JP2006144556A

JP2006144556A - Electric blower and electric equipment using the same

Info

Publication number: JP2006144556A
Application number: JP2004331373A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kushida; 博之櫛田; Takuya Ogishima; 拓哉荻島
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-11-16
Also published as: JP4021436B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance reliability of a circuit board and circuit parts by effectively cooling a power wiring part through which driving current of a motor flows. <P>SOLUTION: An electric blower 1 is equipped with a motor 2, a fan 4 mounted in a rotary shaft 3 of the motor 2, a driving circuit for driving the motor 2, a power device 23 for switching current flowing to a motor connected to the motor 2 forming a part of the driving circuit and a driving circuit board 27 in which a wiring pattern including a power wiring pattern through which the driving current of the motor 2 connected with the power device 23 flows, wherein the driving circuit board 27 is provided with a ventilation port 91 in a substantially center and arranged between the motor 2 and the fan 4 in a direction intersecting the rotary shaft 3. In addition, the power wiring pattern is formed in the driving circuit board 27 so as to surround the ventilation port 91. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電動送風機、この電動送風機が用いられる電気掃除機やドライヤー等の電気機器に関する。 The present invention relates to an electric blower and electric devices such as a vacuum cleaner and a dryer in which the electric blower is used.

特許文献１の図３によれば、制御・駆動集積回路基板を含むパッケージを、区切り板よりファン側で、ディフューザからの空気が直接当る領域のケーシングに取り付ける例が示されている。 According to FIG. 3 of Patent Document 1, there is shown an example in which a package including a control / drive integrated circuit board is attached to a casing in a region where air from a diffuser directly hits on the fan side of a partition plate.

また、特許文献２の図２によれば、モータの電流をスイッチングするパワーデバイスが、モータ筐体の内部に配置されている基板に実装されている例が示されている。
特開平６−２６１８４７号公報（図３）特開２００１−３４２９９６号公報（図２） Further, FIG. 2 of Patent Document 2 shows an example in which a power device that switches a current of a motor is mounted on a substrate disposed inside the motor housing.
JP-A-6-261847 (FIG. 3) JP 2001-342996 A (FIG. 2)

特許文献１の図３に示す電動送風機では、ファンとモータとの間の風路に制御・駆動集積回路基板を含むパッケージを配置している。しかしながら、このような構成において、大きな電流によりモータを駆動すると、その大きな駆動電流が流れる配線の温度がジュール熱により上昇し、ソケット等の端子部の信頼性が低下する。 In the electric blower shown in FIG. 3 of Patent Document 1, a package including a control / drive integrated circuit board is arranged in the air path between the fan and the motor. However, in such a configuration, when the motor is driven with a large current, the temperature of the wiring through which the large driving current flows increases due to Joule heat, and the reliability of the terminal portion such as the socket decreases.

特許文献２の図２に示す電動送風機では、大きな電流によりモータを駆動すると、パワーデバイスに接続されたパワー配線部の温度は、パワーデバイスの発熱および配線部自体のジュール熱により上昇し、回路基板に歪みが生じ、回路基板の信頼性が低下する。 In the electric blower shown in FIG. 2 of Patent Document 2, when the motor is driven by a large current, the temperature of the power wiring portion connected to the power device rises due to the heat generation of the power device and the Joule heat of the wiring portion itself, and the circuit board Distortion occurs, and the reliability of the circuit board decreases.

そこで、本発明の目的は、モータの電流をスイッチングするパワーデバイスに接続され、モータの駆動電流を流すパワー配線部を効率的に冷却し、回路基板や回路部品の信頼性を向上することである。 Accordingly, an object of the present invention is to efficiently cool a power wiring portion that is connected to a power device that switches a motor current and flows a motor driving current, and to improve the reliability of a circuit board and circuit components. .

モータと、このモータの回転軸に取り付けられたファンと、前記モータを駆動するための駆動回路と、前記駆動回路の一部を構成し前記モータ２接続されモータに流れる電流をスイッチングするパワーデバイスと、前記パワーデバイスが接続され前記モータ２の駆動電流を流すパワー配線パターンを含む配線パターンが形成された駆動回路基板と、を備える電動送風機１において、前記駆動回路基板は、その略中央に通風口を備え、前記モータと前記ファンとの間であって前記回転軸と交叉する方向に配置され、前記パワー配線パターンは、前記通風口を囲うように前記駆動回路基板に形成されるようにした。 A motor, a fan attached to the rotation shaft of the motor, a drive circuit for driving the motor, and a power device that forms part of the drive circuit and is connected to the motor 2 to switch a current flowing through the motor; A drive circuit board on which a wiring pattern including a power wiring pattern to which the power device is connected and a driving current of the motor 2 is formed is formed. The power wiring pattern is formed on the drive circuit board so as to surround the ventilation port. The power wiring pattern is disposed between the motor and the fan in a direction intersecting with the rotation shaft.

本発明によれば、モータへの電流をスイッチングするパワーデバイスに接続されモータの駆動電流を流すパワー配線部が、効果的に冷却され、回路基板や回路部品の信頼性が向上する。 According to the present invention, the power wiring portion that is connected to the power device that switches the current to the motor and flows the driving current of the motor is effectively cooled, and the reliability of the circuit board and the circuit components is improved.

本発明の第1の実施の形態を図１ないし図６に基づいて説明する。本実施の形態の電動送風機１は、概略的には、モータ２と、このモータ２の回転軸３に取り付けられたファン４と、これらを収納するケース５とで構成されている。このケース５は、主にモータ２を収納するモータケース６とファン４を覆うファンカバー１５とから構成される。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The electric blower 1 according to the present embodiment is schematically constituted by a motor 2, a fan 4 attached to a rotating shaft 3 of the motor 2, and a case 5 for housing them. The case 5 mainly includes a motor case 6 that houses the motor 2 and a fan cover 15 that covers the fan 4.

本実施の形態のモータ２は、ブラシ付きモータの例を示している。モータケース６は、後板部２１による有底状構造でファンカバー１５側が開口部７として開口しており、モータ２を収納する。また、モータケース６の軸方向の後面側の後板部２１の中央部が後方に向けて略円筒状に突出し、内側にベアリング１１ｂを収容するベアリング収納部１３ｂが設けられている。このモータケース６の開口部７側を閉塞するように、フレーム８がモータケース６に、回転軸３に垂直になるように、ネジ等により取り付けられている。このフレーム８は、モータケース６よりも外周が大きい円盤形状で、ファンカバー１５の外周側下端部に連結される。このフレーム８によりモータケース６とファンカバー１５とが一体化され、電動送風機１のケース５が形成される。なお、モータケース６、フレーム８およびファンカバー１５の外周の大きさは、同じであってもよい。このフレーム８の略中央には、前方に向けて略円筒状に突出し、回転軸３用の貫通孔（図示しない）が開口形成されたベアリング収納部１３ａが設けられている。このベアリング収納部１３ａにベアリング１１ａが収納される。そして、フレーム８にはモータケース６内をファンカバー１５内に連通させるためのフレーム通風口１０が形成されている。 The motor 2 of the present embodiment is an example of a motor with a brush. The motor case 6 has a bottomed structure formed by the rear plate portion 21, and the fan cover 15 side is opened as the opening portion 7 to accommodate the motor 2. A central portion of the rear plate portion 21 on the rear side in the axial direction of the motor case 6 protrudes rearward in a substantially cylindrical shape, and a bearing housing portion 13b for housing the bearing 11b is provided on the inner side. The frame 8 is attached to the motor case 6 with screws or the like so as to be perpendicular to the rotating shaft 3 so as to close the opening 7 side of the motor case 6. The frame 8 has a disk shape whose outer periphery is larger than that of the motor case 6, and is connected to an outer peripheral side lower end portion of the fan cover 15. The motor case 6 and the fan cover 15 are integrated by the frame 8 to form the case 5 of the electric blower 1. The sizes of the outer circumferences of the motor case 6, the frame 8, and the fan cover 15 may be the same. Near the center of the frame 8 is provided a bearing housing portion 13a that protrudes forward in a substantially cylindrical shape and has a through hole (not shown) for the rotating shaft 3 formed therein. The bearing 11a is stored in the bearing storage portion 13a. The frame 8 is formed with a frame vent 10 for communicating the motor case 6 with the fan cover 15.

フレーム８に隣接して駆動回路基板２７が回転軸３に交叉する方向に配置され、ネジ等によりフレーム８に固定される。この駆動回路基板２７の略中央には、基板通風口９１が形成されている。駆動回路基板２７は、従来から使用されている樹脂ベースのプリント配線板であり、基板材料としては、紙フェノール系、紙エポキシ系、またはガラスエポキシ系の材料などである。また、セラミック等の無機系配線板等も駆動回路基板２７に使用可能である。そして、この基板通風口９１は、ファン４とモータ２との間の風路の一部を構成し、ファン４の性能に応じて、モータ２の冷却に必要な風量を確保するように設計される。 A drive circuit board 27 is disposed adjacent to the frame 8 in a direction crossing the rotating shaft 3 and is fixed to the frame 8 with screws or the like. A substrate vent 91 is formed at the approximate center of the drive circuit board 27. The drive circuit board 27 is a resin-based printed wiring board that has been conventionally used, and the board material is a paper phenol-based, paper epoxy-based, or glass epoxy-based material. An inorganic wiring board such as ceramic can also be used for the drive circuit board 27. And this board | substrate ventilation port 91 comprises a part of air path between the fan 4 and the motor 2, and is designed so that the air volume required for cooling of the motor 2 may be ensured according to the performance of the fan 4. The

また、フレーム８の吸込前方側には、ディフューザ１４が固定されている。ディフューザ１４は図２（ａ）に示すように、略円板上の円板部８１と、この円板部８１の略中心に形成されて回転軸３が貫通する貫通孔８２と、フレーム８にネジで固定するためのネジ孔８３ａ、８３ｂと、ファン４の外周部に位置するようにディフューザ１４の外周縁部寄りに立設された複数の円弧状ブレード８４と、図２（ｂ）に示すように円板部８１の他面側である裏面に渦巻状に立設された複数の円弧状ブレード８５と、を備えている。そして、ディフューザ１４は、フレーム８に対向してこのフレーム８のベアリング収納部１３ａの外周に嵌挿され、フレーム８にネジで固定される。 Further, a diffuser 14 is fixed on the suction front side of the frame 8. As shown in FIG. 2A, the diffuser 14 has a disk part 81 on a substantially disk, a through hole 82 formed at a substantially center of the disk part 81 through which the rotary shaft 3 passes, and a frame 8. Screw holes 83a and 83b for fixing with screws, a plurality of arcuate blades 84 erected near the outer peripheral edge of the diffuser 14 so as to be located on the outer periphery of the fan 4, and FIG. Thus, a plurality of arcuate blades 85 are provided in a spiral shape on the back surface, which is the other surface side of the disk portion 81. The diffuser 14 is inserted into the outer periphery of the bearing housing portion 13a of the frame 8 so as to face the frame 8, and is fixed to the frame 8 with screws.

さらに、このディフューザ１４の吸込前方側にファン４が配置されている。ファン４は、例えば、図３に示すような遠心ファンであり、主板３２２、側板３２３、及び複数の羽根３２４から構成されている。羽根３２４には複数の凸部３２５が設けられていて、この凸部３２５を、主板３２２と側板３２３とに設けられた穴３２６に嵌合しカシメられて、羽根３２４が主板３２２と側板３２３でサンドイッチされた状態でそれぞれが固定される。流入口１７は、側板３２２の中央に形成され、そして、吐出口２２は、主板３２２と側板３２３の間の外周端に形成される。 Further, a fan 4 is arranged on the front side of the suction of the diffuser 14. The fan 4 is a centrifugal fan as shown in FIG. 3, for example, and includes a main plate 322, a side plate 323, and a plurality of blades 324. The blade 324 is provided with a plurality of convex portions 325, and the convex portions 325 are fitted into the holes 326 provided in the main plate 322 and the side plate 323 and crimped. Each is fixed in a sandwiched state. The inflow port 17 is formed at the center of the side plate 322, and the discharge port 22 is formed at the outer peripheral end between the main plate 322 and the side plate 323.

そして、フレーム８の外周部にはファンカバー１５が嵌合され、このファンカバー１５により遠心ファン４やディフューザ１４が覆われている。このファンカバー１５は、前面の中央部にファン４の流入口１７に対向する吸込開口部１６を有するとともに、後面の全前面に後部開口部（図示せず）が形成され、全体では略円筒状に形成されている。 A fan cover 15 is fitted to the outer periphery of the frame 8, and the centrifugal fan 4 and the diffuser 14 are covered by the fan cover 15. The fan cover 15 has a suction opening 16 facing the inlet 17 of the fan 4 in the center of the front surface, and a rear opening (not shown) is formed in the entire front surface of the rear surface. Is formed.

一方、モータ２は、図１に示すように、モータケース６に固定されたステータ１９と、このステータ１９の内側に配置されたロータ２０とにより構成されている。そして、ロータ２０の中心の回転軸３の両端部がベアリング１１ａ、１１ｂにより回転自在に軸支されている。さらに、モータケース６の後面近傍の周面には、略径方向に位置させて排気口としての吹出口（図示せず）が開口形成されている。 On the other hand, the motor 2 includes a stator 19 fixed to the motor case 6 and a rotor 20 disposed inside the stator 19 as shown in FIG. 1. Both ends of the rotation shaft 3 at the center of the rotor 20 are rotatably supported by bearings 11a and 11b. Further, an air outlet (not shown) as an exhaust port is formed in the peripheral surface near the rear surface of the motor case 6 so as to be positioned substantially in the radial direction.

このような構成において、回転軸３が回転すると、その回転と一体にファン４が回転し、この回転によって空気が吸引される。この空気は、ファンカバー１５の前面側に形成された吸引開口部１６からファン４を通り、吐出口２２から吹き出される。そして、この空気は、ファンカバー１５の内周面に沿って円弧状ブレード８４の間を、軸方向に広がるように流れる。次に、この空気は、円板部８１裏面において、円弧状ブレード８５の間を渦巻状にディフューザ１４の中心に向けて流れる。このようにして、ディフューザ１４は、ファン４の吐出口２２から吹き出される空気を、一様に整流させ、モータ２へと導く。 In such a configuration, when the rotating shaft 3 rotates, the fan 4 rotates integrally with the rotation, and air is sucked by this rotation. This air passes through the fan 4 from the suction opening 16 formed on the front side of the fan cover 15 and is blown out from the discharge port 22. The air flows so as to spread in the axial direction between the arcuate blades 84 along the inner peripheral surface of the fan cover 15. Next, the air flows spirally between the arc-shaped blades 85 toward the center of the diffuser 14 on the back surface of the disk portion 81. In this way, the diffuser 14 uniformly rectifies the air blown from the discharge port 22 of the fan 4 and guides it to the motor 2.

一方、当該電動送風機１は、図４に示すように、電力制御用のパワーデバイスであるスイッチング素子２３を介して商用交流電源２４に接続されている。このスイッチング素子２３の制御端子には、マイコン２５などで構成される電動送風機制御部２６からのスイッチング信号が出力される出力部が接続されている。そして、これらスイッチング素子２３及び電動送風機制御部２６は駆動回路基板２７に実装されている。さらに、この電動送風機制御部２６には、電動送風機１の始動、停止又は電力を選択するための操作部２８が接続されている。 On the other hand, the electric blower 1 is connected to a commercial AC power supply 24 via a switching element 23 that is a power device for power control, as shown in FIG. An output unit for outputting a switching signal from an electric blower control unit 26 configured by a microcomputer 25 or the like is connected to a control terminal of the switching element 23. The switching element 23 and the electric blower control unit 26 are mounted on the drive circuit board 27. Further, an operation unit 28 for selecting start, stop or electric power of the electric blower 1 is connected to the electric blower control unit 26.

駆動回路基板２７の表面またはその内部には、回路設計に基づいて回路部品間を接続するための、導体の配線パターン（図示せず）が形成されている。そして、この配線パターンの中で、スイッチング素子２３に接続され電動送風機１の駆動電流が流れるパワー配線パターン１５１ａおよび１５１ｂを、図５に示すように、基板通風口９１を囲むように形成する。配線パターンは、数十μ厚の銅箔を用いた従来技術などで、形成される。そして、これらパワー配線パターン１５１ａおよび１５１ｂは、パワー配線端部１５２ａおよび１５２ｂを介して電動送風機１および商用交流電源部２４に接続される。電動送風機１の駆動中において、パワー配線パターン１５１ａおよび１５１ｂの近傍は、それ自体のジュール発熱とスイッチング素子２３の損失発熱による熱の影響により、温度が上昇する。 A conductor wiring pattern (not shown) for connecting circuit components based on circuit design is formed on the surface of the drive circuit board 27 or inside thereof. In this wiring pattern, power wiring patterns 151a and 151b that are connected to the switching element 23 and through which the drive current of the electric blower 1 flows are formed so as to surround the substrate ventilation opening 91 as shown in FIG. The wiring pattern is formed by a conventional technique using a copper foil having a thickness of several tens of μm. And these power wiring patterns 151a and 151b are connected to the electric blower 1 and the commercial alternating current power supply part 24 via the power wiring edge parts 152a and 152b. During driving of the electric blower 1, the temperature in the vicinity of the power wiring patterns 151 a and 151 b rises due to the influence of heat generated by its own Joule heat generation and loss heat generation of the switching element 23.

上記説明したような構成によれば、ファン４の回転により吸引された空気は、駆動回路基板２７に形成した基板風路口９１、モータ２を通り、吹出口（図示せず）からモータケース６の外へ排出される。駆動回路基板２７はモータ２よりもファン４側に位置するので、モータ２から発生する熱の影響が小さい。そして、基板風路口９１を流れる空気の温度は、モータ２の下流側の空気温度よりも低い。したがって、この基板風路口９１を囲うように配置されたパワー配線パターン１５１ａおよび１５１ｂは効果的に冷却され、スイッチング素子２３からの熱、およびパワー配線パターン１５１ａおよび１５１ｂ自体のジュール熱による温度上昇が抑制される。従って、温度上昇による駆動回路基板２７の反りが軽減され、駆動回路基板２７や回路部品の信頼性が向上する。特に電動送風機１の駆動電流が大きい場合に有効である。 According to the configuration described above, the air sucked by the rotation of the fan 4 passes through the board air passage port 91 formed in the drive circuit board 27 and the motor 2, and passes through the outlet (not shown) of the motor case 6. It is discharged outside. Since the drive circuit board 27 is located closer to the fan 4 than the motor 2, the influence of heat generated from the motor 2 is small. The temperature of the air flowing through the substrate air passage port 91 is lower than the air temperature on the downstream side of the motor 2. Therefore, the power wiring patterns 151a and 151b arranged so as to surround the board air passage port 91 are effectively cooled, and the temperature rise due to the heat from the switching element 23 and the Joule heat of the power wiring patterns 151a and 151b itself is suppressed. Is done. Therefore, the warp of the drive circuit board 27 due to the temperature rise is reduced, and the reliability of the drive circuit board 27 and the circuit components is improved. This is particularly effective when the drive current of the electric blower 1 is large.

また、図５に示すように、パワー配線パターン１５１ａおよび１５１ｂの上面に、配線パターンの厚さよりも厚くなるように導電性部材１５３ａおよび１５３ｂを接続する。接続には、半田等を使用する。導電性部材１５３ａおよび１５３ｂは、例えば、銅板等の金属製の０.５ｍｍ〜１ｍｍ厚のプレート状部材で、パワー配線パターン１５１ａおよび１５１ｂと略同一形状に形成されている。この導電性部材１５３ａおよび１５３ｂによりパワー配線部の電気的抵抗が大幅に小さくなり、流れる電流によるジュール熱を低減させることができると共に、ファン４からの吸引空気に接する表面積が増大し、冷却が促進される。 As shown in FIG. 5, conductive members 153a and 153b are connected to the upper surfaces of the power wiring patterns 151a and 151b so as to be thicker than the wiring pattern. Solder or the like is used for connection. The conductive members 153a and 153b are, for example, metal plate-like members having a thickness of 0.5 mm to 1 mm, such as copper plates, and are formed in substantially the same shape as the power wiring patterns 151a and 151b. The conductive members 153a and 153b greatly reduce the electrical resistance of the power wiring portion, reduce Joule heat due to the flowing current, increase the surface area in contact with the suction air from the fan 4, and promote cooling. Is done.

また、電動送風機１の駆動中において、モータ２とファン４との間に位置する駆動回路基板２７は、ファン４からの吸引空気により圧力を受ける。このような駆動回路基板２７において、導電性部材１５３ａおよび１５３は、基板通風口９１の周囲の構造的な補強としても機能し、駆動回路基板２７の圧力による反りを抑制する。 In addition, during the driving of the electric blower 1, the drive circuit board 27 positioned between the motor 2 and the fan 4 receives pressure from the suction air from the fan 4. In such a drive circuit board 27, the conductive members 153 a and 153 also function as structural reinforcement around the board vent 91, and suppress warping due to the pressure of the drive circuit board 27.

また、電動送風機１の駆動回路の規模によっては、図６に示すように、駆動回路基板１６０の両面に配線パターンを形成し、パワー配線パターンを１６１ａと１６１ｂに分割する。そして、それぞれを駆動回路基板１６０の異なる面に形成する。このような構造において、ファン４からの吸引空気に接するパワー配線パターンの表面積が増大し、冷却が促進されるとともにパワー配線の配線抵抗値がさらに減少し電流によるジュール熱の発熱量が低減する。 Further, depending on the scale of the drive circuit of the electric blower 1, as shown in FIG. 6, a wiring pattern is formed on both surfaces of the driving circuit board 160, and the power wiring pattern is divided into 161a and 161b. Then, each is formed on a different surface of the drive circuit board 160. In such a structure, the surface area of the power wiring pattern in contact with the air sucked from the fan 4 is increased, cooling is accelerated, the wiring resistance value of the power wiring is further decreased, and the amount of Joule heat generated by the current is reduced.

また、パワー配線パターン１６１ａと１６１ｂを略同一に形成することによって、電気的、強度的に補強するための導電性部材１６３ａと１６３ｂとを、共通部材で実現することができるので、低コスト化が可能となる。また、パワー配線パターン１６１を駆動回路基板１６０の周端部に配置したために他の回路部品等の配置に制約されないので上記した構造を可能にならしめたものである。 Further, by forming the power wiring patterns 161a and 161b substantially identically, the conductive members 163a and 163b for reinforcing the electrical and strength can be realized by a common member, so that the cost can be reduced. It becomes possible. Further, since the power wiring pattern 161 is arranged at the peripheral end portion of the drive circuit board 160, it is not restricted by the arrangement of other circuit components and the like, and thus the above-described structure is made possible.

本発明の第２の実施の形態を図７ないし図９に基づいて説明する。第１の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。 A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is also omitted.

本実施の形態は、基本的には、第1の実施の形態に準ずるものであるが、ブラシ付きのモータ２に代えてブラシレスモータ４１が用いられている。 This embodiment is basically the same as the first embodiment, but a brushless motor 41 is used instead of the motor 2 with a brush.

まず、ブラシレスモータ４１を用いる場合の駆動回路を含む駆動制御系の構成例を、図９を参照して説明する。本実施の形態では、直流電源部４３を駆動源として駆動されるインバータ駆動回路４４から発生する交流電流によってブラシレスモータ４１からなる電動送風機４２を回転駆動させる。電動送風機４２の駆動を制御する電動送風機制御部４５とドライブ回路４６ａ〜４６ｆとが接続され、インバータ駆動回路４４を構成するパワーＭＯＳＦＥＴ等のパワーデバイスであるスイッチング素子４７ａ〜４７ｆをスイッチング制御する。以下、各部の詳細を説明する。 First, a configuration example of a drive control system including a drive circuit when the brushless motor 41 is used will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the electric blower 42 composed of the brushless motor 41 is rotationally driven by an alternating current generated from an inverter drive circuit 44 that is driven by using the direct current power supply unit 43 as a drive source. The electric blower control unit 45 that controls the driving of the electric blower 42 and the drive circuits 46 a to 46 f are connected to perform switching control of the switching elements 47 a to 47 f that are power devices such as a power MOSFET constituting the inverter drive circuit 44. Details of each part will be described below.

直流電源部４３は、ニッケルカドミウム（ＮｉＣｄ）電池、ニッケル水素電池、又はリチウムイオン電池などの２次電池を複数本組み合わせた組電池、又は、商用交流電源を整流平滑したものである。この直流電圧が、インバータ駆動回路４４に供給される。 The DC power supply unit 43 is a battery pack obtained by combining a plurality of secondary batteries such as a nickel cadmium (NiCd) battery, a nickel hydride battery, or a lithium ion battery, or a rectified and smoothed commercial AC power supply. This DC voltage is supplied to the inverter drive circuit 44.

インバータ駆動回路４４は、６個のスイッチング素子４７a〜４７ｆを３相ブリッジ接続した構成になっている。これらのスイッチング素子４７a〜４７ｆは、マイコン４８を主体とする電動送風機制御部４５から出力されるパルス信号に基づき、高電圧側ドライブ回路４６ａ〜４６ｃ及び低電圧側ドライブ回路４６ｄ〜４６ｆにて駆動され、交流電流を電動送風機４２のＹ結線の巻線４９ａ〜４９ｃに供給する。 The inverter drive circuit 44 has a configuration in which six switching elements 47a to 47f are connected in a three-phase bridge. These switching elements 47a to 47f are driven by the high voltage side drive circuits 46a to 46c and the low voltage side drive circuits 46d to 46f based on the pulse signal output from the electric blower control unit 45 mainly composed of the microcomputer 48. The AC current is supplied to the Y-connection windings 49 a to 49 c of the electric blower 42.

また、電動送風機制御部４５には、電動送風機４２の始動、停止又は電力を選択するための操作部５０、インバータ駆動回路４４に流れる電流を検出する電流検出手段５１、そして、入力電圧を検出する入力電圧検出手段５２等が接続されている。 The electric blower control unit 45 includes an operation unit 50 for selecting start, stop, or electric power of the electric blower 42, current detection means 51 for detecting a current flowing through the inverter drive circuit 44, and an input voltage. Input voltage detecting means 52 and the like are connected.

さらに、電動送風機制御部４５には、ステータ５３に囲まれたロータ５４の磁極を検出するための磁極検出手段５５が接続されている。このような磁極検出手段５５としては、電気角１２０°間隔で設置した３つの磁気センサを用いる。磁気センサとしては、ホールセンサやホールＩＣ等がある。また、その他の磁極検出方法として、特に図示しないが光学式パルスエンコーダを使用する方法や、巻線４９ａ〜４９ｃに誘起される電圧を電圧位相検出手段によって検出する方法などが使用可能である。 Further, the electric blower control unit 45 is connected to magnetic pole detection means 55 for detecting the magnetic pole of the rotor 54 surrounded by the stator 53. As such a magnetic pole detection means 55, three magnetic sensors installed at an electrical angle interval of 120 ° are used. Examples of the magnetic sensor include a hall sensor and a hall IC. Further, as other magnetic pole detection methods, a method using an optical pulse encoder, a method of detecting voltages induced in the windings 49a to 49c by a voltage phase detection means, and the like, although not particularly illustrated, can be used.

そして、図８に示すように、スイッチング素子４７ａ〜４７ｆに接続され電動送風機４２の駆動電流が流れる高電圧側パワー配線パターン１７２ａおよび低電圧側パワー配線パターン１７２ｂが、基板通風口１７１を囲むように形成される。この実施の形態では、駆動回路基板１７０の一方の面に高電圧側パワー配線パターン１７２ａが、他方の面に低電圧側パワー配線パターン１７２ｂが形成されている。そして、高電圧側パワー配線パターン１７２ａと低電圧側パワー配線パターン１７２ｂは、それぞれ高電圧側パワー配線端部１７３ａと低電圧側パワー配線端部１７３ｂを介して直流電源部４３に接続される。そして、スイッチング素子４７ａ〜４７ｆは、前記高電圧側パワー配線パターン１７２ａおよび低電圧側パワー配線パターン１７２ｂに対して、放射上に配置されている。 Then, as shown in FIG. 8, the high voltage side power wiring pattern 172 a and the low voltage side power wiring pattern 172 b that are connected to the switching elements 47 a to 47 f and through which the drive current of the electric blower 42 flows are surrounded by the board ventilation openings 171. It is formed. In this embodiment, a high-voltage power wiring pattern 172a is formed on one surface of the drive circuit board 170, and a low-voltage power wiring pattern 172b is formed on the other surface. The high voltage side power wiring pattern 172a and the low voltage side power wiring pattern 172b are connected to the DC power supply unit 43 via the high voltage side power wiring end 173a and the low voltage side power wiring end 173b, respectively. The switching elements 47a to 47f are arranged on the radiation with respect to the high voltage side power wiring pattern 172a and the low voltage side power wiring pattern 172b.

このような構成において、複数のスイッチング素子４７ａ〜４７ｆを備える実施の形態においても、前記第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。 In such a configuration, even in the embodiment including the plurality of switching elements 47a to 47f, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

さらに、このような構成において、フレーム８において、モータケース６よりも外周寸法が大きい部分である連結部１８が、ファン４の吐出口２２とブラシレスモータ４１との間の流路２９を構成する隔壁２９ａの一部を形成している。このフレーム８の外面に位置させてパワーデバイスである複数個のスイッチング素子４７ａ〜４７ｆがネジ５７により固定されている。 Further, in such a configuration, in the frame 8, the connecting portion 18, which is a portion having an outer peripheral dimension larger than that of the motor case 6, is a partition that forms a flow path 29 between the discharge port 22 of the fan 4 and the brushless motor 41. Part of 29a is formed. A plurality of switching elements 47 a to 47 f, which are power devices, are fixed on the outer surface of the frame 8 by screws 57.

このようなスイッチング素子４７ａ〜４７ｆの取り付け配置構造とすることによって、スイッチング素子４７ａ〜４７ｆを、電動送風機４２の圧力損失を増大させることなく効果的に冷却することができる。特に、本実施の形態のようなブラシレスモータ４１を駆動させる場合、スイッチング素子が複数個必要であるが、これらの複数個のスイッチング素子４７ａ〜４７ｆを、電動送風機４２の寸法を大きくすることなく、流路の圧力損失を増大させずに、効果的に冷却することができるので、特に効果的である。 By adopting such a mounting arrangement structure of the switching elements 47a to 47f, the switching elements 47a to 47f can be effectively cooled without increasing the pressure loss of the electric blower 42. In particular, when the brushless motor 41 as in the present embodiment is driven, a plurality of switching elements are required, but the plurality of switching elements 47a to 47f can be used without increasing the size of the electric blower 42. This is particularly effective because the cooling can be effectively performed without increasing the pressure loss of the flow path.

また、冷却効果がスイッチング素子４７ａ〜４７ｆのそれぞれでばらつくと、冷却効果の小さいスイッチング素子が最も厳しい条件で動作をすることとなり、そのスイッチング素子の寿命が他のスイッチング素子の寿命に比べて最も短くなる可能性が高い。すなわち、駆動回路基板９０において、動作条件の厳しいスイッチング素子に故障が生じた場合は、駆動回路基板９０の交換が必要となり、全体として電動送風機の寿命が短くなってしまう。本実施の形態では、これらの複数個のスイッチング素子４７ａ〜４７ｆを回転軸３を中心に略同一円周上に位置させて放射状に配置させているので、これらのスイッチング素子４７ａ〜４７ｆの冷却ばらつきを軽減し、均等に冷却する上でも効果的となり、スイッチング素子４７ａ〜４７ｆの動作、および回路動作を安定させることができる。 Further, if the cooling effect varies among the switching elements 47a to 47f, the switching element with the small cooling effect operates under the strictest conditions, and the life of the switching element is the shortest compared with the life of the other switching elements. Is likely to be. That is, when a failure occurs in a switching element having severe operating conditions in the drive circuit board 90, the drive circuit board 90 needs to be replaced, and the life of the electric blower is shortened as a whole. In the present embodiment, since the plurality of switching elements 47a to 47f are disposed radially on the rotation axis 3 on the same circumference, the cooling variation of the switching elements 47a to 47f. This is effective in reducing the temperature and cooling evenly, and the operation of the switching elements 47a to 47f and the circuit operation can be stabilized.

また、これらの実施の形態では、モータケース６の閉塞構造として有底状構造のものとして説明したが、後板部２１が別部材で閉塞するように構成されたものであってもよい。 In these embodiments, the closed structure of the motor case 6 has been described as a bottomed structure. However, the rear plate portion 21 may be configured to be closed by another member.

また、これらの実施の形態では、パワーデバイスとしてトライアックやパワーＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子２３、４７ａ〜４７ｆの例で説明したが、これらの素子に限らず、駆動により発熱を伴うもの、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子も適用対象となり、又は、これらの素子単体に限らず、１チップにパッケージ化又はデバイス化したものでも適用対象となる。 In these embodiments, the switching devices 23 and 47a to 47f such as a triac and a power MOSFET have been described as examples of power devices. However, the present invention is not limited to these devices, and those that generate heat when driven, for example, IGBT ( Switching elements such as Insulated Gate Bipolar Transistors are also applicable, or are not limited to these elements alone, but are also applicable as a single chip packaged or device.

（請求項６）
次に、本発明の第３の実施の形態を図１０に基づいて説明する。本実施の形態は、前述したような構成の電動送風機１、４２を搭載するのに特に適した電気機器としての電気掃除機への適用例である。その他の電気機器としては、ハンドドライヤー、電動工具や調理器具などがある。 (Claim 6)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an application example to a vacuum cleaner as an electric device particularly suitable for mounting the electric blowers 1 and 42 having the configuration as described above. Other electric devices include hand dryers, power tools and cooking utensils.

本実施の形態の電気掃除機６１は、その基体をなすハウジング６２、一端をハウジング６２に着脱自在に接続されたホース６３、ホース６３の他端側に設けられた手元操作部６４、一端側を手元操作部６４に着脱自在に接続された２分割構成の延長管６５、延長管６５の他端側に着脱自在に取り付けられた吸込口体６６、ハウジング６２内に収納保持された電動送風機１又は４２、ハウジング６２内に形成された集塵室６７等により構成されている。 The vacuum cleaner 61 according to the present embodiment includes a housing 62 that forms the base, a hose 63 that is detachably connected to the housing 62 at one end, a hand operation unit 64 that is provided at the other end of the hose 63, and one end that is A two-divided extension pipe 65 detachably connected to the hand operating section 64, a suction port body 66 detachably attached to the other end of the extension pipe 65, and the electric blower 1 housed and held in the housing 62 or 42, a dust collection chamber 67 formed in the housing 62, and the like.

ホース６３は、その基端が集塵室６７を介して電動送風機１又は４２の吸込側に連通するようにハウジング６２に接続されており、そのホース６３の他端側に設けられた手元操作部６４には、後方に向けて延出した握り部６８と、この握り部６８を握った操作者の指で操作可能な範囲に位置する操作手段６９が設けられている。 The hose 63 is connected to the housing 62 so that the base end thereof communicates with the suction side of the electric blower 1 or 42 via the dust collection chamber 67, and a hand operating part provided on the other end side of the hose 63. 64 is provided with a grip portion 68 extending rearward and an operation means 69 located in a range that can be operated by an operator's finger gripping the grip portion 68.

操作手段６９は、電動送風機１又は４２の電源スイッチを兼ね、この電動送風機１又は４２を各々異なる駆動状態にする複数種類の運転モードを選択することができるように構成されている。具体的には、握り部６８から延長管６５の方向に向けて、運転モードを停止状態とする停止操作ボタン６９ａ、運転モードを弱運転状態とする弱運転操作ボタン６９ｂ、運転モードを強運転状態とする強運転操作ボタン６９ｃが一列に順次並んで配設されている。このような構成で、例えば強運転状態の時に、電動送風機１又は４２は３０，０００〜４０，０００ｒｐｍレベルの高速で回転し、ゴミを吸引する。 The operation means 69 also serves as a power switch for the electric blower 1 or 42, and is configured to be able to select a plurality of types of operation modes in which the electric blower 1 or 42 is driven in different states. Specifically, from the grip 68 toward the extension pipe 65, a stop operation button 69a for setting the operation mode to the stop state, a weak operation button 69b for setting the operation mode to the weak operation state, and the operation mode to the strong operation state. The strong driving operation buttons 69c are arranged in a line sequentially. With such a configuration, for example, in a strong operation state, the electric blower 1 or 42 rotates at a high speed of 30,000 to 40,000 rpm and sucks dust.

電気掃除機のゴミ吸込力に影響を与える要因は幾つかあるが、その中に、入力電力と風路損失がある。入力電力が大きいと、ゴミ吸引力は向上するが、その電力制御をする駆動回路基板、および駆動回路を構成するスイッチング素子の発熱量は大きくなる傾向にある。発熱量が大きすぎる場合は、入力電力を抑制する場合もある。従って、本実施の形態のように、駆動回路基板の冷却を効果的に実現できる前述の電動送風機１または４２を搭載することは、電気掃除機６１の動作信頼性を向上させるために特に有効である。 There are several factors that affect the vacuum suction power of vacuum cleaners. Among them are input power and wind path loss. When the input power is large, the dust suction force is improved, but the heat generation amount of the drive circuit board for controlling the power and the switching elements constituting the drive circuit tends to increase. When the heat generation amount is too large, the input power may be suppressed. Therefore, it is particularly effective to improve the operational reliability of the electric vacuum cleaner 61 by mounting the electric blower 1 or 42 that can effectively cool the drive circuit board as in the present embodiment. is there.

本発明の第１の実施の形態の電動送風機の構成を一部切欠いて示す側面図である。It is a side view showing a part of the configuration of the electric blower of the first embodiment of the present invention. ディフューザの構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。The structural example of a diffuser is shown, (a) is a top view, (b) is a bottom view. 遠心ファンを説明する図である。It is a figure explaining a centrifugal fan. 当該電動送風機の駆動回路を示す概略回路図である。It is a schematic circuit diagram which shows the drive circuit of the said electric blower. 駆動回路基板を説明する平面図である。It is a top view explaining a drive circuit board. 駆動回路基板を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining a drive circuit board. 本発明の第２の実施の形態の電動送風機の構成を一部切り欠いて示す側面図である。It is a side view which partially cuts and shows the structure of the electric blower of the 2nd Embodiment of this invention. 図７に示す電動送風機の駆動回路基板を説明する平面図である。It is a top view explaining the drive circuit board of the electric blower shown in FIG. 図７示す電動送風機の駆動回路を示す概略回路図である。It is a schematic circuit diagram which shows the drive circuit of the electric blower shown in FIG. 本発明の第３の実施の形態の電気掃除機の外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance structure of the vacuum cleaner of the 3rd Embodiment of this invention.

Explanation of symbols

１電動送風機
２モータ
３回転軸
４ファン
５ケース
６モータケース
１４ディフューザ
１５ファンカバー
２２吐出口
２３パワーデバイス（スイッチング素子）
２７駆動回路基板
２９流路
４１ブラシレスモータ
４２電動送風機
４７ａ〜４７ｆパワーデバイス（スイッチング素子）
６２ハウジング
６６吸込口体
９１、１７１基板風路口
１５１ａ、１５１ｂパワー配線パターン 1 Electric blower
2 Motor
3 Rotating shaft
4 fans
5 cases
6 Motor case
14 Diffuser
15 Fan cover
22 Discharge port
23 Power devices (switching elements)
27 Drive circuit board
29 Channel
41 Brushless motor
42 Electric blower
47a-47f Power device (switching element)
62 Housing
66 Suction port
91,171 Board air passage
151a, 151b Power wiring pattern

Claims

A motor, a fan attached to the rotating shaft of the motor, a drive circuit for driving the motor, and a power device that forms part of the drive circuit and is connected to the motor and switches a current flowing through the motor; In the electric blower comprising: a drive circuit board formed with a wiring pattern including a power wiring pattern to which the power device is connected and the driving current of the motor is passed.
The drive circuit board is provided with a ventilation opening at substantially the center thereof, and is arranged in a direction crossing the rotation shaft between the motor and the fan,
The electric blower, wherein the power wiring pattern is formed on the drive circuit board so as to surround the ventilation hole.

The electric blower according to claim 1, wherein a conductive member is connected to an upper surface of the power wiring pattern so as to be thicker than a thickness of the wiring pattern.

The electric blower according to claim 1, wherein the power wiring pattern is divided and disposed on different surfaces of the drive circuit board.

The electric blower according to claim 3, wherein each of the divided power wiring patterns has substantially the same shape.

The motor is a brushless motor, and a plurality of the power devices that switch a current flowing through the brushless motor, and
The power wiring pattern formed on the drive circuit board is composed of a high voltage side power wiring pattern and a low voltage side power wiring pattern,
The electric blower according to claim 1, wherein each of the plurality of power devices is arranged radially with respect to the high voltage side power wiring pattern and the low voltage side power wiring pattern.

An electric device comprising the electric blower according to any one of claims 1 to 5.