JP2010059810A - 電動送風機及びそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来と同様の部品構成において空気性能を改善し、安価に高性能な電動送風機を実現することを目的とする。
【解決手段】電動機３１のシャフト６に設けられ前面シュラウド６９、後面シュラウド７１と共に傘型形状を有するインペラ６５と、インペラ６５の下流側に設け気流を整流するためのエアガイド６６と、インペラ６５とエアガイド６６を覆うように備えられ中央部に吸気口６８を有するケーシング６７とから構成される電動送風機において、整流子９１が電機子コア７よりもインペラ６５側に配した。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気掃除機に搭載される電動送風機に関するものである。

従来の一般的な電気掃除機用電動送風機の構成について、図６、および図７を用いて説明する。

図６に示すように、電動送風機１は、電動機３１の出力軸であるシャフト６の一端に設けられたインペラ３５と、インペラ３５の周囲に設けられるエアガイド３６、およびそれらを覆うケーシング３７によって構成される（例えば、特許文献１参照）。

電動機３１は、界磁コア３に界磁巻線４を施してなるステータ２と、シャフト６に具備される電機子コア７に電機子巻線８を施し、整流子９を同軸上に配置してシャフト６の両端に設けられた軸受１０によって回転自在に固定されたロータ５とから構成される。

ロータ５は軸受１０を介しハウジング１１とブラケット１２に、ステータ２はハウジング１１の内面に固定される。また、前記ハウジング１１には、一対のブラシホルダーユニット１５が、樹脂からなる保持器１３を介し固定される。

ブラシホルダーユニット１５は、真鍮など金属の平板をプレスで折り曲げられて中空に成形された外形が略直方体の筒体２３と、筒体２３の開口部の一方を閉塞する蓋体１６によって構成されるホルダー２０と、ホルダー２０内面を摺動する直方体のカーボンブラシ２６と、カーボンブラシ２６の反整流子の端面と前記蓋体１６とを電気的に接続する導電線１７と、筒体２３内の蓋体１６とカーボンブラシ２６の間に挿入されるコイルバネ１８によって構成される。コイルバネ１８の弾力によりカーボンブラシ２６は、整流子９側に常に付勢される。

インペラ３５は、中央に吸気口３８を備え傘型形状のファンプレートマエ３９と、中央に軸穴４０を備えた平面形状のファンプレートウシロ４１と、ファンプレートマエ３９とファンプレートウシロ４１の間に狭持される複数のブレード４２から構成される。

インペラ３５は電動機３１のシャフト６端部のネジ部にナット５１を締め付けインペラ３５はシャフト６に確実に固定されている。エアガイド３６は、インペラ３５の下流側に配され、インペラ３５から排出される高速の気流を徐々に減速させるボリュート室４５が設けられ、インペラ３５からの排出流を整流しながら電動機３１内部へ気流を導く。ケーシング３７は、インペラ３５の吸気口３８に対応する位置に吸込み口４６を備え、インペラ３５上面とエアガイド３６側面を覆うようにして電動機３１のハウジング１１、あるいはブラケット１２の外周部に固定される。

上記構成において、電動送風機１が通電され運転されると、カーボンブラシ２６から整流子９を通じ、電機子巻線８に通電される。界磁巻線４で生成される磁界と、電機子巻線８の作用によりロータ５は回転する。ロータ５が回転すると出力軸であるシャフト６に備えられたインペラ３５が回転し、ケーシング３７の吸込み口４６を介してインペラ３５の吸気口３８に空気が流入され、またインペラ３５から排出される。排出された高速な空気流は、エアガイド３６のボリュート室４５で減速されながら電動機３１の内部に流入し、界磁巻線４や電機子巻線８を冷却しながら電動送風機１から排出される。

このように従来の構成の電気掃除機に用いられる電動送風機では、電力を供給され吸込み力を発生している。しかしながら、近年の電気掃除機においては、より吸込み性能に優れた電機掃除機が市場から求められている。電気掃除機の吸込み性能を向上させるためには、吸込み力を発生する電動送風機の吸込み力をさらに向上させる、すなわち電装送風機の効率向上をさせればいいのであるが、過去から効率アップを図りながら現在の電動送風機の効率が高められてきた経過があり、現在の電動送風機の効率をさらに向上させることは、技術的に非常に困難である。電動送風機の効率改善の一つの手段として、インペラの効率改善が考えられる。従来のインペラの構成においては、インペラの吸気口から吸入される空気流は、回転軸に対して平行にインペラ内に導かれ、その後インペラの回転によってインペラの回転軸に対して略垂直な方向に排出される。すなわちインペラの内部において空気流は略９０°方向性を変更することとなり、この流れの方向転換が急激に行なわれることで損失を発生している。この損失を幾分改善するために、インペラの内部にインデューサとよばれる別部品を設け急激な方向転換を和らげたり、またインペラ自体の形状を変更し空気流の流れが斜め方向に排出される斜流ファンと呼ばれるものなどが考案されている（例えば、特許文献２参照）。

図７は斜流ファンを採用した従来の電動送風機の一例ある。図７に示すように、電動送風機１のインペラ６５は、中央に吸気口６８を備え傘型形状の前面シュラウド６９と、中央に軸穴７０を備えた傘型形状の後面シュラウド７１と、前面シュラウド６９と後面シュラウド７１の間に狭持される複数のブレード７２から構成される。

電動送風機１は電動機３１の出力軸であるシャフト６の一端に設けられたインペラ６５と、インペラ６５の下方に設けられ、後面シュラウド７１の傾斜と相対する傾斜形状を有するエアガイド６６、およびそれらを覆うケーシング６７によって構成される。

電動機３１は、ステータ２と、整流子９を具備したシャフト６の両端に設けられた軸受１０によって回転自在に固定されたロータ５とから構成される。また、前記ハウジング１１には、一対のブラシホルダーユニット１５が、樹脂からなる保持器１３を介し固定される。

ブラシホルダーユニット１５は、外形が略直方体の筒体２３と、筒体２３の開口部の一方を閉塞する蓋体１６によって構成されるホルダー２０と、ホルダー２０内面を摺動する直方体のカーボンブラシ２６と、導電線１７と、コイルバネ１８によって構成される。コイルバネ１８の弾力によりカーボンブラシ２６は、整流子９側に常に付勢される。

従来の上記構成においても、電動送風機１が通電され運転されると、カーボンブラシ２６から整流子９を通じ、電機子巻線８に通電される。界磁巻線４で生成される磁界と、電機子巻線８の作用によりロータ５は回転する。ロータ５が回転すると出力軸であるシャフト６に備えられたインペラ６５が回転し、ケーシング６７の吸込み口４６を介してインペラ６５の吸気口３８に空気が流入され、またインペラ６５から排出される。排出された高速な空気流は、エアガイド６６のボリュート室４５で減速されながら電動機３１の内部に流入し、界磁巻線４や電機子巻線８を冷却しながら電動送風機１から排出される。

このように斜流ファンを用いた従来の構成の電気掃除機に用いられる電動送風機では、インペラ６５、およびエアガイド６６は傾斜を持った略円錐形状であり、斜流ファンを用いない場合と比較して高さ方向に距離が増大し、しいては電動送風機全体の高さを増大させるものであった。
特開平３−１３８４９２号公報 特許第３７２４４１３号公報

しかしながら、斜流ファンを前面シュラウド、後面シュラウドともに傘型の形状で構成されるインペラにおいては、電動送風機全体の高さ方向に増大する構成となり、小型化を図る妨げとなっていた。

本発明は、上記課題を解決し、インペラでの空気流の方向転換による性能の損失を緩和し性能を向上させる斜流インペラを、従来同様の金型・設備で作製し、また部品点数も従来と同様にて実現するとともに、電動送風機全体の高さ方向の増大化を抑制し、小型で、しかも高性能な電動送風機を安価に実現することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電動送風機は、ハウジングに具備され界磁コアに界磁巻線が施されるステータと、シャフトに設けられた電機子コアに施される電機子巻線と前記電機子巻線が接続される整流子とで構成されたロータと、前記ハウジングと共に前記ロータを回転自在に保持するブラケットと、前記ハウジングに固定され前記整流子に電力を供給するブラシからなる電動機と、前記電動機のシャフトに設けられ前面シュラウド、後面シュラウドと共に傘型形状を有するインペラと、前記インペラの下流側に設け気流を整流するためのエアガイドと、前記インペラとエアガイドを覆うように備えられ中央部に吸気口を有するケーシングとから構成される電動送風機において、前記整流子が前記電機子コアよりも前記インペラ側に配されたことを特徴とするもので、従来同様の工法で構成される部品の組み合わせにより、インペラの空気流の流れを改善できるとともに、整流子をインペラ下方の空間に配置することにより、電動送風機の全長を小さくすることができるので、小型で性能が高い電動送風機を提供できるものである。

本発明の電動送風機のインペラは、従来と変わらない工法で実現できる部品のみの構成にて、安価に、小型で性能が高い電動送風機を実現できるものである。

第１の発明は、ハウジングに具備され界磁コアに界磁巻線が施されるステータと、シャフトに設けられた電機子コアに施される電機子巻線と前記電機子巻線が接続される整流子とで構成されたロータと、前記ハウジングと共に前記ロータを回転自在に保持するブラケットと、前記ハウジングに固定され前記整流子に電力を供給するブラシからなる電動機と、前記電動機のシャフトに設けられ前面シュラウド、後面シュラウドと共に傘型形状を有するインペラと、前記インペラの下流側に設け気流を整流するためのエアガイドと、前記インペラとエアガイドを覆うように備えられ中央部に吸気口を有するケーシングとから構成される電動送風機において、前記整流子が前記電機子コアよりも前記インペラ側に配されたことを特徴とするもので、従来同様の工法で構成される部品の組み合わせにより、インペラの空気流の流れを改善できるとともに、整流子をインペラ下方の空間に配置することにより、電動送風機の全長を小さくすることができるので、小型で性能が高い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の発明において、整流子を、略円筒形に形成し、前記整流子に対して、ブラシが傾斜角を持って接する構成を有し、従来同様の工法で構成される部品の組み合わせにより、インペラの空気流の流れを改善できるとともに、整流子をインペラ下方の空間に配置し、さらにブラシが傾斜した形で整流子の接触することにより、電動送風機の全長を、さらに小さくすることができるので、より小型で性能が高い電動送風機を提供できるものである。

第３の発明は、特に、第１の発明において、整流子を、インペラ側から反インペラ側に向かい外周が小さくなる略円錐形に形成し、前記整流子の傾斜面に垂直にブラシが接する構成を有し、従来同様の工法で構成される部品の組み合わせにより、インペラの空気流の流れを改善できるとともに、整流子をインペラ下方の空間に配置し、さらにブラシが傾斜した形で整流子の接触することにより、電動送風機の全長を、さらに小さくすることができ、また略円錐形状の整流子とすることでブラシと整流子の接触が安定するので、小型で性能が高く、信頼性に優れた電動送風機を提供できるものである。

第４の発明は、特に、第３の発明において、ブラシの断面形状を、整流子の外径が大きな部分に接する側の幅が大きく、逆に整流子の外径が小さな部分に接する幅が小さくなる台形形状に構成したもので、従来同様の工法で構成される部品の組み合わせにより、インペラの空気流の流れを改善できるとともに、整流子をインペラ下方の空間に配置し、さらに断面が台形形状でのブラシが傾斜した形で略円錐形整流子の接触することにより、ブラシと整流子の接触面積が大きく確保できるので、整流子の接触がより安定し、かつ、ブラシの温度上昇が低減するので、小型で性能が高く、より信頼性に優れた電動送風機を提供できるものである。

第５の発明は、第１から第４のいずれか１つ発明の電動送風機を内蔵した電気掃除機であり、安価に信頼性が高い電気掃除機を実現できるものである。

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の実施の形態を、図１、および図２を用いて説明する。なお従来例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１は本実施の形態の電気掃除機の電動送風機を示す要部断面図である。図１に示すように、電気掃除機用の電動送風機１は、電動機３１の出力軸であるシャフト６の一端に設けられたインペラ６５と、インペラ６５の周囲に設けられるエアガイド６６、およびそれらを覆うケーシング６７によって構成される。

電動機３１のロータ５の整流子９１は、電機子コア７より出力側（インペラ６５側）のシャフト６上に配される。整流子９１に電力を供給するブラシホルダーユニット９２は、整流子９１の位置に対向するようハウジング１１上に固定される。

図２に構成を示すようにインペラ６５の前面シュラウド６９は、中央部に吸気口６８を有した傘型形状を有している。また後面シュラウド７１は、中央部に軸穴７０を備え、軸穴７０の周囲に少しの円形平面部８１を有し、この平面部８１の外周から後面シュラウド７１の外周に向かう傾斜面８２を有する略富士山型の形状である。この前面シュラウド６９と後面シュラウドの間には、前面シュラウド６９と後面シュラウド７１の内面の形状に沿う湾曲した形状のブレード７２が複数設けられている。前面シュラウド６９と後面シュラウド７１には、ブレード７２のカシメ爪７３に対応したカシメ穴７４が設けられている。前面シュラウド６９、後面シュラウド７１、ブレード７２はいずれも従来と同様にアルミ板などをプレス機で打ち抜き成型され、その後ブレード７２を前面シュラウド６９と後面シュラウド７１間にセットした後、カシメ爪７３を潰すようにカシメられインペラ６５が構成される。

インペラ６５は電動機３１のシャフト６への取り付け構成は、まずシャフト６にスペーサａ４８と座金ａ４９が挿入され、その後後面シュラウド７１の軸穴７０をシャフト６に通し、更にその上に座金ｂ５０が乗せられた上で、最後にナット５１をシャフト６端部のネジ部に締め付けインペラ６５はシャフト６に確実に固定されている。

また、従来と同様にエアガイド６６は、インペラ６５の下流側に配され、インペラ６５から排出される高速の気流を徐々に減速させるボリュート室７５が設けられ、インペラ６５からの排出流を整流しながら電動機３１内部へ気流を導く。

また、ケーシング６７は、インペラ６５の吸気口６８に対応する位置に吸込み口７６を備え、インペラ６５上面とエアガイド６６側面を覆うようにして電動機３１のハウジング１１、あるいはブラケット１２の外周部に固定される。

上記構成において、動作を説明する。

電動送風機１が通電され運転されると、ブラシホルダーユニット９２のカーボンブラシ２６から整流子９１に電力が供給されロータ５が回転する。ロータ５が回転すると出力軸であるシャフト６に備えられたインペラ６５も回転し、ケーシング６７の吸込み口７６を介してインペラ６５の吸気口６８に空気が流入され、インペラ６５内部を通り、外周から排出される。排出された高速な空気流は、エアガイド６６のボリュート室７５で減速されながら電動機３１の内部に流入し、界磁巻線４や電機子巻線８を冷却しながら電動送風機１から排出される。

上記構成により、整流子９１は、ロータ５上の電機子コア７よりインペラ６５側のエアガイド６６下方の空間に配されるので、電動送風機１の全長寸法が抑制され、小型の電動送風機が、従来と同様の部品構成で実現できるものである。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態を、図３を用いて説明する。なお従来例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３は本実施の形態の電気掃除機の電動送風機の要部を拡大した断面図である。図３に示すように、電動機３１のロータ５の整流子９１は、電機子コア７より出力側（インペラ６５側）のシャフト６上で、エアガイド６６下方に形成される略円錐型の空間の奥深くに位置される。整流子９１に電力を供給するブラシホルダーユニット９３は、整流子９１の位置からハウジング１１まで、エアガイド６６の傾斜面と略同等の傾斜角を有し配されハウジング１１上に固定される。

上記構成により、整流子９１は、ロータ５上の電機子コア７よりインペラ６５側のエアガイド６６下方の空間の奥深くに配され、また、整流子９１と接触するようにブラシホルダーユニット９３も具備されるので、電動送風機１の全長寸法が大幅に低減され、さらに小型の電動送風機が、従来と同様の部品構成で実現できるものである。

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態を、図４を用いて説明する。なお従来例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４は本実施の形態の電気掃除機の電動送風機の要部を拡大した断面図である。

図４に示すように、電動機３１のロータ５の整流子９４は、インペラ６５側が径大で、逆に電機子コア７側が径小の略円錐形状を有する。整流子９４は、電機子コア７より出力側（インペラ６５側）のシャフト６上で、エアガイド６６下方に形成される略円錐型の空間の奥深くに位置される。整流子９４に電力を供給するブラシホルダーユニット９３は、整流子９１の位置からハウジング１１まで、エアガイド６６の傾斜面と略同等の傾斜角を有し配されハウジング１１上に固定される。

上記構成により、整流子９４は、ロータ５上の電機子コア７よりインペラ６５側のエアガイド６６下方の空間の奥深くに配され、また、整流子９１と接触するようにブラシホルダーユニット９３も傾斜角を持って具備される。ブラシホルダーユニット９３からカーボンブラシ２６がコイルバネ１８によって付勢される方向と、略円錐形の整流子９４表面は、略垂直に交わり、したがって、整流子９４回転中にカーボンブラシ２６が整流子９４表面に安定して接し、したがって回転中にカーボンブラシ２６がジャンピングしたりすることが抑制されスパーク発生が低減できるので、信頼性に優れた小型の電動送風機が実現できるものである。

なお、図５に示すように、カーボンブラシ９８の断面形状を、整流子９４の外径が大きな部分に接する側の幅が大きく、逆に整流子の外径が小さな部分に接する幅が小さくなる台形形状とすることで、略円錐形状の整流子９４の電極の外径に応じてカーボンブラシ９８の断面積を拡大できるので、カーボンブラシ９８に流れる電流密度が低減でき、したがってカーボンブラシ９８および整流子９４の温度上昇が抑制できるので、さらに信頼性に優れた電動送風機が実現できる。

以上のように、本発明にかかる電動送風機においては、従来と同等の部品構成で、小型で信頼性が高く性能を向上することができるので、電気掃除機や、その他家庭用電化機器、産業機器等の用途にも幅広く適用できる有用なものである。

本発明の第１の実施の形態を示す電動送風機の要部断面図 同電動送風機のインペラの構成を示す斜視図 本発明の第２の実施の形態を示す電動送風機の要部断面図 本発明の第３の実施の形態を示す電動送風機の要部断面図 同電動送風機の整流子、ブラシホルダーの構成を示す斜視図 従来の電動送風機の要部断面図 従来の電動送風機の別の形態を示す要部断面図

符号の説明

１ 電動送風機
２ ステータ
３ 界磁コア
４ 界磁巻線
５ ロータ
６ シャフト
７ 電機子コア
８ 電機子巻線
１１ ハウジング
１２ ブラケット
２６、９８ カーボンブラシ（ブラシ）
３１ 電動機
６５ インペラ
６６ エアガイド
６７ ケーシング
６８ 吸気口
６９ 前面シュラウド
７１ 後面シュラウド
８２ 傾斜面
９１、９４ 整流子

Claims (5)

1. ハウジングに具備され界磁コアに界磁巻線が施されるステータと、シャフトに設けられた電機子コアに施される電機子巻線と前記電機子巻線が接続される整流子とで構成されたロータと、前記ハウジングと共に前記ロータを回転自在に保持するブラケットと、前記ハウジングに固定され前記整流子に電力を供給するブラシからなる電動機と、前記電動機のシャフトに設けられ前面シュラウド、後面シュラウドと共に傘型形状を有するインペラと、前記インペラの下流側に設け気流を整流するためのエアガイドと、前記インペラとエアガイドを覆うように備えられ中央部に吸気口を有するケーシングとから構成される電動送風機において、前記整流子が前記電機子コアよりも前記インペラ側に配されたことを特徴とする電動送風機。
2. 整流子を、略円筒形に形成し、前記整流子に対して、ブラシが傾斜角を持って接する構成を特徴とする請求項１記載の電動送風機。
3. 整流子を、インペラ側から反インペラ側に向かい外周が小さくなる略円錐形に形成し、前記整流子の傾斜面に垂直にブラシが接する構成を特徴とする請求項１記載の電動送風機。
4. ブラシの断面形状を、整流子の外径が大きな部分に接する側の幅が大きく、逆に整流子の外径が小さな部分に接する幅が小さくなる台形形状に構成した請求項３記載の電動送風機。
5. 塵埃を捕集する集塵室と、前記集塵室に連通するように接続される吸気部とを備え、請求項１から４のいずれか１項記載の電動送風機を内蔵した電気掃除機。

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