JP2023012650A - Electric blower and vacuum cleaner including the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動送風機、及び、それを搭載した電気掃除機に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an electric blower and a vacuum cleaner equipped with the same.
電気掃除機が内蔵する電動送風機(送風装置)の一例として、特許文献1には、「上下に延びる中心軸C周りに回転するインペラ10と、インペラの下方に配置されステータ24を有してインペラを回転させるモータ20と、ステータを収納するモータハウジング21と、インペラとモータハウジングとを収納してモータハウジングとの隙間に第1流路5を構成するファンケーシング2とを備え、ファンケーシングの上部はインペラの上方を覆い、かつ上下方向に開口する吸気口3を有し、ファンケーシングの下部には第1流路を介して吸気口に連通する排気口4が設けられ、モータハウジングにはモータハウジングの内面に固定されるステータの上面よりも下方において、径方向に貫通して第1流路に連通する流入口21aが設けられ、モータハウジングは流入口から上方に延びて前記ステータよりも上方の空間に連通される第2流路6を有する」送風装置が記載されている。
As an example of an electric blower (blower device) built into a vacuum cleaner,
電気掃除機は、粉塵によるフィルタの目詰まりや、掃除対象の床の材質等の運転条件によって動作風量が大きく変化することが知られている。そのため、電気掃除機用の電動送風機としては、広い風量範囲で吸引力の強い電動送風機が求められている。 It is known that the operating air volume of an electric vacuum cleaner greatly varies depending on the operating conditions such as filter clogging due to dust and the material of the floor to be cleaned. Therefore, as an electric blower for vacuum cleaners, an electric blower with a strong suction force over a wide air volume range is desired.
また、電気掃除機の使い勝手から、電動送風機の小型化や軽量化も求められているが、それに伴い、電動送風機の放熱領域が減少し、電動送風機内部の発熱密度は増加するため、モータや軸受の冷却性能の向上が必要となっている。 In addition, due to the ease of use of electric vacuum cleaners, electric blowers are also required to be smaller and lighter. It is necessary to improve the cooling performance of
特に、コードレススティック型掃除機や自律走行型掃除機(ロボット掃除機)のような電池(2次電池)で駆動する掃除機は、電池容量の関係から電動送風機の消費電力が小さく、最大風量も小さい。そのため、フィルタの目詰り時にごみ搬送能力が低下し、掃除機の吸引力が低下する課題がある。さらに、電池駆動の掃除機は、小型で軽量であることが求められ、掃除機に搭載される電動送風機は広い風量範囲で吸引力が強いこと、および小型であることの両立が求められる。 In particular, vacuum cleaners driven by batteries (secondary batteries) such as cordless stick vacuum cleaners and autonomous driving vacuum cleaners (robot vacuum cleaners) consume less power due to the battery capacity, and the maximum air flow is also low. small. Therefore, when the filter is clogged, there is a problem that the dust carrying capacity is lowered and the suction power of the vacuum cleaner is lowered. Furthermore, battery-powered vacuum cleaners are required to be compact and lightweight, and electric blowers mounted on vacuum cleaners are required to have both a strong suction force over a wide air volume range and a small size.
ここで、ディフューザ翼(特許文献1では「静翼40」)を用いれば、設計点風量において優れた圧力回復を行うことが出来るが、フィルタの目詰まり等の影響で設計点風量より風量が低下した場合は、ディフューザ翼の入口角と空気流れのディフューザへの流入角の不一致によりディフューザ性能が低下し、電気掃除機の吸引力が低下する可能性がある。 Here, if a diffuser blade ("stationary blade 40" in Patent Document 1) is used, excellent pressure recovery can be performed at the design point air volume, but the air volume is lower than the design point air volume due to filter clogging and the like. If so, the mismatch between the entrance angle of the diffuser blades and the angle of entry of the airflow into the diffuser can degrade diffuser performance and reduce the suction power of the vacuum cleaner.
また、特許文献1の送風装置では、同文献の図4等に示されるように、外側の第1流路5を流通する気流Sの一部が、モータハウジング21の周壁に設けた流入口21aを介して、内側の第2流路6に流れ込み、上方の軸受26を冷却した後、更に、下方の軸受26を冷却し、第1流路5と合流することなく、第2流路6の出口(流出口29a)から送風装置1の外部に排気される。このように、第1流路5から分岐した第2流路6が第1流路5に合流しない構成を採る場合、第1流路5を流通する気流Sの一部が第2流路6に分岐する際の圧力損失(抵抗)によって、第1流路5では、流入口21a(分岐点)の上流側の風量に比べ、流入口21a(分岐点)の下流側の風量が減少していた。
Further, in the air blower of
加えて、特許文献1の第2流路6は、小型であることから流路面積が小さく、さらに、モータ20内部で曲がりながら流れるため、流路の圧力損失が大きく、冷却風量が低下し、モータ20内部の温度が高くなり、モータ効率が低下する懸念がある。
In addition, since the
本発明は、上記課題を解決するものであり、小型軽量でありながら、送風機の効率が広い風量域で高く、かつ、モータの冷却効率も高い、電動送風機、及び、それを備えた電気掃除機の提供を目的とする。 The present invention is intended to solve the above problems, and is an electric blower that is compact and lightweight, has high efficiency in a wide air volume range, and has high motor cooling efficiency, and a vacuum cleaner equipped with the same. for the purpose of providing
前記課題を解決するため、本発明の電動送風機は、送風機部の内部に第一流路が流通し、モータ部の内部に第二流路が流通する電動送風機であって、前記モータ部は、回転軸と、該回転軸を回転自在に支持する軸受と、前記回転軸に固定したロータコアと、該ロータコアの外周を囲むように配置したステータコアと、該ステータコアを保持するとともに、側面に上流側径方向開口と下流側径方向開口を開口させたモータハウジングと、を有し、前記送風機部は、前記回転軸の先端に固定した羽根車と、該羽根車の外周を覆うファンケーシングと、前記モータ部の上流側外周を囲む上流側ハウジングと、前記モータ部の下流側外周を囲む下流側ハウジングと、を有し、前記第一流路は、前記上流側ハウジングの内壁と外壁の間、および、前記下流側ハウジングの内壁と外壁の間を流通し、前記第二流路は、前記下流側径方向開口乃至下流側モータハウジングの回転軸方向の開口、前記モータ部の内部、前記上流側径方向開口、前記モータハウジングと前記上流側ハウジングの内壁の間、および、前記モータハウジングと前記下流側ハウジングの内壁の間を流通し、前記下流側ハウジングの下流側には、前記下流側径方向開口と対向する円環ディフューザを設けた電動送風機とした。 In order to solve the above-mentioned problems, an electric blower according to the present invention is an electric blower in which a first flow path circulates inside a blower section and a second flow path circulates inside a motor section, wherein the motor section rotates a shaft, a bearing that rotatably supports the rotating shaft, a rotor core fixed to the rotating shaft, a stator core that surrounds the outer periphery of the rotor core, a stator core that holds the stator core, and an upstream radial direction on the side surface. An opening and a motor housing having a downstream radial opening are provided, and the blower section includes an impeller fixed to the tip of the rotating shaft, a fan casing covering the outer periphery of the impeller, and the motor section. and a downstream housing surrounding the downstream outer periphery of the motor section, wherein the first flow path extends between the inner wall and the outer wall of the upstream housing and the downstream Circulating between the inner wall and the outer wall of the side housing, the second flow path extends from the downstream side radial opening to the rotation axis direction opening of the downstream side motor housing, the inside of the motor section, the upstream side radial opening, Circulates between the inner wall of the motor housing and the upstream housing and between the inner wall of the motor housing and the downstream housing, and faces the downstream radial opening on the downstream side of the downstream housing. An electric blower with an annular diffuser was used.
本発明によれば、小型かつ軽量でありながら、送風機の効率が広い風量域で高く、かつ、モータの冷却効率も高い、電動送風機、及び、それを備えた電気掃除機を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to the present invention, it is possible to provide an electric blower that is compact and lightweight, has high efficiency in a wide air volume range, and has a high motor cooling efficiency, and a vacuum cleaner equipped with the electric blower. .
以下、本発明の電動送風機、および、それを備えた電気掃除機の一実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An electric blower according to the present invention and an electric vacuum cleaner having the same according to an embodiment will be described in detail below with reference to the drawings.
<電気掃除機100の概略構成>
まず、図7と図8を用いて、本発明の一実施例に係る電気掃除機100を説明する。図7は、電気掃除機100の斜視図であり、図8は、電気掃除機100の縦断面図である。図示する電気掃除機100は、掃除機本体110を保持部120に装着した、充電式のコードレススティック掃除機であり、充電台130に載置した状態で充電することができるものである。なお、ここでは充電式のコードレススティック掃除機を例示しているが、電源コードを備えた非充電式のスティック掃除機に、本発明の電動送風機200を内蔵しても良い。
<Schematic configuration of
First, a
掃除機本体110は、単独でハンディ掃除機として使用可能なユニットであり、上部に、ハンディ掃除機として使用する際に利用者が把持する本体グリップ部111を備え、下部に、ハンディ掃除機として使用する際に塵埃を吸引する吸口開口112を備えている。また、掃除機本体110の内部には、塵埃を集塵する集塵室113と、集塵に必要な吸込気流を発生させる電動送風機200と、電動送風機200を駆動する駆動回路114と、駆動回路114に電力を供給する電池ユニット115を備えている。
The cleaner
一方、保持部120は、掃除機本体110を着脱可能なユニットであり、上部に、スティック掃除機として使用する際に利用者が把持するグリップ部121を備え、下部に、スティック掃除機として使用する際に塵埃を吸引する吸口体122と、吸口体122と吸気開口112を接続する接続部122aを備えている。
On the other hand, the
また、掃除機本体110の本体グリップ部111には、ハンディ掃除機として使用する際に電動送風機200の駆動を入/切するための本体スイッチ部111aが設けられており、保持部120のグリップ部121には、スティック掃除機として使用する際に電動送風機200の駆動を入/切するためのスイッチ部121aが設けられている。
In addition, the
<電動送風機200>
次に、図1Aから図6、および、図9、図10を用いて、本実施例の電動送風機200の詳細を説明する。本実施例の電動送風機200は、主に、羽根車1、回転軸2、ファンケーシング3、上流側ハウジング4、下流側ハウジング5、上流側モータハウジング6、下流側モータハウジング7、上流側ディフューザ翼8、下流側ディフューザ翼9などを有しており、これらによって送風機部201とモータ部202が構成されている。
<
Next, details of the
図1Aは、電動送風機200の外観図であり、図1Bは、電動送風機200の縦断面図である。本実施例の電動送風機200は、羽根車1を回転させたときに、上方の吸気口200aから空気を吸い込み、下方の排気口200bから空気を吐き出す送風機であるため、図示のように上流側と下流側を定義する。また、回転軸2の設置方向に着目し、図示のように軸方向と径方向を定義する。なお、電気掃除機100の下部の吸口体122から上方の集塵室113に塵埃を吸い上げることができるように、電動送風機200の吸気口200aを下方に向け、排気口200bを上方に向けた状態で、電気掃除機100の内部に電動送風機200を設置しているものとする(図8参照)。
1A is an external view of
図1Aに示すように、電動送風機200の外周は、ファンケーシング3、上流側ハウジング4、下流側ハウジング5の三者を一体化した外殻で覆われている。これらを一体化する具体的方法は後述する。
As shown in FIG. 1A, the outer circumference of the
また、図1Bに示すように、電動送風機200の内部には、回転軸2が回転自在に配置されており、その上端には、回転軸2と一体回転する羽根車1が固定されている。なお、図1Bでは、回転軸2の上端に螺着したナットで羽根車1を固定しているが、回転軸2の先端に圧入することで羽根車1を固定しても良い。
Further, as shown in FIG. 1B, a rotating shaft 2 is rotatably arranged inside the
この羽根車1が回転すると、電動送風機200の内部には、図1Bの左側に例示するように、吸込口200aから排気口200bに向けて送風機部201内を流通する実線矢印の空気流路(以下、「第一流路F1」と称する)と、第一流路F1の下流側で分岐し、モータ部202内を下流側から上流側に流通する点線矢印の空気流路(以下、「第二流路F2」と称する)が形成される。以下、第一流路F1と第二流路F2に所望の空気流を流通させ、広い風量範囲で吸引力を維持しながら、モータ部202の内部を十分に冷却できる、本実施例の電動送風機200の構造を、送風機部201とモータ部202に分けて順次説明する。
When the
<送風機部201>
送風機部201は、電気掃除機100が塵埃を吸引する空気流を生成するためのユニットであり、図1Bに示すように、上流側から順に、回転翼である羽根車1、上流側ハウジング4の内周に設けた上流側ディフューザ翼8、下流側ハウジング5の内周に設けた下流側ディフューザ翼9などが配置されている。なお、本実施例では、羽根車1の下流側での空気流の流速を制御したり、静圧を制御したりするために上下のディフューザ翼を設けているが、後述するベンチュリ効果を十分に維持できる限りにおいて、ディフューザ翼の一部または全部を省略した構成としても良い。以下、各部を順次説明する。
<
The
<羽根車1とファンケーシング3>
先ず、図2A、図2Bを用いて、羽根車1について説明する。図2Aは羽根車1の斜視図であり、図2Bは羽根車1の縦断面図である。両図の羽根車1は、シュラウド板のないオープン型斜流羽根車であり、エンジニアリングプラスチックや熱可塑性樹脂で一体成型した、ハブ11と、複数枚の羽根12と、回転軸2を挿入するためのボス13を有している。なお、本実施例の羽根車1は、シュラウド板のある斜流羽根車であっても良いし、遠心羽根車や軸流羽根車であってもよい。
<
First, the
ハブ11の裏面側には、羽根車1のボス13と同軸に、金属製のスリーブ14が一体成型品で設けられている。このようなスリーブ14を用いることで、スリーブを用いない場合に生じる可能性の高い、羽根車1と回転軸2の嵌め合い隙間のばらつきを小さくでき、羽根車1のアンバランスを低減できるため、羽根車1の回転駆動時の振動や騒音を低減することができる。また、スリーブ14の下流側には、凸部14aが設けられている。この凸部14aの機能は後述する。
A
ファンケーシング3は、エンジニアリングプラスチックや熱可塑性樹脂で一体成型した、羽根車1の外周を覆うカバーであり、図1Bに示すように、上流側に吸気口200aが開口しており、また、羽根車1のシュラウド板の機能を担っている。
The fan casing 3 is a cover that covers the outer circumference of the
<上流側ハウジング4と上流側ディフューザ翼8>
次に、図3Aから図3Cを用いて、上流側ハウジング4と上流側ディフューザ翼8について説明する。図3Aは上流側ハウジング4を上流側から見た平面図、図3Bは上流側ハウジング4の縦断面図、図3Cは上流側ハウジング4を外周から見た部分断面図である。なお、図3Cでは、上流側ハウジング4のシュラウドを一部省略することで、上流側ディフューザ翼8の形状(特に、前縁8aと後縁8bの位置)を表示している。
<
Next, the
上流側ハウジング4と上流側ディフューザ翼8は、エンジニアリングプラスチックや熱可塑性樹脂で一体成型したものであり、図3A~図3Cに示すように、上流側ハウジング4の内壁4a(ハブ)と外壁4b(シュラウド)の間には、それらと一体成型した複数枚の上流側ディフューザ翼8が周方向に等間隔に配置されている。
The
上流側ディフューザ翼8の前縁8aから後縁8bまでの長さ(翼弦長)は、内壁4a側に比べ外壁4b側が長くなっている。これは、羽根車1の下流では、外周側の風速が内周側より速くなるため、上流側ディフューザ翼8の内側より外側を長くすることで、損失を抑制しつつ、送風機の高効率化を図るためである。なお、ここでは、上流側ディフューザ翼8を15枚設けた構成を例示しているが、上流側ディフューザ翼8の枚数は電動送風機200の仕様に応じて変更することができる。
The length (chord length) from the
また、図3A、図3Cに示すように、上流側ハウジング4の外壁4bの外周3箇所には等間隔に突起4cが設けられており、ここに後述する下流側ハウジング5の爪部5cが嵌め込まれることで、上流側ハウジング4と下流側ハウジング5を芯出ししながら一体化することができる(図1B参照)。
Further, as shown in FIGS. 3A and 3C,
また、図3A、図3Bに示すように、上流側ハウジング4の上面の2箇所には締結部4dが設けられており、ここにモータ部202を芯出ししながら締結することができる(図1B参照)。
In addition, as shown in FIGS. 3A and 3B,
さらに、図3A~図3Cに示すように、上流側ハウジング4の外壁4bの外周の突起4c以外の部分には嵌合部4eが設けられており、ここにファンケーシング3の下端を嵌め込み接着固定することで、ファンケーシング3と上流側ハウジング4を芯出ししながら一体化することができる(図1B参照)。
Further, as shown in FIGS. 3A to 3C, a
<下流側ハウジング5と下流側ディフューザ翼9>
次に、図4Aから図4Cを用いて、下流側ハウジング5と下流側ディフューザ翼9について説明する。図4Aは下流側ハウジング5を上流側から見た平面図、図4Bは下流側ハウジング5の縦断面図、図4Cは下流側ハウジング5を外周から見た部分断面斜視図である。なお、図4Cでは、下流側ハウジング5のシュラウドを一部省略することで、下流側ディフューザ翼9の形状(特に、前縁9aと後縁9bの位置)を表示している。
<
Next, the
下流側ハウジング5と下流側ディフューザ翼9は、エンジニアリングプラスチックや熱可塑性樹脂で一体成型したものであり、図4A~図4Cに示すように、下流側ハウジング5の内壁5a(ハブ)と外壁5b(シュラウド)の間には、それらと一体成型した複数枚の下流側ディフューザ翼9が周方向に等間隔に配置されている。なお、ここでは、下流側ディフューザ翼9を15枚設けた構成を例示しているが、これは、各々の上流側ディフューザ翼8の下流に下流側ディフューザ翼9を配置するため、上流側ディフューザ翼8の枚数と下流側ディフューザ翼9の枚数を一致させたためである。
The
また、図4A~図4Cに示すように、下流側ハウジング5の上端外周の3箇所には等間隔に爪部5cが設けられており、上端外周の爪部5cを除く部分には嵌合部5dが設けられている。上流側ハウジング4の下端を下流側ハウジング5の嵌合部5dに押し当て、かつ、3箇所の爪部5cを3箇所の突起4cに嵌め込むことで、上流側ハウジング4と下流側ハウジング5を芯出ししながら一体化することができる(図1B参照)。
In addition, as shown in FIGS. 4A to 4C,
さらに、図4B、図4Cに示すように、下流側ハウジング5の下流側には、下流側ディフューザ翼9を設けない円環ディフューザ5eを設けた。この円環ディフューザ5eの詳細は後述する。
Furthermore, as shown in FIGS. 4B and 4C , an
ここで、図1Bに示すように、本実施例では、上流側ハウジング4の内壁4aと下流側ハウジング5の内壁5a、および、上流側ハウジング4の外壁4bと下流側ハウジング5の外壁5bの何れの組合せについても、径方向位置を略一致させつつ一体化している。これにより、各流路の内面を滑らかにし、各流路中での損失を低減している。また、本実施例では、一対の上流側ディフューザ翼8と下流側ディフューザ翼9が一つのディフューザ翼として機能するように、上流側ディフューザ翼8の後縁8bと下流側ディフューザ翼9の前縁9aの周方向位置を一致させ、かつ、上流側ディフューザ翼8と下流側ディフューザ翼9の曲面を滑らかに連続させている。さらに、本実施例では、各ディフューザ翼の厚さが上流側から下流側に向かうにつれて厚くなるようにすることで、静圧を高め、送風機部201の高効率化を実現できるようにしている。
Here, as shown in FIG. 1B, in this embodiment, either the
<モータ部202>
次に、図5Aと図5Bを用いて、モータ部202について説明する。図5Aはモータ部202の側面外観図であり、図5Bはモータ部202の縦断面図である。図示するモータ部202は、送風機部201の羽根車1を、例えば50,000~200,000[rpm]の範囲内で回転させるためのユニットであり、回転軸2、上流側軸受21、下流側軸受22、ロータコア23、ステータコア24、カラー25、上流側モータハウジング6、下流側モータハウジング7などから構成されている。以下、各部を順次説明する。
<
Next, the
<モータ部202の筐体>
両図に示すように、モータ部202は、ステータコア24等を保持する筐体として、上流側モータハウジング6と下流側モータハウジング7を有しており、上流側ハウジング4の下面に上流側モータハウジング6の上面をネジ等で固定することで、モータ部202を電動送風機200に内蔵できるようになっている(図1B参照)。
<Housing of
As shown in both figures, the
上流側モータハウジング6は、モータ部202の上流側を覆う金属製(アルミ合金材、鋼材など)の筐体であり、図5Aに示すように、側面に複数(例えば、6個)の径方向開口6aを有している。また、図5Bに示すように、上流側モータハウジング6の上面中央は上方に突出しており、その突出内部には、回転軸2の上流側を回転自在に支持する上流側軸受21が設けられている。そして、上流側軸受21の下方の上流側スペーサー21aによって、上流側軸受21の軸方向の位置決めが行なわれている。なお、上流側モータハウジング6には軸方向開口を設けてもよく、設けた場合は軸受21へ冷却風が流れ冷却が行うことができる。
The
一方、下流側モータハウジング7は、モータ部202の下流側を覆う金属製(アルミ合金材、鋼材など)の筐体であり、図5Aに示すように、側面に複数(例えば、6個)の径方向開口7aを有し、下面に複数の軸方向開口7bを有している。また、図5Bに示すように、下流側モータハウジング7の下面中央は下方に突出しており、その突出内部には、回転軸2の下流側を回転自在に支持する下流側軸受22が設けられている。そして、下流側軸受22の上方の下流側スペーサー22aによって、下流側軸受22の軸方向の位置決めが行なわれている。
On the other hand, the
また、図5Aに示すように、本実施例では、上流側の径方向開口6aと下流側の径方向開口7aは、軸方向に重ならないように設置されている。また、各モータハウジングの径方向開口6a、7aは、後述するコイル24bの軸方向端部と軸方向に重なるように配置されている。なお、各モータハウジングの径方向開口は周方向に均一に配置されており、径方向開口の個数とディフューザ翼の枚数の最大公約数が3となるように、開口個数と翼枚数が設定されている。これにより、モータ部202の内部では、周方向の3箇所で同一の流れ場が形成されるため、周方向の温度分布を低減することができる。なお、3以外の所定値を最大公約数として、径方向開口の個数やディフューザ翼の枚数を設定しても良い。
Further, as shown in FIG. 5A, in this embodiment, the
なお、本実施例では、モータ部202の冷却性能を高めるため、各モータハウジングを金属製にして放熱性能を高めるとともに、上下のモータハウジング間にステータコア24が露出する領域(露出部24a)を設けることでステータコア24を外側から冷却できるようにしたが、モータ部202の発熱量が比較的少ない場合等には、各モータハウジングを耐熱樹脂製にしたり、上下のモータハウジングを連結してステータコア24が露出しない構造にしたりしても良い。
In this embodiment, in order to improve the cooling performance of the
また、下流側モータハウジング7の径方向開口7aと軸方向開口7bは、径方向開口7aだけでもモータ冷却が可能であるが、軸方向開口7bがあることでモータ冷却を取り込む際の圧力損失が低減でき、モータ冷却風量が増加しモータ冷却が可能となる。
Although the
<モータ部202の回転子>
図5Bに示すように、回転軸2には、上下のスペーサーで挟まれる領域に、ロータコア23が固定されている。このロータコア23は、サマリウム鉄窒素磁石やネオジム磁石等の希土類系のボンド磁石を内蔵した、モータ部202の回転子である。
<Rotor of
As shown in FIG. 5B, a
また、図5Aに示すように、上流側モータハウジング6の上部から突出した回転軸2には、カラー25が固定されており、カラー25の上部には凹部25aが設けられている。この凹部25aを、上記した、羽根車1のスリーブ14の凸部14aに嵌合させることで、回転軸2のトルクを確実に羽根車1に伝達することができ、羽根車1の空転を防止することができる。
Further, as shown in FIG. 5A, a
<モータ部202の固定子>
図5Bに示すように、モータ部202の外周には、モータ部202の回転子であるロータコア23を囲むように、モータ部202の固定子であるステータコア24が配置されている。このステータコア24の巻き枠部には、アルミ線や銅線を被覆材で覆ったコイル24bが巻かれており、このコイル24bに、図8の駆動回路114から所望の交流電力を供給することでステータコア24を電磁石にすることができ、ロータコア23と回転軸2と羽根車1を一体に高速回転させることができる。
<Stator of
As shown in FIG. 5B , a
なお、ステータコア24の上流側に上流側モータハウジング6を打ち込み接着剤により固定し、下流側に下流側モータハウジング7を打ち込む接着材により固定することで、ステータコア24と上流側モータハウジング6と下流側モータハウジング7を一体化することができ、これにより、コイル24bの上流側端部の高さに、上流側モータハウジング6の径方向開口6aを設け、コイル24bの下流側端部の高さに、下流側モータハウジング7の径方向開口7aを設けることができる。
The
<第一流路F1、第二流路F2の構造>
次に、図1Bと図6Aを用いて、本実施例の第一流路F1と第二流路F2の構造について詳細に説明する。
<Structures of first flow path F1 and second flow path F2>
Next, the structures of the first flow path F1 and the second flow path F2 of this embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 1B and 6A.
図1Bに示すように、第一流路F1と第二流路F2の形状を規定する寸法を、下流側ディフューザ翼9の径方向高さH1、円環ディフューザ5eの内面と下流側モータハウジング7の外面の径方向距離H2、内壁5aの軸方向長さL1、下流側ディフューザ翼9の軸方向長さL2、円環ディフューザ5eの軸方向長さL3、とした場合、本実施例の電動送風機200では、送風機部201の送風機効率の向上と、モータ部202の冷却効率の向上を両立させるため、各寸法を次の各式により設定している。以下、図1Bの右側流路を拡大した断面図である図6Aを用いて、各式の作用を説明する。
As shown in FIG. 1B, the dimensions that define the shapes of the first flow path F1 and the second flow path F2 are the radial height H1 of the
H1 ≧ 0.5×H2 ・・・ (式1)
より好ましくは、H1 ≧ 0.66×H2 ・・・ (式1’)
0.5×L2 ≦ L1 ≦ L2 ・・・ (式2)
より好ましくは、L1≒0.5×L2 ・・・ (式2’)
L3 ≧ 2.5×H1 ・・・ (式3)
より好ましくは、L3 ≧ 3×H1 ・・・ (式3’)
モータ部202に電力を供給して羽根車1を回転させると、図6Aに示すように、電動送風機200の内部には、送風機部201を流れる第一流路F1と、主にモータ部202内を流れる第二流路F2が形成される。そして、第一流路F1から分岐する第二流路F2は、次の(1)~(5)の流路を経て、電動送風機200の排気口200bから排気される。
H1≧0.5×H2 (Equation 1)
More preferably, H1≧0.66×H2 (
0.5×L2≦L1≦L2 (Equation 2)
More preferably, L1≈0.5×L2 (Formula 2′)
L3≧2.5×H1 (Equation 3)
More preferably, L3≧3×H1 (Formula 3′)
When electric power is supplied to the
(1)まず、円環ディフューザ5eの内側で第一流路F1から分岐した空気流が、下流側の径方向開口7aと軸方向開口7bからモータ部202の内部に流入する。本実施例では、下流側の径方向開口7aの外周側に円環ディフューザ5eを配置することで、下流側ディフューザ翼9から流出した空気流の外周方向への拡散を抑制しており、第一流路F1から分岐した空気流を効率良くモータ部202の内部に導くことができる。
(1) First, the air flow branched from the first flow path F1 inside the
(2)下流側の径方向開口7aからモータ部202の内部に流入した空気流は、下流側から上流側に流れながら、高温状態の、下流側軸受22、ロータコア23、ステータコア24、上流側軸受21等を効率良く冷却する。
(2) The airflow that has flowed into the
(3)モータ部202の内部を上流側に流れた空気流は、上流側の径方向開口6aからモータ部202の外部に流出した後、上流側ハウジング4の内壁4aの内面と上流側モータハウジング6の外面の隙間を下流側に流れ、ステータコア24の露出部24aを更に冷却する。
(3) The airflow that has flowed upstream inside the
(4)露出部24aを冷却した空気流は、下流側ハウジング5の内壁5aの下端付近で第一流路F1と合流する。本実施例では、(式1)または(式1’)のように、下流側ディフューザ翼9の径方向高さH1を大きく設定しているので、下流側ディフューザ翼9を下流側モータハウジング7に近づけることができ、下流側モータハウジング7の外周領域での流速を高めることができる。また、(式2’)のように、下流側ハウジング5の内壁5aの下端を、下流側ディフューザ翼9の軸方向長さの略半分の位置(例えば、L1/L2=0.5~0.6)に配置すれば、下流側ディフューザ翼9を流通する高速流の存在領域で、第二流路F2を第一流路F1に合流させることができる。従って、高速な第一流路F1のベンチュリ効果により、上流側の径方向開口6aからモータ部202の内部の空気を効率良く吸引することができ、その結果、負圧となったモータ部202の内部に下流側の径方向開口7aと軸方向開口7bから冷却風を効率良く取り込むことができる。つまり、第一流路F1のベンチュリ効果により、電動送風機200の運転範囲によらず、モータ部202の冷却効率を向上させることができる。
(4) The airflow that has cooled the exposed
(5)第一流路F1に合流した空気流は、排気口200bから排気される。本実施例では、(式3)または(式3’)に示したように、下流側ディフューザ翼9の径方向高さH1に応じた軸方向長さL3の円環ディフューザ5eを設けている。円環ディフューザ5eの軸方向長さL3は、下流側ディフューザ翼9の径方向高さH1に比べ十分に長いため、下流側ディフューザ翼9の下流側での流路急拡大は抑制され、その結果として、送風機部201の送風効率が向上する。
(5) The airflow that joins the first flow path F1 is exhausted from the
<円環ディフューザ5eの効果>
次に、図9と図10の実験結果を参照して、本実施例の円環ディフューザ5eの効果を説明する。なお、図9と図10に示す比較例は、図6Aの電動送風機200から円環ディフューザ5eの部分を削除した電動送風機に相当する。
<Effect of
Next, the effect of the
比較例の電動送風機では、下流側の径方向開口7aと対向する位置に円環ディフューザ5eが存在しないため、高速の空気流が流れる下流側ディフューザ翼9の後縁9bの下流側で流路が急拡大することになる。その場合、図9の実験結果に示すように、円環ディフューザ5eを備えた本実施例の電動送風機200に比べ、電動送風機効率が大きく劣化する。これに伴い、比較例の電動送風機では、モータ部202の内部に流入する空気量が減少するため、図10に示すように、本実施例の電動送風機200に比べ、モータ部202の内部の軸受(上流側軸受21、下流側軸受22)、ステータコア24、コイル24b等の温度が25~40K程度高くなる。
In the electric blower of the comparative example, since the ring-shaped
従って、図9と図10から明らかなように、円環ディフューザ5eを備えた本実施例の電動送風機200によれば、円環ディフューザを持たない比較例の電動送風機に比べ、送風機部201の送風効率が向上するだけでなく、モータ部202の冷却効率も向上することが分かる。
Therefore, as is clear from FIGS. 9 and 10, according to the
<変形例>
次に、図6Bから図6Dを用いて、図6Aの構造の変形例を説明する。
<Modification>
Next, a modification of the structure of FIG. 6A will be described with reference to FIGS. 6B to 6D.
図6Bは、下流側の径方向開口7aを、図6Aより下流側に配置したものである。この場合、実線で示す第一流路F1の空気流のうち、最内周側の空気流が下流側モータハウジング7に付着する位置の近傍で、第二流路F2が第一流路F1から分岐することになるので、下流側の径方向開口7aからモータ部202内部に吸引する空気量が増え、モータ部202の冷却効率を図6Aより更に高めることができる。
In FIG. 6B, the
図6Cは、下流側の径方向開口7aを、図6Aより上流側に配置したものである。この場合、実線で示す第一流路F1の空気流のうち、最内周側の空気流がより上流側で下流側モータハウジング7の外周面に付着するため、流路が拡大する円環ディフューザ5eの領域での空気流の剥離を抑制することができ、送風機部201の送風効率を図6Aより更に高めることができる。
In FIG. 6C, the
図6Dは、上記した径方向開口7aと軸方向開口7bに代え、両者の機能を併せ持った、角部開口7cを設けたものである。この場合、簡略化した構成で、図6Bと同様の効果を得ることができる。
In FIG. 6D, instead of the
なお、図6Aから図6Dでは、下流側ハウジング5の下流側に円環ディフューザ5eを設けたが、円環ディフューザ5eを省略した構成としても良い。その場合は、下流側の径方向開口7aの近傍で第一流路F1の流路が急拡大するのを抑制するため、少なくとも下流側の径方向開口7aと対向する軸方向位置まで下流側ディフューザ翼9を長くすれば良い。
6A to 6D, the
なお、本構成のベンチュリ効果による冷却は、上流側ハウジングや下流側ハウジングのディフューザ翼がなくてもモータ冷却が可能である。 It should be noted that the cooling by the venturi effect of this configuration can cool the motor without the diffuser blades of the upstream housing and the downstream housing.
<本実施例の効果>
以上で説明した本実施例によれば、小型かつ軽量でありながら、送風機の効率が広い風量域で高く、モータの冷却効率も高い、電動送風機、及び、それを備えた電気掃除機を提供することができる。
<Effect of this embodiment>
According to the present embodiment described above, an electric blower that is compact and lightweight, has high efficiency in a wide air volume range, and has a high motor cooling efficiency, and a vacuum cleaner equipped with the electric blower are provided. be able to.
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分りやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部については、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications. For example, the above embodiments have been described in detail to facilitate understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the described configurations. In addition, it is possible to replace part of the configuration of one embodiment with the configuration of another embodiment, and it is also possible to add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment. Moreover, it is possible to add, delete, or replace a part of the configuration of each embodiment with another configuration.
100 電気掃除機
110 掃除機本体
111 本体グリップ部
111a 本体スイッチ部
112 吸気開口
113 集塵室
114 駆動回路
115 電池ユニット
120 保持部
121 グリップ部
121a スイッチ部
122 吸口体
122a 接続部
130 充電台
200 電動送風機
200a 吸気口
200b 排気口
201 送風機部
202 モータ部
1 羽根車
11 ハブ
11a ハブ凸部
12 羽根
13 ボス
13a ボス曲面
14 スリーブ
14a 凸部
2 回転軸
21 上流側軸受
21a 上流側スペーサー
22 下流側軸受
22a 下流側スペーサー
23 ロータコア
24 ステータコア
24a 露出部
24b コイル
25 カラー
25a 凹部
3 ファンケーシング
4 上流側ハウジング
4a 内壁
4b 外壁
4c 突起
4d 締結部
4e 嵌合部
5 下流側ハウジング
5a 内壁
5b 外壁
5c 爪部
5d 嵌合部
5e 円環ディフューザ
6 上流側モータハウジング
6a 径方向開口
7 下流側モータハウジング
7a 径方向開口
7b 軸方向開口
7c 角部開口
8 上流側ディフューザ翼
8a 前縁
8b 後縁
9 下流側ディフューザ翼
9a 前縁
9b 後縁
F1 第一流路
F2 第二流路
REFERENCE SIGNS
Claims (9)
前記モータ部は、回転軸と、該回転軸を回転自在に支持する軸受と、前記回転軸に固定したロータコアと、該ロータコアの外周を囲むように配置したステータコアと、該ステータコアを保持するとともに、側面に上流側径方向開口と下流側径方向開口を開口させたモータハウジングと、を有し、
前記送風機部は、前記回転軸の先端に固定した羽根車と、該羽根車の外周を覆うファンケーシングと、前記モータ部の上流側外周を囲む上流側ハウジングと、前記モータ部の下流側外周を囲む下流側ハウジングと、を有し、
前記第一流路は、前記上流側ハウジングの内壁と外壁の間、および、前記下流側ハウジングの内壁と外壁の間を流通し、
前記第二流路は、前記下流側径方向開口乃至下流側モータハウジングの回転軸方向の開口、前記モータ部の内部、前記上流側径方向開口、前記モータハウジングと前記上流側ハウジングの内壁の間、および、前記モータハウジングと前記下流側ハウジングの内壁の間を流通し、
前記下流側ハウジングの下流側には、前記下流側径方向開口と対向する円環ディフューザを設けたことを特徴とする電動送風機。 An electric blower in which a first flow path circulates inside the blower part and a second flow path circulates inside the motor part,
The motor unit includes a rotating shaft, a bearing that rotatably supports the rotating shaft, a rotor core fixed to the rotating shaft, a stator core that surrounds the outer circumference of the rotor core, and the stator core, a motor housing having an upstream radial opening and a downstream radial opening formed in a side surface thereof;
The blower section includes an impeller fixed to the tip of the rotating shaft, a fan casing covering the outer circumference of the impeller, an upstream housing surrounding the upstream outer circumference of the motor section, and a downstream outer circumference of the motor section. a downstream housing enclosing
the first flow path circulates between the inner wall and the outer wall of the upstream housing and between the inner wall and the outer wall of the downstream housing;
The second flow path extends from the downstream radial opening to the rotational axis direction opening of the downstream motor housing, the inside of the motor section, the upstream radial opening, and between the motor housing and the inner wall of the upstream housing. , and between inner walls of the motor housing and the downstream housing,
An electric blower, wherein an annular diffuser facing the downstream radial opening is provided on the downstream side of the downstream housing.
前記上流側ハウジングの内壁と外壁の間に上流側ディフューザ翼を設け、
前記下流側ハウジングの内壁と外壁の間に下流側ディフューザ翼を設けたことを特徴とする電動送風機。 In the electric blower according to claim 1,
An upstream diffuser blade is provided between an inner wall and an outer wall of the upstream housing,
An electric blower comprising a downstream diffuser blade provided between an inner wall and an outer wall of the downstream housing.
前記下流側ディフューザ翼の径方向高さをH1、前記円環ディフューザの内面と前記モータハウジングの外面の径方向距離をH2としたとき、次の何れかの式を満たすことを特徴とする電動送風機。
H1 ≧ 0.5×H2、
H1 ≧ 0.66×H2 In the electric blower according to claim 2,
An electric blower that satisfies any one of the following expressions, where H1 is the radial height of the downstream diffuser blade, and H2 is the radial distance between the inner surface of the annular diffuser and the outer surface of the motor housing. .
H1≧0.5×H2,
H1≧0.66×H2
前記下流側ハウジングの内壁の軸方向長さをL1、前記下流側ディフューザ翼の軸方向長さをL2としたとき、次の何れかの式を満たすことを特徴とする電動送風機。
0.5×L2 ≦ L1 ≦ L2、
L1≒0.5×L2 In the electric blower according to claim 2,
An electric blower that satisfies any one of the following expressions, where L1 is the axial length of the inner wall of the downstream housing and L2 is the axial length of the downstream diffuser blade.
0.5×L2≦L1≦L2,
L1≈0.5×L2
前記下流側ディフューザ翼の径方向高さをH1、前記円環ディフューザの軸方向長さをL3としたとき、次の何れかの式を満たすことを特徴とする電動送風機。
L3 ≧ 2.5×H1、
L3 ≧ 3×H1 In the electric blower according to claim 2,
An electric blower that satisfies any one of the following expressions, where H1 is the radial height of the downstream diffuser blade and L3 is the axial length of the annular diffuser.
L3≧2.5×H1,
L3 ≧ 3×H1
前記モータハウジングは、前記ステータコアの上流側を覆う上流側モータハウジングと、前記ステータコアの下流側を覆う下流側モータハウジングからなり、前記第二流路は、前記上流側モータハウジングと前記下流側モータハウジングで覆われていない、前記ステータコアの露出部に沿って流通することを特徴とする電動送風機。 In the electric blower according to claim 1,
The motor housing includes an upstream motor housing that covers the upstream side of the stator core and a downstream motor housing that covers the downstream side of the stator core, and the second flow path is formed between the upstream motor housing and the downstream motor housing. An electric blower characterized by circulating along the exposed portion of the stator core that is not covered with.
前記モータ部は、回転軸と、該回転軸を回転自在に支持する軸受と、前記回転軸に固定したロータコアと、該ロータコアの外周を囲むように配置したステータコアと、該ステータコアを保持するとともに、側面に上流側径方向開口と下流側径方向開口を開口させたモータハウジングと、を有し、
前記送風機部は、前記回転軸の先端に固定した羽根車と、該羽根車の外周を覆うファンケーシングと、前記モータ部の上流側外周を囲む上流側ハウジングと、前記モータ部の下流側外周を囲む下流側ハウジングと、を有し、
前記第一流路は、前記上流側ハウジングの内壁と外壁の間、および、前記上流側ハウジングの内壁と外壁の間を流通し、
前記第二流路は、前記下流側径方向開口、前記モータ部の内部、前記上流側径方向開口、前記モータハウジングと前記上流側ハウジングの内壁の間、および、前記モータハウジングと前記下流側ハウジングの内壁の間を流通し、
前記下流側ハウジングの下流側には、前記下流側径方向開口と対向する下流側ディフューザ翼を設けたことを特徴とする電動送風機。 An electric blower in which a first flow path circulates inside the blower part and a second flow path circulates inside the motor part,
The motor unit includes a rotating shaft, a bearing that rotatably supports the rotating shaft, a rotor core fixed to the rotating shaft, a stator core that surrounds the outer circumference of the rotor core, and the stator core, a motor housing having an upstream radial opening and a downstream radial opening formed in a side surface thereof;
The blower section includes an impeller fixed to the tip of the rotating shaft, a fan casing covering the outer circumference of the impeller, an upstream housing surrounding the upstream outer circumference of the motor section, and a downstream outer circumference of the motor section. a downstream housing enclosing
the first flow path flows between the inner wall and the outer wall of the upstream housing and between the inner wall and the outer wall of the upstream housing;
The second flow path extends through the downstream radial opening, the interior of the motor section, the upstream radial opening, between the motor housing and the inner wall of the upstream housing, and between the motor housing and the downstream housing. circulating between the inner walls of
An electric blower, wherein a downstream diffuser blade facing the downstream radial opening is provided downstream of the downstream housing.
上流側乃至下流側モータハウジング乃至両方に軸方向開口を持つことを特徴とする電動送風機。 In the electric blower according to any one of claims 1 to 7,
An electric blower characterized by having an axial opening in an upstream or downstream motor housing or both.
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