JP2018093710A - アウターロータモータ及びこれを備える掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造のアウターロータモータを提供する。【解決手段】アウターロータモータは、インナーステータ及びアウターロータを含む。インナーステータは、ステータフレームと、ステータフレームに取り付けられるステータユニットとを含む。アウターロータは、軸と、軸に固定されるロータユニットとを含む。ステータフレームは、一体構造としてプラスチックから一体に形成され、ベースと、ベースから延在するハブとを備え、ハブは、その内部に、チャンバを形成し、チャンバに、支持部材が設置され、軸は、チャンバ内に延在し、支持部材によって支持されて、軸が、ステータフレームに対して相対的に回転可能であるようになっている。本発明では、ステータフレームは、プラスチックからなる一体構造を有し、これにより、モータの構造を簡単にし、モータのコストを低減する。本発明は、更に、このモータを用いる真空掃除機を提供する。【選択図】図１

Description

[0002] 本発明は、電気機械に関し、特に、アウターロータモータ及びアウターロータモータを用いる真空掃除機に関する。

[0003] 従来のアウターロータモータのステータは、通常、アルミニウム製のベース及びアルミニウム製のハブを備える。ベース及びハブは、単一ユニットとして一体に形成される。ベースは、通常、円盤状であり、電気モータを作業場所に取り付ける。ハブは、ベースから延在して、ロータ軸を延出させて、ロータを支持する。２つの玉軸受が、ハブの両端にそれぞれ設置されて、ロータ軸を支持する。この種のモータの部品の数は多く、一体のベース及びハブを形成するコストは高く、製造効率は低い。

[0004] したがって、簡単な構造のアウターロータモータを提供することが望まれる。

[0005] 一態様では、本発明は、インナーステータ及びアウターロータを備えるアウターロータモータを提供するものである。前記インナーステータは、ステータフレームと、前記ステータフレームに取り付けられるステータユニットとを備える。前記アウターロータは、軸と、前記軸に固定されるロータユニットとを備える。前記ステータフレームは、単一構造としてプラスチックから一体に形成され、ベースと、前記ベースから延在するハブとを備える。前記ハブは、その内部に、チャンバを形成し、前記チャンバに、支持部材が設置され、前記軸は、前記チャンバ内に延在し、前記支持部材によって支持されて、前記軸が、前記ステータフレームに対して相対的に回転可能であるようになっている。

[0006] 前記支持部材は、前記チャンバの両端にそれぞれ取り付けられる２つの軸受であることが好ましい。

[0007] 前記支持部材の数は、２であり、前記２つの支持部材は、互いに離間され、前記２つの支持部材の間の前記チャンバの一部は、内部に潤滑剤を収容するための収容空間を形成することが好ましい。

[0008] 前記チャンバは、前記支持部材が設置される位置に、内径を有し、前記収容空間は、内径を有し、前記チャンバの前記内径は、前記収容空間の前記内径よりも大きいことが好ましい。

[0009] 前記ハブは、その外面に形成される、軸方向に延出した位置決めスロットを有し、前記ステータユニットは、前記ハブの周囲に取り付けられ、前記位置決めスロットによって位置決めされることが好ましい。

[0010] 前記ハブの前記外面は、前記ベースに近い位置に、段部を形成し、前記ステータユニットは、前記ハブの周囲に取り付けられ、前記段部によって制限されることが好ましい。

[0011] 前記ベースは、取付穴を形成し、ナットが、前記取付穴にそれぞれ固定されることが好ましい。

[0012] 前記軸の対向する２つの端部は、前記ハブよりも延出し、第１の制限部材及び第２の制限部材が、それぞれ、前記軸に取り付けられ、前記ハブの両側に位置して、前記ハブに対する前記軸の軸方向の遊びを制限することが好ましい。

[0013] 前記ベースに近い前記軸の端部は、前記軸の周方向に延在する溝を形成して、弾性のＣ字状リングである前記第１の制限部材を収容することが好ましい。

[0014] 前記アウターロータは、前記軸に固定される連結部材と、前記軸及び前記ハブを取り囲む円筒ケーシングとを備え、前記円筒ケーシングは、前記連結部材を介して前記軸に固定される端部を有することが好ましい。

[0015] 前記連結部材は、前記軸の周囲に固定される環状リングと、前記リングから外方に延在する連結部とを備え、前記連結部は、前記円筒ケーシングと共に固定されることが好ましい。

[0016] 第２の制限部材が、前記軸に取り付けられ、前記ハブと前記連結部材との間に位置して、前記ハブに対する前記軸の軸方向の遊びを制限することが好ましい。

[0017] ガスケットが、前記第２の制限部材と前記ハブとの間に配置されることが好ましい。

[0018] 前記ステータユニットは、ステータコアと、前記ステータコアに巻き付けられる巻線とを備え、前記ロータユニットは、前記軸の周囲に固定される円筒ケーシングと、前記ケーシングの内面に取り付けられる１つ又はそれ以上の永久磁石とを備えることが好ましい。

[0019] 前記アウターロータは、前記ベースの外径よりも大きい外径を有することが好ましい。

[0020] 別の態様では、本発明は、上記の電気モータを用いる真空掃除機を提供するものである。この真空掃除機は、本体と、前記本体に回転可能に取り付けられるローラブラシと、上記のアウターロータモータとを備える。前記アウターロータモータは、前記ローラブラシに取り付けられ、前記アウターロータモータのインナーステータは、前記本体と共に固定され、前記アウターロータモータのアウターロータは、前記ローラブラシを回転駆動するように構成される。

[0021] 本発明では、モータのステータフレームは、一体形成プラスチック構造を有し、これにより、モータの構造を簡単にし、モータのコストを低減する。

本発明の一実施形態によるアウターロータモータの斜視図である。 図１のモータの側面図である。 図２のモータの線Ａ−Ａに沿った断面図である。 図２のモータの線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。 図１のモータのステータフレーム及びロータ軸の斜視図である。 図５のステータフレーム及びロータ軸の側面図である。 図６のステータフレーム及びロータ軸の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。 本発明の別の実施形態による真空掃除機を示す図である。

[0022] 以下、添付図面及び以下の実施形態を参照して、本発明を更に説明する。各図は、発明の範囲を限定するものではなく、例示的なものであることに留意されたい。

[0031] 以下、図面を参照して、本発明の実施形態について、更に詳細に説明する。各図全体を通して、例示の目的で、同様の構造又は機能の要素は、概して、同じ符号で表記される。各図は、限定的なものではなく、例示的なものであることに留意されたい。各図は、縮尺通りではなく、説明された実施形態の全ての態様を示すわけではなく、本開示の範囲を限定するものではない。特に明記していない限り、本開示で使用する全ての技術用語及び科学用語は、当業者により一般に理解される普通の意味を有する。

[0032] 図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態によるアウターロータモータ１００は、インナーステータ２０及びアウターロータ７０を含む。

[0033] インナーステータ２０は、ベース２１と、ベース２１から延在するハブ３１（図３参照）と、ハブ３１に取り付けられるステータユニットとを備える。ステータユニットは、例えば、ステータコア４１（図４参照）及び回路基板５１等を備える。ステータコア４１は、一緒に積層される鉄ラミネーションなどの磁気伝導性材料からなる。回路基板５１は、ハブ３１に取り付けられ、ベース２１とステータコア４１との間に位置する。回路基板５１上には、モータ駆動回路が配置されている。モータ駆動回路は、電力線２３を介して、外部電源に接続されるが、これは、本発明の重要な発明特徴ではないので、図２に図示しない。

[0034] アウターロータ７０は、枢軸７１と、軸７１に取り付けられるロータユニットとを備える。少なくとも１つの実施形態では、ロータユニットは、円筒ケーシング７７と、好ましくは、ケーシング７７の内面に取り付けられる１つ又はそれ以上の永久磁石とを備える。１つ又はそれ以上の永久磁石は、複数の永久磁極を形成する。ハブ３１は、軸７１を延出させるための貫通チャンバを形成し、軸７１は、ハブ３１によって枢支されることによって、アウターロータ７０を、インナーステータ２０に対して相対的に回転可能にすることができる。

[0035] 図２及び図３を参照すると、少なくとも１つの実施形態では、ベース２１及びハブ３１は、単一の一体構造としてプラスチック材料から一体に形成される。プラスチック材料の例としては、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリプロピレン、及び／又はポリスチレンを挙げることができる。単一の一体構造をステータフレームとして用いて、それにステータユニットを取り付ける。ベース２１及びハブ３１は、好ましくは、ガラス繊維強化ポリフタルアミド（ＧＦＲ−ＰＰＡ）から形成することができる。

[0036] 貫通チャンバが、ハブ３１に形成されて、軸７１を貫通させる。２つの軸受凹部３３が、ハブ３１の貫通チャンバの両端にそれぞれ形成される。各軸受凹部３３内には、軸受３４が取り付けられている。ロータ７０の軸７１は、ハブ３１の貫通チャンバを貫通し、軸受３４によって回転可能に支持され、その結果、ロータ７０は、ステータ２０のハブ３１の周りを回転可能になる。少なくとも１つの実施形態の軸受３４は、ブシュであり、これは、簡単な構造を有し、組み立てやすい。軸受３４は、玉軸受にすることもできることが理解できる。

[0037] ２つの軸受３４の間に位置するハブ３１のチャンバの一部は、内部に潤滑剤を収納するための収容空間３５を形成する。収容空間３５に収納される潤滑剤、好ましくは、潤滑油は、軸７１と軸受３４との間の界面まで流れることができて、軸７１が、軸受３４内で、容易且つ円滑に回転することができるようになっている。軸受凹部３３の直径は、収容空間３５の直径よりも大きく、軸受３４の内径は、収容空間３５の直径よりも小さいことが好ましい。

[0038] アウターロータの円筒ケーシング７７は、軸７１及びハブ３１を取り囲む。ケーシング７７の一端は、軸７１に直接又は間接的に固定されるので、ケーシング７７は、軸７１と共に回転可能である。この実施形態では、連結部材８１が、軸７１に固定して取り付けられる。連結部材８１は、軸７１の周囲に固定される環状リング８３と、リング８３から外方に延在する連結部８５とを備える。ケーシング７７の端部は、連結部８５と共に固定されることによって、軸７１に固定される。この実施形態では、ケーシング７７の端部は、連結部材８１の連結部８５に固定される底部７８を有する。

[0039] 軸７１の両端は、ハブ３１の両端よりも延出する。第１及び第２の制限部材７３，７４が、それぞれ、ハブ３１の両側において、軸７１に取り付けられて、ハブ３１に対する軸７１の軸方向の遊びを制限する。具体的には、ベース２１に近い軸７１の端部は、軸７１の周方向に沿って延在する溝７２を形成する。溝７２は、第１の制限部材７３を取り付けて、軸７１が、ベース２１から遠ざかる方向に、ハブ３１から遠ざかるのを防ぐように構成される。溝７２は、環状溝であり、第１の制限部材７３は、弾性のＣ字状リングであることが好ましい。第２の制限部材７４は、環状のリングである。第２の制限部材７４は、ハブ３１と連結部材８１との間に配置される。ガスケット７５が、第２の制限部材７４とハブ３１との間に配置されることが好ましい。

[0040] 他の実施形態では、第１及び第２の制限部材７３，７４は、他の構造として配設することができる。代替実施形態では、連結部材８１の環状リング８３及び第２の制限部材７４は、一体構造として形成することができる。したがって、連結部材８１は、ケーシング７７を軸７１に固定し、ハブ３１に対する軸７１の軸方向の遊びを制限する機能を有する。

[0041] 図３及び図４を参照すると、ステータコア４１は、環状ヨーク４３と、ヨーク４３から外方に延在する複数の歯４５とを備える。ステータ巻線４７が、ステータコア４１の歯４５に巻き付けられる。巻線４７は、絶縁ライニングなどの絶縁部材４８によって、ステータコア４１から絶縁される。モータの作動時、ステータ巻線４７は、回路基板５１上の駆動回路によって通電されて、回転可能な磁界を発生させて、アウターロータ７０をステータ２０に対して相対的に回転させる。

[0042] 図４及び図５を参照すると、ヨーク４３は、ハブ３１の外面の周囲に取り付けられる。ハブ３１の外面は、軸７１の軸線に対して平行な方向に延在する位置決めスロット３７を形成することが好ましい。ステータコア４１のヨーク４３は、その内面に、位置決め突起４４を形成する。ステータコア４１のヨーク４３が、ハブ３１の周囲に取り付けられると、位置決め突起４４は、位置決めスロット３７に収容されることによって、ステータコア４１をハブ３１に対して位置決め且つ固定する。

[0043] ハブ３１及びステータコア４１は、超音波溶接により一緒に固定することができることが好ましい。例えば、ステータコア４１をハブ３１に取り付けた後、ベース２１から離れたハブ３１の端部には、超音波溶接により、フランジ３２が突出する。フランジ３２は、ステータコア４１がハブ３１から離れるのを止めるように構成される。ハブ３１及びステータコア４１は、位置決めスロット３７に係合される位置決め突起４４及び超音波溶接によって、一緒に固定することができることが理解できる。

[0044] 図５〜図７を参照すると、ハブ３１は、ベース２１に近い端部に、段部３８を備える。段部３８は、ヨーク４３がハブ３１に取り付けられると、ステータコア４１のヨーク４３の位置を制限するように構成される。したがって、ステータコア４１は、段部３８とフランジ３２との間に位置し、具体的には、ステータコア４１は、フランジ３２及び段部３８によって、ハブ３１において軸方向に制限され、位置決めスロット３７に係合される位置決め突起４４によって、ハブ３１において周方向に制限される。

[0045] 少なくとも１つの実施形態では、ベース２１は、モータを作業場所に取り付けるための取付穴２３を形成することができる。ナット２４が、取付穴２３に固定されることができることが好ましい。他の実施形態では、ナット２４及び／又は軸受３４は、インサート成形又はオーバーモールド成形技術により、ベース２１及び／又はハブ３１に固定することができる。

[0046] 本発明は、モータの構造を簡単にし、モータの組立を容易にし、モータのコストを低減する。本発明の電気モータは、特に、真空掃除機などの家庭用電気機器に適している。

[0047] 図８を参照すると、本発明の電気モータは、真空掃除機２００に用いることができる。掃除機２００は、本体２１０と、本体２１０に回転可能に取り付けられるローラブラシ２２０とを備える。図１〜図３に示すように、少なくとも１つの実施形態では、アウターロータ７０の外径は、ベース２１の外径よりも大きくすることができる。したがって、電気モータは、ローラブラシ２２０の回転に影響を及ぼすことなく、ローラブラシ２２０内に取り付けることができる。他の実施形態では、モータは、ローラブラシ２２０の一端又は両端に配設することもできる。アウターロータ７０は、ローラブラシ２２０に配設され、ベース２１は、ローラブラシ２２０に露出することができる。したがって、ベース２１の外径は、ローラブラシ２２０によって制限されることなく、必要に応じて、設定することができる。

[0048] モータがローラブラシ２２０内に取り付けられ、インナーステータ２０のベース２１が本体２１０と共に固定され、モータのアウターロータを用いて、ローラブラシ２２０を回転駆動する本発明による掃除機２００は、モータがローラブラシ２２０の半径方向又は軸方向外側に位置する従来の設計に比べて、ローラブラシ２２０の内部空間を用いるので、よりコンパクトな構造であり、小型化されている。更に、ベース２１及びハブ３１を含むステータフレームは、プラスチックからなる。したがって、ステータフレームは、軽量且つ低コストであり、これにより、掃除機の軽量化及びコスト低減がなされる。

[0049] したがって、以上、本発明の実施形態の技術的解決手段について、明瞭且つ完全に説明してきた。説明した実施形態は、本発明の実施形態の全てではなく、その一部にすぎないことは明らかである。当業者であれば、種々の実施形態の技術的特徴の様々な組み合わせをして、実際的な必要｛ひつよう｝に応えることができる。説明された本発明の実施形態に基づいて、創作努力を払うことなく当業者によって得られる他のいずれの実施形態も、本発明の範囲に属する。

２０ インナーステータ
２１ ベース
２３ 電力線／取付穴
２４ ナット
３１ ハブ
３２ フランジ
３３ 軸受凹部
３４ 軸受
３５ 収容空間
３７ 位置決めスロット
３８ 段部
４１ ステータコア
４３ 環状ヨーク
４４ 位置決め突起
４５ 歯
４７ ステータ巻線
４８ 絶縁部材
５１ 回路基板
７０ アウターロータ
７１ 枢軸
７２ 溝
７３ 第１の制限部材
７４ 第２の制限部材
７５ ガスケット
７７ 円筒ケーシング
７８ 底部
８１ 連結部材
８３ 環状リング
８５ 連結部
１００ アウターロータモータ
２００ 真空掃除機
２１０ 本体
２２０ ローラブラシ

Claims (20)

1. ステータフレームと、前記ステータフレームに取り付けられるステータユニットとを備えるインナーステータと、
   軸と、前記軸に固定されるロータユニットとを備えるアウターロータと、
   を備えるアウターロータモータであって、
   前記ステータフレームは、単一構造としてプラスチックから一体に形成され、ベースと、前記ベースから延在するハブとを備え、前記ハブは、その内部に、チャンバを形成し、前記チャンバに、支持部材が設置され、前記軸は、前記チャンバ内に延在し、前記支持部材によって支持されて、前記軸が、前記ステータフレームに対して相対的に回転可能であるようになっていることを特徴とするアウターロータモータ。
2. 前記支持部材は、前記チャンバの両端にそれぞれ取り付けられる２つの軸受を備えることを特徴とする、請求項１に記載のアウターロータモータ。
3. 前記チャンバの両端に取り付けられる前記軸受は、ブシュであることを特徴とする、請求項２に記載のアウターロータモータ。
4. 前記支持部材の数は、２であり、前記２つの支持部材は、互いに離間され、前記支持部材の間に位置する前記チャンバの一部は、内部に潤滑剤を収容するための収容空間を形成することを特徴とする、請求項１に記載のアウターロータモータ。
5. 前記チャンバは、前記支持部材が設置される位置に、内径を有し、前記収容空間は、内径を有し、前記チャンバの前記内径は、前記収容空間の前記内径よりも大きいことを特徴とする、請求項４に記載のアウターロータモータ。
6. 前記ハブは、その外面に形成される、軸方向に延出した位置決めスロットを有し、前記ステータユニットは、前記ハブの周囲に配置され、前記位置決めスロットによって位置決めされることを特徴とする、請求項１に記載のアウターロータモータ。
7. 前記ハブ及びステータコアは、超音波溶接により一緒に固定されることを特徴とする、請求項１に記載のアウターロータモータ。
8. 前記ベースから離れた前記ハブの端部には、超音波溶接により、フランジが形成されて、前記ステータコアを位置決めすることを特徴とする、請求項７に記載のアウターロータモータ。
9. 前記ハブの前記外面は、前記ベースに近い位置に、段部を形成し、前記ステータユニットは、前記ハブの周囲に取り付けられ、前記段部によって制限されることを特徴とする、請求項１に記載のアウターロータモータ。
10. 前記ベースは、取付穴を形成し、ナットが、前記取付穴にそれぞれ固定されることを特徴とする、請求項１に記載のアウターロータモータ。
11. 更に、インサート成形又はオーバーモールド成形技術により、前記ベースに固定されるナットを備えることを特徴とする、請求項１に記載のアウターロータモータ。
12. 前記軸の対向する２つの端部は、前記ハブよりも延出し、第１の制限部材及び第２の制限部材が、それぞれ、前記軸に取り付けられ、前記ハブの両側に位置して、前記ハブに対する前記軸の軸方向の遊びを制限することを特徴とする、請求項１に記載のアウターロータモータ。
13. 前記ベースに近い前記軸の端部は、弾性のＣ字状リングである前記第１の制限部材を収容するための周方向の溝を形成することを特徴とする、請求項１２に記載のアウターロータモータ。
14. 前記アウターロータは、前記軸に固定される連結部材と、前記軸及び前記ハブを取り囲む円筒ケーシングとを備え、前記円筒ケーシングは、前記連結部材を介して前記軸に固定される端部を有することを特徴とする、請求項１に記載のアウターロータモータ。
15. 前記連結部材は、前記軸の周囲に固定される環状リングと、前記リングから外方に延在する連結部とを備え、前記連結部は、前記円筒ケーシングと共に固定されることを特徴とする、請求項１４に記載のアウターロータモータ。
16. 第２の制限部材が、前記軸に取り付けられ、前記ハブと前記連結部材との間に位置して、前記ハブに対する前記軸の軸方向の遊びを制限し、ガスケットが、前記第２の制限部材と前記ハブとの間に配置されることを特徴とする、請求項１４に記載のアウターロータモータ。
17. 前記ステータユニットは、ステータコアと、前記ステータコアに巻き付けられる巻線とを備え、前記ロータユニットは、前記軸の周囲に固定される円筒ケーシングと、前記ケーシングの内面に取り付けられる１つ又はそれ以上の永久磁石とを備えることを特徴とする、請求項１に記載のアウターロータモータ。
18. 前記アウターロータは、前記ベースの外径よりも大きい外径を有することを特徴とする、請求項１に記載のアウターロータモータ。
19. 本体と、前記本体に回転可能に取り付けられるローラブラシとを備える真空掃除機であって、前記掃除機は、更に、請求項１に記載のアウターロータモータを備え、前記アウターロータモータは、前記ローラブラシに取り付けられ、前記アウターロータモータのインナーステータは、前記本体と共に固定され、前記アウターロータモータのアウターロータは、前記ローラブラシを回転駆動するように構成されることを特徴とする真空掃除機。
20. 前記アウターロータは、前記アウターロータモータのベースの外径よりも大きい外径を有することを特徴とする、請求項１９に記載の真空掃除機。