バランスを調整することができる。つまり、バランスウェイト３０による重量バランスの調整手段としては、バランスウェイト３０の重量を減少させるものであってもよいし、バランスウェイト３０の重量を増加させるものであってもよい。
【００８６】
また、上記実施の形態では、バランスウェイト３０のみによって回転体２の重量バランスを調整したが、これに限るものではない。例えば、バランスウェイト３０による重量バランスに加えて、例えば、ファン２０によって回転体２の重量バランスを調整してもよい。つまり、バランスウェイト３０のバランス調整部３１を第１バランス調整部とし、ファン２０は第２バランス調整部を有していてもよい。この場合、第２バランス調整部は、ファン２０の一部を切り欠いた切り欠き部であってもよいし、図８に示すように、ファン２０に付加するバランス調整体３１ｂであってもよい。例えば、ファン２０における少なくとも上板２１および下板２２の一方の一部を切り欠くことによって、回転体２の重量バランスを調整することができる。この場合、上板２１および下板２２の板厚を異ならせておくことで、回転体２の重量バランスを容易に微調整することができる。
【００８７】
また、上記実施の形態において、電動機１０は、ブラシ１７を用いた整流子電動機としたが、これに限るものではない。例えば、電動機１０としては、ブラシ１７を用いないブラシレスモータ等であってもよい。
【００８８】
また、本実施の形態における回転体２の製造方法は、回転軸１１に回転子１２を取り付ける工程と、回転軸１１における回転子１２の一方の端部側にファン２０を取り付ける工程と、回転軸１１における回転子１２の他方の端部側にバランスウェイト３０を取り付ける工程と、を経た後、バランスウェイト３０の一部に切り欠き部を形成することで回転体２の重量バランスを調整する工程とを含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本開示の技術は、回転体および電動送風機等において利用することができる。本開示の技術は、特に、高速回転で運転される電気掃除機または自動車用機器に搭載される電動送風機等に有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１  電動送風機
２  回転体
１０  電動機
１１  回転軸
１２  回転子
１２ａ  鉄心
１２ｂ  巻線コイル
１３  固定子
１４  第１軸受け部
１５  第２軸受け部
１６  整流子
１７  ブラシ
２０  ファン
２１  上板
２１ａ  吸込口
２２  下板
２３  ファン翼
３０  バランスウェイト
３１  バランス調整部
３１ａ，３１ｂ  バランス調整体
４０  ハウジング
４１  排気口
５０  ブラケット
６０  ファンケース
６１  吸気口
７０  エアガイド
【図１】
2018087998.tif 000003
【図２】
2018087998.tif 000004
【図３】
2018087998.tif 000005
【図４】
2018087998.tif 000006
【図５】
2018087998.tif 000007
【図６】
2018087998.tif 000008
【図７】
2018087998.tif 000009
【図８】
2018087998.tif 000010
【図９】
2018087998.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成31年4月15日(2019.4.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、回転体、電動送風機および回転体の製造方法に関する。本開示は、特に、電動機とファンとを有する回転体、電動送風機および回転体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機は、例えば、電気掃除機に搭載される電動送風機に用いられる。電動送風機は、回転子および固定子を有する電動機と、電動機の回転軸に取り付けられたファンとを有する。電動機としては、例えば、整流子電動機等が用いられる。
【０００３】
電気掃除機は、低騒音であることが望まれている。このため、電動送風機では、騒音の原因となる運転時の振動を低減することが重要となる。
【０００４】
電動送風機の振動は、電動機の回転子の回転方向における重量バランスの偏りによって生じる。つまり、回転子の重心が回転軸から偏心すると、回転子の回転によって重心と回転軸との距離に比例した遠心力が発生する。この結果、回転バランスが崩れて、電動送風機に振動が発生する。遠心力は回転数の二乗に比例する。このため、特に回転子が高速回転すると、遠心力も大きくなり、振動が大きくなる。つまり、電動送風機から発生する騒音も大きくなる。
【０００５】
従来、電動機の回転子の重量バランスの偏りを軽減する技術が提案されている（特許文献１を参照）。特許文献１には、電磁鋼板（コア板）を複数枚積層した鉄心（コア）を軸方向に複数に分割し、それぞれの軸の形状に嵌合するように、軸方向の両端部に端板を挿入したロータが開示されている。
【０００６】
電動機の回転子の重量バランスの偏りを軽減する他の技術として、回転子の鉄心の外周部を切削することで、重心バランスを修正する方法も知られている。
【０００７】
上記のように、電動送風機では、電動機の回転軸に、回転対象物としてファンが取り付けられている。このため、電動機の回転子の重量バランスの偏り（軸ずれ）を軽減することによって、回転子の回転のアンバランスを低減したとしても、回転子の回転軸にファンを組みつけた後、電動送風機としての回転バランスが崩れてしまうという問題がある。
【０００８】
また、従来のように回転子の鉄心の外周部を切削する方法では、切削部分の鉄心の磁気抵抗が高くなってしまい、モータ特性が変化するという問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−２４３１９号公報
【発明の概要】
【００１０】
本開示は、このような問題を解決するためになされたものである。本開示は、電動機の回転子の回転軸に回転対象物が取り付けられた構造を有する場合であっても、回転子の鉄心を切削することなく重量バランスの偏りを容易に低減することができる回転体、電動送風機および回転体の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
上記目的を達成するために、本開示に係る回転体の一態様は、回転軸と、回転軸に取り付けられた回転子と、回転軸に取り付けられ、回転軸の回転により回転する回転対象物と、回転体の重量バランスを調整するための第１バランス調整部を有し、回転軸に取り付けられたバランスウェイトとを備える。回転対象物およびバランスウェイトは、回転子を挟むように配置されている。
【００１２】
また、本開示に係る電動送風機の一態様は、上記の回転体を有する電動送風機であって、回転対象物とバランスウェイトとの間に配置され、回転軸に取り付けられた整流子と、整流子に接触することで回転子に電力を供給するためのブラシとを備える。
【００１３】
また、本開示に係る回転体の製造方法の一態様は、回転軸に回転子を取り付ける工程と、回転軸における回転子の一方の端部側に回転対象物を取り付ける工程と、回転軸における回転子の他方の端部側にバランスウェイトを取り付ける工程と、バランスウェイトの一部に切り欠き部を形成することで回転体の重量バランスを調整する工程とを含む。
【００１４】
また、本開示に係る回転体の製造方法の他の一態様は、回転軸に回転子を取り付ける工程と、回転軸における回転子の一方の端部側に回転対象物を取り付ける工程と、回転軸における回転子の他方の端部側にバランスウェイトを取り付ける工程と、を経た後、バランスウェイトの一部に切り欠き部を形成することで回転体の重量バランスを調整する工程とを含む。
【００１５】
本開示によれば、回転子と回転子の回転軸に取り付けられた回転対象物とを有する回転体に対して、回転子の鉄心を切削することなく、重量バランスの偏りを容易に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、実施の形態に係る電動送風機の外観斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態に係る電動送風機の分解斜視図である。
【図３】図３は、実施の形態に係る電動送風機の断面図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る回転体の側面図である。
【図５】図５は、実施の形態に係る回転体の断面図である。
【図６】図６は、実施の形態に係る電動送風機の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、他の実施の形態に係る回転体の断面図である。
【図８】図８は、さらに他の実施の形態に係る回転体の断面図である。
【図９】図９は、従来の電動送風機の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、並びに、ステップ（工程）およびステップの順序等は、一例であって、本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１８】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。
【００１９】
（実施の形態）
実施の形態に係る電動送風機１および電動送風機１に内蔵される回転体２について、図１〜図５を用いて説明する。図１は、実施の形態に係る電動送風機１の外観斜視図である。図２は、同電動送風機１の分解斜視図である。図３は、同電動送風機１の断面図である。図４は、実施の形態に係る回転体２の側面図である。図５は、同回転体２の断面図である。
【００２０】
本実施の形態における電動送風機１は、例えば、家庭用の電気掃除機に用いられる。電動送風機１は、図１〜図３に示すように、電動機１０（モータ）と、電動機１０によって回転するファン２０と、バランスウェイト３０とを備える。電動送風機１は、さらに、ハウジング４０と、ブラケット５０と、ファンケース６０と、エアガイド７０とを備える。ファン２０、ファンケース６０、およびエアガイド７０は、電動送風機１のブロワ部を構成している。
【００２１】
図２および図３に示すように、電動機１０は、回転軸１１と、回転子１２と、固定子１３と、第１軸受け部１４と、第２軸受け部１５とを備える。本実施の形態において、電動機１０は、整流子電動機（ブラシ付きモータ）であり、さらに、整流子１６と、ブラシ１７とを備えている。
【００２２】
電動送風機１に内蔵される回転体２は、電動送風機１における回転部品によって構成されている。具体的には、図４および図５に示すように、回転体２は、回転軸１１および回転軸１１によって回転する部品によって構成された回転装置である。本実施の形態では、回転体２は、回転軸１１と、回転子１２と、ファン２０と、バランスウェイト３０とを有する。
【００２３】
回転軸１１は、金属製のシャフトである。図３および図５に示すように、回転軸１１は、例えば、回転子１２の鉄心１２ａの中心を貫いた状態で鉄心１２ａに固定されている。回転軸１１は、例えば、圧入により鉄心１２ａに挿入されて、鉄心１２ａに固着される。回転軸１１は、回転子１２（鉄心１２ａ）を貫通しており、回転子１２の両側に延在するように配置されている。
【００２４】
回転軸１１の一方の端部であるバランスウェイト３０側の端部は、第１軸受け部１４に支持されている。一方、回転軸１１の他方の端部であるファン２０側の端部は、第２軸受け部１５に支持されている。このように、回転軸１１は、第１軸受け部１４と第２軸受け部１５とによって、回転自在となるように、両端部が保持されている。回転軸１１のファン２０側の先端部は、第２軸受け部１５から突出するとともに、ブラケット５０を貫通している。
【００２５】
図３〜図５に示すように、回転子１２（ロータ）は、回転軸１１に取り付けられている。回転子１２は、ファン２０およびバランスウェイト３０に挟まれる位置に配置されている。
【００２６】
回転子１２は、電磁鋼板が積層された鉄心（ロータコア）１２ａと、鉄心１２ａの複数のティースの各々に巻回された巻線コイル１２ｂ（ロータコイル）とを有する。回転子１２は、一例として、４０，０００ｒｐｍ（ｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓ  ｐｅｒ  ｍｉｎｕｔｅ）〜５０，０００ｒｐｍで高速回転する。回転子１２は、インナーロータであり、固定子１３の内側に配置されている。
【００２７】
図２および図３に示される固定子１３（ステータ）は、回転子１２に作用する磁力を発生させる。固定子１３は、例えば、鉄心（ステータコア）と巻線コイル（ステータコイル）とを有する。固定子１３は、ハウジング４０に取り付けられている。
【００２８】
第１軸受け部１４は、回転軸１１のバランスウェイト３０側の端部を支持するベアリングである。第１軸受け部１４は、回転軸１１を回転自在に保持している。第１軸受け部１４は、ハウジング４０の底部に固定されている。
【００２９】
第２軸受け部１５は、回転軸１１のファン２０側の端部を支持するベアリングである。第２軸受け部１５は、回転軸１１を回転自在に保持している。第２軸受け部１５は、ブラケット５０に固定されている。
【００３０】
図３〜図５に示すように、整流子１６は、ファン２０とバランスウェイト３０との間に配置され、回転軸１１に取り付けられている。特に、本実施の形態において、整流子１６は、ファン２０と回転子１２との間に配置され、回転軸１１に取り付けられている。整流子１６は、回転軸１１における回転子１２と第２軸受け部１５との間の部分に固定されている。整流子１６は、回転子１２の巻線コイル１２ｂと電気的に接続されており、ブラシ１７と摺接する。
【００３１】
図３に示すように、ブラシ１７は、整流子１６に接触することで回転子１２に電力を供給するための給電ブラシである。一例として、ブラシ１７は、カーボンブラシである。ブラシ１７は、整流子１６に接触することで整流子１６に電機子電流を供給する。ブラシ１７は、一対設けられている。一対のブラシ１７は、整流子１６を挟持するように配置されている。一対のブラシ１７は、バネ等によって整流子１６側に付勢された状態で、ブラケット５０に取り付けられている。つまり、一対のブラシ１７の内側の先端部は、整流子１６に当接している。
【００３２】
図３〜図５に示すように、ファン２０は、回転軸１１に取り付けられている。ファン２０は、回転軸１１の回転により回転する。つまり、ファン２０は、電動機１０の回転対象物として、回転軸１１に取り付けられている。回転子１２が回転することで回転軸１１が回転する。これにより、ファン２０も回転する。ファン２０は、ブラケット５０から突出した回転軸１１の先端に取り付けられている。ファン２０は、遠心ファンであり、ファンケース６０の吸気口６１から空気を吸い込む。
【００３３】
図２〜図５に示すように、ファン２０は、ファンケース６０の吸気口６１に対向させて開口された吸込口２１ａを有する上板２１と、上板２１から所定の間隙を離間させて位置された下板２２と、上板２１および下板２２に挟持された複数のファン翼２３とを有する。一例として、ファン２０は、アルミニウム合金を用いて形成されている。つまり、上板２１、下板２２およびファン翼２３は、アルミニウム合金によって構成されている。なお、上板２１と下板２２との板厚は異なっている。一例として、上板２１の板厚が０．８ｍｍで、下板２２の板厚が１．０ｍｍである。
【００３４】
バランスウェイト３０は、回転体２の重量バランスを調整するための重量調整部材である。バランスウェイト３０は、回転軸１１に取り付けられており、回転軸１１の回転に伴って回転する。バランスウェイト３０は、圧入により回転軸１１に固定されているが、これに限らない。
【００３５】
バランスウェイト３０は、回転体２の重量バランスを調整するためのバランス調整部３１を有する。バランス調整部３１は、バランスウェイト３０の一部を切り欠いた切り欠き部である。つまり、バランスウェイト３０の一部を切り欠くことで、回転体２の重量バランスを調整している。バランスウェイト３０は、例えば実質的に円形の金属板である。したがって、例えば、実質的に円形の金属板の外周端縁の一部を切削により切り欠くことで、回転体２の重量バランスを調整することができる。なお、バランスウェイト３０を切り欠くことで形成されたバランス調整部３１（切り欠き部）の切り欠き形状は、例えば、図２に示すように、平面視が実質的な三角形状である。しかし、これに限らず、矩形形状等であってもよいし、任意の形状を採用できる。
【００３６】
一例として、バランスウェイト３０は、板厚が２ｍｍの鉄板である。しかし、バランスウェイト３０の主成分材料は、鉄に限るものではなく、アルミニウムまたはアルミニウム合金等、鉄以外の金属材料を用いてもよい。回転体２の重量バランスを調整するという観点から、バランスウェイト３０を構成する金属材料としては、比重が大きいものを用いるとよい。この場合、バランスウェイト３０の金属材料としては、真鍮または銅等を用いることができる。また、バランスウェイト３０の板厚も２ｍｍに限るものではない。
【００３７】
図３〜図５に示すように、バランスウェイト３０は、回転子１２と第１軸受け部１４との間に配置されている。具体的には、バランスウェイト３０は、第１軸受け部１４の回転子１２側において第１軸受け部１４に近接して配置されている。
【００３８】
バランスウェイト３０は、ファン２０よりも、回転子１２の重心に近い位置に配置されている。具体的には、バランスウェイト３０と回転子１２との間隔は、バランスウェイト３０とファン２０との間隔よりも小さい。
【００３９】
バランスウェイト３０の外径は、第１軸受け部１４の外径よりも大きい方がよい。バランスウェイト３０の外径は、回転子１２の外径とほぼ同等である。しかし、バランスウェイト３０の外径は、回転子１２の外径よりも小さい方がよい。
【００４０】
図２および図３に示すように、ハウジング４０（フレーム）は、電動機１０を収納する金属製の筐体である。ハウジング４０は、一方が開口された実質的なカップ形状を有する。ハウジング４０の底部には、内部の空気を排出する排気口４１が形成されている。
【００４１】
ブラケット５０は、合成樹脂製の蓋体であり、ハウジング４０の開口部を覆うように配置されている。ブラケット５０とハウジング４０の内面との間には、エアガイド７０により整流された冷却風をハウジング４０の内部に導入する開口部（隙間）が形成されている。
【００４２】
ファンケース６０は、ファン２０、ブラケット５０、およびエアガイド７０を覆うように、ハウジング４０に固定される。ファンケース６０は、外気を吸引するための吸気口６１を有している。吸気口６１の中心は、ファン２０の回転中心と一致している。
【００４３】
エアガイド７０は、ファンケース６０の吸気口６１から吸引した気体の流れを整流する。エアガイド７０は、リング状に形成されており、気体の流れを整流するための複数のガイド板を有する。
【００４４】
次に、このように構成された電動送風機１の動作について、図２および図３を参照して説明する。
【００４５】
電動機１０に電力が供給されると、界磁電流が固定子１３（巻線コイル）に流れ、電機子電流がブラシ１７を介して回転子１２（巻線コイル１２ｂ）に流れる。界磁電流によって固定子１３で発生した磁束と、回転子１２を流れる電機子電流との間でトルクが発生し、回転子１２が回転する。
【００４６】
回転子１２が回転すると、これに伴ってファン２０が回転する。ファン２０が回転することによって、吸気口６１からファンケース６０の内部に空気が吸引される。ファンケース６０の内部に吸入された空気は、ファンケース６０の外周部へと導かれて、エアガイド７０とファンケース６０との空隙部で旋回流となる。空隙部で旋回流となった空気は、電動機１０の回転子１２および固定子１３を冷却しながら、ハウジング４０の排気口４１から電動送風機１の外に排出される。
【００４７】
次に、図６および図９を用いて、本実施の形態に係る電動送風機１の製造方法について、従来の電動送風機の製造方法と比較して説明する。図６は、実施の形態に係る電動送風機１の製造方法を説明するためのフローチャートである。図９は、従来の電動送風機の製造方法を説明するためのフローチャートである。
【００４８】
図９に示すように、従来の電動送風機は、回転子とファンとを別々に製造した後で、回転子とファンとを組み合わせることで製造される。
【００４９】
具体的には、回転子を製造する工程では、まず、鉄心に回転軸を挿入することで回転子を組み立てる（ステップＳ１１１）。回転子の重量バランスの偏り度合いを判定するために、回転子の回転のアンバランス量を測定する（ステップＳ１１２）。回転子のアンバランス量が小さくなるように、回転子の回転バランスの調整を行う（ステップＳ１１３）。これにより、回転子の重量バランスの偏りを軽減することができる。回転子の回転バランスの調整は、例えば、回転子の鉄心の外周部を切削することで行うことができる。
【００５０】
一方、ファンを製造する工程では、まず、ファンを組み立てる（ステップＳ１２１）。ファンの回転のアンバランス量を測定する（ステップＳ１２２）。ファンのアンバランス量が小さくなるように、ファンの回転バランスの調整を行う（ステップＳ１２３）。これにより、ファンの重量バランスの偏りを軽減することができる。
【００５１】
次に、このようにして製造した回転子とファンとを、電動機組立部品およびファン保持部品の各種部品を用いて組み合わせることで、電動送風機を組み立てる（ステップＳ１３１）。電動送風機を組み立てた後、電動送風機の振動（組立振動）を測定することで、電動送風機のアンバランス量を測定する（ステップＳ１３２）。電動送風機のアンバランス量が小さくなるように回転バランスの再調整を行う（ステップＳ１３３）。これにより、電動送風機が完成する（ステップＳ１３４）。
【００５２】
ところで、図９に示すような従来の電動送風機の製造方法では、回転子としての回転のアンバランス（軸ずれ）を軽減するとともに、ファンとしての回転のアンバランス（軸ずれ）を軽減したとしても、回転子とファンとを組みつけた後に、再び回転バランスが崩れてしまう場合がある。このため、仮に回転子の回転バランスを調整して回転子のアンバランス量をゼロにするとともに、ファンの回転バランスを調整してファンのアンバランス量をゼロにしたとしても、回転子とファンとを組み付けた後に回転のアンバランスが再び生じることがある。したがって、電動送風機として考えた場合に、回転子の組み立て、ファンの組み立て、および電動送風機の組み立ての各々において、回転のバランス調整が個別に必要となる。したがって、合計３回ものバランス調整が必要になっている。
【００５３】
これに対して、本実施の形態に係る電動送風機１の製造方法では、回転子１２単独でも、ファン２０単独でも、回転バランスの調整は行わない。回転子１２とファン２０とを組み合わせて回転体２を組み立てた後で、回転体２の重量バランスの偏りが小さくなるように、回転バランスの調整を行っている。つまり、回転のバランス調整は１回のみである。
【００５４】
本実施の形態に係る電動送風機１の具体的な製造方法を説明する。
【００５５】
図６に示すように、まず、回転子１２を組み立てる（ステップＳ１０）。具体的には、回転軸１１に鉄心１２ａを取り付け、鉄心１２ａに巻線コイル１２ｂを巻回する。
【００５６】
ファン２０を別途組み立てる（ステップＳ２０）。具体的には、上板２１と下板２２とファン翼２３とを接合する。
【００５７】
次に、ファン保持部品等の回転体部品を用いて、組み立てた回転子１２とファン２０とを組み合わせるとともに、バランスウェイト３０を回転軸１１に取り付けることで、回転体２を組み立てる（ステップＳ３１）。具体的には、回転軸１１における回転子１２の一方側にはファン２０を取り付ける。回転軸１１における回転子１２の他方側にはバランスウェイト３０を取り付ける。
【００５８】
回転体２の回転のアンバランス量を測定する（ステップＳ３２）。回転体２のアンバランス量が小さくなるように、回転体２の回転バランスの調整を行う（ステップＳ３３）。回転体２の回転バランスの調整は、例えば、バランスウェイト３０の一部に切り欠き部（バランス調整部３１）を形成することで行う。つまり、バランスウェイト３０の一部に切り欠き部を形成することで、回転体２の重量バランスを調整し、回転のアンバランス（軸ずれ）を低減させる。これにより、回転体２が完成する（ステップＳ３４）。
【００５９】
次に、電動送風機１の組立部品を回転体２に組み合わせる（ステップＳ３５）。これにより、電動送風機１が完成する（ステップＳ３６）。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態における回転体２は、電動送風機１の内部に組み込まれている。回転体２は、回転軸１１と、回転軸１１に取り付けられた回転子１２と、回転軸１１に取り付けられ、回転軸１１の回転により回転するファン２０と、回転体２の重量バランスを調整するためのバランス調整部３１を有し、回転軸１１に取り付けられたバランスウェイト３０とを備える。ファン２０およびバランスウェイト３０は、回転子１２を挟むように配置されている。
【００６１】
このように、回転子１２の回転軸１１にファン２０が取り付けられた構造を有する回転体２に対して、回転子１２を、ファン２０とバランスウェイト３０とで挟むように配置している。これにより、バランスウェイト３０のバランス調整部３１によって、回転体２全体としての重量バランスを調整することができる。よって、回転体２における回転のアンバランスを容易に軽減することができる。したがって、回転軸１１を中心とする、重量バランスの偏りによって生じる振動を抑制することができる。
【００６２】
また、回転子１２の鉄心１２ａを切削することなく重量バランスの偏りを調整している。したがって、鉄心１２ａを切削することによる磁気抵抗の変化がない。これにより、回転子１２と界磁との間の磁束密度を均一にすることができる。したがって、モータ特性が安定した電動送風機１を実現できる。
【００６３】
このように、回転子１２と回転子１２の回転軸１１に取り付けられたファン２０とを有する回転体２は、回転子１２の鉄心１２ａを切削することなく、重量バランスの偏りを容易に低減することができる。
【００６４】
また、バランスウェイト３０は、ファン２０よりも、回転子１２の重心に近い位置に配置されている。
【００６５】
これにより、バランスウェイト３０による重量バランスの調整幅（調整量）を大きくすることができる。
【００６６】
また、回転体２は、さらに、回転軸１１のバランスウェイト３０側の端部を支持する第１軸受け部１４を備える。バランスウェイト３０は、回転子１２と第１軸受け部１４との間に配置されている。
【００６７】
これにより、第１軸受け部１４に向かって伝導してくる熱をバランスウェイト３０によって放熱することができる。よって、第１軸受け部１４が熱で劣化することを効果的に抑制できる。この点について、以下に説明する。
【００６８】
回転子１２は発熱体となることもある。よって、回転子１２で熱が発生した場合、発生した熱は回転軸１１を伝導し、この熱によって第１軸受け部１４および第２軸受け部１５が劣化する。このとき、第２軸受け部１５はファン２０によって冷却されるが、第１軸受け部１４はファン２０では冷却されにくい。このため、バランスウェイト３０が設けられていない場合は、第１軸受け部１４は第２軸受け部１５よりも熱によって劣化しやすい。
【００６９】
これに対して、本実施の形態では、回転子１２と第１軸受け部１４との間にバランスウェイト３０が設けられている。これにより、回転子１２から回転軸１１を伝って第１軸受け部１４に伝導しようとする熱を、バランスウェイト３０で熱引きを行って、バランスウェイト３０から空気中に放熱させることができる。つまり、バランスウェイト３０が放熱フィンとして機能する。したがって、第１軸受け部１４が熱によって劣化することを効果的に抑制できる。よって、信頼性の高い回転体２および電動送風機１を実現できる。
【００７０】
このように、バランスウェイト３０による放熱効果によって、第１軸受け部１４への熱の影響を抑制する。これにより、第１軸受け部１４のグリースとしては、耐熱性に優れた高価なものではなく、汎用の安価なものを用いることができる。したがって、回転体２および電動送風機１を低コストで製造することができる。
【００７１】
また、バランスウェイト３０は、実質的に円形の金属板である。
【００７２】
このように、バランスウェイト３０を熱伝導に優れた金属材料で構成することで、バランスウェイト３０による放熱効果を向上させることができる。これにより、さらに信頼性の高い回転体２および電動送風機１を実現できる。
【００７３】
また、バランス調整部３１は、バランスウェイト３０の一部を切り欠いた切り欠き部である。
【００７４】
これにより、バランスウェイト３０を切り欠くことで、回転体２の重量を変化させることができる。したがって、回転体２の重量バランスを容易に調整することができる。
【００７５】
また、本実施の形態における電動送風機１は、回転体２を有するものであって、ファン２０と回転子１２との間に配置され、回転軸１１に取り付けられた整流子１６と、整流子１６に接触することで回転子１２に電力を供給するブラシ１７とを備える。
【００７６】
これにより、ブラシ１７が整流子１６に摺接する際に、ブラシ１７が摩耗して生じて飛散するブラシ１７の摩耗粉（カーボン粉）を、バランスウェイト３０でブロックすることができる。したがって、ブラシ１７の摩耗粉が第１軸受け部１４に侵入することを抑制できる。このように、バランスウェイト３０による防塵効果によって、第１軸受け部１４がブラシ１７の摩耗粉によって劣化することを抑制できる。したがって、信頼性の高い回転体２および電動送風機１を実現できる。
【００７７】
また、バランスウェイト３０の外径は、回転子１２の外径よりも小さく、かつ、第１軸受け部１４の外径よりも大きい。
【００７８】
このように、バランスウェイト３０の外径を第１軸受け部１４の外径よりも大きくすることで、バランスウェイト３０による防塵効果および放熱効果を向上させることができる。同時に、バランスウェイト３０を切り欠いて回転体２の重量バランスを調整する場合に、削り代を確保することができる。また、バランスウェイト３０の外径を回転子１２の外径よりも小さくすることで、バランスウェイト３０付きの回転体２を容易に組み込んで、電動送風機１を製造することができる。
【００７９】
また、本実施の形態における回転体２の製造方法は、回転軸１１に回転子１２を取り付ける工程と、回転軸１１における回転子１２の一方の端部側にファン２０を取り付ける工程と、回転軸１１における回転子１２の他方の端部側にバランスウェイト３０を取り付ける工程と、バランスウェイト３０の一部に切り欠き部を形成することで回転体２の重量バランスを調整する工程とを含む。
【００８０】
これにより、バランスウェイト３０の一部に切り欠き部を形成することで、回転体２の重量を変化させて回転体２全体としての重量バランスを調整することができる。よって、回転子１２の鉄心１２ａを切削することなく、回転体２の重量バランスの偏りを容易に低減することができる。したがって、振動を抑制することができる回転体２を製造することができる。
【００８１】
以上、本開示に係る回転体、電動送風機および回転体の製造方法等について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
【００８２】
（変形例）
以下、本開示の実施の形態の変形例について、図面を用いて説明する。なお、上記実施の形態で説明したものと同じ構成要素には、同じ符号を付して説明を援用する。
【００８３】
図７および図８は、他の実施の形態に係る回転体の断面図である。
【００８４】
例えば、上記実施の形態において、回転軸１１に取り付けられる回転対象物としては、ファン２０を例示したが、これに限るものではない。回転軸１１に取り付けられる回転対象物としては、プーリ等であってもよい。
【００８５】
また、上記実施の形態において、バランスウェイト３０のバランス調整部３１は、バランスウェイト３０の一部を切り欠いた切り欠き部としたが、これに限るものではない。例えば、図７に示すように、バランス調整部３１は、バランスウェイト３０に付加するバランス調整体３１ａで構成してもよい。バランス調整体３１ａとしては、樹脂片または金属片を用いることができる。金属板であるバランスウェイト３０に、樹脂片または金属片を１つまたは複数接合することで、回転体２の重量バランスを調整することができる。つまり、バランスウェイト３０による重量バランスの調整手段としては、バランスウェイト３０の重量を減少させるものであってもよいし、バランスウェイト３０の重量を増加させるものであってもよい。
【００８６】
また、上記実施の形態では、バランスウェイト３０のみによって回転体２の重量バランスを調整したが、これに限るものではない。例えば、バランスウェイト３０による重量バランスに加えて、例えば、ファン２０によって回転体２の重量バランスを調整してもよい。つまり、バランスウェイト３０のバランス調整部３１を第１バランス調整部とし、ファン２０は第２バランス調整部を有していてもよい。この場合、第２バランス調整部は、ファン２０の一部を切り欠いた切り欠き部であってもよいし、図８に示すように、ファン２０に付加するバランス調整体３１ｂであってもよい。例えば、ファン２０における少なくとも上板２１および下板２２の一方の一部を切り欠くことによって、回転体２の重量バランスを調整することができる。この場合、上板２１および下板２２の板厚を異ならせておくことで、回転体２の重量バランスを容易に微調整することができる。
【００８７】
また、上記実施の形態において、電動機１０は、ブラシ１７を用いた整流子電動機としたが、これに限るものではない。例えば、電動機１０としては、ブラシ１７を用いないブラシレスモータ等であってもよい。
【００８８】
また、本実施の形態における回転体２の製造方法は、回転軸１１に回転子１２を取り付ける工程と、回転軸１１における回転子１２の一方の端部側にファン２０を取り付ける工程と、回転軸１１における回転子１２の他方の端部側にバランスウェイト３０を取り付ける工程と、を経た後、バランスウェイト３０の一部に切り欠き部を形成することで回転体２の重量バランスを調整する工程とを含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本開示の技術は、回転体および電動送風機等において利用することができる。本開示の技術は、特に、高速回転で運転される電気掃除機または自動車用機器に搭載される電動送風機等に有用である。
【符号の説明】
【００９０】
１    電動送風機
２    回転体
１０    電動機
１１    回転軸
１２    回転子
１２ａ    鉄心
１２ｂ    巻線コイル
１３    固定子
１４    第１軸受け部
１５    第２軸受け部
１６    整流子
１７    ブラシ
２０    ファン
２１    上板
２１ａ    吸込口
２２    下板
２３    ファン翼
３０    バランスウェイト
３１    バランス調整部
３１ａ、３１ｂ    バランス調整体
４０    ハウジング
４１    排気口
５０    ブラケット
６０    ファンケース
６１    吸気口
７０    エアガイド
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体であって、
回転軸と、
前記回転軸に取り付けられた回転子と、
前記回転軸に取り付けられ、前記回転軸の回転により回転する回転対象物と、
前記回転体の重量バランスを調整するための第１バランス調整部を有し、前記回転軸に取り付けられたバランスウェイトとを備え、
前記回転対象物および前記バランスウェイトは、前記回転子を挟むように配置されている、
回転体。
【請求項２】
前記バランスウェイトは、前記回転対象物よりも、前記回転子の重心に近い位置に配置されている、
請求項１に記載の回転体。
【請求項３】
さらに、前記回転軸の前記バランスウェイト側の端部を支持する軸受け部を備え、
前記バランスウェイトは、前記回転子と前記軸受け部との間に配置されている、
請求項１または２に記載の回転体。
【請求項４】
前記バランスウェイトの外径は、前記回転子の外径よりも小さく、かつ、前記軸受け部の外径よりも大きい、
請求項３に記載の回転体。
【請求項５】
前記バランスウェイトは、実質的に円形の金属板である、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項６】
前記第１バランス調整部は、前記バランスウェイトの一部を切り欠いた切り欠き部である、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項７】
前記第１バランス調整部は、前記バランスウェイトに付加するバランス調整体で構成された、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項８】
前記回転対象物は、第２バランス調整部を有する、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項９】
前記第２バランス調整部は、前記回転対象物の一部を切り欠いた切り欠き部である、
請求項８に記載の回転体。
【請求項１０】
前記回転対象物は、ファンである、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の回転体。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回転体を有する電動送風機であって、
前記回転対象物と前記バランスウェイトとの間に配置され、前記回転軸に取り付けられた整流子と、
前記整流子に接触することで前記回転子に電力を供給するブラシとを備える、
電動送風機。
【請求項１２】
回転体の製造方法であって、
回転軸に回転子を取り付ける工程と、
前記回転軸における前記回転子の一方の端部側に回転対象物を取り付ける工程と、
前記回転軸における前記回転子の他方の端部側にバランスウェイトを取り付ける工程と、
前記バランスウェイトの一部に切り欠き部を形成することで前記回転体の重量バランスを調整する工程とを含む、
回転体の製造方法。
【請求項１３】
回転体の製造方法であって、
回転軸に回転子を取り付ける工程と、
前記回転軸における前記回転子の一方の端部側に回転対象物を取り付ける工程と、
前記回転軸における前記回転子の他方の端部側にバランスウェイトを取り付ける工程と、を経た後、
前記バランスウェイトの一部に切り欠き部を形成することで前記回転体の重量バランスを調整する工程とを含む、
回転体の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2018087998.tif 000012
【図２】
2018087998.tif 000013
【図３】
2018087998.tif 000014
【図４】
2018087998.tif 000015
【図５】
2018087998.tif 000016
【図６】
2018087998.tif 000017
【図７】
2018087998.tif 000018
【図８】
2018087998.tif 000019
【図９】
2018087998.tif 000020
【国際調査報告】
2018087998.tif 000021
2018087998.tif 000022
2018087998.tif 000023
2018087998.tif 000024