JP2013170531A - 電動送風機、電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】送風機を大型化することなく、出力を増加することは困難である。
【解決手段】固定子１及び回転子２が取り付けられた一対のブラケット３において、ブラケット上面から突出した回転子の出力軸４先端に回転ファン５を取り付け、回転ファン５と固定子１及び回転子２との間を仕切るようにして、エアガイド６が取り付けられている。電動機７が駆動することにより、回転子の出力軸４にナットなどで固定された回転ファン５が回転し、側板５ａに設けられた開口部５ｂに吸引する流れが生じる。この流れは回転軸方向から半径方向に９０度曲げられ、回転ファンの側板５ａと主板５ｃの間に配置固定された羽根５ｄによって動圧を与えられながら半径方向外側に向かって流れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気機器等に用いられる電動送風機に関する。

近年、掃除機等に用いられる電動送風機に対して高出力化の要望が高まっている。掃除機用としては遠心ファンが用いられることが多い。これは、回転ファンの遠心力により得られた速度エネルギーである動圧をエアガイドにより減速して静圧に変換し空気出力を得るものである。回転ファンを駆動するための電動機が回転軸を介して接続されている。掃除機の小型・軽量化の要望から電動送風機に対しても小型化が望まれており、そのため、送風機と電動機は密接して配置される傾向にあり、電動機の出力密度も高いので送風機から排出された空気は、電動機の冷却風としての働きも兼ねている。（例えば特許文献１参照）

特開平１０−７１１７０７号公報

しかしながら、送風機の小型化・径小化により回転ファンにより加速された空気はエアガイドのディフューザで充分に減速されずに戻り翼を経てエアガイドの案内翼から電動機に送られる。さらに送風機と電動機との距離が近いと送風機から吐出した流れは速度の高い状態で電動機内部を通過することになり、そのため、ディフューザ以降の流路は通風損失が大きく、電動送風機の出力の高出力化を図ることには、更なる新規な考察を要するという点が課題とされていた。本発明は、これらの課題を解決する電動送風機を提案するものである。

上記の課題点を解決するための第１の発明の電動送風機は、固定子と、前記固定子内部に出力軸を中心に回転自在に支持された回転子と、前記固定子と回転子を上下で支持するブラケットと、前記ブラケット上部から突出した出力軸先端に取り付けられた回転ファンと、前記ブラケットと前記回転ファンとの間を仕切るように配設されたエアガイドと、中央部に空気吸入口を有し前記エアガイドと回転ファンを覆うファンケースを備え、前記エアガイドはブラケットと回転ファンの間を仕切る仕切板と、回転ファン外周側に配設されたディフューザと、前記仕切板を介してディフューザの裏面に形成された案内翼を備える電動送風機において、エアガイドとファンケースにて形成される、電動機の回転軸に略垂直な面上にある戻り流路の 電動機の通風抵抗が低い部分に対する流路面積を他の部分の流路面積よりも広くしたものである。

上記構成によれば、電動機を含めた案内翼以降の通風抵抗が低い部分にディフューザから流出した流れを導引することができるため、エアガイドの圧力回復機能を低下させることなく流路抵抗を低減させ、送風機性能を向上させることができる。

また、第２の発明の電動送風機は、エアガイドとファンケースにて形成される 電動機の回転軸に略垂直な面上にある戻り流路のブラケット開口部に位置する部分の流路面積を、ブラケットリブ部に位置する流路面積よりも広くしたものである。

上記構成によれば、エアガイドの戻り流路面積を 電動機においてもっとも送風機に近いために周辺の流速が高くなるブラケットの通路抵抗に対応させることにより、効率良くエアガイド以降の圧力損失を低減させることができる。

また、第３の発明は、上記の電動送風機を掃除機に搭載することにより、高い吸込み仕事率を小型軽量にて実現することができる。

以上のように、本発明によれば、エアガイドの圧力回復機能を低下させることなく流路の圧力損失を低減させることができ、送風機性能の高効率化を実現することが可能である。

実施例１の電動送風機の部分断面図 実施例１の電動送風機の送風機側ブラケットを除いて表す平面図 実施例１の回転ファンとエアガイドと送風機側ブラケットとを組物として表す平面図 実施例１の回転ファンとエアガイドと送風機側ブラケットとを組物として表す正面図 実施例１の回転ファンとエアガイドと送風機側ブラケットとを組物として表す下面図 実施例２を示すエアガイドの正面図 実施例１及び実施例２の解析結果を示すグラフ 従来例のエアガイドを示す平面図 従来例のエアガイドを示す斜視図

以下、本発明について、図面及び表を参照しながら説明する。なお、以下の実施例によって本発明が限定されるものではない。

第１の発明の電動送風機は、図１、図２、図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃに示すように、固定子１及び回転子２が取り付けられた一対のブラケット３において、ブラケット上面から突出した回転子の出力軸４先端に回転ファン５を取り付け、回転ファン５と固定子１及び回転子２との間を仕切るようにして、エアガイド６が取り付けられている。

電動機７が駆動することにより、回転子の出力軸４にナットなどで固定された回転ファン５が回転し、側板５ａに設けられた開口部５ｂに吸引する流れが生じる。この流れは回転軸方向から半径方向に９０度曲げられ、回転ファンの側板５ａと主板５ｃの間に配置固定された羽根５ｄによって動圧を与えられながら半径方向外側に向かって流れる。

回転ファン５から流出された流れは回転ファン５の外周側に配置されたエアガイド６のディフューザ翼６ａからなる流路を通過することによって減速され、動圧から静圧に変換される。

ディフューザ流路を通過した流れはエアガイド６とファンケース８にて構成される回転軸の略垂直面上の戻り流路９を通って１８０度方向転換され、仕切板６ｃを介してエアガイド６の回転ファン５と反対側にある案内翼６ｂにより電動機内部に誘導され、送風機側ブラケット３ａに設けられた送風機側ブラケット開口部３ｂ（斜線縁取孔部）を通過した後、電動機７を冷却しながら外に放出される。

エアガイドのディフューザから戻り翼を通過して案内翼へ向かう流れは、流れ方向を強制的に大きく変化させられる部分であり、そのために乱流や衝突などによる流体損失が問題となる。案内翼と送風機側ブラケットはほぼ接触して配置されており、送風機側ブラケットには界磁巻線逃げと流路、さらに重量削減を兼ねた送風機側ブラケット開口部３ｂが設けられている。そのため、送風機側ブラケットと案内翼から構成される流路はブラケットの開口部（斜線縁取孔部）により部分的に解放されており、通風抵抗は周方向に一様ではない。

従来は、エアガイドを通過する空気の流速を一定にするために、流路面積を周方向に等しく設計するのが一般的であった。ディフューザ翼と案内翼が同数の場合は、ディフューザ翼の後縁６ｄと案内翼の最外周位置６ｅを回転軸方向に一致させ、これらの翼から外周側に位置する仕切り板を排除して戻り流路が構成されていた。

しかしながら、電動機内の流路は図２に斜線で示すように円筒形状ではない送風機側ブラケットや界磁コアの存在により周方向に偏りがある。電動機を考慮したエアガイド戻り流路以降の流路について考えると、通風抵抗は狭小部に依存するため周方向に一様にはならない。したがって、エアガイドの流路面積を周方向に一定にしても、電動機を通過した流れの速度には差が生じ、例えば界磁コアと電動機側ブラケット３ｃからなる流路を通過した流れが後流側で合成される部分では流速の差による空気の摩擦損失の増加が生じていた。

送風機性能に大きな影響のあるディフューザ翼以降の流路である戻り流路の流路面積を図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃに示すように電動機から構成される通風抵抗の低いブラケット開口部に相対する部分のみ広くすることにより、ディフューザ翼長を短くすることなく戻り流路部分の流体損失を低減するとともに、エアガイド以降の通風抵抗を削減することができるので、圧力回復性能と通風損失のバランスを最適に設計することができ、送風機出力の増加を図ることができる。

実施例２として、図４に、さらにブラケット開口部に相対する部分の戻り流路面積を広くしたエアガイドを示し、図５に従来例と本発明の実施例１（図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃ）、実施例２（図４）に示した電動機の通風抵抗の低い部分の戻り流路面積を広くしたエアガイドを備えた電動送風機について、流体解析から求めた効率特性を示す。戻り流路面積については実施例１＜実施例２の関係となっている。戻り流路面積をディフューザの圧力回復性能を保ちつつ広くした場合は改１（図３Ａ，図３Ｂ，図３Ｃのエアガイド）のように電動送風機の効率を改善できる。

実施例２（図４のエアガイド）のように面積を拡大しすぎるとエアガイドのディフューザ翼、仕切板とファンケースから構成される閉流路長が短くなるため、ディフューザの圧力回復性能が低下し、電動送風機の効率向上効果は実施例１の場合よりも低下してしまう。

このように、電動機の通風抵抗の低い位置でのエアガイド戻り流路面積は送風機の動作風量、圧力さらにはディフューザと案内翼の羽根角に起因するものであるが、案内翼やブラケットとの相互作用を鑑みて周方向に変化させることにより、エアガイドの損失バランスがとれ、送風機出力の増加が実現できる。

さらに、送風機側ブラケットはエアガイドから流出された流れが直接衝突する部品であるため電動機における通風抵抗への影響が大きい。したがって、電動機の回転軸に略垂直な面上にあるエアガイド戻り流路の送風機側ブラケット開口部に相対する部分の流路面積を、ブラケットリブ部に位置する流路面積よりも広くすることにより、より効果的に電動送風機の効率を改善することができる。

さらに、本発明の電動送風機を電気掃除機に搭載することにより、強い吸引力を確保しつつ小型・軽量化することができ、掃除機の操作性を向上することができる。

また、戻り流路面積を広くする手段として仕切板を直線にてカットした例を示したが、これに限るものではない。また、戻り流路面積が２種類のエアガイドの例を示したが、これに限るものではない。

本発明の電動送風機は、小型化、高出力化に最適であり、家庭用電気掃除機の用途などに有用である。

１ 固定子
２ 回転子
３ ブラケット
３ａ 送風機側ブラケット
３ｂ 送風機側ブラケット開口部
３ｃ 電動機側ブラケット
４ 回転子の出力軸
５ 回転ファン
５ａ 側板
５ｂ 開口部
５ｃ 主板
５ｄ 羽根
６ エアガイド
６ａ ディフューザ翼
６ｂ 案内翼
６ｃ 仕切板
６ｄ ディフューザ翼の後縁
６ｅ 案内翼の最外周位置
７ 電動機
８ ファンケース
９ 戻り流路

Claims (3)

1. 固定子と、前記固定子内部に出力軸を中心に回転自在に支持された回転子と、前記固定子と回転子を上下で支持するブラケットと、前記ブラケット上部から突出した出力軸先端に取り付けられた回転ファンと、前記ブラケットと前記回転ファンとの間を仕切るように配設されたエアガイドと、中央部に空気吸入口を有し前記エアガイドと回転ファンを覆うファンケースを備え、
   前記エアガイドはブラケットと回転ファンの間を仕切る仕切板と、回転ファン外周側に配設されたディフューザと、前記仕切板を介してディフューザの裏面に形成された案内翼を備える電動送風機において、
   エアガイドとファンケースにて形成される、電動機の回転軸に略垂直な面上にある戻り流路の 電動機の通風抵抗が低い部分に対する流路面積を他の部分の流路面積よりも広くした構成を具備する電動送風機。
2. 固定子と、前記固定子内部に出力軸を中心に回転自在に支持された回転子と、前記固定子と回転子を上下で支持するブラケットと、前記ブラケット上部から突出した出力軸先端に取り付けられた回転ファンと、前記ブラケットと前記回転ファンとの間を仕切るように配設されたエアガイドと、中央部に空気吸入口を有し前記エアガイドと回転ファンを覆うファンケースを備え、
   前記エアガイドはブラケットと回転ファンの間を仕切る仕切板と、回転ファン外周側に配設されたディフューザと、前記仕切板を介してディフューザの裏面に形成された案内翼を備える電動送風機において、
   エアガイドとファンケースにて形成される、電動機の回転軸に略垂直な面上にある戻り流路のブラケット開口部に位置する部分の流路面積を、ブラケットリブ部に位置する流路面積よりも広くした構成を具備する電動送風機。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電動送風機を搭載する電気掃除機。