JP2018145939A - 電動送風機及び電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型、軽量の電動送風機を提供する。【解決手段】ファンと、電機子を回転自在に支持する軸受を保持するハウジング部１５とベース部１７を有するフレーム４と、界磁コアをフレーム４とブラケットで挟み、界磁コアに設けたボルトを内蔵する円形形状若しくは半円形状の切り欠き貫通孔を介してボルトとナットなどで締付け固定する電動機部と、ハウジング部１５の軸方向略中央位置からベース部１７へファン側に近づき広がる略円錐形状の第１アーム部２６を備え、フレーム４の界磁コアに固定されるボルト留め部１９側はハウジング部１５の軸方向略中央位置からボルト留め部１９の界磁コアとの接触面へと反ファン側へ広がる略円錐形状の第２アーム部２７を有するもので、肉厚を増やすことなく電機子のアンバランス力が掛かるベース部１７の強度アップが図れる。【選択図】図２

Description

本発明は、ファンを回転させて送風作用を営む電動送風機及びそれを備えた電気掃除機に関するものである。

従来、この種の電動送風機は電機子及び界磁をブラケット・フレームからなるケーシングに内蔵し電動機部を構成している。しかしながら、近年の小型・軽量化の要求に対応するため、界磁コアをブラケットとフレーム（若しくはエアガイドと一体化されたフレーム）でボルト等により挟み込み固定する電動機部が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図８は、上記特許文献１に記載された従来の電動送風機の半断面図、図９（ａ）は、同電動送風機のエアガイド一体フレームの平面図、図９（ｂ）は、同エアガイド一体フレームの側面図、図９（ｃ）は、同エアガイド一体フレームの底面図である。

図８において、従来の電動送風機４０は大別して送風部４２と電動機部４３から構成され、送風部４２は、複数のブレード１を有する遠心形のファン２と、それを覆い中央に吸気孔３ａが開口しているファンケース３と、エアガイドと一体形成されたフレーム４から構成されている。

電動機部４３は、回転軸５に圧入され軸受６により回転可能に支持された電機子７（巻線は省略）と、電機子７の外周に配置された界磁８と、図示しない界磁巻線と電機子巻線を通電接続するブラシユニット９を内蔵し、界磁コア１０をエアガイドと一体形成されたフレーム４とブラケット１１で挟み込み、界磁コア１０に設けられたボルトを内蔵する円形形状若しくは半円形状の切り欠き貫通孔１２を介してボルト１３とナット１４で締付け、構成される。

図９において、エアガイドと一体形成されたフレーム４は、中央に軸受６を保持するハウジング部１５と、ファン２から流出した風を整流する傾斜通路部１６と、ファン２の下に位置しハウジング部１５と傾斜通路部１６を繋ぐ円盤状のベース部１７と、ファンケース３が圧入固定される外周円筒部１８で構成され、ベース部１７から界磁コア１０側に突出し界磁コア１０にボルト１３により固定されるボルト留め部１９と、同様に界磁コア１０を保持するコア保持リブ２０で構成されている。

また、２箇所のボルト留め部１９の側壁１９ａを直線的に繋ぐ繋ぎ部Ａ２１により両側が略並行にハウジング部１５に接続されている。

特開２００３−２３２２９８号公報

しかしながら上記従来の電動送風機４０の構成では、界磁コア１０の固定がボルト１３の２箇所となるため、ボルト留め部１９に対し９０度に位置する部分では界磁コア１０を支持する部分が存在しないため、強度が弱く、ボルト留め部１９側に比べ振動が大きくなる問題点があった。

また、軸受６を内蔵するハウジング部１５は円盤上のベース部１７の端面位置に軸受６の端面位置が来る配置であった。この構成では軸受６の支点（中心位置）とハウジング部１５の支点（ベース部１７接続部位置）にずれが発生し、更に振動を増大する危険性があった。また、ベース部１７は、円盤状であるため強度が弱く、強度アップのため、材厚を厚くし質量増加を招いていた。また、２箇所のボルト留め部１９の側壁１９ａを直線的に繋ぐ繋ぎ部Ａ２１は戻り通路リブ２２間を通過し電機子７と界磁８へ流れ込む排気風の障壁となり排気圧を増加させ、送風効率の低下と温度上昇の悪化を招くという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、部品を追加することや材厚を大きくすることなく、フレーム形状を改良することにより、フレームの強度アップとフレーム中心軸のずれや傾きの防止を図り、信頼性と軽量化を両立した電動送風機、及びそれを搭載して運転される信頼性と軽量化を両立し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、複数のブレードを有する遠心形のファンと、前記ファンから排出された風を整流するエアガイドと、それらを覆い中央に吸気孔が開口しているファンケースなどから構成される送風部を有し、回転軸に圧入され軸受により回転可能に支持された電機子と、前記軸受を保持するハウジング部とベース部を有するフレームと、前記電機子の外周に配置された界磁と、前記界磁を構成する界磁巻線と前記電機子を構成する電機子巻線を通電接続するブラシユニットなどを内蔵し、前記界磁を構成する界磁コアを前記フレームとブラケットで挟み込み、前記界磁コアに設けられたボルトを内蔵する円形形状若しくは半円形状の切り欠き貫通孔を介してボルトとナットなどで締付け固定する電動機部で構成される電動送風機において、前記ハウジング部の軸方向略中央位置から前記ベース部へ前記ファン側に近づき広がる略円錐形状の第１アーム部を有し、前記フレームの前記界磁コアに固定されるボルト留め部側は前記ハウジング部の軸方向略中央位置から前記ボルト留め部の前記界磁コアとの接触面へと反前記ファン側へ広がる略円錐形状の第２アーム部を有するもので、最も電機子のアンバランス力が掛かるハウジング部近傍のベース部の強度アップが実現でき、また、軸受の支点（中心点)とベース部の支点（第１、第２アーム部のハウジング部付け根）が合致し、電機子の振動をハウジング部中央位置で受けることが可能となり、振動の増幅を低減することが可能となる。また、ボルト留め部はそれと逆の円錐形状となるため、一番強度が必要なボルト留め部での強度を大幅に向上させることが可能となる。

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搭載したもので、軽量で信頼性に優れた電気掃除機を提供することができる。

本発明の電動送風機は、材厚を増やすことなくベース部の強度がアップし、さらに振動の増幅も低減できるので、信頼性の高い電動送風機もしくは、同等の信頼性で軽量化された電動送風機を実現できる。また、この電動送風機を電気掃除機に搭載することで軽量で信頼性に優れた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断面図 同電動送風機の一体化されたエアガイドとフレームの断面斜視図 同フレームの他の例を示す断面斜視図 本発明の実施の形態２における電動送風機のフレームの裏面図 本発明の実施の形態３における電動送風機のフレームの裏面斜視図 同フレームと界磁コアとの位置関係を示す裏面斜視図 本発明の実施の形態４における電動送風機のフレームの裏面斜視図 従来の電動送風機の半断面図 （ａ）同電動送風機のエアガイド一体フレームの平面図、（ｂ）同エアガイド一体フレームの側面図、（ｃ）同エアガイド一体フレームの底面図

第１の発明は、複数のブレードを有する遠心形のファンと、前記ファンから排出された風を整流するエアガイドと、それらを覆い中央に吸気孔が開口しているファンケースなどから構成される送風部を有し、回転軸に圧入され軸受により回転可能に支持された電機子と、前記軸受を保持するハウジング部とベース部を有するフレームと、前記電機子の外周に配置された界磁と、前記界磁を構成する界磁巻線と前記電機子を構成する電機子巻線を通電接続するブラシユニットなどを内蔵し、前記界磁を構成する界磁コアを前記フレームとブラケットで挟み込み、前記界磁コアに設けられたボルトを内蔵する円形形状若しくは半円形状の切り欠き貫通孔を介してボルトとナットなどで締付け固定する電動機部で構成される電動送風機において、前記ハウジング部の軸方向略中央位置から前記ベース部へ前記ファン側に近づき広がる略円錐形状の第１アーム部を有し、前記フレームの前記界磁コアに固定されるボルト留め部側は前記ハウジング部の軸方向略中央位置から前記ボルト留め部の前記界磁コアとの接触面へと反前記ファン側へ広がる略円錐形状の第２アーム部を有するもので、最も電機子のアンバランス力が掛かるハウジング部近傍のベース部の強度アップが実現でき、また、軸受の支点（中心点)とベース部の支点（第１、第２アーム部のハウジング部付け根）が合致し、電機子の振動をハウジング部中央位置で受けることが可能となり、振動の増幅を低減することが可能となる。また、ボルト留め部はそれと逆の円錐形状となるため、一番強度が必要なボルト留め部での強度を大幅に向上させることが可能となる。

第２の発明は、特に、第１の発明のボルト留め部の両側の軸方向の側壁は、回転軸に向かうに従い壁間距離が狭まる形状としたもので、ボルト留め部の界磁コアと接触する面積及び幅を確保したまま、フレームに設けられた戻り通路部から軸方向反ファン側へ抜ける風路を拡大し排圧を低減でき、温度上昇低減と性能改善を実現できる。

第３の発明は、特に、第１若しくは第２の発明のボルト留め部の側壁付根部から反対側の側壁付根部まで繋がった略円周状の補強リブを設け、前記補強リブの一部から界磁コアに伸びるコア支えリブを前記界磁コアのティースとヨークの繋ぎ部Ｂ近傍でかつボルト位置から最も遠い箇所に設けたもので、ボルト留め部に対し９０度に位置する最も強度が弱い箇所の補強が図れ、界磁巻線の影響が少なく、且つ、最もボルト留め位置から遠い場所をコア支えリブで支持できるため、より安定して界磁コアを固定でき、振動低減を実現できる。また、最も強度が高いボルト留め部の側壁に補強リブが接続されることにより、更に強度を向上させることができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明のボルト留め部に対し略９０度に位置するハウジング部からベース部へ伸びる円錐状の第１アーム部に前記ベース部へ向かう凹部を設け、同位置の前記ベース部には反ファン側へ突出する凸部を設けたもので、ビード追加による強度アップが図れるだけでなく、最も巻線がフレームに近接するハウジング部側のテーパ部を界磁巻線から遠ざけるように形状を構成でき、最も界磁巻線がフレームから離れるベース部側でファンから離れる方向に補強ビードを配置できるため、電動送風機を大型化することなく、界磁巻線とフレームとの接触を防止できる。

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搭載したもので、軽量で信頼性に優れた電気掃除機を提供することができる。

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断面図、図２は、同電動送風機の一体化されたエアガイドとフレームの断面斜視図である。

図１において、本実施の形態における電動送風機４１は、送風部４２と電動機部４３から構成され、送風部４２は、複数のブレード１を有する遠心形のファン２と、前記ファン２から排出された風を整流するエアガイド２３と、それらを覆い中央に吸気孔３ａが開口しているファンケース３などから構成されている。

電動機部４３は、回転軸５に圧入された軸受６により回転可能に支持された電機子７と、前記電機子７の外周に配置された界磁８と、前記界磁８を構成する界磁巻線（図示せず）と前記電機子７を構成する電機子巻線（図示せず）を接続通電するブラシユニット９などを内蔵し、前記界磁８を構成する界磁コア１０の軸方向両面側をフレーム４とブラケット１１で挟み込み、界磁コア１０のヨーク部１０ａに設けられたボルトを内蔵する円形形状若しくは半円形状の切り欠き貫通孔１２、及び、フレーム４及びブラケット１１の前記ボルトを内蔵する円形形状若しくは半円形状の切り欠き貫通孔１２に対応する位置に設けられた連通孔２４にボルト１３を挿入し、ボルト１３をナット１４等で締め付け一体固定されている。

図２に示すように、本実施の形態における電動送風機４１のフレーム４とエアガイド２３は一体で構成されている。

図２において、フレーム４は中央に軸受６を保持するハウジング部１５と、ファン２から流出した風を整流するボリュート通路部２５と、ファン２の下に位置しハウジング部１５とボリュート通路部２５を繋ぐ円盤状のベース部１７と、ファンケース３が圧入される外周円筒部１８と、界磁コア１０に固定されるボルト留め部１９と、戻り通路リブ２２で構成され、フレーム４のハウジング部１５の軸方向略中央位置からベース部１７へファン２側に近づき広がる円錐形状の第１アーム部２６を有し、ボルト留め部１９側は、フレーム４のハウジング部１５の軸方向略中央位置からボルト留め部１９の界磁コア１０との接触面へと反ファン２側へ広がる円錐形状の第２アーム部２７を有している。

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４１について、以下その動作、作用を説明する。

ハウジング部１５の略中央位置に第１アーム部２６、第２アーム部２７が繋がり、軸受６の中心位置と合致することにより、電機子７の振動の中心位置をフレーム４の第１アーム部２６、第２アーム部２７で強化されたアーム接続位置で受けることが可能となり、振動の増幅を低減することが可能となる。

また、ハウジング部１５からファン２側方向と反ファン２側方向の両方向に円錐形状で接続されることにより、最も電機子７のアンバランスによる遠心力を受けるハウジング部１５近傍で大幅な強度アップが実現できる。

また、ボルト留め部１９は、両アーム形状を接続する壁が形成されボックス状となるため最も強度が必要なボルト留め部１９で大幅な強度アップが実現できる。また、第１アーム部２６は、戻り通路リブ２２で形成される戻り通路から電動機部４３内部へ流れ込む風
を軸方向への方向転換のガイドとなり送風効率を向上させることができる。

上記実施の形態ではフレーム４とエアガイド２３が一体で構成されているが、従来のようにフレーム４とエアガイド２３を別体で構成してもよい。フレーム４とエアガイド２３を別体で構成した場合のフレーム４の構成について図３を用いて説明する。

図３において、フレーム４は、中央に軸受６を保持するハウジング部１５と、ファン２下に位置しハウジング部１５から外周側へ伸びる円盤状のベース部１７と、ファンケース３が圧入される外周円筒部１８と、界磁コア１０に固定されるボルト留め部１９と、エアガイド２３の戻り通路リブ２２と接触し外周円筒部１８まで伸びるフランジ部２８と、ベース部１７とフランジ部２８を繋げる支柱部２９で構成され、フレーム４のハウジング部１５の軸方向略中央位置からベース部１７へファン２側に向かって近づき広がる円錐形状の第１アーム部２６と、フレーム４のハウジング部１５の軸方向略中央位置からボルト留め部１９の界磁コア１０との接触面へと反ファン２側へ広がる円錐形状の第２アーム部２７を有している。

（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フレームの裏面図である。なお、上記実施の形態１における電動送風機と同一部分については、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４１のフレーム４は、図４に示すように、ボルト留め部１９の側壁である両側の繋ぎ部Ａ２１を回転軸５に向かうに従い壁間距離Ｌが狭まる（Ｌ１＞Ｌ２）形状としたものである。

本実施の形態における電動送風機４１のフレーム４が以上のように構成されているので、ボルト留め部１９の界磁コア１０と接触する接触面３０の面積及び幅を確保したまま、戻り通路リブ２２で形成される戻り通路から回転軸５方向反ファン２側へ抜ける風路を拡大し排圧を低減でき、温度上昇低減と性能改善を実現できる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における電動送風機のフレームの裏面斜視図、図６は、同フレームと界磁コアとの位置関係を示す裏面斜視図である。なお、上記実施の形態における電動送風機と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

図５、６において、本実施の形態における電動送風機４１のフレーム４は、一方のボルト留め部１９の側壁付根部３１から反対側のボルト留め部１９の側壁付根部３１まで繋がった略円周状の補強リブ３２を有し、補強リブ３２の一部から界磁コア１０に伸びるコア支えリブ３３が、界磁コア１０のティース部１０ｂとヨーク部１０ａの繋ぎ部Ｂ３４の最もボルト１３の位置から遠い箇所３５に設けられている。

本実施の形態における電動送風機４１のフレーム４は、以上のように構成されているので、界磁巻線との干渉がなく、最もボルトを内蔵する円形形状若しくは半円形状の切り欠き貫通孔１２から離れた場所で界磁コア１０を保持できるため、界磁コア１０の端面に対しフレーム４の中心軸が傾くことを防止でき、振動低減を実現できる。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における電動送風機のフレームの裏面斜視図である。なお、上記実施の形態における電動送風機と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

図７において、本実施の形態における電動送風機４１のフレーム４は、ボルト留め部１９に対し略９０度に位置するハウジング部１５からベース部１７へ伸びる円錐状の第１アーム部２６にベース部１７へ向かう凹部３６を設け、同位置のベース部１７外周側には反ファン２側へ突出する凸部３７を設けている。

以上のように、本実施の形態における電動送風機４１のフレーム４は、強度的に弱いボルト留め部に対し９０度位置のベース部１７に凸部３７及び第１アーム部２６に凹部３６を設けているので、凸凹による強度アップを図れるだけでなく、最も界磁巻線がフレーム４に近接するハウジング部１５側の第１アーム部２６を界磁巻線から遠避けるように形状を構成でき、最も界磁巻線がフレーム４から離れるベース部１７側でファン２から離れる方向に形状を構成でき、かつ、凹部３６は第１アーム部２６に設けているためファン２との距離を狭めることなく構成できるため、電動送風機４１を大型化することなく、界磁巻線とブラケット１１との接触を防止できる。

以上のように、上記実施の形態における電動送風機４１によれば、従来品と同等の強度であれば大幅な軽量化が実現でき、従来品と同等質量であれば、大幅な強度アップによる信頼性を向上させた電動送風機を提供することが可能となる。また、同電動送風機を電気掃除機(図示せず)に搭載することにより、小型軽量で信頼性の高い電気掃除機を提供できる。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、十分な強度を保持したまま小型軽量を実現でき、電気掃除機だけでなく、送風作用を用いるエアータオルや吸引機、電動工具等の用途にも適用できる。

１ ブレード
２ ファン
３ ファンケース
３ａ 吸気孔
４ フレーム
５ 回転軸
６ 軸受
７ 電機子
８ 界磁
９ ブラシユニット
１０ 界磁コア
１０ａ ヨーク部
１０ｂ ティース部
１１ ブラケット
１２ ボルトを内蔵する円形形状若しくは半円形状の切り欠き貫通孔
１３ ボルト
１４ ナット
１５ ハウジング部
１６ 傾斜通路部
１７ ベース部
１８ 外周円筒部
１９ ボルト留め部
１９ａ 側壁
２０ コア保持リブ
２１ 繋ぎ部Ａ
２２ 戻り通路リブ
２３ エアガイド
２４ 連通孔
２５ ボリュート通路部
２６ 第１アーム部
２７ 第２アーム部
２８ フランジ部
２９ 支柱部
３０ 接触面
３１ 側壁付根部
３２ 補強リブ
３３ コア支えリブ
３４ 繋ぎ部Ｂ
３５ 箇所
３６ 凹部
３７ 凸部
４１ 電動送風機
４２ 送風部
４３ 電動機部

Claims (5)

1. 複数のブレードを有する遠心形のファンと、前記ファンから排出された風を整流するエアガイドと、それらを覆い中央に吸気孔が開口しているファンケースなどから構成される送風部を有し、回転軸に圧入され軸受により回転可能に支持された電機子と、前記軸受を保持するハウジング部とベース部を有するフレームと、前記電機子の外周に配置された界磁と、前記界磁を構成する界磁巻線と前記電機子を構成する電機子巻線を通電接続するブラシユニットなどを内蔵し、前記界磁を構成する界磁コアを前記フレームとブラケットで挟み込み、前記界磁コアに設けられたボルトを内蔵する円形形状若しくは半円形状の切り欠き貫通孔を介してボルトとナットなどで締付け固定する電動機部で構成される電動送風機において、前記ハウジング部の軸方向略中央位置から前記ベース部へ前記ファン側に近づき広がる略円錐形状の第１アーム部を有し、前記フレームの前記界磁コアに固定されるボルト留め部側は前記ハウジング部の軸方向略中央位置から前記ボルト留め部の前記界磁コアとの接触面へと反前記ファン側へ広がる略円錐形状の第２アーム部を有することを特徴とする電動送風機。
2. ボルト留め部の両側の軸方向の側壁は、回転軸に向かうに従い壁間距離が狭まる形状としたことを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
3. ボルト留め部の側壁付根部から反対側の側壁付根部まで繋がった略円周状の補強リブを設け、前記補強リブの一部から界磁コアに伸びるコア支えリブを前記界磁コアのティースとヨークの繋ぎ部Ｂ近傍でかつボルト位置から最も遠い箇所に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の電動送風機。
4. ボルト留め部に対し略９０度に位置するハウジング部からベース部へ伸びる円錐状の第１アーム部に前記ベース部へ向かう凹部を設け、同位置の前記ベース部には反ファン側へ突出する凸部を設けたことを特徴とする請求項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搭載した電気掃除機。

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