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)
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---|---|---|---|
JP2019211292A JP2021080909A (en) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | Electric blower |
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---|---|---|---|
JP2019211292A JP2021080909A (en) | 2019-11-22 | 2019-11-22 | Electric blower |
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JP2021080909A true JP2021080909A (en) | 2021-05-27 |
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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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