JP5048701B2 - Electric blower and electric vacuum cleaner - Google Patents
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Description
この発明は、例えば、電動送風機及び電動送風機を使用した電気掃除機に関する。 The present invention relates to an electric blower and a vacuum cleaner using the electric blower, for example.
電気掃除機などに使用される電動送風機は、モーターを駆動して回転ファンを回転させて、回転ファンの吸気口から空気を吸い込み気流を発生させる。電動送風機は、気流を昇圧、増速した後、回転ファンの外周部に設けられたディフューザ部で減速、静圧回復する。電動送風機は、モーター冷却のために、ディフューザ部で減速、静圧回復した気流をモーター側へ導く。ディフューザ部からモーター側へ気流を導くには、径方向外側へ広がる気流を、径方向内側へ向きを変える必要がある。この際、急激に気流の向きを変えるため曲がり損失が生じる。この曲がり損失が、電動送風機の送風効率を向上する妨げとなる。
特許文献1,2には、ファンカバーの静翼と静翼の外周を覆う部分の内側に角を埋めるような整流部を設けた電動送風機についての記載がある。この電動送風機では、整流部により気流の曲がりを促し、曲がり損失を低減する。
An electric blower used for an electric vacuum cleaner or the like drives a motor to rotate a rotating fan, and sucks air from an intake port of the rotating fan to generate an air flow. The electric blower boosts and accelerates the airflow, and then decelerates and recovers static pressure at the diffuser portion provided on the outer peripheral portion of the rotating fan. In order to cool the motor, the electric blower guides the airflow that has been decelerated and recovered by static pressure to the motor side. In order to guide the airflow from the diffuser part to the motor side, it is necessary to change the direction of the airflow spreading radially outward to the radially inner side. At this time, bending loss occurs because the direction of the airflow is suddenly changed. This bending loss hinders improving the air blowing efficiency of the electric blower.
In
特許文献1,2に記載された電動送風機では、曲がり損失を低減する効果は得られるものの、依然として曲がり損失は電気送風機の送風効率の向上することの妨げとなっている。そのため、さらに曲がり損失を低減することが必要である。
この発明は、ディフューザ部からモーター側へ気流の向きを曲げる際の曲がり損失を低減することを目的とする。
In the electric blowers described in
An object of the present invention is to reduce bending loss when the direction of airflow is bent from the diffuser portion to the motor side.
この発明に係る電動送風機は、例えば、
回転自在に保持されたローターと、前記ローターにおける電流の流れる方向を切り替える整流子と、前記ローターの外周に隙間を介して位置して固定されたステーターと、回転軸であるシャフトとを備えるモーターと、
前記モーターが備える前記シャフトに取り付けられた回転ファンと、
前記回転ファンの外周部を覆うファンカバーと、
前記回転ファンにより生じた気流を整流するディフューザ部を前記ファンカバーとの間に形成するとともに、前記ディフューザ部を通過した気流を前記モーターが備える前記ローターの方向へ偏向する戻り風路を前記ファンカバーとの間に形成するエアガイドとを備え、
前記モーターは、前記ローターの前記回転ファン側に前記整流子を備え、
前記戻り風路は前記ステーターの外周に設けられたモーターカバーの孔に接続されている
ことを特徴とする。
The electric blower according to the present invention is, for example,
A motor comprising: a rotor held rotatably; a commutator that switches a direction of current flow in the rotor; a stator that is fixed to the outer periphery of the rotor through a gap; and a shaft that is a rotating shaft; ,
A rotating fan attached to the shaft of the motor;
A fan cover covering the outer periphery of the rotating fan;
A diffuser portion that rectifies the airflow generated by the rotating fan is formed between the fan cover and a return air passage that deflects the airflow that has passed through the diffuser portion toward the rotor included in the motor. And an air guide formed between
The motor includes the commutator on the rotating fan side of the rotor,
The return air passage is connected to a hole of a motor cover provided on the outer periphery of the stator.
この発明に係る電動送風機は、ローターの回転ファン側に整流子を備える。これにより、回転ファンとローターと間の距離を長くすることができるので、気流の向きを緩やかに曲げることができる。そのため、曲がり損失を低減することができ、電動送風機の効率がよくなる。 The electric blower according to the present invention includes a commutator on the rotating fan side of the rotor. Thereby, since the distance between a rotary fan and a rotor can be lengthened, the direction of airflow can be bent gently. Therefore, bending loss can be reduced and the efficiency of the electric blower is improved.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る電動送風機1の断面図である。なお、図1に示す矢印は、大まかな気流(子午面流れ)を示す。
電動送風機1は、モーター2、回転ファン9、ファンカバー10、エアガイド11を備える。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the
The
モーター2は、シャフト3、ローター4、ステーター5、整流子6、ブラシ7、モーターカバー8を備える。
シャフト3は、モーター2の出力軸(回転軸)であり、回転自在に保持される。シャフト3には、ローター4と整流子6とが固定される。特に、整流子6は、ローター4の回転ファン9側に固定される。つまり、整流子6は、ローター4と回転ファン9との間に設けられる。
ローター4は、ローターコア4aと、ローターコア4aに巻かれたローターコイル4bとを有する。
ステーター5は、ローター4の外周に、ローター4と間隔を空けて配置される。ステーター5は、ステーターコア5aとステーターコアに巻かれたステーターコイル5bを有する。
整流子6は、ローターコイル4bの電流方向を切り換える作用を持つ。
ブラシ7は、整流子6に接し、整流子6の外周部に設けられる。ブラシ7は、整流子6を通じてローター4へ電流を供給するとともに、ローター4から電流を取り出す。
つまり、整流子6とブラシ7とは、ローターコイル4bに流れる電流を回転位相に応じて切り替え、回転モーメントを一定方向に保つ。
The
The
The
The
The
The
That is, the
回転ファン9は、シャフト3に取り付けられる。回転ファン9は、回転側板9a、回転主板9b、回転翼9cを備える。
回転側板9aには、中央部にファン吸気口9dが形成される。回転側板9aは、ファン吸気口9d側から外周部へ向かって回転主板9b側に傾斜して形成される。
回転主板9bは、回転側板9aに対してモーター2側に、回転側板9aに対向して設けられる。回転主板9bは、平板状に形成され、中央部にシャフト3へ取り付けられる取付部9eを有する。
回転翼9cは、回転側板9aと回転主板9bとの間に複数設けられる。回転翼9cは、シャフト3が回転することにより回転する。なお、図1では、回転翼9cを回転側板9aと回転主板9bとをつなぐ縦線により示す。
The
The
The rotation
A plurality of
ファンカバー10は、上側ファンカバー10a、下側ファンカバー10bを備える。ファンカバー10は、上側ファンカバー10aと下側ファンカバー10bとにより、回転ファン9とエアガイド11との外周部を覆う。ファンカバー10は、回転ファン9が空気を吸い込むことにより発生した気流が外部へ流れることを防止する。
エアガイド11は、ディフューザ部12(図1の符号12が示す斜線部分)と戻り風路14(図1の符号14が示す斜線部分)とを、ファンカバー10との間に形成する。
ディフューザ部12は、回転ファン9の外周に、上側ファンカバー10aとエアガイド11とにより形成される。ディフューザ部12には、複数の静翼13が設けられ、回転ファン9が吐出した気流を減速、静圧回復させ整流する。なお、図1では、静翼13をファンカバー10とエアガイド11とをつなぐ縦線により示す。
戻り風路14は、ディフューザ部12を通過した気流を電動送風機1の内側向きに変え、モーターカバー8の側面に設けられた孔8aへ導く。つまり、戻り風路14は、回転ファン9からディフューザ部12へ電動送風機1の外側向きに流れる気流を、電動送風機1の内側向きに偏向する。そして、戻り風路14は、気流をモーターカバー8の孔8aからモーター2の内部へ導く。特に、戻り風路14は、気流をローター4とステーター5との付近へ導く。
The
The
The
The
次に、電動送風機1の動作について説明する。
電動送風機1に電力が供給されると、ステーターコイル5bに電流が流れる。すると、ステーター5では磁束が発生する。また、ステーターコイル5bから電流がブラシ7を介して整流子6に伝導する。そして、ローターコイル4bに電流が流れる。すると、ローター4では磁束が発生する。
ローター4とステーター5とで発生した磁束により、ローター4とステーター5との間で力が発生する。この力により、ローター4が回転する。ローター4が回転することにより、シャフト3が回転する。シャフト3が回転することにより、シャフト3に取付けられた回転ファン9の回転翼9cが回転する。
Next, the operation of the
When electric power is supplied to the
A force is generated between the
次に、電動送風機1における気流を説明する。
上述した電動送風機1の動作により、回転ファン9の回転翼9cが回転する。すると、ファン吸気口9dから入る空気が昇圧、増速されて旋回しながら電動送風機1の外側へ向かう気流となる(1)。回転ファン9から吐出された気流はディフューザ部12へ流入する(2)。ディフューザ部12へ流入した気流は、減速、静圧回復される。そして、ディフューザ部12で減速、静圧回復された気流は、戻り風路14を通り(3)、ステーター5の外周に設けられたモーターカバー8の孔8aからモーター2内へ導かれる(4)。モーター2内へ導かれた気流は、ローター4とステーター5の付近を通って、回転ファン9とは逆側に設けられたモーターカバー8の孔8bからモーター2の外部へ吐出される(5)。気流が、孔8aから孔8bへ流れる際、モーター2を冷却する。
Next, the airflow in the
Due to the operation of the
ここで、整流子6をローター4(及びステーター5)と回転ファン9との間に配置することにより、ローター4(及びステーター5)と回転ファン9との間の距離が長くなる。そのため、ディフューザ部12からローター4(及びステーター5)付近に設けたモーターカバー8の孔8aまでの距離が長くなる。つまり、戻り風路14の距離が長くなる。戻り風路14の距離が長いので、戻り風路14の曲がりを緩やかに形成することができる。戻り風路14の曲がりが緩やかであれば、戻り風路14での気流の曲がりも緩やかになる。したがって、戻り風路14での曲がり損失を低減することができる。その結果、電動送風機1の効率を高くすることができる。
つまり、実施の形態1に係る電動送風機1は、整流子6をローター4(及びステーター5)と回転ファン9との間に配置することにより、戻り風路14での曲がり損失を低減することができる。
特に、ローター4と回転ファン9との間を単に広げるのではなく、ローター4と回転ファン9との間に整流子6を配置した。そのため、電動送風機1のサイズを大きくすることなく、電動送風機1の効率をよくすることができる。
Here, by disposing the
That is, the
In particular, the
また、エアガイド11のうちディフューザ部12を形成する部分(図1の太線部11a)は、電動送風機1の外周部へ向かってモーター2側に傾いている。特に、太線部11aは、電動送風機1の外周部へ向かうほど、モーター2側へ傾く滑らかな曲線に形成される。そのため、ディフューザ部12における気流の曲がりを緩やかにすることができる。したがって、ディフューザ部12での曲がり損失を低減することができる。
同様に、戻り風路14は、ディフューザ部12側からモーター2側へ向かって滑らかな曲線に形成される。そのため、戻り風路14における気流の曲がりを緩やかにすることができる。
Further, a portion of the
Similarly, the
また、戻り風路14が接続されるモーターカバー8の孔8aは、冷却を最も必要とするステーター5の外周部に設けている。そのため、モーター2を効率的に冷却することができる。
Further, the
また、図1に示す電動送風機1では、ディフューザ部12を通過した気流が全て戻り風路14を通ってモーター2側へ向きを変える。そのため、回転ファン9からの気流の吐出や静翼13への気流の衝突で発生する空力音が外部へ伝わり辛い。したがって、電動送風機1の騒音を小さくすることができる。
なお、静翼13の外周側のファンカバー10に孔を設けて、モーター2の冷却に必要な流量を越える気流をファンカバー10の外へ逃がしてもよい。この場合、騒音が増加する。しかし、戻り風路14で気流の向きを曲げる際の曲がり損失をさらに低減できる。したがって、電動送風機1の効率をさらに高くすることができる。
Further, in the
In addition, a hole may be provided in the
つまり、実施の形態1に係る電動送風機1は、回転自在に保持された出力軸であるシャフト3と、シャフト3に固定されたコア4aとコア4aに巻かれたコイル4bを有するローター4と、シャフト3に固定されてローター4のコイル4bの電流方向を切り換える作用を持つ整流子6と、整流子6に接し、整流子6に電流を供給または整流子6から電流を取り出すブラシ7と、ローター4の外周に配置されたコア5aとコア5aに巻かれたコイル5bを有するステーター5とを備えるモーター2と、シャフト3に取り付けられた回転ファン9と、静翼13を有し回転ファン9が吐出した気流を減速、静圧回復させるディフューザ部12と、ディフューザ部12を通過した気流を内周側に向きを変える戻り風路14と、前記回転ファン9とディフューザ部12を内包するファンカバー10とを備え、回転ファン9とステーター5との間に整流子6を配置したことを特徴とする。
That is, the
また、ディフューザ部12の風路を構成するモーター2側の面(エアガイド11)が外周に向かうに伴いモーター2側に傾くことを特徴とする。
Further, the
実施の形態2.
図2は、実施の形態2に係る電動送風機1の断面図である。図3は、図2の回転ファン9外周部付近の拡大図である。図2,3に示す矢印は、大まかな気流(子午面流れ)を示す。
図2,3に示す電動送風機1は、図1に示す電動送風機1と原則として同一である。しかし、回転主板9bの外周端がモーター2側(図2,3の下側)に反っている点で異なる。また、回転主板9bを反らせたことにより、回転主板9bとエアガイド11とが接触しないように、エアガイド11に凹みを設けた。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
The
図3に基づき、回転ファン9外周部付近における気流について説明する。
回転ファン9の外周部付近の気流は、図3に矢印で表すように、回転主板9b側に循環渦が形成される。そのため、回転側板9a側に流れが偏よる。つまり、ディフューザ部12へ向かう気流は、エアガイド11側の流速に比べ、ファンカバー10側の流速が速くなる。
実施の形態2に係る電動送風機1では、回転主板9bの外周端をモーター2側に反らせた。そのため、実施の形態2に係る電動送風機1では、回転ファン9の外周部(外周端)における風路幅W1は、実施の形態1に係る電動送風機1に比べ広い。したがって、回転ファン9の外周部(外周端)において、循環渦が風路を占める割合を低減できる。
これにより、気流が通る風路が確保される。そのため、回転ファン9から吐出され、ディフューザ部12を通過する流速が部分的に速くなることを抑制できる。その結果、戻り風路14での曲がり損失を低減できる。また、ディフューザ部12へ流入する風速が均一化されるので、静翼13への衝突損失が低減される。そのため、ディフューザ部12での静圧回復の効率を高くできる。
Based on FIG. 3, the airflow in the vicinity of the outer periphery of the
As shown by arrows in FIG. 3, the airflow near the outer periphery of the
In the
Thereby, the air path through which an airflow passes is ensured. Therefore, it is possible to suppress a partial increase in the flow velocity discharged from the
つまり、実施の形態2に係る電動送風機1は、回転主板9bの外周端をモーター2側に反らせることにより、ディフューザ部12を通過した気流の向きをモーター2側へ変える際の曲がり損失を低減できる。その結果、電動送風機1の効率をよくすることができる。
That is, the
つまり、実施の形態2に係る電動送風機1は、回転自在に保持された出力軸であるシャフト3と、シャフト3に固定されたコア4aとコア4aに巻かれたコイル4bを有するローター4と、シャフト3に固定されてローター4のコイル4bの電流方向を切り換える作用を持つ整流子6と、整流子6に接し、整流子6に電流を供給または整流子6から電流を取り出すブラシ7と、ローター4の外周に配置されたコア5aとコア5aに巻かれたコイル5bを有するステーター5とを備えるモーター2と、シャフト3に取り付けられた回転ファン9と、静翼13を有し回転ファン9が吐出した気流を減速、静圧回復させるディフューザ部12と、ディフューザ部12を通過した気流を内周側に向きを変える戻り風路14と、前記回転ファン9とディフューザ部12を内包するファンカバー10とを備え、回転ファン9の回転主板9b側にモーター2を配置し、回転主板9bの外周部がモーター2側に反ることを特徴とする。
That is, the
実施の形態3.
図4は、実施の形態3に係る電動送風機1の断面図である。図4に示す矢印は、大まかな気流(子午面流れ)を示す。
図4に示す電動送風機1は、図1に示す電動送風機1と原則として同一である。しかし、回転主板9bがモーター2側(図2,3の下側)に傾いている点で異なる。特に、回転主板9bは、シャフト3の近傍(シャフト3の周囲)の取付部9eでは、シャフト3の軸方向と垂直方向の平面である。しかし、回転主板9bのシャフト3の近傍の外側は、外周部へ向かってモーター2側へ傾いている。つまり、回転主板9bは、外側ほどモーター2に近くなるように形成される。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
The
回転主板9bをモーター2側へ傾けたため、回転主板9bと回転側板9aと回転翼9cとで構成される回転ファン9の風路が内側から外側に向けてモーター2側に傾く。ファン吸気口9dから回転ファン9に入る気流は、回転ファン9の風路の傾きにより、モーター2側(図4の下側)へ向かう力を持って流れ、昇圧、増速される。そのため、回転ファン9から吐出し、ディフューザ部12を通過する気流もモーター2側(図4の下側)へ向かう力を持つ。その結果、戻り風路14で気流の向きをモーター2側へ偏向するために、気流にかかる力が実質的に低減される。そのため、戻り風路14での曲がり損失を低減することができる。
Since the rotary
つまり、実施の形態3に係る電動送風機1は、回転主板9bをモーター2側へ傾けることにより、ディフューザ部12を通過した気流の向きをモーター2側へ変える際の曲がり損失を低減できる。その結果、電動送風機1の効率をよくすることができる。
That is, the
また、回転主板9bのモーター2(シャフト3)への取付部9eを平板状としている。そのため、回転ファン9の取り付けを回転主板9bの上下の面から押さえ易い。したがって、回転翼9cが回転した際の振れを小さくすることができる。
なお、回転翼9cが回転した際の振れは、騒音の原因となる静翼13への気流の衝突の変動の原因となる。また、回転翼9cが回転した際の振れは、電動送風機1の振動の原因となる。そのため、実施の形態3に係る電動送風機1では、騒音や振動を小さくすることができる。
Moreover, the
Note that the shake when the
つまり、実施の形態3に係る電動送風機1は、回転自在に保持された出力軸であるシャフト3と、シャフト3に固定されたコア4aとコア4aに巻かれたコイル4bを有するローター4と、シャフト3に固定されてローター4のコイル4bの電流方向を切り換える作用を持つ整流子6と、整流子6に接し、整流子6に電流を供給または整流子6から電流を取り出すブラシ7と、ローター4の外周に配置されたコア5aとコア5aに巻かれたコイル5bを有するステーター5とを備えるモーター2と、シャフト3に取り付けられた回転ファン9と、静翼13を有し回転ファン9が吐出した気流を減速、静圧回復させるディフューザ部12と、ディフューザ部12を通過した気流を内周側に向きを変える戻り風路14と、前記回転ファン9とディフューザ部12を内包するファンカバー10とを備え、回転ファン9の回転主板9b側にモーター2を配置し、回転主板9bのシャフト3への取付部9eよりも外周側が外周に向かうにつれ連続してモーター2側に傾くことを特徴とする。
That is, the
実施の形態4.
図5は、実施の形態4に係る電気掃除機20の全体図である。なお、図5では、掃除機本体15の内部構成を破線で示す。
電気掃除機20は、掃除機本体15、吸引口16、パイプ17、ホース18を備える。また、掃除機本体15は、電動送風機1、集塵ボックス19を備える。なお、電動送風機1は、実施の形態1から3で説明した電動送風機1である。
掃除機本体15は、吸引口16から棒状のパイプ17と屈曲自在のホース18とを介して、気流とともに、塵埃を吸引し、吸引した塵埃を集塵ボックス19に溜める。なお、電動送風機1は、塵埃を吸引するための気流を発生させる。
FIG. 5 is an overall view of the
The
The vacuum cleaner
ここで、電動送風機1は、実施の形態1から3で説明したように、曲がり損失が小さく、効率がよい。したがって、実施の形態4に係る電気掃除機20は、効率がよい。
Here, as explained in the first to third embodiments, the
なお、実施の形態1から3に係る電動送風機1は、電気掃除機20等の家庭用電化機器だけでなく、液体用ポンプなど産業機器に用いることもできる。また、電気掃除機20は家庭用、業務用を問わず消費エネルギーを抑えることができる。
The
1 電動送風機、2 モーター、3 シャフト、4 ローター、4a ローターコア、4b ローターコイル、5 ステーター、5a ステーターコア、5b ステーターコイル、6 整流子、7 ブラシ、8 モーターカバー、9 回転ファン、9a 回転側板、9b 回転主板、9c 回転翼、9d ファン吸気口、9e 取付部、10 ファンカバー、10a 上側ファンカバー、10b 下側ファンカバー、11 エアガイド、12 ディフューザ部、13 静翼、14 戻り風路、15 掃除機本体、16 吸引口、17 パイプ、18 ホース、19 集塵ボックス、20 電気掃除機。
1 electric blower, 2 motor, 3 shaft, 4 rotor, 4a rotor core, 4b rotor coil, 5 stator, 5a stator core, 5b stator coil, 6 commutator, 7 brush, 8 motor cover, 9 rotating fan, 9a rotating
Claims (5)
前記モーターが備える前記シャフトに取り付けられた回転ファンと、
前記回転ファンの外周部を覆うファンカバーと、
前記回転ファンにより生じた気流を整流するディフューザ部を前記ファンカバーとの間に形成するとともに、前記ディフューザ部を通過した気流を前記モーターが備える前記ローターの方向へ偏向する戻り風路を前記ファンカバーとの間に形成するエアガイドとを備え、
前記モーターは、前記ローターの前記回転ファン側に前記整流子を備え、
前記戻り風路は、前記整流子の外周を通り越して前記ステーターの外周に設けられたモーターカバーの孔に接続されている
ことを特徴とする電動送風機。 A motor comprising: a rotor held rotatably; a commutator that switches a direction of current flow in the rotor; a stator that is fixed to the outer periphery of the rotor through a gap; and a shaft that is a rotating shaft; ,
A rotating fan attached to the shaft of the motor;
A fan cover covering the outer periphery of the rotating fan;
A diffuser portion that rectifies the airflow generated by the rotating fan is formed between the fan cover and a return air passage that deflects the airflow that has passed through the diffuser portion toward the rotor included in the motor. And an air guide formed between
The motor includes the commutator on the rotating fan side of the rotor,
The electric blower characterized in that the return air passage passes through the outer periphery of the commutator and is connected to a hole of a motor cover provided on the outer periphery of the stator.
開口部を有する側板と、
前記側板に対して前記モーター側に前記側板と対向して設けられ、前記側板との間に通風路を形成する主板であって、外周部が前記モーター側に反った主板と、
前記側板と主板との間に設けられ、前記シャフトの回転により回転する回転翼と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の電動送風機。 The rotating fan is
A side plate having an opening;
A main plate that is provided on the motor side of the side plate so as to face the side plate, and forms a ventilation path between the side plate and an outer peripheral portion of the main plate that warps the motor side;
The electric blower according to claim 1, further comprising: a rotary blade provided between the side plate and the main plate and rotated by rotation of the shaft.
開口部を有する側板と、
前記側板に対して前記モーター側に前記側板と対向して、前記シャフトの周囲に設けられ、前記側板との間に通風路を形成する主板であって、前記シャフト近傍は前記シャフトの軸方向と垂直方向の平面であり、前記シャフト近傍の外側は外周部へ向かって前記モーター側へ傾いた主板と、
前記側板と主板との間に設けられ、前記シャフトの回転により回転する回転翼と
を備えることを特徴とする請求項1に記載の電動送風機。 The rotating fan is
A side plate having an opening;
A main plate that is provided around the shaft so as to face the side plate on the motor side with respect to the side plate, and forms a ventilation path between the side plate and the vicinity of the shaft is an axial direction of the shaft. A main plate that is a vertical plane, the outer side in the vicinity of the shaft is inclined toward the motor toward the outer periphery,
The electric blower according to claim 1, further comprising: a rotary blade provided between the side plate and the main plate and rotated by rotation of the shaft.
ことを特徴とする請求項1から3までのいずれかに記載の電動送風機。 The electric blower according to any one of claims 1 to 3, wherein the air guide is inclined toward the motor toward the outer peripheral portion, and the diffuser portion is formed between the fan cover and the fan cover.
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