JP3788912B2 - 電動送風機及び電気掃除機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ブラシ装置を有する電動機部で得られる回転力によりファンを回転させて送風作用を営む電動送風機、及びこの送風機を搭載して運転される電気掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気掃除機用の電動送風機には、一般的にＡＣ（交流）モータの一種である整流子モータを電動機部としたものが多用されているが、バッテリー駆動式電気掃除機用の電動送風機には、ブラシ装置付きＤＣ（交流）モータを電動機部としたものが使用されている。
【０００３】
これらの電動送風機は、いずれも整流子及びこの整流子の外周面に押付けられるブラシを有したブラシ装置からなる整流部を備えた電動機部と、この電動機部の回転子軸に固定されたファン及びこのファンを覆うファンカバーを備えた送風部と、電動機部が有する固定子とファンとの間に配置された送風整流体とを備えて形成されている。
【０００４】
そして、前記電動機部は、その軸方向中間位置に固定子を支持するモータフレームに一対の軸受を取付け、これら軸受によって固定子の内側に配置される回転子の回転子軸を支持するとともに、この回転子軸に固定された整流子に対応して一対のブラシ装置をモータフレームに取付けている。この電動機部の駆動によって回転されるファンから吐出された風は、送風整流体を通って静圧化されながら電動機部側に導かれ、この電動機部を冷却しつつ流通する。
【０００５】
従来、電動送風機の前記整流部は、電動機部の固定子を境にファン及び送風整流体とは反対側に配置され、そのブラシ装置も前記反対側に位置するモータフレーム部分に取付けられている。
【０００６】
この場合、モータフレームが固定子を挟んで設けられる２分割の構成においては、固定子を境にファン及び送風整流体とは反対側に位置するモータフレーム部分を合成樹脂製として、これに取付けられるブラシ装置との絶縁を図るとともに、ブラシ装置にホルダ絶縁を有しないものを採用している。又、モータフレームが固定子を境にファンとは反対側部分も金属製である構成においては、ブラシ装置にホルダ絶縁を有したものを使用し、このホルダ絶縁によりモータフレームとブラシ装置の導電部分との絶縁を図っている。
【０００７】
前記整流部を既述のように配置した従来の構成では、ファン及び送風整流体と整流部との間に固定子及び回転子のアーマチャコア及びアーマチャコイル部分が配置されていて、これらが整流部のブラシ装置に対する通風を邪魔をするとともに、この通風は回転子のアーマチャコイルの発熱によって温められるので、整流部、特にそのブラシ装置の冷却効果を向上させるには難がある。特に、整流子モータのように固定子がフィールドコイルを有していて発熱するものではなお更である。
【０００８】
ところで、ブラシ装置付きＤＣモータを電動機部としたバッテリー駆動の電動送風機の電源電圧は、一般にＤＣ６Ｖ〜ＤＣ３０Ｖであり、中でもＤＣ１２Ｖの電源電圧が主流である。このようなバッテリー駆動の電動送風機において電源電圧を高くすると、バッテリーの使用本数が増えるので、製品（電気掃除機等）の重量が増えて取扱いづらくなる。そのため、なるべく低い電源電圧で電動送風機を駆動することが要請されており、こうした条件下でＤＣモータを電動機部とした電動送風機の入力及び出力を大きくするには大電流を流す必要がある。
【０００９】
しかし、このように大電流を流すと、ブラシ装置のブラシでの抵抗による発熱が増え、このブラシの温度が異常に高まりその寿命低下の恐れがある。そのため、現状のものでは６０Ｗ程度の入力しか得ることができない。しかし、この程度のものでは、大きい吸込み仕事率が要求されているキャニスタ型の電気掃除機用の電動送風機としては実用上適当ではなく、その改善が望まれている。
【００１０】
又、前記従来の電動機部では、その固定子より送風下流側では風がよどみ易いので、整流子の回転に伴いブラシから発生する摩耗粉が、固定子より送風下流側に位置するモータフレーム部分の内面に付着し易い。この付着によるブラシ摩耗粉の堆積が進行すると、異極である一対のブラシ装置が堆積したブラシ摩耗粉によって短絡するおそれが考えられる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、寿命低下を来たすことなく入力を大きくできるとともに、ブラシ摩耗粉による絶縁不良を改善でき、しかも振動を小さく抑制できる電動送風機、及びこの送風機を備えて吸込み仕事率を向上できる電気掃除機を得ることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転子軸を有する回転子、前記回転子軸を支持する軸受、前記回転子を囲む固定子、前記回転子軸に固定された整流子、及びこの整流子に押付けられるブラシを有するブラシ装置付き電動機部と、前記回転子軸に連結されたファン及びこのファンを覆うファンカバーを備える送風部と、前記ファンカバーの内側に入り込んだ外周部に設けられ前記ファンから吐出される風を受入れる複数の風入口、及びこの風入口を通過した風を導く整流風路を互いの間に形成する複数の整流ブレードを有して、この整流ブレードを前記固定子側に向けて前記ファンと前記固定子との間に配設される送風整流体とを具備する電動送風機を前提とする。
【００１３】
そして、前記課題を解決するために請求項１の発明は、前記送風整流体を電気絶縁材製とし、前記軸受のうち前記ファン側の軸受が嵌合して取付けられる軸受ブラケット部を、前記送風整流体の中央部に一体に設け、前記送風整流体に前記固定子側に向けて突出する３以上の固定子取付け凸部を一体に設け、これら凸部にわたって前記固定子を取付けて、この固定子と前記整流ブレードとの間でかつ前記固定子取付け凸部間に位置して前記整流子を配置するとともに、前記固定子と前記送風整流体との間に配置される前記ブラシ装置を、前記整流ブレードに直接接触させて前記送風整流体の裏面に固定して、前記整流ブレードを挟む前記送風整流体の整流風路に前記ブラシ装置全体を臨ませたことを特徴としている。
【００１４】
同様に前記課題を解決するために請求項２の発明は、前記送風整流体を金属製とし、前記軸受のうち前記ファン側の軸受が嵌合して取付けられる軸受ブラケット部を、前記送風整流体の中央部に一体に設け、前記送風整流体に前記固定子側に向けて突出する２以上の固定子取付け凸部を一体に設け、これら凸部にわたって前記固定子を取付けて、この固定子と前記整流ブレードとの間でかつ前記固定子取付け凸部間に位置して前記整流子を配置するとともに、前記固定子と前記送風整流体との間に配置される前記ブラシ装置を、前記整流ブレードに絶縁層を介して電気絶縁状態に配置させて前記送風整流体の裏面に固定して、前記整流ブレードを挟む前記送風整流体の整流風路に前記ブラシ装置全体を臨ませたことを特徴としている。
【００１５】
これら請求項１、２の発明において、電動機部は、ＡＣ電源で駆動されるものであっても、ＤＣ電源で駆動されるものであってもよく、ＤＣ電源駆動の場合にはＤＣ電源にバッテリーを用いることもできる。請求項１、２の発明において、ブラシ装置のブラシには例えばカーボンブラシを好適に使用できる。更に、請求項１、２の発明において、ファンカバーは送風整流体の外周に嵌合して支持してもよく、或は電動機部がモータフレームを有する場合には、このフレームの送風整流体側の端部に嵌合して支持してもよい。しかも、請求項１、２の発明において、送風整流体にブラシ装置を支持させる手段は、後述の実施形態で説明するように押さえ具を用いて実施できる他、接着剤を用いても良く、圧入、爪係合、ねじ止め等でも実施できる。又、請求項１、２の発明において、固定子取付け凸部は、その先端面で固定子を支持する構成に限らず、この凸部の先端部に段部を設けて、そこに固定子の周部を当接させて固定子を支持する構成であってもよい。
【００１７】
前記請求項１の発明においては、ファンから吐出された風を整流しつつ固定子側に流出させる送風整流体にブラシ装置を支持したことにより、送風整流体から流出されて電動機部の固定子及び回転子のアーマチャコイル部に到達する前の高速でかつ前記コイル部等で温められない風をブラシ装置に吹き当てて、この装置を効果的に冷却できる。又、ブラシ装置の下流側に位置する固定子及び回転子に至るブラシ摩耗粉は、固定子及び回転子に吹き当る風によって吹き飛ばされる。しかも、固定子の下流側においてブラシ摩耗粉が付着堆積することがあっても、この摩耗粉とブラシ装置とは遠く隔たっているだけではなく、両者間に固定子が介在しているので、前記摩耗粉がブラシ装置にまで達することがない。又、金属製に比較して強度が低い電気絶縁材製の送風整流体から一体に突設された固定子取付け凸部は、これに固定した固定子とファンの整流ブレードとの間に整流子及びブラシ装置を配設するスペースを確保するために、ある程度の長さが必要である。しかし、電気絶縁材製の固定子取付け凸部を３以上として、これらにわたって固定子を取付けたから、固定子とアーマチャコイル部との間に働く磁気的な吸引・反発作用の繰り返しに拘らず、固定子取付け凸部がその根元を中心に固定子を伴って振動しないように固定子を確実に取付けることができる。
【００１８】
同様に、請求項２の発明においては、ファンから吐出された風を整流しつつ固定子側に流出させる送風整流体にブラシ装置を支持したことにより、送風整流体から流出されて電動機部の固定子及び回転子のアーマチャコイル部に到達する前の高速でかつ前記コイル部等で温められない風をブラシ装置に吹き当てて、この装置を効果的に冷却できる。しかも、送風整流体の中央部近傍に配置されてブラシ装置のブラシが押し当てられる整流子にも、高速でかつ前記コイル部等で温められない風を吹き当てて冷却できるので、ブラシと整流子との間に生じるスパークによるブラシ及び整流子の温度上昇についても抑制できる。又、ブラシ装置の下流側に位置する固定子及び回転子に至るブラシ摩耗粉は、固定子及び回転子に吹き当る風によって吹き飛ばされる。しかも、固定子の下流側においてブラシ摩耗粉が付着堆積することがあっても、このブラシ摩耗粉とブラシ装置とは遠く隔たっているだけではなく、両者間に固定子が介在しているので、前記摩耗粉がブラシ装置にまで達することがない。又、金属製の送風整流体から一体に突設された固定子取付け凸部は、これに固定した固定子とファンの整流ブレードとの間に整流子及びブラシ装置を配設するスペースを確保するために、ある程度の長さが必要である。しかし、金属製である故に強度が高い固定子取付け凸部を２以上として、これらにわたって固定子を取付けたから、固定子とアーマチャコイル部との間に働く磁気的な吸引・反発作用の繰り返しに拘らず、固定子取付け凸部がその根元を中心に固定子を伴って振動しないように固定子を確実に取付けることができる。
【００２０】
又、請求項２の発明においては、請求項３の発明のように、送風整流体と固定子との間にこれらに挟まれる支えを1以上設けることは妨げない。この場合、支えはファン又は固定子から一体に設ければよく、この支えは、固定子の振動を一層抑制するための振動抑制補助手段として機能できる点で優れている。
【００２２】
又、請求項１，２の発明においては、送風整流体に一体に設けた軸受ブラケット部に一方の軸受を嵌め込んで支持できるから、この軸受を支持するために特別な軸受ブラケットを不要にでき、構成が簡単でコスト低減に有効である。
【００２３】
請求項４の発明は、前記電動機部を永久磁石フィールドを有するＤＣモータとしたことを特徴としている。
【００２４】
この請求項４の発明によれば、低いＤＣ電源電圧でブラシに大電流を流してもその温度上昇を抑制できるので、長寿命でかつ高入力のＤＣ電源駆動式の電動送風機とすることができる。
【００２５】
請求項５の発明は、前記固定子のヨークが、その有効磁路の外側に位置し径方向に沿って互いに逆向きに突出する２対の凸部を有するとともに、その内の一方の対の凸部を結ぶ直線と他方の対の凸部を結ぶ直線とがなす第１交差角度が鋭角で第２交差角度が鈍角となっている形状であって、かつ、少なくとも一方の対の凸部に前記固定子取付け凸部との連結用固定孔を設けたことを特徴としている。
【００２６】
この請求項５の発明においては、固定子取付け凸部に連結される固定孔がヨークの有効磁路から外れているので、固定孔で有効磁路が狭められることがない。しかも、第１、第２の凸部の配置に伴ってヨークの形状を、前記有効磁路の最大径に略等しい寸法の短辺、及び第１、第２の凸部を結ぶ直線間の長さに略等しい寸法の長辺を有する略長方形とできるから、その材料取りを良くできる。
【００２７】
請求項６の発明は、集塵室を有する掃除機本体に内蔵された請求項１〜５の内のいずれか１項に記載の電動送風機を備えることを特徴としている。
【００２８】
この請求項６の発明によれば、既述のように寿命低下を来たすことなく入力を大きくできるとともに、ブラシ摩耗粉による絶縁不良を改善でき、しかも振動を小さく抑制できる請求項１〜５の内のいずれかに記載の電動送風機を備えるから、吸込み仕事率を向上できる電気掃除機を提供できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
【００３０】
図１はバッテリー駆動式のキャニスタ型電気掃除機全体を示す斜視図であり、この電気掃除機１は、床面上を自在に移動できる掃除機本体２、電動送風機３、フィルタとしての集塵袋４、吸塵ホース５、延長管６、及び吸込み口体７などを備えている。
【００３１】
掃除機本体２の内部には図示しないが送風機室及びこの送風機室の上流側に位置された集塵室が夫々設けられているとともに、この掃除機本体２には図示しないバッテリー収容部が設けられている。集塵室の開口は掃除機本体２の一部をなす開閉可能な蓋２ａによって気密に閉じられており、集塵室には蓋２ａを開けた状態で出し入れ可能な集塵袋４が収容されている。前記バッテリー収容部にはＤＣ電源としての図示しないバッテリーが収容されている。前記送風機室には後で詳しく説明するとともに、前記バッテリーを電源として駆動される電動送風機３が収容されている。図示しない吸塵ホース５及び延長管６は集塵室と吸込み口体７とを連通して設けられる吸込み管体をなしている。可撓性ホースからなる吸塵ホース５の一端部は掃除機本体２に着脱可能に接続され、このホース５の他端部は手元操作スイッチ付きのハンドル５ａを有している。ハンドル５ａには硬質な延長管６の一端部が着脱可能に接続され、この延長管６の他端部には吸込み口体７が着脱可能に接続されている。
【００３２】
この電気掃除機１の電動送風機３を駆動させることにより、電動送風機３の送風力で、吸込み口体７から被掃除面上の塵を吸込んで延長管６及び吸塵ホース５を介して掃除機本体２の集塵室に導き、この室内の集塵袋４で前記塵を捕捉できる。集塵袋４を通過した空気は、電動送風機３に吸込まれてこの送風機３を通り抜けた後、掃除機本体２にその送風機室と連通して設けた排気口を通して掃除機本体２の外部に排出される。以上により被掃除面を掃除できる。
【００３３】
次に、図２〜図５を参照して電動送風機３について説明する。図２及び図３に示すように電動送風機３は、電動機部１１と、送風部１２と、送風整流体１３とを具備して構成されている。
【００３４】
電動機部１１は、例えば前記バッテリーの電力により直流駆動される２極のＤＣモータとして構成されたものであって、回転子２１、一対の軸受２２、２３、固定子２４、整流子２５、及び一対のブラシ装置２６を備えている。
【００３５】
図２に示すように回転子２１は、回転子軸２１ａにアーマチャコア２１ｂおよびアーマチャコイル２１ｃを夫々装着して形成されている。回転子軸２１ａの一端部は一方の転がり型の軸受２２で支持され、かつ、回転子軸２１ａの他端部側は他方の転がり型の軸受２３で支持される。回転子軸２１ａの他端部は軸受２３を貫通している。回転子軸２１ａにはそのアーマチャコア２１ｂと軸受２３との間に位置して整流子２５が装着されている。整流子２５が有する各整流子片２５ａには夫々アーマチャコイル２１ｃの端末部が接続されている。なお、整流子２５は、回転子軸２１ａに嵌着する合成樹脂製整流子ベースの外周部に各整流子片２５ａを埋め込むとともに、これら整流子片２５ａの表面部を露出させて形成されている。
【００３６】
図３に示すように固定子２４は、ヨーク２４ａと、フィールド（界磁）を作る一対の永久磁石２４ｂ、２４ｃとからなる。この固定子２４は図２に示すように回転子２１のアーマチャコイル２１ｃ部を囲んで配置される。ヨーク２４ａは環状の積層鋼板で形成されている。
【００３７】
本実施形態においてヨーク２４ａには、例えば図５（Ａ）に示すものを使用しているが、これに代えて図５（Ｂ）又は図５（Ｃ）或は図５（Ｄ）に示すものを使用することもできる。図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すヨーク２４ａは、同図中に２点鎖線の平行斜線を付して示した有効磁路Ｅの外側に位置し径方向に沿って互いに逆向きに突出する２対の凸部２４ａ１、２４ａ２を有し、これら合計４この凸部２４ａ１、２４ａ２の夫々に厚み方向に貫通する固定孔２４ｅを設けている。しかも、図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示すヨーク２４ａは、一方の対の凸部２４ａ１を結ぶ直線Ａと他方の対の凸部２４ａ２を結ぶ直線とがなす第１交差角度θ１が鋭角で第２交差角度θ２が鈍角となっている形状であって、それにより、有効磁路Ｅの最大径に略等しい寸法Ｃの短辺、及び第１、第２の凸部を結ぶ直線間の長さに略等しい寸法Ｄの長辺を有する略長方形とできる（２点鎖線参照）。そのため、これらのヨーク２４ａにおいては、それを形成する珪素鋼板等の積層鋼板の材料取りを良くできるとともに、それに伴いコストの低減を図り易い。
【００３８】
図５（Ｄ）に示すヨーク２４ａは、同図中に２点鎖線の平行斜線を付して示した有効磁路Ｅの外側に位置して３以上例えば３この凸部２４ａ３を周方向に等間隔に有し、これら凸部２４ａ３の夫々に厚み方向に貫通する固定孔２４ｅを設けて形成されている。前記のように有効磁路Ｅを外れた位置に固定孔２４ｅを有する凸部２４ａ１、２４ａ２又は２４ａ３を設けた図５（Ａ）〜図５（Ｄ）のヨーク２４ａにおいては、固定孔２４ｅによって有効磁路Ｅが狭められることがないので、必要な有効磁路Ｅを確保でき、よって、電動機部１１の性能低下をもたらすことがない。
【００３９】
前記永久磁石２４ｂ、２４ｃは円弧状に成型されたセグメント形であって、これらはヨーク２４ａの内周面に相対向して装着されている。永久磁石２４ｂ、２４ｃには、フェライト磁石、希土類磁石、又はこれらをプラスチックに混ぜて成形してなる複合磁石等を用いることができる。
【００４０】
前記バッテリーから供給される直流を前記整流子２５とともに交流に変換する一対のブラシ装置２６は、図２に示すようにブラシ２７、導電性のブラシホルダ２８、及びコイルばね２９を備えて形成されている。ブラシ２７には、主成分である黒鉛に銅粉などの添加物を適宜入れたものを合成樹脂バインダで角柱形に固めてなるカーボンブラシを好適に使用でき、このブラシ２７の一端部にはピッグテール２７ａが接続されている。ブラシ２７が移動可能に収容されるブラシホルダ２８は、黄銅板や亜鉛鉄板等の金属板によりブラシ形状に応じた角筒状（図３参照）に形成されている。このホルダ２８の長手方向の一端には、この一端開口を略閉じるようにばね受け２８ａが一体に折り曲げられており、又、ホルダ２８の長手方向の他端は開口されている。ブラシホルダ２８に収容されるコイルばね２９は、その内部にピッグテール２７ａを収めて、このピッグテール２７ａが突出されたブラシ２７の端面とばね受け２８ａとの間に挟設されている。
【００４１】
図２に示すように送風部１２は、金属製の遠心型ファン３１及びこれを覆う金属製ファンカバー３２を備えて構成されている。ファン３１は回転子軸２１ａの軸受２３を貫通した軸端部に、この軸端部に螺合して締付けられたナット３３により連結されている。ファンカバー３２は、ファン３１の吸込み口に入り込む中央開口３２ａを有している。
【００４２】
ファン３１の外周部の出口から吐出された風をディフューザ作用により静圧化して下流の固定子２４側に導くために用いられる前記送風整流体１３は、ファン３１と前記固定子２４との間に配置されている。この送風整流体１３は、電動送風機３の基体となる部材であって、本実施形態では、電気絶縁材製、例えば好ましい例として耐熱性の合成樹脂により以下のように形成されている。
【００４３】
図３及び図４に示すように送風整流体１３は、円形をなし、その外周に外側に張出すフランジ４１を有し、かつ、中央部に回転子軸２１ａが貫通する軸通孔４２（図２参照）を有しているとともに、前記中央部裏面に軸通孔４２より大径な軸受ブラケット部４３を有している。更に、送風整流体１３の外周部には、ファン３１から吐出された風を受入れる複数の風入口４４が周方向に等間隔に設けられている。そして、送風整流体１３の裏面には、夫々円弧状をなす整流ブレード４５が各風入口４４から軸受ブラケット部４３に向けて設けられていて、隣接する整流ブレード４５相互間は整流風路Ｐとして形成されている。各整流風路Ｐの一端部はいずれも対応する風入口４４で形成されており、又、各整流風路Ｐの他端部（終端部）はいずれも軸受ブラケット部４３に対向している。これらの整流風路Ｐは、送風整流体１３の外周部の風入口４４から導入された風を、送風整流体１３の中央部の軸受ブラケット部４３に向けて導く。
【００４４】
図２〜図４に示すように送風整流体１３の裏面には固定子支え４６が設けられている。固定子取付け凸部４６は例えば４本設けられている。これら固定子取付け凸部４６は、整流風路Ｐに導かれる風に対する風路抵抗が極力少なくなるように、円筒状をなしているとともに、整流ブレード４５の中間部から前記固定子２４側に向けて一体に突設されている。各固定子取付け凸部４６の先端に開口する内空部はねじ受け孔として用いられ、この孔の整流ブレード４５側端部は閉じられている。
【００４５】
図４等に示すように送風整流体１３の裏面には、軸受ブラケット部４３の径方向両側に位置して、第１、第２の回り止め４７、４８と、第１、第２の位置決４９、５０と、ねじ受け５１とが夫々設けられている。
【００４６】
後述のように送風整流体１３の裏面に直に接して支持されるブラシ装置２６を所定位置に保持する両回り止め４７、４８は、いずれも送風整流体１３の裏面から一体に突出する突起からなる。一対の第１の回り止め４７は、いずれもブラシホルダ２８の整流子側端部における回転子２１の回転方向下流側側面を支持するように、対応する位置の整流ブレード４５における軸受ブラケット部４３側端部の側面から一体に突設されている。一対の第２の回り止め４８は、いずれもブラシホルダ２８の反整流子側端部における回転子２１の回転方向上流側側面を支持するように、送風整流体１３の裏面から一体に突設されている。なお、図４中矢印は回転子２１の回転方向を示している。
【００４７】
一対の第１の位置決め４９は、いずれも第１の回り止め４７に対応して、これら回り止め４７との間にブラシホルダ２８の整流子側端部を挟むように他の整流ブレード４５における軸受ブラケット部４３側端部の側面から一体に突設されている。一対の第２の位置決め５０は、いずれも第２の回り止め４８に対応して、これら回り止め４８との間にブラシホルダ２８の反整流子側端部を挟むように送風整流体１３の裏面から一体に突設されている
一対のねじ受け５１は、いずれも第２の位置決め５０の近傍に位置して、対応する位置の整流ブレード４５における軸受ブラケット部４３側端部から一体に突設されている。これらのねじ受け５１の高さはブラシホルダ２８の高さ（つまりブラシ装置２６の厚み）と同じであるとともに、両ねじ受け５１はいずれもブラシホルダ２８に接する平面とは直角なブラシ位置決め面５１ａ（図４参照）を有している。なお、このねじ受け５１は例えばブラシホルダ２８に接するように設けられるので、第２の位置決め５０は省略してもよい。
【００４８】
図２及び図３中５５は端子金具を兼ねる押さえ具を示し、これはＬ形状をなし、その一片がねじ５６によりねじ受け５１に固定される。この押さえ具５５の他片は前記バッテリーに電気的に接続される。更に、図２及び図３中５７は金属製又は合成樹脂製の軸受ブラケットを示している。このブラケット５７は前記固定孔２４ｅに個別に対応する４つの固定片５７ａを有し、これら固定片５７ａの夫々にはねじ５８が通される。
【００４９】
次に、前記電動送風機３の組立てについて説明する。
【００５０】
まず、送風整流体１３の軸受ブラケット部４３内には予め軸受２３を嵌着して置くとともに、軸受ブラケット５７にも予め軸受２２を嵌着して置く。そして、回転子２１の回転子軸２１ａにおける整流子２５側の軸端部を軸受２３に送風整流体１３の裏側から挿通させて、回転子２１を送風整流体１３に仮組みする。次に、ブラシ装置２６の整流子側端部を、第１の回り止め４７と第１の位置決め４９との間に嵌合するとともに、ブラシ装置２６の反整流子側端部を、第２の回り止め４８と第２の位置決め５０及びねじ受け５１の間に嵌合して、両ブラシ装置２６を送風整流体１３に仮組みする。この場合、ブラシ装置２６のブラシ２７はコイルばね２９の付勢力により整流子２５の外周面に軽く押付けられる。
【００５１】
この後、固定子２４の内側に回転子２１を通しながら、その一方の軸受２３を送風整流体１３の軸受ブラケット部４３内に嵌合支持させるとともに、前記回転子前記固定子２４の四隅をなしている前記各凸部２４ａ１、２４ａ２を、夫々４本の固定子取付け凸部４６上に載置する。次に、この固定子２４上に軸受ブラケット５７を載せるとともに、このブラケット５７に予め取付けられている軸受２２に回転子軸２１ａの他端部を挿入させる。そして、４本のねじ５８を軸受ブラケット５７の固定片５７ａ及びヨーク２４ａの固定孔２４ｅに通して対応する固定子取付け凸部４６のねじ受け孔にねじ込む。
【００５２】
それにより、固定子２４が、送風整流体１３の裏側（送風下流側）に固定子取付け凸部４６の根元から先端（固定子支持部）までの長さに応じて各整流ブレード４５の側面４５ａから離れて支持される。固定子２４を基準にして言い換えれば、この固定子２４より送風上流側に送風整流体１３が、その整流ブレード４５の側面４５ａを固定子２４側に向けて配置される。以上の組立てにより、送風整流体１３と固定子２４との間には、整流部、つまり、整流子２５とブラシ装置２６とを配置するためのスペースが確保され、このスペースは送風整流体１３および固定子２４と各固定子取付け凸部４６とで囲まれる開口を通して外部に開放されている。しかも、前記ねじ５８による連結によって、固定子２４を貫通した回転子２１が送風整流体１３と軸受ブラケット５７とにわたって軸受２２、２３を介して回転自在に両端支持される。この段階で回転子２１に固定されている整流子２５は、送風整流体１３の軸受ブラケット部４３の間近に配置される（図２、３参照）。
【００５３】
次に、先に仮付けした一対のブラシ装置２６の夫々を整流子２５側に寄せる。この場合、図４に示すようにブラシホルダ２８の側面からほぼ直角に切起こしたストッパ片２８ｂを、ねじ受け５１のブラシ位置決め面５１ａに当てて位置決めする。それにより、ブラシ装置２６が所定位置に配置されるとともに、それに伴い圧縮されたコイルばね２９の付勢力により、ブラシ２７が適正圧力で整流子２５の外周面に押付け保持される。
【００５４】
そして、この状態を保持したままで、ブラシホルダ２８とねじ受け５１とにわたって押さえ具５５の一片を重ねて、この一片をねじ５６によりねじ受け５１に固定する。それに伴い、ブラシホルダ２８が固定子２４側から押さえ付けられて、送風整流体１３に支持される。
【００５５】
このようにして送風整流体１３の裏面に固定されたブラシ装置２６は、送風整流体１３と固定子２４との間に配置されて、そのブラシホルダ２８の一面（送風整流体１３側の面）を、図２に示すように送風整流体１３の周部裏面１３ａ及びこの面１３ａと同一高さ位置にある整流ブレード４５の固定子側に向いた側面４５ａに直接接触させて設けられる。
【００５６】
このように配置されたブラシ装置２６は、送風整流体１３を裏側から見たときに図４に示すように例えば１枚の整流ブレード４５を横切って設けられているので、前記整流ブレード４５を挟む整流風路Ｐに臨んでいる。又、一対のブラシ装置２６は、図２及び図４に示すように送風整流体１３の外周の内側に配置されており、したがって、電動送風機３を正面から見たときの送風部１２の投影領域内に一対のブラシ装置２６が配置されている。この構成では、電動送風機３の取扱いにおいてブラシ装置２６が損傷を受ける可能性が少なくできるとともに、電動送風機３を掃除機本体２に組込む際に、ブラシ装置２６が引っ掛って邪魔になることが少ないので、容易に組込むことができる点で有利である。
【００５７】
又、以上のようにして送風整流体１３に電動機部１１を組付けた後には、送風整流体１３の軸通孔４２を貫通している電動機部１１の回転子軸２１ａにファン３１を通して、このファン３１をナット３３を介して回転子軸２１ａに固定する。この後、ファン３１を覆うファンカバー３２を送風整流体１３の外周部に嵌合して取付ける。この場合の嵌合深さは、ファンカバー３２の開口縁が送風整流体１３のフランジ４１に当ることによって適正に規制される。
【００５８】
以上の手順により電動送風機３が組立てられる。組立てが完了した状態は図２に示されている。
【００５９】
前記構成の電動送風機３は図示しないバッテリーから供給される電流値の大きな直流が印加されることにより駆動される。この駆動に伴い電動送風機３は、ブラシ２７での抵抗に応じて発熱するとともに、このブラシ２７と整流子２５との間で発生するスパークを原因として発熱する。なお、これらの主たる発熱の他、アーマチャコイル２１ｃでも発熱し、又、軸受２２、２３と回転子軸２１ａとの間でも摩擦により発熱をするが、この摩擦発熱の程度は前記主たる発熱に比較して格段に小さい。しかも、この電動送風機３の電動機部１１は永久磁石２４ｂ、２４ｃによってフィールドを形成するＤＣモータであるから、固定子２４は殆ど発熱しない。
【００６０】
そして、前記ＤＣ駆動に伴いファン３１の回転による送風作動が営まれる。この場合、ファンカバー３２の開口３２ａからファン３１に吸込まれて、このファン３１の外周部の出口から吐出される風は、ファンカバー３２の内周面に沿って旋回しながら送風整流体１３の各風入口４４に導入された後、この整流体１３の各整流風路Ｐでのディフューザ作用によって静圧化されながら軸受ブラケット部４３側に向けて導かれつつ、各整流風路Ｐから固定子２４に向けて流出される。このような送風作用により既述の掃除が行なわれる。
【００６１】
以上の送風経路によれば、ファン３１から吐出されて送風整流体１３を通って直後の勢いのある風が、整流風路Ｐの一部に空間を置くことなく直接に臨んでいる一対のブラシ装置２６の夫々に吹き当りながら固定子２４側に流出するとともに、その一部は図２において軸受ブラケット部４３の直下に位置する整流子２５にも吹き当るので、一対のブラシ装置２６及び整流子２５の夫々を高速の風によって冷却できる。しかも、発熱するアーマチャコイル２１ｃは、一対のブラシ装置２６及び整流子２５よりも下流側に位置しているので、前記コイル２１ｃ等の発熱箇所で温められた風が一対のブラシ装置２６に吹付けられることがない。そのため、一対のブラシ装置２６及び整流子２５を効果的に空冷して、それらの温度上昇を抑制できる。特に、本実施形態ではブラシ装置２６のブラシホルダ２８が金属製で熱伝導性が良いので、その内面に接しているブラシ２７の熱をブラシホルダ２８を介して速やかに放出できる。
【００６２】
しかも、第１の回り止め４７とこれに対応する第１の位置決め４９とが、これらが挟んだブラシ装置２６の整流子側端部とともに一部の整流風路Ｐの終端部を閉じている（図４参照）から、この整流風路Ｐに導かれた風が整流子２５側に吹き抜けることがなくなり、前記整流風路Ｐを流れる風を積極的に整流子２５及びブラシ装置２６に吹き当てることができる。
【００６３】
したがって、既述のように大電流が流されるにも拘らず、このブラシ装置２６及び整流子２５の寿命低下、ひいては電動機部１１の寿命低下を来たすことがない。このように電動送風機３のＤＣ電源であるバッテリーで大電流を流して入力を大きくできるから、この電動送風機３を用いることによってキャニスタ型電気掃除機１に十分適する大きな吸込み仕事率を得ることができる。しかも、以上のように入力を大きくするのにバッテリーの電圧を高くする必要がないから、掃除機本体２へのバッテリーの搭載本数を少なくできる。したがって、掃除機本体２のバッテリー収容部を小さくできるに伴い、この本体２を小型化する場合に有利であるとともに、掃除機本体２の移動を軽く行なわせることができる。
【００６４】
又、既述のようにブラシ装置２６及び整流子２５を、ファン３１で送風される風で、回転子２１のアーマチャコア２１ｂ及びアーマチャコイル２１ｃ及び固定子２４より上流側で空冷した風は、その直後に回転子２１のアーマチャコア２１ｂ及びアーマチャコイル２１ｃ及び固定子２４に吹き当ってから、主に固定子２４の送風整流体１３と対向する面に沿って、この固定子２４の周囲に放出される。こうした風の流れによって、発熱するアーマチャコア２１ｂを空冷してその温度上昇を抑制できる。これとともに、ブラシ２７の摩耗粉を以上の風の流れによって固定子２４の周囲に吹き飛ばすことができるから、前記摩耗粉が回転子２１及び固定子２４に付着し堆積することが防止される。
【００６５】
以上の風の流れにより、固定子２４より下流の軸受ブラケット５７側には前記摩耗粉が到達することは少ない。そして、軸受ブラケット５７側にブラシ２７の摩耗粉が付着堆積することがあっても、軸受ブラケット５７回りにはブラシ装置２６が存在しないので、異極のブラシ装置２６同士が前記摩耗粉によって短絡する恐れがない。すなわち、この電動送風機３においては、ブラシ２７の摩耗粉による絶縁不良の恐れがないものである。又、軸受ブラケット５７はブラシ装置２６を支持しないので、その材質的な制約がなく、金属又は合成樹脂製とすることができる。
【００６６】
前記運転に伴い、一対のブラシ２７は整流子２５の回転方向に引き摺られようとするが、これらブラシ２７を収容しているブラシホルダ２８はその両側面を第１、第２の回り止め４７、４８で支持されているので、ブラシ装置２６が整流子２５によって不用意に所定位置から動かされることがない。このようにブラシ装置２６の不用意な動きを防止するので、適正な整流作用が営まれるように整流子２５とブラシ装置２６との位置関係が保持されて、整流子２５とブラシ２７との間でのチャタリングの発生を防止できる。
【００６７】
更に、金属よりも強度が低い合成樹脂製の送風整流体１３がその裏面に一体に有した各固定子取付け凸部４６は、これに連結した固定子２４とファン３１の整流ブレード４５との間に整流子２５及びブラシ装置２６を配設するスペースを確保しており、そのために、各固定子取付け凸部４６はある程度の長さを有している。そして、各固定子取付け凸部４６にわたって固定された固定子２４と、この固定子２４の中央部を貫通して配置された回転子２１のアーマチャコイル部との間には、磁気的な吸引・反発作用が繰り返し働き、それに伴い固定子２４は動かされようとする。
【００６８】
しかし、ある程度長く、それ故に変形可能性が高い固定子取付け凸部４６は、４本設けてあって、これらにわたって固定子２４を取付けたから、前記磁気的な吸引・反発作用の繰り返しに拘らず、各固定子取付け凸部４６がその根元を中心に固定子２４を伴って振動することを互いに抑制して、固定子２４が振動しないようにこれを確実に支持できる。そのため、固定子２４に軸受ブラケット５７及び軸受２２を介して支持されている回転子２１の動揺が抑制されるので、適正な整流作用が営まれるように整流子２５とブラシ装置２６との位置関係が保持されて、整流子２５とブラシ２７との間でのチャタリングの発生を防止できる。そして、既述のように固定子２４及び回転子２１の動揺（振動）が抑制されるので、寿命低下が防止されるとともに、電動機部１１での騒音、ひいては電気掃除機１の運転騒音を低減できる。
【００６９】
又、前記構成の電動送風機３では、送風整流体１３を電気絶縁性の合成樹脂製とし、この送風整流体１３の裏面にブラシ装置２６の金属製ブラシホルダ２８を直に接触させて支持したので、ブラシ装置２６を支持するための部品を他に要しないとともに、ブラシ装置２６と送風整流体１３との間に電気絶縁措置を講じる必要がない。そのため、部品点数が少なく構成が簡単となり、かつ、コストも低減できる。
【００７０】
しかも、押さえ金具５５でブラシ装置２６の端子金具を兼用したから、前記両金具を別々に設ける必要がない。この点においても、部品点数が少なく構成が簡単となりコストを低減できる。
【００７１】
更に、前記構成の電動送風機３は、送風整流体１３に軸受ブラケット部４３を設けて、そこに一方の軸受２３を嵌め込んで支持したから、この軸受２３を支持するために特別な軸受ブラケットが不要である。そのため、この点においても、部品点数が少なく構成が簡単となりコストを低減できる。
【００７２】
図６及び図７は本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態は、基本的には第１実施形態と同じであるので、同一構成については第１実施形態と同一符号を付してその説明を省略し、以下第１実施形態とは異なる構成について説明する。
【００７３】
この第２実施形態では送風整流体１３をアルミダイキャスト成形品等よりなる金属製としてあり、その裏面には、固定子２４方向に突出する２本の固定子取付け凸部４６と、振動抑制補助手段としての２本の支え１４６とが夫々一体に設けられている。これらの固定子取付け凸部４６及び支え１４６はいずれも同じ太さ及び長さの柱状であって、支え１４６にはねじ受け孔は設けられていないが、同様な孔を設けることもできる。
【００７４】
固定子２４のヨーク２４ａが有する固定孔２４ｅは対角線方向に一対のみ設けられていて、これらを通るねじ５８により、固定子２４が２本の金属製固定子取付け凸部４６にわたって取付けられている。この取付けに伴い、前記固定孔２４ｅが設けられた凸部２４ａ１とは別の対の凸部２４ａ２に、支え１４６の先端面が夫々当接され、こうして２本の固定子取付け凸部４６と２本の支え１４６とにわたって固定子２４が支持されている。
【００７５】
金属製の送風整流体１３を採用した関係で、金属製のブラシホルダ２８と送風整流体１３の裏面との間には絶縁層７１が設けられている。この絶縁層７１は、例えばシート状のゴム板で作られていて、ブラシホルダ２８の送風整流体１３側の面よりも大きい。又、ブラシ装置２６を固定しかつ端子金具を兼ねる押さえ具５５を送風整流体１３のねじ受け５１にねじ止めするねじ１５６には、合成樹脂製のねじが用いられている。これらにより、金属製の送風整流体１３の裏面にブラシ装置２６が電気絶縁状態に取付けられている。なお、以上の点以外の構成は、図６及び図７に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。
【００７６】
この第２実施形態においても、送風整流体１３がその裏面に一体に有した２本の固定子取付け凸部４６と２本の支え１４６とは、これらにわたって支持された固定子２４とファン３１の整流ブレード４５との間に整流子２５及びブラシ装置２６を配設するスペースを確保するために、ある程度の長さを有している。しかし、固定子取付け凸部４６は送風整流体１３と一体に作られているために、第１実施形態の固定子取付け凸部４６に比較して強度が格段に強く、容易に変形しない。そのため、電動送風機３の運転時において固定子２４と回転子２１のアーマチャコイル部との間に繰り返し働く磁気的な吸引・反発作用に拘らず、２本の固定子取付け凸部４６がその根元を中心に固定子２４を伴って振動することを互いに抑制でき、それにより、固定子２４を振動しないように確実に支持できる。更に、２本の支え１４６によっても固定子２４が動揺しないように支持しているので、これら支え１４６でのストッパ作用により固定子２４が振動しようとすることを一層抑制できる。
【００７７】
したがって、固定子２４に軸受ブラケット５７及び軸受２２を介して支持されている回転子２１の動揺が抑制されるので、適正な整流作用が営まれるように整流子２５とブラシ装置２６との位置関係が保持されて、整流子２５とブラシ２７との間でのチャタリングの発生を防止できる。しかも、既述のように回転子２１及び固定子２４の振動が抑制されるので、寿命低下が防止されるとともに、電動機部１１での騒音、ひいては電気掃除機１の運転騒音を低減できる。又、重複説明を省略するが、この第２実施形態においても、ブラシ装置２６を、送風整流体１３の裏面に支持して固定子２４と送風整流体１３殿間に配置したので、ブラシ２７の寿命低下を来たすことなく入力を大きくでき、かつブラシ２７の摩耗粉による絶縁不良を改善できる等、第１実施形態と同様な作用効果を奏する。
【００７８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００７９】
請求項１、２の発明によれば、送風整流体から流出される風によってブラシ装置を効果的に冷却して、その温度上昇を抑制するので、大電流を流しても、ブラシ装置ひいては電動機部の寿命低下を来たすことがなく、それにより入力を大きくできる。しかも、ブラシ摩耗粉によって異極のブラシ装置同志が短絡する恐れがないので、ブラシ摩耗粉による絶縁不良を改善できる。又、固定子とアーマチャコイル部との間に働く磁気的な吸引・反発作用の繰り返しに拘らず、振動を小さく抑制できる。更に、回転子軸を支持するファン側の軸受用の軸受ブラケットを省略できるので、構成が簡単でコストを低減できる等の効果を有する電動送風機を提供できる。
【００８０】
請求項３の発明によれば、振動を更に小さく抑制できる電動送風機を提供できる。
【００８２】
請求項４の発明によれば、低いＤＣ電源電圧でブラシに大電流を流してもこのブラシ等の寿命を損ないずらいから、長寿命でかつ高入力のＤＣ電源駆動式の電動送風機を提供できる。
【００８３】
請求項５の発明によれば、固定子のヨークにおける有効磁路の減少による電動機部の性能低下がもたらされることがないとともに、ヨークの材料取りが良い電動送風機を提供できる。
【００８４】
請求項６の発明によれば、寿命低下を来たすことなく入力を大きくできるとともに、ブラシ摩耗粉による絶縁不良を改善でき、しかも振動を小さく抑制できる請求項１〜５の内のいずれかに記載の電動送風機を備えるから、吸込み仕事率を向上できる電気掃除機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電気掃除機を示す斜視図。
【図２】図１の電気掃除機が備える電動送風機を一部断面して示す側面図。
【図３】図２の電動送風機を分解して示す斜視図。
【図４】（Ａ）は図２中Ｚ−Ｚ線に沿って示す断面図。
（Ｂ）は図４（Ａ）において押さえ金具を取除いて示す図４（Ａ）相当の断面図。
【図５】（Ａ）〜（Ｄ）は図２の電動送風機に使用可能な夫々異なる固定子を示す平面図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る電動送風機を一部断面して示す側面図。
【図７】図６の電動送風機を分解して示す斜視図。
【符号の説明】
１…電気掃除機
２…掃除機本体
３…電動送風機
１１…電送機部
１２…送風部
１３…送風整流体
２１…回転子
２１ａ…回転子軸
２１ｃ…アーマチャコイル
２２、２３…軸受
２４…固定子
２４ａ…ヨーク
２４ａ１…ヨークの第１の凸部
２４ａ２…ヨークの第２の凸部
Ａ、Ｂ…直線
θ１…第１交差角度
θ２…第２交差角度
２４ｂ、２４ｃ…永久磁石
２４ｅ…固定孔
２５…整流子
２６…ブラシ装置
２７…ブラシ
２７ａ…ピッグテール
２８…ブラシホルダ
２８ａ…ばね受け
２９…コイルばね
３１…ファン
３２…ファンカバー
４３…軸受ブラケット部
４４…風入口
４５…整流ブレード
４５ａ…整流ブレードの側面
Ｐ…整流風路
４６…固定子路値付け凸部
５７…軸受ブラケット
５８…ねじ
１４６…支え

Claims (6)

1. 回転子軸を有する回転子、前記回転子軸を支持する軸受、前記回転子を囲む固定子、前記回転子軸に固定された整流子、及びこの整流子に押付けられるブラシ付きブラシ装置を備える電動機部と、
   前記回転子軸に連結されたファン及びこのファンを覆うファンカバーを備える送風部と、
   前記ファンカバーの内側に入り込んだ外周部に設けられ前記ファンから吐出される風を受入れる複数の風入口、及びこの風入口を通過した風を導く整流風路を互いの間に形成する複数の整流ブレードを有して、この整流ブレードを前記固定子側に向けて前記ファンと前記固定子との間に配設される送風整流体とを具備する電動送風機において、
   前記送風整流体を電気絶縁材製とし、前記軸受のうち前記ファン側の軸受が嵌合して取付けられる軸受ブラケット部を、前記送風整流体の中央部に一体に設け、前記送風整流体に前記固定子側に向けて突出する３以上の固定子取付け凸部を一体に設け、これら凸部にわたって前記固定子を取付けて、この固定子と前記整流ブレードとの間でかつ前記固定子取付け凸部間に位置して前記整流子を配置するとともに、前記固定子と前記送風整流体との間に配置される前記ブラシ装置を、前記整流ブレードに直接接触させて前記送風整流体の裏面に固定して、前記整流ブレードを挟む前記送風整流体の整流風路に前記ブラシ装置全体を臨ませたことを特徴とする電動送風機。
2. 回転子軸を有する回転子、前記回転子軸を支持する軸受、前記回転子を囲む固定子、前記回転子軸に固定された整流子、及びこの整流子に押付けられるブラシ付きブラシ装置を備える電動機部と、
   前記回転子軸に連結されたファン及びこのファンを覆うファンカバーを備える送風部と、
   前記ファンカバーの内側に入り込んだ外周部に設けられ前記ファンから吐出される風を受入れる複数の風入口、及びこの風入口を通過した風を導く整流風路を互いの間に形成する複数の整流ブレードを有して、この整流ブレードを前記固定子側に向けて前記ファンと前記固定子との間に配設される送風整流体とを具備する電動送風機において、
   前記送風整流体を金属製とし、前記軸受のうち前記ファン側の軸受が嵌合して取付けられる軸受ブラケット部を、前記送風整流体の中央部に一体に設け、前記送風整流体に前記固定子側に向けて突出する２以上の固定子取付け凸部を一体に設け、これら凸部にわたって前記固定子を取付けて、この固定子と前記整流ブレードとの間でかつ前記固定子取付け凸部間に位置して前記整流子を配置するとともに、前記固定子と前記送風整流体との間に配置される前記ブラシ装置を、前記整流ブレードに絶縁層を介して電気絶縁状態に配置させて前記送風整流体の裏面に固定して、前記整流ブレードを挟む前記送風整流体の整流風路に前記ブラシ装置全体を臨ませたことを特徴とする電動送風機。
3. 前記送風整流体と前記固定子との間にこれらに挟まれる1 以上の支えを前記送風整流体に一体に設けたことを特徴とする請求項２に記載の電動送風機。
4. 前記電動機部を永久磁石フィールドを有するＤＣモータとしたことを特徴とする請求項１〜３の内のいずれか１項に記載の電動送風機。
5. 前記固定子のヨークが、その有効磁路の外側に位置し径方向に沿って互いに逆向きに突出する２対の凸部を有するとともに、その内の一方の対の凸部を結ぶ直線と他方の対の凸部を結ぶ直線とがなす第１交差角度が鋭角で第２交差角度が鈍角となっている形状であって、かつ、少なくとも一方の対の凸部に前記固定子取付け凸部との連結用固定孔を設けたことを特徴とする請求項４に記載の電動送風機。
6. 集塵室を有する掃除機本体に内蔵された請求項１〜５の内のいずれか１項に記載の電動送風機を備えることを特徴とする電気掃除機。

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