JP2017008921A - 送風装置および掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】インペラを上側から覆うインペラハウジングに流路を形成する構造を有するため円滑な流路を形成しにくく、排気効率を高めることが難しいという問題があり、インペラから径方向外側に放出された排気を円滑にモータ内部に誘導できる送風装置を提供する。
【解決手段】上下に延びる中心軸を中心とするシャフト３１と、シャフトを囲むステータ４０と、ステータを収容し軸方向に延びる筒状のハウジング２０と、を有するモータ１０と、シャフトの上側に連結されたインペラ７０と、インペラを収容し吸気口を有するインペラハウジング８０と、インペラの径方向外側に位置する外周筒部を有する排気誘導部材６０と、を備え、インペラハウジングは、インペラの上側を覆うインペラハウジング本体部と、インペラハウジング本体部の外周縁から径方向外側に延びる外周部８３と、を有し、外周部の上面は、インペラハウジング本体部の上面に対して下側に凹む送風装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、送風装置および掃除機に関する。

掃除機に搭載される送風装置として、例えば特許文献１および特許文献２に開示されたものがある。これらの送風装置（電動送風機）は、インペラから放出された排気をモータの内部に導入することでモータを冷却する構成を有する。

特開１９９８−２５２６９３号公報 特開２００７−１９２０７２号公報

インペラ（送風ファン）を上側から覆うインペラハウジング（ファンカバー又はファンケース）に流路を形成する構造を有するため円滑な流路を形成しにくく、排気効率を高めることが難しいという問題があった。

本発明の一つの態様は、インペラから径方向外側に放出された排気を円滑にモータ内部に誘導できる送風装置の提供を目的とする。

本発明の例示的な一の実施形態に係る送風装置は、上下に延びる中心軸を中心とするシャフトと、前記シャフトを囲むステータと、前記ステータを収容し軸方向に延びる筒状のハウジングと、を有するモータと、前記シャフトの上側に連結されたインペラと、前記インペラを収容し吸気口を有するインペラハウジングと、前記インペラの径方向外側に位置する外周筒部を有する排気誘導部材と、を備え、前記インペラハウジングは、前記インペラの上側を覆うインペラハウジング本体部と、前記インペラハウジング本体部の外周縁から径方向外側に延びる外周部と、を有し、前記外周部の上面は、前記インペラハウジング本体部の上面に対して下側に凹む。

本発明によれば、インペラから径方向外側に放出された排気を円滑にモータ内部に誘導できる。

図１は、実施形態の送風装置を示す断面図。 図２は、実施形態の送風装置の分解斜視図。 図３は、実施形態のモータを下側から見た斜視図。 図４は、実施形態のステータの斜視図。 図５は、ステータと、回路基板と、下蓋を示す分解斜視図。 図６は、モータの平断面図。 図７は、回転センサの実装態様を示す説明図。 図８は、排気誘導部材の部分断面斜視図。 図９は、インペラ、排気誘導部材、インペラハウジングの一部を拡大して示す断面図。 図１０は、インペラの動翼の平面図。 図１１は、送風装置を有する掃除機の斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータについて説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等とを異ならせる場合がある。

また、図面においては、適宜３次元直交座標系としてＸＹＺ座標系を示す。ＸＹＺ座標系において、Ｚ軸方向は、図１に示す中心軸Ｊの軸方向と平行な方向とする。Ｙ軸方向は、Ｚ軸方向と直交する方向であって図１の左右方向とする。Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向とＺ軸方向との両方と直交する方向とする。

また、以下の説明においては、中心軸Ｊの延びる方向（Ｚ軸方向）を上下方向とする。Ｚ軸方向の正の側（＋Ｚ側）を「上側（軸方向上側）」と呼び、Ｚ軸方向の負の側（−Ｚ側）を「下側（軸方向下側）」と呼ぶ。なお、上下方向、上側および下側とは、単に説明のために用いられる名称であって、実際の位置関係や方向を限定しない。また、特に断りのない限り、中心軸Ｊに平行な方向（Ｚ軸方向）を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。

図１は、本実施形態の送風装置を示す断面図である。図２は、本実施形態の送風装置の分解斜視図である。
送風装置１は、図１および図２に示すように、モータ１０と、インペラ７０と、排気誘導部材６０と、インペラハウジング８０と、を備える。
モータ１０の上側（＋Ｚ側）に、排気誘導部材６０が取り付けられる。インペラハウジング８０は排気誘導部材６０の上側に取り付けられる。排気誘導部材６０とインペラハウジング８０との間にインペラ７０が収容される。インペラ７０は、中心軸Ｊ周りに回転可能にモータ１０に取り付けられる。

［モータ］
図３は、本実施形態のモータを下側から見た斜視図である。
モータ１０は、図１に示すように、ハウジング２０と、下蓋２２と、シャフト３１を有するロータ３０と、ステータ４０と、回路基板５０と、下側ベアリング５２ａおよび上側ベアリング５２ｂと、を備える。すなわち、モータ１０は、シャフト３１と、ステータ４０と、ハウジング２０と、を有する。

ハウジング２０は、ロータ３０と、ステータ４０とを収容する有蓋の円筒容器である。ハウジング２０は、筒状であり、ステータ４０を収容し軸方向に延びる。ハウジング２０は、円筒状の周壁２１と、周壁２１の上端に位置する上蓋部２３と、上蓋部２３の中央部に位置する上側ベアリング保持部２７と、を有する。ハウジング２０の内側面に、ステータ４０が固定される。上側ベアリング保持部２７は、上蓋部２３の中央部から上側へ突出する筒状である。上側ベアリング保持部２７は、内部に上側ベアリング５２ｂを保持する。

図２に示すように、ハウジング２０の周壁２１と上蓋部２３とのエッジ部２１ａには、複数の貫通孔２５、２６が設けられている。３箇所の貫通孔２５および３箇所の貫通孔２６は、軸周りに交互に位置する（図６参照）。貫通孔２５、２６は、周壁２１の上部側から上蓋部２３の外縁部に達している。貫通孔２５、２６は、周壁２１において径方向に貫通する。また、貫通孔２５、２６は、上蓋部２３の径方向外縁部の近傍において上下方向に貫通している。

ハウジング２０の下側（−Ｚ側）の開口部に下蓋２２が取り付けられる。下蓋２２の中央部に、下蓋２２の下面から下側へ突出する筒状の下側ベアリング保持部２２ｃが設けられている。下側ベアリング保持部２２ｃは下側ベアリング５２ａを保持する。

図３に示すように、下蓋２２には、軸周りの３箇所に、径方向に幅を持った円弧状の貫通孔２２ａが設けられている。下蓋２２の外周端には、下蓋２２の外周部を直線状に切り欠いた切欠部２２ｂが３箇所設けられている。ハウジング２０の下側の開口端２０ａと切欠部２２ｂとの間の隙間がモータ１０の下側開口部２４である。

ロータ３０は、図１に示すように、シャフト３１と、ロータマグネット３３と、下側磁石固定部材３２と、上側磁石固定部材３４と、を備える。ロータマグネット３３は、シャフト３１を径方向外側で軸周り（θｚ方向）に囲む円筒状である。下側磁石固定部材３２および上側磁石固定部材３４は、ロータマグネット３３と同等の直径を有する円筒状である。下側磁石固定部材３２および上側磁石固定部材３４は、ロータマグネット３３を軸方向両側から挟み込んでシャフト３１に取り付けられている。上側磁石固定部材３４は、中心軸方向の上側部分に、下側（ロータマグネット３３側）よりも小さい直径の小径部３４ａを有する。

シャフト３１は、上下に延びる中心軸Ｊを中心とする。シャフト３１は、下側ベアリング５２ａと上側ベアリング５２ｂとによって軸周り（θｚ方向）に回転可能に支持されている。インペラ７０は、シャフト３１の上側に連結される。より詳細に述べると、シャフト３１の上側（＋Ｚ側）の端部にインペラ７０が取り付けられる。インペラ７０は、シャフト３１と一体となって軸周りに回転する。

図４は、本実施形態のステータの斜視図である。図５は、ステータ４０と、回路基板５０と、下蓋２２を示す分解斜視図である。図６は、モータ１０の平断面図である。
ステータ４０は、ロータ３０の径方向外側に位置する。すなわち、ステータ４０は、シャフト３１を囲む。ステータ４０は、ロータ３０を軸周り（θｚ方向）に囲んでいる。ステータ４０は、図４および図５に示すように、ステータコア４１と、複数（３つ）の上側インシュレータ４３と、複数（３つ）の下側インシュレータ４４と、コイル４２と、を有する。

ステータコア４１は、図５に示すように、コアバック部４１ａと、複数（３つ）のティース部４１ｂを有する。コアバック部４１ａは中心軸周りのリング状である。コアバック部４１ａは、軸周りに３箇所の直線部４１ｃと、３箇所の円弧部４１ｄとが交互に位置する構成を有する。ティース部４１ｂは、それぞれ直線部４１ｃの内周面から径方向内側に延びている。ティース部４１ｂは周方向に均等な間隔で配置される。コアバック部４１ａの円弧部４１ｄの上面には、それぞれ、ステータ４０の内側に排気を案内する傾斜部材４６が配置される。傾斜部材４６は、径方向外側から内側へ向かうに従い厚さが薄くなる形状を有する。

上側インシュレータ４３は、ステータコア４１の上面と側面の一部を覆う絶縁部材である。上側インシュレータ４３は、３つのティース部４１ｂにそれぞれ対応して設けられる。上側インシュレータ４３は、コアバック部４１ａの上側に位置する上側外周壁部４３ａと、ティース部４１ｂの先端の上側に位置する上側内周壁部４３ｅと、上側外周壁部４３ａと上側内周壁部４３ｅとを径方向に連結し、ティース部４１ｂのコイル４２が巻かれる部位の上側に位置する上側絶縁部４３ｄと、を有する。

下側インシュレータ４４は、ステータコア４１の下面と側面の一部を覆う絶縁部材である。下側インシュレータ４４は、３つのティース部４１ｂにそれぞれ対応して設けられる。下側インシュレータ４４は、コアバック部４１ａの下側に位置する下側外周壁部４４ａと、ティース部４１ｂの先端の下側に位置する下側内周壁部４４ｃと、下側外周壁部４４ａと下側内周壁部４４ｃとを径方向に連結し、ティース部４１ｂのコイル４２が巻かれる部位の下側に位置する下側絶縁部４４ｂと、を有する。

ステータコア４１のティース部４１ｂを上下方向に挟み込むように上側インシュレータ４３と下側インシュレータ４４が配置される。上側インシュレータ４３の上側絶縁部４３ｄと下側インシュレータ４４の下側絶縁部４４ｂとに覆われるティース部４１ｂの周囲にコイル４２が巻き回される。

ステータコア４１のコアバック部４１ａ上に位置する３つの上側外周壁部４３ａは、ステータコア４１の上側においてコイル４２を取り囲む。上側外周壁部４３ａは、周方向の両端に第１側端面４３ｂと第２側端面４３ｃとを有する。第１側端面４３ｂは、径方向に対して傾斜し、径方向外側に面する傾斜面である。第２側端面４３ｃは、径方向に対して傾斜し、径方向内側に面する傾斜面である。上側外周壁部４３ａの外周面のうち、直線部４１ｃ上に位置する部分は、直線部４１ｃの外周面と揃った軸方向に延びる平坦面４３ｆとされる。平坦面４３ｆの周方向の両側には、ハウジング２０の内周面に沿って配置される円弧状の面が設けられる。

図６に示すように、周方向において隣り合う上側外周壁部４３ａ同士は所定の間隔で離間されている。隣り合う上側外周壁部４３ａにおいて、一方の上側外周壁部４３ａの第１側端面４３ｂと、他方の上側外周壁部４３ａの第２側端面４３ｃとは、周方向に対向して配置される。第１側端面４３ｂの径方向に対する傾斜度合いと、第２側端面４３ｃの径方向に対する傾斜度合いは異なる。より詳細には、隣り合う上側外周壁部４３ａの間に形成される隙間ＣＬの径方向外側の開口部９０の周方向の幅は、径方向内側の開口部９１の周方向の幅よりも広い。

隙間ＣＬの下方にはコアバック部４１ａ上に配置された傾斜部材４６が位置する（図５参照）。傾斜部材４６は、第１側端面４３ｂと第２側端面４３ｃとの間に挟まれている。隙間ＣＬは、ハウジング２０の貫通孔２６の内側に位置する。貫通孔２６と隙間ＣＬは、ハウジング２０の外側から流入する排気をステータ４０の内側に案内する空気流路となる。上側から見た隙間ＣＬの径方向に対する傾き方向（径方向外側から内側へ向かう方向）は、排気誘導部材６０から放出される排気の周方向の流通方向と一致する。すなわち、インペラ７０の回転方向と一致する。

図６に示すように、隙間ＣＬの入口側の開口部９０を相対的に大きくしていることで、貫通孔２６からより多くの排気を吸入させることができ、出口側の開口部９１の幅を相対的に狭くしていることで、隙間ＣＬから放出される空気をより正確に狙った位置（コイル４２）に向けて流通させることができる。

図５に示すように、コアバック部４１ａの下側に位置する３つの下側外周壁部４４ａは、ステータコア４１の下側においてコイル４２を取り囲む。周方向に隣り合う下側外周壁部４４ａの間には隙間が空いているが、下側外周壁部４４ａ同士は周方向で互いに接触していてもよい。下側外周壁部４４ａの外周面のうち、コアバック部４１ａの直線部４１ｃの下側に位置する部分は、直線部４１ｃの外周面と揃った軸方向に延びる平坦面４４ｄとされる。平坦面４４ｄの周方向の両側には、ハウジング２０の内周面に沿って配置される円弧状の面が設けられる。

平坦面４４ｄ上には、軸方向に延びる複数（図示では３つ）の板状部４５が設けられる。図６に示すように、板状部４５は平坦面４４ｄにほぼ垂直に立っている。板状部４５の径方向外側の先端はハウジング２０の内周面に達する。板状部４５は、下側外周壁部４４ａとハウジング２０との間の領域を、周方向に複数の領域に区画する。

回路基板５０は、図１および図５に示すように、ステータ４０と下蓋２２との間に配置される。回路基板５０は、円形リング状の本体部５０ａと、本体部５０ａの外周縁から径方向に対して斜め方向の外側に突出する３つの突出部５０ｂと、を有する。本体部５０ａはシャフト３１が挿通される貫通孔を有する。回路基板５０は、下側インシュレータ４４に固定される。

回路基板５０には、図６に示すように、３つの回転センサ５１が少なくとも実装される。回転センサ５１は例えばホール素子である。回路基板５０は、コイル４２と電気的に接続されていてもよい。この場合に、コイル４２に対して駆動信号を出力する駆動回路が回路基板５０に実装されていてもよい。

図７は、回転センサ５１の実装態様を示す説明図である。
回転センサ５１は、図６および図７に示すように、周方向に隣り合う下側内周壁部４４ｃの先端部の間に挟まれて配置される。３つの回転センサ５１は、周方向に１２０°おきの等間隔に配置される。回転センサ５１の径方向内側の面は、ロータマグネット３３と対向する。本実施形態の場合、ロータマグネット３３は、ロータ３０の軸方向の中心部に配置されている。そのため、回転センサ５１は、回路基板５０からロータマグネット３３までの軸方向長さに相当する長さのリード５１ａにより回路基板５０と接続される。

下側内周壁部４４ｃの先端部に、回転センサ５１を支持する機構を設けてもよい。例えば、回転センサ５１を挿入する凹部を設け、回転センサ５１の径方向の移動を抑制することができる。あるいは、スナップフィット等により回転センサ５１を下側内周壁部４４ｃに固定してもよい。

図３に示すように、下蓋２２は、ステータ４０と回路基板５０を収容したハウジング２０の開口端２０ａに取り付けられる。図１に示すように、下蓋２２の３つの貫通孔２２ａは、少なくとも一部が回路基板５０の本体部５０ａの外周端よりも径方向外側に位置する。

下蓋２２の外周の切欠部２２ｂは、軸方向に見て、ステータコア４１の直線部４１ｃと、上側インシュレータ４３の平坦面４３ｆと、下側インシュレータ４４の平坦面４４ｄとにほぼ一致して配置される。図１に示すように、モータ１０の下面の下側開口部２４は、ステータ４０とハウジング２０との間の空気流路ＦＰの排気口となる。

［排気誘導部材、インペラ、インペラハウジング］
次に、排気誘導部材６０、インペラ７０、インペラハウジング８０について説明する。
図８は、排気誘導部材６０を下側から見た部分断面斜視図である。図９は、インペラ７０、排気誘導部材６０、インペラハウジング８０の一部を拡大して示す断面図である。

排気誘導部材６０は、モータ１０に取り付けられる。排気誘導部材６０は、円板リング状の支持体６６ａと、支持体６６ａの外周縁から下側に延びる円筒状の隔壁リング６６ｂと、複数（図示では６つ）の上側誘導部６４と、上側誘導部６４の径方向外側に接続された筒状の外周筒部６５と、支持体６６ａの外周縁から上側に突出する円環状の突出部６６ｃと、上側誘導部６４より下側において外周筒部６５の内周面に設けられた複数（図示では６つ）の下側誘導部６７とを有する。すなわち、排気誘導部材６０は、外周筒部６５を有する。複数の上側誘導部６４は、径方向において、隔壁リング６６ｂの外周面と外周筒部６５の内周面とを連結する。外周筒部６５は、インペラ７０の径方向外側に位置する。

支持体６６ａは、図８に示すように、中央部の下面から下側へ延びる円筒状の取付リング６８と、支持体６６ａの下面から下側へ突出する３つの円柱凸部６９と、を有する。
３つの円柱凸部６９は、同等の直径および高さを有し、周方向に１２０°おきの等間隔で配置される。本実施形態において、円柱凸部６９は中空であり、下側の端面６９ａの中央に、軸方向に貫通する貫通孔６９ｂを有する。

排気誘導部材６０は、モータ１０のハウジング２０に取り付けられる。図９に示すように、排気誘導部材６０の取付リング６８には、ハウジング２０の上側ベアリング保持部２７が挿入される。排気誘導部材６０の取付リング６８の下面と円柱凸部６９の下側の端面６９ａとは、ハウジング２０の上蓋部２３の上面と接触する。円柱凸部６９の貫通孔６９ｂと上蓋部２３のねじ孔２３ａに挿通されるボルトＢＴにより、排気誘導部材６０とモータ１０とが締結される。

図８に示すように、それぞれの上側誘導部６４は、径方向から見て上面６４ａが傾斜した三角形状を有している。上面６４ａは、インペラの回転方向に沿って下側に向かって傾斜している。隣り合う上側誘導部６４同士の間には、それぞれ上下方向に貫通する上下貫通孔６２が設けられている。上下貫通孔６２は、上側誘導部６４と同数（図示では３つ）設けられている。上側誘導部６４は、インペラ７０の回転方向に傾いた方向に流れる排気を上面６４ａの傾斜に沿わせて効率よく上下貫通孔６２に誘導する。

複数の下側誘導部６７は、上下貫通孔６２の下側にそれぞれ位置する。下側誘導部６７は、インペラ７０より下側に位置する。下側誘導部６７は、外周筒部６５の内面から径方向内側に突出する。下側誘導部６７は、ハウジング２０の貫通孔２５、２６に嵌る。下側誘導部６７は、上側から下側に向かって徐々に径方向内向きの突出高さが高くなっている。下側誘導部６７は、下側に向かうにしたがって徐々に径方向内側に傾斜する傾斜面６７ａを有する。上記の構成によって、傾斜面６７ａは、上下貫通孔６２を通過して流れる排気を径方向内側の貫通孔２５、２６を介しモータ１０の内部に誘導する。

排気誘導部材６０は、金型成型により生産できる。排気誘導部材６０が樹脂材料からなる場合は排気誘導部材６０は、例えば射出成型により製造される。排気誘導部材６０の下側誘導部６７は、上下貫通孔６２の直下に位置している。下側誘導部６７の傾斜面６７ａは、上下貫通孔６２を介し上側に臨んでいる。排気誘導部材６０は、上側を臨む全ての面が、上側から見える位置に配置されている。すなわち、排気誘導部材６０は、上側を臨む全ての面が、上側から見て、互いに異なる位置に設けられている。同様に、下側を臨むすべての面が、下側から見て互いに異なる位置に設けられている。これにより、排気誘導部材６０は、上下一対の金型（上金型および下金型）により成型することができる。より具体的には、排気誘導部材６０は、上側を臨む面を上金型により成形し、下側を臨む面を下金型により成形することができ、軸方向以外に動作するスライド金型を用いることなく安価に製造できる。
ここで、上側を臨む面とは、法線ベクトルが＋Ｚ方向のベクトル要素を有している面を意味する。また、下側を向く面とは、法線ベクトルが−Ｚ方向のベクトル要素を有している面を意味する。したがって、斜め上側を向く面は、軸方向上側を臨む面であり、斜め下側を向く面は、軸方向下側を臨む面である。
なお、図８に示すように排気誘導部材６０のパーティングラインＰＬは、下側誘導部６７の傾斜面６７ａの上端から上側誘導部６４の下面に沿って設けられる。

インペラ７０は、シャフト３１の上側に連結されている。インペラ７０は、上側に開口した吸気口７０ａから吸入された流体を、内部の流路を介して径方向外側へ向かって放出する。インペラ７０は、インペラ本体７１と、インペラハブ７２とを有する。

インペラ本体７１は、ベース部７３と、複数の動翼７４と、シュラウド７５とを有する。ベース部７３は円盤状であり、中央部に軸方向に貫通する貫通孔７３ａを有する。ベース部７３の貫通孔７３ａの周囲は、上側に張り出した円錐面状の斜面部７３ｂとされている。動翼７４は、ベース部７３の上面において径方向の内側から外側へ延びる、周方向に湾曲した板状部材である。動翼７４は、軸方向に沿って起立して配置される。シュラウド７５は、軸方向の上側に向かって先窄まりの円筒状である。シュラウド７５の中央の開口部がインペラ７０の吸気口７０ａである。ベース部７３とシュラウド７５は、動翼７４により連結されている。

図１０は、インペラ７０の動翼７４の平面図である。
複数の動翼７４は、図１０に示すように、ベース部７３の上面に周方向（θＺ方向）に沿って配置されている。動翼７４は、図１に示すように、ベース部７３の上面から、軸方向に沿って垂直に起立している。

本実施形態においては、３種類の動翼７４が、同じ種類同士で周方向に沿って等間隔に配置される。本実施形態において複数の動翼７４は、複数（３つ）の第１の動翼７４ａと、複数（３つ）の第２の動翼７４ｂと、複数（６つ）の第３の動翼７４ｃを含む。３つの第１の動翼７４ａは、周方向において１２０°おきの等間隔に配置される。第２の動翼７４ｂは、周方向に隣り合う第１の動翼７４ａの中間位置に配置される。３つの第２の動翼７４ｂも、周方向において１２０°おきの等間隔に配置される。第３の動翼７４ｃは、周方向に隣り合う第１の動翼７４ａと第２の動翼７４ｂの中間位置に配置される。６つの第３の動翼７４ｃは、周方向において６０°おきの等間隔に配置される。

動翼７４は、平面視（ＸＹ面視）で、ベース部７３の上面上において、曲率を持って延びている。動翼７４の一端は、ベース部７３の外周縁に位置する。動翼７４の他端は、ベース部７３の外周縁よりも径方向内側に位置する。

すなわち、第１の動翼７４ａ、第２の動翼７４ｂ、第３の動翼７４ｃの径方向外側の端部は、いずれもベース部７３の外周縁に位置する。一方、第１の動翼７４ａの内周側の端部Ｐ１は、最もベース部７３の中心寄りに位置する。第２の動翼７４ｂの内周側の端部Ｐ２は、第１の動翼７４ａの端部Ｐ１よりも径方向外側に位置する。第３の動翼７４ｃの内周側の端部Ｐ３は、第２の動翼７４ｂの端部Ｐ２よりもさらに径方向外側に位置する。

第１の動翼７４ａ、第２の動翼７４ｂ、および第３の動翼７４ｃは、いずれも反時計回り方向に弓なりに湾曲した形状を有する。
第１の動翼７４ａは、曲率半径の異なる４つの円弧からなる。第１の動翼７４ａの凸状の翼面７４ｄは、長さ方向に３つの変曲点ＣＰ１１、ＣＰ１２、ＣＰ１３を有する。
第２の動翼７４ｂは、曲率半径の異なる３つの円弧からなる。第２の動翼７４ｂの凸状の翼面７４ｅは、長さ方向に２つの変曲点ＣＰ２１、ＣＰ２２を有する。
第３の動翼７４ｃは、曲率半径の異なる２つの円弧からなる。第３の動翼７４ｃの凸状の翼面７４ｆは、長さ方向に１つの変曲点ＣＰ３１を有する。

本実施形態において、第１の動翼７４ａの変曲点ＣＰ１１と、第２の動翼７４ｂの変曲点ＣＰ２１と、第３の動翼７４ｃの変曲点ＣＰ３１は、ベース部７３において同一の半径位置Ｃ１上に配置される。また、第１の動翼７４ａの半径位置Ｃ１よりも外側の部分の曲率半径と、第２の動翼７４ｂの半径位置Ｃ１よりも外側の部分の曲率半径と、第３の動翼７４ｃの半径位置Ｃ１よりも外側の部分の曲率半径は、互いに一致する。

次に、第１の動翼７４ａの変曲点ＣＰ１２と、第２の動翼７４ｂの変曲点ＣＰ２２と、第３の動翼７４ｃの端部Ｐ３は、ベース部７３において同一の半径位置Ｃ２上に配置される。また、第１の動翼７４ａの半径位置Ｃ１と半径位置Ｃ２との間の部分の曲率半径と、第２の動翼７４ｂの半径位置Ｃ１と半径位置Ｃ２との間の部分の曲率半径と、第３の動翼７４ｃの半径位置Ｃ１と半径位置Ｃ２との間の部分の曲率半径は、互いに一致する。

次に、第１の動翼７４ａの変曲点ＣＰ１３と、第２の動翼７４ｂの端部Ｐ２は、ベース部７３において同一の半径位置Ｃ３上に配置される。また、第１の動翼７４ａの半径位置Ｃ２と半径位置Ｃ３との間の部分の曲率半径と、第２の動翼７４ｂの半径位置Ｃ２と半径位置Ｃ３との間の部分の曲率半径は、互いに一致する。

本実施形態の動翼７４（７４ａ〜７４ｃ）は、インペラ７０の径方向の領域ごとに、翼面７４ｄ〜７４ｆの曲率半径を異ならせている。一方、異なる種類の動翼７４（第１の動翼７４ａ〜第３の動翼７４ｃ）であっても、同じ径方向の領域に属する部分は、互いに同一の曲率半径に設定される。

本実施形態において、半径位置Ｃ３は、インペラハウジング８０の吸気口８０ａに軸方向から見て一致する。したがって、吸気口８０ａの内側には、第１の動翼７４ａの変曲点ＣＰ１３よりも内周側の部分のみが配置される。

インペラハブ７２は、軸方向に延びる筒部７２ａと、筒部７２ａの外周面の下部から径方向外側に広がる円盤状のフランジ部７２ｂと、フランジ部７２ｂの上面から上側に突出する複数の凸部７２ｃと、を有する。筒部７２ａは、上側の先端部に先窄まりのテーパー状の斜面部７２ｄを有する。

インペラハブ７２は、筒部７２ａをベース部７３の貫通孔７３ａに下側から挿入することでインペラ本体７１に取り付けられる。筒部７２ａは貫通孔７３ａに圧入してもよいし、接着剤等を用いて固着させてもよい。インペラハブ７２のフランジ部７２ｂは、インペラ本体７１を下側から支持する。フランジ部７２ｂ上の凸部７２ｃは、ベース部７３の下面の凹部７３ｃに嵌合する。凸部７２ｃと凹部７３ｃとが嵌合することで、インペラ本体７１とインペラハブ７２との周方向の相対移動が抑制される。

インペラハブ７２がフランジ部７２ｂを備えていることで、フランジ部７２ｂによってインペラ本体７１を径方向の広い範囲にわたって下方から支持することができる。これにより、インペラ７０を安定的に保持することができ、高速回転時の安定性を高くなる。

インペラ７０において、インペラハブ７２の筒部７２ａの先端の斜面部７２ｄと、ベース部７３の斜面部７３ｂとは、上下方向に滑らかに接続されている。斜面部７２ｄと斜面部７３ｂとが、インペラ７０の吸気口７０ａから吸入した流体を径方向外側へ案内する円環状斜面７０ｂを構成する。

円環状斜面７０ｂをインペラ本体７１とインペラハブ７２とにより構成することで、ベース部７３の斜面部７３ｂを高くしなくても、筒部７２ａ（斜面部７２ｄ）の長さを大きくすることで、円環状斜面７０ｂの最大高さを大きくすることができる。したがって、ベース部７３の厚さの増加を抑制しつつ、好ましい形状の円環状斜面７０ｂを実現することができる。

インペラハブ７２は金属製であることが好ましい。これにより、シャフト３１とインペラ７０とを強固に連結することができる。したがって、インペラ７０を安定的に高速回転させることができる。また、斜面部７２ｄを金属面とすることができるため、円環状斜面７０ｂの上側先端の表面を平滑化することができる。

インペラ７０は、インペラハブ７２の筒部７２ａに下側からシャフト３１の上端部を嵌め込むことで、シャフト３１に固定される。シャフト３１と連結されたインペラ７０は、図１および図９に示すように、排気誘導部材６０の円環状の突出部６６ｃの内側に配置される。したがって、突出部６６ｃは、インペラ７０の排気口７０ｃの近傍に位置する。

突出部６６ｃは、後述するインペラハウジング８０の排気ガイド部８３とともに、インペラ７０から放出される排気を下側へ案内する。ここで、本実施形態においては、排気ガイド部８３は、外周部に対応する。また、本実施形態では、突出部６６ｃの外周面は、径方向外側に向かうに従って下方へ傾斜する傾斜面である。突出部６６ｃの外周面は外側に凸の滑らかな曲面形状である。

突出部６６ｃの外周面の下端は、円筒状の隔壁リング６６ｂの外周面と滑らかに連続している。したがって、突出部６６ｃの下端の水平方向に対する傾斜角度はほぼ９０°である。突出部６６ｃの上端は、インペラ７０のベース部７３の外周端の径方向のすぐ外側に位置する。突出部６６ｃの上端は、ベース部７３の下面よりも上側に位置する一方、ベース部７３の外周端の上面よりも下側に位置する。

本実施形態の送風装置１では、突出部６６ｃが上記した形状および配置を有することで、インペラ７０から放出される空気を、流れを乱れさせることなく円滑に下方へ案内することができる。インペラ７０の排気口７０ｃの下端では、ベース部７３の外周端からほぼ水平方向に空気が放出される。本実施形態では、突出部６６ｃの上端がベース部７３の上面よりも下がった位置にあるため、放出された空気が突出部６６ｃに衝突することなく、突出部６６ｃの外周面に沿って案内される。これにより、効率よく空気を搬送することができる。

インペラハウジング８０は、インペラ７０を収容し吸気口８０ａを有する。すなわち、インペラハウジング８０は、図１および図９に示すように、上側に吸気口８０ａを有し、軸方向上側へ向かって先窄まりの円筒状である。インペラハウジング８０は、吸気口８０ａの開口端に位置する吸気ガイド部８１と、インペラ７０の上側を覆いインペラ７０を収容するインペラハウジング本体部８２と、インペラハウジング本体部８２の外周縁から径方向外側および下側へスカート状に延びる排気ガイド部８３と、排気ガイド部８３の外周縁から上側に延びる外周取付リング８４と、を有する。本実施形態においては、外周取付リング８４は、突出部に対応する。すなわち、インペラハウジング８０は、インペラハウジング本体部８２と、排気ガイド部８３と、を有する。

インペラハウジング本体部８２は、インペラ７０の上側を覆う。インペラハウジング本体部８２は、インペラ７０のシュラウド７５に倣った断面形状を有する。インペラハウジング本体部８２の内側面（下面）は、シュラウド７５の外側面（上面）と、一様な間隔で対向する。

インペラハウジング本体部８２の内周側の上端部に、径方向内側へ突出する円環状の吸気ガイド部８１が位置する。吸気ガイド部８１は、図９に示すように、シュラウド７５の上端面７５ｂを上側から覆っている。吸気ガイド部８１の下面と、シュラウド７５の上端面７５ｂとの間には、径方向に延びる狭幅の隙間が存在する。

インペラハウジング本体部８２の外周側の端部には、シュラウド７５の外周端を下側へ回り込み屈曲された周縁屈曲部８２ａが設けられている。周縁屈曲部８２ａは、下側に延びてシュラウド７５の外側端面を径方向外側から囲む。周縁屈曲部８２ａの内周面とシュラウド７５の外側端面との間には、軸方向上側に延びる狭幅の隙間が存在する。

排気ガイド部８３は、インペラハウジング本体部８２の外周縁から径方向外側に延びる。より正確に述べると、排気ガイド部８３は、インペラハウジング本体部８２の外周縁から径方向外側および下側に延びる。排気ガイド部８３は、インペラの径方向外側に位置する。これにより、図１に示すように、排気ガイド部８３は、インペラ７０から径方向外側へ放出される排気を下側へ案内する排気流路９２を構成する。排気ガイド部８３の内周面は、上端から下端に向かって水平方向から鉛直方向に向かって滑らかに傾斜する。排気ガイド部８３の内周面は、下端において、排気誘導部材６０の外周筒部６５の内周面になだらかに接続され、排気流路９２の外周側の壁面を構成する。

外周取付リング８４は、排気ガイド部８３の径方向外側に位置する。外周取付リング８４は、軸方向上側に延びる。外周取付リング８４は、円筒形状を有している。すなわち、外周取付リング８４は、筒状である。外周取付リング８４は、上部から径方向外側に延びるフランジ部８４ａを有している。より詳細な構成を述べると、外周取付リング８４は、上端から径方向外側に延びるフランジ部８４ａを有している。外周取付リング８４の外周面は、排気誘導部材６０の外周筒部６５の内周面と嵌合する。すなわち、外周取付リング８４の外周面は、外周筒部６５の内周面の少なくとも一部と固定される。また、フランジ部８４ａは、外周筒部６５の上端と接触して、排気誘導部材６０に対するインペラハウジング８０の上下方向の位置を決める。すなわち、フランジ部８４ａは、外周筒部６５の上面の少なくとも一部と接触する。
ところで、インペラハウジング８０および排気誘導部材６０は、樹脂部材等の金型成型により製造される。本実施形態に示すように、下側誘導部６７により複雑に最適化された流路を構成する場合には、インペラハウジング８０と排気誘導部材６０とを別部材から構成することが好ましい。排気誘導部材６０は、下側誘導部６７を有するために金型構成を考慮するとインペラハウジング８０と一体に成型することが困難である。つまり、インペラハウジング８０と排気誘導部材とを単一部材にした際には、上下にスライドする金型で成型することができないが、インペラハウジング８０と排気誘導部材６０とを別部材にすることで、上下にスライドする金型で個別の部材を成型することができる。本実施形態においては、インペラハウジング８０が外周取付リング８４を有するために、互いに別部材として構成されたインペラハウジング８０および排気誘導部材６０を強固に固定することができる。また、外周取付リング８４がフランジ部８４ａを有することによって、さらに強固に固定することができる。

排気ガイド部（外周部）８３の上面には、周方向に延びる凹部８６が設けられている。すなわち、排気ガイド部８３の上面は、インペラハウジング本体部８２の上面に対して下側に凹む。排気ガイド部８３の上面に対して下側に凹む凹部８６は、周方向に延びる。ここで「インペラハウジング本体部８２の上面に対して下側に凹んで凹部８６」の定義について説明する。凹部８６は、底面８６ａを有する。また凹部８６は、底面８６ａの径方向内側に底面８６ａより上側に位置する排気ガイド部８３の上面が位置しており、さらに底面８６ａの径方向外側に底面８６ａより上側に位置する面が位置してる表面形状の部分である。すなわち、凹部８６は、底面８６ａと、底面８６ａの径方向内側および外側に位置し底面８６ａより上側に位置する面とを有する表面形状部分を意味する。凹部８６は、周縁屈曲部８２ａ、排気ガイド部８３および外周取付リング８４により構成される。インペラハウジング８０は、凹部８６が設けられることで排気ガイド部８３の肉厚が均一化されている。また、凹部８６には、外周取付リング８４とインペラハウジング本体部８２の周縁屈曲部８２ａを径方向に繋ぐリブ８５が設けられている。すなわち、排気誘導部材６０は、周方向に並ぶ複数のリブ８５を有する。複数のリブ８５は、排気ガイド部８３の上面と外周取付リング８４とを連結する。
インペラハウジング８０は、金型成型により生産される。すなわち、インペラハウジング８０は、２つ以上の金型同士の隙間に、流動状態の材料を注入し固化させて製造される。本実施形態のインペラハウジング８０は、樹脂材料からなり射出成型により作製される。また、インペラハウジング８０をアルミニウム合金製とする場合には、インペラハウジング８０は、アルミニウムダイカストにより作製される。金型成型により製造される成形品は、材料が固化する際の収縮により厚肉部の表面にひけを生じ寸法精度を低下させる虞がある。また、アルミニウムダイカストを行う場合には、厚肉部の内部に気孔（巣）が生じて強度を低下させる虞がある。
本実施形態のインペラハウジング８０は、外周取付リング８４とインペラハウジング本体部８２の周縁屈曲部８２ａとの間に凹部８６が設けられている。これにより、インペラハウジング８０は、排気ガイド部８３の肉厚を均一化して排気ガイド部８３の周囲にヒケが生じることを抑制できる。また、同様に、インペラハウジング８０は、排気ガイド部８３の内部に気孔が生じることを抑制できる。さらに、本実施形態のインペラハウジング８０は、凹部８６にリブ８５が設けられていることで、インペラハウジング本体部８２に対し外周取付リング８４の剛性を高めることができる。これにより、インペラハウジング８０は、外周取付リング８４において、排気誘導部材６０と強固に固定することができる。

本実施形態の送風装置１は、モータ１０によりインペラ７０を回転させることで、図１に示すように、吸気口８０ａからインペラ７０内に空気を引き込み、インペラ７０内の空気流路を介して径方向外側へ空気を放出する。インペラ７０から放出された排気は、排気流路９２を通過して排気誘導部材６０に流入する。排気流路９２は、インペラハウジング８０の排気ガイド部８３の内周面と突出部６６ｃの外周面の間に位置する。排気流路９２は、インペラ７０から径方向外側に向かって放出された排気を下側に向けて上側誘導部６４の領域に排気を流入させる。上側誘導部６４は、インペラ７０から吐出された周方向の流動成分を有する排気を下向きに滑らかに誘導し、上下貫通孔６２に案内する。上下貫通孔６２を通過した排気は、外周筒部６５の内周面に沿って下側に流れ、下側誘導部６７により径方向内側に向かって案内され、貫通孔２５、２６からモータ１０の内部に流入する。

貫通孔２５を介してモータ１０の内部に流入した排気は、図６に示すステータ４０とハウジング２０との間の空気流路ＦＰに流入する。空気流路ＦＰ内において、排気は下側へ流れる。空気流路ＦＰ内には、図４に示したように、直線部４１ｃ（ステータコア４１）の外周面が露出しており、排気により冷却される。空気流路ＦＰ内には複数の板状部４５が位置しており、空気流路ＦＰ内を流通する排気を整流する。空気流路ＦＰを流通した排気は、モータ１０の下側開口部２４から下方へ排出される。

貫通孔２６を介してモータ１０内に流入した排気は、図６に示すように、隙間ＣＬを介してステータ４０の内側へ流入する。隙間ＣＬを構成する第１側端面４３ｂと第２側端面４３ｃと傾斜部材４６は、隙間ＣＬを通過する排気をコイル４２の側面に案内する。この構成により、モータ１０の発熱部位であるコイル４２を効率よく冷却することができる。排気はコイル４２の周囲を下方へ向かって流通し、モータ１０下面の貫通孔２２ａから下方へ排出される。

本実施形態の送風装置１によれば、インペラ７０から径方向外側に放出された排気を排気ガイド部８３、上側誘導部６４および下側誘導部６７により円滑にモータ１０の内部に誘導できる。これにより、送風装置１は、高い排気効率を維持しつつモータ１０を冷却できる。

本実施形態の送風装置１によれば、インペラ７０から径方向外側放出された排気を、インペラハウジング８０および排気誘導部材６０によって、モータ１０の内部に誘導する排気流路９２の外側壁面を構成する。このため、インペラハウジング８０のみで排気流路９２の外側壁面を構成する場合と比較して、より円滑に最適化された排気流路９２を構成できる。したがって、本実施形態によれば、インペラ７０から径方向外側に放出された排気を円滑にモータ１０内部に誘導できる送風装置を提供できる。

図１１は、本実施形態に記載の送風装置１を有する掃除機１００の斜視図である。掃除機１００は、上述の実施形態および変形例の送風装置、を有する。これにより、掃除機１００の送風効率を向上することができる。なお、実施形態および変形例の送風装置は、掃除機１００に限らず、他の電気機器にも搭載できる。

以上に、本発明の実施形態および変形例を説明したが、実施形態および各変形例における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。

１…送風装置、１０…モータ、２０…ハウジング、３１…シャフト、４０…ステータ、６０…排気誘導部材、６５…外周筒部、６７…下側誘導部、７０…インペラ、８４ａ…フランジ部、８０…インペラハウジング、８１…吸気ガイド部（外周部）、８２…インペラハウジング本体部、８３…排気ガイド部（外周部）、８４…外周取付リング（突出部）、８５…リブ、１００…掃除機、Ｊ…中心軸

Claims (7)

1. 上下に延びる中心軸を中心とするシャフトと、前記シャフトを囲むステータと、前記ステータを収容し軸方向に延びる筒状のハウジングと、を有するモータと、
   前記シャフトの上側に連結されたインペラと、
   前記インペラを収容し吸気口を有するインペラハウジングと、
   前記インペラの径方向外側に位置する外周筒部を有する排気誘導部材と、
   を備え、
   前記インペラハウジングは、
   前記インペラの上側を覆うインペラハウジング本体部と、
   前記インペラハウジング本体部の外周縁から径方向外側に延びる外周部と、を有し、
   前記外周部の上面は、前記インペラハウジング本体部の上面に対して下側に凹む、送風装置。
2. 前記排気誘導部材は、前記インペラよりも下側において、前記外周筒部の内面から内側に突出する下側誘導部をさらに有する、請求項１に記載の送風装置。
3. 前記外周部は、前記インペラハウジング本体部の外周縁から径方向外側および下側に延び前記インペラの径方向外側に位置する、請求項１に記載の送風装置。
4. 前記インペラハウジングは、
   前記外周部の径方向外側に位置し、軸方向に延びる筒状の突出部をさらに有し、
   前記突出部の外周面は、前記外周筒部の内周面の少なくとも一部と固定される、請求項２に記載の送風装置。
5. 前記突出部は、上部から径方向外側に延びるフランジ部を有し、
   前記フランジ部は、前記外周筒部の上面の少なくとも一部と接触する。請求項４に記載の送風装置。
6. 前記排気誘導部材は、前記外周部の上面と前記突出部とを連結し、周方向に並ぶ複数のリブを有する、請求項４に記載の送風装置。
7. 請求項１〜６の何れか一項に記載の送風装置を有する、掃除機。

Images