(57)【要約】【課題】ブラシレスモータの冷却を小型でかつ低圧損の構成で実現し、高い送風性能を有する電動送風機およびそれを用いた電気掃除機を提供する。【解決手段】ロータ３外周に配置され巻線４とコア５ａで構成されるステータ６ａと、コア５ａ外周部に直線状の溝７ａを設け嵌合固定した案内翼８ａと、回転軸２に固定されたインペラ１２と、インペラ１２を覆うファンケース１３と、フレーム前１０ａの外周面との間に通気路１４となる空間を設けて配置した円錐形状のモータケース１５ａと備え、複数の案内翼８ａは、ステータ６ａと熱伝導性樹脂でモールド成形され、通気路１４内に複数の案内翼８ａで複数の風路１７を形成したことで、複数の風路１７を流れる際に、ステータ６ａで発生した熱は翼体に伝導し、ステータの熱を効率よく気流に伝達させてブラシレスモータ１１ａ外部へ逃がすことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有するロータと、前記ロータの外周に隙間を設けて配置され巻線が巻かれたコアで構成されるステータと、前記ステータに固定された翼体と、前記回転軸の軸受を保持し前記ステータを覆うフレームとから構成されるブラシレスモータと、前記回転軸に固定されたインペラと、前記インペラを覆うファンケースと、前記フレーム外周面との間に通気路となる空間を設けて配置されたモータケースとを備え、前記翼体は前記フレームから突出して前記インペラ外周から前記フレーム側面に沿った複数の風路を前記通気路内に形成し、かつ前記複数の風路は各々の風路内を流れる気流に対してディフューザ作用を有するよう構成した電動送風機。
【請求項２】
インペラは、入口から流入した気流を軸方向と径方向との中間の角度で流出させる斜流型ブレードを有する請求項１に記載の電動送風機。
【請求項３】
翼体は、複数の案内翼から構成され、コア外周部に設けた凹部に嵌合固定した請求項１または２に記載の電動送風機。
【請求項４】
翼体は、環状体に設けられた複数の案内翼から構成され、コア外周部に嵌合固定した請求項１または２に記載の電動送風機。
【請求項５】
翼体は、コアより熱伝導率の高い材質を用いた請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項６】
翼体は、コアとの接触面に熱抵抗低減材を介して固定された請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項７】
ステータは、コアと巻線とを樹脂でモールド成形して構成された請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項８】
翼体は、ステータと一体でモールド成形した請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項９】
モールド部の樹脂は、熱伝導性の高い樹脂を用いた請求項７または８に記載の電動送風機。
【請求項１０】
モールド部の樹脂は、フィラーを充填している請求項９に記載の電動送風機。
【請求項１１】
翼体は、コア外周部との交点を通過する接線と所定の角度で交わる平面で形成される案内翼を有し、かつ外形を徐々に通気路上流から下流にかけて大きくした構成の請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項１２】
翼体は、モータケース内壁にかけて曲面で形成される案内翼を有した構成の請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項１３】
モータケースは、内壁に複数の凹部を有し翼体に嵌合固定された請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項１４】
請求項１〜１３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、ブラシレスモータの冷却を小型でかつ低圧損の構成で実現し、高い送風性能を有する電動送風機およびそれを用いた電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動送風機は家庭用の電気掃除機に多く利用されている（例えば、特許文献１、２参照）。電気掃除機の入力電力は限られており、より強い吸引力を得るためには電動送風機の送風性能を向上する必要がある。同時に、掃除のしやすさの視点から掃除機本体の小回りが良いことが望まれており、電動送風機を小型化する必要がある。
【０００３】
図１９は、特許文献１に記載された従来の電動送風機の断面構成を示す図である。斜流型ブレード３１を有したインペラ３２と、インペラ３２の下流側に配置されたエアガイド３３と、回転軸３４の軸端にインペラ３２を固着した電動機３５と、回転軸３４の軸端に設けられたハブ３６とを備え、インペラ３２から流出した気流が電動機３５のフレーム外部３７を通過する電気掃除機用電動送風機３８が開示されている。
【０００４】
図２０は、特許文献２に記載された従来の電動送風機の断面構成を示す図である。回転軸３９を有した回転子４０と、巻線を有した固定子４１と、固定子４１を内包し回転軸３９を支持する軸受４２を保持したフレーム４３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４４を有し回転軸３９に固定されたインペラ４５と、インペラ４５の外周に配置されたエアガイド４６と、インペラ４５およびエアガイド４６を内包し、中央部に吸気口４７を配置し、フレーム４３に固定されたファンケース４８を備え、前記フレーム４３の外側に設けた外筒４９との間に、インペラ４５によって発生させ、エアガイド４６に導かれた空気をフレーム４３外周に沿って流す通気路５０を構成し、この外筒４９の外側に駆動用半導体素子５１を設置し、外筒４９の内部には他端がフレーム４３に当接し、気流と長手方向が一致するような冷却フィン５２を設け、冷却フィン５２と外筒４９、フレーム４３によって囲まれた独立通路の断面積が下流方向に徐々に拡大するようにフレーム４３又は外筒４９が傾斜した電動送風機５３が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３０７９８５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】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の従来の電動送風機の構成では、エアガイドと電動機とが別体で構成されているため、電動機内部で発生した熱を十分にエアガイドの静翼に伝導することができず、電動機の放熱性が低く、電動機内部を十分に冷却できないという課題を有していた。
【０００７】
また、特許文献２に記載の従来の電動送風機の構成では、冷却フィンによって駆動用半導体素子を冷却することは可能であるが、冷却フィンと電動機のフレームとが当接するのみであるため、冷却フィンと電動機のフレームとの熱的な接触抵抗が大きく、電動機内部で発生した熱が冷却フィンに伝導しにくく、特許文献１と同様に電動機内部を十分に冷却できないという課題を有していた。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ブラシレスモータの冷却を小型でかつ低圧損の構成で実現し、高い送風性能を有する電動送風機およびそれを用いた電気掃除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】
【０００９】
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、回転軸を有するロータと、前記ロータの外周に隙間を設けて配置され巻線が巻かれたコアで構成されるステータと、前記ステータに固定された翼体と、前記回転軸の軸受を保持し前記ステータを覆うフレームとから構成されるブラシレスモータと、前記回転軸に固定されたインペラと、前記インペラを覆うファンケースと、前記フレーム外周面との間に通気路となる空間を設けて配置されたモータケースとを備え、前記翼体は前記フレームから突出して前記インペラ外周から前記フレーム側面に沿った複数の風路を前記通気路内に形成し、かつ前記複数の風路は各々の風路内を流れる気流に対してディフューザ作用を有するように構成されている。
【００１０】
これによって、ブラシレスモータを駆動した際に、ステータで発生した熱は翼体に伝導し、インペラで発生した気流が翼体で形成された複数の風路を流れる際に翼体を強制冷却することで、効率よくステータの熱を気流に伝達させてブラシレスモータ外部へ逃がすことができる。また、翼体で形成された各々の風路はディフューザ作用を有しているため、ブラシレスモータを冷却すると同時に、気流の動圧を静圧に変換して小型で高い送風性能を有する電動送風機を実現することができる。
【００１１】
また、本発明の電気掃除機は、小型で高い送風性能を有する電動送風機を搭載しているので、強い吸引力を有しゴミ取れ性が良好であり、電動送風機が軽量なので、小回りの利く使い勝手がよい電気掃除機となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電動送風機は、ステータで発生した熱を翼体を通じてフレーム外部へ伝熱させて、インペラで発生した気流で第２の案内翼を強制冷却することで連続的に放熱すると共に、気流の動圧を静圧に変換することで、ブラシレスモータを効率よく冷却することが可能な小型で高い送風性能を有する電動送風機を実現できる。
また、このような電動送風機を用いた電気掃除機は、強い吸引力を有し、ゴミ取れ性が良好であり、電動送風機が軽量なので、小回りの利く使い勝手がよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施の形態における電動送風機の一部断面図
【図２】同電動送風機の一部断面斜視図
【図３】同電動送風機のインペラの一部断面斜視図
【図４】同電動送風機のモールド成形前のステータの斜視図
【図５】同電動送風機のモールド成形前のステータおよび翼体の斜視図
【図６】同電動送風機のモールド成形前のステータおよび翼体の正面図
【図７】同電動送風機のステータおよび翼体の一部断面斜視図
【図８】同電動送風機のブラシレスモータの一部断面斜視図
【図９】同電動送風機を用いた電気掃除機の構成を表す縦断面図
【図１０】同電動送風機の背面図
【図１１】本発明の第２の実施の形態における電動送風機の一部断面図
【図１２】同電動送風機の一部断面斜視図
【図１３】同電動送風機のモールド成形前のステータの斜視図
【図１４】同電動送風機のモールド成形前のステータおよび翼体の斜視図
【図１５】同電動送風機のモールド成形前のステータおよび翼体の正面図
【図１６】同電動送風機のステータおよび翼体の一部断面斜視図
【図１７】同電動送風機のブラシレスモータの一部断面斜視図
【図１８】同電動送風機のモールド成形前のステータおよび翼体の正面図
【図１９】従来の電動送風機の縦断面図
【図２０】従来の電動送風機の一部断面図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、回転軸を有するロータと、前記ロータの外周に隙間を設けて配置され巻線が巻かれたコアで構成されるステータと、前記ステータに固定された翼体と、前記回転軸の軸受を保持し前記ステータを覆うフレームとから構成されるブラシレスモータと、前記回転軸に固定されたインペラと、前記インペラを覆うファンケースと、前記フレーム外周面との間に通気路となる空間を設けて配置されたモータケースとを備え、前記翼体は前記フレームから突出して前記インペラ外周から前記フレーム側面に沿った複数の風路を前記通気路内に形成し、かつ前記複数の風路は各々の風路内を流れる気流に対してディフューザ作用を有するよう構成した電動送風機としたものである。
【００１５】
これによって、ブラシレスモータを駆動した際に、ステータで発生した熱は翼体に伝導し、インペラで発生した気流が翼体で形成された複数の風路を流れる際に翼体を強制冷却することで、効率よくステータの熱を気流に伝達させてブラシレスモータ外部へ逃がすことができる。また、翼体で形成された各々の風路はディフューザ作用を有しているため、ブラシレスモータを冷却すると同時に、気流の流速を風路の上流から下流にかけて徐々に減速させながら、動圧を静圧に変換することができ、小型で高い送風性能を有する電動送風機を実現することができる。
【００１６】
第２の発明は、特に、第１の発明のインペラが、入口から流入した気流を軸方向と径方向との中間の角度で流出させる斜流型ブレードを有しているので、遠心型ブレードを有するインペラと比べて外形サイズを小さくできると共に、風路の途中に曲率の大きな湾曲部を設ける必要がないため、圧損の少ないディフューザを構成することができる。
【００１７】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の翼体は、複数の案内翼から構成され、コア外周部に設けた凹部に嵌合固定されているので、インペラで発生した気流が複数の案内翼で形成された複数の風路を流れる際に各々の案内翼から熱を奪い、コアと複数の案内翼との間に温度差が生じることで、ステータで発生した熱を複数の案内翼を伝導させて連続的に放出することができる。
【００１８】
第４の発明は、特に、第１または第２の発明の翼体は、環状体に設けられた複数の案内翼から構成され、コア外周部に嵌合固定されているので、複数の案内翼の位置が環状体で決まりコアへの固定が容易になると共に、コアと翼体との接触面積を広げることができるので接触熱抵抗を低減して、ステータで発生した熱を環状体を通じて効率的に複数の案内翼へ伝導することができる。また、環状体が熱を効率的に拡散させるヒートスプレッダの機能を果たすようになり、ステータから環状体へ伝導する熱に分布の偏りがある場合でも、各々の案内翼に伝導する熱分布の偏りが少なくなり、気流へ効率的に熱を伝達することができる。
【００１９】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の翼体は、コアより熱伝導率の高い材質を用いているので、コアと翼体との温度差が大きくなり、翼体への熱伝導が促進されるため、ステータで発生した熱を効率的に放熱することが可能になる。
【００２０】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の翼体は、コアとの接触面に熱抵抗低減材を介して固定されているため、コアと翼体との接触熱抵抗が小さくなり、コアから翼体への熱伝導がしやすくなるため、ステータで発生した熱を効率的に放熱することが
できる。
【００２１】
第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明のステータは、コアと巻線とを樹脂でモールド成形して構成されているため、モールドされていない場合に比べて、コイルからコアへの熱伝導率が小さくなりコイルのジュール熱がモールド部を通じてコアへ伝導しやすくなるため、コアとコイルの双方で発生する熱を効率的に気流に伝達することができ、ブラシレスモータの冷却効果を向上することができる。
【００２２】
第８の発明は、特に、第１〜７のいずれか１つの発明の翼体は、ステータと一体でモールド成形されているので、ステータで発生した熱がコアから翼体だけでなく、コイルから翼体へも伝導しやすくなり、ステータで発生した熱をさらに効率よくブラシレスモータ外部へ放出して冷却効果を高めることができる。
【００２３】
第９の発明は、特に、第７または第８の発明のモールド部の樹脂は、熱伝導性の高い樹脂を用いているので、ステータから翼体へ伝導する単位時間あたりの熱量が大きくなり、ステータから放出できる熱量が増えて、ブラシレスモータの冷却効果を向上することができる。
【００２４】
第１０の発明は、特に、第９の発明のモールド部の樹脂は、フィラーを充填しているので、樹脂の内部に熱の通り道となる熱伝導路が形成されて、樹脂の熱伝導性を容易に高めることができ、ブラシレスモータ内部からの放熱をさらに向上することができる。
【００２５】
第１１の発明は、特に、第１〜１０のいずれか１つの発明の翼体は、コア外周部との交点を通過する接線と所定の角度で交わる平面で形成される案内翼を有し、かつ外形を徐々に通気路上流から下流にかけて大きくした構成にすることで、複数の案内翼で形成される風路の断面積を通気路上流から下流にかけて徐々に大きくすることができ、シンプルな形状の案内翼でディフューザを容易に構成することができる。
【００２６】
第１２の発明は、特に、第１〜１０のいずれか１つの発明の翼体は、モータケース内壁にかけて曲面で形成される案内翼を有しているので、限られたモータケースの長さ及び外径においても、平面形状に比べて複数の案内翼の放熱面積を大きくすることができるようになり、ブラシレスモータの冷却効果をさらに向上することができると共に、ディフューザとして使用できる複数の風路長を大きくして圧力回復量を増やすことで、電動送風機の送風性能を向上することができる。
また各々の風路を伝播する騒音に対して、案内翼が遮音壁として機能するため電動送風機外部へ伝播する騒音を低減することができる。
【００２７】
第１３の発明は、特に、モータケースは、内壁に複数の凹部を有し翼体に嵌合固定されているので、当接させる場合に比べて各々の風路が確実に独立風路として形成されるため、各々の風路間での２次流れの発生を防止して、さらに電動送風機の送風性能を向上することができる。
【００２８】
第１４の発明は、特に、第１〜１３のいずれか１つの電動送風機を搭載した電気掃除機とすることにより、強い吸引力を有しゴミ取れ性がよく、本体サイズが小さいので小回りの利く使い勝手がよい電気掃除機となる。
【００２９】
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。
【００３０】
（実施の形態１）
図１〜図９は、本発明の実施の形態１における電動送風機の構成を示すものである。図１は同電動送風機の一部断面図であり、図２は同電動送風機の一部断面斜視図であり、図３は同電動送風機のインペラの一部断面斜視図であり、図４は同電動送風機のモールド成形前のステータの斜視図であり、図５は同電動送風機のモールド成形前のステータおよび翼体の斜視図であり、図６は同電動送風機のモールド成形前のステータおよび翼体の正面図であり、図７は同電動送風機のステータおよび翼体の一部断面斜視図であり、図８は同電動送風機のブラシレスモータの一部断面斜視図を示している。図９は同電動送風機を用いた電気掃除機の構成を表す断面図である。
【００３１】
図１〜図８に示すように、電動送風機１ａは、回転軸２を有するロータ３と、ロータ３外周に隙間を設けて配置され巻線４が巻かれたコア５ａで構成されるステータ６ａと、コア５ａ外周部に直線状の溝７ａを設け嵌合固定した複数のアルミニウム平板を用いた案内翼８ａと、回転軸２の軸受９を保持しステータ６ａを覆うフレーム前１０ａとフレーム後１０ｂとで構成されるブラシレスモータ１１ａと、回転軸２に固定され３次元曲面で形成された斜流型ブレード１２ａを有するインペラ１２と、インペラ１２を覆うファンケース１３と、フレーム前１０ａの外周面との間に通気路１４となる空間を設けて配置されたモータケース１５ａと備え、複数の案内翼８ａはコア５ａ外周部との交点を通過する接線と所定の角度１６で交わる平面で形成され、フレーム前１０ａに設けられた直線状の溝７ａから突出してモータケース１５ａ内壁に当接しており、通気路１４内にインペラ１２外周からフレーム前１０ａの側面に沿った複数の風路１７を形成している。
【００３２】
各々の案内翼８ａとコア５ａとの交点での角度１６は、インペラ１２から気流が噴出す角度１６に合わせて決定される。モータケース１５ａは通気路１４上流から下流にかけて所定の角度１６で拡がる円錐形状を有しており、それに伴ない、各々の風路１７は、通気路１４の上流から下流にかけて流路断面積が連続的に大きくなっている。
【００３３】
また図４に示すように、コア５ａ外周部には、複数の案内翼８ａの枚数と同じ数の複数の直線状の溝７ａができるように予め複数の電磁鋼板を所定形状に打ち抜き、それらを積層させてコア５ａを形成した。次に図５、図６に示すように、コア５ａに巻線４を巻いた後、コア５ａ外周部に設けた溝に熱伝導性の高い接着剤を用いて複数の案内翼８ａを嵌合させて接着固定した。その後、図７に示すように、コア５ａと巻線４、そして案内翼８ａの両端をポニフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）に絶縁性フィラーを充填させて熱伝導性を向上させた熱伝導性樹脂でモールド成形し、複数の案内翼８ａをステータ６ａのモールド部１８に保持させた。
【００３４】
このようにして構成した複数の案内翼８ａを有するステータ６ａの前方からフレーム前１０ａをスライドさせながらかぶせた後、フレーム後１０ｂを後方からフレーム前１０ａに圧入した。またインペラ１２入口先端部とファンケース１３とは、インペラ１２が回転駆動可能な状態でＰＴＦＥ樹脂のリング１９を介して動的シールされている。
【００３５】
図９において、電気掃除機２０は、本体吸気口２１に連通した集塵室２２と本体排気口２３を備えた送風室２４とを有する掃除機本体２５と、集塵室２２に本気吸気口と気密に装着された集塵袋２６と、送風室２４に設置された電動送風機１ａと、電動送風機１ａを覆う難燃樹脂製の防音カバー２７と、送風室２４の上下に配置された吸音材２８とから構成されている。なお、図示していないが、本体吸気口２１には、ホース、延長管が順次接続され、延長管の先端には床面上の塵埃を吸引するノズルが取りつけられている。
【００３６】
以上のように構成された電動送風機１ａおよびそれを用いた電気掃除機２０について、以下その動作、作用を説明する。
【００３７】
まず、電動送風機１ａの動作について説明する。図１において、巻線４を励磁することで回転磁界が発生し、回転磁界と同期してロータ３が回転し、回転軸２に固定されたインペラ１２が回転する。インペラ１２の回転で生じる遠心力により、インペラ１２内部の空気がインペラ１２内部の外周かつ後方へと押しやられ、インペラ１２内部が負圧になり、前方からインペラ１２内部へ流れ込む気流が発生する。
【００３８】
気流はインペラ１２の入口から軸方向に流入し、斜流型ブレード１２ａで形成された複数の内部流路に沿って流れた後、軸方向と径方向との中間の角度１６でインペラ１２から流出する。インペラ１２から流出した気流は、通気路１４に複数の案内翼８ａで形成された各々の風路１７に流入した後、フレーム前１０ａの外周面に沿って流れて電動送風機１ａ外部へと流出する。その際、各々の風路１７の流路断面積は上流から下流にかけて大きくなるため、風路１７を流れる気流の流速は減速されながら、動圧が静圧へと変換される。
【００３９】
電動送風機１ａの送風性能は、電動送風機１ａを駆動するために入力した電力と、電動送風機１ａが行う仕事（インペラ１２が回転することで発生する真空度と流量の積で求まる空気出力）との比で現わされる。そのため、実際に使用する流量において電動送風機１ａが発生する真空度（静圧）を大きくすることが、電動送風機１ａの送風性能をあげる上で大変重要となる。
【００４０】
斜流型ブレード１２ａを有するインペラ１２は、気流を軸方向と径方向との中間の角度１６でさせるため、インペラ１２外周にディフューザ作用を有する風路１７を放射状に必要とする遠心型のインペラ１２に比べて外形サイズを小さくできると共に、風路１７の途中に曲率の大きな湾曲部を設ける必要がないため、小型で圧損の少ない風路１７を構成することが可能である。特に、曲がり損失は湾曲部での二次流れや、流れのはく離に起因する損失で、流速の二乗に比例して大きくなるため、電気掃除機２０に使用されるような流速の大きい電動送風機１ａにおいては送風性能を向上する上で大変重要となる。
【００４１】
また、ブラシレスモータ１１ａの発熱は、銅損、鉄損、機械損によるものがある。銅損は巻線４を流れる電流によって生じるジュール熱であり、電流の二乗に比例して大きくなる。また、鉄損はヒステリシス損と渦電流損に分けられる。ヒステリシス損は、モータの磁路を形成する電磁鋼板の物性が原因で発生するもので、回転による磁界の変化で磁束密度が変化することに起因する。
【００４２】
また渦電流損は、コア５ａに通る磁束の変動により磁束線のまわりに渦状の電流が流れ、その際の電気抵抗で発生するものである。機械損は、軸受９部の摩擦やロータ３とステータ６ａ間の空気の攪拌抵抗に起因するものである。特に、鉄損については、ヒステリシス損及び渦電流損共に運転周波数に依存して大きくなるため、ブラシレスモータ１１ａを高速回転で使用する際には、鉄損での発熱が大きくなり、これをいかに効率よく放熱させるかが重要となる。電気掃除機２０では、電動送風機１ａは高速回転領域での使用が大半であるため、小型で高い送風性能を得るためにはコア５ａの冷却が大変重要である。
【００４３】
コア５ａで発生した熱は、コア５ａ外周部に設けられた直線状の溝７ａに固定された複数の案内翼８ａへと伝導し、各々の案内翼８ａの表面から風路１７を流れるインペラ１２からの気流に対して熱伝達されてブラシレスモータ１１ａ外部へ放出される。コア５ａと複数の案内翼８ａは熱伝導性の高い接着剤で接着されているので、嵌合部に微小な隙間ができて熱接触抵抗が大きくなるのを防ぎ、コア５ａから複数の案内翼８ａへの熱伝導性を向上することができる。
【００４４】
また、複数の案内翼８ａはアルミ平板でできており、コア５ａを構成する電磁鋼板より
も熱伝導率が高いため、コア５ａで発生した熱は複数の案内翼８ａへ伝導しやすく、コア５ａから伝導した熱も案内翼８ａ全体に伝わりやすい。さらに、複数の案内翼８ａはインペラ１２からの気流によって連続的に強制冷却されているため、ブラシレスモータ１１ａを駆動している間は、各々の案内翼８ａとコア５ａとの間には常に温度差が生じ、コア５ａ内部の熱伝導が促進されて効率よくコア５ａの熱をブラシレスモータ１１ａ外部へ逃がすことができる。つまり、ディフューザ作用を有する風路１７を形成している複数の案内翼８ａを放熱フィンとして扱うことができるようになるため、ブラシレスモータ１１ａを効率よく冷却することが可能であると共に、電動送風機１ａの小型化が実現できる。
【００４５】
また、巻線４で発生した熱は、熱伝導性樹脂で成形されたモールド部１８を伝導して、両端を保持されている複数の案内翼８ａへと伝わり、コア５ａで発生した熱と同様の過程を経てインペラ１２からの気流に伝達して、ブラシレスモータ１１ａ外部へ放出される。モールド部１８には熱伝導性樹脂を用いているため空気に比べて熱伝導率が飛躍的に高くなり、巻線４で発生した熱についても効率的に放熱することができる。
【００４６】
また、複数の案内翼８ａの材質としては、できればコア５ａよりも熱伝導率の高い材質を選定するのが好ましい。アルミニウムの他にも、銅、銀などの金属材料や、熱伝導性の硬い金属や炭素の粉末や繊維などの充填剤（フィラー）を含有させることで熱伝導性を向上させた熱伝導性樹脂を用いてもよく、コア５ａの熱を複数の案内翼８ａへ伝えて放熱面積を大きくし、ブラシレスモータ１１ａの冷却効果を高めることが可能である。熱伝導性樹脂としては、ポリフェニレンサンファイド樹脂（ＰＰＳ）、ナイロンおよび液晶ポリマー（ＬＣＰ）が知られている。
【００４７】
導電性のフィラーとしては金属粉末、グラファイト、カーボンブラックなどが用いられ、絶縁性のフィラーとしては窒化アルミニウム、窒化ホウ素、アルミナなど焼結セラミックが用いられており、絶縁性の有無に応じて選択するフィラーを部位ごとに使い分ける必要がある。但し、放熱フィンとして機能する複数の案内翼８ａには、導電性フィラーを配合した樹脂を用いる方が、絶縁性フィラーを配合した樹脂に比べて熱伝導性を大きくすることができるため、導電性フィラーを配合した樹脂を用いるのが望ましい。充填剤の配合比率を大きくすると、溶融時の粘度が大きくなって成形性が低下するため、注意が必要である。
【００４８】
また、複数の案内翼８ａの厚みと翼枚数は、通気路１４に形成される風路１７に対し、ディフューザと必要な流路断面積および面積拡大率とステータ６ａの冷却に必要な放熱能力の双方から決定する必要があり、実験的に最適値を求める必要がある。
【００４９】
次に、電気掃除機２０の動作について説明する。図９において、電動送風機１ａのインペラ１２が回転すると、集塵室２２が負圧状態になり、ノズル（図示せず）から吸引された塵埃を含む気流が本気吸気口を通過して集塵室２２へ流入する。集塵袋２６で塵埃を濾過分離した清潔な気流は、電動送風機１ａのインペラ１２へ流入し、通気路１４に設けられた複数の風路１７を通過した後、防音カバー２７の排気口から流出して掃除機本体２５外部へと放出される。
【００５０】
電気掃除機２０は、小型で送風性能の高い電動送風機１ａを搭載しているため、強い吸引力を有し、ゴミ取れ性がよく、電動送風機１ａの本体サイズが小さくて、重量が軽いので、小回りが利いて使い勝手がよい。また、掃除機本体２５内に吸音材２８を配置可能な空間の拡大を図り、掃除機本体２５内に設ける吸音材２８の設置面積を大きくすることで、吸音面積を拡げて運転音の小さな電気掃除機２０にすることも可能である。
【００５１】
以上のように、本実施の形態においては、コア５ａ外周部に設けた直線状の溝７ａにア
ルミニウム平板を用いた複数の案内翼８ａを嵌合させて熱伝導性の高い接着剤で接着固定させ、かつ複数の案内翼８ａの両端を熱伝導性樹脂でモールド成形してステータ６ａに保持すると共に、複数の案内翼８ａをフレーム前１０ａから通気路１４へ突出させて、通気路１４内にインペラ１２外周からフレーム前１０ａの側面に沿った連続的に流路断面積が大きくなる複数の風路１７を形成することで、コア５ａおよび巻線４で発生した熱を複数の案内翼８ａへ伝導させ、各々の風路１７を流れる気流に熱伝達させてブラシレスモータ１１ａ外部へ放出することで、ステータ６ａを効率的に冷却することができると共に、各々の風路１７はインペラ１２で発生した気流に対してディフューザとしての機能も果たすため、ブラシレスモータ１１ａの冷却とディフューザ作用を複数の案内翼８ａで両立させることで、小型で高い送風性能を有する電動送風機１ａを実現することができる。
【００５２】
なお、本実施の形態では、モータケース１５ａの一端に案内翼８ａが一体に設けられた事例で説明したが、これに限られるものではなく、複数の案内翼８ａとモータケース１５ａ外郭とを別体として構成してもよく同様の効果を得ることができる。
【００５３】
また、本実施の形態では、ファンケース１３をモータケース１５ａに固定することで、電動送風機１ａの外郭を構成した事例で説明したが、電動送風機１ａの外郭をファンケース１３とモータケース１５ａを一体にした外郭ケースで覆ってもよく、同様の効果を得ることができる。
【００５４】
また、本実施の形態では、モータケース１５ａと複数の案内翼８ａが当接する事例で説明したが、図１０に示すように、モータケース１５ａ内壁に複数の案内翼８ａを嵌めこむための凹部を設けて嵌合させてもよく、当接させる場合に比べて各々の風路１７が確実に独立した風路１７として形成されるため、各々の風路１７間での２次流れの発生を防止して、さらに電動送風機１ａの送風性能を向上することができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、コア５ａ外周に設けられた直線状の溝７ａに熱伝導性の高い接着剤を用いて複数の案内翼８ａを接着固定した事例で説明したが、複数の案内翼８ａを溝に圧入させて固定することも可能であり、予め各々の溝に熱伝導性の高いグリスを塗布しておき、各々の案内翼８ａを圧入固定すれば、コア５ａと複数の案内翼８ａとの接触熱抵抗を低減できるため、熱伝導促進に有効である。
【００５６】
（実施の形態２）
図１１〜図１７は、本発明の実施の形態における電動送風機の構成を示すものである。図１１は同電動送風機の一部断面図であり、図１２は同電動送風機の一部断面斜視図であり、図１３は同電動送風機のモールド成形前のステータの斜視図であり、図１４は同電動送風機のモールド成形前のステータおよび翼体の斜視図であり、図１５は同電動送風機のモールド成形前のステータおよび翼体の正面図であり、図１６は同電動送風機のステータおよび翼体の一部断面斜視図であり、図１７は同電動送風機のブラシレスモータの一部断面斜視図である。なお、実施の形態と同一要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５７】
図１１〜図１５において、電動送風機１ｂは、円管形状をした環状体２９と、環状体２９に設けられモータケース１５ｂ内壁にかけて曲面形状を有する複数の案内翼８ｂを有する翼体３０とを備えており、コア５ｂ外周に熱伝導率の高いグリスを塗布した後、環状体２９が嵌合固定されている。
【００５８】
次に、図１６、図１７に示すように、コア５ｂと巻線４、そして環状体２９の両端を絶縁性フィラーを充填させたナイロンでモールド成形して、環状体２９をステータ６ｂのモールド部１８に保持させ、フレーム前１０ａをスライドさせながらかぶせた後、フレーム
後１０ｂを後方からフレーム前１０ａに圧入した。各々の案内翼８ｂは、風路１７の上流から下流側にかけて厚みが徐々に小さくなっており、それに伴ない通気路１４に形成された各々の風路１７は、通気路１４の上流から下流にかけて流路断面積が連続的に大きくなっている。なお、複数の案内翼８ｂ及び環状体２９は、導電性フィラーを充填したポリフェニレンサンファイド樹脂（ＰＰＳ）を射出成形して作製した。
【００５９】
以上のように構成された電動送風機１ｂについて、以下その動作、作用を説明する。
【００６０】
まず、電動送風機１ｂの動作について説明する。図１１において、巻線４を励磁することで回転磁界が発生し、回転磁界と同期してロータ３が回転し、回転軸２に固定されたインペラ１２が回転する。インペラ１２の回転で生じる遠心力により、インペラ１２内部の空気がインペラ１２内部の外周かつ後方へと押しやられ、インペラ１２内部が負圧になり、前方からインペラ１２内部へ流れ込む気流が発生する。気流はインペラ１２の入口から軸方向に流入し、枚の斜流型ブレード１２ａに沿って流れた後、軸方向と径方向との中間の角度でインペラ１２から流出する。インペラ１２から流出した気流は、複数の独立した風路１７に流入した後、それに連通する複数の独立した風路１７をフレーム前１０ａの外周面に沿って流れて電動送風機１ｂ外部へと流出する。その際、独立した風路１７と独立した風路１７とで形成される一連の独立した風路１７の断面積は上流から下流にかけて大きくなるため、気流は減速されながら、動圧が静圧へと変換される。
【００６１】
コア５ｂで発生した熱は、コア５ｂ外周に嵌合固定された環状体２９へ伝導し、環状体２９に設けられた各々の案内翼８ｂへ伝導して、各々の案内翼８ｂの表面から風路１７を流れるインペラ１２からの気流に対して熱伝達されてブラシレスモータ１１ｂ外部へ放出される。コア５ｂと複数の案内翼８ｂは熱伝導性の高いグリスを介して固定されているため、嵌合部に微小な隙間ができて熱接触抵抗が大きくなるのを防ぎ、コア５ｂから複数の案内翼８ｂへの熱伝導性を向上することができる。
【００６２】
また、巻線４で発生した熱は、熱伝導性樹脂で成形されたモールド部１８を伝導して、両端を保持されている環状体２９へと伝わり、複数の案内翼８ｂの表面から気流に熱伝達して、ブラシレスモータ１１ｂ外部へ放出される。モールド部１８には熱伝導性樹脂を用いているため空気に比べて熱伝導率が飛躍的に高くなり、巻線４で発生した熱を効率的に放熱することができる。
【００６３】
また、複数の案内翼８ｂには、コア５ｂよりも熱伝導率の高い材料を用いる方が好ましいが、複数の案内翼８ｂの材質として金属を用いた場合、熱伝導性は高くすることが可能だが、加工のしやすさや加工精度およびコストの面から平面形状の方が有利である。一方で、複数の案内翼８ｂの材質に熱伝導性樹脂を用いた場合には、複数の案内翼８ｂの形状の自由度が拡がり曲面形状にすることで平板に比べて放熱面積を大きくすることができ、金属に比べて熱伝導性が低い点をカバーすることができる。
【００６４】
また、複数の案内翼８ｂは曲面形状を有しているため、限られたモータケース１５ｂの長さ及び外径においても、放熱面積を平板に比べて大きくすることができるため、ブラシレスモータ１１ｂの冷却効果をさらに向上することができると共に、ディフューザとして使用できる独立した風路１７を長くして圧力回復量を増やすことで、電動送風機１ｂの送風性能を向上することができる。
【００６５】
さらに、複数の案内翼８ｂは、空気伝播する騒音に対して遮音壁の役割を果たし、掃除機本体２５へ放射される騒音が低減される。結果、電気掃除機２０の音源である電動送風機１ｂの騒音を小さくすることができるので、電気掃除機２０としての運転音を大幅に小さくすることができる。特に、耳障りな騒音として問題となる電動送風機１ｂの回転騒音
は、可聴周波数域の高い周波数域の騒音であり伝播する際に直進性を有しているため、曲面形状を有する複数の案内翼８ｂは遮音壁として有効に機能する。
【００６６】
また、吸音する周波数域を回転騒音の周波数域に合わせた吸音材２８を掃除機本体２５内に配置することで、消音効果を更に高めることができる。また特定周波数の音を大幅に減衰させることが可能な共鳴型の消音構成を合わせて設けることで回転騒音に対する消音効果を向上することができる。
【００６７】
また、環状体２９が存在することで、複数の案内翼８ｂの位置決めがしやすくなるほか、コア５ｂへの固定が容易になると共に、コア５ｂと翼体３０との接触面積を広げることができるので接触熱抵抗を低減して、ステータ６ｂで発生した熱を環状体２９を通じて効率的に複数の案内翼８ｂへ伝導することができる。また、環状体２９が熱を効率的に拡散させるヒートスプレッダの機能を果たすようになり、ステータ６ｂから環状体２９へ伝導する熱に分布の偏りがある場合でも、各々の案内翼８ｂに伝導する熱分布の偏りが少なくなり、気流へ効率的に熱を伝達することができる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態においては、導電性フィラーを充填した熱伝導性樹脂を用いた曲面形状を有する複数の案内翼８ｂを設けた環状体２９を有する翼体３０をコア５ｂ外周に嵌合固定した構成にすることで、コア５ｂおよび巻線４で発生した熱を環状体２９で熱分布の偏りを小さくして各々の案内翼８ｂへほぼ均一に熱伝導させて効率的に冷却することができると共に、複数の案内翼８ｂで形成される複数の風路１７の風路１７長を限られたモータケース１５ｂの長さ及び外径においても、平板状の案内翼８ｂに比べて放熱面積を大きくすることができ、ブラシレスモータ１１ｂの冷却効果をさらに向上することができると共に、ディフューザとして使用できる独立した風路１７を長くして電動送風機１ｂの送風性能を向上することができる。また複数の風路１７を伝播する騒音に対して遮音効果を向上して電動送風機１ｂの騒音を低減することもできる。
【００６９】
また、本実施の形態では、環状体２９が円管形状である事例で説明したが、これに限られるものではなく、図１８に示すように、コア５ｂの外形をＤカット形状にして環状体２９を嵌合させてもよく、コア５ｂを形成する電磁鋼板の打ち抜き加工のしやすさや、環状体２９の固定しやすさを考慮して決定すればよい。
【００７０】
なお、上述した各実施の形態１と２の構成は、これに限定されるものではなく、必要に応じて適宜組み合わせて構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、本発明にかかる電動送風機は、ステータで発生した熱をモールド成形でステータに保持された複数の案内翼に伝熱させて、インペラで発生した気流で案内翼を強制冷却することで連続的に放熱すると共に、気流の動圧を静圧に変換することで、ブラシレスモータを効率よく冷却しながら小型で高い送風性能を有するので、家庭用は勿論のこと、業務用の電気掃除機に適用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１ａ、１ｂ  電動送風機
２  回転軸
３  ロータ
４  巻線
５ａ、５ｂ  コア
６ａ、６ｂ  ステータ
７ａ  溝
８ａ、８ｂ  案内翼
９  軸受
１０ａ  フレーム前
１０ｂ  フレーム後
１１ａ、１１ｂ  ブラシレスモータ
１２ａ  斜流型ブレード
１２  インペラ
１３  ファンケース
１４  通気路
１５ａ、１５ｂ  モータケース
１６  角度
１７  風路
１８  モールド部
２０  電気掃除機
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2012255413.tif 000014
【図１５】
2012255413.tif 000015
【図１６】
2012255413.tif 000016
【図１７】
2012255413.tif 000017
【図１８】
2012255413.tif 000018
【図１９】
2012255413.tif 000019
【図２０】
2012255413.tif 000020
【図５】
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【図１０】
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