(57)【要約】【課題】  本発明では、電動送風機のハウジングにおいて、固定翼より排出される風の旋回成分を抑制、かつ振動を抑制することで、ごみ取り性能の向上、および騒音の音質改善を目的とする。【解決手段】    ロータ組立体に設けられる軸受部を固定可能な軸受カバーを支持し、前記ロータ組立体の一端に設けられる遠心羽根車を覆う様にファンケーシングを嵌合可能とし、前記ロータ組立体の一端側に設けられるロータコアの外周側に接触しない様にステータを配置可能としたハウジングを用いた電動送風機において、ハウジングの支持部と外周面を繋ぐ様に、垂直にハウジングの軸受カバーの支持部から外周壁に向かって径方向に延びる剛性リブを複数設けたことを特徴とする電動送風機。【選択図】図１０
2020002925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ組立体に設けられる軸受部を固定可能な軸受カバーを支持し、前記ロータ組立体の一端に設けられる遠心羽根車を覆う様にファンケーシングを嵌合可能とし、前記ロータ組立体の一端側に設けられるロータコアの外周側に接触しない様にステータを配置可能としたハウジングを用いた電動送風機において、ハウジングの支持部と外周面を繋ぐ複数ブリッジの上部に、垂直にハウジングの軸受カバーの支持部から外周壁に向かって径方向に延びる剛性リブを設けたことを特徴とする電動送風機。
【請求項２】
ロータ組立体に設けられる軸受部を固定可能な軸受カバーを支持し、前記ロータ組立体の一端に設けられる遠心羽根車を覆う様にファンケーシングを嵌合可能とし、前記ロータ組立体の一端側に設けられるロータコアの外周側に接触しない様にステータを配置可能としたハウジングを用いた電動送風機において、ハウジングの支持部と外周面を繋ぐ複数のブリッジ間に、垂直にハウジングの軸受カバーの支持部から外周壁に向かって径方向に延びる剛性リブを複数設けたことを特徴とする電動送風機。
【請求項３】
ロータ組立体に設けられる軸受部を固定可能な軸受カバーを支持し、前記ロータ組立体の一端に設けられる遠心羽根車を覆う様にファンケーシングを嵌合可能とし、前記ロータ組立体の一端側に設けられるロータコアの外周側に接触しない様にステータを配置可能としたハウジングを用いた電動送風機において、ハウジングの支持部と外周面を繋ぐ複数ブリッジの上部と、複数のブリッジ間に垂直にハウジングの軸受カバーの支持部から外周壁に向かって径方向に延びる剛性リブを設けたことを特徴とする電動送風機。
【請求項４】
請求項１に記載の電動送風機を備え、塵埃を集塵する集塵室と、操作するための持ち手となるグリップ部と、電気の入切をするためのスイッチ部を有した電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動送風機およびそれを搭載した電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コードレススティック掃除機の需要が高まっている。コードレススティック掃除機は軽量化のために低電圧のバッテリーを採用しているが、電動送風機においても小型化が求められている。しかしながら、ごみ取り性能を十分に確保できる吸込力、つまりはファン出力，および風量を生み出せることが電動送風機として必須条件となる。これらを満足するために電動送風機としては、駆動する回転数を高速化することで、ファンの高出力化、および小型化ができる。そのため、電動送風機にはブラシレスモータが採用され、回転数を８０,０００ｍｉｎ−１以上としている例が多い。
【０００３】
また、ごみ取り性能としては、バッテリーが満充電時から一回の使用を終えるまで、或いはごみの集塵室が空の状態から充満状態まで吸込力が変わらない様に、広範囲の風量でファン出力が維持できることが重要である。そのため、例えば、特開２０１８−２０４７８９号公報（特許文献１）に開示されているものがある。
【０００４】
特許文献１に開示されている電動送風機は、回転子及び固定子を備えた電動機と、回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸の一端部に一体成形される前記回転子と、前記回転軸の他端部に取り付けられる回転翼と、前記回転子と前記回転翼との間の前記回転軸に取り付けられる軸受とを有し、該軸受を内包する軸受カバーと、該軸受カバーに一体成形されたハウジングと、前記回転翼の前記電動機側に配置された仕切板と、前記ハウジングの前記回転翼側に設けられ、前記回転翼を覆うファンケーシングとを備え、前記仕切板の外周側と前記ハウジング間に円環流路が形成され、前記ファンケーシングの外周部の一部に開口部を設けている。
【０００５】
さらにコードレススティック掃除機に求められる性能としては低い運転音である。小型な電動送風機ではあるが、回転数が８０,０００ｍｉｎ−１以上と高速なため，運転音もかなり大きくなる。特に、電動機の回転体を起因とする回転振動は、回転体のアンバランスを起因に、回転数の２乗で遠心力として作用する。したがって、回転体のアンバランスを極力小さくなる様にバランス修正を行うことで、回転振動を抑制している。しかし、回転振動については、回転体のアンバランスのみならず、それらを支持固定する筐体の剛性についても高いレベルが求められる。
【０００６】
回転振動を抑制するための筐体の剛性については、例えば、特開２０１６−１３８５１１号公報（特許文献２）に開示されているものがある。
【０００７】
特許文献２に開示されている電動送風機は、コアとコイルを有したステータと、シャフトを有したロータと、該シャフトに固定された遠心羽根車と、該ロータと該遠心羽根車間に配置された一対の軸受けと、その一対の軸受けを保持するフレームを有したブラシレスモータと、該フレームに固定されたディフューザと、該フレームに固定されたファンケーシングを有した電動送風機であって、該フレームを軸受け保持部と外周部の二重構造とし、フレームの外周部にファンケーシングを軸方向に固定することで振動騒音を抑制する筐体構造としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１８−２０４７８９号公報
【特許文献２】特開２０１６−１３８５１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述した特許文献１では、回転軸の端部に取り付けられる回転翼から排出される風が、ファンケーシング内を旋回しながら電動機内部へ流れていくところを、前記回転翼を覆うファンケーシングの外周部の一部に開口部を通る流路が形成されているため、電動機内を通る風の抵抗が低減され、広範囲な風量での性能向上が見られる。しかし、回転翼で発生する羽根音や流体音が、電動機内で遮られることなく、前記ファンケーシングの外周部の一部の開口部から直接漏れてしまうこととなり、騒音の増加に繋がりかねない。
【００１０】
また、上述した特許文献２では、筐体となるフレームを軸受け保持部と外周部の二重構造としているものの、それらをつなぐ脚となる部分は３本であり、脚の部分の断面形状を見るとＹ字形の構造となっている。この状態であるとまだフレームの軸受け保持部と外周側において円環モードの振動と軸の倒れ込みのモードが抑制しきれていない。掃除機は、ごみの集塵室のごみの充満状態により、電動送風機の風量特性が変化する。運転モード、つまり強モードや標準モードと言った運転の変化はさらに大きな風量変化が起きる。風量が変化すると、回転数が変化するため、電動送風機としては幅広い回転数、かつ固有周波数での備えが必要である。したがって、振動モードが抑制しきれていない分、振動騒音の悪化の懸念が存在した状態である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで本発明は、ロータ組立体に設けられる軸受部を固定可能な軸受カバーを支持し、ロータ組立体の一端に設けられる遠心羽根車を覆う様にファンケーシングを嵌合可能とし、ロータ組立体の遠心羽根車とは反一端側に設けられるロータコアの外周側に接触しない様にステータを配置可能としたハウジングを用いた電動送風機において、ディフューザから排出される風の旋回成分を抑制する様に、ハウジングの軸受カバーの支持部から外周壁に向かって径方向に延びるリブを複数設けことを特徴とする電動送風機を提案する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ハウジングの軸受カバーの支持部から外周壁に向かって径方向に延びる複数のリブにより、ディフューザから排出された風の旋回成分を抑制可能とするため、広範囲な風量でのファン出力向上が見込めつつ、ハウジングの支持部、および外周面の振動モードを抑制可能とするため、振動騒音の低減を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の電動送風機を示す断面図。
【図２】従来の電動送風機を示す分解斜視図。
【図３】ロータ組立体を示す分解斜視図。
【図４】従来のハウジングの構造図。（ａ）は斜視図。（ｂ）は断面図。
【図５】従来の電動送風機の構造断面図における内部風路を示した図。
【図６】実施形態１にかかるハウジングの構造図。（ａ）は斜視図。（ｂ）は断面図。
【図７】実施形態２にかかるハウジングの構造図。（ａ）は斜視図。（ｂ）は断面図。
【図８】実施形態３にかかるハウジングの構造図。（ａ）は斜視図。（ｂ）は断面図。
【図９】電動送風機を搭載した電気掃除機を示し、（ａ）はスティック型として使用する際の斜視図、（ｂ）は電気掃除機をハンディ型として使用する際の側面図である。
【図１０】電動送風機を搭載した掃除機本体の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図１〜図１０を用いて説明する。
【００１５】
［実施形態１］
図１は従来の電動送風機を示す断面図であり、図２は従来の電動送風機の分解斜視図である。
【００１６】
ステータ２４０は、ステータコア２１０の周りにコイル２１１が巻かれ、一緒になって相巻線を形成している。この相巻線は、電動送風機２００に備わる図示しない制御回路部に電気的に接続されている。
【００１７】
ハウジング２０８は、合成樹脂製であり、ロータ組立体２３０の軸受部を内包する軸受カバー２１５とインサート成形によって構成される。軸受カバー２１５の外周には、軸受２１２の冷却用のヒートシンクである回転軸方向に長い複数の冷却フィン２７が設けられている。また、軸受カバー２１５は、非磁性金属材料製であり、軽量化、放熱性などに有利なものが良い。本実施例では、アルミ材を使用している。
【００１８】
また、ハウジング２０８の支持部２６には、軸方向Ｇに延在するねじ穴２８が形成されている。ねじ穴２８には、固定ねじ２１８が螺合可能で、固定ねじ２１８の螺合によってディフューザ２０５がハウジング２０８に固定される。
【００１９】
また、ハウジング２０８には、ハウジング２０８の軸方向Ｇの端部に配置されるステータ２４０は、固定ねじ２１９によってハウジング２０８に固定されている。
【００２０】
ファンケーシング２０４は、ディフューザ２０５と、ロータ組立体２３０の遠心羽根車２０３を覆う格好で、ハウジング２０８と嵌合される。
【００２１】
図３はロータ組立体を示す分解斜視図である。図３に示すように、ロータ組立体２３０は、遠心羽根車２０３、回転軸２０７、ロータコア２０９、軸受２１２、２１２、リング部材２１３、ばね２１７およびカバー２５０によって構成されている。なお、軸受２１２、２１２とばね２１７とで軸受部が構成されている。
【００２２】
遠心羽根車２０３は、回転軸２０７の軸方向Ｇの一端に固定されている。本実施例では、遠心羽根車２０３を回転軸２０７に圧入固定しているが、回転軸２０７の端部（先端）にねじを設け、遠心羽根車２０３を固定ナットによって固定してもよい。
【００２３】
ロータコア２０９は、回転軸２０７の、遠心羽根車２０３が固定されている端部とは逆側の軸方向Ｇの端部側に設けられている。このロータコア２０９は、例えば、希土類系のボンド磁石によって構成されている。希土類系のボンド磁石は、希土類系磁性粉末と有機バインダーとを混合して作られる。希土類系のボンド磁石としては、例えば、サマリウム鉄窒素磁石や、ネオジム磁石等を用いることができる。また、ロータコア２０９は、回転軸２０７に一体成形されている。また、ロータコア２０９は、カバー２５０により外周面に接した状態で覆われている。カバー２５０は、非磁性の薄板を筒状に形成したものであり、例えば、ステンレス鋼にニッケル量を多く配合したもので構成される。
【００２４】
リング部材２１３は、バランス調整用のものであり、回転軸２０７におけるロータコア２０９側の端部に設けられている。また、リング部材２１３は、ロータコア２０９よりも比重が大きく、かつ、非磁性の材料で構成されている。例えば銅材などの焼結品（燒結体）や機械加工で形成することができる。また、リング部材２１３としては、ロータコア２０９よりも比重が大きく、かつ、非磁性の材料であれば、銅に限定されるものではない。
【００２５】
回転軸２０７には、遠心羽根車２０３とロータコア２０９との間に、軸受２１２、２１２が設けられている。軸受２１２、２１２は、軸方向に離間して配置され、回転軸２０７を回転自在に支持している。軸受２１２、２１２の間にはコイル状のばね２１７が設けられ、軸受２１２、２１２の外輪に予圧を与えている。ばね２１７の形状は円筒形、あるいはつづみ形などは問わない。
【００２６】
図４は、従来のハウジング２０８の構造図である。図４（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、断面図である。図４のように従来のハウジング２０８は、中心部にロータ組立体２３０の軸受部を内包する軸受カバー２１５が配置され、それを樹脂製の材料でインサート成形することで、支持部２６と、ハウジング外周面２９と、支持部２６からハウジング外周面２９を繋いでいるブリッジ３０が３本配置される構造としている。また、ブリッジ３０の上部の、支持部２６とハウジング外周面２９の間には、ディフューザ２０５から排出される風が流れ込む空間の開口３４があり、開口３４に旋回しながら導かれた風は、次にハウジングの外部、つまり電動送風機２００の外部へ風が排出される排出口３５は導かれ排出される。図５は、電動送風機内部の風路の一部を示した図であり、上述の風の流れを図示したものである。
【００２７】
ここで、従来のハウジング２０８を見ると、支持部２６とハウジング外周部２９をブリッジ３０の３本で繋ぐ構造であるが、開口３４の部分が完全に空間として存在しているため、２つの振動モードを抑制しきれていない。一つ目は、支持部２６からハウジング外周面２９を見たときに、開口３４の部分がフリー状態のため、円環モードの振動が抑制しきれていない。２つ目は、ハウジング外周面２９から、支持部２６を見たとき、開口３４の部分がフリー状態のため、中心軸が倒れこむモードが抑制しきれていない。掃除機は、風量特性が変化するため、電動送風機の回転数が変化する。したがって、回転数の変化により、運転状態によっては振動騒音の悪化につながりかねない状態である。
そこで実施形態１では、図６のようなハウジングを提案する。図６は、実施形態１にかかるハウジング構造図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図である。支持部２６とハウジング外周面２９を繋ぐブリッジ３０の中央に、垂直に支持部２６からハウジング外周面２９まで伸びる剛性リブ３７を設ける。こうすることで、支持部２６とハウジング外周面２９に生じ得る円環モードと軸の倒れこみモードの振動を抑制しつつ、ディフューザ２０５から排出された風の旋回成分を抑制する働きを可能とし、ファン出力の向上を可能とする。剛性リブの幅は、大きいほど振動モードの抑制につながる。逆に小さいほど電動送風機のファン出力への影響が大きい。したがって、幅の設定は振動騒音とファン出力への相互の効果が得られる設計点設けられる。実施形態１では、幅は約２ｍｍである。また、剛性リブの高さは、支持部２６付近まで伸びる高さに設定している。しかし、剛性リブ３７の幅、および高さについては、ハウジングの構造と振動騒音、ファン出力の効果の見極めにおいて、個々に設定可能である。また、ブリッジ３０の上部に設ける剛性リブ３７の本数は、振動騒音とファン出力のそれぞれの効果を見極めた上で設定可能である。例えば、風の旋回成分を抑制するためであれば、１本の剛性リブでも良い。振動を抑制するためであれば、本実施形態のように３本の剛性リブを等間隔で配置することが良い。なお、３本以上の剛性リブを等間隔で配置しても、振動を抑制する働きが可能となる。まあた、剛性リブ３７は、ハウジング２０８との一体成型としたがこの限りではない。上述した効果を奏するのであれば、別体としても良い。また、剛性リブ３７の材質を樹脂ではなく、剛性を上げるために金属としても良い。
【００２８】
［実施形態２］
図７は実施形態２にかかるハウジングの構造図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が断面図である。電動送風機２００やハウジング２０８の同一構造部分については説明を割愛する。他実施形態と同様の構造・効果については説明を割愛する。図７のハウジング２０８では、支持部２６とハウジング外周面２９を繋ぐ複数のブリッジ３０間の間に、支持部２６からハウジング外周面２９に延びる剛性リブ３７を設ける。実施形態１と同様に支持部２６とハウジング外周面２９に生じ得る円環モードと軸の倒れこみモードの振動を抑制が可能であるが、支持部２６とハウジング外周面２９が完全に切り離されている空間部分に剛性リブ３７を設けるため、振動騒音の低減効果は大きくなる。剛性リブ３７の幅、高さについては、実施形態１と同様である。ブリッジ３０間の間に設ける剛性リブ３７の本数についても、振動騒音とファン出力へのそれぞれの効果を見極めたうえで設定可能である。
【００２９】
［実施形態３］
図８は実施形態３にかかるハウジングの構造図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が断面図である。他実施形態と同様の構造・効果については説明を割愛する。図８のハウジング２０８では、支持部２６とハウジング外周面２９を繋ぐブリッジ３０の上部に剛性リブ３７を設けるほか、ブリッジ３０とブリッジ３０間の間に支持部２６からハウジング外周面２９に延びる剛性リブ３７を設ける。支持部２６とハウジング外周面２９に生じ得る円環モードと軸の倒れこみモードの振動の抑制に大きな効果をもたらす。但し、開口３４に複数の剛性リブを設けることで、ディフューザから排出される風の旋回成分を抑制する効果はあるものの、かえって妨げとなり風損の増加を生じかねない。剛性リブ３７の幅と高さの設定には注意をする必要がある。ここでも、剛性リブ３７の設定本数に関しては、振動騒音とファン出力のそれぞれの効果を見極めた上で設定可能である。
【００３０】
以下、本発明に係るハウジング２０８を備える電動送風機２００を搭載する電気掃除機４００について図面を参照しながら説明する。
【００３１】
なお、以下では、スティック型とハンディ型とを適宜切り替えて使用できる充電式の電気掃除機４００に適用した場合を例に挙げて説明するが、スティック型のみ、ハンディ型のみ、など様々なタイプの電気掃除機に適用することができる。
【００３２】
図９は本実施例における電動送風機２００を搭載した電気掃除機４００を示し、（ａ）はスティック型として使用する際の斜視図、（ｂ）は電気掃除機４００をハンディ型として使用する際の側面図である。
【００３３】
図９（ａ）に示すように、電気掃除機４００は、塵埃を集塵する集塵室４０１および集塵するのに必要な吸込気流を発生させる電動送風機２００（図４）を収納する掃除機本体４１０、掃除機本体４１０に対して伸縮自在に設けられた伸縮パイプ４０２、伸縮パイプ４０２の一端に設けられたグリップ部４０３、グリップ部４０３に設けられた電動送風機２００の入切を行うスイッチ部４０４を備えて構成されている。
【００３４】
図９（ａ）に示す電気掃除機４００は、スティック状態であり、伸縮パイプ４０２が伸ばされた状態である。また、掃除機本体４１０の他端には吸口体４０５が取り付けられ、掃除機本体４１０と吸口体４０５とが接続部４０６で繋がれている。
【００３５】
図９（ｂ）に示す電気掃除機４００は、ハンディ状態であり、伸縮パイプ４０２が掃除機本体４１０内に収納され、グリップ部４０３が伸縮パイプ４０２側に近接した状態である。また、ハンディ状態での持ち手となるハンディグリップ部４０７は、掃除機本体４１０の上面側に、近接されたグリップ部４０３と集塵室４０１との間に設けられている。また、掃除機本体４１０の他端部には吸口体（隙間ノズル）４０８が取り付けられ、掃除機本体４１０と吸口体４０８とが接続部４０６で繋がれている。
【００３６】
以上の電気掃除機４００において、グリップ部４０３のスイッチ部４０４を操作することで、掃除機本体４１０に収納された電動送風機２００（図１参照）が作動し、吸込気流を発生させる。そして、吸口体４０５、４０８から塵埃を吸込み、接続部４０６を通して掃除機本体４１０の集塵室４０１に集塵する。
【００３７】
図１０は掃除機本体の縦断面図である。なお、図１０は、ハンディ状態であり、掃除機本体４１０から吸口体４０８を取り外した状態である。
【００３８】
図１０に示すように、掃除機本体４１０の内部には、吸引力を発生させる電動送風機２００、電動送風機２００に電力を供給する電池ユニット４２０、駆動用回路４３０が設けられている。
【００３９】
吸口体４０５、４０８（図９（ａ）、（ｂ）参照）から吸い込まれた空気は、掃除機本体４１０に設けられた流路４４０（図９（ａ）参照）を通って電動送風機２００の前方に配置された集塵室４０１に送られ、集塵室４０１内に集塵される。そして、集塵室４０１で塵挨が分離された後の空気は、電動送風機２００、駆動用回路４３０を通り、掃除機本体４１０に形成された排気口（不図示）から外部に排出される。
【００４０】
これら、本発明に係るハウジングを備える電動送風機を搭載する電気掃除機により、高いごみ取り性能と、騒音の音質改善を達成する電気掃除機とすることができる。  以上、本発明にかかる剛性リブを設けたハウジングについて最良の実施の形態および実施例を示して詳細に説明した。なお、本発明の内容は、前記実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲内において適宜改変・変更等することができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１３      ディフューザ羽根
１４      リターンガイド羽根
２６      支持部
２７      冷却フィン
２８      ねじ穴
２９      ハウジング外周面
３０      ブリッジ
３１      フレーム
３２      ねじ穴
３４      開口
３５      排気口
３７      剛性リブ
２００    電動送風機
２０１    送風機部
２０２    電動機部
２０３    遠心羽根車
２０４    ファンケーシング
２０５    ディフューザ
２０６    吸込口
２０７    回転軸
２０８    ハウジング
２０９    ロータコア
２１０    ステータコア
２１１    コイル
２１２    軸受
２１３    リング部材
２１４    位置決め用スリブ
２１５    軸受カバー
２１７    ばね
２１８    固定ねじ
２１９    固定ねじ
２３０    ロータ組立体
２４０    ステータ
２５０    カバー
２７０    モータ
４００    電気掃除機
４１０    掃除機本体
４２０    電池ユニット
４３０    駆動用回路
Ｇ        軸方向
【図１】
2020002925.tif 000003
【図２】
2020002925.tif 000004
【図３】
2020002925.tif 000005
【図４】
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【図５】
2020002925.tif 000007
【図６】
2020002925.tif 000008
【図７】
2020002925.tif 000009
【図８】
2020002925.tif 000010
【図９】
2020002925.tif 000011
【図１０】
2020002925.tif 000012