JP4230801B2 - 電動送風機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気掃除機などに使用される整流子電動機とファンとを備えた電動送風機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の整流子電動機を備えた電動送風機は、例えば、モータ本体部およびこのモータ本体部の整流子に一部が摺接するブラシ機構部をケース体内に設けた電動機と、この電動機の駆動により回転するファンと、このファンを覆いファンの回転により空気を吸い込む吸気口を開口したファンカバーとを備えている。
【０００３】
図７に示すものは、従来例のブラシ機構部１であり、ホルダー２とホルダー絶縁部３とからなるブラシホルダー４にカーボンブラシ５が移動可能に収容され、このカーボンブラシ５はブラシバネ６により図示しない整流子の表面に押圧され摺接されるようになっている。このカーボンブラシ５の表面とホルダー２の内面との間には、それらの全長にわたる長手方向に空隙７が設けられている。８は、導電部となるターミナルである。
このようなブラシ機構部１において、ファンにより生じた空気流の一部が整流子に摺接するカーボンブラシ５とホルダー２との一端部から流入して冷却空気Ａとなり、その長手方向に流れて、ホルダー絶縁部３の端部から排気されるようになってブラシ機構部１の冷却を行っている。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
図８に示すものは、他の従来例のブラシ機構部で、その断面が花印型（イ）や、半円弧状（ロ）などになった細長い筒状のホルダー２と、このホルダー２の内部に移動可能に収容され、図示しないスプリングにより押圧して整流子の表面に摺接されている断面四角形の細長いカーボンブラシ５とにより構成されている。このカーボンブラシ５の表面とホルダー２の内面との間には、それらの長手方向に複数の空隙７が形成されている。この空隙７は、カーボンブラシ５とホルダー２との接触面積を少なくして、これらの間の摩擦力をより少なくするために設けられたものである。（例えば、特許文献２参照）
このように前者の従来例においては、ファンの回転により発生した空気の一部が、整流子の近くに位置するホルダーとカーボンブラシとの隙間の一端部から入り、これらの両者間の気体流路となる空隙を長手方向に沿って流れ、ブラシホルダーの他端部から流出するようになっている。これにより、発熱したブラシおよびブラシ機構部全体を気流により冷却することができる。
【０００５】
しかし、この場合には、ファンにより発生した気流はケース体内を電動機のロータ軸の軸方向に流れるのに対し、カーボンブラシとブラシホルダーとの間の気体流路への入口はロータ軸の軸方向と直交する方向に向いているので、十分な空気の取込みが行われず気体流路に流れる空気は限られたものになるために、ブラシの冷却効果はあまり期待できないという問題があった。
【０００６】
また、後者の従来例では、カーボンブラシとホルダーとの間に比較的大きな空隙を有するものの、この空隙にカーボンブラシを冷却するための冷却空気が流れることは示されていない。仮にこの空隙に冷却空気が流れるものと推定できたとしても、前者の従来例と同様な問題を有するものである。
【特許文献１】
特開平１０−７３０９６号公報（第３〜４コラム、図１、図２）
【特許文献２】
特開平１０−２３７１８号公報（第２、４コラム、図２〜図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に整流子電動機においては、高速回転する整流子とカーボン等の素材からなるブラシとが摺接して多量の摩擦熱が発生する。この発熱を速やかに外部に放熱させることが必要であった。
【０００８】
この発明の目的は、ブラシの作用で生じた熱を電動送風機のファンで発生した気流の一部を利用して、効率よくこのブラシを冷却することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、ケース体の内部に設けられ少なくとも２個所のベアリングで支持された回転自在のロータ軸と、このロータ軸の一部に取付けられ電機子鉄心に巻装の電機子巻線に接続された整流子と、前記電機子巻線に対向して配置された固定子の界磁巻線と、前記ロータ軸に固定された気体吸引用のファンと、前記整流子の外周に摺接させたブラシと、金属製で略角筒状をなし内側に前記ブラシが進退可能に嵌挿されるブラシ保持部及び排気口を有して前記ブラシ保持部に嵌合されたホルダー絶縁部を有したブラシホルダーとを備え、前記ブラシ保持部にその全長にわって前記ブラシ保持部の外方に突出する突部を設けて、前記ブラシの表面と前記突部の内面との間に気体流路を形成し、前記突部の数箇所を切起こし、この切起こしの跡を前記ファンにより発生した空気の風向方向に向かって開口させて前記気体流路に気体を流入させる気体流入口として設けるとともに、前記切起こしを前記気体流入口に前記ファンにより発生した気流の一部を導入させる呼込ガイドとして設けたことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を、図１から図６イ、ロに示す参考例とともに、図６ハを私用して説明する。
【００１１】
図１において、この発明の参考例に係る電動送風機を示す。
電動送風機１０は、図１に示すように電動機１１を有している。この電動機１１は、ケース体としての略円筒状の胴体ケース１２を有し、この胴体ケース１２の内側にモータ本体部１３が収納されている。
そして、胴体ケース１２には、軸方向の一端である前端面に円筒状の開口部１４が形成されているとともに、この開口部１４の周囲に外周方向に向けて突出する断面略Ｌ字状のフランジ部１５が屈曲形成されている。また、この胴体ケース１２の軸方向の他端である後端面は後板部１６により閉塞されているとともに、この後板部１６の中央部が後方に向けて略円筒状に突出し内側にベアリング１７が保持されている。さらに、胴体ケース１２の後部近傍の周面には、排気口としての吹出口１８が複数開口されている。
【００１２】
また、胴体ケース12の前端部には、長尺板状のブリッジ部20が胴体ケース12の開口部14の中央を横断して覆い、その両端部がねじ21によりフランジ部15に取付けられている。また、ブリッジ部20の略中央部には、内周側にベアリング17を嵌合して収容し、挿通孔22を有する略円筒状の取付筒部23が設けられている。なお、ブリッジ部20により覆われていない胴体ケース12の開口部14の部分が通風口となる。
一方、モータ本体部13は、鉄板が積層され胴体ケース12に固定された略筒状のコア25に複数のコイルが巻装された固定子26、および後板部16とブリッジ部20とで支持されたベアリング17，17に回転自在に軸支されるロータ軸27を備えている。そして、このロータ軸27の後板部16の近傍には、略板状の整流子片28が放射状にして多数周方向に配設された整流子29が設けられている。さらに、ロータ軸27に固定された積層鉄心30には、各整流子片28に引き出し線31が接続されたコイル32が巻装されて回転子とも呼ばれる電機子33を構成している。
【００１３】
そして、コア25には、絶縁性部材にて略角筒状に形成された一対の端子台34が、整流子29を中心に径方向に対向した位置に一体的にそれぞれ取付けられている。また、胴体ケース12には、その径方向に対向した位置に一対設けられたブラシ機構部35のホルダー絶縁部36がそれぞれねじ37により取付けられ、固定子26と、電機子33および整流子29が設けられたロータ軸27と、これらのブラシ機構部35とによりモータ本体部13が構成されている。
【００１４】
一方、ブリッジ部20の前側には、円盤状のディフューザ38がねじ39により取付固定されている。さらに、このディフューザ38の前方に位置して、ファン40が配置されている。このファン40は、回転により生じる空気との摩擦により発生する熱に対して耐熱性を有し、回転の際の慣性や質量などを考慮して、例えばアルミニウム合金などにて形成されている。
また、ファン40は、中央に電動機11のロータ軸27が嵌挿する嵌挿孔41を有する円板状の下板42と、この下板42と所定の間隔を有して対向し、中心に通風孔43を開口して下板42側に向けて拡開する上板44と、下板42と上板44との間に設けられその中心部から放射方向に渦巻き状の吸気風路45を複数区画して形成するファン翼46とを備えている。
そして、電動機11のロータ軸27が下板42の嵌挿孔41に挿入され、ロータ軸27の先端に設けたねじ部47に係合する６角ナット48と挿通孔22に係合するスリーブ49とにより、両面のワッシャ50を介して下板42の嵌挿孔41の外周部を挟持され、ファン40はロータ軸27に対して固定されている。
なお、ファン40は、モータ本体部13のロータ軸27の回転により、空気をファン翼46の作用によって外周に放出するように回転する。
【００１５】
一方、ブリッジ部２０にねじ３９で固定された前記ディフューザ３８は、その表側でかつファン４０の外周部を複数区画した整流板５１、および裏側の略全面を複数区画してファン翼４６の渦巻き方向と反対方向の渦巻状とした整流壁５２が設けられ、気体の風路５３の一部を形成している。なお、胴体ケース１２内の風路５３は、この胴体ケース１２と固定子２６との間等に形成されて、導入した気体をロータ軸２７の軸方向に流した後、吹出口１８から排気するようになっている。
一方、胴体ケース１２のフランジ部１５の外周部には有底円筒状のファンカバー５５が嵌合され、このファンカバー５５によりファン４０が覆われている。このファンカバー５５は、前面の中央部にファン４０の通風孔４３に対向する吸気口５６が開口されるとともに、後面の全面に後部開口部５７が形成されている。
【００１６】
次にブラシ機構部３５につき詳述する。
ブラシ機構部３５は、前記電機子３３の整流子２９に長手方向の一端面が摺接する断面４角形のカーボン等の素材からなるブラシ６０と、このブラシ６０を内部に移動可能に収容するブラシホルダー６１とを備えている。このブラシホルダー６１は、略角筒状で内側にブラシ６０が進退可能に嵌挿される導電性の金属材料からなるブラシ保持部６２と、このブラシ保持部６２の整流子２９と反対側の約半分と嵌合し合成樹脂製の絶縁材料からなる前記ホルダー絶縁部３６とにより構成されている。
【００１７】
また、ブラシ機構部35には、ブラシ保持部62に収容されたブラシ60を、整流子29に向かって進出させる方向に付勢して整流子29に電気的に導通させるコイルスプリング63が配設されている。さらに、一端部がブラシ60に固定され、他端部がホルダー絶縁部36の端面に排気口64を残して嵌合し固定されるブラシキャップ65に接触する連結用ピッグテイル66が設けられている。このブラシキャップ65は、前記端子台34の電極に接触する接続端子67に電気的に接続されている。
これらのブラシ60とピッグテイル66とコイルスプリング63とブラシキャップ65は、図３に見られるように、一体化してブラシホルダー61に挿入されている。
図４、５により明らかなように、ブラシホルダー61のブラシ保持部62は、互いに向かい合う長辺部と短辺部によりａ−ａ、ｂ−ｂのように断面が縦長の略長方形をなし、この略長方形はブラシ保持部62の一端から他端まで続いていることにより、その各コーナーは少なくともブラシ60の四隅をほぼ全長にわたって支持している。
【００１８】
このブラシ保持部62の長辺部の中央は、全長にわたり外方に対して突出した湾曲突部68を有し、その湾曲内面とブラシ60との表面とは、長手方向に空隙を有して気体流路69をなしている。この気体流路69は、ブラシ保持部62の一端から他端まで均一の形状になっている。
また、湾曲突部68においては、下半分に１列に並んだ４つの窓枠のように４角の切欠きを設けて４個の気体流入口70が形成されている。この気体流入口70は、前記ファン40により発生した空気の風向方向Ａに向かって開口している。そのためファン40の回転時には、容易に気体流入口70から一部の風を取込んでホルダー絶縁部36の端部に有する排気口64から排気をすることができるので、整流子29とブラシ60との摩擦熱を効率良く冷却することができる。
【００１９】
さらに、図６イに見られるように、湾曲突部６８の風向方向Ａに向った数箇所を切取って気体流入口７０としたり、これに図６ロのように、ブラシ保持部６２の短辺部のうちファン４０の風向方向Ａに向って第２湾曲突部７１をブラシ保持部６２の全長にわたって設けて第２気体流路７２とし、その数箇所にも第２気体流入口７３を開口することにより、一層冷却効果を高めることができる。また、本発明の一実施形態では、図６ハのように、湾曲突部６８の数箇所に切起しを設け、呼込ガイド７４と気体流入口７５を設けている。
【００２０】
次に、上記参考例の動作を説明する。
図示されていないスイッチを入れることにより、電動機１１が駆動される。すなわち、商用交流電源の電圧により固定子２６のコイルに電流が流れてコア２５が磁気化され、固定子２６の内周部に極性が異なるＮ極およびＳ極の複数の固定極を形成するとともに、端子台３４からブラシ６０および整流子２９を介して電機子３３のコイル３２に電流が流れて、電機子３３の外周部にある所定の位置に極性の異なるＮ極およびＳ極の複数の可動極が形成され、固定子２６の固定極および電機子３３の可動極の反発および吸引により電機子３３とともにロータ軸２７が回転し、ファン４０がファン翼４６の渦巻き方向に回転する。
【００２１】
このファン４０の回転により、ファンカバー５５の吸気口５６から空気が吸気され、ファン４０の通風孔４３から入った空気はファン翼４６によりファン４０の外周側に外方に向けて吹き出される。このファン４０の外周から吹き出された吸気流は、対向するディフューザ３８の表側でかつファン４０の外周部を複数区画した整流版５１を通過し、裏側のファン翼４６の渦巻き方向と反対方向の渦巻状とした整流壁５２で区画された気流通路を通過していく。
そして、渦巻き状にディフューザ３８の中心に向けて流れ、ディフューザ３８の裏面側に位置する電動機１１の胴体ケース１２の開口部１４から胴体ケース１２内に流入し、固定子２６および電機子３３の周囲にある風路５３となる空間を後板部１６に向って流れ、モータ本体部１３を冷却しつつ通過して吹出口１８から排気される。この気流の多くは、風路５３を流れて吹出口１８から排気されるが、その一部の気流はブラシホルダー６１とブラシ６０との間の気体流路６９を流れる。
【００２２】
この際、整流子２９とブラシ６０との摺接で生じた摩擦熱の冷却を行うが、この点につき詳述する。
すなわち、ファン４０による空気の分流は、ブラシ保持部６２の複数箇所の気体流入口７０ から導入され、ブラシ保持部６２に設けられた湾曲突部６８の気体流路６９を通過して、ホルダー絶縁部３６の排気口６４から排気されていくことで、加熱されたブラシ６０を冷却することによりブラシ機構部３５全体の冷却を電動送風機１０の稼動中に連続的に行うことができる。
また同時に、整流子２９への摺接により消耗したカーボン等の素材からなるブラシ６０の粉塵のうち、整流子２９の表面からブラシ保持部６２とブラシ６０との先端の隙間、または気体流入口６９から空気とともに気体流路６９に流入した粉塵は、排気口６４に向かって長手方向に流れてそこから排出させることができ、これら粉塵によるブラシ６０とブラシ保持部６２との摺動抵抗の増加を防止できる。これらの気流による冷却効果および粉塵処理を有する気体の流れは、風路５３を流れてきた一部の分流により行われる。
【００２３】
上述したように、上記参考例によれば、ブラシホルダーに設けた湾曲突部の気体流路に４個の気体流入口を設けたが、湾曲突部、気体流路および気体流入口はその大きさや形状を問わないとともに、気体流入口は必要により１個、２個または５個以上の多数であっても良いものである。
上記一実施の形態では、胴体ケース１２の風路を流れる気流の風向方向Ａに向けて気体流入口７５を設けるのに、図６のハに示されるような呼込ガイド７４を設けて、気体を流入させる呼込ガイド７４を放熱用のフィンとして利用したので、一層冷却効果が向上する。電気掃除機の電動送風機について説明したが、空気に限らずに気体を搬送する、例えばブロワ−や気体ポンプなどの電動機送風機にも適用できる。
そして、ファンおよびディフューザは、上記構成に限らず、気体の流動性物質を搬送可能ないずれの形状でもよい。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、整流子とブラシとの摺接により発生した摩擦熱を、ファンによって生じた気流により冷却して、ブラシの冷却効果を高めることができる電動送風機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例に係る電動送風機の一部を切り欠いた側面図である。
【図２】同上電動送風機のブラシホルダーおよびブラシを示す斜視図である。
【図３】同上図２の分解斜視図である。
【図４】同上電動送風機のブラシホルダーおよびブラシを示す側面図である。
【図５】同上図４のａ−ａ、ｂ−ｂにおける断面図である。
【図６】イ、ロは同上電動送風機の他の参考例におけるブラシホルダーおよびブラシを示す図５ａ−ａ断面に相当する断面図である。ハは、本発明の一実施の形態におけるブラシホルダーおよびブラシを示す図５ａ−ａ断面に相当する断面図である。
【図７】従来の電動送風機のブラシホルダーおよびブラシを示す縦断面図ある。
【図８】他の従来の電動送風機のブラシホルダーおよびブラシを示す横断面図である。
【符号の説明】
１０…電動送風機
１１…電動機
１２…胴体ケース（ケース体）
２６…固定子
２７…ロータ軸
３３…電機子
３５…ブラシ機構部
３６…ホルダー絶縁部
４０…ファン
５３…風路
６０…ブラシ
６１…ブラシホルダー
６２…ブラシ保持部
６４…排気口
６８…湾曲突部
６９…気体流路
７４…呼込ガイド
７５…気体流入口

Claims (1)

1. ケース体の内部に設けられ少なくとも２個所のベアリングで支持された回転自在のロータ軸と、このロータ軸の一部に取付けられ電機子鉄心に巻装の電機子巻線に接続された整流子と、前記電機子巻線に対向して配置された固定子の界磁巻線と、前記ロータ軸に固定された気体吸引用のファンと、前記整流子の外周に摺接させたブラシと、金属製で略角筒状をなし内側に前記ブラシが進退可能に嵌挿されるブラシ保持部及び排気口を有して前記ブラシ保持部に嵌合されたホルダー絶縁部を有したブラシホルダーとを備えた電動送風機において、
   前記ブラシ保持部にその全長にわって前記ブラシ保持部の外方に突出する突部を設けて、前記ブラシの表面と前記突部の内面との間に気体流路を形成し、前記突部の数箇所を切起こし、この切起こしの跡を前記ファンにより発生した空気の風向方向に向かって開口させて前記気体流路に気体を流入させる気体流入口として設けるとともに、前記切起こしを前記気体流入口に前記ファンにより発生した気流の一部を導入させる呼込ガイドとして設けたことを特徴とする電動送風機。

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