WO2020251041A1 - 回転機器 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a rotating device, and more particularly to a rotating device that generates wind for the purpose of intake or ventilation.
- an example of the present invention is to provide a rotating device that can meet the demand for miniaturization.
- Another object of the present invention is to provide a rotating device having excellent basic performance in generating wind while fulfilling the demand for miniaturization.
- the rotating device of the present invention Shaft member and A tubular rotating body that can rotate with respect to the shaft member, A tubular housing surrounding the rotating body and A bearing that supports the rotating body with respect to the shaft member, With the stator inside the rotating body, With one or more rotor blades provided on the rotating body, To be equipped.
- the rotating device of the present invention at least one end of the shaft member or its vicinity may be fixed to the housing.
- a stationary blade may be provided on the inner surface of the housing facing the outer surface of the rotating body.
- the moving blade and the stationary blade are arranged side by side at a predetermined interval in the axial direction of the shaft member.
- the rotating device of the present invention includes two bearings, a first bearing and a second bearing.
- the first bearing is arranged on one end side of the two ends of the shaft member.
- the second bearing may be arranged on the other end side of the shaft member.
- the position of the moving blade and the position of the first bearing overlap at least partly, and the position of the stationary blade and the position of the second bearing are aligned. It is preferable that at least a part of them overlap.
- the one or a plurality of moving blades are arranged between the first shaft member and the second shaft member in the axial direction of the shaft member.
- a preload in the direction of the other bearing may act on the inner peripheral ring fixed to the shaft member in either the first bearing or the second bearing. ..
- the moving blade may be arranged at the center of the rotating body in the axial direction of the shaft member. Further, in the rotating device of the present invention, the moving blade includes a tubular portion and a plurality of blades provided on the tubular portion. The plurality of blades may be provided on the tubular portion at predetermined intervals in the circumferential direction of the tubular portion.
- FIG. 5 is a cross-sectional view taken out from the rotating device according to the sixth embodiment, which is an example of the present invention, with the inner housing taken out together with a stationary blade provided on the inner circumference thereof, and cut out in a cross section including the axis x.
- FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotating device 1 according to a first embodiment, which is an example of the present invention.
- the terms upward and downward mean the vertical relationship in FIG. 1, and do not necessarily coincide with the vertical relationship in the direction of gravity.
- the arrow a direction is defined as the upper side a
- the arrow b direction is defined as the lower side b.
- the direction perpendicular to the axis x hereinafter, also referred to as “diameter direction”
- the direction away from the axis x (arrow c direction) is the outer peripheral side c
- the direction toward the axis x (arrow d direction) is the inner circumference. Let it be the side d.
- the clockwise direction in the circumferential direction (circumferential direction seen from the upper side a) about the rotation axis x is the circumferential direction e
- the counterclockwise direction is the circumferential direction f.
- the circumferential direction e and the circumferential direction f are not shown in FIG.
- the portion that rotates in the rotating device 1 is referred to as a "rotating side", and the portion that supports the member on the rotating side and is fixed without rotating itself is referred to as a "fixed side".
- a rotating side the portion that supports the member on the rotating side and is fixed without rotating itself
- a fixed side Each may be referred to.
- the portion that is fixed without rotating by itself since the portion that is fixed without rotating by itself is stationary relative to the rotating portion, the portion that is fixed without rotating by itself may be referred to as a stationary portion.
- the expression representing the part such as " is the same in all subsequent embodiments.
- the rotating device 1 of the present embodiment has a shaft member 5, a rotor 3 which is a cylindrical rotating body rotatable with respect to the shaft member 5, a tubular housing 7 surrounding the rotor 3, and a rotor 3 as a shaft.
- a bearing 4 that supports the member 5, a stator 2 inside the rotor 3, a plurality of moving blades 6 provided on the rotor 3, and an inner surface of the housing 7 facing the outer surface of the rotor 3 are provided. It is equipped with a stationary wing 8.
- the stator 2 includes a stator core 21 which is fixed to the shaft member 5 and has a magnetic pole portion 23 which is fixed to the shaft member 5 and extends radially on the outer peripheral side c about the shaft member 5, and a coil 22 wound around the magnetic pole portion 23.
- the illustrated stator 2 is arranged in the housing 7 so that the gap between the second bearing 42 and the stator 2 is larger than the gap between the first bearing 41 and the stator 2.
- the stator core 21 is a laminated body in which magnetic materials such as silicon steel plates are stacked, and the annular portion 24 coaxially arranged so as to surround the shaft member 5 and the annular portion 24 to the outer peripheral side c. It is composed of a plurality of magnetic pole portions 23 formed so as to extend radially in the radial direction.
- the coil 22 is wound around each of the plurality of magnetic pole portions 23 in the stator core 21.
- the stator core 21 and the coil 22 are insulated by an insulator (not shown) formed of an insulator. Instead of the insulator, the surface of the stator core 21 may be coated with an insulating film to insulate the coil.
- the rotor 3 includes a magnet 31 that faces the magnetic pole portion 23 on the outer peripheral side c of the stator 2, and a tubular tubular member 32 in which the magnet 31 is arranged on the inner peripheral surface.
- the tubular member 32 has a cylindrical shape centered on the shaft of the shaft member 5, and is in a state of surrounding the stator 2.
- the tubular member 32 also has a function of preventing leakage of a magnetic field from the inside of the tubular member 32, and is formed of a magnetic material.
- the tubular member 32 may be made of a non-magnetic material such as aluminum or plastic as long as there is no problem in characteristics.
- the magnet 31 is attached to the inner peripheral surface of the tubular member 32 so as to face the stator 2.
- the magnet 31 has an annular shape, and a region magnetized on the N pole and a region magnetized on the S pole are alternately provided along the circumferential direction at regular intervals (or at regular intervals). Has been done.
- the magnet 31 may be an annular integrally molded product, but a plurality of magnets may be arranged side by side on the inner peripheral surface of the tubular member 32 and arranged in a tubular shape.
- the bearing 4 is arranged on both sides of the stator 2 in the axial direction of the shaft member 5, and has two bearings, a first bearing 41 located on the upper side a and a second bearing 42 located on the lower side b. That is, the magnet 31 and the stator 2 are located between the first bearing 41 and the second bearing 42 in the axial direction of the shaft member 5.
- the first bearing 41 and the second bearing 42 use members having the same configuration (same shape, structure, size, and material). Hereinafter, the first bearing 41 will be described, but the same applies to the second bearing 42.
- the first bearing 41 is a so-called ball bearing including an outer peripheral ring 41a, an inner peripheral ring 41b, and a bearing ball 41c interposed between the outer peripheral ring 41a and the inner peripheral ring 41b. Since the bearing ball 41c rolls between the outer peripheral ring 41a and the inner peripheral ring 41b, the rotational resistance of the inner peripheral ring 41b with respect to the outer peripheral ring 41a is significantly reduced. Due to its function, the first bearing 41 is made of, for example, a hard metal such as iron or a member such as ceramics.
- the inner peripheral ring 41b of the first bearing 41 is gap-fitted to the shaft member 5 and then fixed with an adhesive. Therefore, the gap between the inner peripheral ring 41b of the first bearing 41 and the shaft member 5 is filled with an adhesive, and the inner peripheral ring 41b of the first bearing 41 is fixed to the shaft member 5 together with the shaft member 5. It becomes a stationary part. Further, the inner peripheral ring 42b of the second bearing is fixed to the shaft member 5 by press fitting, and becomes a stationary portion together with the shaft member 5.
- the shaft member 5 and the housing 7 are members that are (relatively) stationary with respect to the rotor 3. Therefore, these are collectively referred to as a stationary member (resting portion).
- the outer peripheral ring 41a of the first bearing 41 and the outer peripheral ring 42a of the second bearing 42 are fixed to the inner peripheral surfaces of both ends of the tubular member 32.
- the inner peripheral ring 41b of the first bearing 41 and the inner peripheral ring 42b of the second bearing 42 are fixed to the outer peripheral surface of the shaft member 5.
- the rotor 3 is configured to be rotatable around the axis x of the shaft member 5.
- the radial dimension t which is the radial dimension of the bearing 4 (first bearing 41)
- the radial dimension s which is the radial dimension of the stator 2. (T> s).
- the shaft member 5 is made of, for example, aluminum for weight reduction, and is in a hollow state (more specifically, a cylindrical state).
- the shaft member 5 is a member on the fixed side. Since the member has a function of supporting the stator 2, the rotor 3, the bearing 4, and the moving blade 6 with respect to the housing 7, rigidity corresponding to the function is required.
- An opening (not shown) is provided in the middle (intermediate portion) of the shaft member 5, and a lead wire (not shown) connected to the coil 22 is drawn into the cavity inside the shaft member 5 from the opening.
- the shaft member 5 is pulled out of the rotating device 1 through an end opening (not shown).
- both ends of the tubular member 32 are closed by the first bearing 41 and the second bearing 42. Power must be supplied to the coil 22 of the stator 2 in this closed space.
- the inside of the space closed by the tubular member 32 and the bearing 4 and the outside thereof are electrically connected by passing a lead wire through the cavity inside the shaft member 5. Therefore, the lead wire can supply power to the coil 22 of the stator 2 in the closed space.
- the motor portion (the portion composed of the stator 2, the rotor 3, the bearing 4 and the shaft member 5; the same shall apply hereinafter) in the rotating device 1 configured as described above is attached to the stator 2 fixed to the shaft member 5.
- the rotor 3 surrounding the stator 2 is rotatable, and constitutes a so-called outer rotor type brushless motor.
- a shaft member fixed to the rotor rotates and a rotational force is extracted by the shaft member.
- the shaft member 5 is used. Is a member on the fixed side, and is configured so that the rotational force is directly extracted from the rotor 3.
- the housing 7 is a member having a cylindrical shape, and is made of, for example, plastic or metal. Although not shown, both ends of the housing 7 in the axial direction are openings (hereinafter, the opening on the upper side a is referred to as an "upper end opening” and the opening on the lower side b is referred to as a "lower end opening”). ing. A space 77 communicating from the upper end opening to the lower end opening is formed as a ventilation path between the inner peripheral surface of the housing 7 and the outer peripheral surface of the tubular member 32.
- the outer peripheral surface of the tubular member 32 of the rotor 3 protrudes toward the inner peripheral surface of the housing 7 (to the outer peripheral side c) in a region overlapping the first bearing 41 in the axial direction (axis x direction) of the shaft member 5.
- the moving blade 6 is attached.
- the moving blade 6 includes a plurality of blades arranged at predetermined intervals in the circumferential direction of the outer peripheral surface of the tubular member 32, and is adapted to rotate with the rotation of the rotor 3, and the rotation direction of the moving blade 6 is increased by the rotation of the moving blade 6. In response to this, air is generated in the space 77 in either the vertical direction or the vertical direction.
- the rotating device 1 is driven to rotate the moving blade 6 in the clockwise direction e, so that the air taken in from the upper end opening is blown out from the lower end opening. Has been done.
- the position of the rotor blade 6 in the rotor 3 in the axis x direction is biased to the upper side a. Since the moving blade 6 is close to the upper end opening on the side where air is taken in, the rotating device 1 of the present embodiment has high air suction efficiency. On the other hand, since the position of the rotor blade 6 in the axis x direction is biased to the upper side a, the position of the center of gravity of the rotor 3 is also biased to the upper side a in order to be biased to the upper side a in accordance with this. There is.
- the magnet 31 is arranged at a position in the x-direction of the axis so that the distance between the magnet 31 and the first bearing 41 is closer than that between the magnet 31 and the second bearing 42.
- the position of the magnet 31 in the axis x direction closer to the position of the rotor blade 6 in the axis x direction, the position of the center of gravity of the rotor 3 and the position of the rotor blade 6 in the axis x direction are closer to each other, so that the rotation of the rotor 3 can be easily stabilized. .. Stabilization of the rotation of the rotor 3 is expected to bring about a high-speed rotation of the rotor 3 and an increase in the amount of air blown as the rotating device 1.
- the housing 7 has a tubular main body (hereinafter, referred to as “housing main body”) 78 having a bottom portion in which a motor portion and a moving blade 6 are housed, and a lid body that covers an upper opening of the housing main body 78. 71 and.
- the lid body 71 includes a flat cylindrical tubular portion (hereinafter referred to as a “lid tubular portion”) 71b and a plurality (for example, four) of the lid tubular portion 71b extending from the upper end to the inner peripheral side d. It includes a spoke portion (hereinafter, referred to as a “lid spoke portion”) 71a and a disk portion (plate portion) 71c to which the lid spoke portion 71a is connected. Regions other than the lid spoke portion 71a and the disk portion 71c at the upper end of the lid body 71 form the upper end opening.
- the housing main body 78 is a donut-shaped support portion (hereinafter, downward support portion) connected to a cylindrical tubular portion (hereinafter, referred to as “housing tubular portion”) 72 and an inner peripheral portion of the stationary blade 8. Included) 74 and. A region other than the lower support portion 74 at the lower end of the housing main body 78 constitutes the lower end opening.
- the lower support portion 74 includes an annular bottom surface portion 74b, a tubular portion (hereinafter, referred to as “outer tubular portion”) 74a that rises from the outer peripheral end of the outer peripheral side c of the bottom surface portion 74b to the upper side a, and a bottom surface portion. Includes a tubular portion (hereinafter, referred to as “inner tubular portion”) 74c that slightly rises from the inner peripheral end of the inner peripheral side d of the 74b to the upper side a.
- the annular bottom surface portion 74b is a connecting portion that connects the inner tubular portion 74c to the inner peripheral portion of the stationary blade 8.
- the inner diameter of the inner tubular portion 74c is substantially the same as the end portion of the shaft member 5, or slightly smaller than the end portion of the shaft member 5, so that the end portion of the shaft member 5 is press-fitted. ing. Further, the upper end of the inner tubular portion 74c is in contact with the inner peripheral ring 42b of the second bearing 42, and is positioned by pressing the inner peripheral ring 42b of the second bearing 42.
- a stage 75 that supports the housing 7 is joined to the lower b-side surface of the bottom surface portion 74b via a joining plate 76 as another member.
- the stage 75 has an annular shape when viewed from below, and functions as a connecting member or a support base (foot) when the rotating device 1 is supported or placed on another member.
- the outer tubular portion 74a faces the inner peripheral surface of the housing tubular portion 72 while maintaining a certain interval.
- a stationary blade 8 is arranged between the outer tubular portion 74a and the housing tubular portion 72. The position where the stationary blade 8 is arranged is a region that overlaps with the second bearing 42 in the axial direction (axis x direction) of the shaft member 5.
- the stationary blade 8 is a member having a function of rectifying the downward wind flow generated by the moving blade 6.
- the shape of the stationary blade 8 is a plate-like shape that partitions a plurality of flow paths parallel to the axial direction of the shaft member 5, and specifically, for example, a cylindrical shape having a different diameter centered on the axis x.
- the shape of the hole seen from above or below may be a grid shape, a honeycomb shape, a shape in which circles are laid out, a shape in which triangles are laid out, a shape in which other polygons are laid out, or the like. .. Further, if necessary, the direction of the flow path may be oblique to the axial direction of the shaft member 5.
- the moving blades 6 and the stationary blades 8 are arranged side by side at predetermined intervals in the axial direction (axis x direction) of the shaft member 5.
- the air flow is effectively rectified. Therefore, a larger amount of air can be discharged from the lower end opening with a high wind pressure.
- the rectifying effect is not sufficient if it is too close, and the wind pressure drops if it is too far, which is not preferable.
- the preferable value of the "predetermined interval” varies depending on various conditions such as the diameters of the moving blades 6 and the stationary blades 8, the distance between the housing 7 and the rotor 3, the rotation speed of the moving blades 6, etc. It is preferable to select from a length L or more from the base of 6 (the outer peripheral surface of the tubular member 32) to the tip (the end of the outer peripheral side c) and 5 times (5 L) or less of the length L. It is more preferable to select from the range of 4 L or less.
- a ring-shaped rib 71d that fits with the end of the shaft member 5 is formed on the lower b-side portion of the disk portion 71c of the lid body 71.
- the end portion of the shaft member 5 can be positioned.
- the shaft member 5 is passed through the hole of the donut-shaped fixing member 92 so that the fixing member 92 covers the lower b side of the disk portion 71c in the lid 71 and the rib 71d is covered with the fixing member 92. By fixing, the end portion of the shaft member 5 can be positioned.
- a disc spring 91 which is an elastic member, is interposed between the lower surface of the fixing member 92 and the upper surface of the inner peripheral ring 41b of the first bearing 41.
- the inner peripheral ring 41b of the first bearing 41 is fixed to the shaft member 5 with an adhesive or the like while the inner peripheral ring 41b included in the first bearing 41 gap-fitted in the shaft member 5 is positioned. be able to.
- a protruding portion 71ba protruding toward the lower side b on the outer peripheral side c, and a notch portion cut out from the end portion of the lower side b toward the upper side a on the inner peripheral side d.
- 71bb is formed.
- a protrusion 72a protruding toward the upper side a on the inner peripheral side d and a notch cut out from the end portion of the upper side a toward the lower side b on the outer peripheral side c. Part 72b is formed.
- the lid tubular portion 71b of the lid body 71 and the housing tubular portion 72 of the housing main body 78 form a recess (hereinafter, referred to as a protrusion) 71ba of the lid tubular portion 71b as a recess of the housing tubular portion 72. It is connected to 72b (hereinafter referred to as a notch portion) and by engaging the protrusion 72a of the housing tubular portion 72 with the notch 71bb of the lid tubular portion 71b.
- the housing 7 is a separate body of the housing main body 78 and the lid 71, and the lid 71 can be removed from and attached to the housing main body 78.
- the rotating device 1 of the present embodiment is manufactured by temporarily fixing the motor portion to which the moving blade 6 is attached to the inside of the housing main body 78 with the lid 71 removed, and then attaching the lid 71. Can be done. Temporary fastening of the motor portion to the housing main body portion 78 is performed by press-fitting the end portion of the shaft member 5 into the inner tubular portion 74c.
- any of conventionally known methods such as fitting, screwing, locking, screwing, clipping, tape sticking, adhesion and welding, etc. It may be. However, if the lid 71 is attached to the housing main body 78 and then can be removed again, the rotating device 1 can be repaired or replaced in the event of a failure or the like. From that point of view, fitting, screwing, locking, screwing, clipping or taped is preferred.
- the rotating device 1 has a configuration in which the shaft member 5 is on the fixed side and the rotor 3 which is a rotating body is rotated with respect to the shaft member 5 via the bearing 4, and thus is shown in FIG.
- the radial dimension s of the stator 2 can be made smaller (t> s) than the radial dimension t of the bearing 4. Therefore, the stator 2 can be made very small.
- stator and the shaft member on the fixed side located inside the rotating body are used. Since the bearing must be arranged between the bearings, the radial dimension a of the stator is inevitably larger (t ⁇ s) than the radial dimension b of the bearing 4.
- the rotating device 1 has a structure in which moving blades 6 are provided on the outer peripheral surface of a rotor 3 which is a rotating body, and a tubular housing 7 is provided so as to surround the moving blades 6, thereby opening both ends of the housing 7.
- One of the portions is an intake port and the other is a discharge port, and the motor portion and the moving blade 6 can be housed in the internal space of the housing 7.
- the moving blade 6 is located in the flow path through which air flows (sometimes referred to as an air passage), space can be saved and the entire rotating device can be miniaturized.
- the space 77 communicating from the upper end opening to the lower end opening is hollow so as not to obstruct the air flow by members other than the lid spoke portion 71a and the stationary blade 8. ing. Further, since the space 77 is a straight tube except for the space occupied by the cylindrical motor, air can flow straight. Therefore, by rotating the moving blade 6, air can be sent straight from the upper end opening toward the lower end opening. Therefore, according to the rotating device 1 according to the present embodiment, air can be efficiently sent out, and strong wind and large air volume can be supplied.
- the stationary blade 8 when an attempt is made to provide a stationary blade 8 for rectification in the frame tubular portion 72 located downstream of the moving blade 6 (bearing 42 side), the stationary blade 8 is also placed in the internal space of the housing 7 as it is. It can be stored, space can be saved, and the size increase of rotating equipment can be suppressed. At this time, in order to further rectify the air by the stationary blade 8, it is desired that the moving blade 6 and the stationary blade 8 are separated to some extent (at a predetermined interval). According to the configuration of the present embodiment, the moving blades 6 and the stationary blades 8 can be arranged in the axial direction of the shaft member 5 inside the housing 7, and the distance between them can be easily adjusted appropriately. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to design the air rectification efficiency to be high.
- the position of the moving blade 6 and the position of the first bearing 41 partially overlap, and the position of the stationary blade 8 and the second bearing 42 Partially overlaps with the position of.
- the position of the moving blade 6 at a position that at least partially overlaps the position of the first bearing 41, the moving blade 6 can be brought closer to the upper end opening on the air intake side to improve the air suction efficiency and the second.
- the stationary blade 8 at a position where it overlaps with the position of the bearing 42 at least in part, the distance between the moving blade 6 and the stationary blade 8 can be secured, and the rectification efficiency by the stationary blade can be secured despite its small size. Can be raised.
- a rotating device having a conventional motor configuration in which a rotating shaft member protrudes from the motor, one side of the shaft member is supported and rotated, and a rotational force is extracted from the protruding other side.
- the rotor 3 itself supported by the bearing 4 rotates as a rotating body, so that the rotation of the rotor 3 is stable.
- the shaft member 5 is used.
- the rotation of the rotor 3 is stable.
- the first bearing 41 and the second bearing 42 which are constituent members of the rotor 3 which is a rotating body and have a predetermined weight, rotatably support the rotor 3 in the axial direction of the shaft member 5. Since it is between them, the balance in the axial direction is improved and the rotation of the rotor 3 is stabilized.
- the bearings are arranged at both ends of the rotating body as in the present embodiment, but if the bearings are located near both ends of the rotating body, the rotating body can sufficiently rotate with respect to the shaft member. It will be in a stable state.
- the "neighborhood" referred to here may be a position near both ends of the rotating body and cannot be clearly defined numerically. For example, a region having a length of 20% from both ends in the axial direction of the rotating body. A region, preferably 10% in length from both ends, is included in the concept of "near both ends".
- the rotating device 1 since the first bearing 41 and the second bearing 42 have the same configuration, the outer ring 41a, 42a and the rotor 3 which are a part of the bearing 4 are included. Since the axial balance of the rotating portion is improved and the axial balance of the rotating device 1 as a whole is improved, the rotation of the rotor 3 is stabilized from this viewpoint as well.
- the rotating device 1 according to the present embodiment can realize the miniaturization of the entire device, is less likely to cause fluctuations in the rotation of the rotor 3, and can achieve high-precision stabilization. Further, stabilizing the rotation of the rotor 3 means that uneven rotation is less likely to occur, so that the torque of the rotating device 1 can be increased. That is, the rotating device 1 according to the present embodiment can be provided with excellent characteristics as a rotating device while realizing miniaturization.
- the upper and lower ends of the shaft member 5 are fixed to the housing 7 as an example, but the fixed side shaft member 5 is fixed to the housing 7 in some way. It suffices if at least one end or the vicinity thereof is fixed to the housing.
- the fixing member 92 is fixed to the lower b side portion of the annular portion 71c, and the disc spring 91 is further fixed in a state of being pressed from above by the fixing member 92. , Not limited to this configuration. If necessary, it is not necessary to provide both or one of the fixing member 92 and the disc spring 91.
- a spacer is provided between the second bearing 42 and the magnet 31 in the axial direction of the shaft member 5, and the spacer is used to provide a second spacer on the inner surface of the tubular member 32 in the axial direction of the shaft member 5.
- the bearing 42 may be positioned. In this case, of the ends of the magnet 31 on the second bearing 42 side, a portion closer to the stator 2 may be arranged so as to project toward the second bearing 42 to support the spacer. Further, if necessary, it is not necessary to provide a spacer between the second bearing 42 and the magnet 31 in the axial direction of the shaft member 5.
- the rotating device 1 is provided with the housing 7, but the housing 7 may not be provided if necessary. Therefore, the rotating device 1 in the present application includes a configuration in which the housing 7 is provided or the housing 7 is not provided. Further, in the present application, a shaft member, a tubular rotating body that can rotate with respect to the shaft member, a bearing that supports the rotating body with respect to the shaft member, and a stator inside the rotating body. , A rotating device including one or more moving blades provided on the rotating body is disclosed. Further, according to this rotating device, miniaturization can be achieved.
- this rotating device includes a magnet attached to the inner surface of the tubular member, and the end of the magnet on the first bearing side is on the second bearing side from the end of the stator on the first bearing side, and is on the second bearing side.
- the end of the magnet in the above is on the second bearing side from the end of the stator on the second bearing side, and the moving blade is positioned so as to overlap the end of the magnet on the first bearing or the first bearing side in the axial direction of the shaft member. It is disclosed that there is.
- the rotating device includes a part of a magnet (for example, an end portion on the first bearing side) provided at a position overlapping a part of the moving blade in the axial direction of the shaft member. According to this rotating device, the balance in the axial direction can be improved.
- housing cylinder portion 72 and the lower support portion 74 may be integrally formed or may be formed by one member.
- the outer peripheral surface of the tubular member 32 of the rotor 3 is directed toward the inner peripheral surface of the housing 7 in a region overlapping the first bearing 41 in the axial direction (axis x direction) of the shaft member 5.
- a moving blade 6 that protrudes (to the outer peripheral side c) is attached.
- the moving blade 6 is not limited to this, and may be attached directly to the outer peripheral surface of the tubular member 32 of the rotor 3 or via another member.
- the outer peripheral surface of the tubular member 32 of the rotor 3 is directed toward the inner peripheral surface of the housing 7 in a region overlapping the first bearing 41 in the axial direction (axis x direction) of the shaft member 5.
- a plurality of moving blades 6 protruding (to the outer peripheral side c) are attached in the circumferential direction.
- the present invention is not limited to this, and a plurality of moving blades may be arranged side by side in the axial direction of the shaft member 5.
- FIG. 2 is a transparent perspective view of the rotating device 201 according to the second embodiment of the present invention
- FIG. 3 is a transparent sectional view of a cross section of the rotating device 201 including the axis x.
- the housing 207 is shown in a transparent state by being drawn by an imaginary line (dashed line).
- FIG. 4 is a cross-sectional view of a cross section (AA cross section in FIG. 2) perpendicular to the axis x direction of the rotating device 201.
- the imaginary line indicating the housing 207 is omitted.
- members having the same configuration as that of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- the suction port and the discharge port described in the following embodiments are ventilation ports, and are described as the suction port and the discharge port for convenience because they correspond to the direction of air. Depending on the direction of the air, the suction port becomes a suction port, the discharge port also becomes a suction port, and the description of the suction port and the discharge port in each embodiment does not limit the present invention.
- the housing 207 is composed of two members, a tubular first housing (hereinafter referred to as an upper housing) 207a and a second housing (hereinafter referred to as a lower housing) 207b. Will be done.
- the integrated housing 207 is configured by fitting and fixing the upper housing 207a and the lower housing 207b as shown in FIGS. 2 and 3.
- a part of the components of the rotating device 201 is housed inside the housing 207, and the shaft member 5 is fixed to the upper end portion of the upper housing 207a and the lower end portion of the lower housing 207b.
- the housing 207 and the shaft member 5 form a member on the fixed side.
- an upper end opening 275 and a lower end opening 276 are provided at the upper end of the upper housing 207a and the lower end of the lower housing 207b, and the upper opening 275 and the lower opening 276 each surround the shaft member 5. ..
- the moving blade 206 is attached to the central portion in the axis x direction on the outer peripheral surface of the rotor 203.
- the moving blade 206 is provided with a plurality of blades 262 at predetermined intervals on the outer peripheral surface of the tubular portion 261 and extends radially. Further, as shown in FIG. 4, when viewed from one side in the x-direction of the axis (upper side a in FIG. 4), a part of the respective blades 206 overlaps and is arranged without a gap. ..
- the rotor blade 206 rotates together with the rotor 203, and the rotated rotor blade 206 causes an air flow according to the rotation of the rotor blade 206. This air flow is generated in the space 277 between the housing 207 and the rotor 203 toward either the upward direction or the downward direction in the axial direction of the shaft member 5.
- the rotating device 201 is driven to rotate the moving blade 206 in the clockwise direction e so that the air taken in from the upper end opening 275 is blown out from the lower end opening 276. It is configured.
- the moving blade 206 is arranged at the center of the outer peripheral surface of the rotor 203 (rotating body).
- the vibration generated in the rotor 203 is difficult to propagate to the housing 1207, and the vibration generated in the rotor 203 is difficult to propagate to the housing 1207. The generation of vibration can be suppressed.
- the tubular member 232 of the rotor 203 is provided with a suction port 233 as a vent and a discharge port 234 as a vent.
- the suction port 233 is provided in the portion of the tubular member 232 between the first bearing (bearing) 41 and the moving blade 206.
- the discharge port 234 is provided in the portion of the tubular member 232 between the second bearing (bearing) 42 and the moving blade 206.
- the suction port 233 and the discharge port 234 are formed in a rectangular shape having a longitudinal ef in the circumferential direction.
- the plurality of suction ports 233 and the plurality of discharge ports 234 are arranged at equal intervals in the circumferential direction ef.
- the suction port 233 may be the discharge port
- the discharge port 234 may be the suction port.
- the rotating device 201 in the rotating device 201 according to the present embodiment, a large amount of cooling air can be sent into the rotor 203, and the stator 2 including the heated coil can be efficiently cooled.
- the same action occurs and the same effect is exhibited with respect to the same configuration as in the first embodiment.
- FIG. 5 is a transparent perspective view of the rotating device 301 according to the third embodiment which is an example of the present invention
- FIG. 6 is a transparent sectional view of a cross section of the rotating device 301 including the axis x.
- members having the same configuration as those of the first to second embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- a configuration different from the above-described embodiment will be mainly described in the present embodiment.
- the two moving blades 306a and 306b are attached to the outer peripheral surface of the rotor 303 at two locations above and below the axis x direction.
- the rotor blades 306a and 306b have the same shape, and similarly to the rotor blades 206 in the second embodiment, a plurality of blades 362a and 362b are radially provided at predetermined intervals on the outer periphery of the tubular portions 361a and 361b. It is a configuration. Other configurations are the same as those of the moving blade 206 in the second embodiment.
- the moving blades 306a and 306b rotate together with the rotor 303, and the rotation of the moving blades 306a and 306b causes an air flow, so that the air flows in the space 377 in either the vertical direction.
- the rotating device 301 of the present embodiment the rotating device 301 is driven to rotate the moving blades 306a and 306b in the clockwise direction e, so that the air taken in from the upper end opening 275 is blown out from the lower end opening 276. It is configured as follows.
- the moving blades 306a are arranged on the outer peripheral surface of the tubular member 332 on the housing 377 side with respect to the bearing 41. Further, in the radial direction of the rotor 203, the moving blades 306b are arranged on the outer peripheral surface of the tubular member 332 on the housing 377 side with respect to the bearing 42. Further, these rotor blades 306a and rotor blades 306b are arranged equidistant from the central portion of the rotor 203 (rotating body) in the axial direction (axis x direction) of the shaft member 5.
- the position of the moving blade 306a and the position of the first bearing 41 overlap, and the position of the moving blade 306b and the position of the second bearing 42 overlap. ..
- the moving blade 306a By arranging the moving blade 306a at a position that overlaps with the position of the first bearing 41 at least in part, the moving blade 306a can be brought closer to the upper end opening 275 on the air intake side, and the air suction efficiency can be improved.
- the moving blade 306b at a position where it overlaps with the position of the second bearing 42 at least in part, the moving blade 306b can be brought closer to the lower end opening 276 on the air blowing side, and the air blowing efficiency can be improved.
- the suction port 233 is located at the position on the moving blade 306b side with respect to the moving blade 306a. Is provided, and a discharge port 234 is provided at a position on the moving blade 306a side with respect to the moving blade 306b.
- the air taken in from the upper end opening 275 and sent by the moving blade 306a has a relatively high pressure in a region that is a part of the space 277 on the moving blade 306b side with respect to the moving blade 306a.
- the suction port 233 is provided in the region where the pressure is relatively high, the flow of air passing between the housing 377 and the rotor 303 (hereinafter, may be referred to as "main air flow")
- the cooling air inside the rotor 203 (hereinafter, may be simply referred to as “cooling air”) is efficiently inside the rotor 203 so as to be pushed into the space inside the rotor 203 from the suction port 233. Is sucked into.
- the rotating device 301 according to the present embodiment, more cooling air can be sent into the rotor 203, and the stator 2 provided with the heating coil can be cooled more efficiently.
- the same action occurs and the same effect is exhibited with respect to the same configuration as that of the first embodiment or the second embodiment.
- FIG. 7 is a transparent perspective view of the rotating device 401 according to the fourth embodiment of the present invention
- FIG. 8 is a transparent sectional view of a cross section of the rotating device 401 including the axis x.
- the members having the same configuration as those of the first to second embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the following description, the configuration peculiar to the present embodiment will be mainly described.
- the moving blade 406 is attached to the upper portion (bearing 406 side) in the axis x direction on the outer peripheral surface of the rotor 403.
- the rotor blade 406 is the same as the rotor blade 206 in the second embodiment, and a plurality of blades 462 are arranged at predetermined intervals on the outer peripheral surface of the tubular portion 461, and the rotor blades 406 extend radially in the radial direction. is there.
- Other configurations are the same as those of the moving blade 206 in the second embodiment.
- the position of the moving blade 406 overlaps with the position of the bearing 41 in the axial direction (axis x direction) of the shaft member 5, and a part of the moving blade 406 is in the radial direction. It faces the bearing 41 via the tubular member 232.
- a ring member 409 hereinafter, referred to as a balance ring
- the position of the balance ring 409 overlaps with the position of the bearing 42, and a part of the balance ring 409 faces the bearing 42 via the tubular member 232 in the radial direction.
- the balance ring 409 is arranged at a position symmetrical to the moving blade 406 with the central portion of the rotor 203 (rotating body) as the center.
- the weight of the balance ring 409 is adjusted so that the weights at both ends of the rotor 203 are the same in the axial direction of the shaft member 5.
- the weight of the balance ring is adjusted to be the same as the rotor blade 406.
- the balance ring is formed of a weight member such as a resin member or a metal member.
- the position of the moving blade 406 and the position of the first bearing 41 overlap.
- the moving blade 406 can be brought closer to the upper end opening 275 on the air intake side, and the air suction efficiency can be improved.
- a suction port 233 is provided.
- the rotating device 401 according to the present embodiment, more cooling air can be sent into the internal space of the rotor 203, and the stator 2 having the heated coil can be cooled more efficiently.
- the same action occurs and the same effect is exhibited with respect to the same configuration as that of the first embodiment or the second embodiment.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of a cross section including the axis x of the rotating device 501 according to the fifth embodiment of the present invention. Further, FIG. 10 is a cross-sectional view of a cross section (BB cross section in FIG. 9) perpendicular to the axis x direction of the rotating device 501.
- FIGS. 9 and 10 the same reference numerals are given to the members having the same configuration as that of the third embodiment (furthermore, the first embodiment to the second embodiment). , The detailed description thereof will be omitted. In the following description, the configuration peculiar to the present embodiment will be mainly described.
- the housing 507 includes a concave first housing (hereinafter referred to as an upper housing) 507a, a tubular second housing (hereinafter referred to as a middle housing) 507b, and a concave third housing. It is composed of three members of a housing (hereinafter referred to as a lower housing) 507c. Further, in the upper housing 507a, an upper end opening 275 is formed at the upper portion serving as one end of the housing 507.
- an upper housing 507a an upper end opening 275 is formed at the upper portion serving as one end of the housing 507.
- a lower end opening 276 is formed at the lower portion of the housing 507, which is the other end portion.
- the integrated housing 507 is configured by fitting and fixing the upper housing 507a, the middle housing 507b and the lower housing 507c as shown in FIG.
- the moving blade 306a is arranged so as to be surrounded by the upper housing 507a.
- the rotor blades 306b are arranged so as to be surrounded by the lower housing 507c. Therefore, if the configuration is the same as that of the third embodiment, the space 577 between the middle housing 507b and the rotor 203 has a cavity that is an open space.
- a stationary wing 579 is provided in this space 577.
- the stationary blade 579 is, for example, a part of the inner peripheral surface of the housing 307 located between the two moving blades 306a and 306b, or a housing located between the moving blade 406 and the balance ring 409 in the fourth embodiment. It is provided on a part of the inner peripheral surface of the 207, and such a stationary blade is hereinafter referred to as an "intermediate stationary blade".
- the intermediate vane 579 extends from a part of the inner peripheral surface of the middle housing 507b toward the axis x direction, and extends from a part of the inner peripheral surface of the middle housing 507b toward the rotor 203. It extends. Further, the intermediate stationary blades 579 have a plate-like shape formed by a plane parallel to the axis x, and a plurality of intermediate vanes 579 are provided at equal intervals in the circumferential ef direction (8 in the present embodiment).
- the space 577 is provided with a plurality of (eight in the present embodiment) wind passages (hereinafter, "air passages") along the flow path through which air flows by the plurality of intermediate stationary blades 579. It is divided into.). According to the present embodiment, the space 577 is divided into a plurality of air passages by the intermediate stationary blade 579, so that the air flow is rectified and the air volume can be increased.
- air passages wind passages
- the cylinder member 232 of the rotor 203 is provided with a suction port 233 and a discharge port 234, respectively.
- FIG. 11 shows an explanatory diagram for explaining the flow of cooling air into the rotor 3.
- FIG. 11 is a transmission cross-sectional view similar to that of FIG.
- the suction port 233 is located at the position on the moving blade 306b side with respect to the moving blade 306a.
- the discharge port 234 is provided at a position on the moving blade 306a side with respect to the moving blade 306b.
- the position of the suction port 233 overlaps the position of the upper end portion of the intermediate stationary blade 579, and the position of the discharge port 234 overlaps the position of the lower end portion of the intermediate stationary blade 579. ..
- the air taken in from the upper end opening 275 and sent by the moving blade 306a flows to a part of the space 577 on the moving blade 306b side with respect to the moving blade 306a.
- the air that has flowed into this region is rectified by passing through a space partitioned by a plurality of intermediate vanes 579, and is rectified separately from the main air into the inside of the rotor 203 from the suction port 233 provided in this region. Is pushed in in a rectified state to cool the stator 2.
- the cooling air taken in from the suction port 233 was formed in the stator 2 while cooling the stator 2 composed of the stator core 21 and the coil 22 inside the rotor 203. It flows toward the bearing 42 through a gap (for example, a gap between a plurality of magnetic pole portions 23 and a gap G between the stator core 21 and the magnet 31).
- the air is sent out to the lower end opening 276 by the moving blade 306b and flows to a part of the space 277 on the moving blade 306a side with respect to the moving blade 306b.
- the air that has flowed into this region passes through the space partitioned by the plurality of intermediate vanes 579 and is rectified, and the air is discharged to the lower end opening 276 by the moving blades 306b. Therefore, as shown by the dotted arrow in FIG. 11, the main air is discharged more efficiently together with the cooling air discharged from the inside of the rotor 203.
- the rotating device 501 according to the present embodiment, more cooling air can be sent into the rotor 203, and the stator 2 having the heated coil can be cooled more efficiently.
- the same action occurs and the same effect is exhibited with respect to the same configuration as that of the first embodiment, the second embodiment, or the third embodiment.
- FIG. 12 is a transparent cross-sectional view of a cross section parallel to the axis x, which is cut off in front of the axis x of the rotating device 601 according to the sixth embodiment of the present invention.
- the rotating device 601 according to the present embodiment differs from the rotating device 501 according to the fifth embodiment only in the configuration of the stationary blades provided on the inner peripheral surface of the inner housing.
- FIG. 12 as in the fifth embodiment, the members having the same configuration as the third embodiment (furthermore, the first to second embodiments) are the same. Reference numerals will be given and detailed description thereof will be omitted. In the following description, the configuration peculiar to the present embodiment will be mainly described.
- the housing 607 in this embodiment is composed of three members: an upper housing 507a, a tubular middle housing 607b, and a lower housing 507c.
- the integrated housing 607 is configured by fitting and fixing the upper housing 507a, the middle housing 607b and the lower housing 507c as shown in FIG.
- FIG. 13 shows a cross section of the middle housing 607b extracted from the rotating device 601 according to the present embodiment together with the intermediate stationary blades (static blades) 679a and 679b provided on the inner peripheral surface thereof, and cut out in a cross section including the axis x.
- the intermediate stationary blades 679a and 679b have a plate-like shape as in the fifth embodiment, and extend from the inner peripheral surface of the middle housing 607b toward the axis x direction. ..
- the intermediate stationary blades 679a and 679b extend from the inner peripheral surface of the middle housing 607b toward the rotor 203.
- the intermediate vanes 679a and 679b have a surface inclined with respect to the axis x.
- the intermediate vane 679a is inclined counterclockwise (circumferential direction f) from above (a part of the middle housing 607b on the bearing 41 side) to below (the other part of the middle housing 607b on the bearing 42 side).
- the intermediate stationary blade 679b is provided and is provided so as to be inclined clockwise (circumferential direction e) from above to downward.
- the intermediate stationary blades 679a and the intermediate stationary blades 679b are alternately arranged in the circumferential direction ef, and the directions of inclination are staggered. Specifically, in the circumferential direction of the rotor 203, the position of one end 679a1 (the end on the bearing 41 or the moving blade 306a side) of the intermediate stationary blade 679a is the position of the other end (bearing 42 or the moving blade). It is different from the position of the end) on the 306b side.
- the position of one end 679b1 (bearing 41 or the end on the moving blade 306a side) of the intermediate stationary blade 679b is the other end 679b2 (bearing 42 or the moving blade 306b). It is different from the position of the end) on the side.
- one end 679a1 of the intermediate vane 679a is close to one end 679b1 of the intermediate vane 679b, and the other end 679a2 of the intermediate vane 679a is the intermediate vane. It is separated from the other end of 679b, 679b2.
- the distance between one end 679a1 of the intermediate stationary blade 679a and one end 679b1 of the intermediate stationary blade 679b is intermediate with the other end 679a2 of the intermediate stationary blade 679a. It is less than the distance between the other end of the vane 679b and the other end 679b2.
- the space 677 is partitioned into a plurality of (eight in this embodiment) air passages along the main air flow path.
- the space 677 is partitioned into a plurality of air passages 677x, 677y by the intermediate stationary blades 679a, 679b, so that the air flow is rectified and the air volume can be increased.
- the width of the air passage 677x between the intermediate stationary blade 679a and the adjacent intermediate stationary blade 679b on the circumferential direction f side of the rotor 203 in the circumferential direction is formed so as to narrow in the direction in which air flows.
- the width of the air passage 677y between the intermediate stationary blade 679a and the adjacent intermediate stationary blade 679b on the circumferential direction e side in the circumferential direction of the rotor 203 is formed so as to expand in the direction in which air flows. ing.
- the air passage 677x on the bearing 41 or the moving blade 306a side is narrow, and the air passage 677y on the bearing 42 or the moving blade 306b side is wide.
- vent 633 on the rotor blade 306b side with respect to the position of the rotor blades 306a A vent 634 is provided on the moving blade 306a side with respect to the position of the moving blade 306b.
- the vent 633 is the same as the suction port 233 in the second to fifth embodiments, and the vent 634 is the same as the discharge port 234 in the second to fifth embodiments.
- the position of the vent 633 overlaps with the position of the upper end of the intermediate vanes 679a and 679b, and the position of the vent 634 is the position of the lower end of the intermediate vanes 679a and 679b. It overlaps with.
- the air in the air passage 677y upstream (bearing 41 or rotor blade 306a side) is dense, and the air in the air passage 677y downstream (bearing 42 or rotor blade 306b side) is sparse. ing. Therefore, since the air passage 677y expands toward the downstream side, the air changes from a dense state to a sparse state and is expanded, and the pressure at the air passage 677y on the lower end side (bearing 42 or rotor blade 306b side). Becomes low pressure, and the pressure in the air passage 677y on the upper end side (bearing 41 or rotor blade 306a side) becomes relatively high.
- the air in the air passage 677y having a relatively high pressure is taken into the rotor 203 through the vent 633, and the air in the air passage 677y having a relatively low pressure is taken in.
- the air for cooling is discharged to the outside of the rotor 203 through the vent 634.
- the flow of cooling air passing through the vents 633 and 634 is in the opposite direction to the air passage 677y.
- the air in the air passage 677y downstream (bearing 42 or rotor blade 306b side) is dense, and the air in the air passage 677y upstream (bearing 41 or rotor blade 306a side) is sparse. ing.
- the air passage 677x expands toward the upstream, the air changes from a sparse state to a dense state and is compressed, so that the pressure at the air passage 677y on the lower end side (bearer 42 or rotor blade 306b side) is increased.
- the pressure becomes relatively high, and the pressure at the upper end side (bearer 41 or rotor blade 306a side) in the air passage 677y becomes relatively low. Due to this pressure difference, the air passage 677y becomes relatively high pressure.
- the air inside is taken into the rotor 203 through the vent 634, and the air inside the air passage 677y, which has a relatively low pressure, is cooled to the outside of the rotor 203 via the vent 633. Air is discharged.
- a plurality of intermediate stationary blades 679a and a plurality of intermediate stationary blades 679b which form an array in which two different tilting directions are arranged alternately in the circumferential direction ef, are used.
- the widths of the air passages 677x and 677y are gradually changing in the traveling direction of the air. Therefore, in each of the air passages 677x and 677y, a pressure difference occurs between the upstream and the downstream of the air flow.
- the cooling air is forced into the rotor 203 through the vents 633 and 634. It is designed to be taken in or discharged.
- the rotating device of the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, the rotating device of the present invention is not limited to the configuration of the above embodiment.
- configurations specific to each embodiment may be combined.
- a configuration peculiar to the first embodiment a configuration in which a preload is applied to the inner peripheral ring 41b of the first bearing 41 by a disc spring 91, etc.
- a configuration peculiar to the first embodiment is applied to the second to sixth embodiments. It doesn't matter.
- intermediate stationary blades 579 and the intermediate stationary blades 679a and 679b peculiar to the fifth embodiment and the sixth embodiment described with reference to the example provided with the pair of upper and lower rotor blades 306a and 306b are used (housing 507 and housing 607). (With) may be applied to the fourth embodiment.
- the fourth embodiment there is a point where the upper rotor blade 406 and the lower balance ring 409 form a pair, and between the rotor blade 406 and the balance ring 409, an intermediate stationary blade 579 or an intermediate stationary blade 679,679b There is a space 477 in which the space can be provided.
- the air may be a gas such as a refrigerant.
- a gas such as a refrigerant.
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Abstract
小型化の要求を実現し得る回転機器を提供すること。 軸部材(5)と、軸部材(5)に対して回転可能な筒状の回転体(3)と、回転体(3)を囲む筒状のハウジング(7)と、回転体(3)を軸部材(5)に対して支持する軸受(4)と、回転体(3)の内側にあるステータ(2)と、回転体(3)に設けられた1又は複数の動翼(6)と、を備える、回転機器(1)である。
Description
本発明は、回転機器に関し、特に、吸気あるいは送風の目的で風を起こす回転機器に関する。
従来、様々な用途や要求される性能に応じて、吸気あるいは送風の目的で風を起こす各種回転機器が開発・製造され、用いられてきた。その中で、風を起こす上での基本的な性能である高速回転化や風量増加といった性能の向上の要求と、装置全体としてのより一層の小型化の要求とがあり、両要求のより高い次元での実現が求められている。
したがって、本発明は、小型化の要求を実現し得る回転機器を提供することを目的の一例とする。また、本発明は、小型化の要求を実現しつつ、風を起こす上での基本性能に優れた回転機器を提供することを課題の一例とする。
上記課題は、以下の本発明により解決される。即ち、本発明の回転機器は、
軸部材と、
前記軸部材に対して回転可能な筒状の回転体と、
前記回転体を囲む筒状のハウジングと、
前記回転体を前記軸部材に対して支持する軸受と、
前記回転体の内側にあるステータと、
前記回転体に設けられた1又は複数の動翼と、
を備える。
本発明の回転機器は、前記軸部材の少なくとも一方の端部乃至その近傍が、前記ハウジングに固定されていてもよい。
軸部材と、
前記軸部材に対して回転可能な筒状の回転体と、
前記回転体を囲む筒状のハウジングと、
前記回転体を前記軸部材に対して支持する軸受と、
前記回転体の内側にあるステータと、
前記回転体に設けられた1又は複数の動翼と、
を備える。
本発明の回転機器は、前記軸部材の少なくとも一方の端部乃至その近傍が、前記ハウジングに固定されていてもよい。
また、本発明の回転機器は、前記回転体の外面に対向する、前記ハウジングの内面には、静翼が設けられていてもよい。
この場合に、前記軸部材の軸方向において、前記動翼と前記静翼が、所定の間隔を置いて並んで配置されていることが好ましい。
この場合に、前記軸部材の軸方向において、前記動翼と前記静翼が、所定の間隔を置いて並んで配置されていることが好ましい。
また、本発明の回転機器は、前記軸受として、第1軸受と第2軸受の2つを備え、
前記第1軸受は、前記軸部材が有する2つの端部のうち、一方の端部側に配置され、
前記第2軸受は、前記軸部材の他方の端部側に配置されていてもよい。
この場合に、前記軸部材の軸方向において、前記動翼の位置と前記第1軸受の位置とが、少なくとも一部で重なり、かつ、前記静翼の位置と前記第2軸受の位置とが、少なくとも一部で重なることが好ましい。
前記第1軸受は、前記軸部材が有する2つの端部のうち、一方の端部側に配置され、
前記第2軸受は、前記軸部材の他方の端部側に配置されていてもよい。
この場合に、前記軸部材の軸方向において、前記動翼の位置と前記第1軸受の位置とが、少なくとも一部で重なり、かつ、前記静翼の位置と前記第2軸受の位置とが、少なくとも一部で重なることが好ましい。
また、この場合に、前記軸部材の軸方向において、前記1又は複数の動翼が前記第1軸部材と前記第2軸部材との間に配置されていることが好ましい。
この場合に、前記第1軸受及び前記第2軸受のいずれか一方の軸受における、前記軸部材に固定される内周輪に対して、他方の軸受の方向への予圧が作用していてもよい。
この場合に、前記第1軸受及び前記第2軸受のいずれか一方の軸受における、前記軸部材に固定される内周輪に対して、他方の軸受の方向への予圧が作用していてもよい。
また、本発明の回転機器は、前記軸部材の軸方向において、前記動翼が、前記回転体の中央部に配置されていてもよい。
また、本発明の回転機器は、前記動翼は、筒状部と、当該筒状部に設けられた複数の羽根と、を備え、
前記複数の羽根が、前記筒状部の周方向において、所定の間隔で当該筒状部に設けられていてもよい。
また、本発明の回転機器は、前記動翼は、筒状部と、当該筒状部に設けられた複数の羽根と、を備え、
前記複数の羽根が、前記筒状部の周方向において、所定の間隔で当該筒状部に設けられていてもよい。
以下、本発明の実施形態にかかる回転機器について、図面を参照しながら説明する。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の一例である第1の実施形態にかかる回転機器1の断面図である。
なお、本実施形態の説明において、上方乃至下方と云う時は、図1における上下関係を意味し、重力方向における上下関係とは、必ずしも一致しない。
[第1の実施形態]
図1は、本発明の一例である第1の実施形態にかかる回転機器1の断面図である。
なお、本実施形態の説明において、上方乃至下方と云う時は、図1における上下関係を意味し、重力方向における上下関係とは、必ずしも一致しない。
さらに、軸線x方向(以下、「軸方向」ともいう。)において矢印a方向を上側aとし、矢印b方向を下側bとする。また、軸線xに垂直な方向(以下、「径方向」ともいう。)において、軸線xから遠ざかる方向(矢印c方向)を外周側cとし、軸線xに向かう方向(矢印d方向)を内周側dとする。そして、回転軸xを中心とする円周方向(上側aから見た円周方向)の時計回りを周方向e、及び、反時計回りを周方向fとする。なお、周方向e及び周方向fは、図1において図示されない。
また、本実施形態の説明において、回転機器1内で回転する部分を「回転側」と、当該回転側の部材を支持して、自らは回転せず固定される部分を「固定側」と、それぞれ称する場合がある。また、自らは回転せず固定される部分は回転する部分に対して相対的に静止しているので、自らは回転せず固定される部分を静止部と呼称する場合がある。
以上説明した図面の上下関係や、軸線x方向、上側a、下側b、外周側c、内周側d、周方向e及び周方向f等の方向、並びに、「回転側」及び「固定側」等の部分を表す表現は、以降の全ての実施形態において同様である。
以上説明した図面の上下関係や、軸線x方向、上側a、下側b、外周側c、内周側d、周方向e及び周方向f等の方向、並びに、「回転側」及び「固定側」等の部分を表す表現は、以降の全ての実施形態において同様である。
本実施形態の回転機器1は、軸部材5と、当該軸部材5に対して回転可能な筒状の回転体であるロータ3と、ロータ3を囲む筒状のハウジング7と、ロータ3を軸部材5に対して支持する軸受4と、ロータ3の内側にあるステータ2と、ロータ3に設けられた複数の動翼6と、ロータ3の外面に対向する、ハウジング7の内面に設けられた静翼8と、を備えている。
ステータ2は、軸部材5に固定され、軸部材5を軸として外周側cに放射状に延びる磁極部23を有するステータコア21と、磁極部23に巻き回されたコイル22と、を含む。図示のステータ2は、第1軸受41とステータ2との間隙に対して、第2軸受42とステータ2との間隙の方が大きくなるように、ハウジング7内に配置されている。
また、ステータコア21は、珪素鋼板等の磁性体を積み重ねた積層体となっており、軸部材5を取り囲むように同軸上に配された円環部24と、円環部24から外周側cへ向かって径方向に放射状に延びるように形成された複数の磁極部23と、からなる。
また、ステータコア21は、珪素鋼板等の磁性体を積み重ねた積層体となっており、軸部材5を取り囲むように同軸上に配された円環部24と、円環部24から外周側cへ向かって径方向に放射状に延びるように形成された複数の磁極部23と、からなる。
コイル22は、ステータコア21において、複数の磁極部23の各々の周囲に巻き回されている。ステータコア21とコイル22とは、絶縁体で形成されたインシュレータ(不図示)によって絶縁されている。なお、インシュレータに代えて、ステータコア21の表面に絶縁膜を塗装してコイルと絶縁しても構わない。
ロータ3は、ステータ2の外周側cで磁極部23と対向するマグネット31と、マグネット31が内周面に配置される筒状の筒部材32と、を含む。筒部材32は、軸部材5の軸を中心とする円筒状であり、ステータ2を取り囲んだ状態になっている。筒部材32は、筒部材32内部からの磁界の漏れを防ぐ機能を併せ持ち、磁性体により形成されている。なお、筒部材32は、特性上問題がなければ、例えば、アルミニウムやプラスチック等の非磁性体で形成されていても構わない。
マグネット31は、ステータ2と対向するように筒部材32の内周面に取り付けられている。マグネット31は環状の形状を有しており、N極に着磁された領域と、S極に着磁された領域とが円周方向に沿って一定周期(又は一定の間隔)で交互に設けられている。マグネット31は環状の一体成形物であってもよいが、複数のマグネットを筒部材32の内周面に並べて取り付けて筒状に配置しても構わない。
軸受4は、軸部材5の軸方向において、ステータ2の両側に配置されており、上側aに位置する第1軸受41及び下側bに位置する第2軸受42の2つを有する。即ち、マグネット31とステータ2は、軸部材5の軸方向において、第1軸受41と第2軸受42との間に位置する。第1軸受41及び第2軸受42は、同一構成(形状、構造、大きさ、材質が同一)の部材を用いている。以下、第1軸受41を取り上げて説明するが、第2軸受42についても同様に適用される。
第1軸受41は、外周輪41aと、内周輪41bと、外周輪41a及び内周輪41b間に介在するベアリングボール41cと、を備える、いわゆるボールベアリングである。ベアリングボール41cが外周輪41aと内周輪41bとの間で転がることにより、外周輪41aに対する内周輪41bの回転抵抗が大幅に少なくなるようになっている。第1軸受41は、その機能から、例えば、鉄等の硬質の金属やセラミックス等の部材で形成されている。
第1軸受41の内周輪41bは、軸部材5に隙間嵌めされた後、接着剤により固定される。よって第1軸受41の内周輪41bと軸部材5との間の間隙には接着剤が充填され、第1軸受41の内周輪41bは軸部材5に対して固定され、軸部材5とともに静止部となる。また、第2軸受の内周輪42bは、軸部材5に圧入により固定されており、軸部材5とともに静止部となる。ここで、軸部材5とハウジング7は、ロータ3に対して(相対的に)静止した部材である。よって、これらを総称して静止部材(静止部)と呼称している。
第1軸受41の外周輪41a及び第2軸受42の外周輪42aは、筒部材32の両端部の内周面に固定されている。一方、第1軸受41の内周輪41b及び第2軸受42の内周輪42bは、軸部材5の外周面に固定される。これにより、軸部材5の軸線xを中心軸として、ロータ3が回転可能に構成されている。
図4に示すように、本実施形態において、軸受4(第1軸受41)の径方向における寸法である半径寸法tは、ステータ2の径方向における寸法である半径寸法sに比して、大きくなって(t>s)いる。
図4に示すように、本実施形態において、軸受4(第1軸受41)の径方向における寸法である半径寸法tは、ステータ2の径方向における寸法である半径寸法sに比して、大きくなって(t>s)いる。
軸部材5は、軽量化のために、例えばアルミニウムで形成され、中空状態(より詳しくは円筒状態)になっている。本実施形態において、軸部材5は、固定側の部材である。ステータ2、ロータ3、軸受4及び動翼6をハウジング7に対して支持する機能を有する部材なので、当該機能に応じた剛性が求められる。
軸部材5の途中(中間部)には、不図示の開口部が設けられており、コイル22に接続された不図示のリード線が、当該開口部から軸部材5内部の空洞に引き込まれ、軸部材5の不図示の端部開口から回転機器1の外部に引き出されるようになっている。
本実施形態かかる回転機器1において、筒部材32は、その両端部が第1軸受41及び第2軸受42によって閉塞されている。この閉塞された空間内にあるステータ2のコイル22に対して、給電しなければならない。
本実施形態かかる回転機器1において、筒部材32は、その両端部が第1軸受41及び第2軸受42によって閉塞されている。この閉塞された空間内にあるステータ2のコイル22に対して、給電しなければならない。
本実施形態かかる回転機器1では、軸部材5内部の空洞にリード線を通すことによって、筒部材32及び軸受4等により閉塞された空間内とその外部とを電気的に繋いでいる。そのため、当該リード線によって、閉塞された空間内にあるステータ2のコイル22に給電できるようになっている。
以上のように構成された回転機器1におけるモータ部分(ステータ2、ロータ3、軸受4及び軸部材5で構成される部分を云う。以下同じ。)は、軸部材5に固定されたステータ2に対して、ステータ2を取り囲むロータ3が回転可能となっており、いわゆるアウターロータ型のブラシレスモータを構成する。一般的なアウターロータ型のブラシレスモータでは、ロータに固定された軸部材が回転し、軸部材によって回転力が取り出されるようになっているが、本実施形態にかかる回転機器1では、軸部材5は固定側の部材であり、ロータ3から直接回転力が取り出されるように構成されている。
ハウジング7は、円筒状の形状を有する部材であり、例えば、プラスチックあるいは金属等で形成されている。ハウジング7における軸方向の両端は、不図示ではあるが、開口部(以下、上側aの開口部を「上端開口部」、下側bの開口部を「下端開口部」と称する。)になっている。ハウジング7の内周面と、筒部材32の外周面と、の間には、上端開口部から下端開口部に連通する空間77が通気路として形成されている。
ロータ3の筒部材32の外周面には、軸部材5の軸方向(軸線x方向)における第1軸受41と重なる領域に、ハウジング7の内周面に向けて(外周側cへ)突出した動翼6が取り付けられている。動翼6は、筒部材32の外周面の周方向に所定の間隔で並んだ複数の羽根を備え、ロータ3の回転に連れ回るようになっており、動翼6の回転によって、その回転方向に応じて、空間77に上下いずれかの方向に向けて、空気が生じるようになっている。本実施形態の回転機器1においては、当該回転機器1を駆動させて動翼6を時計回りの周方向eに回転させることで、上端開口部から取り込んだ空気が下端開口部から吹き出すように構成されている。
本実施形態の回転機器1では、動翼6のロータ3における軸線x方向位置が、上側aに偏っている。動翼6が、空気を取り入れる側の上端開口部に近いため、本実施形態の回転機器1は、空気の吸込み効率が高い。一方、動翼6の軸線x方向位置が上側aに偏っているため、ロータ3の重心位置をこれに合わせて上側aに偏らせるべく、マグネット31の軸線x方向位置も上側aに偏らせている。
即ち、マグネット31と第2軸受42との間よりも、マグネット31と第1軸受41との間の方が、距離が近くなるような軸線x方向位置に、マグネット31を配している。マグネット31の軸線x方向位置を、動翼6の軸線x方向位置に近づけることで、ロータ3の重心位置と動翼6の軸線x方向における位置とが近づくため、ロータ3の回転を安定化し易い。ロータ3の回転の安定化は、ロータ3の高速回転化や回転機器1としての送風量の増加をもたらすことが見込まれる。
ハウジング7は、モータ部分と動翼6とが収容された底部を有する筒状の本体部(以下、「ハウジング本体部」と称する。)78と、ハウジング本体部78の上部開口部を覆う蓋体71と、を含む。
蓋体71は、扁平な円筒状の筒状部(以下、「蓋筒状部」と称する。)71bと、蓋筒状部71bの上端から内周側dに向かう複数(例えば4本)のスポーク部(以下、「蓋スポーク部」と称する。)71aと、蓋スポーク部71aが繋がる円盤部(板部)71cと、を含む。蓋体71の上端における蓋スポーク部71a及び円盤部71c以外の領域が、上端開口部を構成している。
蓋体71は、扁平な円筒状の筒状部(以下、「蓋筒状部」と称する。)71bと、蓋筒状部71bの上端から内周側dに向かう複数(例えば4本)のスポーク部(以下、「蓋スポーク部」と称する。)71aと、蓋スポーク部71aが繋がる円盤部(板部)71cと、を含む。蓋体71の上端における蓋スポーク部71a及び円盤部71c以外の領域が、上端開口部を構成している。
一方、ハウジング本体部78は、円筒状の筒状部(以下、「ハウジング筒状部」と称する。)72と、静翼8の内周部と繋がるドーナツ状の支持部(以下、下方支持部と呼称する)74と、を含む。ハウジング本体部78の下端における下方支持部74以外の領域が、下端開口部を構成している。
下方支持部74は、円環状の底面部74bと、底面部74bの外周側cの外周端から上側aに立ち上がる筒状部(以下、「外側筒状部」と称する。)74aと、底面部74bの内周側dの内周端から上側aに僅かに立ち上がる筒状部(以下、「内側筒状部」と称する。)74cと、を含む。なお、円環状の底面部74bは、内側筒状部74cを静翼8の内周部に繋げる連結部となっている。
内側筒状部74cの内径は、軸部材5の端部と略同径、乃至、軸部材5の端部より僅かに小径となっており、軸部材5の端部が圧入されるようになっている。また、内側筒状部74cの上端は、第2軸受42の内周輪42bに接触し、第2軸受42の内周輪42bを押さえて位置決めしている。
底面部74bの下側b側の面には、ハウジング7を支持するステージ75が、他の部材としての接合板76を介して接合されている。ステージ75は、下方から見て円環状の形状であり、回転機器1を他部材に支持させたり、載置させたりする際の接続部材、あるいは、支持台(足)として機能する。
外側筒状部74aは、ハウジング筒状部72の内周面と、一定の間隔を保持して対向している。この外側筒状部74aとハウジング筒状部72との間には、静翼8が配されている。静翼8が配される位置は、軸部材5の軸方向(軸線x方向)における第2軸受42と重なる領域である。
この静翼8とは、動翼6によって生じた下方に向いた風の流れを整流する機能を有する部材である。静翼8の形状としては、軸部材5の軸方向と平行に流路が複数並ぶように仕切る板状の形状であり、具体的には例えば、軸線xを中心軸とする径の異なる円筒状の板状の形状が、径方向に年輪状に配置された形状や、軸部材5の軸方向と平行な直管が多数並ぶように板状の形状で仕切る形状が挙げられる。後者については、上方または下方から見た穴の形状が、碁盤目状、ハニカム状、円が敷き詰められた形状、三角形が敷き詰められた形状、その他多角形が敷き詰められた形状等を挙げることができる。また、必要に応じて、流路の方向が、軸部材5の軸方向に対して斜めになるようにしても構わない。
本実施形態においては、動翼6と静翼8が、軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、所定の間隔を置いて並んで配置されている。動翼6と静翼8とを所定の間隔を置くことで、空気の流れが有効に整流される。したがって、高い風圧で、より多量の空気を下端開口部から吐出することができる。
動翼6と静翼8との間の「所定の間隔」としては、あまり近過ぎても整流効果が十分ではなく、あまり遠過ぎても風圧が低下してしまい、ともに好ましくない。「所定の間隔」の好ましい値としては、動翼6や静翼8の径、ハウジング7とロータ3との距離、動翼6の回転速度等種々の条件によって異なってくるが、大略、動翼6の付け根(筒部材32の外周面)から先端(外周側cの端部)までの長さL以上で、長さLの5倍(5L)以下の範囲程度から選択することが好ましく、2L以上4L以下の範囲程度から選択することがより好ましい。
蓋体71における円盤部71cの下側b側の部分には、軸部材5の端部と嵌合するリング状のリブ71dが形成されている。このリブ71dの内側の凹部に軸部材5の端部を嵌合させることで、軸部材5の端部の位置決めをすることができる。ドーナツ状の固定部材92の孔に軸部材5を貫通させておき、この固定部材92を蓋体71における円盤部71cの下側b側の部分に、リブ71dに固定部材92が被さるように、固定することで、軸部材5の端部を位置決めすることができる。
固定部材92の下面と第1軸受41の内周輪41bの上面との間には、弾性部材である皿ばね91が介在している。固定部材92によって上方から押え付けられた状態で固定された皿ばね91は、その弾性力により、第1軸受41の内周輪41bを下方に付勢する。即ち、皿ばね91と固定部材92の組み合わせにより、第1軸受41の内周輪41bに対して、第2軸受42の方向への予圧が作用している。
この予圧の作用によって、軸部材5に隙間嵌めされた第1軸受41が備える内周輪41bを位置決めした状態で、接着剤などで軸部材5に第1軸受41の内周輪41bを固定することができる。
なお、本実施形態では、上側aの第1軸受41の内周輪41bに、第2軸受42の方向への予圧が作用する例を挙げているが、その逆の構成、即ち、下側bの第2軸受42の内周輪42bに、第1軸受41の方向への予圧が作用するようにしても、本実施形態と同様の効果が奏される。
蓋筒状部71bの下端には、外周側cで下側bに向けて突出した突部71baと、内周側dで下側bの端部から上側aに向けて切り欠かれた切欠部71bbが形成されている。また、ハウジング筒状部72の上端には、内周側dで上側aに向けて突出した突部72aと、外周側cで上側aの端部から下側bに向けて切り欠かれた切欠部72bが形成されている。
蓋体71の蓋筒状部71bとハウジング本体部78のハウジング筒状部72とは、蓋筒状部71bの突出部(以下、突部と呼称する)71baをハウジング筒状部72の凹部(以下、切欠部と呼称する)72bに、及び、ハウジング筒状部72の突部72aを蓋筒状部71bの切欠部71bbに相互に係合させることにより連結される。
このように、本実施形態においては、ハウジング7がハウジング本体部78と蓋体71とが別体となっていて、蓋体71がハウジング本体部78から取り外せて、かつ、取り付けられるようになっている。蓋体71を取り外した状態で、動翼6が取り付けられたモータ部分をハウジング本体部78の内部に仮留めした後に、蓋体71を取り付けることで、本実施形態の回転機器1を製造することができる。モータ部分のハウジング本体部78への仮留めは、内側筒状部74cに軸部材5の端部を圧入することで為される。
蓋体71とハウジング本体部78との間の結合方法としては、従来公知の方法、例えば、嵌合、螺合、係止、ビス留め、クリップ留め、テープ貼付、接着及び溶着等のいずれの方法であってもよい。ただし、蓋体71をハウジング本体部78に取り付けた後に、再度取り外せるようにしておけば、回転機器1が故障等した場合に、修理あるいは交換することができる。その観点からは、嵌合、螺合、係止、ビス留め、クリップ留めまたはテープ貼付が好ましい。
以上の如き本実施形態にかかる回転機器1は、軸部材5が固定側で、当該軸部材5に対して、軸受4を介して回転体であるロータ3を回転させる構成なので、図1に示すように、ステータ2の半径寸法sを軸受4の半径寸法tに比して小さく(t>s)することができている。そのため、ステータ2をごく小型のものにすることができる。
ロータ3に当たる回転体と軸部材5に当たるシャフトとが固定されて共に回転する従来のアウターロータ型のブラシレスモータの構成による回転機器では、回転体の内部に位置する固定側であるステータと軸部材との間に軸受を配さなければならないことから、ステータの半径寸法aは、軸受4の半径寸法bに比して必然的に大きく(t<s)なってしまう。
しかし、本実施形態の構成を具備すれば、ステータの半径寸法sを軸受の半径寸法tに比して小さく(t>s)することも、あるいは、両者を同じ(t=s)にすることも可能であり、回転機器全体の小型化を実現することができる。
本実施形態にかかる回転機器1は、回転体であるロータ3の外周面に動翼6を設け、それを囲うように筒状のハウジング7を設けた構成にすることで、ハウジング7の両端開口部の一方を吸気口、他方を吐出口とし、ハウジング7の内部空間にモータ部分や動翼6を収納することができている。特に、空気が流れる流路(風路と呼称する場合もある)に動翼6が位置するため、省スペース化でき、回転機器全体の小型化を実現することができる。
また、本実施形態にかかる回転機器1では、上端開口部から下端開口部に連通する空間77は、蓋スポーク部71a及び静翼8以外の部材により、空気の流れを阻害しないよう、空洞になっている。さらに、空間77は、円柱状のモータが占める空間を除き、直管状なので、空気がまっすぐに流れることができる。そのため、動翼6を回転させることによって、空気を、上端開口部から下端開口部に向けて、まっすぐに送り出すことができる。したがって、本実施形態にかかる回転機器1によれば、空気を効率的に送り出すことができ、強風及び大風量の供給を実現することができる。
また、動翼6の下流(軸受42側)にあるフレーム筒状部72の部分に、整流のための静翼8を設けようとした場合に、静翼8も、そのままハウジング7の内部空間に納めることができ、省スペース化でき、回転機器のサイズアップを抑制することができる。このとき、静翼8による空気をさらに整流するためには、動翼6と静翼8との間をある程度離す(所定の間隔とする)ことが望まれる。本実施形態の構成によれば、ハウジング7の内部で、軸部材5の軸方向に動翼6と静翼8とを並べることができ、両者間の間隔を適度に調整し易い。そのため、本実施形態によれば、空気の整流効率を高く設計することが可能である。
本実施形態においては、軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、動翼6の位置と第1軸受41の位置とが一部で重なり、かつ、静翼8の位置と第2軸受42の位置とが一部で重なる。第1軸受41の位置と少なくとも一部で重なるような位置に動翼6の位置を配することで、空気を取り入れる側の上端開口部に近づけて、空気の吸込み効率を高められるとともに、第2軸受42の位置と少なくとも一部で重なるような位置に静翼8を配することで、動翼6と静翼8との間隔を確保することができ、小型でありながら、静翼による整流効率を高くすることができる。
また、回転する軸部材がモータから突出する従来のモータの構成による回転機器では、軸部材の一方側が支持されつつ回転し、突出した他端側から回転力を取り出すことになるため、回転のブレが生じやすいが、本実施形態にかかる回転機器1は、軸受4で支持されたロータ3自体が回転体として回転するため、ロータ3の回転が安定する。
また、本実施形態にかかる回転機器1は、ロータ3の両端部に第1軸受41及び第2軸受42がそれぞれ固定されて、回転体となるロータ3が支持されているので、軸部材5に対してロータ3の回転が安定する。特に、回転体であるロータ3の構成部材であり、所定の重量を有するマグネット31が、軸部材5の軸方向において、ロータ3を回転可能に支持する第1軸受41と第2軸受42との間にあるので、軸方向におけるバランスが良好になり、ロータ3の回転が安定化する。
なお、軸受の配される位置としては、本実施形態の如く、回転体の両端部であることがより望ましいが、回転体の両端部近傍であれば、軸部材に対する回転体の回転は十分に安定した状態になる。ここで云う「近傍」とは、回転体の両端部寄りの位置であればよく、数値で明確に定義できるものではないが、例えば、回転体の軸方向における両端から20%の長さの領域、好ましくは両端から10%の長さの領域は、「両端部近傍」の概念に含まれる。
さらに、本実施形態にかかる回転機器1においては、第1軸受41と第2軸受42とが同一構成の部材であるため、軸受4の一部である外周輪41a,42aとロータ3とからなる回転部分の軸方向のバランスが良好になり、さらには、回転機器1全体としての軸方向のバランスが良好になるため、かかる観点からも、ロータ3の回転が安定化する。
以上のように、本実施形態にかかる回転機器1は、装置全体の小型化を実現できるとともに、ロータ3の回転にブレが生じ難く、高精度の安定化を達成することができる。
また、ロータ3の回転の安定化は、回転ムラが生じ難くなることを意味するため、回転機器1の高トルク化を実現することもできる。即ち、本実施形態にかかる回転機器1は、小型化を実現しながら、回転機器としての特性に優れたものを提供することができる。
また、ロータ3の回転の安定化は、回転ムラが生じ難くなることを意味するため、回転機器1の高トルク化を実現することもできる。即ち、本実施形態にかかる回転機器1は、小型化を実現しながら、回転機器としての特性に優れたものを提供することができる。
以上説明した第1の実施形態では、軸部材5の上下両端部が、ハウジング7に固定されている構成を例に挙げているが、固定側の軸部材5が何らかの形でハウジング7に固定されればよいので、少なくとも一方の端部乃至その近傍がハウジングに固定されていれば構わない。
また、第1の実施形態では、円環部71cの下側b側の部分に固定部材92を固定し、さらに固定部材92によって皿ばね91が上方から押さえ付けられた状態で固定されているが、この構成に限定されない。必要に応じて固定部材92及び皿ばね91の双方またはその一方を設けなくても構わない。
また、必要に応じて、軸部材5の軸方向において、第2軸受42とマグネット31との間にスペーサを設け、このスペーサを用いて、軸部材の軸方向における筒部材32の内面における第2軸受42の位置決めをしても構わない。この場合、マグネット31の第2軸受42側の端部のうち、ステータ2寄りの部位を第2軸受42側に突出するように配置して、スペーサを支持する構成にしても構わない。
また、必要に応じて、軸部材5の軸方向において、第2軸受42とマグネット31との間に、スペーサを設けなくても構わない。
また、必要に応じて、軸部材5の軸方向において、第2軸受42とマグネット31との間に、スペーサを設けなくても構わない。
また、第1の実施形態では、回転機器1がハウジング7を備えているが、必要に応じて、ハウジング7を設けなくても構わない。よって、本願における回転機器1はハウジング7を備えている、またはハウジング7を備えていない構成を含んでいる。また、本願には、軸部材と、前記軸部材に対して回転可能な筒状の回転体と、前記回転体を前記軸部材に対して支持する軸受と、前記回転体の内側にあるステータと、前記回転体に設けられた1又は複数の動翼と、を備える回転機器が開示されている。また、この回転機器によれば小型化を図ることができる。さらに、この回転機器は、筒部材の内面に取り付けられたマグネットを備え、第1軸受側におけるマグネットの端部は第1軸受側におけるステータの端部より第2軸受側にあり、第2軸受側におけるマグネットの端部は第2軸受側におけるステータの端部より第2軸受側にあり、軸部材の軸方向において、動翼は第1軸受又は第1軸受側におけるマグネットの端部に重なる位置にあることが開示されている。また、回転機器は、軸部材の軸方向において、動翼の一部と重なる位置に設けられたマグネットの一部(例えば第1軸受側の端部)を備えていることが開示されている。この回転機器によれば、軸方向におけるバランスを良好にすることができる。
また、必要に応じて、ハウジング筒部72と下方支持部74とを一体に形成したり、1つの部材で形成したりすることが挙げられる。
また、第1の実施形態では、ロータ3の筒部材32の外周面には、軸部材5の軸方向(軸線x方向)における第1軸受41と重なる領域に、ハウジング7の内周面に向けて(外周側cへ)突出した動翼6が取り付けられている。これに限定されず、動翼6はロータ3の筒部材32の外周面に直接、あるいは、他の部材を介して取り付けられていても構わない。
また、第1の実施形態では、ロータ3の筒部材32の外周面には、軸部材5の軸方向(軸線x方向)における第1軸受41と重なる領域に、ハウジング7の内周面に向けて(外周側cへ)突出した動翼6が周方向に複数取り付けられている。これに限定されず、複数の動翼を軸部材5の軸方向に並べて配置しても構わない。
[第2の実施形態]
図2は、本発明の一例である第2の実施形態にかかる回転機器201の透過斜視図であり、図3は、回転機器201の軸線xを含む断面の透過断面図である。図2及び図3において、ハウジング207が、想像線(二点鎖線)で描かれることで、透過状態で示されている。
図2は、本発明の一例である第2の実施形態にかかる回転機器201の透過斜視図であり、図3は、回転機器201の軸線xを含む断面の透過断面図である。図2及び図3において、ハウジング207が、想像線(二点鎖線)で描かれることで、透過状態で示されている。
また、図4は、回転機器201の軸線x方向と垂直な断面(図2におけるA-A断面)の断面図である。なお、図4においては、ハウジング207を示す想像線が省略されている。
本実施形態にかかる図2、図3及び図4においては、第1の実施形態と同一の構成の部材に同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。以下の説明においては、主に、本実施形態に特有の構成を中心に説明する。
以下の実施形態に記載される、吸引口、排出口は通気口であり、空気の方向に対応させる関係上 便宜上 吸引口、排出口として記載している。空気の方向により、吸引口は排出口になり、排出口は吸引口にもなり、各実施形態における吸引口及び排出口の記載により本発明は限定されない。
本実施形態にかかる図2、図3及び図4においては、第1の実施形態と同一の構成の部材に同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。以下の説明においては、主に、本実施形態に特有の構成を中心に説明する。
以下の実施形態に記載される、吸引口、排出口は通気口であり、空気の方向に対応させる関係上 便宜上 吸引口、排出口として記載している。空気の方向により、吸引口は排出口になり、排出口は吸引口にもなり、各実施形態における吸引口及び排出口の記載により本発明は限定されない。
本実施形態にかかる回転機器201においては、ハウジング207が、筒状の第1ハウジング(以下、上ハウジングと呼称する)207aと第2ハウジング(以下、下ハウジングと呼称する)207bの2部材により構成される。上ハウジング207a及び下ハウジング207bを図2及び図3に示すように嵌合させて固定することによって、一体化したハウジング207が構成される。
ハウジング207の内部には、回転機器201の構成部品の一部が収容されており、軸部材5が、上ハウジング207aの上端部及び下ハウジング207bの下端部に固定されている。これらハウジング207及び軸部材5は、固定側の部材を構成している。また、上ハウジング207aの上端部及び下ハウジング207bの下端部には、上端開口部275と下端開口部276が設けられ、上側開口部275と下側開口部276はそれぞれ軸部材5を囲んでいる。
本実施形態にかかる回転機器201においては、動翼206が、ロータ203の外周面における、軸線x方向の中央部に取り付けられている。動翼206は、周方向において、筒状部261の外周面に複数の羽根262が所定の間隔で設けられており、放射状に延びている。また、図4に示されるように、軸線x方向の一方側(図4においては上側a)から見ると、それぞれの動翼206の一部が重なって、隙間なく配置された状態になっている。
動翼206は、ロータ203とともに回転し、回転した動翼206によって、動翼206の回転に応じて、空気の流れが生じる。この空気の流れは、ハウジング207とロータ203との間の空間277において、軸部材5の軸方向における上方向及び下方向のいずれかの方向に向けて、生じるようになっている。
本実施形態の回転機器201においては、回転機器201を駆動させて動翼206を時計回りの周方向eに回転させることで、上端開口部275から取り込んだ空気が下端開口部276から吹き出すように構成されている。
軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、動翼206が、ロータ203(回転体)の外周面の中央部に配置されている。ロータ203の中央の位置は、軸部材5の軸方向において、ロータ203に生じた振動の振幅が比較的小さいため、ロータ203に生じた振動がハウジング1207へと伝搬しにくくなり、回転機器全体における振動の発生を抑制することができる。
ロータ203の筒部材232には、通気口としての吸引口233と通気口としての排出口234が設けられている。軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、吸引口233は、第1軸受(軸受)41と動翼206との間にある筒部材232の部分に設けられている。排出口234は、第2軸受(軸受)42と動翼206との間にある筒部材232の部分に設けられている。吸引口233及び排出口234は、周方向efが長手となる長方形の形状に形成されている。複数の吸引口233と複数の排出口234はそれぞれ周方向efに等間隔に並んでいる。なお、ロータ203の回転方向に応じて、吸引口233が排出口になり、排出口234は吸引口になっても構わない。
動翼206の回転によって、下方向(矢印b方向)に向けて、空間277に生じた空気の影響により、吸引口233からロータ203の内部に空気が吸引され、排出口234から空気が排出される。吸引口233から取り込まれた空気は、ロータ3の内部で、ステータコア21及びコイル22を備えるステータ2を冷却しながら、ステータコア21の複数の磁極部23の間や、マグネット31とステータ2との間に形成された磁気ギャップGを通り、排出口234から排出される。
したがって、本実施形態にかかる回転機器201においては、多くの冷却用の空気をロータ203内部に送り込むことができ、加熱したコイルを備えるステータ2を効率的に冷却することができる。
その他、本実施形態においても、第1の実施形態と同様の構成については、同様の作用が生じ、同様の効果が奏される。
その他、本実施形態においても、第1の実施形態と同様の構成については、同様の作用が生じ、同様の効果が奏される。
[第3の実施形態]
図5は、本発明の一例である第3の実施形態にかかる回転機器301の透過斜視図であり、図6は、回転機器301の軸線xを含む断面の透過断面図である。
なお、本実施形態にかかる図5及び図6においては、第1の実施形態乃至第2の実施形態と同一の構成の部材に同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。以下の説明においては、本実施形態のうち、主に、上記実施形態と異なる構成を中心に説明する。
図5は、本発明の一例である第3の実施形態にかかる回転機器301の透過斜視図であり、図6は、回転機器301の軸線xを含む断面の透過断面図である。
なお、本実施形態にかかる図5及び図6においては、第1の実施形態乃至第2の実施形態と同一の構成の部材に同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。以下の説明においては、本実施形態のうち、主に、上記実施形態と異なる構成を中心に説明する。
本実施形態にかかる回転機器301においては、2つの動翼306a,306bが、ロータ303の外周面における、軸線x方向の上下2箇所に取り付けられている。それぞれの動翼306a,306bは、同一形状であり、第2の実施形態における動翼206と同様、筒状部361a,361bの外周に複数の羽根362a,362bが所定の間隔で放射状に設けられた構成である。その他の構成についても、第2の実施形態における動翼206と同様になっている。
動翼306a,306bは、ロータ303とともに回転し、動翼306a,306bの回転によって空気の流れが生じ、空間377に上下いずれかの方向に向けて、空気が流れるようになっている。2つの動翼306a,306bがあることで、風量と風速を高めることができる。
本実施形態の回転機器301においては、回転機器301を駆動させて動翼306a,306bを時計回りの周方向eに回転させることで、上端開口部275から取り込んだ空気が下端開口部276から吹き出すように構成されている。
本実施形態の回転機器301においては、回転機器301を駆動させて動翼306a,306bを時計回りの周方向eに回転させることで、上端開口部275から取り込んだ空気が下端開口部276から吹き出すように構成されている。
ロータ203の径方向において、動翼306aは軸受41に対してハウジング377側にある筒部材332の外周面に配置されている。また、ロータ203の径方向において、動翼306bは軸受42に対してハウジング377側にある筒部材332の外周面に配置されている。また、これら動翼306aと動翼306bは、軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、ロータ203(回転体)の中央部から等距離に配置されている。
軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、動翼306aの位置と第1軸受41の位置とが重なっており、かつ、動翼306bの位置と第2軸受42の位置とが重なっている。第1軸受41の位置と少なくとも一部で重なるような位置に動翼306aを配置することで、空気を取り入れる側の上端開口部275に近づけて、空気の吸込み効率を高めることができる。また、第2軸受42の位置と少なくとも一部で重なるような位置に動翼306bを配置することで、空気を吹き出す側の下端開口部276に近づけて、空気の吹き出し効率を高めることができる。
また、動翼306a及び動翼306bによる空気が流れる方向(即ち、軸部材5の軸方向(軸線x方向)と同じ。)において、動翼306aに対して動翼306b側の位置に吸引口233が設けられ、動翼306bに対して動翼306a側の位置に排出口234が設けられている。
例えば、上端開口部275から取り込まれ動翼306aにより送り込まれた空気は、動翼306aに対して動翼306b側における空間277の一部である領域では、比較的高圧になる。比較的高圧になった領域に吸引口233が設けられているので、ハウジング377とロータ303の間を通過する空気の流れ(以下、「メインの空気の流れ」と称する場合がある。)とは別に、吸引口233からロータ203の内部の空間に押し込まれるように、ロータ203内部の冷却用の空気(以下、単に「冷却用の空気」と称する場合がある。)が効率的にロータ203内に吸引される。また、動翼306bにより下端開口部276へと空気が送り出されて、動翼306bに対して動翼306a側における空間277の他の一部である領域では比較的低圧になる。比較的低圧になった空間277の他の一部である領域に排出口234が設けられているので、ロータ203の内部から引き出されるように、冷却用の空気がロータ203の外部へ効率的に排出される。
したがって、本実施形態にかかる回転機器301においては、より多くの冷却用の空気をロータ203内部に送り込むことができ、加熱するコイルを備えるステータ2をより効率的に冷却することができる。
その他、本実施形態においても、第1の実施形態、あるいは第2の実施形態と同様の構成については、同様の作用が生じ、同様の効果が奏される。
その他、本実施形態においても、第1の実施形態、あるいは第2の実施形態と同様の構成については、同様の作用が生じ、同様の効果が奏される。
[第4の実施形態]
図7は、本発明の一例である第4の実施形態にかかる回転機器401の透過斜視図であり、図8は、回転機器401の軸線xを含む断面の透過断面図である。
なお、本実施形態にかかる図7及び図8においては、第1の実施形態乃至第2の実施形態と同一の構成の部材に同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。以下の説明においては、主に、本実施形態に特有の構成を中心に説明する。
図7は、本発明の一例である第4の実施形態にかかる回転機器401の透過斜視図であり、図8は、回転機器401の軸線xを含む断面の透過断面図である。
なお、本実施形態にかかる図7及び図8においては、第1の実施形態乃至第2の実施形態と同一の構成の部材に同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。以下の説明においては、主に、本実施形態に特有の構成を中心に説明する。
本実施形態にかかる回転機器401においては、動翼406が、ロータ403の外周面における、軸線x方向の上方(軸受406側)の部分に取り付けられている。動翼406は、第2の実施形態における動翼206と同様であり、筒状部461の外周面に複数の羽根462が所定の間隔で配置されており、径方向において放射状に延びた構成である。その他の構成についても、第2の実施形態における動翼206と同様になっている。
本実施形態にかかる回転機器401においては、軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、動翼406の位置が軸受41の位置と重なっており、径方向において、動翼406の一部は筒部材232を介して軸受41と対向している。また、軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、リング部材409(以下、バランスリングと呼称する)が筒部材232に設けられている。このバランスリング409の位置が軸受42の位置と重なっており、径方向において、バランスリング409の一部は筒部材232を介して軸受42と対向している。
また、軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、ロータ203(回転体)の中央部を中心として、動翼406と対称の位置に、バランスリング409が配置されている。バランスリング409の重量は、軸部材5の軸方向において、ロータ203の両端部における重量が同じになるように調整されている。または、バランスリングの重量は、動翼406と同じになるように調整されている。そのため、回転側の部材(ロータ403、動翼406及びバランスリング409等)について、軸部材5の軸方向(軸線x方向)における重心の位置は、たとえばロータ203の中央になるように調整されている。バランスリングは、例えば樹脂部材や、金属部材など、ウエイトとなる部材で形成されている。
軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、動翼406の位置と第1軸受41の位置とが重なっている。第1軸受41の位置と少なくとも一部で重なるような位置に動翼406を配することで、空気を取り入れる側の上端開口部275に近づけて、空気の吸込み効率を高めることができる。
また、軸部材5の軸方向において、動翼406による空気の方向(即ち、軸部材5の軸方向(軸線x方向)と同じ。)において、動翼406に対してバランスリング409側の位置に吸引口233が設けられている。
したがって、本実施形態にかかる回転機器401においては、より多くの冷却用の空気をロータ203の内部空間に送り込むことができ、加熱したコイルを有するステータ2をより効率的に冷却することができる。
その他、本実施形態においても、第1の実施形態、あるいは第2の実施形態と同様の構成については、同様の作用が生じ、同様の効果が奏される。
その他、本実施形態においても、第1の実施形態、あるいは第2の実施形態と同様の構成については、同様の作用が生じ、同様の効果が奏される。
[第5の実施形態]
図9は、本発明の一例である第5の実施形態にかかる回転機器501の軸線xを含む断面の断面図である。また、図10は、回転機器501の軸線x方向と垂直な断面(図9におけるB-B断面)の断面図である。
図9は、本発明の一例である第5の実施形態にかかる回転機器501の軸線xを含む断面の断面図である。また、図10は、回転機器501の軸線x方向と垂直な断面(図9におけるB-B断面)の断面図である。
なお、本実施形態にかかる図9及び図10においては、第3の実施形態(さらには、第1の実施形態乃至第2の実施形態)と同一の構成の部材に同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。以下の説明においては、主に、本実施形態に特有の構成を中心に説明する。
本実施形態にかかる回転機器501においては、第3の実施形態にかかる回転機器301と、ハウジング507の構成のみが異なっている。即ち、本実施形態において、ハウジング507は、凹状の第1ハウジング(以下、上ハウジングと呼称する)507aと、筒状の第2ハウジング(以下、中ハウジングと呼称する)507bと、凹状の第3ハウジング(以下、下ハウジングと呼称する)507cの3つの部材により構成される。また上ハウジング507aにおいて、ハウジング507の一方の端部となる上部には、上端開口部275が形成されている。また、下ハウジング507cにおいて、ハウジング507の他方の端部となる下部には、下端開口部276が形成されている。上ハウジング507a、中ハウジング507b及び下ハウジング507cを図9に示すように嵌合させて固定することによって、一体化したハウジング507が構成される。
動翼306aは、上ハウジング507aに取り囲まれた状態で配置されている。動翼306bは、下ハウジング507cに取り囲まれた状態で配置される。したがって、第3の実施形態と同一の構成であるならば、中ハウジング507bとロータ203との間の空間577には、開放された空間となる空洞が広がっている。本実施形態においては、この空間577に静翼579が設けられている。この静翼579は、例えば、2つの動翼306a,306bの間に位置するハウジング307の内周面の一部分、または第4の実施形態における動翼406とバランスリング409との間に位置するハウジング207の内周面の一部分に設けられており、このような静翼を、以下「中間静翼」と称する。
図10に示されるように、中間静翼579は、中ハウジング507bの内周面の一部から軸線x方向に向けて延在し、中ハウジング507bの内周面の一部からロータ203に向かって延びている。また、中間静翼579は、軸線xと平行な面で構成された板状の形状であり、周ef方向に等間隔に複数(本実施形態では8個)設けられている。中間静翼579が設けられることで、空間577は、複数の中間静翼579により、空気が流れる流路に沿って複数(本実施形態では8つ)の風の通り道(以下、「風路」と称する。)に仕切られる。
本実施形態によれば、中間静翼579によって空間577が複数の風路に仕切られることで、空気の流れが整流され、風量をアップさせることができる。
本実施形態によれば、中間静翼579によって空間577が複数の風路に仕切られることで、空気の流れが整流され、風量をアップさせることができる。
また、本実施形態にかかる回転機器501においては、第2~第4の実施形態と同様、ロータ203の筒部材232に、吸引口233と排出口234がそれぞれ設けられている。この吸引口233及び排出口234と中間静翼579とが組み合わされることによって、ロータ3の内部へ冷却用の空気をより効率的に取り込むことができる。
図11に、ロータ3の内部への冷却用の空気の流れを説明するための説明図を示す。図11は、図9と同様の透過断面図である。
動翼306a及び動翼306bによるメインの空気の方向(即ち、軸部材5の軸方向(軸線x方向)と同じ。)において、動翼306aに対して動翼306b側の位置に吸引口233が設けられ、動翼306bに対して動翼306a側の位置に排出口234が設けられている。軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、吸引口233の位置は中間静翼579の上端部の位置と重なり、排出口234の位置は中間静翼579の下端部の位置と重なっている。
動翼306a及び動翼306bによるメインの空気の方向(即ち、軸部材5の軸方向(軸線x方向)と同じ。)において、動翼306aに対して動翼306b側の位置に吸引口233が設けられ、動翼306bに対して動翼306a側の位置に排出口234が設けられている。軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、吸引口233の位置は中間静翼579の上端部の位置と重なり、排出口234の位置は中間静翼579の下端部の位置と重なっている。
上端開口部275から取り込まれ動翼306aにより送り込まれた空気は、動翼306aに対して動翼306b側における空間577の一部の領域へと流れる。この領域に流れ込んだ空気は、複数の中間静翼579により仕切られた空間を通過して整流され、メインの空気とは別に、この領域に設けられた吸引口233からロータ203の内部に、空気が整流された状態で押し込まれ、ステータ2を冷却する。
よって、図11の点線矢印で示されるように、ロータ203の内部に空気がより効率的に吸引される。吸引口233から取り込まれた冷却用の空気は、図11の実線矢印で示されるように、ロータ203の内部で、ステータコア21及びコイル22からなるステータ2を冷却しながら、ステータ2に形成された間隙(例えば、複数の磁極部23間の間隙、ステータコア21とマグネット31との間の間隙G)を通り、軸受42に向けて流れていく。
一方、メインの空気では、動翼306bにより下端開口部276へと空気が送り出されて、動翼306bに対して動翼306a側にある空間277の一部の領域へと流れる。この領域に流れ込んだ空気は、複数の中間静翼579により仕切られた空間を通過して整流され、さらに動翼306bにより空気が下端開口部276へと排出される。よって、図11の点線矢印で示されるように、ロータ203の内部から排出される冷却用の空気とともに、メインの空気がより効率的に排出される。
したがって、本実施形態にかかる回転機器501においては、より一層多くの冷却用の空気をロータ203内部に送り込むことができ、加熱したコイルを有するステータ2をより一層効率的に冷却することができる。
その他、本実施形態においても、第1の実施形態、第2の実施形態、あるいは第3の実施形態と同様の構成については、同様の作用が生じ、同様の効果が奏される。
その他、本実施形態においても、第1の実施形態、第2の実施形態、あるいは第3の実施形態と同様の構成については、同様の作用が生じ、同様の効果が奏される。
[第6の実施形態]
図12は、本発明の一例である第6の実施形態にかかる回転機器601の軸線xの手前で断ち切った、軸線xと平行な断面の透過断面図である。本実施形態にかかる回転機器601においては、第5の実施形態にかかる回転機器501と、中ハウジングの内周面に設けられた静翼の構成のみが異なっている。
図12は、本発明の一例である第6の実施形態にかかる回転機器601の軸線xの手前で断ち切った、軸線xと平行な断面の透過断面図である。本実施形態にかかる回転機器601においては、第5の実施形態にかかる回転機器501と、中ハウジングの内周面に設けられた静翼の構成のみが異なっている。
したがって、本実施形態にかかる図12においては、第5の実施形態と同様、第3の実施形態(さらには、第1の実施形態乃至第2の実施形態)と同一の構成の部材に同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。以下の説明においては、主に、本実施形態に特有の構成を中心に説明する。
本実施形態におけるハウジング607は、第5の実施形態と同様、上ハウジング507aと、筒状の中ハウジング607bと、下ハウジング507cの3部材により構成される。上ハウジング507a、中ハウジング607b及び下ハウジング507cを図12に示すように嵌合させて固定することによって、一体化したハウジング607が構成される。
図13は、本実施形態にかかる回転機器601から、中ハウジング607bを、その内周面に設けられた中間静翼(静翼)679a,679bとともに抜き出して、軸線xを含む断面で切り出した断面図である。図13に示されるように、中間静翼679a,679bは、第5の実施形態と同様に板状の形状であり、中ハウジング607bの内周面から軸線x方向に向けて延在している。また、ロータ203の径方向において、中間静翼679a,679bは、中ハウジング607bの内周面からロータ203に向けて延在している。しかし、中間静翼679a,679bは、第5の実施形態とは異なり、軸線xに対して傾斜した面を有している。
中間静翼679aは、上方(軸受41側にある中ハウジング607bの一部分)から下方(軸受42側にある中ハウジング607bの他の一部分)に向けて反時計回り(周方向f)に傾斜して設けられ、中間静翼679bは、上方から下方に向けて時計回り(周方向e)に傾斜して設けられている。
中間静翼679a及び中間静翼679bは、周方向efに交互に配置されており、傾斜の方向が互い違いになっている。具体的には、ロータ203の周方向において、中間静翼679aのうち、一方の端部679a1(軸受41又は動翼306a側における端部)の位置は、他方の端部(軸受42又は動翼306b側における端部)の位置と異なっている。同様に、ロータ203の周方向において、中間静翼679bのうち、一方の端部679b1(軸受41又は動翼306a側における端部)の位置は、他方の端部679b2(軸受42又は動翼306b側における端部)の位置と異なっている。
また、ロータ203の周方向において、中間静翼679aの一方の端部679a1は中間静翼679bの一方の端部679b1に近接しており、中間静翼679aの他方の端部679a2は中間静翼679bの他方の端部679b2に離間している。言い換えれば、ロータ203の周方向において、中間静翼679aの一方の端部679a1と中間静翼679bの一方の端部679b1との間の距離は、中間静翼679aの他方の端部679a2と中間静翼679bの他方の端部679b2との間の距離より小さい。
中間静翼679a及び中間静翼679bが設けられることで、空間677は、メインの空気の流路に沿って複数(本実施形態では8つ)の風路に仕切られる。
本実施形態によれば、中間静翼679a,679bによって空間677が複数の風路677x,677yに仕切られることで、空気の流れが整流され、風量をアップさせることができる。
本実施形態によれば、中間静翼679a,679bによって空間677が複数の風路677x,677yに仕切られることで、空気の流れが整流され、風量をアップさせることができる。
ロータ203の周方向における、中間静翼679aとその周方向f側の隣の中間静翼679bとの間の風路677xの幅は、空気が流れる方向にむけて狭まるように形成されている。一方、ロータ203の周方向における、中間静翼679aとその周方向e側の隣の中間静翼679bとの間の風路677yの幅は、空気が流れる方向にむけて拡大するように形成されている。すなわち、互いに隣接する中間静翼679a、679bで形成される風路677xにおいて、軸受41又は動翼306a側における風路677xは狭く、軸受42又は動翼306b側における風路677yは広い。
動翼306a及び動翼306bによるメインの空気の方向(即ち、軸部材5の軸方向(軸線x方向)と同じ。)において、動翼306aの位置に対して動翼306b側の通気口633が設けられ、動翼306bの位置に対して動翼306a側に通気口634が設けられている。通気口633は、第2~第5の実施形態における吸引口233と、通気口634は、第2~第5の実施形態における排出口234と、それぞれ同一のものである。軸部材5の軸方向(軸線x方向)において、通気口633の位置は中間静翼679a,679bの上端部の位置と重なり、通気口634の位置は中間静翼679a,679bの下端部の位置と重なっている。
風路677yでは、上流(軸受41又は動翼306a側)における風路677y内の空気は密となっており、下流(軸受42又は動翼306b側)における風路677y内の空気は疎となっている。そのため、風路677yは下流に向けて広がっているので、空気が密な状態から疎な状態になり、膨張されて、下端部側(軸受42又は動翼306b側)における風路677yでの圧力は低圧になり、上端部側(軸受41又は動翼306a側)における風路677yでの圧力は相対的に高圧になる。この圧力差によって、相対的に高圧になっている風路677y内の空気が通気口633を介してロータ203内に冷却用の空気が取り込まれ、相対的に低圧になっている風路677y内の空気が通気口634を介してロータ203の外に冷却用の空気が排出される。
風路677xでは、通気口633,634を通過する冷却用の空気の流れが、風路677yと逆向きになる。
風路677xでは、下流(軸受42又は動翼306b側)における風路677y内の空気は密になっており、上流(軸受41又は動翼306a側)における風路677y内の空気は疎となっている。
風路677xでは、下流(軸受42又は動翼306b側)における風路677y内の空気は密になっており、上流(軸受41又は動翼306a側)における風路677y内の空気は疎となっている。
そのため、風路677xは上流に向けて広がっているので、空気が疎な状態から密な状態になり、圧縮されて、下端部側(軸受42又は動翼306b側における風路677yでの圧力は相対的に高圧になり、上端部側(軸受41又は動翼306a側)における風路677yでの圧力は相対的に低圧になる。この圧力差によって、相対的に高圧になっている風路677y内の空気が通気口634を介してロータ203内に冷却用の空気が取り込まれ、相対的に低圧になっている風路677y内の空気が通気口633を介してロータ203の外に冷却用の空気が排出される。
以上のように、本実施形態にかかる回転機器601では、周方向efにおいて、異なる2つの傾斜の方向が互い違いに並んだ配列を構成する、複数の中間静翼679a及び複数の中間静翼679bにより、風路677x,677yの幅が、空気の進行方向において漸次変化している。そのため、それぞれの風路677x,677yにおいて、空気の流れの上流と下流とで圧力差が生じる。圧力差が大きくなった風路677x,677yの上端部及び下端部に通気口633,634が配置されていることで、通気口633,634を通じて冷却用の空気がロータ203の内部に強制的に取り込まれ、あるいは排出されるようになっている。
したがって、本実施形態にかかる回転機器601においては、より一層多くの冷却用の空気を強制的にロータ203内部に送り込むことができ、加熱するコイルを有するステータ2を効率的に冷却することができる。
その他、本実施形態においても、第1の実施形態、第2の実施形態、第3の実施形態、あるいは第5の実施形態と同様の構成については、同様の作用が生じ、同様の効果が奏される。
その他、本実施形態においても、第1の実施形態、第2の実施形態、第3の実施形態、あるいは第5の実施形態と同様の構成については、同様の作用が生じ、同様の効果が奏される。
以上、本発明の回転機器について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の回転機器は、上記の実施形態の構成に限定されるものではない。例えば、各実施形態に特有の構成を組み合わせても構わない。例を挙げると、第1の実施形態に特有の構成(皿ばね91によって第1軸受41の内周輪41bに予圧を作用させる構成等)を、第2~第6の実施形態に適用しても構わない。
また、上下一対の動翼306a,306bを備える例を挙げて説明した第5の実施形態や第6の実施形態に特有の中間静翼579や中間静翼679a,679bを(ハウジング507やハウジング607とともに)第4の実施形態に適用しても構わない。第4の実施形態は、上方の動翼406と下方のバランスリング409とが対を成す点があり、動翼406とバランスリング409の間には、中間静翼579や中間静翼679,679bを設けることができる空間477がある。
また、空気は冷媒などの気体であっても構わない。
その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の回転機器を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の回転機器を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
1…回転機器、2…ステータ、3…ロータ(回転体)、4…軸受、5…軸部材、6…動翼、7…ハウジング、8…静翼、21…ステータコア、22…コイル、23…磁極部、24…円環部、31…マグネット、32…筒部材、41…第1軸受(軸受)、41a,42a…外周輪、41b,42b…内周輪、41c,42c…ベアリングボール、42…第2軸受(軸受)、71…蓋体、71a…蓋スポーク部、71b…蓋筒状部、71ba…突部、71bb…切欠部、71c…円盤部、71d…リブ、72…ハウジング筒状部、72a…突部、72b…切欠部、74…下方支持部、74a…外側筒状部、74b…底面部、74c…内側筒状部、77…空間、78…ハウジング本体部、91…皿ばね、92…固定部材、201…回転機器201、203…ロータ、206…動翼、207…ハウジング、207a…上ハウジング、207b…下ハウジング、232…筒部材、233…吸引口、234…排出口、261…筒状部、262…羽根、275…上端開口部、276…下端開口部、277…空間、301…回転機器201、303…ロータ、306a,306b…動翼、361a,361b…筒状部、362a,362b…羽根、377…空間、401…回転機器、403…ロータ、406…動翼、409…バランスリング(リング部材)、461…筒状部、462…羽根、501…回転機器、507…ハウジング、507a…上ハウジング、507b…中ハウジング、507c…下ハウジング、577…空間、579…中間静翼(静翼)、601…回転機器、607…ハウジング、607b…中ハウジング、633…通気口、634…通気口、677…空間、677x,677y…風路、679a,679b…中間静翼(静翼)
Claims (10)
- 軸部材と、
前記軸部材に対して回転可能な筒状の回転体と、
前記回転体を囲む筒状のハウジングと、
前記回転体を前記軸部材に対して支持する軸受と、
前記回転体の内側にあるステータと、
前記回転体に設けられた1又は複数の動翼と、
を備える、回転機器。 - 前記軸部材の少なくとも一方の端部乃至その近傍が、前記ハウジングに固定されている、請求項1に記載の回転機器。
- 前記回転体の外面に対向する、前記ハウジングの内面には、静翼が設けられている、請求項1または2に記載の回転機器。
- 前記軸部材の軸方向において、前記動翼と前記静翼とが、所定の間隔を置いて並んで配置されている、請求項3に記載の回転機器。
- 前記軸受として、第1軸受と第2軸受の2つを備え、
前記第1軸受は、前記軸部材が有する2つの端部のうち、一方の端部側に配置され、
前記第2軸受は、前記軸部材の他方の端部側に配置される、請求項1から4のいずれかに記載の回転機器。 - 前記軸部材の軸方向において、前記動翼の位置と前記第1軸受の位置とが、少なくとも一部で重なり、かつ、前記静翼の位置と前記第2軸受の位置とが、少なくとも一部で重なる、請求項5に記載の回転機器。
- 前記軸部材の軸方向において、前記1又は複数の動翼が前記第1軸部材と前記第2軸部材との間に配置されている、請求項5に記載の回転機器。
- 前記第1軸受及び前記第2軸受のいずれか一方の軸受における、前記軸部材に固定される内周輪に対して、他方の軸受の方向への予圧が作用している、請求項5から7のいずれかに記載の回転機器。
- 前記軸部材の軸方向において、前記動翼が、前記回転体の中央部に配置されている、請求項1から8のいずれかに記載の回転機器。
- 前記動翼は、筒状部と、当該筒状部に設けられた複数の羽根と、を備え、
前記複数の羽根が、前記筒状部の周方向において、所定の間隔で当該筒状部に設けられている、請求項1から9のいずれかに記載の回転機器。
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