JP2016138510A - 電動送風機及びそれを搭載した電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動送風機の軽量化を図り、軸受を効率良く冷却させ、かつ、モータ効率の向上、すなわち電動送風機効率の向上と、振動や騒音の低減を図ることができる電動送風機及び電気掃除機を提供する。【解決手段】回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸の一端部に一体成形されるロータコアと、前記回転軸の他端部に取り付けられる遠心羽根車と、前記ロータコアと前記遠心羽根車との間に前記回転軸を取り付けられる軸受とを有し、該軸受を内包する軸受カバーと、該軸受カバーに一体成形された樹脂製ハウジングと、を備え、ディフューザ羽根と、該ディフューザ羽根の裏面にリターンガイド羽根と、を有する案内翼と、前記遠心羽根車及び前記案内翼を内包するファンケーシングを備え、前記軸受カバー外周にはヒートシンクが設けられ、前記軸受カバーの側面に該ヒートシンクが設けられていない基準面を設け、該基準面は、前記軸受カバーと前記樹脂製ハウジングとのインサート成形時の基準面と前記軸受の外輪を固定する内径切削時の基準である。【選択図】図１（ａ）

Description

本発明は、電動送風機及びそれを搭載した電気掃除機に関するものである。

従来の電気掃除機用の電動送風機としては、小型化のためにＤＣブラシレスモータを用いたもの、例えば、特開2010-196707号公報（特許文献１）に開示されているものがある。

特開2010-196707号公報に開示されている電動送風機を構成しているロータ組立体は、シャフトの一端部にロータコア（マグネット）が取り付けられ、シャフトの他端部に羽根車が取り付けられている。シャフトには、ロータコアと羽根車との間に、軸受カートリッジが取り付けられている。軸受カートリッジは、シャフトに圧入される一対の軸受と、軸受間に配置される予圧ばねと、一対の軸受を包囲するスリーブとを備え、スリーブはシャフトと実質的に一致する熱膨張率を有している。

また、その他の従来技術として、例えば、特開2014-219006号公報（特許文献２）に開示されているものがある。

特開2014-219006号公報に開示されている圧縮機は、フレームと回転子アセンブリとシートシンクアセンブリを備え、回転子アセンブリはシャフトにインペラと軸受アセンブリと、回転子コア（マグネット）が固定され、軸受アセンブリは１対の軸受を備えている。ヒートシンクアセンブリはヒートシンクを有するスリーブを備え、スリーブの端部側に径方向に延伸する複数の脚を有するヒートシンクが設置されている。スリーブは軸受に固定され、ヒートシンクはフレームに固定されている。

特開2010-196707号公報 特開2014-219006号公報

特許文献１のロータ組立体では、軸受カートリッジのスリーブを電動送風機のハウジングに固着する。スリーブとハウジングを別体で製作し固着するため、スリーブとハウジングの寸法精度により、同軸度の精度が低下する恐れがある。これにより、ハウジングに取り付けられるステータコアとロータコアの中心軸が一致せずに、モータ効率の低下や、振動、騒音が発生する恐れがある。

また、円筒形のスリーブをヒートシンクとして機能させているが、円筒形のスリーブのため表面積が小さく軸受の冷却が不十分となり軸受の信頼性を損ねる恐れがあった。

特許文献２に記載の技術においては、スリーブの端部側に径方向に延伸する複数の脚のヒートシンクを有し、ヒートシンクはフレームに固定されているため、ヒートシンクが大きく、質量が重くなるという恐れがあった。

本発明の目的は、上記課題を解決するものであり、電動送風機の軽量化を図り、軸受を効率良く冷却させ、かつ、モータ効率の向上、すなわち電動送風機効率の向上と、振動や騒音の低減を図ることができる電動送風機及び電気掃除機を提供することにある。

さらに、低電圧のバッテリーで駆動するブラシレスモータを用いた場合、電動送風機効率が向上することで、同じ出力を得るのに電動送風機入力を低くすることができ、運転時間を長くした電気掃除機を提供することにある。

上記課題を解決するために、代表的な本発明の電動送風機の一つは、回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸の一端部に一体成形されるロータコアと、前記回転軸の他端部に取り付けられる遠心羽根車と、前記ロータコアと前記遠心羽根車との間に前記回転軸を取り付けられる軸受とを有し、該軸受を内包する軸受カバーと、該軸受カバーに一体成形された樹脂製ハウジングと、を備え、ディフューザ羽根と、該ディフューザ羽根の裏面にリターンガイド羽根と、を有する案内翼と、前記遠心羽根車及び前記案内翼を内包するファンケーシングを備え、前記軸受カバー外周にはヒートシンクが設けられ、前記軸受カバーの側面に該ヒートシンクが設けられていない基準面を設け、該基準面は、前記軸受カバーと前記樹脂製ハウジングとのインサート成形時の基準面と前記軸受の外輪を固定する内径切削時の基準であることにより達成される。

本発明によれば、従来のものに比べて電動送風機の軽量化を図り、軸受で発生した熱を軸受カバーに設けたヒートシンクで効果的に放熱させることができ、信頼性が高くかつ高効率な電動送風機及びこれを備えた電気掃除機を提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施例における電動送風機の外観図。 電動送風機の縦断面図。 （ａ）は本発明の一実施例における遠心羽根車の斜視図、（ｂ）は遠心羽根車の縦断面図である。 本発明の一実施例における遠心羽根車を構成するシュラウド板の外観図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図である。 本発明の一実施例における遠心羽根車を構成する羽根を有するハブ板の斜視図である。 （ａ）は本発明における案内翼の一実施例の斜視図、（ｂ）は案内翼の背面図、（ｃ）は案内翼の縦断面図である。 本発明の一実施例におけるディフューザ内の流れを示す説明図である。 （ａ）は本発明におけるファンケーシングの一実施例の斜視図、（ｂ）はファンケーシングの縦断面図である。 （ａ）は本発明の一実施例におけるハウジングと軸受カバーを一体化した斜視図、（ｂ）はハウジングと軸受カバーを一体化した背面図である。 図１（ａ）の電動送風機のＡ−Ａ線での断面図である。 （ａ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図、（ｂ）は図８（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図である。 本発明の一実施例における軸受カバーの斜視図である。 本発明の一実施例における電動送風機が適用される電気掃除機の斜視図である。 図１２の電気掃除機における掃除機本体を模式的に示した断面図である。

以下、本発明の一実施例について、図面を参照し説明する。

図１２及び図１３により、本発明の一実施例に係る電気掃除機３００について説明する。図１２に本実施例の電動送風機が適用される電気掃除機の斜視図を示す。

図１２に示すように、１００は塵埃を集塵する集塵室１０１及び集塵するのに必要な吸込気流を発生させる電動送風機２００（図１３）を収納する掃除機本体、１０２は掃除機本体１００を取り付ける保持部、１０３は保持部１０２の一端部に設けたグリップ部、１０４はグリップ部に設けられた電動送風機２００の入切を行うスイッチ部である。保持部１０２の他端部には吸口体１０５が取り付けられ、掃除機本体１００と吸口体１０５は接続部１０６で繋がれている。１０７は電池ユニット１０８（図１３）を充電する充電台である。

以上の構成において、グリップ部１０３のスイッチ部１０４を操作すると、掃除機本体１００に収納された電動送風機２００が運転し、吸込気流を発生させる。そして、吸口体１０５から塵埃を吸込み、接続部１０６を通して掃除機本体１００の集塵室１０１に集塵する。

次に、図１３に示す電気掃除機における掃除機本体１００を模式的に示した断面図を用いて、掃除機本体１００について説明する。

掃除機本体１００の内部には、吸引力を発生させる電動送風機２００、電動送風機２００を駆動する電池ユニット１０８、駆動用回路１０９、集塵室１０１が配置されている。
掃除機本体１００は保持部１０２から取り外しハンディ掃除機として使用することができ、掃除機本体１００には本体ブリップ部１１０と吸口開口１１１が備えられている。１１２（図１２）はハンディ掃除機として使用するときの電動送風機２００の入切を行う本体スイッチ部である。なお、本体スイッチ１１２は掃除機本体１００を保持部１０２に取り付けているときでも操作することができる。

次に、図１（ａ）に示す電動送風機の外観図と、（ｂ）に示す電動送風機の縦断面図を参照して電動送風機２００について説明する。この電動送風機２００は、送風機部２０１と電動機部２０２に大別される。送風機部２０１は、遠心羽根車２０３と、該遠心羽根車２０３を収納するファンケーシング２０４及び、複数のディフューザ羽根１３を備えたディフューザ２０５ａと該ディフューザ２０５ａの裏面に複数のリターンガイド羽根１４を備えたリターンガイド２０５ｂを備えた案内翼２０５で構成される。ファンケーシング２０４には空気吸込口２０６が設けられている。遠心羽根車２０３は熱可塑性樹脂製で、回転軸２０７に直結されている。

本実施例では、遠心羽根車２０３を回転軸２０７に圧入固定しているが、回転軸２０７の端部にねじを設け、遠心羽根車２０３を固定ナットを用い固定しても良い。

電動機部２０２は、ハウジング２０８内に収納される回転軸２０７に固定されているロータコア２０９、及びハウジング２０８に固定されているステータコア２１０から構成される。ステータコア２１０の周りには、導線２１１が巻かれ、一緒になって相巻線を形成する。相巻線は、電動送風機２００に備わる図示しない回路部に電気的に接続される。

ロータコア２０９は、回転軸２０７における遠心羽根車２０３が固定されている端部と逆側の端部に形成されており、希土類系のボンド磁石からなる。希土類系のボンド磁石は、希土類系磁性粉末と有機バインダーとを混合して作られる。希土類系のボンド磁石としては、例えば、サマリウム鉄窒素磁石や、ネオジム磁石等を用いることができる。ロータコア２０９は回転軸２０７に一体成形されている。

なお、本実施例ではロータコア２０９に永久磁石を用いているが、これに囚われることがなく、例えば毎分８０、０００回転以上の高速回転を可能とする無整流子電動機の一種であるリラクタンスモータなどを使用しても良い。

遠心羽根車２０３とロータコア２０９の間には軸受２１２を備え、回転軸２０７を回転自在に支持している。回転軸２０７におけるロータコア２０９側の端部であり、ロータコア２０９よりも端部にはバランス調整用のリング２１３が取り付けられている。回転体を回転させて遠心羽根車２０３の背面とリング２１３を削ることで２面バランス修正を行うことができる。バランス調整用リング２１３はロータコア２０９よりも比重が大きい金属材料で、例えば銅材などの焼結品や機械加工で製作される。

ロータコア２０９側の軸受２１２とロータコア２０９の間には、軸受２１２の位置決め用スリーブ２１４が配置されている。

ハウジング２０８は合成樹脂製であり、軸受２１２を内包する軸受カバー２１５を固定する支持部２６を有している。軸受カバー２１５内には、軸受２１２とスリーブ２１６と、ばね２１７を備えている。ばね２１７は圧縮された状態で配置され、軸受２１２の外輪にそれぞれ当接して予圧を付与している。

軸受カバー２１５の外周には軸受２１２の冷却用のヒートシンクである回転軸方向に長い複数の冷却フィン２７が設けられている。軸受カバー２１５は非磁性金属材料製で、樹脂製ハウジング２０８とインサート成形によって一体化される。

樹脂製ハウジング２０８の支持部２６の端部には回転軸方向に延在するねじ穴２８が形成されている。ねじ穴２８には固定ねじ２１８が螺合可能で、固定ねじ２１８の螺合によって案内翼２０５が樹脂製ハウジング２０８に固定設置されている。

ハウジング２０８には、ハウジング２０８内に空気が流れ込むように開口３４と、電動送風機２００の外部に空気を排出する排気口３５が設けられている。

ハウジング２０８の端部に配置されるステータコア２１０は、固定ねじ２１９によってハウジング２０８に固定されている。

次に、電動送風機２００内における空気の流れを説明する。電動機部２０２を駆動して遠心羽根車２０３を回転させると、ファンケーシング２０４の空気吸込口２０６から空気が流入し、遠心羽根車２０３内に流入する。流入した空気は遠心羽根車２０３内で昇圧及び増速され、遠心羽根車２０３から吐出される。遠心羽根車２０３から吐出された空気流は、案内翼２０５に導かれる。

案内翼２０５のディフューザ２０５ａは複数のディフューザ羽根１３（図５）が設けられ、空気流がディフューザ羽根１３の羽根間で減速されることによって、空気流のもつ運動エネルギーが圧力エネルギーに変換され圧力が上昇する。ディフューザ２０５ａから吐出された空気流は、ファンケーシング２０４の内面とディフューザ２０５ａの後縁間で形成された流路１８（図６）からリターンガイド２０５ｂに流入する。なお、本実施例では羽根付ディフューザを用いているが、羽根無しディフューザとしても良い。その場合は、案内翼の外径側に支柱を複数本設け、ファンケーシング２０４を支持する。

リターンガイド２０５ｂのリターンガイド羽根１４を通過した空気流は、ハウジング２０８の開口３４からハウジング２０８内部に流入し、軸受カバー２１５の冷却フィン２７が冷却され、軸受カバー２１５を介して軸受２１２が冷却される。また、ロータコア２０９、ステータコア２１０、導線２１１を冷却して外部へ排出される。これによって、ハウジング２０８内の各部が冷却される。リターンガイド羽根１４を通過した空気流の一部は、ハウジング２０８の排気口３５から外部へ排出される。

本発明の一実施例の送風機部２０１を図２から図７を用い説明する。図２（ａ）は本発明による遠心羽根車の一実施例の斜視図で、（ｂ）は遠心羽根車の断面図、図３は遠心羽根車を構成するシュラウド板の外観図で、図４は遠心羽根車を構成する羽根を有するハブ板の斜視図、図５（ａ）は本発明による案内翼の斜視図で、（ｂ）は背面図、（ｃ）は断面図、図６は本発明による案内翼の平面図でディフューザ内の流れを示す説明図、図７（ａ）は本発明によるファンケーシングの斜視図で、（ｂ）は断面図である。

先ず図２から図４を用い、本発明に係る一実施例の遠心羽根車２０３について説明する。本発明に係る一実施例の遠心羽根車２０３は、シュラウド板１と、ハブ板２と複数枚の羽根３から構成されている。ハブ板２と羽根３は熱可塑性樹脂で一体成形されている。

熱可塑性樹脂製のシュラウド板１は、中央部に空気を吸い込む円環状の吸込開口４が形成されている。吸込開口４は回転軸２０７と略平行に直線部５が設けられ、先端の板厚は薄く形成されている。シュラウド板１は、吸込開口４から流入した軸方向流れを径方向流れに転向する曲面部６が設けられ、直線部５と曲面部６が滑らかに接続され、曲面部６から外径にかけて半径方向を向くように形成されている。

シュラウド板１の流路面には、曲面部６から外径にかけて羽根３と対応する位置に凹状溝７が形成され、外径側まで延設されている。凹状溝７には貫通穴８が設けられている。

ハブ板２の中央には、回転軸２０７が挿入されて固定される凸形状のボス９が形成されている。ハブ板２と一体成形されている羽根３は周方向に等間隔で設置されており、内径側から径方向外側に向かうにつれ、回転方向に後退した羽根形状を有する。ボス９は軸方向から径方向に向かうように曲面９ａが形成されている。

ハブ板２の羽根３の裏面側の外周には凸部２ａが設けられている。回転体を回転させて凸部２ａと回転軸２０７の軸端に取り付けられているバランス調整用のリング２１３を削ることで２面バランス修正を行うことができる。これにより、遠心羽根車２０３を含めた回転体のアンバランス量を小さくでき、振動や騒音の低減が図られ、毎分８０、０００回転以上の高速回転を可能とすることができる。

羽根３の上面には突起状の爪１０が形成されている。爪１０から外径側の羽根３の上面には溶着用のリブ１１が形成されている。羽根３の爪１０から内径側の羽根３の上面は、シュラウド板１の曲面部６と密着するように羽根３の圧力面（凸面）側に傾斜面１２が形成されている。溶着用のリブ１１の形状は三角形や、半円形や、台形としても良い。

羽根３の突起状の爪１０とシュラウド板１の貫通穴８、及びシュラウド板１の凹状溝７と羽根３を係合させ、爪１０及び溶着リブ１１を溶着加工により接合することで遠心羽根車２０３が形成される。なお、シュラウド板１の曲面部６と羽根３の傾斜面１２には溶着加工を施していない。

本実施の形態例では、シュラウド板１の曲面部６と羽根３の傾斜面１２には溶着加工を施していないため、シュラウド板１の曲面部６から外径にかけての略軸方向からの溶着加工のみで行うことができる。

溶着リブ１１は凹状溝７内で溶融するが、溶着リブ１１の体積を凹部溝７に羽根３が挿入された際の隙間の体積よりも小さくしている。そのため、溶融した樹脂材が遠心送風機流路内にはみ出すことを抑制できる。

また、流路中央付近から出口までの圧力の高くなる流路内は、羽根３の溶着リブ１１が溶融し、シュラウド板１と溶着されているため、羽根３間での漏れを防止することができる。

また、遠心羽根車２０３の前縁側となる、羽根３の爪１０より前縁側は、シュラウド板１の曲面部６の形状と一致するように、傾斜面１２を形成している。遠心羽根車２０３では、特に入口流れが重要でシュラウド板１の曲面部６には、溶着加工を施していないため、羽根３の傾斜面１２部には溶着によるバリなどが発生しない。すなわち、入口側で流れを乱すことが無く、空気を羽根３にスムーズに流入させることができる。

さらに、シュラウド板１の吸込開口４が形成され、直線部５が設けられ、曲面部６と滑らかに形成され、ハブ板２の流路面のボス９は軸方向から径方向に向かうように曲面９ａが形成されている。そのため、吸込開口４から流入した軸方向流れを径方向流れにスムーズに転向することができ、羽根３に流入させることができ、入口での曲がり損失を低減することができる。
運転中は遠心力により、前縁側がシュラウド板１の曲面部６と羽根３の傾斜部１２が密着するように働くため、入口側で羽根３とシュラウド板１の隙間がなくなり、電動送風機２００の効率を向上させることができる。

遠心羽根車２０３は熱可塑性樹脂製であるが、電動機などにより発生する熱による変形等を防ぐために特に耐熱性が１００℃以上、遠心応力に耐えるために引張強度が１００ＭＰａ以上あるエンジニアリングプラスティック材料が望ましい。例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）や、ＰＥＥＫにカーボン繊維が含まれているものであるとより望ましい。これにより、金属製の遠心羽根車よりも軽量化が図られ、強度を確保し、高速回転に耐えることができる樹脂製遠心羽根車２０３を実現できる。

次に図５、図６を用い、本発明に係る一実施例の案内翼２０５について説明する。本発明に係る一実施例の案内翼２０５は樹脂製であり、複数枚のディフューザ羽根１３と、該ディフューザ羽根１３の下流側に形成された複数枚のリターンガイド羽根１４と、ディフューザ羽根１３とリターンガイド羽根１４との間を仕切る仕切板１５と、が一体に成形されている。

ディフューザ羽根１３の上面にはリブ１３ａが形成され、ファンケーシング２０４の内面（図７の２５）に当接されている。ディフューザ２０５ａはファンケーシング２０４とディフューザ羽根１３、仕切板１５とでディフューザ流路が形成され、リターンガイド２０５ｂは仕切板１５とリターンガイド羽根１４でリターンガイド流路が形成されている。ディフューザ羽根１３の外径側は軸方向にゆるやかに傾斜し、軸方向に傾斜したディフューザ流路を形成している。

仕切板１５には、案内翼２０５を樹脂製ハウジング２０８に固定するための貫通穴１６が設けられている。貫通穴１６に固定ねじ２１８を差し込み、ハウジング２０８のねじ穴２８と固定ねじ２１８によって、案内翼２０５はハウジング２０８に固定される。

リターンガイド２０５ｂ側の貫通穴１６の外周には円筒状の凸部１７が設けられている。この凸部１７とハウジング２０８の凹部２９（図１０）が嵌め合うことで送風機部２０１側への漏れを防止するようにしている。

図６に示すように、ディフューザ羽根１３の外周端側にディフューザ羽根１３から流出した空気をリターンガイド羽根１４側に流す略三角形の形状をした流路１８が形成されている。ディフューザ羽根１３への入流流れ１９は、隣り合うディフューザ羽根１３と仕切板１５及びファンケーシング２０４で囲まれた流路内で減速されて、ファンケーシング２０４の内面に当たって、略三角形の形状をした流路１８を通って軸方向に転向した流出流れ２０となる。流出流れ２０は旋回方向の流れ成分を有しており、リターンガイド羽根１４によって旋回流れを半径方向内向きの流れに転向する。

リターンガイド羽根１４は、ハウジング２０８の開口３４部に位置するように設けられている。リターンガイド羽根１４によって半径方向内向きに転向した流れは、ハウジング２０８の開口３４から軸受カバー２１５の冷却フィン２７にあたり、軸受２１２が効果的に冷却される。これによって、軸受の信頼性が高い電動送風機２００が得られる。

ファンケーシング２０４とディフューザ羽根１３、仕切板１５とで形成されたディフューザ流路は、ゆるやかに傾斜しているため、略三角形の形状をした流路１８からリターンガイド羽根１４へスムーズに流れることができ、曲がり損失を低減することができる。これによって、送風機効率を向上させることができる。また、リターンガイド２０５ｂの円筒状の凸部１７とハウジング２０８の凹部２９で十分な気密が得られ、送風機効率を向上させることができる。

次に図７を用い、本発明に係る一実施例のファンケーシング２０４について説明する。本発明に係る一実施例のファンケーシング２０４は、遠心羽根車２０３及び案内翼２０５を外方から覆っており、平面視円形状の上板２１と、上板２１の周縁部に連続して軸方向に延在する円環状の側板２２とを備えている。ファンケーシング２０４の側板２２の反上板２１側の端部には突起２３が設けられ、ファンケーシング２０４をハウジング２０８に固定する取付穴２４が設けられている。

ファンケーシング２０４の上板２１の中央に空気吸込口２０６が設けられている。空気吸込口２０６の外周内面には凹部２０４ａが設けられ、凹部２０４ａ内に遠心羽根車２０３の直線部５が配置される。ファンケーシング２０４と直線部５の先端は小さな隙間を有するように遠心羽根車２０３が配置され、遠心羽根車２０３で昇圧された空気が遠心羽根車２０３の吸込開口４側へ漏れる空気量を小さくする構造を有している。凹部２０４ａ内にシール部材を配設することで、シール効果を高めることができ、送風機効率をさらに向上させることができる。

ファンケーシング２０４の上板２１の内面には弾性体を用いた気密保持部材２５が配置されている。気密保持部材２５はゴムやエラストマー等の弾性材料からなり、ファンケーシング２０４に一体成形されている。本実施形態では、インサート成形により弾性部材２５とファンケーシング２０４を一体成形している。ディフューザ羽根１３に設けたリブ１３ａが気密部保持部材２５に食い込むことで、ファンケーシング２０４と案内翼２０５との気密性が保持される。これによって、案内翼２０５のディユーザ羽根１３間での漏れを防止することができ、送風機効率を向上させることができる。

次に本発明の一実施例の電動機部２０２を図８から図１１を用い説明する。図８（ａ）は本発明による軸受カバー２１５とハウジング２０８を一体化した一実施例の斜視図で、図８（ｂ）は背面図、図９は図１（ａ）の電動送風機２００のＡ−Ａ線での断面図、図１０（ａ）は図８（ａ）におけるＢ−Ｂ線での縦断面図で、（ｂ）はＣ−Ｃ線での縦断面図、図１１は本発明による軸受カバーの一実施例の斜視図である。

ハウジング２０８は合成樹脂製であり、軸受２１２を内包する軸受カバー２１５を固定する支持部２６を有している。支持部２６は略２重円筒状を呈しており、ハウジング２０８の前部の内側に位置している。支持部２６の内側の略円筒部２６ａには、非磁性金属材料で製作された軸受カバー２１５が固定されている。軸受カバー２１５の外周の略円筒部２６ｂには軸受２１２の冷却用のヒートシンクである回転軸方向に長い複数の冷却フィン２７が設けられ、ハウジング２０８の支持部２６と一体成形されている。軸受カバー２１５の外周に冷却フィン２７が設けられている複雑形状のため、ダイカストで製作することで生産コストを抑え、高い寸法精度を得ることができる。軸受カバー２１５と冷却フィン２７の使用素材としては、非磁性金属で熱伝導率の高いアルミニウム合金が望ましい。

本実施形態では、軸受カバー２１５をインサート品とするインサート成形によりハウジング２０８を形成している。樹脂製ハウジング２０８の支持部２６の端部には回転軸方向に延在するねじ穴２８が形成されている。ねじ穴２８には固定ねじ２１８が螺合可能で、固定ねじ２１８の螺合によって案内翼２０５がハウジング２０８に固定設置されている。

ねじ穴２８より外径側には凹部２９が設けられている。この凹部２９とリターンガイド２０５ｂ側の円筒状の凸部１７が嵌め合うことによって、電動機部２０２側から送風機部２０１側への空気漏れを防止することができる。

支持部２６の外周部はブリッジ３０によって、略円筒状のフレーム３１につながれている。フレーム３１のブリッジ３０がある端部にはステータコア２１０を固定するねじ穴３２が設けられている。ねじ穴３２には固定ねじ２１９が螺合可能で、固定ねじ２１９の螺合によってステータコア２１０がハウジング２０８に固定設置されている。

また、フレーム３１における送風機部２０１側の端部には爪状の突起３３が設けられ、ファンケーシング２０４の取付穴２４と嵌合接続される。接着剤による接続ではなく嵌合による接続により、ファンケーシングの軸方向の位置決め精度を確保することができ、ファンケーシング２０４と案内翼２０５との気密性が確保できる。また、ファンケーシング２０４の凹部２０４ａと遠心羽根車２０３の直線部５の先端隙間のばらつきを小さくすることができ、電動送風機２００の性能向上と性能ばらつきを小さくすることができる。

ハウジング２０８には、ハウジング２０８内に空気が流れ込むようにブリッジ３０間で形成される開口３４と、ロータコア２０９、ステータコア２１０、導線２１１を冷却せずに直接外部に空気を排出する排気口３５が複数個設けられている。

フレーム３１の内側は傾斜部３６が設けられている。案内翼２０５の略三角形の形状をした流路１８から流出した空気が、リターンガイド羽根１４と傾斜部３６によって開口３４に流入し易い構造となっている。開口３４から流入した空気は、軸受カバー２１５に設けたヒートシンクである回転軸方向に長い複数の冷却フィン２７にあたる。冷却フィン２７は長方形の板形状である。軸受２１２で発生した熱は、非磁性金属材料で製作させている軸受カバー２１５を熱伝導で伝わり、冷却フィン２７で放熱され、軸受２１２が効果的に冷却される。

電動機部２０２では、ステータコア２１０に巻かれた導線２１１で発生する銅損の割合よりも、軸受２１２で発生する機械損が大きく、軸受２１２を効果的に冷却することが重要である。ハウジング２０８を樹脂製としても、軸受２１２で発生した熱を軸受カバー２１５に設けたヒートシンクで効果的に放熱させることができ、軸受２１２を効果的に冷却することができ信頼性が高い電動送風機２００を提供することができる。さらに、ハウジング２０８を樹脂製としているため、ハウジング２０８は軽量化し、電動送風機２００を軽量化することができる。本実施例では、軸受カバー２１５と樹脂製ハウジング２０８をインサート成形で一体化しているが、樹脂製ハウジング２０８に軸受カバー２１５を圧入しても良い。

図９に示すように、軸受カバー２１５にはハウジング２０８の開口３４の位置に冷却フィン２７が配置されるように設けられている。ハウジング２０８のブリッジ３０部には、冷却フィン２７を配置していない。また，図8（ｂ）に示すように，ブリッジ３０には冷却フィン２７ではなく、リブ２６ｃが設けられている。リブ２６ｃは、ハウジング２０８の支持部の略２重円筒形状支持部２６（２６ａ、２６ｂ）とブリッジ３０と接続し、ハウジング２０８の剛性を高める効果を奏する。

略三角形の形状をした流路１８から流出した旋回流れ成分を有している空気が、リターンガイド羽根１４によって旋回流れを半径方向内向きの流れに転向され、ヒートシンクの冷却フィン２７に直接あたるため十分な冷却効果が得られる。ブリッジ３０部に冷却フィン２７を設けずとも十分な冷却効果が得られ、周方向に均等に冷却フィンの数を設けるよりも、冷却フィンの数を少なくでき、十分な放熱効果を奏しながら軽量化の効果も奏することができる。

樹脂製ハウジング２０８と非磁性金属材料製の軸受カバー２１５はインサート成形によって一体化している。図１０に示すように、ハウジングの支持部２６は略２重円筒形状をしており、内径側の支持部２６ａは冷却フィン２７の端部とほぼ同一端部まで延設されているが、外径側の支持部２６ｂは冷却フィン２７長さのおよそ半分程度としている。

軸受カバー２１５には冷却フィン２７が設けられているため剛性が高く、略２重円筒形状支持部２６の内側の略円筒部２６ａと外側の略円筒部２６ｂにより冷却フィン２７を包含するように（内側の略円筒部２６ａと外側の略円筒部２６ｂに冷却フィン２７が渡るように）ハウジング２０８と一体成形されているため、軸受カバー２１５とハウジング２０８の剛性を高くすることができ、毎分８０、０００回転以上の高速回転を可能とすることができる。

なお、本実施例では、外径側の支持部２６ｂは冷却フィン２７の長さのおよそ半分程度としているが、ハウジング２０８の剛性が十分高い場合は、冷却効果を高めるために、外径側の支持部２６ｂの長さを短くし、冷却フィン２７における冷却風があたる部分の長さを長くしても良い。

また、軸受カバー２１５の端部には冷却フィン２７が設けられていない円筒の基準面３７が設けられている。基準面３７は、軸受カバー２１５と樹脂製ハウジング２０８をインサート成形するときの基準面で、軸受２１２の外輪を固定する内径切削時の基準となる。基準面３７を円筒形状とすることで、旋盤などによる内径切削時の基準面を容易に構成することができる。しかも、旋盤などによる機械加工する箇所を少なくできる。これにより、寸法精度の向上が図られ、ハウジング２０８に取り付けられるステータコア２１０ と回転軸２０７に取り付けられるロータコア２０９の中心軸が一致し、電動機部２０２の高効率化が図られ、さらに振動や騒音の低減を図ることができる電動送風機を得ることができる。なお、本実施例では基準面を円筒形状としているが、これに囚われることがなく、多面体形状としても良く、内径切削する基準とハウジング２０８をインサート成形する基準とすることができればどのような形状でも良い。

ここで、ロータコア２０９が着磁された後にハウジング２０８に組み込まれるが、軸受カバー２１５は非磁性金属で製作されているため、磁石による吸引力の影響を受けることが無く、組立性に優れている。

本実施例では、ヒートシンクとして回転軸方向に長い複数の冷却フィン２７としており、冷却フィン２７は長方形の板形状としているが、多数の円柱形、円錐形、角柱形などのピン形状としても良い。つまり、軸受を放熱するために内側の略円筒部２６ａと外側の略円筒部２６ｂに冷却フィン２７が渡るように周方向に突出する形状であれば、どのような形状でもよい。ピン形状とすることで、同一表面積を得るのに体積を小さくすることができ、質量を軽くすることができる。

以上説明した本実施形態の電動送風機２００によれば、遠心羽根車２０３の流路内に溶着による溶融した樹脂材がはみ出すことがなく、流路内の気密性を確実に得ることができる。これによって、電動送風機２００の効率を確実に向上させることができる。

また、遠心羽根車２０３の前縁側は、シュラウド板１の曲面部６の形状と一致するように、傾斜面１２を形成している。運転中は遠心力により、前縁側がシュラウド板１の曲面部６と羽根３の傾斜部１２が密着するように働くため、遠心羽根車２０３の入口側で羽根３とシュラウド板１の隙間がなくなり、電動送風機２００の効率を向上させることができる。

さらに、ファンケーシング２０４とディフューザ羽根１３、仕切板１５とで形成されたディフューザ流路は、ゆるやかに傾斜しているため、略三角形の形状をした流路１８からリターンガイド羽根１４へスムーズに流れることができ、曲がり損失を低減することができる。これによって、送風機効率を向上させることができる。

また、ディフューザ羽根１３に設けたリブ１３ａがファンケーシング２０４の気密部保持部材２５に食い込むことで、ファンケーシング２０４と案内翼２０５との気密性が保持される。これによって、案内翼２０５のディユーザ羽根１３間での漏れを防止することができ、送風機効率を向上させることができる。

また、ハウジング２０８の凹部２９と案内翼２０５の円筒状の凸部１７が嵌め合うことによって、電動機部２０２側から送風機部２０１側への漏れを防止することができ、送風機効率を向上させることができる。

さらに、ハウジング２０８を樹脂製としても、軸受２１２で発生した熱を軸受カバー２１５に設けたヒートシンクで効果的に放熱させることができ、軸受２１２を効果的に冷却することができ信頼性が高く、電動送風機２００を軽量化することができる。

また、軸受カバー２１５の端部には冷却フィン２７が設けられていない円筒の基準面３７が設けられている。この基準面３７を軸受カバー２１５と樹脂製ハウジング２０８をインサート成形時の基準面と軸受２１２の外輪を固定する内径切削時の基準とすることで、寸法精度の向上が図られ、ハウジング２０８に取り付けられるステータコア２１０ と回転軸２０７に取り付けられるロータコア２０９の中心軸が一致し、電動機部２０２の高効率化が図られ、さらに振動や騒音の低減を図ることができる電動送風機を得ることができる。

また、軸受カバー２１５をアルミダイカストで製作することで、生産コストを抑え、高い寸法精度を得ることができる。

また、遠心羽根車２０３の凸部２ａと回転軸２０７の軸端に取り付けられているバランス調整用のリング２１３を削ることで、２面バランス修正を行うことができ、振動や騒音の低減を図ることができる電動送風機を得ることができる。

また、軸受カバー２１５は非磁性金属で製作されているため、磁石による吸引力の影響を受けることが無く、組立性に優れた信頼性の高い電動送風機を得ることができる。

電動送風機２００を電気掃除機に搭載することで、電気掃除機の出力を向上させることができる。また、電動送風機２００の効率が向上することで、同じ出力を得る場合は電動送風機２００の入力を低くすることができ、電池を駆動源とする充電式掃除機では運転時間を長くすることができる。

１ シュラウド板
２ ハブ板
３ 羽根
４ 吸込開口
５ 直線部
６ 曲面部
７ 凹状溝
８ 貫通穴
９ ボス
１０ 突起状の爪
１１ リブ
１２ 傾斜面
１３ ディフューザ羽根
１４ リターンガイド羽根
１５ 仕切板
１６ 貫通穴
１７ 凸部
１８ 略三角形状の流路
１９ ディフューザ羽根への流入流れ
２０ ディフューザ羽根からの流出流れ
２１ ファンケーシング上板
２２ ファンケーシング側板
２３ 突起
２４ 取付穴
２５ 気密保持部材
２６ ハウジング支持部
２７ 冷却フィン
２８ ねじ穴
２９ 凹部
３０ ブリッジ
３１ フレーム
３２ ねじ穴
３３ 爪状突起
３４ 開口
３５ 排気口
３６ 傾斜部
３７ 基準面
１００ 電気掃除機本体
２００ 電動送風機
２０１ 送風機部
２０２ 電動機部
２０３ 遠心送風機
２０４ ファンケーシング
２０５ 案内翼
２０５ａ ディフューザ
２０５ｂ リターンガイド
２０６ 吸込口
２０７ 回転軸
２０８ ハウジング
２０９ ロータコア
２１０ ステータコア
２１１ 導線
２１２ 軸受
２１３ バランス調整用リング
２１４ 位置決め用スリーブ
２１５ 軸受カバー
２１６ スリーブ
２１７ ばね
２１８ 案内翼固定ねじ
２１９ ステータコア固定ねじ

Claims (4)

1. 回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸の一端部に一体成形されるロータコアと、前記回転軸の他端部に取り付けられる遠心羽根車と、前記ロータコアと前記遠心羽根車との間に前記回転軸を取り付けられる軸受とを有し、
   該軸受を内包する軸受カバーと、該軸受カバーに一体成形された樹脂製ハウジングと、を備え、
   ディフューザ羽根と、該ディフューザ羽根の裏面にリターンガイド羽根と、を有する案内翼と、前記遠心羽根車及び前記案内翼を内包するファンケーシングを備え、
   前記軸受カバー外周にはヒートシンクが設けられ、前記軸受カバーの側面に該ヒートシンクが設けられていない基準面を設け、
   該基準面は、前記軸受カバーと前記樹脂製ハウジングとのインサート成形時の基準面と前記軸受の外輪を固定する内径切削時の基準であることを特徴とする電動送風機及びこの電動送風機を備えた電気掃除機。
2. 前記軸受カバーは非磁性金属材料であることを特徴とする、請求項１に記載の電動送風機及びこの電動送風機を備えた電気掃除機。
3. 前記ヒートシンクは前記回転軸方向に長い複数のフィン形状または複数のピン形状としていることを特徴とする、請求項１乃至２に記載の電動送風機及びこの電動送風機を備えた電気掃除機。
4. 請求項1乃至３の何れか１項に記載の電動送風機において、
   前記軸受カバーはダイカストで製造され、前記樹脂製ハウジングとインサート成形で一体化していることを特徴とする電動送風機及びこの電動送風機を備えた電気掃除機。