(57)【要約】【課題】  剥離渦を低減することで低騒音化を図ると共にファンが遠心力により変形することを抑制することで、低騒音かつ高強度のファンを備えた電動工具を提供することである。【解決手段】  電動機と、電動機に設けられたファン本体と、ファン本体に設けられた羽根と、を有する電動工具において、ファン本体に空気が流入する入り口に、羽根が径方向の内側から外側に向かうに従い羽根の回転方向とは逆の方向に延び、羽根とファン本体の中心から羽根まで伸びる線分とのなす羽根角度が最大となる部分がある。【選択図】図１
2009056564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機と、
該電動機に設けられたファン本体と、
該ファン本体に設けられた羽根と、
を有する電動工具において、
該ファン本体に空気が流入する入り口に、該羽根が径方向の内側から外側に向かうに従い該羽根の回転方向とは逆の方向に延び、該羽根と該ファン本体の中心から該羽根まで伸びる線分とのなす羽根角度が最大となる部分があることを特徴とする電動工具。
【請求項２】
該羽根角度が最大となる部分から径方向の外側に向かうに従って、該羽根角度が小さくなることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
【請求項３】
該羽根は該ファン本体の径方向の内側から外側に向かうに従って該羽根の高さが高くなる第１の領域と、該第１の領域からさらに外側に向かう第２の領域を有し、該第１の領域では該羽根角度が該ファン本体の径方向の内側では小さく外側では大きくなる変曲点を有することを特徴とする請求項１記載の電動工具。
【請求項４】
該第１の領域において該羽根角度が０度であることを特徴とする請求項３記載の電動工具。
【請求項５】
該第１の領域と該ファン本体に設けられ該羽根を支持する基部との接合箇所にＲ部を設けたことを特徴とする請求項３記載の電動工具。
【請求項６】
電動機と、
該電動機に設けられたファン本体と、
該ファン本体に設けられた羽根と、
を有する電動工具において、
該羽根は該ファン本体の径方向の内側から外側に向かうに従って該羽根の高さが高くなる第１の領域と、該第１の領域からさらに外側に向かう第２の領域を有し、該第１の領域は該羽根と該ファン本体の中心から該羽根まで伸びる線分とのなす羽根角度が該ファン本体の径方向の内側では小さく外側では大きくなる変曲点を有することを特徴とする電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心ファンを備えた電動工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電動工具の小型化、高出力化、低騒音化の要求が高く、それに伴って小型で冷却能力が高く、騒音の小さいモータ冷却ファン及びファン周辺の開発の必要性が高まっている。このようなモータ冷却ファンの発明の一例としては、例えば特開平１０−１５３１９４にあるように遠心ファンの羽根形状の最適化を行い、風量増加、騒音低減した例がある
図４はモータ冷却ファンを搭載した電動工具の一例である研削工具を示したものである。電動機の回転子１１の回転により駆動軸１２が回転し、駆動軸１２に取り付けられたピニオン１６とギヤ１７の噛合いにより出力軸１８に回転が伝達され、出力軸１８に取り付けられた研削部材１９の回転により研削作業を行う。１５はピニオン１６、ギヤ１７等が収納されているギヤカバ、１４はモータハウジング、２０はスイッチである。
【０００３】
また、電動機等を冷却する冷却風の流れを図４中の矢印にて説明する。駆動軸１２に固着された遠心ファン１３の回転により、図示しないスイッチ制御部等を収納するテールカバ２１の図示しない吸気口よりａ１、ａ２のように冷却風が導入される。その後、モータハウジング１４と回転子１１により形成された風路ｂを通過し、遠心ファン１３の内径部より遠心方向に冷却風が流出し、ギヤカバ１５に設けられた吐出口ｄより外部に流出する。
【０００４】
従来の冷却ファンを図５乃至図７を用いて説明する。図５は遠心ファン１３の要部図、図６は遠心ファン１３の要部断面図、図７は遠心ファン１３の斜視図である。円板状のファン基部１にはファン基部１の所定半径位置から外周まで延び、ファン基部１の周方向に沿って所定ピッチで形成された複数の羽根２、ファン基部１の中心部に設けられ、図示しない駆動軸に取り付けられるハブ３等が一体に形成されている。遠心ファン１３を回転させると、遠心作用により空気に運動エネルギが与えられ、羽根２の内周である入口部Ｃよりファン基部１、羽根２及びファンガイド４により形成された風路を矢印Aのように風が通過して羽根２の外周部である出口部より半径方向外方に排出される。
【０００５】
羽根２は図５、６に示すように第１の領域２ａ１と第２の領域２ｂ１を有している。第１の領域２ａ１は、遠心ファン１３の径方向の内側から外側である羽根頂点４３に向かうに従って羽根２の高さが高くなる領域である。第１の領域２ａ１は、図６に示すように内径部傾斜部４４を有する。第２の領域２ｂ１は、第１の領域２ａ１からさらに外側である外周端部４１に向かう領域である。第２の領域２ｂ１は図６に示すように、外周部傾斜部４２を有している。
【０００６】
ファン回転時のファン騒音は一般に流速に寄与するものが多く、流体騒音は流速の6乗に比例すると言われていることから、ファン回転時にファン内部の羽根間を通過する流速をファンの回転周速度よりも遅くすることで低騒音化を図っている。
【０００７】
冷却ファン１３は図５に示すように、羽根２をファン基部１の所定半径位置から外周に延びる方向に対し回転方向と逆方向の角度（D1、D2）を設けている。
【０００８】
角度Ｄ２は第１の領域２ａ１において、羽根２と遠心ファン１３の中心から羽根まで伸びる線分とのなす角度である。以下では羽根２と遠心ファン１３の中心から羽根まで伸びる線分とのなす角度を羽根角度として説明する。角度Ｄ１は第２の領域における羽根角度である。
【０００９】
また、図５に示すように、羽根角度D1、D2は外径側から内径側へ向かうにつれ徐々に小さくなっている。これにより内径側羽根角度D2が小さくなるため、ファンが回転時における遠心力に対する強度が強く羽根が変形することを抑え、ファン性能を安定させることが可能となっている。特に、電動工具で使用されるモータは高速回転であるために、遠心力に対する強度が必要であった。
【００１０】
【特許文献１】特開平１０−１５３１９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、内径側羽根角度D２が小さいために、図６に示したように、羽根２の内周である入口部Ｃよりファン基部１、羽根２及びファンガイド４により形成された風路を矢印Aのように通過して羽根２の外周部である出口部より半径方向外方に排出される際に、入口部Ｃにおいて剥離流れが生じ、風路において、図５に示したように、剥離渦Bが生じてしまう。この剥離渦Bにより騒音が発生し問題となっていた。
【００１２】
剥離渦Bを低減させるには、内径側羽根角度D２を大きく設定することで解決することが出来るが、ファンが回転時における遠心力に対する強度が弱くなってしまい、羽根変形によりファンの特性が変化するといった問題点が発生する。
【００１３】
本発明の目的は、剥離渦を低減することで低騒音化を図ると共にファンが遠心力により変形することを抑制することで、低騒音かつ高強度のファンを備えた電動工具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は、電動機と、該電動機に設けられたファン本体と、該ファン本体に設けられた羽根と、を有する電動工具において、該ファン本体に空気が流入する入り口に、該羽根が径方向の内側から外側に向かうに従い該羽根の回転方向とは逆の方向に延び、該羽根と該ファン本体の中心から該羽根まで伸びる線分とのなす羽根角度が最大となる部分があることことにより達成される。
【００１５】
また、該羽根角度が最大となる部分から径方向の外側に向かうに従って、該羽根角度が小さくなることにより達成される。
【００１６】
また、該羽根は該ファン本体の径方向の内側から外側に向かうに従って該羽根の高さが高くなる第１の領域と、該第１の領域からさらに外側に向かう第２の領域を有し、該第１の領域では該羽根角度が該ファン本体の径方向の内側では小さく外側では大きくなる変曲点を有することにより達成される。
【００１７】
また、該第１の領域において該羽根角度が０度であることにより達成される。
【００１８】
また、該第１の領域と該ファン本体に設けられ該羽根を支持する基部との接合箇所にＲ部を設けたことにより達成される。
【００１９】
また、電動機と、該電動機に設けられたファン本体と、該ファン本体に設けられた羽根と、を有する電動工具において、該羽根は該ファン本体の径方向の内側から外側に向かうに従って該羽根の高さが高くなる第１の領域と、該第１の領域からさらに外側に向かう第２の領域を有し、該第１の領域は該羽根と該ファン本体の中心から該羽根まで伸びる線分とのなす羽根角度が該ファン本体の径方向の内側では小さく外側では大きくなる変曲点を有することにより達成される。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１記載の発明によれば、ファン本体に空気が流入する入り口で剥離流れが発生するのを防ぎ、風路において、剥離渦が発生することを防ぐことができる。従って、騒音の発生を防止することができるファンを備えた低騒音な電動工具を提供することができる。
【００２１】
請求項２及び３記載の発明によれば、羽根を遠心力による変形から抑えることができる。従って、高強度のファンを備えた耐久性に優れた電動工具を提供することができる。
【００２２】
請求項４記載の発明によれば、羽根を遠心力による変形から最も効果的に抑えることができるようになる。従って、騒音の発生を防止することができるファンを備えた低騒音な電動工具を提供することができる。
【００２３】
請求項５記載の発明によれば、羽根と該羽根を支持する基部において応力集中することを防止することができる。そのため、羽根を遠心力による変形から抑えることができる。従って、高強度のファンを備えた耐久性に優れた電動工具を提供することができる。
【００２４】
請求項６記載の発明によれば、羽根を遠心力による変形から抑えることができる。従って、高強度のファンを備えた耐久性に優れた電動工具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下本発明の一実施形態を図１〜図４を参照して説明する。図４はモータ冷却ファンを搭載した電動工具の一例である研削工具を示したものである。なお、本発明の実施形態は、遠心ファン１３及びその周辺の構造以外については基本的に背景技術の欄で説明した構造と同様であるので、本発明の実施形態の基本的な構造については背景技術と同様に図４を用いて説明する。
【００２６】
電動機の回転子１１の回転により駆動軸１２が回転し、駆動軸１２に取り付けられたピニオン１６とギヤ１７の噛合いにより出力軸１８に回転が伝達され、出力軸１８に取り付けられた研削部材１９の回転により研削作業を行う。１５はピニオン１６、ギヤ１７等が収納されているギヤカバ、１４はモータハウジング、２０はスイッチである。
【００２７】
また、電動機等を冷却する冷却風の流れを図４中の矢印にて説明する。駆動軸１２に固着された遠心ファン１３の回転により、図示しないスイッチ制御部等を収納するテールカバ２１の図示しない吸気口よりａ１、ａ２のように冷却風が導入される。その後モータハウジング１４と前記回転子１１により形成された風路ｂを通過し、遠心ファン１３の内径部より遠心方向に冷却風が流出し、ギヤカバ１５に設けられた吐出口ｄより外部に流出する。
【００２８】
本発明の一実施形態に係る冷却ファンを図１乃至図３を用いて説明する。図１は遠心ファン１３の要部図、図２は遠心ファン１３の要部断面図、図３は遠心ファン１３の斜視図である。
【００２９】
円板状のファン基部１にはファン基部１の所定半径位置から外周まで延び、ファン基部１の周方向に沿って所定ピッチで形成された複数の羽根２、ファン基部１の中心部に設けられ、図示しない駆動軸に取り付けられるハブ３等が一体に形成されている。遠心ファン１３を回転させると、遠心作用により空気に運動エネルギが与えられ、羽根２の内周である入口部Ｃよりファン基部１、羽根２及びファンガイド４により形成された風路を矢印Aのように通過して羽根２の外周部である出口部より半径方向外方に排出される。
羽根２は図１、２に示すように第１の領域２ａ、２ｂと第２の領域２ｃを有している。第１の領域２ａ、２ｂは、遠心ファン１３の径方向の内側から外側である羽根頂点４３に向かうに従って羽根２の高さが高くなる領域２ａ、２ｂである。第１の領域２ａ、２ｂは、図２に示すように内径部傾斜部４４を有する。第２の領域２ｃは、第１の領域２ａ、２ｂからさらに外側である外周端部４１に向かう領域２ｃである。第２の領域２ｃは図６に示すように、外周部傾斜部４２を有している。
【００３０】
ファン回転時のファン騒音は一般に流速に寄与するものが多く、流体騒音は流速の6乗に比例すると言われていることから、ファン回転時にファン内部の羽根間を通過する流速をファンの回転周速度よりも遅くすることで低騒音化を図っている。
【００３１】
本発明の一実施形態に係る遠心ファンは図１に示すように、羽根２をファン本体１の所定半径位置から外周に延びる方向に対し回転方向と逆方向の角度（D1、D2、D3）を設けている。
【００３２】
角度Ｄ３は第１の領域２ａ、２ｂにおける羽根角度である。角度Ｄ１は第２の領域２ｃにおける羽根角度である。角度Ｄ２は第１の領域２ａ、２ｂと第２の領域２ｃの境界における羽根角度である。
【００３３】
また、羽根角度においては、羽根角度D1より羽根角度D2まで徐々に角度が大きくなり、羽根頂点４３から内径側へは内径部傾斜部４４において羽根が屈曲し、羽根角度D2より羽根角度D3が小さく設定されている。
【００３４】
なお図１及び図２に示したように、第１の領域２ａ、２ｂにおいて２ａと２ｂの境界線上に、羽根角度が、ファン１３の径方向内側では小さく外側では大きくなる変曲点２ｄが存在する。
【００３５】
羽根２を遠心力による変形から抑えるためには、羽根角度Ｄ３が小さい方が有効であり、本発明においては、羽根２を遠心力による変形から抑えるために、羽根角度D1と羽根角度D3を小さく設定している。
【００３６】
一方で、ファン風路の入口部Ｃとなる内径部傾斜部４４においては、羽根角度D2と同等以上の大きな羽根角度と設定できることから、図５に示したファン風路の入口部Ｃの剥離渦Bを抑制することが可能となり、低騒音化を実現することが可能となる。
【００３７】
また、羽根２を遠心力による変形から抑えるためには、羽根角度D3が最も寄与度の高いパラメータとなることから、羽根角度D3を最も遠心力による変形を抑制する角度、つまり、放射状となる０度に設定することで、最も羽根を遠心力による変形から抑えることが可能となる。
【００３８】
なお、羽根２を遠心力による変形から抑えるためには、第２の領域２ｂ、２ｃにリブを設けることによっても解決できる。
【００３９】
また、図２に示すように、羽根２の第１の領域２ａ、２ｂと遠心ファン１３に設けられ羽根２を支持するファン基部１との接合箇所にＲ部４５を設ける事で、効率よく羽根を遠心力による変形から抑えることが可能となる。
【００４０】
上述したように本発明によれば、剥離渦を低減することで低騒音化を図りつつ、かつ、遠心力による変形を抑制することで、低騒音かつ高強度のファンを備えた電動工具を提供することが可能となる。
【００４１】
また、図２に示したように、遠心ファン１３に空気が流入する入り口Ｃに羽根角度が最大となる部分がある。従って、ファン風路の入口部Ｃとなる内径部傾斜部４４においては、羽根角度D2と同等以上の大きな羽根角度と設定できる。そのため、遠心ファン１３に空気が流入する入り口Ｃの前後で空気の流れが急激に変わらなくなる。従って、剥離渦Bを抑制することが可能となり、低騒音化を実現することが可能となる。
【００４２】
なお、本発明の実施形態に係る電動工具として研削工具を用いて説明したが、切削工具に限定されず、切断工具や電動ドリル、ネジ締め機などにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態に係る遠心ファンを示す要部図。
【図２】本発明の一実施形態に係る遠心ファンを示す要部断面図。
【図３】本発明の一実施形態に係る遠心ファンを示す斜視図。
【図４】本発明の一実施形態に係る遠心ファンを適用した電動工具の断面図。
【図５】従来の遠心ファンの一実施形態を示す要部図。
【図６】従来の遠心ファンの一実施形態を示す要部断面図。
【図７】従来の遠心ファンの一実施形態を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４４】
１は基部、２は羽根、３はハブ、４はファンガイド、41は外周部端、42は外周部傾斜部、43は羽根頂点、４４は内径部傾斜部、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３は羽根角度、D3は羽根内端部羽根角度である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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