JP6375516B2 - 電動送風機とそれを用いた電気掃除機 - Google Patents
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Description
本発明は、電気掃除機等に使用される電動送風機及び電気掃除機に関するものである。
従来の一般的な電動送風機の構成として図７に示されるようなものがあった（例えば、特許文献１参照）。図７は、前記特許文献１に記載された従来の電動送風機の構成を示す半断面図である。
図７に示すように、従来の電動送風機１は、電動機２と、電動機２の出力軸であるシャフト３の一端に設けられ複数の羽根を有する回転ファン４と、回転ファン４の外周に位置し回転ファン４より吐き出された風を整流する複数の固定翼５を有するディフューザ６と、回転ファン４とディフューザ６とを覆い中央に吸気口７を有するファンケース８によって構成される。
電動機２は、電磁鋼板を複数枚積層して構成される界磁鉄心９に、界磁鉄心９と界磁巻線１１との絶縁材ならびに界磁巻線１１を巻くための土台となる巻枠１０を装着し、巻枠１０には、界磁巻線１１を巻き込み、界磁巻線１１の一端はカーボンブラシ（図示せず）に接続し、もう一端は電源端子１２に接続され、電源端子１２は、巻枠１０に具備され端子台１３に挿入することで構成された界磁組立体１４と、界磁組立体１４の内側に配置され、電機子巻線１５をスロット（図示せず）内に収納する電機子鉄心１６を積層鉄心で構成し中央には出力軸であるシャフト３及びシャフト３の一端に具備された整流子１７を有する電機子組立体１８を備え、界磁組立体１４は、電源端子１２側が回転ファン４側となるようフランジ部１９ａを有する略円筒状のブラケット１９の内壁に圧入固定され、電機子組立体１８は軸受２０を介し回転自在となるようブラケット１９に保持される。
また、ブラケット１９には、吸気口７から吸引した空気の出口として排気口が設けてあり、界磁鉄心９より反回転ファン４側に設けた排気口を下流排気口２１とする。
本従来例の場合においては、電源端子１２と外部リード線（図示せず）等との接続により電源を供給するための開口窓が必要であり、電源端子１２の近傍かつ、界磁鉄心９より回転ファン４側に位置する開口部を上流排気口２２としている。
以上のように構成された従来の電動送風機の動作は以下のとおりである。
電動送風機１が運転されると、電動機２は、電源端子１２から電圧が印加されると、界磁巻線１１、カーボンブラシ、整流子１７、電機子巻線１５の順序で通電され、界磁巻線１１で生成される磁界と、電機子巻線１５の磁界との作用により電機子組立体１８の回転位置が移動する。電機子組立体１８の回転位置が移動しても、整流子１７とカーボンブラシが常に接触するように構成されているため、電機子巻線１５への通電は継続され、電機子組立体１８の回転が継続するように電動機２は動作する。
この動作に連動してシャフト３に連結された回転ファン４の回転作用による遠心力により、回転ファン４内部が外気圧に対して負圧となり風を吸引する。吸引される風はファンケース８の吸気口７より電動送風機１内に進入し、回転ファン４、ディフューザ６、電動機２のブラケット１９内部を通り、界磁組立体１４、電機子組立体１８、カーボンブラシ、軸受２０等を冷却しながら、最終的には下流排気口２１から電動送風機１の外部へと排出される。
また、一部の空気は、回転ファン４、ディフューザ６を通り、そのまま上流排気口２２から電動送風機１の外部へと排出される。
しかしながら、上記従来の電動送風機の構成では、ブラケット１９は強度の関係上金属材料で構成されることが多く、その場合においては、電源端子１２と金属から成るブラケット１９とを絶縁するため距離を置かなければならず、電源端子１２の付近の開口部すなわち上流排気口２２の開口面積を大きくする必要があった。
そのため、回転ファン４の回転により吸引した空気が、発熱した界磁巻線１１や電機子巻線１５、カーボンブラシ、整流子１７、軸受２０等を冷却する前に、上流排気口２２より排出されてしまうことにより、各部の温度が上昇し、カーボンブラシの早期磨耗、整流子１７の真円度悪化、軸受２０のグリス劣化による早期破壊等の異常が発生するリスクを高めるという課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、温度上昇を低減し、信頼性を向上させた電動送風機と電気掃除機を提供することを目的とする。
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、界磁鉄心及び前記界磁鉄心の両端面に装着された巻枠上に巻回された界磁巻線及び前記巻枠上に配置され前記界磁巻線の端部に接続した電源端子を挿入する端子台を有する界磁組立体と、前記界磁鉄心の内側に配置され電機子巻線をスロット内に収納する電機子鉄心を積層鉄心で構成し中央には出力軸を有する電機子組立体と、前記界磁組立体及び前記電機子組立体とを収納した略円筒状のブラケットと、前記出力軸に固定された回転ファンと、前記回転ファンの外周方向に位置し複数の固定翼を備えたディフューザとから構成される電動送風機において、前記電源端子及び前記端子台は前記界磁鉄心の前記回転ファン側の端面に配置され、前記ブラケットの前記電源端子近傍には前記回転ファンから吸引した空気を排出する開口部を有し、かつ前記巻枠上に配置された端子台の側面に前記開口部の通風断面を狭める壁面部を備えたもので、開口部から排出される空気の排出量が減ることとなり、電動送風機内部の発熱部品を冷却する空気量が増え、温度起因による部品異常のリスクを減らすことができる。また、端子台と壁面部を一体的に形成できるので、電動送風機の組み立てが容易になる。
また、本発明の電動送風機は、界磁鉄心及び前記界磁鉄心の両端面に装着された巻枠上に巻回された界磁巻線及び前記巻枠上に配置され前記界磁巻線の端部に接続した電源端子を挿入する端子台を有する界磁組立体と、前記界磁鉄心の内側に配置され電機子巻線をスロット内に収納する電機子鉄心を積層鉄心で構成し中央には出力軸を有する電機子組立体と、前記界磁組立体及び前記電機子組立体とを収納した略円筒状のブラケットと、前記出力軸に固定された回転ファンと、前記回転ファンの外周方向に位置し複数の固定翼を備えたディフューザとから構成される電動送風機において、前記電源端子及び前記端子台は前記界磁鉄心の前記回転ファン側の端面に配置され、前記ブラケットの前記電源端子近傍には、前記電源端子と外部リード線を接続するための開口部を有し、かつ前記複数の固定翼のうち、複数枚を前記回転ファンから吸引した空気が流れない閉経路とし、前記開口部を前記閉経路内に配置したもので、開口部から空気が排出され難い構成となり、さらに温度起因による部品異常のリスクを減らすことができる。
本発明の電気掃除機は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機を用いたもので、信頼性が高く長寿命な電気掃除機を実現することができる。
本発明の電動送風機は、冷却効果を高め信頼性を向上させることができるもので、この電動送風機を電気掃除機の搭載することで、信頼性の高い電気掃除機を提供することができる。
第１の発明は、界磁鉄心及び前記界磁鉄心の両端面に装着された巻枠上に巻回された界磁巻線及び前記巻枠上に配置され前記界磁巻線の端部に接続した電源端子を挿入する端子台を有する界磁組立体と、前記界磁鉄心の内側に配置され電機子巻線をスロット内に収納する電機子鉄心を積層鉄心で構成し中央には出力軸を有する電機子組立体と、前記界磁組立体及び前記電機子組立体とを収納した略円筒状のブラケットと、前記出力軸に固定された回転ファンと、前記回転ファンの外周方向に位置し複数の固定翼を備えたディフューザとから構成される電動送風機において、前記電源端子及び前記端子台は前記界磁鉄心の前記回転ファン側の端面に配置され、前記ブラケットの前記電源端子近傍には前記回転ファンから吸引した空気を排出する開口部を有し、かつ前記巻枠上に配置された端子台の側面に前記開口部の通風断面を狭める壁面部を備えたもので、開口部から排出される空気の排出量が減ることとなり、電動送風機内部の発熱部品を冷却する空気量が増え、温度起因による部品異常のリスクを減らすことができる。また、端子台と壁面部を一体的に形成できるので、電動送風機の組み立てが容易になる。
第２の発明は、特に、第１の発明の壁面部をブラケットの開口部から外部へ突出させたもので、電源端子とブラケットに設けた開口部との電気的絶縁距離を長くすることができる。また、開口部の開口面積も小さくなるので、開口部から排出される空気の排出量がさらに減ることとなり、電動機内部の発熱部品を冷却する空気量が増え、さらに温度起因による部品異常のリスクを減らすことができる。
第３の発明は、界磁鉄心及び前記界磁鉄心の両端面に装着された巻枠上に巻回された界磁巻線及び前記巻枠上に配置され前記界磁巻線の端部に接続した電源端子を挿入する端子台を有する界磁組立体と、前記界磁鉄心の内側に配置され電機子巻線をスロット内に収納する電機子鉄心を積層鉄心で構成し中央には出力軸を有する電機子組立体と、前記界磁組立体及び前記電機子組立体とを収納した略円筒状のブラケットと、前記出力軸に固定された回転ファンと、前記回転ファンの外周方向に位置し複数の固定翼を備えたディフューザとから構成される電動送風機において、前記電源端子及び前記端子台は前記界磁鉄心の前記回転ファン側の端面に配置され、前記ブラケットの前記電源端子近傍には、前記電源端子と外部リード線を接続するための開口部を有し、かつ前記複数の固定翼のうち、複数枚を前記回転ファンから吸引した空気が流れない閉経路とし、前記開口部を前記閉経路内に配置したもので、開口部から空気が排出され難い構成となり、さらに温度起因による部品異常のリスクを減らすことができる。
第４の発明に係る電気掃除機は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機を用いたもので、信頼性が高く長寿命な電気掃除機を実現することができる。
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。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電動送風機の外観図、図２は、同電動送風機の電源端子の近傍の拡大図、図３は、同電動送風機の界磁組立体及びブラケットの内部構成図である。なお、上記従来の電動送風機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。
図１は、本発明の実施の形態１における電動送風機の外観図、図２は、同電動送風機の電源端子の近傍の拡大図、図３は、同電動送風機の界磁組立体及びブラケットの内部構成図である。なお、上記従来の電動送風機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。
図１〜図３において、本実施の形態における電動送風機１は、電動機２と、電動機２の出力軸であるシャフト３の一端に設けられた複数の羽根を有する回転ファン４と、回転ファン４の外周に位置し回転ファン４より吐き出された風を整流する複数の固定翼５を有するディフューザ６と、回転ファン４とディフューザ６とを覆い中央に吸気口７を有するファンケース８によって構成される。
電動機２は、電磁鋼板を複数枚積層して構成される界磁鉄心９に、界磁鉄心９と界磁巻線１１との絶縁材ならびに巻線を巻くための土台となる巻枠１０を装着し、巻枠１０には界磁巻線１１を巻き込み、界磁巻線１１の一端はカーボンブラシに接続し、もう一端は、電源端子１２に接続され、電源端子１２は、巻枠１０に具備され端子台１３に挿入することで構成された界磁組立体１４と、界磁組立体１４の内側に配置され、電機子巻線１５をスロット（図示せず）内に収納する電機子鉄心１６を積層鉄心で構成し、中央には出力軸であるシャフト３及びシャフト３の一端に具備された整流子１７を有する電機子組立体１８を備え、界磁組立体１４は、電源端子１２側が回転ファン４側となるようフランジ部１９ａを有する略円筒状のブラケット１９の内壁に圧入固定され、電機子組立体１８は、軸受２０を介し回転自在となるようブラケット１９に保持される。
また、ブラケット１９には、吸気口７から吸引した空気の出口として排気口が設けてあり、界磁鉄心９より反回転ファン４側に設けた排気口を下流排気口２１とする。
本実施の形態では、電源端子１２と外部リード線等との接続により電源を供給するための開口窓が必要であり、電源端子１２の近傍かつ界磁鉄心９より回転ファン４側に位置する開口部を上流排気口２２としている。また、巻枠１０の端子台１３の近傍には上流排気口２２の通風断面を狭める壁面部２３を備えている。
以上のように構成された本実施の形態における電動送風機の動作、作用は以下のとおりである。
電動送風機１が運転されると、電動機２は、電源端子１２から電圧が印加され、界磁巻線１１、カーボンブラシ、整流子１７、電機子巻線１５の順序で通電され、界磁巻線１１で生成される磁界と、電機子巻線１５の磁界との作用により電機子組立体１８の回転位置が移動する。電機子組立体１８の回転位置が移動しても、整流子１７とカーボンブラシが
常に接触するように構成されているため、電機子巻線１５への通電は継続され、電機子組立体１８の回転が継続するように電動機２は動作する。
常に接触するように構成されているため、電機子巻線１５への通電は継続され、電機子組立体１８の回転が継続するように電動機２は動作する。
この動作に連動してシャフト３に連結された回転ファン４の回転作用による遠心力により、回転ファン４内部が外気圧に対して負圧となり風を吸引する。
吸引される風は、ファンケース８の吸気口７より電動送風機１内に進入し、回転ファン４、ディフューザ６、電動機２のブラケット１９内部を通り、界磁組立体１４、電機子組立体１８、カーボンブラシ、軸受２０等を冷却しながら、最終的には下流排気口２１から電動送風機１の外部へと排出される。
また、一部の空気は、回転ファン４、ディフューザ６を通り、そのまま上流排気口２２から電動送風機１の外部へと排出される。
特に、本実施の形態では、壁面部２３が存在することにより、上流排気口２２から排出される空気の排出量が減ることとなり、電動機２内部の発熱部品を冷却する空気量が増え、温度起因による部品異常のリスクを減らすことができる。
上記実施の形態では、巻枠１０の端子台１３の近傍に壁面部２３を設けたが、端子台１３の側面に一体的に壁面部２３を設けてもよく、それにより電動送風機１の組み立てが容易になる。
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における電動送風機の界磁組立体及びブラケットの内部構成図である。なお、上記従来の電動送風機及び実施の形態１における電動送風機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。
図４は、本発明の実施の形態２における電動送風機の界磁組立体及びブラケットの内部構成図である。なお、上記従来の電動送風機及び実施の形態１における電動送風機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。
図４に示すように、本実施の形態における電動送風機１では、上流排気口２２からブラケット１９の外部へ突出する突出壁面部２４を巻枠１０上に設けたもので、他の構成は、上記実施の形態１における電動送風機１と同じである。
本実施の形態における電動送風機は、以上のように構成されているので、電源端子１２と上流排気口２２との間に突出壁面部２４による絶縁物を介すこととなり、電源端子１２と上流排気口２２の端面との間の電気的絶縁距離を長くすることができる。また、突出壁面部２４により上流排気口２２の開口面積が小さくなり、さらに上流排気口２２から排出される空気の排出量が減ることとなり、電動機２内部の発熱部品を冷却する空気量が増え、温度起因による部品異常のリスクをさらに減らすことができる。
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における電動送風機の界磁組立体、ブラケット及びディフューザの内部構成図である。なお、上記実施の形態における電動送風機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。
図５は、本発明の実施の形態３における電動送風機の界磁組立体、ブラケット及びディフューザの内部構成図である。なお、上記実施の形態における電動送風機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。
本実施の形態における電動送風機１は、図５に示すように、ディフューザ６の複数の固定翼５のうち、複数枚を回転ファン４から吸引した空気が流れない閉経路２５とし、上流排気口２２を閉経路２５内に配置したものである。これによって、上流排気口２２からは空気が排出され難い構成となり、さらに温度起因による部品異常のリスクを減らすことができる。
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における電気掃除機の構成図である。なお、上記実施の形態における電動送風機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。
図６は、本発明の実施の形態４における電気掃除機の構成図である。なお、上記実施の形態における電動送風機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。
図６において、本実施の形態における電気掃除機は、掃除機本体５０と、掃除機本体５０と連通したホース５１と、ホース５１の一端と連通した延長管５２と、延長管５２の端部に設けた操作ハンドル５３と、延長管５２の他端と連通した床用吸込具５４とを備え、掃除機本体５０内には、吸引力を発生させる電動送風機１を内蔵し、この電動送風機１の上流側には吸引した塵埃を貯める集塵室５５を有している。電動送風機１は、上記実施の形態１〜３のいずれかで示した電動送風機１を用いているものである。
以上のように構成された本実施の形態における電気掃除機の動作について説明すると、使用者が、操作ハンドル５３を持って電気掃除機の運転を開始すると、電動送風機１から吸引力が発生し、床面を動かす床用吸込具５４から塵埃を吸い込む。吸引された塵埃は空気と共に延長管５２、ホース５１を経て集塵室５５へ流れ、集塵室５５で塵埃と空気を分離し、塵埃を集塵室５５に貯め込み、空気だけを電動送風機１が吸引する。電動送風機１が吸引した空気は、電動送風機１内部を通過し、さらに掃除機本体５０内部を通過して掃除機本体５０外部へ排出される。
以上のように本実施の形態における電気掃除機は、内部の冷却効率が高いことによる部品の信頼性が高くなっている電動送風機１を搭載しているので、電気掃除機自身の長寿命化を実現することができる。
以上のように、本発明にかかる電動送風機とそれを用いた電気掃除機は、電動送風機の信頼性向上が図れるため、電動送風機を用いる家庭用電化機器、産業機器等の信頼性改善用途にも幅広く適用できる。
１ 電動送風機
２ 電動機
３ シャフト（出力軸）
４ 回転ファン
５ 固定翼
６ ディフューザ
７ 吸気口
８ ファンケース
９ 界磁鉄心
１０ 巻枠
１１ 界磁巻線
１２ 電源端子
１３ 端子台
１４ 界磁組立体
１５ 電機子巻線
１６ 電機子鉄心
１７ 整流子
１８ 電機子組立体
１９ ブラケット
２０ 軸受
２１ 下流排気口
２２ 上流排気口（開口部）
２３ 壁面部
２４ 突出壁面部（壁面部）
２５ 閉経路
５０ 掃除機本体
５１ ホース
５２ 延長管
５３ 操作ハンドル
５４ 床用吸込具
５５ 集塵室
２ 電動機
３ シャフト（出力軸）
４ 回転ファン
５ 固定翼
６ ディフューザ
７ 吸気口
８ ファンケース
９ 界磁鉄心
１０ 巻枠
１１ 界磁巻線
１２ 電源端子
１３ 端子台
１４ 界磁組立体
１５ 電機子巻線
１６ 電機子鉄心
１７ 整流子
１８ 電機子組立体
１９ ブラケット
２０ 軸受
２１ 下流排気口
２２ 上流排気口（開口部）
２３ 壁面部
２４ 突出壁面部（壁面部）
２５ 閉経路
５０ 掃除機本体
５１ ホース
５２ 延長管
５３ 操作ハンドル
５４ 床用吸込具
５５ 集塵室
Claims (4)
- 界磁鉄心及び前記界磁鉄心の両端面に装着された巻枠上に巻回された界磁巻線及び前記巻枠上に配置され前記界磁巻線の端部に接続した電源端子を挿入する端子台を有する界磁組立体と、前記界磁鉄心の内側に配置され電機子巻線をスロット内に収納する電機子鉄心を積層鉄心で構成し中央には出力軸を有する電機子組立体と、前記界磁組立体及び前記電機子組立体とを収納した略円筒状のブラケットと、前記出力軸に固定された回転ファンと、前記回転ファンの外周方向に位置し複数の固定翼を備えたディフューザとから構成される電動送風機において、前記電源端子及び前記端子台は前記界磁鉄心の前記回転ファン側の端面に配置され、前記ブラケットの前記電源端子近傍には前記回転ファンから吸引した空気を排出する開口部を有し、かつ前記巻枠上に配置された端子台の側面に前記開口部の通風断面を狭める壁面部を備えたことを特徴とする電動送風機。
- 壁面部をブラケットの開口部から外部へ突出させたことを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
- 界磁鉄心及び前記界磁鉄心の両端面に装着された巻枠上に巻回された界磁巻線及び前記巻枠上に配置され前記界磁巻線の端部に接続した電源端子を挿入する端子台を有する界磁組立体と、前記界磁鉄心の内側に配置され電機子巻線をスロット内に収納する電機子鉄心を積層鉄心で構成し中央には出力軸を有する電機子組立体と、前記界磁組立体及び前記電機子組立体とを収納した略円筒状のブラケットと、前記出力軸に固定された回転ファンと、前記回転ファンの外周方向に位置し複数の固定翼を備えたディフューザとから構成される電動送風機において、前記電源端子及び前記端子台は前記界磁鉄心の前記回転ファン側の端面に配置され、前記ブラケットの前記電源端子近傍には、前記電源端子と外部リード線を接続するための開口部を有し、かつ前記複数の固定翼のうち、複数枚を前記回転ファンから吸引した空気が流れない閉経路とし、前記開口部を前記閉経路内に配置したことを特徴とする電動送風機。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機を用いた電気掃除機。
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Country Status (2)
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