CN1311166C - 电动风机及使用该电动风机的电气设备 - Google Patents

电动风机及使用该电动风机的电气设备 Download PDF

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Abstract

一种电动风机，将驱动回路(9)的功率元件(10)安装在电机外壳(B)上，用电机外壳(B)取代功率元件(10)的冷却翅片，故能得到很大的冷却效果，不再需要与电机外壳分体的散热器，有助于电气设备的小型化。本发明能够充分冷却电机部，而且不用增大分体的散热器的翅片尺寸，就能高效地对驱动回路的功率元件进行冷却，有助于电气设备的小型化。

Description

电动风机及使用该电动风机的电气设备
技术领域
本发明涉及电气设备等中使用的电动风机。
背景技术
近年来，将电动风机作为组成构件的电动吸尘器等的电气设备中，利用驱动回路对向由定子和转子组成的电机部的通电进行控制的设备逐渐增加。
这样的设备所使用的电动风机中，随着输出的送风能力的提高，运行电流也增加，导致驱动回路中使用的功率元件的发热量增加，现状是在所述功率元件上安装由铝等制成的散热板，以抑制元件温度的上升。
传统的电动风机的结构如图11所示。
由一对托架3、4形成电机外壳B，将定子1和转子2等装入其中，构成电机部A。旋转自如地对转子2进行支承，向电机外壳B的外侧延伸的输出轴5的前端上安装有旋转风扇6，安装有空气引导部7以将旋转风扇6与定子1及转子2之间隔开，安装有设有与旋转风扇6的吸入口12对应的开口部的风扇壳体8，以覆盖这些旋转风扇6及空气引导部7，形成送风通道C以使旋转风扇6的排出口13的空气通过所述电机外壳B的内侧进行排出。
将对向电机部A的通电进行控制的驱动回路9，安装在电机外壳B的旁边配置的散热器11上并进行热结合，将驱动回路9的功率元件10的发热向散热器11散热，散热器11与从托架4上形成的排出口14排出的气流D接触进行强制空冷，从而抑制温度的上升。
具体地说，所述电机部A为3相无刷电机的场合，将对向各相的通电进行控制的多个功率元件10安装在散热器11上。
搭载了如上所述的电动风机的电气设备中，为了高效地冷却驱动回路9和功率元件10，一般是增加与散热器11接触通过的气流D的风量，或增加散热器11的翅片本身的大小。
这样，因为增加与散热器11接触通过的风量，使在电机部A的定子1和转子2侧流动的风量减少，导致电机部A冷却不足。另外，增加散热器11的翅片本身的大小的场合，存在电气设备本身增大的问题。
本发明是为了解决上述问题的，其目的在于提供一种能充分冷却电机部A，而且不用增加散热器11的翅片大小等，就能高效地对驱动回路9的功率元件10进行冷却并有助于电气设备小型化的结构的电动风机。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的电动风机，其特征在于，将驱动回路的功率元件安装在电机外壳上，不再需要与电机外壳分体的散热器。
另外，本发明的电动风机，在电机外壳的内侧设有定子及与该定子互为相对而旋转自如的转子，在旋转自如地对所述转子进行支承、并向所述电机外壳外侧延伸的输出轴的前端上安装有旋转风扇，将具有与所述旋转风扇的吸入口对应的开口部的风扇壳体，以覆盖所述旋转风扇的状态而安装在所述电机外壳的外周部上，其特征在于，形成送风通道，该送风通道使所述旋转风扇的排出口的空气通过所述电机外壳的内侧排出，同时，将控制向由所述定子和转子构成的电机部的通电的驱动回路的功率元件从外侧直接安装到形成于从内侧被冷却的所述电机外壳的外周面上的安装部且进行热结合，由此经过所述电机外壳而将所述功率元件冷却，同时，在形成于所述电机外壳上的所述送风口周围，形成朝功率元件延伸的风向引导部，以使从送风口排出的气流与功率元件直接接触而将所述功率元件冷却。
另外，其特征在于，接通多相的电流使电机部运行，同时，对于各相，作为所述功率元件，将上驱动用和下驱动用作为一对配设在电机外壳上。
另外，其特征在于，接通3相的电流使电机部运行，同时，对于各相，作为所述功率元件，将上驱动用和下驱动用作为一对以120°的间隔配设在电机外壳上。
另外，其特征在于，接通3相的电流使电机部运行，同时，对于各相，作为所述功率元件设置成上驱动用和下驱动用，将所述功率元件以60°的间隔配设在电机外壳上。
附图说明
图1是表示本发明的电动风机的实施例1的半剖视图。
图2是表示同一实施例的托架4的立体图。
图3是表示同一实施例的电路图。
图4是表示同一实施例的驱动回路的主要部分的波形图。
图5是表示本发明的一对功率元件以90°间隔配设的图。
图6是表示本发明的一对功率元件以120°间隔配设的图。
图7是表示本发明的功率元件以60°间隔配设的图。
图8是表示本发明的电动风机的实施例2的半剖视图。
图9是表示同一实施例的托架4的立体图。
图10是表示本发明的电动风机的实施例3的半剖视图。
图11是表示传统的电动风机的半剖视图。
具体实施方式
以下，根据各实施例对本发明的电动风机进行说明。
(实施例1)
图1～图7表示本发明的实施例1。
图1是表示实施例1的电动风机的半剖视图。该电动风机由铝材形成的一对托架(第1、第2托架)3、4形成电机外壳B。在电机外壳B内装入定子1和转子2，该转子2与该定子1相对地设置在定子1中，具有一方从托架3朝长度方向延伸的输出轴5，并旋转自如地支承于电机外壳B上。向电机外壳B的外侧延伸的输出轴5的前端上安装有旋转风扇6，安装有空气引导部7以将旋转风扇6与定子1及转子2之间隔开，而且，在外壳3的外周部，以覆盖旋转风扇6的状态固定安装着具有与旋转风扇6的吸入口12对应的开口部的风扇壳体8。
内置在电机外壳B内的对向所述定子1和转子2构成的电机部A的通电进行控制的驱动回路9，利用螺钉16安装在电机外壳B的与所述旋转风扇6相反侧的外侧的端面形成的轮毂部15上。
运行电机部A使旋转风扇6旋转时，从旋转风扇6的吸入口12吸入的空气如箭头C所示，通过空气引导部7流入电机外壳B的内侧，一部分从托架4上形成的送风口14(参照图2的立体图)排出。剩下的对定子1和转子2进行冷却，从托架4上形成的排出口17排出。
图3是表示3相无刷电机的场合的电机部A和驱动回路9的电路的主要部分。该图3的晶体管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6是所述功率元件10，定子1的各相U、V、W的开关回路按照以下构成。
U、V、W的定子绕组U1、V1、W1的一端由中点O相互连接。在电源线(+)和电源线(-)之间，连接着晶体管Q1与Q4的串联电路、晶体管Q2与Q5的串联电路、晶体管Q3与Q6的串联电路，U相的定子绕组U1的另一端与晶体管Q1和Q4的连接点连接，V相的定子绕组V1的另一端与晶体管Q2与Q5的连接点连接，W相的定子绕组W1的另一端与晶体管Q3与Q6的连接点连接。与电源线(+)的一侧连接的晶体管Q1～Q3是上驱动元件TDE。与电源线(-)的一侧连接的晶体管Q4～Q6是下驱动元件BDE。
图4是表示供给向晶体管Q1～Q3的各栅极施加的上驱动信号TDU、TDV、TDW、向晶体管Q4～Q6的各栅极施加的下驱动信号BDU、BDV、BDW时，对定子绕组U1、V1、W1通电的电流的波形。
具体地说，晶体管Q1～Q6，当对各栅极供给的驱动信号TDU、TDV、TDW、BDU、BDV、BDW为H电平时，使输出电路接通。若在0°～60°的范围，上驱动信号TDU和下驱动信号BDW为H电平，故晶体管Q1、Q6成为接通状态，从电源线(+)通过晶体管Q1经由定子绕组U1及定子绕组W1，以从晶体管Q6向电源线(-)的路径通电。由此，晶体管Q1～Q6根据各驱动信号接通/断开，形成旋转磁场，使转子2旋转。
如图5所示，将晶体管Q1～Q6，用螺钉19从托架4的外侧安装在托架4的外周面上并进行热结合。
如此结构，使晶体管Q1～Q6产生的热量向托架4散热，同时由从所述送风口14排出的气流进行强制空冷，即使不使用以往那样的与电机外壳B分体的大形状的散热器11，也能高效地对定子1、转子2及晶体管Q1～Q6进行冷却，能实现有助于电气设备小型化结构的电动风机。
图5中，对将上驱动用和下驱动用的晶体管作为一对，晶体管Q1与Q4、Q2与Q5、Q3与Q6按90°间隔配置，以此在托架4上形成所述管脚部18的场合进行了说明，但也可如图6所示，以120°间隔配置地在托架4上形成所述管脚部18，或如图7所示，将各晶体管Q1～Q6以60°间隔配置地在托架4上形成所述管脚部18。
该场合，将各相的上驱动用和下驱动用的一对功率元件10中的某一个进行开关的场合，与将进行开关的功率元件10设置在1处的场合相比，可使温度上升均匀化，故即使作为散热面积作用的托架4的大小相同，也能得到足够的散热效果，使托架3、4的热分布均匀化。
(实施例2)
图8、图9是表示本发明的实施例2。
本实施例2中，除了在实施例1的托架4的一部分上补充了风向引导部20以外，其他与实施例1相同。
风向引导部20是在托架4的送风口14的周围朝功率元件10延伸地形成，有助于使从送风口14排出、由风向引导部20导向的气流D与功率元件10接触，提高冷却效率。
(实施例3)
图10表示本发明的实施例3。
实施例1和实施例2中，驱动回路9安装在电机外壳B的外侧，而本实施例3中，驱动回路9安装在电机外壳B的内侧，这点是不相同的。
详细地说，由托架3、4形成包住定子1和转子2构成的电机部A的所述电机外壳B，将所述风扇壳体8的外周部与托架4连接，将托架3配置在由托架4和风扇壳体8围起的内侧，将所述驱动回路9装入电机外壳B的内侧，同时，将所述功率元件10利用螺钉21安装在由托架4和风扇壳体8围起的内侧，并进行热结合。
多个功率元件10在托架3上的安装配置，与表示实施例1的图5或图6或图7的任何1个相同，以90°、120°、60°的间隔安装在托架3上。
如此结构，使功率元件10(晶体管Q1～Q6)产生的热量向托架3散热，同时由向电机外壳B吹入的气流进行强制空冷，即使不使用以往那样的与电机外壳B分体的大形状的散热器11，也能高效地对定子1、转子2及功率元件10进行冷却，能实现有助于电气设备小型化结构的电动风机。
上述各实施例中，对电动风机的电机部A是无刷电机的场合为例进行了说明，但即使是スィッチドリラクタンスモ-タ(スィッチドリラクタンス电机)也能得到相同的结构和效果。
如上所述，本发明的电动风机，通过电机部运行产生的排出风，使驱动回路得到冷却，同时电机外壳替代功率元件用的冷却翅片，故能得到很大的冷却效果，得到散热性优越的电动风机。
另外，通过将具有如此效果的电动风机搭载在电动吸尘器等的电气设备上，可提高该电气设备的可靠性。

Claims (5)

1.一种电动风机，在电机外壳的内侧设有定子及与该定子互为相对而旋转自如的转子，在旋转自如地对所述转子进行支承、并向所述电机外壳外侧延伸的输出轴的前端上安装有旋转风扇，将具有与所述旋转风扇的吸入口对应的开口部的风扇壳体，以覆盖所述旋转风扇的状态而安装在所述电机外壳的外周部上，其特征在于，形成送风通道，该送风通道使所述旋转风扇的排出口的空气通过所述电机外壳的内侧排出，同时，将控制向由所述定子和转子构成的电机部的通电的驱动回路的功率元件从外侧直接安装到形成于从内侧被冷却的所述电机外壳的外周面上的安装部且进行热结合，由此经过所述电机外壳而将所述功率元件冷却，同时，在形成于所述电机外壳上的所述送风口周围，形成朝功率元件延伸的风向引导部，以使从送风口排出的气流与功率元件直接接触而将所述功率元件冷却。
2.如权利要求1所述的电动风机，其特征在于，接通多相电流使电机部运行，对于各相，作为所述功率元件，将上驱动用和下驱动用配设为一对。
3.如权利要求2所述的电动风机，其特征在于，接通3相电流使电机部运行，对于各相，作为所述功率元件，将上驱动用和下驱动用以120°的间隔配设为一对。
4.如权利要求1所述的电动风机，其特征在于，接通3相电流使电机部运行，对于各相，作为所述功率元件而设置上驱动用和下驱动用，以60°的间隔配设所述功率元件。
5.一种电气设备，其特征在于，将权利要求1～4中的任一项所述的电动风机用作为吸入用电动风机。
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