(57)【要約】【課題】本発明の目的は送風効率を低下させることなく巻線冷却性の向上を図ることで、小型・軽量の電動送風機を提供することにある。【解決手段】外周部が略円筒状のモータフレームに固定された界磁鉄心の端面に装着された巻枠と、界磁鉄心と巻枠とに跨って巻回された界磁巻線とを有し、界磁巻線のスロット間のコイルエンドと界磁鉄心との間には通風可能な隙間を設け、界磁鉄心とモータフレームとの間に形成され界磁巻線の外周部となる通風断面を狭める壁面を巻枠に備えたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部が略円筒状のモータフレームに覆われた界磁鉄心を有する界磁組立体と、前記界磁鉄心の内側に配置され電機子巻線をスロット内に収納する電機子鉄心を積層鉄心で構成し中央には出力軸を有する電機子組立体と、前記界磁組立体を収納し略円筒状のモータフレームと、前記出力軸に固定された回転ファンとを配置した電動送風機において、
前記界磁鉄心の端面に装着された巻枠と、前記界磁鉄心と前記巻枠とに跨って巻回された界磁巻線とを有し、前記界磁巻線のスロット間のコイルエンドと前記界磁鉄心との間には通風可能な隙間を設け、前記界磁鉄心と前記モータフレームとの間に形成され前記界磁巻線の外周部となる通風断面を狭める壁面を前記巻枠に備えたことを特徴とする電動送風機。
【請求項２】
前記回転ファン側の前記界磁鉄心の端面に配置された前記巻枠には、前記界磁鉄心と前記モータフレームとの間に形成され前記界磁巻線の外周部となる通風断面のうち前記モータフレーム近辺の円周上に通風可能な隙間を設け、その内側にのみ通風遮断となる壁面を前記巻枠に備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
【請求項３】
前記回転ファンの反対側となる前記界磁鉄心の端面に配置された前記巻枠には、前記界磁鉄心と前記モータフレームの間に形成され前記界磁巻線の外周部となる通風断面のうち、前記モータフレーム側には通風遮断となる壁を設け前記界磁巻線近辺には通風可能な穴または隙間を前記巻枠に備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
【請求項４】
界磁鉄心の端面に装着された巻枠と前記界磁鉄心と前記巻枠とに跨って巻回された界磁巻線とを有する界磁組立体と、前記界磁鉄心の内側に配置され電機子巻線をスロット内に収納する電機子鉄心を積層鉄心で構成し中央には出力軸を有する電機子組立体と、前記出力軸に固定された回転ファンとを配置した電動送風機において、
前記巻枠に前記界磁鉄心の内径より内側への延びた複数の立柱を有し、前記立柱間に表出する前記界磁巻線の表出部の最内径が前記界磁鉄心の内径より小さくしたことを特徴とする電動送風機。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の電動送風機を具備していることを特徴とする電気機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明電気掃除機等の電気機器に具備されている電動送風機に係り、特に、吸引風を電動機内部に通風させて巻線温度の冷却効果を向上させた電動送風機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電動送風機の半断面図を図７に示す。図において、１は界磁鉄心、２は界磁巻線、３は巻枠、４は電機子組立体、５はモータフレーム、６は回転ファン、７はエアガイドである。吸引力を得るため回転ファン６を駆動する電動機は、高速回転が容易な整流子電動機を用いている。また、従来の電動送風機の回転ファン、エアガイドのない電動機部分のみの平面図を図８に示す。図において、略円筒状のモータフレーム５に界磁鉄心１が固定され、界磁巻線２の外周部には通風が容易な断面を有している。
【０００３】
界磁鉄心１の端面には巻枠３を配置し、巻枠３の外周に１対の界磁巻線２を巻き付け界磁組立体が形成されている。界磁組立体は一方が開口された略円筒状のモータフレーム５の内部に収納され、界磁巻線２とモータフレーム５との間には空間１１が確保されている。界磁組立体の内側に配置された電機子組立体の出力軸には回転ファン６が取り付けられており、回転ファン６の外周にはエアガイド７が配置され、回転ファン６やエアガイド７を覆うファンケース１０を配置することで通風路が形成される。
【０００４】
次に、動作について説明すると、電動機の軸端に設けた回転ファン６を回転させると、回転ファン６から吸い込まれた空気がエアガイド７を介して電動機内に導かれ、界磁鉄心１とモータフレーム５との間に形成される通風断面１１や、界磁組立体と電機子組立体との間を通過した後に外に排出する構成となっている。界磁組立体と電機子組立体との間を通過する空気は、巻線の熱伝達を受け巻線温度の低減に寄与する。しかしながら、界磁鉄心１とモータフレーム５との間に形成される通風断面１１を通過する空気は、巻線近辺への流れが少ないため大半が巻線からの熱伝達を受けずに電動機の外へ排出される。
【０００５】
従来、このような電動機の巻線温度上昇を下げる手段には、ファン側の界磁鉄心１の端面とモータフレーム５との間の通風断面１１を塞ぐ壁を追加することにより、ファンより流入した空気を界磁鉄心１の内側へ流すことで界磁巻線２、電機子巻線を冷却させるという改善例が示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、電動機の高効率化や軽量化を目的として、また整流子・ブラシの冷却効果を高めるために、電機子巻線との間の空間を確保しつつ界磁鉄心内径より内側に界磁巻線２を巻回することが可能なように巻枠内周壁を界磁鉄心内径より内側へ傾斜させた構成例が示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
実開昭５９−２５９５７号公報
【特許文献２】
特開平１０−４２５３４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電動送風機においては、この電動機内を通過する空気が巻線近辺を通過した場合には巻線から熱伝達を受け空気は温度が上昇するが、巻線から離れた通風路を通った空気は熱伝達を受けることなく電動機の外へ排出される。また、ファン側に配置された巻線はファンからの流入風が直接当るため冷却効果が大きいが、反ファン側に配置された巻線は、通過する空気温度が既にファン側の巻線の熱が伝達されて温度が上昇しているために冷却効果が少なくなる。さらに、巻線から離れたモータフレーム近辺側を流れる空気は巻線冷却の作用を行うことなくモータの外へ排出されるために、特に反ファン側の巻線の冷却効果が少ない構成となっていた。
【０００９】
また、電動機内を通過する空気の巻線冷却効果を改善するため、ファン側の界磁鉄心端面とモータフレームとの間の通風断面積を塞ぐ壁を追加することにより、ファンより流入した空気を界磁鉄心の内側へ流すことで界磁巻線、電機子巻線を冷却させるという構成においては、界磁鉄心とモータフレームとの間に形成される断面に通風がなくなるため、反ファン側の界磁巻線の冷却効果が弱くファン側と反ファン側との界磁巻線の温度差が大きいという課題があった。さらにファンより排出された空気が電動機内に流入できる断面積は狭くなるために、空気流れの圧力損失が増加し、送風機効率が低下するという課題があった。
【００１０】
また、界磁巻線のスロット間のコイルエンドを短くするために巻枠内周壁を内側に傾斜させた構成の場合、界磁巻線の内側に配置されている整流子に風を案内するガイドの効果は得られる。しかしながら、界磁巻線との間には巻枠内周壁があるために、界磁組立体と電機子組立体の間を通過した風は界磁巻線からの熱の伝達を受けることなく排出される。さらにこの構成の場合、界磁巻線は界磁鉄心より外側へはみ出しにくくなるため、界磁の外側を流れる風も界磁巻線に当りにくくなり、界磁巻線の冷却性が低下し、界磁巻線の温度上昇が増加する。
【００１１】
これらの課題が原因となり、消費電力を大きくした場合には巻線の温度上昇が高くなるため、電動機体格を大きくして巻線抵抗を抑制する改善手段が必要となる。そのために、小型・軽量化を可能とする冷却性能の改善が強く求められている。
【００１２】
また、電動送風機の効率を低下させないために、送風機としての電動機内への流入損失の増加を抑制しつつ、巻線冷却性能を高くする改善が求められている。
【００１３】
本発明の目的は送風機としての効率を確保しつつ巻線温度上昇を改善し、小型・軽量の電動送風機を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、上記目的を達成するために本発明の電動送風機は、外周部がモータフレームに固定された界磁鉄心を有する界磁組立体と、界磁鉄心の内側に配置され電機子巻線をスロット内に収納する電機子鉄心を積層鉄心で構成し中央には出力軸を有する電機子組立体と、界磁組立体を収納し略円筒状のモータフレームと、出力軸に固定された回転ファンとを配置した電動送風機において、界磁鉄心の端面に装着された巻枠と、界磁鉄心と巻枠とに跨って巻回された界磁巻線とを有し、界磁巻線のスロット間のコイルエンドと界磁鉄心との間には通風可能な隙間を設け、界磁鉄心とモータフレームとの間に形成され界磁巻線の外周部となる通風断面を狭める壁面を巻枠に備えたことを要旨とする。
【００１５】
また、界磁鉄心の端面に装着された巻枠と界磁鉄心と巻枠とに跨って巻回された界磁巻線とを有する界磁組立体と、界磁鉄心の内側に配置され電機子巻線をスロット内に収納する電機子鉄心を積層鉄心で構成し中央には出力軸を有する電機子組立体と、出力軸に固定された回転ファンとを配置した電動送風機において、巻枠に界磁鉄心の内径より内側への延びた複数の立柱を有し、立柱間に表出する界磁巻線の表出部の最内径が界磁鉄心の内径より小さくしたことを特徴とすることを要旨とする。
【００１６】
これにより、電動送風機の小型化や消費電力の上昇に対し課題となる巻線温度上昇を改善するとともに、軽量で信頼性の高い電動送風機を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の電動送風機には、外周部が略円筒状のモータフレームに覆われた界磁鉄心と、界磁鉄心の端面に装着された巻枠と、界磁鉄心と巻枠とに跨って巻回された界磁巻線とを有し、界磁巻線のスロット間のコイルエンドと界磁鉄心との間には通風可能な隙間を設け、界磁鉄心とモータフレームとの間に形成され界磁巻線の外周部となる通風断面を狭める壁面を巻枠に備えていることを特徴としたものである。電動機の軸端に設けた回転ファンを回転させると、回転ファンから吸い込まれた空気がエアガイドを介して電動機内に導かれ、巻枠の界磁巻線外周側へ突出した壁によって案内された空気は、界磁巻線のスロット間のコイルエンドと界磁鉄心との間に形成された通風可能な隙間を通り、界磁組立体と電機子組立体との間を通過した後に外に排出する構成となっている。
【００１８】
本発明の請求項２に記載の電動送風機には、回転ファン側の界磁鉄心の端面に配置された巻枠には、界磁鉄心とモータフレームの間に形成され界磁巻線の外周部となる通風断面のうち、モータフレーム近辺の円周上に通風可能な隙間を設け、その内側にのみ通風遮断となる壁面を巻枠に備えていることを特徴としたものである。モータフレームに沿って電動機内に導かれる空気は、モータフレームと巻枠の壁面との隙間からモータフレームに沿って流入する流れと、界磁組立体の内部への流れと、一対の界磁巻線の間を結ぶ鉄心ヨーク部の外周への流れに分かれる。
【００１９】
本発明の請求項３に記載の電動送風機には、回転ファンの反対側となる界磁鉄心の端面に配置された巻枠には、界磁鉄心とモータフレームの間に形成され界磁巻線の外周部となる通風断面のうち、モータフレーム側には通風遮断となる壁を設け、界磁巻線近辺には通風可能な穴または隙間を巻枠外周に備えていることを特徴としたものである。モータフレームに沿って電動機内へ流入した空気は、モータフレーム側に配置された巻枠の壁面により界磁巻線側へ流れを変え、界磁巻線のスロット間のコイルエンドと界磁鉄心との間の通風可能な隙間から電機子側へ流入する流れと、界磁巻線に当った後にモータフレームの風穴へ流出する流れに分かれる。
【００２０】
本発明の請求項４に記載の電動送風機には、界磁鉄心の端面に装着された巻枠と界磁鉄心とに跨って巻回された界磁巻線とを有する界磁組立体と、界磁鉄心の内側に配置され電機子巻線をスロット内に収納する電機子鉄心を積層鉄心で構成し中央には出力軸を有する電機子組立体と、出力軸に固定された回転ファンとを配置した電動送風機において、巻枠に界磁鉄心の内径より内側への延びた複数の立柱を有し、立柱間に表出する界磁巻線の表出部の最内径が界磁鉄心の内径より小さくしたことを特徴としたものである。界磁鉄心と電機子鉄心の間を通り反ファン側へ流れた空気は、巻枠の立柱間に表出する界磁巻線の表出部に当った後にモータフレームの風穴より排出される。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電動送風機を具備していることを特徴とする電気機器である。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の具体例について図面を参照し説明する。
【００２３】
（実施例１）
図１は本発明の一実施例に係る電動送風機の半断面図を示すものである。図１において、１は界磁鉄心、２は界磁巻線、３は巻枠、４は電機子、５はモータフレーム、６は回転ファン、８ａおよび８ｂは巻枠の壁面である。
【００２４】
ここで、電動機内へ流入する空気の流れについて説明する。回転ファンより排出された空気は、モータフレーム５に沿って電動機内を流れ、界磁鉄心１の端面に配置された巻枠３の壁面８ａとモータフレーム５との隙間１２からモータフレームに沿って流れた後に反ファン側の巻枠３の壁面８ｂにより界磁巻線２の方へ誘導されて巻線冷却を行う第１の流れと、巻枠３の界磁巻線２の外周側へ突出した壁面３ａによって誘導され、界磁巻線２のスロット間のコイルエンドと界磁鉄心１との間に形成された通風可能な隙間を通り界磁巻線２や電機子４の巻線冷却を行う第２の流れに、巻枠３の壁面８ａによって分離される。
【００２５】
図２は本発明の巻枠３を界磁鉄心１に配置し、モータフレーム５に取り付けられた状態で、電動機の通風入口を示すものである。巻枠３の壁面８ａは、モータフレーム５との間に通風可能な環状の隙間１２を設け、空気の流れをモータフレーム５に沿う流れと壁面８ａに沿う流れの２方向に分離される。
【００２６】
図３は、本発明の電動機鉄心部の通風断面を示す図である。反ファン側の巻枠３の壁面８ｂは外周をモータフレーム５に近接させて、壁面８ｂの界磁巻線近辺は通風可能な隙間や穴１３が設けられている。なお、壁面の外周部の一部は、温度保護装置などが取り付けられるように切断された構成であっても構わない。
【００２７】
（実施例２）
図４は本発明の第二の実施例に係る電動送風機の半断面図である。反ファン側の界磁鉄心１の端面に設けられた巻枠３には界磁鉄心１の内径より内側への延びた複数の立柱９を有し、立柱９の間に表出する界磁巻線２の表出部の最内径が界磁鉄心１の内径より小さくしている。
【００２８】
図５は本発明の第二の実施例に係る電動送風機の巻枠を示す図である。巻枠３には、界磁鉄心１と巻枠３とに跨って巻回される界磁巻線２の先端と接続端子を保持する端子台を有し、巻線のコイルエンドを保持固定する立柱９を２本設けて中央で連結された構成としている。
【００２９】
（実施例３）
図６は当該電動送風機を本体５４に搭載した電気掃除機を示すものである。電気掃除機は吸込み口からホース５２を介して塵埃を含んだ空気を吸引するが、その吸引力は電動送風機の出力軸に取り付けられた遠心ファン６を回転させることで得ている。なお、小型・軽量で高い吸引力を得るため巻線冷却性がよく送風効率の高い電動送風機が用いられている。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本願請求項１に記載の発明によれば、界磁巻線のスロット間のコイルエンドと界磁鉄心との間には通風可能な隙間を設け、界磁鉄心とモータフレームとの間に形成され界磁巻線の外周部となる通風断面を狭める壁面を巻枠に備えていることで、界磁鉄心の端面に配置された巻枠の壁面とモータフレームとの隙間からモータフレームに沿って流れた後に反ファン側の巻枠の壁面により界磁巻線の方へ誘導されて巻線冷却を行う第１の流れと、巻枠の界磁巻線の外周側へ突出した壁面によって誘導され界磁巻線のスロット間のコイルエンドと界磁鉄心との間に形成された通風可能な隙間を通り界磁巻線や電機子巻線の冷却を行う第２の流れが生じ、各々が巻線冷却性の高い流れで送風効率を低下させることなく温度上昇が改善されるという有利な効果が得られる。
【００３１】
請求項４に記載の発明によれば、界磁組立体と電機子組立体との間を通り反ファン側へ流れた空気が巻枠の立柱間に表出した界磁巻線の内周部に当ることで反ファン側の界磁巻線温度上昇の改善に寄与する。さらに、巻線のコイルエンドを小さくすることが出来るため、軽量化に寄与する。またさらに、巻線の外周へのはみ出しが小さくなることで、巻線外周部に温度感知センサなどの部品を取り付けることが容易となるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による電動送風機の半断面を示す図
【図２】本発明の一実施例による電動送風機の電動機部分の通風入口を示す図
【図３】本発明の一実施例による電動送風機の電動機鉄心部の断面を示す図
【図４】本発明の第二の実施例による電動送風機の半断面を示す図
【図５】本発明の第二の実施例による電動送風機の巻枠を示す図
【図６】本発明の電動送風機を備える電気掃除機を示す図
【図７】従来の電動送風機の半断面を示す図
【図８】従来の電動送風機の電動機部分の通風入口を示す図
【符号の説明】
１  界磁鉄心
２  界磁巻線
３  巻枠
４  電機子組立体
５  モータフレーム
６  回転ファン
７  エアガイド
８  巻枠壁面
９  巻枠立柱
【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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