JP2002130192A

JP2002130192A - 電動送風機

Info

Publication number: JP2002130192A
Application number: JP2000328657A
Authority: JP
Inventors: Kenji Takahashi; 研二高橋; Takeo Tanaka; 武雄田中; Fumio Joraku; 文夫常楽; Manabu Kihara; 学木原; Koji Iwase; 幸司岩瀬; Shoji Hayashi; 正二林; Kazuyuki Sugimura; 和之杉村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】整流子及びブラシを効率よく冷却することがで
きる電動送風機を提供する。【解決手段】回転子軸３に固定された回転子８と、該回
転子８に対向して配置された固定子９と、回転子軸３に
取付けられ回転子８の巻線への電力整流を行なう整流子
１０と、整流子１０に電力を供給するブラシ２０と、回
転子軸３と共に回転し、外部の空気を取り込み送風する
送風機５と、これらを内包するハウジング１００とを有
する電動送風機に、送風機５より送風される外部の空気
の一部を、直接整流子１０の近傍に導く流路部１１を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機などの回転
電機に関し、特に整流子及びブラシの放熱性能を向上さ
せた電動送風機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】整流子を有する電動機において、電動機
内部にファンケースを延長することにより低騒音化を図
ると共に、ブラシ温度を低減する構造とした例が、特開
平１１−１２２８６４号公報に開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】整流子電動機は、整流
子と接するカーボンブラシにより電力が供給されるが、
近年は送風機の仕事量が増加することにより従来以上に
回転数が増えている。例えば、送風機が１分間に４００
００回転以上にもなると、特に整流子とカーボンブラシ
との接触面で発熱量が増加して、従来以上にカーボンブ
ラシの温度が上昇してしまい、耐熱温度（およそ２００
℃）近くまで温度が上昇することがある。

【０００４】発生する熱量の多くを整流子から放熱する
場合、整流子の表面積を増加させること、整流子への冷
却用空気温度を低くすること、或いは整流子の熱伝達率
を高くして、整流子の温度を低減することが必要であ
る。

【０００５】電動機などの回転電機においては、カーボ
ンブラシ、及びカーボンブラシの整流子と接する部分に
発熱がある場合、整流子と接するカーボンブラシの温度
を低減するために、冷却用空気で整流子をまず冷却し
て、それにより近接するカーボンブラシも冷却する方法
が用いられている。

【０００６】しかしながら、整流子の冷却に用いられる
空気は、一旦送風器を出たあと、電動機本体の側面を通
過する際に高温の固定子に接して、固定子の熱が空気に
移動して高温になる。このように電動機内を通過した空
気により整流子を冷却する構造では、特に高い回転数の
場合に電動機が発生する熱により、空気が整流子上流側
ですでに加熱され、整流子の温度に近くなり、整流子の
冷却量が少なくなり、整流子の信頼性が確保できなくな
るという問題がある。

【０００７】また、一方、送風機の径を増やし空気を多
量に送ること、或いは通風抵抗を減らすために通風断面
積を広くすることにより冷却風量を増加させ整流子及び
ブラシを冷却する方法もあるが、送風機が大きく、かつ
重くなりコストも上がってしまうという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、整流子及びブラシを効率
よく冷却することができる電動送風機を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における電動送風機の特徴とするところは、
送風機より送風される外部の空気の一部を、直接整流子
の近傍に導く流路部を設けることにある。

【００１０】具体的には本発明は次に掲げる電動送風機
を提供する。

【００１１】本発明は、回転子軸に固定された回転子
と、該回転子に対向して配置された固定子と、前記回転
子軸に取付けられ前記回転子の巻線への電力整流を行な
う整流子と、前記整流子に電力を供給するブラシと、前
記回転子軸と共に回転し、外部の空気を取り込み送風す
る送風機と、前記回転子、前記固定子、前記整流子、前
記ブラシ及び前記送風機を内包するハウジングとを有す
る電動送風機において、前記送風機より送風される前記
外部の空気の一部を、直接前記整流子の近傍に導く流路
部を設けることを特徴とする電動送風機を提供する。

【００１２】また、本発明は、回転子軸に固定された回
転子と、該回転子に対向して配置された固定子と、前記
回転子軸に取付けられ前記回転子の巻線への電力整流を
行なう整流子と、前記整流子に電力を供給するブラシ
と、前記回転子軸と共に回転し、外部の空気を取り込み
送風する送風機と、前記固定子、前記回転子、前記整
流、前記ブラシ及び前記送風機を内包するハウジングと
を有する電動送風機において、前記送風機より送風され
る前記外部の空気の一部を、直接前記整流子の近傍に導
く流路部を設け、前記流路部の空気入口を、前記送風機
の外周側後部の前記ハウジングの一部に設け、前記流路
部の空気出口を、前記整流子の前記ブラシとの摺動面近
傍に設けることを特徴とする電動送風機を提供する。

【００１３】好ましくは、前記流路部の流路断面は、略
円形である。

【００１４】好ましくは、前記流路部は、平板から形成
された凹部ダクトと前記ハウジングの外周面の一部とを
組み合わせて構成される。

【００１５】好ましくは、前記流路部の空気出口からの
空気の流れ方向が、前記整流子の中心から少しずれた方
向に向かうように、前記流路部を配置する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態例に
係る電動送風機を、図を用いて説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施の形態例に係る電
動送風機の構成を示す。回転子軸３に取り付けられた送
風機５は、回転子軸３と共に回転することにより、電動
機内部に冷却するための空気を導き、回転子巻線及び回
転子鉄心からなる回転子８と、固定子巻線及び固定子鉄
心からなる固定子９と、整流子１０と、ブラシ２０とを
冷却する。

【００１８】また、一方、送風機５を出た空気は、送風
機５の外周部後部のハウジング１００の一部から流路部
１１へ分流する。流路部１１を通過した空気は、流路部
１１の曲がりを経て流路部１１の出口から噴流状になっ
て直接整流子１０のブラシ２０との摺動面およびその近
傍に吹き付けられる。

【００１９】送風機５は、外気を吸入するが、送風機５
を通過した空気は断熱圧縮及び損失により多少昇温す
る。送風機５によって導かれた空気は、流路部１１で分
流した量を除いて固定子軸方向通風路２１、回転子軸方
向通風路２２を通過し、その後、固定子９及び回転子８
の熱により更に昇温した状態で整流子１０を通過する。
しかし、整流子１０は、主に送風機５から流路部１１を
介して直接導かれた空気で冷却される構成になってい
る。

【００２０】整流子１０は、複数の整流子片で構成さ
れ、ブラシ２０と接するように設置されており、高回転
することによりブラシ２０から電力が供給されるように
なっている。ブラシ２０は整流子１０に接しているの
で、整流子１０の温度に影響され、ブラシ２０も発熱す
る。したがって、整流子１０を流路部１１からの噴流状
の空気で冷却することにより、ブラシ２０も冷却される
ことになる。

【００２１】このように、ハウジング１００外部に流路
部１１を設置して、送風機５を出た直後の空気温度によ
り整流子１０の冷却を行うと、電動機内を経由しないの
で空気温度の低減が行れ、また、流路部１１により噴流
冷却が可能なので高い熱伝達率が得られる。

【００２２】また、電動機回りの流れにより発生する騒
音も、流路部１１により流量の一部分がバイパスするの
で、電動機回りで曲がりにより渦を発生する流れが低減
する。その結果、流体音が低減する。

【００２３】また、流路部１１を軸方向に伸ばし、ある
部分で折れ曲がるようなＬ字状に構成することにより、
電動機内を通過した空気が流路部１１のＬ字状の外側に
当たり、流れが曲げられ噴流状に整流子１０に当たるの
で、流路部１１からの空気での冷却に加え、さらに整流
子１０及びブラシ２０への冷却を増すことができる。な
お、この流路部１１の曲がりは、通風抵抗を少なくする
ため、組み立てに差し支えない程度で緩やかな曲がりと
することが望ましい。

【００２４】流路部１１から出た空気の噴流が整流子１
０のブラシ２０との摺動面に当たれば、回転する整流子
１０の回りの空気も回転方向に流れ、流れることにより
発生する境界層内に空気の流れが入り、温度が低い空気
と熱交換するので放熱性能が向上する。この場合、流路
部１１を通過する空気流れは、電動機側面或いは電動機
内部を通過していないので、風温上昇は、送風機を通過
した際の温度上昇分のみである。

【００２５】送風機５から出た全風量の一部が流路部１
１へ分流することにより、電動機本体内を通過する空気
が減少するが、固定子９及び回転子８の温度は、計算で
は風量により急激に温度が上昇する領域ではなく温度的
に余裕があり、分流により通過する流量が減少しても電
動機の他の部分への影響は少ない。ブラシ２０が高温に
なり、耐熱温度（およそ２００℃）になると、ブラシの
構成材料が変化して、整流子との接触が良好でなくな
る。

【００２６】図２は、図１の電動送風機を備えた掃除機
本体の通風路の一例を示す。送風機５を駆動することに
より、空気入口３０から導入された空気は、紙フィルタ
３１を通って、電動機を通過して空気出口３２より流出
する。この間には空気フィルタ３３が設置され、また吸
音材３４により音を減少している。

【００２７】図３は、図１の電動送風機のＰ矢視を示
し、流路部１１とブラシ２０との位置関係を示す。流路
部１１は、図３では１個配置されているが、整流子１０
に対向して２個配置しても良く、この場合、整流子１０
には倍の空気が当たるので、冷却効果が倍増することに
なる。また、整流子１０を中心に円周方向に複数の流路
部１１を配置しても良く、さらに冷却効果が増加する。

【００２８】ブラシ２０は、流路部１１と直角の位置
に、整流子１０に対向した位置に２個配置されている場
合が多い。なお図１では、流路部１１と直角の位置にブ
ラシ２０が配置されている。

【００２９】図４は、図１の流路部の別構造を示す。送
風機５からの空気の流れをハウジング１００の一部分か
ら断面が円形の流路部１１へ分流して、その空気を整流
子１０に噴流状にあてて冷却を行う。円断面の流路部１
１の場合、断面が矩形状の流路部１１よりも空気流路断
面積は少ないが、ハウジング１００への穴加工が容易に
なるという利点がある。

【００３０】図５は、本発明の他の実施の形態例に係る
電動送風機の流路部の構成を示す。本実施の形態例は、
流路部１１の噴流方向を整流子１０の中心に向けてでは
なく中心から少しずれた方向に噴流するように流路部１
１を配置させた例で、流路部１１からの噴流状の空気の
流れ方向と整流子１０の回転方向を対抗させるように構
成されている。このように構成することにより、回転す
る整流子１０の回りの空気も、回転方向に流れだすこと
により発生する境界層を大きく攪拌して放熱性能を大き
くすることができる。

【００３１】図６は、本発明の更に他の実施の形態例に
係る電動送風機の構成を示す。流路部１１の入口部分に
曲率のあるノズル１０１を設置したもので、入口流体抵
抗が低減するので、流路部１１の風量が増えて、整流子
１０をより冷却することができる。

【００３２】図７は、本発明の更に他の実施の形態例に
係る電動送風機の構成を示し、図８、図９は、図７の電
動送風機に用いられる流路部の構造を示す。

【００３３】図８の１枚の板を折り曲げることにより、
図９の凹部状のダクトを形成して、ハウジング１００と
共に、流路部１１を作成する。つまりダクトの底面は、
ハウジング１００の外周面の一部を共用している構造で
ある。Ｖ字状の切り欠き部によりダクト部分をベンド状
にすることが可能である。上述の流路部１１は一例であ
り、必要通風断面積さえ確保できれば形状は任意で良
い。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、送風機からの空気を直
接整流子の近傍へ噴流状に吹き込むことにより、整流子
及びブラシを効率よく冷却することができるので、整流
子の信頼性を確保することができる。

【００３５】また、送風機からの空気を直接整流子の近
傍へ噴流状に吹き込むことにより、整流子及びブラシを
効率よく冷却することができるので、送風機を大型にす
る必要もなく、ひいては電動送風機の小型軽量化および
低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態例に係る電動送風機の構
成を示す図である。

【図２】図１の電動送風機を備えた掃除機本体の通風路
の一例を示す図である。

【図３】図１の電動送風機のＰ矢視図である。

【図４】図１の流路部１１の別構造を示す図である。

【図５】本発明の他の実施の形態例に係る電動送風機の
流路部の構成を示す図である。

【図６】本発明の更に他の実施の形態例に係る電動送風
機の構成を示す図である。

【図７】本発明の更に他の実施の形態例に係る電動送風
機の構成を示す図である。

【図８】図７の電動送風機に用いられる流路部の展開図
である。

【図９】図７の電動送風機に用いられる流路部の組立図
である。

【符号の説明】

３…回転子軸、５…送風機、８…回転子、９…固定子、
１０…整流子、１１…流路部、２１…固定子軸方向通風
路、２２…回転子軸方向通風路、２０…ブラシ、３０…
空気入口、３１…紙フィルタ、３２…空気出口、３３…
空気フィルタ、３４…吸音材、１００…ハウジング、１
０１…ノズル

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｆ０４Ｄ 29/44 Ｆ０４Ｄ 29/44 ＷＨ０２Ｋ 5/20 Ｈ０２Ｋ 5/20 9/06 9/06 Ｆ 9/28 9/28 Ｚ (72)発明者常楽文夫茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立多賀エレクトロニクス内 (72)発明者木原学茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立多賀エレクトロニクス内 (72)発明者岩瀬幸司茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者林正二茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者杉村和之茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内Ｆターム(参考） 3B006 AA08 FA01 3H034 AA02 AA13 BB02 BB06 BB20 CC03 CC05 DD05 DD14 EE03 EE12 3H035 AA04 AA06 5H605 AA01 BB05 CC01 CC02 DD07 DD09 DD11 DD31 EA02 EA15 5H609 BB15 BB18 PP01 PP02 PP05 PP13 QQ02 QQ12 QQ16 QQ20 RR03 RR07 RR10 RR13 RR16 RR24 RR32 RR37 RR42 RR46

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転子軸に固定された回転子と、該回転子
に対向して配置された固定子と、前記回転子軸に取付け
られ前記回転子の巻線への電力整流を行なう整流子と、
前記整流子に電力を供給するブラシと、前記回転子軸と
共に回転し、外部の空気を取り込み送風する送風機と、
前記回転子、前記固定子、前記整流子、前記ブラシ及び
前記送風機を内包するハウジングとを有する電動送風機
において、前記送風機より送風される前記外部の空気の一部を、直
接前記整流子の近傍に導く流路部を設けることを特徴と
する電動送風機。
【請求項２】回転子軸に固定された回転子と、該回転子
に対向して配置された固定子と、前記回転子軸に取付け
られ前記回転子の巻線への電力整流を行なう整流子と、
前記整流子に電力を供給するブラシと、前記回転子軸と
共に回転し、外部の空気を取り込み送風する送風機と、
前記固定子、前記回転子、前記整流、前記ブラシ及び前
記送風機を内包するハウジングとを有する電動送風機に
おいて、前記送風機より送風される前記外部の空気の一部を、直
接前記整流子の近傍に導く流路部を設け、前記流路部の
空気入口を、前記送風機の外周側後部の前記ハウジング
の一部に設け、前記流路部の空気出口を、前記整流子の
前記ブラシとの摺動面近傍に設けることを特徴とする電
動送風機。
【請求項３】請求項１または請求項２において、前記流
路部の流路断面は、略円形であることを特徴とする電動
送風機。
【請求項４】請求項１または請求項２において、前記流
路部は、平板から形成された凹部ダクトと前記ハウジン
グの外周面の一部とを組み合わせて構成されることを特
徴とする電動送風機。
【請求項５】請求項２において、前記空気出口からの空
気の流れ方向が、前記整流子の中心から少しずれた方向
に向かうように、前記流路部を配置することを特徴とす
る電動送風機。