JP2004060514A - 電動送風機および電気掃除機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】出力軸13を保持する複数のベアリング17を備え、前記ベアリング17は一対の内輪29と外輪30と複数個のボール31で構成されるとともに、前記ベアリング17の少なくとも1つは、一端が前記外輪30にて保持され、他端は内輪29と接触かつ摺動する接触型のシール部32を有する構成としたインバータモータ部を有する電動送風機で、細かい塵埃が吸い込まれてもベアリング17内への塵埃侵入を防止できるので、ベアリング17の寿命を低下させることがなく信頼性の高い電動送風機を実現できる。
【選択図】 図4
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気掃除機に使用される電動送風機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の遠心分離型電気掃除機について図10〜図12を用いて説明する。
【0003】
図11、図12に示すように、電気掃除機1は、掃除機本体2に、ホース3が着脱自在に接続され、ホース3の他端には操作部を形成する先端パイプ4が備えられている。
【0004】
先端パイプ4には延長管5と、塵埃を吸引する吸込具6が着脱自在に接続されている。掃除機本体2の前方に形成された凹部7に、ホース3と連通し前記吸込具6から空気と共に吸い込まれた塵埃を旋回させて捕集する遠心分離型の集塵部8が着脱自在に装着されている。
【0005】
本体凹部7の後方には、吸引力を発生させる電動送風機9と、排気フィルタ10、回路制御装置(図示せず)、コード巻き取り装置(図示せず)等が内蔵されている。
【0006】
また、従来の遠心分離型の電気掃除機1には、図10に示すように整流子モータ11で駆動する電動送風機9が用いられていた。12は出力軸13に整流子14、ロータコア15を圧入し、前記ロータコア15に絶縁材料を介してロータコイル16が巻線されて成るロータである。前記ロータ12は出力軸13の両端にベアリング17が圧入され、ケーシングである負荷側ブラケット18と反負荷側ブラケット19にて支持されている。20はカ−ボンブラシ21を内蔵した金属からなるブラシホルダ−であり、反負荷側ブラケット19にて保持されている。22はステータコア23に絶縁材料を介してステータコイル24が巻線されたステータである。また、出力軸13にはインペラ25が固定されており、その外周には通風路を形成するエアーガイド26が配設されており、ケーシング27がこれらを覆うように取り付けられている。また、前記反負荷側ブラケット19には排気口28が設けられている。また、前記ベアリング17は、内輪29と外輪30の間に複数個のボール31を内蔵し、前記ボール31はリテーナー(図示せず)で保持されて、その両端部を1対のシール部32で覆われて構成されている。
【0007】
上記構成において、電力が供給されるとステータコイル24に流れる電流により磁界が発生する。またその磁界中に配置されたロータコイル16にもカーボンブラシ21と整流子14を介して電流が流れる。この時前記ロータコイル16に「フレミングの左手の法則」に従って電磁力が作用しトルクが生じロータ12が回転する。次にロータ12が回転することによりロータ12の出力軸13に固定されたインペラ25が回転し空気が吸い込まれる。吸い込まれた空気はインペラ25の外周から排出されエアーガイド26を介してモータ11内に導かれ排気口28より排出される。
【0008】
上記のように電動送風機9が駆動されると、吸込具6から空気と共に塵埃が吸い込まれ延長管5、ホース3を介して遠心分離集塵部8内に流入する。遠心分離集塵部8内で空気と塵埃が旋回し遠心力により塵埃のみが分離され、きれいな空気のみ電動送風機9内を通って掃除機本体2外へ排出されるものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の従来の整流子モータを、特に遠心集塵部を有する電気掃除機1に採用すると、遠心分離集塵部8においては、吸引風が旋回することで圧力損失が大きくなり、電気掃除機の吸い込み仕事率が低下するという問題があった。
【0010】
また、そこで塵埃を旋回させるのに、高速回転が可能なインバータモータを採用して吸い込み仕事率を向上させることが可能であるが、そうすると吸引力の向上により、電動送風機内に侵入する塵埃が増加し、インバータモータの回転性能を損なうという問題があった。
【0011】
本発明は上記課題を解決するもので、吸い込み仕事率の低下を防ぐとともに、塵埃の侵入を防止した信頼性の高い電動送風機および電気掃除機を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、ステータと自在に回転するロータを備えたブラシレスモータ部と、前記ロータの出力軸に備えられたインペラと、前記ブラシレスモータ部の電力制御を行うインバータ回路部と、前記インペラおよびブラシレスモータ部を覆うケーシングと、前記出力軸を前記ケーシングに保持する複数のベアリングを備え、前記ベアリングは一対の内輪と外輪と複数個のボールで構成されるとともに、前記ベアリングの少なくとも1つは、一端が前記外輪にて保持され、他端は内輪と接触かつ摺動する接触型のシール部を有する構成としたもので、細かい塵埃が電動送風機内に吸い込まれてもベアリング内への塵埃侵入を防止できるので、高速回転時でもベアリングの寿命を低下させることがなく信頼性の高い電動送風機を実現できる。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1記載の発明は、ステータと自在に回転するロータを備えたブラシレスモータ部と、前記ロータの出力軸に備えられたインペラと、前記ブラシレスモータ部の電力制御を行うインバータ回路部と、前記インペラおよびブラシレスモータ部を覆うケーシングと、前記出力軸を前記ケーシングに保持する複数のベアリングを備え、前記ベアリングは一対の内輪と外輪と複数個のボールで構成されるとともに、前記ベアリングの少なくとも1つは、一端が前記外輪にて保持され、他端は内輪と接触かつ摺動する接触型のシール部を有する構成としたもので、細かい塵埃が電動送風機内に吸い込まれてもベアリング内への塵埃侵入を防止できるので、高速回転時でもベアリングの寿命を低下させることがなく信頼性の高い電動送風機を実現できる。
【0014】
本発明の請求項2記載の発明は、シール部の下面が、内輪と接触かつ摺動するもので、高速回転時でもベアリングの寿命を低下させることがなく信頼性の高い電動送風機を実現できると共にコストの低減が図れるものである。
【0015】
本発明の請求項3記載の発明は、ステータと自在に回転するロータを備えたブラシレスモータ部と、前記ロータの出力軸に備えられたインペラと、前記ブラシレスモータ部の電力制御を行うインバータ回路部と、前記インペラおよびブラシレスモータ部を覆うケーシングと、前記出力軸を前記ケーシングに保持する複数のベアリングを備え、前記ベアリングは一対の内輪と外輪と複数個のボールで構成されるとともに、前記ベアリングの少なくとも1つの近傍に、塵埃の侵入を防止するための略円盤状のスリンガーを設けたもので、更にベアリング内への塵埃侵入を防止できるので、高速回転時でもベアリングの寿命を低下させることがなく信頼性の高い電動送風機を実現できる。
【0016】
本発明の請求項4記載の発明は、略円盤状のスリンガーをベアリングのインペラ側に設けるとともにケーシングに当接させ、出力軸の回転とともに前記スリンガーが前記ケーシングと摺動するもので、ベアリングへの塵埃侵入を更に少なくして高速回転時でもベアリングの寿命を低下させることがなくなりより信頼性の高い電動送風機を実現できる。
【0017】
本発明の請求項5記載の発明は、略円盤状のスリンガーをベアリングのインペラ側に設けるとともにケーシングに固定し、前記スリンガー内を出力軸が回転するもので、スリンガーの摩擦による損失を抑制して効率の低下を防止できるものである。
【0018】
本発明の請求項6記載の発明は、略円盤状のスリンガーをベアリングのインペラ側に設けるとともにケーシングに固定したシール部材に当接させ、出力軸の回転とともに前記スリンガーが前記シール部材と摺動するもので、完全にベアリング内への塵埃の侵入を防止して信頼性の高い電動送風機を実現できる。
【0019】
本発明の請求項7記載の発明は、インバータ回路部の表面を、耐水性のあるポッティング材でコーティングしてなるもので、水などの導電性の液体を吸い込んだ場合の回路素子の破壊を防止して信頼性の高い電動送風機を実現できる。
【0020】
本発明の請求項8記載の発明は、上記請求項1〜7のいずれか1項に記載の電動送風機を、掃除機本体に内蔵させ、塵埃を吸引する吸込具と連通させたもので、小型・軽量で吸い込み力が強く信頼性の高い電気掃除機を実現できる。
【0021】
本発明の請求項9記載の発明は、吸引風を発しブラシレスモータ部を有する電動送風機と、塵埃を旋回させて遠心分離する遠心分離集塵部を備えた掃除機本体と、前記電動送風機および前記遠心分離集塵部に連通し、塵埃を吸引する吸込具を備え、前記電動送風機の吸気上流側に塵埃を捕捉するフィルタを設けたもので、高速回転時でもベアリングの寿命を低下させることがなく信頼性の高い電気掃除機を実現できる。
【0022】
【実施例】
以下、本発明の第1の実施例を、図1〜図3を用いて説明する。なお、従来例と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【0023】
図1に示すように、電気掃除機1は、掃除機本体2に、ホース3が着脱自在に接続され、ホース3の他端には操作部を形成する先端パイプ4が備えられている。先端パイプ4には延長管5と、吸込具6が着脱自在に接続されている。掃除機本体2の前方に形成された凹部7に、ホース3と連通し前記吸込具6から空気と共に吸い込まれた塵埃を旋回させて捕集する遠心分離型の集塵部8が着脱自在に装着されている。本体凹部7の後方には、吸引力を発生させる電動送風機9と、排気フィルタ10、回路制御装置(図示せず)、コード巻き取り装置(図示せず)等が内蔵されている。
【0024】
ここで、電動送風機9は、図3に示すように、ブラシレスモータ部34とファン部35によって構成されている。
【0025】
前記ブラシレスモータ部34は、ケーシングである負荷側ブラケット18と、反負荷側ブラケット19により筐体を構成しており、その内部には所望極数に着磁された永久磁石36と、ベアリング17を出力軸13に固定して成るロータ12と、前記永久磁石36に相対するように複数のスロットを設けたステータコア23に所望相数の巻線37が施されたステータ22が内蔵されている。
【0026】
次に、ブラシレスモータ部34内に内蔵したインバーター回路部33は、複数の電子部品を実装した基板38で成っており、その外形は反負荷側ブラケット18の内周に略沿った円形で、中心部には出力軸13を貫くドーナツ状の孔が設けられている。また、ロータ12の出力軸13に固定されたセンサーマグネット39の磁極を検知するホール素子などの位置検出素子40も前記基板38上に実装されている。
【0027】
ファン部35は、ブラシレスモータ部34の出力軸13に固定されたインペラ25と、インペラ25の外周部に配され、インペラ25から流出する気流を徐々に圧力回復しながらブラシレスモータ部34内部へ導く通風路を形成するエアーガイド26と、これらを覆う吸い込み口41を設けたケーシング27が備えられ、ブラシレスモータ部34の負荷側ブラケット18に一体的に取り付けられている。
【0028】
また、図2のように、電動送風機9の吸い込み口41の吸気上流側近傍に細かい塵埃を捕獲するフィルタ42が設けられている。
【0029】
上記構成による作用は以下の通りである。
【0030】
まず、ブラシレスモータ部34に電力が供給されると、ステータ22で発生した磁界と、ロータ12に固定した永久磁石36の磁界との反発、吸引力でロータ12が回転し始める。
【0031】
次に、センサーマグネット39と、ホール素子などの位置検出素子40でロータ12の位置を検出しながら、回路部33でステータ22の巻線37に流れる電流の向きを切り換えて発生する磁界の向きを切替えることにより、磁力の反発、吸引力を利用してロータ12を継続して回転し続けさせるものである。
【0032】
そして、上記のように電動送風機9のロータ12が高速で回転すると、ロータ12の出力軸13に固定されたインペラ25が高速で回転して吸引力を発生させる。吸引された気流はケーシング27の吸い込み口41からインペラ25内に流入し、その外周より排出される。その後気流はエアーガイド26内の通路を通って減速、圧力回復されながら反負荷側ブラケット19内へと導かれる。
【0033】
このとき、ファン部35から排出された気流は、基板38上に実装された発熱部品を通過するので、大風量の外気の冷たい空気で冷却することができ、非常に効率よく発熱部品を冷却することができると共に省スペース化が図れ、小型でコンパクトな電動送風機9を実現できるものである。
【0034】
また、この時ロータ12が高速で回転するため、遠心分離集塵部8で捕捉しきれない細かい塵埃が電動送風機9内へ吸い込まれベアリング17内に侵入すると、高速で回転しているためわずかな塵埃でもベアリング17のボール31や内輪29、外輪30の転送面に付着してベアリング17の寿命を低下させる危険性があったが、電動送風機9前方に設けたフィルタ42により細かい塵埃を捕捉できるので信頼性の高い電気掃除機を実現できるものである。
【0035】
(実施例2)
次に本発明の第2の実施例を、図4を用いて説明する。なお上記実施例と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。
【0036】
ブラシレスモータ部34を構成するベアリング17のシール部32を可撓性材料で形成し内輪29と接触、かつ摺動するように構成している。
【0037】
上記構成による作用は以下の通りである。
【0038】
空気と一緒に吸い込まれた塵埃の比較的大きめのものは遠心分離集塵部8で捕捉されるが、細かい塵埃はブラシレスモータ部34内へ吸い込まれる事があった。しかし、シール部32が内輪29と接触してシール部しており、ベアリング17内に塵埃が侵入する事はない。従ってベアリング17の寿命を低下させる事はなく、信頼性の高い電動送風機を実現できるものである。特に高速回転するブラシレスモータ部34では非常に効果が大きい。
【0039】
(実施例3)
次に本発明の第3の実施例を、図5を用いて説明する。なお上記実施例と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。
【0040】
ベアリング17の近傍に出力軸13と固定されて同時に回転する円盤状のスリンガー43を設けている。
【0041】
上記構成による作用は以下の通りである。
【0042】
細かい塵埃がブラシレスモータ部34内へ吸い込まれた時、スリンガー43によりベアリング17への塵埃の侵入を防止する事ができ、ベアリング17の寿命を低下させる事はなく、信頼性の高い電動送風機を実現できるものである。
【0043】
(実施例4)
次に本発明の第4の実施例を、図6を用いて説明する。なお上記実施例と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。
【0044】
出力軸13に固定されたスリンガー43の外周端部44を、ブラシレスモータ部34を構成する反負荷側ブラケット19に接触、摺動させるように設けたものである。
【0045】
上記構成による作用は以下の通りである。
【0046】
細かい塵埃がブラシレスモータ部34内へ吸い込まれた時、スリンガー43の外周端部44と反負荷側ブラケット19が接触、摺動しているため、ベアリング17への塵埃の侵入を完全に防止でき、ベアリング17の寿命を低下させる事はなく、信頼性の高い電動送風機9を実現できるものである。
【0047】
(実施例5)
次に本発明の第5の実施例を、図7を用いて説明する。なお上記実施例と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。
【0048】
出力軸13に固定されたスリンガー43の外周端部44を反負荷側ブラケット19に接着剤などで固定し、スリンガー43の内径部45と出力軸13が接触、摺動するように設けている。
【0049】
上記構成による作用は以下の通りである。
【0050】
スリンガー43の内径部45と出力軸13と摺動摩擦力の方が、スリンガ―43外周端部44と反負荷側ブラケット19との摺動摩擦力よりも小さくなるので、摩擦損失によるブラシレスモータ部34の効率の低下を抑制することが出来る。
【0051】
(実施例6)
次に本発明の第6の実施例を、図8を用いて説明する。なお上記実施例と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。
【0052】
出力軸13に固定されたスリンガー43を金属などで構成し、その外周端部44と当接するシール部材46を反負荷側ブラケット19に設けたものである。
【0053】
上記構成による作用は以下の通りである。
【0054】
スリンガー43を金属で構成しているため強度が強く、かつ平面度の精度が良いのでシール部材46との間のシール部効果が向上する。また摺動部の耐久性も向上してシール部効果を長く維持でき、ベアリング17の寿命を低下させる事はなく、信頼性の高い電動送風機9を実現できるものである。
【0055】
(実施例7)
次に本発明の第7の実施例を、図9を用いて説明する。なお上記実施例と同一構成部品については同一符号を付してその説明を省略する。
【0056】
ブラシレスモータ部34内に配設された回路部33の表面を耐水性のあるポッティング材47でコーティングしたものである。
【0057】
上記構成による作用は以下の通りである。
【0058】
水などの導電性の液体が誤って吸い込まれてブラシレスモータ部34内に侵入した場合でも、ポッティング材47で回路部33表面をコーティングしているので電気的ショートなどの故障を防止することができる。
【0059】
【発明の効果】
本発明によれば、吸い込み仕事率の低下を防ぐとともに、塵埃の侵入を防止した信頼性の高い電動送風機および電気掃除機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す電気掃除機本体の全体図
【図2】同掃除機本体の断面図
【図3】同電動送風機の断面図
【図4】本発明の第2の実施例を示す電動送風機のベアリングの断面図
【図5】本発明の第3の実施例を示す電動送風機の断面図
【図6】本発明の第4の実施例を示す電動送風機の断面図
【図7】本発明の第5の実施例を示す電動送風機の断面図
【図8】本発明の第6の実施例を示す電動送風機の断面図
【図9】本発明の第7の実施例を示す電動送風機の断面図
【図10】従来の電動送風機の断面図
【図11】同掃除機本体の断面図
【図12】同電気掃除機の全体図
【符号の説明】
1 電気掃除機
2 掃除機本体
8 遠心分離集塵部
9 電動送風機
12 ロータ
13 出力軸
17 ベアリング
18 負荷側ブラケット
19 反負荷側ブラケット
22 ステータ
25 インペラ
26 エアーガイド
29 内輪
30 外輪
32 シール部
33 インバータ回路部
34 ブラシレスモータ部
35 ファン部
42 フィルタ
43 スリンガー
Claims (9)
- ステータと自在に回転するロータを備えたブラシレスモータ部と、前記ロータの出力軸に備えられたインペラと、前記ブラシレスモータ部の電力制御を行うインバータ回路部と、前記インペラおよびブラシレスモータ部を覆うケーシングと、前記出力軸を前記ケーシングに保持する複数のベアリングを備え、前記ベアリングは一対の内輪と外輪と複数個のボールで構成されるとともに、前記ベアリングの少なくとも1つは、一端が前記外輪にて保持され、他端は内輪と接触かつ摺動する接触型のシール部を有する構成とした電動送風機。
- シール部の下面が、内輪と接触かつ摺動する請求項1記載の電動送風機。
- ステータと自在に回転するロータを備えたブラシレスモータ部と、前記ロータの出力軸に備えられたインペラと、前記ブラシレスモータ部の電力制御を行うインバータ回路部と、前記インペラおよびブラシレスモータ部を覆うケーシングと、前記出力軸を前記ケーシングに保持する複数のベアリングを備え、前記ベアリングは一対の内輪と外輪と複数個のボールで構成されるとともに、前記ベアリングの少なくとも1つの近傍に、塵埃の侵入を防止するための略円盤状のスリンガーを設けた電動送風機。
- 略円盤状のスリンガーをベアリングのインペラ側に設けるとともにケーシングに当接させ、出力軸の回転とともに前記スリンガーが前記ケーシングと摺動する請求項3記載の電気掃除機。
- 略円盤状のスリンガーをベアリングのインペラ側に設けるとともにケーシングに固定し、前記スリンガー内を出力軸が回転する請求項3記載の電動送風機。
- 略円盤状のスリンガーをベアリングのインペラ側に設けるとともにケーシングに固定したシール部材に当接させ、出力軸の回転とともに前記スリンガーが前記シール部材と摺動する請求項3記載の電動送風機。
- インバータ回路部の表面を、耐水性のあるポッティング材でコーティングしてなる請求項1〜6のいずれか1項に記載の電気掃除機。
- 上記請求項1〜7のいずれか1項に記載の電動送風機を、掃除機本体に内蔵させ、塵埃を吸引する吸込具と連通させた電気掃除機。
- 吸引風を発しブラシレスモータ部を有する電動送風機と、塵埃を旋回させて遠心分離する遠心分離集塵部を備えた掃除機本体と、前記電動送風機および前記遠心分離集塵部に連通し、塵埃を吸引する吸込具を備え、前記電動送風機の吸気上流側に塵埃を捕捉するフィルタを設けた電気掃除機。
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- 2002-07-29 JP JP2002219338A patent/JP2004060514A/ja active Pending
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