JP2003219608A - 電動送風機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軽量化を図りつつコストの増加と使用に伴う性
能低下とを抑制できる電動送風機を得ることにある。 【解決手段】回転子通孔２８の内周面に一対の界磁磁石
２６、２７が装着された略四角な外形形状の固定子鉄心
２５の有効磁路Ｔから外れた領域２５ｅに、この鉄心２
５を厚み方向に貫通する複数の通気部２９ａ〜２９ｄを
設ける。それにより、固定子１４の固定子鉄心２５の外
形を大きくすることなく放熱面積を増やし、かつ、固定
子鉄心２５を軽くする。各通気部２９ａ〜２９ｄに電動
機部が備える送風部から放出された風を通して、固定子
１４を効率良く空冷できるようにしたことを特徴として
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定子鉄心が有し
た回転子通孔の内周面に一対の界磁磁石が装着された固
定子の内側に回転子を回転自在に配置した内転型の電動
機部に、送風部を連結して構成され、電気掃除機の真空
吸引源等として使用される電動送風機に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばバッテリー駆動式電気掃除機の電
動送風機は、ブラシ装置付きＤＣモータを電動機部に使
用している。この電動機部が備える固定子は、略四角形
状の固定子鉄心が有する回転子通孔の内周面に、一対の
円弧状界磁磁石を取付けて形成されている。界磁磁石に
は、予め円弧状のセグメントとして形成された磁石、又
は磁性粉を混入した合成樹脂を円弧状に成形してなるプ
ラスチック磁石が用いられている。

【０００３】電動送風機は、その送風部から放出される
風を電動機部に流すことによって、電動機部の各部で発
生する熱を排出させて、電動機部各部の温度上昇を抑制
している。ところで、電動機部の固定子が備える固定子
鉄心の外形形状は略四角形状に形成されている。この形
状は、帯状の金属素材から鉄心板を打抜く場合の材料取
りが良いために採用されている。

【０００４】従来、固定子鉄心の四周の面はいずれも略
平坦に形成されていて、この四周の面に放熱面積が制限
されている。そのため、これらの平坦面に沿って送風部
からの風が流されて、固定子鉄心の空冷がなされるにも
拘わらず、この鉄心の放熱面積が小さいことに起因し
て、固定子鉄心を充分に冷却できない場合があって、固
定子鉄心に装着されている界磁磁石の温度が上がり易
い。

【０００５】界磁磁石は温度上昇をすると減磁するの
で、それに伴い電動送風機の送風性能が低下し易い。し
たがって、従来の電動送風機を組込んだ電気掃除機は、
吸塵性能が低下してしまうおそれがあるので、その改善
が求められている。又、バッテリー駆動式電気掃除機等
では、その取扱いの容易化のために軽量化の要請がある
が、固定子鉄心を大きくして前記固定子鉄心の放熱面積
を増やすことは、それに伴って電動送風機の重量が増
え、しかも、固定子鉄心の材料コストも嵩むので、実際
的には採用が難しい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、軽量化を図りつつコストの増加と使用に伴
う性能低下とを抑制できる電動送風機を得ることにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、回転子通孔の内周面に一対の界磁磁石が
装着された略四角な外形形状の固定子鉄心の有効磁路か
ら外れた領域に、この鉄心を厚み方向に貫通する複数の
通気部を設け、これらの通気部に電動機部が備える送風
部から放出される風を通して、固定子を空冷するように
したことを特徴としている。

【０００８】本発明において、通気部は、溝又は孔のい
ずれか、或いはこれらを混在させて形成することもでき
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図４を参照して本発
明の第１実施形態を説明する。

【００１０】図１〜図３に示す電動送風機１は、電動機
部２と、送風部３とを具備して構成されている。この電
動送風機１は、例えば図示しないニッケル水素電池等の
バッテリーを電源として駆動されるコードレス電気掃除
機の真空吸引源として使用される。

【００１１】電動機部２は、前記バッテリーの電力が印
加される２極のＤＣモータとして構成され、図３に示す
ように一対のフレーム１１、１２、回転子１３、固定子
１４、及び一対のブラシ装置１５を備えている。

【００１２】硬質合成樹脂製のフレーム１１、１２は、
固定子１４をその厚み方向両側から挟んで固定子１４に
連結されている。つまり、４本のねじ２１（代表して図
３に１本のみ示す）を、一方のフレーム１１から挿入し
て固定子１４の四隅に開けられたねじ通し部１４ａに通
すとともに、他方のフレーム１２のねじ孔１２ｂにねじ
込むことにより、前記連結がなされている。両フレーム
１１、１２には夫々軸受収容部１１ａ、１２ａが形成さ
れている。

【００１３】電機子としての回転子１３は、図３に示す
ように回転子軸１３ａ、アーマチャ鉄心１３ｂ、アーマ
チャ巻線１３ｃ、一対の軸受１６、１７、及び整流子１
８を備えている。アーマチャ鉄心１３ｂは回転子軸１３
ａの中間部外周に装着され、これにアーマチャ巻線１３
ｃが巻付けられている。転がり型の軸受１６、１７は回
転子軸１３ａの両端部に夫々取付けられており、回転子
軸１３ａの一端部は一方の軸受１６を貫通している。整
流子１８はアーマチャ鉄心１３ｂと他方の軸受１７との
間に位置して回転子軸１３ａの外周に装着されている。
整流子１８がその外周部に有する各整流子片には夫々ア
ーマチャ巻線１３ｃの端末部が接続されている。

【００１４】この固定子１３は、一方の軸受１６を軸受
収容部１１ａに圧入して収容するとともに、他方の軸受
１７を軸受収容部１２ａに圧入して収容することによ
り、両フレーム１１、１２にわたって回転自在に支持さ
れている。

【００１５】図３及び図４に示すように固定子１４は、
ヨークである固定子鉄心２５と、フィールド（界磁）を
作る一対の界磁磁石２６、２７とを有する。この固定子
１６は回転子１３のアーマチャ鉄心１３ｂを囲んで配置
される。

【００１６】固定子鉄心２５は、磁性金属板例えば珪素
鋼鈑等を同一形状に打ち抜いて得た鉄心板を多数枚積層
して形成されている。この鉄心２５は、図４に示すよう
に互いに平行な短辺２５ｃ及びこれら短辺２５ｃ間に渡
る一対の長辺２５ｄで区画されて平面視略四角形状の外
形をなし、中央部に回転子１３が通る円形状の回転子通
孔２８が開けられている。

【００１７】界磁磁石２６、２７には、好適な例として
最大エネルギー積が高く、したがって回転トルクの増加
若しくは小形化の促進に有利なネオジウムのような希土
類のプラスチック磁石が用いられている。これらの界磁
磁石２６、２７は、円弧状をなすように回転子通孔２８
の内周面に射出成形により装着され、非連続に設けられ
ている。なお、図示しないが回転子通孔２８の内周面に
開放するあり溝を設けるとともに、この溝に界磁磁石２
６、２７の裏面から突出して形成される突部を充填する
ことにより、界磁磁石２６、２７の剥れ止めをより確実
にするとよい。

【００１８】界磁磁石２６、２７はその厚み方向に図４
に例示するように着磁されている。つまり、図４におい
て上側の界磁磁石２６は、その表面（回転子通孔２８の
内側に臨んだ面）がＮ極、回転子通孔２８の内面に接着
された裏面がＳ極となるように着磁され、図４において
下側の界磁磁石２７は、その表面がＳ極、裏面がＮ極と
なるように着磁されている。これらの界磁磁石２６、２
７の長手方向中央部は一般的に磁極中心Ｐと称されてい
る。

【００１９】一対の界磁磁石２６、２７により固定子鉄
心２５には、図４中１点鎖線で囲まれる領域で示す有効
磁路Ｔが形成される。これらの界磁磁石２６、２７の裏
面から出た磁力線は、磁極中心Ｐから夫々の界磁磁石２
６、２７の磁極端部に行くにしたがって次第に合流され
て、一対の界磁磁石２６、２７の対応する磁極端部にわ
たって流れる。それによって、磁極中心Ｐに隣接した固
定子鉄心２５の磁極中心隣接部２５ａでの有効磁路断面
積は最小となっており、ここから前記対応する磁極端部
相互間に隣接した固定子鉄心２５ａの磁石間隣接部２５
ｂに行くにしたがって有効磁路断面積は次第に大きくな
っている。

【００２０】そのため、略四角形状の外形を有した固定
子鉄心２５の内で、図４中１点鎖線で囲まれる楕円形の
領域が有効磁路Ｔとして用いられ、その他の領域は磁路
としては有効に使用されない。一対の磁石間隣接部２５
ｂにわたる最大寸法は、固定子鉄心２５の互いに平行な
短辺２５ｃ間の寸法、つまり、長辺２５ｄの長さＬと一
致している。固定子鉄心２５の有効磁路Ｔから外れた非
有効磁路領域の殆どは、互いに隣接した２辺２５ｃ、２
５ｄと有効磁路Ｔとの間に設けられていて、磁極中心隣
接部２５ａから固定子鉄心２５の四隅に行くほど次第に
広がっている。

【００２１】前記非有効磁路領域において少なくとも磁
極中心隣接部２５ａから固定子鉄心２５の隣接する２辺
２５ｃ、２５ｄで作られる四隅にわたる領域部分２５ｅ
の夫々には、複数の通気部２９ａ〜２９ｄが、固定子鉄
心２５をその厚み方向に貫通して設けられている。各通
気部２９ａ〜２９ｄは固定子鉄心２５の周面例えば長辺
２５ｄに開放する溝で形成されている。これら通気部２
９ａ〜２９ｄの奥行きはいずれも同じである。磁極中心
隣接部２５ａに最も近い位置の通気部２９ａと、界磁磁
石２６、２７の裏面での磁極中心Ｐとの間の最短距離Ａ
は、磁極中心隣接部２５ａでの有効磁路を確保する寸法
に定められている。最も固定子鉄心２５の四隅に寄って
設けられた通気部２９ｄの例えば奥部は、多少広げられ
て前記ねじ通し部１４ａとして用いられるように形成さ
れている。

【００２２】図３に示すように一対のブラシ装置１５
は、そのコイルばね１５ａで付勢されたカーボンブラシ
１５ｂを整流子１８の外周面に押付け保持して、フレー
ム１２に取付けられている。これらブラシ装置１５が有
した端子１５ｃは、図示しない前記バッテリーに電気的
に接続されるとともに、ピッグテール１５ｄを介してカ
ーボンブラシ１５ｂに接続されている。

【００２３】前記フレーム１１は送風整流体を兼ねて形
成されている。つまり、図２に示すようにフレーム１１
は、円形をなし、その外周部に、周方向に等間隔に設け
られた複数の風入口１１ｂを有しているとともに、図３
に示すように外側に張出す環状のフランジ１１ｃを有し
ており、又、中央部には回転子軸１３ａが貫通する軸通
孔１１ｄを有している。更に、図２に示すようにフレー
ム１１の裏面には、夫々円弧状をなす複数の整流ブレー
ド１１ｅが設けられていて、隣接する整流ブレード１１
ｅ相互間には整流風路３１が形成されている。各整流風
路３１の一端には風入口１１ｂが夫々開口している。し
たがって、風入口１１ｂから導入された風は、整流風路
３１を通る間にディフューザ作用を受けて静圧化されな
がら、固定子１４の周面に吹き付けられるように導かれ
る。

【００２４】前記送風部３は、図３に示すように、金属
製の遠心型ファン３５及びこれを覆う金属製ファンカバ
ー３６を備えて構成されている。ファン３５は回転子軸
１３ａの軸受１６とフレーム１１の軸通孔１１ｄを貫通
した軸端部に、この軸端部に螺合して締付けられたナッ
ト３７により連結されている。ファンカバー３６は、そ
の円筒形の周壁部３６ｂをフレーム１１の外周面に嵌合
し、かつ、フランジ１１ｃに当てることにより嵌め込み
深さを規制されて、フレーム１１に取付けられている。
このファンカバー３６はファン３５の吸込み口に入り込
む吸込み口３６ａを有している。

【００２５】前記構成を備えた電動送風機１は、図示し
ないバッテリーの電力を一対のブラシ装置１５を介して
回転子１３のアーマチャ巻線１３ｃに印加して、アーマ
チャ鉄心１３ｂを励磁することにより駆動される。この
駆動時には、アーマチャ鉄心１３ｂと固定子１４の界磁
磁石２６、２７との間に働く磁気吸引力及び斥力で、回
転子１３及びこれに連結されたファン３５が回転され
る。

【００２６】それに伴い、空気がファンカバー３６の吸
い口３６ａからファン３５に吸込まれて、このファン３
５の外周部の出口３５ｂから吐出された風が、ファンカ
バー３６の内周面に沿って旋回しながら固定子１４側に
放出される。つまり、吐出風は送風整流体を兼ねるフレ
ーム１１の各風入口１１ｂに導入された後、フレーム１
１の各整流風路３１を経て静圧化されながら固定子鉄心
２５の外周に沿うように流出される。

【００２７】このような送風作動により、この電動送風
機１が搭載されたコードレス式電気掃除機では真空吸引
式の掃除ができる。

【００２８】既述の送風作動に伴って固定子鉄心２５は
発熱するが、この固定子鉄心２５に吹き付けられる風に
よって、固定子鉄心２５は冷却されてその温度上昇が抑
制される。この場合、固定子鉄心２５の周部に、この鉄
心２５の厚み方向に貫通する複数の通風部２９ａ〜２９
ｄを設けたことで、固定子鉄心２５での放熱面積が大き
く確保されている。そして、これらの通風部２９ａ〜２
９ｄを固定子鉄心２５に沿って流れる風が吹き抜けるの
で、効率良く固定子鉄心２５からの放熱を促して、この
鉄心２５の温度上昇を低く押えることができる。

【００２９】そのため、固定子鉄心２５の内周面に熱伝
導的に取付けられている一対の界磁磁石２６、２７の温
度上昇を充分に抑制できる。それに伴い、これら界磁磁
石２６、２７が固定子鉄心２５の発熱によって減磁する
ことを抑制できるので、電動送風機１の送風性能の低下
を抑制できる。

【００３０】しかも、複数の通気部２９ａ〜２９ｄは、
固定子鉄心２５の四隅等のように有効磁路Ｔから外れた
領域部分２５ｅに設けられていて、固定子鉄心２５の有
効磁路Ｔを狭めるなど損うことがないので、当然のこと
ながら電動送風機１の送風性能の低下を抑制できる。

【００３１】更に、以上のように固定子鉄心２５の放熱
面積を増大させて空冷性能を向上するのに、固定子鉄心
２５を大きくしないので、重量が増えることがないだけ
ではなく、放熱面積を増やす複数の通気部２９ａ〜２９
ｄによって固定子鉄心２５が軽くなり、それに応じて電
動送風機１を軽くできる。したがって、掃除機本体を片
手で持ったり、肩に掛けて使用する掃除態様を採り得る
コードレス式電気掃除機の前記掃除態様などで取扱い
を、より容易にできる。しかも、既述のように固定子鉄
心２５を大きくする必要がないので、この鉄心２５のコ
ストが嵩むことがない。なお、通気部２９ａ〜２９ｄ
は、鉄心板をプレス機械で打抜く時に同時に形成できる
ので、通気部２９ａ〜２９ｄを設けることによるコスト
増は無視できるほど少ない。

【００３２】又、前記固定子鉄心２５が複数の通気部２
９ａ〜２９ｄを有しているにも拘わらず、固定子鉄心２
５の外形形状は略四角形状であるので、その材料取りが
良いことはもちろんである。

【００３３】図５は本発明の第２実施形態を示してい
る。この実施形態は基本的には第１実施形態と同様な構
成であるので、同様構成部分には第１実施形態と同じ符
号を付して、その構成および作用の説明を省略し、以下
異なる部分について説明する。

【００３４】第２実施形態では、固定子鉄心２５の磁極
中心隣接部２５ａの最も短い部分の幅ａを、磁極中心隣
接部２５ａでの有効磁路の幅と同じとし、これら一対の
磁極中心隣接部２５ａ間の最大幅Ｗを、固定子鉄心２５
の長辺２５ｄ間の寸法、つまり短辺２５ｃの長さと同じ
としている。

【００３５】しかも、長辺２５ｄに開放する通気部２９
ａ〜２９ｃは、その奥端が有効磁路Ｔと非有効磁路領域
との境界に略達する長さに設けられている。具体的に
は、最も磁極中心隣接部２５ａ寄りの通気部２９ａは最
も短く、固定子鉄心２５の四隅部寄りの通気部２９ｃは
最も長く、これらの間に設けられた通気部２９ｂは、通
気部２９ａよりは長いが通気部２９ｃよりは短く形成さ
れている。言い換えれば、通気部２９ａ〜２９ｃは固定
子鉄心２５の隅部側の通気部ほど大きく形成されてい
る。

【００３６】又、最も固定子鉄心２５の隅部に寄って設
けられた通気部２９ｃの例えば中間は、多少広げられて
前記ねじ通し部１４ａとして用いられるように形成され
ている。なお、以上説明した点以外の構成は、図５に図
示されない構成を含めて第１実施形態の電動送風機と同
じである。

【００３７】したがって、この第２実施形態において
も、固定子鉄心２５にその放熱面積を増やすための複数
の通気部２９ａ〜２９ｃを設けたことにより、第１実施
形態と同様に、コストの増加を抑制しつつ固定子鉄心２
５及び電動送風機１の軽量化を図ることができるととも
に、各通気部２９ａ〜２９ｃに送風部から放出される風
を通して固定子１４を効率よく空冷して、その界磁磁石
２６、２７の温度上昇を充分に抑制できるに伴い、これ
ら界磁磁石２６、２７の減磁を抑制できるので、電動送
風機１の性能低下を抑制できる。

【００３８】しかも、第２実施形態では、固定子鉄心２
５の磁極中心隣接部２５ａの最も短い部分の幅ａを、磁
極中心隣接部２５ａでの有効磁路Ｔの幅と同じとしたの
で、固定子鉄心２５の短辺２５ｃの長さＷを、第１実施
形態の固定鉄心２５（この鉄心２５の外形形状を図５中
２点鎖線で示す。）での短辺２５ｃの長さＷ１に比較し
て短くできる。したがって、固定子鉄心２５を作る鉄心
板の材料取りがより良くなり、それに応じてコストダウ
ンを促進できる点で優れている。

【００３９】又、こうした材料取りの向上に伴って非有
効磁路領域が減って通気部の数が減るにも拘わらず、各
通気部２９ａ〜２９ｃの大きさを変えたことにより、放
熱面積を増やすことができる。したがって、既述の空冷
性能が低下することはなく、所期の課題を解決できる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、固定子鉄心に通気部を
複数設けて放熱面積を増やしたことにより、コストの増
加を抑制しつつ軽量化を図ることができるとともに、こ
れらの通気部に送風部から放出される風を通し固定子を
効率よく空冷できるに伴い界磁磁石の減磁が抑制される
ので、性能低下を抑制し得る電動送風機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る電動送風機を示す
側面図。

【図２】図１の電動送風機を図１中矢印Ｚ方向から見て
示す矢視図。

【図３】図２中Ｙ−Ｙ線に沿う電動送風機の断面図。

【図４】図１の電動送風機が備える固定子を示す平面
図。

【図５】本発明の第２実施形態に係る電動送風機が備え
る固定子を示す平面図。

【符号の説明】

１…電動送風機 ２…電動機部 ３…送風部 １１、１２…フレーム １３…回転子 １３ａ…回転子軸 １４…固定子 ２５…固定子鉄心 ２５ａ…磁極中心隣接部 Ｔ…固定子鉄心の有効磁路 ２５ｃ、２５ｄ…固定子鉄心の辺 ２５ｅ…固定子鉄心の非有効磁路領域部分 ２６、２７…界磁磁石 Ｐ…界磁磁石の磁極中心 ２８…回転子通孔 ２９ａ〜２９ｄ…通気部 ３５…ファン ３６…ファンカバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3H022 AA02 BA07 CA50 DA03 3H035 AA03 AA06 5H002 AA06 AA10 AB01 AB06 AC08 AD08 AE08 5H609 BB01 BB15 BB18 PP02 PP06 QQ02 QQ13 RR03 RR20 RR73

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一対の円弧状の界磁磁石を略四角な外形
   形状の固定子鉄心が有した回転子通孔の内周面に装着し
   た固定子、回転子軸を有して前記回転子通孔を貫通して
   配置された回転子、及びこの回転子と前記固定子とを支
   持するフレームを備える電動機部と、前記フレーム外に
   突出された前記回転子軸の軸端部に連結されたファン及
   びこのファンを覆って前記フレームに連結されたファン
   カバーを備える送風部と、を具備する電動送風機におい
   て、 前記送風部から放出される風が通る複数の通気部が、前
   記固定子鉄心の有効磁路から外れた領域にこの鉄心を厚
   み方向に貫通して設けられている電動送風機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電動送風機において、
   前記通気部が、前記固定子鉄心の互いに隣接した２辺と
   前記有効磁路との間の領域部分であって、かつ、前記２
   辺で作られる隅部に少なくとも設けられている。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の電動送風機にお
   いて、前記界磁磁石の磁極中心に隣接した前記固定子鉄
   心の磁極中心隣接部から前記固定子鉄心の四隅部にわた
   り夫々複数の通気部が設けられていて、これら通気部は
   前記隅部側の通気部ほど大きく形成されている。