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WO2012132199A1 - 電動送風機およびそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

電動送風機およびそれを用いた電気掃除機 Download PDF

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Publication number
WO2012132199A1
WO2012132199A1 PCT/JP2012/001046 JP2012001046W WO2012132199A1 WO 2012132199 A1 WO2012132199 A1 WO 2012132199A1 JP 2012001046 W JP2012001046 W JP 2012001046W WO 2012132199 A1 WO2012132199 A1 WO 2012132199A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coil
frame
airflow
electric blower
impeller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/001046
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
渡邉　健一
宏昭 川崎
廣瀬　徹
村上　秀樹
祐一 吉川
香山　博之
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2011067229A external-priority patent/JP2012202282A/ja
Priority claimed from JP2011067232A external-priority patent/JP2012202283A/ja
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Publication of WO2012132199A1 publication Critical patent/WO2012132199A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/08—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation
    • F04D25/082—Units comprising pumps and their driving means the working fluid being air, e.g. for ventilation the unit having provision for cooling the motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444—Bladed diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806—Cooling the drive system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/52—Outlet

Definitions

  • the present invention relates to an electric blower used for a vacuum cleaner and the like and a vacuum cleaner using the same.
  • Motor of the electric blower used in a conventional electric vacuum cleaner is of a strong suction force and be of light weight are required in a small size.
  • brushless motors that improve the suction work rate and reduce the size and weight by rotating the electric blower at high speed (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 12 is a partial cross-sectional view of an electric blower that cools air through a conventional motor.
  • a brushless motor of a conventional electric blower includes a rotor 101, a rotating shaft 102, a frame 105, a stator 115, a bearing 107 and a bearing 108, an impeller 109, an air guide 110, and a fan case 111. ing.
  • the rotor 101 is mounted on the rotating shaft 102.
  • the stator 115 includes a stator core 104 and a coil 103.
  • the frame 105 includes the rotor 101 and the stator 115.
  • the bearing 107 and the bearing 108 are rotatably connected to the frame 105 and the rotating shaft 102.
  • the impeller 109 is attached to the tip of the rotating shaft 102.
  • the impeller 109 includes a plurality of blades.
  • the air guide 110 is disposed on the outer periphery of the impeller 109.
  • the air guide 110 recovers the pressure of the air blown by the rotation of the impeller 109.
  • the air guide 110, the air flow of air flowing inside the air guide 110 is bent largely toward the rotary shaft 102.
  • the airflow moves to the inside of the brushless motor, to cool the stator 115 and the rotor 101.
  • the resin ring 112 is disposed at the air inlet of the fan case 111.
  • the main heat generating part of the motor is the armature, stator and commutator in the case of the universal motor, whereas the heat generating part when using the brushless motor is the stator.
  • air loss is reduced by blowing air along the outer periphery of the frame 105 of the motor.
  • FIG. 13 is a partial cross-sectional view of an electric blower that cools air through the periphery of a conventional motor.
  • the air guide 110 greatly bends the air blown by the rotation of the impeller 109 in the direction of the rotating shaft 102. As shown by the arrow in FIG. 13, this airflow flows through a ventilation hole (not shown) to a ventilation path 114 formed between the outer cylinder 113 and the frame 105.
  • the ventilation hole is provided in the bracket 106.
  • the coil 103 and the stator core 104 are the main heat generation points of the brushless motor.
  • the heat of the coil 103 and the stator core 104 is radiated to the air flowing through the ventilation path 114 via the frame 105.
  • pressure loss the pressure loss (hereinafter referred to as pressure loss) of the blast increases. Furthermore, since air passes through a small gap inside the brushless motor, further pressure loss occurs.
  • the air pressure loss in the ventilation path 114 can be kept low.
  • the heat generated in the coil 103 is radiated through the stator core 104 and the frame 105. For this reason, the heat dissipation efficiency is poor and the brushless motor cannot be sufficiently cooled. Therefore, if the pressure loss is reduced, the heat dissipation efficiency may be lowered.
  • JP 2003-135320 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-336696
  • the present invention provides an electric blower that can reduce the size by reducing pressure loss of air blowing and efficiently cooling a brushless motor, and an electric vacuum cleaner using the electric blower.
  • An electric blower of the present invention includes a rotating shaft, a bearing that supports the rotating shaft, a rotor connected to the rotating shaft, a stator that has a plurality of coils, and is disposed to face the rotor, and a stator.
  • a brushless motor is provided that includes an inner frame and a frame that holds the bearing. Furthermore, it has the outer cylinder provided in the outer periphery of the flame
  • the ventilation path is configured between the outer cylinder and the frame.
  • the ventilation path is provided so that the airflow generated by the impeller fan flows along the outer periphery of the frame by the fan case and the air guide.
  • a plurality of side ventilation holes and end portions of the coils are provided at positions overlapping in the vertical direction with respect to the longitudinal direction of the rotating shaft.
  • the electric blower of the present invention can efficiently cool the coil of the motor while suppressing the pressure loss of the air flowing around the outer periphery of the frame, the electric blower can be miniaturized while suppressing a decrease in the blowing efficiency.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the electric blower according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line 2-2 of FIG. 1, showing an air guide and an impeller portion of the electric blower according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the brushless motor according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the electric blower according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a brushless motor according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the electric blower according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the electric blower according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line 2-2 of FIG. 1, showing an air guide and an impeller portion of the electric blow
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along section 7-7 in FIG. 6 showing the air guide and impeller portion of the electric blower according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is a plan view of a frame end surface portion of the brushless motor according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B is a plan view of a frame end surface portion of the brushless motor according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a brushless motor according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view of an electric blower according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a brushless motor according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a partial cross-sectional view of an electric blower that cools air through a conventional motor.
  • FIG. 13 is a partial cross-sectional view of a conventional electric blower that cools air through the perip
  • FIG. 1 shows a partial cross-sectional view of an electric blower according to a first embodiment of the present invention.
  • the electric blower 22 in the first embodiment includes a brushless motor 116, an impeller 9, an air guide 10, a fan case 11, an outer cylinder 13, a ventilation path 14, and side ventilation holes. 15.
  • the brushless motor 116 includes the rotor 1, the rotating shaft 21, the stator 24 having the coil 3 and the stator core 4, the frame 5, the bearing 77 and the bearing 8.
  • the rotor 1 is arranged fixed to the rotating shaft 21.
  • the stator 24 includes a stator core 4 and a coil 3 wound around the stator core 4.
  • the stator 24 is disposed on the outer peripheral side of the rotor 1. As shown in FIG. 3, the coil 3 is divided into a first independent coil 26, a second independent coil 27, and a third independent coil 29 and is wound around the stator core 4.
  • the number of divisions of the coil 3 is not limited to three, that is, the first independent coil 26, the second independent coil 27, and the third independent coil 29 as in the embodiment of the present invention. It is good if you do.
  • each end of the both ends of the coil 3 exposed to the outside of the stator core 4 is called an end of the coil, Sometimes called the end.
  • the end of the coil is the same as the end of the coil and is referred to as the end of the coil 3.
  • the stator core 4 is included in the frame 5 by shrink fitting or the like.
  • the frame 5 and the bracket 6 connected to the frame 5 hold the bearing 77 and the bearing 8.
  • the bearing 77 and the bearing 8 support the rotating shaft 21 in a freely rotatable manner.
  • the impeller 9 has a plurality of blades and is fixed to the rotary shaft 21.
  • the air guide 10 is arranged around the impeller 9 and gradually reduces the airflow discharged from the impeller 9 by a diffuser that is an independent air passage of a plurality of channels provided in the air guide 10 to perform pressure recovery. .
  • the fan case 11 contains the impeller 9 and the air guide 10.
  • the fan case 11 has an air inlet for allowing air to flow into the center.
  • the resin ring 12 is disposed at the air inlet of the fan case 11. The resin ring 12 minimizes the gap between the fan case 11 and the impeller 9. This prevents air leakage.
  • the outer cylinder 13 is connected to the fan case 11 on the outer peripheral side of the frame 5.
  • the ventilation path 14 is configured between the outer cylinder 13 and the frame 5.
  • Air passage 14 the airflow generated by the impeller 9, the fan case 11 by the air guide 10 is provided so as to flow along the outer periphery of the frame 5. The airflow discharged from the impeller 9 is guided to the ventilation path 14 through the air guide 10.
  • a plurality of side ventilation holes 15 are provided on the outer peripheral surface of the frame 5 at positions where the ends of the coils 3 are exposed.
  • the side ventilation hole 15 and the end of the coil 3 are provided at a position overlapping in the vertical direction with respect to the longitudinal direction of the rotating shaft 21.
  • the end portion of the coil 3 indicates the end portion of the coil 3 wound around the stator core 4 exposed outside the stator core 4 as indicated by symbol A in FIG.
  • One of the main heat sources of the brushless motor 116 is the stator coil 3.
  • the coil 3 is directly cooled by this airflow. For this reason, the heat of the coil 3 is efficiently transmitted from the coil 3 to the air. Thereby, the coil 3 is cooled.
  • a plurality of side ventilation holes 15 may be provided for the end of the coil 3.
  • coil 3 is concentrated winding coil, the airflow from the impeller 9 can shed intensively to the coil 3 is a heat source. For this reason, it is possible to cool the brushless motor 116 more efficiently while ensuring the rigidity of the frame 5.
  • Rotating airflow is generated by the rotation of the impeller 9. This airflow strikes the end of the coil 3 from the side vent hole 15. The coil 3 is directly cooled by this airflow. For this reason, the coil 3 is efficiently cooled.
  • the airflow is a swirling airflow, the airflow that hits the end of the coil from the side ventilation holes tends to flow out to the outer periphery of the frame 5 immediately. Thereby, an increase in pressure loss can be suppressed. Therefore, it can suppress that the ventilation efficiency of the electric blower 22 falls.
  • the coil 3 can be efficiently cooled.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line 2-2 of FIG. 1, showing an air guide and an impeller portion of the electric blower according to the first embodiment of the present invention.
  • the airflow discharged from the impeller 9 toward the outer periphery of the impeller 9 is gradually recovered in pressure by the air guide 10. Thereafter, the airflow flows as a swirling airflow into the ventilation path 14 provided inside the outer cylinder 13. Airflow is introduced inside the side ventilation holes 15 of the frame 5 by the swirling airflow generated in the ventilation path 14.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the brushless motor according to the first embodiment of the present invention.
  • the stator 24 may have a configuration including a first independent coil 26 and a second independent coil 27 which are a plurality of independent concentrated winding coils.
  • the side ventilation hole 15 may be configured to be provided between the first independent coil 26 and the second independent coil 27 with respect to the vertical direction of the rotating shaft 21. In other words, side vents 15, the position of the gap formed between the ends of the plurality of coils 3 which are the concentrated winding is provided to fit.
  • the side ventilation hole 15 is provided between the first independent coil 26 and the second independent coil 27, so that the airflow entering the inside of the brushless motor 116 from the concave portion at the end of the coil 3. Will increase.
  • the coil 3 can be more efficiently cooled by the airflow.
  • the swirling airflow has three main airflows.
  • the first airflow flows into the brushless motor 116 from the side vent hole 15, contacts the end of the coil 3, and flows out of the brushless motor again.
  • the second air flow is to pass through the ends of the coil 3, between the frame 5.
  • the third airflow is directed from the gap between the end portions of the coil 3 to the outside of the brushless motor 116 again through the inner peripheral side of the coil 3.
  • the frame 5 has an edge 16.
  • the edge 16 is located at an end of the side ventilation hole 15 on the upstream side with respect to the flow of the swirling airflow flowing through the frame 5.
  • the edge 16 has a sloped shape facing the outer peripheral side of the frame 5.
  • the swirling airflow flows along the shape of the frame 5. Further, the swirling airflow flows along the shape of the slope of the edge 16. For this reason, the swirl airflow is easily introduced from the side ventilation holes 15 to the inner peripheral side of the frame 5.
  • the air flow is increased in contact with the coil 3, the cooling performance of the brushless motor 116 can be improved.
  • the frame 5 has an edge 17.
  • the edge 17 is located at the end of the side ventilation hole 15 on the downstream side with respect to the flow of the swirling airflow flowing through the frame 5.
  • the edge 17 is bent and provided so as to protrude toward the outer peripheral side of the frame 5.
  • the inner corner of the fan case 11 facing the outer peripheral side of the air guide 10 may be a curved surface.
  • This curved surface may be provided so as to gradually change the airflow passing through the air guide 10. Thereby, the pressure loss of airflow can be reduced.
  • pressure loss can be reduced by making the inner corner of the fan case 11 facing the outer peripheral side of the air guide 10 a curved surface so that the airflow passing through the air guide 10 is gradually changed.
  • the electric blower 28 of the present embodiment is different from the electric blower described in the first embodiment, and the outer cylinder 213 includes a sound absorbing material 18.
  • FIG. 4 shows a partial cross-sectional view of the electric blower according to the second embodiment of the present invention.
  • the brushless motor 216 includes the rotor 1, the rotating shaft 21, the stator 24, the frame 205, the bearing 77, and the bearing 8.
  • the outer cylinder 213 is connected to the fan case 11 and provided on the outer peripheral side of the frame 205.
  • the sound absorbing material 18 is connected to the inside of the outer cylinder 213.
  • the sound-absorbing material 18 usually has sufficient rigidity to allow airflow to pass.
  • the ventilation path 214 is formed between the outer cylinder 213 and the sound absorbing material 18 and the frame 205.
  • the airflow discharged from the impeller 9 is guided to the ventilation path 214 through the air guide 10.
  • a plurality of side ventilation holes 215 are provided on the outer peripheral surface of the frame 205 at a position where the end of the coil 3 is exposed.
  • the arrows shown in FIG. 4 indicate the flow of airflow.
  • a part of the airflow passing through the side vent holes 215 and contacting the end of the coil 3 passes through the brushless motor 216 to cool the stator 24 and the rotor 1.
  • Most of this air flow, internal gaps of the brushless motor 216, is smaller than the air passage 214, the flow returns to the ventilation passage 214 again.
  • the sound absorbing material 18 is provided in the ventilation path 214, the dimension which a sufficient airflow flows is ensured. Further, the sound absorbing material 18 increases the proportion of the airflow flowing along the frame 5. The sound absorbing member 18, because the air flow is regulated to flow in a direction to approach the frame 205.
  • the airflow discharged from the impeller 9 is discharged as a swirling airflow through the air guide 10 and to the ventilation path 214 as in FIG. 2 of the first embodiment. Therefore, the airflow flows into the side vent holes 215 of the frame 5 by the whirling airflow.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a brushless motor according to the second embodiment of the present invention.
  • the side ventilation holes 215 provided in the frame 205 are located at the end of the coil 3 that is concentrated winding, at the point where the vertical distance from the rotation axis is substantially the longest, that is, at the end of the coil 3. It arrange
  • the stator 24 may be provided with the stator core 4, the teeth 20, and the grooves 19.
  • the groove 19 may be configured to communicate with both end faces of the stator core 4 in the direction of the rotation shaft 21.
  • the stator core 4 is made of a magnetic material.
  • the stator core 4 has teeth 20 that protrude toward the inner peripheral side of the coil 3.
  • a coil 3 is wound around the teeth 20.
  • the groove 19 is an outer peripheral surface of the stator core 4 and is provided on a rotating shaft 21 passing through the center of the teeth 20 and a vertical extension line.
  • the groove 19 is not limited to this, and may be any size and shape that does not cause a problem as the magnetic circuit of the stator core 4. Further, if the groove 19 forms a passage between the frame 205 and the stator core 4 and communicates with the end faces on both sides of the stator core 4, the same effect can be obtained in other shapes. Is obtained.
  • the frame 5 may be provided with the edge 16 and the edge 17 described in the first embodiment. Thereby, since the airflow which contacts the coil 3 increases further, cooling performance improves.
  • FIG. 6 shows a partial cross-sectional view of an electric blower according to the third embodiment of the present invention.
  • the electric blower 33 includes a side ventilation hole 315 and an end ventilation hole 30. Further, the side ventilation holes 315 are arranged at positions of gaps formed between the ends of the plurality of coils 3.
  • the electric blower 33 includes a brushless motor 316, an outer cylinder 313, a ventilation path 314, a side ventilation hole 315, and an end ventilation hole 30.
  • the brushless motor 316 includes a rotor 1, a rotating shaft 21, a stator 24, a frame 305, a bracket 6 connected to the frame 305, a bearing 77, and a bearing 8.
  • the frame 305 includes a side ventilation hole 315 and an end surface ventilation hole 30.
  • Outer tube 313 is connected to the fan case 11 is provided on the outer peripheral side of the frame 305.
  • the ventilation path 314 is formed between the outer cylinder 313 and the frame 305.
  • a plurality of side ventilation holes 315 are provided on the outer peripheral surface of the frame 305 at a position where the end of the coil 3 is exposed.
  • a part of the airflow flowing along the frame 305 is one of the main heat sources of the brushless motor 316 by hitting the end of the coil 3 through the side ventilation holes 315.
  • the coil 3 is directly cooled. Thereby, the coil 3 can be cooled efficiently.
  • the airflow passing through the inside of the brushless motor 316 and most of the airflow entering the inside of the motor from the side ventilation holes 315 are discharged to the end surface ventilation holes 30 provided on the frame end surface.
  • the airflow entering the motor from the side ventilation holes 315 located on the downstream side the inside of the brushless motor 316 can be smoothly passed. This reduces the pressure loss of the airflow. For this reason, the opportunity for the airflow to touch the end of the coil 3 increases.
  • the shortest length from the center of the rotating shaft 21 to the inner peripheral surface of the end surface ventilation hole 30 is shorter than the length from the center of the rotating shaft 21 to the end of the inner peripheral surface of the coil 3. That is, the end surface ventilation hole 30 is provided at a position where at least the inner peripheral side of the end portion of the coil 3 is exposed when viewed from the rotation axis direction. As a result, a component is created in which the airflow entering from the side ventilation holes on the outer peripheral surface of the frame escapes to the end surface ventilation holes 30 on the end face of the frame so as to get over the crest at the end of the coil 3.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along section 7-7 in FIG. 6 showing an air guide and an impeller portion of an electric blower according to a third embodiment of the present invention.
  • the airflow discharged from the impeller 9 toward the outer periphery is gradually recovered by the air guide 10. Thereafter, the airflow flows as a whirling airflow to the ventilation path 314 inside the outer cylinder 313.
  • the swirl airflow generated inside the ventilation path 314 introduces the airflow inside the side ventilation holes 315 provided in the frame 305.
  • FIG. 8A is a plan view of a frame end surface portion of the brushless motor 316 according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is an example showing a case where the end surface ventilation holes 30a are substantially the same size
  • FIG. 8B is an example showing a case where the end surface ventilation holes 30b are circular in two sizes.
  • the end face ventilation hole 30a has a fan shape.
  • the fan-shaped long arc is arranged so as to be located substantially on the same circumference from the rotating shaft 21.
  • the frame 305 includes a first end face 300 provided in the direction of the impeller 9 and a second end face 301 provided on the side facing the first end face 300.
  • one or more end surface ventilation holes 30 a are provided on the second end surface 301 of the frame 305.
  • the shortest length from the center of the rotating shaft 21 to the inner peripheral surface of the end surface ventilation hole 30a may be shorter than the length from the center of the rotating shaft 21 to the end of the inner peripheral surface of the coil 3.
  • the end face ventilation hole 30a is provided at a position where at least the inner peripheral side of the coil 3 of the stator 24 is exposed when viewed from the direction of the rotary shaft 21.
  • FIG. 8B shows a configuration in which an end surface ventilation hole 30b having a large radius and an end surface ventilation hole 30b having a small radius are combined. Thereby, it becomes easy to control the path through which the airflow entering from the side vent holes 315 passes to the end face vent holes 30b. This is because the ease of airflow and the flow path of the airflow vary depending on the size of the end face ventilation holes 30b.
  • the main path of the air stream becomes longer because the air stream is mainly a swirling air stream.
  • the phase difference in the arrangement angle between the side ventilation holes 315 and the end face ventilation holes 30 is reduced, the main path is reduced. Thereby, the balance of the pressure loss with respect to an airflow and the effect which cools the edge part of the coil 3 can be adjusted.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a brushless motor according to the third embodiment of the present invention.
  • the side ventilation holes 315 provided in the frame 305 are aligned with the positions of the gaps formed between the ends of the plurality of coils 3 that are concentratedly wound.
  • a plurality of side ventilation holes 315 and end portions of the coil 3 are provided at positions overlapping in the vertical direction with respect to the longitudinal direction of the rotating shaft 21.
  • the swirling airflow has three main airflows.
  • the first airflow flows into the brushless motor 316 from the side ventilation holes 315, contacts the end of the coil 3, and flows out of the brushless motor 316 again.
  • the second airflow passes between the end of the coil 3 and the frame 305.
  • the third airflow passes from the gap between the end portions of the coil 3 further through the inner peripheral side of the coil 3 and again to the outside of the brushless motor 316.
  • the frame 305 has an edge 16.
  • the edge 16 is located at the end of the side ventilation hole 315 on the upstream side with respect to the flow of the swirling airflow flowing through the frame 305.
  • the edge 16 has a sloped shape facing the outer peripheral side of the frame 305.
  • the swirling airflow flows from the side vent holes 315 to the inner peripheral side of the frame 305.
  • the swirling airflow flows along the shape of the frame 305.
  • the swirling airflow flows along the shape of the slope of the edge 16. For this reason, the airflow easily flows into the inner peripheral side of the frame 305. Thereby, the airflow which contacts the coil 3 increases and the cooling performance of the brushless motor 316 improves.
  • the frame 305 has an edge 17.
  • the edge 17 is positioned at the downstream end of the side ventilation hole 315 with respect to the flow of the swirling airflow flowing through the frame 305.
  • the edge 17 is bent and provided so as to protrude toward the outer peripheral side of the frame 305.
  • the swirling airflow is easily introduced from the side ventilation holes 315 to the inner peripheral side of the frame 305. For this reason, the airflow which contacts the coil 3 increases further, and the cooling performance of the brushless motor 316 improves.
  • the corner inside the fan case 11 facing the outer peripheral side of the air guide 10 shown in FIG. 1 may be a curved surface.
  • This curved surface may be provided so as to gradually change the airflow passing through the air guide 10. Thereby, the pressure loss of airflow can be reduced.
  • the electric blower 43 according to the present embodiment is characterized in that the outer cylinder 413 includes a sound absorbing material 418. Further, the side ventilation hole 415 is arranged so as to face the mountain portion which is the position of the mountain at the end portion of the coil 3 and has the longest vertical distance from the rotation axis. .
  • the same constituent elements as those described as the constituent elements of the electric blower are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • FIG. 10 is a partial cross-sectional view of an electric blower according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the electric blower 43 includes an outer cylinder 413, a sound absorbing material 418, and a ventilation path 414.
  • the ventilation path 414 is provided between the outer cylinder 413 and the sound absorbing material 418 and the frame 405.
  • the outer cylinder 413 is connected to the fan case 11 and provided on the outer peripheral side of the frame 405.
  • the sound absorbing material 418 is connected to the inside of the outer cylinder 413.
  • the sound absorbing material 418 normally has sufficient rigidity to allow airflow to pass.
  • the airflow discharged from the impeller 9 is guided to the ventilation path 414 through the air guide 10.
  • a plurality of side ventilation holes 415 are provided on the outer peripheral surface of the frame 405.
  • a plurality of side ventilation holes 415 and end portions of the coil 3 are provided at positions overlapping in the vertical direction with respect to the longitudinal direction of the rotating shaft 21. That is, the side ventilation hole 415 is provided so that the end of the coil 3 on the outer peripheral surface of the frame 405 is exposed when viewed from the longitudinal direction of the rotating shaft 21.
  • the airflow that passes through the inside of the brushless motor 416 is discharged to the end face ventilation hole 430. Further, the airflow entering the brushless motor 416 is discharged to the end surface ventilation hole 430 from the side ventilation hole 415 provided at the position where the end of the coil 3 on the downstream side of the airflow flowing through the ventilation path 414 is exposed. . Therefore, the airflow can pass through the brushless motor 416 smoothly. Thereby, the pressure loss of an airflow becomes low and the opportunity for an airflow to touch the edge part of the coil 3 increases.
  • the end face ventilation hole 430 is provided at a position where at least the inner peripheral side of the end of the coil 3 of the stator is exposed when viewed from the direction of the rotating shaft 21.
  • the airflow entering from the side ventilation hole 415 where the end of the coil 3 on the side of the impeller 9 is exposed mainly flows to the end surface ventilation hole 430 on the end surface of the frame so as to get over the peak portion of the end of the coil 3. Ingredients are generated.
  • an airflow component that flows in from the side ventilation holes 415 located on the end face ventilation hole 430 side of the frame end face, crosses the mountain portion at the end of the coil 3 and flows to the end face ventilation holes 430 is also generated.
  • the ventilation path 414 includes a sound absorbing material 418, but ensures a dimension that allows a sufficient air flow.
  • the sound absorbing material 418 restricts the airflow so as to flow in a direction approaching the frame 405.
  • the sound absorbing material 418 increases the proportion of airflow along the frame 405.
  • the airflow discharged from the impeller 9 is discharged as a swirling airflow through the air guide 10 to the ventilation path 414. This swirl airflow causes the airflow to flow into the side vent holes 415 of the frame 405.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a brushless motor according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the side vent holes 415 provided in the frame 405 are arranged so as to face the mountain portion that is the position of the mountain at the end of the coil 3 that has the longest vertical distance from the rotation axis. ing.
  • stator core 4 has teeth 20 that protrude toward the inner peripheral side of the stator core 4.
  • the coil 3 is wound with a tooth 20.
  • the groove 19 is provided on the outer peripheral surface of the stator core 4.
  • the groove 19 is provided on an extension line in the radial direction passing through the center of the tooth 20.
  • the groove 19 is configured to communicate with the end faces on both sides of the stator core 4 in the longitudinal direction of the rotating shaft 21. A part of the airflow that enters the brushless motor 416 from the side ventilation holes 415 passes through the grooves 19 provided on the outer periphery of the stator core 4. Thereby, the cooling effect of the brushless motor 416 can be enhanced.
  • channel 19 demonstrated the example provided in the cylindrical stator core 4 so that it may become a V-groove shape.
  • the groove 19 has a size and a shape that does not cause a problem as a magnetic circuit of the stator core 4, and forms a passage that communicates with the frame 405 on both end faces of the stator core 4. If it is such, the same effect can be obtained with any shape.
  • the frame 405 may be provided with the edge 16 and the edge 17 described in the first embodiment. Thereby, since the airflow which contacts the coil 3 increases further, cooling performance improves.
  • the cooling efficiency of the brushless motor can be increased while suppressing an increase in air pressure loss.
  • the present invention is useful as household electrical appliances, industrial equipment, etc. using an electric blower.

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Abstract

　電動送風機（２２）であって、ブラシレスモータ（１１６）を備えるとともに、外筒（１３）と、側面通風孔（１５）と、複数枚のブレードを有し、インペラ（９）と、エアガイド（１０）と、ファンケース（１１）と、通風路（１４）とを備えている。側面通風孔（１５）と、コイル（３）の端部とは、回転軸（２１）の長手方向に対して鉛直方向において重なる位置に、複数設けられる。

Description

電動送風機およびそれを用いた電気掃除機
　本発明は、電気掃除機等に使用される電動送風機およびそれを用いた電気掃除機に関する。
　従来の電気掃除機に使用される電動送風機の電動機は、強い吸込力のものおよび、小型で軽量のものが求められている。そこで、ブラシレスモータを使用することにより、電動送風機を高速回転させることで、吸込仕事率を向上させるものや、小型、軽量化を図るものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　まず、従来の電気掃除機に使用される電動送風機の電動機について説明する。
　図１２は、従来のモータ内部に空気を通して冷却する電動送風機の部分断面図である。従来の電動送風機のブラシレスモータは、回転子１０１と、回転軸１０２と、フレーム１０５と、固定子１１５と、軸受１０７および軸受１０８と、インペラ１０９と、エアガイド１１０と、ファンケース１１１とを備えている。
　回転子１０１は、回転軸１０２に装着されている。固定子１１５は、固定子コア１０４およびコイル１０３により構成される。フレーム１０５は、回転子１０１と、固定子１１５とを内包する。軸受１０７および軸受１０８は、フレーム１０５および回転軸１０２と回転自在に連接する。インペラ１０９は、回転軸１０２の先端に装着されている。
　インペラ１０９は、複数枚のブレードを備えている。エアガイド１１０は、インペラ１０９の外周に配置されている。エアガイド１１０は、インペラ１０９の回転によって送風された空気を圧力回復させる。エアガイド１１０により、エアガイド１１０の内部に流れる空気の気流は回転軸１０２の方向へ大きく曲がる。この気流は、ブラシレスモータの内部へと移動し、固定子１１５および回転子１０１を冷却する。樹脂製リング１１２は、ファンケース１１１の吸気口に配置されている。
　このように、ブラシレスモータの内部に、空気を通風することで、コイル１０３および固定子コア１０４を冷却する構成が提案されている。
　さらに、従来の電気掃除機として、ブラシレスモータのフレーム１０５の外周に沿ってエアを流すことにより、送風による圧損の低減をする提案がされている（例えば、特許文献２参照）。
　これは、モータの主な発熱部位は、ユニバーサルモータの場合、電機子・固定子、および、整流子であるのに対して、ブラシレスモータを使用した場合の発熱部位は、固定子であることから、モータのフレーム１０５の外周に沿ってエアを流すことにより、送風による圧損の低減をする構成にしているものである。
　図１３は、従来のモータ外周に空気を通して冷却する電動送風機の部分断面図である。
　エアガイド１１０は、インペラ１０９の回転によって送風された空気を、回転軸１０２の方向へ大きく曲げる。この気流は、図１３の矢印に示すように、通風孔（図示せず）を介して、外筒１１３およびフレーム１０５の間に形成した通風路１１４へと流れる。通風孔は、ブラケット１０６に設けられる。
　この場合、コイル１０３および固定子コア１０４が、ブラシレスモータの熱の主な発生箇所である。コイル１０３および固定子コア１０４の熱は、フレーム１０５を介して、通風路１１４を流れる空気へ放熱される。
　しかしながら、このような従来の電気掃除機等に使用される電動送風機において、装置の小型化という観点からは未だ改善の余地がある。
　すなわち、ブラシレスモータの内部に、空気を通風し、コイル１０３および固定子コア１０４を冷却する構成では、空気をエアガイド１１０の吐出口からモータ内部に導くため、大きく空気の流路を曲げる必要がある。
　このため、送風の圧力損失（以下、圧損）が大きくなる。さらに、空気は、ブラシレスモータの内部の小さい隙間を通過するため、更に圧損が発生する。
　一方、ブラシレスモータのフレーム１０５の外周を沿うようにエアを流す構成では、通風路１１４における空気の圧損は低く抑えられる。しかし、コイル１０３において発生した熱は、固定子コア１０４およびフレーム１０５を介して放熱する。このため、放熱効率が悪くブラシレスモータを十分に冷却することができない。従って、圧損を低減させると放熱効率が下がる可能性がある。
特開２００３－１３５３２０号公報 特開平１１－３３６６９６号公報
　本発明は、送風の圧損を低減して、ブラシレスモータを効率良く冷却することで、小型化を図ることができる電動送風機およびそれを用いた電気掃除機を提供するものである。
　本発明の電動送風機は、回転軸と、回転軸を支持する軸受と、回転軸に接続された回転子と、複数のコイルを有し、回転子に対向配置される固定子と、固定子を内包し軸受を保持したフレームとにより構成されたブラシレスモータを備える。さらに、フレームの外周に設けられた外筒と、フレームに設けられた側面通風孔とを有する。さらに、複数枚のブレードを有し回転軸に固着されたインペラと、インペラの周囲に複数の流路を構成するエアガイドと、インペラおよびエアガイドを内包し、中央部に吸気口を配置したファンケースを有する。さらに、通風路は、外筒と、フレームとの間に構成される。通風路は、インペラファンによって発生した気流を、ファンケースと、エアガイドとにより、フレームの外周に沿って流すように設ける。側面通風孔と、コイルの端部とは、回転軸の長手方向に対して鉛直方向において重なる位置に、複数設けられる。
　本発明の電動送風機は、フレーム外周を流れるエアの圧損を抑えながら、モータのコイルを効率良く冷却できるため、送風の効率の低下を抑えながら小型化することができる。
図１は、本発明の第１の実施の形態における電動送風機の部分断面図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態における電動送風機のエアガイドとインペラ部を示す図１の２－２断面における断面図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態におけるブラシレスモータの断面図である。 図４は、本発明の第２の実施の形態における電動送風機の部分断面図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態におけるブラシレスモータの断面図である。 図６は、本発明の第３の実施の形態における電動送風機の部分断面図である。 図７は、本発明の第３の実施の形態における電動送風機のエアガイドとインペラ部を示す図６の７－７断面における断面図である。 図８Ａは、本発明の第３の実施の形態におけるブラシレスモータのフレーム端面部の平面図である。 図８Ｂは、本発明の第３の実施の形態におけるブラシレスモータのフレーム端面部の平面図である。 図９は、本発明の第３の実施の形態におけるブラシレスモータの断面図である。 図１０は、本発明の第４の実施の形態における電動送風機の部分断面図である。 図１１は、本発明の第４の実施の形態におけるブラシレスモータの断面図である。 図１２は、従来のモータ内部に空気を通して冷却する電動送風機の部分断面図である。 図１３は、従来のモータ外周に空気を通して冷却する電動送風機の部分断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
　（第１の実施の形態）
　図１は、本発明の第１の実施の形態における電動送風機の部分断面図を示す。
　図１に示すように、第１の実施の形態における電動送風機２２は、ブラシレスモータ１１６と、インペラ９と、エアガイド１０と、ファンケース１１、外筒１３と、通風路１４と、側面通風孔１５とを備える。
　ブラシレスモータ１１６は、回転子１と、回転軸２１と、コイル３および固定子コア４を有する固定子２４と、フレーム５と、軸受７７および軸受８とを備えている。
　このような電動送風機２２の構成について、さらに詳細に説明する。
　回転子１は、回転軸２１に固定されて配置されている。
　固定子２４は、固定子コア４と、固定子コア４に巻かれたコイル３とにより構成される。固定子２４は、回転子１の外周側に配置される。コイル３は、図３に示すように、第１の独立コイル２６と、第２の独立コイル２７、第３の独立コイル２９とに分割されて固定子コア４に巻かれている。
　なお、コイル３の分割個数は、本発明の実施の形態のように、第１の独立コイル２６および第２の独立コイル２７、第３の独立コイル２９の３つに限らず、２つ以上有していれば良いものである。
　また、この固定子コア４に独立して巻かれるコイル３の外観において、固定子コア４より外側に露出したコイル３の両端部の各々の端部は、コイルの端部と呼ばれたり、コイルエンドとも呼ばれたりする。以下、本願発明では、コイルの端部は、コイルエンドと同一のものとし、コイル３の端部と呼ぶものとする。
　固定子コア４は、フレーム５に焼きばめなどによって内包されている。フレーム５と、フレーム５に連接したブラケット６とは、軸受７７および軸受８を保持する。軸受７７および軸受８は、回転軸２１を回転自在に支持している。
　インペラ９は、複数枚のブレードを有し、回転軸２１に固着されている。エアガイド１０は、インペラ９の周囲に配置され、エアガイド１０に有した複数チャンネルの独立した風路であるディフューザにより、インペラ９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。
　ファンケース１１は、インペラ９およびエアガイド１０を内包する。ファンケース１１は、中央部に空気を流入するための吸気口を有する。樹脂製リング１２は、ファンケース１１の吸気口に配置されている。樹脂製リング１２により、ファンケース１１およびインペラ９の隙間を、最小限にする。これにより空気漏れを防止する。
　外筒１３は、フレーム５の外周側に、ファンケース１１に連接されて設けられる。通風路１４は、外筒１３と、フレーム５との間に構成される。通風路１４は、インペラ９によって発生した気流を、ファンケース１１と、エアガイド１０とにより、フレーム５の外周に沿って流すように設けられる。インペラ９から吐出された気流は、エアガイド１０を通って、通風路１４へと導かれる。
　側面通風孔１５は、フレーム５の外周面であって、コイル３の端部が露出する位置に、複数個設けられている。
　側面通風孔１５と、コイル３の端部とは、回転軸２１の長手方向に対して鉛直方向において重なる位置に、設けられる。
　コイル３の端部は、図１の記号Ａに示す、固定子コア４に巻かれたコイル３が固定子コア４より外側に露出した端部を示すものである。
　これにより、インペラ９からの気流は、側面通風孔１５を通ってコイル３の端部に直接当たるように流れる。
　ブラシレスモータ１１６の主な発熱源の１つは、固定子のコイル３である。この気流により、コイル３は、直接冷却される。このため、コイル３の熱が、効率良くコイル３から空気へと伝達する。これにより、コイル３は、冷却される。
　さらに、側面通風孔１５は、コイル３の端部に対し、複数設けられる構成であってもよい。
　コイル３が集中巻きのコイルであることにより、インペラ９からの気流を、発熱源であるコイル３に集中的にあてることができる。このため、フレーム５の剛性を確保しながら、ブラシレスモータ１１６をより効率良く冷却することが可能となる。
　インペラ９の回転により、旋回気流が生じる。この気流は、側面通風孔１５から、コイル３の端部に当たる。この気流により、コイル３は、直接冷却される。このため、コイル３は、効率良く冷却される。また、気流は、旋回気流であるため、側面通風孔からコイルの端部に当たった気流はすぐにフレーム５の外周へ流出しやすい。これにより圧損の増大を抑えることができる。したがって、電動送風機２２の送風効率を落とすことを抑制できる。
　通風路１４を通る気流の一部の気流は、フレーム５に沿って流れる。この気流の一部は、側面通風孔１５を通って、コイル３の端部に当たる。これにより、ブラシレスモータの主な発熱源の１つである、コイル３を直接冷却する。コイル３は、効率良く冷却されることが可能となる。
　側面通風孔１５を通過してコイル３の端部に接触した気流の内、一部の気流は、ブラシレスモータ１１６の内部を通る。この気流は、固定子２４および回転子１を冷却する。また、大半の気流は、再び通風路１４に戻る。ブラシレスモータ１１６の内部の隙間は、通風路１４に比べて小さいためである。
　このように、ブラシレスモータ１１６の内部を通った気流は、通風路１４を流れる気流を大きく遮ることがないので、圧損の大きな増大を抑えることができる。
　図２は、本発明の第１の実施の形態における電動送風機のエアガイドとインペラ部を示す図１の２－２断面における断面図である。図２において、インペラ９から、インペラ９の外周に向かって吐出された気流は、エアガイド１０により徐々に圧力回復される。その後、気流は、外筒１３の内側に設けられた、通風路１４へ、旋回気流となって流れる。通風路１４内に生じた旋回気流によって、フレーム５の側面通風孔１５の内側に、気流が、導入される。
　図３は、本発明の第１の実施の形態におけるブラシレスモータの断面図である。
　図３に示すように、固定子２４は、複数の独立した集中巻きのコイルである、第１の独立コイル２６と、第２の独立コイル２７とを有する構成であってもよい。側面通風孔１５は、回転軸２１の鉛直方向に対して、第１の独立コイル２６と、第２の独立コイル２７との間に設けられる構成であってもよい。つまり、側面通風孔１５は、集中巻きにしてある複数のコイル３の端部の間に形成される隙間の位置と、合うように設けられる。
　このように側面通風孔１５が、第１の独立コイル２６と、第２の独立コイル２７との間に設けられることで、コイル３の端部の凹部から、ブラシレスモータ１１６の内部へと入る気流が多くなる。コイル３は、気流によりさらに効率よく冷却することができる。
　旋回気流は、大きく３つの気流を有している。１つ目の気流は、側面通風孔１５からブラシレスモータ１１６の内部へ流入し、コイル３の端部と接触して、再びブラシレスモータの外へ流出する。２つ目の気流は、コイル３の端部と、フレーム５との間を通るものである。３つ目の気流は、コイル３の端部の間の隙間から、さらにコイル３の内周側を通って、再びブラシレスモータ１１６の外へ向かうものである。
　図３に示すように、フレーム５は、エッジ１６を有する。エッジ１６は、側面通風孔１５の、フレーム５を流れる旋回気流の流れに対して、上流側の端部に位置する。エッジ１６は、フレーム５の外周側に面する斜面の形状である。旋回気流は、フレーム５の形状に沿って流れる。さらに、旋回気流は、エッジ１６の斜面の形状に沿って流れる。このため、旋回気流は、側面通風孔１５からフレーム５の内周側に導入しやすくなる。これにより、コイル３に接触する気流が増加して、ブラシレスモータ１１６の冷却性能が向上する。
　また、フレーム５は、エッジ１７を有する。エッジ１７は、側面通風孔１５の、フレーム５を流れる旋回気流の流れに対して、下流側の端部に位置する。エッジ１７は、フレーム５の外周側に向けて、突出するように曲がって設けられる。これにより、旋回気流は、側面通風孔１５からフレーム５の内周側に導入しやすくなる。このため、コイル３に接触する気流がさらに増加して、ブラシレスモータ１１６の冷却性能が向上する。
　また、図１において、エアガイド１０の外周側に対面するファンケース１１の内側の角は、曲面であってもよい。この曲面は、エアガイド１０を通る気流を徐々に変化させるように設けられていてもよい。これにより、気流の圧損を低減することができる。
　また、図１において、エアガイド１０を通る気流を徐々に変化させるようにファンケース１１のエアガイド１０の外周側に対面する内側の角を曲面にするとすることで、圧損を低減することができる。
　（第２の実施の形態）
　次に、本発明の第２の実施の形態における電動送風機２８について説明する。
　本実施の形態の電動送風機２８は、第１の実施の形態で説明した電動送風機と比較して異なり、外筒２１３が、吸音材１８を備えていることを特徴とする。
　第１の実施の形態において、電動送風機の構成要件として説明したものと同様の構成要件については、同じ符号を付して、その説明を省略する。
　このような電動送風機２８の構成について、さらに詳細に説明する。
　図４は、本発明の第２の実施の形態における電動送風機の部分断面図を示すものである。
　図４において、電動送風機２８は、ブラシレスモータ２１６と、外筒２１３と、吸音材１８と、通風路２１４とを有している。
　ブラシレスモータ２１６は、回転子１と、回転軸２１と、固定子２４と、フレーム２０５と、軸受７７および軸受８とを備えている。
　外筒２１３は、ファンケース１１に連接され、フレーム２０５の外周側に設けられている。吸音材１８は、外筒２１３の内側に連接して設けられている。吸音材１８は、通常、気流を通すのに十分な剛性を有している。
　通風路２１４は、外筒２１３および吸音材１８と、フレーム２０５との間に形成されている。
　インペラ９から吐出された気流は、エアガイド１０を通って通風路２１４へと導かれる。フレーム２０５の外周面であって、コイル３の端部が露出する位置に、側面通風孔２１５を複数個設けている。
　通風路２１４を通る気流のうち、フレーム２０５に沿って流れるものの一部は、側面通風孔２１５を通ってコイル３の端部に当たることにより、ブラシレスモータ２１６の主な発熱源であるコイル３を直接冷却する。これにより、コイル３を、効率良く冷却することが可能となる。
　図４に示す矢印は、気流の流れを示す。側面通風孔２１５を通過してコイル３の端部に接触した気流の内、一部の気流は、ブラシレスモータ２１６の内部を通って、固定子２４と回転子１とを冷却する。この気流の大部分は、ブラシレスモータ２１６の内部の隙間が、通風路２１４に比べて小さいので、再び通風路２１４に戻る。
　また、通風路２１４には、吸音材１８が設けられているが、気流が十分に流れる寸法を確保する。さらに、吸音材１８により、フレーム５に沿って流れる気流の割合が増える。吸音材１８により、気流がフレーム２０５に近づく方向へ流れるように規制されるためである。
　このように、通風路２１４を流れる気流は、大きく遮られることがないので、圧損の大きな増大を抑えることができる。インペラ９から吐出された気流は、第１の実施の形態の図２と同様に、エアガイド１０を通って、通風路２１４へと、旋回気流として吐出される。そのため、気流は、旋回気流によってフレーム５の側面通風孔２１５に流入する。
　図５は、本発明の第２の実施の形態におけるブラシレスモータの断面図である。
　図５において、フレーム２０５に設けた側面通風孔２１５は、集中巻きにしてあるコイル３の端部において、回転軸からの鉛直距離が実質的に一番長い箇所、すなわち、コイル３の端部の山の位置である山部に対向するように、配置されている。
　固定子２４は固定子コア４と、ティース２０と、溝１９とを設けてもよい。溝１９は回転軸２１方向へ固定子コア４の両側の端面に連通するように構成されていてもよい。
　固定子コア４は、磁性体で構成される。固定子コア４は、コイル３の内周側へ突出した、ティース２０を有している。ティース２０には、コイル３が巻回されている。
　溝１９は、固定子コア４の外周面であって、ティース２０の中央を通る回転軸２１と鉛直方向の延長線上に設けられる。
　この構成において、側面通風孔２１５から、ブラシレスモータ２１６の内部へ入った気流の一部が、コア外周の溝１９を通る。これにより、さらにブラシレスモータ２１６の冷却効果を高めることができる。
　側面通風孔２１５から流入する旋回気流の多くは、コイル３の端部の山の位置と接触する。その後、再び気流は、フレーム５の外周へと流出する。このため、気流の流れは、大きく妨げられにくい。このため、圧損の増大を抑えて、冷却効率を高めることができる。
　なお、溝１９は、円筒形状の固定子コア４に設けられ、Ｖ溝形状である場合を一例として挙げた。しかし、溝１９は、これに限定されるものでなく、固定子コア４の磁気回路として不具合がない寸法および形状であればよい。さらに、溝１９は、フレーム２０５と、固定子コア４との間であって、固定子コア４の両側の端面に連通する通路を形成するようなものであれば、他の形状でも同様の効果が得られる。
　なお、フレーム５は、第１の実施の形態で説明した、エッジ１６およびエッジ１７を設けてもよい。これにより、さらに、コイル３に接触する気流が増加するため、冷却性能が向上する。
　（第３の実施の形態）
　次に、本発明の第３の実施の形態における電動送風機３３について説明する。
　図６は、本発明の第３の実施の形態における電動送風機の部分断面図を示す。
　本実施の形態の電動送風機３３は、側面通風孔３１５および端面通風孔３０を備えていることを特徴とする。さらに、側面通風孔３１５が、複数のコイル３の端部との間に形成される隙間の位置に配置されていることを特徴とする。
　他の実施の形態において、電動送風機の構成要件として説明したものと同様の構成要件については、同じ符号を付して、その説明を省略する。
　図６に示すように、第３の実施の形態における電動送風機３３は、ブラシレスモータ３１６と、外筒３１３と、通風路３１４と、側面通風孔３１５と、端面通風孔３０とを備える。
　ブラシレスモータ３１６は、回転子１と、回転軸２１と、固定子２４と、フレーム３０５と、フレーム３０５に連接したブラケット６と、軸受７７および軸受８とを備えている。
　フレーム３０５は、側面通風孔３１５と、端面通風孔３０とを備える。
　外筒３１３は、ファンケース１１に連接され、フレーム３０５の外周側に設けられている。
　通風路３１４は、外筒３１３と、フレーム３０５との間に形成されている。
　インペラ９から吐出された気流は、エアガイド１０を通って通風路３１４へと導かれる。フレーム３０５の外周面であって、コイル３の端部が露出する位置に、側面通風孔３１５を複数個設けている。
　通風路３１４を通る気流のうち、フレーム３０５に沿って流れる気流の一部は、側面通風孔３１５を通ってコイル３の端部に当たることにより、ブラシレスモータ３１６の主な発熱源の１つである、コイル３を直接冷却する。これにより、コイル３を効率良く冷却することができる。
　側面通風孔３１５を通過して、コイル３の端部に接触した気流の内、一部の気流は、ブラシレスモータ３１６の内部を通る。この気流により、固定子２４と回転子１とが冷却される。また、大半の気流は、ブラシレスモータ３１６の内部の隙間が、通風路３１４に比べて小さいので、再び通風路３１４に戻る。
　このブラシレスモータ３１６の内部を通った気流と、側面通風孔３１５からモータの内側に入る気流の多くとが、フレーム端面に設けた端面通風孔３０へと排出される。特に、通風路３１４を流れる気流のうち、下流側に位置する側面通風孔３１５からモータの内側に気流が入る。このため、スムーズに、ブラシレスモータ３１６の内部を通過することができる。これにより気流の圧損が低くなる。このため、気流がコイル３の端部に触れる機会が多くなる。
　回転軸２１の中心から端面通風孔３０の内周面までの最短長さは、回転軸２１の中心からコイル３の内周面の端部までの長さより短い。すなわち、端面通風孔３０は、少なくともコイル３の端部の内周側が、回転軸方向から見て露出する位置に設ける。これにより、フレーム外周面の側面通風孔から入った気流が、コイル３の端部の山部を乗り越えるようにしてフレーム端面の端面通風孔３０へと抜ける成分が生まれる。
　これにより、コイル３の端部の外周部分から、回転軸２１の方向に乱流が発生する。この気流により、コイル３の端部と、空気との接触機会が増大する。これにより、さらに効率良く、ブラシレスモータ３１６を冷却することが可能となる。また、通風路３１４を流れる気流は、大きく遮られにくいので、圧損の大きな増大を抑えることができる。
　図７は、本発明の第３の実施の形態における電動送風機のエアガイドとインペラ部を示す図６の７－７断面における断面図である。図７において、インペラ９から外周に向かって吐出された気流は、エアガイド１０で徐々に圧力回復される。その後、気流は、外筒３１３の内側の通風路３１４へと、旋回気流となって流れる。通風路３１４の内側に生じた旋回気流によって、フレーム３０５に設けられた側面通風孔３１５の内側に、気流が導入される。
　図８Ａは、本発明の第３の実施の形態におけるブラシレスモータ３１６のフレーム端面部の平面図である。図８Ａは、端面通風孔３０ａが実質的に同じサイズの場合を示した例であり、図８Ｂは、端面通風孔３０ｂが２種類のサイズの円形である場合を示した例である。
　図８Ａにおいて、端面通風孔３０ａは、扇形の形状である。扇形の長弧は、回転軸２１から実質的に同一円周上に位置するように、配置されている。
　図６に示すように、フレーム３０５は、インペラ９の方向に設けられた第１の端面３００と、第１の端面３００と対向する側に設けられた第２の端面３０１とを備える。図８Ａに示すように、端面通風孔３０ａは、フレーム３０５の第２の端面３０１に、一つ以上設けられる。
　これにより、端面通風孔３０ａには、インペラ９方向のコイル３の端部が露出する側面通風孔３１５から空気が流入する。この気流は、コイル３の端部の山部を乗り越えるようにして、端面通風孔３０ａへ流れる。さらに、インペラ９方向と回転軸２１の長手方向に対向するコイル３の端部が露出する側面通風孔３１５からも空気が流入する。この２つの気流により、コイル３の端部の山部から、回転軸２１側に乱流が発生する。このため、コイル３の端部と、空気との接触機会が増大する。コイル３の端部と接触する空気の量を増やすことができるので、固定子２４および回転子１をより効率良く冷却することができる。
　さらに、回転軸２１の中心から端面通風孔３０ａの内周面までの最短長さは、回転軸２１の中心からコイル３の内周面の端部までの長さより短く構成されていてもよい。
　すなわち、端面通風孔３０ａは、少なくとも固定子２４のコイル３の内周側が、回転軸２１方向から見て露出する位置に設けられる。
　これにより、コイル３の端部の外周部分から、回転軸２１側に乱流が発生する。これにより、コイル３の端部と、空気との接触機会が増大する。また、空気がコイル３の端部と接触する空気の量を増やすことができる。このため、ブラシレスモータ３１６をより効率良く冷却することができる。
　この構成により、主にインペラ９側のコイル３の端部と、回転軸２１の長手方向に対向するコイル３の端部が露出するフレーム３０５の外周面の側面通風孔３１５から流入する気流が生まれる。この気流には、コイル３の端部の山部を乗り越えるようにして、フレーム端面の端面通風孔３０へと抜ける成分が生まれる。
　図８Ｂは、半径の大きな端面通風孔３０ｂと、半径の小さい端面通風孔３０ｂとを組み合わせた構成である。これにより、側面通風孔３１５から入った気流が、端面通風孔３０ｂへと抜ける経路を制御しやすくなる。端面通風孔３０ｂの孔の大きさにより、気流の流れやすさ、および、気流の流路が変わるためである。
　側面通風孔３１５と、端面通風孔３０との配置角度の位相差を大きくとると、気流は主に旋回気流であるため、気流の主経路が長くなる。側面通風孔３１５と、端面通風孔３０との配置角度の位相差を小さくすると、主経路が小さくなる。これにより、気流に対する圧損と、コイル３の端部を冷却する効果とのバランスを調整することができる。
　図９は本発明の第３の実施の形態におけるブラシレスモータの断面図である。
　図９においてフレーム３０５に設けた側面通風孔３１５と、集中巻きにしてある複数のコイル３の端部の間に形成される隙間の位置とを合わせている。
　側面通風孔３１５と、コイル３の端部とは、回転軸２１の長手方向に対して鉛直方向において重なる位置に、複数設けられる。
　旋回気流は、大きく３つの気流を有している。１つ目の気流は、側面通風孔３１５からブラシレスモータ３１６の内部へ流入し、コイル３の端部と接触して、再びブラシレスモータ３１６の外へ流出する。２つ目の気流は、コイル３の端部と、フレーム３０５との間を通るものである。３つ目の気流は、コイル３の端部の間の隙間から、さらにコイル３の内周側を通って、再びブラシレスモータ３１６の外へ向かう。
　フレーム３０５は、エッジ１６を有する。エッジ１６は、側面通風孔３１５の、フレーム３０５を流れる旋回気流の流れに対して、上流側の端部に位置する。エッジ１６は、フレーム３０５の外周側に面する斜面の形状である。旋回気流は、側面通風孔３１５からフレーム３０５の内周側に流入する。旋回気流は、フレーム３０５の形状に沿って流れる。旋回気流は、エッジ１６の斜面の形状に沿って流入する。このため、気流は、フレーム３０５の内周側に流入しやすくなる。これにより、コイル３に接触する気流が増加して、ブラシレスモータ３１６の冷却性能が向上する。
　また、フレーム３０５は、エッジ１７を有する。エッジ１７は、側面通風孔３１５の、フレーム３０５を流れる旋回気流の流れに対して、下流側の端部に位置する。エッジ１７は、フレーム３０５の外周側に向けて、突出するように曲がって設けられる。これにより、旋回気流は、側面通風孔３１５からフレーム３０５の内周側に導入しやすくなる。このため、コイル３に接触する気流がさらに増加して、ブラシレスモータ３１６の冷却性能が向上する。
　また、第１の実施の形態で説明したように、図１に示すエアガイド１０の外周側に対面するファンケース１１内側の角は、曲面であってもよい。この曲面は、エアガイド１０を通る気流を徐々に変化させるように設けられていてもよい。これにより、気流の圧損を低減することができる。
　（第４の実施の形態）
　次に、本発明の第４の実施の形態における電動送風機４３について説明する。
　本実施の形態の電動送風機４３は、外筒４１３が吸音材４１８を備えていることを特徴とする。さらに、側面通風孔４１５が、回転軸からの鉛直距離が実質的に一番長い、コイル３の端部の山の位置である山部に対向するように、配置されていることを特徴とする。
　第１～第３の実施の形態において、電動送風機の構成要件として説明したものと同様の構成要件については、同じ符号を付して、その説明を省略する。
　このような電動送風機４３の構成について、さらに詳細に説明する。
　図１０は、本発明の第４の実施の形態における電動送風機の部分断面図である。
　図１０に示すように、電動送風機４３は、外筒４１３と、吸音材４１８と、通風路４１４とを有している。
　通風路４１４は、外筒４１３および吸音材４１８と、フレーム４０５との間に設けられている。
　外筒４１３は、ファンケース１１に連接され、フレーム４０５の外周側に設けられている。吸音材４１８は、外筒４１３の内側に連接して設けられている。吸音材４１８は、通常、気流を通すのに十分な剛性を有している。
　インペラ９から吐出された気流は、エアガイド１０を通って通風路４１４へと導かれる。フレーム４０５の外周面には、側面通風孔４１５が複数個設けられている。
　側面通風孔４１５と、コイル３の端部とは、回転軸２１の長手方向に対して鉛直方向において重なる位置に、複数設けられる。すなわち、側面通風孔４１５は、フレーム４０５の外周面の、コイル３の端部が、回転軸２１の長手方向から見て露出するように設けられる。
　通風路４１４を通る気流のうち、フレーム４０５に沿って流れるものの一部は、側面通風孔４１５を通ってコイル３の端部に当たる。これにより、ブラシレスモータ４１６の主な発熱源であるコイル３を直接冷却するので、効率良く冷却することが可能となる。
　側面通風孔４１５を通過してコイル３の端部に接触した気流の内、一部の気流は、ブラシレスモータ４１６の内部を通って固定子２４と回転子１とを冷却する。また大半の気流はブラシレスモータ４１６の内部の隙間が、通風路４１４に比べて小さいので再び通風路４１４に戻る。
　このブラシレスモータ４１６の内部を通った気流は、端面通風孔４３０へと排出される。また、通風路４１４を流れる気流の下流側にあるコイル３の端部が露出する位置に設けた側面通風孔４１５から、ブラシレスモータ４１６の内側に入る気流は、端面通風孔４３０へと排出される。そのため、気流は、スムーズにブラシレスモータ４１６の内部を通過することができる。これにより、気流の圧損が低くなり、気流がコイル３の端部に触れる機会が多くなる。
　端面通風孔４３０は、少なくとも固定子のコイル３の端部の内周側が、回転軸２１の方向から見て露出する位置に設ける。これにより、主にインペラ９側のコイル３の端部が露出する側面通風孔４１５から入った気流が、コイル３の端部の山部を乗り越えるようにしてフレーム端面の端面通風孔４３０へと流れる成分が発生する。
　さらに、フレーム端面の端面通風孔４３０側に位置する側面通風孔４１５から流入して、コイル３の端部の山部を乗り越え端面通風孔４３０へと流れる気流成分も発生する。
　この構成により、コイル３の端部の外周部分から回転軸２１方向へ乱流が発生する。この乱流により、コイル３の端部と、空気との接触機会が増大する。これにより、一層、ブラシレスモータ４１６を効率良く冷却することが可能となる。また、このように通風路４１４を流れる気流は、大きく遮られにくいので、気流の圧損の大きな増大を抑えることができる。
　通風路４１４は、吸音材４１８を備えているが、気流を十分に流すことができる寸法を確保する。吸音材４１８は、気流を、フレーム４０５に近づく方向へ流れるように規制する。吸音材４１８により、フレーム４０５に沿う気流の割合が増える。
　通風路４１４を流れる気流は、大きく遮られることがないので、気流の圧損を抑えることができる。インペラ９から吐出された気流は、エアガイド１０を通って通風路４１４へと旋回気流として吐出される。この旋回気流によって、フレーム４０５の側面通風孔４１５に気流が流入する。
　図１１は本発明の第４の実施の形態におけるブラシレスモータの断面図である。
　図１１において、フレーム４０５に設けた側面通風孔４１５は、回転軸からの鉛直距離が実質的に一番長い、コイル３の端部の山の位置である山部に対向するように、配置されている。
　また、固定子コア４は、固定子コア４の内周側へ突出したティース２０を有している。コイル３は、ティース２０が巻回されている。
　溝１９は、固定子コア４の外周面に設けられている。溝１９は、ティース２０の中央を通る半径方向の、延長線上に設けられる。溝１９は、回転軸２１の長手方向へ、固定子コア４の両側の端面に連通するように構成されている。側面通風孔４１５からブラシレスモータ４１６の内部へ入った気流の一部が、固定子コア４の外周に設けられた溝１９を通る。これにより、ブラシレスモータ４１６の冷却効果を高めることができる。
　側面通風孔４１５から流入する旋回気流の多くはコイル３の端部の山部にあたって再びフレーム４０５の外周へと流れる。このため、気流の流れは大きく妨げられにくい。通風路４１４を流れる気流の下流側にある側面通風孔４１５からブラシレスモータ４１６の内側に入る気流は、大きく妨げられることなくフレーム４０５の端面の端面通風孔４３０へと抜ける。これにより、気流の圧損の増大を抑えながら、ブラシレスモータ４１６の冷却効率を高めることができる。
　なお、溝１９は、円筒形状の固定子コア４に、Ｖ溝形状となるように設けられている例について説明した。これに限られることなく、溝１９は、固定子コア４の磁気回路として不具合がない寸法および形状であって、フレーム４０５との間で固定子コア４の両側の端面に連通する通路を形成するようなものであれば、いかなる形状でも同様な効果が得られる。
　なお、フレーム４０５は、第１の実施の形態で説明した、エッジ１６およびエッジ１７を設けてもよい。これにより、さらに、コイル３に接触する気流が増加するため、冷却性能が向上する。
　以上説明したように、本発明の電動送風機およびそれを用いた電気掃除機によれば、気流の圧損の増大を抑えながら、ブラシレスモータの冷却効率を高めることができる。
　さらに、フレーム外周を流れるエアの圧損を抑えながら、コイルの端部を直接冷却することができる。このため、送風の効率の低下を抑えながら、電動送風機を小型化することが可能となる。これにより、小型軽量で、送風効率が高い電動送風機を実現できる。この電動送風機を用いることで、小型軽量で、吸込仕事率の高く、使い勝手の良い電気掃除機を実現することができる。
　したがって、本発明は、電動送風機を用いる家庭用電化機器、産業機器等として有用である。
　１　　回転子
　３　　コイル
　４　　固定子コア
　５，２０５，３０５，４０５　　フレーム
　６　　ブラケット
　８，７７　　軸受
　９　　インペラ
　１０　　エアガイド
　１１　　ファンケース
　１２　　樹脂製リング
　１３，２１３，３１３，４１３　　外筒
　１４，２１４，３１４，４１４　　通風路
　１５，２１５，３１５，４１５　　側面通風孔
　１６，１７　　エッジ
　１８，４１８　　吸音材
　１９　　溝
　２０　　ティース
　２１　　回転軸
　２２，２８，３３，４３　　電動送風機
　１１６，２１６，３１６，４１６　　ブラシレスモータ
　２４　　固定子
　２６　　第１の独立コイル
　２７　　第２の独立コイル
　２９　　第３の独立コイル
　３０，３０ａ，３０ｂ，４３０　　端面通風孔
　１０１　　回転子
　１０２　　回転軸
　１０３　　コイル
　１０４　　固定子コア
　１０５　　フレーム
　１０６　　ブラケット
　１０７　　軸受
　１０８　　軸受
　１０９　　インペラ
　１１０　　エアガイド
　１１１　　ファンケース
　１１２　　樹脂製リング
　１１３　　外筒
　１１４　　通風路
　１１５　　固定子
　３００　　第１の端面
　３０１　　第２の端面

Claims (7)

  1. 回転軸と、前記回転軸を支持する軸受と、前記回転軸に接続された回転子と、複数のコイルを有し、前記回転子に対向配置される固定子と、前記固定子を内包し前記軸受を保持したフレームとにより構成されたブラシレスモータを備え、
    前記フレームの外周に設けられた外筒と、
    前記フレームに設けられた側面通風孔と、
    複数枚のブレードを有し、前記回転軸に固着されたインペラと、
    前記インペラの周囲に複数の流路を構成するエアガイドと、
    前記インペラおよび前記エアガイドを内包し、中央部に吸気口を配置したファンケースと、
    前記外筒と前記フレームとの間に構成され、前記インペラファンによって発生した気流を、前記ファンケースと前記エアガイドとにより、前記フレームの外周に沿って流すように設けられた通風路とをさらに備え、
    前記側面通風孔は、前記コイルの端部と、前記回転軸の長手方向に対して鉛直方向において重なる位置に、設けられる電動送風機。
  2. 前記フレームは、
    前記インペラ側に設けられた第１の端面と、
    前記第１の端面と対向する側に設けられた第２の端面とを備え、
    前記第２の端面に一つ以上の端面通風孔を設けた請求項１に記載の電動送風機。
  3. 前記回転軸の中心から前記端面通風孔の内周面までの最短長さは、前記回転軸の中心から前記コイルの内周面の端部までの長さより短く構成し、前記端面通風孔は、少なくともコイルの端部の内周側が、回転軸方向から見て露出する位置に設けることとした請求項２に記載の電動送風機。
  4. 前記コイルの端部に対し複数の前記側面通風孔が設けられる請求項１に記載の電動送風機。
  5. 前記固定子は、少なくとも第１の独立コイルと第２の独立コイルとを有し、前記側面通風孔は、前記第１の独立コイルの端部と前記第２の独立コイルの端部との間に形成される隙間の位置と合うように設けられる請求項１に記載の電動送風機。
  6. 前記固定子は磁性体で構成されたコアと、
    前記コアの内周側へ突出するティースと、
    前記コアの外周面に、前記ティースの中央を通る半径方向の延長線上に溝を設け、前記溝は回転軸方向へ前記コアの両側の端面に連通するように構成された請求項１に記載の電動送風機。
  7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の電動送風機を搭載した電気掃除機。
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