JP3839584B2 - 電動送風機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気掃除機等に使用される電動送風機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機と、送風ファンから構成される電動送風機は、電気掃除機等の各種の機器に使用されている。
【０００３】
そして、電気掃除機等の機器においては、市場の要求により小型でかつ高性能つまり吸塵力等を大きくしたものが要求されている。そして、これら機器の小型化と高性能化を図るためには、電動送風機の小型化と高性能化を図ることが必要である。この電動送風機の小型化と高性能化を図るための一つの要素として、電動機の小型化と高性能化つまり高出力化を図ることが必要である。
【０００４】
しかし、電動機の小型化と高出力化とは相反するものである。つまり電動機の高出力化を図るためには、固定子巻線との関係等から固定子の外形を大きくする必要が有り、この固定子の外形を大きくするとこの固定子を収納するフレームの外形を大きくしなければならないことから小型化が図れないことになる。
【０００５】
一方、電動機の高出力化を図るなかで小型化を図るようにすると、電動機の発熱量も大きくなることからその冷却を十分になすことが必要となる。このため、従来よりこの冷却をできるだけ効果的になすために、送風ファンから吸引された空気流を電動機のフレームの内部つまりフレームの内周壁面と固定子の外側面との間に形成される空間によって風路を形成し、この風路内に前記空気流つまり冷却風を通し冷却をするようにしているものがある。
【０００６】
ここで、上記のように電動機のフレームの内部に風路を形成し、この風路内に冷却風を通し冷却をするように構成した電動送風機を図６および図７を参照して説明する。なお、図６は電動送風機の中心から一方側を断面した図であり、図７は図６のＹ−Ｙ線方向から見た図である。また、図７では回転子は省略してある。
【０００７】
図６に示すように、電動送風機１００は、電動機１１０と送風ファン１６０によって構成されている。
【０００８】
そして、電動機１１０は、主フレーム１２０と副フレーム１３０からなるフレーム１１１、前記主フレーム１２０内に収納された固定子１４０および回転子１５０等から構成されている。
【０００９】
前記主フレーム１２０は、鉄板からなり図６に示すように、環状壁１２１、この環状壁１２１の一端側に底壁１２３を有し、他端側を開口１２２とした有底筒状に形成されている。また、前記環状壁１２１の底壁１２３側には流出口１２４が形成されている。また、前記環状壁１２１の底壁１２３側には図６に示すように貫通孔１２５が形成され、この貫通孔１２５にはブラシホルダー１７０がねじ１７４によって取り付けられており、このブラシホルダー１７０にはコイルスプリング１７３によって後述する整流子１５４の整流子片１５４ａに付勢されてブラシ１７１が収納されている。
【００１０】
また、前記底壁１２３には軸受凹部１２６が形成され、この軸受凹部１２６には、軸受としてのボールベアリング１７６が圧入して設けられている。
【００１１】
また、主フレーム１２０の前記開口１２２の周縁には円形状のフランジ部１２７が形成されている。
【００１２】
つぎに、前記副フレーム１３０は鉄板からなり短冊状に形成され、図６に示すように軸受凹部１３１が設けられており、この軸受凹部１３１には、軸受としてのボールベアリング１７７が圧入されて設けられている。また、前記軸受凹部１３１の底壁には後述する回転軸を貫通させる貫通孔１３２が形成されている。なお、この副フレーム１３０は長手方向を図６において紙面と直交する方向として主フレーム１２０の開口１２２に橋架して、図示しないねじによって前記フランジ部１２７に取り付けられているものである。
【００１３】
つぎに、前記固定子１４０は、磁性鋼板を打ち抜いて図７に示すように外形を略正方形状とするとともに、図示しないが互いに対向する一対の磁極が形成されたコアーを積層して形成した固定子鉄心１４１、この固定子鉄心１４１の前記図示しない磁極に巻装された固定子巻線１４４から構成されている。
【００１４】
また、前記固定子鉄心１４１の各角部１４５は、前記主フレーム１２０の環状壁１２１に圧入する圧入代分だけ大きい外形に形成されており、固定子鉄心１４１はこれら角部１４５を前記主フレーム１２０の環状壁１２１に圧入することによって主フレーム１２０内に収納されているものである。
【００１５】
そして、固定子１４０を主フレーム１２０内に収納した状態においては、図６および図７に示すように、前記主フレーム１２０の円弧状に形成されている内周壁面つまり環状壁１２１の内周面１２１ａと前記固定子鉄心１４１のそれぞれ直線状の外側面１４３によって囲まれ、主フレーム１２０の軸方向に沿う空間によって風路１２８が形成され、この風路１２８は前記流出口１２４に連通している。
【００１６】
つぎに、回転子１５０は、磁性鋼板を打ち抜いて形成されたコアーを積層して形成した回転子鉄心１５１、この回転子鉄心１５１の中心部に形成した軸孔１５２に、圧入した回転軸１５５、この回転軸１５５に取り付けられた多数の整流子片１５４ａと絶縁体１５４ｂとからなる整流子１５４、前記回転子鉄心１５１に巻装された回転子巻線１５３から構成されている。
【００１７】
また、前記回転軸１５５の一方の先端部にはねじ１５６が形成されている。そして、回転子１５０は、前記回転軸１５５の整流子１５４が取り付けられている側の端部を前記ボールベアリング１７６の内輪に圧入するとともに、前記ねじ１５６が設けられている側の端部近傍を前記副フレーム１３０に取り付けたボールベアリング１７７の内輪に圧入してフレーム１１１内に回転自在に配置されている。また、回転子１５０がフレーム１１１内に配設された状態では、前記回転軸１５５のねじ１５６が設けられた部分は副フレーム１３０から外方に突出している。
【００１８】
つぎに、送風ファン１６０は、回転ファン１６１、この回転ファン１６１の下流側つまり図６において副フレーム１３０側に配置される整流板１６５、この整流板１６５および前記回転ファン１６１を覆うファンカバー１６７とから構成されている。
【００１９】
そして、前記回転ファン１６１は、主プレート１６２と副プレート１６３およびこれら主プレート１６２と副プレート１６３との間に配置された複数のブレード１６４から構成されている。また、主プレート１６２の中央部には前記回転軸１５５に嵌合する嵌合孔１６２ａが形成されている。また、副プレート１６３の中央部には吸込開口１６３ａが形成されており、回転ファン１６１が電動機１１０によって回転すると、この吸込開口１６３ａから空気が吸込まれこの空気は回転ファン１６１の外周部から吐出されるようになっている。
【００２０】
また、前記整流板１６５は図示しないが前記回転ファン１６１の外周部から吐出される空気流を前記主フレーム１２０の開口１２２側に流出させる案内流路が設けられており、また、中央部には前記副フレーム１３０の軸受凹部１３１の外周に嵌合する嵌合孔１６５ａが形成されている。
【００２１】
そして、この整流板１６５は前記嵌合孔１６５ａを前記軸受凹部１３１の外周に嵌合させて、ねじ１６６によって前記副フレーム１３０に取り付けられているものである。
【００２２】
また、前記ファンカバー１６７は、図６に示すように主フレーム１２０側を開口１６８とした有底筒状に形成され、その底部には前記回転ファン１６１の副プレート１６３に形成された吸込開口１６３ａに対応して形成された開口１６７ａが設けられている。また、ファンカバー１６７の前記開口１６８の開口縁内周面は前記主フレーム１２０のフランジ部１２７の嵌合縁部１２７ａに気密的に嵌合している。
【００２３】
そして、上記のように構成された送風ファン１６０の電動機１１０への取り付けはつぎのようにしてなされる。
【００２４】
まず、整流板１６５を上記したように、嵌合孔１６５ａを副フレーム１３０の軸受凹部１３１の外周に嵌合させてねじ１６６によって副フレーム１３０に取り付ける。
【００２５】
つぎに、回転ファン１６１の主プレート１６２に設けた嵌合孔１６２ａを回転軸１５５に嵌合させ、ついでナット１６９を回転軸１５５のねじ１５６に締結することにより、回転ファン１６１を回転軸１５５に取り付ける。
【００２６】
ついで、この回転ファン１６１および整流板１６５を覆って、前記ファンカバー１６７を前記主フレーム１２０の嵌合縁部１２７ａに嵌合することにより送風ファン１６０は電動機１１０に取り付けられ、そして電動送風機１００として組みたてられる。
【００２７】
そして、電動送風機１００の電動機１１０が駆動されると、回転ファン１６１が回転し、この回転により外部の空気はファンカバー１６７の開口１６７ａ、回転ファン１６１の副プレート１６３の吸込開口１６３ａから吸込まれ、ついで回転ファン１６１の外周部から吐出され、そして吐出された空気流は前記整流板１６５の図示しない案内流路に案内されて主フレーム１２０の開口１２２へと導かれ主フレーム１２０内に流入する。
【００２８】
ついで、開口１２２に流入した空気流は前記風路１２８を通って流出口１２４から外部に排気される。そして、空気流が前記風路１２８を通る際に、電動機１１０は前記空気流によって冷却されるようになっている。
【００２９】
このように電動機１１０は、送風ファン１６０から流入した空気を冷却風として電動機１１０内に形成した風路１２８を通過させることによって冷却するものであることから、電動機１１０の効果的な冷却は前記風路１２８を流れる冷却風の単位時間当たりの流量を大きくすることによってなされるものである。換言すれば、電動機１１０の冷却を効果的に行うためには、前記風路１２８の流路断面積を大きくする必要がある。
【００３０】
ところで、電動機１１０の小型化かつ高出力化を図るためには、上述したように主フレーム１２０の環状壁１２１の直径を大きくすることなく、しかも固定子鉄心１４１の外形を大きくしなければならい。そして、このように主フレーム１２０の環状壁１２１の直径を大きくすることなく、しかも固定子鉄心１４１の外形を大きくすると、前記風路１２８の流路断面積が小さくなり、風路１２８を流れる冷却風の流量が少なくなり十分な冷却ができず、電動機１１０に使用されている絶縁物の劣化等を招き、電動機１１０の耐久性に影響を与え、場合によっては電動機１１０の焼損を引き起こす等の虞がある。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、電気掃除機等の機器に使用されている電動送風機は、小型化かつ高性能化とすることが要請され、このためには電動機の小型化と高出力化が必要となる。そして、電動機を小型とするために主フレームの外形つまり直径を大きくすることなく、また、高出力とするために固定子鉄心の外形を大きくすると、上述したように主フレーム内に形成される冷却風を通す風路の流路断面積が大きくとれないことから、電動機を十分に冷却できないこととなり、結局小型化と高出力化を図ることができないという問題がある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、請求項１記載の発明は、環状壁の一端側を開口し他端側に底壁を有する有底筒状に形成されるとともに底壁側に流出口を有する主フレームとこの主フレームの前記開口に設けられた副フレームとからなるフレーム、互いに対向する磁極を有し前記環状壁の軸方向の投影外形を略方形状に形成された固定子鉄心とこの固定子鉄心に巻装された固定子巻線とからなり前記固定子鉄心の角部外周を前記環状壁の円弧状内周面に圧入して前記主フレーム内に収納された固定子、前記主フレームの底壁および副フレームに設けられた軸受に回転軸を支持されて前記固定子の磁極間に配設されるとともに、前記回転軸に取り付けられた整流子を有した回転子からなる電動機と、前記主フレームの開口側に設けられ前記回転軸の一端に取り付けられた回転ファン、この回転ファンの下流側に配設された整流板、吸入口を有し前記回転ファンおよび整流板を覆うとともに前記フレームに取り付けられたファンカバーとからなる送風ファンと、前記整流子に付勢されるブラシを収納して前記環状壁の底壁側を貫通して取り付けられたブラシホルダーとからなり、前記電動機の回転によって前記ファンカバーの吸入口から吸引された空気流を、前記主フレームの内周面と前記略方形状の固定子鉄心の各外側面によって主フレームの軸方向に沿って形成される風路に通して前記流出口から流出させるとともに、前記風路の下流側に前記ブラシホルダーが配置された電動送風機において、前記固定子鉄心の外側面に対向する主フレームの環状壁を外方に膨出させて前記軸方向に沿う風路の風路断面積を大きくする膨出部を形成するとともに、この膨出部を主フレームの開口から固定子鉄心の主フレームの底壁側の端面を越える位置まで形成した電動送風機としてものである。
【００３３】
このように請求項１記載の発明は、主フレームとこの主フレームの前記開口に設けられた副フレームとからなるフレーム内に、主フレームの軸方向の投影外形を略方形状に形成した固定子鉄心を収納するとともに、固定子鉄心の外側面に対向する主フレームの環状壁を前記開口側から軸方向に沿わせ外方に膨出させて前記軸方向に沿う風路の風路断面積を大きくする膨出部を主フレームの開口から固定子鉄心の主フレームの底壁側の端面を越える位置まで形成したから、前記風路内を流れる冷却風の風量を多くすることができ、電動機の冷却効果を上げることができるという作用を有するものである。したがって、電動機つまり電動送風機の小型化と高性能化を図ることができるものである。
【００３６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、膨出部と環状壁との周方向境界部を滑らかな曲面とした電動送風機としたものである。
【００３７】
このように請求項２記載の発明は、膨出部と環状壁との周方向境界部を滑らかな曲面としたことから、冷却風の風路内への流入をスムーズにできるとともに、冷却風の流れに起因する騒音の発生を抑制できるという作用を有するものである。
【００３８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、軸方向に沿う風路の断面積は、回転子の回転方向上流側よりも下流側を大きくした電動送風機としたものである。
【００３９】
この請求項３記載の発明は、冷却風の風路内への流入をさらにスムーズにできるとともに、冷却風の流れに起因する騒音の発生をさらに抑制できるものである。
【００４０】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の参考例を図１および図２に基いて説明する。
【００４１】
なお、この参考例において上記従来の電動送風機と同一構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。また、説明においては上記従来の電動送風機に付した符号用いることとする。
【００４２】
図１に示すように、電動送風機１００Ａの主フレーム１２０の環状壁１２１の固定子鉄心１４１の各外側面１４３と対向する部分には、図２に示すように軸方向投影を略コ字状とした軸方向に沿う溝状凹部２２１を形成するように外方に向けて膨出させた膨出部２２２が形成されている。そして、前記膨出部２２２は、図１に示すように前記固定子鉄心１４１の外周面の軸方向中間部すなわち途中まで形成されている。
【００４３】
この膨出部２２２によって形成された溝状凹部２２１は、前記開口１２２に連通しており、このことによって、固定子鉄心１４１の各外側面１４３と対向する環状壁１２１の内周面１２１ａによって囲まれて形成される風路１２８の断面積は、前記溝状凹部２２１が形成される部分によってこの溝状凹部２２１の断面積の分だけ大きく形成されることになる。
【００４４】
したがって、この風路１２８を流れる冷却風の単位時間当たりの流量は大きくなり、電動機１１０の冷却効果を高めることができるものである。
【００４５】
また、前記膨出部２２２は送風ファン１６０を取り付けるフランジ部１２７の外周縁よりも内側に位置するように形成されていることから、この膨出部２２２を形成したとしても電動送風機１００Ａの外周方向の外形を大きくすることにはならないものである。また、前記膨出部２２２は電動送風機１００Ａが電気掃除機等の機器に組み込まれたときに送風ファン１６０の電動機１１０側にできるデッドスペース部となる部分を利用して形成されていることから、前記機器に組み込む場合においても組み込むためのスペースを大きくする必要はないものである。
【００４６】
また、前記溝状凹部２２１は、開口１２２から固定子鉄心１４１の外側面の軸方向の途中までつまり風路の上流側の部分に形成されているものであって、風路の断面積の大きい部分は風路の上流側部位のみであるが、前記溝状凹部２２１は主フレーム１２０の開口１２２に開口させて形成されているため、風路１２８の開口面積は大きく、したがって、送風ファン１６０から流入する空気流は風路１２８にスムーズに流れ込み、一旦流れ込んだ空気流つまり冷却風は風路１２８の下流側に向けて強制的に押し出されることになるため、単位時間当たりの冷却風の流量は大きくなり、したがって、上述したように電動機の冷却効果を高めることができるものである。
【００４７】
なお、電動送風機１００Ａの動作は上記従来の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００４８】
このように、主フレーム１２０とこの主フレーム１２０の前記開口１２２に設けられた副フレーム１３０とからなるフレーム１１１内に、主フレーム１２０の軸方向の投影外形を略正方形に形成された固定子１４０の固定子鉄心１４１に圧入して収納するとともに、固定子鉄心１４１の各外側面１４３に対向する主フレーム１２０の環状壁１２１を前記開口１２２側から軸方向に沿わせ、外方に向けて膨出させて前記軸方向に沿う風路１２８の断面積を大きくする膨出部２２２を前記開口１２２から少なくとも固定子鉄心１４１の外側面１４３の軸方向途中まで形成したことから、前記風路１２８内を流れる冷却風の風量つまり単位時間当たりの流量を多くできることから、電動機１１０の冷却効果を高めることができるものである。したがって、電動機１１０つまり電動送風機１００Ａの小型化と高性能化を図ることができるものである。
【００４９】
また、上記参考例においては、前記溝状凹部２２１を形成する膨出部２２２を固定子鉄心１４１の外側面１４３の途中まで形成し、風路１２８の上流側部位のみの断面を大きくする構成としたが、本発明では、図３の実施形態に示すように、前記開口１２２の開口面つまりフランジ部１２７の端面から固定子鉄心１４１の前記主フレーム１２０の底壁１２３側の端面までの距離Ｌ１よりも膨出部２２２の終端内側面までの距離Ｌ２を大きく形成、つまり、膨出部２２２を固定子鉄心１４１の主フレーム１２０の底壁１２３側の端面を越える位置まで形成し、風路１２８の軸方向全長に亘って断面積を大きく形成している。このように風路１２８の軸方向全長に亘って断面積を大きく形成したことにより、さらに風路１２８を流れる冷却風の単位時間当たりの流量を大きくできることから、電動機１１０の冷却効果を更に高めることができるものである。
【００５０】
また、上記参考例においては、主フレーム１２０の環状壁１２１に膨出部２２２を形成することによって形成した軸方向投影を略コ字状の溝状凹部２２１の両側と環状壁１２１の内周面１２１ａとの境界部つまり角部２２３は、図２に示すように鋭角に形成したが、本発明では、図４の実施形態に示すように滑らかな曲面２２３ａに形成してもよい。このように境界部を滑らかな曲面２２３ａとした場合は、送風ファン１６０から風路１２８内に回転ファン１６１の回転方向（図４の矢印で示す方向）に沿って流れ込む空気流はスムーズに流れることになり、各境界部の部分で生じる渦流等の乱流の発生を抑制できることから、この乱流に起因する騒音の発生を抑制できものである。
【００５１】
また、同様に、溝状凹部２２１の内側の角部２２４も鋭角とすることなく滑らかな曲面２２４ａとすることにより、この角部における空気流の流れをスムーズにできるものである。
【００５２】
また、上記参考例においては、主フレーム１２０の環状壁１２１に膨出部２２２を形成することによって形成した軸方向投影を略コ字状の溝状凹部２２１の中心を、図２に示すように主フレーム１２０の中心Ｏを通る線Ａおよび線Ｂと一致させて形成し、前記線Ａおよび線Ｂの両側の面積を等しくするようにしたが、本発明では、図５に示すように、主フレーム１２０の中心Ｏを通る線Ａおよび線Ｂの両側の面積を、回転子１５０の回転方向つまり回転ファン１６１の回転によって生じる空気流が流れる方向（図５の矢印で示す方向)の上流側の面積Ｓ１(斜線を付した領域)よりも下流側の面積Ｓ２（線を付した領域）を大きく形成するようにしてもよい。このように上流側の面積Ｓ１よりも下流側の面積Ｓ２を大きく形成した場合は、周方向に回転しつつ流れる空気流によって、溝状凹部２２１の周方向下流側の空気密度が密となる部分の風路断面が大きくなることから冷却風の流れをスムーズにすることができるものである。
【００５３】
また、この場合も図５に示すように、溝状凹部２２１の各境界部および内側の角部を滑らかな曲面に形成することにより、上記図４に示した場合と同様、各境界部および角部の部分で生じる渦流等の乱流の発生を抑制できることから、この乱流に起因する騒音の発生を抑制できるものである。
【００５４】
また、上記実施の形態においては、電動機は、固定子および回転子にコアーを積層した鉄心を用いる構成としたが、これはいずれか一方に永久磁石を用いる構成としてもよいものである。
【００５５】
また、上記実施の形態においては、送風ファンの回転ファンに遠心ファンを用いる構成としたが、これは他の形式の回転ファンを用いた送風ファンとしてもよいものである。
【００５６】
【発明の効果】
上記のように請求項１記載の発明によれば、固定子鉄心の外側面に対向する主フレームの環状壁を外方に膨出させて軸方向に沿う風路内を流れる冷却風の風量を多くできることから、電動機の冷却効果を上げることができ、したがって、電動機つまり電動送風機の小型化と高性能化を図ることができるという効果を有するものである。
【００５８】
また、請求項２記載の発明は、冷却風の風路内への流入をスムーズにできるとともに、冷却風の流れに起因する騒音の発生を抑制できるという効果を有するものである。
【００５９】
また、請求項３記載の発明は、冷却風の風路内への流入をさらにスムーズにできるとともに、冷却風の流れに起因する騒音の発生をさらに抑制できるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例の電動送風機の一部を断面した側面図。
【図２】 図１の電動送風機の電動機を軸方向から見た平面図（図１のＸ−Ｘ線で見た平面図）。
【図３】 本発明に係る電動送風機の実施の形態を示した一部を断面した側面図。
【図４】 本発明に係る電動送風機の風路の他の実施の形態を示した図。
【図５】 本発明に係る電動送風機の風路の更に他の実施の形態を示した図。
【図６】 従来の電動送風機の一部を断面した側面図。
【図７】 上記従来の電動送風機の電動機の軸方向から見た平面図（図６のＹ−Ｙ線で見た平面図）。
【符号の説明】
１００Ａ 電動送風機
１１０ 電動機
１１１ フレーム
１２０ 主フレーム
１２１ 環状壁
１２２ 主フレームの開口
１２３ 主フレームの底壁
１２４ 流出口
１２８ 風路
１３０ 副フレーム
１４０ 固定子
１４１ 固定子鉄心
１４３ 固定子鉄心の直線状の外側面
１４４ 固定子巻線
１５０ 回転子
１５１ 回転子鉄心
１５４ 整流子
１５５ 回転軸
１６０ 送風ファン
１７０ ブラシホルダー
１７１ ブラシ
１７６ ボールベアリング（軸受）
１７７ ボールベアリング（軸受）
２２１ 環状凹部
２２２ 膨出部
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気掃除機等に使用される電動送風機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機と、送風ファンから構成される電動送風機は、電気掃除機等の各種の機器に使用されている。
【０００３】
そして、電気掃除機等の機器においては、市場の要求により小型でかつ高性能つまり吸塵力等を大きくしたものが要求されている。そして、これら機器の小型化と高性能化を図るためには、電動送風機の小型化と高性能化を図ることが必要である。この電動送風機の小型化と高性能化を図るための一つの要素として、電動機の小型化と高性能化つまり高出力化を図ることが必要である。
【０００４】
しかし、電動機の小型化と高出力化とは相反するものである。つまり電動機の高出力化を図るためには、固定子巻線との関係等から固定子の外形を大きくする必要が有り、この固定子の外形を大きくするとこの固定子を収納するフレームの外形を大きくしなければならないことから小型化が図れないことになる。
【０００５】
一方、電動機の高出力化を図るなかで小型化を図るようにすると、電動機の発熱量も大きくなることからその冷却を十分になすことが必要となる。このため、従来よりこの冷却をできるだけ効果的になすために、送風ファンから吸引された空気流を電動機のフレームの内部つまりフレームの内周壁面と固定子の外側面との間に形成される空間によって風路を形成し、この風路内に前記空気流つまり冷却風を通し冷却をするようにしているものがある。
【０００６】
ここで、上記のように電動機のフレームの内部に風路を形成し、この風路内に冷却風を通し冷却をするように構成した電動送風機を図６および図７を参照して説明する。なお、図６は電動送風機の中心から一方側を断面した図であり、図７は図６のＹ−Ｙ線方向から見た図である。また、図７では回転子は省略してある。
【０００７】
図６に示すように、電動送風機１００は、電動機１１０と送風ファン１６０によって構成されている。
【０００８】
そして、電動機１１０は、主フレーム１２０と副フレーム１３０からなるフレーム１１１、前記主フレーム１２０内に収納された固定子１４０および回転子１５０等から構成されている。
【０００９】
前記主フレーム１２０は、鉄板からなり図６に示すように、環状壁１２１、この環状壁１２１の一端側に底壁１２３を有し、他端側を開口１２２とした有底筒状に形成されている。また、前記環状壁１２１の底壁１２３側には流出口１２４が形成されている。また、前記環状壁１２１の底壁１２３側には図６に示すように貫通孔１２５が形成され、この貫通孔１２５にはブラシホルダー１７０がねじ１７４によって取り付けられており、このブラシホルダー１７０にはコイルスプリング１７３によって後述する整流子１５４の整流子片１５４ａに付勢されてブラシ１７１が収納されている。
【００１０】
また、前記底壁１２３には軸受凹部１２６が形成され、この軸受凹部１２６には、軸受としてのボールベアリング１７６が圧入して設けられている。
【００１１】
また、主フレーム１２０の前記開口１２２の周縁には円形状のフランジ部１２７が形成されている。
【００１２】
つぎに、前記副フレーム１３０は鉄板からなり短冊状に形成され、図６に示すように軸受凹部１３１が設けられており、この軸受凹部１３１には、軸受としてのボールベアリング１７７が圧入されて設けられている。また、前記軸受凹部１３１の底壁には後述する回転軸を貫通させる貫通孔１３２が形成されている。なお、この副フレーム１３０は長手方向を図６において紙面と直交する方向として主フレーム１２０の開口１２２に橋架して、図示しないねじによって前記フランジ部１２７に取り付けられているものである。
【００１３】
つぎに、前記固定子１４０は、磁性鋼板を打ち抜いて図７に示すように外形を略正方形状とするとともに、図示しないが互いに対向する一対の磁極が形成されたコアーを積層して形成した固定子鉄心１４１、この固定子鉄心１４１の前記図示しない磁極に巻装された固定子巻線１４４から構成されている。
【００１４】
また、前記固定子鉄心１４１の各角部１４５は、前記主フレーム１２０の環状壁１２１に圧入する圧入代分だけ大きい外形に形成されており、固定子鉄心１４１はこれら角部１４５を前記主フレーム１２０の環状壁１２１に圧入することによって主フレーム１２０内に収納されているものである。
【００１５】
そして、固定子１４０を主フレーム１２０内に収納した状態においては、図６および図７に示すように、前記主フレーム１２０の円弧状に形成されている内周壁面つまり環状壁１２１の内周面１２１ａと前記固定子鉄心１４１のそれぞれ直線状の外側面１４３によって囲まれ、主フレーム１２０の軸方向に沿う空間によって風路１２８が形成され、この風路１２８は前記流出口１２４に連通している。
【００１６】
つぎに、回転子１５０は、磁性鋼板を打ち抜いて形成されたコアーを積層して形成した回転子鉄心１５１、この回転子鉄心１５１の中心部に形成した軸孔１５２に、圧入した回転軸１５５、この回転軸１５５に取り付けられた多数の整流子片１５４ａと絶縁体１５４ｂとからなる整流子１５４、前記回転子鉄心１５１に巻装された回転子巻線１５３から構成されている。
【００１７】
また、前記回転軸１５５の一方の先端部にはねじ１５６が形成されている。そして、回転子１５０は、前記回転軸１５５の整流子１５４が取り付けられている側の端部を前記ボールベアリング１７６の内輪に圧入するとともに、前記ねじ１５６が設けられている側の端部近傍を前記副フレーム１３０に取り付けたボールベアリング１７７の内輪に圧入してフレーム１１１内に回転自在に配置されている。また、回転子１５０がフレーム１１１内に配設された状態では、前記回転軸１５５のねじ１５６が設けられた部分は副フレーム１３０から外方に突出している。
【００１８】
つぎに、送風ファン１６０は、回転ファン１６１、この回転ファン１６１の下流側つまり図６において副フレーム１３０側に配置される整流板１６５、この整流板１６５および前記回転ファン１６１を覆うファンカバー１６７とから構成されている。
【００１９】
そして、前記回転ファン１６１は、主プレート１６２と副プレート１６３およびこれら主プレート１６２と副プレート１６３との間に配置された複数のブレード１６４から構成されている。また、主プレート１６２の中央部には前記回転軸１５５に嵌合する嵌合孔１６２ａが形成されている。また、副プレート１６３の中央部には吸込開口１６３ａが形成されており、回転ファン１６１が電動機１１０によって回転すると、この吸込開口１６３ａから空気が吸込まれこの空気は回転ファン１６１の外周部から吐出されるようになっている。
【００２０】
また、前記整流板１６５は図示しないが前記回転ファン１６１の外周部から吐出される空気流を前記主フレーム１２０の開口１２２側に流出させる案内流路が設けられており、また、中央部には前記副フレーム１３０の軸受凹部１３１の外周に嵌合する嵌合孔１６５ａが形成されている。
【００２１】
そして、この整流板１６５は前記嵌合孔１６５ａを前記軸受凹部１３１の外周に嵌合させて、ねじ１６６によって前記副フレーム１３０に取り付けられているものである。
【００２２】
また、前記ファンカバー１６７は、図６に示すように主フレーム１２０側を開口１６８とした有底筒状に形成され、その底部には前記回転ファン１６１の副プレート１６３に形成された吸込開口１６３ａに対応して形成された開口１６７ａが設けられている。また、ファンカバー１６７の前記開口１６８の開口縁内周面は前記主フレーム１２０のフランジ部１２７の嵌合縁部１２７ａに気密的に嵌合している。
【００２３】
そして、上記のように構成された送風ファン１６０の電動機１１０への取り付けはつぎのようにしてなされる。
【００２４】
まず、整流板１６５を上記したように、嵌合孔１６５ａを副フレーム１３０の軸受凹部１３１の外周に嵌合させてねじ１６６によって副フレーム１３０に取り付ける。
【００２５】
つぎに、回転ファン１６１の主プレート１６２に設けた嵌合孔１６２ａを回転軸１５５に嵌合させ、ついでナット１６９を回転軸１５５のねじ１５６に締結することにより、回転ファン１６１を回転軸１５５に取り付ける。
【００２６】
ついで、この回転ファン１６１および整流板１６５を覆って、前記ファンカバー１６７を前記主フレーム１２０の嵌合縁部１２７ａに嵌合することにより送風ファン１６０は電動機１１０に取り付けられ、そして電動送風機１００として組みたてられる。
【００２７】
そして、電動送風機１００の電動機１１０が駆動されると、回転ファン１６１が回転し、この回転により外部の空気はファンカバー１６７の開口１６７ａ、回転ファン１６１の副プレート１６３の吸込開口１６３ａから吸込まれ、ついで回転ファン１６１の外周部から吐出され、そして吐出された空気流は前記整流板１６５の図示しない案内流路に案内されて主フレーム１２０の開口１２２へと導かれ主フレーム１２０内に流入する。
【００２８】
ついで、開口１２２に流入した空気流は前記風路１２８を通って流出口１２４から外部に排気される。そして、空気流が前記風路１２８を通る際に、電動機１１０は前記空気流によって冷却されるようになっている。
【００２９】
このように電動機１１０は、送風ファン１６０から流入した空気を冷却風として電動機１１０内に形成した風路１２８を通過させることによって冷却するものであることから、電動機１１０の効果的な冷却は前記風路１２８を流れる冷却風の単位時間当たりの流量を大きくすることによってなされるものである。換言すれば、電動機１１０の冷却を効果的に行うためには、前記風路１２８の流路断面積を大きくする必要がある。
【００３０】
ところで、電動機１１０の小型化かつ高出力化を図るためには、上述したように主フレーム１２０の環状壁１２１の直径を大きくすることなく、しかも固定子鉄心１４１の外形を大きくしなければならい。そして、このように主フレーム１２０の環状壁１２１の直径を大きくすることなく、しかも固定子鉄心１４１の外形を大きくすると、前記風路１２８の流路断面積が小さくなり、風路１２８を流れる冷却風の流量が少なくなり十分な冷却ができず、電動機１１０に使用されている絶縁物の劣化等を招き、電動機１１０の耐久性に影響を与え、場合によっては電動機１１０の焼損を引き起こす等の虞がある。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、電気掃除機等の機器に使用されている電動送風機は、小型化かつ高性能化とすることが要請され、このためには電動機の小型化と高出力化が必要となる。そして、電動機を小型とするために主フレームの外形つまり直径を大きくすることなく、また、高出力とするために固定子鉄心の外形を大きくすると、上述したように主フレーム内に形成される冷却風を通す風路の流路断面積が大きくとれないことから、電動機を十分に冷却できないこととなり、結局小型化と高出力化を図ることができないという問題がある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、請求項１記載の発明は、環状壁の一端側を開口し他端側に底壁を有する有底筒状に形成されるとともに底壁側に流出口を有する主フレームとこの主フレームの前記開口に設けられた副フレームとからなるフレーム、互いに対向する磁極を有し前記環状壁の軸方向の投影外形を略方形状に形成された固定子鉄心とこの固定子鉄心に巻装された固定子巻線とからなり前記固定子鉄心の角部外周を前記環状壁の円弧状内周面に圧入して前記主フレーム内に収納された固定子、前記主フレームの底壁および副フレームに設けられた軸受に回転軸を支持されて前記固定子の磁極間に配設されるとともに、前記回転軸に取り付けられた整流子を有した回転子からなる電動機と、前記主フレームの開口側に設けられ前記回転軸の一端に取り付けられた回転ファン、この回転ファンの下流側に配設された整流板、吸入口を有し前記回転ファンおよび整流板を覆うとともに前記フレームに取り付けられたファンカバーとからなる送風ファンと、前記整流子に付勢されるブラシを収納して前記環状壁の底壁側を貫通して取り付けられたブラシホルダーとからなり、前記電動機の回転によって前記ファンカバーの吸入口から吸引された空気流を、前記主フレームの内周面と前記略方形状の固定子鉄心の各外側面によって主フレームの軸方向に沿って形成される風路に通して前記流出口から流出させるとともに、前記風路の下流側に前記ブラシホルダーが配置された電動送風機において、前記固定子鉄心の外側面に対向する主フレームの環状壁を外方に膨出させて前記軸方向に沿う風路の風路断面積を大きくする膨出部を形成するとともに、この膨出部を主フレームの開口から固定子鉄心の主フレームの底壁側の端面を越える位置まで形成した電動送風機としてものである。
【００３３】
このように請求項１記載の発明は、主フレームとこの主フレームの前記開口に設けられた副フレームとからなるフレーム内に、主フレームの軸方向の投影外形を略方形状に形成した固定子鉄心を収納するとともに、固定子鉄心の外側面に対向する主フレームの環状壁を前記開口側から軸方向に沿わせ外方に膨出させて前記軸方向に沿う風路の風路断面積を大きくする膨出部を主フレームの開口から固定子鉄心の主フレームの底壁側の端面を越える位置まで形成したから、前記風路内を流れる冷却風の風量を多くすることができ、電動機の冷却効果を上げることができるという作用を有するものである。したがって、電動機つまり電動送風機の小型化と高性能化を図ることができるものである。
【００３６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、膨出部と環状壁との周方向境界部を滑らかな曲面とした電動送風機としたものである。
【００３７】
このように請求項２記載の発明は、膨出部と環状壁との周方向境界部を滑らかな曲面としたことから、冷却風の風路内への流入をスムーズにできるとともに、冷却風の流れに起因する騒音の発生を抑制できるという作用を有するものである。
【００３８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、軸方向に沿う風路の断面積は、回転子の回転方向上流側よりも下流側を大きくした電動送風機としたものである。
【００３９】
この請求項３記載の発明は、冷却風の風路内への流入をさらにスムーズにできるとともに、冷却風の流れに起因する騒音の発生をさらに抑制できるものである。
【００４０】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の参考例を図１および図２に基いて説明する。
【００４１】
なお、この参考例において上記従来の電動送風機と同一構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。また、説明においては上記従来の電動送風機に付した符号用いることとする。
【００４２】
図１に示すように、電動送風機１００Ａの主フレーム１２０の環状壁１２１の固定子鉄心１４１の各外側面１４３と対向する部分には、図２に示すように軸方向投影を略コ字状とした軸方向に沿う溝状凹部２２１を形成するように外方に向けて膨出させた膨出部２２２が形成されている。そして、前記膨出部２２２は、図１に示すように前記固定子鉄心１４１の外周面の軸方向中間部すなわち途中まで形成されている。
【００４３】
この膨出部２２２によって形成された溝状凹部２２１は、前記開口１２２に連通しており、このことによって、固定子鉄心１４１の各外側面１４３と対向する環状壁１２１の内周面１２１ａによって囲まれて形成される風路１２８の断面積は、前記溝状凹部２２１が形成される部分によってこの溝状凹部２２１の断面積の分だけ大きく形成されることになる。
【００４４】
したがって、この風路１２８を流れる冷却風の単位時間当たりの流量は大きくなり、電動機１１０の冷却効果を高めることができるものである。
【００４５】
また、前記膨出部２２２は送風ファン１６０を取り付けるフランジ部１２７の外周縁よりも内側に位置するように形成されていることから、この膨出部２２２を形成したとしても電動送風機１００Ａの外周方向の外形を大きくすることにはならないものである。また、前記膨出部２２２は電動送風機１００Ａが電気掃除機等の機器に組み込まれたときに送風ファン１６０の電動機１１０側にできるデッドスペース部となる部分を利用して形成されていることから、前記機器に組み込む場合においても組み込むためのスペースを大きくする必要はないものである。
【００４６】
また、前記溝状凹部２２１は、開口１２２から固定子鉄心１４１の外側面の軸方向の途中までつまり風路の上流側の部分に形成されているものであって、風路の断面積の大きい部分は風路の上流側部位のみであるが、前記溝状凹部２２１は主フレーム１２０の開口１２２に開口させて形成されているため、風路１２８の開口面積は大きく、したがって、送風ファン１６０から流入する空気流は風路１２８にスムーズに流れ込み、一旦流れ込んだ空気流つまり冷却風は風路１２８の下流側に向けて強制的に押し出されることになるため、単位時間当たりの冷却風の流量は大きくなり、したがって、上述したように電動機の冷却効果を高めることができるものである。
【００４７】
なお、電動送風機１００Ａの動作は上記従来の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００４８】
このように、主フレーム１２０とこの主フレーム１２０の前記開口１２２に設けられた副フレーム１３０とからなるフレーム１１１内に、主フレーム１２０の軸方向の投影外形を略正方形に形成された固定子１４０の固定子鉄心１４１に圧入して収納するとともに、固定子鉄心１４１の各外側面１４３に対向する主フレーム１２０の環状壁１２１を前記開口１２２側から軸方向に沿わせ、外方に向けて膨出させて前記軸方向に沿う風路１２８の断面積を大きくする膨出部２２２を前記開口１２２から少なくとも固定子鉄心１４１の外側面１４３の軸方向途中まで形成したことから、前記風路１２８内を流れる冷却風の風量つまり単位時間当たりの流量を多くできることから、電動機１１０の冷却効果を高めることができるものである。したがって、電動機１１０つまり電動送風機１００Ａの小型化と高性能化を図ることができるものである。
【００４９】
また、上記参考例においては、前記溝状凹部２２１を形成する膨出部２２２を固定子鉄心１４１の外側面１４３の途中まで形成し、風路１２８の上流側部位のみの断面を大きくする構成としたが、本発明では、図３の実施形態に示すように、前記開口１２２の開口面つまりフランジ部１２７の端面から固定子鉄心１４１の前記主フレーム１２０の底壁１２３側の端面までの距離Ｌ１よりも膨出部２２２の終端内側面までの距離Ｌ２を大きく形成、つまり、膨出部２２２を固定子鉄心１４１の主フレーム１２０の底壁１２３側の端面を越える位置まで形成し、風路１２８の軸方向全長に亘って断面積を大きく形成している。このように風路１２８の軸方向全長に亘って断面積を大きく形成したことにより、さらに風路１２８を流れる冷却風の単位時間当たりの流量を大きくできることから、電動機１１０の冷却効果を更に高めることができるものである。
【００５０】
また、上記参考例においては、主フレーム１２０の環状壁１２１に膨出部２２２を形成することによって形成した軸方向投影を略コ字状の溝状凹部２２１の両側と環状壁１２１の内周面１２１ａとの境界部つまり角部２２３は、図２に示すように鋭角に形成したが、本発明では、図４の実施形態に示すように滑らかな曲面２２３ａに形成してもよい。このように境界部を滑らかな曲面２２３ａとした場合は、送風ファン１６０から風路１２８内に回転ファン１６１の回転方向（図４の矢印で示す方向）に沿って流れ込む空気流はスムーズに流れることになり、各境界部の部分で生じる渦流等の乱流の発生を抑制できることから、この乱流に起因する騒音の発生を抑制できものである。
【００５１】
また、同様に、溝状凹部２２１の内側の角部２２４も鋭角とすることなく滑らかな曲面２２４ａとすることにより、この角部における空気流の流れをスムーズにできるものである。
【００５２】
また、上記参考例においては、主フレーム１２０の環状壁１２１に膨出部２２２を形成することによって形成した軸方向投影を略コ字状の溝状凹部２２１の中心を、図２に示すように主フレーム１２０の中心Ｏを通る線Ａおよび線Ｂと一致させて形成し、前記線Ａおよび線Ｂの両側の面積を等しくするようにしたが、本発明では、図５に示すように、主フレーム１２０の中心Ｏを通る線Ａおよび線Ｂの両側の面積を、回転子１５０の回転方向つまり回転ファン１６１の回転によって生じる空気流が流れる方向（図５の矢印で示す方向)の上流側の面積Ｓ１(斜線を付した領域)よりも下流側の面積Ｓ２（線を付した領域）を大きく形成するようにしてもよい。このように上流側の面積Ｓ１よりも下流側の面積Ｓ２を大きく形成した場合は、周方向に回転しつつ流れる空気流によって、溝状凹部２２１の周方向下流側の空気密度が密となる部分の風路断面が大きくなることから冷却風の流れをスムーズにすることができるものである。
【００５３】
また、この場合も図５に示すように、溝状凹部２２１の各境界部および内側の角部を滑らかな曲面に形成することにより、上記図４に示した場合と同様、各境界部および角部の部分で生じる渦流等の乱流の発生を抑制できることから、この乱流に起因する騒音の発生を抑制できるものである。
【００５４】
また、上記実施の形態においては、電動機は、固定子および回転子にコアーを積層した鉄心を用いる構成としたが、これはいずれか一方に永久磁石を用いる構成としてもよいものである。
【００５５】
また、上記実施の形態においては、送風ファンの回転ファンに遠心ファンを用いる構成としたが、これは他の形式の回転ファンを用いた送風ファンとしてもよいものである。
【００５６】
【発明の効果】
上記のように請求項１記載の発明によれば、固定子鉄心の外側面に対向する主フレームの環状壁を外方に膨出させて軸方向に沿う風路内を流れる冷却風の風量を多くできることから、電動機の冷却効果を上げることができ、したがって、電動機つまり電動送風機の小型化と高性能化を図ることができるという効果を有するものである。
【００５８】
また、請求項２記載の発明は、冷却風の風路内への流入をスムーズにできるとともに、冷却風の流れに起因する騒音の発生を抑制できるという効果を有するものである。
【００５９】
また、請求項３記載の発明は、冷却風の風路内への流入をさらにスムーズにできるとともに、冷却風の流れに起因する騒音の発生をさらに抑制できるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例の電動送風機の一部を断面した側面図。
【図２】 図１の電動送風機の電動機を軸方向から見た平面図（図１のＸ−Ｘ線で見た平面図）。
【図３】 本発明に係る電動送風機の実施の形態を示した一部を断面した側面図。
【図４】 本発明に係る電動送風機の風路の他の実施の形態を示した図。
【図５】 本発明に係る電動送風機の風路の更に他の実施の形態を示した図。
【図６】 従来の電動送風機の一部を断面した側面図。
【図７】 上記従来の電動送風機の電動機の軸方向から見た平面図（図６のＹ−Ｙ線で見た平面図）。
【符号の説明】
１００Ａ 電動送風機
１１０ 電動機
１１１ フレーム
１２０ 主フレーム
１２１ 環状壁
１２２ 主フレームの開口
１２３ 主フレームの底壁
１２４ 流出口
１２８ 風路
１３０ 副フレーム
１４０ 固定子
１４１ 固定子鉄心
１４３ 固定子鉄心の直線状の外側面
１４４ 固定子巻線
１５０ 回転子
１５１ 回転子鉄心
１５４ 整流子
１５５ 回転軸
１６０ 送風ファン
１７０ ブラシホルダー
１７１ ブラシ
１７６ ボールベアリング（軸受）
１７７ ボールベアリング（軸受）
２２１ 環状凹部
２２２ 膨出部
Claims (3)
- 環状壁の一端側を開口し他端側に底壁を有する有底筒状に形成されるとともに底壁側に流出口を有する主フレームとこの主フレームの前記開口に設けられた副フレームとからなるフレーム、互いに対向する磁極を有し前記環状壁の軸方向の投影外形を略方形状に形成された固定子鉄心とこの固定子鉄心に巻装された固定子巻線とからなり前記固定子鉄心の角部外周を前記環状壁の円弧状内周面に圧入して前記主フレーム内に収納された固定子、前記主フレームの底壁および副フレームに設けられた軸受に回転軸を支持されて前記固定子の磁極間に配設されるとともに、前記回転軸に取り付けられた整流子を有した回転子からなる電動機と、
前記主フレームの開口側に設けられ前記回転軸の一端に取り付けられた回転ファン、この回転ファンの下流側に配設された整流板、吸入口を有し前記回転ファンおよび整流板を覆うとともに前記フレームに取り付けられたファンカバーとからなる送風ファンと、
前記整流子に付勢されるブラシを収納して前記環状壁の底壁側を貫通して取り付けられたブラシホルダーとからなり、
前記電動機の回転によって前記ファンカバーの吸入口から吸引された空気流を、前記主フレームの内周面と前記略方形状の固定子鉄心の各外側面によって主フレームの軸方向に沿って形成される風路に通して前記流出口から流出させるとともに、前記風路の下流側に前記ブラシホルダーが配置された電動送風機において、
前記固定子鉄心の外側面に対向する主フレームの環状壁を外方に膨出させて前記軸方向に沿う風路の風路断面積を大きくする膨出部を形成するとともに、この膨出部を主フレームの開口から固定子鉄心の主フレームの底壁側の端面を越える位置まで形成したことを特徴とする電動送風機。 - 請求項１記載の発明において、膨出部と環状壁との周方向境界部を滑らかな曲面としたことを特徴とする電動送風機。
- 請求項１または請求項２記載の発明において、軸方向に沿う風路の断面積は、回転子の回転方向上流側よりも下流側を大きくしたことを特徴とする電動送風機。
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