(57)【要約】【課題】整流子の回転に対する強度を高めた電動送風機を提供する。【解決手段】電機子コア７と整流子９と軸受１０が挿入されたシャフト６と電機子巻線８を有するロータ５と、ロータ５の外側に配置された界磁コアに界磁巻線を施してなるステータと、整流子９に電力を供給するカーボンブラシ１３と、ロータ５とステータを内包するブラケット１２を具備した電動送風機において、整流子９は、円周上に独立して配置され、電機子コア７側の端部に電機子巻線８を接続する接続部２５を有する複数の整流子片２０と、各整流子片２０を固定する樹脂モールド材２１とで構成されるとともに、反電機子コア７側の外側端部全体が、絶縁材料で一体に形成された略有底円筒形の蓋体２６で覆われたもので、従来の整流子に対しても、簡単に強度アップを図ることができ、電動送風機の耐久性や信頼性向上に貢献するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子コアと整流子と軸受が挿入されたシャフトと巻線を有するロータと、前記ロータの外側に配置された界磁コアに巻線を施してなるステータと、前記整流子に電力を供給するカーボンブラシと、前記ロータと前記ステータを内包するブラケットと、前記シャフトの先端に取り付けられたインペラを具備した電動送風機において、前記整流子は、円周上に独立して配置され、前記電機子コア側の端部に巻線を接続する接続部を有する複数の整流子片と、前記各整流子片を固定する樹脂モールド材とで構成されるとともに、反前記電機子コア側の外側端部全体が、絶縁材料で一体に形成された略有底円筒形の蓋体によって覆われたことを特徴とする電動送風機。
【請求項２】
蓋体の底面中央部に、シャフトとほぼ同径の孔を設けた請求項１に記載の電動送風機。
【請求項３】
蓋体の円筒部の内側の端部にＲ形状部を設けた請求項１または２に記載の電動送風機。
【請求項４】
ブラケットに軸受を保持する軸受挿入部を設け、蓋体の円筒部外周に、直径が前記軸受挿入部のそれより大きい略円板状の羽根を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項５】
羽根をブラケットに近接させた請求項４に記載の電動送風機。
【請求項６】
蓋体の円筒部外周に、軸受側からカーボンブラシ側へ流れる気流を発生させるための複数の羽根をシャフトを中心に点対称に配置した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動送風機を備えた電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気掃除機等に使用される電動送風機及び電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
まず、従来の電気掃除機用の電動送風機の構成について、図６を用いて説明する。図６は、従来の電動送風機を示す断面図である。
【０００３】
図６において、従来の電動送風機１は、界磁コア３に界磁巻線１１を施してなるステータ２と、シャフト６に通された電機子コア７に電機子巻線８を施し、整流子９を同軸上に配置してシャフト６の両端に設けられた軸受１０によって回転自在に固定されたロータ５を備えている。
【０００４】
ステータ２及びロータ５は、ブラケット１２に固定され、前記ブラケット１２に一対のカーボンブラシ１３をブラシホルダー１４を介して挿入することで電動機１５を形成している。ブラケット１２は、排気口１９を有している。
【０００５】
また、シャフト６にはインペラ１６が備えられ、中央に吸気口２４を有するファンケース１８がこれらを覆うように取り付けられ電動送風機１となる。
【０００６】
また、整流子９は、複数の整流子片２０からなり、フェノール等の樹脂モールド材２１で固定されている。整流子片２０のロータ５側には、電機子巻線８を接続する接続部２５が配され、反ロータ５側の端部外周に突出部２２が形成され、この突出部２２に近接する位置でリング取り付け部（図示せず）を形成して複数の整流子片２０を拘束する補強リング部材２３を装着している。
【０００７】
以上のように構成された従来の電動送風機の動作を説明すると、電力が供給されると界磁巻線１１を伝導した電流がカーボンブラシ１３を通って整流子９に伝わり、界磁コア３で発生した磁束と電機子巻線８を通る電流との間で力が発生し、ロータ５が回転する。次にロータ５が回転することにより、ロータ５のシャフト６に固定されたインペラ１６が回転し、インペラ１６内の空気を増速し、増速された空気は、電動機１５内へと導かれる。
【０００８】
電動機１５の内部へと導かれた気流は、その後、ロータ５、ステータ２、カーボンブラシ１３を冷却しながら、ブラケット１２の排気口１９より排出される。また、ロータ５が高速で回転すると、整流子９の整流子片２０には、遠心力が働く。整流子片２０は、樹脂によりモールドされているが、補強リング部材２３により、さらなる強度アップを図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−３３９９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記従来の電動送風機のリング状の補強では、近年の電動送風機の高速化に対して、強度的に十分でない。また、整流子片の表面に凹部を形成するなど、形状的に特殊な加工が必要であり、整流子の製造方法も複雑になるという課題があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、より簡単な方法で、整流子の強度アップを図り、耐久性、信頼性が向上した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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記従来の課題を解決するために、本発明の電動送風機は、電機子コアと整流子と軸受が挿入されたシャフトと巻線を有するロータと、前記ロータの外側に配置された界磁コアに巻線を施してなるステータと、前記整流子に電力を供給するカーボンブラシと、前記ロータと前記ステータを内包するブラケットと、前記シャフトの先端に取り付けられたインペラを具備した電動送風機において、前記整流子は、円周上に独立して配置され、前記電機子コア側の端部に巻線を接続する接続部を有する複数の整流子片と、前記各整流子片を固定する樹脂モールド材とで構成されるとともに、反前記電機子コア側の外側端部全体が、絶縁材料で一体に形成された略有底円筒形の蓋体によって覆われたもので、従来の形状の整流子に対しても、簡単に強度アップを図ることができ、電動送風機の耐久性や信頼性向上に貢献するものである。
【００１３】
また、本発明の電気掃除機は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動送風機を備えたもので、高い耐久性と信頼性を備えた電気掃除機を提供できるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電動送風機は、高速回転に対して、整流子片の浮きを防止し、整流子割れやスパークの発生等を抑えた、耐久性や信頼性の高い電動送風機を実現するもので、その電動送風機を電気掃除機に搭載することで、同様に耐久性や信頼性の高い電気掃除機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１における電動送風機の整流子周辺の状態を示す一部拡大図
【図２】本発明の実施の形態２における電動送風機の整流子周辺の状態を示す一部拡大図
【図３】本発明の実施の形態３における電動送風機の整流子周辺の状態を示す一部拡大図
【図４】本発明の実施の形態４における電動送風機の整流子周辺の状態を示す一部拡大図
【図５】同電動送風機の蓋体の反負荷側の軸受側から見た平面図
【図６】従来の電動送風機を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
第１の発明は、電機子コアと整流子と軸受が挿入されたシャフトと巻線を有するロータと、前記ロータの外側に配置された界磁コアに巻線を施してなるステータと、前記整流子に電力を供給するカーボンブラシと、前記ロータと前記ステータを内包するブラケットと、前記シャフトの先端に取り付けられたインペラを具備した電動送風機において、前記整流子は、円周上に独立して配置され、前記電機子コア側の端部に巻線を接続する接続部を有する複数の整流子片と、前記各整流子片を固定する樹脂モールド材とで構成されるとともに、反前記電機子コア側の外側端部全体が、絶縁材料で一体に形成された略有底円筒形の蓋体によって覆われたもので、従来の形状の整流子に対しても、簡単に強度アップを図ることができ、電動送風機の耐久性や信頼性向上に貢献するものである。
【００１７】
第２の発明は、特に、第１の発明の蓋体の底面中央部に、シャフトとほぼ同径の孔を設けたもので、蓋体の底面部の面積を最大限に確保し、強度の向上を図ったものである。
【００１８】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の蓋体の円筒部の内側の端部にＲを設けたもので、蓋体を整流子に圧入する際に入れやすくなり、又整流子片間を横断する蓋体のエッジ部をなくすことで、整流子片間の短絡が起こりにくくするものである。
【００１９】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれかひとつの発明のブラケットに軸受を保持する軸受挿入部を設け、蓋体の円筒部外周に、直径が前記軸受挿入部のそれより大きい略円板状の羽根を設けたもので、ブラケットや軸受に堆積するカーボン粉を減らし、絶縁劣化が起こりにくくするものである。
【００２０】
第５の発明は、特に、第４の発明の羽根をブラケットに近接させたもので、ブラケットや軸受に堆積するカーボン粉を減らし、より絶縁劣化が起こりにくくするものである。
【００２１】
第６の発明は、特に、第１〜３のいずれかひとつの発明の蓋体の円筒部外周に、軸受側からカーボンブラシ側へ流れる気流を発生させるための複数の羽根をシャフトを中心に点対称に配置したもので、ブラケットや軸受に堆積しようとするカーボン粉を羽根が発生する気流によって吹き飛ばし、絶縁劣化が起こりにくくするものである。
【００２２】
第７の発明に係る電気掃除機は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動送風機を備えたもので、高い耐久性と信頼性を備えた電気掃除機を提供できるものである。
【００２３】
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。
【００２４】
（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整流子周辺の状態を示す一部拡大図である。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。
【００２５】
本実施の形態における電動送風機は、図１に示すように、ロータ５の整流子９の反電機子コア７側に、絶縁材料で一体に形成された蓋体２６を、整流子片２０を外側から覆いかぶせるように圧入したものである。プレス加工により作られた鉄製のブラケット１２には、軸受１０が挿入される軸受挿入部１７が設けられている。
【００２６】
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を説明すると、従来例と同じく、カーボンブラシ１３より整流子９に電力が供給されると、ロータ５が回転する。近年の電気掃除機に使われる電動送風機の回転数は、高速化が進み、最大で約４５０００ｒ／ｍｉｎ〜５００００ｒ／ｍｉｎ程度になるものがある。
【００２７】
このような高速回転により、整流子９には遠心力が発生する。例えば、整流子９の直径を２０ｍｍ、それぞれの整流子片２０の質量を１ｇとすると、４５０００ｒ／ｍｉｎでは、遠心力は２２２Ｎにも及ぶ。
【００２８】
このような厳しい条件下、整流子片２０が遠心力に負けて、少しでも浮くようなことがあると、たちまち異常スパークが発生し、電動送風機１のカーボンブラシ１３の寿命を短くしたり、最悪の場合は、整流子９が破壊したりする。
【００２９】
従来の技術では、整流子片２０をモールドする際に、補強リングを内蔵したり、あるいは、整流子片２０に円周上の溝を形成し、その溝に補強リングを取り付けたりしているが、リング状の部品では、強度的に十分ではない。
【００３０】
しかしながら、本実施の形態によれば、リング状の補強を、さらに強度の発揮できる有底の円筒形とし、整流子９の外側から、上記の遠心力に耐えうる蓋体２６によって、しっかり支えることにより、わずかな整流子片２０の浮きも防止することができる。しかも、本実施の形態の構成であれば、従来の整流子９にそのまま取り付けることが可能で、簡単に整流子９の強度アップが図れる。蓋体２６の材料として、セラミックなどを用いると、より効果が発揮できる。
【００３１】
このように本実施の形態によれば、従来の整流子９の上から、蓋体２６をかぶせることにより、簡単に整流子９の強度アップが図れ、整流子片２０の浮きが防止できるため、異常スパークの発生や、整流子９の破壊等を防止でき、耐久性と信頼性の高い電動送風機１を提供できるものである。
【００３２】
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における電動送風機の整流子周辺の状態を示す一部拡大図である。なお上記実施の形態１における電動送風機と同一部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００３３】
図２は、本実施の形態における電動送風機の整流子９に対し、蓋体２６を圧入する直前の状態を示している。
【００３４】
本実施の形態では、蓋体２６の底面部の中央にシャフト６とほぼ同径の孔２７が設けられており、蓋体２６は、シャフト６に挿入されたあと、シャフト６に沿って整流子９の近くまで移動させられる。蓋体２６は、整流子９に圧入されるが、そのとき、蓋体２６の円筒部の内側には、Ｒ形状部２８が設けられており、それが誘いとなって整流子９への圧入がやりやすく、組み立てがしやすい。
【００３５】
また、蓋体２６の円筒部の内側は、それぞれに電位差をもつ整流子片２０を横断する形になるため、この部分がエッジであると、わずかなカーボンの堆積により、整流子片間が短絡する恐れがある。しかしながら、わずかでもＲ形状部２８が設けられていれば、そのような状態にはなりにくく、安全性が確保される。
【００３６】
なお、このＲ形状部２８は、Ｃ面でも可能で、整流子９への挿入の誘いになるような形状であれば、同様な効果がある。
【００３７】
このように本実施の形態によれば、蓋体２６の底面部にシャフト６とほぼ同径の孔２７を設け、さらに蓋体２６の円筒部の内面にＲ形状部２８を設けたことにより、蓋体２６を整流子９に圧入しやすく、組み立て性が向上する。また、整流子片２０間の短絡を防止することにもつながり、安全性も確保できる。
【００３８】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における電動送風機の整流子周辺の状態を示す一部拡大図である。なお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。
【００３９】
図３において、本実施の形態における電動送風機は、蓋体２６の軸受１０側の外周に、軸受挿入部１７より径の大きな円板上の羽根２９を一体に形成したものである。さらに、その羽根２９は、ブラケット１２に近接している。
【００４０】
従来の電動送風機では、ロータ５が回転し、長時間が経過すると、カーボンブラシ１３
が磨耗し、磨耗したカーボン粉がブラケット１２や、軸受１０の表面に堆積する。さらにその堆積が進むと、ブラケット１２や軸受１０から、金属製のブラシホルダー１４に電流の経路ができて、絶縁が保てなくなる（図中破線）。
【００４１】
しかしながら、本実施の形態における電動送風機１の構成であれば、蓋体２６に形成された羽根２９が、ブラケット１２、軸受１０へのカーボンの堆積を防ぐため、そのような短絡経路が形成されにくい。
【００４２】
このように本実施の形態によれば、蓋体２６による整流子９の強度アップに加え、電動送風機１の絶縁劣化を防ぐこともでき、耐久性と信頼性に加え、安全性も高い電動送風機１を提供できるものである。
【００４３】
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における電動送風機の整流子周辺の状態を示す一部拡大図、図５は、同電動送風機の蓋体の反負荷側の軸受側から見た平面図である。  なお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。
【００４４】
図４、５において、本実施の形態における電動送風機１は、蓋体２６の外周に、複数の軸流羽根３０を一体に形成したものである。当然ながら、それらの軸流羽根３０は、図５のように、シャフト６を中心として、点対称４ヶ所に配置されている。またこの軸流羽根３０は、ロータ５がインペラ１６側から見て、反時計方向へ回転したとき、軸受１０側から、整流子９側へと流れる気流（図４中の矢印）が発生する方向に形成されている。
【００４５】
従来の電動送風機１の構成であれば、ロータ５が回転し、長時間が経過すると、カーボンブラシ１３が磨耗し、磨耗したカーボン粉がブラケット１２や、軸受１０の表面に堆積する。さらにその堆積が進むと、ブラケット１２や軸受１０から、金属製のブラシホルダー１４に電流の経路ができて、絶縁が保てなくなる（図４中の破線）。
【００４６】
ところが、本実施の形態であれば、蓋体２６に形成された軸流羽根３０が、軸受１０から整流子９方向への気流を形成するため、ブラケット１２や軸受１０表面へのカーボンの堆積を防止できる。そのため、従来のような短絡経路が形成されにくい。
【００４７】
以上のように、本実施の形態によれば、蓋体２６による整流子９の強度アップに加え、電動送風機１の絶縁劣化を防ぐこともでき、耐久性と信頼性に加え、安全性も高い電動送風機１を提供できるものである。
【００４８】
また、上記実施の形態１〜４に記載された電動送風機１のいずれかを電気掃除機に用いるようにすれば、高い耐久性と信頼性を備えた電気掃除機を提供できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる電動送風機とそれを用いた電気掃除機は、電動送風機の耐久性、信頼性の向上、さらには安全性の向上が図れるので、電動送風機を用いる家庭用電化機器、産業機器等の用途にも幅広く適用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１  電動送風機
２  ステータ
３  界磁コア
５  ロータ
６  シャフト
７  電機子コア
８  電機子巻線（巻線）
９  整流子
１０  軸受
１１  界磁巻線
１２  ブラケット
１３  カーボンブラシ
１４  ブラシホルダー
１５  電動機
１６  インペラ
１７  軸受挿入部
１８  ファンケース
１９  排気口
２０  整流子片
２１  樹脂モールド材
２２  突出部
２３  補強リング部材
２４  吸気口
２５  接続部
２６  蓋体
２７  孔
２８  Ｒ形状部
２９  羽根
３０  軸流羽根（羽根）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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