JP2014141932A - 電動送風機およびそれを備えた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】性能を低下させることなく、回転ファンから発生するファンの騒音を低減させうることのできる低騒音の電動機を提供する。
【解決手段】回転子から延伸した出力軸に取り付けられた複数枚のファン翼を有するファンと、ファンと整流子電動機の間に配設され、ファンの外周部に対向するように配置された、複数枚の誘い翼を有するエアガイドからなる電動送風機であって、ファン翼、誘い翼および戻り翼のそれぞれの翼枚数を相異なる素数の公倍数としたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に家庭用掃除機などの送風機や産業用ブロワなどに利用されるファンとエアガイドを有する電動送風機に関する。

近年、深夜に掃除をする機会が多くなり、静かな掃除機が強く求められてきた。そのため送風機に対しても低騒音の電動送風機が求められている。

このため、ファンとエアガイドの誘い翼先端部に圧力差によって発生するＦａｎ Ｔｏｎｅ(Ｎｚ音)を低減させるために、ファンの翼枚数を奇数にすることにより共鳴音を低減させたり、あるいは誘い翼の翼先端にスリットや穴を設けたり、斜めにカットしたりして圧力差を小さくすることでＮｚ音を低減させる手法が取られていた（例えば特許文献１参照）。

特許第３６４６３３７号公報

しかしながら、上記従来のエアガイドの翼形状は、エアガイドの誘い翼先端の圧力差を低減させることによる低騒音化を目的としていたため、真空圧が低下する結果となってしまい、結果的に電動送風機の出力を低下させてしまっていた。

上記課題を解決するために本発明の電動送風機は、ファン、誘い翼、戻り翼の翼枚数をそれぞれ相異なる素数の公倍数の組合せにて構成し、エアガイドの外周部とファンケースの間に、エアガイドの誘い翼から出た吸込み風が戻り翼に旋回できる空隙部を有したものである。このような構成とすることにより、ファンから吐出されエアガイドの誘い翼に衝突するタイミングにズレを発生させ、共鳴現象によるＮｚ音の増大を抑えることができる。

更には、誘い翼から吐出された吸込み風が、戻り翼側に旋回する際にも戻り翼の翼枚数がファンならびに誘い翼の翼枚数と一致することがないためエアガイドの外周部とファンケース間の空隙部において、共鳴することなく、場合によっては、隣り合うＮｚ音の位相のズレにより減衰された状態で戻り翼を通過して整流子電動機内部へ導かれることとなる。

本発明の電動送風機によれば、ファンとエアガイドの誘い翼の間で発生するＦａｎ Ｔｏｎｅを共鳴させることなく、場合によっては減衰させることにより、低騒音の電動送風機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における電動送風機の一部断面の側面図 同電動送風機のブラケットの戻り翼の形状を示す外観図 同電動送風機のエアガイドの誘い翼の形状を示す外観図 同電動送風機のファンの形態を示す外観図 従来との騒音値を比較した試験データを示す図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態１における電動送風機の一部断面の側面図である。本実施の形態では、電動送風機として、整流子電動機および送風用ファンを備え、電気掃除機などの送風機として利用される電動送風機について、一例を挙げて説明する。

電動送風機１０は、一方を開口した略カップ上の形状を成す鋼板製の第１のブラケット１２と、第１のブラケット１２の開口部に配設した合成樹脂製の第２のブラケット１３の２つのブラケットを備えている。そして、この２つのブラケットの内側に、整流子電動機１１を備えている。さらに、電動送風機１０は、第２のブラケット１３から突出した回転軸４３の先端にファン１８が取り付けられ、ファン１８と第２のブラケット１３との間を仕切るようにエアガイド１９が取り付けられている。

整流子電動機１１は、図１に示すように、界磁である固定子３０と、電機子である回転子４０と、回転子４０を回転自在に支持する玉軸受１４，１５とブラシ３５とを含み構成されている。固定子３０は、鉄などで構成された界磁コア３１に界磁巻線３２を巻回している、界磁コア３１は、例えば所定形状の電磁鋼板を複数枚積層して形成されている。また、界磁コア３１は、その内側に、磁極となる磁極部を有するとともに、回転子４０を配置するための空間部を有している。このような固定子３０が第１のブラケット１２の内側に固定されている。

一方、回転子４０は、電機子コア４１と電機子巻線４２と回転軸４３と整流子４４とを含み構成されている。電機子コア４１には、電機子巻線４２が巻回されている。整流子４４には、電機子コア４１から引き出された電機子巻線４２の引出線が接続される。電機子コア４１および整流子４４は円筒状を成し、電機子コア４１および整流子４４の中心を貫通するように回転軸４３が結合されている。この回転軸４３の出力軸側となる一端側が玉軸受１５に、回転軸４３の反出力軸側となる他端側が玉軸受１４によって、回転自在に支承されている。このように構成された回転子４０は、電機子コア４１と界磁コア３１に形成された磁極部とが対面した状態で、固定子３０の内周側に配置されている。

そして、第２のブラケット１３には、ブラシ３５を保持するブラシ保持器が固定されている。ブラシ３５は、人造黒鉛等のカーボンブラシ材へ固体潤滑剤を含む組成で構成される。このようなブラシ３５が、ブラシ保持器内に保持されるとともに、ブラシバネなどによって整流子４４へと押圧されている。整流子電動機１１は、一対のこのようなブラシ３５を有しており、その一対のブラシ３５がそれぞれに、整流子４４に当接している。以上のようにして、整流子電動機が構成されている。

また、電動送風機１０において、第１のブラケット１２の開口した側を覆うように、中央部に吸気口１７ａを有したファンケース１７が取り付けられている。回転子４０の回転軸４３は、その出力軸側が第１のブラケット１２の開口から第２のブラケット１３の中央部を通ってファンケース１７内へと延伸し、その回転軸４３の先端部には、送風のためのファン１８が取り付けられている。さらに、ファン１８と第１のブラケット１２の開口との間には、エアガイド１９が取り付けられている。このように、ファンケース１７内にはファン１８およびエアガイド１９が配置されている。

また、第２のブラケット１３は、整流子電動機１１側に対向する面に、外周から中央部に延伸した戻り翼１３ａが形成されており、第２のブラケット１３とファン１８の間に配設されたエアガイド１９には、複数枚のファン翼１８ａを内部に有したファン１８の外周部に対向するようにファンケース１７の外径方向に延伸した誘い翼１９ａが形成されている。更には、エアガイド１９、ならびに第２のブラケット１３の外周部とファンケース１７の間には吸い込み風が旋回・転流するための空隙部２０を設けている。

このように構成された電動送風機１０に対して、外部から整流子電動機１１に電力が供給されると、電機子電流がブラシ３５および整流子４４を介して電機子巻線４２に流れるとともに、固定子３０の界磁巻線３２に界磁電流が流れる。そして界磁電流によって界磁巻線３２と界磁コア３１で発生した磁束と、電機子巻線４２を流れる電機子電流との間でトルクが発生し、回転軸４３が玉軸受１４、１５に支承されながら、回転子４０が回転する。

この回転子４０の回転に伴って、ファン１８が回転する。このファン１８の回転によって、ファンケース１７の吸気口１７ａから空気が吸入されてファン１８の内部に流れ込む。ファン１８に吸入された吸い込み風は、ファン翼１８ａにより高圧に圧縮されたのち、ファン１８の外周部より吐出され、ファン１８の外周部に配設されたエアガイド１９の誘い翼１９ａによりファンケース１７の外周部へ導かれることとなる。

ファンケース１７外周部へ到達した吸い込み風は、エアガイド１９とファンケース１７の空隙部２０で旋回流となり、第２のブラケット１３の戻り翼１３ａにより中心方向に導かれる。戻り翼１３ａにより中心方向に導かれた吸い込み風は整流子電動機１１を冷却しながら、第１のブラケット１２の排気口より電動送風機１０の外に排出される。

次に、本発明の実施の形態１における低騒音を実現する詳細な構成について説明する。図２は、本発明の実施の形態１における第２のブラケット１３の戻り翼１３ａの形状を示す外観図であり、図３は、本発明の実施の形態１におけるエアガイド１９の誘い翼１９ａの形状を示す外観図であり、図４は、本発明の実施の形態１におけるファン１８の形状を示す外観図である。

図２に示すように、この第２のブラケット１３は、最小公約数２で求められた１６枚の戻り翼１３ａを有している。一方、図３に示すようにエアガイド１９の誘い翼１９ａは、戻り翼１３ａの最小公約数２とは異なる１５枚（最小公約数３、５）となっている。更には、図４に示すファン１８のファン翼１８ａの翼数は、戻り翼１３ａ、ならびに誘い翼１９ａとも異なる最小公約数７の７枚翼となっている。

上記のような構成の中で、ファン１８の外周から吐出された空気は、ファン翼１８ａ出口部の表裏面の圧力差によりファン自体の騒音が発生することになる。つまりファン１８から発生する騒音は、ファン翼１８ａの翼枚数（Ｎ）と整流子電動機１１の回転数（ｚ）により求められる単一周波数Ｎｚを持った騒音（Ｆａｎ Ｔｏｎｅ）となる。このＮｚ周波数を有した吸い込み風がエアガイド１９の誘い翼１９ａ、ならびに第２のブラケット１３の戻り翼１３ａに衝突するときに更に騒音値が増大、更には高調波成分を発生させる要因となる。

しかしながら、本実施の形態１では、ファン翼１８ａの翼枚数、誘い翼１９ａの翼枚数、更には戻り翼１３ａの翼枚数が全て異なる最小公約数で構成されているため、ファン翼１８ａと誘い翼１９ａ、誘い翼１９ａと戻り翼１３ａとの間で吸い込み風が同じタイミングで衝突することがないため、騒音が増大、共鳴することがなくなる。

更には、誘い翼１９ａから吐出された吸込み風が、戻り翼１３ａ側に旋回する際にも戻り翼１３ａの翼枚数がファン翼１８ａならびに誘い翼１９ａの翼枚数と一致することがないため、エアガイド１９の外周部とファンケース１７間の空隙部２０において、隣り合う翼間の騒音に位相のズレが発生することとなり、位相のズレによる干渉効果により騒音値が更に減衰することとなる。

図５は、本発明の実施の形態におけるファン１８、エアガイド１９、第２のブラケット１３を搭載した電動送風機１０の騒音値を、従来の電動送風機との比較において比較したグラフである。図５のグラフからも判るように、従来の電動送風機に見られる５ｋ［Ｈｚ］近傍のＦａｎ Ｔｏｎｅが、本発明の実施の形態におけるグラフでは、約１０ｄＢ低減させることができている。

なお、実施の形態１においては、エアガイド１９の誘い翼１９ａと第２のブラケット１３の戻り翼１３ａを別部品で形成した構成にて説明したが、エアガイド１９に表裏一体に形成されていてもよい。

以上説明したように、本発明の電動送風機は、ファンの翼枚数とエアガイドの誘い翼の翼枚数、更には戻り翼の翼枚数を、それぞれ異なる素数の公倍数で構成し、エアガイドの誘い翼、ならびに第２のブラケットの戻り翼とファンケースとの間に、エアガイドから出た吸込み風が第２のブラケットの戻り翼に旋回できる空隙部を有したことを特徴としたものである。

この構成により、ファンから発生する騒音を増大させることなく、さらには隣りあう翼間の騒音を干渉、減衰させることによって、低騒音の電動送風機を得ることができる。更には、エアガイドの誘い翼の翼先端にスリットや穴を設けたり、斜めにカットしたりして回転ファンから吐出される吸い込み風の圧力差を低減させる必要もなく、高出力、高効率の電動送風機を得ることができる。

本発明の電動送風機は、遠心ファンと誘い翼、戻り翼を有したエアガイドを利用した電動送風機の高効率、低騒音化の向上に最適であり、電気掃除機のほか各種電気機に適用が可能である。

１０ 電動送風機
１１ 整流子電動機
１２ 第１のブラケット
１３ 第２のブラケット
１３ａ 戻り翼
１４，１５ 玉軸受
１７ ファンケース
１７ａ 吸気口
１８ ファン
１８ａ ファン翼
１９ エアガイド
１９ａ 誘い翼
２０ 空隙部
３０ 固定子
３１ 界磁コア
３２ 界磁巻線
３５ ブラシ
４０ 回転子
４１ 電機子コア
４２ 電機子巻線
４３ 回転軸
４４ 整流子

Claims (3)

1. 内部に固定子と回転子を有した略円筒形状をした第１のブラケットと、
   第１のブラケットの開口部を覆うように配設された、戻り翼を有する第２のブラケットと、
   前記回転子から延伸した出力軸に取り付けられた複数枚のファン翼を有するファンと、
   前記ファンと前記第２のブラケットの間に配設され、前記ファンの外周部に対向するように配置された、複数枚の誘い翼を有するエアガイドと、
   前記ファンおよび前記エアガイドを覆うように、前記第１のブラケットに保持されたファンケースよりなる電動送風機であって、
   前記ファン翼、前記誘い翼および前記戻り翼のそれぞれの翼枚数を相異なる素数の公倍数としたことを特徴とする電動送風機。
2. 前記エアガイド、前記第２のブラケットの外周部および前記ファンケースの間に、前記誘い翼から出た吸込み風が前記戻り翼に旋回できる空隙部を有することを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
3. 請求項１または２に記載の電動送風機を備えた電気掃除機。