JP6470055B2 - 電動送風機およびそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、電動送風機およびそれを用いた電気掃除機に関するものである。

近年需要が急速に高まっているコードレス掃除機においては、低電圧のバッテリー駆動においても十分な出力を得るためにブラシレスモータを用いた電動送風機が搭載されている。

電気掃除機の小型の需要を達成するために、電動送風機の小型化も求められている。電動送風機の小型化に関しては、電動送風機を高速化することでファンの外径を小さくすることが出来る。そのため、ブラシレスモータの回転数を約８万回転以上としている例が多い。

こうした小型高速ブラシレスモータとして、特許文献１のようなモータがあげられる。特許文献１のモータでは、インペラと回転子コア（ロータ）の間に一対の軸受（ベアリング）を有し、インペラと固定子アセンブリの間にヒートシンクアセンブリ５（モータハウジング）が配置されている。ベアリングホルダ内で一対のベアリングを整列させることで、高速回転を可能にしている。また、ベアリングホルダに関しては、外周方向（ファンケーシングの入口開口方向）から冷却風が流れ込む構造となっている。

特開２０１４-２１９００６号公報

特許文献１のモータは、ベアリングホルダの外周方向に開口を備えているため、特許文献１のモータを電気掃除機本体に支持する際には、ファンケーシングとモータハウジングで支持することになる。特許文献１のような構成のモータにおいては、重心位置に近いベアリングホルダの外周でモータを電気掃除機本体へ支持することが出来ないため、振動騒音が大きくなる恐れがある。

上記の課題を解決するために、本発明では、コアとコイルを有したステータと、シャフトを有したロータと、シャフトに固定されたインペラと、ロータとインペラ間に配置された一対の軸受けと、その一対の軸受けを保持するフレームを有したブラシレスモータと、フレームに固定されたディフューザと、前記フレームに固定されたファンケーシングを有した電動送風機において、前記フレームは、前記軸受けを保持する軸受け保持部と、該軸受け保持部よりも外側に位置する外周部と、の二重構造であり、前記外周部で他部品へ支持可能であり、前記外周部に前記ファンケーシングを軸方向に固定し、前記フレームと前記ディフューザの固定部よりも外側に凹凸の嵌め合い部を設けたことを特徴とする。

また、特許文献１のファンケーシングのディフューザへの固定は、ファンケーシングの穴にディフューザの突起を通し環状の接着剤で固定することにより行われており、ファンケーシングを軸方向に固定するものでないため、ファンケーシングとディフューザ２６の隙間を小さくできず、モータの効率が低くなる恐れがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、振動騒音を抑制し、モータ効率を改善した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にある。

上記の課題を解決するために、本発明では、コアとコイルを有したステータと、シャフトを有したロータと、シャフトに固定されたインペラと、ロータとインペラ間に配置された一対の軸受けと、その一対の軸受けを保持するフレームを有したブラシレスモータと、フレームに固定されたディフューザと、フレームに固定されたファンケーシングを有した電動送風機において、前記フレームは、前記軸受けを保持する軸受け保持部と、該軸受け保持部よりも外側に位置する外周部と、の二重構造であり、前記外周部で他部品へ支持可能であり、前記外周部に前記ファンケーシングを軸方向に固定することを特徴とする。

また、外周部は、円環部分であることを特徴とする。

本発明によれば、ベアリング位置でモータを支持し、ファンケーシングを軸方向に固定することで低騒音かつ高効率な電動送風機および該モータを用いた電気掃除機を得ることが出来る。

本発明における実施例の電動送風機の外観の側面図である。 本発明における実施例の電動送風機の１側面断面図である。 本発明における実施例のフレームの斜視図である。 本発明における実施例のフレームの側面断面図である。 図２の拡大図である。 本発明における実施例の電動送風機の電動機部を示す図１のＡ−Ａ断面図である。

以下に、本発明の実施の形態を示す。

図１は、本発明における実施例の電動送風機１の外観の側面図を示す。図中の上部から、ファンケーシング１０、フレーム２１、ステータ３５と配置されている。また、図２は、図１の断面図であり、本発明における実施例の電動送風機の１側面断面図を示す。シャフト３３の一端にはインペラ１１が、他端にはロータ３４が配置され、インペラ１１とロータ３４の間に一対のベアリング３１が配置されている。ロータ３４は磁石や電磁鋼板などから構成されている。一対のベアリング３１は、ベアリングカバー３２内で整列するように固定され、ベアリングカバー３２はフレーム２１と一体となるように成形されている。

フレーム２１は、図３に示した斜視図のように、ベアリングカバー３２を保持する軸受け保持部２２と、その外周部２３の円環部分の２重構造を有している。また、図４に示した断面図から分かるように、フレーム２１の軸受け保持部２２と円環状の外周部２３はブリッジ２４でつながれている。図５に示すように、フレーム２１のインペラ１１側（上側）にはディフューザ１２がねじで固定され、フレーム２１のロータ３４側（下側）にはステータ３５が固定されている。インペラ１１とディフューザ１２を覆うように配置されたファンケーシング１０は、フレーム外周部２３に固定されている。

従来の構造においては、ステータの外周部に円環状のフレームを配置し、その円環状のフレームの内側にステータを固定していた。そのため、ステータの電磁振動やロータの機械振動がフレームに伝わり、振動騒音の原因となる恐れがある。また、その円環状のフレームで電動送風機を掃除機本体に保持した場合、フレームの振動が掃除機本体に伝わりやすく、掃除機の振動騒音が大きくなる恐れがある。また、シャフトの両端にインペラとロータを配置し、その間に一対のベアリングを配置した構成においては、電動送風機の重心位置はベアリングを保持する位置に近いところとなる。従来の構造においては、ベアリングを保持する位置には通風口が配置されるため、ベアリングを保持する位置で電動送風機を掃除機本体へ支持することが出来ない。そのため、重心位置での振動が原因となる電動送風機の軸振動を抑制しづらいという課題があった。

本実施例においては、ステータ３５の外周部に円環状のフレームを配置せず、軸受け保持部２２の外側に円環状の外周部２３を設け、２重構造としており、外周部２３で電動送風機を包むインナーケース（図示なし）に電動送風機１を支持する。インナーケースは掃除機本体に支持される。そのため、ステータ３５の電磁振動やロータ３４の機械振動がフレーム２１や掃除機本体へ伝搬しにくくなり、電動送風機やそれを用いた電気掃除機の低振動・低騒音化を得ることが出来る。電動送風機単体でいえば、ステータ３５の径方向振動がハウジングの外周部に伝わりづらくなるという効果を奏する。外周部に伝わりづらくなるので、ハウジングからの音が小さくなるという効果を奏する。また、ベアリング３１を保持する位置である外周部で、電動送風機をインナーケースを介して電気掃除機本体に支持するため、重心位置に近い部分で電動送風機を電気掃除機本体に支持することが可能となる。そのため、電動送風機の軸振動を抑制しやすくなり、電気掃除機の低振動・低騒音化を得ることが出来る。

図５に、図２の拡大図を示す。ファンケーシング１０がフレーム２１の外周部２３に設けられた爪状の突起２５でシャフトの軸方向（上下方向）に固定されている。ファンケーシング１０とフレーム２１との固定は、ファンケーシング１０の側面部に設けた穴１０ａに、フレーム２１の外周部２３から径方向に突出した突起２５を入れることで行われる。ファンケーシング１０における穴１０ａの位置と、フレーム２１における突起２５の位置を定めることにより、接着剤による固定に比べ気密を取った固定とすることができる。更に、ファンケーシング１０におけるディフューザ１２と接する面には、弾性体を用いた気密保持部材１３が配置されている。ファンケーシング１０を軸方向に固定しない場合、ファンケーシング１０のディフューザ１２の間に弾性体を挟み込んだとしても気密が十分に取れず、電動送風機の効率が低下する恐れがある。本実施例のように、ファンケーシング１０をフレーム２１の爪状の突起２５により軸方向に固定することで、弾性体を挟み込んだとしてもファンケーシング１０とインペラ１１の軸方向の位置決め精度を確保できるため、ファンケーシング１０とインペラ１１の間の漏れを少なくすることができ、電動送風機効率が向上する。なお、ファンケーシング１０の軸方向の固定に関しては、フレーム２１側に突起２５を設けファンケーシング１０に穴を設けるだけでなく、フレーム２１側に凹部を設けたりしても構わない。

高速回転機においては、電動機に発生する損失のうちベアリング３１で発生する熱による損失が大きくなる。熱による損失を減らすため、ベアリング３１の冷却が重要となり、軸受け保持部２２やベアリングカバー３２へ冷却風をあてる必要がある。そこで、図４に示すように、フレーム２１の外周部２３の内側に、ディフューザ１２側からステータ３５側に向かって流路が狭くなるような傾斜部２６を設けることで、ディフューザ１２からの風が軸受け保持部２２やベアリングカバー３２の方向に曲げられるため、ベアリング３１を冷却しやすくなる。ベアリング３１が冷却されることで、ベアリング３１で発生する熱による損失が大きくなる。更に、ベアリング３１の長寿命化を得ることが出来る。

ディフューザ１２におけるフレーム２１側からインペラ１１側へ風が逆流し、電動送風機の効率を低下させる恐れがある。そのため、ディフューザ１２とフレーム２１の間の気密をとることが重要である。そこで、図５に示すように、ディフューザ１２とフレーム２１の固定部の外側に、ディフューザ１２とフレーム２１の凹凸が嵌め合う部分２７を設けている。これにより、気密用の追加部材を設けなくとも、少ないスペースで十分な気密をとることが出来るようになる。

図６に示すように、電動機を三相駆動とすることで、従来の単相駆動の場合に比べるとステータ３５の積厚を小さくすることが出来る。ステータ３５の積厚を小さくすることで、モータの重心位置がベアリング間でもインペラ側に近づくことになる。そのためフレームの外周部２３を重心位置程度までの長さとする場合、フレームの軸方向長さを短くすることが出来る。これにより、フレーム外周部２３からの放射音を小さくすることが出来る。但し、ステータ３５やロータ３４の構造に関しては三相駆動が可能であればこれに限らない。

本実施例の電動送風機を電気掃除機に用いることで、電気掃除機の低騒音化や高効率化、長運転時間を得ることが出来る。

１ 電動送風機
１０ ファンケーシング
１１ インペラ
１２ ディフューザ
１３ 気密保持部材
２１ フレーム
２２ 軸受け保持部
２３ 外周部
２４ ブリッジ
２５ 突起部
２６ 傾斜部
２７ 嵌め合い部
２８ ハウジング
３１ ベアリング
３２ ベアリングカバー
３３ シャフト
３４ ロータ
３５ ステータ

Claims (6)

1. コアとコイルを有したステータと、シャフトを有したロータと、シャフトに固定されたインペラと、ロータとインペラ間に配置された一対の軸受けと、その一対の軸受けを保持するフレームを有したブラシレスモータと、フレームに固定されたディフューザと、前記フレームに固定されたファンケーシングを有した電動送風機において、
   前記フレームは、前記軸受けを保持する軸受け保持部と、該軸受け保持部よりも外側に位置する外周部と、の二重構造であり、
   前記外周部で他部品へ支持可能であり、前記外周部に前記ファンケーシングを軸方向に固定し、
   前記フレームと前記ディフューザの固定部よりも外側に凹凸の嵌め合い部を設けたことを特徴とする電動送風機。
2. 請求項１に記載された電動送風機において、前記ファンケーシングと前記ディフューザの間に弾性体を挟み込んだことを特徴とする電動送風機。
3. 請求項１又は請求項２に記載された電動送風機において、前記フレームの外周部の内側が前記ディフューザ側から前記ステータ側に向かって流路が狭くなるような構造を有することを特徴とする電動送風機。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載された電動送風機において、モータを三相駆動としたことを特徴とする電動送風機。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載された電動送風機において、
   前記外周部は、円環部分であることを特徴とする電動送風機。
6. 請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載された電動送風機を用いたことを特徴とする電気掃除機。