(57)【要約】【課題】駆動回路基板を内蔵するＤＣモータの電動送風機の小型化の実現および高効率を実現する。【解決手段】  ブラシレスＤＣモータ５０と、このブラシレスＤＣモータ５０のステータ外周部を支持するモータケース３ａと、このモータケース３ａの内側に配設されるとともに前記ブラシレスＤＣモータ５０の電力を制御する制御素子２３が設けられた駆動回路基板５と、前記ブラシレスＤＣモータ５０により回転するファンとを備え、このファンで吸入された空気を前記モータケースに形成された排気口から排出させる電動送風機１において、前記駆動回路基板５に前記ファンから前記排気口に至る空気を通過させる風路窓３０を設け、前記駆動回路基板５に実装された前記ブラシレスＤＣモータ５０の駆動電源部と電力制御素子２３とを接続するリード配線を設け、前記リード配線の風路窓３０へのはみだしを防止する防止手段を設けるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシレスＤＣモータと、このブラシレスＤＣモータのステータ外周部を支持するモータケースと、このモータケースの内側に配設されるとともに前記ブラシレスＤＣモータの電力を制御する制御素子が設けられた駆動回路基板と、前記ブラシレスＤＣモータにより回転するファンとを備え、このファンで吸入された空気を前記モータケースに形成された排気口から排出させる電動送風機において、
前記駆動回路基板に前記ファンから前記排気口に至る空気を通過させる風路窓を設け、前記駆動回路基板に実装された前記ブラシレスＤＣモータの駆動電源部と電力制御素子とを接続するリード配線を設け、前記リード配線の風路窓へのはみだしを防止する防止手段が設けられたことを特徴とする電動送風機。
【請求項２】
前記モータケースに前記ブラシレスＤＣモータの回転軸を回転自在に支持する軸受を保持するフレームを設け、前記駆動回路基板を保持部材により前記フレームに固定し、前記保持部材を前記風路窓と前記リード配線との間に位置させて前記風路窓へのはみ出しを防止する防止手段としたことを特徴とする請求項１記載の電動送風機。
【請求項３】
前記ファンから吐出された空気の少なくとも一部を前記駆動回路基板の風路窓に案内する筒状部材を配設し、前記リード配線を前記筒状部材の外側に位置させて前記筒状部材を前記風路窓へのはみ出しを防止する防止手段としたことを特徴とする請求項１記載の電動送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動回路基板を内蔵した電動送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動送風機として、小型化やコンパクト化を実現し、しかも回路部の発熱素子を効率よく冷却するために、例えば、特許文献１には、モータブラケット内に駆動回路基板が内蔵されているものが開示されている。
【特許文献１】特開２００２−７８６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電動送風機は一般に駆動電力が大きいので、電力制御素子に流れる電流値が大きく、回路基板にこの配線を形成すると配線パターンを幅広にする等の対応に迫られる。そのため所定の配線パターン面積を要し、駆動回路基板の小型化が図れない。したがって、特許文献１のように駆動回路基板をブラケットに内蔵するものである場合、電動送風機の小型化という点では更なる改良の余地が残されている。
【０００４】
本発明の目的は、ブラシレスＤＣモータを用いる電動送風機の小型化を実現し、かつ、それに伴う送風効率の低下を抑えることができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
ブラシレスＤＣモータと、このブラシレスＤＣモータのステータ外周部を支持するモータケースと、このモータケースの内側に配設されるとともに前記ブラシレスＤＣモータの電力を制御する制御素子が設けられた駆動回路基板と、前記ブラシレスＤＣモータにより回転するファンとを備え、このファンで吸入された空気を前記モータケースに形成された排気口から排出させる電動送風機において、
前記駆動回路基板に前記ファンから前記排気口に至る空気を通過させる風路窓を設け、前記駆動回路基板に実装された前記ブラシレスＤＣモータの駆動電源部と電力制御素子とを接続するリード配線を設け、前記リード配線の風路窓へのはみだしを防止する防止手段を設けるようにした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、小型化を実現し、かつ、それに伴う送風効率の低下を抑えることができる電動送風機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施の形態を図１乃至図８により説明する。図１に本発明の実施の形態の電動送風機１を示す。電動送風機１は、ファン部４、ブラシレスＤＣモータ５０（以下「モータ５０」と呼ぶ。）からなるモータ部３を保持するモータケース３ａがフレーム２に一体的に保持された構造である。なお、図１において矢印Ｆは、ファン部４から吸入された空気がモータ部３へ排出される風路を示している。
【０００８】
図５に示すように、フレーム２の中央部には、円筒状に突出した凸部２ｄの内周側にベアリング（軸受１２）を収納し、この軸受１２によりモータ軸６が回転可能に保持されている。また、鍔状の外周部２ｂの下部に突出したリブ２ｃの内周面にモータケース３ａの上端部を嵌合させ、モータケース３ａを一体的に保持している。
【０００９】
フレーム２の中心部の凸部２ｄにファン部４を構成する整流板７が取り付けられる。また、この整流板７の上部には遠心ファン８がモータ軸６に取り付けられ、これらを覆うようにファンカバー４ａが、フレーム２の外周側部に嵌合して保持される。モータ５０の動作による遠心ファン８の回転により、ファンカバー４ａの頂部に設けられた吸引開口部９から空気が吸引され、遠心ファン８の吐出口１０から空気が側方に吐出される。吐出された空気は、整流板７の案内部材７ａによりモータ軸６方向に向かって案内された後、フレーム２に設けられている通風口２ａを経由してファン部４の下方に配置されているモータ部３の方向に送り出される。
【００１０】
モータケース３ａは、有底筒型形状を有し、その底部３ｂには、モータ軸６を回転可能に保持するベアリング（軸受１２）が収納され、この軸受１２により回転軸６の下端側が軸支されている。このモータケース３ａの上部は開口し、この開口部にファン部４から吸入された空気が吐出される。また、モータケース３ａの底部近傍の周面には、吹出口としての排気口（図示しない。）が設けられている。
【００１１】
モータ部３を構成する固定子巻線１５（図６参照）が巻回された固定子１４（ステータ）の外周部がモータケース３ａの内周に支持されて収納されている。この固定子１４は、複数枚のケイ素鋼板が積層された部材に固定子巻線１５が巻回されている。
【００１２】
また、回転子１３は、その外周面が固定子１４の内周面に所定の間隙を介して対面するようにモータ軸６に保持されている。また、この回転子１３は、複数枚のケイ素鋼板を積層し、複数個の永久磁石が分割して埋め込まれた内部磁石埋込み型である。
【００１３】
次に、図６に、本発明の実施の形態に用いたモータ５０に印加する電力を制御するインバータ回路を主要構成とする駆動回路２０を示す。直流電源部２１から供給される直流電流は、駆動回路２０により交流に変換される。この交流電流をモータ５０に印加し電力制御を行う。この駆動回路２０は、電動送風機１の駆動を制御する電動送風機制御部２２と、直流電源部２１から供給される直流電流をスイッチングする電力制御素子２３ａ〜２３ｆと、これらの電力制御素子２３を駆動制御するドライブ回路２４ａ〜２４ｆとで構成する。
【００１４】
直流電源部２１は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池などの２次電池、又はこれら２次電池を複数本組み合わせた組電池が使用される。その他、商用電源を整流平滑してもよい。直流電源部２１から直流電流が駆動回路２０に供給される。駆動回路２０は、６個の電力制御素子２３a〜２３ｆを３相ブリッジ接続した構成である。これらの電力制御素子２３a〜２３ｆは、マイコンを主体とする電動送風機制御部２２から出力されるパルス信号に基づき動作する。当該パルス信号により高圧側ドライブ回路２４ａ〜２４ｃ及び低圧側ドライブ回路２４ｄ〜２４ｆが駆動され、交流電流をモータ５０の固定子巻線１５に供給する。ここで、直流電源のプラス端子から電力制御素子２３ａ〜２３ｃに接続されている配線を高圧側の電源配線３２とよび、直流電源のマイナス端子から電力制御素子２３ｄ〜２３ｆに接続されている配線を低圧側の電源配線３３とよぶ。
【００１５】
また、電動送風機制御部２２には、電動送風機１の始動、停止又は入力電力を選択するための操作部２６、駆動回路２０に流れる電流を検出する電流検出手段２７、直流電源部２１による入力電圧をチェックするための入力電圧検出手段２８等が接続されている。さらに、電動送風機制御部２２は、ホール素子などで検出された回転子１３の磁極検出情報を受けている。
【００１６】
固定子巻線１５は、巻始めまたは巻終り同士を中点９０として接続するとともに、各相のもう一方の巻線端部は３相ブリッジ接続された６個の電力制御素子２３ａ〜２３ｆに接続される。
【００１７】
図７と図８に、上記した駆動回路２０を実装した駆動回路基板５を示す。図７はファン部４側から駆動回路基板５の表面５ａを見た図で、図８は、モータ５０側から駆動回路基板５の裏面５ｂを見た図である。
【００１８】
ドーナツ形状の駆動回路基板５の中央には、ファン部４からモータ部３側への風路となる風路窓３０が形成されている。耳部３１には、直流電源部２１の高圧側の電源配線３２、及び低圧側の電源配線３３を接続するための接続端子３２ａと３３ａが配置される。この耳部３１は駆動回路基板５の外周部に突出して、対向位置に２ヶ所設けられている。一方の耳部３１ａには電源の高圧側の電源配線３２を接続する接続端子３２ａが配置されている。また、他方の耳部３１ｂには、電源の低圧側の電源配線３３を接続する接続端子３３ａが配置されている。
【００１９】
駆動回路基板５の周縁部には、たとえばＭＯＳＦＥＴなどの電力制御素子２３ａ〜２３ｆが図７に示すように所定のピッチで配設されている。これらの電力制御素子２３ａ〜２３ｃと接続端子３２ａとをリード配線Ｌによって接続して高圧側の電源配線３２を形成する。また、電力制御素子２３ｄ〜２３ｆと接続端子３３ａとをリード配線Ｌによって接続し、低圧側の電源配線３３を形成する。
【００２０】
モータ５０の駆動回路２０は、多数の電力制御素子２３を有するため複数の回路基板で構成すると接続箇所が多数となり、組み立て工数の増大等をきたす。また接続箇所が増大すると駆動回路基板５の信頼性にも影響を及ぼす。そのため、本発明のように駆動回路基板を一枚の基板で形成することにより上記したような課題が解消される。
【００２１】
上記構成の電動送風機では、モータ５０が駆動されると回転軸６に固定されたファン８が回転することにより、吸引開口部９から空気が吸引される。そして、吸引された空気はファン８の外周から整流板７、フレーム２の通風口２a、駆動回路基板５の風路窓３０を介してモータケース３aに形成された排気口から排出される。吸引された空気がモータケース３a内を通過することにより、モータ５０や駆動回路基板５を冷却することができる。
【００２２】
ところで、電気掃除機に用いられるような電動送風機１の場合は、駆動電流が大きいので一般的に電源部の配線のパターン幅を大きくとる必要がある。このことからパターンの形成面積が増大し、駆動回路基板５を小型化する場合においては支障をきたすことがある。特に駆動回路基板をモータケースの内側に配置するものでは、電動送風機全体の大型化を招く結果となる。しかしながら、本発明の構成によると、直流電源部２１の高圧側及び低圧側の配線３２、３３をリード配線Ｌにより形成しているので、制御回路部等の配線パターン部（図示しない）の上部等に立体的に配置することができる等、直流電源部２１の配線パターンを設けなくともよいので駆動回路基板５の小型化には好適である。
【００２３】
しかも、本発明では後述するように、リード配線Lが風路窓にはみだすことを防止するリード線はみだし防止手段を設けている。このため、リード配線Ｌが風路窓３０側にはみ出した場合の不具合、すなわち、ファンから排気口に至る風路の風路抵抗を増大して吸込効率が低下することや、リード配線Lが風路を流れる空気の外力を受けて接続部位等に亀裂等が生じることを防止できる。
【００２４】
本発明の風路窓３０へのリード線はみだし防止手段として、図１に示すようにねじを駆動回路基板５の下部に突出するように保持部材３５を設ける。このように風路窓３０とリード配線Lとの間に保持部材３５、３５を配置することで、リード配線Ｌが風路窓３０へはみ出さないようにすることができる。しかも、リード線Lの風路窓へのはみだしを防止するための構成を、別途設けずに、駆動回路基板５をフレーム２に固定するための保持部材３５を利用したから、駆動回路基板５の構造を簡略化できる。
【００２５】
次に、リード配線が風路側にはみ出すことを防止するための他の実施の形態を図９および図１０を用いて説明する。図９に示すようにフレーム２の下部側で通風口２ａより中心側であって、駆動回路基板５の風路窓３０に挿入可能な筒部材４０を取り付ける。この筒部材４０はファン８で吸い込まれた空気を風路窓３０に案内する機能を有するが、その形状は風路窓３０が円形の場合は円筒形が好ましく、風路窓３０の形状によって適宜設計的に選ばれる。筒部材４０には、筒側壁に通風口４０ａが設けられ、フレーム２の通風口２ａから吐出される風が駆動回路基板５の風路窓３０へ案内される。駆動回路基板５の風路窓３０へ筒部材４０が挿入され、風路窓３０とリード配線Lとの間に筒部材４０が配設される。また、駆動回路基板５の外周端部がモータケース３ａの内壁の一部に設けられた切込溝に挿入され固定される。
【００２６】
このように駆動回路基板５が取り付けられることにより、上記したようにリード配線Ｌは、筒部材４０の外側に配置されるので、風路内にはみ出すこともなく、風路抵抗を増大させることもない。
【００２７】
この実施の形態によれば、ファン８で吸い込まれた空気を風路窓３０に案内する機能とリード配線Lの風路窓へのはみだしを防止する機能とを筒状部材４０に持たせることができるので、簡単な構成で吸い込み効率の低下を抑制することができる。
【００２８】
なお、上記した筒部材４０は、フレーム２の下部側に固定する場合について例示したが、例えば、駆動回路基板５の風路窓３０に直接固定するようにしてもよい。
【００２９】
また、上記の実施の形態において、電動送風機１を構成するファン部４とモータ部３をフレーム２で一体的に保持する場合について例示したが、例えば、モータケース３ａの上端部とファン部４のファンカバー４ａを嵌合させ、ファン部４の中心部に軸受部１２を設けてモータ軸６を保持する構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の電動送風機の正面図である。
【図２】本発明のファン部を構成する遠心ファンを示す。
【図３】本発明のファン部を構成する整流板を示す。
【図４】本発明のフレームの上面図である。
【図５】本発明のフレームの断面図である。
【図６】本発明の電動送風機を駆動制御する回路図である。
【図７】本発明の電動送風機を駆動制御する駆動回路基板の上面図である。
【図８】本発明の電動送風機を駆動制御する駆動回路基板の裏面図である。
【図９】本発明の電動送風機の他の実施の形態を示す正面図である。
【図１０】筒部材が装着されたフレームの斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  電動送風機 
２  フレーム
３  モータ部
５  駆動回路基板
７  整流板
８  遠心ファン
９  吸引開口部
１１  通風口
１３  回転子
１４  固定子
５２  固定子巻線
２０  駆動回路
２３  電力制御素子
２４  ドライブ回路
２５  固定子巻線
３０  風路窓
３２  高圧側の電源配線
３３  低圧型の電源配線
３５  保持部材
【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】
2007032281.tif 000010
【図９】
2007032281.tif 000011
【図１０】
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