JP3747630B2

JP3747630B2 - Electric blower

Info

Publication number: JP3747630B2
Application number: JP14268998A
Authority: JP
Inventors: 徹広瀬; 博之香山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2018-05-25
Also published as: JPH11336696A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用電気掃除機等に使用される電動送風機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用電気掃除機に使用される電動送風機の電動機は、殆どが交流整流子電動機であり、わずかにブラシレス電動機が使われている。ブラシレス電動機の場合は駆動用半導体素子が必要であり、交流整流子電動機の場合も最近では入力調整用に駆動用半導体素子を利用している場合が多く、これら駆動用半導体素子の冷却は大きな課題となっている。
【０００３】
従来の交流整流子電動機を用いた電動送風機は、図８に示すように、回転子１０５に巻き線１０７が施され、又ブラシ１１０、整流子１０６を有しており、これらの冷却のため、電動機フレーム１０１内を通風路としている場合が多い。なお、１０２は電動機の回転軸１０３に取り付けたインペラ、１０４はインペラ１０５からの気流をフレーム１０１内に導くエアガイドで、矢印１０９のように気流が流れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、駆動用半導体素子を効果的に冷却するには大風量の風で冷やすことが必要であるが、電動送風機の通風路を塞ぐと通風損失が増大し、電動送風機の効率が悪くなる。しかし、風速の小さなあまり損失にならない場所に駆動用半導体素子を設置すれば、大きな冷却フィンが必要になり、電動送風機を使用する電気掃除機の外形が大きくなってしまう。又、直接、電動送風機の排気風を駆動用半導体素子に当てることは、電気掃除機本体の集塵袋が破損した場合は種々の塵埃が駆動用半導体素子に当たることになり、電気的な不良の原因となるため好ましくない。このように、駆動用半導体素子の冷却はできるだけコンパクトで低圧損で、しかもできるだけ清浄な風を利用できる構成を実現できることが好ましい。
【０００５】
本発明は、ブラシレス電動機を使用した電動送風機において、その駆動用半導体素子の冷却をコンパクトでしかも通風損失になりにくい構成で実現することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、回転軸を有した回転子と、巻き線を有した固定子と、固定子を内包し回転軸を支持する軸受けを保持したフレームとにより構成されたブラシレスモータを備えるとともに、複数枚のブレードを有し、回転軸に固着されたインペラと、インペラの外周に配置されたエアガイドと、インペラおよびエアガイドを内包し、中央部に吸気口を配置し、フレームに固定されたファンケースとを備え、前記フレームの外側に外筒を設け、インペラによって発生させ、エアガイドに導かれた空気をフレーム外周に沿って流す通気路を外筒とフレーム間に構成し、この間に多孔質体のフィルタを設置し、このフィルタの下流側に駆動用半導体素子を設置したことにより、外筒を放熱フィンとして利用でき、またフィルタを設置しているので清浄な空気で直接駆動用半導体素子を冷却できるため、コンパクトでかつ安全な冷却構成が実現できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、回転軸を有した回転子と、巻き線を有した固定子と、固定子を内包し回転軸を支持する軸受けを保持したフレームとにより構成されたブラシレスモータを備えるとともに、複数枚のブレードを有し、回転軸に固着されたインペラと、インペラの外周に配置されたエアガイドと、インペラおよびエアガイドを内包し、中央部に吸気口を配置し、フレームに固定されたファンケースとを備え、前記フレームの外側に外筒を設け、インペラによって発生させ、エアガイドに導かれた空気をフレーム外周に沿って流す通気路を外筒とフレーム間に構成し、この間に多孔質体のフィルタを設置し、このフィルタの下流側に駆動用半導体素子を設置したものである。この構成では、外筒を放熱フィンとして利用でき、またフィルタを設置しているので清浄な空気で直接駆動用半導体素子を冷却できるため、コンパクトでかつ安全な冷却構成が実現できる。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の発明は、回転軸を有した回転子と、巻き線を有した固定子と、固定子を内包し、回転軸を支持する軸受けを保持したフレームとにより構成されたブラシレスモータを備えるとともに、複数枚のブレードを有し、回転軸に固着されたインペラと、インペラの外周に配置されたエアガイドと、インペラおよびエアガイドを内包し、中央部に吸気口を配置し、フレームに固定されたファンケースとを備えるとともに、前記フレームの外側に外筒を設け、この外筒との間に、インペラによって発生させ、エアガイドに導かれた空気をフレーム外周に沿って流す通気路を構成し、この外筒の外側に駆動用半導体素子を設置し、外筒の内部には冷却フィンを設けることにより、より冷却効果を高め、しかも、通風路内のフィンは流れに沿って配置されるため圧損の原因にならず、冷却効果に優れたコンパクトで低圧損なしかも安全な冷却構成が実現できる。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の発明は、回転軸を有した回転子と、巻き線を有した固定子と、固定子を内包し、回転軸を支持する軸受けを保持したフレームとにより構成されたブラシレスモータを備えるとともに、複数枚のブレードを有し、回転軸に固着されたインペラと、インペラの外周に配置されたエアガイドと、インペラおよびエアガイドを内包し、中央部に吸気口を配置し、フレームに固定されたファンケースとを備え、前記フレームの外側に設けた外筒との間に、インペラによって発生させ、エアガイドに導かれた空気をフレーム外周に沿って流す通気路を構成し、この外筒の外側に駆動用半導体素子を設置し、外筒の内部には、他端がフレームに当接し、気流と長手方向が一致するような冷却フィンを設け、冷却フィンと外筒、フレームによって囲まれた独立通路の断面積が下流方向に徐々に拡大するようにフレーム又は外筒が傾斜したものである。この構成では、外筒の内部には、他端がフレームに当接し、気流と長手方向が一致するような冷却フィンを設け、冷却フィンと外筒、フレームによって囲まれた独立通路の断面積が下流方向に徐々に拡大するようにフレーム又は外筒が傾斜させているので、冷却フィンを排気のディフューザとして利用でき、コンパクトで冷却効果に優れ、安全でしかも、送風効率を改善できる冷却構成が実現できる。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の発明は、回転軸を有した回転子と、巻き線を有した固定子と、固定子を内包し、回転軸を支持する軸受けを保持したフレームとにより構成されたブラシレスモータを備えるとともに、複数枚のブレードを有し、回転軸に固着されたインペラと、インペラの外周に配置されたエアガイドと、インペラ、エアガイドを内包し、中央部に吸気口を配置し、フレームに固定されたファンケースと、このファンケースに直接密着固定され、フレームの外周に設けた外筒と、外筒とフレームの間に構成された通気路と、吸気口の外側にファンケースと空間を残して密着して設けられたガイドケースとを備え、ファンケースとガイドケースの間の空間に駆動用半導体素子をガイドケースと当接して設けることにより、外筒を駆動用半導体素子の放熱フィンとして利用でき、吸気側の空いた空間に駆動用半導体素子を設置でき、ガイドケースの内側に駆動用半導体素子を設置するため、安全でしかも吸気の抵抗にならず、送風効率を良くすることができ、冷却効果に優れた、省スペースで安全な、かつ通風抵抗にならない冷却構成を実現できる。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
図１に本発明の第１の実施例を示す。図は家庭用の電気掃除機などに使用されている電動送風機を示しており、送風機部と、電動機部に分けられる。電動機はブラシレスモータが使用されている。（ａ）はエアガイド、インペラ部を示す平面図、（ｂ）は一部破断正面図、（ｃ）は排気側からみた平面図である。
【００１２】
図において、１は回転子で、回転子１は図２に示すように、磁石２が外周に設置されたコア部３と、回転軸４により構成されている。５は回転子１の外周側に配置され、巻き線６を有した固定子である。固定子５はフレーム７に固着されており、又このフレーム７にはブラケット８、９を介して軸受け１０、１１が保持され、回転軸４を支持している。１２は遠心型のインペラを示し、複数枚のブレード１２ａを有している。１３はインペラ１２の外周に配置されたエアガイドであり、複数チャンネルの独立したディフューザ部１４で構成され、インペラ１２から排出された気流を徐々に減速し、圧力回復を行っている。１５はファンケースを示しており、中央部に空気が流入するための吸気口１６が設けられている。ファンケース１５は電動機のブラケット８の外周に圧入固定されている。エアガイド１３のディフューザ部１４の外側のブラケット部８には電動機の外部に開口した連通口１７が設けられている電動機フレーム７の外周にはファンケース１５と連結した外筒１８が固定されており、フレーム７との間で通気路１９を構成している。
【００１３】
２１は通気路内に設置された円筒状の多孔質体のフィルタである。２０は駆動用半導体素子であり、フィルタ２１の下流側の外筒に固着されている。この素子をオンオフすることにより固定子５の巻き線６を順次励磁している。巻き線６は普通３相に巻かれており各相にオンオフ２個の駆動用半導体素子２０が必要なため、合計６個の駆動用半導体素子２０が使われる。
【００１４】
次に作用について述べる。インペラ駆動用の電動機は、回転子１が磁石２で構成されており、インバータ回路からの信号で駆動用半導体素子２０を順次オンオフし固定子５に巻かれた巻き線６を励磁する事により、回転磁界を生じさせ、この磁界と同期して回転子１が回転する。
【００１５】
この種のブラシレスモータは、整流子を有した交流整流子モータに比べ、発熱量が小さく、又機械的な接触により給電する必要が無く、固定子側を冷却するだけで十分である。インペラ１２を高速で回転させることによって生じる気流は吸気口１６から吸引され、エアガイド１３のディフューザ部１４で拡大圧力回復される。ディフューザ部１４より出た気流は、ブラケット部８の外周に設けられた連通口１７を通って、通気路１９に導かれ、フレーム７を冷却し排気される。この通気路１９中で流れが徐々に減速し、流れの損失を小さく抑える役目も果たしている。又騒音も通気路１９中で減衰する。
【００１６】
駆動用半導体素子２０は抵抗を有し発熱するため、排気気流は駆動用半導体素子２０も冷却している。すなわち、排気によって冷却される外筒１８自身が放熱フィンとなり駆動用半導体素子２０を冷却するとともに、排気気流が直接駆動用半導体素子２０にあたることにより冷却している。駆動用半導体素子２０はフィルタ２１の下流側に位置しているため、たとえ電気掃除機本体の集塵袋が破損するような事があっても、駆動用半導体素子２０を流れる排気流には塵埃等を含まず、直接駆動用半導体素子２０に当たっても電気的な不良を誘発する事はない。
【００１７】
このように従来の交流整流子電動機を使用した場合に比べ、電動機内部に風を流す必要が無く、全閉構造をとれるため、軸受けの寿命が長くなり、又安全性も向上する。図２に示すように、フレーム７と固定子５の間に通風路を設ける必要が無く、コンパクトな電動機が構成される。又、ディフューザ部１４から出た気流を電動機フレーム７内部に導くために、気流を再び内側に曲げる必要が無く、通過圧損が低減され効率の向上が図られる。駆動用半導体素子２０には直接排気流が当たり冷却され、又通気路１９を構成する外筒１８自身は排気気流により冷却され、駆動用半導体素子２０からみれば放熱フィンとして動作するため、コンパクトな冷却構成が実現でき、しかもフィルタ２１が設置されているため電気的トラブルも少なく安全性も高い。
【００１８】
（実施例２）
本発明の第２の実施例を図３を用いて説明する。なお、上記実施例１と同一構成部品には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１９】
図３において、２５は電動機フレームの外周に設置された外筒であり、この外周のフラット部２７に駆動用半導体素子２６が密着して固定されている。外筒２５自身は本例ではアルミ等の熱伝達特性に優れた金属で作られている。外筒２５は駆動用半導体素子２６の放熱フィンとして働き、排気流によって外筒２５を介して駆動用半導体素子２６が冷却される。排気流自身は電動機の冷却にも使われるため温度は上昇しているが、駆動用半導体素子２６自身に比べ十分低く、必要な冷却効果が得られる。この構成では直接排気流が駆動用半導体素子２６に当たることがないので、塵埃、水分などの付着による電気的トラブルの危険性も少ない。
【００２０】
（実施例３）
本発明の第３の実施例を図４を用いて説明する。なお、上記実施例２と同一構成部品には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２１】
図において、２８は外筒であり、フレーム７との間に通気路１９を構成している。２９は通気路１９内に位置し外筒２８と一体で構成された複数の冷却フィンであり、その一つ一つは薄い板状の形状を有している。外筒２８及び冷却フィン２９は熱伝達の比較的良いアルミ等の金属で作られている。３０は外筒２８の外側フラット部２７に密着して固着された駆動用半導体素子である。
【００２２】
通気路１９内に複数の冷却フィンが在るため、外筒２８を介して駆動用半導体素子３０はより良く冷却され温度的な過負荷になることはない。冷却フィン自身は排気流から見て抵抗にはなるが、通気路１９内を通る排気流の整流の効果もあり、実質的にはほとんど抵抗にはならない。又、排気流が直接当たることが無く安全性も高い。
【００２３】
（実施例４）
本発明の第４の実施例を図５を用いて説明する。なお、上記実施例３と同一構成部品には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
図において、３１は外筒であり、電動機フレーム３２との間に通気路３４を構成している。フレーム３２は傾斜しており、このため、通気路３４は下流に従ってその断面積が大きくなっている。３３は通気路内に設けられた冷却フィンであり、外筒３１と一体構造を有している。冷却フィンのうち等間隔にいくつかは、その端部３５が電動機フレーム３２に当接し、独立した空気通路を構成している。この独立通路はフレームが傾斜しているため下流にいくに従ってその断面積が大きくなっている。
【００２５】
駆動用半導体素子３６は外筒３１の外側フラット部２７に密着固定され、外筒３１及び冷却フィン３３は熱伝達の良いアルミなどの金属で作られており、駆動用半導体素子３６は冷却フィン３３を有した外筒３１を介して、通気路３４内の排気流によって効果的に冷却される。エアガイド１３から排気された排気流は十分に減速されていないため大きな動圧成分を有しているが、この動圧成分は通気路３４内の独立通路で減速され、圧力回復がなされ損失が低減される。すなわち通気路３４内の冷却フィン３５は、駆動用半導体素子３６を冷却すると共に、通気路３４内に下流に行くに従って断面積が大きくなる独立通路を形成し、ディフューザの役目を果たし、送風損失の低減にも役立つ。
【００２６】
なお、エアガイド１３から出た気流はまだ少し旋回成分を有しているため、冷却フィン３５はこの流れに沿うように若干傾斜している方が良い場合もある。
【００２７】
（実施例５）
本発明の第５の実施例を図６を用いて説明する。なお、上記実施例１と同一構成部品には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２８】
図において、３８はフレーム７の外側に設けられた外筒であり、ファンケース１５に密着固定されている。３９はゴム等の弾性体でできた吸排気のシール兼支持部材であり隔壁４０のリング状のリブ４１と当接している。４５は駆動用半導体素子であり、吸気側、すなわちシール材３９より上流側でファンケース１５に密着固定されている。気流の流れは矢印４３で示すように、掃除機本体の隔壁４０の連通孔４４をとおり、吸気口１６から吸い込まれ、エアガイド１３、通気路１９を通って排気される。
【００２９】
吸気側の空気の温度は排気側よりも低く、この風が駆動用半導体素子４５に直接当たるため効果的に駆動用半導体素子４５を冷却できる。又、排気によっても外筒３８、ファンケース１５を介して駆動用半導体素子４５は冷却されるため、より冷却性能は向上する。又駆動用半導体素子４５が設置されている空間は、送風性能上確保されているものであり、スペースの有効利用ができる。
【００３０】
外筒３８の内側に冷却フィンを用いるのは実施例３，４で記載したものと同じくこの実施例でも効果が現れる。
【００３１】
（実施例６）
本発明の第６の実施例を図７を用いて説明する。なお、上記実施例５と同一構成部品には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３２】
図７において、４６は吸気口１６の外側にファンケース１５と空間４７を残して密着して設けられたガイドケースであり、ファンケース１５とガイドケース４６の間の空間４７に駆動用半導体素子４５がガイドケース４６に密着して取り付けられている。本例では、このガイドケース４６はフレーム７の外側に位置した外筒４８と一体の構成を成している。４９は掃除機本体の集塵室との隔壁であり、５０は連通孔を示している。ガイドケース４６、外筒４８はそれぞれ流入する吸気流及び排気流によって冷却され、ガイドケース４６に取り付けられた駆動用半導体素子４５にとって放熱フィンとしての役目を果たす。すなわち駆動用半導体素子４５はガイドケース４６、外筒４８を介して効果的に冷却される。
【００３３】
ガイドケース４６の上面５１は吸気口１６に向かって隔壁４９からの距離が増大するように傾斜しているため、連通孔５０から流入した気流はこのガイドケース４６に沿ってなだらかに電動送風機へ流入し入口での損失が小さく抑えられる。又、駆動用半導体素子４５には直接気流が当たらないため、電気的なトラブルに対しての信頼性は高い。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の発明は、電動機をブラシレスタイプにし、インペラから送出される気流を流す通気路を外筒を設ける事により構成しているので、簡単な構造の通気路が実現でき、この通気路にフィルタを介在させ通気路内部でフィルタの下流側に外筒に固着して駆動用半導体素子を固定すれば、排気によって冷却される外筒が、駆動用半導体素子の放熱ファインとしての役目を果たし、しかもフィルタの下流側に位置するため、塵埃が駆動用半導体素子に付着する危険性も少なく、安全で信頼性の高い、コンパクトでしかも冷却特性に優れた駆動用半導体素子の冷却構成を有した電動送風機が実現できる。
【００３５】
本発明の請求項２記載の発明は、通気路を構成する外筒の外側に駆動用半導体素子を固着し、通気路側に冷却フィンを風の流れに沿って配置することにより、駆動用半導体素子の冷却特性により優れた、しかも排気流に対する圧損の小さい、コンパクトで信頼性の高い冷却構成を有する電動送風機が実現できる。
【００３６】
本発明の請求項３記載の発明は、通気路を構成する外筒の外側に駆動用半導体素子を固着し、通気路側に冷却フィンを風の流れに沿って配置し、その中の一部の冷却フィンを等間隔にフレームに当接するまで延ばし、しかも通気路の断面積が下流側にいくに従い大きくなるようにすれば、独立したディフューザが構成され、排気流の損失低減もでき、コンパクトで信頼性が高く、冷却性に優れ、しかも送風効率を改善できる冷却構成を有する電動送風機が実現できる。
【００３７】
本発明の請求項４記載の発明は、ファンケースを、外筒に直結したガイドケースで覆い、その空間にガイドケースに密着して駆動用半導体素子を固着すれば、外筒、ガイドケースを介して駆動用半導体素子が冷却され、しかも吸気が直接当たることなく信頼性の高い冷却構成が得られる。又、ガイドケース自身が吸気を整流する効果があり、送風効率も改善できる。このように、コンパクトで、冷却性能に優れ、信頼性の高い、しかも送風効率の改善が図れる冷却構成を有した電動送風機が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施例を示す電動送風機のエアガイド、インペラ部の平面図
（ｂ）同電動送風機の一部破断正面図
（ｃ）同電動送風機の排気側からみた平面図
【図２】同電動送風機の回転子周辺の断面図
【図３】（ａ）本発明の第２の実施例を示す電動送風機の一部破断正面図
（ｂ）同電動送風機の排気側からみた平面図
【図４】（ａ）本発明の第３の実施例を示す電動送風機の一部破断正面図
（ｂ）同電動送風機の排気側からみた平面図
【図５】（ａ）本発明の第４の実施例を示す電動送風機の一部破断正面図
（ｂ）同電動送風機の排気側からみた平面図
【図６】（ａ）本発明の第５の実施例を示す電動送風機の吸気側から見た平面図
（ｂ）同電動送風機の一部破断正面図
【図７】（ａ）本発明の第６の実施例を示す電動送風機の吸気側から見た平面図
（ｂ）同電動送風機の一部破断正面図
【図８】（ａ）従来の電動送風機の一部破断正面図
（ｂ）同電動送風機の回転子周辺の断面図
【符号の説明】
１回転子
４回転軸
５固定子
７フレーム
１２インペラ
１３エアガイド
１５ファンケース
１６吸気口
１８外筒
１９通気路
２０駆動用半導体素子
２１フィルタ
２５外筒
２６駆動用半導体素子
２８外筒
２９冷却フィン
３０駆動用半導体素子
３１外筒
３２フレーム
３３冷却フィン
３４通気路
３５端部
３６駆動用半導体素子
３８外筒
３９シール兼支持部材
４５駆動用半導体素子
４６ガイドケース
４８外筒[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric blower used for a household vacuum cleaner or the like.
[0002]
[Prior art]
Most of the electric blower motors used in household vacuum cleaners are AC commutator motors, and a few brushless motors are used. In the case of a brushless motor, a driving semiconductor element is required, and in the case of an AC commutator motor, recently, a driving semiconductor element is often used for input adjustment, and cooling of these driving semiconductor elements is a major issue. It has become.
[0003]
As shown in FIG. 8, a conventional electric blower using an AC commutator motor has a winding 107 on a rotor 105 and also has a brush 110 and a commutator 106. For cooling these, In many cases, a ventilation path is formed in the electric motor frame 101. Reference numeral 102 denotes an impeller attached to the rotating shaft 103 of the electric motor, and reference numeral 104 denotes an air guide that guides the airflow from the impeller 105 into the frame 101. The airflow flows as indicated by an arrow 109.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to effectively cool the driving semiconductor element, it is necessary to cool it with a large amount of air. However, if the ventilation path of the electric blower is blocked, the ventilation loss increases, and the efficiency of the electric blower deteriorates. However, if the driving semiconductor element is installed in a place where the wind speed is low and the loss is not so much, a large cooling fin is required, and the outer shape of the electric vacuum cleaner using the electric blower becomes large. Directly applying the exhaust air from the electric blower to the drive semiconductor element means that if the dust bag of the vacuum cleaner main body is damaged, various dusts will hit the drive semiconductor element, resulting in an electrical failure. It is not preferable because it causes. As described above, it is preferable that the driving semiconductor element can be cooled as compactly as possible with a low-pressure loss, and a configuration that can use as clean air as possible.
[0005]
An object of the present invention is to realize cooling of a driving semiconductor element with a compact configuration that hardly causes a ventilation loss in an electric blower using a brushless electric motor.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a brushless comprising a rotor having a rotating shaft, a stator having a winding, and a frame that holds the bearing that includes the stator and supports the rotating shaft. A motor and a plurality of blades, an impeller fixed to a rotating shaft, an air guide disposed on the outer periphery of the impeller, an impeller and an air guide are included, and an air inlet is disposed in the center. A fan case fixed to the frame, an outer cylinder is provided outside the frame, and an air passage that is generated by the impeller and flows the air guided to the air guide along the outer periphery of the frame is formed between the outer cylinder and the frame. and, installing a filter of the porous body during this period, by which established the driving semiconductor element on the downstream side of the filter, available outer tube as a heat radiating fin, also the filter Since it cool directly driving semiconductor element with clean air since the location, compact and safe cooling structure can be realized.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention according to claim 1 of the present invention includes a rotor having a rotating shaft, a stator having a winding, and a frame that holds the bearing that includes the stator and supports the rotating shaft. In addition to a brushless motor, it has a plurality of blades, an impeller fixed to the rotating shaft, an air guide arranged on the outer periphery of the impeller, an impeller and an air guide, and an air inlet in the center. A fan case fixed to the frame, and an outer cylinder is provided outside the frame, and an air passage that is generated by the impeller and flows the air guided to the air guide along the outer periphery of the frame is provided between the outer cylinder and the frame. In this structure, a porous filter is installed between them, and a driving semiconductor element is installed on the downstream side of the filter. In this configuration, the outer cylinder can be used as a heat radiating fin, and since the filter is installed, the driving semiconductor element can be directly cooled with clean air, so that a compact and safe cooling configuration can be realized.
[0008]
The invention according to claim 2 of the present invention includes a rotor having a rotating shaft, a stator having a winding, and a frame that includes the stator and holds a bearing that supports the rotating shaft. In addition to a brushless motor, it has multiple blades, an impeller fixed to a rotating shaft, an air guide arranged on the outer periphery of the impeller, an impeller and an air guide, and an air inlet in the center. And a fan case fixed to the frame, and an outer cylinder is provided on the outer side of the frame. The air is generated by the impeller between the outer cylinder and the air guided to the air guide along the outer periphery of the frame. A ventilation passage is formed, a driving semiconductor element is installed outside the outer cylinder, and a cooling fin is provided inside the outer cylinder to further enhance the cooling effect, and the fins in the ventilation path are Not cause pressure loss to be arranged along the record, low pressure drop of yet safe cooling structure excellent compact cooling effect can be achieved.
[0009]
The invention according to claim 3 of the present invention includes a rotor having a rotating shaft, a stator having a winding, and a frame that includes the stator and holds a bearing that supports the rotating shaft. In addition to a brushless motor, it has multiple blades, an impeller fixed to a rotating shaft, an air guide arranged on the outer periphery of the impeller, an impeller and an air guide, and an air inlet in the center. And a fan case fixed to the frame, and an air passage that is generated by an impeller and flows the air guide along the outer periphery of the frame between the outer cylinder provided on the outside of the frame A driving semiconductor element is installed outside the outer cylinder, and a cooling fin is provided inside the outer cylinder so that the other end is in contact with the frame and the longitudinal direction coincides with the airflow. , Hula Sectional area of the independent passage surrounded by arm is what the frame or the outer cylinder so as to gradually expand in the downstream direction inclined. In this configuration, a cooling fin is provided inside the outer cylinder so that the other end is in contact with the frame and the longitudinal direction coincides with the airflow, and the sectional area of the independent passage surrounded by the cooling fin, the outer cylinder, and the frame is provided. Since the frame or outer cylinder is inclined so that it gradually expands in the downstream direction, the cooling fin can be used as an exhaust diffuser, realizing a cooling structure that is compact, excellent in cooling effect, safe, and can improve ventilation efficiency it can.
[0010]
The invention according to claim 4 of the present invention comprises a rotor having a rotating shaft, a stator having a winding, and a frame that includes the stator and holds a bearing that supports the rotating shaft. In addition to a brushless motor, it has multiple blades, an impeller fixed to a rotating shaft, an air guide arranged on the outer periphery of the impeller, an impeller and an air guide, and an air inlet in the center. A fan case fixed to the frame, an outer cylinder that is directly fixed to the fan case, provided on the outer periphery of the frame, an air passage formed between the outer cylinder and the frame, and a fan outside the intake port. The guide case is provided in close contact with the case, leaving a space, and the driving semiconductor element is provided in contact with the guide case in the space between the fan case and the guide case, thereby driving the outer cylinder. It can be used as a heat dissipation fin for conductor elements, and the drive semiconductor element can be installed in the empty space on the intake side, and the drive semiconductor element is installed inside the guide case. It is possible to realize a cooling structure that is excellent in cooling effect, space-saving and safe, and does not cause ventilation resistance.
[0011]
【Example】
Example 1
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The figure shows an electric blower used for a household vacuum cleaner and the like, and is divided into a blower section and an electric motor section. A brushless motor is used as the electric motor. (A) is a top view which shows an air guide and an impeller part, (b) is a partially broken front view, (c) is the top view seen from the exhaust side.
[0012]
In the figure, reference numeral 1 denotes a rotor, and the rotor 1 includes a core portion 3 having a magnet 2 installed on the outer periphery and a rotating shaft 4 as shown in FIG. Reference numeral 5 denotes a stator disposed on the outer peripheral side of the rotor 1 and having a winding 6. The stator 5 is fixed to a frame 7, and bearings 10 and 11 are held on the frame 7 via brackets 8 and 9 to support the rotating shaft 4. Reference numeral 12 denotes a centrifugal impeller, which has a plurality of blades 12a. Reference numeral 13 denotes an air guide disposed on the outer periphery of the impeller 12, which is composed of independent diffuser portions 14 of a plurality of channels. The air flow discharged from the impeller 12 is gradually decelerated to recover pressure. Reference numeral 15 denotes a fan case, which is provided with an intake port 16 through which air flows into the center. The fan case 15 is press-fitted and fixed to the outer periphery of the bracket 8 of the electric motor. The bracket portion 8 outside the diffuser portion 14 of the air guide 13 is provided with a communication port 17 opened to the outside of the electric motor. An outer cylinder 18 connected to the fan case 15 is fixed to the outer periphery of the electric motor frame 7. A ventilation path 19 is formed between the frame 7 and the frame 7.
[0013]
Reference numeral 21 denotes a cylindrical porous filter installed in the air passage. Reference numeral 20 denotes a driving semiconductor element, which is fixed to an outer cylinder on the downstream side of the filter 21. By turning this element on and off, the winding 6 of the stator 5 is sequentially excited. Since the winding 6 is normally wound in three phases and requires two driving semiconductor elements 20 on and off for each phase, a total of six driving semiconductor elements 20 are used.
[0014]
Next, the operation will be described. In the motor for driving the impeller, the rotor 1 is composed of the magnet 2, and the driving semiconductor elements 20 are sequentially turned on and off by the signal from the inverter circuit to excite the winding 6 wound around the stator 5. A rotating magnetic field is generated, and the rotor 1 rotates in synchronization with this magnetic field.
[0015]
This type of brushless motor has a smaller amount of heat generation than an AC commutator motor having a commutator, and it is not necessary to supply power by mechanical contact. It is sufficient to cool the stator side. The airflow generated by rotating the impeller 12 at a high speed is sucked from the intake port 16 and is recovered by the diffuser portion 14 of the air guide 13 at an enlarged pressure. The airflow emitted from the diffuser portion 14 is guided to the air passage 19 through the communication port 17 provided on the outer periphery of the bracket portion 8, and the frame 7 is cooled and exhausted. The flow gradually slows down in the air passage 19 and also plays a role of minimizing the flow loss. Noise is also attenuated in the air passage 19.
[0016]
Since the driving semiconductor element 20 has resistance and generates heat, the exhaust airflow also cools the driving semiconductor element 20. That is, the outer cylinder 18 itself cooled by the exhaust serves as a radiating fin to cool the driving semiconductor element 20, and the exhaust airflow directly cools against the driving semiconductor element 20. Since the driving semiconductor element 20 is located on the downstream side of the filter 21, even if the dust collecting bag of the main body of the vacuum cleaner is damaged, the exhaust stream flowing through the driving semiconductor element 20 Even if it directly hits the semiconductor element 20 for driving, no electrical failure is induced.
[0017]
In this way, compared to the case where a conventional AC commutator motor is used, it is not necessary to flow air inside the motor, and a fully closed structure can be adopted, so that the life of the bearing is prolonged and the safety is also improved. As shown in FIG. 2, there is no need to provide a ventilation path between the frame 7 and the stator 5, and a compact electric motor is configured. Further, in order to guide the airflow from the diffuser portion 14 to the inside of the electric motor frame 7, it is not necessary to bend the airflow inward again, and the passage pressure loss is reduced and the efficiency is improved. The driving semiconductor element 20 is directly cooled by the exhaust flow, and the outer cylinder 18 constituting the air passage 19 itself is cooled by the exhaust air flow and operates as a radiating fin from the viewpoint of the driving semiconductor element 20. A cooling configuration can be realized, and since the filter 21 is installed, there are few electrical troubles and high safety.
[0018]
(Example 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the said Example 1, and the description is abbreviate | omitted.
[0019]
In FIG. 3, reference numeral 25 denotes an outer cylinder installed on the outer periphery of the electric motor frame, and the driving semiconductor element 26 is fixed in close contact with the flat portion 27 on the outer periphery. The outer cylinder 25 itself is made of a metal having excellent heat transfer characteristics such as aluminum in this example. The outer cylinder 25 functions as a heat radiating fin of the driving semiconductor element 26, and the driving semiconductor element 26 is cooled by the exhaust flow through the outer cylinder 25. Since the exhaust flow itself is also used for cooling the electric motor, the temperature rises, but it is sufficiently lower than the driving semiconductor element 26 itself, and a necessary cooling effect can be obtained. In this configuration, since the direct exhaust flow does not hit the driving semiconductor element 26, there is little risk of electrical trouble due to adhesion of dust, moisture and the like.
[0020]
Example 3
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the said Example 2, and the description is abbreviate | omitted.
[0021]
In the figure, reference numeral 28 denotes an outer cylinder, which forms an air passage 19 with the frame 7. Reference numeral 29 denotes a plurality of cooling fins located in the air passage 19 and integrally formed with the outer cylinder 28, each of which has a thin plate shape. The outer cylinder 28 and the cooling fin 29 are made of a metal such as aluminum having a relatively good heat transfer. Reference numeral 30 denotes a driving semiconductor element that is in close contact with and fixed to the outer flat portion 27 of the outer cylinder 28.
[0022]
Since there are a plurality of cooling fins in the air passage 19, the driving semiconductor element 30 is better cooled via the outer cylinder 28 and does not become a thermal overload. Although the cooling fin itself becomes resistance when viewed from the exhaust flow, there is also an effect of rectification of the exhaust flow passing through the air passage 19, and substantially no resistance. In addition, the exhaust flow is not directly hit and safety is high.
[0023]
(Example 4)
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the said Example 3, and the description is abbreviate | omitted.
[0024]
In the figure, reference numeral 31 denotes an outer cylinder, and an air passage 34 is formed between the outer cylinder 31 and the motor frame 32. The frame 32 is inclined, so that the cross-sectional area of the air passage 34 increases in the downstream direction. Reference numeral 33 denotes a cooling fin provided in the air passage, and has an integral structure with the outer cylinder 31. Some of the cooling fins are equidistantly spaced at their end portions 35 against the motor frame 32 to form independent air passages. Since this independent passage has an inclined frame, its cross-sectional area increases as it goes downstream.
[0025]
The driving semiconductor element 36 is tightly fixed to the outer flat portion 27 of the outer cylinder 31, the outer cylinder 31 and the cooling fin 33 are made of metal such as aluminum having good heat transfer, and the driving semiconductor element 36 is the cooling fin 33. It is effectively cooled by the exhaust flow in the air passage 34 through the outer cylinder 31 having Since the exhaust flow exhausted from the air guide 13 is not sufficiently decelerated, it has a large dynamic pressure component. However, this dynamic pressure component is decelerated in an independent passage in the air passage 34, pressure is recovered, and loss is lost. Reduced. That is, the cooling fin 35 in the air passage 34 cools the driving semiconductor element 36 and forms an independent passage whose cross-sectional area increases in the air passage 34 as it goes downstream. Helps to reduce.
[0026]
Since the air flow from the air guide 13 still has a slightly swirling component, the cooling fin 35 may be slightly inclined to follow this flow.
[0027]
(Example 5)
A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as the said Example 1, and the description is abbreviate | omitted.
[0028]
In the figure, reference numeral 38 denotes an outer cylinder provided on the outer side of the frame 7 and is closely fixed to the fan case 15. Reference numeral 39 denotes an intake / exhaust seal / support member made of an elastic material such as rubber, which is in contact with the ring-shaped rib 41 of the partition wall 40. Reference numeral 45 denotes a driving semiconductor element, which is closely fixed to the fan case 15 on the intake side, that is, on the upstream side of the seal material 39. As indicated by an arrow 43, the airflow flows through the communication hole 44 of the partition wall 40 of the cleaner body, is sucked from the intake port 16, and is exhausted through the air guide 13 and the air passage 19.
[0029]
The temperature of the air on the intake side is lower than that on the exhaust side, and since this wind directly hits the driving semiconductor element 45, the driving semiconductor element 45 can be effectively cooled. Further, since the driving semiconductor element 45 is also cooled by the exhaust through the outer cylinder 38 and the fan case 15, the cooling performance is further improved. The space in which the driving semiconductor element 45 is installed is ensured in terms of air blowing performance, and the space can be used effectively.
[0030]
The use of cooling fins on the inside of the outer cylinder 38 is effective in this embodiment as described in the third and fourth embodiments.
[0031]
(Example 6)
A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same components as those in the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0032]
In FIG. 7, 46 is a guide case provided in close contact with the fan case 15 and the space 47 outside the intake port 16, and the drive semiconductor element 45 is placed in the space 47 between the fan case 15 and the guide case 46. Is attached in close contact with the guide case 46. In this example, the guide case 46 is integrated with an outer cylinder 48 located outside the frame 7. Reference numeral 49 denotes a partition wall with the dust collection chamber of the cleaner body, and 50 denotes a communication hole. The guide case 46 and the outer cylinder 48 are cooled by the inflowing air flow and the exhausting air flow, respectively, and serve as heat radiation fins for the driving semiconductor element 45 attached to the guide case 46. That is, the driving semiconductor element 45 is effectively cooled through the guide case 46 and the outer cylinder 48.
[0033]
Since the upper surface 51 of the guide case 46 is inclined so that the distance from the partition wall 49 increases toward the air inlet 16, the airflow flowing from the communication hole 50 gently flows into the electric blower along the guide case 46. Loss at the shim entrance is kept small. Further, since the driving semiconductor element 45 is not directly exposed to airflow, the reliability against electrical trouble is high.
[0034]
【The invention's effect】
The invention of claim 1, wherein the present invention, the electric motor brushless, since the structure by providing the outer tube of the air passage for flowing an air current sent from the impeller, the vent passage having a simple structure can be realized, If a filter is interposed in the air passage and the driving semiconductor element is fixed to the outer cylinder on the downstream side of the filter inside the air passage, the outer cylinder cooled by the exhaust is used as a heat dissipation fine of the driving semiconductor element. Because it is located on the downstream side of the filter, it has a low risk of dust adhering to the driving semiconductor element, and it is safe, reliable, compact, and has excellent cooling characteristics. An electric blower having the above can be realized.
[0035]
According to the second aspect of the present invention, the driving semiconductor element is fixed to the outside of the outer cylinder constituting the air passage, and the cooling fin is arranged along the flow of the wind on the air passage side. Therefore, it is possible to realize an electric blower that has a compact and highly reliable cooling structure that is superior in the cooling characteristics and has a small pressure loss against the exhaust flow.
[0036]
According to the third aspect of the present invention, the driving semiconductor element is fixed to the outside of the outer cylinder constituting the air passage, and the cooling fin is disposed along the air flow on the air passage side, and a part of the inside is arranged. If the cooling fins are extended at equal intervals until they abut against the frame, and the cross-sectional area of the air passage increases toward the downstream side, an independent diffuser is constructed, reducing exhaust flow loss, and compact and reliable. Therefore, it is possible to realize an electric blower having a cooling configuration that has high cooling performance, excellent cooling performance, and can improve air blowing efficiency.
[0037]
According to the fourth aspect of the present invention, if the fan case is covered with a guide case directly connected to the outer cylinder and the driving semiconductor element is fixed in close contact with the guide case in the space, the outer cylinder and the guide case are interposed. Thus, the driving semiconductor element is cooled, and a highly reliable cooling structure can be obtained without direct intake air. Further, the guide case itself has the effect of rectifying the intake air, and the air blowing efficiency can be improved. Thus, an electric blower having a cooling configuration that is compact, excellent in cooling performance, highly reliable, and capable of improving the blowing efficiency can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a plan view of an air guide and an impeller portion of an electric blower showing a first embodiment of the present invention. FIG. 1B is a partially broken front view of the electric blower. FIG. Fig. 2 is a sectional view of the periphery of the rotor of the electric blower. Fig. 3 is a partially broken front view of the electric blower showing a second embodiment of the present invention. (B) Exhaust of the electric blower. [FIG. 4] (a) Partially cutaway front view of an electric blower showing a third embodiment of the present invention (b) Plan view seen from the exhaust side of the electric blower [FIG. 5] (a) FIG. 6 is a partially cutaway front view of an electric blower showing a fourth embodiment of the present invention. FIG. 6B is a plan view of the electric blower as viewed from the exhaust side. FIG. 6A is an electric blower showing a fifth embodiment of the present invention. (B) Partially cutaway front view of the electric blower FIG. 7 (a) A sixth embodiment of the present invention is shown. (B) Partially cutaway front view of the electric blower [FIG. 8] (a) Partially cutaway front view of the conventional electric blower (b) Around the rotor of the electric blower Sectional view of [Figure]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotor 4 Rotating shaft 5 Stator 7 Frame 12 Impeller 13 Air guide 15 Fan case 16 Intake port 18 Outer cylinder 19 Air passage 20 Driving semiconductor element 21 Filter 25 Outer cylinder 26 Driving semiconductor element 28 Outer cylinder 29 Cooling fin 30 Driving semiconductor element 31 Outer cylinder 32 Frame 33 Cooling fin 34 Ventilation path 35 End 36 Driving semiconductor element 38 Outer cylinder 39 Sealing and supporting member 45 Driving semiconductor element 46 Guide case 48 Outer cylinder

Claims

The brushless motor includes a rotor having a rotating shaft, a stator having a winding, and a frame that includes a stator and supports a shaft that supports the rotating shaft, and includes a plurality of blades. And an impeller fixed to the rotating shaft, an air guide disposed on the outer periphery of the impeller, an impeller and an air guide are included, an air inlet is disposed in the center, and a fan case fixed to the frame, An outer cylinder is provided on the outside of the frame, and an air passage is formed between the outer cylinder and the frame that flows along the outer periphery of the frame and is generated by an impeller. And the electric blower which installed the semiconductor element for a drive in the downstream of this filter.

A brushless motor including a rotor having a rotating shaft, a stator having a winding, and a frame that includes a stator and holds a bearing that supports the rotating shaft, and includes a plurality of blades. And an impeller fixed to the rotating shaft, an air guide disposed on the outer periphery of the impeller, a fan case that includes the impeller and the air guide, includes an air inlet in the center, and is fixed to the frame. In addition, an outer cylinder is provided on the outer side of the frame, and an air passage that is generated by an impeller and flows along the outer periphery of the frame is formed between the outer cylinder and the outer cylinder. An electric blower in which a driving semiconductor element is installed in the outer cylinder and a cooling fin is provided inside the outer cylinder.

A brushless motor including a rotor having a rotating shaft, a stator having a winding, and a frame that includes a stator and holds a bearing that supports the rotating shaft, and includes a plurality of blades. And an impeller fixed to the rotating shaft, an air guide disposed on the outer periphery of the impeller, a fan case that includes the impeller and the air guide, has an air inlet in the center, and is fixed to the frame. A ventilation passage is formed between the outer cylinder provided on the outer side of the frame and an air guide that is generated by an impeller and flows along the outer periphery of the frame. A driving semiconductor element is provided on the outer side of the outer cylinder. Inside the outer cylinder, a cooling fin is installed so that the other end abuts the frame and the longitudinal direction coincides with the airflow. The cooling fin, the outer cylinder, and the independent passage surrounded by the frame are cut off. Electric blower frame or the outer tube is inclined so that the product is gradually expanded in the downstream direction.

A brushless motor including a rotor having a rotating shaft, a stator having a winding, and a frame that includes a stator and holds a bearing that supports the rotating shaft, and includes a plurality of blades. An impeller fixed to the rotation shaft, an air guide disposed on the outer periphery of the impeller, an impeller and an air guide are enclosed, a suction port is disposed in the center, and a fan case fixed to the frame, Directly fixed in close contact with the fan case, and provided in close contact with the outer cylinder provided on the outer periphery of the frame, the air passage formed between the outer cylinder and the frame, and the fan case and the space outside the intake port. An electric blower provided with a guide case, wherein a driving semiconductor element is provided in contact with the guide case in a space between the fan case and the guide case.