JP2015149855A - 電動送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機の冷却効率が向上した電動送風機を提供すること。【解決手段】上記の課題を解決するためには、ステータと回転軸を有するロータと回転軸に固定されたファンを有し、ファンの回転により生じる空気流により前記ステータを冷却する電動送風機において、ステータは、ステータコアとステータコイルと該ステータコイルを保持するコイル保持部が形成された絶縁カバーを有し、ステータコアに絶縁カバーが取り付け、絶縁カバーのコイル保持部にステータコイルを巻回することで、絶縁カバーを介してステータコイルがステータコアに巻回されて構成され、コイル保持部とステータコイルの間には、隙間が形成されるように構成すればよい。【選択図】図１

Description

本発明は、電気掃除機などに用いられる電動送風機に関する。

従来から、電動機とこの電動機の回転軸に取り付けられたファンを有する電動送風機がある。このような電動送風機は、ファンの回転により生じた気流を電動機内部に導入することで、ロータ、ステータやステータコイルを冷却する。
特に、ステータの外周部と、電動機の外郭を構成するブラケットとの間に生じる隙間を遮蔽することで、ステータ内部のスロット空隙部に積極的に気流を流し、ステータコイルやロータを効率よく冷却する電動送風機がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２３４８９７号公報（図１）

しかしながら、従来の電動送風機は、ステータを構成するコイルの外側を向く表面は、流下する気流と接するので冷却することができるが、内側を向くコイルの表面は、流下する気流に接することができず、ステータコア（界磁鉄心）側に位置するコイルの冷却が不十分となるという課題がある。

本発明は、上記のような課題を解決する為になされたもので、電動機内部の冷却効率が向上した電動送風機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するためには、ステータと回転軸を有するロータと回転軸に固定されたファンを有し、ファンの回転により生じる空気流により前記ステータを冷却する電動送風機において、ステータは、ステータコアとステータコイルと該ステータコイルを保持するコイル保持部が形成された絶縁カバーを有し、ステータコアに絶縁カバーが取り付け、絶縁カバーのコイル保持部にステータコイルを巻回することで、絶縁カバーを介してステータコイルがステータコアに巻回されて構成され、コイル保持部とステータコイルの間には、隙間が形成されるように構成すればよい。

本発明によれば、電動機内部を効率的に冷却することが可能な電動送風機を得ることができる。

実施の形態１に係る電動送風機の断面図 実施の形態１に係るステータの斜視図 実施の形態１に係る絶縁カバーの斜視図 実施の形態１に係るステータの平面図 （ａ）実施の形態２に係る絶縁カバーの斜視図、（ｂ）実施の形態２に係るステータの斜視図 実施の形態２に係る絶縁カバーの側面図 実施の形態２に係るステータの平面図 実施の形態３に係る絶縁カバーの斜視図 実施の形態３に係る絶縁カバーの側面図 （ａ）実施の形態４に係る絶縁カバーの側面図、（ｂ）（ａ）の変形例を示す側面図 （ａ）実施の形態５に係るステータの側面図、（ｂ）実施の形態５に係るステータの斜視図

（実施の形態１）
以下、図１〜図４を参照して、実施の形態１を説明する。
図１において、電動送風機１００は、送風用ファン３２を回転駆動するモータ部１０と、この送風用ファン３２の回転により外部から空気を取り込み、この空気の流れを整流するブロア部３０から構成されている。
モータ部１０の外郭は、一端に開口部１１ａを他端には底部１１ｂを有する筒状のフレーム１１により構成される。

このフレーム１１の開口部１１ａには、後述するモータ部１０の回転軸１５を中心とする円形に形成されたブラケット１２が、フレーム１１の取付けフランジ１１ｄに、螺子１２ｃにより固着されて組み付けられている。
このブラケット１２には、後述するファンガイド３３により整流された冷却風をモータ部１０の内部に導入する開口部１２ａが形成されている。

次に、フレーム１１の底部１１ｂには第１の軸受１３が、ブラケット１２には第２の軸受１４が、それぞれ設けられている。
そして、後述するロータ１６に取付けられた回転軸１５が、ブラケット１２を貫通して第２の軸受１４から先端部１５ａが突出した状態で、第２の軸受１４及び第１の軸受１３に回転自在に支持されている。
尚、フレーム１１には、モータ部１０の内部の空気を排出する開口部１１ｃが形成されている。

次に、ロータ１６は、複数の鉄の板材を積層した鉄心で形成されたスロット１６ａに、ロータコイル１６ｂを巻回することにより構成されている。そして、このロータ１６を構成するスロット１６ａの中心には、回転軸１５が貫いた状態で固着して取付けられる。
そして、この回転軸１５のロータ１６と第１の軸受１３の間には、整流子１７が固着して取付けられている。整流子１７は、ロータ１６のコイルに電気的に接続され、フレーム１１に設けられた一対の給電ブラシ１８と摺接する。

次に、図１〜図４を参照すると、ロータ１６に作用する磁力を発生させるステータ１９は、複数の鉄の板材を積層して構成され一対の磁極を有するステータコア１９ａと、絶縁材料からなる絶縁カバー１９ｃと、ステータコイル１９ｂを有する。
ステータ１９は、ステータコア１９ａに絶縁カバー１９ｃを取り付け、絶縁カバー１９ｃにステータコイル１９ｂを巻回して構成されている。つまり、ステータ１９は、絶縁カバー１９ｃを介してステータコア１９ａにステータコイル１９ｂが巻回して取り付けられ構成されている。

ステータコア１９ａは軸方向から見ると、内部が開口する略矩形状を成す板材を積層した積層体となっている。このステータコア１９ａには、上下方向から絶縁カバー１９ｃが取り付けられ、この絶縁カバー１９ｃに一対のステータコイル１９ｂが向かい合うように巻回されて取り付けられる。
このように各部を構成したステータ１９は、フレーム１１の内面に、ステータコアの外壁面を当接して保持され、向かい合う一対の磁極が介する開口位置には、ロータ１６が対向して回転可能に位置する。

ここで図２〜図４を参照して絶縁カバー１９ｃについて説明する。
絶縁カバー１９ｃは樹脂により形成されており、ステータコイル１９ｂをステータコア１９ａに巻回して取り付ける際の巻枠である。ステータコア１９ａに取り付けられた絶縁カバー１９ｃに沿ってステータコイル１９ｂを巻回することで、ステータコア１９ａにステータコイル１９ｂが直接接触することを防止するものである。
尚、絶縁カバー１９ｃは、ステータコア１９ａの上面側と下面側にそれぞれ設けられることで、上側の絶縁カバー１９ｃから下側の絶縁カバー１９ｃに渡り巻回されるステータコイル１６ｂの巻枠をなしている。

この絶縁カバー１９ｃは、ステータコア１９ａの外形状に合わせて形成されており、電動送風機内部に取り付けられた状態において軸方向から見ると、内部に開口する略矩形状をなしている。
そして、向かい合う一対の辺には、それぞれ絶縁カバー１９ｃの内側である開口側に突出するステータコイル１９ｂを保持するコイル保持部１９１ｃが形成されている。

コイル保持部１９１ｃは、絶縁カバー１９ｃの辺方向に所定の幅を有し、軸方向に延在し、向かい合ったコイル保持部１９１ｃで略円形状の開口を形成する円弧状に湾曲した形状となっている。
この向かい合うコイル保持部１９１ｃにより形成される空間は、ロータ１６が回転自在に位置する空間となる。

そして、コイル保持部１９１ｃの径方向側の外壁面１９２ｃには、軸方向へと帯状に延びる凸部１９４ｃが形成されている。
本実施の形態の場合、凸部１９４ｃは、外壁面１９２ｃの辺方向の中心と、この中心の凸部１９４ｃの左右の位置にそれぞれ設けられている。

このように構成されたコイル保持部１９１ｃは、ステータコア１９ｃの上下の面を被うように、上下の面それぞれに取り付けられる。そして、コイル保持部１９１ｃの外壁面１９２ｃにステータコイル１９ｂが巻回されることで、ステータコア１９ａにステータコイル１９ｂが取り付けられる。

詳しくは、ステータコイル１９ｂは、ステータコア１９ｃに取り付けられた一方のコイル保持部１９１ｃの外壁面１９２ｃの外側を通り、そして、ステータコア１９ｃ内側の開口を通り、他方のコイル保持部１９１ｃの外壁面１９２ｃの外側に至り、再度ステータコア１９ｃの内側の開口を経て、一方のコイル保持部１９１ｃの外壁面１９２ｃの外側に至る巻き方を繰り返すことにより、コイル保持部１９１ｃを介してステータコア１９ｃに巻回されて取り付けられる。
つまり、ステータコイル１９ｂは、ステータコア１９ｃの内側の開口を通って、一方の絶縁カバー１９ｃの外壁面１９２ｃと、他方の絶縁カバー１９ｃの外壁面１９２ｃに、掛け渡し巻回した状態となっている。

ここで、ステータコイル１９ｂは、外壁面１９２ｃに形成された凸部１９４ｃの外側であって、凸部１９４ｃを横切るように巻回されるので、ステータコイル１９ｂと外壁面１９２ｃとの間には、回転軸と平行する方向（軸方向）に貫く隙間ｄが形成される。

次に、図１を参照して、ブロア部３０について説明する。
ブロア部３０は、ファンカバー３１と送風用ファン３２、送風用ファン３２の外側からブラケット１２に開口する開口部１２ａに至る空気の流れを整流するファンガイド３３により構成されている。
ファンカバー３１は、円筒形状である周壁部３１ａと、この周壁部３１ａの一方の開口を塞ぐ蓋部３１ｂからなる。

このファンカバー３１の蓋部３１ｂは、周壁部３１ａから円筒の内方に向かって延在する平面部３１ｆと、この平面部３１ｆから送風用ファン３２の形状に沿って立ち上がる、突出部３１ｇからなる。
そして、この突出部３１ｇの頂部の位置、つまり、蓋部３１ｂの中央部には、開口を開けることにより、空気の吸気口３１ｃが形成される。
尚、吸気口３１ｃの中心は、送風用ファン３２の回転中心と一致している。
そして、ファンカバー３１は、周壁部３１ａの下端部３１ｄが、ブラケット１２の外周端１２ｂに嵌合して、ブラケット１２に固定されている。

以上のように各部が構成された電動送風機は、次のように動作する。
図１を参照すると、上記のように構成された電動送風機はモータ部１０を駆動すると、ロータ１６が回転し、ロータ１６の回転軸１５に取り付けられた送風用ファン３２が回転する。
送風用ファン３２により吸引される空気の流れは、図中の矢印で示すように、送風用ファン３２の吸気口３１ｃ付近から外周方向に転向し、送風用ファン３２内部を通り、ファンガイド３３で整流されて、開口部１２ａからモータ部１０の内部に流下する。

そして、モータ部１０の内部に流下した空気流は、ステータコア１９ａ、ステータコイル１９ｂ、ロータ１６を冷却した後、フレーム１１の開口部１１ｃから、モータ部１０の外部に排出される。
ここで、ステータコイル１９ｂはステータコア１９ａに取り付けられた状態において、絶縁カバー１９ｃに設けられた凸部１９４ｃの外側に巻回されるので、ステータコイル１９ｂと外壁面１９２ｃとの間には、回転軸と平行する方向（軸方向）に貫く隙間ｄが形成されている。

従って、モータ部１０の内部に流下する空気流は、この隙間ｄにも入り込むことが可能となり、モータ部１０内部に空気流に対して、ステータコイル１９ｂが接する面積を増やすことができる。
これにより、ステータコイル１９ｂの絶縁カバー１９ｃ側の部分を冷却することが可能となり、ステータコイル１９ｂの冷却効率を高めることができる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２を説明する。
実施の形態２はコイル保持部１９１ｃの変形例であり、本実施の形態では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し説明を省略する。

図５〜図７を参照すると、コイル保持部１９１ｃには、先端から外方向（開口とは逆方向）に向けて延在するリブ１９３ｃが形成されている。
このリブ１９３ｃは、コイル保持部１９１ｃを介してステータコア１９ａに巻回されたステータコイル１９ｂが、コイル保持部１９１ｃから下方向（又は上方向）に脱落することを防止するためのストッパーである。
コイル保持部１９１ｃの外壁面１９２ｃに形成された凸部１９４ｃは、このリブ１９３ｃと上下に交わる位置関係となっている。

このように、リブ１９３ｃと凸部１９４ｃが交わる位置関係にすることにより、実施の形態１の効果に加え、リブ１９３ｃが倒れる方向に加わる力に対して強度を高めることができる。
これにより、ステータコイル１９ｂをステータコア１９ａに巻回するとき、よりテンションをかけて巻くことができるので、ステータコイル１９ｂをステータコア１９ａに対してコンパクトに巻くことが可能となる。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３を説明する。
実施の形態３はコイル保持部１９１ｃの変形例であり、本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明し、実施の形態１及び実施の形態２と同一の構成には同一の符号を付し説明を省略する。

図８〜図９を参照すると、絶縁カバー１９ｃのコイル保持部１９１ｃの外壁面１９２ｃには、軸方向へと延びる凸部１９４ｃが形成されている。
本実施の形態の場合、凸部１９４ｃは、外壁面１９２ｃの辺方向の中心に中心凸部１９４ｃ１と、この中心凸部１９４ｃ１の左右の位置にそれぞれ左凸部１９４ｃ２と右凸部１９４ｃ３から構成されている。
そして、外壁面１９２ｃの辺方向中心に形成された中心凸部１９４ｃ１は、左右の凸部１９４ｃ２，１９４ｃ３と比較して、外壁面１９２ｃから高く突出している。

このように、中心に位置する凸部１９４ｃ（１９４ｃ１）を他の凸部（１９４ｃ２，１９４ｃ３）より高く構成することにより、隙間ｄを大きくすることができ、隙間ｄ内部の空気の流れを、より効率よくすることが可能となる。
これにより、ステータコイル１９ｂの熱を隙間ｄから効率よく排出することが可能となり、ステータコイル１９ｂの冷却効果を高めることができる。
特に、中心に位置する凸部１９４ｃのみを他の凸部より高くすることで、いずれの凸部１９４ｃの全てを高くして隙間ｄを大きくする場合と比較して、使用するステータコイル１９ｂの量の増加をより少なく、隙間ｄを大きくすることができる。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４を説明する。
実施の形態４はコイル保持部１９１ｃの変形例であり、本実施の形態では、実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明し、実施の形態１及び実施の形態２と同一の構成には同一の符号を付し説明を省略する。

図１０（ａ）を参照すると、絶縁カバー１９ｃのコイル保持部１９１ｃの外壁面１９２ｃには、外側（径方向）に向けて突出する軸方向へと延びる凸部１９４ｃ４が形成されている。
この凸部１９４ｃ４は、コイル保持部１９１ｃの先端に向けて、外壁面１９２ｃからの高さが、徐々に大きくなるように構成されている。つまり、凸部１９４ｃ４の面は、傾斜面１９４ｄとなっている。

このように凸部１９４ｃ４を構成することにより、隙間ｄの開口幅ｄｒを大きくすることができ、隙間ｄの内部に、効率よく空気流を流下させることが可能となる。
特に、凸部１９４ｃ４の高さを、コイル保持部１９１ｃの先端に向けて、徐々に大きくなるように構成しているので、使用するステータコイル１９ｂの量の増加をより少なくすることができる。

尚、本実施の形態において、図１０（ａ）のように、凸部１９４ｃ４が、コイル保持部１９１ｃの先端に向けて、外壁面１９２ｃからの高さが、徐々に大きくなるように構成されたもので説明したが、図１０（ｂ）のように、凸部１９４ｃ４の途中の部位から、徐々に大きくなるように構成されたものでもよい。

（実施の形態５）
次に、実施の形態５を説明する。
実施の形態５はコイル保持部１９１ｃの変形例であり、本実施の形態では、実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一の構成には同一の符号を付し説明を省略する。
図１１を参照すると、絶縁カバー１９ｃのコイル保持部１９１ｃの外壁面１９２ｃには、ロータ１６の回転方向に傾斜した外側（径方向）に向けて突出する軸方向へと延びる凸部１９４ｃ５が形成されている。

このように凸部１９４ｃ５を構成することにより、凸部１９４ｃ５の軸方向に延びる向きを、送風用ファン３２の回転により生じる旋回流の流れる向きと、平行に近くすることができる。
これにより、隙間ｄ内部の凸部１９４ｃ５による気流の減速を抑制し、ステータコイル１９ｂの熱を隙間ｄから効率よく排出することが可能となり、ステータコイル１９ｂの冷却効果を高めることができる。

以上の各実施の形態において用いられている「軸方向」の「軸」とは、ロータを構成する回転軸１５のことである。また、「径方向」とは、回転軸１５からみた電動送風機の直径方向のことである。

１００ 電動送風機、１０ モータ部、３０ ブロア部、１１ フレーム、１２ ブラケット、１３ 第１の軸受、１４ 第２の軸受、１５ 回転軸、１６ ロータ、１７ 整流子、１８ 給電ブラシ、１９ ステータ、１９ａ ステータコア、１９ｂ ステータコイル、１９ｃ 絶縁カバー、１９１ｃ コイル保持部、１９２ｃ 外壁面、１９４ｃ（１０４ｃ１〜１９４ｃ５） 凸部、ｄ 隙間、３１ ファンカバー、３２ 送風用ファン。

Claims (8)

1. ステータと回転軸を有するロータと該回転軸に固定されたファンを有し、該ファンの回転により生じる空気流により前記ステータを冷却する電動送風機において、
   前記ステータは、ステータコアとステータコイルと該ステータコイルを保持するコイル保持部が形成された絶縁カバーを有し、前記ステータコアに前記絶縁カバーが取り付け、該絶縁カバーのコイル保持部に前記ステータコイルを巻回することで、該絶縁カバーを介して前記ステータコイルが前記ステータコアに巻回されて構成され、
   前記コイル保持部と前記ステータコイルの間には、隙間が形成されていることを特徴とする電動送風機。
2. 前記コイル保持部の前記ステータコイルの巻回する位置である外壁面には、外方向に突出する凸部が形成され、前記ステータコイルは前記凸部の外側に巻回されることで前記隙間が形成されることを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
3. 前記凸部は軸方向に延びる帯状の凸部であることを特徴とする請求項２のいずれかに記載の電動送風機。
4. 前記凸部は複数設けられたことを特徴とする請求項３に記載の電動送風機。
5. 前記外壁面の中心に位置する前記凸部は、他の凸部より前記外壁面からの高さが高いことを特徴とする請求項４に記載の電動送風機。
6. 前記凸部は、前記保持部の先端に向けて、前記外壁面からの高さが、徐々に大きくなることを特徴とする請求項３〜請求項５に記載の電動送風機。
7. 前記凸部は、前記ロータの回転方向に傾斜して延びる帯状の凸部であることを特徴とする請求項２に記載の電動送風機。
8. 前記凸部は、前記外壁面に複数設けられることを特徴とする請求項７に記載の電動送風機。

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