空气泵
阅读：950发布：2023-02-27
专利汇可以提供空气泵专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种空气 泵 ，泵机构部(100)的旋 转轴 (101)和 电动机 部(200)的 旋转轴 (201)做成一体结构，旋转轴(101、201)由配设在泵机构部(100)上的2个以上的 滚珠 轴承 (300)支承，从而可在 滚珠轴承 内的封闭的空间封入 润滑脂 ，即使在环境 温度 较高的状态下使用， 润滑油 量也几乎不会向外部漏出，可确保足够的寿命时间，防止轴承的 烧结 或异常磨损，并可确保可动用的 燃料 电池 所要求的寿命时间，维持长期而稳定的泵性能。，下面是空气泵专利的具体信息内容。
1.一种空气泵，包括将空气压缩输送的泵机构部(100)、对所述泵机构部进 行驱动的电动机部(200)，其特征在于，
将所述泵机构部的旋转轴(101)和所述电动机部的旋转轴(201)做成一体结 构，由2个以上的滚珠轴承支承该旋转轴，
在具有筒状内壁的气缸(111)内，圆筒形的转子(121)配置成偏离所述气缸 中心轴的状态，在所述转子(121)上沿其中心轴向设有多个狭槽(122)，在这些狭 槽中以可滑动的状态而嵌合由具有自润滑性的材质构成的板状的叶片(131)，将 前板(141)和后板(151)以夹入所述转子和所述叶片的状态配置在所述气缸(111) 的端面上，形成多个泵室(161)，在所述转子的中心轴上具有电动机旋转轴(222)， 构成泵机构部(100)，在所述后板的泵机构部相反侧配置驱动电动机，通过所述 驱动电动机对所述电动机旋转轴(222)进行驱动，使所述泵室(161)产生伸缩作 用，
在所述转子(121)与所述前板(141)之间、以及所述转子(121)与所述后板 (151)之间分别设置间隙(143、153)，所述滚珠轴承中的一个轴承作为固定在外 圈嵌合部及内圈嵌合部双方的固定嵌合部，剩余的滚珠轴承作为可在外圈嵌合 部或内圈嵌合部中的任一方上滑动的滑动嵌合部，且配设预压弹簧(181)以对所 述滑动嵌合部施力，
所述电动机部(200)具有电动机转子(221)和定子(211)，将所述电动机转子 (221)配置成使所述电动机转子上的磁铁的轴向中心(R)从所述定子的轴向中 心(S)向泵机构部(100)侧移动的状态，且在向所述电动机部(200)侧推压所述转 子(121)的位置上配设所述预压弹簧(181)。
2.如权利要求1所述的空气泵，其特征在于，由配设在所述泵机构部上的 2个以上的滚珠轴承支承所述旋转轴，在所述电动机部上没有轴承。
3.如权利要求1所述的空气泵，其特征在于，所述旋转轴由设在所述泵机 构部上的1个以上的滚珠轴承和设在所述电动机部上的1个滚珠轴承支承。
4.如权利要求1所述的空气泵，其特征在于，所述滚珠轴承合计配设2个。
5.如权利要求1所述的空气泵，其特征在于，在所述滑动嵌合部，该滚珠 轴承的内圈与所述电动机旋转轴的嵌合部为可滑动的状态，且在所述转子与所 述滚珠轴承的内圈之间配设预压弹簧。
6.如权利要求1所述的空气泵，其特征在于，在所述滑动嵌合部，该滚珠 轴承的外圈与所述前板的嵌合部为可滑动的状态，且在配置于所述前板的泵室 相反侧的排出板与所述滚珠轴承的外圈之间配设预压弹簧。
7.如权利要求1所述的空气泵，其特征在于，在所述滑动嵌合部，该滚珠 轴承的内圈与所述电动机旋转轴的嵌合部为可滑动的状态，且在所述电动机转 子与所述滚珠轴承的内圈之间配设预压弹簧。
8.如权利要求1所述的空气泵，其特征在于，在所述滑动嵌合部，该滚珠 轴承的外圈与所述后板的嵌合部为可滑动的状态，且在所述后板与所述滚珠轴 承的外圈之间配设预压弹簧。
技术领域
本发明涉及使用了燃料电池的可动用信息终端设备的空气供给装置所使用的 空气泵。
背景技术
目前，可动用的燃料电池在开发过程中，作为将空气供给到该燃料电池容 器的空气泵不存在合适的结构。这种空气泵所要求的特性是：供给空气不含有 润滑油等的不纯物即是无润滑油结构；供给空气量可以是5～10L/min左右的较 小流量，但为了克服燃料电池容器的空气通路所产生的压力损失而将空气送 入，要求该压力必须是ΔP＝5kPa左右；直径大小从装入可动设备的必要性出发 而要求大约是30mm以下；此外，要求噪声级较低和确保数万小时的寿命等。 在这些特性中特别重要的是确保寿命时间，决定寿命的结构零件是轴承。作为 提高轴承寿命的方法，有设置导引槽和润滑油积存部以使润滑油不向外部流出 的方法(例如参照专利文献：日本特开平7—312843)。
图8是上述专利文献所记载的以往的风扇电动机。在压入于壳体1的轴承 座2上排列有金属套管3作为轴承，旋转轴4被插入金属套管3中。在旋转轴 4的外表面形成有轴向的螺旋槽4’，利用旋转轴4的旋转，将流到金属套管3 和旋转轴4之间的润滑油经螺旋槽4’引导到润滑油积存部8内，阻止润滑油流 出到外部。
但是，在上述以往的结构中，被金属套管3含浸的润滑油在漏出的时刻产 生润滑不良，发生旋转轴4和金属套管3烧结或异常损耗，就不能将空气稳定 地供给到燃料电池的容器中。特别是，若考虑到使用空气泵的环境温度较高的 情况，则金属套管3的轴承难以确保可动用的燃料电池所要求的寿命时间。
图8是上述专利文献所记载的以往的风扇电动机。在压入于壳体1的轴承 座2上排列有金属套管3作为轴承，旋转轴4被插入金属套管3中。在旋转轴 4的外表面形成有轴向的螺旋槽4’，利用旋转轴4的旋转，将流到金属套管3 和旋转轴4之间的润滑油经螺旋槽4’引导到润滑油积存部8内，阻止润滑油流 出到外部。
但是，在上述以往的结构中，被金属套管3含浸的润滑油在漏出的时刻产 生润滑不良，发生旋转轴4和金属套管3烧结或异常损耗，就不能将空气稳定 地供给到燃料电池的容器中。特别是，若考虑到使用空气泵的环境温度较高的 情况，则金属套管3的轴承难以确保可动用的燃料电池所要求的寿命时间。
发明内容
本发明是为解决上述以往的问题而作的，其目的在于提供一种确保可动用 的燃料电池所要求的寿命时间、可长期稳定供给空气的空气泵。
为实现上述目的，本发明的空气泵的结构是，包括将空气压缩输送的泵机 构部、对所述泵机构部进行驱动的电动机部，其特征在于，将所述泵机构部的 旋转轴和所述电动机部的旋转轴做成一体结构，由2个以上的滚珠轴承支承该 旋转轴，在具有筒状内壁的气缸内，圆筒形的转子配置成偏离所述气缸中心轴 的状态，在所述转子上沿其中心轴向设有多个狭槽，在这些狭槽中以可滑动的 状态而嵌合由具有自润滑性的材质构成的板状的叶片，将前板和后板以夹入所 述转子和所述叶片的状态配置在所述气缸的端面上，形成多个泵室，在所述转 子的中心轴上具有电动机旋转轴，构成泵机构部，在所述后板的泵机构部相反 侧配置驱动电动机，通过所述驱动电动机对所述电动机旋转轴进行驱动，使所 述泵室产生伸缩作用，在所述转子与所述前板之间、以及所述转子与所述后板 之间分别设置间隙，所述滚珠轴承中的一个轴承作为固定在外圈嵌合部及内圈 嵌合部双方的固定嵌合部，剩余的滚珠轴承作为可在外圈嵌合部或内圈嵌合部 中的任一方上滑动的滑动嵌合部，且配设预压弹簧以对所述滑动嵌合部施力， 所述电动机部具有电动机转子和定子，将所述电动机转子配置成使所述电动机 转子上的磁铁的轴向中心从所述定子的轴向中心向泵机构部侧移动的状态，且 在向所述电动机部侧推压所述转子的位置上配设所述预压弹簧。
采用该结构，可将相比于被金属套管含浸的润滑油量为数倍至数十倍的润 滑脂封入滚珠轴承，而且，润滑脂封入在滚珠轴承内的封闭的空间中，因此， 基本上没有漏出到外部的润滑脂量，即使在环境温度较高的状态下使用，也可 确保足够的寿命时间。
由此，可确保可动用的燃料电池所要求的寿命时间，可长期稳定地供给空 气。
另外，采用该结构，可实现无润滑机构，可确保为克服燃料电池容器的空 气通路中所产生的压力损失所必须的差压和供给量，并可一并实现小型化、低 噪声、长寿命。
另外，采用该结构，1个部位的滚珠轴承由于将内圈嵌合部和外圈嵌合部 都固定，故旋转轴的轴向位置确定，通过装配时设置适度的间隙，从而可防止 转子和前板或后板的接触滑动。另外，由于可利用预压弹簧对剩余的滚珠轴承 施加适度的预压，故还可降低运转时的噪声。
另外，采用该结构，由于转子上始终受到一方向的轴向负荷，故可限制转 子的轴向位置，防止运转中的轴向松动。
在本发明的第1形态中，其结构是将泵机构部的旋转轴和电动机部的旋转 轴做成一体结构，用配设在泵机构部上的2个以上的滚珠轴承支承旋转轴，在 电动机部上不设置轴承。采用这种结构，在电动机部上不需要配置滚珠轴承的 空间，相应可缩小电动机部的轴向长度。并且，对于泵机构部，无论该泵形式 如何，需要2块以形成泵室为目的的板，利用这些板，配置滚珠轴承，从而可 缩小泵机构部的轴向长度。
在本发明的第2形态中，其结构是将泵机构部的旋转轴和电动机部的旋转 轴做成一体结构，由设在泵机构部上的1个以上的滚珠轴承和设在电动机部上 的1个滚珠轴承对旋转轴进行支承。采用该结构，可获得较大的旋转轴的支承 点之间距离，可减小旋转轴的倾斜或倾倒。其结果，可防止电动机部的旋转体 与配置在其外部的壳体类干涉。
滚珠轴承最好配设合计2个。采用该结构，由于滚珠轴承是2个，故旋转 轴的位置相对于滚珠轴承确定，不需要对滚珠轴承进行轴心对准作业。顺便说 一下，在滚珠轴承为3个以上时，对于第3个以后的滚珠轴承必须进行相对于 旋转轴的轴心对准，若在偏心的状态下进行装配，则在运转时会引起异常发热， 轴承寿命就显著下降。
另外，在滑动嵌合部中，最好将滚珠轴承的内圈和电动机旋转轴的嵌合部 做成可滑动的状态，在转子和滚珠轴承的内圈之间配设预压弹簧。
另外，在滑动嵌合部中，可将滚珠轴承的外圈和前板的嵌合部做成可滑动 的状态，并在配置于前板的泵室相反侧的排出板与滚珠轴承的外圈之间配设预 压弹簧。
另外，在滑动嵌合部中，可将滚珠轴承的内圈和电动机旋转轴的嵌合部做 成可滑动的状态，并在电动机转子与滚珠轴承的内圈之间配设预压弹簧。
并在滑动嵌合部中，可将滚珠轴承的外圈和后板的嵌合部做成可滑动的状 态，并在后板与滚珠轴承的外圈之间配设预压弹簧。
采用这些结构，即使在高温环境下进行运转时各零件产生热膨胀的场合， 滑动嵌合部也可吸收尺寸变化，并可防止该嵌合部的滚珠轴承的松动。其结果， 可抑制噪声增大，同时可确保滚珠轴承的寿命，故可确保长期而稳定的性能。
本发明的空气泵可确保可动用的燃料电池所要求的寿命时间，可维持长期 而稳定的性能。
附图说明
图1是本发明的实施形态1的空气泵的纵剖视图。
图2是本发明的实施形态2的空气泵的纵剖视图。
图3是本发明的实施形态3的空气泵的纵剖视图。
图4是本发明的实施形态3的空气泵的泵结构部的剖视图。
图5是本发明的实施形态6的空气泵的纵剖视图。
图6是本发明的实施形态6的空气泵的纵剖视图。
图7是本发明的实施形态6的空气泵的纵剖视图。
图8是以往的风扇电动机的剖视图。
为实现上述目的，本发明的空气泵的结构是，包括将空气压缩输送的泵机 构部、对所述泵机构部进行驱动的电动机部，其特征在于，将所述泵机构部的 旋转轴和所述电动机部的旋转轴做成一体结构，由2个以上的滚珠轴承支承该 旋转轴，在具有筒状内壁的气缸内，圆筒形的转子配置成偏离所述气缸中心轴 的状态，在所述转子上沿其中心轴向设有多个狭槽，在这些狭槽中以可滑动的 状态而嵌合由具有自润滑性的材质构成的板状的叶片，将前板和后板以夹入所 述转子和所述叶片的状态配置在所述气缸的端面上，形成多个泵室，在所述转 子的中心轴上具有电动机旋转轴，构成泵机构部，在所述后板的泵机构部相反 侧配置驱动电动机，通过所述驱动电动机对所述电动机旋转轴进行驱动，使所 述泵室产生伸缩作用，在所述转子与所述前板之间、以及所述转子与所述后板 之间分别设置间隙，所述滚珠轴承中的一个轴承作为固定在外圈嵌合部及内圈 嵌合部双方的固定嵌合部，剩余的滚珠轴承作为可在外圈嵌合部或内圈嵌合部 中的任一方上滑动的滑动嵌合部，且配设预压弹簧以对所述滑动嵌合部施力， 所述电动机部具有电动机转子和定子，将所述电动机转子配置成使所述电动机 转子上的磁铁的轴向中心从所述定子的轴向中心向泵机构部侧移动的状态，且 在向所述电动机部侧推压所述转子的位置上配设所述预压弹簧。
采用该结构，可将相比于被金属套管含浸的润滑油量为数倍至数十倍的润 滑脂封入滚珠轴承，而且，润滑脂封入在滚珠轴承内的封闭的空间中，因此， 基本上没有漏出到外部的润滑脂量，即使在环境温度较高的状态下使用，也可 确保足够的寿命时间。
由此，可确保可动用的燃料电池所要求的寿命时间，可长期稳定地供给空 气。
另外，采用该结构，可实现无润滑机构，可确保为克服燃料电池容器的空 气通路中所产生的压力损失所必须的差压和供给量，并可一并实现小型化、低 噪声、长寿命。
另外，采用该结构，1个部位的滚珠轴承由于将内圈嵌合部和外圈嵌合部 都固定，故旋转轴的轴向位置确定，通过装配时设置适度的间隙，从而可防止 转子和前板或后板的接触滑动。另外，由于可利用预压弹簧对剩余的滚珠轴承 施加适度的预压，故还可降低运转时的噪声。
另外，采用该结构，由于转子上始终受到一方向的轴向负荷，故可限制转 子的轴向位置，防止运转中的轴向松动。
在本发明的第1形态中，其结构是将泵机构部的旋转轴和电动机部的旋转 轴做成一体结构，用配设在泵机构部上的2个以上的滚珠轴承支承旋转轴，在 电动机部上不设置轴承。采用这种结构，在电动机部上不需要配置滚珠轴承的 空间，相应可缩小电动机部的轴向长度。并且，对于泵机构部，无论该泵形式 如何，需要2块以形成泵室为目的的板，利用这些板，配置滚珠轴承，从而可 缩小泵机构部的轴向长度。
在本发明的第2形态中，其结构是将泵机构部的旋转轴和电动机部的旋转 轴做成一体结构，由设在泵机构部上的1个以上的滚珠轴承和设在电动机部上 的1个滚珠轴承对旋转轴进行支承。采用该结构，可获得较大的旋转轴的支承 点之间距离，可减小旋转轴的倾斜或倾倒。其结果，可防止电动机部的旋转体 与配置在其外部的壳体类干涉。
滚珠轴承最好配设合计2个。采用该结构，由于滚珠轴承是2个，故旋转 轴的位置相对于滚珠轴承确定，不需要对滚珠轴承进行轴心对准作业。顺便说 一下，在滚珠轴承为3个以上时，对于第3个以后的滚珠轴承必须进行相对于 旋转轴的轴心对准，若在偏心的状态下进行装配，则在运转时会引起异常发热， 轴承寿命就显著下降。
另外，在滑动嵌合部中，最好将滚珠轴承的内圈和电动机旋转轴的嵌合部 做成可滑动的状态，在转子和滚珠轴承的内圈之间配设预压弹簧。
另外，在滑动嵌合部中，可将滚珠轴承的外圈和前板的嵌合部做成可滑动 的状态，并在配置于前板的泵室相反侧的排出板与滚珠轴承的外圈之间配设预 压弹簧。
另外，在滑动嵌合部中，可将滚珠轴承的内圈和电动机旋转轴的嵌合部做 成可滑动的状态，并在电动机转子与滚珠轴承的内圈之间配设预压弹簧。
并在滑动嵌合部中，可将滚珠轴承的外圈和后板的嵌合部做成可滑动的状 态，并在后板与滚珠轴承的外圈之间配设预压弹簧。
采用这些结构，即使在高温环境下进行运转时各零件产生热膨胀的场合， 滑动嵌合部也可吸收尺寸变化，并可防止该嵌合部的滚珠轴承的松动。其结果， 可抑制噪声增大，同时可确保滚珠轴承的寿命，故可确保长期而稳定的性能。
本发明的空气泵可确保可动用的燃料电池所要求的寿命时间，可维持长期 而稳定的性能。
附图说明
图1是本发明的实施形态1的空气泵的纵剖视图。
图2是本发明的实施形态2的空气泵的纵剖视图。
图3是本发明的实施形态3的空气泵的纵剖视图。
图4是本发明的实施形态3的空气泵的泵结构部的剖视图。
图5是本发明的实施形态6的空气泵的纵剖视图。
图6是本发明的实施形态6的空气泵的纵剖视图。
图7是本发明的实施形态6的空气泵的纵剖视图。
图8是以往的风扇电动机的剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图来说明本发明的实施形态。本发明并不受该实施形态的限 定。
(实施形态1)
图1是表示本实施形态1的空气泵的剖视图。
图1中，本发明的空气泵包括泵机构部100和电动机部200。泵机构部100 的中心具有旋转轴101，在该旋转轴101上结合有输送空气用的零件102。而 电动机部200也相同，在其中心具有旋转轴201，在该旋转轴201上结合有构 成电动机的零件202。
在一般的泵特别是容积式的泵中，分别组装泵机构部100和电动机部200， 用联轴器等连接各自的旋转轴101和201。但在该场合，必须在旋转轴101、 201的连接部进行轴心对准，若轴心偏位，则往往会引起振动、或使轴承的寿 命显著下降的问题。
另外也有用离心式(例如风扇或鼓风机)构成泵机构部100的结构。在该场 合，一般是将风扇直接安装在电动机部200的旋转轴201上的方法，但尤其在 用于可动用的燃料电池等的小型电动机中，往往采用金属套管作为电动机部 200的轴承。金属套管对于小型化来说是最佳的，但含浸的润滑油漏出的时刻 会产生润滑不良，发生旋转轴101、201和金属套管的烧结或异常磨损，不能 稳定地向燃料电池的容器供给空气。另外，考虑到空气泵所使用的环境温度较 高，金属套管的轴承难以确保可动用的燃料电池所要求的寿命时间。
为解决这些问题，泵机构部100的旋转轴101和电动机部200的旋转轴 201构成为一体，并由配设在泵壳体103上的滚珠轴承300a、300b进行支承。 这里，101和201由1根旋转轴构成，中途没有接合构件。由此，不需要对旋 转轴101、201进行轴心对准，解决了振动和轴承磨损等问题。另外，通过用 滚珠轴承300a、300b进行支承，可将与含浸在金属套管的润滑油量相比为数倍 至数十倍的润滑脂封入在滚珠轴承300a、300b中，而且，由于润滑脂被封入在 滚珠轴承内的封闭的空间中，故基本上不会有向外部漏出的润滑油量，即使在 环境温度较高的状态下进行使用，也可确保足够的寿命时间。由此，确保可动 用的燃料电池所要求的寿命时间，可长期地稳定供给空气。
(实施形态2)
图2是表示本实施形态2的空气泵的剖视图。对于与前述实施形态1相同 的结构要素，标上相同的符号而省略说明。
在图2中，由设在泵壳体103上的滚珠轴承300a和设在电动机壳体203 上的滚珠轴承300c对旋转轴101、201进行支承。采用该结构，可较大地获取 旋转轴101、201的支承点间距离，可减小旋转轴101、201的倾斜或倾倒。其 结果，可防止电动机部200的旋转体202与配置在其外部的电动机壳体203等 相干涉。
在上述实施形态1及2中，滚珠轴承300的数量可以是2个以上，但特别 希望做成2个。当滚珠轴承300的数量为2个时，旋转轴101、201相对于滚 珠轴承300的位置确定，不需要对滚珠轴承300进行心对准作业。当滚珠轴承 300的数量为3个以上时，对于第3个以后的滚珠轴承300，必须相对于旋转 轴101、201进行轴心对准，若在偏心的状态下进行组装，则在运转时引起异 常发热，使轴承的寿命显著下降。
另外，作为泵机构部100的形式，有离心式和容积式，在离心式中，代表 性的有涡轮式，在容积式中，代表性的有往复式、回转式、涡旋式、螺杆式、 隔膜式等。在上述实施形态1及2中，不指定泵机构部的形式，只要是将空气 压缩输送，也可是上述以外的形式。
(实施形态3)
图3、图4表示本实施形态3的空气泵的剖视图。
在图3、图4中，泵机构部100包括：具有筒状内壁的气缸111；圆筒状 的转子121；由自润滑性材质构成的叶片131；将自润滑性材质涂布在一个面 上的前板141及后板151。转子121配置成偏离气缸111的中心轴的状态，在 设于该转子121的中心轴方向的多个狭槽122中嵌合有可滑动状态的叶片131。 并且，前板141和后板151将转子121和叶片131夹入地配置在气缸111的两 端，形成多个泵室161。此时，前板141和后板151配置成自润滑性材质的涂 布的面互相相对。
电动机部200使用由电路基板241、定子211、电动机转子221、电动机 旋转轴222和壳体231构成的直流电动机。定子211安装在电路基板241上， 固定在电动机旋转轴222上的电动机转子221配置在定子211的外周。壳体231 以覆盖它们的状态而固定在电路基板241上。作为电动机的种类，为获得长寿 命化，使用直流无刷电动机，从电路基板241发出用于驱动该无刷电动机的控 制指令。
在转子121的中心轴上，以贯通的状态固定有电动机部200的电动机旋转 轴222。该电动机旋转轴222由设在前板141上的滚珠轴承142和设在后板151 上的滚珠轴承152支承并可进行旋转。作为这些滚珠轴承142、152，使用润滑 脂封入型，安装部位取为各板的泵室相反侧。排出板171配置在前板141的泵 室相反侧，在限制滚珠轴承142位置的同时，防止在泵室161中被压缩的空气 通过滚珠轴承142而向外部漏出。并且，泵机构部100和电动机部200通过安 装板155结合。
下面说明动作。当将直流电源供给于电路基板241时，电动机转子221利 用电动机转子221和定子211之间的磁性作用获得旋转转矩而开始进行旋转运 动。并且，固定在电动机转子221上的电动机旋转轴222和固定在电动机旋转 轴222上的转子121，由于可旋转地被支承在滚珠轴承142、152上，故它们一 体地旋转，从而叶片131在转子狭槽122内部进行移动，运转中，叶片131的 前端与气缸111的内壁接触旋转，泵室161被分隔，反复进行吸入、压缩、排 出动作，发挥泵功能。
本实施形态，泵机构部100是叶片回转型的容积式泵。通过采用这种方式， 可实现无润滑机构，可确保为克服燃料电池容器的空气通路中产生的压力损失 所必需的差压和供给量。另外可一并实现小型化、低噪声、长寿命。
(实施形态4)
对于与前述实施形态3相同的结构要素，标上相同的符号而省略说明。
在图3中，在转子121与前板141之间设置间隙143以及在转子121与后 板151之间设置间隙153，滚珠轴承152将外圈嵌合部152o和内圈嵌合部152i 一起固定，滚珠轴承142将外圈嵌合部142o固定，将内圈嵌合部142i做成可 滑动的状态，并配设预压弹簧181以对内圈嵌合部142i施力。采用该结构，由 于滚珠轴承152将内圈嵌合部152i和外圈嵌合部152o一起固定，故电动机旋 转轴222的轴向位置被确定，通过装配时设置适度的间隙143、153，可防止转 子121与前板141或后板151的接触滑动。另外，由于由预压弹簧181对滚珠 轴承142施加适当的预压，故还可降低运转时的噪声。
(实施形态5)
对于与前述实施形态3相同的结构要素，标上相同的符号而省略说明。
在图3中，将电动机转子221配置成这样的状态：使电动机转子221上的 磁铁221a的轴向中心R从定子211的轴向中心S向泵机构部100侧移动L， 在向电动机部200侧按压转子121的位置配设预压弹簧181。
本来在该叶片回转型的容积式泵中，在转子121的轴向端面不产生压力 差。但因在前板141上设置背压槽和吸入口和排出口，故与后板151侧的端面 产生压力差。其结果，转子121因端面的压力变化在轴向反复进行移动，产生 了噪声。在有的泵的设置方法，例如因转子121的自重等而始终在一个方向作 用负荷，转子121有可能与前板141或后板151接触滑动。
采用上述结构，产生使磁铁221a的轴向中心R与定子211的轴向中心S 一致的磁力，并且预压弹簧181也产生与磁力相同方向的力。即，由于始终作 用一方向的轴向负荷，故无论泵的设置姿势如何，都可限制转子121的轴向位 置，可防止运转中的轴向的松动。
(实施形态6)
对于与前述实施形态3相同的结构要素，标上相同的符号而省略说明。
滚珠轴承142、152中一个滚珠轴承做成固定在外圈嵌合部和内圈嵌合部 双方的固定嵌合部，剩余的滚珠轴承作为可在外圈嵌合部或内圈嵌合部中任一 方上滑动的滑动嵌合部，并配设预压弹簧181以对该滑动嵌合部施力。由此， 通过外圈嵌合部及内圈嵌合部都固定的滚珠轴承，决定电动机旋转轴222的轴 向位置，作用于电动机旋转轴222的轴向负荷由该滚珠轴承支承。这里，当用 预压弹簧181推压另一个滚珠轴承时，通过滚珠轴承内的滚动体将轴向负荷作 用于电动机旋转轴222，适度的预压就被施加在两滚珠轴承142、152上。其结 果，可抑制运转时滚珠轴承发生的球的滚动声。而配设预压弹簧181的嵌合部 由于处于可滑动状态，故在高温环境下的运转时，即使各零件产生热膨胀，也 可吸收尺寸变化。
现说明具体的预压弹簧181的配置方法。作为第1结构，是图3所示的结 构，将滚珠轴承152作为固定嵌合部，内圈152a与电动机旋转轴222的嵌合部 152i、外圈152b与后板151的嵌合部152o都固定。另外，将滚珠轴承142做 成滑动嵌合部，将外圈142b和前板141的嵌合部142o固定，内圈142a与电动 机旋转轴222的嵌合部142i做成可滑动的状态，内圈142a和转子121之间配 置预压弹簧181。
图5表示第2结构。滚珠轴承152作为固定嵌合部，内圈152a与电动机 旋转轴222的嵌合部152i、外圈152b与后板151的嵌合部152o都固定。并将 滚珠轴承142作为滑动嵌合部，内圈142a与电动机旋转轴222嵌合部142i固 定，外圈142b和前板141的嵌合部142o做成可滑动的状态，外圈142b与排 出板171之间配置预压弹簧181。
图6表示第3结构。滚珠轴承142作为固定嵌合部，内圈142a与电动机 旋转轴222的嵌合部142i、外圈142b与前板141的嵌合部142o都固定。另外， 将滚珠轴承152作为滑动嵌合部，外圈152b和后板151的嵌合部152o固定， 内圈152a和电动机旋转轴222的嵌合部152i做成可滑动的状态，在内圈152a 与电动机转子221之间配置预压弹簧181。
图7表示第4结构。滚珠轴承142作为固定嵌合部，内圈142a与电动机 旋转轴222的嵌合部142i、外圈142b与前板141的嵌合部142o都固定。另外， 将滚珠轴承152作为滑动嵌合部，内圈152a和电动机旋转轴222的嵌合部152i 固定，外圈152b和后板151的嵌合部152o做成可滑动的状态，外圈152b与 后板151之间配置预压弹簧181。
作为上述嵌合部的固定方法，最好用压入或粘接方法，并且预压弹簧最好 是盘簧或螺旋弹簧。
在上述全部结构中，通过磁力发生的轴向负荷由内圈嵌合部和外圈嵌合部 都固定的滚珠轴承来支承。在该滚珠轴承中，因为对轴向负荷进行支承，就必 定施加预压。而另一个滚珠轴承受到预压弹簧181的施力，考虑到磁力所产生 的轴向负荷的方向，必须配设预压弹簧181。即，将利用预压弹簧181施加在 电动机旋转轴222上的负荷的方向与由磁力所发生的负荷的方向一致，在本发 明中，向电动机部200侧推压转子121。由此，不会消除磁力的作用，且无论 泵的设置姿势如何，都可防止转子121的轴向的松动，可防止转子121和前板 141或后板151的接触滑动。
产业上的实用性
如上所述，本发明的空气泵由于可确保长期而稳定的性能，故可适用于使 用了燃料电池的可动用信息终端设备的空气供给装置所使用的空气泵、以及家 用健康器具或医疗用治疗器具等空气供给装置所使用的空气泵。
(实施形态1)
图1是表示本实施形态1的空气泵的剖视图。
图1中，本发明的空气泵包括泵机构部100和电动机部200。泵机构部100 的中心具有旋转轴101，在该旋转轴101上结合有输送空气用的零件102。而 电动机部200也相同，在其中心具有旋转轴201，在该旋转轴201上结合有构 成电动机的零件202。
在一般的泵特别是容积式的泵中，分别组装泵机构部100和电动机部200， 用联轴器等连接各自的旋转轴101和201。但在该场合，必须在旋转轴101、 201的连接部进行轴心对准，若轴心偏位，则往往会引起振动、或使轴承的寿 命显著下降的问题。
另外也有用离心式(例如风扇或鼓风机)构成泵机构部100的结构。在该场 合，一般是将风扇直接安装在电动机部200的旋转轴201上的方法，但尤其在 用于可动用的燃料电池等的小型电动机中，往往采用金属套管作为电动机部 200的轴承。金属套管对于小型化来说是最佳的，但含浸的润滑油漏出的时刻 会产生润滑不良，发生旋转轴101、201和金属套管的烧结或异常磨损，不能 稳定地向燃料电池的容器供给空气。另外，考虑到空气泵所使用的环境温度较 高，金属套管的轴承难以确保可动用的燃料电池所要求的寿命时间。
为解决这些问题，泵机构部100的旋转轴101和电动机部200的旋转轴 201构成为一体，并由配设在泵壳体103上的滚珠轴承300a、300b进行支承。 这里，101和201由1根旋转轴构成，中途没有接合构件。由此，不需要对旋 转轴101、201进行轴心对准，解决了振动和轴承磨损等问题。另外，通过用 滚珠轴承300a、300b进行支承，可将与含浸在金属套管的润滑油量相比为数倍 至数十倍的润滑脂封入在滚珠轴承300a、300b中，而且，由于润滑脂被封入在 滚珠轴承内的封闭的空间中，故基本上不会有向外部漏出的润滑油量，即使在 环境温度较高的状态下进行使用，也可确保足够的寿命时间。由此，确保可动 用的燃料电池所要求的寿命时间，可长期地稳定供给空气。
(实施形态2)
图2是表示本实施形态2的空气泵的剖视图。对于与前述实施形态1相同 的结构要素，标上相同的符号而省略说明。
在图2中，由设在泵壳体103上的滚珠轴承300a和设在电动机壳体203 上的滚珠轴承300c对旋转轴101、201进行支承。采用该结构，可较大地获取 旋转轴101、201的支承点间距离，可减小旋转轴101、201的倾斜或倾倒。其 结果，可防止电动机部200的旋转体202与配置在其外部的电动机壳体203等 相干涉。
在上述实施形态1及2中，滚珠轴承300的数量可以是2个以上，但特别 希望做成2个。当滚珠轴承300的数量为2个时，旋转轴101、201相对于滚 珠轴承300的位置确定，不需要对滚珠轴承300进行心对准作业。当滚珠轴承 300的数量为3个以上时，对于第3个以后的滚珠轴承300，必须相对于旋转 轴101、201进行轴心对准，若在偏心的状态下进行组装，则在运转时引起异 常发热，使轴承的寿命显著下降。
另外，作为泵机构部100的形式，有离心式和容积式，在离心式中，代表 性的有涡轮式，在容积式中，代表性的有往复式、回转式、涡旋式、螺杆式、 隔膜式等。在上述实施形态1及2中，不指定泵机构部的形式，只要是将空气 压缩输送，也可是上述以外的形式。
(实施形态3)
图3、图4表示本实施形态3的空气泵的剖视图。
在图3、图4中，泵机构部100包括：具有筒状内壁的气缸111；圆筒状 的转子121；由自润滑性材质构成的叶片131；将自润滑性材质涂布在一个面 上的前板141及后板151。转子121配置成偏离气缸111的中心轴的状态，在 设于该转子121的中心轴方向的多个狭槽122中嵌合有可滑动状态的叶片131。 并且，前板141和后板151将转子121和叶片131夹入地配置在气缸111的两 端，形成多个泵室161。此时，前板141和后板151配置成自润滑性材质的涂 布的面互相相对。
电动机部200使用由电路基板241、定子211、电动机转子221、电动机 旋转轴222和壳体231构成的直流电动机。定子211安装在电路基板241上， 固定在电动机旋转轴222上的电动机转子221配置在定子211的外周。壳体231 以覆盖它们的状态而固定在电路基板241上。作为电动机的种类，为获得长寿 命化，使用直流无刷电动机，从电路基板241发出用于驱动该无刷电动机的控 制指令。
在转子121的中心轴上，以贯通的状态固定有电动机部200的电动机旋转 轴222。该电动机旋转轴222由设在前板141上的滚珠轴承142和设在后板151 上的滚珠轴承152支承并可进行旋转。作为这些滚珠轴承142、152，使用润滑 脂封入型，安装部位取为各板的泵室相反侧。排出板171配置在前板141的泵 室相反侧，在限制滚珠轴承142位置的同时，防止在泵室161中被压缩的空气 通过滚珠轴承142而向外部漏出。并且，泵机构部100和电动机部200通过安 装板155结合。
下面说明动作。当将直流电源供给于电路基板241时，电动机转子221利 用电动机转子221和定子211之间的磁性作用获得旋转转矩而开始进行旋转运 动。并且，固定在电动机转子221上的电动机旋转轴222和固定在电动机旋转 轴222上的转子121，由于可旋转地被支承在滚珠轴承142、152上，故它们一 体地旋转，从而叶片131在转子狭槽122内部进行移动，运转中，叶片131的 前端与气缸111的内壁接触旋转，泵室161被分隔，反复进行吸入、压缩、排 出动作，发挥泵功能。
本实施形态，泵机构部100是叶片回转型的容积式泵。通过采用这种方式， 可实现无润滑机构，可确保为克服燃料电池容器的空气通路中产生的压力损失 所必需的差压和供给量。另外可一并实现小型化、低噪声、长寿命。
(实施形态4)
对于与前述实施形态3相同的结构要素，标上相同的符号而省略说明。
在图3中，在转子121与前板141之间设置间隙143以及在转子121与后 板151之间设置间隙153，滚珠轴承152将外圈嵌合部152o和内圈嵌合部152i 一起固定，滚珠轴承142将外圈嵌合部142o固定，将内圈嵌合部142i做成可 滑动的状态，并配设预压弹簧181以对内圈嵌合部142i施力。采用该结构，由 于滚珠轴承152将内圈嵌合部152i和外圈嵌合部152o一起固定，故电动机旋 转轴222的轴向位置被确定，通过装配时设置适度的间隙143、153，可防止转 子121与前板141或后板151的接触滑动。另外，由于由预压弹簧181对滚珠 轴承142施加适当的预压，故还可降低运转时的噪声。
(实施形态5)
对于与前述实施形态3相同的结构要素，标上相同的符号而省略说明。
在图3中，将电动机转子221配置成这样的状态：使电动机转子221上的 磁铁221a的轴向中心R从定子211的轴向中心S向泵机构部100侧移动L， 在向电动机部200侧按压转子121的位置配设预压弹簧181。
本来在该叶片回转型的容积式泵中，在转子121的轴向端面不产生压力 差。但因在前板141上设置背压槽和吸入口和排出口，故与后板151侧的端面 产生压力差。其结果，转子121因端面的压力变化在轴向反复进行移动，产生 了噪声。在有的泵的设置方法，例如因转子121的自重等而始终在一个方向作 用负荷，转子121有可能与前板141或后板151接触滑动。
采用上述结构，产生使磁铁221a的轴向中心R与定子211的轴向中心S 一致的磁力，并且预压弹簧181也产生与磁力相同方向的力。即，由于始终作 用一方向的轴向负荷，故无论泵的设置姿势如何，都可限制转子121的轴向位 置，可防止运转中的轴向的松动。
(实施形态6)
对于与前述实施形态3相同的结构要素，标上相同的符号而省略说明。
滚珠轴承142、152中一个滚珠轴承做成固定在外圈嵌合部和内圈嵌合部 双方的固定嵌合部，剩余的滚珠轴承作为可在外圈嵌合部或内圈嵌合部中任一 方上滑动的滑动嵌合部，并配设预压弹簧181以对该滑动嵌合部施力。由此， 通过外圈嵌合部及内圈嵌合部都固定的滚珠轴承，决定电动机旋转轴222的轴 向位置，作用于电动机旋转轴222的轴向负荷由该滚珠轴承支承。这里，当用 预压弹簧181推压另一个滚珠轴承时，通过滚珠轴承内的滚动体将轴向负荷作 用于电动机旋转轴222，适度的预压就被施加在两滚珠轴承142、152上。其结 果，可抑制运转时滚珠轴承发生的球的滚动声。而配设预压弹簧181的嵌合部 由于处于可滑动状态，故在高温环境下的运转时，即使各零件产生热膨胀，也 可吸收尺寸变化。
现说明具体的预压弹簧181的配置方法。作为第1结构，是图3所示的结 构，将滚珠轴承152作为固定嵌合部，内圈152a与电动机旋转轴222的嵌合部 152i、外圈152b与后板151的嵌合部152o都固定。另外，将滚珠轴承142做 成滑动嵌合部，将外圈142b和前板141的嵌合部142o固定，内圈142a与电动 机旋转轴222的嵌合部142i做成可滑动的状态，内圈142a和转子121之间配 置预压弹簧181。
图5表示第2结构。滚珠轴承152作为固定嵌合部，内圈152a与电动机 旋转轴222的嵌合部152i、外圈152b与后板151的嵌合部152o都固定。并将 滚珠轴承142作为滑动嵌合部，内圈142a与电动机旋转轴222嵌合部142i固 定，外圈142b和前板141的嵌合部142o做成可滑动的状态，外圈142b与排 出板171之间配置预压弹簧181。
图6表示第3结构。滚珠轴承142作为固定嵌合部，内圈142a与电动机 旋转轴222的嵌合部142i、外圈142b与前板141的嵌合部142o都固定。另外， 将滚珠轴承152作为滑动嵌合部，外圈152b和后板151的嵌合部152o固定， 内圈152a和电动机旋转轴222的嵌合部152i做成可滑动的状态，在内圈152a 与电动机转子221之间配置预压弹簧181。
图7表示第4结构。滚珠轴承142作为固定嵌合部，内圈142a与电动机 旋转轴222的嵌合部142i、外圈142b与前板141的嵌合部142o都固定。另外， 将滚珠轴承152作为滑动嵌合部，内圈152a和电动机旋转轴222的嵌合部152i 固定，外圈152b和后板151的嵌合部152o做成可滑动的状态，外圈152b与 后板151之间配置预压弹簧181。
作为上述嵌合部的固定方法，最好用压入或粘接方法，并且预压弹簧最好 是盘簧或螺旋弹簧。
在上述全部结构中，通过磁力发生的轴向负荷由内圈嵌合部和外圈嵌合部 都固定的滚珠轴承来支承。在该滚珠轴承中，因为对轴向负荷进行支承，就必 定施加预压。而另一个滚珠轴承受到预压弹簧181的施力，考虑到磁力所产生 的轴向负荷的方向，必须配设预压弹簧181。即，将利用预压弹簧181施加在 电动机旋转轴222上的负荷的方向与由磁力所发生的负荷的方向一致，在本发 明中，向电动机部200侧推压转子121。由此，不会消除磁力的作用，且无论 泵的设置姿势如何，都可防止转子121的轴向的松动，可防止转子121和前板 141或后板151的接触滑动。
产业上的实用性
如上所述，本发明的空气泵由于可确保长期而稳定的性能，故可适用于使 用了燃料电池的可动用信息终端设备的空气供给装置所使用的空气泵、以及家 用健康器具或医疗用治疗器具等空气供给装置所使用的空气泵。
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈