JP5125096B2 - 電動送風機及びそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、電気掃除機に搭載される電動送風機及び電気掃除機に関するものである。

まず、従来の一般的な電動送風機の構成について、図７〜図９を用いて説明する。図７は、従来の電動送風機の半断面図、図８は、同電動送風機の要部拡大断面図、図９は、同電動送風機のブラシホルダーユニットと整流子の斜視図、平面図及び側面図である。

図７〜図９に示すように、電動送風機１は、電動機３１の出力軸であるシャフト６の一端に設けられたインペラ３５と、インペラ３５の周囲に設けられるエアガイド３６と、それらを覆うケーシング３７によって構成される。

電動機３１は、界磁コア３に界磁巻線４を施してなるステータ２と、シャフト６の両端に設けられた軸受１０によって回転自在に保持されたロータ５とかからなり、ロータ５はシャフト６に設けられ、電機子巻線８が施された電機子巻線８と、同軸上に配置された整流子９を有している。

ロータ５は、軸受１０を介しハウジング１１とブラケット１２に、ステータ２は、ハウジング１１の内面に固定される。また、前記ハウジング１１には、一対のブラシホルダーユニット１５が、樹脂からなる保持器１３を介し、ビス１４などで固定される。

ブラシホルダーユニット１５は、真鍮など金属の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２３と、筒体２３の一方の開口部を閉塞する蓋体１６によって構成されるホルダー２０と、ホルダー２０の内面を摺動する直方体のカーボンブラシ２６と、カーボンブラシ２６の反整流子９の端面と前記蓋体１６とを電気的に接続する導電線１７と、筒体２３内の蓋体１６とカーボンブラシ２６の間に挿入されるコイルバネ１８によって構成される。コイルバネ１８の弾力によりカーボンブラシ２６は、整流子９側に常に付勢されている。

上記構成において、電動送風機１が通電され運転されると、カーボンブラシ２６から整流子９を通じ、電機子巻線８に通電される。界磁巻線４で生成される磁界と、電機子巻線８の作用によりロータ５は回転する。電動送風機１が運転され、ロータ５が回転している際にも、整流子９とカーボンブラシ２６が常に接触するため、電機子巻線８への通電は継続されるため、電動送風機１は継続して運転されることが可能である。このとき、カーボンブラシ２６は、回転する整流子９に常に機械的に接触しているため、カーボンブラシ２６の先端部は磨耗し、カーボンブラシ２６の磨耗粉を飛散させながら徐々に減っていく。飛散されるカーボン粉は、電動送風機１によって発生する風の流れに沿って周囲に飛び散る。

このように、従来の電動送風機１では、飛散するカーボン粉は、ハウジング１１の内面や、ハウジング１１の外部まで風に運ばれ堆積するが、カーボン粉の一部は、ホルダー２０の筒体２３の先端部の内面へも堆積する。

また、一方では、運転中のカーボンブラシ２６の温度上昇を低減させるため、ホルダー２０の筒体２３の側面に複数の冷却口１９を設け、カーボンブラシ２６の温度低減を図り、電動送風機１の信頼性を向上させたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１６９５９２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたような従来の電動送風機の構成においては
、ホルダー２０に冷却口１９を設けて、カーボンブラシ２６の温度上昇の低減は図れるものの、一方では、冷却口１９からカーボン粉がホルダー２０内に進入しやすくなり、このために、カーボンブラシ２６とホルダー２０の隙間へ入り込み、カーボンブラシ２６とホルダー２０内面との摺動性を損なうという課題があった。

ホルダー２０内面に堆積したカーボン粉は、カーボンブラシ２６がホルダー２０内を摺動する際の抵抗となり、その結果、カーボンブラシ２６が整流子９に対し付勢されにくくなる。カーボンブラシ２６の整流子９に対する付勢力が弱くなると、カーボンブラシ２６と整流子９との電気的接触が悪くなって、カーボンブラシ２６の先端部からスパークが発生し、整流子９やカーボンブラシ２６が高温になるとともに、電動送風機の信頼性を損ねるという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決し、カーボンブラシの温度上昇の低減を図り信頼性を向上させると共に、カーボンブラシの磨耗粉がホルダーの内面に堆積するのを抑制することができる、信頼性の高い電動送風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、回転自在で一端にインペラが固定されたロータと、前記ロータに設けられた整流子と、カーボンブラシを摺動自在に収納すると共に断面が略長方形の筒体と、前記筒体の一方の開口部を閉塞すると共に前記カーボンブラシの一端と電気的に接続された蓋体とからなるホルダーと、前記カーボンブラシを前記筒体の他方の開口部側に付勢し、前記カーボンブラシの他端を前記整流子に圧接させるためのコイルバネを備え、前記筒体の端面と前記整流子とのクリアランスを、前記整流子の長手方向で、風上側（前記インペラ側）から風下側（前記インペラと反対側）に向かって、徐々に大きくし、かつ、前記整流子の回転方向に向かって、徐々に大きくしたもので、従来と変わらない部品構成で、スパークの発生するカーボンブラシの回転方向側の温度上昇の低減を図るとともに、カーボン粉が堆積しやすい回転方向側の筒体内面、および筒体底面の内面へのカーボン粉の堆積を抑制することができ、安価で、信頼性の高い電動送風機を提供できる。

また、本発明の電動送風機は、回転自在で一端にインペラが固定されたロータと、前記ロータに設けられた整流子と、カーボンブラシを摺動自在に収納すると共に断面が略長方形の筒体と、前記筒体の一方の開口部を閉塞すると共に前記カーボンブラシの一端と電気的に接続された蓋体とからなるホルダーと、前記カーボンブラシを前記筒体の他方の開口部側に付勢し、前記カーボンブラシの他端を前記整流子に圧接させるためのコイルバネを備え、前記筒体の端面と前記整流子とのクリアランスを、前記整流子の長手方向で、風下側（前記インペラと反対側）から風上側（前記インペラ側）に向かって、徐々に大きくし、かつ、前記整流子の回転方向に向かって、徐々に大きくしたもので、従来と変わらない部品構成で、スパークの発生するカーボンブラシの回転方向側の温度上昇の更なる低減を図るとともに、スパークの発生を防止し、かつ、カーボン粉が堆積しやすい回転方向側の筒体内面へのカーボン粉の堆積を抑制することができ、安価で、信頼性の高い電動送風機を提供できる。

本発明の電気掃除機は、塵埃を捕集する集塵室と、前記集塵室に連通するように接続される吸気部と、請求項１または２に記載の電動送風機とを備えたもので、安価で、スパークの発生が少なく、信頼性の高い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、従来と変わらない安価な部品構成で、カーボンブラシの温度上昇の低減を図り信頼性を向上させると共に、さらにカーボンブラシの磨耗粉がホルダーの
内面に堆積することを抑制することができ、信頼性の高いものである。

第１の発明は、回転自在で一端にインペラが固定されたロータと、前記ロータに設けられた整流子と、カーボンブラシを摺動自在に収納すると共に断面が略長方形の筒体と、前記筒体の一方の開口部を閉塞すると共に前記カーボンブラシの一端と電気的に接続された蓋体とからなるホルダーと、前記カーボンブラシを前記筒体の他方の開口部側に付勢し、前記カーボンブラシの他端を前記整流子に圧接させるためのコイルバネを備え、前記筒体の端面と前記整流子とのクリアランスを、前記整流子の長手方向で、風上側（前記インペラ側）から風下側（前記インペラと反対側）に向かって、徐々に大きくし、かつ、前記整流子の回転方向に向かって、徐々に大きくしたもので、従来と変わらない部品構成で、スパークの発生するカーボンブラシの回転方向側の温度上昇の低減を図るとともに、カーボン粉が堆積しやすい回転方向側の筒体内面、および筒体底面の内面へのカーボン粉の堆積を抑制することができ、安価で、信頼性の高い電動送風機を提供できる。

第２の発明は、回転自在で、一端にインペラが固定されたロータと、前記ロータに設けられた整流子と、カーボンブラシを摺動自在に収納すると共に断面が略長方形の筒体と、前記筒体の一方の開口部を閉塞すると共に前記カーボンブラシの一端と電気的に接続された蓋体とからなるホルダーと、前記カーボンブラシを前記筒体の他方の開口部側に付勢し、前記カーボンブラシの他端を前記整流子に圧接させるためのコイルバネを備え、前記筒体の端面と前記整流子とのクリアランスを、前記整流子の長手方向で、風下側（前記インペラと反対側）から風上側（前記インペラ側）に向かって、徐々に大きくし、かつ、前記整流子の回転方向に向かって、徐々に大きくしたもので、従来と変わらない部品構成で、スパークの発生するカーボンブラシの回転方向側の温度上昇の更なる低減を図るとともに、スパークの発生を防止し、かつ、カーボン粉が堆積しやすい回転方向側の筒体内面へのカーボン粉の堆積を抑制することができ、安価で、信頼性の高い電動送風機を提供できる。

第３の発明は、塵埃を捕集する集塵室と、前記集塵室に連通するように接続される吸気部と、請求項１または２に記載の電動送風機とを備えたもので、安価で、スパークの発生が少なく、信頼性の高い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、本発明の第１の実施の形態における電動送風機の半断面図、図２は、同電動送風機の要部拡大断面図である。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、図２において、電動送風機１のブラシホルダーユニット１５は、電動機３１のハウジング１１に、保持器１３を介し取り付けられている。

ブラシホルダーユニット１５は、ホルダー４０と、その内面を摺動するカーボンブラシ２６と、カーボンブラシ２６の一端と蓋体１６とを電気的に接続する導電線１７と、蓋体１６とカーボンブラシ２６の間に挿入されるコイルバネ１８によって構成されている。カーボンブラシ２６は、コイルバネ１８の弾力により、整流子９側に常に付勢されている。

ホルダー４０は、真鍮などの導電性金属をプレスで成型した後、折り曲げ・カシメなどの工程を経て組み立てられ、外形が略直方体で内部が空洞で両側が開口している筒状の筒
体４５と蓋体１６から構成されている。

図２に示すように、筒体４５の整流子９に対向する端面４５ａと整流子９とのクリアランスは、電動機３１の軸方向に沿って、風上側（インペラ３５側）から風下側（反インペラ３５側）に向かって、徐々に大きくなっている。

以上のように構成された本実施の形態における電動送風機１の動作、作用について説明する。

電動送風機１が運転されると、整流子９が回転し、カーボンブラシ２６は、回転する整流子９の表面を摺動しながら電力を供給する。カーボンブラシ２６の先端は、整流子９と摩擦するため、徐々に磨耗していく。カーボンブラシ２６先端で発生するカーボンの磨耗粉は、整流子９の回転方向に飛び出し、周囲を流れる空気の流れに沿って飛散していくが、本実施の形態では、風下に向かって、筒体４５の端面４５ａと整流子９とのクリアランスが徐々に大きくなる形状のため、飛散するカーボン粉がホルダー４０内部へ侵入することが抑制される。

このように本実施の形態によれば、カーボンブラシ２６先端で発生するカーボン粉は、ホルダー４０内面に堆積することが抑制され、カーボンブラシ２６が筒体４５内で摺動できなくなることを防止し、スパークの発生を抑制するので、信頼性も高い電動送風機が、従来と同様の部品構成で実現できるものである。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における電動送風機の要部拡大断面図である。なお、上記従来及び第１の実施の形態における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。

本実施の形態は、図３に示すように、筒体４５の整流子９に対向する端面４５ａと整流子９とのクリアランスを、電動機３１の軸方向に沿って、風下側（反インペラ３５側）から風上側（インペラ３５側）に向かって、徐々に大きくしたものである。

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１の動作、作用について説明する。

電動送風機１が運転されると、整流子９が回転し、カーボンブラシ２６は、回転する整流子９に対し摺動しながら電力を供給する。筒体４５の風上側（インペラ３５側）の整流子９側の先端が開口されているため、カーボンブラシ２６の先端にインペラ３５からの風があたる。

このように本実施の形態によれば、インペラ３５からの風があたることにより、カーボンブラシ２６の温度上昇が低減され、スパークの発生は抑制され、信頼性が向上するので、信頼性の高い電動送風機が、従来と同様の部品構成で実現できるものである。

（実施の形態３）
図４は、本発明の第３の実施の形態における電動送風機の要部拡大断面図である。なお、上記従来及び上記実施の形態における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。

本実施の形態は、図４に示すように、筒体４５の整流子９に対向する端面４５ａと整流子９とのクリアランスを、電動機３１の整流子９の回転方向Ａに沿って、回転の進行方向
に向かって、徐々に大きくしたものである。

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１の動作、作用について説明する。

電動送風機１が運転されると、整流子９が回転し、カーボンブラシ２６は回転する整流子９に対し摺動しながら電力を供給する。カーボンブラシ２６の先端は、整流子９と摩擦するため、徐々に磨耗していく。カーボンブラシ２６先端で発生するカーボンの磨耗粉は、整流子９の回転方向に飛び出し、周囲を流れる空気の流れに沿って飛散していくが、本実施の形態では、筒体４５の整流子９側端部の開口部は、整流子９の回転方向に向かって整流子９とのクリアランスが大きくなる形状のため、カーボンブラシ２６の先端部の整流子９の回転方向側にインペラ３５からの風があたる。

このように本実施の形態によれば、インペラ３５からの風があたることによりカーボンブラシ２６の温度上昇は低減され、特にスパークが発生する整流子９の回転方向側により多くの冷却風が当たり、よりスパークの発生は抑制され、信頼性が向上する。また、カーボン粉が飛散するカーボンブラシ２６先端の整流子９回転方向側の筒体４５が開口しているので、ホルダー４０内面に、カーボン粉が堆積することがより抑制され、カーボンブラシ２６が筒体４５内で摺動できなくなることを防止し、スパークの発生を防止するので、より信頼性の高い電動送風機が、従来と同様の部品構成で実現できるものである。

（実施の形態４）
図５は、本発明の第４の実施の形態における電動送風機のブラシホルダーユニットと整流子の斜視図、平面図及び側面図である。なお、上記従来及び上記実施の形態における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。

本実施の形態は、図５に示すように、筒体４５の整流子９に対向する端面４５ａと整流子９とのクリアランスを、電動送風機１の軸方向に沿って、風上側（インペラ３５側）から風下側（反インペラ３５側）に向かって、徐々に大きくし、かつ、整流子９の回転方向に沿って、回転の進行方向に向かって、徐々に大きくしたものである。

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１の動作、作用について説明する。

電動送風機１が運転されると、整流子９が回転し、カーボンブラシ２６が、回転する整流子に対し摺動しながら電力を供給する。カーボンブラシ２６の先端は、整流子９と摩擦するため、徐々に磨耗していく。カーボンブラシ２６先端で発生するカーボンの磨耗粉は、整流子９の回転方向に飛び出し、周囲を流れる空気の流れに沿って飛散していく。

しかしながら本実施の形態では、筒体４５が、風下に向かって整流子９とのクリアランスが大きくなる形状のため、飛散するカーボン粉がホルダー４０内部へ侵入するのが抑制される。また、筒体４５の整流子９側端部の開口部は、整流子９の回転方向に向かって整流子９とのクリアランスが大きくなる形状のため、カーボンブラシ２６の先端部の整流子９の回転方向側にインペラ３５からの風があたる。

このように本実施の形態によれば、インペラ３５からの風があたることによりカーボンブラシ２６の温度上昇は低減され、特にスパークが発生する整流子９の回転方向側により多くの冷却風が当たり、よりスパークの発生は抑制され、信頼性が向上する。また、カーボン粉が飛散するカーボンブラシ２６先端の整流子９回転方向側の筒体４５が開口されているので、ホルダー４０内面にカーボン粉が堆積することがより抑制され、カーボンブラ
シ２６がホルダー４０内で摺動できなくなることを防止し、スパークの発生を防止する。さらに、スパークの発生が抑制されるので、より信頼性が高い電動送風機が、従来と同様の部品構成で実現できるものである。

（実施の形態５）
図６は、本発明の第５の実施の形態における電動送風機のブラシホルダーユニットと整流子の斜視図、平面図及び側面図である。なお、上記従来及び上記実施の形態における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。

本実施の形態は、図６に示すように、筒体４５の整流子９に対向する端面４５ａと整流子９とのクリアランスを、電動機３１の軸方向に沿って、風下側（反インペラ３５側）から風上側（インペラ３５側）に向かって、徐々に大きくし、かつ、整流子９の回転方向に沿って、回転の進行方向に向かって、徐々に大きくしたものである。

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１の動作、作用について説明する。

電動送風機１が運転されると、整流子９が回転し、カーボンブラシ２６は、回転する整流子９に対し摺動しながら電力を供給する。筒体４５の風上側（インペラ３５側）の整流子９側の先端が開口しているため、カーボンブラシ２６の先端にインペラ３５からの風があたる。カーボンブラシ２６の先端は整流子９と摩擦するため、徐々に磨耗していく。カーボンブラシ２６の先端で発生するカーボンの磨耗粉は、整流子９の回転方向に飛び出し、周囲を流れる空気の流れに沿って飛散していくが、本実施の形態によれば、インペラ３５からの風があたることにより、カーボンブラシ２６の温度上昇が低減され、特にスパークが発生する整流子９の回転方向側により多くの冷却風が当たり、よりスパークの発生が抑制され、信頼性が向上するので、より信頼性が高い電動送風機が、従来と同様の部品構成で実現できるものである。

特に図示しないが、上記各実施の形態における電動送風機１のいずれかを、塵埃を捕集する集塵室と、前記集塵室に連通するように接続される吸気部とを備えた電気掃除機に採用すれば、安価で、スパークの発生が少なく、信頼性の高い電気掃除機を提供することができるものである。

以上のように、本発明にかかる電動送風機のホルダーでは、従来と同等の部品構成で、信頼性を向上することができるので、電気掃除機や、その他家庭用電化機器、産業機器等の用途にも幅広く適用できる有用なものである。

本発明の第１の実施の形態における電動送風機の半断面図 同電動送風機の要部拡大断面図 本発明の第２の実施の形態における電動送風機の要部拡大断面図 本発明の第３の実施の形態における電動送風機の要部拡大断面図 （ａ）本発明の第４の実施の形態における電動送風機のブラシホルダーユニットと整流子の斜視図、（ｂ）同ブラシホルダーユニットと整流子の平面図、（ｃ）同ブラシホルダーユニットと整流子の側面図 （ａ）本発明の第５の実施の形態における電動送風機のブラシホルダーユニットと整流子の斜視図、（ｂ）同ブラシホルダーユニットと整流子の平面図、（ｃ）同ブラシホルダーユニットと整流子の側面図 従来の電動送風機の半断面図 同電動送風機の要部拡大断面図 （ａ）同電動送風機のブラシホルダーユニットと整流子の斜視図、（ｂ）同ブラシホルダーユニットと整流子の平面図、（ｃ）同ブラシホルダーユニットと整流子の側面図

１ 電動送風機
２ ステータ
３ 界磁コア
４ 界磁巻線
５ ロータ
６ シャフト
７ 電機子コア
８ 電機子巻線
９ 整流子
１０ 軸受
１１ ハウジング
１２ ブラケット
１３ 保持器
１４ ビス
１５ ブラシホルダーユニット
１６ 蓋体
１７ 導電線
１８ コイルバネ
２６ カーボンブラシ
３１ 電動機
３５ インペラ
３６ エアガイド
３７ ケーシング
４０ ホルダー
４５ 筒体
４５ａ 端面

Claims (3)

1. 回転自在で一端にインペラが固定されたロータと、前記ロータに設けられた整流子と、カーボンブラシを摺動自在に収納すると共に断面が略長方形の筒体と、前記筒体の一方の開口部を閉塞すると共に前記カーボンブラシの一端と電気的に接続された蓋体とからなるホルダーと、前記カーボンブラシを前記筒体の他方の開口部側に付勢し、前記カーボンブラシの他端を前記整流子に圧接させるためのコイルバネを備え、前記筒体の端面と前記整流子とのクリアランスを、前記整流子の長手方向で、風上側（前記インペラ側）から風下側（前記インペラと反対側）に向かって、徐々に大きくし、かつ、前記整流子の回転方向に向かって、徐々に大きくした電動送風機。
2. 回転自在で一端にインペラが固定されたロータと、前記ロータに設けられた整流子と、カーボンブラシを摺動自在に収納すると共に断面が略長方形の筒体と、前記筒体の一方の開口部を閉塞すると共に前記カーボンブラシの一端と電気的に接続された蓋体とからなるホルダーと、前記カーボンブラシを前記筒体の他方の開口部側に付勢し、前記カーボンブラシの他端を前記整流子に圧接させるためのコイルバネを備え、前記筒体の端面と前記整流子とのクリアランスを、前記整流子の長手方向で、風下側（前記インペラと反対側）から風上側（前記インペラ側）に向かって、徐々に大きくし、かつ、前記整流子の回転方向に向かって、徐々に大きくした電動送風機。
3. 塵埃を捕集する集塵室と、前記集塵室に連通するように接続される吸気部と、請求項１または２に記載の電動送風機とを備えた電気掃除機。

Images