JP5206751B2 - 整流子モータおよび該モータを搭載した掃除機 - Google Patents

Description

本発明は整流子モータ及びこの整流子モータを搭載した電気掃除機に関する。

一般的に、整流子モータに設けられたブラシの寿命を延ばすには、ブラシと整流子との間に発生する火花を抑制することが有効であることが知られている。このようにブラシと整流子との間に発生する火花を抑制した従来の整流子モータとして、例えば「整流開始側に配置した比抵抗の小さい第１のカーボンブラシ要素と、整流終了側に配置した比抵抗の大きい第２のカーボンブラシ要素と、第１および第２のカーボンブラシ要素を整流子に弾接させるブラシばねと、第１および第２のカーボンブラシ要素を電気的に接続する接続手段とを備えた」ものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開昭６１−７３５５０（第１図）

従来の整流子モータは、第１のブラシと第２のブラシは接着あるいは面接触している構造であるため、電動機の運転時間に比例して整流子の銅片表面に形成されるカーボン皮膜や酸化皮膜に片方のブラシが乗り上げると、第１のブラシと第２のブラシはブラシ同士の大きな摩擦力によって同時にジャンプすることとなり、このときに火花が発生する課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、ブラシのジャンプによる火花の発生を抑制する整流子モータおよび該モータを搭載した掃除機を提供する。

本発明に係る整流子モータは、整流子と、 前記整流子に対して互いに独立して摺動可能であり、前記整流子の回転軸方向に並べられた一対のブラシと、 前記一対のブラシを摺動自在に収納する有底筒状のブラシホルダと、前記ブラシホルダに収納され、前記一対のブラシを前記整流子に押圧する押圧部材と、を備え、前記一対のブラシ同士は、前記整流子の回転軸の放射方向に平行な線接触をし、前記一対のブラシ同士の接触部断面が半円形状となっている。

また、本発明に係る電気掃除機は、上記整流子モータを搭載したものである。

本発明によれば、ブラシ同士に働く摩擦力を小さくすることにより、一対のブラシの 片方がジャンプしてももう片方のブラシは追従しないで整流子に接触し続けるので、火花の発生を抑制することができる。

この発明の実施の形態１の整流子モータの回転軸と平行方向の断面模式図。 この発明の実施の形態１のブラシ周辺の概略俯瞰図。 この発明の実施の形態１のブラシホルダを放射方向に垂直な線で切断した断面図。 この発明の実施の形態２の掃除機の概略図。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態を示す整流子モータの回転軸と平行方向の断面模式図である。
整流子モータ１は、フレーム２、軸受３、回転軸４、整流子５、ブラシ６、電機子１０、固定子２０等から構成されている。フレーム２は、中空有底で略直方体形状のフレーム２aおよびフレーム２bを有しており、互いの開口部外周側に形成された鍔部で接合されている。フレーム２aおよびフレーム２bの底部略中央には、軸受３a及び軸受３bがそれぞれ設けられており、これら軸受３aおよび３bによって回転軸４が回転自在に支持されている。

回転軸４には、外周部に複数の歯車が形成された電機子鉄心１１が設けられている。これら歯部のそれぞれには電機子巻線１２が巻装され、電機子１０を構成している。また、回転軸４には、複数の整流子片で構成された整流子５が設けられており、各整流子片には、歯部に巻装された電機子巻線１２が接続されている。整流子５の回転軸方向には、整流子片を介して電機子巻線１２に電流を供給するブラシ６が設けられている。

図２は図１の点線で囲ったブラシ６周辺の概略俯瞰図である。
ブラシ６は、互いに独立して可動する一対のブラシ６a、６bにて構成されている。ブラシ６a、６bは、フレーム２aに設けられた有底筒状のブラシホルダ７に収納されている。ブラシ６a、６bは、同じくブラシホルダ７に収納されているコイルスプリング３０によって押圧され整流子５に接触している。また、ブラシ６a、６bのコイルスプリング３０によって付勢されている側の端部には、給電用のピッグテール３１a、３１bがそれぞれ接続されている。ピッグテール３１a、３１bはコイルスプリング３０の内側に入っている。

図３は図１のブラシホルダを整流子の回転軸の放射方向に垂直な線Ａ−Ａで切断した断面図である。
ブラシ６aとブラシ６bは、図３に示すように対向する箇所はそれぞれ半円形状であり、互いの半円形状部同士が線接触している。また、ブラシホルダ７内壁と一対のブラシの外周の少なくとも一部とが面接触している。本実施の形態では、ブラシ６a、６bの半円形状部分以外の側面がブラシホルダ7の内壁面と面接触している。

次に、このように構成された整流子モータ1の運転動作について説明する。モータの端子間に交流電圧を印加すると、磁極片２１の一方に巻装された界磁巻線２２を介してブラシ６の一方に電流が流れる。そして、ブラシ６と整流子5との摺動接触による通電で電機子巻線１２に電流が流れる。そして、他方のブラシ６を介して磁極片２１の他方に巻装された界磁巻線２２に電流が流れることにより、整流子モータ１に駆動力を発生させている。

次に、整流子モータ１駆動中に火花が出る仕組みについて説明する。
整流子モータ１駆動中に、整流子モータ１の運転時間に比例して整流子の銅片表面に形成されるカーボン皮膜や酸化皮膜にブラシ６aが乗り上げると、ブラシ６aはジャンプする。そしてブラシ６aが今まで接触していた整流子５から離れるときは、電機子巻線１２のリアクタンスの作用によりその整流子５とブラシ６aとの間に起電力が発生し火花を生ずる。

しかしながら、本実施の形態では、一対のブラシ６a、６bが整流子５の回転軸方向に配置され、かつブラシ同士が線接触をしており、例えば片方のブラシ６aが皮膜に乗り上げた場合でも、ブラシ６aが整流子５から離れたときの起電力による電流はブラシ６bを経由して流れ、ブラシ６aで発生する火花を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態では、一対のブラシ６a、６bを整流子５の回転軸方向に配置し、かつ一対のブラシ６a、６b同士が線接触をしているためブラシ６a、６b間に働く摩擦力が小さく、一対のブラシのうちの片方がジャンプしてももう片方のブラシは整流子５に接触しているので、火花の発生を抑制することができる。これによって、性能低下や異臭発生、発煙、耐久性の低下のない整流子モータ１が得られる。

また、ブラシが互いに接触している箇所が半円形状なので、片方のブラシがジャンプしたときに、摩擦によってもう片方のブラシもジャンプすることを低減することができるため、より一層火花の発生を抑制することができる。

また、２つのブラシ６a、６bを１つのブラシホルダ７に収納する構成としたため、ブラシホルダを２つ用いた構成よりも小型化が可能で、さらに価格の低減を図ることができる。

また、ブラシホルダ７内壁と、一対のブラシ６a、６bの外周の少なくとも一部とが面接触していることによって、ブラシとブラシホルダ７壁面との間の低摩擦力により一対のブラシが同時ジャンプすることを防ぐことができるため、より一層火花の発生を抑制することができる。なお、ブラシホルダ７内壁とは、少なくとも一対のブラシ６a、６b同士が接触している箇所と逆側端面が接触していれば良い。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る電気掃除機の概略構成図である。
本実施の形態２に係る電気掃除機は、前述した実施の形態１にて説明した整流子モータ１を搭載したものである。

図４において、電気掃除機本体１０１には、空気を塵埃と共に吸上げる動力としての電動送風機１０２が内蔵され、電動送風機１０２の上流側には集塵室１０３が設けられている。この電動送風機１０２は、整流子とブラシとを有する整流子モータ１とこの整流子モータ１により回転駆動するファンを有する。

また、電気掃除機本体１０１には、延長目的でホースユニット１０５が設けられており、このホースユニット１０５を構成するホース１０６の一端には電気掃除機本体１０１に着脱可能に連結される接続部１０７が設けられており、他端に手元ハンドル１０８が設けられている。

そして、手元ハンドル１０８には延長管１０９が着脱可能に連結され、さらに延長管１０９の上流側には床用吸込具１１０が着脱可能に連結されて、床用吸込具１１０から電動送風機１０２の集塵室１０３までの間に負圧の吸引風路が形成され、集塵室１０３の下流側から排気口（図示せず）の間には排気風路が形成されている。

以上のように、本実施の形態２では、前述した実施の形態１の整流子モータ１を搭載したことにより、整流子モータ１の異常火花に伴う発煙等を防止することができる。これにより、掃除室内に煙を排出することが無いため室内を煙で汚染することも無く、また、煙で不快な臭いが付着することも無いために、火花異常によって室内の衛生性を損なうことがない。

また、本実施の形態２では、実施の形態１の整流子モータ１が発揮する高効率な運転性能により、高い吸込み仕事率を発揮することができる。

１整流子モータ、２a〜２bフレーム、３軸受、４回転軸、５整流子、６a〜６bブラシ、７ブラシホルダ、１０電機子、１１電機子鉄心、１２電機子巻線、２０固定子、３０コイルスプリング、３１a〜３１bピッグテール、１０１電気掃除機本体、１０２電動送風機、１０３集塵室、１０５ホースユニット、１０６ホース、１０７接続部、１０８手元ハンドル、１０９延長管、１１０床用吸込具。

Claims (5)

1. 整流子と、
   前記整流子に対して互いに独立して摺動可能であり、前記整流子の回転軸方向に並べら
   れた一対のブラシと、
   前記一対のブラシを摺動自在に収納する有底筒状のブラシホルダと、
   前記ブラシホルダに収納され、前記一対のブラシを前記整流子に押圧する押圧部材と、
   を備え、前記一対のブラシ同士は、前記整流子の回転軸の放射方向に平行な線接触をし、
   前記一対のブラシ同士の接触部断面が半円形状であることを特徴とする整流子モータ。
2. 前記ブラシホルダの内壁と、前記一対のブラシの外周の少なくとも一部とが面接触して
   いることを特徴とする請求項１に記載の整流子モータ。
3. 前記押圧部材は１つのコイルスプリングで構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項
   ２のいずれかひとつに記載の整流子モータ。
4. 前記一対のブラシそれぞれの前記コイルスプリング側の端部にピッグテールを設け、前
   記コイルスプリングの内側に前記ピッグテールの両方が位置することを特徴とする請求項
   ３に記載の整流子モータ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかひとつに記載の整流子モータを用いた掃除機。

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