(57)【要約】【課題】吸い込み仕事率の低下を防ぐとともに、塵埃の侵入を防止した信頼性の高い電動送風機および電気掃除機を提供することを目的とする。【解決手段】出力軸１３を保持する複数のベアリング１７を備え、前記ベアリング１７は一対の内輪２９と外輪３０と複数個のボール３１で構成されるとともに、前記ベアリング１７の少なくとも１つは、一端が前記外輪３０にて保持され、他端は内輪２９と接触かつ摺動する接触型のシール部３２を有する構成としたインバータモータ部を有する電動送風機で、細かい塵埃が吸い込まれてもベアリング１７内への塵埃侵入を防止できるので、ベアリング１７の寿命を低下させることがなく信頼性の高い電動送風機を実現できる。【選択図】　図４
2004060514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと自在に回転するロータを備えたブラシレスモータ部と、前記ロータの出力軸に備えられたインペラと、前記ブラシレスモータ部の電力制御を行うインバータ回路部と、前記インペラおよびブラシレスモータ部を覆うケーシングと、前記出力軸を前記ケーシングに保持する複数のベアリングを備え、前記ベアリングは一対の内輪と外輪と複数個のボールで構成されるとともに、前記ベアリングの少なくとも１つは、一端が前記外輪にて保持され、他端は内輪と接触かつ摺動する接触型のシール部を有する構成とした電動送風機。
【請求項２】
シール部の下面が、内輪と接触かつ摺動する請求項１記載の電動送風機。
【請求項３】
ステータと自在に回転するロータを備えたブラシレスモータ部と、前記ロータの出力軸に備えられたインペラと、前記ブラシレスモータ部の電力制御を行うインバータ回路部と、前記インペラおよびブラシレスモータ部を覆うケーシングと、前記出力軸を前記ケーシングに保持する複数のベアリングを備え、前記ベアリングは一対の内輪と外輪と複数個のボールで構成されるとともに、前記ベアリングの少なくとも１つの近傍に、塵埃の侵入を防止するための略円盤状のスリンガーを設けた電動送風機。
【請求項４】
略円盤状のスリンガーをベアリングのインペラ側に設けるとともにケーシングに当接させ、出力軸の回転とともに前記スリンガーが前記ケーシングと摺動する請求項３記載の電気掃除機。
【請求項５】
略円盤状のスリンガーをベアリングのインペラ側に設けるとともにケーシングに固定し、前記スリンガー内を出力軸が回転する請求項３記載の電動送風機。
【請求項６】
略円盤状のスリンガーをベアリングのインペラ側に設けるとともにケーシングに固定したシール部材に当接させ、出力軸の回転とともに前記スリンガーが前記シール部材と摺動する請求項３記載の電動送風機。
【請求項７】
インバータ回路部の表面を、耐水性のあるポッティング材でコーティングしてなる請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項８】
上記請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動送風機を、掃除機本体に内蔵させ、塵埃を吸引する吸込具と連通させた電気掃除機。
【請求項９】
吸引風を発しブラシレスモータ部を有する電動送風機と、塵埃を旋回させて遠心分離する遠心分離集塵部を備えた掃除機本体と、前記電動送風機および前記遠心分離集塵部に連通し、塵埃を吸引する吸込具を備え、前記電動送風機の吸気上流側に塵埃を捕捉するフィルタを設けた電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気掃除機に使用される電動送風機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の遠心分離型電気掃除機について図１０〜図１２を用いて説明する。
【０００３】
図１１、図１２に示すように、電気掃除機１は、掃除機本体２に、ホース３が着脱自在に接続され、ホース３の他端には操作部を形成する先端パイプ４が備えられている。
【０００４】
先端パイプ４には延長管５と、塵埃を吸引する吸込具６が着脱自在に接続されている。掃除機本体２の前方に形成された凹部７に、ホース３と連通し前記吸込具６から空気と共に吸い込まれた塵埃を旋回させて捕集する遠心分離型の集塵部８が着脱自在に装着されている。
【０００５】
本体凹部７の後方には、吸引力を発生させる電動送風機９と、排気フィルタ１０、回路制御装置（図示せず）、コード巻き取り装置（図示せず）等が内蔵されている。
【０００６】
また、従来の遠心分離型の電気掃除機１には、図１０に示すように整流子モータ１１で駆動する電動送風機９が用いられていた。１２は出力軸１３に整流子１４、ロータコア１５を圧入し、前記ロータコア１５に絶縁材料を介してロータコイル１６が巻線されて成るロータである。前記ロータ１２は出力軸１３の両端にベアリング１７が圧入され、ケーシングである負荷側ブラケット１８と反負荷側ブラケット１９にて支持されている。２０はカ−ボンブラシ２１を内蔵した金属からなるブラシホルダ−であり、反負荷側ブラケット１９にて保持されている。２２はステータコア２３に絶縁材料を介してステータコイル２４が巻線されたステータである。また、出力軸１３にはインペラ２５が固定されており、その外周には通風路を形成するエアーガイド２６が配設されており、ケーシング２７がこれらを覆うように取り付けられている。また、前記反負荷側ブラケット１９には排気口２８が設けられている。また、前記ベアリング１７は、内輪２９と外輪３０の間に複数個のボール３１を内蔵し、前記ボール３１はリテーナー（図示せず）で保持されて、その両端部を１対のシール部３２で覆われて構成されている。
【０００７】
上記構成において、電力が供給されるとステータコイル２４に流れる電流により磁界が発生する。またその磁界中に配置されたロータコイル１６にもカーボンブラシ２１と整流子１４を介して電流が流れる。この時前記ロータコイル１６に「フレミングの左手の法則」に従って電磁力が作用しトルクが生じロータ１２が回転する。次にロータ１２が回転することによりロータ１２の出力軸１３に固定されたインペラ２５が回転し空気が吸い込まれる。吸い込まれた空気はインペラ２５の外周から排出されエアーガイド２６を介してモータ１１内に導かれ排気口２８より排出される。
【０００８】
上記のように電動送風機９が駆動されると、吸込具６から空気と共に塵埃が吸い込まれ延長管５、ホース３を介して遠心分離集塵部８内に流入する。遠心分離集塵部８内で空気と塵埃が旋回し遠心力により塵埃のみが分離され、きれいな空気のみ電動送風機９内を通って掃除機本体２外へ排出されるものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の従来の整流子モータを、特に遠心集塵部を有する電気掃除機１に採用すると、遠心分離集塵部８においては、吸引風が旋回することで圧力損失が大きくなり、電気掃除機の吸い込み仕事率が低下するという問題があった。
【００１０】
また、そこで塵埃を旋回させるのに、高速回転が可能なインバータモータを採用して吸い込み仕事率を向上させることが可能であるが、そうすると吸引力の向上により、電動送風機内に侵入する塵埃が増加し、インバータモータの回転性能を損なうという問題があった。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するもので、吸い込み仕事率の低下を防ぐとともに、塵埃の侵入を防止した信頼性の高い電動送風機および電気掃除機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、ステータと自在に回転するロータを備えたブラシレスモータ部と、前記ロータの出力軸に備えられたインペラと、前記ブラシレスモータ部の電力制御を行うインバータ回路部と、前記インペラおよびブラシレスモータ部を覆うケーシングと、前記出力軸を前記ケーシングに保持する複数のベアリングを備え、前記ベアリングは一対の内輪と外輪と複数個のボールで構成されるとともに、前記ベアリングの少なくとも１つは、一端が前記外輪にて保持され、他端は内輪と接触かつ摺動する接触型のシール部を有する構成としたもので、細かい塵埃が電動送風機内に吸い込まれてもベアリング内への塵埃侵入を防止できるので、高速回転時でもベアリングの寿命を低下させることがなく信頼性の高い電動送風機を実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、ステータと自在に回転するロータを備えたブラシレスモータ部と、前記ロータの出力軸に備えられたインペラと、前記ブラシレスモータ部の電力制御を行うインバータ回路部と、前記インペラおよびブラシレスモータ部を覆うケーシングと、前記出力軸を前記ケーシングに保持する複数のベアリングを備え、前記ベアリングは一対の内輪と外輪と複数個のボールで構成されるとともに、前記ベアリングの少なくとも１つは、一端が前記外輪にて保持され、他端は内輪と接触かつ摺動する接触型のシール部を有する構成としたもので、細かい塵埃が電動送風機内に吸い込まれてもベアリング内への塵埃侵入を防止できるので、高速回転時でもベアリングの寿命を低下させることがなく信頼性の高い電動送風機を実現できる。
【００１４】
本発明の請求項２記載の発明は、シール部の下面が、内輪と接触かつ摺動するもので、高速回転時でもベアリングの寿命を低下させることがなく信頼性の高い電動送風機を実現できると共にコストの低減が図れるものである。
【００１５】
本発明の請求項３記載の発明は、ステータと自在に回転するロータを備えたブラシレスモータ部と、前記ロータの出力軸に備えられたインペラと、前記ブラシレスモータ部の電力制御を行うインバータ回路部と、前記インペラおよびブラシレスモータ部を覆うケーシングと、前記出力軸を前記ケーシングに保持する複数のベアリングを備え、前記ベアリングは一対の内輪と外輪と複数個のボールで構成されるとともに、前記ベアリングの少なくとも１つの近傍に、塵埃の侵入を防止するための略円盤状のスリンガーを設けたもので、更にベアリング内への塵埃侵入を防止できるので、高速回転時でもベアリングの寿命を低下させることがなく信頼性の高い電動送風機を実現できる。
【００１６】
本発明の請求項４記載の発明は、略円盤状のスリンガーをベアリングのインペラ側に設けるとともにケーシングに当接させ、出力軸の回転とともに前記スリンガーが前記ケーシングと摺動するもので、ベアリングへの塵埃侵入を更に少なくして高速回転時でもベアリングの寿命を低下させることがなくなりより信頼性の高い電動送風機を実現できる。
【００１７】
本発明の請求項５記載の発明は、略円盤状のスリンガーをベアリングのインペラ側に設けるとともにケーシングに固定し、前記スリンガー内を出力軸が回転するもので、スリンガーの摩擦による損失を抑制して効率の低下を防止できるものである。
【００１８】
本発明の請求項６記載の発明は、略円盤状のスリンガーをベアリングのインペラ側に設けるとともにケーシングに固定したシール部材に当接させ、出力軸の回転とともに前記スリンガーが前記シール部材と摺動するもので、完全にベアリング内への塵埃の侵入を防止して信頼性の高い電動送風機を実現できる。
【００１９】
本発明の請求項７記載の発明は、インバータ回路部の表面を、耐水性のあるポッティング材でコーティングしてなるもので、水などの導電性の液体を吸い込んだ場合の回路素子の破壊を防止して信頼性の高い電動送風機を実現できる。
【００２０】
本発明の請求項８記載の発明は、上記請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動送風機を、掃除機本体に内蔵させ、塵埃を吸引する吸込具と連通させたもので、小型・軽量で吸い込み力が強く信頼性の高い電気掃除機を実現できる。
【００２１】
本発明の請求項９記載の発明は、吸引風を発しブラシレスモータ部を有する電動送風機と、塵埃を旋回させて遠心分離する遠心分離集塵部を備えた掃除機本体と、前記電動送風機および前記遠心分離集塵部に連通し、塵埃を吸引する吸込具を備え、前記電動送風機の吸気上流側に塵埃を捕捉するフィルタを設けたもので、高速回転時でもベアリングの寿命を低下させることがなく信頼性の高い電気掃除機を実現できる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の第１の実施例を、図１〜図３を用いて説明する。なお、従来例と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
図１に示すように、電気掃除機１は、掃除機本体２に、ホース３が着脱自在に接続され、ホース３の他端には操作部を形成する先端パイプ４が備えられている。先端パイプ４には延長管５と、吸込具６が着脱自在に接続されている。掃除機本体２の前方に形成された凹部７に、ホース３と連通し前記吸込具６から空気と共に吸い込まれた塵埃を旋回させて捕集する遠心分離型の集塵部８が着脱自在に装着されている。本体凹部７の後方には、吸引力を発生させる電動送風機９と、排気フィルタ１０、回路制御装置（図示せず）、コード巻き取り装置（図示せず）等が内蔵されている。
【００２４】
ここで、電動送風機９は、図３に示すように、ブラシレスモータ部３４とファン部３５によって構成されている。
【００２５】
前記ブラシレスモータ部３４は、ケーシングである負荷側ブラケット１８と、反負荷側ブラケット１９により筐体を構成しており、その内部には所望極数に着磁された永久磁石３６と、ベアリング１７を出力軸１３に固定して成るロータ１２と、前記永久磁石３６に相対するように複数のスロットを設けたステータコア２３に所望相数の巻線３７が施されたステータ２２が内蔵されている。
【００２６】
次に、ブラシレスモータ部３４内に内蔵したインバーター回路部３３は、複数の電子部品を実装した基板３８で成っており、その外形は反負荷側ブラケット１８の内周に略沿った円形で、中心部には出力軸１３を貫くドーナツ状の孔が設けられている。また、ロータ１２の出力軸１３に固定されたセンサーマグネット３９の磁極を検知するホール素子などの位置検出素子４０も前記基板３８上に実装されている。
【００２７】
ファン部３５は、ブラシレスモータ部３４の出力軸１３に固定されたインペラ２５と、インペラ２５の外周部に配され、インペラ２５から流出する気流を徐々に圧力回復しながらブラシレスモータ部３４内部へ導く通風路を形成するエアーガイド２６と、これらを覆う吸い込み口４１を設けたケーシング２７が備えられ、ブラシレスモータ部３４の負荷側ブラケット１８に一体的に取り付けられている。
【００２８】
また、図２のように、電動送風機９の吸い込み口４１の吸気上流側近傍に細かい塵埃を捕獲するフィルタ４２が設けられている。
【００２９】
上記構成による作用は以下の通りである。
【００３０】
まず、ブラシレスモータ部３４に電力が供給されると、ステータ２２で発生した磁界と、ロータ１２に固定した永久磁石３６の磁界との反発、吸引力でロータ１２が回転し始める。
【００３１】
次に、センサーマグネット３９と、ホール素子などの位置検出素子４０でロータ１２の位置を検出しながら、回路部３３でステータ２２の巻線３７に流れる電流の向きを切り換えて発生する磁界の向きを切替えることにより、磁力の反発、吸引力を利用してロータ１２を継続して回転し続けさせるものである。
【００３２】
そして、上記のように電動送風機９のロータ１２が高速で回転すると、ロータ１２の出力軸１３に固定されたインペラ２５が高速で回転して吸引力を発生させる。吸引された気流はケーシング２７の吸い込み口４１からインペラ２５内に流入し、その外周より排出される。その後気流はエアーガイド２６内の通路を通って減速、圧力回復されながら反負荷側ブラケット１９内へと導かれる。
【００３３】
このとき、ファン部３５から排出された気流は、基板３８上に実装された発熱部品を通過するので、大風量の外気の冷たい空気で冷却することができ、非常に効率よく発熱部品を冷却することができると共に省スペース化が図れ、小型でコンパクトな電動送風機９を実現できるものである。
【００３４】
また、この時ロータ１２が高速で回転するため、遠心分離集塵部８で捕捉しきれない細かい塵埃が電動送風機９内へ吸い込まれベアリング１７内に侵入すると、高速で回転しているためわずかな塵埃でもベアリング１７のボール３１や内輪２９、外輪３０の転送面に付着してベアリング１７の寿命を低下させる危険性があったが、電動送風機９前方に設けたフィルタ４２により細かい塵埃を捕捉できるので信頼性の高い電気掃除機を実現できるものである。
【００３５】
（実施例２）
次に本発明の第２の実施例を、図４を用いて説明する。なお上記実施例と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
ブラシレスモータ部３４を構成するベアリング１７のシール部３２を可撓性材料で形成し内輪２９と接触、かつ摺動するように構成している。
【００３７】
上記構成による作用は以下の通りである。
【００３８】
空気と一緒に吸い込まれた塵埃の比較的大きめのものは遠心分離集塵部８で捕捉されるが、細かい塵埃はブラシレスモータ部３４内へ吸い込まれる事があった。しかし、シール部３２が内輪２９と接触してシール部しており、ベアリング１７内に塵埃が侵入する事はない。従ってベアリング１７の寿命を低下させる事はなく、信頼性の高い電動送風機を実現できるものである。特に高速回転するブラシレスモータ部３４では非常に効果が大きい。
【００３９】
（実施例３）
次に本発明の第３の実施例を、図５を用いて説明する。なお上記実施例と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
ベアリング１７の近傍に出力軸１３と固定されて同時に回転する円盤状のスリンガー４３を設けている。
【００４１】
上記構成による作用は以下の通りである。
【００４２】
細かい塵埃がブラシレスモータ部３４内へ吸い込まれた時、スリンガー４３によりベアリング１７への塵埃の侵入を防止する事ができ、ベアリング１７の寿命を低下させる事はなく、信頼性の高い電動送風機を実現できるものである。
【００４３】
（実施例４）
次に本発明の第４の実施例を、図６を用いて説明する。なお上記実施例と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
出力軸１３に固定されたスリンガー４３の外周端部４４を、ブラシレスモータ部３４を構成する反負荷側ブラケット１９に接触、摺動させるように設けたものである。
【００４５】
上記構成による作用は以下の通りである。
【００４６】
細かい塵埃がブラシレスモータ部３４内へ吸い込まれた時、スリンガー４３の外周端部４４と反負荷側ブラケット１９が接触、摺動しているため、ベアリング１７への塵埃の侵入を完全に防止でき、ベアリング１７の寿命を低下させる事はなく、信頼性の高い電動送風機９を実現できるものである。
【００４７】
（実施例５）
次に本発明の第５の実施例を、図７を用いて説明する。なお上記実施例と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
出力軸１３に固定されたスリンガー４３の外周端部４４を反負荷側ブラケット１９に接着剤などで固定し、スリンガー４３の内径部４５と出力軸１３が接触、摺動するように設けている。
【００４９】
上記構成による作用は以下の通りである。
【００５０】
スリンガー４３の内径部４５と出力軸１３と摺動摩擦力の方が、スリンガ―４３外周端部４４と反負荷側ブラケット１９との摺動摩擦力よりも小さくなるので、摩擦損失によるブラシレスモータ部３４の効率の低下を抑制することが出来る。
【００５１】
（実施例６）
次に本発明の第６の実施例を、図８を用いて説明する。なお上記実施例と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。
【００５２】
出力軸１３に固定されたスリンガー４３を金属などで構成し、その外周端部４４と当接するシール部材４６を反負荷側ブラケット１９に設けたものである。
【００５３】
上記構成による作用は以下の通りである。
【００５４】
スリンガー４３を金属で構成しているため強度が強く、かつ平面度の精度が良いのでシール部材４６との間のシール部効果が向上する。また摺動部の耐久性も向上してシール部効果を長く維持でき、ベアリング１７の寿命を低下させる事はなく、信頼性の高い電動送風機９を実現できるものである。
【００５５】
（実施例７）
次に本発明の第７の実施例を、図９を用いて説明する。なお上記実施例と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
ブラシレスモータ部３４内に配設された回路部３３の表面を耐水性のあるポッティング材４７でコーティングしたものである。
【００５７】
上記構成による作用は以下の通りである。
【００５８】
水などの導電性の液体が誤って吸い込まれてブラシレスモータ部３４内に侵入した場合でも、ポッティング材４７で回路部３３表面をコーティングしているので電気的ショートなどの故障を防止することができる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、吸い込み仕事率の低下を防ぐとともに、塵埃の侵入を防止した信頼性の高い電動送風機および電気掃除機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す電気掃除機本体の全体図
【図２】同掃除機本体の断面図
【図３】同電動送風機の断面図
【図４】本発明の第２の実施例を示す電動送風機のベアリングの断面図
【図５】本発明の第３の実施例を示す電動送風機の断面図
【図６】本発明の第４の実施例を示す電動送風機の断面図
【図７】本発明の第５の実施例を示す電動送風機の断面図
【図８】本発明の第６の実施例を示す電動送風機の断面図
【図９】本発明の第７の実施例を示す電動送風機の断面図
【図１０】従来の電動送風機の断面図
【図１１】同掃除機本体の断面図
【図１２】同電気掃除機の全体図
【符号の説明】
１　電気掃除機
２　掃除機本体
８　遠心分離集塵部
９　電動送風機
１２　ロータ
１３　出力軸
１７　ベアリング
１８　負荷側ブラケット
１９　反負荷側ブラケット
２２　ステータ
２５　インペラ
２６　エアーガイド
２９　内輪
３０　外輪
３２　シール部
３３　インバータ回路部
３４　ブラシレスモータ部
３５　ファン部
４２　フィルタ
４３　スリンガー
【図１】
2004060514.tif 000003
【図２】
2004060514.tif 000004
【図３】
2004060514.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004060514.tif 000009
【図８】
2004060514.tif 000010
【図９】
2004060514.tif 000011
【図１０】
2004060514.tif 000012
【図１１】
2004060514.tif 000013
【図１２】
2004060514.tif 000014