JP7224230B2 - ventilation fan - Google Patents

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Description

本発明は、誘導同期電動機を備える換気扇に関する。 The present invention relates to a ventilation fan with an induction synchronous motor.

換気扇に搭載される電動機には、誘導電動機が使用されるのが一般的である。換気扇にも消費電力の抑制が求められるため、省エネルギー性に優れた誘導同期電動機を換気扇の電動機に使用することが考えられる。 An induction motor is generally used as a motor mounted on a ventilation fan. Since ventilation fans are also required to reduce power consumption, it is conceivable to use induction synchronous motors, which are excellent in energy saving, as ventilation fan motors.

誘導同期電動機は、始動時には誘導電動機として自己始動し、回転子が同期回転数付近に達すると同期回転数に引き込まれる。誘導同期電動機は、回転子が同期回転数に引き込まれた後は同期電動機として運転する。 A synchronous induction motor self-starts as an induction motor when it is started, and when the rotor reaches near the synchronous rotation speed, it is pulled to the synchronous rotation speed. The induction synchronous motor operates as a synchronous motor after the rotor has been pulled up to synchronous speed.

例えば、特許文献1には、誘導同期電動機の外部に制御装置を有し、回転子が同期回転数に引き込まれるように電力およびトルクを制御装置で制御する技術が記載されている。 For example, Patent Literature 1 describes a technique in which a control device is provided outside the synchronous induction motor, and power and torque are controlled by the control device so that the rotor is pulled into the synchronous rotation speed.

特許第5947075号公報Japanese Patent No. 5947075

しかしながら、特許文献1に記載された技術では、回転子が同期回転数に引き込まれるまでのトルクが必要になるので、容量の大きな電力回路が必要になるという問題がある。 However, the technique described in Patent Document 1 requires a torque until the rotor is pulled into the synchronous rotation speed, so there is a problem that a large-capacity power circuit is required.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、始動時に必要なトルクを抑制できる換気扇を得ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a ventilating fan capable of suppressing the torque required at the time of start-up.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる換気扇は、回転軸を有する誘導同期電動機と、回転軸の回転に伴って回転するファンと、を備える。ファンは、回転軸に固定される固定部と、固定部よりも径方向外側に設けられた気流生成部と、固定部と気流生成部とに連結された支持機構と、固定部と気流生成部とを回転可能に連結するヒンジと、を備える。支持機構は、固定部への連結部である第1連結部材と、気流生成部への連結部である第2連結部材と、を有する。気流生成部は、ヒンジを支点に回転可能である。誘導同期電動機の停止時および始動時において、支持機構は、第1連結部材と第2連結部材との距離を短縮させる付勢力によって、気流生成部が回転軸に近付いた状態を保持する。誘導同期電動機の運転時において、気流生成部に作用する遠心力が支持機構の付勢力を上回ることにより、気流生成部は、支持機構の付勢力に抗して回転軸から遠ざかるようにヒンジを支点に回転する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a ventilation fan according to the present invention includes a synchronous induction motor having a rotating shaft, and a fan that rotates as the rotating shaft rotates. The fan includes a fixed portion fixed to the rotating shaft, an airflow generation portion provided radially outside the fixed portion, a support mechanism connected to the fixed portion and the airflow generation portion, and a fixed portion and the airflow generation portion. and a hinge rotatably connecting the The support mechanism has a first connecting member, which is a connecting portion to the fixed portion, and a second connecting member, which is a connecting portion to the airflow generating portion. The airflow generator is rotatable about the hinge . When the synchronous induction motor is stopped and started, the support mechanism keeps the airflow generator close to the rotating shaft by the biasing force that shortens the distance between the first connecting member and the second connecting member. During operation of the synchronous induction motor, the centrifugal force acting on the airflow generator exceeds the urging force of the support mechanism, so that the airflow generator moves away from the rotation shaft against the urging force of the support mechanism and pivots on the hinge. rotate to

本発明によれば、始動時に必要なトルクを抑制できる換気扇を得ることができるという効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is effective in being able to obtain the ventilation fan which can suppress the torque required at the time of starting.

本発明の実施の形態1にかかる換気扇を示す斜視図1 is a perspective view showing a ventilation fan according to Embodiment 1 of the present invention; 実施の形態1にかかる誘導同期電動機の中心軸方向に沿った断面図Sectional view along the central axis direction of the synchronous induction motor according to the first embodiment 実施の形態1にかかる誘導同期電動機の回転子の形状を示す図FIG. 2 shows the shape of the rotor of the synchronous induction motor according to the first embodiment; 実施の形態1にかかるファンの展開状態を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing an unfolded state of the fan according to the first embodiment; 実施の形態1にかかるファンの折り畳み状態を示す斜視図FIG. 2 is a perspective view showing a folded state of the fan according to the first embodiment; 実施の形態1にかかるファンの折り畳み状態を示す図であって、シャフトに垂直な方向から見た側面図FIG. 10 is a side view showing the folded state of the fan according to the first embodiment, viewed from a direction perpendicular to the shaft; 図4に示された支持機構の拡大図FIG. 5 is an enlarged view of the support mechanism shown in FIG. 4; 実施の形態1にかかる誘導同期電動機の回転数とトルクとの関係を示すグラフGraph showing the relationship between the rotation speed and torque of the synchronous induction motor according to the first embodiment

以下に、本発明の実施の形態にかかる換気扇を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A ventilation fan according to an embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by this embodiment.

実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる換気扇1を示す斜視図である。換気扇1は、ファン2と、誘導同期電動機3と、換気扇フレーム4と、を備える。換気扇フレーム4は、誘導同期電動機3を支持する金属製部材である。換気扇フレーム4の外形は、四角形状に形成されている。換気扇フレーム4の中央には、通風路となる風洞部41が設けられている。風洞部41は、円筒形状に形成されている。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a perspective view showing a ventilation fan 1 according to Embodiment 1 of the present invention. A ventilation fan 1 includes a fan 2, an induction synchronous motor 3, and a ventilation fan frame 4. - 特許庁The ventilation fan frame 4 is a metal member that supports the induction synchronous motor 3 . The outer shape of the ventilation fan frame 4 is formed in a square shape. At the center of the ventilation fan frame 4, a wind tunnel portion 41 is provided as a ventilation passage. The wind tunnel portion 41 is formed in a cylindrical shape.

誘導同期電動機3は、ファン2の駆動源である。誘導同期電動機3は、風洞部41の軸方向に沿って風洞部41から離れた位置に配置されている。誘導同期電動機3は、4つの支持脚5を介して換気扇フレーム4に支持されている。支持脚5は、誘導同期電動機3から換気扇フレーム4に向かって延びている。支持脚5は、換気扇フレーム4にボルト6で固定されている。誘導同期電動機3の詳細は後述する。 The induction synchronous motor 3 is a drive source for the fan 2 . The induction synchronous motor 3 is arranged at a position away from the wind tunnel portion 41 along the axial direction of the wind tunnel portion 41 . The induction synchronous motor 3 is supported by the ventilation fan frame 4 via four support legs 5 . A support leg 5 extends from the synchronous induction motor 3 toward the fan frame 4 . The support legs 5 are fixed to the ventilation fan frame 4 with bolts 6 . Details of the synchronous induction motor 3 will be described later.

ファン2は、風洞部41内に配置された軸流ファンである。ファン2は、誘導同期電動機3の運転に伴って風洞部41内で回転し、空気流を発生させる。ファン2の詳細は後述する。 The fan 2 is an axial fan arranged inside the wind tunnel 41 . The fan 2 rotates in the wind tunnel 41 as the synchronous induction motor 3 operates, and generates an airflow. Details of the fan 2 will be described later.

図2は、実施の形態1にかかる誘導同期電動機3の中心軸方向に沿った断面図である。誘導同期電動機3は、固定子31と、回転子32と、2つのフレーム33と、を備える。誘導同期電動機3は、本実施の形態では2相4極の電動機である。以下、換気扇1の各構成要素について方向を説明するときには、誘導同期電動機3の中心軸Cと平行な方向を軸方向、誘導同期電動機3の中心軸Cと直交する方向を径方向、誘導同期電動機3の中心軸Cを中心とする回転方向を周方向とする。 FIG. 2 is a cross-sectional view along the central axis direction of the synchronous induction motor 3 according to the first embodiment. The induction synchronous motor 3 includes a stator 31 , a rotor 32 and two frames 33 . The induction synchronous motor 3 is a two-phase four-pole motor in this embodiment. Hereinafter, when describing the direction of each component of the ventilation fan 1, the axial direction is the direction parallel to the central axis C of the synchronous induction motor 3, the radial direction is the direction perpendicular to the central axis C of the synchronous induction motor 3, and the synchronous induction motor The direction of rotation around the central axis C of 3 is defined as the circumferential direction.

フレーム33は、誘導同期電動機3の外殻を構成するとともに固定子31および回転子32を収容する金属製部材である。フレーム33は、軸方向に沿った一端部が開口する有底円筒形状に形成されている。2つのフレーム33は、互いに開口を向けて配置されている。フレーム33の開口縁部には、径方向外側に延びる鍔部33aが形成されている。2つのフレーム33の鍔部33a同士は、互いに重ね合わされてボルト7で固定されている。 The frame 33 is a metal member that forms the outer shell of the synchronous induction motor 3 and houses the stator 31 and the rotor 32 . The frame 33 is formed in a bottomed cylindrical shape with one axially open end. The two frames 33 are arranged with openings facing each other. A flange portion 33a extending radially outward is formed at the opening edge portion of the frame 33 . The flanges 33a of the two frames 33 are overlapped with each other and fixed with bolts 7. As shown in FIG.

固定子31は、フレーム33の内周面に固定されている。固定子31には、巻線34が巻き付けられている。固定子31の内側には、回転子32が配置されている。固定子31と回転子32とは、同軸に設けられている。固定子31と回転子32との間には、隙間が設けられている。回転子32の中心には、回転軸であるシャフト35が固定されている。シャフト35の軸方向に沿った一端部は、フレーム33の外部に突出している。シャフト35のうちフレーム33の外部に突出した部分には、図1に示すファン2が固定される。 The stator 31 is fixed to the inner peripheral surface of the frame 33 . A winding 34 is wound around the stator 31 . A rotor 32 is arranged inside the stator 31 . The stator 31 and the rotor 32 are provided coaxially. A gap is provided between the stator 31 and the rotor 32 . A shaft 35 as a rotating shaft is fixed at the center of the rotor 32 . One axial end of the shaft 35 protrudes outside the frame 33 . The fan 2 shown in FIG. 1 is fixed to the portion of the shaft 35 protruding outside the frame 33 .

なお、誘導同期電動機3は、本実施の形態ではコンデンサで2相を作っているが、3相電源があれば3相としてもよい。誘導同期電動機3の極数は、ファン2で要求される回転数が電源周波数の同期回転数となるように適宜設定すればよい。 In this embodiment, the synchronous induction motor 3 has two phases with capacitors, but may have three phases if there is a three-phase power supply. The number of poles of the synchronous induction motor 3 may be appropriately set so that the rotation speed required by the fan 2 is the synchronous rotation speed of the power supply frequency.

図3は、実施の形態1にかかる誘導同期電動機3の回転子32の形状を示す図である。回転子32には、複数の磁気抵抗領域32aが形成されている。磁気抵抗領域32aは、本実施の形態では回転子32の周方向に沿って90度間隔で4つ設けられている。各磁気抵抗領域32aには、複数の溝32bと、溝32bの内部の全体に埋められた二次導体32cとが形成されている。溝32bは、回転子32の軸方向に沿って延びている。溝32bは、回転子32の中心軸に向かって凸となる曲線形状に形成されている。溝32bの曲線の長さは、回転子32の中心軸に近いものほど長い。回転子32は、打ち抜かれた回転子鉄心32dにアルミダイカストを行って、溝32bの内部にアルミニウムが充填されることで形成される。 FIG. 3 is a diagram showing the shape of the rotor 32 of the synchronous induction motor 3 according to the first embodiment. The rotor 32 is formed with a plurality of magnetoresistive regions 32a. In this embodiment, four magnetic resistance regions 32a are provided along the circumferential direction of the rotor 32 at intervals of 90 degrees. A plurality of grooves 32b and a secondary conductor 32c buried entirely inside the grooves 32b are formed in each magnetoresistive region 32a. The grooves 32 b extend along the axial direction of the rotor 32 . The groove 32 b is formed in a curved shape that protrudes toward the central axis of the rotor 32 . The length of the curve of the groove 32b is longer as it is closer to the central axis of the rotor 32 . The rotor 32 is formed by subjecting a punched rotor core 32d to aluminum die casting and filling the grooves 32b with aluminum.

誘導同期電動機3は、二次導体32cに二次電流が流れることにより、トルクが発生して始動する。誘導同期電動機3は、回転子32の溝32bによる磁気抵抗の差により、リラクタンストルクが発生して同期回転する。誘導同期電動機3の同期回転時には、二次導体32cに二次電流が流れない。そのため、同期回転時は、高効率かつ少ない消費電力で誘導同期電動機3を運転させることができる。 The induction synchronous motor 3 is started by generating torque when a secondary current flows through the secondary conductor 32c. The synchronous induction motor 3 generates reluctance torque due to the difference in magnetic resistance caused by the grooves 32b of the rotor 32, and rotates synchronously. During synchronous rotation of the induction synchronous motor 3, no secondary current flows through the secondary conductor 32c. Therefore, during synchronous rotation, the synchronous induction motor 3 can be operated with high efficiency and low power consumption.

図4は、実施の形態1にかかるファン2の展開状態を示す斜視図である。図5は、実施の形態1にかかるファン2の折り畳み状態を示す斜視図である。図6は、実施の形態1にかかるファン2の折り畳み状態を示す図であって、シャフト35に垂直な方向から見た側面図である。ファン2は、ボス部21と、スパイダー22と、複数枚のブレード23と、複数の支持機構24と、を備える。ボス部21、スパイダー22およびブレード23は、本実施の形態では金属製であるが、樹脂製でもよい。なお、図4および図5の矢印Xは、ファン2の回転方向を示している。図6の矢印Yは、ファン2の送風方向を示している。図面には、誘導同期電動機3のシャフト35の中心軸Cが一点鎖線で示されている。図5では、説明の便宜上、支持機構24を省略している。 FIG. 4 is a perspective view showing an unfolded state of the fan 2 according to the first embodiment. FIG. 5 is a perspective view showing a folded state of the fan 2 according to the first embodiment. FIG. 6 is a diagram showing the folded state of the fan 2 according to the first embodiment, and is a side view seen from a direction perpendicular to the shaft 35. FIG. The fan 2 includes a boss portion 21 , a spider 22 , multiple blades 23 , and multiple support mechanisms 24 . Boss portion 21, spider 22 and blade 23 are made of metal in this embodiment, but may be made of resin. 4 and 5 indicate the direction of rotation of the fan 2. As shown in FIG. An arrow Y in FIG. 6 indicates the blowing direction of the fan 2 . In the drawing, the central axis C of the shaft 35 of the synchronous induction motor 3 is indicated by a dashed line. In FIG. 5, the support mechanism 24 is omitted for convenience of explanation.

図4に示すように、ボス部21は、誘導同期電動機3のシャフト35に固定される円筒状の部分である。ボス部21は、誘導同期電動機3の駆動力により、シャフト35を中心として矢印X方向に回転する。 As shown in FIG. 4 , the boss portion 21 is a cylindrical portion fixed to the shaft 35 of the synchronous induction motor 3 . The boss portion 21 rotates in the arrow X direction around the shaft 35 by the driving force of the synchronous induction motor 3 .

スパイダー22は、ボス部21の外周面に設けられ、ボス部21の回転に伴って回転する部材である。スパイダー22は、ボス部21の周囲に設けられた根元部22aと、根元部22aよりも径方向外側に延びる複数の接合部22bと、を有する。 The spider 22 is a member that is provided on the outer peripheral surface of the boss portion 21 and rotates as the boss portion 21 rotates. The spider 22 has a root portion 22a provided around the boss portion 21 and a plurality of joint portions 22b extending radially outward from the root portion 22a.

根元部22aは、中心に貫通孔を有する概ね三角板状の部分である。根元部22aの貫通孔には、ボス部21が挿嵌されている。根元部22aとボス部21は、溶接等で接合されている。根元部22aの形状は、ブレード23の枚数に合わせて適宜変更すればよい。ボス部21と根元部22aとは、シャフト35に固定される固定部となる。 The root portion 22a is a substantially triangular plate-shaped portion having a through hole in the center. The boss portion 21 is fitted into the through hole of the root portion 22a. The root portion 22a and the boss portion 21 are joined by welding or the like. The shape of the root portion 22a may be appropriately changed according to the number of blades 23. FIG. The boss portion 21 and the root portion 22a form a fixed portion that is fixed to the shaft 35. As shown in FIG.

接合部22bは、ブレード23が接合される部位である。接合部22bは、本実施の形態では根元部22aの周方向に沿って等角度離間して3つ設けられている。接合部22bの個数は、ブレード23の枚数に合わせて適宜増減すればよい。根元部22aと接合部22bとは、別体で形成されている。接合部22bは、ヒンジ25を支点に回転可能である。接合部22bは、接合部22bの外縁をシャフト35に近付ける方向および接合部22bの外縁をシャフト35から遠ざける方向に回転可能である。 The joint portion 22b is a portion to which the blade 23 is joined. In this embodiment, three joint portions 22b are provided at equal angular intervals along the circumferential direction of the root portion 22a. The number of joints 22 b may be increased or decreased as appropriate according to the number of blades 23 . The root portion 22a and the joint portion 22b are formed separately. The joint portion 22b is rotatable about the hinge 25 as a fulcrum. The joint portion 22 b is rotatable in a direction to bring the outer edge of the joint portion 22 b closer to the shaft 35 and in a direction to move the outer edge of the joint portion 22 b away from the shaft 35 .

ブレード23は、ボス部21の回転に伴ってスパイダー22と共に回転し、軸方向に沿って送風する部材である。ブレード23は、接合部22bに接合されている。ブレード23と接合部22bとの接合方法は、特に制限されないが、スポット溶接、リベット等による接合方法が挙げられる。接合部22bとブレード23とは、根元部22aの径方向外側に設けられた気流生成部となる。なお、ブレード23を根元部22aに直接連結させて、接合部22bを省略した気流生成部としてもよい。ブレード23は、後述する第1連結部材24bの第1ピン24gを支点に回転可能である。ブレード23は、ブレード23の外縁をシャフト35に近付ける方向およびブレード23の外縁をシャフト35から遠ざける方向に回転可能である。ブレード23は、後述するように支持機構24の付勢部材24dの付勢力で、ブレード23の外縁がシャフト35に近付くように折り畳まれる。ブレード23は、誘導同期電動機3の回転時に作用する遠心力で、ブレード23の外縁がシャフト35から遠ざかるように展開される。 The blade 23 is a member that rotates together with the spider 22 as the boss portion 21 rotates and blows air along the axial direction. The blade 23 is joined to the joint portion 22b. The method of joining the blade 23 and the joining portion 22b is not particularly limited, but examples thereof include spot welding, riveting, and the like. The joint portion 22b and the blade 23 form an airflow generating portion provided radially outside the root portion 22a. Note that the blade 23 may be directly connected to the root portion 22a to form an airflow generating portion in which the joint portion 22b is omitted. The blade 23 is rotatable around a first pin 24g of a first connecting member 24b, which will be described later. The blades 23 are rotatable in a direction to bring the outer edges of the blades 23 closer to the shaft 35 and in a direction to keep the outer edges of the blades 23 away from the shaft 35 . The blade 23 is folded so that the outer edge of the blade 23 approaches the shaft 35 by the biasing force of the biasing member 24d of the support mechanism 24, as will be described later. The blades 23 are deployed so that the outer edges of the blades 23 move away from the shaft 35 due to the centrifugal force acting when the synchronous induction motor 3 rotates.

支持機構24は、根元部22aとブレード23とに連結される機構である。支持機構24の個数は、ブレード23の枚数に合わせて適宜増減すればよい。図7は、図4に示された支持機構24の拡大図である。支持機構24は、ダンパー24aと、第1連結部材24bと、第2連結部材24cと、付勢部材24dと、を備える。 The support mechanism 24 is a mechanism connected to the root portion 22 a and the blade 23 . The number of support mechanisms 24 may be appropriately increased or decreased according to the number of blades 23 . FIG. 7 is an enlarged view of the support mechanism 24 shown in FIG. The support mechanism 24 includes a damper 24a, a first connecting member 24b, a second connecting member 24c, and a biasing member 24d.

緩衝部材であるダンパー24aは、ブレード23の回転の衝撃を緩衝する部材である。ダンパー24aは、伸縮自在に構成されている。ダンパー24aは、根元部22aに連結される第1ダンパー24eと、ブレード23に連結される第2ダンパー24fとを有する。第1ダンパー24eは、筒状に形成されている。第2ダンパー24fは、棒状に形成されている。第2ダンパー24fは、第1ダンパー24eの内部にスライド自在に挿入されている。第2ダンパー24fのうちブレード23側に位置する端部は、第1ダンパー24eの外部に突出している。図示は省略するが、第2ダンパー24fの全体が第1ダンパー24eから抜け出すのを防ぐストッパ構造がダンパー24aに設けられている。 The damper 24 a that is a buffer member is a member that buffers the impact of rotation of the blade 23 . The damper 24a is configured to be extendable. The damper 24 a has a first damper 24 e connected to the root portion 22 a and a second damper 24 f connected to the blade 23 . The first damper 24e is formed in a tubular shape. The second damper 24f is formed in a bar shape. The second damper 24f is slidably inserted inside the first damper 24e. An end portion of the second damper 24f located on the blade 23 side protrudes outside the first damper 24e. Although not shown, the damper 24a is provided with a stopper structure that prevents the entire second damper 24f from slipping out of the first damper 24e.

第1連結部材24bは、ダンパー24aの伸縮方向に沿った一端部を根元部22aに回転可能に連結する金属製部材である。第1連結部材24bは、第1ピン24gと、第1ピン24gのピン軸方向に沿った両端部を支持する一対の第1ピン支持部24hとを有する。第1ピン支持部24hは、根元部22aに固定されている。一対の第1ピン支持部24hは、第1ダンパー24eの周方向に沿った両側に配置されている。第1ピン24gは、一対の第1ピン支持部24hと第1ダンパー24eのうち根元部22a側に位置する部分とに挿入されている。ダンパー24aは、第1ピン24gを中心軸として回転可能である。 The first connecting member 24b is a metal member that rotatably connects one end of the damper 24a along the direction of expansion and contraction to the base portion 22a. The first connecting member 24b has a first pin 24g and a pair of first pin support portions 24h that support both ends of the first pin 24g along the pin axial direction. The first pin support portion 24h is fixed to the root portion 22a. The pair of first pin support portions 24h are arranged on both sides along the circumferential direction of the first damper 24e. The first pin 24g is inserted into a pair of first pin support portions 24h and a portion of the first damper 24e located on the root portion 22a side. The damper 24a is rotatable around the first pin 24g.

第2連結部材24cは、ダンパー24aの伸縮方向に沿った他端部をブレード23に回転可能に連結する金属製部材である。第2連結部材24cは、第2ピン24iと、第2ピン24iのピン軸方向に沿った両端部を支持する一対の第2ピン支持部24jとを有する。第2ピン支持部24jは、ブレード23に固定されている。一対の第2ピン支持部24jは、第2ダンパー24fの周方向に沿った両側に配置されている。第2ピン24iは、一対の第2ピン支持部24jと第2ダンパー24fのうちブレード23側に位置する部分とに挿入されている。ダンパー24aは、第2ピン24iを中心軸として回転可能である。 The second connecting member 24c is a metal member that rotatably connects the other end of the damper 24a along the direction of expansion and contraction to the blade 23. As shown in FIG. The second connecting member 24c has a second pin 24i and a pair of second pin support portions 24j that support both ends of the second pin 24i along the pin axial direction. The second pin support portion 24j is fixed to the blade 23. As shown in FIG. The pair of second pin support portions 24j are arranged on both sides along the circumferential direction of the second damper 24f. The second pin 24i is inserted into a pair of second pin support portions 24j and a portion of the second damper 24f located on the blade 23 side. The damper 24a is rotatable around the second pin 24i.

付勢部材24dは、ダンパー24aを収縮方向に常時付勢するバネである。すなわち、付勢部材24dは、第1連結部材24bと第2連結部材24cとの距離を短縮させる方向に常時付勢している。支持機構24は、根元部22aへの連結部である第1連結部材24bとブレード23への連結部である第2連結部材24cとの距離を短縮させる付勢力によって、ブレード23の外縁がシャフト35に近付いた状態を保持する。付勢部材24dは、本実施の形態では伸縮自在な圧縮コイルばねである。付勢部材24dは、ダンパー24aの外周面に設けられている。付勢部材24dの伸縮方向に沿った一端部は、第1ダンパー24eに固定されている。付勢部材24dの伸縮方向に沿った他端部は、第2ダンパー24fに固定されている。 The biasing member 24d is a spring that normally biases the damper 24a in the contraction direction. That is, the biasing member 24d always biases in the direction of shortening the distance between the first connecting member 24b and the second connecting member 24c. In the support mechanism 24, the outer edge of the blade 23 is pushed to the shaft 35 by the biasing force that shortens the distance between the first connecting member 24b that is the connecting portion to the root portion 22a and the second connecting member 24c that is the connecting portion to the blade 23. maintain a state close to The biasing member 24d is an elastic compression coil spring in this embodiment. The biasing member 24d is provided on the outer peripheral surface of the damper 24a. One end of the biasing member 24d along the direction of expansion and contraction is fixed to the first damper 24e. The other end of the biasing member 24d along the expansion and contraction direction is fixed to the second damper 24f.

次に、換気扇1の動作について説明する。 Next, operation of the ventilation fan 1 will be described.

図6に示すように、誘導同期電動機3の停止状態では、付勢部材24dの付勢力によって第2ダンパー24fの一部は第1ダンパー24eの内部に引き込まれて、ダンパー24aは最も収縮した状態となる。また、第1連結部材24bと第2連結部材24cとの距離は、最も縮まった状態となる。このとき、ブレード23は、ブレード23の外縁がシャフト35に近付いた状態で折り畳まれている。 As shown in FIG. 6, when the induction synchronous motor 3 is stopped, the second damper 24f is partly pulled into the first damper 24e by the biasing force of the biasing member 24d, and the damper 24a is contracted to the maximum. becomes. Also, the distance between the first connecting member 24b and the second connecting member 24c is in the narrowest state. At this time, the blade 23 is folded with the outer edge of the blade 23 approaching the shaft 35 .

図5に示すように、誘導同期電動機3のシャフト35が矢印X方向に回転すると、シャフト35に連結されたボス部21および根元部22aが回転する。ボス部21および根元部22aの回転に伴って、接合部22bおよびブレード23も回転する。ブレード23が回転することで、図6に示す軸方向に沿った矢印Y方向に送風される。 As shown in FIG. 5, when the shaft 35 of the synchronous induction motor 3 rotates in the direction of the arrow X, the boss 21 and root 22a connected to the shaft 35 rotate. As the boss portion 21 and the root portion 22a rotate, the joint portion 22b and the blade 23 also rotate. As the blades 23 rotate, air is blown in the direction of the arrow Y along the axial direction shown in FIG.

誘導同期電動機3が運転すると、ブレード23に遠心力が作用する。誘導同期電動機3の回転数が上がるにつれてブレード23に作用する遠心力が徐々に増加する。このため、図7に示すように、付勢部材24dの付勢力に抗して第2ダンパー24fは第1ダンパー24eの内部から段々と引き出されていき、第1連結部材24bと第2連結部材24cとの距離は段々と広がっていく。ダンパー24aは、伸長しながら第1ピン24gを中心軸として第2ダンパー24fがシャフト35から遠ざかるように回転する。ブレード23は、第1ピン24gを中心軸としてブレード23の外縁がシャフト35から遠ざかるように回転する。ブレード23の展開動作に伴って、接合部22bもヒンジ25を中心として接合部22bの外縁がシャフト35から遠ざかるように回転する。図4に示すように、最終的に、ブレード23は、ブレード23の外縁がシャフト35から遠い状態で展開される。 Centrifugal force acts on the blades 23 when the synchronous induction motor 3 operates. As the rotational speed of the synchronous induction motor 3 increases, the centrifugal force acting on the blades 23 gradually increases. Therefore, as shown in FIG. 7, the second damper 24f is gradually pulled out from the inside of the first damper 24e against the biasing force of the biasing member 24d, and the first connecting member 24b and the second connecting member are pulled out. The distance from 24c gradually increases. The damper 24a rotates around the first pin 24g as a center axis so that the second damper 24f moves away from the shaft 35 while expanding. The blade 23 rotates around the first pin 24 g such that the outer edge of the blade 23 moves away from the shaft 35 . As the blade 23 deploys, the joint portion 22b also rotates around the hinge 25 so that the outer edge of the joint portion 22b moves away from the shaft 35. As shown in FIG. Ultimately, the blades 23 are deployed with the outer edges of the blades 23 far from the shaft 35, as shown in FIG.

なお、本実施の形態では、ブレード23の展開が完了する前に、誘導同期電動機3の同期回転数への引き込みが完了するように付勢部材24dの付勢力などが設定されている。よって、ブレード23が完全に展開した状態では、誘導同期電動機3の回転子32が同期回転数で動作することになる。 In the present embodiment, the biasing force of the biasing member 24d and the like are set so that the pull-in of the synchronous induction motor 3 to the synchronous rotation speed is completed before the deployment of the blade 23 is completed. Therefore, when the blades 23 are fully deployed, the rotor 32 of the synchronous induction motor 3 operates at the synchronous rotation speed.

誘導同期電動機3が運転状態から停止状態へ移行すると、ファン2の回転数が下がるにつれてブレード23に作用する遠心力が徐々に減少する。このため、図6に示すように、付勢部材24dの付勢力によって第2ダンパー24fは第1ダンパー24eの内部に段々と引き込まれていき、第1連結部材24bと第2連結部材24cとの距離は段々と縮まっていく。ダンパー24aは、収縮しながら第1ピン24gを中心軸として第2ダンパー24fがシャフト35に近付くように回転する。ブレード23は、第1ピン24gを中心軸としてブレード23の外縁がシャフト35に近付くように回転する。このとき、ダンパー24aの収縮によってブレード23の回転の衝撃を軽減することができる。ブレード23の折り畳み動作に伴って、接合部22bもヒンジ25を中心として接合部22bの外縁がシャフト35に近付くように回転する。最終的に、ブレード23は、ブレード23の外縁がシャフト35に近付いた状態で折り畳まれる。 When the synchronous induction motor 3 shifts from the operating state to the stopped state, the centrifugal force acting on the blades 23 gradually decreases as the rotational speed of the fan 2 decreases. Therefore, as shown in FIG. 6, the biasing force of the biasing member 24d gradually pulls the second damper 24f into the interior of the first damper 24e. The distance is getting shorter and shorter. The damper 24a rotates while contracting so that the second damper 24f approaches the shaft 35 with the first pin 24g as the central axis. The blade 23 rotates around the first pin 24 g such that the outer edge of the blade 23 approaches the shaft 35 . At this time, the impact of the rotation of the blade 23 can be reduced by the contraction of the damper 24a. As the blade 23 is folded, the joint portion 22b also rotates around the hinge 25 so that the outer edge of the joint portion 22b approaches the shaft 35. As shown in FIG. Finally, the blades 23 are folded with the outer edges of the blades 23 close to the shaft 35 .

次に、図8を参照して、換気扇1の作用効果について説明する。図8は、実施の形態1にかかる誘導同期電動機3の回転数とトルクとの関係を示すグラフである。図8に示すA線は、非同期時の誘導同期電動機3のトルクカーブである。図8に示すB線は、同期時の誘導同期電動機3のトルクカーブである。図8に示すC1線は、ブレード23を折り畳んだ状態でのファン2の負荷カーブである。図8に示すD1点は、C1線とA線との交点である。図8に示すE1点は、C1線とB線との交点である。図8に示すC2線は、ブレード23を展開した状態でのファンの負荷カーブである。図8に示すD2点は、C2線とA線との交点である。図8に示すE2点は、C2線とB線との交点である。 Next, the effects of the ventilation fan 1 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a graph showing the relationship between the rotational speed and torque of the synchronous induction motor 3 according to the first embodiment. Line A shown in FIG. 8 is a torque curve of the induction synchronous motor 3 in the asynchronous state. A line B shown in FIG. 8 is a torque curve of the synchronous induction motor 3 during synchronization. The C1 line shown in FIG. 8 is the load curve of the fan 2 with the blades 23 folded. A point D1 shown in FIG. 8 is an intersection point between the C1 line and the A line. The E1 point shown in FIG. 8 is the intersection of the C1 line and the B line. The C2 line shown in FIG. 8 is the load curve of the fan with the blades 23 deployed. The D2 point shown in FIG. 8 is the intersection of the C2 line and the A line. The E2 point shown in FIG. 8 is the intersection of the C2 line and the B line.

図8のC2線およびA線に示すように、ブレード23を展開した状態で始動した誘導同期電動機3は、ファン2の負荷と非同期時の誘導同期電動機3のトルクとが釣り合うD2点で運転する。ブレード23を展開した状態で誘導同期電動機3が始動すると、D2点とE2点とが離れるため、トルクリップルまたは外乱による同期回転数への引き込みが難しい。 As shown by lines C2 and A in FIG. 8, the induction synchronous motor 3 started with the blades 23 deployed operates at point D2 where the load of the fan 2 and the torque of the induction synchronous motor 3 in the asynchronous state are balanced. . When the induction synchronous motor 3 is started with the blades 23 deployed, the D2 point and the E2 point are separated, so it is difficult to pull in the synchronous rotation speed due to torque ripple or disturbance.

これに対して、図8のC1線およびC2線に示すように、ブレード23を折り畳んだ状態で誘導同期電動機3が始動すると、ブレード23を展開した状態で誘導同期電動機3が始動した場合に比べて、ファン2の負荷が小さくなる。このため、ブレード23を折り畳んだ状態で始動した誘導同期電動機3は、まずファン2の負荷と非同期時の誘導同期電動機3のトルクとが釣り合うD1点で運転する。ブレード23を折り畳んだ状態で誘導同期電動機3が始動した場合のD1点とE1点との距離は、ブレード23を展開した状態で誘導同期電動機3が始動した場合のD2点とE2点との距離よりも短い。これにより、ブレード23を折り畳んだ状態で誘導同期電動機3が始動した場合には、トルクリップルまたは外乱による同期回転数への引き込みが容易となる。同期回転数への引き込みが起こると、誘導同期電動機3は、まずファン2の負荷と同期時の誘導同期電動機3のトルクとが釣り合うE1点で運転する。誘導同期電動機3は、一度同期回転数に引き込まれると、B線が回転数に対し垂直な特性となるため、多少の外乱では同期回転数を外れることはない。すなわち、一度同期回転数に引き込まれた後は、ブレード23が展開することでファン2の負荷カーブがC1線からC2線へと上がるが、誘導同期電動機3は同期回転数から外れずにE2点での運転に円滑に移行して、高効率で運転し続けることになる。 On the other hand, as shown by lines C1 and C2 in FIG. 8, when the synchronous induction motor 3 is started with the blades 23 folded, compared to the case where the induction synchronous motor 3 is started with the blades 23 deployed. As a result, the load on the fan 2 is reduced. Therefore, the synchronous induction motor 3 started with the blades 23 folded first operates at point D1 where the load of the fan 2 and the torque of the synchronous induction motor 3 in the asynchronous state are balanced. The distance between points D1 and E1 when the induction synchronous motor 3 is started with the blades 23 folded is the distance between points D2 and E2 when the induction synchronous motor 3 is started with the blades 23 deployed. shorter than As a result, when the synchronous induction motor 3 is started with the blades 23 folded, it is easy to pull in to the synchronous rotation speed due to torque ripple or disturbance. When pull-in to the synchronous rotation speed occurs, the synchronous induction motor 3 first operates at point E1 where the load of the fan 2 and the torque of the synchronous induction motor 3 during synchronization are balanced. Once the induction synchronous motor 3 is pulled into the synchronous rotation speed, the B line becomes a characteristic perpendicular to the rotation speed, so that the synchronous rotation speed is not deviated by some disturbance. That is, once the synchronous rotation speed is reached, the load curve of the fan 2 rises from line C1 to line C2 as the blades 23 are deployed. It will smoothly transition to operation at 100% and continue to operate at high efficiency.

このように本実施の形態では、誘導同期電動機3の始動時にブレード23はブレード23の外縁がシャフト35に近付いた状態で折り畳まれることで、始動時に必要なトルクを抑制できるため、誘導同期電動機3の同期回転数への引き込みを容易に行うことができる。 As described above, in the present embodiment, when the synchronous induction motor 3 is started, the blades 23 are folded with the outer edges of the blades 23 approaching the shaft 35, so that the torque required at the time of starting can be suppressed. pull-in to the synchronous rotation speed can be easily performed.

D2点とE2点とが離れた場合には、例えば、誘導同期電動機3に容量の大きな磁気回路を用いて起動トルクを上げることで、D2点からE2点への引き込みを発生させる方法が考えられる。また、誘導同期電動機3に容量の大きな電力回路を用いて電圧の上昇、周波数の上昇などを行うことで、D2点からE2点への引き込みを発生させる方法が考えられる。しかし、これらの方法では、容量の大きな磁気回路または電力回路が必要である。この点、本実施の形態によれば、誘導同期電動機3の始動時にブレード23を折り畳むだけで、誘導同期電動機3の同期回転数への引き込みを容易に行うことができるため、容量の大きな磁気回路および電力回路が不要である。すなわち、ブレード23を折り畳みおよび展開可能に支持する支持機構24をファン2に設ける機械構造により、誘導同期電動機3の同期回転数への引き込みを容易に行うことができる。これにより、誘導同期電動機3を使用した場合でも、換気扇1の小型化を図ることができる。 If the points D2 and E2 are separated from each other, for example, a magnetic circuit with a large capacity is used in the synchronous induction motor 3 to increase the starting torque, thereby generating a pull-in from the point D2 to the point E2. . Alternatively, a power circuit with a large capacity may be used in the synchronous induction motor 3 to increase the voltage and frequency, thereby generating a pull from the point D2 to the point E2. However, these methods require magnetic or power circuits with large capacities. In this respect, according to the present embodiment, the induction synchronous motor 3 can be easily pulled up to the synchronous rotation speed simply by folding the blades 23 when the induction synchronous motor 3 is started. and no power circuit required. That is, the mechanical structure in which the fan 2 is provided with the support mechanism 24 that supports the blade 23 so as to be foldable and unfoldable makes it possible to easily pull the synchronous induction motor 3 to the synchronous rotation speed. As a result, even when the synchronous induction motor 3 is used, the size of the ventilation fan 1 can be reduced.

また、本実施の形態では、伸縮自在なダンパー24aを備えることで、ブレード23の回転の衝撃、特に誘導同期電動機3の運転状態から停止状態へ移行するときのブレード23の回転の衝撃を軽減することができる。なお、ダンパー24a、第1連結部材24bおよび第2連結部材24cを省略して、付勢部材24dのみで支持機構24を構成してもよい。また、ダンパー24aの伸縮方向に沿った他端部を第2連結部材24cで接合部22bに連結してもよい。 In addition, in the present embodiment, by providing the elastic damper 24a, the impact of the rotation of the blade 23, especially the impact of the rotation of the blade 23 when the synchronous induction motor 3 shifts from the operating state to the stopped state, is reduced. be able to. The damper 24a, the first connecting member 24b, and the second connecting member 24c may be omitted, and the support mechanism 24 may be configured only by the biasing member 24d. Alternatively, the other end portion of the damper 24a along the expansion/contraction direction may be connected to the joint portion 22b by the second connecting member 24c.

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiment shows an example of the content of the present invention, and it is possible to combine it with another known technology, and one configuration can be used without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

1 換気扇、2 ファン、3 誘導同期電動機、4 換気扇フレーム、5 支持脚、6,7 ボルト、21 ボス部、22 スパイダー、22a 根元部、22b 接合部、23 ブレード、24 支持機構、24a ダンパー、24b 第1連結部材、24c 第2連結部材、24d 付勢部材、24e 第1ダンパー、24f 第2ダンパー、24g 第1ピン、24h 第1ピン支持部、24i 第2ピン、24j 第2ピン支持部、25 ヒンジ、31 固定子、32 回転子、32a 磁気抵抗領域、32b 溝、32c 二次導体、32d 回転子鉄心、33 フレーム、33a 鍔部、34 巻線、35 シャフト、41 風洞部、C 中心軸。 1 ventilation fan 2 fan 3 induction synchronous motor 4 ventilation fan frame 5 support leg 6, 7 bolt 21 boss 22 spider 22a root 22b joint 23 blade 24 support mechanism 24a damper 24b First connecting member 24c Second connecting member 24d Biasing member 24e First damper 24f Second damper 24g First pin 24h First pin support portion 24i Second pin 24j Second pin support portion 25 Hinge 31 Stator 32 Rotor 32a Magnetic resistance region 32b Groove 32c Secondary conductor 32d Rotor core 33 Frame 33a Flange 34 Winding 35 Shaft 41 Wind tunnel C Central axis .

Claims (2)

回転軸を有する誘導同期電動機と、
前記回転軸の回転に伴って回転するファンと、を備え、
前記ファンは、
前記回転軸に固定される固定部と、
前記固定部よりも径方向外側に設けられた気流生成部と、
前記固定部と前記気流生成部とに連結された支持機構と、
前記固定部と前記気流生成部とを回転可能に連結するヒンジと、を備え、
前記支持機構は、
前記固定部への連結部である第1連結部材と、
前記気流生成部への連結部である第2連結部材と、を有し、
前記気流生成部は、前記ヒンジを支点に回転可能であり、
前記誘導同期電動機の停止時および始動時において、前記支持機構は、前記第1連結部材と前記第2連結部材との距離を短縮させる付勢力によって、前記気流生成部が前記回転軸に近付いた状態を保持し、
前記誘導同期電動機の運転時において、前記気流生成部に作用する遠心力が前記支持機構の前記付勢力を上回ることにより、前記気流生成部は、前記支持機構の前記付勢力に抗して前記回転軸から遠ざかるように前記ヒンジを支点に回転することを特徴とする換気扇。
an induction synchronous motor having a rotating shaft;
a fan that rotates with the rotation of the rotating shaft;
The fan is
a fixing portion fixed to the rotating shaft;
an airflow generating portion provided radially outside the fixing portion;
a support mechanism connected to the fixed portion and the airflow generating portion;
a hinge that rotatably connects the fixed portion and the airflow generating portion ;
The support mechanism is
a first connecting member that is a connecting portion to the fixed portion;
a second connecting member that is a connecting portion to the airflow generating portion;
The airflow generator is rotatable about the hinge ,
When the synchronous induction motor is stopped and started, the support mechanism is in a state in which the airflow generating section approaches the rotating shaft by a biasing force that shortens the distance between the first connecting member and the second connecting member. and hold
During operation of the synchronous induction motor, the centrifugal force acting on the airflow generator exceeds the biasing force of the support mechanism, so that the airflow generator rotates against the biasing force of the support mechanism. A ventilation fan characterized by rotating around the hinge as a fulcrum so as to move away from the shaft .
前記支持機構は、
前記第1連結部材と前記第2連結部材との距離を短縮させる付勢部材と、
前記気流生成部の回転の衝撃を緩衝する緩衝部材と、を有することを特徴とする請求項1に記載の換気扇。
The support mechanism is
a biasing member that shortens the distance between the first connecting member and the second connecting member;
2. The ventilating fan according to claim 1, further comprising a cushioning member that cushions the impact of the rotation of the airflow generator.
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