(57)【要約】【課題】効率を向上したカーボンブラシ装置を提供する。【解決手段】カーボンブラシ65の基端部に主ピッグテール66の一端を電気的に接続する。カーボンブラシ65の基端部よりも先端側の位置にバイパスピッグテール67の一端を電気的に接続する。電動機の整流子37とキャップ部68との間のカーボンブラシ65および各ピッグテール66，67での抵抗値を低減できるので、カーボンブラシ65および各ピッグテール66，67での損失を抑制でき、効率を向上できる。【選択図】図１
2011055677.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機の整流子に一端側が圧接される長手状のカーボンブラシと、
電源側と接続される導電性の接続部と、
一端が前記カーボンブラシの他端部に電気的に接続されこのカーボンブラシと前記接続部とを電気的に接続する第１接続体と、
一端が前記カーボンブラシの他端部よりも一端側の位置に電気的に接続されこのカーボンブラシと前記接続部とを電気的に接続する第２接続体と
を具備したことを特徴としたカーボンブラシ装置。
【請求項２】
第２接続体は、複数設けられ、それぞれカーボンブラシの異なる位置に接続されている
ことを特徴とした請求項１記載のカーボンブラシ装置。
【請求項３】
第２接続体は、第１接続体から分岐されている
ことを特徴とした請求項１または２記載のカーボンブラシ装置。
【請求項４】
カーボンブラシの他端側を収容するブラシ収容部を具備し、
第１接続体、および、第２接続体の少なくとも一部は、前記ブラシ収容部の内部に挿通されている
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか一記載のカーボンブラシ装置。
【請求項５】
カーボンブラシの他端側を収容するブラシ収容部を具備し、
第２接続体は、複数設けられて少なくともいずれかの少なくとも一部が前記ブラシ収容部の外部に位置し、
前記ブラシ収容部は、外部に位置する前記第２接続体の位置を規制する規制部を備えている
ことを特徴とした請求項１記載のカーボンブラシ装置。
【請求項６】
回転軸を備え回転磁極を形成する回転子と、
この回転子の回転磁極に対向する固定磁極を形成する固定子と、
前記回転子の回転磁極を、この回転子の回転角度に応じて切り換えるための整流子と、
この整流子にカーボンブラシの一端側が圧接される請求項１ないし５いずれか一記載のカーボンブラシ装置と
を具備したことを特徴とした電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整流子に一端側が圧接される長手状のカーボンブラシを有するカーボンブラシ装置およびこれを備えた電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば電気掃除機に用いられる電動機は、コイルが巻回された枠状の固定子と、この固定子の内方に配置されコイルが外周に巻回された回転子とを備えており、この回転子の回転軸に、整流子が一体的に取り付けられている。この整流子は、周方向に複数に分割されており、回転子のコイルに電気的に接続されている。また、この整流子の外周には、カーボンブラシ装置の角柱状のカーボンブラシの一端すなわち先端が圧接されて電気的に接続されている。このカーボンブラシは、角筒状のブラシ収容部としてのブラシホルダ部内に他端側が挿入されており、この他端部には、接続体としての導電体であるピッグテールの一端が電気的に接続されている。このピッグテールの他端は、ブラシホルダ部の他端側を閉塞する接続部としてのキャップ部と電気的に接続されている。そして、このキャップ部は、電源側に電気的に接続された端子台に電気的に接続される。
【０００３】
このような電動機においては、効率の向上を目的として、カーボンブラシの内部に電気抵抗がカーボンブラシよりも小さい電気導体である銀めっきを施した銅粉を収容することで、カーボンブラシでの損失を抑制した構成が知られている(例えば、特許文献１参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９５６５２号公報(第３−４頁、図１)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年、電動機では、より一層の効率の向上が望まれてきている。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、効率を向上したカーボンブラシ装置およびこれを備えた電動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】
【０００７】
本発明は、電動機の整流子に一端側が圧接される長手状のカーボンブラシと、電源側と接続される導電性の接続部と、一端がカーボンブラシの他端部に電気的に接続されこのカーボンブラシと接続部とを電気的に接続する第１接続体と、一端がカーボンブラシの他端部よりも一端側の位置に電気的に接続されこのカーボンブラシと接続部とを電気的に接続する第２接続体とを具備したものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、カーボンブラシの他端部に第１接続体の一端を電気的に接続するとともに、カーボンブラシの他端部よりも一端側の位置に第２接続体の一端を電気的に接続することにより、電動機の整流子と接続部との間のカーボンブラシおよび各接続体での抵抗値を低減できるので、カーボンブラシおよび各接続体での抵抗損失を抑制でき、効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態のカーボンブラシ装置を一部を切り欠いて示す側面図である。
【図２】同上カーボンブラシ装置を有する電動機を備えた電気機器を一部を切り欠いて示す側面図である。
【図３】(a)は同上カーボンブラシ装置の等価回路図、(b)はカーボンブラシの摩耗により第２接続部が外れた状態でのカーボンブラシ装置の等価回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態のカーボンブラシ装置を一部を切り欠いて示す側面図である。
【図５】(a)は同上カーボンブラシ装置の等価回路図、(b)はカーボンブラシの摩耗により第２接続部が外れた状態でのカーボンブラシ装置の等価回路図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態のカーボンブラシ装置を示す平面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態のカーボンブラシ装置を示す平面図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態のカーボンブラシ装置を一部を切り欠いて示す側面図である。
【図９】(a)は同上カーボンブラシ装置の等価回路図、(b)はカーボンブラシの摩耗により一の第２接続部が外れた状態でのカーボンブラシ装置の等価回路図、(c)はカーボンブラシの摩耗により他の第２接続部が外れた状態でのカーボンブラシ装置の等価回路図、(d)はカーボンブラシの摩耗によりさらに他の第２接続部が外れた状態でのカーボンブラシ装置の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の第１の実施の形態の構成を図１ないし図３を参照して説明する。
【００１１】
図２において、11は電気機器としての電動送風機を示し、この電動送風機11は、例えば電気掃除機、あるいはブロワなどに用いられるものである。そして、この電動送風機11は、電動機13と、この電動機13に接続されて回転される遠心ファン14と、これら電動機13と遠心ファン14との間に位置する整流板であるディフューザ15と、遠心ファン14およびディフューザ15の一部を覆う略円筒状のファンカバー16とを備えており、図示しない制御手段により動作が制御される。なお、以下、便宜的に、電動機13側を上側、遠心ファン14側(ファンカバー16側)を下側として説明する。
【００１２】
電動機13は、本体部であるモータ本体部21と、このモータ本体部21を保持する胴体ケースとしてのフレーム22と、このフレーム22に取り付けられた一対のカーボンブラシ装置23とを有している。
【００１３】
モータ本体部21は、四角形枠状の固定子25の内方に、回転子26が配置されて構成されている。
【００１４】
固定子25は、ステータ、あるいはフィールドとも呼ばれるもので、固定子本体としての平面視四角形状のフィールドコア31と、このフィールドコア31の所定位置に巻回された界磁巻線32とを有し、フレーム22とディフューザ15との間に配設されている。
【００１５】
フィールドコア31は、例えば鉄板を多数積層して形成され、中心部に、回転子26が挿入される開口部34が開口されている。この開口部34は、内周側が回転子26の外周面に所定の間隙を介して対向している。
【００１６】
界磁巻線32は、フィールドコア31の開口部34の周囲に固定磁極であるＮ極およびＳ極を形成するものである。
【００１７】
また、回転子26は、ロータ、あるいは電機子すなわちアーマチュアとも呼ばれるもので、回転中心となる出力軸である回転軸36と、整流子37および回転子本体としてのアーマチュアコア38とを一体的に有している。
【００１８】
回転軸36は、軸方向の一端部である下端部が、ディフューザ15に挿通され、この下端部に遠心ファン14が接続されている。また、この回転軸36は、両端側がベアリング41，42によりそれぞれ回転自在に保持されている。
【００１９】
整流子37は、コンミュテータとも呼ばれるもので、略円筒状に形成されており、外周側が、カーボンブラシ装置23と摺接する複数の整流子片45に分割されており、回転軸36の上端側に同軸に位置している。
【００２０】
アーマチュアコア38は、例えば複数の鉄板を積層して形成された鉄心部47と、この鉄心部47の両端部を挟む絶縁体48とを有し、整流子37よりも下方に位置して固定子25の内周側に配置されている。また、このアーマチュアコア38の周囲には、リード線が巻回されてコイルであるアーマチュアコイル49が構成されている。このアーマチュアコイル49は、固定子25の界磁巻線32により形成される固定磁極に対して磁気的に吸引あるいは反発される回転磁極であるＮ極あるいはＳ極を形成するもので、多数のリード線を巻回して形成され、各リード線の端部が、それぞれ整流子37の各整流子片45に電気的に接続されている。
【００２１】
また、フレーム22は、略有底円筒状の第１フレーム51とこの第１フレーム51の開口側である下端側に径方向に沿って配置された板状の第２フレーム52とを有している。
【００２２】
第１フレーム51は、例えば金属、あるいは合成樹脂などにより形成され、内部にフィールドコア31を保持している。また、この第１フレーム51の下端部には、外側へとフランジ状に屈曲されたフランジ部54が形成されている。さらに、この第１フレーム51の上端部には、ベアリング41、および、回転軸36を軸方向に付勢するスラストばね55を保持するモータヘッド部56が凹設されている。そして、この第１フレーム51には、各カーボンブラシ装置23が取り付けられるブラシ取付孔57が互いに対向する位置に開口形成されているとともに、これらブラシ取付孔57の間の位置に、複数の排気口58が開口形成されている。
【００２３】
第２フレーム52は、例えば金属、あるいは合成樹脂などにより形成され、両端部がねじ61を介して第１フレーム51のフランジ部54に固定されている。また、この第２フレーム52の中心部には、ベアリング42を内側に保持するベアリング保持部63が下側へと突出するように形成されており、このベアリング保持部63の外側が、ディフューザ15を固定する部分となっている。
【００２４】
そして、各カーボンブラシ装置23は、図１および図２に示すように、一端部である先端部が整流子37の整流子片45に圧接される導電性の角柱状のカーボンブラシ65と、このカーボンブラシ65の他端部である基端部に一端側が接続された第１接続体としての主接続体である主ピッグテール66と、このカーボンブラシ65の長手方向の中心部近傍に一端側が接続された第２接続体としての副接続体であるバイパスピッグテール67と、これらピッグテール66，67の他端側が接続された接続部としてのキャップ部68と、カーボンブラシ65を先端側へと付勢する付勢手段としてのコイルばね69とを一体的に備えている。そして、カーボンブラシ65の基端側、主ピッグテール66およびコイルばね69が、ブラシ収容部としての角筒状のブラシホルダ部71に収容され、このブラシホルダ部71が絶縁部としてのホルダ絶縁72を介して第１フレーム51のブラシ取付孔57に絶縁されて取り付けられている。
【００２５】
カーボンブラシ65は、例えば導電性を有するカーボン粉末を、樹脂などを介して角柱状に固めて形成されている。また、このカーボンブラシ65には、中心軸に沿って孔部74が形成されており、この孔部74がカーボンブラシ65の両端間を貫通している。そして、この孔部74には、カーボンブラシ65を構成するカーボン粉末よりも電気抵抗が小さい電気導体である銅粉75が充填されている。この銅粉75は、抵抗率を低減するために例えば銀めっきが施されたものであり、孔部74の内面を介してカーボンブラシ65と接触している。したがって、この銅粉75によって、カーボンブラシ65の全体としての電気抵抗が低減されている。
【００２６】
また、主ピッグテール66は、例えば導電性の糸状の金属を複数撚り合わせて形成されており、一端側がカーボンブラシ65の孔部74に対して埋め込まれて液状接着剤および銅粉75などにより固定され、他端側がキャップ部68に対して例えばスポット溶接されている。したがって、主ピッグテール66は、一端側がカーボンブラシ65の他端部に物理的に接続され、他端側がキャップ部68に物理的に接続されて、これらカーボンブラシ65とキャップ部68とを電気的に接続している。また、この主ピッグテール66は、コイルばね69内に挿通されてブラシホルダ部71内に位置している。
【００２７】
バイパスピッグテール67は、例えば主ピッグテール66と同じ導電性の糸状の金属を複数撚り合わせて形成されており、一端側がカーボンブラシ65の長手方向(電流通過方向)の他端部よりも一端側の位置、例えばカーボンブラシ65の長手方向の中心部近傍の一側部に孔部74に連通して形成された接続孔部77に埋め込まれて液状接着剤および銅粉75などにより固定され、他端側がキャップ部68に対して例えば主ピッグテール66の他端側と同位置にスポット溶接されて、全体としてブラシホルダ部71の外部でかつホルダ絶縁72の内部に位置している。したがって、バイパスピッグテール67は、一端側がカーボンブラシ65の他端部よりも一端側に物理的に接続され、他端側がキャップ部68の物理的に接続されて、これらカーボンブラシ65とキャップ部68とを電気的に接続している。
【００２８】
このため、主ピッグテール66とバイパスピッグテール67との抵抗値をそれぞれR1，R2とし、カーボンブラシ65の銅粉75まで含めた全体の抵抗値をR3とすると、図３(a)に示すように、未使用状態のカーボンブラシ装置23は、カーボンブラシ65の先端領域65aの長さ、ここではカーボンブラシ65全体の半分の抵抗値(R4＝R3／２)の位置で主ピッグテール66側とバイパスピッグテール67側とに電気的に並列に分岐される。主ピッグテール66側は、カーボンブラシ65の基端領域65bと主ピッグテール66との直列回路となり、総抵抗値がここではカーボンブラシ65の半分の抵抗値(R5＝R3／２)と主ピッグテール66の抵抗値(R1)との和となる。また、バイパスピッグテール67側の抵抗値は、このバイパスピッグテール67自体の抵抗値(R2)となる。したがって、整流子37とキャップ部68との間のカーボンブラシ65および各ピッグテール66，67での抵抗値が、カーボンブラシとキャップ部とを主ピッグテールのみで接続する従来例と比較して抑制されている。なお、バイパスピッグテール67は、主ピッグテール66よりも若干長さが長いため、各ピッグテール66，67を同じ材料で同じように形成した場合、バイパスピッグテール67の抵抗値R2は、主ピッグテール66の抵抗値R1よりも若干大きくなるが、例えばそれぞれのピッグテール66，67の太さなどをわずかに変えたりすることにより、抵抗値R1，R2の大小関係は任意に設定できる。
【００２９】
また、図２に示すキャップ部68は、例えば導電性を有する金属をプレス成形して構成されており、ブラシホルダ部71の基端側に位置している。すなわち、このキャップ部68は、カーボンブラシ65の基端側に対向して配置されている。さらに、このキャップ部68の下部には、端子部79が一体に形成されている。この端子部79は、カーボンブラシ65側へと腕状に突出している。
【００３０】
ここで、この端子部79は、第１フレーム51内に配置された導電端子部81と接触することにより、固定子25の界磁巻線32と電気的に接続される固定子給電部82に対して電気的に接続されている。すなわち、この端子部79は、家庭用商用交流電源、あるいは電池などの図示しない電源に電気的に接続されている。
【００３１】
導電端子部81は、固定子給電部82の上部に突出し、先端側が外方へと屈曲されている。
【００３２】
また、コイルばね69は、カーボンブラシ65の他端部とキャップ部68との間に位置し、カーボンブラシ65の先端部が常時整流子37の外周面に接触するようにカーボンブラシ65を弾性的に押圧している。
【００３３】
ブラシホルダ部71は、基端側がホルダ絶縁72に一体的に固定されており、先端側がホルダ絶縁72から第１フレーム51の内方へと突出している。また、このブラシホルダ部71のホルダ絶縁72から第１フレーム51の内方へと突出した先端側の一側部には、バイパスピッグテール67の一端側がブラシホルダ部71の内部へと挿入される長孔状の挿入開口84が軸方向に沿って形成されている。この挿入開口84は、カーボンブラシ65の先端側の整流子37との摺接による摩耗にしたがって接続孔部77、すなわちバイパスピッグテール67の一端側の位置がコイルばね69の付勢により整流子37側へと徐々に接近することを可能とするもので、例えばブラシホルダ部71の先端部に亘って切り欠き形成されている。
【００３４】
そして、ホルダ絶縁72は、例えば耐熱性の樹脂などの導電性を有さない(絶縁性の)部材により形成されており、ねじ86を介してブラシ取付孔57に固定されている。また、このホルダ絶縁72には、ブラシホルダ部71が挿入固定される固定孔部87と、この固定孔部87の下側に形成され端子部79および導電端子部81が挿入される挿通孔部88とを備えている。
【００３５】
固定孔部87は、キャップ部68によりホルダ絶縁72の外側の位置が覆われている。
【００３６】
挿通孔部88は、一端側から導電端子部81の先端側が挿入され、他端側から端子部79が挿入されている。そして、この挿通孔部88において、端子部79の先端側の下部に導電端子部81の先端側が挿入されてこれら端子部79，81が電気的に接続されている。
【００３７】
また、遠心ファン14は、回転軸36と一体的に回転するもので、互いに間隙を介して離間された円形状の１対のファンプレート91，92間に平面視で渦巻状のブレードとしての複数のファン翼93が一体的に形成され、下側のファンプレート92の中央部に吸込口94が開口形成されている。そして、遠心ファン14は、上側のファンプレート91に同軸に回転軸36が挿通され、この挿通された回転軸36とナット96を介して一体的に接続されている。
【００３８】
また、ディフューザ15は、遠心ファン14から外周側へと吹き出された空気を整流して電動機13側へと導くもので、電動機13と遠心ファン14との間に位置している。さらに、このディフューザ15は、上面および下面にそれぞれ平面視で互いに反対方向に渦巻状のブレード102，103が突出形成されている。そして、このディフューザ15は、中央部に形成された保持孔部104に対して第２フレーム52のベアリング保持部63が挿入されており、ねじ105を介して第２フレーム52と固定されている。
【００３９】
また、ファンカバー16は、例えばアルミニウムなどの金属によりプレス成形されており、電動機13のフレーム22の第１フレーム51のフランジ部54の外周縁部に圧入嵌合される。さらに、このファンカバー16は、下側から上側へと徐々に縮径され、中央部に丸孔状の吸気口107が開口形成されている。そして、吸気口107の下側には、遠心ファン14の吸込口94の外縁部に圧接されるシール部材108が取り付けられている。このため、吸気口107は、遠心ファン14の吸込口94に対して気密に接続されている。
【００４０】
次に、上記第１の実施の形態の動作を説明する。
【００４１】
電動機13は、電源から固定子給電部82に給電されると、界磁巻線32およびフィールドコア31を介して、Ｎ極およびＳ極の固定磁極が固定子25の開口部34に臨んで周方向に交互に形成される。
【００４２】
また、回転子26では、固定子給電部82から、導電端子部81、端子部79、キャップ部68、各ピッグテール66，67およびカーボンブラシ65を介して整流子37へと給電される。この結果、この整流子37の各整流子片45と接続されたアーマチュアコイル49にそれぞれＮ極、あるいはＳ極の回転磁極が発生する。そして、固定子25側の固定磁極に対して回転子26側の回転磁極が磁気的に吸引・反発することで、開口部34内で回転子26が周方向に回動する。
【００４３】
そして、回転子26の回転に伴い、カーボンブラシ65に接触する整流子37の整流子片45が変化することにより、アーマチュアコイル49に形成される回転磁極の極性が切り換わることで、固定子25側の固定磁極との磁気的な吸引・反発がさらに継続されて、回転子26がさらに回動する。
【００４４】
これら動作を繰り返すことで、回転子26が周方向に継続して回転する。
【００４５】
ここで、カーボンブラシ装置23の使用初期で、カーボンブラシ65が長さの半分程度まで摩耗していない状態では、図３(a)に示すように、バイパスピッグテール67が有効であり、また、各ピッグテール66，67の抵抗値R1，R2は、抵抗値R3と比較して相当小さいため(R3＞＞R1，R2)、殆どの電流がバイパスピッグテール67側を介してカーボンブラシ65の先端領域65aへと流れる。また、カーボンブラシ65の先端領域65aが順次摩耗するにしたがって抵抗値R4が徐々に減少し、カーボンブラシ65が半分程度の長さになると、バイパスピッグテール67の一端側が整流子37(整流子片45)に接触することなくカーボンブラシ65から外れることにより、図３(b)に示すように、カーボンブラシ65の基端領域65bと主ピッグテール66との直列回路側に電流が流れる。さらに、カーボンブラシ65の基端領域65bが順次摩耗するにしたがって抵抗値R5が徐々に減少し、最終的にカーボンブラシ65が略全て摩耗するまでカーボンブラシ装置23は使用可能となる。なお、カーボンブラシ65から一端側が外れたバイパスピッグテール67は、ホルダ絶縁72などに保持され、他部と接触して電気的に導通することなどはない。
【００４６】
そして、図２に示す電動送風機11では、回転子26の回転に伴い、回転軸36に接続された遠心ファン14が回転し、ファンカバー16の吸気口107から吸込口94を介して空気をファンプレート91，92間に吸い込み、この吸い込んだ空気を、遠心ファン14の外周側へと吹き出す。
【００４７】
この遠心ファン14から吹き出された空気は、ディフューザ15のブレード103，103間の風路によりディフューザ15の外周方向へと渦巻状に整流された後、ディフューザ15の外周側へと吹き出し、さらに、ディフューザ15の外周側から、ブレード102，102間の風路へと流入し、これら風路によってディフューザ15の中心側へと渦巻状に整流され、第２フレーム52の両側などから第１フレーム51内へと吸い込まれる。
【００４８】
この後、この空気は、電動機13を冷却しつつ排気口58からフレーム22の外部へと排気される。この結果、電動送風機11の吸込側に負圧が発生する。例えば、電動送風機11では、この負圧の作用により、空気とともに塵埃を吸い込んで掃除を行う。
【００４９】
上述したように、上記第１の実施の形態では、カーボンブラシ65の基端部に主ピッグテール66の一端を電気的に接続するとともに、カーボンブラシ65の基端部よりも先端側の位置にバイパスピッグテール67の一端を電気的に接続する構成とした。
【００５０】
このため、電動機13の整流子37との摺接によってカーボンブラシ65がバイパスピッグテール67の一端側近傍まで摩耗するまでの間は、バイパスピッグテール67によって主ピッグテール66側と並列回路を構成してカーボンブラシ65の電流が流れる領域を短くでき、整流子37とキャップ部68との間のカーボンブラシ65およびピッグテール66，67での抵抗値、すなわちカーボンブラシ装置23の抵抗値を低減できるとともに、カーボンブラシ65がバイパスピッグテール67の一端側近傍まで摩耗した場合には、バイパスピッグテール67がカーボンブラシ65から外れるもののカーボンブラシ65の長さが短くなっているのでカーボンブラシ65自体の抵抗値が小さくなる。この結果、カーボンブラシ65の摩耗状態に拘らず、電動機13の整流子37とキャップ部68との間のカーボンブラシ65および各ピッグテール66，67での抵抗値を低減できるので、カーボンブラシ65および各ピッグテール66，67での抵抗損失を抑制でき、効率を向上できる。
【００５１】
また、バイパスピッグテール67は、一端側をカーボンブラシ65の先端寄りに接続するほど、主ピッグテール66側との並列回路での抵抗値を抑制でき、一端側をカーボンブラシ65の基端寄りに接続するほど、主ピッグテール66側との並列回路を長く維持できるとともにバイパスピッグテール67自体の抵抗値を抑制できる。このため、バイパスピッグテール67の一端側をカーボンブラシ65の長手方向の略中心部に接続することにより、主ピッグテール66側との並列回路での抵抗値の抑制と、並列回路の維持およびバイパスピッグテール67自体の抵抗値の抑制とを最大限に両立することが可能になる。
【００５２】
さらに、主ピッグテール66の一端側はカーボンブラシ65の基端部に接続しているので、カーボンブラシ65は基端側までの全長を使い切ることができる。
【００５３】
次に、第２の実施の形態を図４および図５を参照して説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００５４】
この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、バイパスピッグテール67が、カーボンブラシ65の基端部とキャップ部68との間の位置で主ピッグテール66から分岐されているものである。
【００５５】
ここで、バイパスピッグテール67は、例えば主ピッグテール66を構成する導電性の糸状の金属の一部を分岐させて構成してもよいし、別途導電性の糸状の金属を主ピッグテール66に対して分岐させるように撚り合わせて構成してもよく、また、主ピッグテール66に対して圧着したり溶接したりしてもよい。いずれにしても、バイパスピッグテール67の他端側は、主ピッグテール66のキャップ部68との接続部を除く位置で、この主ピッグテール66に対して物理的および電気的に接続されるように構成すればよい。なお、バイパスピッグテール67を主ピッグテール66から分岐させる位置は、主ピッグテール66の一端部に近いほど、すなわちカーボンブラシ65の他端部に近いほど、バイパスピッグテール67の長さすなわち抵抗値を抑制できるので好ましい。
【００５６】
このため、主ピッグテール66の一端側からバイパスピッグテール67の他端側との接続部までの主ピッグテール66の先端領域66aの抵抗値をR6、主ピッグテール66のバイパスピッグテール67の他端側との接続部からキャップ部68までの基端領域66bの抵抗値をR7とすると(R6＋R7＝R1)、図５(a)に示すように、未使用状態のカーボンブラシ装置23は、カーボンブラシ65の先端領域65aの長さ、ここではカーボンブラシ65全体の半分の抵抗値(R4＝R3／２)の位置と、主ピッグテール66とバイパスピッグテール67との接続位置との間で、主ピッグテール66の先端領域66a側とバイパスピッグテール67側とに電気的に並列に分岐される。主ピッグテール66の先端領域66a側は、カーボンブラシ65の基端領域65bと主ピッグテール66の先端領域66aとの直列回路となり、総抵抗値がここではカーボンブラシ65の半分の抵抗値(R5＝R3／２)と主ピッグテール66の先端領域66aの抵抗値(R6)との和となる。また、バイパスピッグテール67側の抵抗値は、このバイパスピッグテール67自体の抵抗値(R2)となる。したがって、整流子37とキャップ部68との間のカーボンブラシ65および各ピッグテール66，67での抵抗値が、カーボンブラシとキャップ部とを主ピッグテールのみで接続する従来例と比較して抑制されている。
【００５７】
そして、電動機13は、電源から固定子給電部82に給電されると、界磁巻線32およびフィールドコア31を介して、Ｎ極およびＳ極の固定磁極が固定子25の開口部34に臨んで周方向に交互に形成され、回転子26では、固定子給電部82から、導電端子部81、端子部79、キャップ部68、各ピッグテール66，67およびカーボンブラシ65を介して整流子37へと給電される。この結果、この整流子37の各整流子片45と接続されたアーマチュアコイル49にそれぞれＮ極、あるいはＳ極の回転磁極が発生する。
【００５８】
カーボンブラシ装置23の使用初期で、カーボンブラシ65が長さの半分程度まで摩耗していない状態では、図５(a)に示すように、バイパスピッグテール67が有効であり、また、各ピッグテール66，67の抵抗値R1，R2は、抵抗値R3と比較して相当小さいため(R3＞＞R1，R2)、殆どの電流が主ピッグテール66の基端領域66bおよびバイパスピッグテール67を介してカーボンブラシ65の先端領域65aへと流れる。また、カーボンブラシ65の先端領域65aが順次摩耗するにしたがって抵抗値R4が徐々に減少し、カーボンブラシ65が半分程度の長さになると、バイパスピッグテール67の一端側が整流子37(整流子片45)に接触することなくカーボンブラシ65から外れることにより、図５(b)に示すように、カーボンブラシ65の基端領域65bと主ピッグテール66との直列回路側に電流が流れる。
【００５９】
このように、バイパスピッグテール67を主ピッグテール66から分岐させることにより、バイパスピッグテール67をキャップ部68に直接接続する場合と比較してバイパスピッグテール67の長さを短くできるので、バイパスピッグテール67の長さに対応する抵抗値を抑制でき、カーボンブラシ装置23での抵抗損失をより抑制できる。
【００６０】
次に、第３の実施の形態を図６を参照して説明する。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
この第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、バイパスピッグテール67が、ブラシホルダ部71およびホルダ絶縁72のそれぞれの外部を通じてカーボンブラシ65に接続されているものである。
【００６２】
すなわち、バイパスピッグテール67は、他端側がキャップ部68の外側にスポット溶接され、両端間の中間部がブラシホルダ部71およびホルダ絶縁72の外側に配置され、かつ、一端側が、挿入開口84を介してブラシホルダ部71内のカーボンブラシ65の接続孔部77に接続されている。
【００６３】
このように、バイパスピッグテール67を、ブラシホルダ部71およびホルダ絶縁72の外部を通じてカーボンブラシ65に接続することにより、ブラシホルダ部71およびホルダ絶縁72の内部を省スペース化できるので、これらブラシホルダ部71およびホルダ絶縁72の小型化が可能になる。
【００６４】
次に、第４の実施の形態を図７を参照して説明する。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
この第４の実施の形態は、上記第１および第２の実施の形態において、バイパスピッグテール67が、ブラシホルダ部71の内部を通じてカーボンブラシ65に接続されているものである。
【００６６】
すなわち、バイパスピッグテール67は、他端側がキャップ部68の内側にスポット溶接され、または主ピッグテール66から分岐され、一端側がカーボンブラシ65の接続孔部77に接続されている。なお、バイパスピッグテール67の両端間の中間部は、一部を挿入開口84からブラシホルダ部71の外部に露出させてもよい。
【００６７】
このように、バイパスピッグテール67を、ブラシホルダ部71およびホルダ絶縁72の内部を通じてカーボンブラシ65に接続することにより、バイパスピッグテール67の長さをより短くできるので、バイパスピッグテール67の長さに対応する抵抗値を抑制でき、カーボンブラシ装置23での抵抗損失をより抑制できる。
【００６８】
次に、第５の実施の形態を図８および図９を参照して説明する。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６９】
この第５の実施の形態は、上記第２の実施の形態において、バイパスピッグテール67が複数、ここでは例えば３つ配置されているものである。
【００７０】
すなわち、バイパスピッグテール67a，67b，67cは、それぞれ主ピッグテール66から分岐されており、ブラシホルダ部71の外部でかつホルダ絶縁72の内部を通じて、一端側が挿入開口84からカーボンブラシ65の一側部に孔部74に連通して形成された接続孔部77a，77b，77cに埋め込まれて液状接着剤および銅粉75などにより固定されている。
【００７１】
接続孔部77a〜77cは、それぞれカーボンブラシ65の長手方向に互いに異なる位置に配置されている。
【００７２】
このため、カーボンブラシ65の先端部からバイパスピッグテール67aの他端側との接続部までの第１領域65cの抵抗値をR8、バイパスピッグテール67a，67bの他端側との接続部間のカーボンブラシ65の第２領域65dの抵抗値をR9、バイパスピッグテール67b，67cの他端側との接続部間のカーボンブラシ65の第３領域65eの抵抗値をR10、バイパスピッグテール67cの他端側との接続部とカーボンブラシ65の他端部までの間のカーボンブラシ65の第４領域65fの抵抗値をR11とし(R8＋R9＋R10＋R11＝R3)、各バイパスピッグテール67a，67b，67cの抵抗値をR2a，R2b，R2cとすると、図９(a)に示すように、未使用状態のカーボンブラシ装置23は、カーボンブラシ65の各領域65c，65d間、領域65d，65e間、領域65e，65f間のそれぞれで、バイパスピッグテール67a，67b，67cと電気的に並列に分岐される。したがって、整流子37とキャップ部68との間のカーボンブラシ65および各ピッグテール66，67a〜67cでの抵抗値が、カーボンブラシとキャップ部とを主ピッグテールのみで接続する従来例と比較して抑制されている。
【００７３】
さらに、図８に示すように、ブラシホルダ部71の外側部には、規制部としてのリブ109がブラシホルダ部71の長手方向(軸方向)に沿って長手状に複数形成されている。これらリブ109は、各バイパスピッグテール67a〜67cの位置を規制して、これらバイパスピッグテール67a〜67cが、カーボンブラシ65の摩耗によって互いに絡み合うことを防止するためのものである。すなわち、カーボンブラシ65は、コイルばね69により整流子37側へと付勢されているため、先端側が摩耗することによって基端側が徐々に整流子37へと近づくように移動する。このため、各リブ109は、このようなカーボンブラシ65の移動に伴ってバイパスピッグテール67a〜67cが互いに絡み付くことを抑制し、カーボンブラシ65を円滑に移動させるようにするものである。
【００７４】
そして、カーボンブラシ装置23の使用初期で、カーボンブラシ65があまり摩耗していない状態では、図９(a)に示すように、バイパスピッグテール67a〜67cが有効であり、また、各ピッグテール66，67a〜67cの抵抗値R1，R2a〜R2cは、抵抗値R3と比較して相当小さいため(R3＞＞R1，R2)、殆どの電流が主ピッグテール66の基端領域66bおよびバイパスピッグテール67aを介してカーボンブラシ65の第１領域65cへと流れる。
【００７５】
また、カーボンブラシ65の第１領域65cが順次摩耗するにしたがって抵抗値R8が徐々に減少し、第１領域65cが摩耗してしまうと、バイパスピッグテール67aの一端側が整流子37(整流子片45)に接触することなくカーボンブラシ65から外れることにより、図９(b)に示すように、殆どの電流が主ピッグテール66の基端領域66bおよびバイパスピッグテール67bを介してカーボンブラシ65の第２領域65dへと流れる。
【００７６】
さらに、カーボンブラシ65の第２領域65dが順次摩耗するにしたがって抵抗値R9が徐々に減少し、第２領域65dが摩耗してしまうと、バイパスピッグテール67bの一端側が整流子37(整流子片45)に接触することなくカーボンブラシ65から外れることにより、図９(c)に示すように、殆どの電流が主ピッグテール66の基端領域66bおよびバイパスピッグテール67cを介してカーボンブラシ65の第３領域65eへと流れる。
【００７７】
そして、カーボンブラシ65の第３領域65eが順次摩耗するにしたがって抵抗値R10が徐々に減少し、第３領域65eが摩耗してしまうと、バイパスピッグテール67cの一端側が整流子37(整流子片45)に接触することなくカーボンブラシ65から外れることにより、図９(d)に示すように、カーボンブラシ65の第４領域65fと主ピッグテール66との直列回路側に電流が流れる。
【００７８】
このように、複数のバイパスピッグテール67a〜67cをそれぞれカーボンブラシ65の異なる位置に接続することにより、カーボンブラシ65の電流が流れる領域をさらに短くでき、損失をより抑制できるとともに、カーボンブラシ65の摩耗にしたがってバイパスピッグテール67a(バイパスピッグテール67b)がカーボンブラシ65から外れた後も、継続してバイパスピッグテール67b，67c(バイパスピッグテール67c)がカーボンブラシ65の電流が流れる領域を短くするので、カーボンブラシ装置23での抵抗損失をより抑制できる。
【００７９】
また、バイパスピッグテール67a〜67cの位置を規制するリブ109をブラシホルダ部71の外側部に形成することで、バイパスピッグテール67a〜67cの互いの絡み付きを抑制でき、これらバイパスピッグテール67a〜67cの絡み付きに起因するカーボンブラシ65の動作性の低下を抑制でき、さらにはこのカーボンブラシ65の動作性の低下に起因するカーボンブラシ65と整流子37との間でのスパークの発生などをも抑制できるので、カーボンブラシ65(カーボンブラシ装置23)および電動機13の長寿命化が可能になる。
【００８０】
なお、上記第５の実施の形態において、各バイパスピッグテール67a〜67cの少なくともいずれかは、上記第１の実施の形態と同様に、他端側をキャップ部68にそれぞれスポット溶接してもよい。
【００８１】
また、各バイパスピッグテール67a〜67cの少なくともいずれかは、第３の実施の形態に示すように、ブラシホルダ部71およびホルダ絶縁72の外部を通じてカーボンブラシ65に接続してもよいし、第４の実施の形態に示すように、ブラシホルダ部71およびホルダ絶縁72の内部を通じてカーボンブラシ65に接続してもよい。
【００８２】
さらに、上記各実施の形態において、カーボンブラシ65は、銅粉75を内部に収容しない構成としてもよい。
【００８３】
そして、電動機13は、電動送風機11だけでなく、例えば工作機械など、回転部を有する任意の装置に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００８４】
13    電動機
23    カーボンブラシ装置
25    固定子
26    回転子
36    回転軸
37    整流子
65    カーボンブラシ
66    第１接続体としての主ピッグテール
67    第２接続体としてのバイパスピッグテール
68    接続部としてのキャップ部
71    ブラシ収容部としてのブラシホルダ部
109   規制部としてのリブ
【図１】
2011055677.tif 000003
【図２】
2011055677.tif 000004
【図３】
2011055677.tif 000005
【図４】
2011055677.tif 000006
【図５】
2011055677.tif 000007
【図６】
2011055677.tif 000008
【図７】
2011055677.tif 000009
【図８】
2011055677.tif 000010
【図９】
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