(57)【要約】【課題】アーマチュア組立の巻線の凹凸による風損を低減して効率の低下を抑制しつつ、通電によって巻線に生じる熱を効率よく放熱できる電動送風機を提供する。【解決手段】電動送風機11は、電動機13と、電動機13により回転される遠心ファン14とを有する。電動機13は、フィールド組立41と、アーマチュア組立42と、ベアリング39と、カバー54とを備える。フィールド組立41は、固定磁極を形成する。アーマチュア組立42は、回転軸51、および、巻線57を有する。回転軸51は、一端側が遠心ファン14と連結される。巻線57は、回転軸51の両端間に設けられ、通電により回転磁極を形成する。ベアリング39は、回転軸51の一端側を回転可能に軸支する。カバー54は、ベアリング39の他端側に近接して配置され、アーマチュア組立42と一体に回転可能で、巻線57を空間Ｓを空けて覆うように形成された金属製である。【選択図】図１
2017147862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と、
この電動機により回転されるファンとを具備し、
前記電動機は、
固定磁極を形成する固定子と、
一端側が前記ファンと連結される出力軸、および、この出力軸の両端間に設けられ、通電により回転磁極を形成する巻線を有する回転子と、
前記出力軸の一端側を回転可能に軸支するベアリングと、
このベアリングの他端側に近接して配置され、前記回転子と一体に回転可能で、前記巻線を空間を空けて覆うように形成された金属製のカバーとを備えている
ことを特徴とした電動送風機。
【請求項２】
ベアリングを一端側から収容する収容部を備え、
カバーは、前記収容部に沿って前記ベアリングの他端側を覆って設けられベアリングへの塵埃の進入を防止する防塵部材である
ことを特徴とした請求項１記載の電動送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、通電により回転磁極を形成する巻線を有する回転子を備えた電動送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電気掃除機などに用いられる電動送風機は、遠心ファンと、この遠心ファンを回転駆動させる電動機と、遠心ファンから吹き出された風を整流する整流板であるディフューザとを備えている。電動機は、固定子(ステータ)としての枠状のフィールドと、このフィールドの内部に配置され遠心ファンと接続される回転子(ロータ)としての電機子であるアーマチュアとを有している。
【０００３】
フィールドは、アーマチュアが配置される開口部を中央部に有するとともに、この開口部内の互いに対向する位置に本体突出部が突設された枠状の固定子鉄心である固定子本体としてのフィールドコアに対して、コイル巻枠としてのリテーナおよび端子台が取り付けられ、これらリテーナおよび端子台に亘ってフィールドコアに巻線が巻回されて開口部の周囲に複数の固定磁極を形成するフィールドコイルを構成している。
【０００４】
一方、アーマチュアは、遠心ファンと一端が接続される出力軸すなわち回転軸がフレームに対してベアリングにより回転可能に保持されているとともに、フィールドの開口部の内方に位置して、回転軸の両端間の略中央部にアーマチュアコアが一体的に固定されており、このアーマチュアコアに対して絶縁された状態で巻線が巻回されて、回転磁極を形成するアーマチュアコイルを構成している。したがって、このアーマチュアコイルの表面には、巻回された巻線により凹凸が生じている。このため、ディフューザを介して整流された気流の吹き付けによって巻線を冷却しているものの、巻線の凹凸と空気との摩擦による発熱によって巻線の冷却効率が低下し、結果として電動送風機の効率が低下する。そこで、アーマチュアコイルの巻線を絶縁性の合成樹脂により覆うことで凹凸を低減し、空気との摩擦を低減する構成がある。
【０００５】
しかしながら、巻線を合成樹脂により覆うと、巻線に電流が流れたときの銅損により生じる熱に対する放熱効率が低下することが懸念される。
【０００６】
そこで、巻線の凹凸による摩擦を低減して効率の低下を抑制しつつ、通電によって巻線に生じる熱を効率よく放熱する構成が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−３０３４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、回転子の巻線の凹凸による風損を低減して効率の低下を抑制しつつ、通電によって巻線に生じる熱を効率よく放熱できる電動送風機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態の電動送風機は、電動機と、この電動機により回転されるファンとを有する。電動機は、固定子と、回転子と、ベアリングと、カバーとを備える。固定子は、固定磁極を形成する。回転子は、出力軸、および、巻線を有する。出力軸は、一端側がファンと連結される。巻線は、出力軸の両端間に設けられ、通電により回転磁極を形成する。ベアリングは、出力軸の一端側を回転可能に軸支する。カバーは、ベアリングの他端側に近接して配置され、回転子と一体に回転可能で、巻線を空間を空けて覆うように形成された金属製である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態の電動送風機の一部を拡大して示す断面図である。
【図２】同上電動送風機のカバーを示す斜視図である。
【図３】同上電動送風機の一部を切り欠いて示す側面図である。
【図４】同上電動送風機の分解斜視図である。
【図５】第２の実施形態の電動送風機の一部を拡大して示す断面図である。
【図６】同上電動送風機のカバーを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、第１の実施形態の構成を図１ないし図４を参照して説明する。
【００１２】
図３において、11は電動送風機を示し、この電動送風機11は、例えば電気掃除機の掃除機本体に収容されて吸塵用の送風動作を行うものである。そして、この電動送風機11は、電動機13と、この電動機13により回転されるファンである遠心ファン14と、これら電動機13と遠心ファン14との間に位置する整流板であるディフューザ15と、遠心ファン14を覆って電動機13に取り付けられるファンカバー16とを備えている。
【００１３】
電動機13は、金属製のフレーム21と、このフレーム21に収容された電動機本体22と、フレーム21に取り付けられたブラシ装置23，23とを有している。
【００１４】
フレーム21は、有底円筒状のフレーム本体25と、このフレーム本体25の開口側に一体的に取り付けられるフレーム端面板26とを備えている。
【００１５】
フレーム本体25は、複数の排気口30と、これら排気口30間に位置しブラシ装置23が取り付けられる取付開口31とを外周面に備えている。また、このフレーム本体25には、電動機本体22を支持するためのモータヘッド部32が底部に凹設されており、このモータヘッド部32の内部には、(一方の)ベアリング33と、このベアリング33とともに電動機本体22を軸方向(スラスト方向)に付勢するためのスラストばね34とが収容されている。
【００１６】
フレーム端面板26は、フレーム本体25の径方向に沿って形成され、フレーム本体25の開口を横断して配置され、このフレーム本体25に対してねじ止め固定されている。したがって、このフレーム端面板26の両側は、フレーム本体25(フレーム21)の内部と連通する図示しない通気開口となっている。また、このフレーム端面板26には、フレーム本体25(フレーム21)の内部と連通する開口部37(図４)が開口されている。さらに、このフレーム端面板26の中央部には、ディフューザ15を保持する円筒状の保持部38が一体に形成されており、この保持部38の内部には、(他方の)ベアリング39が取り付けられている。
【００１７】
この保持部38は、ベアリング39の一端側(遠心ファン14側)からこのベアリング39の外周(外輪)の他端側に亘る部分を覆っている。すなわち、この保持部38は、略有底円筒状に形成されている。したがって、この保持部38は、ベアリング39を一端側から収容する収容部である。また、この保持部38の外周縁部は、ベアリング39の他端側よりも遠心ファン14に対して反対側(電動機本体22)側に突出するように湾曲した湾曲部38aとなっている。
【００１８】
また、電動機本体22は、固定子(ステータ)としてのフィールド組立41と、回転子(ロータ)としての電機子であるアーマチュア組立42とを備えている。
【００１９】
フィールド組立41は、固定子鉄心としての固定子本体である枠状のフィールドコア45に対して絶縁された状態で配置された界磁巻線46によりアーマチュア組立42の回転方向である周方向に複数の固定磁極を形成する。
【００２０】
アーマチュア組立42は、回転中心となる出力軸である回転軸51に、回転子本体としてのアーマチュアコア52と、ブラシ装置23と摺接する整流子(コンミュテータ)53とが一体的に形成されている。また、このアーマチュア組立42は、回転軸51に取り付けられてこの回転軸51と一体に回転するカバー54を備えている。
【００２１】
回転軸51は、一端側がベアリング39により回転自在に保持され、他端側がベアリング33により回転自在に保持されている。また、この回転軸51は、一端側がディフューザ15に挿通され、このディフューザ15から突出する一端部に遠心ファン14が接続されている。
【００２２】
アーマチュアコア52は、回転軸51に固定されたコア部としての電機子コアをなす円柱状の積層鉄心56と、この積層鉄心56に対して絶縁された状態で巻線57が巻き付けられて構成された回転子コイルであるアーマチュアコイル58とを備えている。
【００２３】
積層鉄心56は、例えば磁性体である電磁鋼板を複数積層し結合して略円筒状に構成されている。また、この積層鉄心56の周縁部には、図示しない複数の磁極歯部が周方向に略等間隔に離間されて放射状に突設されている。さらに、この積層鉄心56の中央部には、回転軸51が圧入されている。
【００２４】
アーマチュアコイル58は、巻線57に通電することにより、回転によって磁極が切り換わる回転磁極を積層鉄心56に形成するものである。このアーマチュアコイル58を構成する巻線57は、両端が整流子53に電気的に接続され、これら両端間が対応する位置の磁極歯部の間を通って積層鉄心56に対して絶縁された状態で巻き付けられている。したがって、この巻線57は、積層鉄心56の両端側にそれぞれ位置している。換言すれば、この巻線57は、積層鉄心56に対して遠心ファン14側であるベアリング39(カバー54)側と、整流子53側であるベアリング33側とに露出して位置している。
【００２５】
整流子53は、アーマチュアコア52に形成される回転磁極を切り換えるものであり、回転軸51の他端部近傍に固定されている。さらに、この整流子53は、積層鉄心56の磁極歯部と同数の複数の整流子片53a(図４)が互いに絶縁された状態で周方向にそれぞれ配置されている。
【００２６】
カバー54は、図２に示すように、例えば金属により筒状である略円筒状(カップ状あるいは傘状)に形成されている。すなわち、このカバー54は、一端部54a側から他端部54b側へと徐々に拡径するように形成されている。換言すれば、このカバー54は、一端部54a側が回転軸51に対して交差(直交)する方向に沿い、他端部54b側が回転軸51に沿う方向となるように湾曲して形成されている。このため、このカバー54の外周面は、凹凸を有しない滑らかな形状となっている。また、このカバー54は、図１に示すように、回転軸51の一端側に固定されてベアリング39の他端側に近接して配置されている。このカバー54は、回転軸51に固定された状態で、小径側である一端部54a側を一端すなわちベアリング39側、大径側である他端部54b側を他端すなわちアーマチュアコア52側として配置されている。したがって、このカバー54は、アーマチュアコア52(アーマチュアコイル58(巻線57))に向かって拡径するように配置されている。そして、このカバー54は、一端部54a側がベアリング39の内輪に接触し、他端部54b側がアーマチュアコア52(アーマチュアコイル58)の巻線57を、空間Ｓを空けて覆うように配置されている。また、このカバー54の外周面は、電動機13(フレーム21)の通気開口および開口部37(図４)の近傍に位置している。
【００２７】
そして、図３に示すように、アーマチュア組立42は、回転軸51をベアリング33，39に回転自在に軸支することにより、フィールド組立41の中央部を貫通してフレーム21に取り付けられ、この取り付け状態で、整流子53が、アーマチュアコア52とベアリング33との間に位置し、カバー54が、アーマチュアコア52とベアリング39との間にてこのベアリング39に隣接して位置して、回転軸51がベアリング39および保持部38に挿通されてフレーム21の外部へと突出している。
【００２８】
各ブラシ装置23は、図示しない電源に対して電気的に接続される角柱状のカーボンブラシ61を内部に移動可能に保持しており、このカーボンブラシ61の先端側が整流子53(整流子片53a(図４))に圧接されて電気的に接続されている。
【００２９】
遠心ファン14は、電動機13のフレーム21から突出するアーマチュア組立42の回転軸51の一端部に連結されている。さらに、この遠心ファン14は、ファンカバー16に対向して、円形状の吸込口63が中央部に形成されている。そして、この遠心ファン14は、スペーサ(スリーブ)64を介してベアリング39(保持部38)に対して離間されており、ワッシャ65，66により挟まれた状態で、回転軸51の一端部に対してナット67により固定されている。
【００３０】
ディフューザ15は、遠心ファン14から外周方向へと吹き出された気流を静圧化して電動機13のフレーム21の内部へと案内するものであり、フレーム端面板26に対してねじ止め固定されることで、電動機13と一体的となっている。このディフューザ15は、略円形板状の整流板本体であるディフューザ本体71の一主面側に上流側静翼72が突設され、このディフューザ本体71の他主面側に下流側静翼73が突設されている。
【００３１】
ディフューザ本体71は、中央部にフレーム端面板26の保持部38が挿通されている。
【００３２】
上流側静翼72は、遠心ファン14から吹き出された空気を整流するもので、ディフューザ本体71の外縁近傍の位置にて周方向に複数配置され、ファンカバー16に圧接されて、互いに隣接する上流側静翼72間、および、各上流側静翼72とファンカバー16との間に、空気が通過する流路75を形成している。これら上流側静翼72は、遠心ファン14の外周に対して離間されて対向しているとともに、ファンカバー16の内周に対向して位置している。すなわち、これら上流側静翼72は、遠心ファン14の外周とファンカバー16の内周との間に位置している。
【００３３】
下流側静翼73は、上流側静翼72により整流されて流路75を通過した空気を整流しつつ回転軸51側である電動機13(フレーム21)の内部へと導くもので、上流側静翼72と交差する方向に沿ってディフューザ本体71の周方向に複数配置され、互いに隣接する下流側静翼73間に、空気が通過する通気路77を形成している。また、これら下流側静翼73は、フレーム21の通気開口およびフレーム端面板26の開口部37(図４)と対向している。したがって、通気路77を通過した空気が、通気開口および開口部37(図４)を介して電動機13(フレーム21)の内部へと流入するようになっている。
【００３４】
ファンカバー16は、有蓋円筒状に形成されており、外周縁部がフレーム本体25の開口縁に圧入されて固定されている。さらに、このファンカバー16の中央部には、円形状の吸気口81が形成されている。この吸気口81は、円環状のシール部材82を介して遠心ファン14の吸込口63と気密に接続される。
【００３５】
次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
【００３６】
図３に示す電動送風機11は、通電によりフィールド組立41に固定磁極が形成されるとともに、アーマチュア組立42に回転磁極が形成され、固定磁極と回転磁極との吸引・反発によって、ベアリング33，39で回転自在に保持されたアーマチュア組立42が回転する。このアーマチュア組立42の回転により、ブラシ装置23のカーボンブラシ61と電気的に接続される整流子53の整流子片53a(図４)が切り換わることで、アーマチュアコイル58の巻線57に流れる電流の向きが切り換わり、回転磁極が反転するため、アーマチュア組立42が連続的に回転する。
【００３７】
このアーマチュア組立42の回転により、回転軸51に固定された遠心ファン14が回転する。そして、この遠心ファン14の回転により、ファンカバー16の吸気口81から空気が吸い込まれ、この空気が吸込口63を介して遠心ファン14内へと吸い込まれ、この遠心ファン14から外周方向へと吹き出される。この後、吹き出された空気はディフューザ15の上流側静翼72よって外周方向へと整流されつつ流路75を通過した後、ファンカバー16の内周側から下流側静翼73によって中心側すなわち回転軸51側へと整流されつつ通気路77を通過し、フレーム端面板26の両側の通気開口およびフレーム端面板26の開口部37(図４)などからフレーム本体25(フレーム21)内へと流入する。
【００３８】
この空気の流れすなわち気流は、カバー54に吹き付けられ、このカバー54を冷却することで、このカバー54により空間Ｓを空けて覆われているアーマチュア組立42のアーマチュアコア52(アーマチュアコイル58)の巻線57を、空間Ｓ内の空気を冷却することによって間接的に冷却するとともに、カバー54の外周を沿って流れてフィールド組立41およびブラシ装置23，23などを冷却した後、排気口30から排気風として電動機13(フレーム21)の外部に排気される。
【００３９】
上述したように、上記第１の実施形態によれば、アーマチュア組立42の巻線57をカバー54によって空間Ｓを空けて覆っているので、電動機13内に導入された気流がカバー54に吹き付けられて巻線57に直接吹き付けられないため、巻線57の凹凸による風損を低減でき、効率の低下を抑制できるとともに、カバー54を熱伝導率が高い金属製としたので、通電によって巻線57に生じる熱を、空間Ｓ内の空気を介してカバー54に伝達し、このカバー54に吹き付けられた気流によってカバー54を冷却することで間接的に効率よく放熱でき、巻線57の冷却効率を改善でき、電動送風機11の効率を確保できる。
【００４０】
次に、第２の実施形態を図５および図６を参照して説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
この第２の実施形態は、上記第１の実施形態のカバー54が、ベアリング39への塵埃の侵入を防止する防塵部材となっているものである。
【００４２】
すなわち、カバー54は、スリンガあるいはフリンガなどとも呼ばれるもので、回転軸51と一体に回転することにより、ベアリング39への塵埃の侵入を防止するとともに、相対的に高圧側である電動機13側から、ベアリング39の内輪内を介して相対的に低圧側である遠心ファン14側へと還流する空気の流れを阻止している。このカバー54は、一端部54aがベアリング39の内輪の他端側に接触するとともに、この一端部54aの外周側が外輪の他端側の外周を覆うように保持部38(湾曲部38a)に沿って湾曲したカバー湾曲部54cとなっているとともに、他端部54bが一端部54aの外縁部であるカバー湾曲部54cからこのカバー湾曲部54cの湾曲方向と反対方向に向かって徐々に拡開するように形成されている。したがって、カバー54は、保持部38との間でベアリング39を包み込むように形成されている。
【００４３】
そして、上記第１の実施形態と同様の作用によってフレーム本体25(フレーム21)内へと流入する空気の流れすなわち気流は、カバー54に吹き付けられ、このカバー54を冷却することで、このカバー54により空間Ｓを空けて覆われているアーマチュア組立42のアーマチュアコア52(アーマチュアコイル58)の巻線57を、空間Ｓ内の空気を冷却することによって間接的に冷却するとともに、カバー54の外周を沿って流れてフィールド組立41およびブラシ装置23，23などを冷却した後、排気口30から排気風として電動機13(フレーム21)の外部に排気される。
【００４４】
このように、第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態の効果に加えて、カバー54が、ベアリング39を一端側から収容する保持部38に沿って湾曲してベアリング39の他端側を覆うことでベアリング39への塵埃の進入を防止する、予め設けられている金属製の防塵部材をカバー54としたので、部品を増加させることなく、カバー54を容易に構成できる。
【００４５】
なお、上記各実施形態において、カバー54は、空間Ｓを空けて巻線57を覆う滑らかな形状であれば、任意の形状とすることができる。
【００４６】
さらに、カバー54は、ベアリング39に接触していなくても、ベアリング39に充分近接して配置されていれば、上記各実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００４７】
また、電動送風機11は、電気掃除機以外でも、例えばブロワなど、任意の機器に用いることができる。
【００４８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４９】
11    電動送風機
13    電動機
14    ファンである遠心ファン
38    収容部である保持部
39    ベアリング
41    固定子としてのフィールド組立
42    回転子としてのアーマチュア組立
51    出力軸である回転軸
54    カバー
57    巻線
Ｓ    空間
【図１】
2017147862.tif 000003
【図２】
2017147862.tif 000004
【図３】
2017147862.tif 000005
【図４】
2017147862.tif 000006
【図５】
2017147862.tif 000007
【図６】
2017147862.tif 000008