JP2020112144A - 電動送風機及びそれを搭載した電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では、電動送風機のディフューザにおいて、電動機に生じる損失熱を効率よく冷却することで、信頼性のある小型、軽量かつ高効率な電動送風機、及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。【解決手段】回転自在となる回転軸２０７と、軸受２１２と、ロータコア２０９を有したロータと、ステータコア２１０を有し、コイル２１１が巻装されたステータ２４０と、それらを内装固定可能とするハウジング２０８と、およびハウジングキャップ２６０とで構成された電動機部２０２と、前記ロータの一端側に配置されるインペラ２０３と、前記インペラに近接し、前記ハウジングに固定されるディフューザ２０５と、前記インペラと、前記ディフューザを覆うように配置されるファンケーシング２０４と、で構成される送風機部２０１と、を有し、前記ディフューザに放熱性樹脂を用いたことを特徴とする電動送風機。【選択図】図２

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。

近年、コードレススティック掃除機の需要が高まっている。コードレススティック掃除機は軽量化のために低電圧のバッテリーを採用しているが、電動送風機においても小型化が求められている。しかしながら、ごみ取り性能を十分に確保できる吸込力、つまりは送風機出力，および風量を生み出せることが電動送風機として必須条件となる。これらを満足するために電動送風機としては、駆動する回転数を高速化することで、送風機の高出力化、および小型化ができる。さらに、送風機の高出力化にあっては、送風機によって生じる風をいかに損失無く電動機外部、或いは製品外部へ排出出来るかも重要な要素になる。

従来、高出力な送風機を用いた電動送風機では、送風機、特に回転するインペラの負荷が大きくなることから、電動機に必要となる出力も大きくなるため、電動機に発生する損失、つまりは発熱も大きくなる。そこで、電動機で発生する損失熱を冷却するために、電動機内部に風を流し込み、発熱部を冷却しながら使用する構造が多く存在する。しかし、電動機を出来得る限り小型、軽量化を図るためには、電動機内部に冷却風を通さずに、電動機外部に風を当てることで冷却する構造が必要となってくる。

例えば、特許文献１には、インペラで生み出された風を、電動機のフレーム外部を通過す構造とすることで小型、軽量かつ大風量時に効率の良い電気掃除機用の電動送風機が開示されている。

特開２００５−３０７９８５号公報

特許文献１に記載される電動送風機は、斜流型のブレードを有したインペラと、インペラの下流側に配置したエアガイドと、軸端に該インペラを固着した回転駆動する電動機とからなり、該電動機の軸受の一部がインペラのハブ内に位置しており、該インペラから流出した風が電動機のフレーム外部を通過する構造としている。この構造では、電動機フレーム表面に気流を通過させることで放熱させ、電動機の冷却を可能としている。

本発明は、インペラで生じた風を電動機のフレーム外部を通過する構造である上で、さらに電動機の冷却効果を高めるディフューザ、電動送風機、および電気掃除機を提供することを課題とする。

本発明では、電動機の筐体となるハウジングに密着固定されるディフューザの材質に放熱性樹脂を用いることを特徴とする。

ディフューザの材質に放熱性樹脂を用いることで、電動機で生じた損失熱を電動機のハウジングの表面からの冷却のみならず、ディフューザに流れる風により、ディフューザを介してからも冷却を可能となる。これにより、電動機の冷却効果を高め、信頼性のある小型、軽量かつ高効率な電動送風機、及びそれを用いた電気掃除機を提供することが出来る。

本発明の実施形態１に係る電動送風機の側面図である。 本発明の実施形態１に係る電動送風機の構造断面図である。 本発明の実施形態１に係る電動送風機の分解斜視図である。 本発明の実施形態１に係る電動送風機の風の流れを示す図である。 本発明の実施形態１を用いた温度上昇のグラフである。 本発明の実施形態３に係る電動送風機を搭載した掃除機本体の支持台に収納した場合の図である。 本発明の実施形態３に係るハンディ状態の電気掃除機の斜視図である。 本発明の実施形態３に係るハンディ状態の電気掃除機の側面図である。 本発明の実施形態３に係るハンディ状態の電気掃除機の側面図である。

本発明の実施形態について、適宜、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態は以下の内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内において適宜変更して実施可能である。

［実施形態１］
図１は、実施形態１の電動送風機を示す側面図である。

電動送風機２００は、電動機部２０２と送風機部２０１とで構成される。電動機部２０２の筐体にあたるハウジング２０８にディフューザ２０５が備え付けられ、ディフューザ２０５とファンケーシング２０４とが、ツメ部６にて嵌合されるように組付けられる。

図２は実施形態１の電動送風機を示す断面図であり、図３は実施形態１の電動送風機の分解斜視図である。さらに、電動送風機の構成について詳細に述べる。

ステータ２４０は、ステータコア２１０と、ステータコア２１０の周りに、上下端部より絶縁部材となるインシュレータ２４３と、ステータコア２１０にインシュレータ２４３を介してコイル２１１が巻かれ、一緒になって相巻線を形成している。この相巻線は、電動送風機２００に備わる図示しない制御回路部に電気的に接続されている。

ロータ２３０は、回転軸２０７と、ロータコア２０９と、ロータコア２０９の両端側にそれぞれ軸受２１２と、軸受２１２の位置決めを補助する様に隣接したリング２１４と、によって構成されている。また、回転軸２０７の一端側は、ナット４０が締付可能なようにねじ部４１が有されている。ロータコア２０９は、例えば、希土類系のボンド磁石によって構成されている。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。また、ロータコア２０９は、回転軸２０７に一体成形されている。また、ロータコア２０９は、カバー２５０により外周面に接した状態で覆われている。カバー２５０は、非磁性金属材を筒状に形成したものであり、例えば、ステンレス鋼にニッケル量を多く配合したもので構成される。カバー２５０は、ロータコア２０９の軸長よりも長い軸長とし、両端面側がオーバーラップするようにする。カバー２５０のオーバーラップした両端面側の溝部分４２にロータ２３０のバランス修正用の樹脂が接着可能となっている。修正用の樹脂は比重が軽い樹脂を選定すると良い。

ハウジング２０８は、金属製であり、ロータ２３０の軸受部の一端側を内包可能とするボア部５０を有しており、ボア部５０の対向側は、ステータ２４０が挿入可能な寸法内径にて開口されて構成される。ステータ２４０とハウジング２０８は、ステータコア２１０の外周面とハウジング２０８の内周面とで接着固定される。ロータ２３０とハウジング２０８は、ロータ２０８のネジ部４１側の軸受２１２とハウジング２０８のボア部５０とが接着固定され、ステータ２４０のステータコア２１０の内径側に近接配置される。

一方、ハウジング２０８の開口側には、ロータ２３０のもう一方の軸受２１２を内包可能とするボア部５１を有したハウジングキャップ２６０が配置される。ハウジングキャップ２６０はハウジング２０８と外部加締めにより固定される。

ハウジングキャップ２６０のボス部５１端面と軸受２１２端面との間には、軸受２１２に適当な予圧をかけるための波ばね２１７が配置される。

また、ハウジング２０８のボア部５０を有する端面側には、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の螺合によってディフューザ２０５がハウジング２０８に固定される。

ロータ２３０のねじ部４１側の軸受２１２側にはインペラ２０３を安定配置するためのボス部品４３が隣接配置され、ボス部品４３上にインペラ２０３が配置される。インペラ２０３をボス部品４３と挟み込む形でナット４０がロータ２３０のネジ部４１に締結固定される。

ファンケーシング２０４は、ディフューザ２０５の翼部と、インペラ２０３を覆う格好で、ディフューザ２０５と嵌合される。

図４は、実施形態１の電動送風機の風の流れを示した図である。

図４のようにファンケーシング２０４の風の吸込口２０６よりインペラ２０３の翼間を通過し、インペラ２０３から排出された風は、すぐさまディフューザ２０５の第１翼１３を径方向に通過する。次に、ファンケーシング２０４の内周面側に配置された第２翼１４を、風が径方向から軸方へ転じながら通過する。その後、ディフューザ２０５の外周側に配置されている第３翼１５を、軸方向に風が通過し、送風機から排出され、ハウジング２０８の外周面側を通過していく流れとなっている。

従来の冷却方法であるとハウジング２０８の外周面側を通る風によってのみ、電動機に生じた損失熱を放熱する構造となる。しかし、本実施形態１では、ディフューザ２０５に放熱性樹脂を用いることにする。すると、実施形態１の冷却としては、ファンケーシング２０４の風の吸込口２０６よりインペラ２０３の翼間を通過し、インペラ２０３から排出された風が、ディフューザ２０５を通過していくため、ディフューザ２０５の冷却効果が向上していることになる。ここで、ディフューザ２０５は、ハウジング２０８と一部分ではあるがある程度の面接触をしている部分が存在している。この面接触している部分より、電動機に生じた損失熱を、ハウジング２０８を介してディフューザ２０５に伝達された熱を放熱させていく。この方法により、ハウジング２０８のおよそ全周面から電動機に生じた損失熱を冷却し得ることになる。

放熱性樹脂とは、フィラーの含有量が多い樹脂材であり、フィラーは、例えばアルミなどである。主な材質となる樹脂は特別に問わないが、本実施例で使用するものはＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）である。

図５に実施形態１の電動送風機を用い、ディフューザ２０５に従来の樹脂を用いた場合と、放熱性樹脂を用いた場合のハウジング２０８の表面の温度値を示す。見てわかるとおり、放熱性樹脂を用いた方が温度上昇を抑制できており、ここでは約１０℃の冷却効果を得られた。

［実施形態２］
図６は、本実施形態の電気掃除機を支持台に収納した状態を示す斜視図である。

図に示すように、電気掃除機１００は、ハンディ状態、スティック状態など各種の使用形態に変更して掃除を行うことができるものである。電気掃除機１００が収納される支持台７０は、電気掃除機４００に延長管３００（付属品）と標準吸口４００（付属品）を接続したスティック状態で収納するものであり、ベース部７１とスタンド部７２とを備えて構成されている。また、電気掃除機１００は、何れも図示しない小型吸口（付属品）、ほうき型吸口（付属品）、延長ホース（付属品）などを接続して用いることができる。なお、標準吸口４００は、モータによってブラシが回転するパワーブラシ式のものである。

図７は、本実施形態の電気掃除機の斜視図である。

図７示すように、電気掃除機１００は、ダストケース２が本体部１０の下方かつモータケース部１１の前方に取り付けられる。モータケース部１１の後方には蓄電池３が取付られる。蓄電池３の上方かつ本体部１０にはハンドル部１２が配置されており、把握部１２ａと、操作ボタン部１２ｂで構成される。また、本体部１０には吸気口９１に接続される延長管３００との接続解除を可能とする、解除ボタン１８ａ、１８ｂが備え付けられている。

図８は、本実施形態の電気掃除機の平面図である。図８に示す構成は、図７と同じため説明は割愛する。

図９は、図８の構造断面図である。図９に示すように、本体部１０のモータケース部１１には、電動送風機２００が収容されている。また、モータケース部１１内には、電動送風機４０の上方に、掃除機本体１を制御する回路基板５０（回路基板）が収容されている。

また、電動送風機４０と回路基板５０は、上下方向に重なるように配置されている。

また、第１把持部１２ａ１とモータケース部１１の上面１１ｃとの間には、手を挿入するための隙間１２ｃが形成されている。また、第２把持部１２ａ２とモータケース部１１の背面１１ｄとの間には、隙間１２ｄが形成されている。

また、蓄電池３は、ハンドル部１２の第２把持部１２ａ２の下方に配置されている。

ダストケース２内には、収容部２ａの軸方向の後端にフィルタ５が収容されている。また、フィルタ５は、例えば高密度のＨＥＰＡフィルタ（High Efficiency Particulate Air Filter）で構成されている。

図中には、矢印Ｆで、電気掃除機１００内に吸引された空気の流れを示している。ダストケース２内に吸引された空気は、電動送風機４０に入る。その空気はモータ４０ａの周囲を通過してモータ４０ａを冷却する。また、モータ４０ａを通過した空気の一部は、蓄電池３内を流れて、蓄電池３を冷却する。モータ４０ａの周囲を通過した残りの一部の空気と、蓄電池３内を通過した空気は回路基板５０で合流して、回路基板５０を冷却し、その後、掃除機１００の系外に排出される。

このとき、電動送風機２００の送風機部２０１を通過し、ディフューザ２０５から排出された後、モータケース１１によって、略ファンケーシング２０４の外形と同等位置に壁が生じるので、風が外側に逃げ道がなくなる。これにより、効果的にハウジング２０８の表面に風が当たるようになり、電動機２０２で生じた損失熱の冷却を効果的に行うことが可能となる。

これら、本発明に係るディフューザを備える電動送風機を搭載する電気掃除機により、電動機に生じる損失熱を効率よく冷却することで、信頼性のある小型、軽量かつ高効率な電動送風機、及びそれを用いた電気掃除機とすることができる。

以上、本発明にかかる剛性リブを設けたハウジングについて最良の実施の形態および実施例を示して詳細に説明した。なお、本発明の内容は、前記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲内において適宜改変・変更等することができることは言うまでもない。

１３ 第１翼
１４ 第２翼
１５ 第３翼
２６ 支持部
２８ ねじ穴
２９ ハウジング外周面
３２ ねじ穴
４０ ナット
４１ ねじ部
４２ 溝部分
４３ ボス部品
５０ ボア部
５１ ボア部
２００ 電動送風機
２０１ 送風機部
２０２ 電動機部
２０３ インペラ
２０４ ファンケーシング
２０５ ディフューザ
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 コイル
２１２ 軸受
２１４ リング
２１７ ばね
２１８ 固定ねじ
２３０ ロータ
２４０ ステータ
２４１ コアティース
２４２ コアスロット
２４３ インシュレータ
２５０ カバー
２６０ ハウジングキャップ
２７０ モータ
４００ 電気掃除機
４１０ 掃除機本体
４２０ 電池ユニット
４３０ 駆動用回路
Ｇ 軸方向

Claims (2)

1. 回転自在となる回転軸と、軸受と、ロータコアを有したロータと、ステータコアを有し、コイルが巻装されたステータと、それらを内装固定可能とするハウジングと、およびハウジングキャップとで構成された電動機と、前記ロータの一端側に配置されるインペラと、前記インペラに近接し、前記ハウジングに固定されるディフューザと、前記インペラと、前記ディフューザを覆うように配置されるファンケーシングと、で構成される送風機と、を有し、前記ディフューザに放熱性樹脂を用いたことを特徴とする電動送風機。
2. 請求項１に記載の電動送風機を備え、ハウジングの外周面と風の流路を作るように、電動送風機を組み込み支持するケース部品構造とすることを特徴とする電気掃除機。

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