JP2009056564A - Power tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、遠心ファンを備えた電動工具に関するものである。 The present invention relates to an electric tool provided with a centrifugal fan.
従来より、電動工具の小型化、高出力化、低騒音化の要求が高く、それに伴って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。このようなモータ冷却ファンの発明の一例としては、例えば特開平10−153194にあるように遠心ファンの羽根形状の最適化を行い、風量増加、騒音低減した例がある
図4はモータ冷却ファンを搭載した電動工具の一例である研削工具を示したものである。電動機の回転子11の回転により駆動軸12が回転し、駆動軸12に取り付けられたピニオン16とギヤ17の噛合いにより出力軸18に回転が伝達され、出力軸18に取り付けられた研削部材19の回転により研削作業を行う。15はピニオン16、ギヤ17等が収納されているギヤカバ、14はモータハウジング、20はスイッチである。
Conventionally, there is a high demand for miniaturization, high output, and low noise of electric tools, and accordingly, there is an increasing need for development of a motor cooling fan and a fan periphery that is small in size and has high cooling capacity and low noise. As an example of the invention of such a motor cooling fan, there is an example in which the blade shape of a centrifugal fan is optimized, for example, as disclosed in JP-A-10-153194, and the air volume is increased and the noise is reduced. The grinding tool which is an example of the mounted electric tool is shown. The
また、電動機等を冷却する冷却風の流れを図4中の矢印にて説明する。駆動軸12に固着された遠心ファン13の回転により、図示しないスイッチ制御部等を収納するテールカバ21の図示しない吸気口より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14と回転子11により形成された風路bを通過し、遠心ファン13の内径部より遠心方向に冷却風が流出し、ギヤカバ15に設けられた吐出口dより外部に流出する。
The flow of cooling air for cooling the electric motor and the like will be described with arrows in FIG. Due to the rotation of the
従来の冷却ファンを図5乃至図7を用いて説明する。図5は遠心ファン13の要部図、図6は遠心ファン13の要部断面図、図7は遠心ファン13の斜視図である。円板状のファン基部1にはファン基部1の所定半径位置から外周まで延び、ファン基部1の周方向に沿って所定ピッチで形成された複数の羽根2、ファン基部1の中心部に設けられ、図示しない駆動軸に取り付けられるハブ3等が一体に形成されている。遠心ファン13を回転させると、遠心作用により空気に運動エネルギが与えられ、羽根2の内周である入口部Cよりファン基部1、羽根2及びファンガイド4により形成された風路を矢印Aのように風が通過して羽根2の外周部である出口部より半径方向外方に排出される。
A conventional cooling fan will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a main part view of the
羽根2は図5、6に示すように第1の領域2a1と第2の領域2b1を有している。第1の領域2a1は、遠心ファン13の径方向の内側から外側である羽根頂点43に向かうに従って羽根2の高さが高くなる領域である。第1の領域2a1は、図6に示すように内径部傾斜部44を有する。第2の領域2b1は、第1の領域2a1からさらに外側である外周端部41に向かう領域である。第2の領域2b1は図6に示すように、外周部傾斜部42を有している。
The
ファン回転時のファン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間を通過する流速をファンの回転周速度よりも遅くすることで低騒音化を図っている。 Fan noise during fan rotation generally contributes to the flow speed, and fluid noise is said to be proportional to the sixth power of the flow speed. The noise is reduced by making it slower than the speed.
冷却ファン13は図5に示すように、羽根2をファン基部1の所定半径位置から外周に延びる方向に対し回転方向と逆方向の角度(D1、D2)を設けている。
As shown in FIG. 5, the
角度D2は第1の領域2a1において、羽根2と遠心ファン13の中心から羽根まで伸びる線分とのなす角度である。以下では羽根2と遠心ファン13の中心から羽根まで伸びる線分とのなす角度を羽根角度として説明する。角度D1は第2の領域における羽根角度である。
The angle D2 is an angle formed between the
また、図5に示すように、羽根角度D1、D2は外径側から内径側へ向かうにつれ徐々に小さくなっている。これにより内径側羽根角度D2が小さくなるため、ファンが回転時における遠心力に対する強度が強く羽根が変形することを抑え、ファン性能を安定させることが可能となっている。特に、電動工具で使用されるモータは高速回転であるために、遠心力に対する強度が必要であった。 As shown in FIG. 5, the blade angles D1 and D2 are gradually reduced from the outer diameter side toward the inner diameter side. As a result, the inner blade angle D2 becomes smaller, so that the strength against the centrifugal force when the fan is rotating is strong, and it is possible to suppress the blade from being deformed and to stabilize the fan performance. In particular, since the motor used in the electric tool rotates at a high speed, strength against centrifugal force is required.
しかしながら、内径側羽根角度D2が小さいために、図6に示したように、羽根2の内周である入口部Cよりファン基部1、羽根2及びファンガイド4により形成された風路を矢印Aのように通過して羽根2の外周部である出口部より半径方向外方に排出される際に、入口部Cにおいて剥離流れが生じ、風路において、図5に示したように、剥離渦Bが生じてしまう。この剥離渦Bにより騒音が発生し問題となっていた。
However, since the inner diameter blade angle D2 is small, the air path formed by the
剥離渦Bを低減させるには、内径側羽根角度D2を大きく設定することで解決することが出来るが、ファンが回転時における遠心力に対する強度が弱くなってしまい、羽根変形によりファンの特性が変化するといった問題点が発生する。 Reducing the separation vortex B can be solved by increasing the inner blade angle D2, but the strength against centrifugal force during rotation of the fan decreases, and the fan characteristics change due to blade deformation. Problem occurs.
本発明の目的は、剥離渦を低減することで低騒音化を図ると共にファンが遠心力により変形することを抑制することで、低騒音かつ高強度のファンを備えた電動工具を提供することである。 An object of the present invention is to provide an electric tool including a low noise and high strength fan by reducing the separation vortex and reducing noise and suppressing the fan from being deformed by centrifugal force. is there.
上記目的は、電動機と、該電動機に設けられたファン本体と、該ファン本体に設けられた羽根と、を有する電動工具において、該ファン本体に空気が流入する入り口に、該羽根が径方向の内側から外側に向かうに従い該羽根の回転方向とは逆の方向に延び、該羽根と該ファン本体の中心から該羽根まで伸びる線分とのなす羽根角度が最大となる部分があることことにより達成される。 The object is to provide a power tool having an electric motor, a fan main body provided on the electric motor, and a blade provided on the fan main body, wherein the blade is provided in a radial direction at an inlet through which air flows into the fan main body. Achieved by the fact that there is a portion where the blade angle between the blade and the line extending from the center of the fan body to the blade is maximized as it extends from the inside to the outside in the direction opposite to the rotation direction of the blade. Is done.
また、該羽根角度が最大となる部分から径方向の外側に向かうに従って、該羽根角度が小さくなることにより達成される。 Further, this is achieved by decreasing the blade angle from the portion where the blade angle becomes maximum toward the outside in the radial direction.
また、該羽根は該ファン本体の径方向の内側から外側に向かうに従って該羽根の高さが高くなる第1の領域と、該第1の領域からさらに外側に向かう第2の領域を有し、該第1の領域では該羽根角度が該ファン本体の径方向の内側では小さく外側では大きくなる変曲点を有することにより達成される。 In addition, the blade has a first region where the height of the blade increases as it goes from the inside in the radial direction of the fan body to the outside, and a second region that goes further outward from the first region, In the first region, the blade angle is achieved by having an inflection point that is small on the inner side in the radial direction of the fan body and larger on the outer side.
また、該第1の領域において該羽根角度が0度であることにより達成される。 Further, this is achieved when the blade angle is 0 degree in the first region.
また、該第1の領域と該ファン本体に設けられ該羽根を支持する基部との接合箇所にR部を設けたことにより達成される。 In addition, this is achieved by providing an R portion at a joint portion between the first region and a base portion provided on the fan body and supporting the blades.
また、電動機と、該電動機に設けられたファン本体と、該ファン本体に設けられた羽根と、を有する電動工具において、該羽根は該ファン本体の径方向の内側から外側に向かうに従って該羽根の高さが高くなる第1の領域と、該第1の領域からさらに外側に向かう第2の領域を有し、該第1の領域は該羽根と該ファン本体の中心から該羽根まで伸びる線分とのなす羽根角度が該ファン本体の径方向の内側では小さく外側では大きくなる変曲点を有することにより達成される。 Further, in an electric tool having an electric motor, a fan main body provided in the electric motor, and blades provided in the fan main body, the blades are arranged in a direction from the inner side to the outer side in the radial direction of the fan main body. A first region that increases in height, and a second region that extends further outward from the first region, the first region extending from the center of the blade and the fan body to the blade. Is achieved by having an inflection point that is small on the inside in the radial direction of the fan body and large on the outside.
請求項1記載の発明によれば、ファン本体に空気が流入する入り口で剥離流れが発生するのを防ぎ、風路において、剥離渦が発生することを防ぐことができる。従って、騒音の発生を防止することができるファンを備えた低騒音な電動工具を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to prevent the separation flow from being generated at the inlet where the air flows into the fan main body, and to prevent the separation vortex from being generated in the air passage. Therefore, it is possible to provide a low noise electric tool including a fan that can prevent generation of noise.
請求項2及び3記載の発明によれば、羽根を遠心力による変形から抑えることができる。従って、高強度のファンを備えた耐久性に優れた電動工具を提供することができる。
According to invention of
請求項4記載の発明によれば、羽根を遠心力による変形から最も効果的に抑えることができるようになる。従って、騒音の発生を防止することができるファンを備えた低騒音な電動工具を提供することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, the blade can be most effectively suppressed from deformation due to centrifugal force. Therefore, it is possible to provide a low noise electric tool including a fan that can prevent generation of noise.
請求項5記載の発明によれば、羽根と該羽根を支持する基部において応力集中することを防止することができる。そのため、羽根を遠心力による変形から抑えることができる。従って、高強度のファンを備えた耐久性に優れた電動工具を提供することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, stress concentration can be prevented at the blade and the base portion supporting the blade. Therefore, the blade can be suppressed from being deformed by centrifugal force. Therefore, it is possible to provide a power tool having a high durability and having excellent durability.
請求項6記載の発明によれば、羽根を遠心力による変形から抑えることができる。従って、高強度のファンを備えた耐久性に優れた電動工具を提供することができる。 According to invention of Claim 6, a blade | wing can be suppressed from a deformation | transformation by centrifugal force. Therefore, it is possible to provide a power tool having a high durability and having excellent durability.
以下本発明の一実施形態を図1〜図4を参照して説明する。図4はモータ冷却ファンを搭載した電動工具の一例である研削工具を示したものである。なお、本発明の実施形態は、遠心ファン13及びその周辺の構造以外については基本的に背景技術の欄で説明した構造と同様であるので、本発明の実施形態の基本的な構造については背景技術と同様に図4を用いて説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 shows a grinding tool as an example of an electric tool equipped with a motor cooling fan. The embodiment of the present invention is basically the same as the structure described in the section of the background art except for the
電動機の回転子11の回転により駆動軸12が回転し、駆動軸12に取り付けられたピニオン16とギヤ17の噛合いにより出力軸18に回転が伝達され、出力軸18に取り付けられた研削部材19の回転により研削作業を行う。15はピニオン16、ギヤ17等が収納されているギヤカバ、14はモータハウジング、20はスイッチである。
The
また、電動機等を冷却する冷却風の流れを図4中の矢印にて説明する。駆動軸12に固着された遠心ファン13の回転により、図示しないスイッチ制御部等を収納するテールカバ21の図示しない吸気口より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14と前記回転子11により形成された風路bを通過し、遠心ファン13の内径部より遠心方向に冷却風が流出し、ギヤカバ15に設けられた吐出口dより外部に流出する。
The flow of cooling air for cooling the electric motor and the like will be described with arrows in FIG. Due to the rotation of the
本発明の一実施形態に係る冷却ファンを図1乃至図3を用いて説明する。図1は遠心ファン13の要部図、図2は遠心ファン13の要部断面図、図3は遠心ファン13の斜視図である。
A cooling fan according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a main part view of the
円板状のファン基部1にはファン基部1の所定半径位置から外周まで延び、ファン基部1の周方向に沿って所定ピッチで形成された複数の羽根2、ファン基部1の中心部に設けられ、図示しない駆動軸に取り付けられるハブ3等が一体に形成されている。遠心ファン13を回転させると、遠心作用により空気に運動エネルギが与えられ、羽根2の内周である入口部Cよりファン基部1、羽根2及びファンガイド4により形成された風路を矢印Aのように通過して羽根2の外周部である出口部より半径方向外方に排出される。
羽根2は図1、2に示すように第1の領域2a、2bと第2の領域2cを有している。第1の領域2a、2bは、遠心ファン13の径方向の内側から外側である羽根頂点43に向かうに従って羽根2の高さが高くなる領域2a、2bである。第1の領域2a、2bは、図2に示すように内径部傾斜部44を有する。第2の領域2cは、第1の領域2a、2bからさらに外側である外周端部41に向かう領域2cである。第2の領域2cは図6に示すように、外周部傾斜部42を有している。
The disk-shaped
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ファン回転時のファン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間を通過する流速をファンの回転周速度よりも遅くすることで低騒音化を図っている。 Fan noise during fan rotation generally contributes to the flow speed, and fluid noise is said to be proportional to the sixth power of the flow speed. The noise is reduced by making it slower than the speed.
本発明の一実施形態に係る遠心ファンは図1に示すように、羽根2をファン本体1の所定半径位置から外周に延びる方向に対し回転方向と逆方向の角度(D1、D2、D3)を設けている。
As shown in FIG. 1, the centrifugal fan according to an embodiment of the present invention has angles (D1, D2, D3) opposite to the rotation direction with respect to the direction in which the
角度D3は第1の領域2a、2bにおける羽根角度である。角度D1は第2の領域2cにおける羽根角度である。角度D2は第1の領域2a、2bと第2の領域2cの境界における羽根角度である。
The angle D3 is a blade angle in the
また、羽根角度においては、羽根角度D1より羽根角度D2まで徐々に角度が大きくなり、羽根頂点43から内径側へは内径部傾斜部44において羽根が屈曲し、羽根角度D2より羽根角度D3が小さく設定されている。
Further, in the blade angle, the angle gradually increases from the blade angle D1 to the blade angle D2, the blade is bent at the inner diameter inclined
なお図1及び図2に示したように、第1の領域2a、2bにおいて2aと2bの境界線上に、羽根角度が、ファン13の径方向内側では小さく外側では大きくなる変曲点2dが存在する。
As shown in FIGS. 1 and 2, there is an inflection point 2d where the blade angle is small on the inner side in the radial direction of the
羽根2を遠心力による変形から抑えるためには、羽根角度D3が小さい方が有効であり、本発明においては、羽根2を遠心力による変形から抑えるために、羽根角度D1と羽根角度D3を小さく設定している。
In order to suppress the
一方で、ファン風路の入口部Cとなる内径部傾斜部44においては、羽根角度D2と同等以上の大きな羽根角度と設定できることから、図5に示したファン風路の入口部Cの剥離渦Bを抑制することが可能となり、低騒音化を実現することが可能となる。
On the other hand, in the inner diameter inclined
また、羽根2を遠心力による変形から抑えるためには、羽根角度D3が最も寄与度の高いパラメータとなることから、羽根角度D3を最も遠心力による変形を抑制する角度、つまり、放射状となる0度に設定することで、最も羽根を遠心力による変形から抑えることが可能となる。
Further, in order to suppress the
なお、羽根2を遠心力による変形から抑えるためには、第2の領域2b、2cにリブを設けることによっても解決できる。
In addition, in order to suppress the blade |
また、図2に示すように、羽根2の第1の領域2a、2bと遠心ファン13に設けられ羽根2を支持するファン基部1との接合箇所にR部45を設ける事で、効率よく羽根を遠心力による変形から抑えることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 2, by providing the
上述したように本発明によれば、剥離渦を低減することで低騒音化を図りつつ、かつ、遠心力による変形を抑制することで、低騒音かつ高強度のファンを備えた電動工具を提供することが可能となる。 As described above, according to the present invention, an electric tool provided with a low-noise and high-strength fan can be provided while reducing noise by reducing separation vortices and suppressing deformation due to centrifugal force. It becomes possible to do.
また、図2に示したように、遠心ファン13に空気が流入する入り口Cに羽根角度が最大となる部分がある。従って、ファン風路の入口部Cとなる内径部傾斜部44においては、羽根角度D2と同等以上の大きな羽根角度と設定できる。そのため、遠心ファン13に空気が流入する入り口Cの前後で空気の流れが急激に変わらなくなる。従って、剥離渦Bを抑制することが可能となり、低騒音化を実現することが可能となる。
Further, as shown in FIG. 2, there is a portion where the blade angle becomes maximum at the entrance C where the air flows into the
なお、本発明の実施形態に係る電動工具として研削工具を用いて説明したが、切削工具に限定されず、切断工具や電動ドリル、ネジ締め機などにも適用可能である。 In addition, although demonstrated using the grinding tool as an electric tool which concerns on embodiment of this invention, it is not limited to a cutting tool, It is applicable also to a cutting tool, an electric drill, a screwing machine, etc.
1は基部、2は羽根、3はハブ、4はファンガイド、41は外周部端、42は外周部傾斜部、43は羽根頂点、44は内径部傾斜部、D1、D2、D3は羽根角度、D3は羽根内端部羽根角度である。
Claims (6)
該電動機に設けられたファン本体と、
該ファン本体に設けられた羽根と、
を有する電動工具において、
該ファン本体に空気が流入する入り口に、該羽根が径方向の内側から外側に向かうに従い該羽根の回転方向とは逆の方向に延び、該羽根と該ファン本体の中心から該羽根まで伸びる線分とのなす羽根角度が最大となる部分があることを特徴とする電動工具。 An electric motor,
A fan body provided in the electric motor;
Blades provided on the fan body,
In an electric tool having
A line extending from the center of the blade and the fan body to the blade at the entrance into which air flows into the fan body, the blade extending in the direction opposite to the rotation direction of the blade as it goes from the inner side to the outer side in the radial direction. An electric tool characterized in that there is a portion where the blade angle with the minute is maximum.
該電動機に設けられたファン本体と、
該ファン本体に設けられた羽根と、
を有する電動工具において、
該羽根は該ファン本体の径方向の内側から外側に向かうに従って該羽根の高さが高くなる第1の領域と、該第1の領域からさらに外側に向かう第2の領域を有し、該第1の領域は該羽根と該ファン本体の中心から該羽根まで伸びる線分とのなす羽根角度が該ファン本体の径方向の内側では小さく外側では大きくなる変曲点を有することを特徴とする電動工具。 An electric motor,
A fan body provided in the electric motor;
Blades provided on the fan body,
In an electric tool having
The blade has a first region in which the height of the blade increases from the inside to the outside in the radial direction of the fan body, and a second region further outward from the first region, The region 1 has an inflection point in which a blade angle formed by the blade and a line segment extending from the center of the fan body to the blade has a small inward in the radial direction of the fan main body and a large in the outer side. tool.
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