(57)【要約】【課題】インペラの高速回転化を行う際のインペラの軸芯ブレ、振動、騒音を低減し、信頼性を向上させ高効率な電動送風機を提供する。【解決手段】回転軸２には、前面シュラウド１２ｂと後面シュラウド１２ａと、前記一対のシュラウド間に狭時されるブレード１２ｃと、ブレード１２ｃの吸込口側に接合され、前記一対のシュラウド間に狭時されるインデューサ１２ｄとを有したインペラ１２を備え、インペラ１２には、インデューサ１２ｄの基部を構成するハブ１２ｆ内部に、回転軸２を固定する筒状スペーサ１２ｅを有し、筒状スペーサ１２ｅは、後面シュラウド１２ａに貫通配置され、回転軸２と少なくとも１面を対向する面を配置することにより、インペラ１２の共回りを防止することができ、急加減速の運転に対応可能となり、またインペラ１２の軸芯ブレが抑えられ、電動送風機の振動、騒音を低減し、信頼性の向上が図れる。【選択図】図１
2013072360.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有する回転子と固定子とを対向配置したモータと、
前記回転軸の少なくとも一端を支持する軸受を保持し、前記軸受と前記固定子を覆うフレームと、
前記回転軸の端部に固定され、中央に吸込口を有する前面シュラウドと、
前記前面シュラウドに対向する後面シュラウドと、
複数枚のブレードおよび前記ブレードの前記吸込口側に接合されるインデューサとを前記１対のシュラウド間に挟持させて構成したインペラとを備え、
前記インペラには、前記インデューサの基部を構成するハブ内部に、
前記回転軸を固定する筒状スペーサを有し、
前記筒状スペーサは、前記後面シュラウドに貫通配置され、
前記筒状スペーサと前記回転軸は、少なくとも互いに対向し合う１面を有して配置された電動送風機。
【請求項２】
前記筒状スペーサと前記回転軸は、対向する複数の面で貫通配置された請求項１に記載の電動送風機。
【請求項３】
回転軸を有する回転子と固定子とを対向配置したモータと、
前記回転軸の少なくとも一端を支持する軸受を保持し、前記軸受と前記固定子を覆うフレームと、
前記回転軸の端部に固定され、中央に吸込口を有する前面シュラウドと、
前記前面シュラウドに対向する後面シュラウドと、
複数枚のブレードおよび前記ブレードの前記吸込口側に接合されるインデューサとを前記１対のシュラウド間に挟持させて構成したインペラとを備え、
前記インペラには、前記インデューサの基部を構成するハブ内部に、
前記回転軸を固定する筒状スペーサを有し、
前記筒状スペーサは、前記後面シュラウドに貫通配置され、
前記筒状スペーサと前記回転軸は、少なくとも互いに嵌合し合う１つのキー継手を有して配置された電動送風機。
【請求項４】
前記筒状スペーサと前記回転軸は、複数のキー継手により構成配置された請求項３に記載の電動送風機。
【請求項５】
請求項１〜４に記載の電動送風機を搭載した電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡易な構造と工法を用いることにより、インペラの軸芯ブレを抑え、振動騒音を低減し、高効率な電動送風機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動送風機は、家庭用の電気掃除機に多く利用されている。電気掃除機には、強い吸引力が望まれており、より強い吸引力を得るためには、電気掃除機の電動送風機の送風性能を向上する必要がある。電動送風機の送風性能向上には、電動送風機のファン部におけるファン出力増加ともに、ファン効率向上も望まれている。ファン効率向上には、ファン開発における設計項目（直径アップ等）以外にファン小径による円盤摩擦損失を低減するため、ファン高速回転化による効率向上も設計項目に含まれており、ファン効率向上のため、開発項目として必須である。
【０００３】
電動送風機は、以下に示す様に大きく５つの部品により構成されている。
高速で回転することにより、風量と圧力（動圧と静圧）を発生させるインペラ部品、インペラにより発生した動圧を静圧に変換し、ファンの効率に寄与できるようにするエアガイド部品（いわゆるディフューザガイドである。）、また、インペラとエアガイドを覆い、内部の空気を洩らさず、かつ外部からの空気浸入させないよう構成される外郭部品のファンケース、電気により回転する回転軸を有する回転子と固定子により構成されるモータ部、
回転軸の両端部を支持する軸受部とその軸受を保持し軸受と固定子を覆うフレーム、の大きく５点により構成されている。
【０００４】
インペラは、複数の部品により組立構成されており、中央に吸込み口を有する前面シュラウドと後面シュラウドと、一対のシュラウド間に狭時されるブレードと、ブレードの吸込口側を接合され、前面シュラウド及び後面シュラウドによって前後から押さえつけられるインデューサを有し、インデューサの基部を構成するハブ内部に、回転軸を固定する筒状スペーサを有し構成されている。
【０００５】
インペラ部は、回転数増加に伴い、インペラへかかる負担も増加するため、インペラ構造（強度、材料、構造体）や組付け時の組み付け不良等により、インペラ部が他部品（エアガイドやファンケース）との接触により破損やインペラ強度不足により回転数増大による遠心力増大、ファン出力増加によるインペラへかかる圧力増大によりインペラが変形し、ファンの性能低下、寿命低下（信頼性低下）が懸念される。
【０００６】
前述のように、電動送風機のファン部のインペラ部は、風量と圧力を発生させるファン性能にとって重要部品であるとともに、ファンの信頼性を確保する上でも重要部品である。そのため、従来ではインペラ部の性能向上および信頼性向上を図るため、様々な技術が開発されている。
【０００７】
例えばインペラ部の性能向上、信頼性向上には、以下の構成としたものもある。
従来の技術では、インデューサ内部に挿入される筒状スペーサの内径を後面シュラウドに設けたモータ軸挿入用の孔径より大きくすることにより、インペラとモータ軸との同軸度や垂直度を後面シュラウドで保つものである。
【０００８】
その際、筒状スペーサの内径は、モータ軸とは接触しておらず、すきま嵌めの孔としている。後面シュラウドの孔精度で、インペラの軸芯ブレを抑えることができ、振動、騒音
を低減し、高効率な電動送風機を提供するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
図８〜図１０において、図８は、上記特許文献１に記載された従来の電動送風機の断面図、図９は、同電動送風機のインペラ拡大断面図、図１０は、同電動送風機を用いた従来の電気掃除機の概略構成図である。図８において、従来のこの種の電動送風機５１は、モ−タ部５３と、ファン部５２から構成され、モ−タ部５３の回転子３８は、整流子、回転子巻線を有する回転子３８で、前記回転子巻線は、電機子コア外周に巻かれている。前記回転子３８は、モ−タ部５３の回転軸３７の両端に、軸受４０が圧入され、この軸受４０を、ファン側フレーム５４と反ファン側フレーム５５にて支持している。そして巻線を有した固定子３９と、固定子３９を内包し回転軸３７を支持する軸受４０を保持した反ファン側フレーム５５とにより構成されている。
【００１０】
この電動送風機は、ファン部５２のエアガイド４４は、ファン側フレーム５４と、負荷である空気吸引、吹き出し用のインペラ４３との間に形成した整流用のエアガイド４４であり、インペラ４３の上方はファンケース４６で覆われている。
【００１１】
アルミなどのプレス部品によって組立てられたインペラ４３は、複数枚のブレード４２を、平面の円板形状からなる後面シュラウド４２ｂと傘形の円板形状からなる前面シュラウド４２ａによって挟持しており、焼結や真鍮からなるスペーサ５７、板金などからなる座金５６、及びナット５８により回転軸３７に固定され、回転軸３７とともに回転する。
【００１２】
エアガイド４４は、ネジ（図示せず）等にてファン側フレーム５４に固定しており、ファン側フレーム５４と反ファン側フレーム５５もネジ（図示せず）等にて固定してある。
【００１３】
次に、図９を用いて、前記電動送風機のインペラ部の構成について説明する。図９において、インペラ４３が回転軸３７に取り付けられた状態を示し、軸受４０より上の部分のみを表している。筒状スペーサ５９の高さはハブ４２ｄの高さと等しいか若干高めに設定しており、前記筒状スペーサ５９の内径は、後面シュラウドの中心孔４９のそれより若干大きめに設定されている。
【００１４】
また、前記筒状スペーサ５９はハブ４２ｄとの径方向に隙間４７を設けている。なおこの従来の実施例を構成するインペラ４３は、インデューサ４２ｃ及び前記ハブ４２ｄを樹脂で、前面シュラウド４２ａ、後面シュラウド４２ｂ及びブレード４２を板金で形成している。上記構成による作用は以下の通りである。
【００１５】
回転軸３７に挿入されたスペーサ５７の上に座金５６、インペラ４３を順に挿入し、その後、筒状スペーサ５９を入れ、ナット５８により締結する。インペラ４３挿入時、後面シュラウド４２ｂに設けられた中心孔４９により回転軸３７に対する位置は定まる。
【００１６】
その後、筒状スペーサ５９を挿入し、ナット５８で締結するが、前記筒状スペーサ５９はインデューサ４２ｃのハブ４２ｄと回転軸３７の両方に対して隙間４７・４８を有しており、仮に樹脂製のインデューサ４２ｃが変形を有したままインペラ４３に取り付けられたとしても、筒状スペーサ５９は回転軸３７に対して平行度を保つことができ、最終的にナット５８で締結した際にも、インペラ４３は回転軸３７に対して垂直に装着することができる。
【００１７】
また、前記隙間４７、４８によりモータの電機子（図示せず）からの発熱が回転軸３７に伝わっても、直接樹脂製のハブ４２ｄに伝わることが無いので、樹脂製のインデューサ４２ｃのクリープ（変形）を抑制することができる。
【００１８】
さらに、インペラ４３は下部のスペーサ５７、座金５６と筒状スペーサ５９、ナット５８で挟持される構成となるため、ナット５８の緩みが生じにくく、インペラ４３の位相ズレを防止することもできる。
【００１９】
以上のように従来のインペラ４３を用いた電動送風機５１は、筒状スペーサ５９と回転軸３７との間に意図的に隙間４８を設け、ナット５８と後面シュラウド４２ｂの挟持力でインペラ４３を固定する構成にしたことにより、インペラ４３の回転軸３７に対する垂直度が保たれ、好バランスで振動の少ない取付構成が実現できるものである。
【００２０】
前述の従来技術の電動送風機５１が組み込まれた電気掃除機は、図１０のような構造となっている。図１０において、電気掃除機本体６１（以下、「本体６１」と称す）は、中央部に設けられた格子隔壁６２より集塵室６３と、モ−タ室６４とに分けられており、集塵室６３には紙袋６５が、モ−タ室６４には上記電動送風機５１が備えつけられている。本体６１には、接続パイプ６６、ホ−ス６７、先端パイプ６８、延長管６９、ノズル７０が順次接続されている。
【００２１】
上記従来の電気掃除機の作用としては、電動送風機５１の吸引力によりノズル７０から集められたゴミは、延長管６９、先端パイプ６８、ホ−ス６７、接続パイプ６６を通り、集塵室６３の紙袋６５に集める構成になっている。
【００２２】
また、インペラの軸芯精度を向上し、インペラの性能を向上するものに、以下の構成をしたものもある。
従来の技術では、インデューサの底面部に設けたリブと後面シュラウドに配置した溝により、後面シュラウドとインデューサ間の空気洩れを防止し、高効率な電動送風機を構成したものである（例えば、特許文献２参照）。
【００２３】
図１１は、上記特許文献２に記載された従来の電動送風機のインペラ部の部分拡大断面図である。図１１において、インデューサ２０１の底面に設けた複数の円周状リブ１００と、前記円周状リブ１００に対向するように後面シュラウド２００の内面に複数設けた円周状の凹部１０１を嵌め合いさせて、ラビリンス効果により、確実に後面シュラウド２００側からの空気をシールして、組立時に発生する、軸穴８０とシャフト１３０との隙間から後面シュラウド２００とインデューサ２０１間の隙間を経由して遠心羽根車１１０内部に空気が流入するのを防止することができるようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２０００−１３６７９５号公報
【特許文献２】特開２００１−１３２６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
しかしながら、前記従来の特許文献１の構成では、インデューサ内部に挿入された筒状スペーサでは、モータ軸芯を出さず、後面シュラウド孔でモータ軸芯出しをする構成なので、後面シュラウドの板厚がインペラ全体高さと比較して厚みが薄いため、モータ軸との接点は、後面シュラウドの孔のみである。
【００２６】
通常電動掃除機に使用される電動送風機は、３００００から４５０００ｒ／ｍｉｎという高速回転で運転されるものであり、回転にともない、インペラの外周部では、モータ軸方向に、モータ軸部を中心として前後に振動を起こす面振れという現象を起こす可能性がある。これが騒音となり、ファン騒音を高くする要因のひとつとなる。
【００２７】
また、通常の電動送風機は、高効率化のため、インペラ部とファンケース、エアガイドは微小なクリアランスで設計されている。インペラ外周部の前後振動が大きくなりすぎる場合は、インペラ外周部のファンケースやエアガイドへの接触による破損の可能性も考えられる。また、ファンが更なる出力増加を求めるために、更なる高速回転化、例えば４５，０００〜１２０，０００ｒ／ｍｉｎという高速回転化を行った際には、インペラの面振れは更に増大し、ファン部の信頼性低下も増大するという課題を有していた。
【００２８】
また、前記従来の特許文献２の構成では、インデューサ底面部のリブと後面シュラウドに配置した溝により、空気洩れを防止する構成の場合、インデューサは底面部のリブと後面シュラウド溝で位置決めを行うためには、シュラウド溝およびリブの位置精度に詳細な加工が要求されるため、加工精度が難しいという課題を有していた。また、難加工による加工コストもＵＰするという課題も有していた。
【００２９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、インペラの軸芯合わせ精度を向上することにより、電動送風機の振動、騒音を低減し、信頼性向上を可能としたものである。
また、軸芯の精度を向上することにより、インペラ外周とエアガイドのクリアランス縮小が可能になり、インペラとエアガイドの環流洩れを低減した高効率な電動送風機を提供するものである。また簡易な構造と工法を用いることにより、インペラの軸芯ブレを抑え、振動、騒音を低減し、高効率な電動送風機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
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、回転軸を有する回転子と固定子とを対向配置したモータと、前記回転軸の少なくとも一端を支持する軸受を保持し、前記軸受と前記固定子を覆うフレームと、前記回転軸の端部に固定され、中央に吸込口を有する前面シュラウドと、前記前面シュラウドに対向する後面シュラウドと、複数枚のブレードおよび前記ブレードの前記吸込口側に接合されるインデューサとを前記１対のシュラウド間に挟持させて構成したインペラとを備え、前記インペラには、前記インデューサの基部を構成するハブ内部に、前記回転軸を固定する筒状スペーサを有し、前記筒状スペーサは、前記後面シュラウドに貫通配置され、前記筒状スペーサと前記回転軸は、少なくとも互いに対向し合う１面を有して配置したものである。
【００３１】
これによって、インペラとモータの回転軸は、従来の後面シュラウドの板厚による接点だけではなく、筒状スペーサの内径円筒部を接することができ、回転軸とインペラの接触面積を増大することができる。
【００３２】
インペラが３００００〜４５０００ｒ／ｍｉｎという高速回転で運転される際に、インペラの外周部では、モータ軸方向に、回転軸のインペラ固定部を中心として前後に振動を起こす面振れという現象を起こし、ファン騒音を高くする要因は、インペラが筒状スペーサの円筒部に接するため、インペラと回転軸との同軸度の精度は向上する。
【００３３】
また、筒状スペーサの端面部と回転軸とを従来は、後面シュラウドは、低コスト化、生産サイクル向上のため、板厚薄のため、切削加工や研磨が難部品である後面シュラウドは、板金プレス品による打ち抜き加工で生産されていることが多く、材料形状そのままのため、部品サイズが筒状スペーサと比較し、径方向に大きいため、比較的平面度および平行度の面形状に狂いが生じているものがある。このような後面シュラウドで回転軸と接することにより、回転軸とインペラは、後面シュラウドの孔精度と向上しようとも、垂直度が低下することもある。
【００３４】
後面シュラウドと比較して、径方向サイズ的に小さい筒状スペーサの端面部は、平面度
、平行度ともに良好であり、内径円筒部は端面部と垂直度も良好である。そのため、筒状スペーサの内径円筒部と回転軸を接することにより、インペラの同軸度精度が向上するとともに、インペラと回転軸との垂直度精度も向上することが可能となる。
【００３５】
同軸度および垂直度が向上したインペラは、通常の電動送風機は、高効率化のため、インペラ部とファンケース、エアガイドは微小なクリアランスで設計されているが、インペラ外周部の前後振動も抑えることが可能となり、インペラ外周部のファンケースやエアガイドへの接触による破損の可能性低減することも可能である。
【００３６】
また、ファンが更なる出力増加を求めるために、更なる高速回転化、例えば４５，０００〜１２０，０００ｒ／ｍｉｎという高速回転化を行った際でも、インペラの同軸度および円筒度を向上したため、インペラの面振れを低減し、ファン部の信頼性が低下するとう課題を低減することが可能となる。
【００３７】
また、筒状スペーサは、後面シュラウドに貫通配置され、前記回転軸と少なくとも１面を対向する面を配置構成することにより、インペラと回転軸は、面接触による固定が出来、
インペラと回転軸の共回りを防止することが可能となる。
【００３８】
対向する面を配置構成することは、モータ部、回転軸が発生するトルクを無駄なく、インペラに伝えることが可能となり、様々な運転条件にも対応することが出来る。たとえば、高速で運転される電動送風機は、急加速や急減速といった運転制御が行われる。対向する面で面接触をすることにより、インペラは急加速や急減速の回転軸の動きに面接触により瞬時に同調することが出来る。そのため、様々な運転条件が可能な電動送風機となる。
【００３９】
また、インペラと回転軸の同軸度および直角度の精度を向上することにより、インペラ外周とエアガイドのクリアランス縮小が可能になり、インペラとエアガイドの環流洩れを低減することが可能である。
【００４０】
また、従来より精度が向上したということは、従来、インペラとエアガイド間には、還流損失とよばれる洩れが発生し、ファン性能低下の原因であったが、インペラ接触や衝突による破損のため難しいとされていたインペラ取り付け精度向上によるクリアランス詰めができる様になり、インペラと回転軸の同軸度および直角度の精度向上によるインペラ面振れ低減が可能、インペラとエアガイド間のクリアランスも縮小した高効率な電動送風機を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の電動送風機は、インペラの後面シュラウドと筒状スペーサを略四角形状の孔で貫通構成することにより、インペラと回転軸の回り止めができ、加減速運転時でもモータのトルクを無駄なくインペラに伝えることが可能となり、信頼性・性能効率低下を防止した電動送風機を提供することができる。また、インペラの軸芯ブレを抑えることにより、電動送風機の振動、騒音を低減し、信頼性の向上が図れる。またさらに、軸芯ブレ低減により、インペラ外周とエアガイドのクリアランス縮小が可能になり、インペラとエアガイドの環流洩れを低減した高効率な電動送風機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１における電動送風機の断面図
【図２】同、電動送風機のインペラ部の断面図
【図３】同、電動送風機のインペラ部の背面図
【図４】同、電動送風機のインペラ部の筒状スペーサに複数面を構成したインペラ部の背面図
【図５】同、電動送風機を用いた電気掃除機の本体構成を示す縦断面図
【図６】本発明の実施の形態２における電動送風機のキー継手を設けたインペラ部の背面図
【図７】同、電動送風機の複数のキー継手を設けたインペラ部の背面図
【図８】従来の特許文献１の電動送風機の断面図
【図９】同、電動送風機のインペラ部の断面図
【図１０】同、電動送風機を用いた電気掃除機の本体構成を示す概略構成図
【図１１】従来の特許文献２の電動送風機のインペラ部の部分拡大図
【発明を実施するための形態】
【００４３】
第１の発明は、回転軸を有する回転子と固定子とを対向配置したモータと、前記回転軸の少なくとも一端を支持する軸受を保持し、前記軸受と前記固定子を覆うフレームと、前記回転軸の端部に固定され、中央に吸込口を有する前面シュラウドと、前記前面シュラウドに対向する後面シュラウドと、複数枚のブレードおよび前記ブレードの前記吸込口側に接合されるインデューサとを前記１対のシュラウド間に挟持させて構成したインペラとを備え、前記インペラには、前記インデューサの基部を構成するハブ内部に、前記回転軸を固定する筒状スペーサを有し、前記筒状スペーサは、前記後面シュラウドに貫通配置され、前記筒状スペーサと前記回転軸は、少なくとも互いに対向し合う１面を有して配置したものである。
【００４４】
これによって、インペラと回転軸の取り付け精度である同軸度および直角度を簡易な構造と構成により向上することとなり、インペラの高速回転による面振れを低減することが可能となり、電動送風機の振動、騒音を低減し、製品信頼性の向上。また、インペラ外周とエアガイド間のクリアランス縮小が可能になり、インペラとエアガイドの環流洩れを低減し、ファン効率を向上することができる。
【００４５】
さらにインペラ面振れを抑えることにより、インペラの更なる回転数を通常でも３００００から４５０００ｒ／ｍｉｎという回転から、４５，０００〜１２０，０００ｒ／ｍｉｎという高速回転化でもインペラの他部品への接触や衝突の破損を低減し、高速運転によるファン出力向上をすることができる。
【００４６】
また、筒状スペーサは、後面シュラウドに貫通配置され、前記回転軸と少なくとも１面を対向する面を配置構成することにより、インペラと回転軸は、面接触による固定ができ、インペラと回転軸の共回りを防止することが可能となる。対向する面を配置構成することは、モータ部、回転軸が発生するトルクを無駄なく、インペラに伝えることが可能となり、様々な運転条件にも対応することができる。たとえば、高速で運転される電動送風機は、急加速や急減速といった運転制御が行われる。対向する面で面接触をすることにより、インペラは急加速や急減速の回転軸の動きに面接触により瞬時に同調することができる。そのため、様々な運転条件が可能な電動送風機となる。
【００４７】
第２の発明は、特に、第１の発明の前記筒状スペーサと前記回転軸は、対向する複数の面で貫通配置されることにより、前記筒状スペーサと回転軸との接触面積が１面を対向配置した場合に比べ、複数面のため高速回転による荷重を受ける面が増大することとなり、インペラの取り付け強度および安定性が増すことができる。インペラと回転軸との共回りによる摺動損失増大を防ぐことができる。
【００４８】
第３の発明は、回転軸を有する回転子と固定子とを対向配置したモータと、前記回転軸の少なくとも一端を支持する軸受を保持し、前記軸受と前記固定子を覆うフレームと、前記回転軸の端部に固定され、中央に吸込口を有する前面シュラウドと、前記前面シュラウ
ドに対向する後面シュラウドと、複数枚のブレードおよび前記ブレードの前記吸込口側に接合されるインデューサとを前記１対のシュラウド間に挟持させて構成したインペラとを備え、前記インペラには、前記インデューサの基部を構成するハブ内部に、前記回転軸を固定する筒状スペーサを有し、前記筒状スペーサは、前記後面シュラウドに貫通配置され、前記筒状スペーサと前記回転軸は、少なくとも互いに嵌合し合う１つのキー継手を有して配置されたものである。
【００４９】
これによって、インペラの筒状スペーサと回転軸とを機械的に結合するための構造要素であり、回転軸のキーを媒体として回転力がインペラの筒状スペーサに的確に伝達されることとなり、インペラと回転軸の共回りを防止することが可能となるため、様々な運転条件にも対応することが出来る。
【００５０】
たとえば、高速で運転される電動送風機は、急加速や急減速といった運転制御が行われる。急加速や急減速の加減速運転により、インペラには、回転軸の回転力を正確に伝達する媒体がない場合では、共回りを行い、瞬時に対応ができない。しかし、キー継手により、インペラは急加速や急減速の回転軸の動きをキー継手を媒体として、回転力をインペラに伝達することが瞬時に同調出来る。そのため、インペラ筒状スペーサと回転軸の回転止めを行うことができ、インペラ筒状スペーサと回転軸の共回りによる摺動損失増大を防ぐことができ、様々な運転条件にも対応可能な電動送風機となる。
【００５１】
また、回転軸の回転力をキー継手を媒体として正確にインペラに伝達することにより、インペラの回転が回転軸に同調した安定した回転が行われるため、振動、騒音を低減した電動送風機になり、製品信頼性の向上が図れる。
【００５２】
第４の発明は、特に、第３の発明において、前記筒状スペーサと前記回転軸は、複数のキー継ぎ手により構成配置されることにより、インペラの筒状スペーサと回転軸とを機械的に結合するための構造要素であるキー継手が媒体となり、複数のキー継手により回転力をインペラの筒状スペーサに的確に伝達が行えることとなり、複数のため、高速回転による荷重を受ける面が増えることとなり、インペラの取り付け強度および安定性が増すことができる。よってインペラと回転軸との共回りによる摺動損失増大をより防ぐことができ、様々な運転条件にも対応することが出来る。
【００５３】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の電動送風機を搭載した電気掃除機とすることにより、強い吸引力を有し、ゴミ取れ性がよく、電動送風機の軸受信頼性が向上した電気掃除機となる。
【００５４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００５５】
（実施の形態１）
図１〜図５は、本発明の第１の実施の形態における電動送風機の構成を示すものである。図１は同、電動送風機の一部断面図であり、図２は、同、電動送風機のインペラ部の拡大図である。また、図３は、同、電動送風機のインペラ部の背面図であり、図４は同、電動送風機のインペラ部の筒状スペーサに複数の面を設けた背面図である。図５は、同、電気掃除機の本体概略構成を示す縦断面図である。
【００５６】
図１〜図５に示すように、電動送風機１ａは、回転軸２有する回転子３と、回転子３の外周に隙間を設けて配置され巻線４が巻かれたコア５ａで構成される固定子６と、コア５ａ外周部に溝７ａを設け嵌め合い固定した複数の第２の案内翼８ａと、回転軸２の軸受９を保持し固定子６を覆う吸い込み側に位置する前側のフレーム前１０ａと吐き出し方向に
位置するフレーム後１０ｂとで構成されるモータ、および回転軸２に固定され、アルミなどのプレス部品や樹脂製部品のインデューサ１２ｄによって組立てられたインペラ１２と、インペラ１２を覆うファンケース１３と、フレーム前１０ａと当接して配置され複数の第１の独立風路１６を形成するモータケース１５とにより構成されている。
【００５７】
また、インペラ１２は、板金などからなるカラー（座金）３０、及びナットにより回転軸２に固定され、中央部に吸気口を有した傘形の円板形状からなる前面シュラウド１２ｂと平らな円板形状をした後面シュラウド１２ａで、中心部から空気を吸い込み外周部に空気を吹き出すブレード１２ｃと樹脂製のインデューサ１２ｄを挟み込み支持して構成されている。
【００５８】
図２は、インペラ１２部の電動送風機取り付け状態時の拡大図である。また、図３は、インペラ１２部の背面図であり、筒状スペーサ１２ｅが後面シュラウド１２ａに貫通配置したものを表す図である。
【００５９】
インペラ１２は、アルミ板金プレスなどで製造される中央部に吸気口を有した傘型の円板形状からなる前面シュラウド１２ｂと平らな円板形状をした後面シュラウド１２ａとで中心部から空気を吸込み外周部に空気を吹き出す樹脂等で成形されるインデューサ１２ｄとアルミ板金、鉄系金属板金のプレスとで製造される複数枚のブレード１２ｃを挟み込み支持される。
【００６０】
挟み込まれたブレード１２ｃはブレード１２ｃに設けられた爪部と前面シュラウド１２ｂ、後面シュラウド１２ａに設けられた孔形状とが嵌め合い、いわゆるカシメで締結される。これにより前面シュラウド１２ｂ、後面シュラウド１２ａとブレード１２ｃはカシメにより締結される。
【００６１】
また、インデューサ１２ｄはブレード１２ｃの延長上に位置し、中心部から外周部に空気を吹き出すため、三次元的曲面とハブ１２ｆから構成されおり、インペラ１２を電動送風機１ａの回転軸２に固定するナット３３の締め付け圧力の影響でインデューサ１２ｄがクリープを起こさないよう樹脂に比べ、剛性が高い金属製の筒状スペーサ１２ｅが挿入されている。
【００６２】
筒状スペーサ１２ｅとインデューサ１２ｄは、弾性接着剤による接着、あるいは、樹脂系接着剤や、硬化樹脂による接着固定と様々な接着剤を用いての接着固定をしている。また、本実施の形態では、接着固定を用いて説明をおこなっているが、本発明は、接着固定や接着剤に限ったものではなく、樹脂材料等で製造されるインデューサ１２ｄと金属材料で製造される筒状スペーサ１２ｅとの熱膨張係数差を利用して、同温であれば金属材料が熱膨張係数が高いため、常にインデューサ１２ｄに対して圧入状態を維持し固定することができる。
【００６３】
また圧入固定や焼嵌め、成形工程時に主に金属素材で構成される筒状スペーサも工程内部に設置することにより、インデューサ成形時には、筒状スペーサも内部に設置することができる一体成形で加工形成されてもよく、インデューサ１２ｄと筒状スペーサ１２ｅとが固定されて、共回りを防止できればよく、他の方法を用いて固定したとしても、本発明の効果は変わるものではない。
【００６４】
筒状スペーサ１２ｅの端面部はハブ１２ｆの端面部から後面シュラウド１２ａ側に突出して貫通配置されおり、後面シュラウド１２ａに貫通配置されている。インデューサ１２ｄは、ブレード１２ｃとインデューサ１２ｄの三次元曲面との接点部を利用し、回り止めとなる爪状の接続部を構成し、位置決めされ、前面シュラウド１２ｂと後面シュラウド１
２ａとにより、挟み込まれ支持されている。
【００６５】
インペラ１２は、回転軸２に筒状スペーサ１２ｅが挿入されナット３３で締結される。その中でインペラ１２の底面部に位置する後面シュラウド１２ａには、板状のスペーサ３２を配し、板状のスペーサ３２の後部となるフレーム前１０ａ側には、筒状のカラー３０を配しており、回転軸２には、フレーム前１０ａ側の軸受９から順に、筒状のカラー３０、板状のスペーサ３２、インペラ１２となり、ナット３３で回転軸２に締結される。
【００６６】
筒状スペーサ１２ｅは、外径部を筒状の円筒形状で構成し、前述するようにインデューサ１２ｄと固定されている。筒状スペーサ１２ｅの内径部の後面シュラウド１２ａ側で回転軸２の一部分と組み合わされる部位は、少なくとも１面を対向する面で構成配置されている。いわゆるＤカット面１２ｇであり、回転軸２と筒状スペーサ１２ｅは、Ｄカット面１２ｇにより面接触し、構成配置されている。その後、前述のとおり前面シュラウド１２ｂ側より、ナット３３で回転軸２と締結される。
【００６７】
回転軸２の軸受９については、フレーム前１０ａに固定配置されている外輪９ｂと回転軸２に固定配置され回転子３とインペラ１２と共に回転する内輪９ｃ、回転軸２からの回転荷重を受けた内輪９ｃとつなげるボール部９ａ、ボール部９ａを均等な位置間隔に配置し、外輪９ｂと内輪９ｃとにボール部９ａを保持する保持器（図示しない）により構成されたいわゆるころがり軸受である。
【００６８】
この軸受９には、潤滑グリス（図示しない）が内蔵されており、潤滑グリス洩れを防止するのと軸受外部からの塵埃や異物の侵入を防止するシールプレート９ｄを上下に配置している。この上下のシールプレート９ｄは、外輪９ｂに固定されており、内輪９ｃには接触をしていない構成のいわゆる非接触シール構成とした軸受９を配置構成している。スペーサ３２の底面部には、焼結や真鍮などからなるカラー３０が構成されスペーサ３２およぶカラー３０を介して、ナット３３により、回転軸２にインペラ１２は固定されている。
【００６９】
スペーサ３２、カラー３０、筒状スペーサ１２ｅは、アルミや鉄、焼結合金、真鍮等の金属により構成されている。また、他の樹脂材料となるポリフェニレンサンファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＳ）やポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）等の熱可塑性樹脂材料および熱硬化性樹脂でも剛性を持った樹脂材料であればよい、また、金属材料でも同様に、耐摩耗性および摺動性が良い樹脂材料や金属材料で構成してもよく、ナット３３との締結時に締め付け圧力の剛性に耐えうる材料であればよく、本発明にかかる効果は変わるものではなく、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７０】
スペーサ３２、カラー３０、筒状スペーサ１２ｅは、従来同様に、インペラ１２と電動送風機の組み付け精度を決める重要部品であるため、板金プレスや切削加工、研磨加工、成形、鋳造、鋳物、転造と様々な加工工法で製造され、従来と同等の精密な加工精度を持っているものであればよく、本発明にかかる効果は変わるものではない。
【００７１】
なお、回転軸２と筒状スペーサの内径穴公差は組立上および加工上可能な限りはタイトにする。従来では、回転軸３７と後面シュラウド４２ｂが穴公差により、インペラ１２の同軸度、直角度、平面度、平行度等の組み立て上の幾何公差を決めていたため、後面シュラウド４２ｂと回転軸２は、後面シュラウド４２ｂ板厚分との接点で幾何公差は抑えられていた。
【００７２】
本発明は、従来の後面シュラウド４２ｂではなく、筒状スペーサ１２ｅの穴部、端面部と回転軸２とは、同軸度、直角度、平面度、平行度等の幾何公差を決めることが可能であ
り、筒状スペーサ１２ｅは、後面シュラウド１２ａに比べ、全長が大きいため、回転軸２との接点、接触面積が大きくなる。
【００７３】
なお、Ｄカット面１２ｇは、回転軸２と面接触にて接していれば、インペラ１２と回転軸２の回り止めを行う程度の公差でよく、穴公差より比較的緩いものであればよく切削加工や研磨加工を必要とせず、鋳物部品、鋳造部品の鋳肌面程度の公差でも回り止めが可能である。前述のとおり回転軸２とインペラ１２の組立公差である幾何公差については、筒状スペーサ１２ｅの穴公差により、精度を出すものである。
【００７４】
組み立て上、加工上等、回転軸２と筒状スペーサ１２ｅの寸法公差、幾何公差はタイトであるほうが、電動送風機の面振れを低減し、低振動、低騒音、高効率化な電動送風機の構成に近くなるが、寸法公差、幾何公差、Ｄカット１２ｇ面の位置寸法、Ｄカット形状、Ｄカット公差については、電動送風機の運転条件（回転数およびファン出力）、組み立て条件により、左右されるため、電動送風機の条件に応じて実験的に最適値を求める必要がある。
【００７５】
モータケース１５は通気路１４上流から下流にかけて所定の角度で拡がる円錐形状を有しており、エアガイド１５ａはモータケース１５内壁に当接している。それに伴い、第１の独立風路１６とそれに連通する第２の独立風路１８とで形成される一連の独立風路は、通気路１４の上流から下流にかけて断面積が連続的に大きくなっている。
【００７６】
またインペラ１２入口先端部とファンケース１３とは、インペラ１２が回転駆動可能な状態でＰＴＦＥ等の樹脂材料で構成されて円環状のリング１９を介して動的シールされている。
【００７７】
また、図４は、筒状スペーサ１２ｅにＤカット面１２ｇを複数面を構成したインペラ１２背面図である。Ｄカット面１２ｇを略四角形状により複数面化したものである。
【００７８】
図５において、電気掃除機２０は、本体吸気口２１に連通した集塵室２２と本体排気口２３を備えた送風室２４とを有する掃除機本体２５と、集塵室２２に本体吸気口２１と気密に装着された集塵袋２６と、送風室２４に設置された電動送風機１ａと、電動送風機１ａを覆う難燃性の樹脂材料等で構成された防音カバー２７と、送風室２４の上下に配置された吸音材２８とから構成されている。なお図示していないが、本体吸気口２１には、ホース、延長管が順次接続され、延長管の先端には、床面上の塵埃を吸引するノズルが取り付けられている。
【００７９】
以上のように構成された電動送風機およびそれを用いた電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。
【００８０】
まず、電動送風機１ａの動作について説明する。図１において、巻線４を励磁することで回転磁界が発生し、回転磁界と同期して回転子３が回転し、回転軸２に固定されたインペラ１２が回転する。インペラ１２は、いわゆる遠心送風機であり、空気のエネルギーが回転から受ける遠心力によって得られるものであり、気体の吸込み方向と排出方向が直線的ではなく、ほぼ直角に曲がっているのが特徴である。
【００８１】
インペラ１２は、中央部に吸気口を有した傘形の円板形状からなる前面シュラウド１２ｂと平らな円板形状をした後面シュラウド１２ａとで中心部から空気を吸込み外周部に空気を吹き出す樹脂等で成形されるインデューサ１２ｄとアルミ板金、鉄系金属板金のプレスとで製造される複数枚のブレード１２ｃを挟み込み支持して構成されているため、回転軸２の回転とともに、インペラ１２の回転で生じる遠心力により、インペラ１２内の空気
がインペラ１２の中央部に配された吸気口から傘型の円板形状の前面シュラウド１２ｂ形状に沿って、同じくインペラ１２に配されているインデューサ１２ｄ、ブレード１２ｃによって掻き出され、インペラ１２内の外周方向へかつ後方へと押しやられ、インペラ１２内は負圧になる。
【００８２】
負圧になったインペラ１２内部には、中央部の吸気口からインペラ１２内へ空気が流れ込み、インペラ１２に流れ込む気流が発生する。気流はインペラ１２の中心部の吸気口から軸方向に流入し、前面シュラウド１２ｂ、後面シュラウド１２ａ、インデューサ１２ｄ、ブレード１２ｃに沿って流れた後、インペラ１２外周方向から流出する。
【００８３】
本実施の形態は、図２、図３で示すように、電動送風機１ａの回転軸２に固定されたインペラ１２が高速回転するが、インペラ１２の筒状スペーサ１２ｅと回転軸２とをＤカット面１２ｇで面接触し回り止めの固定することにより、インペラと回転軸の取り付け精度である同軸度および直角度を簡易な構造と構成により向上することとなり、インペラの高速回転による面振れを低減することが可能となり、電動送風機の振動、騒音を低減し、製品信頼性の向上。また、インペラ１２の芯ブレを低減することにより、インペラ１２外周とエアガイド間のクリアランス縮小が可能になり、インペラ１２とエアガイドの環流洩れを低減し、ファン効率を向上することができる。
【００８４】
さらにインペラ１２面振れを抑えることにより、インペラ１２の更なる回転数を通常でも３０，０００から４５，０００ｒ／ｍｉｎという回転から、４５，０００〜１２０，０００ｒ／ｍｉｎという高速回転化でもインペラ１２の他部品への接触や衝突の破損を低減し、高速運転によるファン出力向上をすることができる。また、筒状スペーサ１２ｅは、後面シュラウド１２ａに貫通配置され、前記回転軸２と少なくとも１面を対向する面を配置構成することにより、インペラ１２と回転軸２は、面接触による固定が出来、インペラ１２と回転軸２の共回りを防止することが可能となる。
【００８５】
また、対向する面を配置構成することは、モータ部、回転軸２が発生するトルクを無駄なく、インペラ１２に伝えることが可能となり、様々な運転条件にも対応することが出来る。たとえば、高速で運転される電動送風機１ａは、急加速や急減速といった運転制御が行われる。対向する面で面接触をすることにより、インペラ１２は急加速や急減速の回転軸２の動きに面接触により瞬時に同調することが出来る。そのため、様々な運転条件が可能な電動送風機１ａとなる。
【００８６】
また、図４に示すように筒状スペーサ１２ｅと回転軸２は、対向する複数の面で貫通配置されることにより、いわゆるＤカット面１２ｇ部の複数化であり、筒状スペーサ１２ｅと回転軸２との接触面積が１面を対向配置した場合に比べ、複数面のため高速回転による荷重（応力）を受ける面が増えることにより、分散されるため、Ｄカット面１２ｇにかかる荷重（応力）が少なくなり、インペラ１２の取り付け性および信頼性の安定性が増すことができる。より、インペラ１２と回転軸２との共回りによる摺動損失増大を防ぐことができる。
【００８７】
前面シュラウド１２ｂの中央部に吸気口が気体を吸込み、樹脂製のインデューサ１２ｄによって、空気流が大きく乱れることなく、板金製のブレード１２ｃ間を通過し、インペラ１２外周部から排出する。このとき、インペラは３０，０００〜４５，０００ｒ／ｍｉｎと高速に運転を行っているが、高速の回転軸２と固定されるインデューサ１２ｄ内部の筒状スペーサは、インデューサ１２ｄの基部を構成するハブ１２ｆ内部に、回転軸２を固定する筒状スペーサ１２ｅを有し、筒状スペーサ１２ｅは、後面シュラウド１２ａに貫通配置とすることにより、インペラ１２と回転軸２の取り付け精度である同軸度および直角度を簡易な構造と構成により向上することとなる。
【００８８】
これによって、インペラ１２とモータの回転軸２は、後面シュラウド１２ａの板厚による接点だけではなく、筒状スペーサ１２ｅの内径円筒部を接することができ、回転軸２とインペラ１２の接触面積を増大することができる。そのため、インペラ１２が、３００００から４５０００ｒ／ｍｉｎという高速回転で運転され、高速な回転にともない、インペラ１２の外周部では、回転軸２方向に、回転軸２部を中心として前後に振動を起こす面振れという現象を起こしファン騒音を高くする要因は、インペラ１２が筒状スペーサ１２ｅの円筒部に接するため、インペラと回転軸との同軸度の精度の向上により抑制することができる。
【００８９】
また、筒状スペーサ１２ｅの端面部と回転軸２において、従来は、後面シュラウド１２ａは、低コスト化、生産サイクル向上のため、板厚が薄いため、クランプや固定が難しいため、切削加工や研磨が難部品である後面シュラウド１２ａについては、板金プレス品による打ち抜き加工で生産されていることが多く、材料形状そのままのため、後面シュラウド１２ａのサイズが筒状スペーサ１２ｅと比較し、大きいため、比較的平面度および平行度の面形状に狂いが生じているものがあった。
【００９０】
このような後面シュラウド１２ａで回転軸２と接することにより、回転軸２とインペラ１２は、後面シュラウド１２ａの孔精度を向上しようとも、サイズが大きい後面シュラウド１２ａはインペラ１２を組立し、取り付けするときに垂直度が低下することもある。
【００９１】
後面シュラウド１２ａと比較して、小さいサイズである筒状スペーサ１２ｅの端面部は、平面度、平行度ともに幾何公差も良好であり、筒状スペーサ１２ｅの内径円筒部は端面部と垂直度も良好である。そのため、筒状スペーサ１２ｅの端面部とカラー３０、スペーサ３２が軸受９と接することにより、インペラ１２の同軸度精度が向上するとともに、インペラ１２と回転軸２の取り付け垂直度精度も向上することが可能となる。
【００９２】
同軸度および垂直度が向上したインペラ１２は、通常の電動送風機１ａでは、高効率化のため、インペラ１２部とファンケース１３、エアガイド１５ａは微小なクリアランスで設計されているが、インペラ１２外周部の前後振動も抑えることが可能となり、インペラ１２外周部のファンケース１３やエアガイド１５ａへの接触による破損の可能性低減することも可能である。
【００９３】
また、ファンが更なる出力増加を求めるために、更なる高速回転化、例えば４５，０００〜１２０，０００ｒ／ｍｉｎという高速回転化を行った際でも、インペラ１２の同軸度および円筒度、垂直度、平面度、平行度の幾何公差を向上したため、インペラ１２の面振れを低減し、ファン部の信頼性が低下するとう課題を低減することが可能となる。
【００９４】
また、インペラ１２と回転軸２の同軸度および直角度の精度を向上することにより、インペラ１２外周とエアガイド１５ａのクリアランス縮小が可能になり、インペラ１２とエアガイド１５ａの環流洩れを低減することが可能である。また、従来より精度を向上したということは、従来、インペラ１２外周とエアガイド１５ａ間には、還流損失とよばれる洩れが発生し、ファン性能低下の原因であったが、インペラ１２取り付け精度上クリアランスを詰めることは、インペラ１２接触や衝突による破損のため、難しかったが、インペラ１２と回転軸２の同軸度および直角度の精度向上によるインペラ面振れ低減が可能となった。
【００９５】
筒状スペーサ１２ｅと回転軸２は、Ｄカット面１２ｇで面接触で構成されているため、インペラ１２とエアガイド１５ａ間のクリアランスも縮小した場合でも共回りを防止することができ、共回りによる位相ズレを防止することが可能な高効率な電動送風機１ａを提
供することが可能となる。
【００９６】
その中でインペラ１２の底面部に位置する後面シュラウド１２ａには、板状のスペーサ３２を配し、板状のスペーサ３２の後部となるフレーム前１０ａ側には、筒状のカラー３０を配しており、回転軸２には、フレーム前１０ａ側の軸受９から順に、筒状のカラー３０、板状のスペーサ３２、インペラ１２となり、ナット３３で回転軸２に締結されているため、加えてインペラ１２を回転軸２に平面度を出して剛性の補助となるインペラ１２の底面部に位置する後面シュラウド１２ａの底面部には、スペーサ３２を配することにより、軽量化のため、比較的密度が軽く、薄い板を使用して組み立てられるインペラ１２は高速回転時にその遠心力と圧力により面振れを起こすが、スペーサを配することにより、後面シュラウド１２ａの剛性補助としている。
【００９７】
スペーサ３２の底面部には、焼結や真鍮などからなるカラー３０が構成されスペーサ３２およぶカラー３０を介して、ナット３３により、回転軸２にインペラ１２が回転軸２の共回りによる位相ズレを防止するために固定されている。
【００９８】
スペーサ３２、カラー３０、筒状スペーサ１２ｅは、アルミや鉄、焼結合金、真鍮等の金属により構成されている。また、他の樹脂材料や金属材料でも可能であり、耐摩耗性および摺動性が良い樹脂材料や金属材料で構成してもよく、ナット３３との締結時に締め付け圧力の剛性に耐えうる材料であればよく、本発明にかかる効果は変わるものではない。
【００９９】
スペーサ３２、カラー３０、筒状スペーサ１２ｅは、従来同様に、インペラ１２と電動送風機の組み付け精度を決める重要部品であるため、板金プレスや切削加工、研磨加工、成形、鋳造、鋳物、転造と様々な加工工法で製造され、従来と同等の精密な加工精度を持っているものであればよく、本発明にかかる効果は変わるものではない。
【０１００】
なお、回転軸２と筒状スペーサ１２ｅの穴公差は組立上および加工上可能な限りはタイトにする。従来では、回転軸３７と後面シュラウド４２ｂが穴公差により、インペラ１２の同軸度、直角度、平面度、平行度等の組み立て上の幾何公差を決めていたため、後面シュラウド４２ｂと回転軸２は、後面シュラウド４２ｂ板厚分との接点で幾何公差は抑えられていた。
【０１０１】
本発明は、従来の後面シュラウド４２ｂではなく、筒状スペーサ１２ｅの穴部、端面部と回転軸２とは、同軸度、直角度、平面度、平行度等の幾何公差を決めることが可能であり、筒状スペーサ１２ｅは、後面シュラウド１２ａに比べ、全長が大きいため、回転軸２との接点、接触面積が大きくなるため軸芯精度が良好となる。
【０１０２】
組み立て上、加工上等、回転軸２と筒状スペーサ１２ｅの寸法公差、幾何公差はタイトであるほうが、電動送風機の面振れを低減し、低振動、低騒音、高効率化な電動送風機の構成に近くなるが、寸法公差、幾何公差、Ｄカット面１２ｇの位置寸法、Ｄカット形状、Ｄカット公差については、電動送風機の運転条件（回転数およびファン出力）、組み立て条件により、左右されるため、電動送風機の条件に応じて実験的に最適値を求める必要がある。
【０１０３】
前述のとおり回転軸２と筒状スペーサ１２ｅとの間に微小なクリアランスを有する。筒状スペーサ１２ｅは、板金製のブレード１２ｃと前面、後面シュラウド１２ａ、１２ｂがかしめられる際、インデューサ１２ｄの中央部に配され、インデューサ１２ｄと後面シュラウド１２ａの間で微動可能に挟持される。上記構成による作用は以下の通りである。
【０１０４】
回転軸２に挿入されたスペーサ３２、カラー３０、筒状スペーサ１２ｅが挿入されたイ
ンペラ１２を筒状スペーサ１２ｅのＤカット面１２ｇで回転軸２と合わせて順に挿入し、ナット３３により締結する。インペラ１２の挿入時、筒状スペーサ１２ｅのＤカット面１２ｇにより回転軸２に対する位置は定まる。インペラ１２から流出した気流は、複数の第１の独立風路１６に流入した後、それに連通する複数の第２の独立風路１８をフレーム前１０ａの外周面に沿って流れて電動送風機１ａ外部へと流出する。
【０１０５】
その際、第１の独立風路１６と第２の独立風路１８とで形成される一連の独立風路の断面積は上流から下流にかけて大きくなるため、気流は減速されながら、動圧が静圧へと変換される。電動送風機１ａの送風性能は、電動送風機１ａを駆動するために入力した電力と、電動送風機１ａが行う仕事（インペラ１２が回転することで発生する真空度と流量の積）との比であらわされる。そのため、実際に使用する流量において電動送風機１ａが発生する真空度（静圧）を大きくすることが、電動送風機１ａの送風性能をあげる上で大変重要となる。
【０１０６】
また、ブラシレスモータ１１の発熱は、銅損、鉄損、機械損によるものがある。銅損は巻線４を流れる電流によって生じるジュール熱であり、電流の二乗に比例して大きくなる。また、鉄損はヒステリシス損と渦電流損に分けられる。ヒステリシス損は、モータの磁路を形成する電磁鋼板の物性が原因で発生するもので、回転による磁界の変化で磁束密度が変化することに起因する。また渦電流損は、コア５ａに通る磁束の変動により磁束線のまわりに渦状の電流が流れ、その際の電気抵抗で発生するものである。機械損は、軸受９部の摩擦や回転子３とステータ６間の空気の攪拌抵抗に起因するものである。
【０１０７】
特に、鉄損については、ヒステリシス損及び渦電流損共に運転周波数に依存して大きくなるため、ブラシレスモータ１１を高速回転で使用する際には、鉄損での発熱が大きくなり、これをいかに効率よく放熱させるかが重要となる。電気掃除機２０では、電動送風機１ａは高速回転領域での使用が大半であるため、小型で高い送風性能を得るためにはコア５ａの冷却が大変重要である。
【０１０８】
コア５ａで発生した熱は、コア５ａ外周部に設けられた直線状の溝７ａに嵌合固定された複数の第２の案内翼８ａへと伝導し、それぞれの案内翼の表面から独立風路を流れるインペラ１２からの気流に熱が伝達されてブラシレスモータ１１外部へと出ていく。
【０１０９】
コア５ａと第２の案内翼８ａは熱伝導性の高い接着剤で接着されているので嵌合部に微小な隙間ができるのを防ぐことができ、嵌合部の熱的な接触抵抗が低減することで、コア５ａから第２の案内翼８ａへの熱伝導性を向上することができ、コア５ａで発生した熱が第２の案内翼８ａへ伝導しやすく、また第２の案内翼８ａはインペラ１２からの気流によって連続的に強制冷却されているため、第２の案内翼８ａとコア５ａとの間に温度差が生じ、コア５ａ内部の熱伝導が促進されて効率よくコア５ａの熱をブラシレスモータ１１外部へと逃がすことができる。
【０１１０】
また熱伝導性の高いアルミニウムを使用することで、コア５ａから伝導した熱が第２の案内翼８ａ全体へ伝わりやすく、第２の案内翼８ａを放熱フィンとして扱うことができるようになり、ブラシレスモータ１１を効率よく冷却することが可能となる。
【０１１１】
また、巻線４で発生した熱は、熱伝導性樹脂で成形されたモールド部１７を伝導して、両端を保持されている複数の第２の案内翼８ａへと伝わり、コア５ａから伝導した熱と同様の過程を経てインペラ１２からの気流に伝達して、ブラシレスモータ１１外部へと出ていく。モールド部１７には熱伝導性樹脂を用いているため空気に比べて熱伝導率が飛躍的に高くなり、巻線４で発生した熱を効率的に放熱することができる。
【０１１２】
また、第２の案内翼８ａには熱伝導性の高い材質を選定するのが好ましく、アルミニウムの他にも、銅、銀などの金属材料や、熱伝導性の硬い金属や炭素の粉末や繊維などの充填剤（フィラー）を含有させることで熱伝導性を向上させた熱伝導性樹脂を用いてもよく、コア５ａの熱を第２の案内翼８ａへ伝えて放熱面積を大きくし、ブラシレスモータ１１の冷却効果を高めることが可能である。
【０１１３】
熱伝導性樹脂としては、ポリフェニレンサンファイド樹脂（ＰＰＳ）、ナイロンおよび液晶ポリマー（ＬＣＰ）が知られている。導電性のフィラーとしては金属粉末、グラファイト、カーボンブラックなどが用いられ、絶縁性のフィラーとしては窒化アルミニウム、窒化ホウ素、アルミナなど焼結セラミックが用いられており、絶縁性の有無に応じて選択するフィラーを部位ごとに使い分ける必要がある。
【０１１４】
但し、放熱フィンとして機能する複数の第２の案内翼８ａには、導電性フィラーを配合した樹脂を用いる方が、絶縁性フィラーを配合した樹脂に比べて熱伝導性を大きくすることができるため、導電性フィラーを配合した樹脂を用いるのが望ましい。充填剤の配合比率を大きくすると、溶融時の粘度が大きくなって成形性が低下するため、注意が必要である。
【０１１５】
また、第２の案内翼８ａの厚みと翼枚数は、通気路１４に形成される複数の第２の独立風路１８に対して、ディフューザとして必要な断面積および断面積の変化率と固定子６の冷却に必要な放熱能力の双方から決める必要があり、実験的に最適値を求める必要がある。本実施の形態では、ブラシレスモータの構成を用いた説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、従来の電動送風機に用いられる整流子モータ等を用いた場合でも、本発明の効果を変わるものではない。
【０１１６】
また、電動送風機１ａは、より電気掃除機２０の吸引性能向上のため、更なる出力向上が求められており、前述したとおり従来の電動送風機１ａの回転数は３０，０００〜４５，０００ｒ／ｍｉｎと高速運転を行っているが、今後は、４５，０００〜１２０，０００ｒ／ｍｉｎとさらに高速運転が行われる。インペラ１２が高速で回転すると同時に、インペラ１２には、遠心力とインペラ内部の圧力が増大するため、インペラ１２の面振れは増大する。しかし、本発明の筒状スペーサ１２ｅで固定するインペラ１２は回転軸との接点および接触面積が大きいため、高速化しても、従来とくらべ面振れを低減するため、振動、騒音を低減し、高効率化に対応することが可能となる。
【０１１７】
次に、電気掃除機２０の動作について図５を用いて説明する。図５において、電動送風機１ａのインペラ１２が回転すると、集塵室２２が負圧状態になり、ノズル（図示せず）から吸引された塵埃を含む気流が本体吸気口を通過して集塵室２２へ流入する。集塵袋２６で塵埃を濾過分離した清潔な気流は、電動送風機１ａのインペラ１２へ流入し、第１の独立風路１６とそれに連通する第２の独立風路１８を通過した後、防音カバー２７の排気口から流出して掃除機本体２５外部へと放出される。
【０１１８】
電気掃除機２０は、小型で送風性能の高い電動送風機１ａを搭載しているため、強い吸引力を有し、ゴミ取れ性がよく、電動送風機１ａの本体サイズが小さくて、重量が軽いので、小回りが利いて使い勝手がよい。また、掃除機本体２５内に吸音材２８を配置可能な空間の拡大を図り、掃除機本体２５内に設ける吸音材２８の設置面積を大きくすることで、吸音面積を拡げて運転音の小さな電気掃除機２０にすることも可能である。
【０１１９】
以上のように、本実施の形態においては、インペラ１２の筒状スペーサ１２ｅを後面シュラウド１２ａに貫通配置することにより、インペラ１２の軸芯ブレを抑えることにより、電動送風機の振動、騒音を低減し、信頼性の向上が可能となる。さらに軸芯ブレ低減に
より、インペラ１２外周とエアガイド１５ａのクリアランス縮小が可能になり、インペラ１２とエアガイド１５ａの環流洩れを低減した高効率な電動送風機を提供することが出来る。
【０１２０】
（実施の形態２）
図６〜図７は、本発明の第２の実施の形態における電動送風機インペラ部の図を示すものである。図６は、本発明の実施の形態２におけるキー継手３５ａを設けたインペラ部の背面図である。図７は、本発明の実施の形態２における複数のキー継手３５ａを設けたインペラ部の背面図である。
【０１２１】
なお、実施の形態１と同一部分については、同一符号および同一名称を付してその説明を省略する。図６は、インペラ１２部の背面図であり、筒状スペーサ１２ｅが後面シュラウド１２ａに貫通配置し、キー継手３５ａにより、回転軸と筒状スペーサに配置構成された状態を表している。他、インペラ１２の構成については、実施の形態１と同一構成である。
【０１２２】
筒状スペーサ１２ｅは、外径部を筒状の円筒形状で構成し、前述するようにインデューサ１２ｄと固定されている。筒状スペーサ１２ｅの内径部の後面シュラウド１２ａ側で回転軸２の一部分と組み合わされる部位は、少なくとも１つのキー継手３５ａが配置構成されている。回転軸２と筒状スペーサ１２ｅは、キー継手３５ａにより面接触し、配置構成されている。その後、前述のとおり前面シュラウド１２ｂ側より、ナット３３で回転軸２と締結される。
【０１２３】
キー継手３５ａは、アルミや鉄、構造用合金鋼、機械構造用炭素鋼、焼結合金、真鍮等の金属により構成されている。少なくとも回転軸２、筒状スペーサ１２ｅより硬い材料であればよい。また、インペラ１２の回転時にかかるせん断応力に耐えうる材料であればよく、本発明にかかる効果は変わるものではなく、本発明は前述のこの材料に限定されるものではない。
【０１２４】
一方、筒状スペーサ１２ｅと回転軸２のキー溝３５ｂ部もキー継手３５ａ同様、インペラ１２と回転軸２の伝達トルクに対してキー溝３５ｂ底がせん断破壊も圧縮破壊生じないような条件が信頼性からも求められる。また、筒状スペーサ１２ｅ、回転軸に施されるキー溝３５ｂ部、およびキー部は、従来同様に、インペラ１２と電動送風機の組み付け精度を決める重要部品であるため、切削加工、研磨加工、成形、鋳造、鋳物、様々な加工工法で製造され、従来と同等の精密な加工精度を持っているものであればよく、本発明にかかる効果は変わるものではない。
【０１２５】
なお、回転軸２と筒状スペーサ１２ｅのキー溝３５ｂとキー部の嵌め合い公差は、組立上および加工上可能な限りの嵌め合い公差であればよく、隙間はめ、締りはめでも、どちらでもよい。また、キー継手３５ａの形状については、平行形状のキー、半月形状のキー、勾配もった形状のキーでもよい。また、使用時の状態により、軸とボスとに共通なキー溝を沈める形状の沈みキー継手や、片面に勾配をつけた２本のキーを組み合わせて、軸の接線方向に打ち込んで使用する接線キー継手や、軸にキー溝をつくらず、打ち込みによる摩擦力だけでトルクの伝達を行うくらキー継手など種類や形状は問わないものである。
【０１２６】
キー部、キー溝３５ｂ部の詳細な寸法公差、幾何公差、位置寸法、形状については、電動送風機の運転条件（回転数およびファン出力）、組み立て条件により、左右されるため、電動送風機の条件に応じて実験的に最適値を求める必要がある。
【０１２７】
以上のように構成された電動送風機について、以下その動作、作用を説明する。
【０１２８】
なお、実施の形態１と同一部分の動作、作用については、同一符号および同一名称を付してその説明を省略する。
【０１２９】
まず、本実施の形態は、電動送風機１ａの回転軸２に固定されたインペラ１２が高速回転され運転されることとなる。インペラ１２には、回転軸２の高速回転にともなった回転力（トルク）がかかることにより、回転軸２の回転力にインペラ１２が対応できずとも回りを起こすことが懸念される。しかし、本実施の形態においては、インペラ１２の筒状スペーサ１２ｅと回転軸２に構成されたキー溝３５ｂ部とキー継手３５ａとで機械的に結合するための構造要素であり、回転軸２のキー溝３５ｂとキー継手３５ａを媒体として回転力がインペラ１２の筒状スペーサ１２ｅに的確に伝達されることとなり、インペラ１２と回転軸２の共回りを防止することが可能となるため、様々な運転条件にも対応することが出来る。
【０１３０】
たとえば、３０，０００から４５，０００ｒ／ｍｉｎという高速で運転される電動送風機１ａは、急加速や急減速といった運転制御が行われる。急加速や急減速の加減速運転により、インペラ１２には、回転軸２の回転力を正確に伝達する媒体がない場合では、インペラ１２と回転軸２は共回りを行い、瞬時に対応ができない。しかし、キー継ぎ手により、インペラ１２は急加速や急減速の回転軸２の動きをキー継ぎ手を媒体として、回転力をインペラ１２に伝達することが瞬時に同調出来る。そのため、インペラ１２の筒状スペーサ１２ｅと回転軸２の回転止めを行うことができ、インペラ１２の筒状スペーサ１２ｅと回転軸２の共回りによる摺動損失増大を防ぐことができ、様々な運転条件にも対応可能である。
【０１３１】
また、本実施の形態によればさらに回転数を向上した４５，０００〜１２０，０００ｒ／ｍｉｎという高速回転化でも共回りを防止することが可能となり、高速回転によるファン出力向上をすることができる。
【０１３２】
また、回転軸の回転力をキー継ぎ手を媒体として正確にインペラに伝達することにより、インペラの回転が回転軸に同調した安定した回転が行われるため、振動、騒音を低減した電動送風機になり、製品信頼性の向上が図れる。
【０１３３】
また、図７に示すように、筒状スペーサ１２ｅと回転軸２には、複数のキー継ぎ手とキー溝３５ｂ部により構成配置されることにより、インペラ１２の筒状スペーサ１２ｅと回転軸２とを機械的に結合するための構造要素であるキー継ぎ手が媒体として回転力がインペラ１２の筒状スペーサ１２ｅに的確に伝達できる部位が複数化されることとなり、高速回転による荷重を受ける面積が増えることとなり、回転時にー溝とキー継手３５ａにかかるせん断応力による、せん断破壊や圧縮破壊を防止することができ、インペラ１２の取り付け強度および安定性が増すことができる。よってインペラ１２と回転軸２との共回りによる摺動損失増大を防ぐことができ、様々な運転条件にも対応することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
以上のように、本発明にかかる電動送風機は、インペラの取り付け精度の向上により、インペラ面振れ低減による電動送風機の低振動化、低騒音化を行うことができ、インペラとエアガイド間のクリアランス縮小によるファン効率向上が可能、また、インペラと回転軸のＤカット面１２ｇ、キー継手３５ａによる回り止めにより、加減速運転などの過酷な運転にも対応でき、ファンの高速運転も可能となるので、高効率な吸引性能および高信頼性な電動送風機を得ることが可能となり、床移動型交流掃除機にかぎらず、ハンディ型や、縦型、または直流充電式掃除機等の用途にも適用できる。
【符号の説明】
【０１３５】
１ａ  電動送風機
２  回転軸
３  回転子
４  巻線
５ａ  コア
６  固定子
７ａ  溝（凹部）
８ａ  第２の案内翼
９  軸受
９ａ  ボール部
９ｂ  外輪
９ｃ  内輪
９ｄ  シールプレート
１０ａ  フレーム前
１０ｂ  フレーム後
１１  ブラシレスモータ
１２  インペラ
１２ａ  後面シュラウド
１２ｂ  前面シュラウド
１２ｃ  ブレード
１２ｄ  インデューサ
１２ｅ  筒状スペーサ
１２ｆ  ハブ
１２ｇ  Ｄカット面
１３  ファンケース
２０  電気掃除機
３０  カラー（座金）
３２  スペーサ
３３  ナット
３５ａ  キー継手
３５ｂ  キー溝
【図１０】
2013072360.tif 000003
【図１】
2013072360.tif 000004
【図２】
2013072360.tif 000005
【図３】
2013072360.tif 000006
【図４】
2013072360.tif 000007
【図５】
2013072360.tif 000008
【図６】
2013072360.tif 000009
【図７】
2013072360.tif 000010
【図８】
2013072360.tif 000011
【図９】
2013072360.tif 000012
【図１１】
2013072360.tif 000013