TW201905338A

TW201905338A - 電動送風機

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Publication number: TW201905338A
Application number: TW107107363A
Authority: TW
Inventors: 京谷浩平; 坂上誠二; 本多武史; 林正二; 佐藤繁則; 伊藤賢宏
Original assignee: 日商日立空調家用電器股份有限公司
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2019-02-01
Also published as: CN109098983A; TWI683965B; JP2019007362A

Abstract

[課題] 　　提供一種能夠同時達成藉由軸流送風機之適用所導致的小型化以及藉由對於翼端渦流作抑制所導致的高效率化之電動送風機。 [解決手段] 　　電動送風機，係具備有：電動機；和與電動機之旋轉軸同軸之軸流送風機；和覆蓋軸流送風機並且具備有吸入口之風扇殼體，其特徵為：軸流送風機之動翼，係具備有複數枚之翼、和與翼之端部的至少一部分作抵接之環，風扇殼體，係於內筒面處具備有階差部，風扇殼體之內徑，相較於吸入口側，係以電動機側為較大，環之至少一部分，係位置在較風扇殼體之階差部而更靠電動機側處，環之外徑，係較風扇殼體之吸入口側之內徑而更大，並較風扇殼體之電動機側之內徑而更小。

Description

電動送風機

[0001] 本發明，係有關於搭載有軸流送風機之電動送風機。

[0002] 作為搭載有軸流送風機之電動送風機，係存在有被揭示於日本專利第4785908號公報(專利文獻1)中者。在此專利文獻1中，係記載有「一種直立型清掃機，其特徵為：係在筒狀之殼的前端處安裝地板刷，並在前述殼內，從前端側起依序配設集塵室、電動送風機以及驅動電路室，在前述驅動電路室所位置的前述殼之後端側處，設置複數之排氣口，前述電動送風機，係藉由軸流風扇和無刷DC馬達所構成」的內容。 [先前技術文獻] [專利文獻] 　　[0003] 　　[專利文獻1]日本專利第4785908號公報

[發明所欲解決之課題] 　　[0004] 在某些電器中，係要求能夠同時達成電動送風機之小型化與高效率化。例如，對於電動吸塵器，由於係要求有藉由小型化所獲得的良好使用性以及強吸入力，因此，對於搭載在電動吸塵器中之電動送風機，亦係要求有小型化與高效率化。　　[0005] 被搭載於先前技術之電動吸塵器中的電動送風機，一般而言係藉由離心送風機和電動機所構成。離心送風機，由於係將從電動機之旋轉軸方向所吸引的空氣朝向外徑方向吐出，因此送風機外徑係會有變大的傾向。另一方面，軸流送風機，由於係將從電動機之旋轉軸方向所吸引的空氣直接朝向旋轉軸方向吐出，因此係能夠將送風機外徑縮小。　　[0006] 在專利文獻1中，係記載有：由於電動送風機係藉由軸流風扇和無刷DC馬達所構成，因此，係並不會有使直立式的形狀膨脹的情形，而有著能夠謀求小型、輕量化，使用方便性為佳，並且可將操作所需要的勞力降低的效果。然而，在軸流送風機中，係有著會於動翼之端部處產生翼端渦流並使送風機的能源效率降低的問題。若是以身為動翼與風扇殼體之間之空隙的翼端空隙L和身為動翼之寬幅的翼展(span)S之比所表現的翼端空隙比(L／S)越大，則起因於由翼端渦流所致之影響，送風機之能源效率會越降低。在小型的軸流送風機中，由於翼展S係為小，因此，翼端空隙比係會有變大的傾向，而難以同時達成小型化和高效率化。　　[0007] 本發明之目的，係在於解決上述之課題，並提供一種能夠同時達成藉由軸流送風機之適用所導致的小型化以及藉由對於翼端渦流作抑制所導致的高效率化之電動送風機。 [用以解決課題之手段] 　　[0008] 為了解決上述課題，在其中一個代表性的本發明中，係為一種電動送風機，其係具備有：電動機；和與電動機之旋轉軸同軸之軸流送風機；和覆蓋軸流送風機並且具備有吸入口之風扇殼體，其特徵為：軸流送風機之動翼，係具備有複數枚之翼、和與翼之端部的至少一部分作抵接之環，風扇殼體，係於內筒面處具備有階差部，風扇殼體之內徑，相較於吸入口側，係以電動機側為較大，環之至少一部分，係位置在較風扇殼體之階差部而更靠電動機側處，環之外徑，係較風扇殼體之吸入口側之內徑而更大，並較風扇殼體之電動機側之內徑而更小，藉由此，來達成之。 [發明之效果] 　　[0009] 若依據本發明，則係能夠提供一種同時達成藉由軸流送風機之適用所導致的小型化以及藉由對於翼端渦流作抑制所導致的高效率化之電動送風機。上述記載以外的課題、構成以及效果，係基於以下之實施形態的說明而成為更加明瞭。

[0011] 以下，參考圖面，針對用以實施發明之形態例作說明。於此，作為電器之其中一例，係列舉出電動吸塵器，來針對關連於電動送風機之本發明之其中一個實施例作說明。　　[0012] (第1實施形態例) 　　首先，根據圖1以及圖2，針對作為電動送風機之適用例所列舉出的電動吸塵器作說明。圖1，係為在將搭載有本發明之電動吸塵器作為直立型來使用時的外觀立體圖，圖2，係為在將搭載有本發明之電動吸塵器作為手持型來使用時的側面圖。　　[0013] 電動吸塵器100，係具備有吸塵器本體1和集塵箱2以及吸口體3，而構成之。另外，在圖1中，雖係針對在電動吸塵器100處安裝有吸口體3的情況作展示，在圖2中係對於代替吸口體3而安裝了縫隙用管嘴3a的情況作展示，但是，此些係可因應於使用用途來適宜作切換使用。　　[0014] 吸塵器本體1，係具備有伸縮管4、和管箱5、和把手6、和蓄電池箱7、以及馬達箱8，而構成之，在蓄電池箱7中，係內包有蓄電池(未圖示)，在馬達箱8中，係內包有電動送風機10(參考圖3)以及用以驅動電動送風機10之電路(未圖示)，在管箱5中，係內包有伸縮管4。　　[0015] 伸縮管4，係在管箱5內被可自由伸縮地作支撐，藉由將被設置在吸塵器本體1之側面處的按鍵9按下，係能夠使伸縮管4進行伸縮。　　[0016] 把手6，係為使用者以手來抓握的部份，並可自由轉動地被支撐於伸縮管4之前端部處。又，把手6，係具備有當作為直立型來使用時會成為使用者以手來抓握的部份之手柄部6a、和當作為手持型來使用時會成為使用者以手來抓握的部份之手柄部6b。又，在把手6處，係具備有操作鍵11a、11b。操作鍵11a，係當作為直立型來使用的情況時會被操作，並被設置在手柄部6a之外面處。操作鍵11b，係當作為手持型來使用的情況時會被操作，並被設置在手柄部6b之外面處。　　[0017] 若是對於操作鍵11a或11b進行操作並使電動送風機10運轉，則係產生吸入氣流。包含有塵埃之空氣，係從吸口體3或者是縫隙用管嘴3a而被吸引，並通過連接部12而到達集塵箱2處。到達集塵箱2處之包含有塵埃之空氣，係在集塵箱2內而將塵埃分離。將塵埃作了分離後的空氣，係到達電動送風機10(參考圖3)處，並在將位於電動送風機10之下游處的電路(未圖示)作了冷卻之後，排出至吸塵器本體1之外部。　　[0018] 接著，使用圖3、圖4，針對本發明之第1實施形態例中的電動送風機以及動翼作說明。圖3，係為電動送風機之縱剖面圖。圖4(a)，係為電動送風機之動翼的外觀立體圖，(b)係為動翼的正面圖。　　[0019] 電動送風機10，係具備有軸流送風機20、風扇殼體21、電動機22、機殼23，而被構成。　　[0020] 電動機22，係由被收容於機殼23內之軸24、和與軸24成為一體之轉子芯25、以及被固定在機殼23處的定子26，而構成之。　　[0021] 轉子芯25，係被形成於軸24處之與被固定有動翼30的端部相反側之端部處，並由稀土類之黏結磁石所成。稀土類系之黏結磁石，係將稀土類系磁性粉末與有機黏合劑作混合而作成。作為稀土類系之黏結磁石，例如，係可使用釤鐵氮磁石或釹磁石等。定子26，係由定子芯(未圖示)和被捲繞在定子芯上之金屬線(未圖示)所形成。在動翼30與轉子芯25之間，係具備有軸承27，並將軸24可自由旋轉地作支撐。　　[0022] 軸流送風機20，係藉由動翼30和靜翼31所構成。本發明所作為對象之軸流送風機20，送風機外徑係為φ50mm以下，最高旋轉數係為每分鐘80000旋轉以上的範圍，並藉由高旋轉數而實現小型之軸流送風機。　　[0023] 動翼30係為熱可塑性樹脂製，並藉由將8枚的翼40和轂(boss)41以及環42作一體成形而構成之。在本實施形態例中，係藉由從側面來以螺絲32作2個場所的固定，而將動翼30對於軸24作締結，但是，係並不被限定於此。亦可在軸24之端部處設置螺絲，並使用固定用的螺帽來將動翼30作締結。環42，係以將翼40之外周全體作包圍的方式而被作設置，翼40之端部係全部與環42的內周作抵接。在本實施形態例中，係藉由使用有2個的模具之射出成型，來將翼40和轂41以及環42作一體成形。當與電動機22之旋轉軸相平行地而從上游側來作了觀察時，相鄰之動翼30之投影面積係相互重疊。因此，在進行射出成型時，係對於2分割之模具射出樹脂，並在樹脂凝固之後，使2個模具中之其中一個模具一面旋轉一面分離，藉由此，來將動翼30取出。另外，在本實施形態例中，由於係將翼40和轂41以及環狀之環42一體成形，而特別是在使用於高速旋轉中時能夠確保強度，因此係為更加理想，但是，係並不被限定於此。亦可將環42作為獨立之組件來製作，並藉由超音波熔著等來作接著。又，動翼30，係並不被限定於熱可塑性樹脂，而亦可設為鋁等之金屬製。　　[0024] 風扇殼體21，係於內筒面21a處具備有階差部21b，風扇殼體21之內徑，係相較於吸入口34側之內徑a而以電動機22側之內徑b為更大。環42，係位置在較階差部21b而更下游側，亦即是位置在較階差部21b而更靠電動機22側處。翼端徑c與吸入口34側之內徑a係為相等。環外徑d，係較吸入口34側之內徑a而更大，並較電動機22側之內徑b而更小。　　[0025] 接著，針對電動送風機10內之空氣的流動作說明。若是驅動電動機22並使動翼30以軸24作為旋轉軸而旋轉，則空氣係從吸入口34而流入，並流入至動翼30內。流入至動翼30內之空氣，係作升壓以及增速，並到達靜翼31內。流入至靜翼31內之空氣，係在使運動能量被轉換為壓力能量而被作了升壓之後，從排氣口35而被排氣至外部。軸流送風機20，係將從電動機22之旋轉軸方向所吸引的空氣直接朝向旋轉軸方向吐出。因此，相較於將從電動機22之旋轉軸方向所吸引的空氣朝向外徑方向吐出並在動翼之外徑側處配置靜翼的離心送風機，係能夠將送風機外徑縮小。　　[0026] 另外，在本實施形態例中，雖係適用有單段之軸流送風機20，但是，係並不被限定於此，軸流送風機20係亦可設為2段以上。藉由將軸流送風機20設為2段以上，在相同之輸出條件下，係成為能夠達成更進一步的小徑化。或者是，在相同之送風機外徑條件下，係成為能夠將輸出增大。　　[0027] 接著，針對電動送風機所被適用的比速度作說明。比速度Ns，係使用旋轉數N和風量Q以及全揚程H，而藉由Ns=N×Q^0.5 ／H^0.75 來作表現。一般而言，送風機之形式係使用比速度Ns而被作整理，軸流送風機係能夠在較離心送風機而更高的比速度帶中而得到高效率。由於隨著旋轉數N之增加，比速度Ns係增加，因此，在藉由高旋轉數來實現小型之軸流送風機的本實施形態例中，係能夠以高的比速度來構成送風機，而成為能夠得到高效率。　　[0028] 例如，在送風機外徑為40mm、每分鐘115000旋轉下，於設計風量之0.9m／min處，係能夠得到靜壓上昇量11000Pa。因此，就算是在如同電動吸塵器一般之需要高靜壓的情況時，也能夠實現強吸引力之電動吸塵器。　　[0029] 環42，係以將翼40之外周全體作包圍的方式而被作設置。環42，係對於在翼40之端部40a處所產生的會成為能量損失之翼端渦流60(參考圖5)作抑制。於圖5中，對於當並未設置有環的情況時所產生之翼端渦流之示意圖作展示。如同圖5中所示一般，當並未設置有環42的情況時，在身為翼40之端部40a與風扇殼體21之間之空隙的翼端空隙L處，係產生翼端渦流60，並成為能量損失的重要因素。若是以翼端空隙L和翼展(span)S之比所表現的翼端空隙比(L／S)越大，則於由翼端渦流60所致之損失的影響係為越大，送風機之能源效率會降低。若是對於由離心力所至之翼40的延伸和旋轉系之離心旋動(centrifugal whirling)作考慮，則無關於軸流送風機20之大小，翼端空隙L均係需要1mm程度。在如同本實施形態例一般之送風機外徑為φ50mm以下之小型的軸流送風機20中，由於翼展S係為小，因此翼端空隙比(L／S)係變大，由翼端渦流60所致之損失係為特別大。故而，藉由設置環42，係成為能夠得到高效率的電動送風機10。　　[0030] 另外，雖然環42係以將翼40之外周全體作包圍的方式而被作設置，翼40之端部40a係全部與環42的內周作抵接，但是，係並不被限定於此。於圖6中，針對與翼之端部的至少一部分作抵接之環的其中一例作展示。圖6(a)係為從翼之前緣起涵蓋至中間部地而使環抵接於翼的端部處之例，(b)係為從翼之中間部起直至後緣地而使環作抵接之例。如同圖6中所示一般，只要環42為與翼40之端部40a的至少一部分作抵接，則便能夠得到翼端渦流60之抑制效果，而得到高效率的電動送風機10。　　[0031] 風扇殼體21，係於內筒面21a處具備有階差部21b，風扇殼體21之內徑，係相較於吸入口34側之內徑a而以電動機22側之內徑b為更大。環42，係位置在較階差部21b而更下游側，亦即是位置在較階差部21b而更靠電動機22側處。翼端徑c與吸入口34側之內徑a係為相等。環外徑d，係較吸入口34側之內徑a而更大，並較電動機22側之內徑b而更小，藉由此，來對於會成為能量損失之循環流作抑制。循環流，係指從動翼出口43所吐出的氣流通過被構成於風扇殼體21與環42之間之空隙44並再度流入動翼入口45中的空氣之流動。特別是，在如同電動吸塵器一般之需要高靜壓的情況時，由於動翼入口45和動翼出口43之靜壓差係為大，因此在動翼出口43與動翼入口45處循環的流量係增加，能量損失係變大。在本實施形態例中，藉由環外徑d係較吸入口34側之內徑a而更大並較電動機22側之內徑b而更小，在空隙44處之通風阻抗係增加，而能夠對於循環流作抑制。故而，係成為能夠得到高效率的電動送風機10。　　[0032] 另外，在本實施形態例中，由於吸入口34側之內徑a與翼端徑c係為相等，在使吸入口34和動翼入口45以及動翼出口43相通連之流路中，於動翼入口45處係並不存在有階差，因此，係能夠將在動翼入口45處的能量損失降低並得到更為高效率之電動送風機10，但是，係並不被限定於此。只要環外徑d和吸入口34側之內徑a以及電動機22側之內徑b為滿足a＜d＜b之關係，則由於在空隙44處之通風阻抗係增加，而能夠得到循環流之抑制效果，因此係得到高效率的電動送風機10。　　[0033] 根據以上構成，係成為可提供一種搭載有能夠同時達成小型化和高效率化的軸流送風機之電動送風機。　　[0034] 藉由搭載本實施形態例之電動送風機10，係能夠得到吸引力為強且為小型並且使用便利性為佳之電動吸塵器100。特別是，在將電動送風機10搭載於本實施形態例中所示之充電式之無線直立型中的情況時，係能夠實現細徑之棒形狀的電動吸塵器，而能夠將使用便利性提昇。　　[0035] 又，在將電動送風機10搭載於充電式之無線直立型或自主行走型之吸塵器中的情況時，藉由使電動送風機10之效率提昇，在以相同之輸出來進行運轉的情況時，由於係能夠將輸出縮小，因此係成為能夠抑制消耗電力並進行長時間的運轉。進而，藉由對於消耗電力作抑制，由於係能夠減少蓄電池之充電次數，因此係能夠減緩起因於反覆充電所導致的蓄電池之電壓下降。　　[0036] 本實施形態例之電動送風機10，係並不被限定於電動吸塵器，亦可對於吹風機或烘手機、用以吹落垃圾或落葉的鼓風機等之電器作適用。藉由適用本實施形態例之電動送風機10，係能夠實現大風量且為小型並且使用便利性為佳之吹風機或烘手機、鼓風機。　　[0037] 又，需要大風量之吹風機或烘手機、鼓風機，係以較電動吸塵器而更高之比速度來動作。因此，藉由適用搭載有能夠以高比速度來得到高效率的軸流送風機之本實施形態例之電動送風機10，係能夠實現高效率之吹風機或烘手機、鼓風機。　　[0038] (第2實施形態例) 　　針對第2實施形態例，使用圖7而作說明。圖7，係為本發明之第2實施形態例中的動翼與風扇殼體之剖面擴大圖。由於基本性之構成係與第1實施形態相同，因此，針對相同的要素，係附加相同的元件符號，並省略其說明。　　[0039] 風扇殼體21，係在階差部21b處具備有凹部21c。環42之大半，係位置在較階差部21b而更下游側，亦即是位置在較階差部21b而更靠電動機22側(參考圖3)處，但是，前緣42a，係位置在較階差部21b而更靠吸入口34側處，並進入至藉由階差部21b與凹部21c所構成的空間21d中。前緣42a，由於係進入至藉由階差部21b與凹部21c所構成的空間21d中，因此，在空隙44處之通風阻抗係更加變大，而對循環流更良好地作抑制。故而，係成為能夠得到更高效率的電動送風機10。　　[0040] 又，由於前緣42a之前端的板厚係形成為薄，因此，係能夠同時達成使前緣42a進入至藉由階差部21b與凹部21c所構成的空間21d中之構成和使翼端徑c與吸入口34側之內徑a成為相等之構成。因此，係能夠在對於會成為能量損失之循環流作抑制的同時，亦將在動翼入口45處的能量損失降低，而能夠得到更為高效率之電動送風機10。　　[0041] 接著，於圖8中，針對在具備有密封構件的情況時之動翼與風扇殼體之剖面擴大圖作展示。如同圖8中所示一般，在凹部21c中，係亦可填充密封構件50。作為密封構件50，係以油性粘土或矽橡膠、PTFE(聚四氯乙烯)等的低摩擦之材料為更理想。密封構件50係與環前緣42a概略作接觸，而對會成為能量損失之循環流更良好地作抑制。故而，係成為能夠得到更高效率的電動送風機10。　　[0042] 由於密封構件50係被填充於凹部21c中，因此，係能夠防止密封構件50之脫落，進而，係能夠防止起因於脫落了的密封構件50所導致的空氣之流動的阻礙。故而，係成為能夠得到更高效率的電動送風機10。　　[0043] 又，前緣42a之前端的板厚係被形成為薄。因此，密封構件50與前緣42a之間的接觸面積係為小，而能夠減低滑動摩擦損失，並得到高效率之電動送風機10，但是，關於前緣42a之形狀，係並不被限定於此。　　[0044] 如同圖9中所示一般，環42之前緣42a的板厚，係亦可構成為隨著從外周起朝向內周方向而減薄地形成。於此情況，由於前緣42a與密封構件50係在更內徑側處而作概略接觸，因此，身為接觸部之前緣42a的速度係為小，而能夠更加減低滑動摩擦損失。

[0045]

1‧‧‧吸塵器本體

2‧‧‧集塵箱

3‧‧‧吸口體

4‧‧‧伸縮管

5‧‧‧管箱

6‧‧‧把手

7‧‧‧蓄電池箱

8‧‧‧馬達箱

9‧‧‧按鍵

10‧‧‧電動送風機

12‧‧‧連接部

20‧‧‧軸流送風機

21‧‧‧風扇殼體

22‧‧‧電動機

23‧‧‧機殼

24‧‧‧軸

25‧‧‧轉子芯

26‧‧‧定子

27‧‧‧軸承

30‧‧‧動翼

31‧‧‧靜翼

34‧‧‧吸入口

35‧‧‧排氣口

40‧‧‧翼

41‧‧‧轂

42‧‧‧環

43‧‧‧動翼出口

44‧‧‧空隙

45‧‧‧動翼入口

50‧‧‧密封構件

60‧‧‧翼端渦流

100‧‧‧電動吸塵器

[0010] 　　[圖1]係為在將本發明之電動吸塵器作為直立型來使用時的外觀立體圖。　　[圖2]係為在將本發明之電動吸塵器作為手持型來使用時的側面圖。　　[圖3]係為本發明之第1實施形態例中的電動送風機之縱剖面圖。　　[圖4](a)係為本發明之第1實施形態例中的電動送風機之動翼的外觀立體圖，(b)係為動翼的正面圖。　　[圖5]係為對於當圖4中所示之動翼並未設置有環的情況時所產生之翼端渦流之示意圖。　　[圖6]係為與翼之端部的至少一部分作抵接之環的其中一個實施形態例，(a)係為從翼之前緣起涵蓋至中間部地而使環抵接於翼的端部處之例，(b)係為從翼之中間部起直至後緣地而使環作抵接之例。　　[圖7]係為本發明之第2實施形態例中的動翼與風扇殼體之剖面擴大圖。　　[圖8]係為在具備有本發明之第2實施形態例中之密封構件的情況時之動翼與風扇殼體之剖面擴大圖。　　[圖9]係為在具備有本發明之第2實施形態例中之密封構件的情況時之動翼與風扇殼體之剖面擴大圖，並為將環之前緣42a的板厚隨著從外周起朝向內周方向而減薄地作了形成之例。

Claims

一種電動送風機，係具備有：　　電動機；和　　與該電動機之旋轉軸同軸之軸流送風機；和　　覆蓋該軸流送風機並且具備有吸入口之風扇殼體，　　其特徵為：　　前述軸流送風機之動翼，係具備有複數枚之翼、和與前述翼之端部的至少一部分作抵接之環，　　前述風扇殼體，係於內筒面處具備有階差部，前述風扇殼體之內徑，相較於前述吸入口側，係以前述電動機側為較大，　　前述環之至少一部分，係位置在較前述風扇殼體之前述階差部而更靠前述電動機側處，前述環之外徑，係較前述風扇殼體之吸入口側之內徑而更大，並較前述風扇殼體之電動機側之內徑而更小。
如申請專利範圍第1項所記載之電動送風機，其中，　　在前述風扇殼體之前述階差部處係具備有凹部，前述環之前緣係位置在較階差部而更靠吸入口側處。
如申請專利範圍第2項所記載之電動送風機，其中，　　在前述凹部中係被填充有密封構件，該密封構件，係與前述環之前述前緣概略作接觸。
如申請專利範圍第1～3項中之任一項所記載之電動送風機，其中，　　係將前述軸流送風機設為2段以上。