JPH06261847A - ファンユニット及び電気掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ファンユニットを駆動・制御する制御基板を
内蔵したファンユニット及び電気掃除機。 【構成】 モータとその回転軸７で駆動されるファン３
を収納したケーシング２とモータを運転・制御するイン
バータ回路及び制御回路を備えたファンユニット１にお
いて、ケーシング２にモータのステータ５を固定し、イ
ンバータ回路及び制御回路を１つのパッケージ３０とし
ケーシング２に内蔵し、ケーシング２のファンの吸込側
に吸気口２０、モータの反ファン側に排気口２１を具
え、かつファンとモータとの間に前記排出空気の流通穴
２２を有する区切り板９を設けたファンユニット。この
ファンユニットを用いた電気掃除機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータの運転・制御を
行なう集積回路基板をケーシングに内蔵したファンユニ
ット及び電気掃除機に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気掃除機の分野では、床材の種類、ゴ
ミの種類及び量により吸引力を変化するなどファンユニ
ットの制御が高度になっている。また省エネルギーのた
め、ファンユニットの効率化も求められている。このた
めファンユニットの制御は、従来の抵抗制御から半導体
素子を使ったインバータ制御が普及しつつある。しかし
ながら、半導体素子は、温度が上がると漏れ電流が増加
したり、オン電圧が増加するため、冷却する必要があ
る。

【０００３】従来、半導体素子の冷却は、特開平４−１
０９９２１号公報に述べられているように、放熱板を有
する半導体素子を含む制御基板を電気掃除機の吸気口と
排気口を連絡する風路内に設置し、ファンの回転によっ
て吸入される空気によって冷却されていた。

【０００４】しかしながら従来は制御基板が大きく、放
熱板を必要としていたので、取付け場所に制約があり、
電気掃除機内部で、ファン及びそれを駆動するモータか
らなるファンユニットから離れた位置に制御基板を取り
付けていた。そのため、狭い電気掃除機内部に大きな放
熱板付きの制御基板を取り付けるための空間と取付作業
を必要としていた。

【０００５】また、大きな放熱板付きの制御基板のた
め、空気抵抗が増えて冷却空気の流量が減り冷却効果が
悪くなるという悪循環があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】制御基板をファンユニ
ットのケーシングに収納すると、ファンユニット及びそ
れを使用した電気掃除機の組立ては容易になるが、制御
基板の冷却に対する考慮が必要になる。

【０００７】本発明の目的は、ファンユニットを運転・
制御するための半導体素子を含んだ制御基板をファンユ
ニットのケーシングに内蔵し、組立作業が容易で制御基
板の冷却もよいファンユニット及び電気掃除機を提供す
ることである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、モータと該モータの回転軸で駆動されるファンを収
納したケーシングと、前記モータを運転・制御する半導
体素子を構成要素とするインバータ回路及び制御回路を
備えたファンユニットにおいて、前記ケーシングが、前
記モータのステータを固定し、かつ、前記ファンの吸込
側に吸気口、前記モータの反ファン側に排気口を具え、
前記ファンの排出空気側と前記モータとの間に前記排出
空気の流通穴を有する区切り板を設け、前記インバータ
回路及び制御回路が１つのパッケージに集積された集積
回路基板であり、かつ前記ケーシング内部に設置される
ことを特徴とするファンユニットとしたのである。

【０００９】集積回路基板を排気孔に隣接して設置する
ことが好ましい。また、ファンとモータの区切り板より
ファン側に設置することが望ましい。これらのファンユ
ニットを使用した電気掃除機としてもよい。

【００１０】

【作用】このように構成することにより、本発明によれ
ば次の作用により上記の目的が達成される。モータとそ
の回転軸で駆動されるファンを収納したケーシングは、
ファンの吸込側に吸気口、前記モータの反ファン側に排
気口を有しているので、ファンが駆動されると、空気は
吸気口からケーシングへ吸入され、ファンとモータとの
間に設けられた区切り板の流通穴を通りモータへ流れ込
む。モータへ流れ込んだ空気はモータを冷却し、排気口
から外部へ出る。集積回路基板はこのケーシングの中の
空間を利用して取付けることが可能となる。

【００１１】この空気の流路中、排気口の近傍の空気流
の早い場所が冷却効果も高くよい。また、ディフューザ
の出口近傍など、区切り板よりもファン側とすればモー
タを冷却する以前の低温の空気で冷却されるので、冷却
効果がよりよい。このようにすれば、ファンとモータ及
び集積回路基板は同一のケーシングの中に収納すること
ができ、ファンユニットとして１つの纏まったものとな
る。

【００１２】電気掃除機へこのファンユニット使用する
ことにより、ファンユニット単品を電気掃除機ケースに
収納するだけでファンユニットの組込みが終わり、従来
のようなモータと集積回路基板との接続が不要となるな
ど電気掃除機の組立作業を簡易なものとする。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を使って説明す
る。図１は本発明の第一の実施例のファンユニット１の
断面図であり、図中の矢印は、空気の流れを示してい
る。ファン３は、軸受４で支持されたステータ５、ロー
タ６からなるブラシレスモータの回転軸７に取り付けら
れ、ファンとモータ一体となってケーシング２に収納さ
れている。パッケージ３０はファンユニット１内部でケ
ーシング２の排気口２１に隣接して設けられている。制
御・駆動集積回路基板１０の構成を図２に示す。この制
御・駆動集積回路基板１０には、３相のインバータ回路
を構成するスイッチング素子１０１とそれに並列に逆接
続されたダイオード１０２、スイッチング素子１０１を
駆動する上アーム駆動手段１０３、下アーム駆動手段１
０４、低電位にある論理回路から高電位にある上アーム
駆動手段１０３に信号を伝えるレベルシフト手段１０
５、電流検出手段１０６、論理回路１０７、回転数制御
手段１０８、上アーム駆動手段１０３に電力を供給する
内部電源１０９より構成され、これらは、整流回路１１
０により交流電源から変換された直流を受電する。

【００１４】次に、この制御・駆動集積回路基板１０の
動作を説明する。モータ１００のロータ位置検出信号
と、外部から与えられる回転数指令信号を回転数制御手
段１０８が比較し、回転数の増減信号を論理回路１０７
に伝える。論理回路１０７は、３相上下計６個のスイッ
チング素子１０１にたいして上アーム駆動手段１０３、
下アーム駆動手段１０４を介して駆動信号を伝達する。
スイッチング素子１０１及びダイオード１０２は、交流
を整流回路１１０により変換した直流を直接受電し、モ
ータへ交流電流を供給する逆変換器を構成する。また電
流検出手段１０６により電流の大きさを測定し、モータ
起動時の電流を制限するとともに、過電流が流れた場
合、制御・駆動集積回路基板１０を停止させるとともに
外部に異常を知らせる。

【００１５】このようにインバータ回路を１つのパッケ
ージに集積化することができ、また高電圧に耐える半導
体素子を使用しているので整流回路１１０により得られ
た高圧直流をさらに低圧の直流に降下させる必要がな
く、その結果、そのためのスイッチング電源が不要にな
り、回路が大幅に小型化する。

【００１６】制御・駆動集積回路基板１０は起動信号を
受けると、ステータ５に電力を供給し、ロータ６、回転
軸７が回転を開始する。回転速度が上昇するとファンユ
ニット前部の中心部分に設けられたケーシング２の吸気
口２０より空気が吸入され、吸入された空気はファン３
にて遠心力を受け圧縮される。圧縮された空気は、ファ
ン３のモータ側に設けたディフューザ８によりファン３
の外周側から内側へ導かれる。更に圧縮された空気は、
ケーシング２に設けた穴部分よりモータ室へ入り、ケー
シング２の背面にある排気口２１を通って外へ排出され
る。空気が圧縮されて押し出された分ファン３の入り口
部分では圧力が低下し、吸入口２０から空気が吸い込ま
れ、制御・駆動集積回路基板１０を含んだパッケージ３
０は、この排気口２１近傍に設置してあるので、排気口
２１より排出される空気流により冷却される。

【００１７】このようにファンユニットを回転制御する
インバータ回路と制御回路を同一のパッケージに集積化
した制御・駆動集積回路基板１０とすることにより、小
型化してファンモータのケーシング２の内部に搭載し
た。

【００１８】図３は本発明の他の実施例である。ファン
ユニットは先の実施例と同じであるが、制御・駆動集積
回路基板１０を含むパッケージ３０は区切り板よりファ
ン３側で、ディフューザ８からの空気が直接あたる領域
のケーシング２に取り付けてある。モータより風上に設
置してあるため、パッケージ３０に当たる空気はモータ
冷却以前の低温空気なので更に冷却効果が向上する。

【００１９】図４は、制御・駆動集積回路基板１０を含
むパッケージ３０の外観を示す。制御・駆動集積回路基
板１０はリードフレーム３１と接しており、ワイヤボン
ディングにより端子３２と結ばれている。また制御・駆
動集積回路基板１０は、湿気等の外気より保護するため
レジンモールド３３で覆われている。

【００２０】図５にパッケージ３０の取付け方の１例を
示す。ケーシング２の一部を断面してパッケージ３０を
見やすいように図示している。パッケージ３０は、リー
ドフレーム３１とケーシング２を密着して、リードフレ
ーム３１に開けた螺子穴３１Ａを用い螺子止めしてあ
る。図中の矢印は、空気の流れを示し、パッケージ３０
は、端子３２部分など、その一部が空気の流れに直接当
たるように、排気口２１に露出する形で取り付けられて
いる。端子３２はソケット２４によりモータ等につなが
る配線２５と接続している。

【００２１】図６にパッケージ３０の他の取付け方の例
を示す。ソケット２４がケーシング２に取り付けられ、
パッケージ３０の端子３２が、ソケット２４に差し込ま
れてパッケージ３０を固定している。又パッケージ３０
は、リードフレーム３１を排気口２１に流れだす空気流
に曝されるように置き、冷却効果をあげている。

【００２２】図７は本発明のファンユニット１を使用し
た電気掃除機１１の例を示す。吸引ホース接続口１２と
吸塵フィルタ１３を備えている。空気は吸引ホース接続
口１２より吸塵フィルタ１３を通りゴミを取り除いた後
ファンユニット１で圧縮され電気掃除機１１の後より排
出される。制御・駆動集積回路基板１０を含むパッケー
ジ３０もファンユニット１内部に搭載してあるので電気
掃除機１１の組立ても単に、内蔵したファンユニット１
を組み込むだけとなり組立工数が低減される。更にケー
シング２の内部にパッケージ３０を搭載することにより
モータに交流電力を供給する配線が短くなりモータ１０
０からの誘導電流が減り、ノイズが減少する。

【００２３】

【発明の効果】ファンユニットの制御・駆動集積回路基
板を１つのパッケージに集積化してファンユニットのケ
ーシングに収納したので、ファンユニットの組立作業が
容易になる効果がある。更に、このファンユニットを用
いると電気掃除機の組立て作業が容易になり、制御・駆
動集積回路基板を設置する空間が不用となり小型化する
といういう効果を生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のファンユニットの断面図で
ある。

【図２】制御・駆動集積回路基板の構成例を示す図であ
る。

【図３】本発明の他の実施例のファンユニットの断面図
である。

【図４】制御・駆動集積回路基板を含むパッケージの外
観図である。

【図５】制御・駆動集積回路基板を含むパッケージのケ
ーシングへの取付け方の一実施例である。

【図６】制御・駆動集積回路基板含むパッケージのケー
シングへの取付け方の他の実施例である。

【図７】本発明のファンユニットを使用した電気掃除機
の一実施例の断面図である。

【符号の説明】

１ ファンユニット ２ ケーシング ３ ファン ４ 軸受 ５ ステータ ６ ロータ ７ 回転軸 ８ ディフューザ ９ 区切り板 １０ 制御・駆動集積回路基板 １１ 電気掃除機 １２ 吸引ホース接続口 １３ 吸塵フィルタ ２０ 吸気口 ２１ 排気口 ２４ ソケット ２５ 配線 ３０ パッケージ ３１ リードフレーム ３１Ａ 螺子穴 ３２ 端子 ３３ レジンモールド １００ モータ １０１ スイッチング素子 １０２ ダイオード １０３ 上アーム駆動手段 １０４ 下アーム駆動手段 １０５ レベルシフト手段 １０６ 電流検出手段 １０７ 論理回路 １０８ 回転数制御手段 １０９ 内部電源 １１０ 整流回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータと該モータの回転軸で駆動される
   ファンを収納したケーシングと、前記モータを運転・制
   御する半導体素子を構成要素とするインバータ回路及び
   制御回路を備えたファンユニットにおいて、前記ケーシ
   ングが、前記モータのステータを固定し、かつ、前記フ
   ァンの吸込側に吸気口、前記モータの反ファン側に排気
   口を具え、前記ファンの排出空気側と前記モータとの間
   に前記排出空気の流通穴を有する区切り板を設け、前記
   インバータ回路及び制御回路が１つのパッケージに集積
   された集積回路基板であり、かつ前記ケーシング内部に
   設置されることを特徴とするファンユニット。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記集積回路基板を
   前記排気孔に隣接して前記ケーシングに設置したことを
   特徴とするファンユニット。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記集積回路基板を
   前記区切り板より前記ファン側に設置したことを特徴と
   するファンユニット。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれか一つのファン
   ユニットを使用したことを特徴とする電気掃除機。