JP2008183088A - 電動送風機、及びそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】カーボンブラシの温度上昇を低減すると共に、カーボンブラシの摺動性の劣化を抑制し、信頼性の高い電動送風機およびそれを用いた電気掃除機を提供する。
【解決手段】開口された両方の端部が略四角形の開口断面を成す筒体４５と、筒体４５の一方の端部を閉塞する蓋体１６と、断面形状が略四角形を成すと共に収納された筒体４５内で摺動可能なカーボンブラシ２６と、カーボンブラシ２６と蓋体１６の間に設けられカーボンブラシ２６を反蓋体の方向へ付勢して整流子９と接触させるコイルバネ１７とで構成されたブラシホルダーユニット１５を有し、筒体４５の他方の端部が反整流子側に凹んだ形状を成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気掃除機に搭載される電動送風機に関するものである。

まず、従来の一般的な電気掃除機用の電動送風機の構成について、図７および図８の図面を用いて説明する。

図７は、電気掃除機用の電動送風機の構成を示す要部断面図であり、図８は、同電動送風機の要部拡大断面図である。

図７および図８に示すように、電気掃除機用の電動送風機１は、電動機３１と、電動機３１の出力軸であるシャフト６の一端に設けられたインペラ３５と、インペラ３５の周囲に設けられるエアガイド３６、およびそれらを覆うケーシング３７によって構成される。

電動機３１は、界磁コア３に界磁巻線４を施してなるステータ２と、シャフト６に具備される電機子コア７に電機子巻線８を施し、整流子９を同軸上に配置してシャフト６の両端に設けられた軸受１０によって回転自在に固定されたロータ５とから構成される。

ロータ５は軸受１０を介しハウジング１１とブラケット１２に固定され、ステータ２はハウジング１１の内面に固定される。また、ハウジング１１には、一対のブラシホルダーユニット１５が、樹脂からなる保持器１３を介してビス１４などで固定される。

ブラシホルダーユニット１５は、真鍮など金属の平板をプレスで折り曲げられて中空に成形された外形が略直方体の筒体２３と、筒体２３の開口部の一方を閉塞する蓋体１６によって構成されるホルダー２０と、ホルダー２０内面を摺動する直方体のカーボンブラシ２６と、カーボンブラシ２６の反整流子の端面と前記蓋体１６とを電気的に接続する導電線１７と、筒体２３内の蓋体１６とカーボンブラシ２６の間に挿入されるコイルバネ１８によって構成される。そして、カーボンブラシ２６は、コイルバネ１８の弾力により整流子９側に常に付勢される。

上記構成において、電動送風機１が運転される場合、電動送風機１はカーボンブラシ２６から整流子９を通じて電機子巻線８に通電される。そして、界磁巻線４で生成される磁界と、電機子巻線８の磁界との作用によりロータ５の回転位置が移動する。ロータ５の回転位置が移動しても、整流子９とカーボンブラシ２６が常に接触するように構成されているため、電機子巻線８への通電は継続され、ロータ５の回転が継続するように電動機３１は動作する。この動作に連動してファン部３７が動作し、シャフト６に連結されたインペラ３５の回転により風を巻き起こす。そして、インペラ３５の回転によって図７の上部中央部から空気が取り込まれ、取り込んだ空気はエアガイド３６を通じてハウジング１１内に導入され、下方の外部へと放出される。

電動送風機１が外部から取り込む風は、吸引風として機能し、電気掃除機の吸込部から塵埃を吸引させるために用いられる。また、電動送風機１から外部へ放出する風は、カーボンブラシ２６や整流子９等を含む電動送風機１全体を冷却する冷却風として用いられる。

カーボンブラシ２６は、回転する整流子９に常に機械的に接触しているため、カーボンブラシ２６の先端部は磨耗し、カーボンブラシ２６の磨耗粉（カーボン粉）を飛散させながら徐々に減っていく。飛散した摩耗粉は、電動送風機１のハウジング１１内に発生した風の流れに沿って周囲に飛び散る。

このように従来の構成の電気掃除機に用いられる電動送風機１では、飛散した摩耗粉は、ハウジング１１の内面や、ハウジング１１の外部まで風に運ばれるが、摩耗粉の一部はホルダー２０の内面に堆積する。

また、一方では、運転中のカーボンブラシ２６は内部を流れる電流により発熱し、また整流子９との摩擦によっても発熱して高温となる。カーボンブラシ２６の温度上昇を低減させるため、ホルダー２０の筒体２３の側面に複数の冷却口１９を設け、カーボンブラシ２６の温度低減を図り、電動送風機１の信頼性を向上させるものがある（特許文献１を参照）。
特開２００４−１６９５９２号公報

しかしながら、特許文献１に示すような従来の構成においては、ホルダー２０に冷却口１９を有し、その冷却口１９を連通して吹き付ける冷却風によってカーボンブラシ２６の温度が低減されるものの、一番発熱するカーボンブラシ２６の先端が冷却口１９を設けた位置から離れており、カーボンブラシ２６の先端を十分には冷却できなかった。

また、摩耗粉が冷却口１９からホルダー２０内面に進入しやすく、このためにカーボンブラシ２６とホルダー２０の隙間へ摩耗粉が入り込み、カーボンブラシ２６とホルダー２０内面との摺動性を損なう恐れがある。ホルダー２０内面に堆積した摩耗粉はカーボンブラシ２６がホルダー２０内を摺動する際の機械的抵抗となり、カーボンブラシ２６が整流子９に付勢される力が小さくなる。カーボンブラシ２６の付勢力が小さくなると、カーボンブラシ２６と整流子９との間に微少な隙間が発生し、カーボンブラシ２６先端部と整流子９との間でスパークが発生し易くなり、整流子９やカーボンブラシ２６が逆に高温になるだけでなく消耗し易くなり、電動送風機１の信頼性を損ねることが問題となる。

本発明は、上記課題を解決し、カーボンブラシの温度上昇を低減して、信頼性の高い電動送風機を実現することを目的とする。

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、開口された両方の端部が略四角形の開口断面を成す筒体と、前記筒体の一方の端部を閉塞する蓋体と、断面形状が略四角形を成すと共に収納された前記筒体内で摺動可能なカーボンブラシと、前記カーボンブラシと前記蓋体の間に設けられ前記カーボンブラシを反蓋体の方向へ付勢して整流子と接触させる弾性部材とで構成されたブラシホルダーユニットを有し、前記筒体の他方の端部が反整流子側に凹んだ形状を成している。

本発明の電動送風機は、発熱し易いカーボンブラシの先端部に、冷却風が当たり易くなり、カーボンブラシの温度上昇を低減することができ、信頼性が高い電動送風機を実現できるものである。

第１の発明の電動送風機は、開口された端部を両端に有す筒体と、前記筒体の一方の端部を閉塞する蓋体と、収納された前記筒体内で摺動可能なカーボンブラシと、前記カーボンブラシと前記蓋体の間に設けられ前記カーボンブラシを反蓋体の方向へ付勢して整流子と接触させる弾性部材とで構成されたブラシホルダーユニットを有し、前記筒体の他方の端部が反整流子側に凹んだ形状を成している。これによって、発熱し易いカーボンブラシの先端部に冷却風が当たり易くなり、カーボンブラシの温度上昇を低減することができ、信頼性が高い電動送風機を提供することができる。

第２の発明は、第１の発明の構成に加えて、凹んだ形状を成す筒体の凹部は、整流子側に向かって幅広くなる構成を有しているから、カーボンブラシの先端部に冷却風がより多く当たり易くなり、カーボンブラシや整流子の温度上昇をより効果的に低減することができる。

第３の発明は、第２の発明の構成に加えて、筒体は両方の端部が略四角形の開口断面を有しており、カーボンブラシは断面形状が略四角形を成しており、筒体の凹部はカーボンブラシの断面の角部に対応して設けられている。これによって、カーボンブラシの先端部に冷却風を当たり易くして、カーボンブラシの温度上昇を低減するだけでなく、塵埃が堆積しやすい角部に凹部を有しているから、塵埃の堆積を抑制することができ、信頼性が高い電動送風機を提供することができる。

第４の発明は、第２の発明の構成に加えて、筒体は両方の端部が略四角形の開口断面を有しており、カーボンブラシは断面形状が略四角形を成しており、筒体の凹部はカーボンブラシの断面の辺部に対応して設けられている。これによって、カーボンブラシの先端部に冷却風がより強く当たり、カーボンブラシの温度上昇を低減することができ、信頼性が高い電動送風機を提供できるものである。

第５の発明は、第１の発明の構成に加えて、筒体の内面のうちの少なくとも１つの面に、前記筒体の長手方向に連なる凸部を形成している。これによって、カーボンブラシと筒体内面との間に一定のクリアランスを設けて空間を形成することができ、その空間内を冷却風が通過して、カーボンブラシ全体の温度上昇を低減することができると共に、摩耗粉が堆積してもカーボンブラシの摺動性を劣化させずにスパークを抑制することができ、信頼性が高い電動送風機を提供できるものである。

第６の発明は、塵埃を捕集する集塵室と、前記集塵室に連通するように接続された吸込部とを備え、前記吸込部から塵埃を取り込んで前記集塵室に導入する第１から第４の発明のいずれかの電動送風機を内蔵した電気掃除機であり、安価に信頼性が高い電気掃除機を実現できるものである。

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。

（実施の形態１）
以下に、本発明の第１の実施の形態について図１から図２を用いて説明する。なお従来例と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。

図１は本実施の形態における電気掃除機用の電動送風機を示す要部断面図であり、図２は電動送風機のブラシホルダーユニットを示す斜視図である。

電動送風機１のブラシホルダーユニット１５は、図７に示される従来例と同様に、電動機３１のハウジング１１に保持器１３を介し取り付けられている。

そして、図１に示すように、ブラシホルダーユニット１５は、両方の端部が開放状態になった筒状の筒体４５と、筒体４５の一方の端部を塞ぐ蓋体１６とで構成されたホルダー４０と、ホルダー４０内に収納され内面を摺動するカーボンブラシ２６と、カーボンブラシ２６の一端と蓋体１６とを電気的に接続する導電線１７と、蓋体１６とカーボンブラシ２６の間に挿入されるコイルバネ（弾性部材）１８とによって構成される。

筒体４５は、真鍮などの導電性金属の板をプレスで型抜きした後、折り曲げ・カシメなどの加工工程を経て成形され、外形が略直方体で内部が空洞であり両端が開放された状態の筒状に仕上げられている。

図２に示すように、ホルダー４０を成す筒体４５の整流子９側の端部は、開口断面が略四角形であり、具体的には略正方形であっても良いし、略長方形であっても良いし、それらの類似形であっても良い。そして、その筒体４５の４つの角部は、整流子９の角部に対応して反整流子側に向けて欠落して凹んだ凹部を有している。従って、ホルダー４０内部に設けられたカーボンブラシ２６の整流子９側の先端部は、その角部がその他の部分（辺部）と比べ露出している格好となる。

上記構成において、動作を説明する。

電動送風機１はカーボンブラシ２６から整流子９を通じて電機子巻線８に通電される。そして、界磁巻線４で生成される磁界と、電機子巻線８の磁界との作用によりロータ５の回転位置が移動する。ロータ５の回転位置が移動しても、整流子９とカーボンブラシ２６が常に接触するように構成されているため、電機子巻線８への通電は継続され、ロータ５の回転が継続するように電動機３１は動作する。この動作に連動してファン部３２が動作し、シャフト６に連結されたインペラ３５の回転によって冷却風が発生され、その冷却風はエアガイド３６を通じてハウジング１１内に導入され、整流子９とカーボンブラシ２６との摩擦で発生する熱を冷却する。

ホルダー４０は、整流子９側の先端部の角部が欠落しているので、カーボンブラシ２６の先端に多くの冷却風が当たることになり、カーボンブラシ２６の先端部と整流子９との摩擦による発熱をより多く放熱して、カーボンブラシ２６の先端部の温度上昇を低減することができる。また、飛散する摩耗粉が溜まりやすい略四角形のホルダー４０の端部が欠落しているため、飛散する摩耗粉がホルダー４０内面に堆積することも抑制することができる。

このように本実施の形態によれば、ホルダー４０の整流子９側の端部に凹部を設けることにより、カーボンブラシ２６の先端部に冷却風をより多く当てることができ、カーボンブラシ２６の先端部の温度上昇は低減される。また、飛散する摩耗粉が溜まりやすい略四角形のホルダー４０の端部を欠落させているため、ホルダー４０内面に摩耗粉が堆積することを抑制し、カーボンブラシ２６が摺動できなくなることを防止し、スパークの発生を抑制することができる、信頼性が高い電動送風機を実現できる。

なお、上述した第１の実施の形態では、ホルダー４０の整流子９側の端部に在る凹部は形状を特定するものではないが、その凹部は整流子側に向かってＶ字状に幅広くすると、放熱効果をより大きく発揮させることができる。

（実施の形態２）
以下に、本発明の第２の実施の形態について図３を用いて説明する。なお従来例および第１の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。

図３は本実施の形態の電動送風機のブラシホルダーユニットを示す斜視図である。

図３に示すように、ホルダー４０を成す筒体４５の整流子９側の端部は、開口断面が略四角形であり、具体的には略正方形であっても良いし、略長方形であっても良いし、それらの類似形であっても良い。そして、その四角形の４つの辺部は、整流子９の辺部に対応して反整流子側に向けて欠落して凹んだ凹部を有している。従って、ホルダー４０内部に設けられたカーボンブラシ２６の整流子９側の先端部は、その側面の中央部が他の部分（角部）と比べ露出している格好となる。

上記構成において、動作を説明する。

電動送風機１は、カーボンブラシ２６から整流子９を通じて電機子巻線８に通電されると、整流子９を装備したロータ５が回転され、それに連動したファン部３２のインペラ３５を回転させて冷却風を発生させる。そして、ロータ５の回転によって整流子９の位置が変動したとしても、カーボンブラシ２６は回転する整流子９に対し摺動しながら電機子巻線８への電力供給を継続する。

エアガイド３６を介してハウジング１１内に導入された冷却風は、ロータ５の回転方向に沿って吹き付ける風流をなす。その一方で、ホルダー４０の凹部が整流子９側の開口の辺部に設けられているため、冷却風がカーボンブラシ２６の側面に対して垂直に近い角度で吹付けられ、冷却風の風当たりを強くすることができ、カーボンブラシ２６の先端部と整流子９との摩擦による発熱をより多く放熱して、カーボンブラシ２６の先端部の温度上昇をより低減することができる。

（実施の形態３）
以下に、本発明の第３の実施の形態について図４および図５を用いて説明する。なお従来例および第１、第２の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。

図４は本実施の形態のブラシホルダーの断面図、図５はその斜視図である。

図４に示すように、ホルダー４０の筒体４５の内面の少なくとも一面には、筒体４５を成形する際に同時に形成される凸部５０が、ホルダー４０の長手方向全体にわたり形成される。凸部５０の列はホルダー４０の内面の一面に対して複数個形成される。ホルダー４０内に設けられるカーボンブラシ２６は、ホルダー４０内面に形成されている凸部５０の頂点と接しながらホルダー４０内部を摺動する。

上記構成において、動作を説明する。

カーボンブラシ２６が内面に凸部５０を有したホルダー４０の中に収納されるため、 ホルダー４０の内面とカーボンブラシ２６との間には凸部５０の高さ分のクリアランスが生じて、このクリアランス部分の空間に冷却風が流れ込むことになる。従って、より広い表面積でカーボンブラシ２６を冷却風で冷却することができ、カーボンブラシ２６と整流子９の摩擦で生じる熱を放熱して、カーボンブラシ２６や整流子９の温度上昇を抑制することができる。

また、整流子９を含むロータ５の回転を継続すると、カーボンブラシ２６の先端部が摩耗し、その摩耗粉が周囲を流れる空気（冷却風）の流れに乗ってクリアランス部分の空間に流れ込むことになる。しかし、摩耗粉より十分大きなクリアランス部分の空間が摩耗粉の移動の自由度を拡大することから、磨耗粉がホルダー４０の内面とカーボンブラシ２６との間の空間に流入するだけでなく、逆にその空間から流出する作用を持たせることも可能であり、クリアランス部分の空間に堆積する磨耗粉の堆積量を増大させずに、カーボンブラシ２６を冷却する作用を維持することができる。そのため、ホルダー４０内に収納されたカーボンブラシ２６の摺動性を妨げることはなく、スパークの発生を防止するので、より信頼性が高い電動送風機が実現できる。

なお、第３の実施の形態は、上述した記実施の形態１または２と合わせて実施することでより大きな効果が得られることはいうまでもない。

（実施の形態４）
以下に、本発明の第４の実施の形態について図６を用いて説明する。

図６は、電気掃除機の一例の全体構成を示す斜視図であり、第４の実施の形態である電気掃除機は、上述した第１〜第３の実施形態の電動送風機を用いたものである。

図６に示すように、電気掃除機は、その本体には少なくとも集塵室６１と電動送風機１とを内蔵しており、塵埃を取り込むための吸込部６２は、接続パイプやホース等によってその集塵室６１に連通するように接続されている。そして、電動送風機１は、吸気風を発生するために用いられ、吸込部６２から塵埃を取り込んで集塵室６１に導入する働きを行っている。

なお、上述した第４の実施の形態は、一般的に多用される一例を示したものであり、電気掃除機の本体を、集塵室６１および電動送風機１だけでなく、吸込部６２をも含めて一体的に構成してもよい。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、信頼性を向上することができるので、電気掃除機や、その他家庭用電化機器、産業機器等の用途にも幅広く適用できる有用なものである。

本発明の第１の実施の形態である電動送風機の要部断面図 同電動送風機のブラシホルダーの斜視図 第２の実施の形態である電動送風機のブラシホルダーの斜視図 第３の実施の形態である電動送風機のブラシホルダーの斜視図 第３の実施の形態である電動送風機のブラシホルダーの断面図 第４の実施の形態である電気掃除機の全体構成を示す斜視図 従来の電動送風機の要部断面図 同電動送風機の要部拡大断面図

符号の説明

９ 整流子
１１ ハウジング
１３ 保持器
１４ ビス
１５ ブラシホルダーユニット
１６ 蓋体
１７ 導電線
１８ コイルバネ
２６ カーボンブラシ
４０ ホルダー
４５ 筒体

Claims (6)

1. 開口された端部を両端に有す筒体と、前記筒体の一方の端部を閉塞する蓋体と、収納された前記筒体内で摺動可能なカーボンブラシと、前記カーボンブラシと前記蓋体の間に設けられ前記カーボンブラシを反蓋体の方向へ付勢して整流子と接触させる弾性部材とで構成されたブラシホルダーユニットを有し、
   前記筒体の他方の端部が反整流子側に凹んだ形状を成している電動送風機。
2. 前記の凹んだ形状を成す前記筒体の凹部は、整流子側に向かって幅広くなっている請求項１に記載の電動送風機。
3. 前記筒体は、両方の端部が略四角形の開口断面を有しており、
   前記カーボンブラシは、断面形状が略四角形を成しており、
   前記筒体の凹部は、前記カーボンブラシの断面の角部に対応して設けられている請求項２に記載の電動送風機。
4. 前記筒体は、両方の端部が略四角形の開口断面を有しており、
   前記カーボンブラシは、断面形状が略四角形を成しており、
   前記筒体の凹部は、前記カーボンブラシの断面の辺部に対応して設けられている請求項２に記載の電動送風機。
5. 前記筒体の内面のうちの少なくとも１つの面に、前記筒体の長手方向に連なる凸部を形成している請求項１から４のいずれか１項に記載の電動送風機。
6. 塵埃を捕集する集塵室と、前記集塵室に連通するように接続された吸込部とを備え、前記吸込部から塵埃を取り込んで前記集塵室に導入する上記請求項１から５のいずれか１項に記載の電動送風機を内蔵した電気掃除機。

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