JP2004249386A - Power tool - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は単一方向回転の遠心ファンを備えた電動工具に関する。
【0002】
【従来の技術】
電動工具の小型化、高出力化、低騒音化の要求から、小型で冷却能力が高く、騒音の小さいモータ冷却ファン及びファン周辺の開発の必要性が高まっている。そこで風量増加と騒音低減を目的として、羽根の形状の最適化が提案されている。(例えば特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−153194号公報
【0004】
図4、図5に示されるように、特許文献1記載の冷却ファン113の複数の羽根115は、空気をファン本体114の半径方向外方に排出するために、ファン本体114の一面側においてファン本体114の所定半径位置から外縁まで延び、ファン本体114の周方向に沿って所定ピッチで配列され、一面側から図示せぬ駆動軸の軸方向に突出して設けられている。
【0005】
冷却ファン113を回転させると、遠心作用により空気にエネルギが与えられ,空気は、羽根115の内端である入口部より羽根115およびファンガイド111により形成された風路を通過して羽根115の外周部である出口部より半径方向外方に排出される。
【0006】
ここで冷却ファン113は、羽根115をファン本体114の所定半径位置から半径方向外方に延びる方向に対し回転方向と逆方向の傾斜を設けている。これはファン回転時の騒音は一般に流速に寄与するものが多く、流体騒音は流速の6乗に比例すると言われていることから、ファン回転時にファン内部の羽根115間を通過する流速をファンの回転周速度よりもを遅くすることで低騒音化を図るためである。また、羽根115のファン本体114からの突出長は、ファン回転時において羽根の内径側頂点から外周側まで流速が等しくなるかもしくは徐々に遅くなるように設定されている。具体的には、各羽根間のファン本体114周方向の間隔Lと羽根115の突出長hの積からなる面積と、直径Dとの積が各半径位置においてほぼ等しくすることにより騒音を低減している。即ち、図12に示されるように、L×h×Dが一定となるようにして、円滑に冷却風が流れて騒音低減の効果が発揮される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上記した先行技術1記載の遠心ファン113を、電動工具の外枠体内に配置したとき、図示せぬモータを回転させると、遠心ファンの回転により図示せぬ外枠体とモータとの間を空気が軸方向に流れ、羽根の内端である入口部より羽根およびファンガイドにより形成された風路を通過して羽根の外周部である出口部より半径方向外方に排出される。よって外枠体において、ファン本体の外周縁に対向する位置に空気吐出口を形成するのが、省スペースの観点から有利である。しかし上記した先行技術1記載の遠心ファンは、風量増と騒音低減は実現できるが、かような遠心ファンと吐出口との位置関係により、外枠体外部から遠心ファンを直接臨むことができ、音源である遠心ファンを遮音することができない。よって更なる低騒音化を行うにあたっては遠心ファン単体による改良には限界がある。
【0008】
そこで本発明は、遠心ファンの外周部側に設けられたデフューザの特に吐出口付近の形状を改良して低騒音化が実現可能な電動工具を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、外枠体と、該外枠体内に設けられたモータと、該外枠体内に設けられ該モータの駆動軸に同軸固定されて駆動軸と共に回転する遠心ファンと、該駆動軸に連結された出力部とを備え、該遠心ファンは、円板状のファン本体と、該モータの軸方向に沿う空気を該ファン本体の半径方向外方に流すために該ファン本体の所定半径位置から外周縁まで延び該ファン本体の周方向に沿って所定ピッチで形成された複数の羽根とを有する電動工具において、該外枠体において、該ファン本体の外周縁に対向する位置には空気吐出口が形成され、該外枠体内であって該遠心ファンの半径方向外方には該遠心ファンを取り囲むように該空気吐出口に連通するディフューザが設けられ、該ディフューザの空気排出部付近はファン回転方向における該吐出口の上流側の開口縁に向かう形状をなすと共に、該空気排出部付近は、該吐出口に向かうに従って、該遠心ファンの外縁と該空気排出部付近の内周面との距離が徐々に広くなる拡大通路をなしている電動工具を提供している。
【0010】
ここで、該遠心ファンの周方向における該拡大通路部の幅は、該遠心ファンの羽根間隔の1〜3倍であるのが好ましい。また該拡大通路部は、該空気排出部付近のディフューザの肉厚を該吐出口に向かって徐々に薄くするように該内周面側をテーパ状にして提供され、該拡大通路部の排出端は、該吐出口のうちファン回転方向における上流側の該開口縁に繋がっているのが好ましい。
【0011】
【発明実施の形態】
本発明の電動工具を研削工具(ディスクグラインダ)に適用した実施の形態について、図1乃至図3に基づき説明する。図1はディスクグラインダ1の全体構造を示しており、後方よりテールカバー2、モータハウジング3、ギヤカバー4の順に接続されて外枠体を構成する。テールカバー2の後端部には吸気口2aが形成されている。モータハウジング3内には駆動軸5を有するモータ6が収納され、またモータハウジング3とモータ6との間は環状の空間が提供される。モータ6の前方にはファンガイド11がモータハウジング3に固定されている。
【0012】
ギヤカバー4内であってファンガイド11の前方には、遠心ファン13が駆動軸5に固定されて駆動軸5と共に回転可能に設けられている。またギヤカバー4において、遠心ファン13の半径方向外方位置には、空気吐出口4aが形成されている。ギヤカバー4内において、遠心ファン13の半径方向外方の周囲を取り囲むように、空気吐出口4aに連通するディフューザ12が設けられている。
またギヤカバー4内には駆動軸5に固定されたピニオンギヤ7と出力部たる出力軸9に固定されたギヤ8を含む動力伝達機構が配置され、ピニオンギヤ7がギヤ8と噛合して、モータ6の回転を出力軸9に伝達している。そして出力軸9には研削部材10が固定されている。
【0013】
モータ6の駆動軸5が回転すると、ピニオンギヤ7とギヤ8の噛合により出力軸9に回転が伝達され,出力軸9に取付けられた研削部材10が回転して研削作業が行なわれる。このとき、駆動軸5に固着された遠心ファン13の回転により、テールカバー2の吸気口2aよりa1、a2のように冷却風が導入される。その後モータハウジング3とモータ6により形成された風路bを通過し、遠心ファン13の内径部より半径方向外方に冷却風が流れ、冷却風はディフューザ12の内周面に沿って流れて吐出口4aに至り外部に流出して、モータ6が冷却される。
【0014】
図2はギヤカバー4内部の遠心ファン13が設置されているファン室16の部分断面図であり、上述した吐出口4aはファン室16に開口している。遠心ファン13は矢印Aで示す方向に回転する。遠心ファン13は、円板状のファン本体14と、ファン本体14に一体に設けられた複数の羽根15を有する。複数の羽根15は、モータ6の軸方向に沿う空気をファン本体14の半径方向外方に流すためにファン本体14の所定半径位置から外周縁まで延びファン本体14の周方向に沿って所定ピッチで形成されている。そして羽根15は、ファン本体14の所定半径位置から半径方向外方に延びる方向に対し回転方向Aと逆方向に傾斜している。
【0015】
ディフューザ12は断面が略円形をなしているが、その空気排出部12―2付近は吐出口41aのうちファン回転方向における上流側の開口縁4a1に向かう形状をなすと共に、空気排出部12―2付近は、吐出口4aに向かうに従って、遠心ファンの外縁と空気排出部付近のディフューザ12の内周面との距離が徐々に広くなる拡大通路をなしている(e1<e2<e3)。詳細には、該空気排出部付近のディフューザの肉厚が吐出口4aに向かって徐々に薄くなるように、ディフューザ内周面側がテーパ加工され、拡大通路部の排出端は、吐出口4aのうちファン回転方向における上流側の開口縁4a1に繋がっている。
【0016】
遠心ファン13が矢印A方向に回転していると、吐出口4aのうち回転方向下流側の開口縁4a2側にあるディフューザ部分(12−1)と遠心ファン13との間にある空気の圧力がファン室16内では最も低く、空気排出部12−2側にある空気の圧力が最も高い。羽根15の外縁が吐出口4a上に至ったときに、ディフューザ12が存在しなくなるので、圧力が急激に開放されて、騒音の原因となるが、上述した実施の形態によれば、空気排出部12―2において、徐々に通路の断面積が吐出口に向かって拡大していくので、その分流速を低下させることができ、羽根15の外縁が吐出口4a上に至ったときの圧力の急変の度合いを低下できる。
【0017】
また、ディフューザ12の排出端は、吐出口4aのうちファン回転方向における上流側の開口縁4a1に繋がっているので、吐出口4aの開口面積を最大限利用することができる。具体的には、ディフューザ12の排出端側の肉厚が一定と仮定すると、空気は図3に示されるような破線部に沿って流れるため、吐出口4aのうち図3のXに示す領域分が活用されないこととなり、その分排出効率が低下することになるが、上述した構成により、空気は吐出口4aの上流側開口縁4a1を通過でき、風量の低下をもたらすことがなくなり、モータ6を効率的に冷却することができる。
【0018】
また、遠心ファン13の周方向におけるディフューザ12が規定する排出部12−2側の拡大通路部の幅(ファン本体周方向における幅)f1は、遠心ファンの羽根間隔f2の1〜3倍である。
これは、f1がf2よりも小さいと、ディフューザ12の排出端側における内周面の傾斜が急激過ぎ、また、f1がf3の3倍を越えると、ディフューザ12の肉厚が一定の場合と同様となり、いずれの場合も羽根15の外縁がディフューザを通過した直後で吐出口4a上に至ったときの圧力の急変の問題を解決できなくなるからである。
【0019】
ディフューザ排出端部の通路断面積が徐々に広がっている本実施の形態による場合(e3−e1=1.5mm)と、図3の破線に示すように排出端部の通路断面積が一定の場合の騒音値を表1に比較した。広げ幅f1は羽根間隔f2と同じであった。なお表1において、全体騒音とは、可聴帯域である0〜20kHzにおける騒音であり、羽根成分騒音とはピーク音を発生する14kHzにおける騒音である。
【表1】
表1から明らかなように、本実施の形態におけるディスクグラインダは、全体騒音、羽根騒音共に騒音を低下できることが判る。
【0020】
本発明による電動工具は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。例えば、電動工具はディスクグラインダに限定されず、切断工具や電動ドリル、ネジ締め機などに適用可能である。また、羽根間隔f2が羽根毎に異なる不等ピッチファンにした場合でも、拡大通路部の幅f1を羽根平均間隔の1〜3倍に設定すると圧力上昇の緩和を最適に行うことができ騒音が低下できる。
【0021】
【発明の効果】
請求項1記載の電動工具によれば、外枠体においてファン本体の外周縁に対向する位置に空気吐出口が形成され、外枠体内であって遠心ファンの半径方向外方には遠心ファンを取り囲むように空気吐出口に連通するディフューザが設けられ、ディフューザの空気排出部付近はファン回転方向における吐出口の上流側の開口縁に向かう形状をなすと共に、空気排出部付近は、吐出口に向かうに従って、遠心ファンの外縁と空気排出部付近の内周面との距離が徐々に広くなる拡大通路をなしているので、遠心ファンが発生させる圧力上昇を風吐出口近傍で緩和させ、騒音を低下させることができる。
【0022】
請求項2記載の電動工具によれば、遠心ファンの周方向における該拡大通路部の幅は、該遠心ファンの羽根間隔の1〜3倍に設定されているので、圧力上昇の緩和を最適に行うことができ、効率よく騒音を低下させることができる。
【0023】
請求項3記載の電動工具によれば、拡大通路部は、空気排出部付近のディフューザの肉厚を吐出口に向かって徐々に薄くすることにより提供されるので、簡単な機械加工にて所望のディフューザ形状を得ることができ、また、拡大通路部の排出端は、吐出口のうちファン回転方向における上流側の開口縁に繋がっているので、吐出口の開口面積を最大限生かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電動工具を研削工具に適用した実施の形態を示す部分断面図。
【図2】図1のII−II線に沿ったギヤカバー内部の遠心ファンが設置されているファン室の部分断面図であり、ディフューザの形状を説明した図。
【図3】図1のII−II線に沿ったギヤカバー内部の遠心ファンが設置されているファン室の部分断面図であり、ディフューザの吐出口付近の形状を説明した図。
【図4】従来の遠心ファンの部分正面図。
【図5】従来の遠心ファンの部分断面図。
【符号の説明】
2:テールカバー、 2a:吸気口、 3:モータハウジング、 4:ギヤカバー、 4a:吐出口、 5:駆動軸、 6:モータ、 11;ファンガイド、12:ディフューザ、 13:遠心ファン 14:ファン本体、15:羽根、16:ファン室[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a power tool provided with a unidirectional rotating centrifugal fan.
[0002]
[Prior art]
Due to demands for downsizing, high output, and low noise of power tools, there is an increasing need to develop a motor cooling fan that is small in size, has high cooling capacity, and has low noise, and its surroundings. Therefore, optimization of the blade shape has been proposed for the purpose of increasing the air volume and reducing noise. (See, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP 10-153194 A
As shown in FIGS. 4 and 5, the plurality of
[0005]
When the
[0006]
Here, the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
When the
[0008]
Therefore, an object of the present invention is to provide a power tool which can improve the shape of a diffuser provided on the outer peripheral side of a centrifugal fan, particularly in the vicinity of a discharge port, thereby realizing low noise.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides an outer frame, a motor provided in the outer frame, and a centrifugal fan provided in the outer frame and coaxially fixed to a drive shaft of the motor and rotated together with the drive shaft. And a drive unit connected to the drive shaft.The centrifugal fan includes a disk-shaped fan main body, and the air for flowing air along the axial direction of the motor radially outward of the fan main body. A power tool having a plurality of blades extending from a predetermined radial position of the fan main body to an outer peripheral edge thereof and formed at a predetermined pitch along a circumferential direction of the fan main body, wherein the outer frame body faces the outer peripheral edge of the fan main body; A diffuser communicating with the air discharge port is provided in the outer frame inside the outer frame and radially outward of the centrifugal fan so as to surround the centrifugal fan. The area near the air outlet is And the shape near the opening edge on the upstream side of the discharge port in the rotation direction, and near the air discharge portion, the outer edge of the centrifugal fan and the inner peripheral surface near the air discharge portion toward the discharge port. The power tool has an enlarged passage where the distance of the power tool gradually increases.
[0010]
Here, the width of the enlarged passage portion in the circumferential direction of the centrifugal fan is preferably 1 to 3 times the blade interval of the centrifugal fan. The enlarged passage portion is provided with a tapered inner peripheral surface so as to gradually reduce the thickness of the diffuser near the air discharge portion toward the discharge port. Is preferably connected to the opening edge of the discharge port on the upstream side in the fan rotation direction.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment in which the power tool of the present invention is applied to a grinding tool (disk grinder) will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows the entire structure of the disc grinder 1, and a
[0012]
In the
A power transmission mechanism including a pinion gear 7 fixed to the drive shaft 5 and a gear 8 fixed to the output shaft 9 serving as an output portion is disposed in the
[0013]
When the drive shaft 5 of the motor 6 rotates, the rotation is transmitted to the output shaft 9 by the engagement of the pinion gear 7 and the gear 8, and the
[0014]
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the
[0015]
The
[0016]
When the
[0017]
In addition, the discharge end of the
[0018]
Further, the width (width in the circumferential direction of the fan body) f1 of the enlarged passage portion on the discharge portion 12-2 side defined by the
This is because, when f1 is smaller than f2, the inclination of the inner peripheral surface on the discharge end side of the
[0019]
According to the present embodiment in which the passage cross-sectional area of the diffuser discharge end gradually widens (e3-e1 = 1.5 mm), and in the case where the passage cross-sectional area of the discharge end is constant as shown by the broken line in FIG. Table 1 compares the noise values. The spread width f1 was the same as the blade interval f2. In Table 1, the overall noise is noise in the audible band of 0 to 20 kHz, and the blade component noise is noise at 14 kHz at which peak sound is generated.
[Table 1]
As is clear from Table 1, the disk grinder according to the present embodiment can reduce both the overall noise and the blade noise.
[0020]
The power tool according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope described in the claims. For example, the power tool is not limited to a disc grinder, but can be applied to a cutting tool, a power drill, a screw tightening machine, and the like. Further, even when the blade pitch f2 is set to be an irregular pitch fan different for each blade, if the width f1 of the enlarged passage portion is set to be 1 to 3 times the blade average interval, the pressure rise can be alleviated optimally and noise can be reduced. Can be lowered.
[0021]
【The invention's effect】
According to the power tool of the first aspect, an air discharge port is formed in the outer frame body at a position facing the outer peripheral edge of the fan body, and the centrifugal fan is provided in the outer frame body and radially outward of the centrifugal fan. A diffuser communicating with the air discharge port is provided so as to surround the air outlet, and the vicinity of the air discharge portion of the diffuser has a shape directed toward the opening edge on the upstream side of the discharge port in the fan rotation direction, and the vicinity of the air discharge portion faces the discharge port. , The distance between the outer edge of the centrifugal fan and the inner peripheral surface near the air discharge section is gradually increased, so the pressure rise generated by the centrifugal fan is reduced near the wind discharge port and noise is reduced. Can be done.
[0022]
According to the power tool of the second aspect, the width of the enlarged passage portion in the circumferential direction of the centrifugal fan is set to be 1 to 3 times the blade interval of the centrifugal fan, so that the pressure rise is optimally reduced. And noise can be efficiently reduced.
[0023]
According to the power tool of the third aspect, the enlarged passage portion is provided by gradually reducing the thickness of the diffuser near the air discharge portion toward the discharge port. The diffuser shape can be obtained, and the discharge end of the enlarged passage portion is connected to the upstream opening edge of the discharge port in the fan rotation direction, so that the opening area of the discharge port can be maximized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial sectional view showing an embodiment in which a power tool according to the present invention is applied to a grinding tool.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a fan chamber in which a centrifugal fan inside a gear cover is installed along a line II-II in FIG. 1, illustrating a shape of a diffuser.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a fan chamber in which a centrifugal fan inside a gear cover is installed along a line II-II in FIG. 1, illustrating a shape near a discharge port of a diffuser.
FIG. 4 is a partial front view of a conventional centrifugal fan.
FIG. 5 is a partial sectional view of a conventional centrifugal fan.
[Explanation of symbols]
2: tail cover, 2a: intake port, 3: motor housing, 4: gear cover, 4a: discharge port, 5: drive shaft, 6: motor, 11: fan guide, 12: diffuser, 13: centrifugal fan 14: fan body , 15: feather, 16: fan room
Claims (3)
該外枠体において、該ファン本体の外周縁に対向する位置には空気吐出口が形成され、
該外枠体内であって該遠心ファンの半径方向外方には該遠心ファンを取り囲むように該空気吐出口に連通するディフューザが設けられ、
該ディフューザの空気排出部付近はファン回転方向における該吐出口の上流側の開口縁に向かう形状をなすと共に、該空気排出部付近は、該吐出口に向かうに従って、該遠心ファンの外縁と該空気排出部付近の内周面との距離が徐々に広くなる拡大通路をなしていることを特徴とする電動工具。An outer frame, a motor provided in the outer frame, a centrifugal fan provided in the outer frame, coaxially fixed to a drive shaft of the motor and rotating with the drive shaft, and an output connected to the drive shaft. The centrifugal fan includes a disk-shaped fan main body, and a predetermined radial position of the fan main body to an outer peripheral edge for flowing air along the axial direction of the motor outward in the radial direction of the fan main body. A power tool having a plurality of blades extending at a predetermined pitch along a circumferential direction of the fan body;
In the outer frame, an air discharge port is formed at a position facing the outer peripheral edge of the fan body,
A diffuser communicating with the air discharge port is provided in the outer frame body and radially outward of the centrifugal fan so as to surround the centrifugal fan,
The vicinity of the air discharge portion of the diffuser has a shape toward the opening edge on the upstream side of the discharge port in the fan rotation direction, and the vicinity of the air discharge portion has the outer edge of the centrifugal fan and the air near the discharge port. An electric tool characterized by forming an enlarged passage in which a distance from an inner peripheral surface near a discharge portion gradually increases.
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