JP2015059507A - 電動送風機及びこれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】温度上昇を抑えた電動送風機を提供する。
【解決手段】整流子１５を具備するシャフト３と薄板のロータ電磁鋼板１２を複数枚重ね合わせてなり前記シャフト３に取り付けられたロータコア１３と前記ロータコア１３に施されたロータ巻線１４からなるロータ１７と、前記ロータ１７の外周に位置すると共に形状の異なるステータ電磁鋼板大２０とステータ電磁鋼板小２１を交互に複数枚重ね合わせてなるステータコア９と前記ステータコア９に施されたステータ巻線１０からなるステータ１１とを備えたもので、形状の異なる複数種類のステータ電磁鋼板大２０とステータ電磁鋼板小２１を積層したステータコア９を用いることにより、ステータコア９の表面積が増加し、電動送風機１が吸引した風に接触する面積が増加し、冷却効率を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気掃除機等に使用される電動送風機及びこれを用いた電気掃除機に関するものである。

従来の一般的な電気掃除機用の電動送風機として、図６に示すようなものがあった（例えば特許文献１参照）。図６は、上記特許文献１に記載された従来の電動送風機の構成を示す半断面図である。

図６に示すように、従来の電動送風機１は、電動機２と、電動機２の出力軸であるシャフト３の一端に設けられた複数の羽根４ａを有するインペラ４と、インペラ４の外周に位置しインペラ４より吐き出された風を整流するディフューザ５と、インペラ４とディフューザ５とを覆い中央に吸気口６を有するケーシング７によって構成される。

電動機２は、薄板のステータ電磁鋼板８を複数枚積層して構成されるステータコア９に、ステータ巻線１０を施してなるステータ１１と、シャフト３に具備されるとともに円筒状の薄板のロータ電磁鋼板１２を複数枚重ね合わせてなるロータコア１３に、ロータ巻線１４を施し、整流子１５を同軸上に配置してシャフト３の両端に設けられた軸受１６によって回転自在に固定されたロータ１７と、ロータ１７の整流子１５に通電するカーボンブラシ１８から構成されている。

ロータ１７は、軸受１６を介しブラケット１９に挟持され、ステータ１１は、ロータ１７を覆うようブラケット１９の内面に固定される。また、ケーシング７はインペラ４とディフューザ５を覆うようにブラケット１９の外縁の一端に圧入保持される。

以上のように構成された従来の電動送風機１の動作、作用は以下の通りである。

電動機２は、カーボンブラシ１８から整流子１５を通じてロータ巻線１４に通電される。そして、ステータ巻線１０で生成される磁界と、ロータ巻線１４の磁界との作用によりロータ１７の回転位置が移動する。ロータ１７の回転位置が移動しても、整流子１５とカーボンブラシ１８が常に接触するように構成されているため、ロータ巻線１４への通電は継続され、ロータ１７の回転が継続するように電動機２は動作する。

この動作に連動してシャフト３に連結されたインペラ４の回転によりインペラ４内部が外気圧に対して負圧となり風を吸引する。吸引される風はケーシング７の吸気口６より電動送風機１内に進入し、インペラ４、ディフューザ５、電動機２のブラケット１９内部を通り、ステータ１１、ロータ１７、カーボンブラシ１８等を冷却しながら、最終的には電動送風機１の外部へと排出される。

特開２００６−１３２３６９号公報

しかしながら、上記従来の電動送風機においては、電動送風機の吸い込み能力向上のための高入力化や、軽量化のために巻線材料を銅からアルミへと変更することによる高抵抗
化等により、特に巻線近傍の温度上昇が増大するという課題を有していた。

対策として、コアサイズや積層厚のアップや、電磁鋼板の薄板化による鉄損減などの方法も考えられるが、小型軽量化に相反し、またコストも増大する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、小型軽量を維持しながら低コストで温度上昇を低減した電動送風機および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、整流子を具備するシャフトと円筒状の薄板の電磁鋼板を複数枚重ね合わせてなり前記シャフトに取り付けられたロータコアと前記ロータコアに施されたロータ巻線からなるロータと、前記ロータの外周に位置し薄板の電磁鋼板を複数枚重ね合わせてなるステータコアと前記ステータコアに施されたステータ巻線からなり磁束を発生するステータと、前記ステータを保持すると共に前記ロータを回転自在に挟持するブラケットと、前記シャフトの一端に取着され複数の羽根を有するインペラと、前記インペラを覆い中央部に吸気口を有したケーシングとを備え、前記ロータコアと、前記ステータコアの少なくとも一方を、形状の異なる複数種類の電磁鋼板を重ね合わせて積層したもので、形状の異なる複数種類の電磁鋼板を積層したコアを用いることにより、コアの表面積が増加し、電動送風機が吸引した風に接触する面積が増加し、冷却効率を向上させることができる。

また、本発明の電気掃除機は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機を用いたもので、小型軽量を維持したまま、温度上昇の少ない電気掃除機が実現できる。

本発明の電動送風機は、小型軽量でかつ温度上昇が抑えられるので、これを電気掃除機に搭載することで、小型軽量で排気温度の低い電気掃除機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における電動送風機の側面反断面図 同電動送風機のコア近傍の断面図 同コア近傍の側面断面図 本発明の実施の形態２における電動送風機のコア近傍の側面断面図 本発明の実施の形態３における電気掃除機の構成図 従来の電動送風機の側面反断面図

第１の発明は、整流子を具備するシャフトと円筒状の薄板の電磁鋼板を複数枚重ね合わせてなり前記シャフトに取り付けられたロータコアと前記ロータコアに施されたロータ巻線からなるロータと、前記ロータの外周に位置し薄板の電磁鋼板を複数枚重ね合わせてなるステータコアと前記ステータコアに施されたステータ巻線からなり磁束を発生するステータと、前記ステータを保持すると共に前記ロータを回転自在に挟持するブラケットと、前記シャフトの一端に取着され複数の羽根を有するインペラと、前記インペラを覆い中央部に吸気口を有したケーシングとを備え、前記ロータコアと、前記ステータコアの少なくとも一方を、形状の異なる複数種類の電磁鋼板を重ね合わせて積層したもので、形状の異なる複数種類の電磁鋼板を積層したコアを用いることにより、コアの表面積が増加し、電動送風機が吸引した風に接触する面積が増加し、冷却効率を向上させることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の外縁の大きさが異なる複数種類の電磁鋼板を積層し
たロータコア又は／及びステータコアを用いたもので、外縁の大きさが異なる複数種類の電磁鋼板を用いたコアの外縁側の表面積が増加し、電動送風機が吸引した風に接触する面積が増加し、冷却効率を向上させることができる。

第３の発明は、特に、第１又は第２の発明の外縁の大きさが異なる２種類の電磁鋼板を交互に積層したロータコア又は／及びステータコアを用いたもので、外縁の大きさが異なる２種類の電磁鋼板を交互に積層するだけなので、組み立てが容易である。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれかひとつの発明の内縁の大きさが異なる２種類の電磁鋼板を交互に積層したステータコアを用いたステータと、外縁の大きさが異なる２種類の電磁鋼板を交互に積層したロータコアを用いたロータとを備え、かつ、前記ステータコアの内縁と前記ロータコアの外縁とのエアギャップを同一にしたもので、電動送風機の性能を低下させず、さらに温度上昇を低減することができる。

第５の発明に係る電気掃除機は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機を用いたもので、小型軽量を維持したまま、温度上昇の少ない電気掃除機が実現できる。

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は、本発明の実施の形態１における電動送風機の側面反断面図、図２は、同電動送風機のコア近傍の断面図、図３は、同コア近傍の側面断面図である。なお、上記従来の電動送風機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１〜３において、本実施の形態における電動送風機１は、電動機２と、電動機２の出力軸であるシャフト３の一端に設けられ複数の羽根４ａを有するインペラ４と、インペラ４の外周に位置しインペラ４より吐き出された風を整流するディフューザ５と、インペラ４とディフューザ５とを覆い中央に吸気口６を有するケーシング７によって構成される。

電動機２は、外縁の大きさが異なる２種類の電磁鋼板（ステータ電磁鋼板大２０、ステータ電磁鋼板小２１）を交互に積層して構成されるステータコア９に、ステータ巻線１０を施してなるステータ１１と、シャフト３に具備されると共に円筒状の薄板のロータ電磁鋼板１２を複数枚重ね合わせたロータコア１３に、ロータ巻線１４を施し、整流子１５を同軸上に配置し、シャフト３の両端に設けられた軸受１６によって回転自在に固定されたロータ１７と、ロータ１７の整流子１５に通電するカーボンブラシ１８から構成される。

ロータ１７は軸受１６を介しブラケット１９に挟持され、ステータ１１はロータ１７を覆うようブラケット１９の内面に固定される。また、ケーシング７はインペラ４とディフューザ５を覆うようにブラケット１９の外縁の一端に圧入保持される。

以上のように構成された本実施の形態における電動送風機１が運転される場合、電動機２はカーボンブラシ１８から整流子１５を通じてロータ巻線１４に通電される。そして、ステータ巻線１０で生成される磁界と、ロータ巻線１４で生成される磁界との作用によりロータ１７の回転位置が移動する。ロータ１７の回転位置が移動しても、整流子１５とカーボンブラシ１８が常に接触するように構成されているため、ロータ巻線１４への通電は継続され、ロータ１７の回転が継続するように電動機２は動作する。

この動作に連動してシャフト３に連結されたインペラ４の回転によりインペラ４内部が外気圧に対して負圧となり風を吸引する。吸引された風はケーシング７の吸気口６より電
動送風機１内に進入し、インペラ４、ディフューザ５、電動機２のブラケット１９内部を通り、ステータ１１、ロータ１７、カーボンブラシ１８等を冷却しながら、最終的には電動送風機１の外部へと排出される。

ここで、本実施の形態における電動送風機１は、形状の異なる電磁鋼板を積層したステータコア９を用いていることにより、ステータコア９の表面積が増加する、すなわち電動送風機１が吸引した風に接触する面積が増加し、冷却効率を向上させることができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における電動送風機のコア近傍の側面断面図である。なお、上記従来の電動送風機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。

本実施の形態における電動送風機は、図４に示すように、内縁の大きさが異なる２種類の電磁鋼板（ステータ電磁鋼板大２０、ステータ電磁鋼板小２１）を交互に積層したステータコア９を用いたステータ１１と、外縁の大きさが異なる２種類の電磁鋼板（ロータ電磁鋼板大２２、ロータ電磁鋼板小２３）を交互に積層したロータコア１３を用いたロータ１７とを備え、かつ、ステータコア９とロータコア１３との隙間、すなわちエアギャップ２６（ステータ電磁鋼板大２０のステータコア内縁２４ａとロータ電磁鋼板小２３のロータコア外縁２５ａとの隙間及び、ステータ電磁鋼板小２１のステータコア内縁２４ｂとロータ電磁鋼板大２２のロータコア外縁２５ｂとの隙間）が同一となるように組み合わせたもので、磁気抵抗を増加するのを抑えることで電動送風機１の吸い込み性能を低下させず、さらに温度上昇を低減することができる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における電気掃除機の構成図である。なお、上記従来の電動送風機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５に示すように、本実施の形態における電気掃除機は、掃除機本体３４と、掃除機本体３４と連通したホース３５と、ホース３５の一端と連通した延長管３６と、延長管３６の端部に設けた操作ハンドル３７と、延長管３６の一端と連通した床用吸込具３８とを備え、掃除機本体３４内には、吸引力を発生させる電動送風機１を内蔵し、この電動送風機１の上流側には吸引した塵埃を貯める集塵室３９を有している。電動送風機１は、上記実施の形態１または２に記載された電動送風機１である。

以上のように構成された本実施の形態における電気掃除機の動作について説明すると、使用者は、操作ハンドル３７を持って電気掃除機の運転を開始すると、電動送風機１で吸引力が発生し、床面を動かす床用吸込具３８から空気と共に塵埃を吸い込む。吸引された塵埃は空気とともに延長管３６、ホース３５を経て集塵室３９へ流れ、集塵室３９で塵埃と空気を分離し、塵埃を集塵室３９に貯め込み、空気だけを電動送風機１が吸引する。

電動送風機１が吸引した空気は、電動送風機１内部を通過し、さらに掃除機本体３４内部を通過して掃除機本体３４の外部へ排出される。

このとき、電動送風機１は、小型軽量を維持したまま、温度上昇を低減させているため、電気掃除機は小型軽量で、また、排気の温度も低いため快適な掃除ができるものである。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、小型軽量かつ温度上昇小抑制が図れるた
め、電気掃除機に限らず電動送風機を用いる各種家庭用電化機器、産業機器等の用途に幅広く適用できる。

１ 電動送風機
２ 電動機
３ シャフト
４ インペラ
５ ディフューザ
６ 吸気口
７ ケーシング
８ ステータ電磁鋼板
９ ステータコア（コア）
１０ ステータ巻線
１１ ステータ
１２ ロータ電磁鋼板
１３ ロータコア（コア）
１４ ロータ巻線
１５ 整流子
１６ 軸受
１７ ロータ
１８ カーボンブラシ
１９ ブラケット
２０ ステータ電磁鋼板大（電磁鋼板）
２１ ステータ電磁鋼板小（電磁鋼板）
２２ ロータ電磁鋼板大（電磁鋼板）
２３ ロータ電磁鋼板小（電磁鋼板）
２４ａ ステータコア内縁（内縁）
２４ｂ ステータコア内縁（内縁）
２５ａ ロータコア外縁（外縁）
２５ｂ ロータコア外縁（外縁）
２６ エアギャップ
３４ 掃除機本体
３５ ホース
３６ 延長管
３７ 操作ハンドル
３８ 床用吸込具
３９ 集塵室

Claims (5)

1. 整流子を具備するシャフトと円筒状の薄板の電磁鋼板を複数枚重ね合わせてなり前記シャフトに取り付けられたロータコアと前記ロータコアに施されたロータ巻線からなるロータと、前記ロータの外周に位置し薄板の電磁鋼板を複数枚重ね合わせてなるステータコアと前記ステータコアに施されたステータ巻線からなり磁束を発生するステータと、前記ステータを保持すると共に前記ロータを回転自在に挟持するブラケットと、前記シャフトの一端に取着され複数の羽根を有するインペラと、前記インペラを覆い中央部に吸気口を有したケーシングとを備え、前記ロータコアと、前記ステータコアの少なくとも一方を、形状の異なる複数種類の電磁鋼板を重ね合わせて積層したことを特徴とする電動送風機。
2. 外縁の大きさが異なる複数種類の電磁鋼板を積層したロータコア又は／及びステータコアを用いた請求項１に記載の電動送風機。
3. 外縁の大きさが異なる２種類の電磁鋼板を交互に積層したロータコア又は／及びステータコアを用いた請求項１または２に記載の電動送風機。
4. 内縁の大きさが異なる２種類の電磁鋼板を交互に積層したステータコアを用いたステータと、外縁の大きさが異なる２種類の電磁鋼板を交互に積層したロータコアを用いたロータとを備え、かつ、前記ステータコアの内縁と前記ロータコアの外縁とのエアギャップを同一にした請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機を用いた電気掃除機。

Images