JP6920535B2 - 電動送風機、電気掃除機および手乾燥装置 - Google Patents

電動送風機、電気掃除機および手乾燥装置 Download PDF

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Description

本発明は、電動送風機、電気掃除機および手乾燥装置に関する。
電動送風機のモータには、センサ付き単相モータが用いられる場合がある。センサ付きモータは、ロータの回転位置を検出するセンサを、ステータに取り付けたものである。センサは、ロータの外周面に対向するように、ステータの2つのティースの間に配置される(例えば、特許文献1参照)。
特開平4−289759号公報(図1参照)
しかしながら、モータの駆動時にコイルで発生する熱により、センサを保持する部材が変形し、センサの位置ずれを生じる可能性がある。そのため、モータの放熱性の向上が課題となる。
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、電動送風機におけるモータの放熱性を向上することを目的とする。
本発明の電動送風機は、回転シャフトを有するロータと、ロータを囲むように設けられたステータと、ステータに取り付けられ、ロータに対向するセンサとを有するモータと、回転シャフトの軸方向の一端側に取り付けられた動翼と、ステータを収容し、動翼に対向する側に穴を有するフレームと、フレームを囲む筐体と、フレームと筐体との間の第1の風路と、フレームの内側の第2の風路と、動翼で生じた空気の流れを第2の風路に導く導風部材とを備える。第1の風路および第2の風路はいずれも、空気が軸方向に流れる風路である。第1の風路の軸方向に直交する面における断面積は、第2の風路の軸方向に直交する面における断面積よりも大きい。ステータは、回転シャフトの中心軸線を中心とする周方向に複数のティースを有し、複数のティースのうち、周方向に隣り合う2つのティースの間に、センサを保持するセンサ固定部を有する。センサ固定部は、回転シャフトの軸方向において第1の部分と第2の部分とを有し、第1の部分の軸方向に直交する断面積は、第2の部分の軸方向に直交する断面積よりも小さい。第1の部分にセンサが収容され、第2の部分がセンサ載置面を有する。第2の部分は、隣り合う2つのティースの間において、センサよりもロータの径方向外側に突出している。
本発明によれば、フレームの外側の第1の風路とフレームの内側の第2の風路とが設けられ、動翼で生じた空気の流れが第2の風路に送り込まれるため、第2の風路を流れる空気により、モータで発生した熱を放熱することができる。そのため、モータの放熱性が向上し、センサを保持する部材の変形に起因するセンサの位置ずれを抑制することができる。
実施の形態1の電動送風機を示す縦断面図である。 実施の形態1の動翼を示す斜視図である。 実施の形態1の静翼の羽根を示す図(A)、静翼を示す側面図(B)および導風板を示す図(C)である。 実施の形態1のモータを示す横断面図である。 実施の形態1のモータの一部を示す横断面図である。 実施の形態1のセンサの保持構造を示す横断面図である。 実施の形態1のセンサの保持構造を示す縦断面図である。 実施の形態1のセンサの保持構造の望ましい例を示す縦断面図である。 実施の形態1のモータをフレームに嵌合させた状態を示す横断面図である。 実施の形態1の電動送風機内の空気の流れを示す模式図である。 実施の形態1の電動送風機の静翼による導風作用を示す側面図(A)および正面図(B)である。 センサ固定部の強度が低い場合を示す模式図である。 実施の形態1の変形例のセンサ固定部にセンサを取り付けた状態を示す横断面図である。 実施の形態1の変形例のセンサ固定部からセンサを取り外した状態を示す横断面図である。 実施の形態1の変形例のセンサ固定部の第1の部分の断面構造を示す横断面図である。 実施の形態1の変形例のセンサ固定部の第2の部分の断面構造を示す横断面図である。 実施の形態2の電動送風機を示す縦断面図である。 実施の形態2の第1の変形例の電動送風機を示す縦断面図である。 実施の形態2の第2の変形例の電動送風機を示す縦断面図である。 実施の形態3のモータを示す横断面図(A)およびステータコアを展開した状態を示す図(B)である。 実施の形態3の第1の変形例のモータを示す横断面図である。 実施の形態3の第2の変形例のモータを示す横断面図である。 実施の形態3の第3の変形例のモータを示す横断面図である。 各実施の形態のティース形状の他の例を説明するための横断面図である。 各実施の形態および変形例の電動送風機が適用可能な電気掃除機を示す図である。 各実施の形態および変形例の電動送風機が適用可能な手乾燥装置を示す斜視図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
実施の形態1.
<電動送風機200の構成>
図1は、本発明の実施の形態1の電動送風機200を示す縦断面図である。電動送風機200は、回転シャフト25を有するモータ100と、モータ100の回転シャフト25の一端側に取り付けられた動翼(ファン)31と、動翼31に隣接して配置された静翼32と、これらを収容する筐体30とを備える。
以下では、回転シャフト25の中心軸線である軸線C1の方向を、「軸方向」と称する。また、軸線C1を中心とする周方向を、「周方向」と称する。また、軸線C1を中心とする半径方向を、「径方向」と称する。また、軸方向に平行な断面における断面図を「縦断面図」と称し、軸方向に直交する断面における断面図を「横断面図」と称する。
モータ100は、永久磁石同期モータであり、インバータによって駆動される単相モータである。モータ100は、モータフレーム(単にフレームとも称する)4と、モータフレーム4内に固定されたステータ1と、ステータ1の内側に設けられたロータ2と、ロータ2の中心に固定された回転シャフト25とを有する。モータ100の具体的な構成については、後述する。
モータフレーム4は、モータ収容部(すなわち周壁部)40と、モータ収容部40の動翼31側に形成された軸受収容部44とを有する。モータ収容部40および軸受収容部44は、いずれも、軸線C1を中心とする円筒形状を有する。モータ収容部40の内側には、モータ100のステータ1が嵌合している。
軸受収容部44の外径は、モータ収容部40の外径よりも小さい。モータ収容部40と軸受収容部44との間には、壁部41が形成されている。壁部41は、ここでは、軸線C1に直交する方向に延在している。壁部41には、空気を軸方向に通過させる穴42が形成されている。
軸受収容部44の内側には、2つの軸受45(すなわち軸受部)が取り付けられている。軸受45の外輪は、軸受収容部44の内側に嵌合し、軸受45の内輪には回転シャフト25が圧入されている。2つの軸受45は、軸方向に間隔を開けて配置されている。2つの軸受45の間に、スリーブ等を配置しても良い。回転シャフト25は、軸受収容部44に形成された穴から突出している。
図2は、動翼31を斜流ファンで構成した例を示す斜視図である。図2に示す動翼31は、軸線C1を中心とする円錐形状のハブ31bの表面に、複数の羽根31aを備える。動翼31は、軸方向に対して傾斜し、且つ径方向外側に向かう空気の流れを生成する。動翼31は、斜流ファンに限定されるものではなく、例えばターボファンであってもよい。
図1に戻り、静翼32は、円板状の主板32aと、主板32aの動翼31側の第1の面321に形成された複数の羽根32bと、動翼31と反対側の第2の面322に形成された複数の導風板32cとを有する。静翼32は、静翼支持部43によってモータフレーム4に固定されている。ここでは、複数の静翼支持部43が、軸線C1を中心とする周方向に一定間隔を開けて配列されている。
静翼支持部43は、図1に示すように軸受収容部44の端部に固定されていてもよいし、壁部41まで延在していてもよい。また、静翼32とモータフレーム4との間に、整流あるいは強度向上等を目的とした別部材を配置し、その別部材を介して静翼32をモータフレーム4に固定してもよい。静翼32の固定は、例えば接着またはねじによる締結による。
図3(A)は、静翼32の羽根32bの形状および配列を示す図である。図3(B)は、静翼32の側面図である。図3(C)は、静翼32の導風板32cの形状および配列を示す図である。なお、図3(A)および図3(C)は、いずれも、動翼31側から見た形状および配列を示している。
図3(A),(B)に示すように、羽根32bは、周方向に等間隔に配列され、それぞれが径方向に対して傾斜する方向に延在している。また、羽根32bは、第1の面321の外周領域に形成されており、動翼31(図2)に対して径方向外側に位置している。羽根32bは、動翼31の回転によって生じた空気の流れを整流する作用を有する。
図3(B),(C)に示すように、導風板32cは、周方向に等間隔に配列され、それぞれが径方向に対して傾斜する方向に延在している。なお、導風板32cの傾斜方向は、羽根32bの傾斜方向とは反対向きである。また、導風板32cは、羽根32bよりも径方向内側まで延在している。導風板32cは、羽根32bによって整流された空気の流れを径方向内側に向け、モータ100側に導く作用を有する。
図1に戻り、この電動送風機200は、動翼31とロータ2との間に設けた2つの軸受45によって回転シャフト25を支持する片持ち構造を有する。なお、軸受45の数は、2つに限らず、3つ以上であってもよい。
筐体30は、動翼31に沿って形成されたファンカバー34と、動翼31の径方向中心部に対向する吸入口30aとを有する。また、筐体30は、モータフレーム4を支持する支持部33を有する。ここでは、軸線C1を中心として放射状に複数の支持部33が設けられている。筐体30は、ファンカバー34と反対の側が開放されており、排出口30bとなっている。
電動送風機200は、吸入口30aから筐体30内に流入した空気の流れる経路(すなわち風路)として、モータフレーム4の外側の第1の風路P1と、モータフレーム4の内側の第2の風路P2とを有する。第1の風路P1を流れた空気は、そのまま排出口30bから排出される。一方、第2の風路P2を流れた空気は、モータ100を軸方向に通過する。
モータフレーム4の内側の第2の風路P2には、風路抵抗となるステータ1およびロータ2が配置されている。そのため、風路抵抗の少ないモータフレーム4の外側の第1の風路P1が、メイン風路として用いられる。
第1の風路P1の断面積は、筐体30とモータフレーム4との間のスペースの断面積(より具体的には、軸線C1に直交する面における断面積)である。第2の風路P2の断面積は、モータフレーム4内のスペースの断面積であるが、ステータ1およびロータ2が存在するため、第1の風路P1の断面積よりも狭い。
また、モータ100に対して動翼31と反対の側には、モータ100の駆動を制御する基板48が設けられている。基板48は、固定部材49により、モータフレーム4またはステータ1に固定されている。また、基板48は、モータ100のセンサ7(後述)のリード線を案内するセンサガイド46を備える。
<モータ100の構成>
図4は、実施の形態1のモータ100を示す断面図である。モータ100は、上記の通り、ロータ2と、ロータ2を囲むように設けられたステータ1とを有する。ロータ2は、軸線C1を中心として、図中時計回りに回転する。ロータ2の回転方向を、矢印R1で示す。
ロータ2は、回転シャフト25と、回転シャフト25の周囲に固定された永久磁石21,22を有する。永久磁石21,22は、周方向に等間隔に配置され、それぞれが磁極を構成する。永久磁石21の外周面は例えばN極であり、永久磁石22の外周面は例えばS極であるが、逆であってもよい。
ここでは、2つの永久磁石21と2つの永久磁石22とが、周方向に交互に配置されている。すなわち、ロータ2は、4つの磁極を有する。但し、ロータ2の磁極数は4に限らず、2以上であればよい。
ステータ1は、エアギャップを介してロータ2の径方向外側に設けられている。ステータ1は、ステータコア10と、絶縁部14と、コイル18とを有する。ステータコア10は、複数の積層要素を軸方向に積層し、カシメ部101,102,103で一体に固定したものである。積層要素は、ここでは電磁鋼板であり、板厚は例えば0.25mmである。
ステータコア10は、ロータ2を囲むヨーク11と、ヨーク11からロータ2に向かう方向に(すなわち径方向内側に)延在する複数のティース12とを有する。ティース12は、周方向に等間隔に配置されている。ティース12の数は、ロータ2の磁極数と同数であり、ここでは4つである。
ステータコア10において周方向に隣り合う2つのティース12の間には、スロット13が形成されている。スロット13内には、絶縁性を有する樹脂で構成された絶縁部14が設けられている。ティース12には、絶縁部14を介して、コイル18が巻き付けられている。
ステータコア10のヨーク11は、図4に示した例では、円弧状の複数のバックヨーク11aと、バックヨーク11aよりも径方向内側に位置する直線状の連結ヨーク11bとを有する。バックヨーク11aは、ステータ1のうちで最も径方向外側に位置する部分であり、周方向に等間隔に配置されている。
バックヨーク11aの数は、ティース12の数と同数であり、ここでは4つである。周方向に隣り合う2つのバックヨーク11aの間に、上記のティース12が位置している。バックヨーク11aの外周面は、モータフレーム4(図1)のモータ収容部40の内周面に嵌合する。
連結ヨーク11bは、バックヨーク11aとティース12とを結ぶように延在している。ここでは、連結ヨーク11bは、バックヨーク11aから離れるにつれて径方向内側に変位するように、直線状に延在している。ティース12は、周方向に隣り合う2つの連結ヨーク11bがV字状に接続される部分(すなわち、ヨーク11のうち最も径方向内側に位置する部分)から、ロータ2に向かって延在している。
バックヨーク11aの周方向の中心には、分割面(分割嵌合部)106が形成されている。ステータコア10は、バックヨーク11aに形成された分割面106において、ティース12毎の複数のブロックすなわち分割コア17(図5)に分割される。ここでは、ステータコア10が4つの分割コア17に分割される。
分割面106は、凸部または凹部を有している。周方向に隣り合う2つの分割コア17のうち、一方の分割コア17の分割面106の凸部と、他方の分割コア17の分割面106の凹部とが嵌合する。
ステータコア10は、カシメ部101,102,103により一体に固定される。カシメ部101,102はヨーク11に形成され、カシメ部103はティース12に形成されている。カシメ部101,102は、ヨーク11において分割面106にできるだけ近い位置、すなわちバックヨーク11aに形成されていることが望ましい。
ヨーク11のバックヨーク11aの外周側には、軸方向に長い溝である固定用窪み105が形成されている。ステータコア10をモータフレーム4のモータ収容部40(図1)に係合させた状態で、モータ収容部40の一部を外周側から押圧して変形させて固定用窪み105に嵌合させる。これにより、モータフレーム4内におけるステータ1の回転が防止される。なお、固定用窪み105を設けない構成も可能である。
図5は、ステータ1の一部を拡大して示す図である。ティース12は、ロータ2の回転方向(矢印R1で示す)の下流側の端縁である第1の側面部12aと、上流側の端縁である第2の側面部12bとを有する。第1の側面部12aおよび第2の側面部12bは、いずれも、ティース12の周方向中心(すなわち、周方向における側面部12a,12bの中間位置)を通る径方向の直線Mに平行に延在している。
ティース12の径方向の内側の端部(以下、先端部と称する)は、直線Mに対して非対称な形状を有する。特に、ティース12のロータ2に対向する先端縁は、ロータ2の回転方向の下流側に位置する第1の先端縁121と、上流側に位置する第2の先端縁122とを有する。
第1の先端縁121は、ロータ2の外周面に沿って円弧状に湾曲し、第2の先端縁122は、直線状に延在している。第1の先端縁121と第2の先端縁122とは、ティース12の周方向中心で連続している。そのため、ティース12とロータ2との距離は、ロータ2の回転方向の下流側(距離G1)よりも、上流側(距離G2)で大きくなる。
また、第1の先端縁121と第1の側面部12aの間には、傾斜部123が形成されている。第2の先端縁122と第2の側面部12bの間には、傾斜部124が形成されている。傾斜部123,124は、径方向内側ほど両者の間隔が広がるようにそれぞれ傾斜している。但し、第1の側面部12aと傾斜部123との境界は、第2の側面部12bと傾斜部124との境界よりも、軸線C1から離れた位置にある。
絶縁部14は、ヨーク11の内面に沿う内壁部141と、ティース12の周囲(すなわち側面部12a,12bおよび軸方向両端面)を囲む側壁部142とを有する。絶縁部14は、樹脂をステータコア10と一体に成形するか、または別部品として成形した樹脂成形体をステータコア10に組み付けることにより形成される。
ティース12の先端部の周方向両側には、センサ固定部15a,15bが設けられている。センサ固定部15aは第1の側面部12aの側に設けられ、センサ固定部15bは第2の側面部12bの側に設けられている。センサ固定部15a,15bは、ティース12の先端部からそれぞれ周方向に突出している。センサ固定部15a,15bは、ここでは、絶縁部14と一体に形成されている。
具体的には、センサ固定部15a,15bは、絶縁部14の側壁部142とつながるように形成されている。絶縁部14の内壁部141および側壁部142と、センサ固定部15a(またはセンサ固定部15b)とで、スロット13内のコイル18の配置領域が区画される。
図4に戻り、周方向に隣り合う2つのティース12の間で、センサ固定部15a,15bが互いに対向する。ステータ1は、ここでは、4組のセンサ固定部15a,15bの組み合わせを有する。ステータ1の4組のセンサ固定部15a,15bのうち、1組のセンサ固定部15a,15bの間に、ロータ2の磁界を検知するためのセンサ7が保持されている。
図6は、センサ固定部15a,15bによるセンサ7の保持構造を説明するための横断面図である。センサ7は、ホール効果素子を樹脂パッケージで一体化したものであり、軸方向の一端面からリード線75(図7)が引き出されている。センサ7は、ロータ2の磁界を検知するため、ロータ2の外周面に対向するように配置されている。センサ7は、軸方向に直交する面内において、台形形状を有する。具体的には、センサ7は、ロータ2に対向する対向面71と、その反対側の背面74と、周方向両側の側面72,73とを有する。側面72,73は、両者の間隔が径方向外側ほど広くなるように互いに傾斜している。
センサ固定部15a,15bは、スロット13内に向けて、周方向に突出している。センサ固定部15aは、センサ7の側面72に対向する保持部151と、背面74に対向する保持部152とを有する。同様に、センサ固定部15bは、センサ7の側面73に対向する保持部161と、背面74に対向する保持部162とを有する。
センサ7は、センサ固定部15a,15bの間に挿入され、嵌め合いによって固定される。センサ固定部15aの保持部151,152およびセンサ固定部15bの保持部161,162により、センサ7の周方向および径方向の位置が決まる。
なお、センサ固定部15a,15bは、ここでは絶縁部14と一体に形成されているが、このような構成に限らず、絶縁部14とは別体として形成されていてもよい。
図7は、センサ固定部15a,15bによるセンサ7の保持構造を示す縦断面図である。図7では、軸方向を上下方向とし、周方向を左右方向とする。特に、ティース12に対する基板48側(図1)を上方とし、その反対側を下方とする。
センサ固定部15a,15bは、いずれも、軸方向において、第1の部分5と第2の部分6とを有する。第1の部分5は、ティース12の軸方向端面(図7では上面)を覆う第1の端部51と、ティース12の側面を覆う第1の側部52とを有する。第2の部分6は、ティース12の軸方向端面(図7では下面)を覆う第2の端部61と、ティース12の側面を覆う第2の側部62とを有する。
センサ固定部15a,15bのいずれにおいても、第1の側部52よりも、第2の側部62の方が、軸方向に直交する面における断面積が大きい(言い換えると、厚さが厚い)。より具体的には、第1の側部52よりも、第2の側部62の方が、ティース12からの周方向の突出量が大きい。
そのため、センサ固定部15a,15bの第1の側部52の間には、センサ7を挿入する空間(すなわち挿入空間)が形成される。この挿入空間に挿入されたセンサ7は、センサ固定部15a,15bのそれぞれの第2の側部62の上面(センサ載置面16と称する)で保持される。センサ7のリード線75は、上記の挿入空間を通って引き出され、基板48(図1)に接続される。
このように、センサ固定部15a,15bを、軸方向に直交する断面積の異なる第1の部分5と第2の部分6とで構成し、断面積の小さい第1の部分5にセンサ7を挿入する挿入空間を設けているため、センサ固定部15a,15bの厚さを全体的に薄くした場合と比較して、全体の剛性が高くなる。
図8は、センサ固定部15a,15bによるセンサ7の保持構造の望ましい構成例を示す縦断面図である。図8に示した構成例では、センサ固定部15a,15bの第1の側部52がセンサ7を両側から隙間なく挟み込んでいる。センサ固定部15a,15bの第2の側部62は互いに当接している。この構成例では、センサ7の周方向の位置ずれが確実に防止される。
なお、図7および図8では、センサ固定部15a,15bが、第1の部分5と第2の部分6とに2分割されているが、第1の部分5と第2の部分6とは一体であってもよい。すなわち、センサ固定部15a,15bが、センサ7の取り付け面(すなわちセンサ載置面16)を基準として、軸方向に直交する断面積の異なる部分を有していればよい。
モータ100を組み立てる際には、それぞれの分割コア17(図5)に、絶縁部14およびセンサ固定部15a,15bを組み付ける。その後、絶縁部14にコイル18を巻き付けたのち、4つの分割コア17を互いに組み合わせてステータ1を得る。さらに、2つのティース12の間のセンサ固定部15a,15bに、センサ7を挿入する。
図9は、このように構成されたモータ100を、モータフレーム4(図1)に取り付けた状態を示す図である。モータ100をモータ収容部40に取り付けると、ステータ1のバックヨーク11aの外周面がモータ収容部40の内周面に嵌合する。ステータ1は上述した固定用窪み105を有するため、モータ収容部40の固定用窪み105に対応する箇所に外力を加えて窪ませ(符号40aで示す)、固定用窪み105に係合させる。これにより、モータ100の周方向の位置ずれを防止することができる。
<作用>
次に、この実施の形態1の電動送風機200の作用について説明する。図10は、電動送風機200における空気の流れを示す図である。コイル18への通電によりモータ100が回転すると、回転シャフト25が回転し、動翼31が回転する。動翼31が回転すると、吸入口30aから筐体30内に空気が流入する。
図11は、静翼32の作用を示す側面図(A)および動翼31側から見た正面図(B)である。図11(A)および(B)に示すように、静翼32の羽根32bは、動翼31に沿って流れてきた空気(実線矢印で示す)を整流し、径方向外側に導く。一方、静翼32の導風板32cは、羽根32bを通過した空気を、破線矢印で示すように径方向内側に導く。
そのため、図10に矢印F1で示すように、静翼32を通過した空気の一部は、モータフレーム4の外側の第1の風路P1を軸方向に流れる。また、静翼32を通過した空気の別の一部は、矢印F2で示すように、静翼32の導風板32cによって径方向内側に導かれ、穴42を通過してモータフレーム4の内側に流入し、第2の風路P2を軸方向に流れる。
モータフレーム4の内側に流入した空気は、図9に示すステータ1とモータ収容部40との隙間19、ステータ1の各スロット13の内部、およびステータ1とロータ2とのエアギャップを通って、軸方向に流れる。そのため、モータ100の駆動時にコイル18で発生した熱を、空気によって効率よく放熱することができる。
ロータ2の回転時には、ロータ2の表面との摩擦によって周方向の空気の流れが生じ、各スロット13を還流するため、コイル18で発生した熱が放熱されやすい。しかしながら、上記のように2つのティース12の間にセンサ7を取り付けると、そのスロット13がセンサ7によって塞がれるため、コイル18で発生した熱が籠りやすくなる。
この実施の形態1では、モータ100のスロット13内を軸方向に空気が流れるため、センサ7が設けられたスロット13においても、コイル18で発生した熱を放熱することができる。そのため、センサ固定部15a,15bの熱変形に伴うセンサ7の位置ずれを防止することができる。
また、この実施の形態1では、ステータコア10が分割コア17(図5)の組み合わせで構成されるため、一体型のコアと比較して、絶縁部14およびセンサ固定部15a,15bの組み付け作業およびコイル18の巻線作業が容易である。そのため、モータ100を小型化した場合でも、コイル18を高密度に巻き付け、また、センサ7の位置精度を高めることができる。
また、センサ固定部15a,15bには、ステータコア10にコイル18を巻き付ける際に、力が作用する場合がある。そのため、センサ固定部15a,15bの厚さを全体的に薄くすると、例えば図12に示すように、センサ固定部15a,15bが変形する可能性がある。これに対し、センサ固定部15a,15bを第1の部分5と第2の部分6とで構成し、第2の部分6を厚く(すなわち断面積を大きく)することにより、剛性を確保することができ、変形を防止することができる。
<実施の形態の効果>
以上説明したように、実施の形態1では、モータフレーム4の外側の第1の風路P1と、モータフレーム4の内側の第2の風路P2とを設け、筐体30内に流入した空気の一部を第2の風路P2に導いている。そのため、モータ100の駆動時にコイル18で発生した熱を、第2の風路P2を流れる空気によって放熱することができる。
特に、センサ7の取り付けにより熱が放熱されにくくなったスロット13においても、スロット13内を軸方向に通過する空気によって、効果的に放熱を行うことができる。これにより、センサ固定部15a,15bの熱変形によるセンサ7の位置ずれを防止し、電動送風機200の信頼性を向上することができる。
また、第1の風路P1の断面積が第2の風路P2の断面積よりも大きいため、モータ100の放熱に必要な量の空気をモータフレーム4内に導き、それ以外の空気をそのまま排出し、送風等の用途に用いることができる。
また、静翼32に導風板32cを設けることにより、動翼31で生じた空気の流れを効率よく第2の風路に導くことができ、モータ100の放熱性を高めることができる。
また、周方向に隣り合う2つのティース12の間に、センサ7を保持するセンサ固定部15a,15bを設けることにより、センサ7をロータ2の外周面に対向する位置で位置決めして保持することができる。特に、センサ固定部15a,15bが絶縁部14(すなわち巻線部材)と一体に形成されているため、小型のモータ100においてもセンサ7の位置精度を高めることができる。
また、センサ固定部15a,15bは、軸方向において第1の部分5と第2の部分6とを有し、第1の部分5の軸方向に直交する断面積が、第2の部分6の軸方向に直交する断面積よりも小さく、第1の部分5にセンサ7が挿入されているため、センサ固定部15a,15bの全体の剛性を確保し、変形を防止することができる。
変形例.
図13は、実施の形態1の変形例のセンサ固定部15a,15bによるセンサ7の保持構造を示す断面図である。図14は、センサ固定部15a,15bからセンサ7を取り外した状態を示す断面図である。図15は、センサ固定部15a,15bの第1の側部52(図7)の断面構造を示す断面図である。図16は、センサ固定部15a,15bの第2の側部62(図7)の断面構造を示す断面図である。
センサ固定部15a,15bは、図7を参照して説明したように、軸方向に第1の部分5と第2の部分6とを有する。この変形例では、第2の部分6の第2の側部62(すなわち隣り合うティース12の間に位置する部分)の構成が、実施の形態1と異なる。図13,14に示すように、第2の側部62の上面であるセンサ載置面16は、センサ7よりも径方向外側に突出している。
図15に示すように、変形例のセンサ固定部15a,15bの第1の側部52は、実施の形態1の第1の側部52と同様である。これに対し、図16に示すように、変形例のセンサ固定部15a,15bの第2の側部62は、実施の形態1の第2の側部62よりも径方向外側に突出しており、軸方向に直交する断面積がさらに大きくなっている。他の構成は、実施の形態1と同様である。
この変形例では、センサ固定部15a,15bの第2の側部62の断面積をさらに大きくしているため、センサ固定部15a,15bの剛性をさらに向上し、変形を防止することができる。
実施の形態2.
次に、本発明の実施の形態2について説明する。図17は、実施の形態2の電動送風機200Aを示す縦断面図である。実施の形態2の電動送風機200Aでは、静翼32が導風板32cを備えていない。代わりに、第1の風路P1に、風路抵抗となる(すなわち圧力損失を増加させる)風路抵抗体36が設けられている。風路抵抗体36は、動翼31によって筐体30内に流入した空気を第2の風路P2に導く導風部材として作用する。
風路抵抗体36は、モータフレーム4の外周面に固定され、筐体30の内周面との間には隙間が設けられている。風路抵抗体36は、第1の風路P1を流れる空気に対する抵抗となるものであればよい。但し、空気の流れを完全に遮断しないように、多孔体が望ましい。また、風路抵抗体36をスポンジのような多孔性の弾性体で構成すれば、風路抵抗体36をモータフレーム4の外周面に巻き付けるようにして固定できるため、組立が容易である。そのため、風路抵抗体36としては、例えば、防音材を用いることが望ましい。
モータ100の駆動により動翼31が回転すると、吸入口30aから筐体30内に空気が流入する。第1の風路P1に風路抵抗体36が配置されているため、静翼32を通過した空気の多くが第2の風路P2に向かい、穴42を通過してモータフレーム4内に流入する。これにより、モータ100を軸方向に空気が通過し、モータ100の熱が放熱される。
実施の形態2の電動送風機200Aは、静翼32が導風板32cを備えず、第1の風路P1に風路抵抗体36が設けられている点を除き、実施の形態1の電動送風機200と同様に構成されている。
この実施の形態2では、第1の風路P1の風路抵抗体36により、筐体30内に流入した空気を第2の風路P2に導くように構成したため、実施の形態1と同様、モータ100の駆動時にコイル18で発生した熱を、第2の風路P2を流れる空気によって効率よく放熱することができる。
第1の変形例.
図18は、実施の形態2の第1の変形例の電動送風機200Bを示す縦断面図である。この第1の変形例では、静翼32に、実施の形態1で説明した導風板32cを加えている。静翼32の導風板32cは、実施の形態1で説明したように、静翼32の羽根32bを通過した空気を径方向内側に導き、第2の風路P2に導くものである。その他の構成は、実施の形態2の電動送風機200A(図17)と同様である。
この第1の変形例では、筐体30内に流入した空気が、静翼32の導風板32cおよび第1の風路P1の風路抵抗体36によって、第2の風路P2に導かれる。そのため、モータフレーム4の内側を通過する空気が増加し、モータ100の放熱性を高めることができる。
第2の変形例.
図19は、実施の形態2の第2の変形例の電動送風機200Cを示す縦断面図である。この第2の変形例では、多孔体で形成された風路抵抗体36が、モータフレーム4の外周面と筐体30の内周面との間を塞ぐように配置されている。その他の構成は、実施の形態2の第1の変形例の電動送風機200B(図18)と同様である。
風路抵抗体36は多孔体で形成されているため、風路抵抗体36の内部を空気が通過する。そのため、風路抵抗体36がモータフレーム4の外周面と筐体30の内周面との間を塞ぐように配置されていても、第1の風路P1が完全に遮蔽されることはない。
この第2の変形例においても、筐体30内に流入した空気は、静翼32の導風板32cおよび第1の風路P1の風路抵抗体36によって、第2の風路P2に導かれる。そのため、モータフレーム4の内側を通過する空気が増加し、モータ100の放熱性を高めることができる。
なお、図19では静翼32に導風板32cを設けた例を示したが、図17に示したように、静翼32に導風板32cを設けない構成も可能である。
実施の形態3.
次に、本発明の実施の形態3について説明する。図20(A)は、実施の形態3のモータを示す横断面図である。上述した実施の形態1のモータ100(図4)は、複数の分割コア17を組み合わせたステータコア10を有していた。これに対し、この実施の形態3のモータは、薄肉部112で連結された複数の連結コア17Aを組み合わせたステータコア10Aを有する。
図20(A)に示すように、ステータコア10Aの4つのバックヨーク11aのうち、3つのバックヨーク11aには、実施の形態1(図4)で説明した分割面106の代わりに、分離面111と薄肉部112とが形成されている。分離面111は、バックヨーク11aの内周から外周に向けて延在するが、バックヨーク11aの外周には到達しない。分離面111の終端とバックヨーク11aの外周との間には、変形可能な薄肉部(すなわち連結部)112が形成される。なお、薄肉部112の代わりに、カシメを設けてもよい。
また、ステータコア10Aの4つのバックヨーク11aのうちの一つには、溶接面(すなわち接合面)113が形成されている。この溶接面113は、バックヨーク11aの内周から外周に向けて延在し、バックヨーク11aの外周に到達している。
ステータコア10Aにおいて、分離面111および薄肉部112(または溶接面113)で区切られた個々のブロックを、連結コア17Aと称する。ここでは、ステータコア10Aは、ティース12毎に4つの連結コア17Aを有する。
図20(B)は、ステータコア10Aを帯状に展開した状態を示す模式図である。ステータコア10Aは、薄肉部112を変形させることで、図20(A)に示した状態から、図20(B)に示したように帯状に展開することができる。各連結コア17Aは、薄肉部112で連結され、一列につながっている。溶接面113は、列の両端に位置する。
モータの組立工程では、連結コア17Aを帯状に展開した状態(図20(B))で、連結コア17Aに絶縁部14(センサ固定部15a,15bを含む)を組み付ける。その後、絶縁部14にコイル18を巻き付けたのち、連結コア17Aを環状に湾曲させて、溶接面113を溶接してステータコア10Aを得る。その後、2つのティース12の間のセンサ固定部15a,15bに、センサ7を取り付ける。ステータコア10Aの他の構成は、実施の形態1で説明したステータコア10と同様である。
この実施の形態3のモータは、ステータコア10Aが連結コア17Aで構成されるため、一体型のコアと比較して、絶縁部14およびセンサ固定部15a,15bの組み付け作業およびコイル18の巻線作業が容易である。そのため、モータ100を小型化した場合でも、コイル18を高密度に巻き付け、また、センサ7の位置精度を高めることができる。
第1の変形例.
図21は、実施の形態3の第1の変形例のモータを示す横断面図である。上述した実施の形態3のモータ(図20(A))は、ティース12毎に複数の連結コア17Aを組み合わせたステータコア10Aを有していた。これに対し、第1の変形例のモータは、それぞれ2つのティース12を含む複数の分割コア17Bを組み合わせたステータコア10Bを有する。
図21に示すように、ステータコア10Bの4つのバックヨーク11aのうち、2つのバックヨーク11aには、実施の形態1(図4)で説明した分割面106が設けられており、残る2つのバックヨーク11aには、分割面106は設けられていない。また、分割面106が設けられたバックヨーク11aと、分割面106が設けられていないバックヨーク11aとは、周方向に交互に配置されている。
ステータコア10Bにおいて、分割面106で区切られた個々のブロックを、分割コア17Bと称する。ここでは、ステータコア10Bは、それぞれ2つのティース12を含む2つの分割コア17Bを有する。
モータの組立工程では、それぞれの分割コア17Bに絶縁部14(センサ固定部15a,15bを含む)を組み付ける。その後、絶縁部14にコイル18を巻き付けたのち、2つの分割コア17Bを互いに組み合わせてステータコア10Bを得る。その後、2つのティース12の間のセンサ固定部15a,15bに、センサ7を取り付ける。ステータコア10Bの他の構成は、実施の形態1で説明したステータコア10と同様である。この第1の変形例においても、実施の形態3と同様の効果が得られる。
第2の変形例.
図22は、実施の形態3の第2の変形例のモータを示す横断面図である。上述した実施の形態3のモータ(図20(A))は、複数の連結コア17Aを組み合わせたステータコア10Aを有していた。これに対し、第2の変形例のモータは、分割コアと連結コアとを組み合わせたステータコア10Cを有する。
図22に示すように、ステータコア10Cの4つのバックヨーク11aのうち、2つのバックヨーク11aには、実施の形態1(図4)で説明した分割面106が設けられており、残る2つのバックヨーク11aには、実施の形態3(図20)で説明した分離面111および薄肉部112が設けられている。また、分割面106が設けられたバックヨーク11aと、分離面111および薄肉部112が設けられたバックヨーク11aとは、周方向に交互に配置されている。
ステータコア10Cにおいて、分割面106で区切られた個々のブロックを、分割コア17Cと称する。ここでは、ステータコア10Cは、それぞれ2つのティース12を含む2つの分割コア17Cを有する。また、各分割コア17Cは、薄肉部112によって周方向中心で展開可能である。
モータの組立工程では、それぞれの分割コア17Cを帯状に展開した状態で、絶縁部14(センサ固定部15a,15bを含む)を組み付ける。その後、絶縁部14にコイル18を巻き付けたのち、2つの分割コア17Cを互いに組み合わせてステータコア10Cを得る。その後、2つのティース12の間のセンサ固定部15a,15bに、センサ7を取り付ける。ステータコア10Cの他の構成は、実施の形態1で説明したステータコア10と同様である。この第2の変形例においても、実施の形態3と同様の効果が得られる。
第3の変形例.
図23は、実施の形態3の第3の変形例のモータを示す横断面図である。上述した実施の形態3のモータ(図20(A))は、複数の連結コア17Aを組み合わせたステータコア10Aを有していた。これに対し、第4の変形例のモータは、一体構成のステータコア10Dを有する。
図23に示すように、ステータコア10Dには、実施の形態1(図4)で説明した分割面106は設けられておらず、実施の形態3(図20)で説明した分離面111および薄肉部112も設けられていない。そのため、環状のステータコア10Dに、絶縁部14およびセンサ固定部15a,15bを組み付け、さらにコイル18を巻き付ける必要がある。ステータコア10Dの他の構成は、実施の形態1で説明したステータコア10と同様である。
上述した各実施の形態および各変形例では、4つのティース12を有するステータコア10〜10Dについて説明したが、ティースの数は2以上であればよい。また、ステータコア10〜10Dのヨーク11は、バックヨーク11aと連結ヨーク11bとを有すると説明したが、円環状のヨークであってもよい。
また、上述した各実施の形態および各変形例では、ティース12が非対称な形状を有していると説明したが、図24に示すように、ティース12が対称な形状を有していてもよい。図24に示す例では、ティース12は、その周方向中心を通る径方向の直線Mに対し、対称な形状を有している。
<電気掃除機>
次に、各実施の形態および変形例の電動送風機が適用される電気掃除機について説明する。図25は、実施の形態1の電動送風機200(図1)を用いた電気掃除機300を示す模式図である。
電気掃除機300は、掃除機本体301と、掃除機本体301に接続されたパイプ303と、パイプ303の先端部に接続された吸引部304とを備える。吸引部304には、塵埃を含む空気を吸引するための吸引口305が設けられている。掃除機本体301の内部には、集塵容器302が配置されている。
掃除機本体301の内部には、吸引口305から集塵容器302に塵埃を含む空気を吸引する電動送風機200が配置されている。電動送風機200は、例えば図1に示した構成を有する。掃除機本体301には、また、ユーザによって把持されるグリップ部306が設けられ、グリップ部306にはオンオフスイッチ等の操作部307が設けられている。
ユーザがグリップ部306を把持して操作部307を操作すると、電動送風機200が作動し、モータ100が回転する。電動送風機200が作動すると、吸引風が発生し、吸引口305およびパイプ303を介して空気と共に塵埃が吸引される。吸引された塵埃は、集塵容器302に収納される。
この電気掃除機300は、信頼性の高い電動送風機200を用いているため、高い運転効率を得ることができる。なお、実施の形態1の電動送風機200の代わりに、他の実施の形態または各変形例の電動送風機を用いても良い。
<手乾燥装置>
次に、各実施の形態および変形例の電動送風機が適用される手乾燥装置について説明する。図26は、実施の形態1の電動送風機200(図1)を用いた手乾燥装置500を示す模式図である。
手乾燥装置500は、筐体501と、筐体501の内部に固定された電動送風機200とを有する。電動送風機200は、例えば図1に示した構成を有する。筐体501は、吸気口502と送風口503とを有し、送風口503の下側に、ユーザが手を挿入する手挿入部504を有する。電動送風機200は、空気の流れを発生させることにより、吸気口502を介して筐体501の外部の空気を吸引し、送風口503を介して手挿入部504に空気を送風する。
手乾燥装置500の電源をオンにすると、電力が電動送風機200に供給され、モータ100が駆動する。電動送風機200が駆動している間、手乾燥装置500の外部の空気が吸気口502から吸引され、送風口503から送風される。ユーザが手挿入部504に手を挿入すると、送風口503から送風される空気により、手に付着した水滴を吹き飛ばし、あるいは蒸発させることができる。
手乾燥装置500は、信頼性の高い電動送風機200を用いているため、高い運転効率を得ることができる。なお、実施の形態1の電動送風機200の代わりに、他の実施の形態または各変形例の電動送風機を用いても良い。
以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。
1 ステータ、 2 ロータ、 4 モータフレーム、 5 第1の部分、 6 第2の部分、 7 センサ、 10,10A,10B,10C,10D ステータコア、 11 ヨーク、 11a バックヨーク、 11b 連結ヨーク、 12 ティース、 12a 第1の側面部、 12b 第2の側面部、 13 スロット、 14 絶縁部、 15a,15b センサ固定部、 16 センサ載置面、 17,17B,17C 分割コア、 17A 連結コア、 18 コイル、 21,22 永久磁石、 25 回転シャフト、 30 筐体、 30a 吸入口、 30b 排出口、 31 動翼(ファン)、 31a 羽根、 32 静翼、 32a 主板、 32b 羽根、 32c 導風板(導風部材)、 33 支持部、 34 ファンカバー、 36 風路抵抗体(導風部材)、 40 周壁部、 41 壁部、 42 穴、 44 軸受収容部、 45 軸受、 46 センサガイド、 48 基板、 51 第1の端部、 52 第1の側部、 61 第2の端部、 62 第2の側部、 71 対向面、 72,73 側面、 74 背面、 75 リード線、 100 モータ、 105 固定用窪み、 106 分割嵌合部、 111 分割面、 112 薄肉部(連結部)、 113 溶接面(接合面)、 151,152,161,162 保持部、 200,200A,200B,200C 電動送風機、 300 電気掃除機、 301 掃除機本体、 302 集塵容器、 303 パイプ、 304 吸引部、 305 吸引口、 306 グリップ部、 307 操作部、500 手乾燥装置、 501 筐体、 502 吸気口、 503 送風口、 504 手挿入部。

Claims (11)

  1. 回転シャフトを有するロータと、前記ロータを囲むように設けられたステータと、前記ステータに取り付けられ、前記ロータに対向するセンサとを有するモータと、
    前記回転シャフトの軸方向の一端側に取り付けられた動翼と、
    前記ステータを収容し、前記動翼に対向する側に穴を有するフレームと、
    前記フレームを囲む筐体と、
    前記フレームと前記筐体との間の第1の風路と、
    前記フレームの内側の第2の風路と、
    前記動翼で生じた空気の流れを前記第2の風路に導く導風部材と
    を備え、
    前記第1の風路および前記第2の風路はいずれも、空気が軸方向に流れる風路であり、
    前記第1の風路の前記軸方向に直交する面における断面積は、前記第2の風路の前記軸方向に直交する面における断面積よりも大きく、
    前記ステータは、前記回転シャフトの中心軸線を中心とする周方向に複数のティースを有し、前記複数のティースのうち、前記周方向に隣り合う2つのティースの間に、前記センサを保持するセンサ固定部を有し、
    前記センサ固定部は、前記回転シャフトの軸方向において第1の部分と第2の部分とを有し、前記第1の部分の前記軸方向に直交する断面積は、前記第2の部分の前記軸方向に直交する断面積よりも小さく、前記第1の部分に前記センサが収容され、前記第2の部分がセンサ載置面を有し、
    前記第2の部分は、隣り合う2つのティースの間において、前記センサよりも前記ロータの径方向外側に突出している
    電動送風機。
  2. 前記動翼と前記フレームとの間に、静翼をさらに備え、
    前記導風部材は、前記静翼の前記フレーム側の面に設けられた導風板である
    請求項1に記載の電動送風機。
  3. 前記導風部材は、前記第1の風路に設けられた風路抵抗体である
    請求項1または2に記載の電動送風機。
  4. 前記風路抵抗体は、多孔体である
    請求項3に記載の電動送風機。
  5. 前記風路抵抗体は、防音材である
    請求項3または4に記載の電動送風機。
  6. 前記ステータは、前記ティースに巻き付けられるコイルと、前記ティースと前記コイルとの間に設けられる巻線部材とを有し、
    前記センサ固定部は、前記巻線部材と一体に形成されている
    請求項1から5までの何れか1項に記載の電動送風機。
  7. 前記センサ固定部は、前記センサを前記周方向の両側から挟み込んで保持する
    請求項1から6までのいずれか1項に記載の電動送風機。
  8. 前記ロータは、前記回転シャフトの周囲に複数の磁極を有し、
    前記ステータの前記複数のティースの数と、前記ロータの前記複数の磁極の数とは、同数である
    請求項からまでの何れか1項に記載の電動送風機。
  9. 前記ステータは、分割面で組み合わせられた複数のブロック、または、連結部で連結された複数のブロックを有するステータコアを備える
    請求項1からまでの何れか1項に記載の電動送風機。
  10. 吸引口を有する吸引部と、
    塵埃を収納する集塵容器と、
    前記吸引部から前記集塵容器に塵埃を含む空気を吸引する、請求項1からまでの何れか1項に記載の電動送風機と
    を備えた電気掃除機。
  11. 吸気口および送風口を有する筐体と、
    前記筐体の内部に配置され、前記吸気口から空気を吸引し、前記送風口から空気を送風する、請求項1からまでの何れか1項に記載の電動送風機と
    を備えた
    手乾燥装置。
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