JP5012096B2 - Electric blower and electric vacuum cleaner using the same - Google Patents
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Description
本発明は、電動送風機及びそれを用いた電気掃除機に関するものである。 The present invention relates to an electric blower and a vacuum cleaner using the same.
従来の電気掃除機に用いる電動送風機としては特許文献1のようなものがある。この種の電動送風機19は、図10に示されるような構造になっており、ファン部31とモータ部32とで構成される。モ−タ部32の電機子51は整流子52、電機子巻線22を有し、電機子巻線22は電機子コアー70の外周に巻かれている。また、電機子51はモ−タの軸53の両端に軸受4が圧入され、この軸受4を負荷側ブラケット5と反負荷側ブラケット6にて支持している。金属製のブラシホルダ−7はカ−ボンブラシ8を内蔵しており、反負荷側ブラケット6にて保持される。界磁巻線23は界磁コアー72の外周に巻かれている。
There exists a thing like
ファン部31のエア−ガイド10は負荷側ブラケット5と、負荷であり吸引風や吹き出し風発生させるインペラ11との間に形成され、インペラ11の上方はケーシング12で覆われている。インペラ11は、複数枚のブレード83を有し、座金14及びナット15により軸53に固定され、電機子51の軸53とともに回転する。
The
エア−ガイド10は、負荷側ブラケット5に固定しており、負荷側ブラケット5と反負荷側ブラケット6もネジ(図示せず)等にて固定してある。樹脂製のタイトキャップ16は、ケーシング12の吸気口を形成するものであり、ケーシング12中央部へは溶着等で固定しており、インペラ11の吸込口とタイトキャップ16は接触することで、タイト性を確保している。
The
このような構造で電動送風機19は構成されており、作用としてはインペラ11が回転することによって発生する吹き出し風が、インペラ11の吹き出し口40外周に設けた整流用のエア−ガイド10を通過した後、モ−タ部32の電機子51、界磁巻線23を冷却し、反負荷側ブラケット6を通過して後方に排気される。
The
そして、この電動送風機19が組み込まれた電気掃除機は、図11のような構造となっていた。電気掃除機本体61(以下、本体と称す)は中央部に設けられた格子隔壁53により集塵室81とモ−タ室82に分けられており、集塵室81には紙袋54、モ−タ室82には電動送風機19が備えつけられている。本体61には接続パイプ60、ホ−ス59、先端パイプ58、延長管57、ノズル56が接続されている。そして、電動送風機19が吸引風を発生させ、電動送風機19の吸引力によりノズル56から集められたゴミは、延長管57、先端パイプ58、ホ−ス59、接続パイプ60を順に通り、集塵室81の紙袋54に集められる。
従来の電動送風機19では、高い吸引力を発生させるために、インペラを高速で回転させている。そのため、インペラの風切り音が高い周波数の耳障りな音となっていた。この耳障り音は3〜5KHzの周波数範囲になることが多く、人にとって最も耳障りな周波数領域であることが問題にされていた。
In the conventional
本発明は上記課題を解決するもので、電動送風機から発生する耳障り音の周波数を高周波域にシフトさせ、耳障り音の低減を図った電動送風機及びそれを用いた電気掃除機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, and to provide an electric blower that reduces the frequency of the annoying noise by shifting the frequency of the annoying noise generated from the electric blower to a high frequency region and an electric vacuum cleaner using the electric blower. And
前記従来の課題を解決するために、本発明の電動送風機は、電機子巻線、軸、及び整流子を有する電機子と、前記電機子の一端に固定され複数枚のブレードを有し、外周に空気
吹き出し用の吹き出し口を設けたインペラと、前記インペラの吹き出し口からの吹き出し風を整流するエア−ガイドと、前記インペラおよび前記エアーガイドの外周を覆うケーシングとを備え、前記インペラを形成する前記ブレードの最外周端部の形状は複数段の階段形状を有しており、前記階段形状を形成する最外周端部から回転方向側面に沿ったブレード側面形状は軸中心に向って徐変する傾斜面を設け、前記ブレードの最外周端部における前記階段形状の最上段の端部は、他の段の端部よりも軸と平行となる高さ方向の長さを長く形成してなる。これによって、見かけ上のブレード枚数を倍増して、電動送風機から発生する耳障り音の周波数を倍増させて高周波域にシフトさせることができる。
In order to solve the conventional problems, an electric blower of the present invention includes an armature having an armature winding, a shaft, and a commutator, a plurality of blades fixed to one end of the armature, The impeller is provided with an impeller provided with a blowout port for air blowing, an air guide for rectifying blown air from the blowout port of the impeller, and a casing that covers the outer periphery of the impeller and the air guide. The shape of the outermost peripheral edge of the blade has a multi-step staircase shape, and the blade side surface shape along the rotational side surface from the outermost peripheral edge forming the staircase shape gradually changes toward the axis center. An inclined surface is provided , and the uppermost end portion of the step shape at the outermost peripheral end portion of the blade is formed to be longer in the height direction parallel to the axis than the end portions of the other steps . As a result, the apparent number of blades can be doubled, the frequency of the annoying noise generated from the electric blower can be doubled, and shifted to the high frequency range.
本発明の電動送風機は、見かけ上のブレード枚数を倍増して、電動送風機から発生する耳障り音の周波数を倍増させて高周波域にシフトさせることができ、耳障り音の低減を図った電動送風機及びそれを用いた電気掃除機を提供することができるものである。 The electric blower of the present invention is capable of doubling the apparent number of blades, doubling the frequency of the annoying noise generated from the electric blower and shifting it to a high frequency range, and an electric blower for reducing the annoying noise and the same It is possible to provide an electric vacuum cleaner using the.
第1の発明は、電機子巻線、軸、及び整流子を有する電機子と、前記電機子の一端に固定され複数枚のブレードを有し、外周に空気吹き出し用の吹き出し口を設けたインペラと、前記インペラの吹き出し口からの吹き出し風を整流するエア−ガイドと、前記インペラおよび前記エアーガイドの外周を覆うケーシングとを備え、前記インペラを形成する前記ブレードの最外周端部の形状は複数段の階段形状を有しており、前記階段形状を形成する最外周端部から回転方向側面に沿ったブレード側面形状は軸中心に向って徐変する傾斜面を設け、前記ブレードの最外周端部における前記階段形状の最上段の端部は、他の段の端部よりも軸と平行となる高さ方向の長さを長く形成してなる電動送風機としたことにより、見かけ上のブレード枚数を倍増して、電動送風機から発生する耳障り音の周波数を倍増させて高周波域にシフトさせることができ、耳障り音の低減を図った電動送風機を提供することができるものである。 A first invention includes an armature having an armature winding, a shaft, and a commutator, an impeller having a plurality of blades fixed to one end of the armature, and provided with a blowout port for air blowing on the outer periphery. And an air guide that rectifies the blown air from the air outlet of the impeller, and a casing that covers the outer periphery of the impeller and the air guide, and the blades that form the impeller have a plurality of outermost end shapes. The blade has a stepped shape, and the blade side surface shape along the side surface in the rotational direction from the outermost peripheral end forming the stepped shape is provided with an inclined surface gradually changing toward the axial center, and the outermost peripheral end of the blade The uppermost end of the staircase shape in the section is an electric blower in which the length in the height direction parallel to the axis is longer than the end of the other steps, so that the apparent number of blades Times To, by doubling the frequency of a jarring noise generated from the electric blower can be shifted to the high frequency range, in which it is possible to provide an electric blower which aimed to reduce the harsh sound.
また、第1の発明において、ブレードの最外周端部における階段形状の最上段の端部は、他の段の端部よりも軸と平行となる高さ方向の長さを長く形成してなることで、ブレードの先端とエアーガイド入口との間にできる隙間を少なくし、吸込み仕事率等の性能が低下することを最低限に抑えつつ、耳障り音の低減を図った電動送風機を提供することができるものである。 Further , in the first invention, the uppermost end portion of the step shape at the outermost peripheral end portion of the blade is formed to be longer in the height direction parallel to the axis than the end portions of the other steps. To provide an electric blower that reduces the harsh noise while minimizing the gap between the tip of the blade and the air guide inlet and minimizing the reduction in performance such as the suction work rate. It is something that can be done.
第2の発明は、第1の発明において、最外周端部からブレードの回転方向側面に沿って徐変してなる傾斜面は、各段の傾斜面が略平行になるように構成されていることにより、傾斜面の違いによる性能低下を抑えつつ、耳障り音の低減を図った電動送風機を提供することができるものである。 According to a second aspect , in the first aspect, the inclined surface that gradually changes from the outermost peripheral end along the side surface in the rotational direction of the blade is configured such that the inclined surface of each step is substantially parallel. Thus, it is possible to provide an electric blower that is capable of reducing the harsh sound while suppressing the performance deterioration due to the difference in the inclined surface.
第3の発明は、第1または第2の発明において、ブレードの回転方向側面とは反対側側面の最外周端部にブレードとは別の部材を貼り合せ、前記部材を含めた最外周端部で階段形状を形成してなることにより、階段形状を成す部分の高さを確保して、傾斜面の数を増すことが可能であるため、耳障り音の周波数をより高い周波数にシフトさせて、より耳障り音の低減を図った電動送風機を提供することができるものである。 According to a third invention, in the first or second invention, a member other than the blade is bonded to the outermost peripheral end portion on the side surface opposite to the rotational direction side surface of the blade, and the outermost peripheral end portion including the member By forming the staircase shape with, it is possible to secure the height of the portion forming the staircase shape and increase the number of inclined surfaces, so the frequency of the annoying noise is shifted to a higher frequency, It is possible to provide an electric blower that further reduces the harsh sound.
第4の発明は、第1〜3のいずれか1つの発明における電気掃除機と、前記電動送風機の吸引力によって塵埃を捕集する集塵室とを備えた電気掃除機とすることにより、電気掃除機の耳障り音の低減を図ることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electric vacuum cleaner including the electric vacuum cleaner according to any one of the first to third aspects of the invention and a dust collecting chamber that collects dust by the suction force of the electric blower. It is possible to reduce the harsh sound of the vacuum cleaner.
(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態に係る電動送風機について、図面に沿って説明する。従来の
技術と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
(Embodiment)
Hereinafter, an electric blower according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same components as those of the conventional technology are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
先ず、代表的なインペラについて説明する。図8は、代表的なインペラの分解図であり、図8に示すようにインペラ11は、インデューサ87を中心に配置し、回転方向に湾曲したブレード83の複数枚をその周囲に配置し、その状態でブレード83及びインデューサ87の上下からプレート82と、プレート81とで挟持して構成される。そして、インペラ11の中心の穴88に電機子の軸53を挿入した状態でネジ止めされて固定される。
First, a typical impeller will be described. FIG. 8 is an exploded view of a typical impeller. As shown in FIG. 8, the
複数のブレード83、プレート82及びプレート81は、アルミニウム板などをプレス加工して作製され、複数のブレード83をプレート82、プレート81の間に挟持し、ブレード83に設けられたカシメ部84をプレート82、プレート81に対向して設けた挿入穴85に挿入して仮組みした後、カシメ部84を押し潰すことで固定を図っている。なお、中心部分に配置された3次元形状のインデューサ87は、インペラ11の吸引口近傍での整流効果を向上するためものであり、必ずしも必要ではない。
The plurality of
図9は、プレート81上に複数枚のブレード83を配置した状態の上面図であり、同図において、電機子51の軸53を中心に、同図中の矢印で示す回転方向に回転方向側面83aが位置するように複数のブレード83がプレート81上に配置されており、電機子51に連結された軸53の回転に応じて矢印方向に回転する。外気を取り込む電動送風機19の吸気口(図示せず)は、ブレード83が配置された領域より内側に位置する。そして、インペラ11が回転すると、インペラ11内部の空気が各ブレード83の回転に後押しされながら回転し、遠心力によってプレート81及びインペラ11の外周方向に押し出され、外周に在る吹き出し口40から吹き出し風となって出力される。これにより、矢印Wで示す方向の吹き出し風を発生することができる。
FIG. 9 is a top view of a state in which a plurality of
この時、インペラ11の回転によって風切り音が発生し、この風切り音は人間にとって耳障りな音となる。この耳障り音は、実際に風を切るブレード83の枚数(Z)と風を切る回数となる回転数(N)との積(N×Z)で計算することができる。例えば図9に示すようなインペラ11が、矢印の回転方向に45000rpmで回転している場合は、実際に風を切るブレード83の枚数(Z=6枚)と、1秒当たりに風を切る回数となる回転数(N=45000/60)の積(N×Z=6×(45000/60))となり、インペラの回転音の周波数は4.5KHzとなる。
At this time, a wind noise is generated by the rotation of the
このような周波数の回転音は、人間の耳では非常に敏感に感じる周波数帯に当たり、聴感上で非常に耳障りに感じる。それを回避して回転音の周波数を高める方法として、インペラ11のブレード83の枚数を増やす方法が考えられる。しかしながら、ブレード83の枚数を大幅に増やすと、ファン部の損失が増加し、効率が低下してしまうことが問題になる。また、図9に示す上述した例のようにブレード83を6枚で構成するものから9枚に増やしたとしても、耳障り音の周波数は6.75KHzに高められる。しかし、その程度ではまだまだ人間の可聴域の周波数であり、人によっては耳障りに感じることも多く、十分な対策とは言えない。そこで、発明者は、ブレードの枚数を増やさなくても、インペラの回転音を高める方法を発案した。
The rotating sound having such a frequency hits a frequency band that is very sensitive to human ears and feels harsh on hearing. As a method of avoiding this and increasing the frequency of the rotating sound, a method of increasing the number of
以下、実施の形態に係る電動送風機の用いるブレードの構造について、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, the structure of the blade used by the electric blower according to the embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態に係る電動送風機に用いるブレードの最外周側の端部を拡大して示した斜視図であり、図2は同ブレードを組み込んだインペラの拡大断面図であり、図2(a)はインペラの外周部分を拡大した部分断面図であり、図2(b)は図2(a)中のA−A断面を示す部分断面図である。 FIG. 1 is an enlarged perspective view showing an outermost peripheral end of a blade used in an electric blower according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged sectional view of an impeller incorporating the blade. FIG. 2A is a partial cross-sectional view in which the outer peripheral portion of the impeller is enlarged, and FIG. 2B is a partial cross-sectional view showing the AA cross section in FIG.
図1、2に示すように、ブレード83の最外周端部83bにおいて階段形状を成すように、矢印で示す回転方向に湾曲した回転方向側面83aに対して2つの傾斜面89a,89bを形成し、風切りを起こす面を3つ設けている。当初のブレード83の厚みを有する端部の先端エッジをP1とし、1番目の傾斜面89aの先端エッジをP2、2番目の傾斜面89bによる先端エッジをP3とし、先端エッジP2およびP3からブレード83そのものの厚みにまで回復するポイントH2、H3までの傾斜面89a,89bは、アルミニウム材等からなるブレード83を金型で押し潰すことで形状を得ているものである。
As shown in FIGS. 1 and 2, two
耳障り音の周波数は、ある定点に対して一定時間で何回風を切っているかで決まるものであるため、図3で示すように、ブレード83の最外周端部83bに段差を設けることで、先端エッジの数を増やした割合に応じて耳障り音の周波数を倍増することが可能となる。
Since the frequency of the harsh sound is determined by how many times the wind is cut in a certain time with respect to a certain fixed point, as shown in FIG. 3, by providing a step at the outermost
例えば、図3に示すように一枚のブレード83の最外周端部83bに着目して説明をすると、ある定点をエッジP1が通過する瞬間が(イ)としたとき、次の段差のエッジP2が同じ定点を通過する瞬間が(ロ)となり、また次の段差のエッジP3が同じ定点を通過する瞬間が(ハ)となるため、一枚のブレード83でも端部に設けた段差により、3枚のブレードが風を切っている現象と同じことが生じているといえる。
For example, as shown in FIG. 3, the description will be made by paying attention to the outermost
従って、ブレード端部に設けた面の数(K)を3つとした場合の耳障り音の周波数は、実際に風を切るブレード83の枚数(Z)と、ブレード端部に設けた面の数(K)と、風を切る回数となる回転数(N)との積(N×K×Z)で計算されることになる。それを計算すると、(N×K×Z=6×3×(45000/60)となり、風切り音の周波数は13.5KHzとなる。この周波数の風切り音も可聴周波数の範囲内ではあるが、音の周波数が10KHzを越えると一般的な人にはかなり聴き辛くなり、人間の耳では耳障り音がかなり低減したように感じる。すなわち、電装送風機19から発生する耳障り音の周波数を倍増して、聴感上の音(耳障り音)を低減することが可能となる。
Therefore, the frequency of the annoying noise when the number of surfaces (K) provided at the blade end is three is the number of blades 83 (Z) that actually cut the wind and the number of surfaces provided at the blade end ( K) and the product (N × K × Z) of the number of rotations (N) that is the number of times the wind is cut off. When it is calculated, it becomes (N × K × Z = 6 × 3 × (45000/60), and the frequency of the wind noise is 13.5 KHz. If the frequency exceeds 10 KHz, it will be difficult to hear for ordinary people, and it will feel that the harsh noise is considerably reduced in the human ear, that is, the frequency of the harsh noise generated from the
次に、その他の実施形態について図4を用いて説明する。図4はインペラの外周側から見た要部断面を示す図であり、ブレード83そのものの厚みからなる先端エッジ(請求項における最上段の端部)P1を形成する高さ方向の長さL1を、1段目の傾斜面89aによる先端エッジ(請求項における他の段の端部)P2を形成する高さ方向の長さL2、2段目の傾斜面89bによる先端エッジ(請求項における他の段の端部)P3を形成する高さ方向の長さL3より長く設定する(L1>L2、L3)。これにより、ファン部での効率(吸込仕事率)を大幅低下させることなく、耳障り音の低下を図ることが可能となる。これは、図5に示すように、ブレード83の各先端エッジP1、P2、P3と、整流を行うためのエアーガイド10に複数枚設けられた案内翼90の先端E0との距離は近ければ近いほど隙間が小さくなって、一般的にファン部の効率(吸込仕事率)は良くなるものであり、隙間を小さくすることによりファン部の効率の低下を防止できる。
Next, another embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing a cross-section of the main part viewed from the outer peripheral side of the impeller, and shows the length L1 in the height direction that forms the leading edge (the uppermost end in the claims) P1 having the thickness of the
更に詳述すると、ある一枚のブレード83の先端エッジP1、P2及びP3がある一枚の案内翼90を通過する時、ブレード83の各先端エッジP1、P2及びP3と、案内翼90の先端エッジE0との離間距離LP1、LP2及びLP3が最も近くなるのは、図5に示す(a)、(b)、(c)の位置の順となる。これからもわかるように、傾斜面89a,89bの先端エッジP2、P3は、ブレード83そのものの厚みからなる先端エッジP1よりも、案内翼90の先端E0までの離間距離が長くなってしまう(LP3>LP2>LP1)。案内翼90の先端E0との離間距離は、大きくなるほど整流時のロスが増大するため、案内翼90の先端E0との距離が短い先端エッジP1の高さL1を大きくすることで、ファン部の効率低下を抑えることが可能となる。
More specifically, when the tip edges P1, P2, and P3 of a
図6は、ブレードの最外周側の端部を拡大した上面図であり、図6に示すように、P2−H2で示す傾斜面89aとP3−H3で示す傾斜面89bとを略平行にすることで、ファン部での効率低下を最小限に抑えることができる。仮に、この傾斜面89aと89bとが略平行でなかった場合、傾斜面89aと傾斜面89bで角度が異なってしまうため、ブレード83の動きに空気の流れが追従できない剥離現象が生じたり、乱流現象が発生したりする要因となり、結果的に効率が低下してしまう。従って、P2−H2の傾斜面とP3−H3の傾斜面を略平行にすることで、剥離現象や乱流現象を抑えて、ファン部での効率を高く維持することが可能となる。
FIG. 6 is an enlarged top view of the outermost peripheral end of the blade. As shown in FIG. 6, the
更に図7に示すように、ブレード83における最外周側の端部の内面に、樹脂などからなるチップ部材91を取り付け、そのチップ部材91を含めた厚みの中で階段状の段差を設けることで、段差の数を増やすことが可能となるため、更に耳障り音の周波数域を高周波域にまで移動させることが可能となる。
Further, as shown in FIG. 7, a
最後に上述で示してきた電動送風機19を図11に示す本体61に組み込んだ場合には、耳障り音の解消を図った電動送風機の搭載が可能となるため、電気掃除機の耳障り音の低減を図ることが可能となる。
Finally, when the
以上のように、本発明にかかる電動送風機は、防音材の追加などにより耳障り音低減対策を施す必要がなくなるため、床移動型交流掃除機にかかわらず、製品の小型化が必要とされるハンディー型や、縦型、又は直流充電式掃除機等の用途にも使用できるものである。 As described above, the electric blower according to the present invention eliminates the need to take measures to reduce the annoying noise by adding a soundproofing material, etc., so that it is necessary to reduce the size of the product regardless of the floor moving AC cleaner. It can also be used for applications such as molds, vertical types, or DC rechargeable vacuum cleaners.
10 エアーガイド
11 インペラ
12 ケーシング
19 電動送風機
32 モータ部
51 電機子
53 軸
81,82 プレート
83 ブレード
83a 回転方向側面
89a,89b 傾斜面
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