(57)【要約】【課題】簡単な構成で、電機子コイルの冷却効率を維持しつつ、ローターに起因する風損を低減させる。【解決手段】モーター部１６とファン部３５とで構成され、遠心ファン２９からの吐出気流を、ディフューザ２５を介して、モーターケース３内へ導入し、ローター８を冷却する電動送風機２において、ローター８は、回転軸１０と、回転軸１０に装着され、外周にスロット１５を形成するローターコア１１と、スロット１５に配設される電機子コイル１２とで構成されるとともに、ローターコア１１の軸方向両端側に、電機子コイル１２がスロット１５から露出するコイルエンド１７を有し、コイルエンド１７の外周部を覆うリングカバー２０を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側を開口した円筒状のモーターケースと、該モーターケース内に収納されるローター及びステーターと、前記モーターケースの開口に配設されるエンドブラケットとで構成されるモーター部と、
前記エンドブラケットを貫通した前記ローターの回転軸に装着される遠心ファンと、該遠心ファンの下流側に配設されるディフューザと、前記遠心ファン及びディフューザを覆うファンカバーとで構成されるファン部と、から構成され、
前記遠心ファンからの吐出気流を、前記ディフューザを介して、前記エンドブラケット側から前記モーターケース内へ導入し、前記ローターを冷却する電動送風機であって、
前記ローターは、前記回転軸と、該回転軸に装着され、外周にスロットを形成するローターコアと、前記スロットに配設される電機子コイルとで構成されるとともに、
前記ローターコアの軸方向両端側に、前記電機子コイルが前記スロットから露出するコイルエンドを有し、
該コイルエンドの外周部を覆うリングカバーを備えたことを特徴とする電動送風機。
【請求項２】
前記スロットに嵌着され、前記電機子コイルを固定するウェッジを有し、該ウェッジと前記リングカバーとが一体成型されて形成される被覆部材を備えることを特徴とする請求項１記載の電動送風機。
【請求項３】
前記ローターの遠心ファン側に位置するコイルエンドに、前記リングカバーを装着することを特徴とする請求項１記載の電動送風機。
【請求項４】
前記ローターには、ローターコアの遠心ファンと対向する位置に整流子を設け、該整流子側に位置するコイルエンドに、前記リングカバーを装着することを特徴とする請求項１記載の電動送風機。
【請求項５】
前記ローターコアの前記遠心ファン側から装着される前記被覆部材と、前記整流子側から装着される前記被覆部材とを備えることを特徴とする請求項２記載の電動送風機。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の電動送風機を有することを特徴とする電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電動送風機及びその電動送風機を用いた電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
市場では吸込力の強い電気掃除機が望まれており、電気掃除機の吸込仕事率を向上させるための手段が種々検討されている。
一般的な電動送風機は、モーター部とファン部とで構成されている。前記モーター部は、一端側を開口した円筒状のモーターケースと、該モーターケース内に収納されるローター及びステーターと、前記モーターケースの開口に配設されるエンドブラケットとから構成され、前記モーターケースとエンドブラケットにより、前記ローターの回転軸を軸支している。前記ファン部は、前記エンドブラケットを貫通した前記ローターの回転軸に装着される遠心ファンと、該遠心ファンの下流側に配設されるディフューザと、前記遠心ファン及びディフューザを覆うファンカバーとにより構成されている。
この構成により、遠心ファンからの吐出気流を、ディフューザを介してエンドブラケット側から前記モーターケース内へ導入し、モーター部の冷却風として利用することで、ローターやステーター等を冷却し、発熱によるエネルギー損失（銅損）を低減させるようになっている。
前記ローターは、回転軸と、外周に磁極片を形成すると共に、磁極片間にスロットを形成するローターコアと、スロットに巻回される電機子コイルとで構成され、ローターコアの回転軸両端側に、電機子コイルがスロットから露出して積み重なることによりコイルエンドが形成されている。電機子コイルは、複数の磁極片を跨ぐようにスロットに分布巻きに巻装されるため、コイルエンドは、回転軸側になるに従って軸方向に膨出するように形成されている。このコイルエンドの表面は、巻装された電機子コイルによって凹凸状に形成され、この凹凸により、ローターが回転した際に乱流が発生する。このコイルエンドの凹凸によって発生する乱流が冷却風の流れを阻害し、電動送風機の特性を悪化させる（風損）という問題があった。
【０００３】
この問題を解決するために、ローターコアのコイルエンドの表面を熱性硬化性樹脂で覆うことで、コイルエンドの表面を平滑面にし、乱流の発生を防止して、風損を低減するように構成した電動送風機が提案された（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３０３４４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の構成では、電機子コイルを冷却するために、コイルエンドに電機子コイルの一部が露出するように熱硬化性樹脂が塗布されており、この熱硬化性樹脂は、コイルエンドの表面を平滑面に形成するために、電機子コイルによる凹凸を埋めるように塗布される。コイルエンドの表面を平滑な半球状面とするためには、コイルエンドの凹凸の最も外側に突出する部分に合わせて熱硬化性樹脂を塗布する必要がある。しかしながら、コイルエンドの凹凸は、電機子コイルの巻装状態により異なるため、熱硬化性樹脂もコイルエンドの凹凸に合わせて塗布する必要があり、従って、熱硬化性樹脂の塗布工程が複雑で、困難となる問題があった。
【０００６】
電動送風機に使用されるローターは、上述したように、電機子コイルが、ローターコアの磁極片間に形成されるスロットに、順次複数の磁極片を跨ぐように巻装する分布巻きに巻装されている。そのため、コイルエンドには、磁極片の軸方向両端付近に、磁極片の幅によって電機子コイルが巻装されず、電機子コイルが占有しない空間となる略三角形状の隙間が形成される。本出願人は、ローターの冷却効率を維持しつつ、風損を低減させるために研究開発を行う中で、特にこの略三角形状の隙間に起因して大きな乱流が発生され、冷却風のスムーズな流れが阻害されることにより、電動送風機の特性を悪化させていることを知見した。
本発明は、電機子コイルの冷却効率を維持しつつ、ローターに起因する風損を簡単な構成で低減させることが可能な電動送風機及びその電動送風機を有する電気掃除機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一端側を開口した円筒状のモーターケースと、該モーターケース内に収納されるローター及びステーターと、前記モーターケースの開口に配設されるエンドブラケットとで構成されるモーター部と、
前記エンドブラケットを貫通した前記ローターの回転軸に装着される遠心ファンと、該遠心ファンの下流側に配設されるディフューザと、前記遠心ファン及びディフューザを覆うファンカバーとで構成されるファン部と、により構成され、
前記遠心ファンからの吐出気流を前記ディフューザを介して、前記エンドブラケット側から前記モーターケース内へ導入し、前記ローターを冷却する電動送風機であって、
前記ローターは、前記回転軸と、該回転軸に装着され、外周にスロットを形成するローターコアと、前記スロットに配設される電機子コイルとで構成されるとともに、前記ローターコアの軸方向両端側に、前記電機子コイルが前記スロットから露出するコイルエンドを有し、コイルエンドの外周部を覆うリングカバーを備えたことを特徴とする。
また、前記スロットに嵌着され、前記電機子コイルを固定するウェッジを有し、該ウェッジと前記リングカバーとが一体成型されて形成される被覆部材を備えることが好ましい。
さらに、前記ローターの遠心ファン側に位置するコイルエンドに、前記リングカバーを装着することが好ましい。
【０００８】
また、前記ローターには、ローターコアの遠心ファンと対向する位置に整流子を設け、該整流子側に位置するコイルエンドに、前記リングカバーを装着することが好ましい。
さらに、前記ローターコアの前記遠心ファン側から装着される前記被覆部材と、前記整流子側から装着される前記被覆部材とを備えることが好ましい。
また、電気掃除機の電動送風機として配設されることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１によると、ローターコアにリングカバーを装着するだけの簡単な構成で、コイルエンドに起因する風損を防ぐとともに、リングカバーの開口部分から電機子コイルを露出させることにより、電機子コイルの冷却効率を維持することができる等の効果を奏する。
請求項２によると、請求項１の効果に加えて、リングカバーがウェッジと一体成型されるので、コストを低減することができる等の効果を奏する。
請求項３によると、請求項１の効果に加えて、遠心ファン側のコイルエンドにおける乱流を極力低減することができる等の効果を奏する。
請求項４によると、請求項１の効果に加えて、整流子への電機子コイルの接続により凹凸が大きくなる整流子側のコイルエンドの乱流を極力低減することができる等の効果を奏する。
請求項５によると、請求項３と請求項４の効果を得ることができる等の効果を奏する。
請求項６によると、請求項１乃至請求項４に示される高特性の電動送風機を備えることで、吸引力を向上させた電気掃除機を提供することができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】電動送風機を示す部分断面図である。
【図２】本実施形態における電機子コイルが巻装されたローターの上面図である。
【図３】同ローターコアの形状を示す上面図である。
【図４】同ローターの断面図である。
【図５】同被覆部材の断面図である。
【図６】同被覆部材の上面図である。
【図７】同被覆部材の中心を通る断面で切断した被覆部材の斜視図である。
【図８】同被覆部材が装着されたローターコアの上面図である。
【図９】同遠心ファン及びディフューザの断面図である。
【図１０】同遠心ファン及びディフューザの上面図である。
【図１１】同ディフューザの上面図である。
【図１２】同ディフューザの下面図である。
【図１３】同電気掃除機の断面図である。
【図１４】リングカバーを遠心ファン側に備えた実施形態のローターの断面図である。
【図１５】従来のローターの断面図である。
【図１６】従来のローターコアの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施形態を図１乃至図１５に基づいて以下に詳述する。尚、方向の定義として、以下図１における紙面上の上方向を上側（上面）、下方向を下側（下面）、左右方向を側面側（側面）とする。
まず、電気掃除機について詳述する。
図１３に示すように、電気掃除機は、集塵室（図示せず）及び電動送風機２を内蔵する掃除機本体１と、一端が前記掃除機本体１に接続され、他端に手元側接続管が形成されるホース（図示せず）と、該ホースに接続される延長管（図示せず）と、該延長管の先に接続される床用吸込具（図示せず）とを有している。前記手元側接続管には、外周部に把持部（図示せず）が形成されており、該把持部の上面には操作パネルが形成されている。被掃除面の塵埃は、床用吸込具から吸引され、延長管及びホース内を流れて、掃除機本体１の集塵室内に集塵される。
次に本発明の実施形態の電動送風機２について以下に詳述する。
【００１２】
図１において、３は上面開口を有する略円筒形状のモーターケースで、上面開口周縁にフランジ４が形成され、側面に開口５が形成されている。
【００１３】
６は前記モーターケース３の上面開口を跨ぐように配設されるエンドブラケットで、前記フランジ４に固定される。７は前記モーターケース３内に圧入嵌合されるステーターで、該ステーター７で囲まれる空間内にローター８が配設され、該ローター８の回転軸１０がモーターケース３底面とエンドブラケット６に軸受９を介して回転自在に保持されている。
【００１４】
図２乃至図４において、前記ローター８は、回転軸１０と、該回転軸１０に固着されるローターコア１１と、該ローターコア１１に巻装される電機子コイル１２と、整流子１３とを有している。前記ローターコア１１は、外周に向かって磁極片１４を突出形成すると共に、磁極片１４間にスロット１５が形成されており、前記スロット１５に電機子コイル１２が分布巻きに巻装されている。
前記ローター８と、前記ステーター７と、前記エンドブラケット６と、前記モーターケース３とで、モーター部１６が構成されている。
前記電機子コイル１２は、図２及び図１６に例示されるように、複数の前記磁極片１４を跨ぐように前記スロット１５に分布巻きに巻装されることにより、前記ローターコア１１の軸方向両端側にコイルエンド１７が形成される。前記コイルエンド１７は、電機子コイル１２が分布巻きに巻装されるため、前記スロット１５から露出した電機子コイル１２が前記ローターコア１１の回転軸１０側になるに従って軸方向に突出するように膨出する略半球形状に形成される。前記コイルエンド１７外周部には、図２に示されるように、各磁極片１４の軸方向両端付近に、磁極片１４の幅によって電機子コイル１２が巻装されず、電機子コイル１２が占有しない空間となる略三角形状の隙間１８が形成される。
図４乃至図７において、１９は前記ローターコア１１上下両端部のコイルエンド１７外周部を覆うように装着される被覆部材で、絶縁性を有する耐熱性合成樹脂製により形成されており、環状に形成されたリングカバー２０と、前記スロット１５に挿入されてスロット１５内の電機子コイル１２の外周を覆うウェッジ２１とを一体形成している。前記リングカバー２０の内周部分には、開口部２２が形成されており、該開口部２２から前記コイルエンド１７の電機子コイル１２を露出される。前記リングカバー２０は、前記略三角形状の隙間１８の外周を覆う側壁２３と、側壁２３から内径方向斜め上方向に向かって延設され、コイルエンド１７外周側の上面を覆う覆い部２４とを有しており、該覆い部２４は、先端になるに従って漸次肉薄に形成されている。上下の前記コイルエンド１７に被覆部材１９をそれぞれ装着した状態で、前記ウェッジ２１先端が互いに当接もしくは近接する長さに設定されている。前記ウェッジ２１によって、前記スロット１５に巻装された電機子コイル１２が遠心力により飛び出すのを防止している。
【００１５】
また、電機子コイル１２をスロット１５に巻装させる際に、電機子コイル１２同士、或いは電機子コイル１２とローターコア１１が摺接し、電機子コイル１２の被覆が剥離する虞があるため、電機子コイル１２のショートを防止する目的で、一般的にローターコア１１には、電機子コイル１２を巻装させた後、ワニス等の粘性の低い絶縁性熱硬化性樹脂を塗布するようになっている。本実施形態では、被覆部材１９をローターコア１１に装着した後、ワニスをローターコア１１に塗布することで、電機子コイル１２のショートを防止している。
【００１６】
尚、ワニスは、電機子コイル１２のショートを防止する目的で、薄くローターコア１１に塗布されるため、電機子コイル１２の冷却を妨げることはない。
本実施形態の被覆部材１９をローターコア１１に装着させると、コイルエンド１７と覆い部２４との間に段差が形成されるが、覆い部２４は先端になるにつれて漸次肉薄に形成することで、段差が低くなるようになっており、更に、被覆部材１９を装着した後にワニスを塗布するように構成しているので、覆い部２４の内径側周面とコイルエンド１７との間の段差を埋めることができるようになっている。
図９乃至図１２において、２５は前記フランジ４上面側に配設されるディフューザで、上面略中央にファン収納部２６、上面外周側にボリュート壁２７、下面にリターン翼２８が形成されており、前記ファン収納部２６略中央から前記回転軸１０が貫通した状態で、前記エンドブラケット６にネジ止め固定される。２９は前記ファン収納部２６に配設され、前記回転軸１０に抜け止め固定される遠心ファンで、上面略中央に形成される流入口３０と、側面に形成される吐出口３１とを有しており、遠心ファン２９の回転により、前記流入口３０から前記吐出口３１へ流れる吐出気流が生じるようになっている。
３２は前記フランジ４外周に嵌着され、前記ディフューザ２５および前記遠心ファン２９を覆うファンカバーで、前記流入口３０と対向する位置に形成される吸込口３３と、側面に形成される排気口３４とを有している。
前記ファンカバー３２が、モーターケース３フランジ４外周に嵌着されることで、ファンカバー３２の壁面と、ディフューザ２５のボリュート壁２７とリターン翼２８とで、遠心ファン２９からの吐出気流を整流し、前記モーターケース３内へ導入するディフューザ流路を形成している。
而して、前記遠心ファン２９、前記ディフューザ２５と、前記ファンカバー３２とで、吐出気流を発生させ、該吐出気流をモーターケース３内へ導入するファン部３５が構成される。遠心ファン２９からの吐出気流が、エンドブラケット６側よりモーターケース３内に導かれ、ステーター７及びローター８等を冷却して、モーターケース３の側面開口５より排気される。
この構成により、ステーター７及びローター８等が冷却されるため、前述の温度上昇による電気抵抗の増加を防ぐことができ、ステーター７やローター８等における銅損を低減するようになっている。
【００１７】
ローター８の上流側（遠心ファン２９側）のコイルエンド１７には、被覆部材１９が装着され、リングカバー２０の覆い部２４がコイルエンド１７外周の略三角形状の隙間１８を閉塞すると共に、覆い部２４がコイルエンド１７外周部上面をなだらかに覆うように装着されている。従って、ローター８の上流側（遠心ファン２９側）のコイルエンド１７における乱流の発生源であるコイルエンド１７外周部の凹凸がなくなり、コイルエンド１７における乱流の発生が極力低減され、遠心ファン２９側からモーターケース３内に導かれた吐出気流を、スムーズに下流側に向かって導くことができる。よって、遠心ファン２９の排気抵抗を極力低減することができ、電動送風機２の特性を向上することができる。
【００１８】
ローター８の整流子１３側のコイルエンド１７は、電機子コイル１２を整流子１３と接続する必要があるため、ローター８の遠心ファン２９側のコイルエンド１７よりも電機子コイル１２による凹凸が大きくなり、その凹凸の大きさと前記コイルエンド１７外周の略三角形状の隙間１８により、乱流が発生する問題があった。
【００１９】
本発明の実施形態では、ローター８の整流子１３側のコイルエンド１７に、被覆部材１９が装着され、リングカバー２０の覆い部２４がコイルエンド１７外周の略三角形状の隙間１８を閉塞すると共に、覆い部２４がコイルエンド１７外周部下面をなだらかに覆うように装着されるので、ローター８の整流子１３側のコイルエンド１７における乱流を極力低減することができる。よって、遠心ファン２９の排気抵抗を極力低減することができ、電動送風機２の特性を向上することができる。
さらに、前述の通り、リングカバー２０の覆い部２４は、先端になるに従って漸次肉薄に形成されているので、コイルエンド１７に塗布されるワニスによって、コイルエンド１７と覆い部２４との間の段差が埋められ、段差に起因する風損を低減することができる。
また、リングカバー２０の開口部２２からコイルエンド１７に巻装される電機子コイル１２の一部を露出させることができる。それにより、開口部２２から露出した電機子コイル１２が直接冷却風に曝されるので、電機子コイル１２が冷却され、ローター８の冷却効率を維持することができる。
リングカバー２０は、風損の主要因である略三角形状の隙間１８を閉塞し、開口部２２から露出させた電機子コイル１２を冷却できるように構成されるため、本発明の電動送風機２は、風損を低減させるとともに、ローター８の冷却効率を維持することができる。
また、リングカバー２０及びウェッジ２１は一体成形されるため、リングカバー２０を備えることによるローター８の製造コストの増加を低減することができる。
さらに、ローターコア１１に被覆部材１９を装着するのみという簡単な構成で、ローターに起因する風損を低減することができる。
【００２０】
尚、本実施形態では、ローター８の上下のコイルエンド１７に装着する被覆部材１９を、コイルエンド１７外周部上面をなだらかに覆うような形状に形成したが、コイルエンド１７の形状に合わせて異なる形状にしてもよい。
【００２１】
上記本発明の実施形態の電動送風機２を電気掃除機に採用することにより、電気掃除機の吸込仕事率を向上することができる等の効果を奏する。
【００２２】
また、本実施形態において、被覆部材１９はローターコア１１の両側に装着するように構成されているが、被覆部材１９をローターコア１１の遠心ファン２９側、若しくは整流子１３側のどちらか一方に装着するように構成しても良い。この場合、被覆部材１９のウェッジ２１は、スロット１５の軸方向の長さと略等しい長さとすることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明は、電動送風機及び電動送風機を有する電気掃除機に広く利用可能である。
【符号の説明】
【００２４】
１    掃除機本体
２    電動送風機
３    モーターケース
４    フランジ
５    開口
６    エンドブラケット
７    ステーター
８    ローター
９    軸受
１０  回転軸
１１  ローターコア
１２  電機子コイル
１３  整流子
１４  磁極片
１５  スロット
１６  モーター部
１７  コイルエンド
１８  略三角形状の隙間
１９  被覆部材
２０  リングカバー
２１  ウェッジ
２２  開口部
２３  側壁
２４  覆い部
２５  ディフューザ
２６  ファン収納部
２７  ボリュート壁
２８  リターン翼
２９  遠心ファン
３０  流入口
３１  吐出口
３２  ファンカバー
３３  吸込口
３４  排気口
３５  ファン部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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