JP6557864B2 - 電動送風機とそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

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６に示されるようなものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。図６は、従来の電動送風機の構成を示す半断面図である。

図６に示すように、従来の電動送風機１０１は、電動機１０２と、インペラ１０４と、ディフューザ１０５およびファンケース１０８によって構成されている。インペラ１０４は、電動機１０２の出力軸であるシャフト１０３の一端に設けられており、複数の羽根１０４ａを有する。

ディフューザ１０５は、インペラ１０４の外周に位置し、インペラ１０４より吐き出された風を整流する複数の静翼（図示せず）を備えている。ファンケース１０８は、インペラ１０４とディフューザ１０５とを覆う。また、ファンケース１０８は、中央に吸気口１０７を備えている。

電動機１０２は、界磁ユニット１１４と、界磁ユニット１１４の内側に配置されている電機子ユニット１１８とを備えている。

まず、界磁ユニット１１４の構成について説明する。電磁鋼板を複数枚積層して構成されている界磁鉄心１０９に、界磁鉄心１０９と界磁巻線１１１との絶縁材（図示せず）ならびに界磁巻線１１１を巻くための土台となる巻枠１１０が装着されている。巻枠１１０には、界磁巻線１１１が巻き込まれている。界磁巻線１１１の一端は、カーボンブラシ（図示せず）に接続され、他の一端は電源端子１１２に接続されている。電源端子１１２は、巻枠１１０に具備されている端子台１１３に挿入されている。

次に、電機子ユニット１１８の構成について説明する。電機子鉄心１１６は、界磁ユニット１１４の内側に配置されており、また、電機子巻線１１５をスロット（図示せず）内に収納している。さらに、電機子鉄心１１６は、積層鉄心で構成されている。電機子ユニット１１８は、電機子鉄心１１６の中央に、出力軸であるシャフト１０３およびシャフト１０３の一端に具備された整流子１１７を備えている。

界磁ユニット１１４は、電源端子１１２側がインペラ１０４側となるように、フランジ部１１９ａを有する有底円筒状のブラケットＢ１１９の内壁に圧入固定されている。電機子ユニット１１８は、軸受１２０を介し回転自在となるように、ブラケットＢ１１９に保持され、ブラケットＡ１０６により閉塞されている。

また、ブラケットＢ１１９には、吸気口１０７から吸引された空気の出口となる排気口１２１と、電源端子１１２と外部リード線（図示せず）を接続するための開口部１２２がインペラ１０４側に設けられている。

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１０１の運転が開始されると、電動機１０２には、電源端子１１２から電圧が印加される。そして、界磁巻線１１１、カーボンブラシ（図示せず）、整流子１１７、電機子巻線１１５の順序で通電される。そして、界磁巻線１１１で生成される磁界と、電
機子巻線１１５に流れる電流との作用により、電機子ユニット１１８が回転する。

この電動機１０２の動作に連動して、シャフト１０３に連結されているインペラ１０４が回転する。そして、インペラの回転作用により、吸気口１０７付近が外気に対して負圧となり空気を吸引する。吸引された空気は、インペラ１０４、ディフューザ１０５、ブラケットＡ１０６を経て、電動機１０２のブラケットＢ１１９内部を通り、界磁ユニット１４、電機子ユニット１１８、カーボンブラシ、および軸受１２０等を冷却しながら、最終的には排気口１２１から電動送風機１０１の外部へと排出される。

また、一部の空気は、インペラ１０４、ディフューザ１０６を通り、そのまま開口部１２２から電動送風機１０１の外部へと排出される。

特開２０１４−１４１９３２号公報

しかしながら、このような従来の電動送風機では、インペラ１０４の回転により吸引された空気が、発熱した界磁巻線１１１や電機子巻線１１５、カーボンブラシ、整流子１１７、および軸受１２０等を冷却する前に、開口部１２２より排出されてしまい、これらの部品を十分に冷却できなかった。また、ブラケットＢ１１９は、強度の関係上金属材料で構成されることが多く、電源端子１１２と金属から成るブラケットＢ１１９とを電気的に絶縁する必要があり、電源端子１１２とブラケットＢ１１９とは、絶縁距離を置いて配置しなければならなかった。 したがって、電源端子１１２の付近の開口部１２２の開口面積が必要以上に大きくなる傾向があった。

これにより、各部の温度が上昇し、電動機の効率低下のみならず、カーボンブラシの早期磨耗、整流子１１７の真円度悪化、および軸受１２０のグリス劣化によって製品寿命が短くなるという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、温度上昇を低減し、耐久性や信頼性を向上させた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。

上記従来の課題を達成するために本発明の電動送風機は、界磁鉄心の両端面に絶縁材からなる巻枠を備え、片側の前記巻枠には、電源端子を挿入する端子台を設け、前記巻枠に巻回された界磁巻線の一端を前記電源端子に接続してなる界磁ユニットと、電機子巻線が施された電機子鉄心と整流子がシャフトに圧入されてなる電機子ユニットと、前記シャフトの一端を回転自在に支持すると共に、前記界磁ユニットと前記電機子鉄心を内包する有
底円筒状のブラケットＢの開放端をブラケットＡにて閉塞してなる電動機と、前記ブラケットＡの外側には、前記シャフトの他端に直結され気流を発生するインペラと、前記インペラからの気流を前記電動機内部に導くディフューザと、前記インペラと前記ディフューザを覆うファンケースと、前記整流子に電力を供給する一対のカーボンブラシを備えた電動送風機において、前記整流子と前記カーボンブラシと前記電源端子を前記ブラケットＡの近傍に位置させ、前記ブラケットＢの底面近傍に前記電動機を冷却したあとの空気を排出する排気口を、前記ブラケットＡの近傍に前記電源端子に電力を供給するための開口部をそれぞれ設け、絶縁材からなり前記開口部の大部分を閉塞する遮蔽板を設け、前記遮蔽板を前記巻枠と前記ブラケットＢの間で挟持する構成としたもので、遮蔽版によりインペラで発生した気流の前記開口部からの排出が抑えられるので、インペラの回転により吸引された空気が発熱した界磁巻線、電機子巻線、カーボンブラシ、整流子および軸受等を冷却する前に上流開口部より排出されてしまうことを防止し、冷却効率を高めた信頼性のある電動送風機を提供できるものである。

また、本発明の電気掃除機は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機を備えたもので、高い耐久性と信頼性を備えた電気掃除機が実現できる。

本発明の電動送風機は、温度上昇を低減し、耐久性や信頼性を向上させた電動送風機を実現するもので、その電動送風機を電気掃除機に搭載することで、同様に耐久性や信頼性の高い電気掃除機を提供できる。

本発明の実施の形態１における電動送風機の半断面図 同電動送風機の斜視図 同電動送風機の電源端子の近傍の拡大図 同電動送風機に装着する遮蔽板の外観図 本発明の実施の形態２における電動送風機の界磁ユニット、ブラケットＡおよびブラケットＢの内部構成図 従来の電動送風機の半断面図

第１の発明は、界磁鉄心の両端面に絶縁材からなる巻枠を備え、片側の前記巻枠には、電源端子を挿入する端子台を設け、前記巻枠に巻回された界磁巻線の一端を前記電源端子に接続してなる界磁ユニットと、電機子巻線が施された電機子鉄心と整流子がシャフトに圧入されてなる電機子ユニットと、前記シャフトの一端を回転自在に支持すると共に、前記界磁ユニットと前記電機子鉄心を内包する有底円筒状のブラケットＢの開放端をブラケットＡにて閉塞してなる電動機と、前記ブラケットＡの外側には、前記シャフトの他端に直結され気流を発生するインペラと、前記インペラからの気流を前記電動機内部に導くディフューザと、前記インペラと前記ディフューザを覆うファンケースと、前記整流子に電力を供給する一対のカーボンブラシを備えた電動送風機において、前記整流子と前記カーボンブラシと前記電源端子を前記ブラケットＡの近傍に位置させ、前記ブラケットＢの底面近傍に前記電動機を冷却したあとの空気を排出する排気口を、前記ブラケットＡの近傍に前記電源端子に電力を供給するための開口部をそれぞれ設け、絶縁材からなり前記開口部の大部分を閉塞する遮蔽板を設けたもので、遮蔽版によりインペラで発生した気流の前記開口部からの排出が抑えられるので、インペラの回転により吸引された空気が発熱した界磁巻線、電機子巻線、カーボンブラシ、整流子および軸受等を冷却する前に上流開口部より排出されてしまうことを防止し、冷却効率を高めた信頼性のある電動送風機を提供できるものである。

第２の発明は、特に、第１の発明の遮蔽板を開口部の内側に配したもので、電動機内部から排気圧がかかっても遮蔽板が外れたり変形することがなく、確実に電動機内部を冷却することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の遮蔽板を巻枠とブラケットＢの間で挟持するようにしたもので、排気圧や電動機の振動の影響などで、遮蔽板が容易に動くのを防ぎ、確実に冷却効果を得ることが出来る。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の遮蔽板をブラケットＡまたはディフューザに一体に構成したもので、部品点数を削減でき、組立性の向上やコストダウンにもつながるものである。

第５の発明に係る電動送風機は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機を備えたもので、高い耐久性と信頼性を備えた電気掃除機を提供できるものである。

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）
本発明の第１の実施の形態における電動送風機について、
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〜４を用いて説明する。図１は、本実施の形態における電動送風機の半断面図、図２は、同電動送風機の斜視図、図３は、同電動送風機の電源端子の近傍の拡大図、図４は同電動送風機に装着する遮蔽板の外観図である。

図１、図２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、インペラ４と、ディフューザ５およびファンケース８によって構成されている。インペラ４は、電動機２の出力軸であるシャフト３の一端に設けられており、複数の羽根４ａを有する。ディフューザ５は、インペラ４の外周に位置し、インペラ４より吐き出された風を整流する複数の静翼（図示せず）を備えている。ファンケース８は、インペラ４とディフューザ５とを覆うと共に中央に吸気口７を備えている。

電動機２は、界磁ユニット１４と、界磁ユニット１４の内側に配置されている電機子ユニット１８とを備えている。

まず、界磁ユニット１４の構成について説明する。電磁鋼板を複数枚積層して構成されている界磁鉄心９に、界磁鉄心９と界磁巻線１１との絶縁材（図示せず）ならびに界磁巻線１１を巻くための土台となる巻枠１０が装着されている。巻枠１０には、界磁巻線１１が巻き込まれている。界磁巻線１１の一端はカーボンブラシ（図示せず）に接続され、他端は、電源端子１２に接続されている。電源端子１２は、巻枠１０に具備されている端子台１３に挿入されている。

次に、電機子ユニット１８の構成について説明する。電機子鉄心１６は、界磁ユニット１４の内側に配置されており、また、電機子巻線１５をスロット（図示せず）内に収納している。さらに、電機子鉄心１６は、積層鉄心で構成されている。電機子ユニット１８は、電機子鉄心１６の中央に設けられ出力軸であるシャフト３およびシャフト３の一端に具備された整流子１７を備えている。

界磁ユニット１４は、電源端子１２側がインペラ４側となるように、フランジ部１９ａを有する有底円筒状のブラケットＢ１９の内壁に圧入固定されている。電機子ユニット１８は、軸受２０を介し回転自在となるように、ブラケットＢ１９に保持され、冷却ガイド２３が、ブラケットＢ１９のフランジ部１９ａに配設されたあと、ブラケットＡ６により、閉塞されている。

また、ブラケットＢ１９には、吸気口７から吸引した空気の出口となる排気口２１と電源端子１２を露出するための開口部２２が設けられている。さらに電源端子１２の周りには、開口部２２の大部分を内側から塞ぐように、遮蔽板２４が具備されている。

次に、図３、図４を用いて、電源端子１２周辺の構造を詳しく説明する。

図３は、ファンケース８、インペラ４、ディフューザ５、ブラケットＡ６、電機子ユニ
ット１８を取り除いたときの電源端子１２の周辺の構成を示している。図４は、遮蔽板２４の詳細図である。巻枠１０に一体に形成された端子台１３に電源端子１２が挿入され、その先端が９０度折り曲げられ、ブラケットＢ１９の開口部２２から外に向かって露出している。

端子台１３の両脇からは、側壁２５が延設され、その終端はブラケットＢ１９に向かって折り曲がっている。側壁２５の終端と、ブラケットＢ１９との間に、絶縁材からなる遮蔽板２４が差し込まれ、開口部２２の側面を閉塞している。フランジ部１９ａに位置する開口部２２は、冷却ガイド２３が配設されたときに閉塞されることになる。

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る。そして、界磁巻線１１、カーボンブラシ、整流子１７、電機子巻線１５の順序で通電される。そして、界磁巻線１１で生成される磁界と、電機子巻線１５に流れる電流との作用により、電機子ユニット１８が回転する。この電動機２の動作に連動して、シャフト３に連結されているインペラ４も回転する。

そして、インペラ４の回転作用により、吸気口７付近が外気に対して負圧となり空気を吸引する。吸引された空気は、インペラ４、ディフューザ５、ブラケットＡ６と冷却ガイド２３の間から、電動機２のブラケットＢ１９内部を通り、界磁ユニット１４、電機子ユニット１８、カーボンブラシおよび軸受２０等を冷却しながら、最終的には排気口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、インペラ４、ディフューザ５を通り、ブラケットＡ６と冷却ガイド２３の間をとおり、そのまま開口部２２から電動送風機１の外部へと排出されようとする。ところが、本実施の形態では、開口部２２の通風断面を狭める遮蔽板２４が存在することにより、開口部２２から排出される空気の排出量が激減することになる。これにより、電動機２の内部を流れる空気量が増え、整流子１７、カーボンブラシ、電機子巻線１５、界磁巻線１１などの各部品が効率よく冷却され、それらの温度上昇を抑えることができ、電動機２全体の温度低減につながる。

さらには電動機２の温度が下がると、電動機２の効率向上や、カーボンブラシ寿命などの耐久性向上、整流子１７の熱ストレスの低減による異常スパークの抑制などにもつながり、電動送風機１の信頼性を向上させることができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における電動送風機の界磁ユニット、ブラケットＢ及びブラケットＡ（裏面のリブのみ記載）の内部構成図である。なお、上記第１の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に示すように、本実施の形態における電動送風機は、ブラケットＡ６の裏面に複数配された戻り通路リブ２６と、隣り合う戻り通路リブ２６によって形成される戻り通路２６ａを外周にて閉塞するように設けられた第１の閉塞リブ２７と、ブラケットＡ６の裏面から垂直に伸び、電源端子１２近傍の開口部２２を閉塞する第２の閉塞リブ２８を備えている。第２の閉塞リブ２８の形状、役割は、第１の実施の形態における電動送風機１の遮蔽板２４と同様である。

本実施の形態における電動送風機１は以上にように構成されているので、電動機２内部
を流れる空気量が増え、整流子１７、カーボンブラシ、電機子巻線１５、界磁巻線１１などの各部品の温度上昇を抑えることができ、電動機２全体の温度低減につながる。さらには電動機２の温度が下がると、電動機２の効率向上や、カーボンブラシ寿命などの耐久性向上、整流子１７の熱ストレスの低減による異常スパークの抑制などにもつながり、電動送風機１の信頼性が向上する。

また、上記実施の形態１または２における電動送風機１を電気掃除機（図示せず）に搭載すれば、高い耐久性と信頼性を備えた電気掃除機を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、温度上昇を低減し耐久性や信頼性が向上するもので、電気掃除機に限らず電動送風機を用いる家庭用電化機器、産業機器等の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
４ インペラ
５ ディフューザ
６ ブラケットＡ
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 界磁ユニット
１５ 電機子巻線
１６ 電機子鉄心
１７ 整流子
１８ 電機子ユニット
１９ ブラケットＢ
１９ａ フランジ部
２０ 軸受
２１ 排気口
２２ 開口部
２３ 冷却ガイド
２４ 遮蔽板
２５ 側壁
２６ 戻り通路リブ
２７ 第１の閉塞リブ
２８ 第２の閉塞リブ（遮蔽板）

Claims (3)

1. 界磁鉄心の両端面に絶縁材からなる巻枠を備え、片側の前記巻枠には、電源端子を挿入する端子台を設け、前記巻枠に巻回された界磁巻線の一端を前記電源端子に接続してなる界磁ユニットと、電機子巻線が施された電機子鉄心と整流子がシャフトに圧入されてなる電機子ユニットと、前記シャフトの一端を回転自在に支持すると共に、前記界磁ユニットと前記電機子鉄心を内包する有底円筒状のブラケットＢの開放端をブラケットＡにて閉塞してなる電動機と、前記ブラケットＡの外側には、前記シャフトの他端に直結され気流を発生するインペラと、前記インペラからの気流を前記電動機内部に導くディフューザと、前記インペラと前記ディフューザを覆うファンケースと、前記整流子に電力を供給する一対のカーボンブラシを備えた電動送風機において、前記整流子と前記カーボンブラシと前記電源端子を前記ブラケットＡの近傍に位置させ、前記ブラケットＢの底面近傍に前記電動機を冷却したあとの空気を排出する排気口を、前記ブラケットＡの近傍に前記電源端子に電力を供給するための開口部をそれぞれ設け、絶縁材からなり前記開口部の大部分を閉塞する遮蔽板を設け、前記遮蔽板を前記巻枠と前記ブラケットＢの間で挟持する構成としたことを特徴とする電動送風機。
2. 遮蔽板を開口部の内側に配した請求項１に記載の電動送風機。
3. 請求項１〜２のいずれか１項に記載の電動送風機を備えた電気掃除機。

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