JP5502034B2 - 電気掃除機及びその吸込具 - Google Patents

Description

本発明は電気掃除機に係り、特にパワーブラシと呼ばれる電動機によって駆動される回転清掃体を有する吸込具を備えた電気掃除機及びその吸込具に関するものである。

電気掃除機は一般に集塵装置や電動送風機を備えた掃除機本体と、清掃面の塵埃を吸引する吸込具と、これらの間を連結する延長管や吸引ホースとで構成され、通称キャニスタータイプと呼ばれる構造を有している。そして、掃除機本体は上述した集塵装置と電動送風機とを収納する収納筐体を備えており、この収納筐体の側部及び底部に車輪を介して清掃面上を自在に移動可能に構成されている。

このような電気掃除機における床用の吸込具はブラシ等からなる回転清掃体を備えており、この回転清掃体を駆動するための電動機が吸込具に設けられている。

ところで、この種の電動機においては、特開２００７−１８９８７４号公報（特許文献１）に記載されているように断面がほぼ小判状に形成され、かつ一対の対抗する、曲面部と平面部を有するハウジングの曲面部の内側に、マグネットを固定し、その内側に、ロータを回転自在に配置した構成が採用されている。

また、特開２００９−２７８８４４号公報（特許文献２）に記載されているようにハウジングの平面部にロータの軸方向の長さよりも大きい長孔を開け、薄いマグネットを用いることで、ロータを大径化してトルクアップを図ったものが提案されている。

特開２００７−１８９８７４号公報 特開２００９−２７８８４４号公報

しかしながら、上述した従来の電動機ではトルクを上げるためにはロータを大径化しないといけないため、電動機全体が大型化して吸込具の重量が大きくなり操作性が悪くなるといった問題が発生する。

また、電動機を大型化しない場合は大径化したロータとハウジングの干渉を避けるため、ハウジングの平面部へ長孔を開ける必要が発生する。しかしながら、ハウジング平面部へ長孔をあけると、マグネットの磁気回路が長孔によって寸断されることになるため、電動機の効率が低下するなどの問題があり、効率よくトルクアップをすることが出来ないという問題があった。

本発明の目的は、電動機の効率を落とさずに軽量化とトルク向上を両立することができる吸込具を備えた電気掃除機を提供することにある。

本発明の特徴は、電動機のハウジングの内面に設置されているマグネットの配置部分のハウジングに電動機軸の方向に一致する長孔を設けるようにしてコイルによって発生する磁束を弱めてマグネットによる磁束が弱まるのを抑制するようにした。

本発明によれば、マグネットの配置されているハウジング部分に電動機軸方向に長孔を設けたことにより、コイルへ電流を流した際に発生する磁束の磁気回路を一部分断することでコイルによって発生する磁束が弱くなり、これによってマグネットに基づく磁束が弱まるのを抑制できるものである。

回転清掃体を駆動するための電動機を示す拡大斜視図である。 電気掃除機の全体構成を示す外観斜視図である。 （ａ）は吸込具を示す平面図、（ｂ）は同じく正面図である。 （ａ）は吸込具の側面図、（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 吸込具の下面図である。 （ａ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、（ｂ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 上ケースを取り外した状態の吸込具の内部構造示す平面図である。 吸込具の分解斜視図である（継手部は除く）。 （ａ）は図３（ａ）のＰ部の拡大図、（ｂ）は同じくＱ部の拡大図である。 電動機を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図である。 吸込具を後方からみた外観斜視図である。 （ａ）は図１０（ａ）のＸ−Ｘ線に沿う拡大断面図、（ｂ）は図１０（ａ）のＹ−Ｙ線に沿う拡大断面図、（ｃ）は図１０（ｃ）のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。 ハウジングに追加した溝の幅（短い方向）と発生トルクの関係を示す特性図である。 （ａ）は図１０（ａ）のＷ−Ｗ線に沿う断面図、（ｂ）は電動機の下面図である。 （ａ）は模式説明図、（ｃ）は比較例の模式説明図である。 ハウジングにあけた長孔の効果の説明図である。 モータ冷却風の説明図である。

以下、本発明の一つの実施形態について添付図面を参照して説明するが、吸込具において、回転清掃体１１０（図３（ａ）参照）が配置される側を前側、吸口継手１０Ｂ（図３（ａ）参照）が接続される側を後側として説明する。

図２に示すように、電気掃除機１は掃除機本体２と、この掃除機本体2に接続されたホース３と、ホース３に接続された手元操作部４と、手元操作部４と接続された延長管５と、延長管5に取り付られる吸込具１０とを備えて構成されている。

掃除機本体２の内部には、図示しない吸引力を発生させる吸い込み用電動送風機や、この吸い込み用電動送風機の吸引力で集塵した塵埃を収容する集塵部等が内蔵されており、手元操作部４のハンドル部に設けられた運転スイッチＳＷの操作等によって吸い込み用電動送風機の運転が制御されるようになっている。

ホース３の一端は掃除機本体２の集塵部と連通するように掃除機本体２の接続口２ａに接続され、ホース３の他端は手元操作部４に接続されている。延長管５は二つの管体５ａ、５ｂから構成されて伸縮可能であり、管体５ａの一端が手元操作部４の他端に接続されている。

吸込具１０は図３（ｂ）に示すように、下面（掃除面）に吸込口１００が開口され、この吸込口１００内に回転清掃体１１０が配置されている。この回転清掃体１１０は駆動手段としての後記する電動機１２０により回転駆動される。

吸込具１０は図２に示すように、下部分を形成する下ケース１１、および下ケース１１の上部に被着された上ケース１２を備える吸込具本体１０Ａと、吸込具本体１０Ａの後方に取り付けられ、内部に空気の通路Ｒ１（図４参照）が形成された吸込具継手１０Ｂとを備える。これらの下ケース１１、上ケース１２および吸込具継手１０Ｂの主たる部品は、軽量で硬質の材料、例えば、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂材料で形成されている。

ここで、吸込具継手１０Ｂには、図３（ａ）に示すように、他端部（吸口本体１０Ａ側）に回動軸７が設けられており、吸込具継手１０Ｂは、この回動軸７が、下ケース１１と上ケース１２との間に挟みこまれてこれらに支持されることにより、吸込具本体１０Ａに対して上下方向に回動可能に設けられている。また、吸込具１０は回動部７ｂを中心として左右方向に回動可能に設けられている。

更に、吸込具継手１０Ｂには、後部側に図示しない接触ピンが設けられており、この接触ピンを介して吸込具１０の電動機１２０に電力が供給されるようになっている。

また、吸込具本体１０Ａには、前部から左右側方にかけて、下ケース１１と上ケース１２との間にバンパー８が介設されている。バンパー８はゴムや合成ゴム等の弾性材料から形成されており、使用時に吸込具本体１０Ａ内の気密を保持するとともに、電気掃除機１の使用時に吸込具本体１０Ａが家具等に衝突した際に、当該家具等への傷付きと吸込具本体１０Ａへの衝撃を吸収するようになっている。

下ケース１１の下面に開口する吸込口１００は断面略湾曲凹状とされており、図４に示すように、吸込口１００の後方には吸込通路１０１が開口形成されている。この吸込通路１０１は吸込具継手１０Ｂの前記した通路Ｒ１（図４（ｂ）参照）に連通している。また、１１ｂ、１１ｃはブラシカバーであり、更に、図4（ｂ）にあるようにしたケース１１にはブラシ駆動スイッチ１１aと車輪１１ｄが取り付けられている。下ケース１１の前側吸込口１００には回転清掃体１１０画配置されている。図５において、参照番号１１３はローラ部材であり、１１３‘はそのローラ部材の外周側端部である。

また、下ケース１１と上ケース１２との間には、図６（ａ）に示すように隔壁１３ｅを隔てて電動機収容室１３が形成されており、この電動機収容室１３に電動機１２０が収容されている。

図６（ａ）、(b）において、１１０は回転清掃体であり、この回転清掃体１１０は回転清掃体の軸部１１０ａに軸支されている。１１点は筒状基体であり、これは回転清掃体１１０を構成し、これに清掃部材１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃが取り付けられている。１１２ａ、１１２bは清掃部材１１２ａの外周である。

参照番号１３は電動機収容室であり、内部に電動機１２０が収容される。電動機１２０は電動機支持部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄに支持されている。また、参照番号１２５は電動機のカバー部材である。

回転清掃体１１０の一端には大径の歯付きプーリ１３０が取り付けられ、また電動機１２０の回転軸には小径の歯付きプーリ１３１が取り付けられており、両者は歯付きベルト１３２で連動されている。したがって、電動機の回転が回転清掃体１１０に伝えられるようになっている。また、歯付きベルト１３２はテンショナー１３３でその張力が調整されるようになっている。参照番号１２４ａは電動機の回転軸である。

尚、電動機収容室１３は図７に示すように、隔壁１３ｅに設けられた開口部１３ｅ’を通じて、電動機収容室１３の前方に設けられる後記する通路Ｒ３に連通している。

また、電動機収容室１３は、下ケース１１の中央部側に形成された通路Ｒ４を通じて、吸口継手１０Ｂの回動軸７の端部開口７ａに連通している。回動軸７は吸込具本体１０Ａの内部に設けられた通路Ｒ１に連通している。

尚、電動機収容室１３には、図７に示すように、仕切り部１３ｆが設けられており、電動機収容室１３に直流電動機(以下単に電動機という）１２０を収容した状態で、仕切り部１３ｆによって、電動機収容室１３が左右に仕切られるようになっている。つまり、仕切り部１３ｆを隔てて、図中右側の室に開口１２２ｂが位置し、図中左側の室に開口１２２ｃが位置するようになっており、電動機１２０内（ハウジング１２２内）を介して左右の室が連通している。

尚、下ケース１１の下面には、図５に示すように、ブラシ駆動スイッチ１１ａ、ブラシカバー１１ｂ，１１ｃ、車輪１１ｄが設けられている。

ブラシ駆動スイッチ１１ａは、吸込具１０の下面が清掃面に接触しているか否かを検出するスイッチである。ブラシ駆動スイッチ１１ａは、車輪を備え、この車輪がばね等の付勢手段によって常に下ケース１１の下面から突出するように設けられている。

そして、車輪が飛び出して清掃面と接触していないと検出されたときには、吸込具１０に備わる制御基板１０Ｃ（図７参照）によって電動機１２０が停止される。また、車輪が押し込まれて清掃面と接触していると検出されたときには、制御基板１０Ｃ（図７参照）によって電動機１２０が駆動される。

また、ブラシカバー１１ｂ，１１ｃは、下ケース１１に対して取り外し可能であり、これらを下ケース１１から取り外すことによって回転清掃体１１０の取り外しが可能となる。

車輪１１ｄは、手元操作部４で操作される前後動や回転操作の応力を受けて吸込具１０の底面を清掃面に密着させ、これにより吸込具１０の操作性能を向上する役割をなすものである。また、下ケース１１と上ケース１２との間には、図６（ａ）に示すように、電動機１２０を冷却するための後記する冷却用空気が通流する通路Ｓ１が形成されている。

吸込口１００に配置される回転清掃体１１０は、図６（ａ）に示すように、筒状基体１１１と、この筒状基体１１１の外周面から径方向に突出するようにして固定された繊維等による刷毛状の清掃部材１１２ａ〜１１２ｃが径方向に突出するようにして固定され構成されている。清掃部材１１２ａ〜１１２ｃは回転清掃体１１０の軸方向に沿ってそれぞれ螺旋状に設けられており、清掃面との接触を可能としてその回転駆動力により清掃面の塵埃を掻き出すように作用する。

清掃面がフローリングなどの場合は、回転清掃体１１０に対する摩擦抵抗が少ないため、電動機１２０にかかる負荷が小さいが、清掃面がじゅうたんなどの場合は、回転清掃体１１０に対する摩擦抵抗が大きいため、電動機１２０にかかる負荷が大きくなる。よって、電動機１２０は、回転清掃体１１０がじゅうたんなどに接した場合にも回転できるだけのトルクが必要である。

ここで、清掃部材１１２ａ〜１１２ｃの長さや数、また、それぞれの断面形状等は適宜設定することができる、また、清掃部材の何本かを、ゴム等の軟質材からなるブレードとしても良い。

本実施形態では、図５，図６（ａ）に示すように、毛足の長い清掃部材１１２ａ，１１２ｂの外周側端部１１２ａ’，１１２ｂ’は、回転清掃体１１０の両端部分に設けた表面が刷毛等の軟質材で構成されている円筒状のローラ部材１１３（図３参照）の外周側端部１１３’より、長くなるように設定されている。

これにより、清掃面と清掃部材１１２ａ〜１１２ｃの十分なラップ量を確保し、塵埃の掻き出し力や拭き機能を有するようにすると共に、吸込具１０を清掃面においたときには、清掃部材が撓み、ローラ部材１１３が清掃面に接触し、吸込具１０が自ら進む力を発生する。そのため、軽い力で吸込具を操作可能となる。

尚、回転清掃体１１０の上部側に、吸込口１００における負圧の大きさによって撓んで開口する、図示しない吸気口を形成して、上ケース１２の上方空間に浮遊する塵埃を吸込口１００内に取り込むように構成してもよい。

回転清掃体１１０は、その軸方向両端部に延出する図示しない軸を有しており、これらの軸が吸込口１００の内側両端に設けられた図示しない軸受けに支持されることで、吸込口１００内に回転自在に設けられている。なお、回転清掃体１１０の一端には、電動機１２０からの回転駆動力を受ける大径プーリ１３０（図６（ｂ）参照）が設けられている。

そして、回転清掃体１１０に掻き出された塵埃は、図４（ｂ）に示すように、吸込口１００から吸込通路１０１を通じて吸込具継手１０Ｂの前記した通路Ｒ１に運ばれ、その後、延長管５（図１参照）やホース３を通じて掃除機本体２の図示しない集塵室に吸引される。

図７にあるように、電動機収容室１３は、吸込具本体１０Ａの左右方向では腕部１０Ａ１内に形成されている。電動機１２０は、電動機１２０から飛び出した軸部１２４ａが吸込具本体１０Ａの外側に位置し、カバー部材１２５が吸口本体１０Ａの中央側に位置するように配置される。

電動機収容室１３内には、電動機１２０を支持するための支持部１３ａ，１３ｂが下ケース１１に形成され、支持部１３ｃ，１３ｄが上ケース１２に形成されている。各支持部１３ａ〜１３ｄは、いずれも、電動機１２０の一端部に設けられるカバー部材１２５（図１参照）の四隅部分をそれぞれ支持するようになっている。

尚、カバー部材１２５と各支持部１３ａ〜１３ｄとの間には、隙間Ｓ１がそれぞれ形成されるようになっており、この隙間Ｓ１は、電動機１２０を冷却した後の冷却用空気の通り道として機能するようになっている。

一方、吸込具本体１０Ａの他方の腕部１０Ａ２には、図７に示すように、後部側に基板収容室１４が設けられており、この基板収容室１４には、電動機１２０を駆動制御するための制御基板１０Ｃが配置されている。この基板収容室１４を形成する上ケース１２の後部には、スリット１２ａ（図１１参照、以下同じ）が形成されており、このスリット１２ａを通じて上ケース１２の後方から冷却用の空気が導入されるようになっている。

また、基板収容室１４には、吸込具本体１０Ａの後端部に設けられた後端スリット１５０（図１１参照）から導入された冷却用の空気も流入するように構成されている。

基板収容室１４は、前側の隔壁１４ａに設けられた開口部１４ｂを通じて下ケース１１の上面と上ケース１２との間に形成される通路Ｒ３に連通している。この通路Ｒ３は、腕部１０Ａ１側において、電動機収容室１３を仕切る隔壁１３ｅに設けられた開口部１３ｅ’（図９参照）を通じて電動機収容室１３に連通している。尚、図９において１４ａ、１３ｅは隔壁であり、また１４ｂ，１３ｅは開口部であり、１５はユニットカバーである。

電動機１２０は、図１及び図１０に示すように、フロントキャップ１２１と、フロントキャップ１２１に一端部が固定される断面（断面の輪郭）が略小判形状とされたハウジング１２２と、ハウジング１２２の他端部に取り付けられるリアキャップ１２３と、ハウジング１２２内に配置され、フロントキャップ１２１およびリアキャップ１２３に回転自在に支持される回転軸である電動機軸１２４ａを有するアーマチュア１２４と、リアキャップ１２３の端部に被せられるカバー部材１２５と、を有している。

またハウジング１２２は吸気開口１２２ｂと排気開口１２２ｃ及び１２２ｄを有している。１２３ｃはリアキャップ１２３に設けた段差面である。ハウジング１２２の曲面部の内側には、図１２（ｂ）に示すようにマグネット１２２ａが接着材及び、U字スプリング２０１により固定されている。

ここで、ハウジング１２２には、マグネット１２２ａの短幅方向の中央位置と一致した略長方形の長孔２０２を電動機の軸方向に設けている（図１，図１４参照）。長孔２０２の幅（電動機軸に直交する方向の幅長さ）は図１３に示すようなシミュレーション結果より、マグネット１２２aが取り付けられている部分側のハウジング幅（電動機軸に直交する方向の幅長さ）の１５％付近が望ましい。

つまり、この１５％という値は必要とするトルクを最大限に引き出すというトルク優先の設計方針に基づき導き出した値である。したがって、トルク優先ではなく電動機の軽量化と必要トルクの確保という双方の設計方針を満足するには３０％付近以下という値が導き出された。この値にすると必要トルクと軽量化の要請を満足することができる。

本実施例では、ハウジング１２２のマグネット１２２ａが存在する片側の曲面部にのみ長孔２０２を設けているが、両側に長孔２０２を設けても良い。また、長孔２０２の形状は長方形に限らず、円形状の孔をモータの軸方向に並べる等の方法でも構わない。長孔の形状はどのような形状でも構わないが、製作の観点から見ると長方形の長孔が最も適している。

ハウジング１２２には、フロントキャップ１２１側の外周面に、冷却用の空気をハウジング１２２内に導入するための吸気開口１２２ｂが形成されている。

また、ハウジング１２２のリアキャップ１２３側には、冷却用の空気をハウジング１２２内から排出するための排気開口１２２ｃが形成されている。さらに、ハウジング１２２内でマグネット１２２ａとコア１２４ｂとの間には、図１２（ｂ）に示すように、電動機１２０（ハウジング１２２）の内部へ流入する、後記する冷却用の空気が流れる隙間Ｓ３が形成されている。

フロントキャップ１２１は、図１０（ｃ）に示すように、ハウジング１２２の一端部に取り付けられる側面視で略小判形状を呈しており、中央部には、アーマチュア１２４の軸部１２４ａを支持するための軸受け部１２１ａが設けられている。

アーマチュア１２４は、図１２（ｃ）に示すように、出力軸となる軸部１２４ａを有し、軸部１２４ａにコア１２４ｂと、コンミテータ１２４ｃが固着されている。コア１２４ｂは、鉄心片を積層して製造され、軸部１２４ａを中心にして放射状に延びる複数（例えば、本実施形態では７個）のティース１２４ｄ（図１２（ｂ）参照、以下同じ）を有する。

ティース１２４ｄは、軸方向から見て略Ｔ字状に形成されており、これらティース１２４ｄ間に軸方向に長い蟻溝状のスロット（例えば、本実施形態では７個）が形成されている。ティース１２４ｄには、スロットを介してコイルが巻装されている。

リアキャップ１２３は、図１、図１０（ａ）に示すように、ハウジング１２２の端部に装着される有底円筒状を呈しており、図１２（ｃ）に示すように、底部１２３ｄの中央部分に、アーマチュア１２４の軸部１２４ａの端部が挿入されて支持される軸受け部１２３ａが設けられている。

また、リアキャップ１２３の端部には、図１、図１０（ｂ）に示すように、電動機用基板１２３ｂが装着されている。この電動機用基板１２３ｂは、カバー部材１２５で周縁部が覆われるようになっている。なお、カバー部材１２５は、リアキャップ１２３の段差面１２３ｃに装着されるようになっている。

リアキャップ１２３の底部１２３ｄの内側には、図１２（a）、図１４（ｂ）に示すように、ブラシ部１２７が設けられている。ブラシ部１２７は、略環状とされたブラシホルダ１２７ａと、このブラシホルダ１２７ａに摺動自在に収容された導電性のブラシ１２７ｂと、を有している。ブラシ１２７ｂは、アーマチュア１２４のコンミテータ１２４ｃのセグメント１２４ｆに摺接するようになっており、底部１２３ｄに突設された支軸１２６ａに保持されたばね部材１２６ｂによってコンミテータ１２４ｃに向けて付勢されている。尚、ばね部材１２６ｂの先端部１２６ｃ（図１２（ａ）参照）は、ブラシ１２７ｂに向けて折曲されている。

本実施形態では、図１２（ａ）に示すように、コンミテータ１２４ｃを挟んで２つのブラシ部１２７を有しており、電動機１２０の軸方向から見ると、２つのブラシ１２７ｂは、ハウジング１２２の略小判形状の対角線上に配置されている。断面が略四角形状の電動機収容室１３に対しても対角線上に配置されることとなる。

そして、各ブラシ１２７ｂの外周側端面１２７ｃは、ハウジング１２２の略小判形状よりも外周側に位置しており、かつ、ハウジング１２２の略小判形状が内接する四角形（図中二点鎖線で図示した四角形）よりも内周側に位置している。

つまり、図１５（ａ）に示すように、断面略四角形状の電動機収容室１３内において、ハウジング１２２の略小判形状の対角線上において、ハウジング１２２の外側に形成される隅部のデッドスペースＤＳに、２つのブラシ１２７ｂを逃がすようにして配置することができる。これによって、その分、電動機収容室１３の高さ寸法Ｈ１を小さくすることができる。

図１５（ｂ）は、比較例として、断面略小判形状のハウジング１２２の長径上に、２つのブラシ１２７ｂを配置した例であり、本実施形態と同様に２つのブラシ１２７ｂを配置すると、長径方向の外側に２つのブラシ１２７ｂが突出してしまい、この突出する分、電動機収容室１３の高さ寸法Ｈ１が大きくなってしまう。

この場合、図１５（ａ）に二点鎖線で示すように、断面略小判形状のハウジング１２２の長径上に設けた２つのブラシ１２７ｂ’を短く設定すれば、電動機収容室１３の高さ寸法Ｈ１内に２つのブラシ１２７ｂ’を収容することができるが、その分、２つのブラシ１２７ｂ’がブラシ１２７ｂに比べて短くなってしまい、ブラシ１２７ｂ’の長寿命化を図ることができない。

これに対して、本実施形態では、図１２（ａ）に示すように、ハウジング１２２の略小判形状の対角線上において、各ブラシ１２７ｂの外周側端面１２７ｃが、ハウジング１２２の略小判形状よりも外周側に位置しており、かつ、ハウジング１２２の略小判形状が内接する四角形Ｔ（図中二点鎖線で図示した四角形）よりも内周側に、２つのブラシ１２７ｂを配置した構成としたので、前記した比較例（図１５（ｂ））と同様の長さを有した２つのブラシ１２７ｂをそのまま電動機１２０に用いることができ、ブラシ１２７ｂの長寿命化、更には電動機１２０の長寿命化を図ることが可能である。

尚、ブラシ部１２７は、２つ設けたものに限られることはなく、ハウジング１２２の略小判形状が内接する四角形Ｔの四隅に対応して４つ設けてもよい。

電動機１２０は、カバー部材１２５の弾力性を利用して下ケース１１および上ケース１２により形成される電動機収容室１３に収容されている。ここで、カバー部材１２５は合成ゴム等の弾力性を有する材料でできている。したがって、電動機１２０の振動が下ケース１１および上ケース１２に伝わり難い構造となっている。

尚、フロントキャップ１２１にも、図１に示すように、合成ゴム等の弾力性を有するブッシュ１２８が装着され、このブッシュ１２８を介して、下ケース１１に設けられた支持部１１ｆ及び、ユニットカバー１５に設けられた支持部１５ｆにフロントキャップ１２１側が支持されるようになっている（図７参照）。したがって、電動機１２０は、フロントキャップ１２１側においても防振構造が採られている。

そして、電動機１２０の軸部１２４ａには、図６（ｂ）に示すように、小径プーリ１３１が装着されるとともに、回転清掃体１１０の端部の軸部１１０ａには、大径プーリ１３０が装着されている。これらの間に歯付きベルト１３２が架け渡されて、小径プーリ１３１から大径プーリ１３０に動力が伝達される。また、歯飛びを防止するためと、小径プーリ１３１及び大径プーリ１３０と歯付きベルト１３２の噛合う歯数を多くするためにテンショナー１３３を設けている。

次に、電動機１２０に電流が流れた際のハウジング１２２に設けた軸方向に長い長孔２０２について図１６に示す電動機の簡易図で説明する。

図１６において、コイルに電流が流れたとすると、コイルを電流が流れることによって発生する磁束はＨＣ１，ＨＣ２となり、これに対してマグネット１２２ａによって発生する磁束はＨＭとなる。

磁束ＨＭ、磁束ＨＣ1及び磁束ＨＣ２は共に電磁鋼板から出来ているハウジング１２２を磁気回路としている。そして、図１６においてコイルに電流を流すことにより生じる実線で示す磁束の流れと、マグネット１２２aによって生じる破線で示す磁束の流れを矢印で示しているが、図面を２つの直交する線分で４分割してみると第２象限と第４象限、つまり図示のＳ部において、コイルによる磁束ＨＣ１及び磁束ＨＣ２がマグネットによる磁束ＨＭと逆向きとなっており、コイルによって生じる磁束ＨＣ１及び磁束ＨＣ２がマグネットから発生する磁束ＨＭを弱めてしまっている。

そのため、本実施例においては磁束ＨＣ１を弱めるために、マグネット１２２aが存在する側のハウジング面１２２ｄの幅方向（電動機軸と直交する方向）の円弧部の中央(頂点）に、電動機１２０の軸方向に長い長方形の長孔２０２を設けている。これにより、磁束ＨＣ１の磁気回路が途中で途切れるため、磁束ＨＣ１が弱まることで磁束ＨＭが弱まることを抑制することができる。

尚、ハウジング１２２は平板状の鋼板を折り曲げて端部をつき合わせて製作するが、この突き合せ部１２２ｅに長孔２０２を設けるとハウジング１２２の成形維持効果が損なわれる恐れがある場合は、突き合せ部１２２eと反対側のハウジング面１２２ｄに長孔２０２を設けることで対応するのが実際的である。

ただ、この突き合せ部１２２ｅの成形維持に問題がなければ、磁束ＨＣ２においても上述した長孔２０２と対向(対角線上）するハウジングの突き合せ部１２２ｅ側の面に同様の長孔を設けることによって同様の効果を得ることができる。

一方磁束ＨＭへの影響においては、マグネット１２２ａの形状が円弧状のマグネットであるため磁束密度が小さいマグネット１２２ａの円弧の頂点を長孔２０２の中央と一致させているため、長孔２０２の磁束減少作用は殆ど無く、そのため、長孔２０２を追加することで軽量化とトルク向上を効率を落とさずに行うことが出来る。

ここで、長方形の長孔２０２の仕様であるが、幅の長さ(電動機軸に直交する方向の長さ）については図１３に示すようなシミュレーション結果より、電動機のマグネット１２２ａが設置されている側のハウジングの幅（電動機軸に直交する方向の幅長さ）の１５％付近以下が望ましいものであるが、必ずしもこれに限定されず、その製品仕様によって適切に選択されれば良いものである。

つまり、この１５％という値は必要とするトルクを最大限に引き出すというトルク優先の設計方針に基づき導き出した値である。したがって、トルク優先ではなく電動機の軽量化と必要トルクの確保という双方の設計方針を満足するには３０％付近以下という値が導き出された。この値にすると必要トルクと軽量化の要請を満足することができる。

また、長孔２０２の長さ(電動機軸方向の長さ）であるが、図１２（ｃ）ではマグネット１２２ａの軸方向長さの約半分程度の長さに設定してあるが、凡そ１／３から３／４の範囲に設定される。ただ、これについても必ずしもこれに限定されず、その製品仕様によって適切に選択されれば良いものである。

要は、コイルに電流が流れることで生じる磁束が長孔２０２によってマグネットの磁束を弱めるのを抑制できれば良いものであるので、設計上適切な形状を決めればよいものである。

更に、付随的な効果として、長孔２０２を設けることにより電動機のハウジング１２２の重量を軽くすることが可能となるため電動機の軽量化が期待できるものである。

次に、電動機１２０の冷却について説明する。
本実施形態では、掃除機本体２に備わる図示しない電動送風機の吸引力により、吸込具１０の吸込口１００とは別に設けた導入口より空気を導入して、これを冷却用の空気として用いている。

図１１に示すように、前記した導入口として、吸込具本体１０Ａの下ケース１１の後部側には、後端スリット１５０が設けられている。この後端スリット１５０は、下ケース１１に設けられた車輪１１ｄの前方において、上方斜め後方に開口が向く状態に設けられている。

ここで、後端スリット１５０は、図１７に示すように、これに連続する上板１５１と、図示しない下板との間に形成される通路Ｒ２に連通しており、また、この通路Ｒ２は、基板収容室１４に連通している。したがって、後端スリット１５０を通じて導入された冷却用の空気は、通路Ｒ２を通じて基板収容室１４に流入し、制御基板１０Ｃを冷却する。また、上ケース１２のスリット１２ａを通じて、腕部１０Ａ２の後方の空気が基板収容室１４に導入され、この空気によっても制御基板１０Ｃが冷却される。

基板収容室１４に流入した冷却空気は、その後、隔壁１４ａの開口部１４ｂを通じて通路Ｒ３に流入し、通路Ｒ３から隔壁１３ｅの開口部１３ｅ’を通じて電動機収容室１３に流入する（図７，図９参照）。

その後、電動機収容室１３に流入した冷却用の空気は、電動機収容室１３の電動機１２０の開口１２２ｂを通じてハウジング１２２内に流入し、コア１２４ｂとマグネット１２２ａとの間を通過してコア１２４ｂを冷却する。

その後、ハウジング１２２内を冷却した空気は、開口１２２ｃや側面に形成される開口１２２ｄ（図９（ａ）参照）から電動機１２０の外部に排出され、通路Ｒ４に流入する。そして、通路Ｒ４から吸口継手１０Ｂの回動軸７の端部開口７ａを介して吸込具継手１０Ｂ内に流入し、通路Ｒ１に流れ込む。よって、冷却用の空気は、電動機１２０内を、電動機１２０から飛び出した軸部１２４ａ側からカバー部材１２５側へ向かって流れる。つまり、冷却用の空気は、電動機１２０内を、吸込具本体１０Ａの外側から中央側へ向かって流れる。

したがって、電動機１２０内を通過して電動機１２０を冷却した空気は、ブラシ１２７ｂから生じる可能性のある塵埃等とともに通路Ｒ１に流れ込む。尚、図１１に示すように、上ケース１２における電動機収容室１３に対応する位置にスリット１２ｃを設け、このスリット１２ｃを通じて電動機収容室１３に直接、冷却用の空気を導入してもよい。

このように構成することによっても、電動機１２０を好適に冷却することができる。なお、スリット１２ｃ等に図示しないフィルターを配置して塵埃が電動機収容室１３内に流入するのを抑制するように構成してもよい。

また、電動機の開口１２２Ｃより排出される空気は高温となるため、周囲の樹脂の軟化等を引き起こす可能性があるため、通路Ｒ３から、開口１２２Ｃより排出される空気を冷却するための、空気を混ぜるためのバイパス２０３を設けてもよい（図９参照）。但しその際は開口部１３ｅ’とバイパス２０３の流路面積の割合に注意する必要がある。

尚、本実施例における長孔２０２の設置は、掃除機の吸込具用の電動機に限らず、マグネットを用いた直流モータに関しても効率やトルクを犠牲にせずに軽量化を行う方法として有効である。

1…電気掃除機、2…掃除機本体、3…ホース、4…手元操作部、5…延長管、5a、5b… 管体、7…回動軸、7a…吸口継手の端部開口、7b…回動部、8…バンパー、10… 吸込具、10A…吸込具本体、10A1…吸込具本体腕部、10A2…吸込具本体腕部、10B…吸込具継手、10C…制御基板、11…下ケース、11a…ブラシ駆動スイッチ、11b…ブラシカバー、11c…ブラシカバー、11d…車輪、11f…支持部、12…上ケース、12a…スリット、12c…スリット、13…電動機収容室、13a…電動機支持部、13b…電動機支持部、13c…電動機支持部、13d…電動機支持部、13e…隔壁、13e…開口部、13f…仕切り部、14…基板収容室、14a…隔壁、14b…開口部、15…ユニットカバー、15f…支持部、100…吸込口、101…吸込通路、110…回転清掃体、110a…回転清掃体の軸部、111…筒状基体、112a…清掃部材、112a…清掃部材112aの外周、112b…清掃部材、112b…清掃部材112bの外周、112c…清掃部材、112d…清掃部材、113…ローラ部材、120…電動機、121…フロントキャップ、121a…軸受部、122…ハウジング、122a…マグネット、122b…開口（吸気）、122c…開口（排気）、122d…開口（排気）、123…リアキャップ、123a…軸部、123b…電動機用基板、123c…段差面、123d…底部、124…アーマチュア、124a…電動機軸部、124b…コア、124c…コンミテータ、124d…ティース、124f…コンミテータのセグメント、125…カバー部材、126a…支軸、126b…ばね部材、126c…ばね部材の先端部、127…ブラシ部、127a…ブラシホルダ、127b…ブラシ、127c…ブラシの外周側面、128…ブッシュ、130…大径プーリ、131…小系プーリ、132…歯付きベルト、133…テンショナー、150…後端スリット、151…上板、201…Ｕ字スプリング、202…長孔、203…バイパス。

Claims (8)

1. 掃除機本体と、前記掃除機本体に接続されたホースと、前記ホースに接続された手元操作部と、前記手元操作部と接続された延長管と、前記延長管に取り付けられる吸込具とを備えた電気掃除機において、
   前記吸込具は内部に回転清掃体と、前記回転清掃体を回転駆動する電動機とを有しており、前記電動機のアーマチュアのスロットの数は奇数であり、前記電動機のハウジング内に設置されたマグネットの前記ハウジングの配置部分に前記電動機軸の軸方向に延びる長孔を形成したことを特徴とする電気掃除機。
2. 請求項１記載の電気掃除機において、前記ハウジングに設けた長孔は前記マグネットの短幅方向の中央の位置に形成されていることを特徴とする電気掃除機。
3. 下ケースと上ケースとの間に設けられた直流電動機と、前記下ケースの設けられた吸込口に配置された前記直流電動機によって駆動される回転清掃体と、前記吸込口から吸引される塵埃を移送する通路を備えた電気掃除機の吸込具において、
   前記直流電動機は、内部に少なくとも２個のマグネットを固定したハウジングと、前記マグネットと協働して磁界を形成するコイルが巻回されたアーマチュアと、前記アーマチュアに固定された電動機軸と、該電動機軸を中心として延びる複数のティースとを有し、前記複数のティース間に形成されているスロットの数は奇数であり、前記マグネットが固定されたハウジングの面に前記電動機軸の方向に沿って延びる長孔を形成したことを特徴とする電気掃除機の吸込具。
4. 請求項３に記載の電気掃除機の吸込具において、
   前記マグネットは前記電動機軸に直交する断面が円弧状に形成され、前記円弧の頂点に沿って前記長孔が形成されていることを特徴とする電気掃除機の吸込具。
5. 請求項３に記載の電気掃除機の吸込具において、
   前記電動機軸に直交する方向の前記長孔の幅の長さは前記マグネット設置されている側の前記ハウジングの幅の３０％付近以下であることを特徴とする電気掃除機の吸込具。
6. 請求項３に記載の電気掃除機の吸込具において、
   前記電動機軸に直交する方向の前記長孔の幅の長さは前記マグネット設置されている側の前記ハウジングの幅の１５％付近以下であることを特徴とする電気掃除機の吸込具。
7. 請求項５又は請求項６に記載の電気掃除機の吸込具において、
   前記長孔の幅の長さは前記ティースの幅の長さよりも大きいことを特徴とする電気掃除機の吸込具。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の電気掃除機の吸込具において、
   当該吸込具に組み込んだ際に前記長孔が当該上又は下に位置するよう配置されることを特徴とする電気掃除機の吸込具。

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