JPH11125198A

JPH11125198A - 電動送風機

Info

Publication number: JPH11125198A
Application number: JP9289402A
Authority: JP
Inventors: Toru Hirose; 徹広瀬; Hiroyuki Kayama; 博之香山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 1999-05-11

Abstract

(57)【要約】【課題】電動機の冷却構成を簡素化させて効率を悪化
させることのない電動送風機を実現する。【解決手段】送風機を駆動する電動機を、回転子に巻
き線、整流子のない、ＤＣブラシレス型とし、回転子１
で発生する発熱を低減させ、電動機内部にエアガイド１
３からの気流を流すことを不要とし、電動機内部に気流
を流す場合に比し通過圧損を低減して効率を高めてい
る。またエアガイド１３から出た気流を電動機のフレー
ム７外周に流すようにすることで、フレーム７を介して
電動機内部の冷却も行えるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気掃除機等に使
用される電動送風機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気掃除機に使用される電動送風機は、
殆どが交流整流子電動機を使用している。この電動機は
比較的効率が悪く、発熱量が大きいので、電動機を冷却
する必要があった。この種の電動送風機を図６により説
明する。図において、１０１は電動機であり、この電動
機１０１の回転軸１０３には送風機部の一部を構成する
インペラ１０２が固着されている。送風機部はインペラ
１２の他に、インペラ１０２の外周に配されたエアガイ
ド１０４と、インペラ１０２およびエアガイド１０４を
内包するファンケーシング１１０から構成される。エア
ガイド１０４はインペラ１０２から出た気流の圧力回復
を行う機能を有し、複数のブレードにより仕切られる複
数の通路（チャンネル）を有している。

【０００３】電動機１０１は高速で回転する必要がある
ため、普通、交流整流子型が用いられる。この電動機は
回転軸１０３が固着された回転子１０５を有し、この回
転子１０５には同図（ｂ）に示すように巻線１０７が巻
かれており、また巻き線１０７に電力を供給するために
整流子１０６が設けられている。また、回転子１０５の
外周には、回転子１０５を回転させるための固定子１０
９が配されている。

【０００４】このように、回転子１０５が巻線１０７を
有しているので、巻線１０７に電流を流すとジュール熱
が発生し、回転子１０５の発熱が大きくなるというもの
であった。そのため、回転子１０５を冷却するために、
エアガイド１０４から出た気流を再び内側（回転軸１０
３側）に向け、矢印のように電動機１０１の内部に設け
た通風路１０８を通過させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし従来の電動送風
機の構成では、エアガイド１０４から出た気流を電動機
１０１内を通過させるようにしているので、気流の通過
圧損が大きくなり、効率を低下させるという課題を有し
ていた。特に、回転子１０５を効率よく冷却するため
に、冷却風を矢印のように回転軸１０３側に大きく曲げ
て、回転子１０５に近い部分から冷却風を導入するよう
にしている。したがって、冷却風の方向を大きく曲げる
ことによる通過圧損もあり、電動送風機の効率をさらに
低下させるという課題を有していた。

【０００６】また、電動機１０１の発熱が大きいので通
風路１０８の大きさを十分に確保するため、固定子１０
９と電動機のフレーム１１１間にも通風路１０８を設け
る必要があり、そのため固定子１０９のコアの形状を略
四角形状としてる。このように、固定子１０９のコアに
丸形のコアを用いることが困難なため、固定子１０９の
損失を増やす結果となり、逆に、固定子１０９のコアを
丸形とすれば、固定子１０９のコアとフレーム１１１と
の間に通風路確保するため、フレーム１１１形状が大き
くなり、重量も増加するという課題を有していた。

【０００７】本発明は上記課題に鑑み、気流の通過圧損
を低減させて効率を高めた電動送風機を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、電動機部を、磁石を有する回転子と、この
回転子を回転させるための磁界を発生させる固定子と、
前記回転子および固定子を内包するフレームとから構成
するとともに、送風機部からの気流を前記フレーム外周
に沿って流す通気路を備えたもので、この構成によれ
ば、電動機部の回転子に巻線を用いないので、回転子に
おける発熱を抑制して、電動機部の冷却構成を簡素化で
きる。つまり、電動機部の発熱量が大幅に低減できるの
で電動機のフレーム内に冷却風を通過させる必要がなく
なり、通風圧損が小さくなり効率を高めることができ
る。また、送風機からの気流は電動機のフレーム外周に
沿って流すので、従来のように気流の流れ方向を大きく
変えることもないので、通過圧損をより低減できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、電動機部とこの電動機部により駆動される送風機部
とからなり、前記電動機部は磁石を有する回転子と、こ
の回転子を回転させるための磁界を発生させる固定子
と、前記回転子および固定子を内包するフレームとから
構成するとともに、前記送風機部からの気流を前記フレ
ーム外周に沿って流す通気路を備えたもので、この構成
によれば、電動機部の回転子に巻線を用いないので、回
転子における発熱を抑制して、電動機部の冷却構成を簡
素化できる。つまり、電動機部の発熱量が大幅に低減で
きるので、電動機のフレーム内に冷却風を通過させる必
要がなくなり、通風圧損が小さくなり効率を高めること
ができる。。また、送風機からの気流は電動機のフレー
ム外周に沿って流すので、従来のように気流の流れ方向
を大きく変えることもないので、通過圧損をより低減で
きる。また、フレームに沿って送風機部からの気流が流
れることにより、フレームを介して電動送風機部の冷却
も可能である。

【００１０】本発明の請求項２に記載の発明は、請求項
１記載の発明における通気路の断面積を徐々に拡大し、
圧力回復を行うようにしたもので、この構成によれば、
送風機部から出た風が有している動圧を静圧に回復する
ことができ、電動送風機の効率向上が可能になる。

【００１１】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１記載の発明における送風機部を、回転子の回転軸に固
着されたインペラと、このインペラの外周に配置され、
複数の独立したディフューザ部を有したエアガイドと、
前記インペラおよびエアガイドを内包し、フレームに固
定されたファンケースとから構成し、前記エアガイドか
らの気流を前記フレームに沿って流す通気路内に、前記
エアガイドのディフューザ部と連続した複数チャンネル
のディフューザ部を有し、動圧を静圧に圧力回復するよ
うにしたもので、この構成によれば、複数チャンネルの
ディフューザ部により、圧力回復が効果的に実現でき、
電動送風機の効率が向上する。

【００１２】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１〜３のいずれか１項に記載の発明における電動機の駆
動用素子を通気路内に設けたもので、この構成によれ
ば、効果的に駆動用素子を冷却できるとともに、コンパ
クトな構成が可能になる。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）請求項１記載の発明の一実施例を図１およ
び図２により説明する。図には、家庭用の掃除機などに
使用されている電動送風機を示しており、送風機部と電
動機部とから構成されている。

【００１４】図において、１は回転子で、電動機部の一
部を構成するものである。電動機部は回転子１の他に、
回転子１を回転させる磁界を発生する固定子５と、固定
子５および回転子１を内包するフレーム７から構成され
ている。さらに、回転子１には回転軸４が設けられてお
り、フレーム７の上部および下部を構成するブラケット
８，９に取り付けられた軸受け１０，１１により軸支さ
れている。また、回転子１の外周には、図２に示すよう
に磁石２が設置され、この磁石２と隙間を設けて固定子
５が配され、この固定５を構成するコアは丸形で、フレ
ーム７の内周に密着して取り付けられ、さらにコアには
巻線６が巻回されている。

【００１５】電動機部の上部に設けられる送風機部は、
複数枚のブレードを有した遠心型のインペラ１２と、こ
のインペラ１２の外周に配置されたエアガイド１３と、
エアガイド１３およびインペラ１２を内包するファンケ
ース１５から構成されている。送風機部のインペラ１２
は電動機部の回転軸４の先端側に連結され、電動機部の
回転でインペラ１２が高速回転するようになっている。

【００１６】エアガイド１３は、複数チャンネルの独立
したディフューザ部１４が構成され、インペラ１２から
排出された気流を徐々に減速し、圧力回復を行ってい
る。また、ファンケースの上部中央部には空気が流入す
るための吸気口１６が設けられている。ファンケース１
５は電動機のブラケット８の外周に圧入固定されてい
る。

【００１７】また、エアガイド１３のディフューザ部１
４の外側のブラケット部８には電動機の外部、すなわち
フレーム７の外周側に開口した連通口１７が設けられて
いる。フレーム７の外周にはファンケース１５と連結し
た円筒ケース１８が固定されており、フレーム７との間
で通気路１９を構成している。

【００１８】次に作用について述べる。インペラ駆動用
の電動機部は、回転子１が磁石２で構成されており、固
定子５に巻かれた巻線６を励磁する事により、回転磁界
を生じさせ、この磁界と同期して回転子１が回転する。
回転磁界を生じさせるために、固定子５側には交番電圧
を印加する必要があり、半導体のスイッチング素子を順
次駆動するインバータ回路で電源が構成されている（図
示せず）。

【００１９】また、上記電動機はブラシレスモータと呼
ばれるものであり、この種のブラシレスモータは整流子
を有した交流整流子モータに比べ、発熱量が小さく、又
機械的な接触により給電する必要が無く、固定子側を冷
却するだけで十分である。

【００２０】インペラ１２を高速で回転させることによ
って生じる気流は吸気口１５から吸引され、エアガイド
１３のディフューザ部１４で拡大圧力回復される。ディ
フューザ部１４より出た気流は、ブラケット８の外周に
設けられた連通口１７を通って、通気路１９に導かれ、
電動機フレーム７を冷却し、排気される。

【００２１】このように従来の交流整流子電動機を使用
した場合に比べ、電動機内部に風を流す必要が無く、図
２に示すように、フレーム７と固定子５の間に通風路を
設ける必要が無く、コンパクトな電動機が構成される。
又、ディフューザ部１４から出た気流を電動機内部に導
くために、気流を再び内側に曲げる必要が無く、通過圧
損が低減され効率の向上が図られる。また、固定子５は
巻線６が巻回されているので多少発熱するが、固定子５
のコアがフレーム７に密着して取り付けているので、フ
レーム７を介して通気路１９を流れる気流により効率よ
く冷却することができる。また、固定子５も通風路考慮
することなくフレーム７内に配設できるので、固定子５
のコアを真円に近い、よりコンパクトで鉄損の小さな構
造が実現できる。さらに、発熱量が小さいのでフレーム
７を全閉構造にすることができ、耐久性、安全性が向上
する。

【００２２】（実施例２）請求項２記載の発明の一実施
例を図３により説明する。なお、上記実施例１と同一構
成部品には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２３】図３において、２０は円筒ケース２１と電
動機のフレーム７で構成された通気路であり、電動機の
フレーム７側に円錐スペーサ２２が装着されている。そ
して通気路２０は、下流側に行くにつれその断面積が大
きくなるような構造になっている。連通口１７を通った
気流は、通気路２０に導かれ、下流に行くにつれその断
面積が大きくなるため減速される。すなわち、エアガイ
ド１３のディフューザ部１４に入った気流は、排気口２
５に至るまで、連続的に徐々に減速され、動圧が圧力回
復され、電動送風機の効率を向上させる。

【００２４】（実施例３）請求項３記載の発明の一実施
例を図４により説明する。なお、上記実施例２と同一構
成部品には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２５】図４において、３１は通気路３０と電動機
のフレーム７の間に設けられた通気路ディフューザであ
り、エアガイド１３のディフューザ部３２と連続してい
る。インペラ１２から送出された気流は最初エアガイド
１３のディフューザ部３２で減速され圧力回復がなされ
る。その後、連続して通気路ディフューザ３１で更に減
速され圧力回復される。すなわち、インペラ１２からで
た気流は排気孔３３に至るまで、連続して徐々に減速さ
れるため非常に効率の良い圧力回復がなされ、効率の良
い電動送風機が実現できる。

【００２６】（実施例４）請求項４記載の発明の一実施
例を図５により説明する。なお、上記実施例１と同一構
成部品には同一符号を付し、その説明を省略する。

【００２７】図５において、４１は電動機駆動用の駆動
素子を配置した回路基板である。電動機の一種であるブ
ラシレスモータはその性質上、回転磁界をを作り出すた
めに、インバータ回路が必要になる。その中でも駆動用
の素子には大電流が流れるため冷却が必要になる。本実
施例ではこの駆動素子を実装した回路基板４１を通気路
１９内に設置することにより、コンパクトに構成でき
る。この場合、円筒ケース４０を熱伝達の良い金属など
で構成すると冷却効果は更に改善でき、又シールド効果
が期待できるためノイズの放射なども軽減される。

【００２８】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の発明では、電動
機部の回転子に巻線を用いないので、回転子における発
熱を抑制して、電動機部の冷却構成を簡素化できる。つ
まり、電動機部の発熱量が大幅に低減できるので、電動
機のフレーム内に冷却風を通過させる必要がなくなり、
通風抵抗が小さくなり、また回転子に冷却風を流すよう
に送風機からの風向きを大きく曲げることもないので、
より一層通風抵抗が低減でき、電動送風機の効率を高め
ることができる。また、フレームに沿って送風機部から
の気流が流れることにより、フレームを介して電動送風
機部の冷却も可能であり、より一層の効率向上を図るこ
とができる。

【００２９】本発明の請求項２記載の発明によれば、電
動機部のフレーム外周に設けた通気路の断面積を徐々に
拡大する事により、通気路を流れる時にも圧力回復が行
われ、より効率の良い運転が可能になる。

【００３０】本発明の請求項３記載の発明によれば、通
気路を複数の通路に仕切り、各通路をエアガイドの複数
の独立したディフューザとつなぎ、連続したディフュー
ザとすることにより、圧力回復がより効率良く行え、電
動送風機の高効率化が実現できる。

【００３１】本発明の請求項４記載の発明によれば、通
気路に電動機部の駆動素子を設置することにより、発熱
量の大きい駆動素子を空冷により効率よく冷却でき、ま
た、通気路内に配するのでコンパクトな冷却構成が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の実施例１における電動送風機の
エアガイド、インペラ部を示す平面断面図（ｂ）同電動送風機の正面断面図（ｃ）同電動送風機の排気側からみた後面図

【図２】同電動送風機の回転子周辺の平面断面図

【図３】（ａ）本発明の実施例２における電動送風機の
エアガイド、インペラ部を示す部分平面断面図（ｂ）同電動送風機の断面図（ｃ）同電動送風機の排気側からみた部分後面図

【図４】（ａ）本発明の実施例３における電動送風機の
エアガイド、インペラ部を示す部分平面断面図（ｂ）同電動送風機の正面断面図（ｃ）同電動送風機の排気側からみた部分後面図（ｄ）同電動送風機のディフューザ部分を示す側断面図

【図５】（ａ）本発明の実施例４における電動送風機の
エアガイド、インペラ部を示す部分平面断面図（ｂ）同電動送風機の正面断面図（ｃ）同電動送風機の排気側からみた部分後面図

【図６】（ａ）従来の電動送風機の一部破断正面図（ｂ）同電動送風機の回転子周辺の平面断面図

【符号の説明】

１回転子２磁石４回転軸５固定子７フレーム１２インペラ１３エアガイド１９通気路２０通気路３１通気路ディフューザ３２ディフューザ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機部とこの電動機部により駆動され
る送風機部とからなり、前記電動機部は磁石を有する回
転子と、この回転子を回転させるための磁界を発生させ
る固定子と、前記回転子および固定子を内包するフレー
ムとから構成するとともに、前記送風機部からの気流を
前記フレーム外周に沿って流す通気路を備えた電動送風
機。
【請求項２】通気路の断面積を徐々に拡大し、圧力回
復を行うようにした請求項１記載の電動送風機。
【請求項３】送風機部を、回転子の回転軸に固着され
たインペラと、このインペラの外周に配置され、複数の
独立したディフューザ部を有したエアガイドと、前記イ
ンペラおよびエアガイドを内包し、フレームに固定され
たファンケースとから構成し、前記エアガイドからの気
流を前記フレームに沿って流す通気路内に、前記エアガ
イドのディフューザ部と連続した複数チャンネルのディ
フューザ部を有し、動圧を静圧に圧力回復するようにし
た請求項１記載の電動送風機。
【請求項４】電動機の駆動用素子を通気路内に設けた
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。