JP2013057300A - 電動送風機およびそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転時のブラシレスモータの軸受冷却を小型でかつ低圧損の構成で実現し、高い送風性能と信頼性を有する電動送風機およびそれを用いた電気掃除機を提供する。
【解決手段】回転軸２ａを有するロータ３とロータ３外周に対向配置されたステータ４と回転軸２ａの軸受５を保持しステータ４を覆うモータフレーム６とで構成されるブラシレスモータ７と、回転軸２ａに固定されたインペラ８と、インペラ８の外周に通風路を形成するエアガイド９と、インペラ８を覆いエアガイド９前面に固定されたファンケース１０とを備え、回転軸２ａはヒートパイプで構成した放熱軸１１と主軸１２ａとの二重構造で形成され軸受５で発生した熱を回転軸２ａの放熱軸１１へと伝えインペラ８からの流入気流で連続的に放熱させることで高速回転時における軸受５を効率よく冷却し過度な温度上昇を抑えて焼付けを防止し小型で高い送風性能の電動送風機を実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高速回転時のブラシレスモータの軸受冷却を小型でかつ低圧損の構成で実現し、高い送風性能と信頼性を有する電動送風機およびそれを用いた電気掃除機に関するものである。

従来、送風機の軸受冷却機構としては、冷却液を軸受に供給して冷却するものや、空気を用いた強制冷却が知られており、軸受の熱を回転軸に伝導させて冷却する機構も多く用いられている（例えば、特許文献１、２参照）。

家庭用の電気掃除機の入力電力は限られており、より強い吸引力を得るためには電動送風機の送風性能を向上する必要がある。同時に、掃除のしやすさの視点から掃除機本体の小回りが良いことが望まれており、電動送風機を小型化する必要がある。

電動送風機を小型化するにはインペラを高速回転させて径小化する必要があるが、回転数の増加に伴い、インペラのアンバランス量の影響が大きくなり、軸受にかかる荷重が増大するとともに、転動体と内輪・外輪との接触回数が増えて摩擦による軸受の温度が上昇して焼付きを起こしてしまう課題がある。また、モータ内部にインペラで発生した気流を通して軸受を冷却しようとすると、曲がり損失が増えて電動送風機の性能が低下してしまうため、電動送風機の性能と小型化との両立が困難であるという課題がある。

図１０は、特許文献１に記載された従来の軸受冷却機構を用いた送風機の断面構成を示す図である。軸受３６が外嵌される有底筒状の回転軸３７と、回転軸３７に挿入されるパイプ３８と、回転軸３７の内周面とパイプ３８の外周面との間に介装される螺旋状の吸排気用フィン３９とを有し、回転軸３７に随伴して吸排気用フィン３９を回転させることにより、パイプ３８の内部又はパイプ３８の外周面と回転軸３７の内周面との間に形成される通気路４０のうちいずれか一方側から吸い込んだ冷却用の気体を他方側から排気して回転軸３７及び軸受３６を冷却するように構成したことを特徴とする高速回転軸３７の軸受３６冷却機構を用いた送風機４１が開示されている。

図１１は、特許文献２に記載された従来の軸受冷却機構を用いた冷凍用ターボ圧縮機の断面構成を示す図である。インペラ４２を取り付けた回転軸４３の内部に、ヒートパイプ４４の一端部を同心状に挿入するとともに、そのヒートパイプ４４の他方の端部を、熱を奪う冷却部分４５に臨ませたことを特徴とする冷凍用ターボ圧縮機４６が開示されている。

特開２００７−１９２２６５号公報 実開平２−１８７００号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来の軸受冷却機構を用いた送風機の構成では、回転軸の内周面とパイプの外周面との間に螺旋状の吸排気用フィンを有しているため、ファンを回すために必要なトルクに加え、吸気用フィンを回すために必要なトルクが必要になり、高速回転時の軸受冷却は可能であるが、回転軸に必要なトルクは一般に回転数の自乗
に比例して増加するため、必要とされるトルクが大幅に大きくなり、送風機の性能が落ちてしまうという課題を有していた。

また、特許文献２に記載の従来の軸受冷却機構を用いた冷凍用ターボ圧縮機の構成では、回転軸の内部に挿入したヒートパイプの熱を放熱させるために熱交換器などの冷却部が別に必要になるため、サイズが大きくなり、家庭用の電気掃除機へ適用しようとすると、掃除機本体に収納することが難しく、実質的に適用が困難であるという課題を有していた。

つまり、特許文献１、２に記載の従来の軸受冷却機構では、いずれも電動送風機の性能と小型化を実現することができないという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、高速回転時のブラシレスモータの軸受冷却を小型でかつ低圧損の構成で実現し、高い送風性能と信頼性を有する電動送風機およびそれを用いた電気掃除機を提供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、回転軸を有するロータと前記ロータ外周に対向配置されたステータと前記回転軸の軸受を保持し前記ステータを覆うモータフレームとで構成されるブラシレスモータと、前記回転軸に固定されたインペラと、前記インペラの外周に通風路を形成するエアガイドと、前記インペラを覆い前記エアガイド前面に固定されたファンケースとを備え、前記回転軸は材質の異なる放熱軸と主軸との二重構造で形成され、前記放熱軸はヒートパイプで構成され前記主軸の中空部に当接した状態で内装され、前記放熱軸の熱伝導率は前記主軸よりも大きく、前記放熱軸の端部は前記主軸の端部よりも突出して前記インペラの内部流路もしくはその上流に位置する構成をしている。

これによって、ブラシレスモータを高速で駆動させた際に、軸受の熱は内輪と当接する主軸を通じて放熱軸へと伝導して放熱軸内部の作動液が蒸発して蒸気が発生し、またインペラが回転することによって発生する気流は常に主軸の上端部より突出している放熱軸の上端部周囲を通過してインペラ内部へと流入するため、放熱軸の上端部の温度が低くなり、蒸気が凝縮されて潜熱を放出する。つまり、作動液の軸受周辺での蒸発と放熱軸の上端部での凝縮に伴う潜熱移動を繰り返すことで、小さな温度差でも軸受の熱を大量に輸送して放出することができるようになり、高速回転中の軸受の過度な温度上昇を抑え、軸受の焼付けを防止することができ、高速回転中の軸受の温度上昇を抑え、小型で高い送風性能を有する電動送風機を実現することができる。

また、本発明の電気掃除機は、軸受の信頼性が高く小型で高い送風性能を有する電動送風機を搭載しているので、強い吸引力を有しゴミ取れ性が良好であり、小回りの利く使い勝手がよい電気掃除機となる。

本発明の電動送風機は、回転軸をヒートパイプで構成された放熱軸と主軸の二重構造で形成し、軸受で発生した熱を素早く放熱軸の端部へと伝え、インペラから流入する気流へ連続的に放熱することができるため、高速回転時においても軸受を効率よく冷却して過度な温度上昇を抑えて焼付けを防止し、小型で高い送風性能を有する電動送風機を実現することができる。また、このような電動送風機を用いた電気掃除機は、強い吸引力を有し、ゴミ取れ性が良好であり、電動送風機が軽量なので、小回りが利いて使い勝手がよい。

本発明の第１の実施の形態における電動送風機の一部断面図 同、電動送風機の回転軸の一部断面斜視図 同、電動送風機の展開図 同、電動送風機のインペラの一部断面斜視図 同、電動送風機を用いた電気掃除機の構成を表す断面図 本発明の第２の実施の形態における電動送風機の一部断面図 同、電動送風機の回転軸の一部断面斜視図 本発明の第３の実施の形態における電動送風機の一部断面図 同、電動送風機の回転軸の一部断面斜視図 従来の電動送風機の断面図 従来の電動送風機の断面図

第１の発明は、回転軸を有するロータと前記ロータ外周に対向配置されたステータと前記回転軸の軸受を保持し前記ステータを覆うモータフレームとで構成されるブラシレスモータと、前記回転軸に固定されたインペラと、前記インペラの外周に通風路を形成するエアガイドと、前記インペラを覆い前記エアガイド前面に固定されたファンケースとを備え、前記回転軸は材質の異なる放熱軸と主軸との二重構造で形成され、前記放熱軸はヒートパイプで構成され前記主軸の中空部に当接した状態で内装され、前記放熱軸の上端部は前記主軸の上端部よりも突出して前記インペラの内部流路もしくはその上流に位置する構成とした電動送風機としたものである。
これによって、ブラシレスモータを高速で駆動させた際に、軸受の熱は内輪と当接する主軸を通じて放熱軸へと伝導し、放熱軸内部の作動液が蒸発して蒸気が発生する。インペラが回転することによって発生する気流は、常に主軸の上端部より突出している放熱軸の上端部周囲を通過してインペラ内部へと流入するため、放熱軸の上端部周囲の温度が低くなり、蒸気は凝縮されて潜熱を放出する。つまり、作動液の軸受周辺での蒸発と放熱軸の上端部での凝縮に伴う潜熱移動を繰り返すことで、小さな温度差でも軸受の熱を大量に輸送して放出することができるようになり、高速回転中の軸受の過度な温度上昇を抑え、軸受の焼付けを防止することができる。
また、軸受の熱を回転軸の放熱軸を通じて気流へ放熱させるというシンプルな軸受冷却構成であるため、熱交換器などを必要とせず、小型で高い送風性能を有する電動送風機を実現することができる。

第２の発明は、特に第１の発明において、主軸は、軸受と当接する面に放射状の複数の孔を有し、主軸よりも熱伝導率の高い放熱体を複数の孔に充填させた構成をしているので、軸受と対向する放熱軸との間の熱抵抗が小さくなり、軸受から放熱軸に伝わる熱流量が大きくなるため、軸受の熱が放熱軸へと伝わりやすくなり、軸受冷却をより効率的に行うことができるため、軸受の信頼性を向上することができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明において、主軸は、ロータと当接する面に放射状の複数の孔を有し、主軸よりも熱伝導率の高い放熱体を複数の孔に充填させた構成をしているので、ロータと対向する放熱軸との間の熱抵抗が小さくなり、ロータから放熱軸に伝わる熱流量が大きくなるため、ロータの熱を放熱しやすくなり、軸受だけでなくロータも冷却することが可能になり、ロータの過度な温度上昇による熱減磁を防止することができる。

第４の発明は、特に第１〜３のいずれか１つの発明の電動送風機を搭載した電気掃除機とすることにより、強い吸引力を有しゴミ取れ性がよく、本体サイズが小さいので小回りの利く使い勝手がよい電気掃除機となる。

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）
図１〜図５は、本発明の実施の形態１における電動送風機の構成を示すものである。図１は同電動送風機の一部断面図であり、図２は同電動送風機の回転軸の一部断面斜視図であり、図３は同電動送風機の展開図であり、図４は同電動送風機のインペラの一部断面斜視図であり、図５は同電動送風機を用いた電気掃除機の構成を表す断面図である。

図１に示すように、電動送風機１ａは、回転軸２ａを有するロータ３とロータ３外周に対向配置されたステータ４と回転軸２ａの軸受５を保持しステータ４を覆うモータフレーム６とで構成されるブラシレスモータ７と、回転軸２ａに固定されたインペラ８と、インペラ８の外周に通風路を形成するエアガイド９と、インペラ８を覆いエアガイド９前面に固定されたファンケース１０とを備え、回転軸２ａは、図２に示すように、放熱軸１１と鋼製の主軸１２ａとの二重構造で形成され、主軸１２ａは中空部を有し放熱軸１１は主軸１２ａに圧入固定され、放熱軸１１の外周面は中空部に当接している。

放熱軸１１には、金属フェルト１３を内張りした銅製パイプ１４の内部を真空にした後、作動液である水を適量だけ封入して作製したヒートパイプを使用し、放熱軸１１の上端部は主軸１２ａの上端部よりも突出し、さらにインペラ８上部よりも上流側に位置している。

また、図３に示すように、エアガイド９は複数の案内翼１５を有し、その上面にファンケース１０が当接する状態で固定され、各々の案内翼１５間に独立風路１６が形成されており、各々の独立風路１６はインペラ８外周からエアガイド９外周にかけて流路断面積が連続的に大きくなっている。また、図４に示すように、インペラ８は、板金製の前シュラウド１７とこれに対向する後シュラウド１８とで３次元翼を有するインデューサ１９および複数のブレード２０を挟持することで構成されている。また、図１に示すように、軸受５には摩擦トルクが少ない特徴を有するころがり軸受５を使用した。ころがり軸受５は、内輪２１と外輪２２を有し、その間に転動体２３が介在しており、転動体２３の転がりによって回転荷重を支えている。インペラ８入口先端部は、インペラ８が回転駆動可能な状態でＰＴＦＥ樹脂製リング２４を接触させて動的にシールされている。

また、図５において、電気掃除機２５は、本体吸気口２６に連通した集塵室２７と本体排気口２８を備えた送風室２９とを有する掃除機本体３０と、集塵室２７に本体吸気口２６と気密に装着された集塵袋３１と、送風室２９に設置された電動送風機１ａと、電動送風機１ａを覆う難燃樹脂製の防音カバー３２と、送風室２９の上下に配置された吸音材３３とから構成されている。なお、図示していないが、本体吸気口２６には、ホース、延長管が順次接続され、延長管の先端には床面上の塵埃を吸引するノズルが取りつけられている。

以上のように構成された電動送風機およびそれを用いた電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、電動送風機１ａの動作について説明する。図１において、巻線３４を励磁することで回転磁界が発生し、回転磁界と同期してロータ３が回転し、回転軸２ａに固定されたインペラ８が回転する。インペラ８が回転することで、３次元翼と複数のブレード２０によってインペラ８内部の空気がインペラ８内部の外周へと押しやられ、インペラ８内部が負圧になり、インペラ８内部へ流れ込む気流が発生する。

気流はインペラ８の入口から軸方向に流入し、インデューサ１９、複数のブレード２０、前シュラウド１７、後シュラウド１８とで形成された複数の内部流路に沿って流れた後、インペラ８外周へ流出する。インペラ８から流出した気流は、エアガイド９に複数の案内翼１５で形成された各々の独立風路１６に流入し、エアガイド９外周へかけて流れる。その際、各々の独立風路１６の流路断面積はインペラ８外周からエアガイド９外周にかけて大きくなるため、独立風路１６を流れる気流の流速は減速されながら、動圧が静圧へと変換される。

電動送風機１ａの送風性能は、インペラ８を回転駆動するために入力した電力と、電動送風機１ａが行う仕事（インペラ８が回転することで発生する真空度と流量の積で求まる空気出力）との比であらわされる。そのため、実際に使用する流量において電動送風機１ａが発生する真空度（静圧）を大きくすることが、電動送風機１ａの送風性能をあげる上で大変重要となる。

また、電動送風機１ａを小型化するためには、インペラ８を高速回転させて径小化する必要がある。従来の電動送風機１ａでは５０，０００ｒｐｍ未満で駆動させているが、更なる小型化には５０，０００ｒｐｍ以上の高速回転が必要であり、ブラシの摺動損失がないブラシレスモータ７が適している。一方、回転数が増加することで、インペラ８のアンバランスが回転軸２ａへ及ぼす影響が大きくなるため、回転軸２ａの振れ回りが起こりやすくなって軸受５にかかる荷重が増大するとともに、転動体２３と内輪２１・外輪２２との接触回数が増えて、摩擦によって軸受５の温度が過度に上昇して軸受５が焼付けを起こしてしまうという課題がある。そのため、高速回転時には、軸受５を効率よく冷却して温度上昇を抑えることが大変重要となる。

一方、インペラ８からの気流をブラシレスモータ７７内部に流して軸受５を冷却しようとすると、気流が曲がる曲率半径が小さく、曲がり損失が増えて電動送風機１ａの性能が大幅に低下してしまうため、電動送風機１ａの性能と小型化を両立するためには、軸受５の熱を効率的にブラシレスモータ７外部へ放熱できる構成が必要である。

軸受５の温度上昇は、上述した転動体２３と内輪２１・外輪２２との摩擦による熱と、ブラシレスモータ７内部における軸受５周辺の熱が軸受５に伝わることによって起こる。軸受５の熱は内輪２１と当接する主軸１２ａを通じて放熱軸１１へと伝導し、放熱軸１１内部の作動液が蒸発して蒸気が発生する。インペラ８が回転することによって発生する気流は、常に主軸１２ａの上端部より突出している放熱軸１１の上端部周囲を通過してインペラ８内部へと流入するため、放熱軸１１の上端部周囲の温度が低くなり、移動してきた蒸気が凝縮されて潜熱を放出する。つまり、作動液の軸受５周辺での蒸発と放熱軸１１の上端部での凝縮に伴う潜熱移動を繰り返すことで、小さな温度差でも軸受５の熱を大量に輸送して放出することができるようになり、高速回転中の軸受５の過度な温度上昇を抑え、軸受５の焼付けを防止することができる。

また、軸受５の熱をヒートパイプで構成された放熱軸１１を通じて気流へ放出するというシンプルな軸受冷却構成であり、熱交換器などを必要とせず、インペラ８に流入する気流に対して圧損にもならないため、小型で高い送風性能を有する電動送風機１ａを実現することができる。
なお、作動液を還流させるためのウィックとしては、金属フェルト１３の他にも金網などの多孔質物質を用いたり、複数のスラスト方向の溝（グルーブ）を銅製パイプ１４に設けてもよい。

次に、電気掃除機２５の動作について説明する。図５において、電動送風機１ａのインペラ８が回転すると、集塵室２７が負圧状態になり、ノズル（図示せず）から吸引された
塵埃を含む気流が本体吸気口２６を通過して集塵室２７へ流入する。集塵袋３１で塵埃を濾過分離した清潔な気流は、電動送風機１ａのインペラ８へ流入し、通気路に設けられた複数の風路を通過した後、防音カバー３２の排気口から流出し、本体排気口２８を通じて掃除機本体３０外部へと放出される。

電気掃除機２５は、小型で送風性能の高い電動送風機１ａを搭載しているため、強い吸引力を有し、ゴミ取れ性がよく、電動送風機１ａの本体サイズが小さくて、小回りが利いて使い勝手がよい。また、掃除機本体３０内の吸音面積や排気通路の延長を行うことで、運転音の小さな電気掃除機２５にすることも可能である。

以上のように、本実施の形態においては、回転軸２ａを放熱軸１１と鋼製の主軸１２ａとの二重構造で形成し、放熱軸１１をヒートパイプで構成したことにより、放熱軸１１内部での作動液の蒸発と凝縮伴う潜熱移動を繰り返すことで、小さな温度差でも軸受５の熱を大量に放熱軸１１の上端部に輸送してインペラ８から流入する気流へと放出することができるため、高速回転中の軸受５の過度な温度上昇を抑え、軸受５の焼付けを防止することができる。

（実施の形態２）
図６、図７は、本発明の実施の形態２における電動送風機の構成を示すものである。図６は同電動送風機の一部断面図であり、図７は同電動送風機の回転軸の一部断面斜視図である。なお、実施の形態１と同一要素については、同一符号を付してその説明を省略する。

図６、図７において、電動送風機１ｂの回転軸２ｂは、ヒートパイプで構成された放熱軸１１と鋼製の主軸１２ｂとの二重構造で形成され、主軸１２ｂには軸受５との当接面に放射状に複数の孔を設けられ、複数の孔には銅の放熱体３５が充填されている。複数の孔に充填された銅の外周面は主軸１２ｂの外周面と略同一面を有し、軸受５の内輪２１が当接している。

以上のように構成された電動送風機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、電動送風機１ｂの動作について説明する。図７において、巻線３４を励磁することで回転磁界が発生し、回転磁界と同期してロータ３が回転し、回転軸２ｂに固定されたインペラ８が回転する。インペラ８が回転することで、３次元翼と複数のブレード２０によってインペラ８内部の空気がインペラ８内部の外周へと押しやられ、インペラ８内部が負圧になり、インペラ８内部へ流れ込む気流が発生する。気流はインペラ８の入口から軸方向に流入し、インペラ８の複数の内部流路に沿って流れた後、インペラ８外周へ流出する。

軸受５の温度上昇は、転動体２３と内輪２１・外輪２２との摩擦による熱と、ブラシレスモータ７内部における軸受５周辺の熱が軸受５に伝わることで起こる。放熱体３５は銅であり主軸１２ｂに比べて熱伝導率が大きいため、軸受５の熱は軸受５の内輪２１と当接している複数の放熱体３５を伝導して放熱軸１１へと伝わる。放熱軸１１へと伝導した熱によって、放熱軸１１内部の作動液が蒸発して蒸気が発生する。

インペラ８が回転することによって発生する気流は、常に主軸１２ｂの上端部より突出している放熱軸１１の上端部周囲を通過してインペラ８内部へと流入するため、放熱軸１１の上端部周囲の温度が低くなり、移動してきた蒸気が凝縮されて潜熱を放出する。つまり、作動液の軸受５周辺での蒸発と放熱軸１１の上端部での凝縮に伴う潜熱移動を繰り返すことで、小さな温度差でも軸受５の熱を大量に輸送して放出することができる。

また、主軸１２ｂに設けた複数の孔に放熱体３５が充填されていることで、軸受５と対向する放熱軸１１との間の熱抵抗が大幅に小さくなり、軸受５から放熱軸１１に伝わる熱流量が大きくなるので、軸受５の熱が放熱軸１１へと伝わりやすくなる。

これにより、高速回転中の軸受５の熱を効率的に放熱し、過度な温度上昇を抑え、高速回転中の軸受５の過度な温度上昇を抑え、軸受５の焼付けを防止して軸受５の信頼性を向上することができる。また、軸受５の熱を回転軸２ｂの放熱軸１１を通じて放熱させるというシンプルな軸受冷却構成であり、熱交換器などを必要とせず、インペラ８に流入する気流に対して圧損にもならないため、小型で高い送風性能を有する電動送風機１ｂにすることができる。

以上のように、本実施の形態においては、回転軸２ｂを放熱軸１１と鋼製の主軸１２ｂとの二重構造で形成し、軸受５と対向する主軸１２ｂに放射状に設けられた複数の孔に銅の放熱体３５を充填させたことにより、軸受５と対向する放熱軸１１との間の熱抵抗を小さくし、軸受５から放熱軸１１に伝わる熱流量を大きくすることで軸受５の熱を放熱軸１１へ伝わりやすくし、軸受５の温度上昇をさらに抑え、軸受５の信頼性を向上することができる。

（実施の形態３）
図８、図９は、本発明の実施の形態３における電動送風機の構成を示すものである。図８は同電動送風機の一部断面図であり、図９は同電動送風機の回転軸の一部断面斜視図である。なお、実施の形態１、２と同一要素については、同一符号を付してその説明を省略する。

図８、図９において、電動送風機１ｃの回転軸２ｃは、ヒートパイプで構成された放熱軸１１と鋼製の主軸１２ｃとの二重構造で形成され、主軸１２ｃには軸受５およびロータ３との当接面に放射状に複数の孔を設けられ、複数の孔には銅の放熱体３５が充填されている。複数の孔に充填された銅の外周面は主軸１２ｃの外周面と略同一面を有し、軸受５の内輪２１が当接している。

以上のように構成された電動送風機１ｃについて、以下その動作、作用を説明する。

まず、電動送風機１ｃの動作について説明する。図８において、インペラ８が回転することで、３次元翼と複数のブレード２０によってインペラ８内部の空気がインペラ８内部の外周へと押しやられ、インペラ８内部が負圧になり、インペラ８内部へ流れ込む気流が発生する。気流はインペラ８の入口から軸方向に流入し、インペラ８の複数の内部流路に沿って流れた後、インペラ８外周へ流出する。

軸受５の温度上昇は、転動体２３と内輪２１・外輪２２との摩擦による熱と、ブラシレスモータ７内部における軸受５周辺の熱が軸受５に伝わることで起こる。放熱体３５は銅であり主軸１２ｃに比べて熱伝導率が大きいため、軸受５の熱は複数の放熱体３５を伝導して放熱軸１１へと伝わる。また、高速回転するロータ３においても渦電流による発熱が起こるが、主軸１２ｃの軸受５およびロータ３との当接面に設けられた複数の孔に放熱体３５が存在するため、軸受５と同様、ロータ３の熱はロータ３と当接している放熱体３５を伝導して放熱軸１１へと伝わる。

放熱軸１１へと伝導した熱によって、放熱軸１１内部の作動液が蒸発して蒸気が発生する。インペラ８が回転することによって発生する気流は、常に主軸１２ｃの上端部より突出している放熱軸１１の上端部周囲を通過してインペラ８内部へと流入するため、放熱軸
１１の上端部周囲の温度が低くなり、移動してきた蒸気が凝縮されて潜熱を放出する。つまり、作動液の軸受５周辺での蒸発と放熱軸１１の上端部での凝縮に伴う潜熱移動を繰り返すことで、小さな温度差でも軸受５の熱を大量に輸送して放出することができる。

これにより、放熱軸１１の内部において、両端部と軸受５当接部、ロータ３当接部との間に温度勾配が生じて、軸受５およびロータ３の熱が放熱軸１１内部を伝導して両端部からインペラ８に流入する気流および空気中へと放熱される。放熱軸１１の上端部の周辺はインペラ８に流入する気流によって絶えず強制冷却されるため、モータフレーム６下端より突出している放熱軸１１の端部よりも温度が低くなるため、軸受５およびロータ３の熱の大半は、放熱軸１１の端部から気流へと放熱されることになる。

また、主軸１２ｃに設けた複数の孔に放熱体３５が充填されていることで、軸受５およびロータ３と対向する放熱軸１１との間の熱抵抗が大幅に小さくなり、軸受５およびロータ３から放熱軸１１に伝わる熱流量が大きくなるので、軸受５およびロータ３の熱が放熱軸１１に伝わりやすくなる。これにより、高速回転中の軸受５およびロータ３の過度な温度上昇を抑え、軸受５の焼付けとロータ３の熱減磁を防止してブラシレスモータ７の信頼性を向上することができる。

また、軸受５およびロータ３の熱を回転軸２ｃの放熱軸１１を通じて放熱させるというシンプルな冷却構成であり、熱交換器などを必要とせず、インペラ８に流入する気流に対して圧損にもならないため、小型で高い送風性能を有する電動送風機１ｃにすることができる。

以上のように、本実施の形態においては、回転軸２ｃを放熱軸１１と鋼製の主軸１２ｃとの二重構造で形成し、軸受５およびロータ３と対向する主軸１２ｃに放射状に設けられた複数の孔に銅の放熱体３５を充填させたことにより、軸受５およびロータ３と対向する放熱軸１１との間の熱抵抗を小さくし、軸受５およびロータ３から放熱軸１１に伝わる熱流量を大きくすることで軸受５およびロータ３の熱を放熱軸１１へ伝わりやすくし、軸受５の温度上昇を抑えるだけでなく、ロータ３の熱減磁を防ぐことができるようになり、ブラシレスモータ７の信頼性を向上することができる。
なお、上述した各実施の形態１〜３の構成は、これに限定されるものではなく、必要に応じて適宜組み合わせて構成することができる。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、回転軸を放熱軸と主軸の二重構造で形成し、前記放熱軸はヒートパイプで構成され前記主軸の中空部に当接した状態で内装したことで、軸受で発生した熱を回転軸の放熱軸へと伝え、インペラから流入する気流に連続的に放熱することができ、高速回転時においても軸受を効率よく冷却して過度な温度上昇を抑えて焼付けを防止し、小型で高い送風性能を有する電動送風機を実現することができるため、家庭用は勿論のこと、業務用の電気掃除機に適用することができる。

１ａ，１ｂ，１ｃ 電動送風機
２ａ，２ｂ，２ｃ 回転軸
３ ロータ
４ ステータ
５ 軸受
６ モータフレーム
７ ブラシレスモータ
８ インペラ
９ エアガイド
１０ ファンケース
１１ 放熱軸
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ 主軸
１３ 金属フェルト
１４ 銅製パイプ
１５ 案内翼
１６ 独立風路
２１ 内輪
２２ 外輪
２３ 転動体
２４ 樹脂製リング
２５ 電気掃除機
３４ 巻線
３５ 放熱体

Claims (4)

1. 回転軸を有するロータと前記ロータ外周に対向配置されたステータと前記回転軸の軸受を保持し前記ステータを覆うモータフレームとで構成されるブラシレスモータと、
   前記回転軸に固定されたインペラと、
   前記インペラの外周に通風路を形成するエアガイドと、
   前記インペラを覆い前記エアガイド前面に固定されたファンケースとを備え、
   前記回転軸は材質の異なる放熱軸と主軸との二重構造で形成され、
   前記放熱軸はヒートパイプで構成され前記主軸の中空部に当接した状態で内装され、
   前記放熱軸の上端部は前記主軸の上端部よりも突出して前記インペラの内部流路もしくはその上流に位置する構成とした電動送風機。
2. 主軸は、軸受と当接する面に放射状の複数の孔を有し、
   前記主軸よりも熱伝導率の高い放熱体を複数の孔に充填させた請求項１に記載の電動送風機。
3. 主軸は、ロータと当接する面に放射状の複数の孔を有し、
   前記主軸よりも熱伝導率の高い放熱体を複数の孔に充填させた請求項１または請求項２に記載の電動送風機。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機を搭載した電気掃除機。