JP2021080909A - Electric blower - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る実施形態は電動送風機に関する。 The embodiment according to the present invention relates to an electric blower.
上下方向に延びる中心軸を中心とするシャフトと、シャフトを囲むステーターと、ステーターを保持するハウジングと、を有するモーターと、シャフトの上側に連結されたインペラーと、インペラーを収容し吸気口を有するインペラーハウジングと、インペラーハウジングの周縁部の下側に位置する排気口と、を備える送風装置が知られている。排気口は、ハウジングより上側に位置し周方向に沿って下側に開口している。 A motor having a shaft centered on a central axis extending in the vertical direction, a stator surrounding the shaft, and a housing for holding the stator, an impeller connected to the upper side of the shaft, and an impeller accommodating the impeller and having an intake port. Blowers are known to include a housing and an exhaust port located below the periphery of the impeller housing. The exhaust port is located above the housing and opens downward along the circumferential direction.
従来の送風装置は、インペラーから吐出する空気の風向をインペラーハウジング内で９０度屈曲させ、風向を変えた空気を静翼で整流し、整流された空気をインペラーハウジングの外へ排気する。 In a conventional blower, the wind direction of the air discharged from the impeller is bent 90 degrees in the impeller housing, the air whose wind direction is changed is rectified by a stationary blade, and the rectified air is exhausted to the outside of the impeller housing.
ところで、近年、より小型、かつ軽量な電気掃除機が求められている。電気掃除機の小型化、軽量化を実現するためには、電動送風機の小型化、高効率化が必要となる。電動送風機の高効率化を図るためには、インペラーから吐出される流体を、風向を変化させたり、整流したりすることなく、極力、早期に排気することが好ましい。 By the way, in recent years, a smaller and lighter vacuum cleaner has been demanded. In order to reduce the size and weight of the vacuum cleaner, it is necessary to reduce the size and efficiency of the electric blower. In order to improve the efficiency of the electric blower, it is preferable to exhaust the fluid discharged from the impeller as soon as possible without changing the wind direction or rectifying it.
しかしながら、インペラーから吐出される流体は、モーターの冷却風に利用される。つまり、送風装置の高効率化とモーターの冷却とは、トレードオフの関係にある。また、送風装置の高効率化とモーターの冷却との好適なバランスは、例えば、送風装置に作用する圧力損失、およびモーターの消費電力の組み合わせによって異なる。 However, the fluid discharged from the impeller is used for the cooling air of the motor. In other words, there is a trade-off between improving the efficiency of the blower and cooling the motor. Further, a suitable balance between high efficiency of the blower and cooling of the motor depends on, for example, a combination of the pressure loss acting on the blower and the power consumption of the motor.
そこで、本発明は、効率と電動機の冷却とのトレードオフ関係を容易に調整可能な電動送風機を提案することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to propose an electric blower in which the trade-off relationship between efficiency and cooling of the motor can be easily adjusted.
前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る電動送風機は、オープン形の遠心ファンと、前記遠心ファンを回転駆動させる電動機と、前記遠心ファンに繋がる吸込口を有して前記遠心ファンおよび前記電動機を覆うケースと、を備え、前記ケースは、前記吸込口を有して前記遠心ファンを覆うファンカバーと、前記ファンカバーに組み合わされて前記電動機の少なくとも一部を覆うシリンダーと、を備え、前記ファンカバーと前記シリンダーとの連結部には、開口面積を変更可能であり、前記遠心ファンから吐出される流体を前記ケース外へ排気する排気口が設けられている。 In order to solve the above problems, the electric blower according to the embodiment of the present invention has an open centrifugal fan, an electric motor for rotationally driving the centrifugal fan, and a suction port connected to the centrifugal fan. The case includes a case that covers the electric motor, and the case includes a fan cover that has the suction port and covers the centrifugal fan, and a cylinder that is combined with the fan cover and covers at least a part of the electric motor. The opening area of the connecting portion between the fan cover and the cylinder can be changed, and an exhaust port for exhausting the fluid discharged from the centrifugal fan to the outside of the case is provided.
本発明に係る電動送風機の実施形態について図１から図１１を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当する構成には同一の符号を付している。 An embodiment of the electric blower according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11. In the plurality of drawings, the same or corresponding configurations are designated by the same reference numerals.
図１は、本発明の実施形態に係る電動送風機の断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of an electric blower according to an embodiment of the present invention.
図２は、本発明の実施形態に係る電動送風機の部分断面斜視図である。 FIG. 2 is a partial cross-sectional perspective view of the electric blower according to the embodiment of the present invention.
図１および図２に示すように、本実施形態に係る電動送風機１は、遠心ファン２と、遠心ファン２を回転駆動させる電動機３と、遠心ファン２から吹き出る流体を電動機３へ導くディフューザー５と、遠心ファン２および電動機３を支えるフレーム８と、遠心ファン２に繋がる吸込口６を有して遠心ファン２および電動機３を覆うケース７と、を備えている。なお、流体は、もっぱら気体であり、空気である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
なお、遠心ファン２および電動機３の回転中心線に沿う方向は、電動送風機１の軸方向である。遠心ファン２および電動機３の回転中心線に直交する方向は、電動送風機１の径方向である。電動送風機１の軸方向に直交し、かつ電動送風機１の径方向に直交する方向は、電動送風機１の周方向であり、遠心ファン２および電動機３の回転方向である。本実施形態における方向の説明は、これらに準じる。
The direction along the rotation center line of the
遠心ファン２は、例えばアルミニウム合金の成型品、または成形品である。遠心ファン２は、電動機３の出力軸に相当する軸９に回転一体に固定されている。遠心ファン２は、ディフューザー５の上流側に配置されている。
The
遠心ファン２は、ハブ１１と、ハブ１１から突出する複数の羽根１２と、を備えている。遠心ファン２は、後ろシュラウドに相当するハブ１１を備える一方、前シュラウドを有していない。換言すると、遠心ファン２は、オープン形である。
The
ハブ１１は、流体を吸い込む中心部から流体を吹き出す外縁部へ向かって徐々に拡径する円錐台形を有している。ハブ１１の中心部には、軸９を配置する孔１３が設けられている。孔１３は、遠心ファン２の回転中心線に沿ってハブ１１を貫通している。
The
複数の羽根１２は、ハブ１１からケース７の内面へ向かって延びている。複数の羽根１２は、いわゆる円形翼列である。複数の羽根１２は、ハブ１１の周方向、つまり遠心ファン２の回転方向に等間隔に配列されている。それぞれの羽根１２は、ハブ１１の中心部からハブの外縁部へ向かって徐々にケース７の内面へ向かって起立する、捻れた形状を有している。換言すると、複数の羽根１２は、前縁から後縁に掛けて翼型（airfoil）または翼断面（wing section）が変化する、いわゆる３次元翼である。
The plurality of
軸９の先端部には、遠心ファン２が軸９から抜け出ることを防ぐ抜止部１５が設けられている。抜止部１５は、例えば硬化した接着剤や、軸９に設けられるねじ部に締結されるナットである。遠心ファン２が回転して電動送風機１が流体を吸い込む際、遠心ファン２には、軸９から抜け出る方向へ荷重、いわゆるスラスト荷重が作用する。抜止部１５は、遠心ファン２に作用するスラスト荷重に抗して、遠心ファン２が軸９から抜け出ることを防ぐ。
A retaining
電動機３は、無整流子電動機であり、いわゆるＤＣブラシレスモーターである。電動機３は、ディフューザー５の下流側に配置されている。電動機３は、インナーロータータイプである。電動機３は、回転子１６と、フレーム８に固定されて回転子１６を包囲する固定子１７と、を備えている。
The
回転子１６は、軸９に回転一体に固定されている。つまり、軸９には、電動機３の回転子１６と遠心ファン２とが回転一体に固定されている。軸９は、一対の軸受１８を介してフレーム８に回転可能に支持されている。回転子１６は、一対の軸受１８の間に配置されている。
The
回転子１６は、回転子１６の周方向、つまり回転子１６の回転方向に並ぶ複数の磁極を備えている。それぞれの磁極は、少なくとも１つの永久磁石を有している。磁極の極性は、回転子１６の回転方向へ交互に替わる。
The
固定子１７は、回転子１６の周囲に回転子１６を回転させる回転磁界（回転磁場）を生じる。固定子１７は、鉄心２１と、鉄心２１に組み合わされる絶縁体２２と、複数の巻線２３と、複数の端子２５と、を備えている。
The
また、固定子１７は、単相４スロット集中巻きの固定子である。つまり、巻線２３は４つある。
Further, the
鉄心２１は、固定子１７の軸方向に積層され、かつ一体化された複数の薄板を有している。薄板は、例えば電磁鋼板である。鉄心２１は、円筒形状を有している。鉄心２１は、フレーム８に締結部材２６、例えばねじで固定されている。鉄心２１は、筒状のヨーク２７（いわゆる継鉄）と、ヨーク２７の内側へ突出し、かつ間隔を隔てて回転子１６の回転方向へ並ぶ４つのティース２８と、を有している。
The
絶縁体２２は、絶縁性を有する合成樹脂の成型品、または成形品であって、例えばインサート成形で鉄心２１に一体化されている。絶縁体２２は、巻線２３および端子２５を鉄心２１から電気的に絶縁する。絶縁体２２は、鉄心２１と巻線２３との間を絶縁し、および鉄心２１と端子２５との間を絶縁し、かつ巻線２３および端子２５を支持している。絶縁体２２は、それぞれの端子２５を保持する複数の端子台２９を備えている。
The
複数の巻線２３は、鉄心２１に回転磁場を形成する。複数の巻線２３は、相毎に隣り合わせに配置されている。換言すると、同じ相の２つの巻線２３は、隣り合わせに配置されている。複数の巻線２３は、回転子１６の回転方向へ、交互に極性の異なる磁場を生じさせる。それぞれの巻線２３は、それぞれのティース２８および絶縁体２２に巻き付けられている。
The plurality of
それぞれの端子２５は、相毎に複数の巻線２３を並列に接続し、かつ並列に接続された複数の巻線２３を制御回路に電気的に接続する。
Each terminal 25 connects a plurality of
また、固定子１７は、センサー基板３２を備えている。センサー基板３２は、回転子１６の磁極の極性を検出することによって回転子１６の回転角度を検出する。センサー基板３２は、例えばホールＩＣを備えている。センサー基板３２は、回転子１６の後ろ側の端面、つまり遠心ファン２から遠い方の端面を臨み、回転子１６の磁石の外周に沿っている。センサー基板３２は、基板締結部材３３、例えばねじで絶縁体２２に固定されている。
Further, the
ディフューザー５は、遠心ファン２から吹き出る流体を整流する。ディフューザー５は、樹脂成型品または樹脂成形品であり、例えばガラス繊維を配合したＰＥＴ樹脂（Poly Ethylene Terephthalate、ポリエチレンテレフタレート樹脂）の一体成型品または一体成形品である。ディフューザー５は、筒形の外枠部３５と、外枠部３５内に同心に配置される円盤形のハブ３６と、外枠部３５とハブ３６との間に架設される複数のガイドベーン３７と、を備えている。
The
外枠部３５は、フレーム８を支持する。外枠部３５は、ディフューザー５の外郭であって、電動送風機１のケース７の一部である。外枠部３５の内面には、フレーム８の一部を嵌め込んで外枠部３５とフレーム８との位置関係を決める溝が設けられている。
The
ハブ３６の中央部には、遠心ファン２の外縁部が配置される凹部３８が設けられている。また、ハブ３６の中央部には、フレーム８の一部を嵌め込む取付開口部３９が設けられている。
A
取付開口部３９は、凹部３８をディフューザー５の軸方向へ貫通している。取付開口部３９の近傍には複数の孔が設けられている。この孔には、ディフューザー５をフレーム８に固定する締結部材、例えばねじが挿し通される。
The mounting
外枠部３５の内径は、ハブ３６の外径より大きい。つまり、外枠部３５とハブ３６との間には環状の隙間がある。環状の隙間は、遠心ファン２から吹き出る流体を電動機３へ導く。
The inner diameter of the
複数のガイドベーン３７は、外枠部３５とハブ３６との間には環状の隙間に配置されている。複数のガイドベーン３７は、外枠部３５とハブ３６との間に架け渡されて外枠部３５とハブ３６とを一体化している。複数のガイドベーン３７は、２次元翼型を有している。複数のガイドベーン３７は、ディフューザー５の周方向に間隔を隔てて設けられている。それぞれのガイドベーン３７の翼弦線は、ディフューザー５の軸方向へ延びている。
The plurality of
なお、ディフューザー５は、複数の径方向ガイドベーンを備えていても良い。複数の径方向ガイドベーンは、ハブ３６の外側環状部４１に、ディフューザー５の周方向に間隔を隔てて設けられている。径方向ガイドベーンも２次元翼型を有している。それぞれの径方向ガイドベーンの翼弦線は、ディフューザー５の径方向へ延びている。ディフューザー５に複数の径方向ガイドベーンを設ける場合、ケース７の内面には、複数の径方向ガイドベーンに対応する複数の凹部が設けられる。径方向ガイドベーンのそれぞれは、それぞれの凹部に突入してディフューザー５に固定される。
The
また、ディフューザー５はガイドベーンの無い、いわゆるベーンレスディフューザーであっても良い。
Further, the
フレーム８は、例えばアルミニウム合金、またはマグネシウム合金などの、軽量、かつ導電性を有する金属部材の成型品、または成形品である。フレーム８は、電動機３を収容している。フレーム８は、一対の軸受１８を介して電動機３の回転子１６を回転自在に支えている。フレーム８は、電動機３の固定子１７を支持している。フレーム８は、第一フレーム半体５１と、第二フレーム半体５２と、を備えている。フレーム８は、第一フレーム半体５１と第二フレーム半体５２とで電動機３を軸９の一方側と他方側とから挟み込んで収容している。第一フレーム半体５１と第二フレーム半体５２とは、締結部材２６、例えばねじで連結されている。つまり、締結部材２６は、第一フレーム半体５１に固定子１７および第二フレーム半体５２を共締めしている。
The
第一フレーム半体５１は、遠心ファン２と電動機３との間に配置されている。
The
第一フレーム半体５１は、ディフューザー５の取付開口部３９に嵌合される円筒嵌合部５３と、軸９を支える軸受１８の一方を保持する第一軸受保持部５５と、を備えている。第一フレーム半体５１は、ディフューザー５から流れ出る流体を電動機３へ導くフレーム吸気口５６を有している。第一フレーム半体５１は、締結部材２６を締め込むねじ穴５７を有している。
The
また、第一フレーム半体５１は、筒形の第二外枠部５８を備えている。第二外枠部５８は、フレーム８の外郭であって、ケース７の一部である。
Further, the first
第二フレーム半体５２は、軸９を支える軸受１８の他方を保持する第二軸受保持部５９を備えている。第二フレーム半体５２は、締結部材２６が挿し通される孔６１を有している。第二フレーム半体５２は、電動機３を冷却した流体が吹き出るフレーム排気口６２を有している。フレーム排気口６２は、電動機３の端子２５を電動送風機１の外側に露出させる。
The
ケース７は、吸込口６を有して遠心ファン２を覆うファンカバー６５と、ファンカバー６５に組み合わされて電動機３の少なくとも一部を覆うシリンダー６６と、を備えている。
The case 7 includes a
ファンカバー６５は、樹脂成型品または樹脂成形品であり、例えばガラス繊維を配合したＰＥＴ樹脂（Poly Ethylene Terephthalate、ポリエチレンテレフタレート樹脂）の一体成型品または一体成形品である。ファンカバー６５は、遠心ファン２を覆い隠してディフューザー５に接着固定される。ファンカバー６５は、前シュラウドのないオープン形の遠心ファン２の複数の羽根１２に対面している。
The
ファンカバー６５は、径寸法より軸寸法が小さく、扁平な形状を有している。ファンカバー６５外径は、ディフューザー５の外枠部３５の外径と実質的に等しい。
The
ファンカバー６５は、遠心ファン２およびディフューザー５の上流側を覆う壁部７０を備えている。壁部７０は、遠心ファン２へ流体を導く吸込口６を有する円筒形状の第一壁７１と、遠心ファン２の羽根１２に沿って徐々に拡がる円錐状の第二壁７２と、ディフューザー５の上流側を塞ぐ、薄い環状の第三壁７３と、を有している。
The
吸込口６は、電動送風機１の流体入口であって円形の開口である。吸込口６は、遠心ファン２の羽根１２の前縁部を臨んでいる。
The
ファンカバー６５は、接着剤を硬化させた接着部８１によってディフューザー５の外枠部３５に固定されている。ファンカバー６５の第二壁７２と遠心ファン２のハブ１１との間には、遠心ファン２の翼間風路が区画されている。ファンカバー６５の第三壁７３とディフューザー５の外側環状部４１との間には、遠心ファン２から吐出される流体を径方向外側へ導く円環形状の風路が区画されている。
The
ファンカバー６５は、第二壁７２と第三壁７３との境界部から第三壁７３の外面に掛けて肉抜部８２を有している。肉抜部８２は、ファンカバー６５を軽量化する。肉抜部８２は、ファンカバー６５の周方向に複数設けられている。隣接する２つの肉抜部８２の間には、ファンカバー６５の径方向に沿って放射状に延びるリブ部８３が設けられている。
The
シリンダー６６は、ディフューザー５の外枠部３５と、フレーム８の第二外枠部５８と、を含んでいる。電動送風機１の大部分を覆い隠す筒形状の外殻である。シリンダー６６は、実質的に一様な外径を有している。つまり、ディフューザー５の外枠部３５とフレーム８の第二外枠部５８とは、実質的に同じ外径を有している。
The
なお、シリンダー６６の一部、つまりディフューザー５の外枠部３５は、ディフューザー５に一体化されているが、ディフューザー５に一体化されていなくても良い。換言すると、シリンダー６６は、ディフューザー５に一体化されていても良いし、別体であっても良い。外枠部３５はディフューザー５から切り離された別部材であって、第二外枠部５８に一体化されていても良い。
Although a part of the
また、シリンダー６６の他部、つまりフレーム８の第二外枠部５８は、フレーム８に一体化されているが、フレーム８に一体化されていなくても良い。換言すると、シリンダー６６は、フレーム８に一体化されていても良いし、別体であっても良い。第二外枠部５８はフレーム８から切り離された別部材であって、ディフューザー５の外枠部３５に一体化されていても良い。
Further, the other portion of the
電動送風機１は、例えばインバータ回路を含むドライバと、このドライバをＰＷＭ制御する制御部と、を備える制御回路によって駆動される。端子２５およびセンサー基板３２が制御回路に接続される。制御回路は、ドライバによって巻線２３に流れる電流の向きや通電時間を制御することで、各巻線２３を介して固定子１７の鉄心２１に生じさせる磁極を時間毎に切り換える。
The
図３は、本発明の実施形態に係る電動送風機の部分的な斜視図である。 FIG. 3 is a partial perspective view of the electric blower according to the embodiment of the present invention.
図１および図２に加えて、図３に示すように、本実施形態に係る電動送風機１は、ケース７の側面に設けられる複数のケース排気口９１を有している。複数のケース排気口９１は、遠心ファン２から吐出される流体をケース７外へ排気する。複数のケース排気口９１は、ケース７の周方向へ、実質的に等間隔に並んでいる。
In addition to FIGS. 1 and 2, as shown in FIG. 3, the
それぞれのケース排気口９１は、ファンカバー６５とシリンダー６６との連結部９２に設けられている。それぞれのケース排気口９１は、シリンダー６６の端面へ開放される切り欠き状の凹部９３、およびシリンダー６６に接合されるファンカバー６５の端面の一部６５ａにより画定される開口である。なお、シリンダー６６の端面およびファンカバー６５の端面は、ファンカバー６５とシリンダー６６との結合面、つまり接着部８１で接合される面である。
Each
また、それぞれのケース排気口９１は、遠心ファン２から吐出される流体の流れの方向を臨んでいる。つまり、それぞれのケース排気口９１は、遠心ファン２の羽根１２の後縁を臨んでいる。換言すると、それぞれのケース排気口９１は、遠心ファン２から吐出される流体の流れの方向、つまり流線の先に配置されている。ケース排気口９１を通じて、ケース７の外側から遠心ファン２の羽根１２の後縁を見通すことができる。
Further, each
ファンカバー６５は、ファンカバー６５の端面からシリンダー６６側へ突出する複数の開口面積変更片９５を備えている。複数の開口面積変更片９５は、ケース７の周方向へ、実質的に等間隔に並んでいる。
The
それぞれの開口面積変更片９５は、シリンダー６６の内周面に接するようにシリンダー６６に嵌め込まれている。それぞれの開口面積変更片９５の外周面は、シリンダー６６の内周面に対面し、それぞれの開口面積変更片９５の内周面は、遠心ファン２から吐出される流体が通る風路の一部を画定している。
Each opening
それぞれの開口面積変更片９５の内周面は、開口面積変更片９５の突出端へ向かって開口面積変更片９５の肉厚が減少する円弧形状の流向変更部９６を有している。流向変更部９６は、連結部９２に設けられて遠心ファン２から吐出される流体の一部が電動機３へ向かうよう流れの方向を変更する。流向変更部９６は、遠心ファン２から吐出される流体の流れを、遠心ファン２の軸方向へ円滑に変更する。
The inner peripheral surface of each opening
流向変更部９６は、遠心ファン２から吐出される流体の流れの方向、つまり流線の先に配置されている。流向変更部９６は、遠心ファン２から吐出される流体の流れの一部の向きを遠心ファン２の径方向から軸方向へ変化させて、円滑にディフューザー５へ導く。
The flow direction changing unit 96 is arranged in the direction of the flow of the fluid discharged from the
つまり、電動送風機１は、ケース排気口９１を通じて遠心ファン２から吐出される流体の一部を排気する一方、ファンカバー６５とシリンダー６６との連結部９２におけるケース排気口９１が設けられていない部位、つまり非開口部によって遠心ファン２から吐出される流体の残部を電動機３の冷却風として電動機３へ導く。連結部９２の非開口部の全部、または一部では、開口面積変更片９５の流向変更部９６によって、遠心ファン２から吐出される流体の残部の全部または一部が、電動機３へ円滑に導かれる。
That is, the
そして、ケース排気口９１は、開口面積を変化させることができる。ケース排気口９１の開口面積は、ファンカバー６５とシリンダー６６との連結位置の違いによって変化する。
The opening area of the
図４から図６は、本発明の実施形態に係る電動送風機のファンカバーとシリンダーとの連接部の部分的な展開図である。 4 to 6 are partially developed views of the connecting portion between the fan cover and the cylinder of the electric blower according to the embodiment of the present invention.
図４から図６では、筒形状の連結部９２を平面に展開して図示する。図４では、ケース排気口９１は全閉されている。図５では、ケース排気口９１は全開されている。図６では、ケース排気口９１は半開（つまり、開度５０パーセント）されている。
In FIGS. 4 to 6, the
なお、ケース排気口９１の周方向における開口幅を、以下「ケース排気口９１の幅」と表現し、開口面積変更片９５の周方向における幅を、以下「開口面積変更片９５の幅」と表現する。ケース排気口９１の軸方向における開口幅を、以下「ケース排気口９１の高さ」と表現し、開口面積変更片９５の軸方向における突出量を、以下「開口面積変更片９５の高さ」と表現する。
The opening width of the
図４に示すように、本実施形態に係る電動送風機１では、開口面積変更片９５がケース排気口９１に重なるようファンカバー６５とシリンダー６６とが連結されると、ケース排気口９１は、開口面積変更片９５で塞がれる。なお、開口面積変更片９５の幅は、ケース排気口９１の幅以上であることが好ましく、開口面積変更片９５の高さは、ケース排気口９１の高さ以上であることが好ましい。
As shown in FIG. 4, in the
図４に示すように、ケース排気口９１が全閉された状態では、遠心ファン２から吐出される流体の全量が電動機３へ導入される。したがって、電動機３は、遠心ファン２から吐出される流体の全量で冷却される。
As shown in FIG. 4, when the
図５に示すように、本実施形態に係る電動送風機１では、開口面積変更片９５がケース排気口９１を避け、開口面積変更片９５がケース排気口９１に重ならず、開口面積変更片９５が連結部９２の非開口部に位置するよう、ファンカバー６５とシリンダー６６とが連結されると、ケース排気口９１は開口面積変更片９５で塞がれることなく全開する。
As shown in FIG. 5, in the
図５に示すように、ケース排気口９１が全開された状態では、遠心ファン２から吐出される流体の一部が、連結部９２の非開口部、および非開口部を覆い隠す開口面積変更片９５によって流向を変えて、電動機３へ導入される。したがって、電動機３は、遠心ファン２から吐出される流体の一部で冷却される。一方で、遠心ファン２から吐出される流体の残部は、ケース排気口９１からケース７の外へ排気される。
As shown in FIG. 5, when the
つまり、遠心ファン２から吐出される流体は、電動機３の冷却に利用される部分と、電動機３を冷却することなく、ケース排気口９１からケース７の外へ排気される部分と、に分かれる。そのため、電動機３内部の圧力損失に影響されることなく、ケース７外へ排気される流体によって、電動送風機１の効率が向上する一方、電動機３へ導入される流量の減少によって、電動機３の冷却効果が低下する。
That is, the fluid discharged from the
ところで、従来の電動送風機では、電動送風機の効率と電動機の冷却とのトレードオフ関係を調整するためには、ケース排気口９１の開口面積が異なるケース７を複数種類揃え、適宜に選択する必要があった。
By the way, in the conventional electric blower, in order to adjust the trade-off relationship between the efficiency of the electric blower and the cooling of the electric motor, it is necessary to prepare a plurality of types of cases 7 having different opening areas of the
そこで、本実施形態に係る電動送風機１は、ファンカバー６５とシリンダー６６との連結位置の違いによってケース排気口９１の開口面積を変化させる。
Therefore, the
具体的には、図６に示すように、本実施形態に係る電動送風機１では、開口面積変更片９５がケース排気口９１の一部に重なるよう、ファンカバー６５とシリンダー６６とが連結されると、ケース排気口９１の一部が開口面積変更片９５で塞がれ、ケース排気口９１の残部が開口面積変更片９５で塞がれることなく開放される。
Specifically, as shown in FIG. 6, in the
開口面積変更片９５とケース排気口９１との重なりを大きくするほど、ケース排気口９１の開口度は低下し、開口面積変更片９５とケース排気口９１との重なりを小さくするほど、ケース排気口９１の開口度は増加する。
The greater the overlap between the opening
なお、ケース排気口９１の開口度とは、ケース排気口９１の開放部分９１ａとケース排気口９１の閉鎖部分９１ｂとの比率であって、（開口度）＝（開放部分９１ａの開口面積）÷（ケース排気口９１の開口面積）で表される。
The opening degree of the
ケース排気口９１の開口度は、ファンカバー６５とシリンダー６６との連結位置の違い、つまりファンカバー６５とシリンダー６６との周方向における連結位置によって変化する。そのため、電動送風機１は、従来の電動送風機に比べて高効率化と電動機３の冷却とのトレードオフ関係を容易に調整可能であって、開発に掛かる時間、および費用面において優位性を有している。また、電動送風機１は、電動機３へ導入される流量を容易に調節できるため、電動機３を流体が通過することで生じる騒音を容易に低減することもできる。
The opening degree of the
以上説明したとおり、本実施形態に係る電動送風機１は、電動機３の消費電力や、電動送風機１に作用する圧力損失、例えば電動送風機１が搭載される電気掃除機の圧力損失に応じて、ケース排気口９１の開口面積を変更できる。
As described above, the
なお、ケース排気口９１を画定する切り欠き状の凹部９３は、ファンカバー６５側に設けられていても良い。この場合には、ファンカバー６５側にシリンダー６６の一部が一体化される。また、開口面積変更片９５は、シリンダー６６側に設けられる。ファンカバー６５とシリンダー６６との結合面は、図１から図３に示される位置よりも電動機３に近い側に配置される。この結合面は、ディフューザー５の外側環状部４１を含む平面に実質的に含まれていることが好ましい。
The notch-shaped
また、ケース排気口９１の幅は、開口面積変更片９５の幅と同じであっても良いし、開口面積変更片９５の幅と異なっていても良い。ケース排気口９１の幅は、開口面積変更片９５の幅より大きくても良いし、開口面積変更片９５の幅より小さくても良い。
Further, the width of the
ただし、隣り合う開口面積変更片９５の間隔がケース排気口９１の幅より大きく、かつケース排気口９１が全開になるようファンカバー６５をシリンダー６６に連結する場合には、ケース７の周方向において、ケース排気口９１の縁の一方は、開口面積変更片９５の縁に揃っていることが好ましい。
However, when the
図７は、本発明の実施形態に係る電動送風機のファンカバーとシリンダーとの連接部の部分的な断面図である。 FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the connecting portion between the fan cover and the cylinder of the electric blower according to the embodiment of the present invention.
図７の断面図は、電動送風機１の軸方向に直行する。図７において、隣り合う開口面積変更片９５の間隔は、ケース排気口９１の幅より大きい。換言すると、開口面積変更片９５の幅は、連結部９２の非開口部の幅より小さい。そのため、ケース排気口９１の内側には、径方向外側へ向かって段階的に狭くなる風路が形成される。この段階的に狭くなる風路は、より広い開口面積変更片９５の間隔から、より狭いケース排気口９１へ段階的に狭くなる。
The cross-sectional view of FIG. 7 is orthogonal to the axial direction of the
そこで、ケース排気口９１を全開にする場合には、図７に実線で示すように、ケース排気口９１の縁の一方を開口面積変更片９５の縁に揃えることができる。このようにファンカバー６５をシリンダー６６に連結することで、ケース７の周方向において、ケース排気口９１の縁の他方は、開口面積変更片９５の縁に揃わない。そうすると、ケース排気口９１の内側近傍には、１つの階段状の風路が形成される。
Therefore, when the
しかしながら、図７に二点鎖線で示すように、ケース７の周方向において、ケース排気口９１の両方の縁が開口面積変更片９５の縁に揃わないよう、ファンカバー６５をシリンダー６６に連結することもできる。そのような場合、ケース７の周方向において、ケース排気口９１の両方の縁は、開口面積変更片９５の縁に揃わない。そうすると、ケース排気口９１の内側近傍には、２つの階段状の風路が形成される。
However, as shown by the alternate long and short dash line in FIG. 7, the
これら階段状の風路は、流体の流れを乱して騒音を発生させたり排気の流れを阻害したりする。そのため、図７に二点鎖線で示す、２つの階段状の風路が形成されるようファンカバー６５をシリンダー６６に連結することは避けることが好ましく、図７に実線で示す、１つの階段状の風路が形成されるようファンカバー６５をシリンダー６６に連結することが好ましい。
These stepped air passages disturb the flow of fluid to generate noise and obstruct the flow of exhaust gas. Therefore, it is preferable to avoid connecting the
なお、隣り合う開口面積変更片９５の間隔は、ケース排気口９１の幅より小さく設定されていても良い。この場合には、ケース排気口９１は常に絞られた状態で利用される。
The distance between the adjacent opening
次いで、電動送風機１のケース排気口９１の開口面積変更構造の他の例について説明する。なお、各例で説明する第二例の開口面積変更構造、第三例の開口面積変更構造、および第四例の開口面積変更構造において、図１から図７に示される第一例の開口面積変更構造と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
Next, another example of the opening area changing structure of the
図８は、本発明の実施形態に係る電動送風機の第二例の開口面積変更構造を有する連接部の部分的な展開図である。 FIG. 8 is a partially developed view of a connecting portion having an opening area changing structure of a second example of the electric blower according to the embodiment of the present invention.
図９は、本発明の実施形態に係る電動送風機の第三例の開口面積変更構造を有する連接部の部分的な展開図である。 FIG. 9 is a partially developed view of a connecting portion having an opening area changing structure of a third example of the electric blower according to the embodiment of the present invention.
図８および図９に示すように、本実施形態に係る電動送風機１は、ケース７の外面に設けられてケース排気口９１との相対的な位置の違いによってケース排気口９１の開口面積を変化させる開口面積変更部材９８Ａ、９８Ｂを備えている。
As shown in FIGS. 8 and 9, the
なお、図８および図９では、ケース排気口９１は半開（つまり、開度５０パーセント）されている。
In FIGS. 8 and 9, the
第一例の開口面積変更構造は、ケース７の内側に配置される開口面積変更片９５でケース排気口９１の開口面積を変更する一方、第二例の開口面積変更構造および第三例の開口面積変更構造は、ケース７の外側に配置される開口面積変更部材９８Ａ、９８Ｂでケース排気口９１の開口面積を変更する
In the opening area changing structure of the first example, the opening area of the
図８に示される、第二例の開口面積変更構造では、開口面積変更部材９８Ａは、ケース７の軸方向における設置位置を変更することによって、ケース排気口９１の開口面積を変更する。
In the opening area changing structure of the second example shown in FIG. 8, the opening
開口面積変更部材９８Ａは、環状であって、ケース排気口９１の全部または一部を遮ることが可能な帯である。開口面積変更部材９８Ａの太さ（軸方向における幅）は、ケース排気口９１の高さよりも大きいことが好ましい、
The opening
図９に示される、第三例の開口面積変更構造では、開口面積変更部材９８Ｂは、ケース７の周方向における設置位置を変更することによって、ケース排気口９１の開口面積を変更する。
In the opening area changing structure of the third example shown in FIG. 9, the opening
開口面積変更部材９８Ｂは、環状であって、ケース排気口９１の全部または一部を遮ることが可能な帯である。開口面積変更部材９８Ｂは、ケース排気口９１の全部または一部を開放する開口部９８ａと、ケース排気口９１の全部または一部を覆い隠すことが可能な非開口部９８ｂと、を有している。
The opening
なお、ケース排気口９１を画定する切り欠き状の凹部９３がファンカバー６５側に設けられる場合には、開口面積変更部材９８Ａ、９８Ｂは、ファンカバー６５の外面に設けられてケース排気口９１との相対的な位置の違いによってケース排気口９１の開口面積を変化させる。したがって、開口面積変更部材９８Ａ、９８Ｂは、ファンカバー６５およびシリンダー６６の少なくともいずれかの外面に設けられていれば良い。
When the notch-shaped
第二例の開口面積変更構造および第三例の開口面積変更構造では、開口面積変更部材９８Ａ、９８Ｂがケース排気口９１の一部に重なるよう、ケース７に開口面積変更部材９８Ａ、９８Ｂが設けられると、ケース排気口９１の一部が開口面積変更部材９８Ａ、９８Ｂで塞がれ、ケース排気口９１の残部が開口面積変更部材９８Ａ、９８Ｂで塞がれることなく開放される。
In the opening area changing structure of the second example and the opening area changing structure of the third example, the opening
開口面積変更部材９８Ａ、９８Ｂとケース排気口９１との重なりを大きくするほど、ケース排気口９１の開口度は低下し、開口面積変更部材９８Ａ、９８Ｂとケース排気口９１との重なりを小さくするほど、ケース排気口９１の開口度は増加する。
The greater the overlap between the opening
ケース排気口９１の開口度は、ケース排気口９１と開口面積変更部材９８Ａ、９８Ｂとの相対的な位置の違いによって変化する。そのため、電動送風機１は、従来の電動送風機に比べて高効率化と電動機３の冷却とのトレードオフ関係を容易に調整可能であって、開発に掛かる時間、および費用面において優位性を有している。また、電動送風機１は、電動機３へ導入される流量を容易に調節できるため、電動機３を流体が通過することで生じる騒音を容易に低減することもできる。
The opening degree of the
また、第二例の開口面積変更構造および第三例の開口面積変更構造では、第一例の開口面積変更構造の開口面積変更片９５のように、ファンカバー６５とシリンダー６６との連結位置の変化によるケース７内の風路の形状変化をともなわない。そのため、ケース排気口９１の開口面積の変化による電動送風機１の効率変化を予測しやすい。
Further, in the opening area changing structure of the second example and the opening area changing structure of the third example, the connection position of the
図１０および図１１は、本発明の実施形態に係る電動送風機の第四例の開口面積変更構造を有する連接部の部分的な展開図である。 10 and 11 are partially developed views of a connecting portion having an opening area changing structure of a fourth example of the electric blower according to the embodiment of the present invention.
図１０および図１１に示される、第四例の開口面積変更構造は、第一例から第三例の開口面積変更構造に組み合わせて適用される。 The opening area changing structure of the fourth example shown in FIGS. 10 and 11 is applied in combination with the opening area changing structure of the first to third examples.
図１０および図１１に示すように、本実施形態に係る電動送風機１のケース排気口９１は、矩形でなく、例えば三角形であっても良い。ケース排気口９１は、楕円形であっても良い。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
三角形のケース排気口９１は、第一例の開口面積変更構造のように、ケース排気口９１をケース７の周方向から遮る場合において、三角形状の頂点側から開口面積変更片９５でケース排気口９１を塞ぐこともできるし（図１０）、三角形状の底辺側から開口面積変更片９５でケース排気口９１を塞ぐこともできる（図１１）。第四例の開口面積変更構造では、ファンカバー６５とシリンダー６６との連結位置の変化に対する、ケース排気口９１の開口率の変化を、緩やかにしたり、急激にしたりすることができる（緩急を与えられる）。
The triangular
また、矩形のケース排気口９１に非矩形の開口面積変更片９５を組み合わせても良い。第四例の開口面積変更構造を、第二例の開口面積変更構造、および第三例の開口面積変更構造に適用した場合であっても同様である。
Further, the rectangular
以上のように、本実施形態に係る電動送風機１は、オープン形の遠心ファン２と、遠心ファン２を覆うファンカバー６５と、ファンカバー６５に組み合わされるシリンダー６６と、を備え、ファンカバー６５とシリンダー６６との連結部９２に設けられて遠心ファン２から吐出される流体をケース７外へ排気する、開口面積を変更可能なケース排気口９１を有している。そのため、電動送風機１は、従来の電動送風機に比べて高効率化と電動機３の冷却とのトレードオフ関係を容易に調整可能であって、開発に掛かる時間、および費用面において優位性を有している。また、電動送風機１は、電動機３へ導入される流量を容易に調節できるため、電動機３を流体が通過することで生じる騒音を容易に低減することもできる。
As described above, the
また、電動送風機１は、ファンカバー６５とシリンダー６６との連結位置の違いによってケース排気口９１の開口面積を変化させる。そのため、電動送風機１は、同一形状のファンカバー６５と同一形状のシリンダー６６とを、様々に異なる連結位置で組み合わせて、高効率化と電動機３の冷却とのトレードオフ関係を容易に調整できる。
Further, the
さらに、電動送風機１は、ケース７の外面に設けられてケース排気口９１との相対的な位置の違いによってケース排気口９１の開口面積を変化させる開口面積変更部材９８Ａ、９８Ｂを備えている。そのため、電動送風機１は、ファンカバー６５とシリンダー６６との連結位置を一意に維持したまま、開口面積変更部材９８Ａ、９８Ｂの設置位置を変更することによって、高効率化と電動機３の冷却とのトレードオフ関係を容易に調整できる。
Further, the
また、電動送風機１は、遠心ファン２から吐出される流体の流れの方向を臨むケース排気口９１を有している。そのため、電動送風機１は、遠心ファン２から吐出される流体の一部を、直接的に排気し、効率を容易に向上できる。
Further, the
さらに、電動送風機１は、連結部９２に設けられて遠心ファン２から吐出される流体の一部が電動機３へ向かうよう流れの方向を変更する流向変更部９６を備えている。そのため、電動送風機１は、電動機３へ導かれる冷却風としての流体を、効率良く送り込むことができる。
Further, the
したがって、本実施形態に係る電動送風機１によれば、効率と電動機３の冷却とのトレードオフ関係を容易に調整できる。
Therefore, according to the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
１…電動送風機、２…遠心ファン、３…電動機、５…ディフューザー、８…フレーム、６…吸込口、７…ケース、９…軸、１１…ハブ、１２…羽根、１３…孔、１５…抜止部、１６…回転子、１７…固定子、１８…軸受、２１…鉄心、２２…絶縁体、２３…巻線、２５…端子、２６…締結部材、２７…ヨーク、２８…ティース、２９…端子台、３２…センサー基板、３３…基板締結部材、３５…外枠部、３６…ハブ、３７…ガイドベーン、３８…凹部、３９…取付開口部、４１…外側環状部、５１…第一フレーム半体、５２…第二フレーム半体、５３…円筒嵌合部、５５…第一軸受保持部、５６…フレーム吸気口、５７…ねじ穴、５８…第二外枠部、５９…第二軸受保持部、６１…孔、６２…フレーム排気口、６５…ファンカバー、６５ａ…一部、６６…シリンダー、７０…壁部、７１…第一壁、７２…第二壁、７３…第三壁、８１…接着部、８２…肉抜部、８３…リブ部、９１…ケース排気口、９１ａ…開放部分、９１ｂ…閉鎖部分、９２…連結部、９３…凹部、９５…開口面積変更片、９６…流向変更部、９８Ａ、９８Ｂ…開口面積変更部材、９８ａ…開口部、９８ｂ…非開口部。 1 ... Electric blower, 2 ... Centrifugal fan, 3 ... Electric motor, 5 ... Diffuser, 8 ... Frame, 6 ... Suction port, 7 ... Case, 9 ... Shaft, 11 ... Hub, 12 ... Blade, 13 ... Hole, 15 ... Parts, 16 ... Rotor, 17 ... Stator, 18 ... Bearing, 21 ... Iron core, 22 ... Insulator, 23 ... Winding, 25 ... Terminal, 26 ... Fastening member, 27 ... Yoke, 28 ... Teeth, 29 ... Terminal Base, 32 ... Sensor board, 33 ... Board fastening member, 35 ... Outer frame, 36 ... Hub, 37 ... Guide vane, 38 ... Recess, 39 ... Mounting opening, 41 ... Outer annular part, 51 ... First frame and a half Body, 52 ... Second frame half body, 53 ... Cylindrical fitting part, 55 ... First bearing holding part, 56 ... Frame intake port, 57 ... Screw hole, 58 ... Second outer frame part, 59 ... Second bearing holding Part, 61 ... hole, 62 ... frame exhaust port, 65 ... fan cover, 65a ... part, 66 ... cylinder, 70 ... wall part, 71 ... first wall, 72 ... second wall, 73 ... third wall, 81 ... Adhesive part, 82 ... Lightening part, 83 ... Rib part, 91 ... Case exhaust port, 91a ... Open part, 91b ... Closed part, 92 ... Connecting part, 93 ... Recession, 95 ... Opening area change piece, 96 ... Flow direction Changing part, 98A, 98B ... Opening area changing member, 98a ... Opening, 98b ... Non-opening part.
Claims (5)
前記遠心ファンを回転駆動させる電動機と、
前記遠心ファンに繋がる吸込口を有して前記遠心ファンおよび前記電動機を覆うケースと、を備え、
前記ケースは、
前記吸込口を有して前記遠心ファンを覆うファンカバーと、
前記ファンカバーに組み合わされて前記電動機の少なくとも一部を覆うシリンダーと、を備え、
前記ファンカバーと前記シリンダーとの連結部には、開口面積を変更可能であり、前記遠心ファンから吐出される流体を前記ケース外へ排気する排気口が設けられている電動送風機。 With an open centrifugal fan
An electric motor that rotationally drives the centrifugal fan and
A case having a suction port connected to the centrifugal fan and covering the centrifugal fan and the electric motor is provided.
The case is
A fan cover having the suction port and covering the centrifugal fan,
A cylinder that is combined with the fan cover and covers at least a portion of the motor.
An electric blower in which the opening area can be changed and an exhaust port for exhausting the fluid discharged from the centrifugal fan to the outside of the case is provided at the connecting portion between the fan cover and the cylinder.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019211292A JP2021080909A (en) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | Electric blower |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019211292A JP2021080909A (en) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | Electric blower |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| JP2021080909A true JP2021080909A (en) | 2021-05-27 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019211292A Pending JP2021080909A (en) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | Electric blower |
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| Country | Link |
|---|---|
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-
2019
- 2019-11-22 JP JP2019211292A patent/JP2021080909A/en active Pending
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