(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-29
(45)【発行日】2024-02-06
(54)【発明の名称】電動送風機及びそれを備えた電気掃除機
(51)【国際特許分類】
H02K 5/20 20060101AFI20240130BHJP
F04D 23/00 20060101ALI20240130BHJP
F04D 29/44 20060101ALI20240130BHJP
A47L 9/00 20060101ALI20240130BHJP
H02K 7/14 20060101ALI20240130BHJP
【ＦＩ】
H02K5/20
F04D23/00 B
F04D29/44 S
A47L9/00 H
H02K7/14 A
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2020190633
(22)【出願日】2020-11-17
(65)【公開番号】P2022079819
(43)【公開日】2022-05-27
【審査請求日】2022-09-27
(73)【特許権者】
【識別番号】399048917
【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 賢宏
(72)【発明者】
【氏名】山上 将太
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 則和
(72)【発明者】
【氏名】本多 武史
(72)【発明者】
【氏名】坂上 誠二
(72)【発明者】
【氏名】明石 和樹
【審査官】谿花 正由輝
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－１２３７３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１７１７４０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０２０／０１２４０５５（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｋ ５／２０
Ｆ０４Ｄ ２３／００
Ｆ０４Ｄ ２９／４４
Ａ４７Ｌ ９／００
Ｈ０２Ｋ ７／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ロータコアを有したロータと、ステータコアを有しコイルが巻装されたステータと、前記ロータと前記ステータとを内装するモータハウジングと、を備えた電動機と、
前記モータハウジングの上流側に配置された羽根車と、
前記羽根車の下流に配置された第一の軸流ディフューザ翼と、
前記第一の軸流ディフューザ翼の下流に配置された第二の軸流ディフューザ翼と、
内壁と、外壁と、前記内壁と前記外壁との間に形成される前記第二の軸流ディフューザ翼とを有する反羽根車側ハウジングと、を備え、
前記第一の軸流ディフューザ翼は前記モータハウジングの中心より上流側に位置するようにして固定され、前記モータハウジングの長軸方向において上流から略中心位置まで前記モータハウジングの周りを覆うように配置され、
前記第二の軸流ディフューザ翼は前記モータハウジングの長軸方向において略中心から下流にかけて前記モータハウジングの周りを覆うように配置され、
前記モータハウジングは、前記ロータコアの上流側に形成される上流側開口部と、前記ロータコアの下流側に形成される下流側開口部とを有し、
前記内壁の下流縁は、前記第二の軸流ディフューザ翼の後縁および前記下流側開口部より上流に位置し、
前記第二の軸流ディフューザ翼の後縁の軸方向位置は、前記下流側開口部の軸方向位置内にある
ことを特徴とする電動送風機。
【請求項2】
請求項１に記載の電動送風機において、前記第一の軸流ディフューザ翼の外周には周方向に突起部が設けられ、
前記第二の軸流ディフューザ翼の外周には爪部が設けられ、
前記突起部と前記爪部は嵌合されて接続されることを特徴とする電動送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電動送風機及びそれを搭載した電気掃除機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電動送風機としては、下記の特許文献１が開示されている。
特許文献１には、「上下に延びる中心軸(Ｃ)周りに回転するインペラ(１０)と、インペラ(１０)の下方に配置されステータ(２４)を有してインペラ(１０)を回転させるモータ(２０)と、ステータ(２４)を収納するモータハウジング(２１)と、インペラ(１０)とモータハウジング(２１)とを収納してモータハウジング(２１)との隙間に第１流路(５)を構成するファンケーシング(２)とを備え、ファンケーシング(２)の上部はインペラ(１０)の上方を覆い、かつ上下方向に開口する吸気口(１０３)を有し、ファンケーシング(２)の下部には第１流路(５)を介して吸気口(１０３)に連通する排気口(１０４)が設けられ、モータハウジング(２１)にはモータハウジング(２１)の内面に固定されるステータ(２４)の上面よりも下方において、径方向に貫通して第１流路(５)に連通する流入口(２１ａ)が設けられ、モータハウジング(２１)は流入口(２１ａ)から上方に延びて前記ステータ(２４)よりも上方の空間に連通される第２流路(６)を有する、送風装置(１)。」が記載されている。
特許文献１には、「上下に延びる中心軸(Ｃ)周りに回転するインペラ(１０)と、インペラ(１０)の下方に配置されステータ(２４)を有してインペラ(１０)を回転させるモータ(２０)と、ステータ(２４)を収納するモータハウジング(２１)と、インペラ(１０)とモータハウジング(２１)とを収納してモータハウジング(２１)との隙間に第１流路(５)を構成するファンケーシング(２)とを備え、ファンケーシング(２)の上部はインペラ(１０)の上方を覆い、かつ上下方向に開口する吸気口(１０３)を有し、ファンケーシング(２)の下部には第１流路(５)を介して吸気口(１０３)に連通する排気口(１０４)が設けられ、モータハウジング(２１)にはモータハウジング(２１)の内面に固定されるステータ(２４)の上面よりも下方において、径方向に貫通して第１流路(５)に連通する流入口(２１ａ)が設けられ、モータハウジング(２１)は流入口(２１ａ)から上方に延びて前記ステータ(２４)よりも上方の空間に連通される第２流路(６)を有する、送風装置(１)。」が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１８-１０５２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、電気掃除機は粉塵によるフィルタの目詰まりや、掃除対象の床の材質等の運転条件によって動作風量が大きく変化する。そのため、電気掃除機は広い風量範囲で吸引力が強い電動送風機が求められる。また、電気掃除機の使い勝手から、電動送風機の小型化や軽量化が求められる。そのため、放熱領域が減少し、電動送風機内部の発熱密度は増加し、電動機や軸受の冷却性能向上が必要となっている。
【0005】
また、翼付ディフューザは設計点風量において優れた圧力回復を行うことが出来るが、非設計点風量においては、ディフューザ翼の入口角と、空気流れのディフューザへの流入角との不一致によりディフューザ性能が低下する。そのため、電気掃除機の吸引力は設計点風量では高いが、非設計点風量では低下する恐れがあった。
【0006】
コードレススティック型もしくは自律走行型のような電池（２次電池）で駆動する掃除機は、電池容量の関係から電動送風機の消費電力が小さく、最大風量も小さい。そのため、フィルタの目詰り時にごみ搬送能力が低下し、掃除機の吸引力が低下する課題がある。さらに、コードレススティック型もしくは自律走行型のような電池（２次電池）で駆動する掃除機は、小型で軽量であることが求められ、掃除機に搭載される電動送風機は広い風量範囲で吸引力が強いこと、および小型であることの両立が求められる。
【0007】
前記したように、特許文献１は、「インペラ(１０)とモータ (２０)とを収納したモータハウジング(２１)との隙間に第１流路(５)を構成するファンケーシング(２)とを備え、ファンケーシング(２)の上部はインペラ(１０)の上方を覆い、かつ上下方向に開口する吸気口(１０３)を有し、ファンケーシング(２)の下部には第１流路(５)を介して吸気口(１０３)に連通する排気口(１０４)が設けられ、モータハウジング(２１)にはモータハウジング(２１)の内面に固定されるステータ(２４)の上面よりも下方において、径方向に貫通して第１流路(５)に連通する流入口(２１ａ)が設けられ、モータハウジング(２１)は流入口(２１ａ)から上方に延びて前記ステータ(２４)よりも上方の空間に連通される第２流路(６)を有する。」と記載されている。すなわち、特許文献１には第１流路(５)の流れは、構造物により分岐され、第２流路(６)に流れ込み、ステータ(２４)より上方に存在するファン側の玉軸受の軸受(２６)付近を流れ、その後、反ファン側のすべり軸受の軸受(２６)を冷却し、第１流路と合流せずに電動機 (モータ２０)外部に排気されていることが示されている。
【0008】
特許文献１の送風機(１)は、第１流路(５)の風量が径方向に貫通して第１流路(５)に連通する流入口(２１ａ)を通り、第２流路(６)へ流れることで、流路の圧力損失（抵抗）によって連通する流入口(２１ａ)より下流の第１流路(５)の風量は、流入口(２１ａ)より上流の風量に対して減少する。
【0009】
なお、翼付ディフューザは設計点風量において優れた圧力回復を行うことが出来るが、設計点風量より風量が低下した場合は、ディフューザ翼の入口角と空気流れのディフューザへの流入角の不一致によりディフューザ性能が低下し、電気掃除機の吸引力が低下する可能性がある。また、第２流路(６)の流入口(２１ａ)から上方に延びてステータ(２４)よりも上方の空間に連通される第２流路(６)は、小型であることから流路面積が小さく、さらに、電動機 (２０)内部で曲がりながら流れるため、流路の圧力損失が大きく、冷却風量が低下し、電動機 (モータ２０)内部の温度が高くなり、電動機効率が低下する懸念がある。
【0010】
本発明は上記実状に鑑み上述の課題を解決すべく創案されたものであり、広い風量域において高効率、かつ小型で軽量な電動送風機及びそれを備えた電気掃除機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
前記課題を解決するため、本発明の電動送風機は、ロータコアを有したロータと、ステ
ータコアを有しコイルが巻装されたステータと、ロータとステータとを内装するモータハ
ウジングと、を備えた電動機と、モータハウジングの上流側に配置された羽根車と、羽根車の下流に配置された第一の軸流ディフューザ翼と、第一の軸流ディフューザ翼の下流に配置された第二の軸流ディフューザ翼と、内壁と、外壁と、前記内壁と前記外壁との間に形成される前記第二の軸流ディフューザ翼とを有する反羽根車側ハウジングと、を備え、前記第一の軸流ディフューザ翼は前記モータハウジングの中心より上流側に位置するようにして固定され、モータハウジングの長軸方向において上流から略中心位置までモータハウジングの周りを覆うように配置され、第二の軸流ディフューザ翼はモータハウジングの長軸方向において略中心から下流にかけて前記ハウジングの周りを覆うように配置され、前記モータハウジングは、前記ロータコアの上流側に形成される上流側開口部と、前記ロータコアの下流側に形成される下流側開口部とを有し、前記内壁の下流縁は、前記第二の軸流ディフューザ翼の後縁および前記下流側開口部より上流に位置し、前記第二の軸流ディフューザ翼の後縁の軸方向位置は、前記下流側開口部の軸方向位置内にあることを特徴とする。
ータコアを有しコイルが巻装されたステータと、ロータとステータとを内装するモータハ
ウジングと、を備えた電動機と、モータハウジングの上流側に配置された羽根車と、羽根車の下流に配置された第一の軸流ディフューザ翼と、第一の軸流ディフューザ翼の下流に配置された第二の軸流ディフューザ翼と、内壁と、外壁と、前記内壁と前記外壁との間に形成される前記第二の軸流ディフューザ翼とを有する反羽根車側ハウジングと、を備え、前記第一の軸流ディフューザ翼は前記モータハウジングの中心より上流側に位置するようにして固定され、モータハウジングの長軸方向において上流から略中心位置までモータハウジングの周りを覆うように配置され、第二の軸流ディフューザ翼はモータハウジングの長軸方向において略中心から下流にかけて前記ハウジングの周りを覆うように配置され、前記モータハウジングは、前記ロータコアの上流側に形成される上流側開口部と、前記ロータコアの下流側に形成される下流側開口部とを有し、前記内壁の下流縁は、前記第二の軸流ディフューザ翼の後縁および前記下流側開口部より上流に位置し、前記第二の軸流ディフューザ翼の後縁の軸方向位置は、前記下流側開口部の軸方向位置内にあることを特徴とする。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、広い風量域において高効率、かつ小型で軽量で、発熱量を抑えた電動送風機及びそれを備えた電気掃除機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1A】本発明の第１実施形態に係る電動送風機の外観図。
【図2A】第１実施形態の羽根車の斜視図。
【図3A】第１実施形態の第一の軸流ディフューザ翼を羽根車側から見た正面図。
【図4A】第１実施形態の第二の軸流ディフューザ翼を羽根車側から見た正面図。
【図5A】第１実施形態の電動機の外観図。
【図6】本発明の第２実施形態における電動送風機の縦断面図。
【図7】本発明の第1実施形態における電動送風機を適用した電気掃除機の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
＜＜第1実施形態＞＞
図７は、本発明の第1実施形態における電動送風機２００を適用した電気掃除機３００の斜視図である。
図８は、第1実施形態の電気掃除機３００における掃除機本体１００のＩ方向矢視断面図である。
本発明の第1実施形態に係る電気掃除機３００について説明する。
＜＜第1実施形態＞＞
図７は、本発明の第1実施形態における電動送風機２００を適用した電気掃除機３００の斜視図である。
図８は、第1実施形態の電気掃除機３００における掃除機本体１００のＩ方向矢視断面図である。
本発明の第1実施形態に係る電気掃除機３００について説明する。
【0015】
＜電気掃除機３００の構成＞
電気掃除機３００は、掃除機本体１００と、掃除機本体１００が取り付けられる保持部１０２と、利用者が把持するグリップ部１０３と、塵埃を吸引する吸口体１０５とを備えている。
電気掃除機３００の駆動源の電池ユニット１０８(図８参照)は、充電台１０７(図７参照)を用いて充電される。電池ユニット１０８は掃除機本体１００に収容されている。
電気掃除機３００は、掃除機本体１００と、掃除機本体１００が取り付けられる保持部１０２と、利用者が把持するグリップ部１０３と、塵埃を吸引する吸口体１０５とを備えている。
電気掃除機３００の駆動源の電池ユニット１０８(図８参照)は、充電台１０７(図７参照)を用いて充電される。電池ユニット１０８は掃除機本体１００に収容されている。
【0016】
掃除機本体１００には、塵埃を集塵する集塵室１０１と、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８参照）とが収納されている。
保持部１０２の一端部には、グリップ部１０３が設けられている。グリップ部１０３には、電動送風機２００の入／切を行うスイッチ部１０４（図７参照）が設けられている。
保持部１０２の他端部には、吸口体１０５が取り付けられている。吸口体１０５と吸込気流を発生させる掃除機本体１００とは、接続部１０６で接続されている。
保持部１０２の一端部には、グリップ部１０３が設けられている。グリップ部１０３には、電動送風機２００の入／切を行うスイッチ部１０４（図７参照）が設けられている。
保持部１０２の他端部には、吸口体１０５が取り付けられている。吸口体１０５と吸込気流を発生させる掃除機本体１００とは、接続部１０６で接続されている。
【0017】
電気掃除機３００の使用に際し、利用者はグリップ部１０３のスイッチ部１０４を「入」操作する。すると、掃除機本体１００に収納された電動送風機２００の運転が開始され、吸口体１０５に吸込気流が発生する。吸込気流により吸口体１０５から床面Ｙ（図７参照）上の塵埃が吸込まれる。吸込まれた塵埃は、接続部１０６を通って掃除機本体１００の集塵室１０１に集塵される。
【0018】
＜掃除機本体１００＞
次に、掃除機本体１００について説明する。
図８に示すように、掃除機本体１００の内部には、電動送風機２００、電池ユニット１０８、駆動用回路１０９、および集塵室１０１が配置されている。
電池ユニット１０８は、電動送風機２００を駆動する。電動送風機２００は、吸口体１０５での吸引力を発生させる。
掃除機本体１００は、本体グリップ部１１０と吸口開口１１１がを備えている。
利用者は、本体グリップ部１１０を把持して、掃除機本体１００を保持部１０２から取り外し、ハンディ掃除機として使用することができる。
次に、掃除機本体１００について説明する。
図８に示すように、掃除機本体１００の内部には、電動送風機２００、電池ユニット１０８、駆動用回路１０９、および集塵室１０１が配置されている。
電池ユニット１０８は、電動送風機２００を駆動する。電動送風機２００は、吸口体１０５での吸引力を発生させる。
掃除機本体１００は、本体グリップ部１１０と吸口開口１１１がを備えている。
利用者は、本体グリップ部１１０を把持して、掃除機本体１００を保持部１０２から取り外し、ハンディ掃除機として使用することができる。
【0019】
図７に示す本体スイッチ部１１２は、掃除機本体１００をハンディ掃除機として使用する際の電動送風機２００の入／切を行うスイッチである。本体スイッチ１１２は、掃除機本体１００を保持部１０２に取り付けているときでも、スイッチ部１０４に代えて「入／切」操作できる。
なお、図７、図８に示す電気掃除機３００は、吸口開口１１１（図９参照）と接続部１０６とが取り外し可能なコードレス掃除機を示しているが、電池を搭載していない電源コード付きの掃除機でもよい。また、集塵部と吸口の間に延長管乃至、ホースを持つスティック型のコードレス掃除機でもよい。
なお、図７、図８に示す電気掃除機３００は、吸口開口１１１（図９参照）と接続部１０６とが取り外し可能なコードレス掃除機を示しているが、電池を搭載していない電源コード付きの掃除機でもよい。また、集塵部と吸口の間に延長管乃至、ホースを持つスティック型のコードレス掃除機でもよい。
【0020】
＜電動送風機２００＞
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る電動送風機２００の外観図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す電動送風機２００の縦断面図である。なお、図１Ｂでは電動送風機２００に環状の防振ゴム２１を適用した場合を示す。
次に、電動送風機２００について説明する。なお、図１Ｂには代表的な空気の流れを図１Ｂの左側のみに実線矢印α１および点線矢印α２で示している。
図１Ａは、本発明の第１実施形態に係る電動送風機２００の外観図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す電動送風機２００の縦断面図である。なお、図１Ｂでは電動送風機２００に環状の防振ゴム２１を適用した場合を示す。
次に、電動送風機２００について説明する。なお、図１Ｂには代表的な空気の流れを図１Ｂの左側のみに実線矢印α１および点線矢印α２で示している。
【0021】
電動送風機２００は、図７、図８に示す電気掃除機３００に、羽根車１の側が下部の吸口体１０５に向いて取り付けられる。
電動送風機２００は、図１Ｂに示すように、送風機部２０１の半径方向内側に電動機部２０２が構成されている。
送風機部２０１は、吸引空気流の上流から、回転翼である羽根車１、羽根車側の第一の軸流ディフューザ翼２３、第二の軸流ディフューザ翼２４を設置されている。第二の軸流ディフューザ翼２４の下流には、排気口３２が設けられている。
電動送風機２００は、図１Ｂに示すように、送風機部２０１の半径方向内側に電動機部２０２が構成されている。
送風機部２０１は、吸引空気流の上流から、回転翼である羽根車１、羽根車側の第一の軸流ディフューザ翼２３、第二の軸流ディフューザ翼２４を設置されている。第二の軸流ディフューザ翼２４の下流には、排気口３２が設けられている。
【0022】
羽根車１の側(羽根車１に近い側)の軸流ディフューザ翼２３を持つ羽根車側のハウジング２は、羽根車１の側のモータハウジング６に設けられたネジ部に取り付けられている。
反羽根車１の側(羽根車１に遠い側)に配置される第二の軸流ディフューザ翼２４を持つ反羽根車側のハウジング９は、羽根車側のハウジング２の下流側に（排気口３２側）に配置されている。
反羽根車１の側(羽根車１に遠い側)に配置される第二の軸流ディフューザ翼２４を持つ反羽根車側のハウジング９は、羽根車側のハウジング２の下流側に（排気口３２側）に配置されている。
【0023】
電動機部２０２は、羽根車側のハウジング２と反羽根車側のハウジング９の半径方向内側に位置している。羽根車側のハウジング２はモータハウジング６を覆うように位置し、反羽根車側のハウジング９は、モータハウジング１０の軸方向の一部を覆うように位置し、反羽根車側のモータハウジング１０の外周部の半径方向に設けられた開口部２０の一部が露出するように設置されている。
【0024】
羽根車側のモータハウジング６は反羽根車側のモータハウジング１０と同一形状であり、外周部に半径方向に複数の開口部を持つ（羽根車のハウジングの開口部１５および反羽根車側のハウジングの開口部２０）。なお、反羽根車側のモータハウジング１０は軸方向に開口を持つ。また、各モータハウジングの外周部の半径方向を向いた開口部は周方向に6個の開口を持ち、開口は均一に配置されている。また、羽根車側のモータハウジング６の開口１５と反羽根車側のモータハウジング１０の開口２０はステータコア８を軸方向に挟み込むように設置されている。また、各モータハウジングの開口は、コイルエンドと軸方向に重なるように配置されている。なお、モータハウジングの半径方向の開口の個数と反羽根車側のディフューザ翼２４の翼枚数は３の最大公約数を持つ。すなわち、周方向に３か所で同一の流れ場を開口に導入することができ、周方向の温度分布の低減を可能する。なお、最大公約数は１より上で、3以上または、開口部の個数と同一となるのが望ましい。
羽根車側のモータハウジング６は、電動機部２０２の軸方向であって羽根車１の側の軸受１１を保持している。反羽根車側のモータハウジング１０は、電動機部２０２の軸方向であって反羽根車側の軸受１２を保持している。
第２の流路１９は、反羽根車側のモータハウジング１０の半径方向の開口部２０と、電動機内部と羽根車側のモータハウジング６の開口部１５および、羽根車側のモータハウジング１０の外周部と羽根車側のハウジングの内壁２ａ（第一の軸流ディフューザ）との間を通る。
電動送風機２００の側部には、羽根車１と羽根車側軸流ディフューザ翼２３、第二の軸流ディフューザ翼２４を通る第１の流路１８が設けられている。第１の流路１８は、吸口体１０５での吸引力の空気流が流れる流路である。
羽根車側のモータハウジング６は、電動機部２０２の軸方向であって羽根車１の側の軸受１１を保持している。反羽根車側のモータハウジング１０は、電動機部２０２の軸方向であって反羽根車側の軸受１２を保持している。
第２の流路１９は、反羽根車側のモータハウジング１０の半径方向の開口部２０と、電動機内部と羽根車側のモータハウジング６の開口部１５および、羽根車側のモータハウジング１０の外周部と羽根車側のハウジングの内壁２ａ（第一の軸流ディフューザ）との間を通る。
電動送風機２００の側部には、羽根車１と羽根車側軸流ディフューザ翼２３、第二の軸流ディフューザ翼２４を通る第１の流路１８が設けられている。第１の流路１８は、吸口体１０５での吸引力の空気流が流れる流路である。
【0025】
第１の流路１８と第２の流路１９は反羽根車側のハウジング９の内壁９ａの軸方向端部９ｃで合流する。なお、軸方向端部９ｃは第二の軸流ディフューザ翼２４の軸方向寸法の略半分の位置にある。軸方向端部９ｃで第１の流路１８と第２の流路１９を合流させることで、第二の軸流ディフューザ翼２４の主流による、ベンチュリ効果で第２の流路内の流れを生じさせ、反羽根車側のモータハウジング１０の開口部２０および軸方向の開口部３４から冷却風を電動機内部に取り込んでいる。これにより、電動機部２０２の冷却性能向上と電動送風機２００の広作動範囲での高効率化を図れる。
なお、軸方向端部９ｃは第二の軸流ディフューザ翼２４の軸方向寸法の略半分以降であればよく、翼の後縁まで延びていてもよく、ベンチュリ効果による冷却風を生じさせるためには、開口部２０より軸方向に羽根車側に位置することが望ましい。
なお、軸方向端部９ｃは第二の軸流ディフューザ翼２４の軸方向寸法の略半分以降であればよく、翼の後縁まで延びていてもよく、ベンチュリ効果による冷却風を生じさせるためには、開口部２０より軸方向に羽根車側に位置することが望ましい。
【0026】
第２の流路１９は、第１の流路より半径方向内側に位置している。また、モータハウジング１０の開口部は、軸方向３４と半径方向２０に形成されている。開口部を大きくとることで、ベンチェリ効果で生じる風量を多くすることができ、第２の流路１９を通る際に電動機内部をより効率よく冷却できる。
また、モータハウジング１０の開口部２０はハウジングの内壁９ａより半径方向内側に位置することで、第２の流路１９の流路面積を確保しやすくなり、電動機内部のより効率よく冷却できる。
また、モータハウジング１０の開口部２０はハウジングの内壁９ａより半径方向内側に位置することで、第２の流路１９の流路面積を確保しやすくなり、電動機内部のより効率よく冷却できる。
【0027】
なお、開口部３４から巻線の一部が出て、駆動用回路１０９（図８参照）に電気的に接続される。ここで、モータハウジングの開口部の構成は四角の穴でも、丸穴、他の形状の穴でもよい。
【0028】
図１Ｂに示す羽根車１は熱可塑性樹脂製のハブ２６により、金属製のスリーブ１３が覆われている。羽根車１は、回転軸５の端部に螺刻された雌ねじに、固定ナットが螺着されて固定されている。ここで、第１実施形態では、回転翼である羽根車１を回転軸５の端部に雌ねじを設け、固定ナットを用いて固定される場合を例示したが、圧入して固定してもよい。また、図１Ｂに示す羽根車１は、斜流型羽根車を示すが、遠心型、軸流羽根車でもよい。
【0029】
＜電動機２０２＞
次に、第１実施形態の電動機部２０２の構成を説明する。
図５Ａは電動機２０２を側面から見た図で、図５Ｂは縦断面図である。電動機部２０２は、ロータコア７と、その外周部に配置されるステータコア８とが設置されている。
ロータコア７は、２つのモータハウジング内に収納され、回転軸５に固定されている。
ステータコア８の巻き枠部には、コイル（巻線）１７が巻かれている。コイル１７は、電動送風機２００に備わる駆動用回路１０９（図８参照）に電気的に接続されている。
次に、第１実施形態の電動機部２０２の構成を説明する。
図５Ａは電動機２０２を側面から見た図で、図５Ｂは縦断面図である。電動機部２０２は、ロータコア７と、その外周部に配置されるステータコア８とが設置されている。
ロータコア７は、２つのモータハウジング内に収納され、回転軸５に固定されている。
ステータコア８の巻き枠部には、コイル（巻線）１７が巻かれている。コイル１７は、電動送風機２００に備わる駆動用回路１０９（図８参照）に電気的に接続されている。
【0030】
なお、コイルは銅線を用いるが、アルミ線やアルミ線の被覆材の周りに銅材を用いた複合材の線材を用いることで、より小型軽量な電動送風機が提供できる。
【0031】
ロータコア７は希土類系のボンド磁石を有してなる。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。ロータコア７は回転軸５に一体成形されるか、または、固定されている。なお、電動送風機２００の運転回転速度は５０，０００～２００，０００cycle／ｍｉｎである。
【0032】
なお、本実施形態では、ロータコア７に永久磁石を用いているが、これに限定されず、無整流子電動機の一種であるリラクタンスモータなどを使用してもよい。
羽根車１とロータコア７との間には軸受１１を備えている。ロータコア７に対して、軸受１１の回転軸５の方向の反対側に軸受１２を備えている。回転軸５の一方側の軸受１１と他方側の軸受１２とで、回転軸５を回転自在に支持している。
羽根車１とロータコア７との間には軸受１１を備えている。ロータコア７に対して、軸受１１の回転軸５の方向の反対側に軸受１２を備えている。回転軸５の一方側の軸受１１と他方側の軸受１２とで、回転軸５を回転自在に支持している。
【0033】
羽根車１に近い側のモータハウジング６は、軸受１１を支持し、羽根車１から遠い側のモータハウジング１０は、軸受１１を支持している。モータハウジングは金属製であり、材料にアルミを設けることで、熱伝導による冷却性向上と軽量化が可能となる。なお、モータハウジングは金属製ではなく、樹脂製でもよく、樹脂製の場合は、軸受とモータハウジングの間に金属製の支持体を設けることで、軸受の冷却を促進する。また、モータハウジングはアルミ材でも、鋼板でもよい。
【0034】
ロータコア７の端部には、ロータコアおよび軸受の軸方向を固定するスペーサー１６が設置されている。
また、回転体のアンバランス量の調整は、マグネットの外周部に設けたマグネットカバー１４とマグネットの端部に樹脂製のバランス調整材を設置することで、回転体のアンバランス量を最小化している。これにより、電動送風機２００の騒音および振動の低減を図っている。
また、羽根車１に近い側のモータハウジング６と羽根車１から遠い側のモータハウジング１０は、同一形状であり、ステータコア８を軸方向に挟み込むように設置し、ステータコア８の外周部とモータハウジングの内壁を軸方向に重ね、接着乃至圧入で組み立てられている。ステータコア８は２つのモータハウジングに接し、ステータコア８の略中央位置にモータハウジングから露出した露出部８ａを持つ。このようなステータコア８とモータハウジング構造にすることで、ステータコアの発熱をモータハウジングの熱伝導、および露出部８ａでの強制冷却により冷却を行うことができ、高い発熱密度で低損失な冷却が可能となる。なお、モータハウジングの周方向に設けた開口部の周方向位置は、同一周方向位置でも、異なる周方向位置でもよい。同一構造のモータハウジングを用いることで、低コスト化と冷却性の向上を両立させている。
また、回転体のアンバランス量の調整は、マグネットの外周部に設けたマグネットカバー１４とマグネットの端部に樹脂製のバランス調整材を設置することで、回転体のアンバランス量を最小化している。これにより、電動送風機２００の騒音および振動の低減を図っている。
また、羽根車１に近い側のモータハウジング６と羽根車１から遠い側のモータハウジング１０は、同一形状であり、ステータコア８を軸方向に挟み込むように設置し、ステータコア８の外周部とモータハウジングの内壁を軸方向に重ね、接着乃至圧入で組み立てられている。ステータコア８は２つのモータハウジングに接し、ステータコア８の略中央位置にモータハウジングから露出した露出部８ａを持つ。このようなステータコア８とモータハウジング構造にすることで、ステータコアの発熱をモータハウジングの熱伝導、および露出部８ａでの強制冷却により冷却を行うことができ、高い発熱密度で低損失な冷却が可能となる。なお、モータハウジングの周方向に設けた開口部の周方向位置は、同一周方向位置でも、異なる周方向位置でもよい。同一構造のモータハウジングを用いることで、低コスト化と冷却性の向上を両立させている。
【0035】
羽根車１の側（羽根車１に近い側）の羽根車側ハウジング２の外周部には、周方向３箇所に突起３５が設けられている。反羽根車１の側（羽根車１から遠い側）のハウジング９の外周部(第二の軸流ディフューザ翼のシュラウド面)に設けた爪部２２と、羽根車１の側のハウジング２（第一の軸流ディフューザ）の突起部３５とが嵌合されて接続される。また、羽根車１の側の軸流ディフューザ翼２３の翼枚数と、反羽根車１の側のハウジング９の端部の爪部２２及び羽根車１の側のハウジング２の突起部３５の個数とは、翼枚数と突起部３５が３の最大公約数で構成されている。こうして、羽根車１の側の軸流ディフューザ翼２３及び第二の軸流ディフューザ翼２４の周方向位置が所定の周方向位置になるようにし、量産性の向上を図っている。なお、翼枚数と突起部３５の最大公約数は１より上であればよいが、突起個数で構成されると最もよい。
【0036】
図１Ｂに示す羽根車１を覆うファンケーシング３は、羽根車１の側のハウジング２の嵌合部２８にファンケーシングの下端部３aが挿入され、ハウジング２に接着固定される。また、ファンケーシング３の掃除機本体１００の設置部には、図１Ｂに示す防振ゴム２１が設置されている。防振ゴム２１を設けることで、電動送風機２００の振動の抑制と、ファンケーシング３と掃除機本体１００の設置部との間の空気の漏れを防止することで、低騒音化と高効率化を図っている。
【0037】
ここで、羽根車側のハウジング２は、別体で組立られた電動機のモータハウジング６に設けられたネジ部に、羽根車側から組立操作され固定される。また、羽根車１は電動機の回転軸５に挿入され、ネジ固定される。ファンケーシング３は羽根車側のハウジング２の嵌合部２８に挿入され、接着剤で接着される。その後、ファンケーシングと一体となった電動機組品は、反羽根車側のハウジング９の爪部に組立され、ハウジング嵌合部３７に接着剤を流すことで接着される。すなわち、電動機と送風機の組立ては、すべて、羽根車の上流方向から操作組立されることで、量産時の組立性の向上が可能である。
【0038】
また、ファンケーシング３と羽根車側のハウジングの嵌合部２８は、羽根車の芯ずれを許容するように軸方向と周方向に若干の隙間を設けられており、組立時に調整することで、羽根車とファンケーシングの軸芯調整を行うことで、高効率化と量産性の向上が可能である。
【0039】
ここで、回転軸を除く電動機のうち、外周部を形成するモータハウジングの上端部と下端部をつなぐ電動機軸方向長さＬｍは、羽根車出口から排気口までのディフューザ軸方向長さＬｄと略同一長さを持ち、送風機の吸込口から排気口までの送風機軸方向長さＬｆより短い。なお、送風機軸方向長さＬｆと電動機軸方向長さＬｍの比は約３：２形成し、送風機軸方向長さＬｆと電動機軸方向長さＬｍを軸方向に重なるように設置させている。本構成を実現することで、ディフューザ出口でのベンチュリ効果を活用することで、電動機内部への冷却風の流れの導入を、低損失で行うことができ、小型で高効率な電動送風機の実現が可能となる。
【0040】
羽根車１の側の軸流ディフューザ翼２３は、設計点において、羽根車１から流出した流れと翼入口角度を略一致させ、圧力損失を低減している。これにより、軸流ディフューザ翼２３により、流れの回転方向速度成分を減少させることで、ディフューザ効果を高め、送風機効率を向上している。また、軸流ディフューザ翼２３の軸方向下流に設置された第二の軸流ディフューザ翼２４は、軸流ディフューザ翼２３から流出された流れの回転方向速度成分を更に減少させる。これにより、回転軸５の方向の空気の流れの減速を高め、更なる送風機効率の向上が図れる。
【0041】
＜電動送風機２００内における空気の流れ＞
次に、電動送風機２００内における空気の流れを説明する。
図１Ｂに示す電動機部２０２を駆動して、羽根車１を回転させると、ファンケーシング３の空気吸込口４から空気が流入し、羽根車１内に流入する。流入した空気は斜流型羽根車の場合は、羽根車１内で昇圧しながら、回転軸５の方向から吸い込んだ流れに半径方向成分を与え、回転軸５の方向から傾いた流れを発生させる。こうして、羽根車出口１ａでは回転方向成分と回転軸５の方向成分を持つ流れとなり羽根車１から流出される。
次に、電動送風機２００内における空気の流れを説明する。
図１Ｂに示す電動機部２０２を駆動して、羽根車１を回転させると、ファンケーシング３の空気吸込口４から空気が流入し、羽根車１内に流入する。流入した空気は斜流型羽根車の場合は、羽根車１内で昇圧しながら、回転軸５の方向から吸い込んだ流れに半径方向成分を与え、回転軸５の方向から傾いた流れを発生させる。こうして、羽根車出口１ａでは回転方向成分と回転軸５の方向成分を持つ流れとなり羽根車１から流出される。
【0042】
羽根車１から流出された空気流は、第一の軸流ディフューザ翼２３と、第二の軸流ディフューザ翼２４を通る際に、翼（２３、２４）に沿って流れることで、流れの回転方向速度成分が減少される。また、反羽根車側のハウジング９の内壁の下端部９ｃは第二の軸流ディフューザ翼２４の後縁２４ｄより上流に位置する（第二の軸流ディフューザ翼２４の内壁から第二の軸流ディフューザ翼２４の後縁２４ｄを突出する）ことで、第二の軸流ディフューザ翼２４の後半で半径方向内向きに流路が拡大することで、半径方向内向きの流れを生じさせ、排気される（内壁がない方向に流れが拡大する）。これにより、モータハウジング１０の開口部２０への流れ込みを促進している。なお、第１の流路１８は、図１Ｂの実線矢印α１に示すように、ファンケーシング３の空気吸込口４からハウジング９の排気部３２までの流路である。
【0043】
第１の流路１９は、第二の軸流ディフューザ翼２４の出口風速が早いことからベンチュリ効果により、第２の流路内で第二の軸流ディフューザ翼２４の出口に向かう流れが生じる。第２の流路の第二の軸流ディフューザ翼２４出口に向かう流れは、モータハウジング１０の開口部２０から流れを吸込み、電動機内部の反羽根車側の軸受１２付近と周方向に並ぶコイル間を通ることで、反羽根車側の軸受１２とコイルを冷却する。また、コイル間を通った流れは、羽根車側の軸受１１周辺を通り、モータハウジング６の開口部１５を通り、モータハウジング６と羽根車側のハウジングの内壁２ａとの半径方向の隙間を軸方向下流（軸流ディフューザ翼２４の出口）に向かい、第１の流路と合流する。なお、ステータコア８は、モータハウジング６と羽根車側のハウジング２の内壁２ａとの半径方向の隙間を冷却風が通ることで、低損失で冷却される。
【0044】
第二の軸流ディフューザ翼２４付近で第１の流路と第２の流路が合流することで、効率よくベンチュリ効果を利用し、電動機内部の圧力損失を低減でき、電動機内部の冷却を可能にしている。すなわち、電動機の冷却風の取り込みの際に、構造物による流れ方向の変更を行わないため、非設計点においても送風機効率が高く維持でき、幅広い運転範囲での高効率化が可能となる。
【0045】
＜送風機部２０１＞
次に、第１実施形態の送風機部２０１の構成を説明する。
図２Ａは第１実施形態の羽根車１の斜視図であり、図２Ｂは羽根車１の断面図である。
図３Ａは、羽根車１の側の軸流ディフューザ翼２３を持つハウジング２を羽根車側から見た図であり、図３Ｂは縦断面図、図３Ｃはハウジングの外周部から見た部分断面図である。
図４Ａは、反羽根車１の側の軸流ディフューザ翼２４を持つハウジング９を羽根車側から見た図であり、図４Ｂは縦断面図、図４Ｃはハウジングの外周部から見た部分断面図である。
図５Ａは電動機４００を側面から見た外観図、図５Ｂは縦断面図である。
なお、図３Ｃと図４Ｃは、ディフューザ翼(２３、２４)の形状を示すために、シュラウドを削除した部分断面図を示す。
次に、第１実施形態の送風機部２０１の構成を説明する。
図２Ａは第１実施形態の羽根車１の斜視図であり、図２Ｂは羽根車１の断面図である。
図３Ａは、羽根車１の側の軸流ディフューザ翼２３を持つハウジング２を羽根車側から見た図であり、図３Ｂは縦断面図、図３Ｃはハウジングの外周部から見た部分断面図である。
図４Ａは、反羽根車１の側の軸流ディフューザ翼２４を持つハウジング９を羽根車側から見た図であり、図４Ｂは縦断面図、図４Ｃはハウジングの外周部から見た部分断面図である。
図５Ａは電動機４００を側面から見た外観図、図５Ｂは縦断面図である。
なお、図３Ｃと図４Ｃは、ディフューザ翼(２３、２４)の形状を示すために、シュラウドを削除した部分断面図を示す。
【0046】
＜羽根車１＞
先ず、図２Ａ、図２Ｂを用いて、本発明に係る一実施形態における回転翼の羽根車１について説明する。
羽根車１は、ハブ板２６と複数枚の羽根２７とを有して構成されている。ハブ板２６と羽根２７はエンジニアリングプラスチックや熱可塑性樹脂で一体成形されている。
先ず、図２Ａ、図２Ｂを用いて、本発明に係る一実施形態における回転翼の羽根車１について説明する。
羽根車１は、ハブ板２６と複数枚の羽根２７とを有して構成されている。ハブ板２６と羽根２７はエンジニアリングプラスチックや熱可塑性樹脂で一体成形されている。
【0047】
ハブ板２６の裏面側には凸部２６ａ(図２Ｂ参照)が設けられている。羽根車１を回転させて凸部２６ａを削ることで、羽根車１のバランス修正を行うことができる。これにより、羽根車１のアンバランス量を小さくし、振動や騒音の低減を図ることができる。
また、ハブ板２６の裏面側には金属製のスリーブ１３(図２Ｂ参照)が一体成型品で設けられている。スリーブ１３を用いることで、スリーブなし時に生じるシャフトと羽根車の嵌め合い隙間のばらつきを小さくすることが可能となり、羽根車のアンバランスの低減により、振動や騒音の低減を図ることができる。また、羽根車のボス部に金属製のスリーブ１３を設置することで、軸受１１の発熱をスリーブに熱伝達することで、スリーブの回転による軸受の冷却性能を促進することが可能となる。
また、ハブ板２６の裏面側には金属製のスリーブ１３(図２Ｂ参照)が一体成型品で設けられている。スリーブ１３を用いることで、スリーブなし時に生じるシャフトと羽根車の嵌め合い隙間のばらつきを小さくすることが可能となり、羽根車のアンバランスの低減により、振動や騒音の低減を図ることができる。また、羽根車のボス部に金属製のスリーブ１３を設置することで、軸受１１の発熱をスリーブに熱伝達することで、スリーブの回転による軸受の冷却性能を促進することが可能となる。
【0048】
羽根車１の樹脂とファンケーシング３の樹脂は羽根車成型時のバリを除去する際には、羽根車側の樹脂の摺動性を良くすることで（羽根車を削ることで）、組立時のなじみ運転することで、ファンケーシング３との隙間を最小化することが可能である。
一方、羽根車１の運転中の遠心応力による翼の変形量が大きい場合は、ファンケーシングの樹脂が削られるように、ヤング率の小さい材料をファンケーシングに用いることで、運転時の羽根車とファンケーシングとの隙間最小化を行うことができ、高効率な電動送風機の適用が可能となる。
一方、羽根車１の運転中の遠心応力による翼の変形量が大きい場合は、ファンケーシングの樹脂が削られるように、ヤング率の小さい材料をファンケーシングに用いることで、運転時の羽根車とファンケーシングとの隙間最小化を行うことができ、高効率な電動送風機の適用が可能となる。
【0049】
羽根車１は、ボス曲面２９ａが羽根車外周部にかけ回転軸５の方向(図２Ｂの下方向)に傾斜した斜流羽根車である。図２Ａ、図２Ｂでは、シュラウド板を持たないオープン型斜流羽根車の羽根車１を示しているが、シュラウド板の有無にかかわらず遠心羽根車でもよい。
【0050】
次に、第１実施形態の送風機２０１について説明する。
図１Ｂに示すように、一例の送風機２０１は、羽根車１の軸方向下流側に周方向等間隔で配置された第一（羽根車側）の軸流ディフューザ翼２３が１５枚設置されている。第一の軸流ディフューザ翼２３は、羽根車１の側のハウジング２の内壁２ａと外壁２ｂの間に設けられ、ハウジング２と一体で成型されている。第二の軸流ディフューザ翼２４は、反羽根車のハウジング９の内壁9ａと外壁９ｂの間に設置され、ハウジング９と一体成型されている。また、第二の軸流ディフューザ翼２４の翼枚数は、羽根車１の側の軸流ディフューザ翼２３と同一の１５枚で構成されている。
図１Ｂに示すように、一例の送風機２０１は、羽根車１の軸方向下流側に周方向等間隔で配置された第一（羽根車側）の軸流ディフューザ翼２３が１５枚設置されている。第一の軸流ディフューザ翼２３は、羽根車１の側のハウジング２の内壁２ａと外壁２ｂの間に設けられ、ハウジング２と一体で成型されている。第二の軸流ディフューザ翼２４は、反羽根車のハウジング９の内壁9ａと外壁９ｂの間に設置され、ハウジング９と一体成型されている。また、第二の軸流ディフューザ翼２４の翼枚数は、羽根車１の側の軸流ディフューザ翼２３と同一の１５枚で構成されている。
【0051】
図３に示す羽根車側ディフューザ翼２３のシュラウド側（外周側）後縁２３ｄと第二の軸流ディフューザ翼２４のシュラウド側（外周側）前縁２４ｃの周方向位置は、周方向に略一致している。
低風量側の効率を向上させるには、羽根車側ディフューザ翼２３の後縁２３ｄと第二の軸流ディフューザ翼２４の前縁２４ｃの周方向位置を略一致させることで実現できる。大風量側の効率を向上させるには、（２３、２４）翼間ピッチ（３６０／Ｚｄ）の１５～５０％がよい。
低風量側の効率を向上させるには、羽根車側ディフューザ翼２３の後縁２３ｄと第二の軸流ディフューザ翼２４の前縁２４ｃの周方向位置を略一致させることで実現できる。大風量側の効率を向上させるには、（２３、２４）翼間ピッチ（３６０／Ｚｄ）の１５～５０％がよい。
【0052】
図１Ｂに示すように、第一の軸流ディフューザ翼２３の内壁（ハブ）２aと第二の軸流ディフューザ翼２４の内壁（ハブ）９ａは、略一致している。ここで、第一の軸流ディフューザ翼２３の内壁２ａと第二の軸流ディフューザ翼２４の内壁９ａとは面一にすることが望ましい。例えば、合流後のハウジング９の内壁９ａが大きくハブ面の径が大きく流路に突出した場合、軸流ディフューザ翼２３、２４での損失が増加するからである。
【0053】
図１Ｂに示すように、羽根車１の側のハウジング２の内壁２ａと反羽根車のハウジング９の内壁９ａは、軸方向に隙間なく設置している。
羽根車１の側のハウジング２の外壁２ｂと反羽根車のハウジング９の外壁９ｂは、嵌め合い部３７により各ハウジング２の芯を出し、ハウジング９の外周部の爪部２２で周方向の固定を行い、接着固定することで、組立が容易な構造で、量産性の向上を図っている。
羽根車１の側のハウジング２の外壁２ｂと反羽根車のハウジング９の外壁９ｂは、嵌め合い部３７により各ハウジング２の芯を出し、ハウジング９の外周部の爪部２２で周方向の固定を行い、接着固定することで、組立が容易な構造で、量産性の向上を図っている。
【0054】
図３Ａ～Ｃに示す羽根車１の側の軸流ディフューザ翼２３の高さ方向の形状は、羽根車側のハウジング２の内壁２ａから外壁２ｂにかけ、反羽根車側（羽根車１から離れる側）に傾斜し(図１Ｂ参照)、半径方向の中央付近から外周部にかけ、回転軸５の方向上流に戻る傾斜を有して、高さ方向に湾曲している。
【0055】
図３Ｃに示すように、羽根車１の側の軸流ディフューザ翼２３のシュラウド側の翼弦長さ（前縁２３ｃと後縁２３ｄを結んだ線）は、ハブ側（内壁２ａの側）の翼弦長さに比べて長い。なお、シュラウド側の翼弦長は、羽根車１の出口のシュラウド側の風速が速いため、緩やかな形状とすることで損失を抑制し、高効率化を図っている。また、軸流ディフューザ翼２３を高さ方向に湾曲させることで、ディフューザのハブ側(内壁２ａ側)の翼面(軸流ディフューザ翼２３の面)およびハブ面(内壁２ａ)で生じる２次流れを抑えることができる。そのため、ディフューザ内部（軸流ディフューザ翼２３の内壁２ａ側の翼面および内壁２ａ）のはく離を抑制でき、高効率化が可能となる。
【0056】
【0057】
図４に示す第二の軸流ディフューザ翼２４の翼弦長は、羽根車側の軸流ディフューザ翼２３のシュラウド側の翼弦長さと略同一である。第二の軸流ディフューザ翼２４の翼弦長を大きくとるとともに、図４Ｃに示すように、第二の軸流ディフューザ翼２４の後縁にかけて翼厚さを大きく取ることで、流れの減速を緩やかにでき、静圧回復を高められ、高効率化が図れる。
【0058】
ここで、軸流ディフューザ翼２３、２４の形状について説明する。
第一（羽根車１の側）の軸流ディフューザ翼２３および第二（反羽根車１の側）の軸流ディフューザ翼２４は、図３に示す翼弦長（例えば、ディフューザ翼２３の前縁２３ｃから後縁２３ｄを結ぶ直線長さ）と翼取付間隔の円周方向に沿った距離で割ったソリディティが１より小さい翼形状を持つ。なお，ソリディティは１より小さければ、回転軸５の方向に成型する金型構成で製造でき、高効率化と生産性向上が可能である。
第一（羽根車１の側）の軸流ディフューザ翼２３および第二（反羽根車１の側）の軸流ディフューザ翼２４は、図３に示す翼弦長（例えば、ディフューザ翼２３の前縁２３ｃから後縁２３ｄを結ぶ直線長さ）と翼取付間隔の円周方向に沿った距離で割ったソリディティが１より小さい翼形状を持つ。なお，ソリディティは１より小さければ、回転軸５の方向に成型する金型構成で製造でき、高効率化と生産性向上が可能である。
【0059】
また、第二の軸流ディフューザ翼２４の内壁の端部９ｃは第二の軸流ディフューザ翼２４の後縁より上流に位置する（第二の軸流ディフューザ翼２４の内壁から第二の軸流ディフューザ翼２４の後縁を突出する）ことで、第二の軸流ディフューザ翼２４の後半で半径方向内向きに流路が拡大することで、半径方向内向きの流れを生じさせ、排気される。これにより、モータハウジング１０の開口部２０への流れ込みを促進し、冷却性能の向上を図っている。
なお、第二の軸流ディフューザ翼２４の後縁２４ｄの軸方向位置は、反羽根車側のハウジング１０の半径方向の開口部２０の軸方向の間に位置することで、半径方向内向きの流れを生じさせることができ、冷却性能の向上が可能である。
すなわち、第１実施形態の電動送風機２００は、広い運転範囲で効率を高く維持できる。したがって、広い範囲で吸込力が高い電気掃除機３００(図７参照)を提供できる。
なお、第二の軸流ディフューザ翼２４の後縁２４ｄの軸方向位置は、反羽根車側のハウジング１０の半径方向の開口部２０の軸方向の間に位置することで、半径方向内向きの流れを生じさせることができ、冷却性能の向上が可能である。
すなわち、第１実施形態の電動送風機２００は、広い運転範囲で効率を高く維持できる。したがって、広い範囲で吸込力が高い電気掃除機３００(図７参照)を提供できる。
【0060】
第１実施形態では、一例として、図１Ｂに示すモータハウジング１０の開口は、半径方向の開口２０、軸方向の開口３４を持つが、どちらか一方向でもよく、半径方向と軸方向を両立するような傾斜した開口部でもよい。
【0061】
以上説明した第１実施形態の電動送風機２００によれば、回転するロータと、ロータの外周部にステータコアおよびコイルと、ステータコアの外周部の略軸中心の一部を露出するように、羽根車側と反羽根車側の両方向から設置したモータハウジングを持つ電動機と、羽根車の軸方向下流に周方向に翼を持つ第一の軸流ディフューザ翼と、第二の軸流ディフューザ翼を有した送風機とを持ち、前記電動機は前記送風機と別々の組立体で形成され、第一の軸流ディフューザ翼と一体の羽根車側のハウジングは、前記羽根車側のモータハウジングに固定され、かつ前記羽根車側のモータハウジングの長軸方向において上流から略中心位置まで前記羽根車側のモータハウジングの周りを覆うように配置され、前記第二の軸流ディフューザ翼を持つ反羽根車側のハウジングは前記羽根車側のモータハウジングの長軸方向において略中心から下流にかけて前記反羽根車側のモータハウジングを覆うように配置され、前記2つのモータハウジングは半径方向に設置した複数の開口部を有し、前記羽根車側のハウジングの内壁は、前記モータハウジングと半径方向に隙間を持ち、前記反羽根車側のモータハウジングの開口は前記第二の軸流ディフューザ翼と軸方向に重なる位置にあることを特徴とする。
【0062】
これにより、広い風量域において高効率かつ、小型で軽量な電動送風機２００を提供できる。したがって、電動機２０２のステータ(８)、軸受１１、１０を冷却し、小型で広い風量域において吸引力を向上した電気掃除機３００を得ることができる。
【0063】
＜＜第２実施形態＞＞
次に、第２実施形態について、図６を用いて説明する。
図６は本発明の第２実施形態における電動送風機２００の縦断面図である。
第２実施形態の電動送風機２００は、第１実施形態の電動送風機２００と異なり、第２の流路が反羽根車側のモータハウジング１０の軸方向の開口を通り、羽根車１の側のハウジング２とモータハウジング６の軸方向隙間流路３０を通る。また、軸方向隙間流路３０を通った冷却風は、モータハウジング６とハウジング２の半径方向隙間を通り、羽根車側の軸流ディフューザ翼２３と反羽根車側の軸流ディフューザ翼２４の間につながる連結隙間３１を通り、軸流ディフューザ翼２４に合流する流路を通る。
電動送風機２００は、前記第１実施形態と基本的な構成は同じであるので同一要素については同一符号を用い、その説明を省略する。
次に、第２実施形態について、図６を用いて説明する。
図６は本発明の第２実施形態における電動送風機２００の縦断面図である。
第２実施形態の電動送風機２００は、第１実施形態の電動送風機２００と異なり、第２の流路が反羽根車側のモータハウジング１０の軸方向の開口を通り、羽根車１の側のハウジング２とモータハウジング６の軸方向隙間流路３０を通る。また、軸方向隙間流路３０を通った冷却風は、モータハウジング６とハウジング２の半径方向隙間を通り、羽根車側の軸流ディフューザ翼２３と反羽根車側の軸流ディフューザ翼２４の間につながる連結隙間３１を通り、軸流ディフューザ翼２４に合流する流路を通る。
電動送風機２００は、前記第１実施形態と基本的な構成は同じであるので同一要素については同一符号を用い、その説明を省略する。
【0064】
第２の流路１９の流れは、反羽根車側軸流ディフューザ翼２４入口の風速が速いことで、静圧が低くなり、ベンチュリ効果により、電動機内部から連結隙間３１を通り、反羽根車側軸流ディフューザ翼２４入口に向かう流れが生じる。連結隙間３１を通る流れは、反羽根車のモータハウジング１０の開口部２０乃至開口部３４から電動機内部へ流入し、電動機内部を通り、モータハウジング１０の軸方向開口３３を通り、ハウジング２とモータハウジング６との間の軸方向隙間流路３０を通る。その後、軸方向隙間流路３０を通った冷却風は、モータハウジング６とハウジング２の半径方向隙間を通り、羽根車側の軸流ディフューザ翼２３と反羽根車側の軸流ディフューザ翼２４の間につながる連結隙間３１を通り、軸流ディフューザ翼２４に合流する。
第２流路１９の流れは、電動機部２０２の内部へ吸い込むことで、反羽根車１の側の軸受１１を冷却し、ステータコア８の外周側を流れることで、ステータコア８、巻線を冷却し、羽根車側の軸受１２を冷却し、連結隙間３１に流れる。
第２流路１９の流れは、電動機部２０２の内部へ吸い込むことで、反羽根車１の側の軸受１１を冷却し、ステータコア８の外周側を流れることで、ステータコア８、巻線を冷却し、羽根車側の軸受１２を冷却し、連結隙間３１に流れる。
【0065】
なお、第1実施形態で示した、軸方向隙間流路がない第２の流路構成を併用してもよい。その場合でも、冷却風は羽根車側のモータハウジング６の半径方向の開口部１５を通り、連結隙間３１に流れる風量が発生できるため、電動機の冷却が可能となる。
また、連結隙間３１は羽根車１の側のモータハウジング２の内壁２ａと反羽根車１の側のモータハウジング９で形成され、接続部２８はステータコア８の外周部から第１の流路１７に向かうにつれ、後の内壁９ａで構成しており、第二の軸流ディフューザ翼２４側の軸方向へ傾斜している。これにより、接続部２８を流れる空気の流れは、円滑に第１の流路１８を流れる空気流と合流でき、風量を増加させれる。
また、連結隙間３１は羽根車１の側のモータハウジング２の内壁２ａと反羽根車１の側のモータハウジング９で形成され、接続部２８はステータコア８の外周部から第１の流路１７に向かうにつれ、後の内壁９ａで構成しており、第二の軸流ディフューザ翼２４側の軸方向へ傾斜している。これにより、接続部２８を流れる空気の流れは、円滑に第１の流路１８を流れる空気流と合流でき、風量を増加させれる。
【0066】
連結隙間３１から第１の流路１８へ流れ込んだ流れは、羽根車１で昇圧した流れと合流し、第二（反羽根車側）の軸流ディフューザ翼２４に流れ、排気口３２から排気される。なお、第二の軸流ディフューザ翼２４を通る風量は、羽根車１から第一の軸流ディフューザ翼２３を通る風量と、第２の流路１８から連結隙間３１を通り流れ込む風量が合わさり、電動送風機２００の内部で最大風量となる。
【0067】
第二の軸流ディフューザ翼２４は、風量が小さい非設計点において、第一の軸流ディフューザ翼２３の後縁で後流渦が発生しやすく、第一の軸流ディフューザ翼２４の入口流れが複雑となりやすい。しかし、本構成の第二の軸流ディフューザ翼２４は、連結隙間３１からの風量が羽根車側の軸流ディフューザ翼２３と合流し、第二の軸流ディフューザ翼２４に流れる。
【0068】
これにより、非設計点においても、第二の軸流ディフューザ翼２４の内部の風量が増加する。そのため、第二の軸流ディフューザ翼２４の内部の剥離が抑制され、送風機効率が向上する。なお、第二のモータハウジング１０の開口部２０から連結隙間３１へ向かう風量は、第一（羽根車１の側）の軸流ディフューザ翼２３の出口の風量が増加する大風量側で多く流れる。このため、本構成では大風量側の送風機効率が向上でき、幅広い運転範囲での高効率化が可能となる。
【0069】
以上説明した第２実施形態の電動送風機２００によれば、回転するロータと、ロータの外周部にステータコアおよびコイルと、ステータコアの外周部の一部を露出するように、羽根車側と反羽根車側の両方向から設置したモータハウジングを持つ電動機と、羽根車の軸方向下流に周方向に翼を持つ第一の軸流ディフューザ翼と、第二の軸流ディフューザ翼を有した送風機とを持ち、前記電動機は前記送風機と別々の組立体で形成され、第一の軸流ディフューザ翼と一体の羽根車側のハウジングは、前記羽根車側のモータハウジングに固定され、かつ前記羽根車側のモータハウジングの長軸方向において上流から略中心位置まで前記羽根車側のモータハウジングの周りを覆うように配置され、前記第二の軸流ディフューザ翼を持つ反羽根車側のハウジングは前記羽根車側のモータハウジングの長軸方向において略中心から下流にかけて前記反羽根車側のモータハウジングを覆うように配置され、前記2つのモータハウジングは半径方向に設置した複数の開口部を有し、前記羽根車側のハウジングの内壁は、前記モータハウジングと半径方向に隙間を持ち、前記反羽根車側のモータハウジングの開口は前記第二の軸流ディフューザ翼の下流に位置し、前記羽根車側のモータハウジングは軸方向に開口部を持ち、前記羽根車側のモータハウジングと前記羽根車側のハウジングとの間に軸方向に隙間を持ち、前記羽根車側の軸流ディフューザ翼と前記反羽根車側の軸流ディフューザ翼の間につながる連結流路を有する電動送風機を持つ。
【0070】
これにより、広い風量域において高効率かつ、小型で軽量な電動送風機２００を提供できる。したがって、電動機部２０２のステータ(８)、軸受１１を冷却し、小型で広い風量域において吸引力を向上した電気掃除機３００を得ることができる。
【0071】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分りやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部については、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【0072】
１ 羽根車
２ 羽根車側ハウジング
２ａ 羽根車側のハウジングの内壁（第一の軸流ディフューザ）
２ｂ 羽根車側のハウジングの外壁（第一の軸流ディフューザ）
３ ファンケーシング
３ａ ファンケーシングの下端部
４ 空気吸込口(吸込口)
５ 回転軸（軸）
６ モータハウジング（羽根車側）
７ ロータコア(ロータ)
８ ステータコア(ステータ)
９ 反羽根車側のハウジング
９ａ 反羽根車側のハウジングの内壁(第二の軸流ディフューザ翼のハブ面)
９ｂ 反羽根車側のハウジングの外壁(第二の軸流ディフューザ翼のシュラウド面)
９ｃ 反羽根車側のハウジングの内壁の下端部
１０ モータハウジング（反羽根車側）
１１ 軸受(羽根車側の軸受)
１２ 軸受(反羽根車側の軸受)
１３ スリーブ
１４ マグネットカバー
１５ 開口部（羽根車側のモータハウジング開口）
１６ スペーサー
１７ コイル
１８ 第１の流路
１９ 第２の流路
２０ 開口部（反羽根車側のモータハウジング開口）
２１ 防振ゴム
２２ 爪部
２３ 羽根車側のディフューザ翼(第一の軸流ディフューザ)
２４ 反羽根車側のディフューザ翼(第二の軸流ディフューザ)
２６ 羽根車ハブ
２７ 羽根車の翼
２８ 嵌合部
２９ 羽根車のボス
３０ 軸方向隙間流路
３１ 連結隙間
３２ 排気口
３３ 羽根車側のモータハウジングの軸方向開口部
３４ 反羽根車側のモータハウジングの軸方向開口部
３５ 突起部
３６ モータとの締結部
３７ ハウジング嵌合部
４０ 電動機
２００ 電動送風機
２０１ 送風機
２０２ 電動機
３００ 電気掃除機
２ 羽根車側ハウジング
２ａ 羽根車側のハウジングの内壁（第一の軸流ディフューザ）
２ｂ 羽根車側のハウジングの外壁（第一の軸流ディフューザ）
３ ファンケーシング
３ａ ファンケーシングの下端部
４ 空気吸込口(吸込口)
５ 回転軸（軸）
６ モータハウジング（羽根車側）
７ ロータコア(ロータ)
８ ステータコア(ステータ)
９ 反羽根車側のハウジング
９ａ 反羽根車側のハウジングの内壁(第二の軸流ディフューザ翼のハブ面)
９ｂ 反羽根車側のハウジングの外壁(第二の軸流ディフューザ翼のシュラウド面)
９ｃ 反羽根車側のハウジングの内壁の下端部
１０ モータハウジング（反羽根車側）
１１ 軸受(羽根車側の軸受)
１２ 軸受(反羽根車側の軸受)
１３ スリーブ
１４ マグネットカバー
１５ 開口部（羽根車側のモータハウジング開口）
１６ スペーサー
１７ コイル
１８ 第１の流路
１９ 第２の流路
２０ 開口部（反羽根車側のモータハウジング開口）
２１ 防振ゴム
２２ 爪部
２３ 羽根車側のディフューザ翼(第一の軸流ディフューザ)
２４ 反羽根車側のディフューザ翼(第二の軸流ディフューザ)
２６ 羽根車ハブ
２７ 羽根車の翼
２８ 嵌合部
２９ 羽根車のボス
３０ 軸方向隙間流路
３１ 連結隙間
３２ 排気口
３３ 羽根車側のモータハウジングの軸方向開口部
３４ 反羽根車側のモータハウジングの軸方向開口部
３５ 突起部
３６ モータとの締結部
３７ ハウジング嵌合部
４０ 電動機
２００ 電動送風機
２０１ 送風機
２０２ 電動機
３００ 電気掃除機
【図1A】
【図1B】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】