(57)【要約】【課題】高い駆動電圧で動作することができる改良されたＤＣブラシモータ、このＤＣブラシモータを利用する家庭用電気機器、及びこの家庭用電気機器の駆動回路を提供する。【解決手段】直流ブラシモータ、このブラシモータを利用する家庭用電気機器、及びこの家庭用電気機器の駆動回路を提供する。直流ブラシモータは、ロータ及びステータを含む。前記ロータは、軸と、前記軸に固定される整流子とを含む。前記整流子は、複数の整流子セグメントを含む。前記直流ブラシモータは、更に、複数のコンデンサを備える。各コンデンサは、第１の電極及び第２の電極を含む。前記コンデンサの前記第１の電極の全ては、互いに接続される。前記コンデンサの前記第２の電極は、それぞれ、対応する整流子セグメントに接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、
ステータと、
を備える直流ブラシモータであって、
前記ロータは、
軸と、
前記軸に固定され、複数の整流子セグメントを備える整流子と、
を備え、
前記直流ブラシモータは、更に、複数のコンデンサを備え、各コンデンサは、第１の電極及び第２の電極を備え、前記コンデンサの前記第１の電極は、互いに接続され、前記コンデンサの前記第２の電極は、それぞれ、対応する整流子セグメントに接続される、
ことを特徴とする直流ブラシモータ。
【請求項２】
前記ロータは、更に、前記軸に固定されるロータコアと、前記ロータコアに巻き付けられ、前記整流子セグメントと接続されるロータ巻線とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の直流ブラシモータ。
【請求項３】
前記コンデンサの数は、前記整流子セグメントの数に等しく、各コンデンサの前記第２の電極は、１つの対応する整流子セグメントに接続されることを特徴とする、請求項２に記載の直流ブラシモータ。
【請求項４】
前記直流ブラシモータは、更に、前記軸が貫通する貫通穴を有するプリント回路板を備え、前記コンデンサは、チップコンデンサであり、前記プリント回路板に配置され、前記コンデンサを有する前記プリント回路板の第１の側は、前記ロータコアに面することを特徴とする、請求項２に記載の直流ブラシモータ。
【請求項５】
前記プリント回路板の各チップコンデンサは、２つの隣接する第２の接続パッドの間の間隔に対応する位置に配置され、前記チップコンデンサの長辺と、前記チップコンデンサの矩形面の中心及び前記貫通穴の中心を通る線との間の角度は、３０度よりも小さいことを特徴とする、請求項４に記載の直流ブラシモータ。
【請求項６】
前記コンデンサは、前記プリント回路板に、周方向に沿って間隔を置いて配設され、前記プリント回路板の第２の側は、前記コンデンサの前記第２の電極とそれぞれ接続される複数の接続パッドを有し、前記接続パッドは、それぞれ、前記対応する整流子セグメントにはんだ付けされることを特徴とする、請求項４に記載の直流ブラシモータ。
【請求項７】
前記プリント回路板の前記第２の側は、更に、前記コンデンサの前記第１の電極と接続されて、前記プリント回路板を試験するための別の接続パッドを有することを特徴とする、請求項６に記載の直流ブラシモータ。
【請求項８】
各コンデンサの周方向の２つの端部及び前記プリント回路板の対応する領域は、絶縁接着剤で被覆され、前記プリント回路板の前記コンデンサを有する面は、絶縁油で被覆されることを特徴とする、請求項６に記載の直流ブラシモータ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の直流ブラシモータを備えることを特徴とする家庭用電気機器。
【請求項１０】
前記家庭用電気機器は、気流を発生させるか又は気流を吸引するために用いられ、前記直流ブラシモータを駆動するための電圧は、５０Ｖ〜１００Ｖであることを特徴とする、請求項９に記載の家庭用電気機器。
【請求項１１】
直流ブラシモータと、
分圧抵抗器と、
整流器と、
を備える家庭用電気機器の駆動回路であって、
前記直流ブラシモータは、
軸と、前記軸に固定され、複数の整流子セグメントを備える整流子とを備えるロータと、
ステータと、
を備え、
前記整流器の第１の入力端子は、前記分圧抵抗器を介して、交流電源の第１の端部に接続され、前記整流器の第２の入力端子は、前記交流電源の第２の端部に接続され、前記整流器の２つの出力端子は、前記直流ブラシモータに接続され、
前記直流ブラシモータは、更に、複数のコンデンサを備え、各コンデンサは、第１の電極及び第２の電極を備え、前記コンデンサの前記第１の電極は、互いに接続され、前記コンデンサの前記第２の電極は、それぞれ、対応する整流子セグメントに接続され、前記整流器から出力されて、前記直流ブラシモータを駆動する電圧は、５０Ｖ〜１００Ｖである、
ことを特徴とする駆動回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本開示は、直流ブラシモータ、このブラシモータを利用する家庭用電気機器、及びこの家庭用電気機器の駆動回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  現在の直流（ＤＣ）ブラシモータは、一般に、３６Ｖ以下の駆動電圧で動作する。なぜならば、ＤＣモータは、より高い駆動電圧で、電気火花を発生させやすく、これにより、ＤＣモータのブラシ及び整流子を損傷させ、このため、ＤＣモータの寿命に影響を及ぼすからである。しかしながら、ＤＣブラシモータが、いくつかの家庭用電気機器、特に、気流を発生させるか又は気流を吸引するための電気機器、例えば、ヘアドライヤ、ハンドドライヤ、真空掃除機に適用されるとき、いくつかの問題がある。例えば、ヘアドライヤは、一般に、ＤＣブラシモータを含み、ヘアドライヤの内部の複数のブレードを回転駆動することにより、気流を発生させる。
【０００３】
[0003]  多くのヘアドライヤには、温風モード及び冷風モードがある。ヘアドライヤが、温風モードで作動するとき、ヘアドライヤに組み込まれる加熱抵抗器が、付勢されて、熱くなり、したがって、温風が流出する。ヘアドライヤが、冷風モードで作動するとき、加熱抵抗器は、付勢されず、したがって、冷風が流出する。しかしながら、現在のヘアドライヤの冷風は、一般に、比較的高温であり、室内温度よりも高い摂氏約１７度である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0004]  したがって、高い駆動電圧で動作することができる改良されたＤＣブラシモータ、このＤＣブラシモータを利用する家庭用電気機器、及びこの家庭用電気機器の駆動回路が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]  一態様では、直流ブラシモータを提供するものであり、この直流ブラシモータは、ロータ及びステータを含む。前記ロータは、軸と、前記軸に固定される整流子とを含む。前記整流子は、複数の整流子セグメントを含む。前記直流ブラシモータは、更に、複数のコンデンサを備える。各コンデンサは、第１の電極及び第２の電極を含む。前記コンデンサの前記第１の電極の全ては、互いに接続される。前記コンデンサの前記第２の電極は、それぞれ、対応する整流子セグメントに接続される。
【０００６】
[0006]  別の態様では、家庭用電気機器を提供するものであり、この家庭用電気機器は、上記の直流ブラシモータを含む。
【０００７】
[0007]  更に別の態様では、家庭用電気機器の駆動回路を提供するものであり、この駆動回路は、上記の直流ブラシモータ、分圧抵抗器、及び整流器を含む。前記整流器の第１の入力端子は、前記分圧抵抗器を介して、交流電源の第１の端部に接続され、前記整流器の第２の入力端子は、前記交流電源の第２の端部に接続され、前記整流器の２つの出力端子は、前記直流ブラシモータに接続される。前記整流器から出力されて、前記直流ブラシモータを駆動する電圧は、５０Ｖ〜１００Ｖである。
【０００８】
[0008]  本開示の実施形態では、コンデンサの存在により、ＤＣブラシモータは、５０Ｖ〜１００Ｖの駆動電圧で動作することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の第１の実施形態によるＤＣモータのロータの側面図である。
【図２】図１のＤＣモータのプリント回路板の上面図である。
【図３】コンデンサを取り外した状態の図２のプリント回路板の上面図である。
【図４】図２のプリント回路板の底面図である。
【図５】図１のＤＣモータのロータの底面図である。
【図６】本開示の一実施形態による図１のロータ巻線とコンデンサとの間の電気接続の回路図である。
【図７】本開示の好ましい実施形態によるヘアドライヤの駆動回路図である。
【図８】本開示の第２の実施形態によるＤＣモータのロータの概略図である。
【図９】図８のＤＣモータのプリント回路板の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0009]  ここで、添付図面の図を参照して、単なる例示として本発明の好ましい実施形態を説明する。図において、複数の図に現れる同一の構造体、要素又は部品は、一般に、それらが現れる全ての図において同じ符号で表記される。図内に示される構成部品及び構造部の寸法は、一般に、便宜のため及び提示の明確さのために選択されたものであり、必ずしも縮尺通りではない。
【００１１】
[0019]  添付図面及び好ましい実施形態と併せて、主題を説明する。説明された実施形態は、本開示の実施形態のいくつかに過ぎず、その全てではない。本開示の実施形態に基づいて、創作努力を払うことなく当業者によって得られる他の全ての実施形態は、本開示の保護範囲に属する。図面は、単なる参照のためのものであり、本発明を限定することを意図するものではないことを理解されたい。図面に示される寸法は、図示の便宜のためのものに過ぎず、限定的なものを意図するものではない。
【００１２】
[0020]  ある部品が他の部品に「接続される（connected）」と考えられる場合、ある部品は、他の部品に直接接続されることができるか、又は、中心部品を有することもできることに留意されたい。別段の定義がない限り、本明細書で使用する全ての技術用語及び科学用語は、当業者により一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本開示の明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明する目的のためのものに過ぎず、本発明を限定することを意図するものではない。
【００１３】
[0021]  図１は、本開示の第１の実施形態によるＤＣモータのロータの側面図である。ＤＣモータ１０は、ステータ（図示せず）及びロータを含む。ステータは、ハウジングと、ハウジングの内面に固定される少なくとも１つの磁石と、エンドキャップと、エンドキャップに固定される少なくとも２つのブラシとを含む。ロータは、軸２０、ロータコア３０、ロータ巻線（図示せず）、整流子４０、及びプリント回路板５０を含む。ロータコア３０及び整流子４０は、軸２０に固定される。ロータコア３０は、複数のラミネーション３２を積層することによって形成することができる。更に、図５及び図６を参照すると、ロータコア３０は、複数の歯（符号表記なし）を含む。ロータ巻線は、ロータコア３０の対応する歯にそれぞれ巻き付けられる複数の巻線ユニット３３を含む。各巻線ユニット３３は、好ましくは、ロータコア３０の少なくとも２つの歯に巻き付けられる。巻線ユニット３３の数は、好ましくは、ロータの歯の数に等しい。この実施形態では、巻線ユニット３３の数及びロータコア３０の歯の数は、５である。各巻線ユニット３３は、ロータコア３０の２つの歯に巻き付けられる。代替実施形態では、巻線ユニット３３の数及びロータコア３０の歯の数は、５に限られず、７、１０等にすることもできる。
【００１４】
[0022]  整流子４０は、絶縁ベース（符号表記なし）及び複数の整流子セグメント４２を含む。ロータコア３０の歯の数は、整流子セグメント４２の数の整数倍にすることができる。この実施形態では、整流子セグメント４２の数は、ロータコア３０の歯の数に等しい。絶縁ベースは、フェノールプラスチック又はナイロンなどのプラスチックから形成することができる。整流子セグメント４２は、絶縁ベースの外周面に配置される。整流子セグメント４２は、隣接する２つごとに、それらの間の絶縁溝４４によって絶縁される。整流子セグメント４２は、ＤＣモータのブラシと摺動接触して、整流を行うように構成される。各整流子セグメント４２は、巻線ユニット３３と電気的に接続するためのフック４２０を有することができる。具体的には、フック４２０に、巻線ユニット３３の端子３３０を掛止することができる。
【００１５】
[0023]  更に、図２を参照すると、プリント回路板５０は、軸２０が貫通する貫通穴５２を有する。プリント回路板５０は、好ましくは、環状板であり、フック４２０に隣接する位置に組み付けられ、フック４２０を取り囲む。複数のコンデンサ６０が、プリント回路板５０の上面に配置されて、整流時に発生する高周波火花を吸収する。コンデンサ６０の数は、好ましくは、整流子セグメント４２の数に等しい。各コンデンサ６０は、第１の電極６１及び第２の電極６２を含む。コンデンサ６０の第１の電極６１は、互いに接続される。コンデンサ６０の第２の電極６２は、それぞれ、プリント回路板５０を介して、対応する整流子セグメント４２に接続される。この実施形態では、コンデンサ６０を有するプリント回路板５０の上面は、ロータコア３０に面し、これにより、ブラシと整流子４０との間の接触、及びロータの平衡を容易にする。
【００１６】
[0024]  ロータ巻線のワイヤ直径は、０．１ｍｍ〜０．４５ｍｍであることが好ましい。ステータのハウジングの外径は、２７ｍｍ〜３７ｍｍであることが好ましい。ロータコア３０の外径は、１６．９ｍｍ〜２４．４ｍｍであることが好ましい。整流子４０の外径は、６ｍｍ〜８ｍｍであることが好ましい。ブラシの銅含有率は、２０％未満であることが好ましい。コンデンサ６０の容量は、１μｆ〜２０μｆであることが好ましい。
【００１７】
[0025]  この実施形態では、コンデンサ６０は、チップコンデンサであり、プリント回路板５０の周方向に沿って間隔を置いて配置される。プリント回路板５０の各チップコンデンサ６０は、２つの隣接する第２の接続パッド５８の間の間隔に対応する位置に配置される。各コンデンサ６０の長辺６３は、貫通穴５２の接線方向に実質的に沿って配置される。具体的には、チップコンデンサ６０の長辺６３と線Ｌ１との間の角度は、６０度〜９０度、好ましくは７５度〜９０度であり、ここで、線Ｌ１は、チップコンデンサ６０の矩形面の中心Ｏ１’及び貫通穴５２の中心Ｏ１’’を通る。図示の実施形態では、チップコンデンサ６０の長辺６３は、線Ｌ１に対して垂直である。
【００１８】
[0026]  図３を参照すると、プリント回路板の上面は、コンデンサ６０にそれぞれ対応する複数の取付領域５５０を有する。各取付領域５５０は、第１のコンデンサパッド５５１及び第２のコンデンサパッド５５２を含む。コンデンサ６０は、表面実装技術（ＳＭＴ）によって、対応する取付領域５５０に取り付けることができる。コンデンサ６０の第１の電極６１は、第１のコンデンサパッド５５１に接続、好ましくは、はんだ付けされる。コンデンサ６０の第２の電極６２は、第２のコンデンサパッド５５２に接続、好ましくは、はんだ付けされる。
【００１９】
[0027]  図４を参照すると、プリント回路板５０の底面は、第１の接続パッド５３及び複数の第２の接続パッド５８を有する。プリント回路板は、複数の第１の穴５７１及び複数の第２の穴５７２を含む。第１の接続パッド５３及び第１のコンデンサパッド５５１は、第１の穴５７１及びプリント回路板５０の第１の配線５３１によって接続される。第１の配線５３１は、プリント回路板５０の外縁に沿って配設されるリング部を含むことが好ましい。第２の接続パッド５８及び対応する第２のコンデンサパッド５５２は、第２の穴５７２及びプリント回路板５０の内部の第２の配線（符号表記なし）によって接続される。第１の接続パッド５３は、好ましくは、いずれか２つの隣接する第２の接続パッド５８の間に配置されて、プリント回路板５０に開路又は短絡の問題があるかどうか、コンデンサ６０が正常であるかどうか等を試験するように、プリント回路板５０を試験する。第２の接続パッド５８は、プリント回路板５０の内縁に沿って間隔を置いて配置される。第２の接続パッド５８の数は、整流子セグメント４２の数に等しい。各第２の接続パッド５８は、１つの整流子セグメント４２に対応して配置されて、第２の接続パッド５８が、対応する整流子セグメント４２のフック４２０に接続、好ましくは、はんだ付けされるようになっている。したがって、コンデンサ６０の第２の電極６２は、それぞれ、対応する整流子セグメント４２に接続される。
【００２０】
[0028]  各コンデンサ６０の少なくとも一部及びプリント回路板５０の対応する領域は、絶縁接着剤で被覆されて、コンデンサ６０を更に固定することが好ましい。この実施形態では、各コンデンサ６０の周方向の２つの端部及びプリント回路板５０の対応する領域は、絶縁接着剤で被覆される。絶縁接着剤は、エポキシ樹脂にすることができる。そして、プリント回路板５０の上面及びコンデンサ６０は、絶縁油（図示せず）で被覆されて、湿気からの保護、熱絶縁、及び電気絶縁を行うことができる。
【００２１】
[0029]  図６を再び参照すると、１つの巻線ユニット３３は、２つごとの整流子セグメント４２の間に接続される。代替実施形態では、２つごとの隣接する整流子セグメントの間に接続される巻線ユニット３３は、２つ以上にすることもできる。ＤＣモータが動作するとき、ブラシは、整流子４０と摺動接触して、整流を行う。コンデンサ６０は、整流時に発生する高周波火花を吸収し、火花が、ブラシ及び整流子４０を損傷させるのを防ぐ。
【００２２】
[0030]  また、家庭用電気機器が提供され、この家庭用電気機器は、気流を発生させるか又は気流を吸引するために用いることができる。この電気機器は、好ましくは、ヘアドライヤであるが、これに限られるものではなく、他の電気機器、例えば、ハンドドライヤ、真空掃除機等にすることもできる。以下の説明では、ヘアドライヤを例にとる。ヘアドライヤは、複数のブレードと、ブレードを駆動するための駆動回路とを含む。図７は、本開示の好ましい実施形態によるヘアドライヤの駆動回路を示す。駆動回路は、整流器８０、分圧抵抗器Ｒ１、加熱抵抗器Ｒ２、及び上記のＤＣモータ１０を含む。交流（ＡＣ）電源Ｕａｃの第１の端部は、分圧抵抗器Ｒ１を介して、整流器８０の第１の入力端子８１に接続され、ＡＣ電源Ｕａｃの第２の端部は、整流器８０の第２の入力端子８２に接続される。整流器８０の出力端子８３，８４は、ＤＣモータ１０に接続される。また、ＡＣ電源Ｕａｃの第１の端部は、加熱抵抗器Ｒ２及びモード制御スイッチ８８を介して、ＡＣ電源Ｕａｃの第２の端部に接続される。モード制御スイッチ８８は、温風モードや冷風モードなどのヘアドライヤのモードを切り換えるように構成される。モード制御スイッチ８８がオンに切り換えられると、ヘアドライヤは、温風モードに切り換えられ、モード制御スイッチ８８がオフに切り換えられると、ヘアドライヤは、冷風モードに切り換えられる。ＡＣ電源Ｕａｃの振幅は、１００Ｖ〜２４０Ｖ、例えば、１２５Ｖ、２３０Ｖにすることができる。
【００２３】
[0031]  ＤＣモータ１０のコンデンサ６０は、モータ１０が、その充電・放電特性により、高い駆動電圧で作動するとき、整流によって発生する火花を抑えるように構成される。したがって、ＤＣモータ１０の駆動電圧は、５０Ｖ〜１００Ｖ、好ましくは、６０Ｖ〜８０Ｖに増加させることができるので、抵抗器Ｒ１の両端の電圧を著しく低減することができる。抵抗器Ｒ１の両端の電圧を低減することによって、抵抗器Ｒ１を流れる電流を著しく低減することができ、抵抗器Ｒ１によって発生する熱を低減することができて、ヘアドライヤから吹き出される冷風の温度を、著しく低減することができるようになっている。
【００２４】
[0032]  図８及び図９を参照すると、本開示の第２の実施形態のプリント回路板５０Ａが示される。コンデンサ６０Ａは、チップコンデンサであり、プリント回路板５０Ａの周方向に沿って間隔を置いて配置される。プリント回路板５０Ａの各チップコンデンサ６０Ａは、２つの隣接する第２の接続パッド５８Ａの間の間隔に対応する位置に配置される。各コンデンサ６０Ａの長辺６３Ａは、貫通穴５２Ａの半径方向に実質的に沿って配置される。具体的には、チップコンデンサ６０Ａの長辺６３Ａと線Ｌ２との間の角度は、３０度よりも小さく、好ましくは１５度よりも小さく、ここで、線Ｌ２は、チップコンデンサ６０Ａの矩形面の中心Ｏ２’及び貫通穴５２Ａの中心Ｏ２’’を通る。図示の実施形態では、チップコンデンサ６０Ａの長辺６３Ａは、線Ｌ２に対して平行である。
【００２５】
[0033]  同様に、各第２の接続パッド５８Ａは、１つの整流子セグメント４２Ａに対応して配置されて、第２の接続パッド５８Ａが、対応する整流子セグメントのフックに接続、好ましくは、はんだ付けされるようになっている。コンデンサ６０Ａの配置により、コンデンサ６０Ａと第２の接続パッド５８Ａとの間の軸方向の重なりを、最小にするか又は回避することもできる。したがって、第２の接続パッド５８Ａと整流子セグメント４２Ａとをはんだ付けすることによって発生する高温によるコンデンサ６０Ａへの影響を低減することができる。
【００２６】
[0034]  同様に、各コンデンサ６０Ａの周方向の２つの端部及びプリント回路板５０Ａの対応する領域は、好ましくは、絶縁接着剤で被覆される。そして、プリント回路板５０Ａの上面及びコンデンサ６０Ａは、絶縁油（図示せず）で被覆されて、湿気からの保護、熱絶縁、及び電気絶縁を行うことができる。
【００２７】
[0035]  以上の説明は、本開示の好ましい実施形態に過ぎず、本開示を限定するためのものではない。本開示の精神及び原理内でなされるいかなる変更、均等物、修正等も、本開示の保護範囲に属する。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ＤＣモータ
２０  軸
３０  ロータコア
３２  ラミネーション
３３  巻線ユニット
４０  整流子
４２  整流子セグメント
４２Ａ  整流子セグメント
４４  絶縁溝
５０  プリント回路板
５０Ａ  プリント回路板
５２  貫通穴
５２Ａ  貫通穴
５３  第１の接続パッド
５８  第２の接続パッド
５８Ａ  第２の接続パッド
６０  コンデンサ
６０Ａ  コンデンサ
６１  第１の電極
６２  第２の電極
６３  長辺
６３Ａ  長辺
８０  整流器
８１  第１の入力端子
８２  第２の入力端子
８３，８４  出力端子
８８  モード制御スイッチ
３３０  端子
４２０  フック
５３１  第１の配線
５５０  取付領域
５５１  第１のコンデンサパッド
５５２  第２のコンデンサパッド
５７１  第１の穴
５７２  第２の穴
Ｌ１  線
Ｌ２  線
Ｏ１’  中心
Ｏ１’’  中心
Ｏ２’  中心
Ｏ２’’  中心
Ｒ１  分圧抵抗器
Ｒ２  加熱抵抗器
Ｕａｃ  交流（ＡＣ）電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
2019017240.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019017240.tif 000007
【図６】
2019017240.tif 000008
【図７】
2019017240.tif 000009
【図８】
2019017240.tif 000010
【図９】
2019017240.tif 000011
【外国語明細書】
2019017240000001.pdf