WO2019167153A1 - 電動送風機、電気掃除機および手乾燥装置 - Google Patents

Abstract

電動送風機は、回転シャフトを有するロータと、ロータを囲むように設けられたステータとを有するモータと、回転シャフトの軸方向の一端側に取り付けられた動翼と、軸方向において動翼とステータとの間に設けられ、回転シャフトを回転可能に支持する軸受部と、フレームとを備える。フレームは、ステータを収容するモータ収容部と、軸受部を収容する軸受収容部と、モータ収容部と軸受収容部との間に形成され、動翼に対向する壁部と、壁部を貫通する穴とを有する。電動送風機は、また、フレームの外側の第１の風路と、フレームの内側の第２の風路とを有する。第１の風路を流れる風量は、第２の風路を流れる風量よりも大きい。

Description

電動送風機、電気掃除機および手乾燥装置

　本発明は、電動送風機、電気掃除機および手乾燥装置に関する。

　電動送風機の小型化に伴い、電動送風機のモータの回転数の高速化が求められている。モータの回転数が高速化すると、モータの回転部分に作用する遠心力が大きくなる。そのため、モータの回転シャフトの中心と、ステータの中心と、回転シャフトを支持する軸受の中心とが正確に一致していないと、遠心力による振れ回りが生じる可能性がある。

　例えば、特許文献１には、モータフレームの軸方向の一端に１つの軸受を取り付け、軸方向の他端にブラケットを介してもう１つの軸受を取り付けたモータが提案されている。

特開２０１３－２４１３３号公報（図１参照）

　しかしながら、上記のように２つの軸受を別々の部材に取り付けたのでは、軸受同士の中心を一致させることが難しく、高速回転に適した構成とは言えない。

　また、モータの回転数の高速化に伴い、モータの発熱量が増加するため、放熱効率の向上も望まれる。

　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、回転部分の振れ回りを抑制し、且つ放熱効率の高い電動送風機を提供することを目的とする。

　本発明の電動送風機は、回転シャフトを有するロータと、ロータを囲むように設けられたステータとを有するモータと、回転シャフトの軸方向の一端側に取り付けられた動翼と、軸方向において動翼とステータとの間に設けられ、回転シャフトを回転可能に支持する軸受部と、フレームとを備える。フレームは、ステータを収容するモータ収容部と、軸受部を収容する軸受収容部と、モータ収容部と軸受収容部との間に形成され、動翼に対向する壁部と、壁部を貫通する穴とを有する。電動送風機は、また、フレームの外側の第１の風路と、フレームの内側の第２の風路とを有する。第１の風路を流れる風量は、第２の風路を流れる風量よりも大きい。

　本発明によれば、動翼とステータとの間に配置した軸受部によって回転シャフトを回転可能に支持するため、回転シャフトの中心と、ステータの中心と、軸受の中心とを一致させやすい。そのため、遠心力による振れ回りを抑制することができる。また、フレームの内側の第２の風路を流れる空気によって、モータで発生した熱が効率よく放熱される。

実施の形態１の電動送風機を示す縦断面図である。 実施の形態１の電動送風機のフレームとモータとを示す模式図である。 図３における線分ＩＩＩ－ＩＩＩにおける矢視方向の断面図である。 実施の形態１の動翼を示す斜視図である。 実施の形態１の静翼の羽根を示す図（Ａ）、静翼を示す側面図（Ｂ）および導風板を示す図（Ｃ）である。 実施の形態１のモータを示す横断面図である。 実施の形態１のモータをフレームに嵌合させた状態を示す横断面図である。 実施の形態１の電動送風機内の空気の流れを示す模式図である。 実施の形態１の電動送風機の静翼による導風作用を示す側面図（Ａ）および正面図（Ｂ）である。 実施の形態１の第１の風路および第２の風路における風量を示す模式図である。 実施の形態１の電動送風機内の基板に沿った風路を示す模式図である。 実施の形態１の第１の風路および第２の風路と基板との関係を示す模式図である。 実施の形態１のモータフレーム内におけるステータの露出部分を示す模式図である。 実施の形態１の筐体の断面構造を示す横断面図である。 面積比率に対する空気効率およびモータ発熱の変化を示すグラフである。 実施の形態１の導風板の他の構成例を示す側面図である。 実施の形態２の電動送風機を示す縦断面図である。 実施の形態３のモータを示す横断面図（Ａ）およびステータコアを展開した状態を示す図（Ｂ）である。 実施の形態３の変形例のモータを示す横断面図である。 実施の形態３の第２の変形例のモータを示す横断面図である。 実施の形態３の第３の変形例のモータを示す横断面図である。 各実施の形態の電動送風機が適用可能な電気掃除機を示す図である。 各実施の形態の電動送風機が適用可能な手乾燥装置を示す斜視図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
＜電動送風機２００の構成＞
　図１は、本発明の実施の形態１の電動送風機２００を示す縦断面図である。電動送風機２００は、回転シャフト２５を有するモータ１００と、モータ１００の回転シャフト２５の一端側に取り付けられた動翼（ファン）３１と、動翼３１に隣接して配置された静翼３２と、これらを収容する筐体３０とを備える。

　以下では、回転シャフト２５の中心軸線である軸線Ｃ１の方向を、「軸方向」と称する。また、軸線Ｃ１を中心とする周方向を、「周方向」と称する。また、軸線Ｃ１を中心とする半径方向を、「径方向」と称する。また、軸方向に平行な断面における断面図を「縦断面図」と称し、軸方向に直交する断面における断面図を「横断面図」と称する。

　モータ１００は、永久磁石同期モータであり、インバータによって駆動される単相モータである。モータ１００は、モータフレーム（単にフレームとも称する）４と、モータフレーム４内に固定されたステータ１と、ステータ１の内側に設けられたロータ２と、ロータ２の中心に固定された回転シャフト２５とを有する。モータ１００の具体的な構成については、後述する。

　図２は、モータフレーム４とモータ１００とを示す模式図である。モータフレーム４は、モータ収容部（すなわち周壁部）４０と、モータ収容部４０の動翼３１側に形成された軸受収容部４４とを有する。モータ収容部４０および軸受収容部４４は、いずれも、軸線Ｃ１を中心とする円筒形状を有する。モータ収容部４０の内側は、ステータ１が挿入されるステータ挿入スペース２０１である。

　軸受収容部４４の外径は、モータ収容部４０の外径よりも小さい。軸受収容部４４の内側は、軸受４５が挿入される軸受挿入スペース２０２である。また、軸受収容部４４は、動翼３１側に壁部４４ａを有し、この壁部４４ａには、回転シャフト２５を貫通させる穴４４ｂが形成されている。

　軸受収容部４４の内側には、軸受部としての２つの軸受４５が取り付けられている。軸受４５の外輪は、軸受収容部４４の内側に嵌合し、軸受４５の内輪には回転シャフト２５が圧入されている。２つの軸受４５は、軸方向に間隔を開けて配置されている。なお、２つの軸受４５の間に、スリーブ等を配置しても良い。

　モータ収容部４０と軸受収容部４４との間には、壁部４１が形成されている。壁部４１は、ここでは、軸線Ｃ１に直交する方向に延在している。壁部４１には、空気を軸方向に通過させる穴４２が形成されている。

　図３は、図２に示す線分ＩＩＩ－ＩＩＩにおける断面図である。穴４２は、後述するように動翼３１で生じた空気の流れをモータフレーム４の内側に導くためのものである。図３に示した例では、周方向に４つの穴４２が形成されており、それぞれの穴４２は、軸線Ｃ１を中心とする円弧形状を有している。但し、穴４２は、このような形状および数に限定されるものではない。

　図４は、動翼３１を斜流ファンで構成した例を示す斜視図である。図４に示す動翼３１は、軸線Ｃ１を中心とする円錐形状のハブ３１ｂの表面に、複数の羽根３１ａを備える。動翼３１は、軸方向に対して傾斜し、且つ径方向外側に向かう空気の流れを生成する。動翼３１は、斜流ファンに限定されるものではなく、例えばターボファンであってもよい。

　図１に戻り、静翼３２は、円板状の主板３２ａと、主板３２ａの動翼３１側の第１の面３２１に形成された複数の羽根３２ｂと、動翼３１とは反対側の第２の面３２２に形成された複数の導風板３２ｃとを有する。静翼３２は、径方向の中央部に穴３２ｄを有し、この穴３２ｄに軸受収容部４４が嵌合している。静翼３２の固定は、例えば接着またはねじによる締結による。

　図５（Ａ）は、静翼３２の羽根３２ｂの形状および配列を示す図である。図５（Ｂ）は、静翼３２の側面図である。図５（Ｃ）は、静翼３２の導風板３２ｃの形状および配列を示す図である。なお、図５（Ａ）および図５（Ｃ）は、いずれも、動翼３１側から見た形状および配列を示している。

　図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、羽根３２ｂは、周方向に等間隔に配列され、それぞれが径方向に対して傾斜する方向に延在している。また、羽根３２ｂは、第１の面３２１の外周領域に形成されており、動翼３１（図４）に対して径方向外側に位置している。羽根３２ｂは、動翼３１の回転によって生じた空気の流れを整流する作用を有する。

　図５（Ｂ），（Ｃ）に示すように、導風板３２ｃは、周方向に等間隔に配列され、それぞれが径方向に対して傾斜する方向に延在している。なお、導風板３２ｃの傾斜方向は、羽根３２ｂの傾斜方向とは反対向きである。また、導風板３２ｃは、羽根３２ｂよりも径方向内側まで延在している。導風板３２ｃは、羽根３２ｂによって整流された空気の流れを径方向内側に向け、モータフレーム４側に導く作用を有する。

　図１に戻り、電動送風機２００は、軸方向において動翼３１とステータ１との間に配置された２つの軸受４５によって回転シャフト２５を支持する片持ち構造を有する。すなわち、電動送風機２００は、回転シャフト２５の中心と、ステータ１の中心と、軸受４５の中心とを高精度で一致させることが可能な構成を有する。なお、軸受４５の数は、２つに限らず、３つ以上であってもよい。

　筐体３０は、動翼３１に沿って形成されたファンカバー３４と、動翼３１の径方向中心部に対向する吸入口３０ａとを有する。また、筐体３０は、モータフレーム４を支持するフレーム支持部３３を有する。ここでは、軸線Ｃ１を中心として放射状に複数のフレーム支持部３３が設けられている。筐体３０は、ファンカバー３４と反対の側が開放されており、排気口３０ｂとなっている。

　電動送風機２００は、吸入口３０ａから筐体３０内に流入した空気の流れる経路（すなわち風路）として、モータフレーム４の外側の第１の風路Ｐ１と、モータフレーム４の内側の第２の風路Ｐ２とを有する。第１の風路Ｐ１を流れた空気は、そのまま排気口３０ｂから排出される。一方、第２の風路Ｐ２を流れた空気は、モータ１００を軸方向に通過する。

　モータフレーム４の内側の第２の風路Ｐ２には、風路抵抗となるステータ１およびロータ２が配置されている。そのため、風路抵抗の少ないモータフレーム４の外側の第１の風路Ｐ１が、メイン風路として用いられる。

　また、モータ１００に対して動翼３１と反対の側には、モータ１００の駆動を制御する基板４８が設けられている。基板４８は、固定部材４９により、モータフレーム４またはステータ１に固定されている。また、基板４８は、モータ１００のセンサ７（後述）のリード線を案内するセンサガイド４６を備える。

＜モータ１００の構成＞
　図６は、実施の形態１のモータ１００を示す断面図である。モータ１００は、上記の通り、ロータ２と、ロータ２を囲むように設けられたステータ１とを有する。ロータ２は、軸線Ｃ１を中心として、図中時計回りに回転する。ロータ２の回転方向を、矢印Ｒ１で示す。

　ロータ２は、回転シャフト２５と、回転シャフト２５の周囲に固定された永久磁石２１，２２を有する。永久磁石２１，２２は、周方向に等間隔に配置され、それぞれが磁極を構成する。永久磁石２１の外周面は例えばＮ極であり、永久磁石２２の外周面は例えばＳ極であるが、逆であってもよい。

　ここでは、２つの永久磁石２１と２つの永久磁石２２とが、周方向に交互に配置されている。すなわち、ロータ２は、４つの磁極を有する。但し、ロータ２の磁極数は４に限らず、２以上であればよい。

　ステータ１は、エアギャップを介してロータ２の径方向外側に設けられている。ステータ１は、ステータコア１０と、絶縁部１４と、コイル１８とを有する。ステータコア１０は、複数の積層要素を軸方向に積層し、カシメ部１０１，１０２，１０３で一体に固定したものである。積層要素は、ここでは電磁鋼板であり、板厚は例えば０．２５ｍｍである。

　ステータコア１０は、ロータ２を囲むヨーク１１と、ヨーク１１からロータ２に向かう方向に（すなわち径方向内側に）延在する複数のティース１２とを有する。ティース１２は、周方向に等間隔に配置されている。ティース１２の数は、ロータ２の磁極数と同数であり、ここでは４つである。

　ステータコア１０において周方向に隣り合う２つのティース１２の間には、スロット１３が形成されている。スロット１３内には、絶縁性を有する樹脂で構成された絶縁部１４が設けられている。ティース１２には、絶縁部１４を介して、コイル１８が巻き付けられている。

　ステータコア１０のヨーク１１は、図６に示した例では、円弧状の複数のバックヨーク１１ａと、バックヨーク１１ａよりも径方向内側に位置する直線状の連結ヨーク１１ｂとを有する。バックヨーク１１ａは、ステータ１のうちで最も径方向外側に位置する部分であり、周方向に等間隔に配置されている。

　バックヨーク１１ａの数は、ティース１２の数と同数であり、ここでは４つである。周方向に隣り合う２つのバックヨーク１１ａの間に、上記のティース１２が位置している。バックヨーク１１ａの外周面は、モータフレーム４（図１）のモータ収容部４０の内周面に嵌合する。

　連結ヨーク１１ｂは、バックヨーク１１ａとティース１２とを結ぶように延在している。連結ヨーク１１ｂは、バックヨーク１１ａから離れるにつれて径方向内側に変位するように、直線状に延在している。ティース１２は、周方向に隣り合う２つの連結ヨーク１１ｂがＶ字状に接続される部分（すなわち、ヨーク１１のうち最も径方向内側に位置する部分）から、ロータ２に向かって延在している。

　バックヨーク１１ａの周方向の中心には、分割面（すなわち分割嵌合部）１０６が形成されている。ステータコア１０は、バックヨーク１１ａに形成された分割面１０６において、ティース１２毎の複数のブロックすなわち分割コア１７に分割される。ここでは、ステータコア１０が４つの分割コア１７に分割される。

　分割面１０６は、凸部または凹部を有している。周方向に隣り合う２つの分割コア１７のうち、一方の分割コア１７の分割面１０６の凸部と、他方の分割コア１７の分割面１０６の凹部とが嵌合する。

　ステータコア１０は、カシメ部１０１，１０２，１０３により一体に固定される。カシメ部１０１，１０２はヨーク１１に形成され、カシメ部１０３はティース１２に形成されている。カシメ部１０１，１０２は、ヨーク１１において分割面１０６にできるだけ近い位置、すなわちバックヨーク１１ａに形成されていることが望ましい。

　ヨーク１１のバックヨーク１１ａの外周側には、軸方向に長い溝である固定用窪み１０５が形成されている。ステータコア１０をモータフレーム４のモータ収容部４０（図１）に係合させた状態で、モータ収容部４０の一部を外周側から押圧して変形させて固定用窪み１０５に嵌合させる。これにより、モータフレーム４内におけるステータ１の回転が防止される。なお、固定用窪み１０５を設けない構成も可能である。

　図６に示した例では、ティース１２の先端部は、ティース１２の幅方向中心を通る径方向の直線に対して非対称な形状を有しているが、このような形状に限定されるものではなく、対称な形状を有していてもよい。

　ティース１２の先端部の周方向両側には、センサ固定部１５ａ，１５ｂが設けられている。センサ固定部１５ａ，１５ｂは、ティース１２の先端部からそれぞれ周方向に突出している。センサ固定部１５ａ，１５ｂは、絶縁部１４と一体に形成されている。ステータ１の４組のセンサ固定部１５ａ，１５ｂのうち、１組のセンサ固定部１５ａ，１５ｂの間に、ロータ２の磁界を検知するためのセンサ７が保持されている。

　センサ７は、ホール効果素子を樹脂パッケージで一体化したものであり、軸方向の一端面からリード線が引き出されている。センサ７は、ロータ２の磁界を検知するため、ロータ２の外周面に対向するように配置されている。

　モータ１００を組み立てる際には、それぞれの分割コア１７（図６）に、絶縁部１４およびセンサ固定部１５ａ，１５ｂを組み付ける。その後、絶縁部１４にコイル１８を巻き付けたのち、４つの分割コア１７を互いに組み合わせてステータ１を得る。さらに、２つのティース１２の間のセンサ固定部１５ａ，１５ｂに、センサ７を挿入する。

　図７は、このように構成されたモータ１００を、モータフレーム４（図１）に取り付けた状態を示す図である。モータ１００をモータ収容部４０に取り付けると、ステータ１のバックヨーク１１ａの外周面がモータ収容部４０の内周面に嵌合する。ステータ１は上述した固定用窪み１０５を有するため、モータ収容部４０の固定用窪み１０５に対応する箇所に外力を加えて窪ませ（符号４０ａで示す）、固定用窪み１０５に係合させる。これにより、モータ１００の周方向の位置ずれを防止することができる。

＜作用＞
　次に、この実施の形態１の電動送風機２００の作用について説明する。図８は、電動送風機２００における空気の流れを示す図である。コイル１８への通電によりモータ１００が回転すると、回転シャフト２５が回転し、動翼３１が回転する。動翼３１が回転すると、吸入口３０ａから筐体３０内に空気が流入する。

　図９は、静翼３２の作用を示す側面図（Ａ）および動翼３１側から見た正面図（Ｂ）である。図９（Ａ）および（Ｂ）に示すように、静翼３２の羽根３２ｂは、動翼３１に沿って流れてきた空気（実線矢印で示す）を整流し、径方向外側に導く。一方、静翼３２の導風板３２ｃは、羽根３２ｂを通過した空気を、破線矢印で示すように径方向内側に導く。

　そのため、図８に矢印Ｆ１で示すように、静翼３２を通過した空気の一部は、モータフレーム４の外側の第１の風路Ｐ１を軸方向に流れる。また、静翼３２を通過した空気の別の一部は、矢印Ｆ２で示すように、静翼３２の導風板３２ｃによって径方向内側に導かれ、穴４２を通過してモータフレーム４の内側に流入し、第２の風路Ｐ２を軸方向に流れる。

　モータフレーム４の内側に流入した空気は、図７に示したステータ１とモータ収容部４０との隙間１９、ステータ１の各スロット１３の内部、およびステータ１とロータ２とのエアギャップを通って、軸方向に流れる。そのため、モータ１００の駆動時にコイル１８で発生した熱を、第２の風路Ｐ２を流れる空気によって効率よく放熱することができる。

　図１０は、第１の風路Ｐ１および第２の風路Ｐ２における風量を説明するための模式図である。第１の風路Ｐ１の風量および第２の風路Ｐ２の風量は、図１０に示す矢印の太さで表す。

　上記の通り、第２の風路Ｐ２には、風路抵抗となるステータ１およびロータ２が配置されている。そのため、風路抵抗の少ない第１の風路Ｐ１が、メイン風路として用いられる。すなわち、第１の風路Ｐ１の風量を多くして空気効率を向上すると共に、第２の風路Ｐ２には第１の風路Ｐ１よりも少ない風量の空気を流してモータ１００の放熱性を向上している。なお、空気効率とは、モータ１００への投入電力に対する空力出力の割合を言い、空力出力は風量と静圧との積で求められる。

　なお、メイン風路は、第１の風路Ｐ１を完全に遮断して第２の風路Ｐ２のみを用いた場合と、第２の風路Ｐ２を完全に遮断して第１の風路Ｐ１のみを用いた場合とで、同一回転数における風量の大きい方の風路である。上記の通り、ここでは、第１の風路Ｐ１がメイン風路である。

　次に、基板４８の放熱のための構成について説明する。図１１は、基板４８に沿った風路を示す模式図である。第１の風路Ｐ１および第２の風路Ｐ２を流れた空気は、いずれも基板４８の表面に当たって向きを変え、径方向外側に向かう。基板４８は、モータ１００の制御のための素子およびパターンを有しており、駆動時に発熱するため、基板４８の表面を流れる空気によって放熱することができる。

　ここで、第１の風路Ｐ１を流れてきた空気が、基板４８の表面に沿って径方向外側に流れる距離を、Ｂ１とする。また、第２の風路Ｐ２を流れてきた空気が、基板４８の表面に沿って径方向外側に流れる距離を、Ｂ２とする。第２の風路Ｐ２は、第１の風路Ｐ１よりも径方向内側に位置するため、Ｂ１＜Ｂ２が成立する。

　電動送風機２００の空気効率は、メイン風路である第１の風路Ｐ１の風量で決まるため、第２の風路Ｐ２の風量は空気効率への影響が小さい。そのため、第２の風路Ｐ２を流れてきた空気によって基板４８の放熱を行うことで、空気効率を向上しながら、基板４８の放熱を行うことができる。また、基板４８に当たる風量を大きくし過ぎないことにより、基板４８の外れを防止することができる。

　図１２は、第１の風路Ｐ１および第２の風路Ｐ２と基板４８との関係を示す模式図である。基板４８は、モータ１００に対向する側に、第１の回路領域４８ａを有し、モータ１００とは反対側に、第２の回路領域４８ｂを有する。

　第１の回路領域４８ａは、モータ１００への電力供給用の素子およびパターン、すなわち比較的大きな電流（例えば１Ａ以上）が流れる素子およびパターンを有する。一方、第２の回路領域４８ｂは、モータ１００の制御用の素子およびパターン、すなわち比較的小さな電流（例えば１ｍＡレベル）が流れる素子およびパターンを有する。

　比較的大きな電流（例えば１Ａ以上）が流れる第１の回路領域４８ａは、発熱量も大きいため、第１の風路Ｐ１および第２の風路Ｐ２を流れてきた空気に直接当てることによって、効率よく放熱することができる。

　次に、分割コア１７による作用について説明する。この実施の形態１では、ステータコア１０が分割コア１７（図６）の組み合わせで構成されるため、一体型のコアと比較して、絶縁部１４の組み付け作業およびコイル１８の巻線作業が容易である。

　一般に、モータ１００が小型化すると、コイル１８が巻き付けにくくなり、占積率が低下する傾向があるが、ステータコア１０を分割コア１７（図６）の組み合わせで構成することにより、モータ１００を小型化した場合でも、コイル１８を高密度に巻き付け、占積率を向上することができる。

　ここで、ステータコア１０の分割面１０６の放熱について説明する。図１３は、モータフレーム４内のステータ１の露出部分を説明するための模式図である。ステータ１のうち、破線Ｅ１で囲んだ部分は、絶縁部１４に覆われており、またコイル１８が巻き付けられている。一方、分割面１０６を含む部分（すなわちバックヨーク１１ａの一部）は、絶縁部１４に覆われておらず、コイル１８も巻かれていない。そのため、この部分は、第２の風路Ｐ２において露出しており、空気が直接当たる。

　分割面１０６は、電磁鋼板を金型で打ち抜き加工することにより形成されるが、打ち抜き加工時に生じる歪み（すなわち打ち抜き歪み）が分割面１０６に残る。打ち抜き歪みはステータコア１０の透磁率を低下させるため、磁束が分割面１０６を通過すると局所的に損失が発生し、従って局所的に発熱する。

　そのため、図１３に示したように、ステータ１の分割面１０６を第２の風路Ｐ２に対して露出させることにより、打ち抜き歪みに起因して局所的に発生した熱を効率よく放熱することができる。

　なお、図１３には、分割コア１７の組み合わせで構成されたステータコア１０を示したが、後述する図１９に示すように、薄肉部（連結部）１１２で連結されたステータコア１０Ｂ（すなわち連結コアの組み合わせで構成されるステータコア１０Ｂ）についても、薄肉部１１２を第２の風路Ｐ２に対して露出させることにより、打ち抜き歪みに起因して局所的に発生した熱を効率よく放熱することができる。

　次に、第１の風路Ｐ１および第２の風路Ｐ２の最小断面積について説明する。第１の風路Ｐ１では、筐体３０にフレーム支持部３３が設けられた部分で、風路断面積が最小となる。

　図１４は、フレーム支持部３３が設けられた部分における筐体３０の横断面図である。筐体３０とモータフレーム４のモータ収容部４０との間には、８つのフレーム支持部３３が設けられている。８つのフレーム支持部３３は、軸線Ｃ１を中心として放射状に形成されている。周方向に隣り合うフレーム支持部３３の間には、空気が軸方向に通過する開口部２０４が形成される。この開口部２０４の面積の合計を、Ｓ１とする。

　また、第２の風路Ｐ２では、モータフレーム４の穴４２で、風路断面積が最小となる。上述した図３に示したように、モータフレーム４の壁部４１には、空気が軸方向に通過する４つの穴４２が形成されている。この穴４２の面積の合計を、Ｓ２とする。

　この実施の形態１では、第１の風路Ｐ１の最小断面積Ｓ１は、第２の風路Ｐ２の最小断面積Ｓ２よりも大きい。第１の風路Ｐ１をメイン風路として用いるためである。

　図１５は、第１の風路Ｐ１の最小断面積Ｓ１に対する第２の風路Ｐ２の最小断面積Ｓ２の比率（面積比率Ｓ２／Ｓ１と称する）と、空気効率およびモータ１００の発熱量との関係を示すグラフである。

　図１５から、面積比率Ｓ２／Ｓ１が増加すると、空気効率の変化は見られないのに対し、モータ１００の発熱量が低下していることが分かる。また、面積比率Ｓ２／Ｓ１が２％以上の範囲では、モータ１００の発熱量の低下傾向が緩やかになることが分かる。この結果から、モータ１００の放熱性を向上するためには、面積比率Ｓ２／Ｓ１は２％以上であることが望ましいことが分かる。

　次に、回転シャフト２５の支持構造について説明する。電動送風機２００の小型化には、モータ１００の回転数の高速化が必要である。一方、モータ１００の回転数が高速化すると、モータ１００の回転部分に作用する遠心力が大きくなる。モータ１００の各部の質量をｍとし、回転中心からの距離をｒとし、回転速度をωとすると、モータ１００の各部にはＰ＝ｍｒω^２の遠心力が作用する。

　そのため、回転シャフト２５の中心と、ステータ１の中心と、軸受４５の中心とが正確に一致していないと、遠心力による振れ回りが生じる可能性があり、回転シャフト２５あるいは軸受４５の損傷につながる可能性がある。

　この実施の形態１では、図１に示したように、軸方向において動翼３１とステータ１との間に設けた２つの軸受４５により、回転シャフト２５を回転可能に支持している。そのため、２つの軸受４５の中心位置が相互にずれることがない。

　また、共通のモータフレーム４でステータ１と軸受４５とを支持しているため、ステータ１と軸受４５とを別部材で支持する場合のような組み立て公差が生じない。その結果、回転シャフト２５の中心と、ステータ１の中心と、軸受４５の中心とが正確に一致させることができ、これにより遠心力による振れ回りを防止することができる。また、ステータ１とロータ２との間に作用する電磁力による、回転への影響を抑制することができる。

＜実施の形態の効果＞
　以上説明したように、実施の形態１では、軸方向において動翼３１とステータ１との間に配置した軸受４５によって、回転シャフト２５が支持される。また、モータフレーム４のモータ収容部４０にステータ１が収容され、軸受収容部４３に軸受４５が収容される。モータフレーム４には穴４２が形成され、モータフレーム４の外側の第１の風路Ｐ１と、モータフレーム４の内側の第２の風路Ｐ２とが設けられる。第１の風路Ｐ１を流れる風量は、第２の風路Ｐ２を流れる風量よりも大きい。

　このように構成されているため、モータ１００の回転数が高速化した場合であっても、遠心力による振れ回りを防止することができる。また、第２の風路Ｐ２を流れる空気により、モータ１００で発生した熱を効率よく放熱することができる。

　また、静翼３２に導風板３２ｃを設けることにより、動翼３１を通過した空気を効率よく第２の風路に導くことができ、モータ１００の放熱性を高めることができる。

　なお、この実施の形態１では、静翼３２（図１）に設けた導風板３２ｃにより、動翼３１で生じた空気の流れを第２の風路Ｐ２に導いた。しかしながら、導風板３２ｃは、必ずしも静翼３２に設ける必要は無く、図１６に示すように、静翼３２とは別の板状部材３２０に設けてもよい。図１６の板状部材３２０は、静翼３２に対向する側とは反対側の面に、導風板３２ｃを有する。導風板３２ｃの構成は、図５を参照して説明した通りである。

実施の形態２．
　次に、本発明の実施の形態２について説明する。図１７は、実施の形態２の電動送風機２００Ａを示す縦断面図である。実施の形態２の電動送風機２００Ａでは、第１の風路Ｐ１に、風路抵抗となる（すなわち圧力損失を増加させる）風路抵抗体３６が設けられている。風路抵抗体３６は、動翼３１によって筐体３０内に流入した空気を第２の風路Ｐ２に導く導風部材として作用する。

　風路抵抗体３６は、モータフレーム４の外周面に固定され、筐体３０の内周面との間には隙間が設けられている。風路抵抗体３６は、第１の風路Ｐ１を流れる空気に対する抵抗となるものであればよい。但し、空気の流れを完全に遮断しないように、多孔体が望ましい。また、風路抵抗体３６をスポンジのような多孔性の弾性体で構成すれば、風路抵抗体３６をモータフレーム４の外周面に巻き付けるようにして固定できるため、組立が容易である。そのため、風路抵抗体３６としては、例えば、防音材を用いることが望ましい。

　モータ１００の駆動により動翼３１が回転すると、吸入口３０ａから筐体３０内に空気が流入する。第１の風路Ｐ１に風路抵抗体３６が配置されているため、静翼３２を通過した空気の多くが第２の風路Ｐ２に向かい、穴４２からモータフレーム４内に流入する。これにより、モータ１００を軸方向に空気が通過し、モータ１００の熱が放熱される。

　実施の形態２の電動送風機２００Ａは、第１の風路Ｐ１に風路抵抗体３６が設けられている点を除き、実施の形態１の電動送風機２００と同様に構成されている。

　この実施の形態２では、第１の風路Ｐ１の風路抵抗体３６により、筐体３０内に流入した空気を第２の風路Ｐ２に導くように構成したため、実施の形態１と同様、モータ１００の駆動時にコイル１８で発生した熱を、第２の風路Ｐ２を流れる空気によって効率よく放熱することができる。

　なお、第１の風路Ｐ１に風路抵抗体３６を設けた場合、静翼３２の導風板３２ｃを省略してもよい。風路抵抗体３６だけでも、動翼３１からの空気を第２の風路Ｐ２に導くことができるためである。

実施の形態３．
　次に、本発明の実施の形態３について説明する。図１８（Ａ）は、実施の形態３のモータを示す横断面図である。上述した実施の形態１のモータ１００（図６）は、複数の分割コア１７を組み合わせたステータコア１０を有していた。これに対し、この実施の形態３のモータは、薄肉部１１２で連結された複数の連結コア１７Ａを組み合わせたステータコア１０Ａを有する。

　図１８（Ａ）に示すように、ステータコア１０Ａの４つのバックヨーク１１ａのうち、３つのバックヨーク１１ａには、実施の形態１（図６）で説明した分割面１０６の代わりに、分離面１１１と薄肉部１１２とが形成されている。分離面１１１は、バックヨーク１１ａの内周から外周に向けて延在するが、バックヨーク１１ａの外周には到達しない。分離面１１１の終端とバックヨーク１１ａの外周との間には、変形可能な薄肉部（すなわち連結部）１１２が形成される。なお、薄肉部１１２の代わりに、カシメを設けてもよい。

　また、ステータコア１０Ａの４つのバックヨーク１１ａのうちの一つには、溶接面（すなわち接合面）１１３が形成されている。この溶接面１１３は、バックヨーク１１ａの内周から外周に向けて延在し、バックヨーク１１ａの外周に到達している。

　ステータコア１０Ａにおいて、分離面１１１および薄肉部１１２（または溶接面１１３）で区切られた個々のブロックを、連結コア１７Ａと称する。ここでは、ステータコア１０Ａは、ティース１２毎に４つの連結コア１７Ａを有する。

　図１８（Ｂ）は、ステータコア１０Ａを帯状に展開した状態を示す模式図である。ステータコア１０Ａは、薄肉部１１２を変形させることで、図１８（Ａ）に示した状態から、図１８（Ｂ）に示したように帯状に展開することができる。各連結コア１７Ａは、薄肉部１１２で連結され、一列につながっている。溶接面１１３は、列の両端に位置する。

　モータの組立工程では、連結コア１７Ａを帯状に展開した状態（図１８（Ｂ））で、連結コア１７Ａに絶縁部１４（センサ固定部１５ａ，１５ｂを含む）を組み付ける。その後、絶縁部１４にコイル１８を巻き付けたのち、連結コア１７Ａを環状に湾曲させて、溶接面１１３を溶接してステータコア１０Ａを得る。その後、２つのティース１２の間のセンサ固定部１５ａ，１５ｂに、センサ７を取り付ける。ステータコア１０Ａの他の構成は、実施の形態１で説明したステータコア１０と同様である。

　この実施の形態３のモータは、ステータコア１０Ａが連結コア１７Ａで構成されるため、一体型のコアと比較して、絶縁部１４およびセンサ固定部１５ａ，１５ｂの組み付け作業およびコイル１８の巻線作業が容易である。そのため、モータ１００を小型化した場合でも、コイル１８を高密度に巻き付け、占積率を向上することができる。

第１の変形例．
　図１９は、実施の形態３の第１の変形例のモータを示す横断面図である。上述した実施の形態３のモータ（図１８（Ａ））は、ティース１２毎に複数の連結コア１７Ａを組み合わせたステータコア１０Ａを有していた。これに対し、第１の変形例のモータは、それぞれ２つのティース１２を含む複数の分割コア１７Ｂを組み合わせたステータコア１０Ｂを有する。

　図１９に示すように、ステータコア１０Ｂの４つのバックヨーク１１ａのうち、２つのバックヨーク１１ａには、実施の形態１（図６）で説明した分割面１０６が設けられており、残る２つのバックヨーク１１ａには、分割面１０６は設けられていない。また、分割面１０６が設けられたバックヨーク１１ａと、分割面１０６が設けられていないバックヨーク１１ａとは、周方向に交互に配置されている。

　ステータコア１０Ｂにおいて、分割面１０６で区切られた個々のブロックを、分割コア１７Ｂと称する。ここでは、ステータコア１０Ｂは、それぞれ２つのティース１２を含む２つの分割コア１７Ｂを有する。

　モータの組立工程では、それぞれの分割コア１７Ｂに絶縁部１４（センサ固定部１５ａ，１５ｂを含む）を組み付ける。その後、絶縁部１４にコイル１８を巻き付けたのち、２つの分割コア１７Ｂを互いに組み合わせてステータコア１０Ｂを得る。その後、２つのティース１２の間のセンサ固定部１５ａ，１５ｂに、センサ７を取り付ける。ステータコア１０Ｂの他の構成は、実施の形態１で説明したステータコア１０と同様である。この第１の変形例においても、実施の形態３と同様の効果が得られる。

第２の変形例．
　図２０は、実施の形態３の第２の変形例のモータを示す横断面図である。上述した実施の形態３のモータ（図１８（Ａ））は、複数の連結コア１７Ａを組み合わせたステータコア１０Ａを有していた。これに対し、第２の変形例のモータは、分割コアと連結コアとを組み合わせたステータコア１０Ｃを有する。

　図２０に示すように、ステータコア１０Ｃの４つのバックヨーク１１ａのうち、２つのバックヨーク１１ａには、実施の形態１（図６で説明した分割面１０６が設けられており、残る２つのバックヨーク１１ａには、実施の形態３（図１８）で説明した分離面１１１および薄肉部１１２が設けられている。また、分割面１０６が設けられたバックヨーク１１ａと、分離面１１１および薄肉部１１２が設けられたバックヨーク１１ａとは、周方向に交互に配置されている。

　ステータコア１０Ｃにおいて、分割面１０６で区切られた個々のブロックを、分割コア１７Ｃと称する。ここでは、ステータコア１０Ｂは、それぞれ２つのティース１２を含む２つの分割コア１７Ｃを有する。また、各分割コア１７Ｃは、薄肉部１１２によって周方向中心で展開可能である。

　モータの組立工程では、それぞれの分割コア１７Ｃを帯状に展開した状態で、絶縁部１４（センサ固定部１５ａ，１５ｂを含む）を組み付ける。その後、絶縁部１４にコイル１８を巻き付けたのち、２つの分割コア１７Ｃを互いに組み合わせてステータコア１０Ｂを得る。その後、２つのティース１２の間のセンサ固定部１５ａ，１５ｂに、センサ７を取り付ける。ステータコア１０Ｃの他の構成は、実施の形態１で説明したステータコア１０と同様である。この第２の変形例においても、実施の形態３と同様の効果が得られる。

第３の変形例．
　図２１は、実施の形態３の第３の変形例のモータを示す横断面図である。上述した実施の形態３のモータ（図１８（Ａ））は、複数の連結コア１７Ａを組み合わせたステータコア１０Ａを有していた。これに対し、第４の変形例のモータは、一体構成のステータコア１０Ｄを有する。

　図２１に示すように、ステータコア１０Ｄには、実施の形態１（図４）で説明した分割面１０６は設けられておらず、実施の形態３（図１８）で説明した分離面１１１および薄肉部１１２も設けられていない。そのため、環状のステータコア１０Ｄに、絶縁部１４およびセンサ固定部１５ａ，１５ｂを組み付け、さらにコイル１８を巻き付ける必要がある。ステータコア１０Ｄの他の構成は、実施の形態１で説明したステータコア１０と同様である。

　上述した各実施の形態および各変形例では、４つのティース１２を有するステータコア１０～１０Ｄについて説明したが、ティースの数は２以上であればよい。また、ステータコア１０～１０Ｄのヨーク１１は、バックヨーク１１ａと連結ヨーク１１ｂとを有すると説明したが、円環状のヨークであってもよい。

＜電気掃除機＞
　次に、各実施の形態および変形例の電動送風機が適用される電気掃除機について説明する。図２２は、実施の形態１の電動送風機２００（図１）を用いた電気掃除機３００を示す模式図である。

　電気掃除機３００は、掃除機本体３０１と、掃除機本体３０１に接続されたパイプ３０３と、パイプ３０３の先端部に接続された吸引部３０４とを備える。吸引部３０４には、塵埃を含む空気を吸引するための吸引口３０５が設けられている。掃除機本体３０１の内部には、集塵容器３０２が配置されている。

　掃除機本体３０１の内部には、吸引口３０５から集塵容器３０２に塵埃を含む空気を吸引する電動送風機２００が配置されている。電動送風機２００は、例えば図１に示した構成を有する。掃除機本体３０１には、また、ユーザによって把持されるグリップ部３０６が設けられ、グリップ部３０６にはオンオフスイッチ等の操作部３０７が設けられている。

  ユーザがグリップ部３０６を把持して操作部３０７を操作すると、電動送風機２００が作動し、モータ１００が回転する。電動送風機２００が作動すると、吸引風が発生し、吸引口３０５およびパイプ３０３を介して空気と共に塵埃が吸引される。吸引された塵埃は、集塵容器３０２に収納される。

　この電気掃除機３００は、信頼性の高い電動送風機２００を用いているため、高い運転効率を得ることができる。なお、実施の形態１の電動送風機２００の代わりに、他の実施の形態または各変形例の電動送風機を用いても良い。

＜手乾燥装置＞
　次に、各実施の形態および変形例の電動送風機が適用される手乾燥装置について説明する。図２３は、実施の形態１の電動送風機２００（図１）を用いた手乾燥装置５００を示す模式図である。

　手乾燥装置５００は、筐体５０１と、筐体５０１の内部に固定された電動送風機２００とを有する。電動送風機２００は、例えば図１に示した構成を有する。筐体５０１は、吸気口５０２と送風口５０３とを有し、送風口５０３の下側に、ユーザが手を挿入する手挿入部５０４を有する。電動送風機２００は、空気の流れを発生させることにより、吸気口５０２を介して筐体５０１の外部の空気を吸引し、送風口５０３を介して手挿入部５０４に空気を送風する。

　手乾燥装置５００の電源をオンにすると、電力が電動送風機２００に供給され、モータ１００が駆動する。電動送風機２００が駆動している間、手乾燥装置５００の外部の空気が吸気口５０２から吸引され、送風口５０３から送風される。ユーザが手挿入部５０４に手を挿入すると、送風口５０３から送風される空気により、手に付着した水滴を吹き飛ばし、あるいは蒸発させることができる。

　手乾燥装置５００は、信頼性の高い電動送風機２００を用いているため、高い運転効率を得ることができる。なお、実施の形態１の電動送風機２００の代わりに、他の実施の形態または各変形例の電動送風機を用いても良い。

　以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。

　１　ステータ、　２　ロータ、　４　モータフレーム、　５　第１の部分、　６　第２の部分、　７　センサ、　１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ　ステータコア、　１１　ヨーク、　１１ａ　バックヨーク、　１１ｂ　連結ヨーク、　１２　ティース、　１２ａ　第１の側面部、　１２ｂ　第２の側面部、　１３　スロット、　１４　絶縁部、　１５ａ，１５ｂ　センサ固定部、　１６　保持面、　１７，１７Ｂ，１７Ｃ　分割コア、　１７Ａ　連結コア、　１８　コイル、　２１，２２　永久磁石、　２５　回転シャフト、　３０　筐体、　３０ａ　吸入口、　３０ｂ　排出口、　３１　動翼（ファン）、　３１ａ　羽根、　３２　静翼、　３２ａ　主板、　３２ｂ　羽根、　３２ｃ　導風板（導風部材）、　３３　支持部、　３４　ファンカバー、　３６　風路抵抗体（導風部材）、　４０　周壁部、　４１　壁部、　４２　穴、　４４　軸受収容部、　４５　軸受、　４６　センサガイド、　４８　基板、　５１　第１の端部、　５２　第１の側部、　６１　第２の端部、　６２　第２の側部、　７１　対向面、　７２，７３　側面、　７４　背面、　７５　リード線、　１００　モータ、　１０５　固定用窪み、　１０６　分割嵌合部、　１１１　分割面、　１１２　薄肉部（連結部）、　１１３　溶接面（接合面）、　１５１，１５２，１６１，１６２　当接部、　２００，２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃ　電動送風機、　３００　電気掃除機、　３０１　掃除機本体、　３０２　集塵容器、　３０３　パイプ、　３０４　吸引部、　３０５　吸引口、　３０６　グリップ部、　３０７　操作部、５００　手乾燥装置、　５０１　筐体、　５０２　吸気口、　５０３　送風口、　５０４　手挿入部。
 

Claims (16)

1. 　回転シャフトを有するロータと、前記ロータを囲むように設けられたステータとを有するモータと、
   　前記回転シャフトの軸方向の一端側に取り付けられた動翼と、
   　前記軸方向において前記動翼と前記ステータとの間に設けられ、前記回転シャフトを回転可能に支持する軸受部と、
   　フレームと
   　を備え、
   　前記フレームは、
   　前記ステータを収容するモータ収容部と、
   　前記軸受部を収容する軸受収容部と、
   　前記モータ収容部と前記軸受収容部との間に形成され、前記動翼に対向する壁部と、
   　前記壁部を貫通する穴と
   　を有し、
   　前記フレームの外側の第１の風路と、フレームの内側の第２の風路とを有し、
   　前記第１の風路を流れる風量が、前記第２の風路を流れる風量よりも大きい
   　電動送風機。
2. 　前記軸受部は、少なくとも２つの軸受を有する
   　請求項１に記載の電動送風機。
3. 　前記第１の風路における最小断面積は、前記第２の風路における最小断面積よりも大きい
   　請求項１または２に記載の電動送風機。
4. 　前記モータ収容部と前記軸受収容部は、いずれも、前記回転シャフトの中心軸線を中心とする円筒形状を有する
   　請求項１から３までの何れか１項に記載の電動送風機。
5. 　前記動翼によって生じた空気の流れを前記第２の風路に導く導風部材をさらに備えた
   　請求項１から４までの何れか１項に記載の電動送風機。
6. 　前記動翼と前記フレームとの間に、静翼をさらに備え、
   　前記導風部材は、前記静翼の前記フレーム側の面に設けられた導風板である
   　請求項５に記載の電動送風機。
7. 　前記動翼と前記フレームとの間に、静翼をさらに備え、
   　前記静翼と前記フレームとの間に、前記導風部材としての導風板を有する部材をさらに備える
   　請求項５に記載の電動送風機。
8. 　前記導風部材は、前記第１の風路に設けられた風路抵抗体である
   　請求項５から７までの何れか１項に記載の電動送風機。
9. 　前記風路抵抗体は、多孔体である
   　請求項８に記載の電動送風機。
10. 　前記風路抵抗体は、防音材である
    　請求項８または９に記載の電動送風機。
11. 　前記ステータは、分割面で組み合わせられた複数のブロック、および、連結部で連結された複数のブロックのうち、少なくとも一方を有するステータコアを備える
    　請求項１から１０までの何れか１項に記載の電動送風機。
12. 　前記ステータにおいて、前記分割面または前記連結部を含む部分は、前記第２の風路に露出している
    　請求項１１に記載の電動送風機。
13. 　前記ステータに対して前記動翼と反対の側に、基板を有し、
    　前記第１の風路を流れた空気が前記基板に当接したのち、前記回転シャフトの中心軸線を中心とする径方向に流れる経路は、前記第２の風路を流れた空気が前記基板に当接したのち前記径方向に流れる経路よりも短い
    　請求項１から１２までの何れか１項に記載の電動送風機。
14. 　前記ステータに対して前記動翼と反対の側に、基板を有し、
    　前記基板は、前記ステータに対向する側に第１の回路領域を有し、前記ステータとは反対の側に第２の回路領域を有し、
    　前記第１の回路領域は、前記第２の回路領域よりも大きい電流が流れる
    　請求項１から１３までの何れか１項に記載の電動送風機。
15. 　吸引口を有する吸引部と、
    　塵埃を収納する集塵容器と、
    　前記吸引部から前記集塵容器に塵埃を含む空気を吸引する、請求項１から１４までの何れか１項に記載の電動送風機と
    　を備えた電気掃除機。
16. 　吸気口および送風口を有する筐体と、
    　前記筐体の内部に配置され、前記吸気口から空気を吸引し、前記送風口から空気を送風する、請求項１から１４までの何れか１項に記載の電動送風機と
    　を備えた手乾燥装置。
     

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