JP2006203962A - 電動送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】 カーボンブラシが冷却風により効率よく放熱・冷却させ、カーボンブラシの温度を低減することにより、長寿命を確保しつつ高入力・高出力の電動送風機を提供する。
【解決手段】 内包するカーボンブラシ１５を保持するブラシ保持器組立８の、内包するカーボンブラシ１５を摺動保持する矩形状したブラシ摺動保持部１７ａと、カーボンブラシ１５を整流子１１へ押接するスプリング１６が摺動するブラシ摺動保持部１７ｂより外周側へ張り出した整流子側端面まで延びるスプリング摺動部１７ｂより構成された異形管１７であって、回転ファンより生じる冷却風２０の主通路側のスプリング摺動部１７ｂを一部切欠いた電動送風機。
【選択図】 図２

Description

本発明は、回転ファンにより吸引された冷却風により冷却される整流子電動機を用いた電動送風機に関する。

従来、掃除機等に使用される電動送風機は市場の高入力化・高出力化に対応する一方で、使い勝手の向上の面から小型軽量化が求められており、電動送風機自体の発熱からくる信頼性の確保が難しくなってきている。その対策として、特許文献１に記載されているように吸込んだ冷却風を有効に活用する部品を追加した構成が実施されていた。

しかし、これら電動送風機の冷却性改善は、主に巻線コイルや鉄心の冷却に鑑みて実施されたものが多く、最も磨耗が激しいカーボンブラシについては、カーボンブラシ自体の固有抵抗率を低減させたり、あるいは特許文献２に記載されているように表面やブラシ内部に抵抗率の異なる層を設けたりすることにより見掛け上の抵抗率を低減させることにより、カーボンブラシ自体の発熱を抑えることに主眼が置かれていた。

また、カーボンブラシに対する冷却性能を向上させる手段としては、冷却風の流れを工夫し、集中的にカーボンブラシと整流子に冷却風を当てることにより、カーボンブラシから発生する熱を放熱するものが知られている。
特開２００１−２３４８９７号公報

解決しようとする問題点は、カーボンブラシの固有抵抗にて発生した熱の放熱であり、高速回転する電動送風機に用いられるカーボンブラシは、座乗性の確保の面から一般的にレジン系カーボンブラシが使用されている。しかしながら、レジン系カーボンブラシは内部に樹脂分を有しているために固有抵抗が高く、表面やブラシ内部に抵抗率の異なる層を設けることにより見掛け上の低効率を低減させたとしても限界がある一方で、レジン系ゆえの耐熱性にも制約があったために、高入力・高出力の電動送風機における小型・軽量化を達成する課題となっていた。

また、上記引用文献に見られる冷却風の有効活用については、新しい部品を追加するという課題を有していながら、冷却風を集中させることにより通風圧損が増加してしまい、結果として電動送風機としての性能を低下させてしまうという課題があった。更には、カーボンブラシが異形管内部に内包されているため、冷却風は異形管を冷却することはできても、カーボンブラシを直接冷却することが出来ないため、冷却効果としては不十分であった。

上記課題を解決するために本発明は、内包するカーボンブラシを保持するブラシ保持器組立の、内包するカーボンブラシを摺動保持する矩形状したブラシ摺動保持部と、カーボンブラシを整流子へ押接するスプリングが摺動するブラシ摺動保持部より外周側へ張り出した整流子側端面まで延びるスプリング摺動部より構成された異形管であって、回転ファンより生じる冷却風の主通路側のスプリング摺動部を一部切欠いたもので、カーボンブラシの発熱を効率よく放熱させることができる。

本発明の電動送風機によれば、スプリング摺動部に設けた切欠き部から冷却風が異形管の内部に侵入し、カーボンブラシ側面と異形管のスプリング摺動部内面との間の通風路を流れるカーボンブラシ冷却風経路を形成することにより、カーボンブラシが冷却風により効率よく放熱・冷却でき、カーボンブラシの温度を低減させることができる。

また、スプリング摺動部に設けた切欠き部を複数個設けることにより、より多くの冷却風を確保することができる。

また、スプリング摺動部の切欠き部を、異形管整流子側先端部から内包するカーボンブラシの初期寸法の１／２の間の部分に設けたことにより、温度分布の異なるカーボンブラシにおいて、温度が高いカーボンブラシ先端部を効率的に冷却することができる。

また、内包するカーボンブラシを摺動保持するカーボンブラシ摺動保持部にも同様の切欠き部を設けることにより、冷却風を直接カーボンブラシへ当てることができ、より効果的に冷却することが出来る。
さらには、スプリング摺動部に設けた冷却風導入の切欠き部に、スプリング摺動部から更に外周へ延伸した案内羽根を設けることにより、より多くの冷却風を異形管内部に取り込むことができる。

したがって、部品点数を増やすことなくカーボンブラシの温度を低減させることができ、高入力・高出力でありながら長寿命かつ小型・軽量の電動送風機を提供することができる。

内包するカーボンブラシを保持するブラシ保持器組立の、内包するカーボンブラシを摺動保持する矩形状したブラシ摺動保持部と、カーボンブラシを整流子へ押接するスプリングが摺動するブラシ摺動保持部より外周側へ張り出した整流子側端面まで延びるスプリング摺動部より構成された異形管であって、回転ファンより生じる冷却風の主通路側のスプリング摺動部を一部ないしは複数個切欠いたものである。

以下に、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。

図１、図２において、本発明の実施例１を説明する。１は、回転ファン２とエアガイド３と前記回転ファン２、エアガイド３を覆うファンケース４からなるファン部であり、５は、界磁６、電機子７、ブラシ保持器組立８、およびそれらを保持固定するブラケット９、１０からなる整流子電動機である。界磁６は電磁鋼板を積層した鉄心と鉄心に巻き込まれたコイルより構成されており、この界磁６の内側に整流子１１と整流子１１に電気的に結線され鉄心に巻き込まれた電機子コイルを有する電機子７が配置してある。界磁６はブラケットＢ１０の円筒部１０ａ内部に圧入保持される一方、電機子７はその電機子軸１２に挿入固定された一対の軸受１３ａ、１３ｂにて回転自在に保持され、前記一対の軸受１３ａ、１３ｂは、それぞれブラケットＡ９、ブラケットＢ１０にて保持されている。

ブラケットＢ１０の円筒部１０ｂには整流子１１を挟んで対向する一対のブラシ保持器組立８が取付けられている。ブラシ保持器組立８は、合成樹脂製などの電気絶縁材料で形成された保持器１４と、保持器１４に貫通し導電性の金属製からなる内部にカーボンよりなるカーボンブラシ１５と弾性体よりなるスプリング１６を内包する異形管１７より構成され、前記カーボンブラシ１５をスプリング１６により整流子１１の対角表面に押接する一方で、ブラケットＢ１０に保持固定されている。

前記異形管１７は内包するカーボンブラシ１５を摺動保持する矩形状したブラシ摺動保持部１７ａと、カーボンブラシ１５を整流子１１へ押接するスプリング１６が摺動するブラシ摺動保持部１７ａより外周側へ張り出した整流子１１側端面まで延びるスプリング摺動部１７ｂより構成されており、回転ファン２より生じる冷却風２０の主通路側（冷却風が接触する側）に面したスプリング摺動部１７ｂに切欠き部１８を有している。
一方、ブラケットＡ９の中心に保持された軸受１３ｂを貫通して延伸した電機子軸１２の他方にはアルミなどの金属より構成された回転ファン２が固定されている。回転ファン２とブラケットＡ９の間には、回転ファン２にて発生した吸込み風１９を電動機内部へ導くための合成樹脂製などの材料で形成されたエアガイド３が設けられており、ブラケットＡ９に保持固定してある。更にはこれら回転ファン２、エアガイド３は、中央部に吸込み風１９を取り込む吸入口４ａを有する金属製よりなるファンケース４により覆われており、ファンケース４はブラケットＡ９に圧入固定してある。

ここで、整流子電動機５に電源が印加されると電機子７が回転する。電機子７が回転することにより電機子軸１２を介してファン部１の回転ファン２が高速回転し、ファンケース４の吸込み口４ａより空気が吸込まれる。吸込まれた吸込み風１９は回転ファン２を通り、エアガイド３とブラケットＡ９を経由して、整流子電動機５の内部へ導かれる。整流子電動機５内部へ取り込まれた吸込み風１９は、整流子電動機５の冷却風２０となり、界磁６、電機子７を冷却しながらブラケットＢ１０の風穴１０ｃから外部へ排気されていく。

ここで、冷却風２０は、カーボンブラシ１５を内包した異形管１７についても、冷却風２０が触れることにより同様にカーボンブラシ１５の放熱・冷却に直接寄与することとなるが、冷却風２０の一部はブラシ冷却風２０ａとなり、異形管１７のスプリング摺動部１７ｂに設けられた切欠き部１８から異形管１７の内部へ侵入することとなる。

また、スプリング摺動部１７ｂは整流子１１側端面まで形成されているため、異形管１７内部に侵入したブラシ冷却風２０ａは、カーボンブラシ１５の側面と異形管１７のスプリング摺動部１７ｂ内面との間に形成されたカーボンブラシ冷却風経路２１を経由して、効率よくカーボンブラシ１５を冷却することができる。

また、図３の実験結果にみられるように、異形管１７のスプリング摺動部１７ｂに設けられた切欠き部１８は、異形管整流子側先端部に近いほど低減効果は高く、カーボンブラシ１５の異形管１７初期内包寸法ｙに対して、切欠き部１８の設置位置ｘは、ｘ／ｙ＝１／２以下の範囲においてはカーボンブラシの温度低減効果は見られたが、それより外側に設置しても効果は少ないことも確認できた。

実施例２について図４を用いて説明する。ブラシ保持器組立８は、合成樹脂製などの電気絶縁材料で形成された保持器１４と、保持器１４に貫通し導電性の金属製からなる内部にカーボンよりなるカーボンブラシ１５と弾性体よりなるスプリング１６を内包する異形管１７より構成されており、前記異形管１７は矩形状したブラシ摺動保持部１７ａと、ブラシ摺動保持部１７ａより外周側へ張り出した整流子１１側端面まで延びるスプリング摺動部１７ｂより構成されている部分は実施例１と同じである。

本実施例では、回転ファン２より生じる冷却風２０の主通路側（冷却風が接触する側）のスプリング摺動部１７ｂに切欠き部１８を設けると共に、スプリング摺動１７ｂ部から外周へ延伸した案内羽根２２を設けたものである。

以上のように構成された電動送風機においては、ファン部１より吸込まれた冷却風２０が案内羽根２２に導かれ、より多くのブラシ冷却風２０ａを得ることができるため、より冷却性能を高めることができる。

なお、本実施例として、案内羽根２２は異形管１７のスプリング摺動部１７ｂの一部を切り起こすことにより構成しているが、別部品（図示せず）にて構成されていてもよい。

更には、本発明の実施例においては、異形管１７のスプリング摺動部１７ａに設けた切欠き部１８は、それぞれ一個の構成となっているが、図６に示す複数個有していても問題はない。

このように、本発明の電動送風機によれば、カーボンブラシに対する冷却性能を向上され、カーボンブラシの温度を低減させることにより、長寿命を確保しつつ高入力・高出力の電動送風機を得ることができる。

本発明の電動送風機は、小型・軽量の構成でありながら、カーボンブラシの温度を低減させることにより、高入力・高効率化に対応できうる電動送風機等の用途に有用である。

本発明の実施例１における電動送風機の側断面図 本発明の実施例１における異形管の詳細、（ａ）側面図、（ｂ）正面図、（ｃ）下面図 本発明の実施例１における切欠き部の設置位置とカーボンブラシの温度との関係を示すグラフ 本発明の実施例２における異形管の詳細、（ａ）側面図、（ｂ）正面図、（ｃ）下面図 本発明の他の実施例における異形管の詳細、（ａ）側面図、（ｂ）正面図、（ｃ）下面図 本発明の他の実施例における異形管の詳細、（ａ）側面図、（ｂ）正面図、（ｃ）下面図

符号の説明

１ ファン部
２ 回転ファン
３ エアガイド
４ ファンケース
５ 整流子電動機
６ 界磁
７ 電機子
８ ブラシ保持器組立
９、１０ ブラケット
１５ カーボンブラシ
１６ スプリング
１７ 異形管
１７ａ ブラシ摺動保持部
１７ｂ スプリング摺動部
１８ 切欠き部
２０ 冷却風
２２ 案内羽根

Claims (13)

1. 回転ファンとエアガイドと前記回転ファン、エアガイドを覆うファンケースからなるファン部と、電機子、界磁、ブラシ保持器組立、およびそれらを保持固定するブラケットからなる整流子電動機から構成された電動送風機であって、ブラシ保持器組立の異形管は、内包するカーボンブラシを摺動保持する矩形状したブラシ摺動保持部と、カーボンブラシを整流子へ押接するスプリングが摺動するブラシ摺動保持部より外周側へ張り出した整流子側端面まで延びるスプリング摺動部より構成され、回転ファンより生じる冷却風の主通路側のスプリング摺動部を一部切欠いたことを特徴とする電動送風機。
2. スプリング摺動部に設けた切欠き部を複数個有する請求項１に記載の電動送風機。
3. 内包するカーボンブラシを保持する矩形状したブラシ摺動保持部と、カーボンブラシを整流子へ押接するスプリングが摺動するブラシ摺動保持部より外周側へ張り出し、整流子側端面まで延びるスプリング摺動部より構成された異形管であって、スプリング摺動部に設けられた切欠き部は、異形管整流子側先端部から内包するカーボンブラシの初期寸法の１／２の間の部分に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電動送風機。
4. 回転ファンとエアガイドと前記回転ファン、エアガイドを覆うファンケースからなるファン部と、電機子、界磁、ブラシ保持器組立、およびそれらを保持固定するブラケットからなる整流子電動機から構成された電動送風機であって、ブラシ保持器組立の異形管は、内包するカーボンブラシを摺動保持する矩形状したブラシ摺動保持部と、カーボンブラシを整流子へ押接するスプリングが摺動するブラシ摺動保持部より外周側へ張り出した整流子側端面まで延びるスプリング摺動部より構成され、回転ファンより生じる冷却風の主通路側のスプリング摺動部とブラシ摺動保持部の一部を切欠いたことを特徴とする電動送風機。
5. スプリング摺動部、及びブラシ摺動保持部に設けた切欠き部を複数個有する請求項４に記載の電動送風機。
6. 内包するカーボンブラシを保持する矩形状したブラシ摺動保持部と、カーボンブラシを整流子へ押接するスプリングが摺動するブラシ摺動保持部より外周側へ張り出し、整流子側端面まで延びるスプリング摺動部より構成された異形管であって、スプリング摺動部、及びブラシ摺動保持部に設けられた切欠き部は、整流子側先端部から内包するカーボンブラシの初期寸法の１／２の間の部分に設けたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の電動送風機。
7. 回転ファンとエアガイドと前記回転ファン、エアガイドを覆うファンケースからなるファン部と、電機子、界磁、ブラシ保持器組立、およびそれらを保持固定するブラケットからなる整流子電動機から構成された電動送風機であって、ブラシ保持器組立の異形管は、内包するカーボンブラシを摺動保持する矩形状したブラシ摺動保持部と、カーボンブラシを整流子へ押接するスプリングが摺動するブラシ摺動保持部より外周側へ張り出した整流子側端面まで延びるスプリング摺動部より構成され、回転ファンより生じる冷却風の主通路側のスプリング摺動部を切欠くと共に、スプリング摺動部から外周へ延伸した案内羽根を設けたことを特徴とする電動送風機。
8. スプリング摺動部、及びスプリング摺動部から外周へ延伸した案内羽根を複数個有する請求項７に記載の電動送風機。
9. 内包するカーボンブラシを保持する矩形状したブラシ摺動保持部と、カーボンブラシを整流子へ押接するスプリングが摺動するブラシ摺動保持部より外周側へ張り出し、整流子側端面まで延びるスプリング摺動部より構成された異形管であって、スプリング摺動部に設けられた切欠き部、及びスプリング摺動部から外周へ延伸した案内羽根は、異形管整流子側先端部から内包するカーボンブラシの初期寸法の１／２の間の部分に設けたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電動送風機。
10. 回転ファンとエアガイドと前記回転ファン、エアガイドを覆うファンケースからなるファン部と、電機子、界磁、ブラシ保持器組立、およびそれらを保持固定するブラケットからなる整流子電動機から構成された電動送風機であって、ブラシ保持器組立の異形管は、内包するカーボンブラシを摺動保持する矩形状したブラシ摺動保持部と、カーボンブラシを整流子へ押接するスプリングが摺動するブラシ摺動保持部より外周側へ張り出した整流子側端面まで延びるスプリング摺動部より構成され、回転ファンより生じる冷却風の主通路側のスプリング摺動部とブラシ摺動保持部の一部を切欠くと共に、スプリング摺動部から外周へ延伸した案内羽根を設けたことを特徴とする電動送風機。
11. スプリング摺動部とブラシ摺動保持部に設けた切欠き部、及びスプリング摺動部から外周へ延伸した案内羽根を複数個有する請求項１０に記載の電動送風機。
12. 内包するカーボンブラシを保持する矩形状したブラシ摺動保持部と、カーボンブラシを整流子へ押接するスプリングが摺動するブラシ摺動保持部より外周側へ張り出し、整流子側端面まで延びるスプリング摺動部より構成された異形管であって、スプリング摺動部とブラシ摺動保持部に設けた切欠き部、及びスプリング摺動部から外周へ延伸した案内羽根は、異形管整流子側先端部から内包するカーボンブラシの初期寸法の１／２の間の部分に設けたことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の電動送風機。
13. 請求項１から請求項１２のいずれかに記載の電動送風機を用いた掃除機。
    
    
    

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