JP2014124008A - 電動送風機とそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】カーボンブラシ固着の要因による異常停止が無い電動送風機を提供する。
【解決手段】シャフト３に設けられた整流子１１と電機子巻線が施された電機子コアから構成されたロータと、整流子１１に電力を通電するカーボンブラシ２１と、カーボンブラシ２１を内包するブラシホルダ２０と、ロータの外周に位置するステータと、ステータを保持すると共にロータを回転自在に保持するブラケットと、シャフト３の一端に取着されたインペラと、インペラを覆うケーシングとを備え、ブラシホルダ２０の内面及びカーボンブラシ２１の表面のうちの少なくとも一方に絶縁材料２５をコーティングするもので、電動送風機のカーボンブラシ固着の要因による異常停止を防止し、品質が良く長寿命な電動送風機を提供することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気掃除機等に使用される電動送風機および電気掃除機に関するものである。

従来の一般的な電気掃除機用の電動送風機として、図４〜図６に示されるようなものがあった（例えば、特許文献１参照）。

図４は、上記特許文献１に記載された従来の電動送風機の要部断面図、図５は、同電動送風機のカーボンブラシユニットの側面断面図、図６は、同電動送風機のカーボンブラシユニットの上面断面図である。

図４〜図６において、従来の電気掃除機用の電動送風機１は、電動機２と、電動機２の出力軸であるシャフト３の一端に設けられたインペラ４と、インペラ４を覆い中央部に吸気口５ａを有するケーシング５によって構成されている。

電動機２は、界磁コア６に一対の界磁巻線７を施してなるステータ８と、シャフト３に具備される電機子コア９に電機子巻線１０を施し、整流子１１を同軸上に配置してシャフト３の両端に設けられた軸受１２によって回転自在に支持されたロータ１３とから構成される。

ロータ１３は軸受１２を介しブラケット１４に固定され、ステータ８もロータ１３を覆うようブラケット１４の内面に固定される。また、ブラケット１４には、界磁巻線７から整流子１１へと通電する役割を果たす一対のカーボンブラシユニット１５が、樹脂からなる保持器１６を介してビス１７などで固定される。

カーボンブラシユニット１５は、界磁巻線７と電気的接続を行うため主に真鍮などの金属から成る平板をプレスで折り曲げられて中空に成形され、外形が略直方体の筒体１８と、筒体１８の反整流子１１側の開口部を閉塞するとともに同じく真鍮などの金属から成る蓋体１９によって構成されるブラシホルダ２０と、ブラシホルダ２０内面を摺動する直方体のカーボンブラシ２１と、筒体１８内の蓋体１９とカーボンブラシ２１の間に挿入されるコイルバネ２２と、蓋体１９とカーボンブラシ２１とを通電するための導線であるピッグテール２３によって構成される。そして、カーボンブラシ２１は、コイルバネ２２の弾性力により整流子１１側に常に付勢される。

以上のように構成された従来の電動送風機は、電動送風機１に電源が印加されると、電流は界磁巻線７、カーボンブラシユニット１５、整流子１１（電機子巻線１０）、カーボンブラシユニット１５（一対のうちの残り片側）、界磁巻線７（一対のうちの残り片側）の順に流れていく。

ここで、界磁巻線７で生成される磁界と、電機子巻線１０で生成される磁界との作用によりロータ１３の回転位置が移動する。ロータ１３の回転位置が移動しても、整流子１１とカーボンブラシ２１が常に接触するように構成されているため、電機子巻線１０への通電は継続され、ロータ１３の回転が継続するように電動機２は動作する。この動作に連動してシャフト３が回転し、シャフト３に連結されたインペラ４の回転によりケーシング５の吸気口５ａより風を吸引する。吸引された空気は、ケーシング５内の流路（図示せず）、ブラケット１４内の流路を通り、最後には電動送風機１の外部へと放出される。

電動送風機１に電力が供給され運転を続けていくうちに、カーボンブラシ２１は電気的要因、及び機械的要因により摩耗していく。カーボンブラシ２１はコイルバネ２２の弾性力により整流子１１側に常に付勢されるため、電動送風機１の運転は継続されるが、最終的にカーボンブラシ２１が磨耗し無くなると、カーボンブラシ２１と整流子１１の導通が遮断され電動送風機１は寿命を迎える。

特開２００８−１８３０８８号公報

しかしながら、上記従来の電動送風機においては、カーボンブラシ２１を内包するブラシホルダ２０を導電材料で構成していると、本来は、界磁巻線７、筒体１８、蓋体１９、ピッグテール２３、カーボンブラシ２１の順で電流が流れるよう構成されているが、実際は、界磁巻線７、筒体１８、カーボンブラシ２１という短絡経路２４が発生している。また、カーボンブラシ２１は高速回転する整流子１１と当接しているため、整流子１１の回転方向とは反対側に押され、特に筒体１８の整流子１１側端部にて、カーボンブラシ２１との短絡経路が発生しやすい。

筒体１８とカーボンブラシ２１との電気的通電が行われている中、カーボンブラシ２１は高速回転している整流子１１と当接しているため微小ながら振動している。そのため短絡経路間にてアーク火花が発生することにより発熱し、カーボンブラシ２１と筒体１８とが炭化固着することにより、カーボンブラシ２１が整流子１１に当接しなくなり、電動送風機の運転が異常停止するという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電動送風機のカーボンブラシ固着の要因による異常停止を防止し、品質が良く長寿命な電動送風機および電気掃除機を提供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、シャフトに設けられた整流子と電機子巻線が施された電機子コアから構成されたロータと、前記整流子に電力を通電するカーボンブラシと、前記カーボンブラシを内包するブラシホルダと、前記ロータの外周に位置するステータと、前記ステータを保持すると共に前記ロータを回転自在に保持するブラケットと、前記シャフトの一端に取着されたインペラと、前記インペラを覆うケーシングとを備え、前記ブラシホルダの内面及び前記カーボンブラシの表面のうちの少なくとも一方に絶縁材料をコーティングするもので、電動送風機のカーボンブラシ固着の要因による異常停止を防止し、品質が良く長寿命な電動送風機を提供することができる。

また、本発明の電気掃除機は、請求項１〜４の何れか１項に記載の電動送風機を用いたもので、安定した吸い込み性能を長期間にわたって維持できる電気掃除機を提供することができる。

本発明の電動送風機は、カーボンブラシ固着の要因による異常停止を防止し、品質が良く長寿命にすることができるもので、この電動送風機を電気掃除機に搭載することで安定した吸い込み性能を長期間にわたって維持できる電気掃除機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における電動送風機のカーボンブラシユニットの断面図 同電動送風機の他の例を示すカーボンブラシユニットの断面図 本発明の実施の形態２における電気掃除機の構成図 従来の電動送風機の構成を示す要部断面図 同電動送風機のカーボンブラシユニットの側面断面図 同カーボンブラシユニットの上面断面図

第１の発明は、シャフトに設けられた整流子と電機子巻線が施された電機子コアから構成されたロータと、前記整流子に電力を通電するカーボンブラシと、前記カーボンブラシを内包するブラシホルダと、前記ロータの外周に位置するステータと、前記ステータを保持すると共に前記ロータを回転自在に保持するブラケットと、前記シャフトの一端に取着されたインペラと、前記インペラを覆うケーシングとを備え、前記ブラシホルダの内面及び前記カーボンブラシの表面のうちの少なくとも一方に絶縁材料をコーティングするもので、電動送風機のカーボンブラシ固着の要因による異常停止を防止し、品質が良く長寿命な電動送風機を提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明のブラシホルダの、整流子の回転方向と反対側でかつ前記整流子側の端部に絶縁材料をコーティングするもので、電動送風機のカーボンブラシ固着の要因による異常停止を防止し、品質が良く長寿命な電動送風機を提供することができる。

第３の発明は、特に、第１の発明のカーボンブラシの整流子の回転方向とは反対側の面に絶縁材料をコーティングするもので、電動送風機のカーボンブラシ固着の要因による異常停止を防止し、品質が良く長寿命な電動送風機を提供することができる。

第４の発明は、特に、第３の発明のカーボンブラシの整流子の回転方向とは反対側の面に、前記整流子側端部から反前記整流子側端部まで伸びる凸部を設け、かつ前記凸部の表面に絶縁材料をコーティングするもので、絶縁材料の使用量を抑えながら電動送風機のカーボンブラシ固着の要因による異常停止を防止し、品質が良く長寿命な電動送風機を提供することができる。

第５の発明に係る電気掃除機は、請求項１〜４の何れか１項に記載の電動送風機を用いたもので、安定した吸い込み性能を長期間にわたって維持できる電気掃除機を提供することができる。

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）
図１は、本発明の実施の形態１における電動送風機のカーボンブラシユニットの断面図である。なお、上記従来の電動送風機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において、本実施の形態における電動送風機のカーボンブラシユニット１５は、界磁巻線７と電気的接続を行うため主に真鍮などの金属から成る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１８と、筒体１８の反整流子１１側の開口部を閉塞すると共に同じく真鍮などの金属から成る蓋体１９によって構成されるブラシホル
ダ２０と、ブラシホルダ２０の内面を摺動する直方体のカーボンブラシ２１と、筒体１８内の蓋体１９とカーボンブラシ２１の間に挿入されるコイルバネ２２と、蓋体１９とカーボンブラシ２１とを通電するための導線であるピッグテール２３によって構成され、カーボンブラシ２１の整流子１１の回転方向とは反対側の面は、絶縁材料２５でコーティングされている。

そして、カーボンブラシ２１は、コイルバネ２２の弾性力により整流子１１側に常に付勢される。

以上のように構成された本実施の形態における電動送風機の動作、作用を説明する。

カーボンブラシ２１を内包するブラシホルダ２０を導電材料で構成していると、本来は界磁巻線７→筒体１８→蓋体１９→ピッグテール２３→カーボンブラシ２１と電流が流れるが、実際は、界磁巻線７→筒体１８→カーボンブラシ２１という短絡経路２４が発生しやすい。

しかしながら、本実施の形態によれば、カーボンブラシ２１の整流子１１の回転方向とは反対側の面が絶縁材料２５でコーティングされていることにより、筒体１８とカーボンブラシ２１との短絡経路が発生しなくなる。

これにより従来短絡経路間にて発生していたアーク火花によるカーボンブラシ２１と筒体１８との炭化固着の発生が無くなり、電動送風機１の運転が異常停止するという現象を防止することができる。

また、カーボンブラシ２１の整流子１１の回転方向とは反対側の面を絶縁材料２５でコーティングする代わりに、ブラシホルダ２０の、整流子１１の回転方向と反対側の整流子１１側の端部を絶縁材料２５でコーティングすることでも同様の効果が期待できる。

図２は、カーボンブラシユニット１５の他の例を示すもので、同図に示すように、カーボンブラシ２１の整流子１１の回転方向とは反対側の面に、整流子１１側端部から反整流子１１側端部まで伸びる凸部２６を設け、この凸部２６の表面に絶縁材料２５をコーティングするようにすれば、絶縁材料２５の量を減らしながら、同様の効果が期待できる。

以上のように、本実施例の形態においては、電動送風機のカーボンブラシ固着の要因による異常停止を防止し、品質が良く長寿命な電動送風機を提供することができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における電気掃除機の構成図である。

図３において、本実施の形態における電気掃除機は、掃除機本体３４と、掃除機本体３４と連通したホース３５と、ホース３５の一端と連通した延長管３６と、延長管３６端部に設けた操作ハンドル３７と、延長管３６の他端と連通した床用吸込具３８とを備え、掃除機本体３４内には、吸引力を発生させる電動送風機３９を内蔵し、この電動送風機３９の上流側には吸引した塵埃を貯める集塵室４０を有している。電動送風機３９には、上記実施の形態１における電動送風機を用いている。

以上のように構成された本実施の形態における電気掃除機の動作について説明すると、使用者は、操作ハンドル３７を持って電気掃除機の運転を開始すると、電動送風機３９から吸引力が発生し、床面を動かす床用吸込具３８から塵埃を吸い込む。吸引された塵埃は空気とともに延長管３６、ホース３５を経て集塵室４０へ流れ、集塵室４０で塵埃と空気
を分離し、塵埃を集塵室４０に貯め込み、空気だけを電動送風機３９が吸引する。

電動送風機３９が吸引した空気は、電動送風機３９内部を通過し、さらに掃除機本体３４内部を通過して掃除機本体３４の外部へ排出される。このとき、電動送風機３９の送風効率を高めているので、電気掃除機に組み込んだ場合、吸引性能が高く、快適な掃除ができるものである。

以上のように、本発明に係る電動送風機および電気掃除機は、カーボンブラシ固着の要因による異常停止を防止し、品質が良く長寿命にすることができるもので、電気掃除機に限らず、電動送風機を用いる各種家庭用電化機器、産業機器等の用途にも幅広く適用できる。

１ 電動送風機
２ 電動機
３ シャフト
４ インペラ
５ ケーシング
６ 界磁コア
７ 界磁巻線
８ ステータ
９ 電機子コア
１０ 電機子巻線
１１ 整流子
１２ 軸受
１３ ロータ
１４ ブラケット
１５ カーボンブラシユニット
１６ 保持器
１７ ビス
１８ 筒体
１９ 蓋体
２０ ブラシホルダ
２１ カーボンブラシ
２２ コイルバネ
２３ ピッグテール
２４ 短絡経路
２５ 絶縁材料
２６ 凸部
３４ 掃除機本体
３５ ホース
３６ 延長管
３７ 操作ハンドル
３８ 床用吸込具
３９ 電動送風機
４０ 集塵室

Claims (5)

1. シャフトに設けられた整流子と電機子巻線が施された電機子コアから構成されたロータと、前記整流子に電力を通電するカーボンブラシと、前記カーボンブラシを内包するブラシホルダと、前記ロータの外周に位置するステータと、前記ステータを保持すると共に前記ロータを回転自在に保持するブラケットと、前記シャフトの一端に取着されたインペラと、前記インペラを覆うケーシングとを備え、前記ブラシホルダの内面及び前記カーボンブラシの表面のうちの少なくとも一方に絶縁材料をコーティングすることを特徴とする電動送風機。
2. ブラシホルダの、整流子の回転方向と反対側でかつ前記整流子側の端部に絶縁材料をコーティングすることを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
3. カーボンブラシの整流子の回転方向とは反対側の面に絶縁材料をコーティングすることを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
4. カーボンブラシの整流子の回転方向とは反対側の面に、前記整流子側端部から反前記整流子側端部まで伸びる凸部を設け、かつ前記凸部の表面に絶縁材料をコーティングすることを特徴とする請求項３に記載の電動送風機。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の電動送風機を用いた電気掃除機。