JP6351819B1 - 回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を軸方向に小型化すると共に回転子軸を軸支する軸受を可及的に回転体近傍に配置することで回転バランスを改善しかつ軸受の耐久性を向上させた回転装置を提供する。【解決手段】第一ケース体３の吸気口３ａに軸受保持部３ｂが一体形成され、該軸受保持部３ｂ内に回転子軸８の一端側を軸支する軸受９が組み付けられ、軸受保持部３ｂの外周にインペラ２（回転体）が同軸状に組み付けられている。インペラ２の回転により第一ケース体３内に軸方向から外気を吸い込んで周方向から送風する送風機１である。【選択図】図２

Description

本開示は、例えば医療機器、産業機器、民生機器などに用いられる回転体を備えた回転装置に関する。

回転装置の一例として、例えばＣＰＡＰ療法（持続陽圧呼吸療法）に用いられる送風機を図５に示す。ブロワケース５１とモータケース５２が一体となったケース体５３内に回転子軸５４が回転可能に軸支されている。回転子軸５４の一端側は、モータケース５３に設けられた軸受ハウジング５５に設けられた一対の軸受５６により回転可能に軸支されている。

回転子軸５４には回転子５７が組み付けられている。回転子５７はバックヨーク５７ａを介して回転子マグネット５７ｂが同軸状に組み付けられている。モータケース５３には、固定子５８が組み付けられている。固定子５８は、固定子コア５８ａにインシュレータを介してコイル５８ｂが巻き付けられている。固定子コア５８ａは、環状のコアバック部より径方向内側に複数の極歯が突設されている。各極歯の磁束作用面は回転子マグネット５７ｂと対向配置されている。

回転子軸５４の他端側にはインペラ５９が一体に組み付けられている。インペラ５９はブロワケース５１内に収容されている。インペラ５９には複数のブレード５９ａが形成されている。インペラ５９が回転するとブロワケース５１の軸方向に設けられた開口５１ａより吸気して圧縮された空気がケース体５３の周方向に設けられた吐出口より吐出されるようになっている（特許文献１：図４参照）。

特許第５６５９２０８号公報

上述した図５に示す送風機の構成においては、回転子軸５４の軸方向に沿って、軸受５６、回転子５７（バックヨーク５７ａ及び回転子マグネット５７ｂ）及びインペラ５９が、直列状に連なって配置されるため、軸方向にスペースを要し大型化する。
また、回転子軸５４を軸支する軸受５６が、最大回転径を有するインペラ５９や回転子５７より離れた位置に配置されるため、回転バランスが不安定になりやすく、インペラ５９のアンバランスにより軸受荷重が増大して振動による騒音が発生したり軸受５６の寿命が低下したりするおそれがある。
特に、ＣＰＡＰ療法に用いられる送風機は、小型化を図りつつ圧力・流量を確保するため、モータを高速回転させる必要があるため、回転バランスの不安定化は、軸受の機械損による発熱が増大して、オイル劣化を促進し、軸受寿命が低下するおそれもある。

以下に述べるいくつかの実施形態は、これらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、装置を軸方向に小型化すると共に回転子軸を軸支する軸受を可及的に回転体近傍に配置することで回転バランスを改善しかつ軸受の耐久性を向上させた回転装置を提供することにある。

以下に述べるいくつかの実施形態に関する開示は、少なくとも次の構成を備える。
回転体を収容する第一ケース体と固定子及び回転子を収容する第二ケース体が一体に組み付けられたケース本体内に回転可能に軸支された回転子軸に前記回転体及び前記回転子が各々組み付けられており、前記第一ケース体の吸込み口に軸受保持部が一体形成され、該軸受保持部内に前記回転子軸の一端側を回転可能に軸支する軸受が組み付けられ、前記軸受保持部の外周に前記回転体が径方向に重ね合わせて同軸状に組み付けられていることを特徴とする。

これにより、第一ケース体の吸込み口に軸受保持部が一体形成され、該軸受保持部内に回転子軸を軸支する軸受が組み付けられているので、軸受保持部の外周に回転体を同軸状に組み付けることができる。
よって、回転子軸の長さを短くすることができ、回転装置を軸方向に小型化することができる。また、回転子軸を軸支する軸受を可及的に回転体近傍に配置することで回転重心が軸受に近づくため、回転径が大きい回転体のアンバランスが荷重負荷として影響し難くなり、回転バランスが改善される。更には、モータを起動し回転体が回転すると第一ケース体の吸気口から軸方向に吸気されるので、軸受の機械損による発熱が吸気によって冷却されるので、軸受の温度上昇は抑えられ、オイルの劣化が抑制され、耐久性を向上させることができる。

前記回転体はインペラであり、当該インペラの回転により前記第一ケース体内に軸方向から外気を吸い込んで周方向から送風する送風機であってもよい。これにより送風機を軸方向に小型化しかつ軸受をインペラ近傍に配置して回転バランスを改善することができ、しかも軸受が空冷されるので耐久性を向上させることができる。

また、前記回転子軸の他端側は前記回転子が固定部材により軸方向に抜け止めされて装着されていてもよい。
これにより、モータ側の軸受を省略して回転子軸の軸長を短くし、かつ回転重心を軸受に近づけて回転バランスがとりやすくなる。

また、前記軸受としてすべり軸受又は流体動圧軸受を用いることができる。この場合、転がり軸受に比べて小型化し易く、低騒音、低振動化を実現することができる。よって、小型モータを高速回転させても機械的損失により軸受が発熱することもないので耐久性が向上し、流量を確保することができる。

上述した回転装置を用いれば、軸方向に小型化すると共に回転子軸を軸支する軸受を可及的にインペラ近傍に配置することで回転バランスを改善しかつ軸受の耐久性を向上させることができる。

送風機の軸方向平面図である。 図１の送風機の矢印Ｘ−Ｘ方向断面図である。 図１の送風機の軸方向底面図である。 回転子軸に組み付けたインペラ及び回転子の正面図及び平面図である。 従来の送風機の軸方向断面図である。

以下、本発明に係る回転装置の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。先ず、回転装置の一例として送風機の概略構成について図１乃至図３を参照して説明する。
送風機１は、以下の構成を備えている。図２に示すように、インペラ２（回転体）が収容される第一ケース体３と、固定子４及び回転子５（モータＭ）が収容される第二ケース体６が、ねじ１１によりねじ止めされて一体に組み付けられてケース本体７が形成されている。ケース本体７内に回転可能に軸支された回転子軸８にインペラ２及び回転子５が各々組み付けられている。

図１に示すように、第一ケース体３の吸気口３ａ（吸込み口）には筒状の軸受保持部３ｂが放射状に形成された複数の連結梁３ｃにより一体形成されている。
図２に示すように、軸受保持部３ｂ内には、回転子軸８の一端側を回転可能に軸支する軸受９が組み付けられている。軸受９は筒状に形成されたすべり軸受（焼結含油すべり軸受）が好適に用いられる。回転子軸８の一端は軸受保持部３ｂ内の段付き部に設けられたエンドカバー３ｄに突き当て支持されている。軸受保持部３ｂの外周にはインペラ２が軸受ハウジング２ａを介して同軸状に組み付けられている。図４Ａに示すように軸受ハウジング２ａは、回転子軸８に圧入、接着等により一体に組付けられている。インペラ２は、軸受ハウジング２ａに対してモールド、接着、圧入等により一体に組み付けられている。インペラ２には周方向に複数のブレード２ｂが起立形成されている（図４Ｂ参照）。

回転子軸８の他端側は回転子ヨーク５ａを介して回転子マグネット５ｂが装着されている。回転子マグネット５ｂには周方向にＮ極及びＳ極が交互に着磁されている。回転子５は、回転子軸８の端部に設けられ固定部材１０に軸方向に抜け止めされて組み付けられている。

第二ケース体６には固定子４が組み付けられている。第二ケース体６の内壁６ａには固定子コア４ａが組み付けられている。固定子コア４ａは環状のコアバック部４ｂから径方向内側に極歯４ｃが複数箇所に突設されている。各極歯４ｃにはコイル４ｄが巻かれている。固定子コア４ａの極歯４ｃは回転子マグネット５ｂと対向配置されている。また、第二ケース体６の底部には、モータ基板１２が設けられており、各コイルから引き出されたコイルリードが接続されている。また、図３に示すように、第二ケース体６の底部から、口出し線１３が固定部材１４により外部に取り出されて給電されるようになっている。

送風機１は、モータＭを起動すると、インペラ２の回転により第一ケース体３の吸気口３ａより軸方向から外気を吸い込んで、インペラ２の回転により径方向内側から外側に案内された圧縮空気が、送風路３ｅを周回して吐出口３ｆより吐出されるようになっている（図１参照）。

図１及び図２に示すように、第一ケース体３の吸気口３ａに軸受保持部３ｂが一体形成され、該軸受保持部３ｂ内に回転子軸８を軸支する軸受９が組み付けられているので、軸受保持部３ｂの外周にインペラ２を同軸状に組み付けることができる。
よって、図２に示すように回転子軸８の長さを短くすることができ、送風機１の軸方向寸法Ｌ１を図５に示す軸方向寸法Ｌ２に比べて短縮して（Ｌ１＜Ｌ２）小型化することができる。また、回転子軸８を軸支する軸受９を可及的にインペラ２近傍に配置することで回転重心が軸受９に近づくため、インペラ２のアンバランスが荷重負荷として影響し難くなり、回転バランスが改善される。
更には、モータＭを起動しインペラ２が回転すると第一ケース体３の吸気口３ａから軸方向に吸気されるので、軸受９の機械損による発熱が吸気によって冷却されるので、軸受９の温度上昇は抑えられ、オイルの劣化が抑制されて耐久性を向上させることができる。

また、図４Ａに示すように、回転子軸８の他端側には回転子５が組み付けられている。具体的には、回転子軸８には回転子ヨーク５ａを介して回転子マグネット５ｂが装着されており、軸端部に設けられた固定部材１０により抜け止めされている。
回転子マグネット５ｂは、第二ケース体６に保持された固定子コア４ａの極歯４ｃと対向配置されている。
これにより、モータＭ側の軸受を省略して回転子軸８の軸長を短くし、かつ回転重心を軸受９に近づけて回転バランスが取りやすくなる。

また、軸受９としては、すべり軸受が好適に用いられる。この場合、転がり軸受に比べて小型化し易く、低騒音、低振動化を実現することができる。また、小型モータを高速回転させても、機械的損失により軸受９が発熱することもないので耐久性が低下することなく、風量を確保することができる。

尚、軸受９は、インペラ２の軸方向の寸法内に収まるように配置すると軸方向に最大限小型化することができるが、インペラ２の組み付け位置より軸方向にずれて配置されていてもよい。
また、軸受９は焼結含油すべり軸受を例示したがこれに限定されるものではなく他の軸受、例えば流体動圧軸受であってもよく、使用用途によっては、転がり軸受等を用いてもよい。
また、本実施形態は、インナーロータ型モータを用いて説明したがアウターロータ型モータであっても良い。
本実施例形状のインペラに限らず他形状のインペラ、例えばシロッコファンなどでも同様の効果を得られる。
更にはインペラ以外の回転体、例えばミラー、磁気ディスクなどを回転させる場合にも有効である。
また、ブラシ付きモータ、ブラシレスモータなどモータの種類に限らず適用できる。
更には、回転装置は送風機に限らず、流体を圧送りするポンプ等であってもよい。

１ 送風機 ２ インペラ ２ａ 軸受ハウジング ２ｂ ブレード ３ 第一ケース体 ３ａ 吸気口 ３ｂ 軸受保持部 ３ｃ 連結梁 ３ｄ エンドカバー ３ｅ 送風路 ３ｆ 吐出口 ４ 固定子 ４ａ 固定子コア ４ｂコアバック部 ４ｃ 極歯 ５ 回転子 ５ａ 回転子ヨーク ５ｂ 回転子マグネット ６ 第二ケース体 ６ａ 内壁 ７ ケース本体 ８ 回転子軸 ９ 軸受 １０，１４ 固定部材 １１ ねじ １２ モータ基板 １３ 口出し線 Ｍ モータ

Claims (4)

1. 回転体を収容する第一ケース体と固定子及び回転子を収容する第二ケース体が一体に組み付けられたケース本体内に回転可能に軸支された回転子軸に前記回転体及び前記回転子が各々組み付けられており、
   前記第一ケース体の吸込み口に軸受保持部が一体形成され、該軸受保持部内に前記回転子軸の一端側を回転可能に軸支する軸受が組み付けられ、前記軸受保持部の外周に前記回転体が径方向に重ね合わせて同軸状に組み付けられていることを特徴とする回転装置。
2. 前記回転体はインペラであり、前記回転体の回転により前記第一ケース内に軸方向から外気を吸い込んで周方向から送風する送風機である請求項１記載の回転装置。
3. 前記回転子軸の他端側は前記回転子が固定部材により軸方向に抜け止めされて装着されている請求項１又は請求項２記載の回転装置。
4. 前記軸受としてすべり軸受又は流体動圧軸受が用いられる請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の回転装置。