JP4473888B2 - 一体成形のモータ絶縁システム - Google Patents

Description

この出願は、２００６年４月１２日に出願された仮出願第６０／７９１，３３７号の利益を請求する。

振動絶縁機構をもつ暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ）システムが、モータの振動を絶縁するために提供される。

送風器のモータは、それらの動作の間に、ＨＶＡＣモジュールの励振したがって雑音を引き起こす捩れ振動を生み出す。筐体および空気を運ぶ配管の両方の増強効果のために、モータの動作によって生成される振動を絶縁することが冷却空気移動システムにおいて特に望ましい。

送風器のモータによって生成された捩れ振動は、ブラシが整流子片に接触するので、巻線を通って電流が流れる毎に電動子を回転させる回転力パルスに関連する。送風器のモータは、（一般に１０００ｒｐｍから４０００ｒｐｍの）速度範囲にわたって動作するので、入力捩れ振動の相当広い周波数範囲が生成される。例えば、１２個の整流子片をもつモータは、モータの速度が１０００ｒｐｍから４０００ｒｐｍであるので、２００Ｈｚから８００Ｈｚの捩れ振動を生成する。

これらの振動が雑音を生み出すことがあり、雑音問題を防止するために、モータをＨＶＡＣモジュールから絶縁することが一般的である。実際には、絶縁は機械システムの固有振動数を低下させ、したがって、問題の周波数範囲において、入力エネルギーが減衰される。

ＨＶＡＣモータの応用例においてこれを行うために、ゴム材料を使用してモータをＨＶＡＣモジュールから絶縁することが一般的な方法である。しかし、ゴムの絶縁は追加の部品、追加の処理および追加のアセンブリおよび通常には作業を必要とする。したがって、ゴムの絶縁はコストを追加する。さらに、ゴムの絶縁は、一般にいくつかの方向で剛性を低下させ、したがってこれは、２００Ｈｚより小さい共鳴捩れ取付周波数に移動させることによって、振動が増強されることになる。そのことは、径方向の取付周波数も低下させ、したがって、第１次不平衡力を１６から６７Ｈｚの範囲において増強させることになる。

ゴムの絶縁の欠点のいくつかを克服するために、径方向に延びるプラスチックのスポークが、捩り振動を減衰させる望ましい捩り剛性を提供するために設計された。しかし、大抵のモータに対して、径方向のスポークは、相当の有効直径をモータアセンブリに追加し、したがって包装密度を減少させ、それによって輸送費を増加させる。さらに、プラスチックのスポークを取り付けるために、モータ上に別個のプラスチックの鞘または装着具が必要となる。

絶縁システムの例は、Ｗｈｉｔｅの米国特許第６８９７５８０号、Ｄｏｃｈｔｅｒｍａｎらの米国特許第３７４６８９４号およびＬｉｔｃｈＩＩＩの米国特許第４２００２５７号を含む。

Ｗｈｉｔｅは、モータを囲みかつ鞘と一体であり、鞘から外向きに延びる径方向に延びるプラスチックのスポークを通して絶縁を提供する方法を説明する。追加の減衰要素が各スポークの遠位端に配置され、軸方向に延びて、アセンブリをケーシングに連結するための連結器を形成する。ケーシングは、スポークと係合するための凹みをもつ。

Ｄｏｃｈｔｅｒｍａｎは、モータを囲む剛性の鞘と、２つの締付要素の間に配置された上面と底面とを備える防振器とをもつ振動絶縁システムを説明する。両方の締付要素はケーシングに固定され、ゴムの亜鈴形状の部材である防振器の端部に配置される。支持体は鞘から延び、防振器に上面と底面の間で固定される。

ＬｉｔｃｈＩＩＩは、モータから上向きの角度でケーシングに向かって径方向外向きに延びる３つの捩れに柔軟な柱ばねを使用する絶縁システムを教示する。柱ばねは、ケーシングに旋回的に固定される。
仮出願第６０／７９１，３３７号 米国特許第６８９７５８０号 米国特許第３７４６８９４号 米国特許第４２００２５７号

従来の技術は、振動パルスの伝達を効果的に減少させるが、望ましい径方向および軸方向の剛性を同時に維持しながら、振動パルスの伝達を減少させるコスト効率のよい手段の継続した必要が存在する。詳細には、包装密度を減少させ、かつ望ましい剛性を達成する腕または柱が必要とされている。

本発明は、開口を提供し、かつ空気を受けるための入口と、空気を送り出すための複数の出口とを備える筐体を含む暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ）システムを規定する。モータは筐体の開口内に配置され、かつ筐体を通って送風器が空気を移動させるために上面部と底面部の間に延びる軸をもつ。熱交換システムは、筐体を通って移動する空気の温度調節をするために筐体内に配置される。複数の取付支持体が、モータを筐体上に取り付けるためにモータから延び、複数の柱が、第１端と、第２端との間で軸方向に延び、かつ前記モータを支持するために支持体と筐体を相互連結する。柱の各々が、両端との間で、筐体によって柱の曲げを可能にするように柔軟であり、モータの振動の減衰の間、筐体に対してモータの運動を可能にする状態で、各柱の第１端が支持体の１つによって支持され、各柱の第２端は筐体によって支持される。

本発明は、特別に設計された一体成形のプラスチック絶縁柱を使用することによって、絶縁送風器モータの低価格手段をＨＶＡＣケース内に提供する。これらの柱は、絶縁／減衰が整流の次数の周波数範囲において起こるように、モータ取付システムの固有周波数を目標とする望ましい捩れ剛性を提供するように設計される。さらに、これらの柱は、径方向共鳴周波数が第１次動作範囲、例えば１６から６７Ｈｚ内に移動しないような適切な径方向剛性を提供するために設計される。径方向のスポークを使用することに勝る本発明の主要な利点は、モータ上のプラスチックのキャリアの必要をなくし、包装密度を減少させたので、コストがより低いことである。また、柱をより低いＨＶＡＣケース内に容易に成形でき、様々な面に成形でき、かつ全体として望ましい剛性が達成されるように、様々な剛性をもつように簡単に設計できるので、柱の設計に関して取付設計のより大きな柔軟性が達成できる。モータを柱に取り付けるためにスナップ嵌め設計を使用できるので、この発明は組立処理も単純化できる。さらに、圧力嵌めまたは絞り嵌めによってモータを絶縁柱に取り付ける他の取付設計も可能である。

添付の図面に関連付けて考えられるとき、本発明の他の利点が以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解できるので、本発明の他の利点は、容易に理解されるであろう。

いくつかの図にわたって同じ参照番号が対応する部分を示す図を参照して、暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ）システム２０が全体として示される。

システム２０は、図１に示されるように、空気を受けるための入口２４と、空気を送り出すための複数の出口２６とを備える筐体２２を含む。

モータ２８は筐体２２内に配置され、かつ筐体２２を通って送風器が空気を移動させるために上面部３０と底面部３２の間に延びる軸Ａをもつ。熱交換システム３４は、筐体２２を通って移動する空気の温度調節をするために筐体２２内に配置される。

筐体２２は、図２から４に示すように軸Ａを囲む縁部３６を画定する開口を提供する。複数の取付支持体３８が、モータ２８を筐体２２上に取り付けるためにモータ２８から延びる。支持体３８は軸Ａの周りで、円周方向に互いに間隔を置いて配置される。

複数の柱４０は、第１端４２と、第２端４４との間で軸方向に延び、かつモータ２８を支持するために支持体３８と縁部３６を相互連結する。各柱４０は断面において円形であるが、しかし、最適な捩り剛性、径方向剛性および圧縮応力、曲げ応力を与えるために、様々な形状を使用することができる。

図２から４は、３つの柱４０、およびモータ２８の周りで、円周方向に互いに間隔を置いて配置された３つの対応する支持体３８を示す。すべての実施形態で、柱４０は、モータ２８および任意の取り付けられた送風器アセンブリ４６の重量を支持する支柱として働く。柱４０は、モータの回転力パルスおよび径方向の力に抗する片持ばりとしても働く。

システム２０は、支持体３８の１つによって支持される各柱４０の第1端４２によって、ならびに筐体２２によって支持される各柱４０の第２端４４によって区別される。各柱４０は、第１端と第２端４２、４４との間で、柱４０の曲げを可能にするように柔軟であり、筐体２２に対してモータ２８の振動の減衰の間、筐体２２に対してモータ２８の運動を可能にする。柱４０はプラスチック製でよく、図２および３に示されるように筐体２２などの他の構成要素と一体で成形される。

図２および３に示された実施形態では、柱４０の第１端４２は上端４８であり、支持体３８は上端４８に配置される。柱４０の第２端４４は、縁部３６によって支持される下端５０である。

中間延長部５２は、各柱４０に対して径方向に間隔を置いて配置された関係で、縁部３６から下向きに延び、縁部３６と一体である。棚部５４は、延長部５２から柱４０の下端５０に径方向内向きに延び、延長部５２と一体である。

図２に示された実施形態では、柱４０の下端５０は棚部５４と一体である。機械的連結５６が、柱４０の上端４８と支持体３８の間に配置される。機械的連結５６は、柱４０が溝、支持体３８が舌として作用するさねはぎ連結５６である。しかし、連結５６はねじまたは溶接でもよく、また柱４０を支持体３８の穴に挿入した後で、各柱４０の上端４８から、各柱４０の上端４８に熱を加えることによって、連結５６を形成することもできる。

モータケーシング５８は延長部５２の棚部５４に延び、延長部５２の棚部５４からぶら下がり、モータ２８の底面部３２を横切って延びる。ケーシング５８は棚部５４と一体であり、モータ２８の部分のための穴（図示せず）を含んでもよく、モータの形状によって必要とされるならば貫通する。

安定器６０は、モータ２８の軸に送風器アセンブリ４６を取り付けることによって生み出される不平衡負荷を安定させるために、モータ２８の底面部３２とケーシング５８を相互連結させる。安定器６０は、モータケーシング５８と一体であり、かつ／またはモータケーシング５８から上向きに延びる指または複数の指であり、モータ２８に機械的に取り付けられてもよい。安定器６０は、モータ２８の底面部３２が溝に嵌合するモータケーシング５８内の溝でもよい。

図３に示される実施形態では、延長部５２は、縁部３６に機械的に連結され、棚部５４は延長部５２と一体である。篭６２はモータ２８を囲みモータ２８を支持する。支持体３８は篭６２と一体であり、柱４０の上端４８と一体である。柱４０の下端５０は、棚部５４に機械的に連結される。機械的連結５６は、好ましくは、ねじであるが、それは、さねはぎ連結５６または他の知られている機械的連結５６でもよい。

図４に示された実施形態は、強制空気冷却を必要としないモータ２８に非常に適しており、非常にコスト効率のよい実施形態である。柱４０の第１端４２は下端５０であり、支持体３８が下端５０に配置される。柱４０の第２端４４は縁部３６から支持される上端４８である。

機械的連結５６は柱４０の下端５０と支持体３８の間に配置される。機械的連結５６は、さねはぎ連結５６である。しかし、第１実施形態と同様に、機械的連結５６は、ねじ、溶接、柱４０に熱を加えることによって形成された柱４０の部分、または他の知られている機械的連結５６でよい。

支持体３８は、モータ２８の上面部３０とモータ２８の底面部３２の間の位置に取り付けられる。案内装置６４は、モータ２８の径方向の運動を制限するために、縁部３６から上向きに延びる。縁部３６は案内装置６４と一体であり、柱４０は縁部３６と一体である。

発泡体密封装置６６は、モータ２８の周りで、延長部５２とモータ２８の間で円周方向に、かつモータ２８の周りで、筐体２２を密封するために、支持体３８と縁部３６の間で軸方向に配置される。発泡体密封装置６６は、空気および粒子が筐体２２に入ることを防止する。

本発明が例示的な実施形態に関連して説明されてきたが、様々な変更をすることができ、本発明の範囲を逸脱することなく、等価物をそれらの要素と置き換えることができることが当分野の技術者によって理解されるであろう。さらに、特定の状況および材料に適合させるために、その本質的な範囲を逸脱することなく、本発明の教示に対して多くの修正を行うことができる。したがって、本発明は、本発明を実行するために考えられた最高の方式として開示された特定の実施形態に限定されることなく、本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内にあるすべての実施形態を含むことを目的とする。

ＨＶＡＣシステムの概略図である。 柱の上端に配置された支持体を示す本発明の実施形態の断面図である。 柱と筐体との間の機械的連結を示す図２の別の実施形態の断面図である。 柱の下端に配置された支持体を示す本発明の実施形態の断面図である。

符号の説明

２０ 暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ）システム
２２ 筐体
２４ 入口
２６ 出口
２８ モータ
３０ 上面部
３２ 底面部
３４ 熱交換システム
３６ 縁部
３８ 取付支持体
４０ 柱
４２ 第１端
４４ 第２端
４６ 送風器アセンブリ
４８ 上端
５０ 下端
５２ 中間延長部
５４ 棚部
５６ 機械的連結
５８ モータケーシング
６０ 安定器
６２ 篭
６４ 案内装置
６６ 泡密封装置
Ａ 軸

Claims (24)

1. 空気を受けるための入口（２４）と、空気を送り出すための少なくとも１つの出口（２６）とを備える筐体（２２）と、
   前記筐体（２２）内に配置され、かつ前記筐体（２２）を通って送風器が空気を移動させるために上面部（３０）と底面部（３２）との間に延びる軸（Ａ）をもつモータ（２８）と、
   前記筐体（２２）を通って移動する空気の温度調節をするために前記筐体（２２）内に配置された熱交換器システム（３４）と、
   前記筐体内に形成された開口と、
   前記筐体（２２）上に前記モータ（２８）を取り付けるために前記モータ（２８）から延びる複数の取付支持体（３８）と、
   複数の柱（４０）であって、該柱の第１端（４２）と第２端（４４）との間で軸方向に延び、かつ前記モータ（２８）を支持するために前記支持体（３８）と前記筐体（２２）を相互連結する複数の柱（４０）と
   を含む暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ）システム（２０）であって、
   前記柱（４０）の各々が、前記第１端（４２）と前記第２端（４４）との間で、前記筐体（２２）によって前記柱（４０）の曲げを可能にするように柔軟であり、前記モータ（２８）の振動の減衰の間、前記筐体（２２）に対して前記モータ（２８）が動くことが可能な状態で、各柱（４０）の前記第１端（４２）が前記支持体（３８）の１つによって支持され、各柱（４０）の前記第２端（４４）は前記筐体（２２）によって支持されることを特徴とするシステム（２０）。
2. 前記軸（Ａ）の周りで、円周方向に互いに間隔を置いて配置された前記支持体（３８）を備える請求項１に記載のシステム（２０）。
3. 断面において円形である各柱（４０）を備える請求項１に記載のシステム（２０）。
4. ３つの柱（４０）と３つの支持体（３８）とを含む請求項１に記載のシステム（２０）。
5. 前記筐体（２２）の前記開口が縁部（３６）を画定し、前記柱（４０）が前記支持体（３８）と前記縁部（３６）との間に配置される請求項１に記載のシステム（２０）。
6. 上端（４８）である前記柱（４０）の前記第１端（４２）と、前記上端（４８）に配置された前記支持体（３８）と、前記縁部（３６）によって支持される下端（５０）である前記柱（４０）の前記第２端（４４）とによってさらに規定される請求項５に記載のシステム（２０）。
7. 径方向に間隔を置いて配置された関係で、前記縁部（３６）から前記柱（４０）の各々に下向きに延びる中間延長部（５２）と、各柱（４０）を前記筐体（２２）によって支持するために、前記延長部（５２）から前記柱（４０）の前記下端（５０）に径方向内向きに延びる棚部（５４）とを含む請求項６に記載のシステム（２０）。
8. 前記縁部（３６）と一体である前記延長部（５２）と、前記延長部（５２）と一体である前記棚部（５４）と、前記棚部（５４）と一体である前記柱（４０）の前記下端（５０）とによってさらに規定される請求項７に記載のシステム（２０）。
9. 前記柱（４０）の前記上端（４８）と前記支持体（３８）との間に機械的連結（５６）を含む請求項８に記載のシステム（２０）。
10. 前記延長部（５２）の前記棚部（５４）からぶら下がり、前記延長部（５２）の前記棚部（５４）と一体であり、かつ前記モータ（２８）の前記底面部（３２）を横切って延びるモータケーシング（５８）を含む請求項８に記載のシステム（２０）。
11. 前記モータ（２８）の前記底面部（３２）と前記ケーシング（５８）を相互連結する安定器（６０）を含む請求項１０に記載のシステム（２０）。
12. 前記延長部（５２）が前記縁部（３６）に機械的に連結され、前記棚部（５４）が前記延長部（５２）と一体である請求項８に記載のシステム（２０）。
13. 前記モータ（２８）を囲みかつ支持する篭（６２）を含み、前記支持体（３８）が前記篭（６２）と一体であり、かつ前記柱（４０）の前記上端（４８）と一体であり、前記柱（４０）の前記下端（５０）が前記棚部（５４）に機械的に連結される請求項１２に記載のシステム（２０）。
14. 下端（５０）である前記柱（４０）の前記第１端（４２）と、前記下端（５０）に配置された前記支持体（３８）と、前記縁部（３６）によって支持される上端（４８）である前記柱（４０）の前記第２端（４４）とによってさらに規定される請求項５に記載のシステム（２０）。
15. 前記柱（４０）の前記下端（５０）と前記支持体（３８）の間に機械的連結（５６）を含む請求項１４に記載のシステム（２０）。
16. 前記モータ（２８）の前記上面部（３０）と前記モータ（２８）の前記下面部（３２）の間の位置に取り付けられた前記支持体（３８）によってさらに規定される請求項１４に記載のシステム（２０）。
17. 前記モータ（２８）の径方向の運動を制限するために、前記縁部（３６）から上向きに延びかつ前記縁部（３６）と一体である案内装置（６４）を含む請求項１４に記載のシステム（２０）。
18. 前記縁部（３６）と一体である前記柱（４０）と、前記案内装置（６４）と一体である前記縁部（３６）とによってさらに規定される請求項１７に記載のシステム（２０）。
19. 前記モータ（２８）の周りで、前記延長部（５２）と前記モータ（２８）の間で円周方向に、かつ前記モータの周り（２８）で前記筐体（２２）を密封するために、前記支持体（３８）と前記縁部（３６）の間で軸方向に配置された発泡体密封装置（６６）を含む請求項１４に記載のシステム（２０）。
20. 空気を受けるための入口（２４）と、空気を送り出すための少なくとも１つの出口（２６）とを備える筐体（２２）と、
    前記筐体（２２）内に配置され、かつ前記筐体（２２）を通って送風器が空気を移動させるために上面部（３０）と底面部（３２）の間に延びる軸（Ａ）をもつモータ（２８）と、
    前記筐体（２２）を通って移動する空気の温度調節をするために前記筐体（２２）内に配置された熱交換器システム（３４）であって、前記筐体（２２）が前記軸（Ａ）の周りに配置された縁部（３６）であって、その中に開口が形成された縁部（３６）を有する熱交換器システム（３４）と、
    前記モータ（２８）から延び、前記縁部（３６）から前記モータ（２８）を取り付けるために前記軸（Ａ）の周りで、円周方向に互いに間隔を置いて配置された３つの取付支持体（３８）と、
    各々が第１端（４２）と第２端（４４）との間で軸方向に延び、かつ前記モータ（２８）を支持するために、前記支持体（３８）と前記縁部（３６）の間に配置される３つの柱（４０）とを含み、
    前記柱（４０）の各々が断面において円形である、暖房、換気および空調（ＨＶＡＣ）システム（２０）であって、かつ
    前記柱（４０）の各々が、前記第１端（４２）と前記第２端（４４）との間で、前記柱（４０）の曲げを可能にするように柔軟であり、前記モータ（２８）の振動の減衰の間、前記筐体（２２）に対して前記モータ（２８）が動くことが可能な状態で、各柱（４０）の前記第１端（４２）が前記支持体（３８）の１つによって支持され、各柱（４０）の前記第２端（４４）が前記縁部（３６）によって支持されることを特徴とするシステム（２０）。
21. 前記柱（４０）の前記第１端（４２）が上端（４８）であり、前記支持体（３８）が前記上端（４８）に配置され、前記柱（４０）の前記第２端（４４）が、前記縁部（３６）によって支持される下端（５０）であり、
    径方向に間隔を置いて配置された関係で、前記縁部（３６）から前記柱（４０）の各々に下向きに延び、前記縁部（３６）と一体である中間延長部（５２）と、
    各柱（４０）を前記筐体（２２）によって支持するために、前記延長部（５２）から前記柱（４０）の前記下端（５０）に径方向内向きに延びる棚部（５４）であって、
    前記延長部（５２）と一体である棚部（５４）と、
    前記モータ（２８）の前記底面部（３２）と前記筐体（２２）を相互連結する安定器（６０）とを含む請求項２０に記載のシステム（２０）。
22. 前記柱（４０）の前記上端（４８）と前記支持体（３８）との間の機械的連結（５６）であって、
    前記柱（４０）の前記下端（５０）が前記棚部（５４）と一体になっており、
    前記延長部（５２）の前記棚部（５４）からぶら下がり、前記延長部（５２）の前記棚部（５４）と一体であり、かつ前記モータ（２８）の前記底面部（３２）を横切って延びるモータケーシング（５８）とを含む請求項２１に記載のシステム（２０）。
23. 前記延長部（５２）が前記縁部（３６）に機械的に連結され、前記棚部（５４）が前記延長部（５２）と一体であり、
    前記モータ（２８）を囲みかつ支持する篭（６２）を含み、
    前記支持体（３８）が前記篭（６２）と一体であり、かつ前記柱（４０）の前記上端（４８）と一体であり、前記柱（４０）の前記下端（５０）が前記棚部（５４）に機械的に連結される請求項２１に記載のシステム（２０）。
24. 前記柱（４０）の前記第１端（４２）が下端（５０）であり、前記支持体（３８）が下端（５０）に配置され、前記柱（４０）の前記第２端（４４）が、前記縁部（３６）によって支持される上端（４８）であり、
    前記柱（４０）の前記底面部（３２）と前記支持体（３８）の間の機械的連結（５６）であって、
    前記取付支持体（３８）が、前記モータ（２８）の前記上面部（３０）と前記モータ（２８）の前記下面部（３２）の間の位置に取り付けられた機械的連結（５６）と、
    前記モータ（２８）の径方向の運動を制限するために、前記縁部（３６）から上向きに延びかつ前記縁部と一体である案内装置（６４）であって、
    前記柱（４０）が前記縁部（３６）と一体であり、前記縁部（３６）が案内装置（６４）と一体である案内装置（６４）と、
    前記モータ（２８）の周りで、前記延長部（５２）と前記モータ（２８）の間で円周方向に、かつ前記モータ（２８）の周りで、前記筐体（２２）を密封するために、前記支持体（３８）と前記縁部（３６）の間で軸方向に配置された発泡体密封装置（６６）とを含む請求項２０に記載のシステム（２０）。

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