JP2005137064A - 電動送風機及び電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】フレーム内の固定子の温度上昇を効果的に抑制しつつ、モータ効率を向上できる電動送風機を提供することにある。
【解決手段】電動機部３ａのフレーム２２が有した金属製筒状部２２ａから張り出したファンカバー取付け部２２ｂに風排出部３４を設け、送風部３ｂのファンから吐出される風の一部を風排出部３４に通して筒状部２２ａの外側に排出するとともに、残りの風をフレーム２２の内側に流通させる電動送風機３を前提とする。固定子及び回転子が内部に配置されているフレーム２２の筒状部２２ａに、固定子の熱が伝熱される放熱フィン３５を切起こして、この放熱フィン３５が風排出部３４から排出される風に晒されるようにしたことを特徴としている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電動機部で得られる回転力によりファンを回転させて送風作用を営む電動送風機、及びこの電動送風機を搭載して運転される電気掃除機に関する。

従来、一般的な、電動送風機は、円筒部を有したフレームを備える電動機部と、この電動機部で回転されるファンを有したファン部とを備え、ファンから吐出された風を、フレームの内側に流通させるようにしている。

この種の電動送風機の中には、円筒部から外側に一体に張り出したファン取付け部に、複数の排気孔を設け、ファンから吐出された風を、円筒部を通過させないで、排気孔を通して円筒部の外側に排気させるものが知られている（特許文献１参照。）。
特開平６−１０８９９５号公報（段落０００８−０００９、図１−図５）

ところで、特許文献１に記載の電動送風機は、ファンから吐出される風の全量がフレームの外部に排出されるが、この構成に代えて、ファンから吐出される風の一部をフレームの外部に排出するとともに、残りの風をフレームの内側に流通させる場合には、ファンの外周部回りでの風損を減らすことができるとともに、フレームの内側を流通する風によって、このフレーム内に配置されている固定子及び回転子等を冷却してそれらの温度上昇を抑制できる。

しかし、この構成では、ファンからフレーム外に排出される風の分だけ、フレーム内を流通する風量が少なくなるので、発熱する固定子の冷却性能が良くない。このような事情から、設計的には、フレーム内を流通する風量をより多く確保するために、ファン取付け部の排気孔の孔径を小さくして、そこからの風の流出量を絞らざるを得ないという実情にある。したがって、ファンの外周部回りでの風損が大きくなって、モータ効率を向上させることが難しい。

本発明が解決しようとする課題は、フレーム内の固定子の温度上昇を効果的に抑制しつつ、モータ効率を向上できる電動送風機及びこれを備えた電気掃除機を提供することにある。

電動機部のフレームが有した金属製筒状部から張り出したファンカバー取付け部に風排出部を設け、この風排出部を通して、送風部のファンから吐出される風の一部を筒状部の外側に排出するとともに、残りの風をフレームの内側に流通させる電動送風機であって、固定子及び回転子が内部に配置されている前記フレームの筒状部に、風排出部から排出される風に晒される放熱フィンを外側に切起こしたことを特徴としている。

本発明によれば、フレーム内のステータの温度上昇を効果的に抑制しつつ、モータ効率を向上できる電動送風機を提供できる。

以下、図１〜図４を参照して本発明の第１実施形態を説明する。

図１に例示するキャニスタ型の電気掃除機１は、掃除機本体２と、これに内蔵された電動送風機３と、床面等の被掃除面から吸込んだ含塵空気を掃除機本体２内に導く気流ガイド手段４とを具備している。

移動車輪が取付けられている掃除機本体２は、例えば集塵室からなる集塵部５と、この集塵部５の吸込み上流側に位置する吸込み口６とを有している。掃除機本体２内には、集塵部５の吸込み下流側、例えば掃除機本体２の後部に位置して電動送風機３が配置されている。

気流ガイド手段４は、例えば可撓性の吸塵ホース７と、硬質な複数の管を伸縮可能に組み合わせてなる延長管８と、吸込み口体９とを備えて形成されている。吸塵ホース７の一端部７ａは吸込み口６に着脱可能に接続される。吸塵ホース７の他端部は手元操作部７ｂで形成されている。手元操作部７ｂが有するハンドル７ｃには各種の操作スイッチ１０が取付けられている。延長管８の一端部は手元操作部７ｂに着脱可能に接続され、延長管８の他端部には吸込み口体９が着脱可能に接続される。気流ガイド手段４の先端部をなす吸込み口体９は、その下面に吸塵口９ａを有している。吸込み口体９には、吸塵口９ａに臨んで配置される回転清掃体及びこの清掃体を回転駆動する清掃体モータ（いずれも図示しない）が内蔵されているが、これらは省略してもよい。

この電気掃除機１は、電動送風機３を駆動させることにより、この電動送風機３に吸込まれる気流を形成し、それによって、吸塵口９ａから被掃除面の塵を空気とともに吸込んで、それを延長管８及び吸塵ホース７で掃除機本体２の集塵部５に導き、この集塵部５内の集塵袋等で形成された集塵フィルタ５ａで前記塵を捕捉できる。集塵部５は、掃除機本体２に着脱されて、その装着状態でサイクロン式の集塵ができる集塵カップで形成することもできる。集塵部５を通過した空気は、電動送風機３に吸込まれてこの送風機３から排出された後、掃除機本体２に設けた排気口（図示しない）を通して掃除機本体２の外部に排出される。以上により被掃除面を掃除できる。

次に、図２〜図４を参照して電動送風機３について説明する。この電動送風機３は、電動機部３ａと、送風部３ｂと、送風整流体３ｃとを具備している。

電動機部３ａは、例えば固定子２１、一対のフレーム２２，２３、回転子２４、及び一対のブラシ装置２８を備えている。

金属例えば鉄製のフレーム２２、２３はモータフレームＭＦを形成している。フレーム２２は、筒状例えば有底円筒状をなす筒状部２２ａと、この筒状部２２ａの一端開口縁から径方向外側に環状のフランジ状をなして一体に張り出したファンカバー取付け部２２ｂとを有している。筒状部２２ａにはその他端の閉塞壁に寄せて複数の排気孔２２ｃ（図２に一つのみ図示する。）が開けられている。図３に示すように他方のフレーム２３は、フレーム２２の一端開口を径方向に横切っていて、その両端部がファンカバー取付け部２２ｂにねじ止めされている。なお、図３中符号２３ａは円形の通気孔を示している。図２に示すようにフレーム２２、２３の夫々には軸受収容部２２ｄ、２３ｄが相対応して設けられている。

図３に示すようにフィールド（界磁）を作る固定子２１は、例えば積層鋼板で形成された環状の固定子鉄心２１ａと、この固定子鉄心２１ａに取付けられた一対の固定子巻線２１ｂとを備えている。固定子鉄心２１ａは平面視略四角形状であり、その四隅２１ｃは夫々斜状に面取りされている。固定子２１は、フレーム２２の筒状部２２ａ内にその一端開口を通して圧入されている。これにより、固定子鉄心２１ａの四隅２１ｃが筒状部２２ａの内周面に夫々圧接されていて、固定子鉄心２１ａからフレーム２２への熱伝導ができる。

図３に示すようにフレーム２２に収容された固定子鉄心２１ａの４つの外周平坦面部分と、これらに対向する筒状部２２ａの内周面との間には、夫々通気路Ａ又はＢが形成されている。フレーム２３は通気路Ａには対向しているが、通気路Ｂには対向しておらず、また、フレーム２２の一端開口側に固定子鉄心２１ａから突出した固定子巻線２１ｂの端部はフレーム２３を挟むように配置されている。

図２に示すように回転子２４は、回転子軸２４ａと、電機子コア２４ｂと、電機子巻線２４ｃと、軸受２５，２６と、整流子２７とから形成されている。詳しくは、回転子軸２４ａには電機子コア２４ｂが装着され、このコア２４ｂには電機子巻線２４ｃが巻き付けられている。回転子軸２４ａの一端部寄りには整流子２７が装着されている。整流子２７が有する各整流子片には夫々電機子巻線２４ｃの端末部が接続されている。回転子軸２４ａの両端部には夫々転がり型の軸受２５，２６が個別に装着されている。

この回転子２４は、一方の軸受２５を軸受収容部２２ｄに収容するとともに、他方の軸受２６を軸受収容部２３ｄに収容することによって、固定子２１の中央部を貫通して回転自在に配置されている。こうしてモータフレームＭＦに両端支持された回転子軸２４ａの軸受２６側の端部は、軸受２６及び軸受収容部２３ｄを貫通して、モータフレームＭＦの外に突出されている。

一対のブラシ装置２８は互いに１８０°離れてフレーム２２の筒状部２２ａを径方向に貫通して取付けられている。これらブラシ装置２８のカーボンブラシ２８ａの先端はコイルばね２８ｂの付勢力によって整流子２７の周面に押付けられている。

図２に示すように送風部３ｂは、金属製の遠心型ファン３１及びこれを覆う金属例えば鉄板を絞り加工して得たファンカバー３２を備えている。ファン３１は回転子軸２４ａの軸受２６を貫通した軸端部に、この軸端部に螺合して締付けられたナット３３により連結されている。

ファンカバー３２は、ファン３１の吸込み口に対向する吸い口３２ａを有している。ファンカバー３２はその周壁の開口縁部をファンカバー取付け部２２ｂに嵌合して、フレーム２２に取外し可能に連結されている。

合成樹脂製の送風整流体３ｃは、ファン３１の外周部の出口３１ｂから吐出された風を静圧化して下流のモータフレームＭＦ内に導くためのディフューザ風路を有している。この送風整流体３ｃの主な部分は、図２に示すようにモータフレームＭＦとファン３１との間に配置されていて、フレーム２３にねじ止めされている。

送風整流体３ｃの周部とファンカバー３２の周部との間の空間Ｇは、モータフレームＭＦ内に導かれる風が滞り易く、圧力損失が大きい部分である。この空間Ｇに臨んでいるファンカバー取付け部２２ｂには、図３に示すように通孔等からなる複数の風排出部３４が設けられている。

既述のようにファンカバー取付け部２２ｂはフレーム２２の筒状部２２ａより径方向外側に張り出している。このため、風排出部３４を流通する空気は、フレーム２２の外部に排出されて、筒状部２２ａの外面をこの筒状部２２ａの軸方向に沿うように流出される。なお、風排出部３４を開口するにあたり、その開口縁が空気の流出方向に突出するフランジとなるように設けることが可能であり、この場合には、風排出部３４からモータフレームＭＦ外へ排出される風の流出方向を明確にできる。

図４（Ｂ）などに示すようにフレーム２２の筒状部２２ａには複数の放熱フィン３５が外側に切起こされている。図３及び図４（Ａ）に示すように各放熱フィン３５は風排出部３４から排出される風に晒されるように風排出部３４と対向して設けられている。

前記構成の電動送風機３が運転された時には以下の送風作動が営まれる。まず、ファンカバー３２の吸い口３２ａからファン３１に吸込まれて、このファン３１の外周部の出口３１ｂから吐出された風は、送風整流体３ｃの上流側ディフューザ風路Ｄ１を通ってから、ファンカバー３２の内周面に沿って空間Ｇを旋回しながら送風整流体３ｃの下流側ディフューザ風路Ｄ２を通ってモータフレームＭＦ内に流入する。そして、モータフレームＭＦ内に流入した風は、固定子２１及び回転子２４などを冷却しながら通気路Ａ，Ｂを流通し、更にブラシ装置２８を冷却した後に、排気孔２２ｃを通ってフレーム２２外に流出される。この一方で、前記空間Ｇを旋回する風の一部は、この空間Ｇに連通している風排出部３４を通ってモータフレームＭＦの外部に流出する。このような送風作動により既述の掃除が行なわれる。

こうして運転される電動送風機３の固定子２１は発熱するが、その温度上昇は以下のようにして抑制される。既述のようにモータフレームＭＦ内を流通する風に固定子２１は晒されるので、この風によって冷却される。この一方で、固定子鉄心２１ａの熱は、この鉄心２１ａに熱結合されているフレーム２２に熱伝導されて、このフレーム２２から周囲に放出される。この場合、フレーム２２の周方向に沿って間隔的に設けられている前記各風排出部３４から流出する風が、フレーム２２の外周面に沿って流れているので、フレーム２２外への放熱が良好である。

その上、フレーム２２の外周に沿って流れる風に、フレーム２２と一体の複数の放熱フィン３５が晒される。この場合、特に、各放熱フィン３５と各風排出部３４とがフレーム２２の軸方向に対向しているので、フレーム２２の外周に沿って流れる風に確実に晒すことができる。このため、フレーム２２外への放熱を更に良好にできる。

しかも、第１実施形態では、１枚置きの放熱フィン３５が、図３に示すようにフレーム２２への伝熱を担っている固定子鉄心２１ａの四隅２１ｃに連続するように設けられている。このため、固定子鉄心２１ａから前記１枚置きの放熱フィン３５への熱移動が円滑であって、伝熱される傍からフレーム２２の外周に沿って流れる風によって冷却できる。なお、前記１枚置きの放熱フィン３５間に設けられている他の放熱フィンは必要により省略することも可能である。

したがって、これらの理由により、モータフレームＭＦの外部での放熱性能が向上されたことにより、モータフレームＭＦ内を流通する風量が少なくても、モータフレームＭＦに配置されて発熱する固定子２１の温度上昇を抑制できる。

このため、固定子２１の温度上昇を抑制するのに、モータフレームＭＦ内を流通する風量をより多く確保しなくても済むようになる。それに応じてファンカバー取付け部２２ｂの風排出部３４の孔径を大きくする等、前記ファン３１の外周部回りの空間ＧからモータフレームＭＦ内を通ることなくモータフレームＭＦ外に直接流出する風量を増やすことができる。このため、空間Ｇでの圧力上昇が抑制されて、そこでの風損が低下するので、それに応じてモータ効率を向上させることができる。

以上のようにフレーム２２内の固定子２１の温度上昇を効果的に抑制しつつ、モータ効率を向上できる電動送風機３を提供できるとともに、この電動送風機３を電気掃除機１が備えることによって、電動送風機３への入力を高めることが可能となるのに伴い電気掃除機１の吸込み仕事率を向上できる。

次に、本発明の第２〜第４の各実施形態を説明する。これらの実施形態は基本的には第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と同じ構成ないしは機能が同じ部分には、第１実施形態の該当部分と同じ符号を付してその説明を省略し、以下第１実施形態とは異なる点について説明する。

図５（Ａ）（Ｂ）に示す第２実施形態では、フレーム２２から切起こされた各放熱フィン３５が、筒状部２２ａの軸線に対して斜めに交差するように捻られている。

この点以外は、図５（Ａ）（Ｂ）に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。このため、この第２実施形態においても、第１実施形態と同様な作用を得て、本発明の課題を解決できる。しかも、捻られている各放熱フィン３５には、風排出部３４から流出した空気が当り易くなるので、更に、各放熱フィン３５からの放熱を促進させ得る点で好ましい。

図６（Ａ）（Ｂ）に示す第３実施形態では、各放熱フィン３５が、筒状部２２ａの軸線に対して直角に交差するようフレーム２２から切起こされている。

この点以外は、図６（Ａ）（Ｂ）に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。このため、この第３実施形態においても、第１実施形態と同様な作用を得て、本発明の課題を解決できる。しかも、第１実施形態と比較して風排出部３４に対する放熱フィン３５の対向面積が大きくなるに伴い、風排出部３４から流出した空気が各放熱フィン３５に当り易くなるので、更に、各放熱フィン３５からの放熱を促進させ得る点で好ましい。

図７（Ａ）（Ｂ）に示す第４実施形態では、フレーム２２から切起こされた各放熱フィン３５が、筒状部２２ａの軸線に対して略直角に近い角度で斜めに交差するように捻られている。

この点以外は、図７（Ａ）（Ｂ）に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。このため、この第４実施形態においても、第１実施形態と同様な作用を得て、本発明の課題を解決できる。しかも、第１実施形態と比較して風排出部３４に対する放熱フィン３５の対向面積が大きくなるに伴い、風排出部３４から流出した空気が、捻られている各放熱フィン３５に当り易くなるので、更に、各放熱フィン３５からの放熱を促進させ得る点で好ましい。

本発明の第１実施形態に係る電気掃除機を示す斜視図。 図１の電気掃除機が備える電動送風機を一部切欠して示す側面図。 図２の電動送風機の電動機部を示す正面図。 （Ａ）は図２の電動送風機を示す背面図。（Ｂ）は図２の電動送風機を示す側面図。 （Ａ）は本発明の第２実施形態に係る電気掃除機が備える電動送風機を示す背面図。（Ｂ）は図５（Ａ）の電動送風機を示す側面図。 （Ａ）は本発明の第３実施形態に係る電気掃除機が備える電動送風機を示す背面図。（Ｂ）は図６（Ａ）の電動送風機を示す側面図。 （Ａ）は本発明の第４実施形態に係る電気掃除機が備える電動送風機を示す背面図。（Ｂ）は図７（Ａ）の電動送風機を示す側面図。

符号の説明

１…電気掃除機
２…掃除機本体
３…電動送風機
３ａ…電動機部
３ｂ…送風部
４…気流ガイド手段
６…吸込み口
９ａ…吸塵口
２１…固定子
２１ａ…固定子鉄心
２２…フレーム（モータフレームＭＦ）
２２ａ…筒状部
２２ｂ…ファンカバー取付け部
２３…フレーム（モータフレームＭＦ）
２４…回転子
３１…ファン
３２…ファンカバー
３４…風排出部
３５…放熱フィン
Ｇ…空間
ＭＦ…モータフレーム

Claims (4)

1. 回転子軸を有した回転子、この回転子を囲んで配置された固定子、及びこの固定子を囲む金属製筒状部を有して該筒状部の内面に前記固定子の外面の少なくとも一部を接触させて前記固定子を支持したフレームを備える電動機部と、前記フレーム外に位置して前記回転子軸に連結されたファン及びこのファンを覆って前記フレームに連結されたファンカバーを備える送風部とを具備し、前記ファンから吐出される風の一部を、前記筒状部から外側に張り出すファンカバー取付け部に設けた風排出部を通して前記筒状部の外側に排出し、残りの風を前記フレームの内側に流通させる電動送風機において、
   前記風排出部から排出される風に晒される放熱フィンが、前記筒状部から外側に切起こされていることを特徴とする電動送風機。
2. 請求項１に記載の電動送風機において、前記放熱フィンが前記風排出部と対向して設けられている。
3. 請求項１又は２に記載の電動送風機において、前記放熱フィンが前記筒状部の軸方向に対して交差して切起こされている。
4. 集塵部を有する掃除機本体と、
   前記集塵部の下流側に位置して前記掃除機本体に内蔵された請求項１から３の内のいずれか１項に記載の電動送風機と、
   前記集塵部の上流側に位置して前記掃除機本体に設けられた吸込み口に着脱可能に接続され、かつ、先端部に吸塵口を有する気流ガイド手段と、
   を具備することを特徴とする電気掃除機。

Images