JP3839584B2

JP3839584B2 - Electric blower

Info

Publication number: JP3839584B2
Application number: JP15436998A
Authority: JP
Inventors: 康則秦野; 正小澤; 勉村田
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 1998-06-03
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2018-06-03
Also published as: JPH11344000A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気掃除機等に使用される電動送風機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動機と、送風ファンから構成される電動送風機は、電気掃除機等の各種の機器に使用されている。
【０００３】
そして、電気掃除機等の機器においては、市場の要求により小型でかつ高性能つまり吸塵力等を大きくしたものが要求されている。そして、これら機器の小型化と高性能化を図るためには、電動送風機の小型化と高性能化を図ることが必要である。この電動送風機の小型化と高性能化を図るための一つの要素として、電動機の小型化と高性能化つまり高出力化を図ることが必要である。
【０００４】
しかし、電動機の小型化と高出力化とは相反するものである。つまり電動機の高出力化を図るためには、固定子巻線との関係等から固定子の外形を大きくする必要が有り、この固定子の外形を大きくするとこの固定子を収納するフレームの外形を大きくしなければならないことから小型化が図れないことになる。
【０００５】
一方、電動機の高出力化を図るなかで小型化を図るようにすると、電動機の発熱量も大きくなることからその冷却を十分になすことが必要となる。このため、従来よりこの冷却をできるだけ効果的になすために、送風ファンから吸引された空気流を電動機のフレームの内部つまりフレームの内周壁面と固定子の外側面との間に形成される空間によって風路を形成し、この風路内に前記空気流つまり冷却風を通し冷却をするようにしているものがある。
【０００６】
ここで、上記のように電動機のフレームの内部に風路を形成し、この風路内に冷却風を通し冷却をするように構成した電動送風機を図６および図７を参照して説明する。なお、図６は電動送風機の中心から一方側を断面した図であり、図７は図６のＹ−Ｙ線方向から見た図である。また、図７では回転子は省略してある。
【０００７】
図６に示すように、電動送風機１００は、電動機１１０と送風ファン１６０によって構成されている。
【０００８】
そして、電動機１１０は、主フレーム１２０と副フレーム１３０からなるフレーム１１１、前記主フレーム１２０内に収納された固定子１４０および回転子１５０等から構成されている。
【０００９】
前記主フレーム１２０は、鉄板からなり図６に示すように、環状壁１２１、この環状壁１２１の一端側に底壁１２３を有し、他端側を開口１２２とした有底筒状に形成されている。また、前記環状壁１２１の底壁１２３側には流出口１２４が形成されている。また、前記環状壁１２１の底壁１２３側には図６に示すように貫通孔１２５が形成され、この貫通孔１２５にはブラシホルダー１７０がねじ１７４によって取り付けられており、このブラシホルダー１７０にはコイルスプリング１７３によって後述する整流子１５４の整流子片１５４ａに付勢されてブラシ１７１が収納されている。
【００１０】
また、前記底壁１２３には軸受凹部１２６が形成され、この軸受凹部１２６には、軸受としてのボールベアリング１７６が圧入して設けられている。
【００１１】
また、主フレーム１２０の前記開口１２２の周縁には円形状のフランジ部１２７が形成されている。
【００１２】
つぎに、前記副フレーム１３０は鉄板からなり短冊状に形成され、図６に示すように軸受凹部１３１が設けられており、この軸受凹部１３１には、軸受としてのボールベアリング１７７が圧入されて設けられている。また、前記軸受凹部１３１の底壁には後述する回転軸を貫通させる貫通孔１３２が形成されている。なお、この副フレーム１３０は長手方向を図６において紙面と直交する方向として主フレーム１２０の開口１２２に橋架して、図示しないねじによって前記フランジ部１２７に取り付けられているものである。
【００１３】
つぎに、前記固定子１４０は、磁性鋼板を打ち抜いて図７に示すように外形を略正方形状とするとともに、図示しないが互いに対向する一対の磁極が形成されたコアーを積層して形成した固定子鉄心１４１、この固定子鉄心１４１の前記図示しない磁極に巻装された固定子巻線１４４から構成されている。
【００１４】
また、前記固定子鉄心１４１の各角部１４５は、前記主フレーム１２０の環状壁１２１に圧入する圧入代分だけ大きい外形に形成されており、固定子鉄心１４１はこれら角部１４５を前記主フレーム１２０の環状壁１２１に圧入することによって主フレーム１２０内に収納されているものである。
【００１５】
そして、固定子１４０を主フレーム１２０内に収納した状態においては、図６および図７に示すように、前記主フレーム１２０の円弧状に形成されている内周壁面つまり環状壁１２１の内周面１２１ａと前記固定子鉄心１４１のそれぞれ直線状の外側面１４３によって囲まれ、主フレーム１２０の軸方向に沿う空間によって風路１２８が形成され、この風路１２８は前記流出口１２４に連通している。
【００１６】
つぎに、回転子１５０は、磁性鋼板を打ち抜いて形成されたコアーを積層して形成した回転子鉄心１５１、この回転子鉄心１５１の中心部に形成した軸孔１５２に、圧入した回転軸１５５、この回転軸１５５に取り付けられた多数の整流子片１５４ａと絶縁体１５４ｂとからなる整流子１５４、前記回転子鉄心１５１に巻装された回転子巻線１５３から構成されている。
【００１７】
また、前記回転軸１５５の一方の先端部にはねじ１５６が形成されている。そして、回転子１５０は、前記回転軸１５５の整流子１５４が取り付けられている側の端部を前記ボールベアリング１７６の内輪に圧入するとともに、前記ねじ１５６が設けられている側の端部近傍を前記副フレーム１３０に取り付けたボールベアリング１７７の内輪に圧入してフレーム１１１内に回転自在に配置されている。また、回転子１５０がフレーム１１１内に配設された状態では、前記回転軸１５５のねじ１５６が設けられた部分は副フレーム１３０から外方に突出している。
【００１８】
つぎに、送風ファン１６０は、回転ファン１６１、この回転ファン１６１の下流側つまり図６において副フレーム１３０側に配置される整流板１６５、この整流板１６５および前記回転ファン１６１を覆うファンカバー１６７とから構成されている。
【００１９】
そして、前記回転ファン１６１は、主プレート１６２と副プレート１６３およびこれら主プレート１６２と副プレート１６３との間に配置された複数のブレード１６４から構成されている。また、主プレート１６２の中央部には前記回転軸１５５に嵌合する嵌合孔１６２ａが形成されている。また、副プレート１６３の中央部には吸込開口１６３ａが形成されており、回転ファン１６１が電動機１１０によって回転すると、この吸込開口１６３ａから空気が吸込まれこの空気は回転ファン１６１の外周部から吐出されるようになっている。
【００２０】
また、前記整流板１６５は図示しないが前記回転ファン１６１の外周部から吐出される空気流を前記主フレーム１２０の開口１２２側に流出させる案内流路が設けられており、また、中央部には前記副フレーム１３０の軸受凹部１３１の外周に嵌合する嵌合孔１６５ａが形成されている。
【００２１】
そして、この整流板１６５は前記嵌合孔１６５ａを前記軸受凹部１３１の外周に嵌合させて、ねじ１６６によって前記副フレーム１３０に取り付けられているものである。
【００２２】
また、前記ファンカバー１６７は、図６に示すように主フレーム１２０側を開口１６８とした有底筒状に形成され、その底部には前記回転ファン１６１の副プレート１６３に形成された吸込開口１６３ａに対応して形成された開口１６７ａが設けられている。また、ファンカバー１６７の前記開口１６８の開口縁内周面は前記主フレーム１２０のフランジ部１２７の嵌合縁部１２７ａに気密的に嵌合している。
【００２３】
そして、上記のように構成された送風ファン１６０の電動機１１０への取り付けはつぎのようにしてなされる。
【００２４】
まず、整流板１６５を上記したように、嵌合孔１６５ａを副フレーム１３０の軸受凹部１３１の外周に嵌合させてねじ１６６によって副フレーム１３０に取り付ける。
【００２５】
つぎに、回転ファン１６１の主プレート１６２に設けた嵌合孔１６２ａを回転軸１５５に嵌合させ、ついでナット１６９を回転軸１５５のねじ１５６に締結することにより、回転ファン１６１を回転軸１５５に取り付ける。
【００２６】
ついで、この回転ファン１６１および整流板１６５を覆って、前記ファンカバー１６７を前記主フレーム１２０の嵌合縁部１２７ａに嵌合することにより送風ファン１６０は電動機１１０に取り付けられ、そして電動送風機１００として組みたてられる。
【００２７】
そして、電動送風機１００の電動機１１０が駆動されると、回転ファン１６１が回転し、この回転により外部の空気はファンカバー１６７の開口１６７ａ、回転ファン１６１の副プレート１６３の吸込開口１６３ａから吸込まれ、ついで回転ファン１６１の外周部から吐出され、そして吐出された空気流は前記整流板１６５の図示しない案内流路に案内されて主フレーム１２０の開口１２２へと導かれ主フレーム１２０内に流入する。
【００２８】
ついで、開口１２２に流入した空気流は前記風路１２８を通って流出口１２４から外部に排気される。そして、空気流が前記風路１２８を通る際に、電動機１１０は前記空気流によって冷却されるようになっている。
【００２９】
このように電動機１１０は、送風ファン１６０から流入した空気を冷却風として電動機１１０内に形成した風路１２８を通過させることによって冷却するものであることから、電動機１１０の効果的な冷却は前記風路１２８を流れる冷却風の単位時間当たりの流量を大きくすることによってなされるものである。換言すれば、電動機１１０の冷却を効果的に行うためには、前記風路１２８の流路断面積を大きくする必要がある。
【００３０】
ところで、電動機１１０の小型化かつ高出力化を図るためには、上述したように主フレーム１２０の環状壁１２１の直径を大きくすることなく、しかも固定子鉄心１４１の外形を大きくしなければならい。そして、このように主フレーム１２０の環状壁１２１の直径を大きくすることなく、しかも固定子鉄心１４１の外形を大きくすると、前記風路１２８の流路断面積が小さくなり、風路１２８を流れる冷却風の流量が少なくなり十分な冷却ができず、電動機１１０に使用されている絶縁物の劣化等を招き、電動機１１０の耐久性に影響を与え、場合によっては電動機１１０の焼損を引き起こす等の虞がある。
【００３１】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、電気掃除機等の機器に使用されている電動送風機は、小型化かつ高性能化とすることが要請され、このためには電動機の小型化と高出力化が必要となる。そして、電動機を小型とするために主フレームの外形つまり直径を大きくすることなく、また、高出力とするために固定子鉄心の外形を大きくすると、上述したように主フレーム内に形成される冷却風を通す風路の流路断面積が大きくとれないことから、電動機を十分に冷却できないこととなり、結局小型化と高出力化を図ることができないという問題がある。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記事情に鑑みてなされたもので、請求項１記載の発明は、環状壁の一端側を開口し他端側に底壁を有する有底筒状に形成されるとともに底壁側に流出口を有する主フレームとこの主フレームの前記開口に設けられた副フレームとからなるフレーム、互いに対向する磁極を有し前記環状壁の軸方向の投影外形を略方形状に形成された固定子鉄心とこの固定子鉄心に巻装された固定子巻線とからなり前記固定子鉄心の角部外周を前記環状壁の円弧状内周面に圧入して前記主フレーム内に収納された固定子、前記主フレームの底壁および副フレームに設けられた軸受に回転軸を支持されて前記固定子の磁極間に配設されるとともに、前記回転軸に取り付けられた整流子を有した回転子からなる電動機と、前記主フレームの開口側に設けられ前記回転軸の一端に取り付けられた回転ファン、この回転ファンの下流側に配設された整流板、吸入口を有し前記回転ファンおよび整流板を覆うとともに前記フレームに取り付けられたファンカバーとからなる送風ファンと、前記整流子に付勢されるブラシを収納して前記環状壁の底壁側を貫通して取り付けられたブラシホルダーとからなり、前記電動機の回転によって前記ファンカバーの吸入口から吸引された空気流を、前記主フレームの内周面と前記略方形状の固定子鉄心の各外側面によって主フレームの軸方向に沿って形成される風路に通して前記流出口から流出させるとともに、前記風路の下流側に前記ブラシホルダーが配置された電動送風機において、前記固定子鉄心の外側面に対向する主フレームの環状壁を外方に膨出させて前記軸方向に沿う風路の風路断面積を大きくする膨出部を形成するとともに、この膨出部を主フレームの開口から固定子鉄心の主フレームの底壁側の端面を越える位置まで形成した電動送風機としてものである。
【００３３】
このように請求項１記載の発明は、主フレームとこの主フレームの前記開口に設けられた副フレームとからなるフレーム内に、主フレームの軸方向の投影外形を略方形状に形成した固定子鉄心を収納するとともに、固定子鉄心の外側面に対向する主フレームの環状壁を前記開口側から軸方向に沿わせ外方に膨出させて前記軸方向に沿う風路の風路断面積を大きくする膨出部を主フレームの開口から固定子鉄心の主フレームの底壁側の端面を越える位置まで形成したから、前記風路内を流れる冷却風の風量を多くすることができ、電動機の冷却効果を上げることができるという作用を有するものである。したがって、電動機つまり電動送風機の小型化と高性能化を図ることができるものである。
【００３６】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、膨出部と環状壁との周方向境界部を滑らかな曲面とした電動送風機としたものである。
【００３７】
このように請求項２記載の発明は、膨出部と環状壁との周方向境界部を滑らかな曲面としたことから、冷却風の風路内への流入をスムーズにできるとともに、冷却風の流れに起因する騒音の発生を抑制できるという作用を有するものである。
【００３８】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、軸方向に沿う風路の断面積は、回転子の回転方向上流側よりも下流側を大きくした電動送風機としたものである。
【００３９】
この請求項３記載の発明は、冷却風の風路内への流入をさらにスムーズにできるとともに、冷却風の流れに起因する騒音の発生をさらに抑制できるものである。
【００４０】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の参考例を図１および図２に基いて説明する。
【００４１】
なお、この参考例において上記従来の電動送風機と同一構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。また、説明においては上記従来の電動送風機に付した符号用いることとする。
【００４２】
図１に示すように、電動送風機１００Ａの主フレーム１２０の環状壁１２１の固定子鉄心１４１の各外側面１４３と対向する部分には、図２に示すように軸方向投影を略コ字状とした軸方向に沿う溝状凹部２２１を形成するように外方に向けて膨出させた膨出部２２２が形成されている。そして、前記膨出部２２２は、図１に示すように前記固定子鉄心１４１の外周面の軸方向中間部すなわち途中まで形成されている。
【００４３】
この膨出部２２２によって形成された溝状凹部２２１は、前記開口１２２に連通しており、このことによって、固定子鉄心１４１の各外側面１４３と対向する環状壁１２１の内周面１２１ａによって囲まれて形成される風路１２８の断面積は、前記溝状凹部２２１が形成される部分によってこの溝状凹部２２１の断面積の分だけ大きく形成されることになる。
【００４４】
したがって、この風路１２８を流れる冷却風の単位時間当たりの流量は大きくなり、電動機１１０の冷却効果を高めることができるものである。
【００４５】
また、前記膨出部２２２は送風ファン１６０を取り付けるフランジ部１２７の外周縁よりも内側に位置するように形成されていることから、この膨出部２２２を形成したとしても電動送風機１００Ａの外周方向の外形を大きくすることにはならないものである。また、前記膨出部２２２は電動送風機１００Ａが電気掃除機等の機器に組み込まれたときに送風ファン１６０の電動機１１０側にできるデッドスペース部となる部分を利用して形成されていることから、前記機器に組み込む場合においても組み込むためのスペースを大きくする必要はないものである。
【００４６】
また、前記溝状凹部２２１は、開口１２２から固定子鉄心１４１の外側面の軸方向の途中までつまり風路の上流側の部分に形成されているものであって、風路の断面積の大きい部分は風路の上流側部位のみであるが、前記溝状凹部２２１は主フレーム１２０の開口１２２に開口させて形成されているため、風路１２８の開口面積は大きく、したがって、送風ファン１６０から流入する空気流は風路１２８にスムーズに流れ込み、一旦流れ込んだ空気流つまり冷却風は風路１２８の下流側に向けて強制的に押し出されることになるため、単位時間当たりの冷却風の流量は大きくなり、したがって、上述したように電動機の冷却効果を高めることができるものである。
【００４７】
なお、電動送風機１００Ａの動作は上記従来の場合と同様であるのでその説明は省略する。
【００４８】
このように、主フレーム１２０とこの主フレーム１２０の前記開口１２２に設けられた副フレーム１３０とからなるフレーム１１１内に、主フレーム１２０の軸方向の投影外形を略正方形に形成された固定子１４０の固定子鉄心１４１に圧入して収納するとともに、固定子鉄心１４１の各外側面１４３に対向する主フレーム１２０の環状壁１２１を前記開口１２２側から軸方向に沿わせ、外方に向けて膨出させて前記軸方向に沿う風路１２８の断面積を大きくする膨出部２２２を前記開口１２２から少なくとも固定子鉄心１４１の外側面１４３の軸方向途中まで形成したことから、前記風路１２８内を流れる冷却風の風量つまり単位時間当たりの流量を多くできることから、電動機１１０の冷却効果を高めることができるものである。したがって、電動機１１０つまり電動送風機１００Ａの小型化と高性能化を図ることができるものである。
【００４９】
また、上記参考例においては、前記溝状凹部２２１を形成する膨出部２２２を固定子鉄心１４１の外側面１４３の途中まで形成し、風路１２８の上流側部位のみの断面を大きくする構成としたが、本発明では、図３の実施形態に示すように、前記開口１２２の開口面つまりフランジ部１２７の端面から固定子鉄心１４１の前記主フレーム１２０の底壁１２３側の端面までの距離Ｌ１よりも膨出部２２２の終端内側面までの距離Ｌ２を大きく形成、つまり、膨出部２２２を固定子鉄心１４１の主フレーム１２０の底壁１２３側の端面を越える位置まで形成し、風路１２８の軸方向全長に亘って断面積を大きく形成している。このように風路１２８の軸方向全長に亘って断面積を大きく形成したことにより、さらに風路１２８を流れる冷却風の単位時間当たりの流量を大きくできることから、電動機１１０の冷却効果を更に高めることができるものである。
【００５０】
また、上記参考例においては、主フレーム１２０の環状壁１２１に膨出部２２２を形成することによって形成した軸方向投影を略コ字状の溝状凹部２２１の両側と環状壁１２１の内周面１２１ａとの境界部つまり角部２２３は、図２に示すように鋭角に形成したが、本発明では、図４の実施形態に示すように滑らかな曲面２２３ａに形成してもよい。このように境界部を滑らかな曲面２２３ａとした場合は、送風ファン１６０から風路１２８内に回転ファン１６１の回転方向（図４の矢印で示す方向）に沿って流れ込む空気流はスムーズに流れることになり、各境界部の部分で生じる渦流等の乱流の発生を抑制できることから、この乱流に起因する騒音の発生を抑制できものである。
【００５１】
また、同様に、溝状凹部２２１の内側の角部２２４も鋭角とすることなく滑らかな曲面２２４ａとすることにより、この角部における空気流の流れをスムーズにできるものである。
【００５２】
また、上記参考例においては、主フレーム１２０の環状壁１２１に膨出部２２２を形成することによって形成した軸方向投影を略コ字状の溝状凹部２２１の中心を、図２に示すように主フレーム１２０の中心Ｏを通る線Ａおよび線Ｂと一致させて形成し、前記線Ａおよび線Ｂの両側の面積を等しくするようにしたが、本発明では、図５に示すように、主フレーム１２０の中心Ｏを通る線Ａおよび線Ｂの両側の面積を、回転子１５０の回転方向つまり回転ファン１６１の回転によって生じる空気流が流れる方向（図５の矢印で示す方向)の上流側の面積Ｓ１(斜線を付した領域)よりも下流側の面積Ｓ２（線を付した領域）を大きく形成するようにしてもよい。このように上流側の面積Ｓ１よりも下流側の面積Ｓ２を大きく形成した場合は、周方向に回転しつつ流れる空気流によって、溝状凹部２２１の周方向下流側の空気密度が密となる部分の風路断面が大きくなることから冷却風の流れをスムーズにすることができるものである。
【００５３】
また、この場合も図５に示すように、溝状凹部２２１の各境界部および内側の角部を滑らかな曲面に形成することにより、上記図４に示した場合と同様、各境界部および角部の部分で生じる渦流等の乱流の発生を抑制できることから、この乱流に起因する騒音の発生を抑制できるものである。
【００５４】
また、上記実施の形態においては、電動機は、固定子および回転子にコアーを積層した鉄心を用いる構成としたが、これはいずれか一方に永久磁石を用いる構成としてもよいものである。
【００５５】
また、上記実施の形態においては、送風ファンの回転ファンに遠心ファンを用いる構成としたが、これは他の形式の回転ファンを用いた送風ファンとしてもよいものである。
【００５６】
【発明の効果】
上記のように請求項１記載の発明によれば、固定子鉄心の外側面に対向する主フレームの環状壁を外方に膨出させて軸方向に沿う風路内を流れる冷却風の風量を多くできることから、電動機の冷却効果を上げることができ、したがって、電動機つまり電動送風機の小型化と高性能化を図ることができるという効果を有するものである。
【００５８】
また、請求項２記載の発明は、冷却風の風路内への流入をスムーズにできるとともに、冷却風の流れに起因する騒音の発生を抑制できるという効果を有するものである。
【００５９】
また、請求項３記載の発明は、冷却風の風路内への流入をさらにスムーズにできるとともに、冷却風の流れに起因する騒音の発生をさらに抑制できるという効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例の電動送風機の一部を断面した側面図。
【図２】図１の電動送風機の電動機を軸方向から見た平面図（図１のＸ−Ｘ線で見た平面図）。
【図３】本発明に係る電動送風機の実施の形態を示した一部を断面した側面図。
【図４】本発明に係る電動送風機の風路の他の実施の形態を示した図。
【図５】本発明に係る電動送風機の風路の更に他の実施の形態を示した図。
【図６】従来の電動送風機の一部を断面した側面図。
【図７】上記従来の電動送風機の電動機の軸方向から見た平面図（図６のＹ−Ｙ線で見た平面図）。
【符号の説明】
１００Ａ電動送風機
１１０電動機
１１１フレーム
１２０主フレーム
１２１環状壁
１２２主フレームの開口
１２３主フレームの底壁
１２４流出口
１２８風路
１３０副フレーム
１４０固定子
１４１固定子鉄心
１４３固定子鉄心の直線状の外側面
１４４固定子巻線
１５０回転子
１５１回転子鉄心
１５４整流子
１５５回転軸
１６０送風ファン
１７０ブラシホルダー
１７１ブラシ
１７６ボールベアリング（軸受）
１７７ボールベアリング（軸受）
２２１環状凹部
２２２膨出部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric blower used for a vacuum cleaner or the like.
[0002]
[Prior art]
An electric blower including an electric motor and a blower fan is used in various devices such as a vacuum cleaner.
[0003]
In addition, equipment such as a vacuum cleaner is required to have a small size and high performance, that is, a large dust absorbing force, according to market demand. In order to reduce the size and performance of these devices, it is necessary to reduce the size and performance of the electric blower. As one element for reducing the size and performance of this electric blower, it is necessary to reduce the size and performance of the motor, that is, increase the output.
[0004]
However, miniaturization and high output of an electric motor are contradictory. In other words, in order to increase the output of the motor, it is necessary to increase the outer shape of the stator due to the relationship with the stator windings, etc. When the outer shape of the stator is increased, the outer shape of the frame that houses the stator is increased. Since it must be enlarged, it cannot be downsized.
[0005]
On the other hand, if the size of the motor is reduced while the output of the motor is increased, the amount of heat generated by the motor also increases. Therefore, it is necessary to sufficiently cool the motor. For this reason, in order to make this cooling as effective as possible, a space formed between the inner surface of the frame of the motor, that is, the inner peripheral wall surface of the motor and the outer surface of the stator, is used. In some cases, an air passage is formed by the above-described air flow, and the air flow, that is, the cooling air is passed through the air passage.
[0006]
Here, the electric blower configured to form the air passage inside the frame of the electric motor as described above and cool the air through the air passage will be described with reference to FIGS. 6 and 7. 6 is a cross-sectional view of one side from the center of the electric blower, and FIG. 7 is a view as seen from the YY line direction of FIG. In FIG. 7, the rotor is omitted.
[0007]
As shown in FIG. 6, the electric blower 100 includes an electric motor 110 and a blower fan 160.
[0008]
The electric motor 110 includes a frame 111 composed of a main frame 120 and a sub-frame 130, a stator 140 and a rotor 150 housed in the main frame 120, and the like.
[0009]
As shown in FIG. 6, the main frame 120 is formed of a steel plate, and has an annular wall 121, a bottom wall 123 on one end side of the annular wall 121, and a bottomed cylindrical shape having an opening 122 on the other end side. ing. Further, an outlet 124 is formed on the annular wall 121 on the bottom wall 123 side. Further, as shown in FIG. 6, a through hole 125 is formed on the bottom wall 123 side of the annular wall 121, and a brush holder 170 is attached to the through hole 125 with a screw 174. The brush 171 is accommodated by being urged by a coil spring 173 to a commutator piece 154a of a commutator 154 described later.
[0010]
A bearing recess 126 is formed in the bottom wall 123, and a ball bearing 176 as a bearing is press-fitted into the bearing recess 126.
[0011]
A circular flange 127 is formed on the periphery of the opening 122 of the main frame 120.
[0012]
Next, the sub-frame 130 is made of an iron plate and is formed in a strip shape. As shown in FIG. 6, a bearing recess 131 is provided, and a ball bearing 177 as a bearing is press-fitted into the bearing recess 131. It has been. In addition, a through hole 132 is formed in the bottom wall of the bearing recess 131 so as to penetrate a rotating shaft described later. The sub-frame 130 is bridged to the opening 122 of the main frame 120 with the longitudinal direction orthogonal to the paper surface in FIG. 6, and is attached to the flange portion 127 with screws (not shown).
[0013]
Next, the stator 140 is formed by stacking a core having a pair of magnetic poles that are not shown in the figure, but the outer shape is substantially square as shown in FIG. The stator core 141 includes a stator winding 144 wound around the magnetic pole (not shown) of the stator core 141.
[0014]
In addition, each corner portion 145 of the stator core 141 is formed to have an outer shape that is larger than the press-fitting allowance to be press-fitted into the annular wall 121 of the main frame 120, and the stator core 141 includes these corner portions 145 in the main frame 120. It is accommodated in the main frame 120 by press-fitting into the 120 annular walls 121.
[0015]
When the stator 140 is housed in the main frame 120, as shown in FIGS. 6 and 7, the inner peripheral wall surface of the main frame 120 formed in an arc shape, that is, the inner peripheral surface of the annular wall 121 is used. 121a and the stator iron core 141 are surrounded by linear outer surfaces 143, and an air passage 128 is formed by a space along the axial direction of the main frame 120. The air passage 128 communicates with the outlet 124. .
[0016]
Next, the rotor 150 includes a rotor core 151 formed by stacking cores formed by punching magnetic steel plates, and a rotary shaft 155 press-fitted into a shaft hole 152 formed at the center of the rotor core 151. The rotary shaft 155 includes a plurality of commutator pieces 154a and an insulator 154b, and a rotor winding 153 wound around the rotor core 151.
[0017]
Further, a screw 156 is formed at one end of the rotating shaft 155. Then, the rotor 150 press-fits the end of the rotating shaft 155 on the side where the commutator 154 is attached to the inner ring of the ball bearing 176, and near the end on the side where the screw 156 is provided. It is press-fitted into an inner ring of a ball bearing 177 attached to the sub-frame 130 and is rotatably arranged in the frame 111. Further, in a state where the rotor 150 is disposed in the frame 111, a portion where the screw 156 of the rotating shaft 155 is provided protrudes outward from the sub frame 130.
[0018]
Next, the blower fan 160 includes a rotary fan 161, a rectifying plate 165 disposed on the downstream side of the rotary fan 161, that is, on the sub-frame 130 side in FIG. 6, a fan cover 167 covering the rectifying plate 165 and the rotary fan 161, It is composed of
[0019]
The rotary fan 161 includes a main plate 162 and a sub plate 163 and a plurality of blades 164 arranged between the main plate 162 and the sub plate 163. In addition, a fitting hole 162 a that fits into the rotating shaft 155 is formed in the central portion of the main plate 162. A suction opening 163 a is formed at the center of the sub-plate 163. When the rotary fan 161 is rotated by the electric motor 110, air is sucked from the suction opening 163 a and is discharged from the outer peripheral portion of the rotary fan 161. It has become so.
[0020]
Further, although not shown in the drawing, the rectifying plate 165 is provided with a guide flow path for allowing the air flow discharged from the outer peripheral portion of the rotary fan 161 to flow toward the opening 122 side of the main frame 120, and in the center portion. A fitting hole 165 a that fits on the outer periphery of the bearing recess 131 of the sub-frame 130 is formed.
[0021]
The rectifying plate 165 is attached to the sub-frame 130 with screws 166 by fitting the fitting hole 165a to the outer periphery of the bearing recess 131.
[0022]
Further, as shown in FIG. 6, the fan cover 167 is formed in a bottomed cylindrical shape having an opening 168 on the main frame 120 side, and a suction opening 163a formed in the sub plate 163 of the rotating fan 161 is formed at the bottom. An opening 167a formed corresponding to is provided. Further, the inner peripheral surface of the opening edge of the opening 168 of the fan cover 167 is airtightly fitted to the fitting edge portion 127 a of the flange portion 127 of the main frame 120.
[0023]
And the attachment to the electric motor 110 of the ventilation fan 160 comprised as mentioned above is made | formed as follows.
[0024]
First, as described above, the fitting plate 165 is fitted into the outer periphery of the bearing recess 131 of the sub-frame 130 and attached to the sub-frame 130 with the screws 166 as described above.
[0025]
Next, a fitting hole 162 a provided in the main plate 162 of the rotating fan 161 is fitted to the rotating shaft 155, and then the nut 169 is fastened to the screw 156 of the rotating shaft 155, whereby the rotating fan 161 is attached to the rotating shaft 155. Install.
[0026]
Next, the fan 160 is attached to the electric motor 110 by covering the rotating fan 161 and the current plate 165 and fitting the fan cover 167 to the fitting edge portion 127 a of the main frame 120. Can be assembled.
[0027]
Then, when the electric motor 110 of the electric blower 100 is driven, the rotating fan 161 rotates, and external air is sucked from the opening 167a of the fan cover 167 and the suction opening 163a of the sub plate 163 of the rotating fan 161 by this rotation. Next, the air flow discharged from the outer peripheral portion of the rotary fan 161 is guided to a guide flow path (not shown) of the rectifying plate 165 and guided to the opening 122 of the main frame 120 and flows into the main frame 120.
[0028]
Next, the air flow flowing into the opening 122 is exhausted to the outside through the air passage 128 through the outlet 124. When the air flow passes through the air path 128, the electric motor 110 is cooled by the air flow.
[0029]
Thus, since the electric motor 110 cools the air flowing from the blower fan 160 by passing the air passage 128 formed in the electric motor 110 as cooling air, the effective cooling of the electric motor 110 is performed by the wind This is achieved by increasing the flow rate per unit time of the cooling air flowing through the path 128. In other words, in order to effectively cool the electric motor 110, it is necessary to increase the cross-sectional area of the air passage 128.
[0030]
Incidentally, in order to reduce the size and increase the output of the electric motor 110, it is necessary to increase the outer shape of the stator core 141 without increasing the diameter of the annular wall 121 of the main frame 120 as described above. If the outer diameter of the stator core 141 is increased without increasing the diameter of the annular wall 121 of the main frame 120 as described above, the cross-sectional area of the air passage 128 is reduced, and cooling that flows through the air passage 128 is performed. There is a risk that the flow rate of the wind is reduced and sufficient cooling cannot be performed, which causes deterioration of insulators used in the motor 110, affects the durability of the motor 110, and may cause the motor 110 to burn out in some cases. There is.
[0031]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, an electric blower used in a device such as a vacuum cleaner is required to be downsized and high performance. For this purpose, downsizing and high output of the electric motor are required. If the outer shape of the main frame, that is, the diameter is not increased in order to reduce the size of the motor, and the outer shape of the stator core is increased in order to increase the output, the cooling formed in the main frame as described above. Since the cross-sectional area of the air passage through which the air passes cannot be made large, the electric motor cannot be sufficiently cooled, and there is a problem that miniaturization and high output cannot be achieved after all.
[0032]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the invention according to claim 1 is formed in a bottomed cylindrical shape having an opening on one end side of the annular wall and a bottom wall on the other end side, and on the bottom wall side. A frame composed of a main frame having an outlet and a sub-frame provided in the opening of the main frame, a stator having magnetic poles facing each other, and an axial projected shape of the annular wall formed in a substantially rectangular shape A stator that is composed of an iron core and a stator winding wound around the stator core, and that is housed in the main frame by press-fitting the outer periphery of the corner of the stator core into the arcuate inner peripheral surface of the annular wall. A rotor having a commutator attached to the rotating shaft and supported between the magnetic poles of the stator, with a rotating shaft supported by bearings provided on the bottom wall and the subframe of the main frame. Provided on the opening side of the main frame Rotating fan attached to one end of the rotary shaft is a fan cover attached to the frame with the downstream side is disposed in the current plate of the rotating fan, covering the rotating fan and the rectifying plate having an inlet And a brush holder that houses a brush urged by the commutator and is attached through the bottom wall side of the annular wall, and the suction port of the fan cover by rotation of the electric motor the air flow sucked from through the air passage which is formed along the axial direction of the main frame by each outer surface of the stator core of the substantially square shape and the inner peripheral surface of said main frame flowing out of the outflow port together make, in the electric blower which the brush holder is disposed downstream of the air passage, it is bulged annular wall of the main frame facing the outer surface of the stator core to the outside To form a bulged portion for increasing the wind passage sectional area of the air passage along the axis direction, the bulging portion formed from the opening of the main frame to a position beyond the end face of the bottom wall side of the main frame of the stator core As an electric blower.
[0033]
Thus, according to the first aspect of the present invention, the stator in which the axially projected outer shape of the main frame is formed in a substantially rectangular shape in the frame composed of the main frame and the sub-frame provided in the opening of the main frame. While storing the iron core, the annular wall of the main frame facing the outer surface of the stator iron core is bulged outwardly along the axial direction from the opening side to obtain the airway cross-sectional area of the airway along the axial direction. Since the bulging part to be enlarged is formed from the opening of the main frame to the position beyond the end surface on the bottom wall side of the main frame of the stator core, the amount of cooling air flowing in the air passage can be increased, and the electric motor The cooling effect can be increased. Therefore, it is possible to reduce the size and performance of the electric motor, that is, the electric blower.
[0036]
The invention according to claim 2 is the electric blower according to claim 1 , wherein the circumferential boundary between the bulging portion and the annular wall is a smooth curved surface.
[0037]
Thus, in the invention according to claim 2 , since the circumferential boundary between the bulging portion and the annular wall is a smooth curved surface , the cooling air can flow smoothly into the air passage, and the cooling air This has the effect of suppressing the generation of noise caused by the flow.
[0038]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the cross-sectional area of the air passage along the axial direction is an electric blower in which the downstream side is larger than the upstream side in the rotational direction of the rotor. It is a thing.
[0039]
According to the third aspect of the present invention, the cooling air can be smoothly flowed into the air passage, and the generation of noise due to the flow of the cooling air can be further suppressed.
[0040]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a reference example of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0041]
In addition, in this reference example , the same code | symbol is attached | subjected about the same component as the said conventional electric blower, and the description is abbreviate | omitted. In the description, the reference numerals attached to the conventional electric blower are used.
[0042]
As shown in FIG. 1, the axial projection of the annular wall 121 of the main frame 120 of the electric blower 100 </ b> A facing each outer surface 143 of the stator core 141 is substantially U-shaped as shown in FIG. 2. A bulging portion 222 bulging outward is formed so as to form a groove-shaped recess 221 along the axial direction. As shown in FIG. 1, the bulging portion 222 is formed in the axially intermediate portion of the outer peripheral surface of the stator core 141, that is, halfway.
[0043]
The groove-shaped recess 221 formed by the bulging portion 222 communicates with the opening 122, and is thereby surrounded by the inner peripheral surface 121 a of the annular wall 121 that faces each outer surface 143 of the stator core 141. The cross-sectional area of the air passage 128 formed in this way is formed larger by the cross-sectional area of the groove-like recess 221 due to the portion where the groove-like recess 221 is formed.
[0044]
Therefore, the flow rate per unit time of the cooling air flowing through the air passage 128 is increased, and the cooling effect of the electric motor 110 can be enhanced.
[0045]
Further, since the bulging portion 222 is formed so as to be located inside the outer peripheral edge of the flange portion 127 to which the blower fan 160 is attached, even if the bulging portion 222 is formed, the outer peripheral direction of the electric blower 100A This is not to increase the outer shape of the. In addition, the bulging portion 222 is formed using a portion that becomes a dead space portion that can be formed on the electric motor 110 side of the blower fan 160 when the electric blower 100A is incorporated in a device such as a vacuum cleaner. Even in the case of incorporation into the device, it is not necessary to increase the space for incorporation.
[0046]
Further, the groove-shaped recess 221 is formed from the opening 122 to the middle of the outer surface of the stator core 141 in the axial direction, that is, in the upstream portion of the air passage, and has a large cross-sectional area of the air passage. The portion is only the upstream portion of the air passage. However, since the groove-shaped recess 221 is formed to open to the opening 122 of the main frame 120, the opening area of the air passage 128 is large. The inflowing air flow smoothly flows into the air passage 128, and the air flow once flowing, that is, the cooling air is forced out toward the downstream side of the air passage 128, so the flow rate of the cooling air per unit time is Therefore, the cooling effect of the electric motor can be enhanced as described above.
[0047]
Since the operation of the electric blower 100A is the same as that in the conventional case, the description thereof is omitted.
[0048]
As described above, the stator 140 is formed in the frame 111 including the main frame 120 and the sub-frame 130 provided in the opening 122 of the main frame 120, and the projected outer shape in the axial direction of the main frame 120 is formed in a substantially square shape. The annular wall 121 of the main frame 120 facing the outer side surfaces 143 of the stator core 141 is axially extended from the opening 122 side and expanded outward. Since the bulging portion 222 that extends to increase the cross-sectional area of the air passage 128 along the axial direction is formed from the opening 122 to at least the middle of the outer surface 143 of the stator core 141 in the axial direction, Since the amount of the cooling air flowing through the air, that is, the flow rate per unit time can be increased, the cooling effect of the electric motor 110 can be enhanced. Therefore, the electric motor 110, that is, the electric blower 100A can be reduced in size and performance.
[0049]
Further, in the above reference example , the bulging portion 222 that forms the groove-like recess 221 is formed partway along the outer surface 143 of the stator core 141, and only the upstream portion of the air passage 128 is enlarged. However, in the present invention, as shown in the embodiment of FIG. 3, the distance L1 from the opening surface of the opening 122, that is, the end surface of the flange portion 127, to the end surface of the stator core 141 on the bottom wall 123 side of the main frame 120. The distance L2 to the inner end surface of the bulging portion 222 is formed to be larger than that, that is, the bulging portion 222 is formed to a position beyond the end surface on the bottom wall 123 side of the main frame 120 of the stator core 141. The cross-sectional area is formed large over the entire length in the axial direction . Since the flow area per unit time of the cooling air flowing through the air passage 128 can be further increased by forming the cross-sectional area over the entire length in the axial direction of the air passage 128 in this way, the cooling effect of the electric motor 110 can be further enhanced. It is something that can be done.
[0050]
In the above reference example , the axial projection formed by forming the bulging portion 222 on the annular wall 121 of the main frame 120 is formed on both sides of the substantially U-shaped groove-shaped recess 221 and the inner peripheral surface of the annular wall 121. The boundary portion 121a with respect to 121a, that is, the corner portion 223 is formed with an acute angle as shown in FIG. 2, but in the present invention, it may be formed with a smooth curved surface 223a as shown in the embodiment of FIG. In this way, when the boundary portion is a smooth curved surface 223a, the airflow that flows from the blower fan 160 into the air path 128 along the rotation direction of the rotary fan 161 (the direction indicated by the arrow in FIG. 4) flows smoothly. Therefore, since the generation of turbulent flow such as vortex generated at each boundary portion can be suppressed, the generation of noise due to this turbulent flow can be suppressed.
[0051]
Similarly, the corner 224 on the inner side of the groove-shaped recess 221 is also formed into a smooth curved surface 224a without making an acute angle, so that the air flow at the corner can be made smooth.
[0052]
Further, in the above reference example , as shown in FIG. 2, the axial projection formed by forming the bulging portion 222 on the annular wall 121 of the main frame 120 is the center of the groove-shaped recess 221 having a substantially U-shape. The lines A and B are formed so as to coincide with the lines A and B passing through the center O of the main frame 120, and the areas on both sides of the lines A and B are made equal. In the present invention, as shown in FIG. The area on both sides of line A and line B passing through the center O of the frame 120 is the upstream side of the direction of rotation of the rotor 150, that is, the direction in which the air flow generated by the rotation of the rotary fan 161 flows (the direction indicated by the arrow in FIG. The area S2 ( region with a line ) on the downstream side may be formed larger than the area S1 ( region with a diagonal line) . When the area S2 on the downstream side is larger than the area S1 on the upstream side in this way, the air density on the downstream side in the circumferential direction of the groove-shaped recess 221 becomes dense due to the air flow that rotates while rotating in the circumferential direction. Since the cross section of the air passage becomes larger, the flow of the cooling air can be made smooth.
[0053]
Also in this case, as shown in FIG. 5, by forming each boundary portion and inner corner portion of the groove-shaped recess 221 into a smooth curved surface, each boundary portion and corner portion are the same as in the case shown in FIG. Since generation | occurrence | production of turbulent flows, such as a vortex | eddy_current which arises in the part of a part, can be suppressed, generation | occurrence | production of the noise resulting from this turbulent flow can be suppressed.
[0054]
Further, in the above embodiment, the motor has a configuration of using the core formed by laminating the core to the stator and the rotor, which is intended may be configured to use a permanent magnet on one.
[0055]
Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which uses a centrifugal fan for the rotation fan of a ventilation fan, this is good also as a ventilation fan using the rotation fan of another form.
[0056]
【The invention's effect】
As described above , according to the first aspect of the present invention , the air volume of the cooling air flowing in the air passage along the axial direction by expanding the annular wall of the main frame facing the outer side surface of the stator core outwardly. Since it can be increased, the effect of cooling the electric motor can be increased. Therefore, the electric motor, that is, the electric blower can be reduced in size and performance can be improved.
[0058]
The invention described in claim 2 has the effect that the cooling air can be smoothly introduced into the air passage and the generation of noise due to the flow of the cooling air can be suppressed.
[0059]
Further, the invention described in claim 3 has an effect that the flow of the cooling air into the air passage can be made smoother and the generation of noise due to the flow of the cooling air can be further suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a cross section of a part of an electric blower according to a reference example of the present invention.
2 is a plan view of the electric fan of the electric blower shown in FIG . 1 as viewed from the axial direction (plan view seen along line XX in FIG. 1).
FIG. 3 is a side view, partly in section , showing an embodiment of an electric blower according to the present invention .
FIG. 4 is a view showing another embodiment of the air passage of the electric blower according to the present invention .
FIG. 5 is a view showing still another embodiment of the air passage of the electric blower according to the present invention .
FIG. 6 is a side view showing a cross section of a part of a conventional electric blower.
FIG. 7 is a plan view seen from the axial direction of the electric motor of the conventional electric blower (plan view seen from line YY in FIG. 6).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100A Electric blower 110 Electric motor 111 Frame 120 Main frame 121 Annular wall 122 Main frame opening 123 Main frame bottom wall 124 Outlet 128 Air passage 130 Subframe 140 Stator 141 Stator core 143 Linear outer surface of stator core 144 Stator winding 150 Rotor 151 Rotor core
154 Commutator 155 Rotating shaft 160 Blower fan
170 Brush holder
171 Brush 176 Ball bearing
177 Ball bearing
221 annular recess 222 bulge

Claims

A main frame which is formed in a bottomed cylindrical shape having one end side of the annular wall and having a bottom wall on the other end side and having an outlet on the bottom wall side, and a sub frame provided in the opening of the main frame A stator core having magnetic poles opposed to each other and having an axial projection of the annular wall formed in a substantially square shape and a stator winding wound around the stator core. The rotating shaft is supported by bearings provided on the stator, the bottom wall of the main frame, and the subframe that are press-fitted into the arcuate inner peripheral surface of the annular wall with the outer periphery of the corner of the iron core. An electric motor comprising a rotor disposed between the magnetic poles of the stator and having a commutator attached to the rotating shaft ;
A rotating fan provided on the opening side of the main frame and attached to one end of the rotating shaft, a rectifying plate disposed on the downstream side of the rotating fan, and having a suction port, covers the rotating fan and the rectifying plate, and A blower fan comprising a fan cover attached to the frame ;
It comprises a brush holder that houses a brush biased by the commutator and is attached through the bottom wall side of the annular wall ,
The air flow sucked from the suction port of the fan cover by rotation of the electric motor, is formed along the axial direction of the main frame by each outer surface of the stator core of the substantially square shape and the inner peripheral surface of the main frame It causes to flow out from the outflow port through Rukazero, the electric blower in which the brush holder is disposed downstream of said air duct,
To form a bulged portion for increasing the wind passage sectional area of the air passage facing the outer surface is bulged annular wall of the main frame outward along the axial direction of the stator core, the expanded portion Is formed from the opening of the main frame to a position exceeding the end surface of the main frame of the stator core on the bottom wall side .

The electric blower according to claim 1, wherein a circumferential boundary between the bulging portion and the annular wall is a smooth curved surface .

3. The electric blower according to claim 1, wherein the cross-sectional area of the air passage along the axial direction is larger on the downstream side than on the upstream side in the rotation direction of the rotor .