JP2002048099A

JP2002048099A - 電動送風機

Info

Publication number: JP2002048099A
Application number: JP2000230286A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Nagashima; 慎一長島; Kazuyuki Bizen; 和之備前; Yoshihide Nakamura; 好秀中村
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-15

Abstract

(57)【要約】【課題】構造の簡略化・コンパクト化と部品の冷却を
同時に実現できる電動送風機を提供することにある。【解決手段】モータケース１にステータ３の巻線電流
を制御する制御回路構成部品４…を内設する。さらに、
インペラ８の回転にてモータケース１の内部に案内され
る空気の送風路９に、制御回路構成部品４…のうち発熱
を伴う発熱性回路部品33…を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クリーナ吸引用モ
ータをはじめ、遠心ファンを装着するパワー系モータに
適用できる電動送風機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気掃除機などに使用される遠心
ファンを使用した電動送風機においては、例えば特開昭
60−242827号公報に見られるように、ブラシ付き交流モ
ータに代えてブラシレスモータを使用し、ブラシと整流
子との機械的摺動に伴う寿命の問題や、摩耗粉の排出を
抑えるようにしたものが公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の電動送風機は、ブラシレスモータ駆動用の電子制御
回路を、モータ外部の掃除機本体側に配置しており、電
気掃除機内部における送風経路を工夫することによって
電子制御回路の冷却は可能であるものの、電気掃除機内
部に回路スペースを確保した上でこれを冷却できる構造
とする必要があり、構造が複雑になると共に、電気掃除
機のコンパクト化に支障を生じる難点がある。

【０００４】そこで、本発明は、このような従来の問題
点を解決するものであり、モータにて回転するインペラ
による送風路に、発熱性回路部品を配置して、構造の簡
素化・コンパクト化と部品の冷却を同時に実現できる電
動送風機を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係る電動送風機は、モータケースにロー
タ及びステータを内設すると共に、該ステータの巻線電
流を制御する制御回路構成部品を上記モータケースに内
設し、さらに、モータケースの軸方向一端側の端面壁に
送風用貫通孔を形成すると共に、上記端面壁から突出し
たロータ回転軸の一端側にインペラを連結し、該インペ
ラの回転にて空気を上記貫通孔を通してモータケース内
の送風路に案内しかつ外部に排気する電動送風機であっ
て、上記制御回路構成部品のうち発熱を伴う発熱性回路
部品を上記送風路に配置したものである。

【０００６】このように構成することで、制御回路構成
部品がモータケース内に収納されて実機スペース縮小化
が実現し、取扱いが容易となると共に、実機周辺を含め
たトータル原価も低減できる。さらに、駆動時に於て、
インペラの回転によりモータケース内に送り込まれた空
気が、送風路に配置された発熱性回路部品を効果的に冷
却することができ、発熱性回路部品の信頼性が向上する
と共に、通常必要である放熱板を省略できて部品点数の
削減を図ることができる。また、パワー系モータに対し
て低温度定格の電子部品の使用が可能となる。

【０００７】また、本発明に係る電動送風機は、モータ
ケースの端面壁を熱伝導性の良好な材料にて構成し、該
モータケースの端面壁に形成した貫通孔の内周面に発熱
性回路部品を接触状とし、発熱性回路部品から生じた熱
をモータケースに伝えて逃がすようにするも、好まし
い。このようにすれば、発熱性回路部品のより大きな冷
却効果を得ることができると共に、ベアリング寿命の延
命化を図ることができる。

【０００８】さらに、制御回路構成部品の回路基板を軸
方向２層状の駆動回路基板とセンサ基板に分割しかつ電
気的に接続して、モータケースの端面壁とロータの間に
配置することにより、制御信号への大電流パターンから
の影響を回避することができ、かつ、ハーネス線などに
より複雑につなぎ合わせることのない簡素な一体構造を
実現することができる。他方、モータケースに直流ブラ
シレスモータのロータ及びステータを内設することによ
り、交流モータを使用した従来の場合に比し、モータケ
ース全体の小型化が実現すると同時に、上述したよう
に、直流ブラシレスモータの駆動制御回路もモータケー
スに同時に収納できることからコンパクト化された取扱
いの良好な電動送風機とすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態を示す図面に基
づき、本発明を詳説する。

【００１０】図１と図２は、本発明に係る電動送風機の
実施の一形態を示す断面側面図と断面正面図である。こ
の電動送風機は、モータケース１にロータ２及びステー
タ３を内設すると共に、ステータ３の巻線電流を制御す
る制御回路構成部品４…をモータケース１に内設してい
る。さらに、モータケース１の内部中心に回転自在に設
けられかつモータケース１の端面壁から突出したロータ
回転軸７の一端７ａ側にインペラ８を連結し、インペラ
８の回転にて空気をモータケース１の端面壁の送風用貫
通孔６…を通してモータケース１内の送風路９に案内し
かつ外部に排気するように構成されている。

【００１１】具体的に説明すると、図１〜図３に示すよ
うに、モータケース１は、有底筒状のケース本体10と、
ケース本体10の軸方向一端側の開口部に連結されたカバ
ー部材11と、から成る。そして、モータケース１は、そ
の軸方向一端側の円形状端面壁を構成するカバー部材11
に複数の上記送風用貫通孔６…が形成されると共に、モ
ータケース１の軸方向他端側の円形状端面壁を構成する
ケース本体10の底壁12に複数の排気孔13…が形成されて
いる。また、カバー部材11の中心にはロータ回転軸７の
一端７ａ側を挿通させる孔部を有すると共に、ケース本
体10の底壁12の中心には軸受14（リアベアリング）を介
してロータ回転軸７の他端７ｂ側を保持する小径筒部15
を有している。なお、カバー部材11は、その外周部の一
部をケース本体10の開口端部に挿嵌してビス等にて固着
されている。

【００１２】ロータ２は、ロータ回転軸７の他端７ｂ寄
りに固着されたロータコア17と、ロータコア17の外周部
に周方向等間隔に埋設されたロータマグネット18…と、
を備える。ステータ３は、モータケース１のケース本体
10の内側面に取付けられた環状のステータコア19と、ス
テータコア19の内周側に突出形成された複数のティース
に巻回された巻線20…と、を備える。また、ロータ回転
軸７におけるロータ２の一端７ａ側には、ロータ位置検
出用のバックヨーク21が固着されると共に、バックヨー
ク21には環状のセンサ用マグネット22が取付けられ、こ
のセンサ用マグネット22は、ロータ２の磁極のピッチと
等しくなるような磁極が形成されて配設されている。

【００１３】カバー部材11は、例えばアルミ又はアルミ
合金等の熱伝導性の良好な材料にて構成されており、図
２より明らかなように、中央部に肉厚の大なるボス部24
を一端７ａ側に突出して有し、その周りに３個の貫通孔
６…が配置されている。ボス部24の孔部のロータ２側に
はロータ回転軸７の一端７ａ側を支持する軸受23が保持
されている。カバー部材11の外側端面にはインペラ８か
らの送風をその外周部側から貫通孔６に案内する（例え
ば樹脂製の）エアガイド５が設けられ、これがボス部24
にネジ止めされている。

【００１４】また、ボス部24の孔部には、モータケース
１の端面壁の中心孔を挿通しかつロータ回転軸７に外嵌
される筒部材25が配設されると共に、モータケース１の
端面壁から突出した筒部材25の端面に上記インペラ８
（遠心ファン）がロータ回転軸７の端部のネジ部に螺合
するナットを用いて固着されている。26は中心に吸気孔
27を有するファンカバーであり、このファンカバー26は
モータケース１のカバー部材11に外嵌固着されている。

【００１５】次に、図１と図２と図４を参照しつつ本発
明の電動送風機の回路構成及び回路動作等について説明
する。制御回路構成部品４…としては、ＦＥＴ29、シャ
ント抵抗30、センサ31及び回路基板32等が存在する。

【００１６】回路基板32は、駆動回路基板32ａとセンサ
基板32ｂとに軸方向２層状に分割され、かつ両基板32
ａ，32ｂ間が信号接続コネクタ34にて電気的に接続さ
れ、カバー部材11とロータ２の間（さらに詳しくは、ボ
ス部24とバックヨーク21の間）に配置されている。駆動
回路基板32ａはボス部24側に配置され、センサ基板32ｂ
はバックヨーク21側に配置され、これら双方の基板32
ａ，32ｂはスペーサ35，35を介してカバー部材11の端面
にビス等にて取付けられている。

【００１７】センサ基板32ｂには、（ホール素子、ホー
ルＩＣ、磁気抵抗素子等の）上記センサ31が３個取付け
られており、バックヨーク21に取付けられたセンサ用マ
グネット22に対して軸方向に対向配置されている。

【００１８】また、駆動回路基板32ａには、６個のＦＥ
Ｔ29…が取付けられると共に、４個のシャント抵抗30…
が電気接続されている。そして、ＦＥＴ29…やシャント
抵抗30…のような発熱を伴う発熱性回路部品33…は、カ
バー部材11の貫通孔６に挿通され、送風路９に配置され
ている。さらに、各ＦＥＴ29…（発熱性回路部品33…）
は、送風路９に面するボス部24の壁面に接触状としてビ
ス等にて固着されている。

【００１９】しかして、バッテリー等の直流電源ＶＳよ
り、６個のＦＥＴ29…にて構成された３相ブリッジイン
バータ回路を介して３相のステータ巻線20…に電力を供
給することにより、ロータ２が回転駆動される。

【００２０】インバータ回路と４個のシャント抵抗30…
の並列回路とは電源ＶＳとアース間に直列接続されると
共に、インバータ回路に並列に電界コンデンサ36が接続
されている。この電解コンデンサ36は、ＦＥＴ29のスイ
ッチング時に発生するノイズを吸収するためのものであ
る。

【００２１】インバータ回路の各ＦＥＴ29…をスイッチ
ング制御して巻線20…に順次駆動電流を供給する駆動制
御回路37は、例えばＩＣ化されており、電源ＶＳから定
電圧回路38を経て得られた直流電圧Ｖ_ccが供給される。

【００２２】直流電源ＶＳから定電圧回路38への通電路
にスイッチ回路39が設けられ、図外のメインスイッチ
（例えば電動送風機が掃除機に使用される場合には、そ
の掃除機のメインスイッチ）からのＯＮ／ＯＦＦ信号に
よりスイッチ回路39が開閉し、メインスイッチのオフ時
には回路動作が全て停止して無駄な電力の消費を抑える
ようにしている。

【００２３】ロータ回転軸７を介してロータ２と一体的
に回転するセンサ用マグネット22に対向して設けられた
３個のセンサ31…（Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３）は、電気角120
度毎に配置され、直流電源ＶＳに接続されてセンサ用マ
グネット22の磁極位置に応じたセンサ信号を出力し、こ
れを駆動制御回路37に入力する。それにより上述したよ
うに、駆動制御回路37はセンサ信号に応じてＦＥＴ29…
のスイッチングのタイミングを切り替え、各相の巻線20
…に順次駆動電流を供給する。

【００２４】図外の速度制御回路から得られた回転速度
に応じたＰＷＭ信号（パルス幅変調信号）は駆動制御回
路37に入力され、各相の巻線20…に流れる電流のパルス
幅を調整し、ロータ２の回転速度を制御する。

【００２５】また、図１と図５（イ）に示すように、駆
動回路基板32ａには３本の電源ハーネス40…が電気接続
されている。そして、モータケース１のケース本体10の
外周壁に設けられた矩形状窓部41から電源ハーネス40…
を外部へ引き出し、図５（ロ）に示す如く、ゴム等の弾
性材料から成る蓋部材42にて窓部41を施蓋している。こ
のとき、図５（イ）と図６に示すように、蓋部材42の端
縁には凹溝43が形成されており、凹溝43に窓部端縁41ａ
を嵌め込んで脱落防止をしている。また、蓋部材42の弾
性により、電源ハーネス40…を傷めずに窓部41から引出
した状態に保持することができると共に、窓部41を密封
状とすることができる。

【００２６】このように構成された本発明の電動送風機
によれば、図１に示す駆動状態に於て、インペラ８の回
転により吸気孔27からモータケース１内に送り込まれた
空気は、仮想線の矢印Ａの如くモータケース１内の送風
路９を通って排気孔13…から排気される。このとき、送
風路９に配置されたＦＥＴ29…やシャント抵抗30…等の
発熱性回路部品33…が効果的に冷却されることに加え、
送風路９に面するボス部24に接触状とされた発熱性回路
部品33…（ＦＥＴ29…）から生じた熱が、ボス部24（カ
バー部材11）に伝わって逃がされるという冷却効果が得
られる。さらに、ボス部24にて保持される軸受23（フロ
ントベアリング）の冷却効果も向上すると共に、吸引さ
れた空気（矢印Ａ）がモータケース１の軸方向他端側の
端面壁12に形成された排気孔13…へ抜けるため、ステー
タ３及び軸受14（リアベアリング）の冷却効果も向上す
る。従って、制御回路構成部品４…やモータ構成部品の
信頼性が向上すると共に、ベアリング寿命が延命化す
る。

【００２７】また、回路基板32を駆動回路基板32ａとセ
ンサ基板32ｂの２層状に分割し、駆動回路基板32ａをロ
ータ２とステータ３との電磁回路から離れた位置に配置
した上で、コネクタ34にて電気的に接続したことによ
り、駆動回路基板32ａにおける制御信号に対しステータ
３における大電流パターンの影響を回避することがで
き、また、ハーネス線などにより複雑につなぎ合わせる
ことのない簡素な一体構造を実現することができ、電動
送風機全体として簡素化及びコンパクト化し、取扱いも
容易なものとなる。

【００２８】なお、本発明は上述の実施の形態に限定さ
れず、例えば、モータケース１の排気孔13は、ケース本
体10の端面壁12に形成することに限定されず、ケース本
体10の外周壁に形成しても良く、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で設計変更可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、構造の簡素化・コンパ
クト化と、発熱性回路部品33の冷却を、同時に実現でき
る電動送風機を得ることができる。しかも、発熱性回路
部品33の冷却効果が高まり、部品性能が確実に発揮され
て信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電動送風機の実施の一形態を示す
断面側面図である。

【図２】断面正面図である。

【図３】背面図である。

【図４】制御回路を示すブロック図である。

【図５】電源ハーネスを外部に引き出して施蓋した状態
を示す説明図である。

【図６】施蓋状態を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１モータケース２ロータ３ステータ４制御回路構成部品６貫通孔７ロータ回転軸７ａ一端８インペラ９送風路 32 回路基板 32ａ駆動回路基板 32ｂセンサ基板 33 発熱性回路部品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 29/08 Ｈ０２Ｋ 11/00 Ｘ５Ｈ６１１Ｆ (72)発明者中村好秀滋賀県愛知郡愛知川町中宿248 日本電産株式会社滋賀技術開発センター内Ｆターム(参考） 3H022 AA02 BA01 BA03 BA07 CA54 DA03 3H034 AA02 AA13 BB02 BB06 BB20 CC03 DD05 EE03 EE12 3H035 AA03 AA06 5H019 AA07 AA09 BB01 BB05 BB15 BB19 CC03 DD01 FF01 5H609 BB03 BB11 BB18 PP02 PP06 PP07 PP08 PP09 PP16 QQ02 QQ12 RR05 RR27 5H611 AA09 BB08 QQ03 RR02 TT01 UA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】モータケースにロータ及びステータを内
設すると共に、該ステータの巻線電流を制御する制御回
路構成部品を上記モータケースに内設し、さらに、モー
タケースの軸方向一端側の端面壁に送風用貫通孔を形成
すると共に、上記端面壁から突出したロータ回転軸の一
端側にインペラを連結し、該インペラの回転にて空気を
上記貫通孔を通してモータケース内の送風路に案内しか
つ外部に排気する電動送風機であって、上記制御回路構
成部品のうち発熱を伴う発熱性回路部品を上記送風路に
配置したことを特徴とする電動送風機。
【請求項２】モータケースの端面壁を熱伝導性の良好
な材料にて構成し、該モータケースの端面壁に形成した
貫通孔の内周面に発熱性回路部品を接触状とし、発熱性
回路部品から生じた熱をモータケースに伝えて逃がすよ
うにした請求項１記載の電動送風機。
【請求項３】制御回路構成部品の回路基板を軸方向２
層状の駆動回路基板とセンサ基板に分割しかつ電気的に
接続して、モータケースの端面壁とロータの間に配置し
た請求項２記載の電動送風機。
【請求項４】モータケースに内設されるロータ及びス
テータは直流ブラシレスモータを構成している請求項
１、２又は３記載の電動送風機。