(57)【要約】【課題】送風の圧損を低減し、効率良くブラシレスモータを冷却して小型にした電動送風機を提供する。【解決手段】インペラから吐出され、エアガイドに導かれた気流を、外筒とフレームとの間に構成した通風路に流し、フレームの外周面に固定子のコイルエンドが露出する位置に通風孔を複数個設ける構成とする。これによって、モータの主な発熱源であるコイルのコイルエンドを気流で直接冷却するとともに、多くの気流の流れを大きく妨げる構造がないので圧損が大幅に増加することが無い。これらにより圧損の増大を抑えつつ効率良く放熱することができるため、小型でかつ圧損を抑えた冷却構成が実現できる。【選択図】図１
2012202282.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有した回転子と、
複数のコイルを有した固定子と、
前記固定子を内包し前記回転軸を支持する軸受を保持したフレームと、により構成されたブラシレスモータを備えるとともに、
複数枚のブレードを有し、前記回転軸に固着されたインペラと、
前記インペラの周囲に複数の流路を構成するエアガイドと、
前記インペラおよび前記エアガイドを内包し、中央部に吸気口を配置したファンケースと、
前記フレームの外周に設けられた外筒とを備え、
前記インペラによって発生され前記ファンケースと前記エアガイドによって導かれた空気を、前記フレーム外周に沿って流す通路を前記外筒と前記フレームとの間に構成し、
前記フレームの外周には側面通風孔が複数設けられ、前記側面通風孔は、前記回転軸の鉛直方向から見て前記固定子のコイルエンドが前記側面通風孔を介して露出する位置に配置した電動送風機。
【請求項２】
前記固定子は複数の独立した集中巻きのコイルにて形成され、
前記側面通風孔は対向する１つの前記コイルのコイルエンドに対し少なくとも１つ以上設けた請求項１に記載の電動送風機。
【請求項３】
前記固定子は複数の独立した集中巻きのコイルにて形成され、
前記側面通風孔の位置は、前記複数のコイルのコイルエンド間に形成される隙間の位置と合うように構成した請求項１に記載の電動送風機。
【請求項４】
前記固定子は磁性体からなるコアを有し、
前記コアは内周側へ突出するティースを備え、
前記コアの外周面には前記ティースの中央を通る半径方向の延長線上に溝を設け、
前記溝は回転軸方向へ前記コアの両側の端面に連通するように構成した請求項１に記載の電動送風機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機を搭載した電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用電気掃除機等に使用される電動送風機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、家庭用電気掃除機に使用される電動送風機の電動機は、ほとんどがユニバーサルモータが使われている。近年、より強い吸い込み力のものや、使用性から小型・軽量の良いものが求められている。そこで、より高速回転にすることによる吸込仕事率の向上や小型・軽量を狙ってブラシレスモータを使用した電動送風機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来例は、図６に示す通り、回転軸１０２の先端に装着されたインペラ１０９が、回転軸１０２に装着した回転子１０１と、固定子コア１０４とコイル１０３とから構成される固定子を内包するフレーム１０５と、フレーム１０５と回転軸１０２を回転自在に連接する軸受１０７、１０８とからなるブラシレスモータによって回転する。
【０００４】
複数枚のブレードを有したインペラ１０９の外周に配置されたエアガイド１１０は、インペラ１０９の回転によって送風された空気を圧力回復させて、エアガイド１１０内に流れる空気の気流をエアガイド１１０で内側へ大きく曲げ、この気流をブラシレスモータの内部へと流し固定子や回転子１０１を冷却する。
【０００５】
また、モータの主な発熱部位は、ユニバーサルモータの場合、電機子・固定子、整流子であるのに対して、ブラシレスモータを使用した場合は、固定子であることから、モータのフレームの外周に沿ってエアを流すことにより、送風による圧損の低減をする提案がされている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
この従来例は、図７に示す通り、回転軸１０２の先端に装着されたインペラ１０９が、回転軸１０２に装着した回転子１０１と、固定子コア１０４とコイル１０３とから構成される固定子を内包するフレーム１０５と、フレーム１０５と回転軸１０２を回転自在に連接する軸受１０７、１０８とからなるブラシレスモータによって回転する。複数枚のブレードを有したインペラ１０９の外周に配置されたエアガイド１１０は、インペラ１０９の回転によって送風された空気を圧力回復させて、エアガイド１１０内に流れる空気の気流をエアガイド１１０で内側へ大きく曲げ、この気流を外筒１１３とフレーム１０５の間に形成した通風路１１４へと流している。
【０００７】
そして、ブラシレスモータでの熱の主な発生場所であるコイル１０３と、固定子コア１０４の熱を、フレーム１０５を介して通風路１１４を流れる空気に放熱させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−１３５３２０号公報
【特許文献２】特開平１１−３３６６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記従来のモータ内部にエアを通風して冷却する構成では、エアガイドの吐出口から大きく空気を曲げてモータ内部に導く必要があるので、送風の圧損を大きく生じてしまう。さらにモータ内部の隙間が小さいので、ここを通過するために更なる圧損
が発生する。一方、モータのフレーム外周を沿うようにエアを流す構成では、通風路での空気の圧損は低く抑えられるが、コイルで発生した熱はコアとフレームを介して放熱するため、小型にするほど十分な冷却が行えない。従って、放熱効率が悪いために小型化するのに制約が生じてしまうという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、送風の圧損を低減し、かつブラシレスモータを効率良く冷却して小型化した電動送風機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電動送風機は、回転軸を有した回転子と、複数のコイルを有した固定子と、固定子を内包し回転軸を支持する軸受を保持したフレームとにより構成されたブラシレスモータを備えるとともに、複数枚のブレードを有し、回転軸に固着されたインペラと、前記インペラの外周に配置されたエアガイドと、前記インペラおよび前記エアガイドを内包し、中央部に吸気口を配置し、少なくとも前記フレームまたは前記エアガイドの一部に固定されたファンケースと、前記ファンケースに接続された外筒接続部と前記フレームの外側に設けた外筒とからなる外筒部とを備え、前期インペラによって発生させ、前記エアガイドに導かれた空気を前記フレーム外周に沿って流す通路を前期外筒と前記フレーム間に構成し、前記フレームの外周に前記固定子のコイルエンドが露出する位置に通風孔を複数個設ける構成としたものである。
【００１２】
これによって、モータの主な発熱源であるコイルのコイルエンドをエアで直接冷却するとともに、多くのエアをフレーム外周に沿って流すことにより、流れを大きく妨げる構造がないので通気圧損が大幅に増加することが無い。これらによって通気圧損の増大を抑えつつ効率良く放熱することができるため、小型でかつ通気圧損を抑えた冷却構成が実現できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電動送風機は、フレーム外周を流れるエアの圧損を抑えながら、モータのコイルを効率良く冷却できるため、送風の効率の低下を抑えながら小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における電動送風機の部分断面図
【図２】本発明の実施の形態１における電動送風機のエアガイドとインペラ部を示す図１でのＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの断面図
【図４】本発明の実施の形態２における電動送風機の部分断面図
【図５】本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータの断面図
【図６】従来のモータ内部に空気を通して冷却する電動送風機の部分断面図
【図７】従来のモータ外周に空気を通して冷却する電動送風機の部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の発明は、回転軸を有した回転子と、複数のコイルを有した固定子と、前記固定子を内包し前記回転軸を支持する軸受を保持したフレームと、により構成されたブラシレスモータを備えるとともに、複数枚のブレードを有し、前記回転軸に固着されたインペラと、前記インペラの周囲に複数の流路を構成するエアガイドと、前記インペラおよび前記エアガイドを内包し、中央部に吸気口を配置したファンケースと、前記フレームの外周に設けられた外筒とを備え、前記インペラによって発生され前記ファンケースと前記エアガイドによって導かれた空気を、前記フレーム外周に沿って流す通路を前記外筒と前記フレームとの間に構成し、前記フレームの外周には側面通風孔が複数設けられ、前記側面通風孔は、前記回転軸の鉛直方向から見て前記固定子のコイルエンドが前記側面通風孔を介して
露出する位置に配置したことにより、インペラからの気流が側面通風孔から入ってコイルエンドに直接接触する。ブラシレスモータの主な発熱源の１つは固定子のコイルなので、非常に効率良く熱がコイルから空気へと伝達するので、効率良く冷却することができる。
【００１６】
第２の発明は、特に、第１の発明の固定子は複数の独立した集中巻きのコイルにて形成され、側面通風孔は対向する１つの前記コイルのコイルエンドに対し少なくとも１つ以上設けたことにより、コイルが集中巻きなのでインペラからの気流を発熱源であるコイルに集中的にあてることができるので、フレームの剛性を確保しながら、より効率良く冷却することが可能となる。気流は旋回気流のため、側面通風孔からコイルエンドに当たった気流がすぐにフレームの外周へ抜けやすくなるので圧損の増大を抑えることができるから送風効率を落とすことを抑制できる。
【００１７】
第３の発明は、特に、第１の発明の固定子は複数の独立した集中巻きのコイルにて形成され、側面通風孔の位置は、前記複数のコイルのコイルエンドの間に形成される隙間の位置と合うようにすることで、コイルエンドの凹部からモータ内部へと入る気流が多くなり、より効率良く冷却することが可能となる。
【００１８】
第４の発明は、特に、第１の発明の固定子は磁性体からなるコアを有し、コアは内周側へ突出するティースを備え、コアの外周面にはティースの中央を通る半径方向の延長線上に溝を設け、溝は回転軸方向へコアの両側の端面に連通するように構成したことにより、側面通風孔からブラシレスモータの内部へ入った気流の一部をコア外周の溝を通ることにより、より冷却効果を高めることができる。
【００１９】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の電動送風機を電気掃除機に搭載することにより、小型・軽量で吸込仕事率が高い電気掃除機が実現できる。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電動送風機の部分断面図を示すものである。図１において、１は回転子で、回転子１は回転軸２を中心に配置しており、回転子１の外周側に複数のコイル３と固定子コア４を有する固定子が配置され固定子コア４はフレーム５に焼きバメなどによって内包されており、このフレーム５とフレーム５に連接したブラケット６とで軸受７、軸受８を保持して回転軸２を回転自在に支持している。
【００２２】
回転軸２の先端にはインペラ９が連結され、インペラ９の周囲にエアガイド１０が配置され、エアガイド１０の複数チャンネルの独立したディフューザにより、インペラ９から排出された空気を徐々に減速し、圧力回復を行っている。
【００２３】
ファンケース１１は中央部に空気を流入するための吸気口を有し、吸気口には樹脂製リング１２が配置されており、インペラ９との隙間を最小限にして空気の漏れを防いでいる。
【００２４】
フレーム５の外周側にファンケース１１に連接された外筒１３が設けられ、フレーム５との間に通風路１４を形成している。インペラ９から吐出された気流はエアガイド１０を通って通風路１４へと導かれる。フレーム５の外周面にコイル３のコイルエンドが露出する位置に側面通風孔１５を複数個設けている。
【００２５】
通風路１４を通る気流のうち、フレーム５に沿って流れる気流の一部は、側面通風孔１
５を通ってコイル３のコイルエンドに当たることにより、ブラシレスモータの主な発熱源の１つであるコイル３を直接冷却するので、効率良く冷却することが可能となる。
【００２６】
側面通風孔１５を通過してコイル３のコイルエンドに接触した気流の内、一部の気流はブラシレスモータの内部を通って固定子と回転子を冷却する。また大半の気流はブラシレスモータの内部の隙間が通風路１４に比べて小さいので再び通風路１４に戻る。
このように通風路１４を流れる気流を大きく遮ることがないので、圧損の大きな増大を抑えることができる。
【００２７】
図２は、本発明の実施の形態１における電動送風機のエアガイドとインペラ部を示す図１でのＡ−Ａ断面図である。図２において、回転軸２に装着された複数枚のブレードを有したインペラ９から外周に向かって吐出された気流は、エアガイド１０で徐々に圧力回復された後、外筒１３の内側の通風路１４へと旋回気流となって送られる。それゆえ、通風路１４内に生じた旋回気流によってフレーム５の側面通風孔１５内に気流が導入されることとなる。
【００２８】
図３は本発明の実施の形態１におけるブラシレスモータの断面図である。
図３においてフレーム５に設けた側面通風孔１５と、集中巻きにしてある複数のコイル３のコイルエンド間に形成される隙間の位置とを合わせている。旋回気流は側面通風孔１５からブラシレスモータの内部へ入りコイルエンドに当たって再びブラシレスモータの外へと出るものと、コイルエンドとフレーム５の間を通るものと、コイルエンドの間の隙間からさらに内周側を通って再びブラシレスモータの外へ向かうものとがある。
【００２９】
旋回気流の妨げをせずに側面通風孔１５から内周側に導入しやすくするため、側面通風孔１５の旋回気流の上流側のエッジ１６が外周側に面する斜面の形状にしている。フレーム５の形状に沿った旋回気流が斜面の形状に沿うため、内周側に向かいやすくなる。これによりコイル３に接触する気流が増加して冷却性能が向上する。
【００３０】
また、旋回気流の下流側の側面通風孔１５のエッジ１７が外周側に向けて突出するように曲がっていることによりフレーム５とコイル３の間とその内側へ導入しやすくなる。これにより、コイル３と接触する気流がさらに増加して冷却性能が向上する。
【００３１】
また、図１において、エアガイド１０を通る気流を徐々に変化させるようにファンケース１１のエアガイド１０の外周側に対面する内側の角を曲面にするとすることで、圧損を低減することができる。
【００３２】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における電動送風機の一部破断正面図を示すものである。
図４において、１は回転子で、回転子１は回転軸２を中心に配置しており、回転子１の外周側にコイル３と固定子コア４を有する固定子が配置され、固定子コア４はフレーム５に固着されており、このフレーム５とフレーム５に連接したブラケット６とで軸受７、軸受８を保持して回転軸２を回転自在に支持している。
【００３３】
回転軸２の先端にはインペラ９が連結され、インペラ９の周囲にエアガイド１０が配置され、エアガイド１０の複数チャンネルの独立したディフューザにより、インペラ９から排出された空気を徐々に減速し、圧力回復を行っている。
ファンケース１１は中央部に空気を流入するための吸気口を有し、吸気口には樹脂製リング１２が配置されており、インペラ９との隙間を最小限にして空気の漏れを防いでいる。
【００３４】
フレーム５の外周側にファンケース１１に連接された外筒１３が設けられ、外筒１３の内側に吸音材１８が連接してあり、吸音材１８は通常、気流を通すのに十分な剛性を有している。そして外筒１３及び吸音材１８とフレーム５との間に通風路１４を形成している。
【００３５】
インペラ９から吐出された気流はエアガイド１０を通って通風路１４へと導かれる。フレーム５の外周面にコイル３のコイルエンドが露出する位置に側面通風孔１５を複数個設けている。通風路１４を通る気流のうち、フレーム５に沿って流れるものの一部は側面通風孔１５を通ってコイル３のコイルエンドに当たることにより、ブラシレスモータの主な発熱源であるコイル３を直接冷却するので、効率良く冷却することが可能となる。
【００３６】
側面通風孔１５を通過してコイル３のコイルエンドに接触した気流の内、一部の気流はブラシレスモータの内部を通って固定子と回転子を冷却する。また大半の気流はブラシレスモータの内部の隙間が通風路１４に比べて小さいので再び通風路１４に戻る。
【００３７】
また、通風路１４は吸音材１８によって気流が十分に流れる寸法を確保し、かつ気流がフレーム５に近づく方向へ流れるように規制しているので、フレーム５に沿う気流の割合を増やす働きを有している。
【００３８】
このように通風路１４を流れる気流を大きく遮ることがないので、圧損の大きな増大を抑えることができる。インペラ９から吐出された気流は、実施の形態１の図２と同様に、エアガイド１０を通って通風路１４へと旋回気流として吐出される。それゆえ、旋回気流によってフレーム５の側面通風孔１５に気流が導入される。
【００３９】
図５は本発明の実施の形態２におけるブラシレスモータの断面図である。
図５においてフレーム５に設けた側面通風孔１５は、集中巻きにしてあるコイル３のコイルエンドの山の位置に合わせて配置されている。
【００４０】
また、固定子コア４は内周側へ突出したティース２０を有しており、ティース２０にコイル３を巻回されている。
【００４１】
固定子コア４の外周面にはティース２０の中央を通る半径方向の延長線上に溝１９が設けられ、溝１９は回転軸方向へ固定子コア４の両側の端面に連通するように構成されているので、側面通風孔１５からブラシレスモータの内部へ入った気流の一部がコア外周の溝１９を通ることにより、より冷却効果を高めることができる。
【００４２】
側面通風孔１５から入ってくる旋回気流の多くはコイルエンドの山にあたって再びフレーム５の外周へと流れていくので、気流の流れを大きく妨げることがない。それにより圧損の増大を抑えながら冷却効率を高めることが実現できる。
【００４３】
なお、溝１９は円筒形状の固定子コア４にＶ溝形状としたが、固定子コア４の磁気回路として不具合がない寸法・形状であればフレーム５との間で固定子コア４の両側の端面に連通する通路を形成するようなものであれば、いかなる形状でも同様な効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように、本発明にかかる電動送風機は、フレーム外周を流れるエアの圧損を抑えながら、コイルエンドを直接冷却することができるため、送風の効率の低下を抑えながら小型化することが可能となるので、小型・軽量で送風効率が高い電動送風機を実現できる。また、この電動送風機を用いて、小型・軽量で吸込仕事率の高く使い勝手の良い電気掃
除機を実現することができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  回転子
２  回転軸
３  コイル
４  固定子コア
５  フレーム
６  ブラケット
７  軸受
８  軸受
９  インペラ
１０  エアガイド
１１  ファンケース
１２  樹脂製リング
１３  外筒
１４  通風路
１５  側面通風孔
１６  エッジ
１７  エッジ
１８  吸音材
１９  溝
２０  ティース
１０１  回転子
１０２  回転軸
１０３  コイル
１０４  固定子コア
１０５  フレーム
１０６  ブラケット
１０７  軸受
１０８  軸受
１０９  インペラ
１１０  エアガイド
１１１  ファンケース
１１２  樹脂製リング
１１３  外筒
１１４  通風路
【図１】
2012202282.tif 000003
【図２】
2012202282.tif 000004
【図３】
2012202282.tif 000005
【図４】
2012202282.tif 000006
【図５】
2012202282.tif 000007
【図６】
2012202282.tif 000008
【図７】
2012202282.tif 000009