(57)【要約】　　　（修正有）【課題】電気掃除機のブラシ装置において、モータ内蔵型のブラシロールを提供する。【解決手段】掃除機のノズル開口内で回転可能なブラシロールチューブ１０は、第一および第二の端部と長手方向軸を有する。掃除要素１８がブラシロールチューブ１０から突き出ている。シャフト２６はブラシロールチューブ内に位置し、その長手方向軸に沿って延びる。ステータ５２はシャフトに硬く取り付けられている。シリンダ２０はブラシロールチューブ１０に硬く結合される。永久磁石ロータ５０はシリンダ２０の内部表面に固定されている。ロータ５０とステータ５２は、ブラシロールチューブ１０を回転させるモータＭを形成する。【選択図】　図１
2004000546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
清掃用装置のためのブラシロールとモータ・アセンブリとを備えた内部駆動型攪拌機において、
第一及び第二の端部と長手方向軸を有するドエルと、
前記ドエルの一部を覆い、該ドエルが回転可能に取り付けられたハウジングと、
前記ドエルの外周から突き出た少なくとも一つの清掃要素と、
前記ドエルに対して相対回転可能に接続され、前記長手方向軸に沿って延びる第一のシャフトと、
前記ドエルに固定され、前記第一のシャフトの少なくとも一部を取り囲み、空隙部を定めるマグネットフレームハウジングと、
前記空隙部内で支持され、前記第一のシャフトの少なくとも一部を取り囲み、前記マグネットフレームハウジングを該第一のシャフト回りに回転させる前記モータ・アッセンブリの構成要素と、
を備えていることを特徴とする内部駆動型攪拌機。
【請求項２】
請求項１に記載の内部駆動型攪拌機において、さらに、
前記マグネットフレームハウジングと前記ドエルの回転運動を誘導する前記モータ・アセンブリに対し、選択的に動力を供給する制御装置を備えている、
ことを特徴とする内部駆動型攪拌機。
【請求項３】
請求項２に記載の内部駆動型攪拌機において、さらに、
前記マグネットフレームハウジング及び前記ドエルの回転速度を検知し、前記制御装置と通信を行うセンサを備え、該制御装置は、検知された回転速度に基づいてモータ・アセンブリに対する動力を調節する、
ことを特徴とする内部駆動型攪拌機。
【請求項４】
請求項１に記載の内部駆動型攪拌機において、さらに、
前記長手方向軸に沿って延びる第二のシャフトを備え、
前記第一のシャフトは前記ドエルの第一の端部に位置し、前記第二のシャフトは前記ドエルの第二の端部に位置し、前記第二のシャフトは第一のシャフトから間隔をおき、軸を同じくする、
ことを特徴とする内部駆動型攪拌機。
【請求項５】
請求項４に記載の内部駆動型攪拌機において、さらに、
前記第二のシャフトの部分周囲に配置され、前記ドエルに対する該第二のシャフトの相対回転動作を可能とするベアリング・アセンブリを備える、
ことを特徴とする内部駆動型攪拌機。
【請求項６】
請求項１に記載の内部駆動型攪拌機において、
前記内部駆動型攪拌機は、ベルトレスブラシロール機であり、
前記モータ・アセンブリは、
前記マグネットフレームハウジングの内部表面に対し、隣接してまたは内蔵して配置された磁気化ローター・フレームと、
前記空隙部内で前記第一のシャフトに支持されたブラシレス電磁ステータと、を備えている、
ことを特徴とする内部駆動型攪拌機。
【請求項７】
ノズルと、該ノズルに隣接して配置された撹拌機とを備えた掃除機において、
前記撹拌機は、
空隙部を定め、第一及び第二の端部と縦回転軸を有するチューブと、
前記ノズルに対して相対的に固定され且つ前記チューブ内に配置され、長手方向軸に沿って延びるシャフトと、
前記チューブの内部表面に固定して取り付けられたローターセンブリと、
前記空隙部内で前記シャフトにより支持され、前記チューブの回転を誘導するために、ローターセンブリと選択的かつ磁気的に相互作用する磁気アセンブリと、
を備えていることを特徴とする掃除機。
【請求項８】
請求項７に記載の掃除機において、
前記撹拌機は、さらに前記シャフトの第一の端部と第二の端部に取り付けられ、その側周壁に通気孔が形成された支持錐体を備えている、
ことを特徴とする掃除機。
【請求項９】
請求項８に記載の掃除機において、
前記撹拌機は、さらに、前記チューブの第一と第二の端部に隣接して位置し、前記支持錐体の端部をそれぞれ支持する静止エンド・キャップを備え、
前記チューブには、冷却孔が形成され、
空気は、各静止エンド・キャップにある開口を通って入り、各支持錐体の通気孔を流れ、前記チューブの冷却孔からそれぞれ排気される、
ことを特徴とする掃除機。
【請求項１０】
請求項７に記載の掃除機において、
前記磁気アセンブリは、ブラシレスモータセンブリを備える、
ことを特徴とする掃除機。
【請求項１１】
請求項７に記載の掃除機において、さらに、
前記磁気アセンブリに選択的に動力を供給する制御装置を備える、
ことを特徴とする掃除機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の掃除機において、さらに、
前記撹拌機の回転速度を示すデータを前記制御装置に与えるセンサを備える、
ことを特徴とする掃除機。
【請求項１３】
下方表面における動作に適合したハウジングと、
前記ハウジング内に定められ、開口を有するノズルと、
前記ノズル開口に隣接して、前記ハウジングに回転可能に取り付けられたブラシロールを備えた掃除機において、
前記ブラシロールは、
第一及び第二の端部と長手方向軸を有するチューブと、
前記チューブ内に定められた空隙部と、
前記空隙部内に前記チューブと共に回転可能に取り付けられたマグネットと、
前記空隙部内に硬く取り付けられ、前記マグネットと間隔をおき、該マグネットを回転させるアーマチュアと、を備えている、
ことを特徴とする掃除機。
【請求項１４】
請求項１３に記載の掃除機において、さらに、
前記ブラシロールの速度と回転方向を制御するアーマチュアに、与える動力を変化させる制御装置を備える、
ことを特徴とする掃除機。
【請求項１５】
請求項１４に記載の掃除機において、さらに、
前記ブラシロールの回転速度と回転方向を検知し、前記制御装置とデータのやりとりを行うセンサを備える、
ことを特徴とする掃除機。
【請求項１６】
請求項１３に記載の掃除機において、
前記マグネットは、さらに、
複数の交互に配置されたＮ極とＳ極を有し、
前記マグネットと前記アーマチュアは、ブラシレス三相モータを形成する、
ことを特徴とする掃除機。
【請求項１７】
請求項１３に記載の掃除機において、
前記ブラシロールは、前記空隙部内に配置され、前記支持錐体に取り付けられた第一シャフトをさらに備え、これにより該シャフトは、静止状態を保ち、ベアリングを介してチューブを回転可能に支持する、
ことを特徴とする掃除機。
【請求項１８】
下方表面における動作に適合したハウジングと、
前記ハウジング内に定められ、開口を有するノズルと、
第一及び第二の端部と長手方向軸を有し、ノズル開口に隣接してハウジングに回転可能に取り付けられたチューブと、
前記チューブの外周から突き出した少なくとも一つの撹拌要素と、
前記チューブの空隙部内に位置し、その長手方向軸に沿って延びるシャフトと、
前記シャフトに硬く取り付けられたステータと、
前記シャフトと前記ステータを囲み、そこから間隔をおいた位置にあり、前記チューブに硬く結合されている磁気シリンダと、
前記ステータを重畳し、かつ同軸で、そこから間隔をおいて前記磁気シリンダの内部表面に固定的に取り付けられた永久磁石ロータと、を備え、
前記磁気シリンダは、マグネットヨーク、前記チューブを回転させるためのモータを形成する前記永久磁石ロータ及び前記ステータを備え、
前記永久磁石ロータは、前記ステータにおける誘起磁場における変化により回転駆動される、
ことを特徴とする掃除機。
【請求項１９】
請求項１８に記載の掃除機において、さらに、
前記永久磁石ロータの回転速度を制御するための前記ステータの巻線と関連する電源における可変周波制御装置を備える、
ことを特徴とする掃除機。
【請求項２０】
請求項１８に記載の掃除機において、
前記永久磁石ロータの永久磁石は、フェライト・タイプである、
ことを特徴とする掃除機。
【請求項２１】
請求項１８に記載の掃除機において、さらに、
前記チューブの回転速度及び回転方向を制御するための、前記ステータの巻線に与えられる動力を変化させる制御装置を備える、
ことを特徴とする掃除機。
【請求項２２】
掃除機における表面作業用装置を回転させる方法において、
前記表面作業用装置内に配置されたモータに電気信号を加え、
加えられた電気信号に応じて、前記表面作業用装置の内壁と関連する永久磁界と相互に作用する電磁界を生成し、前記表面作業用装置の回転を誘導し、
前記表面作業用装置の回転情報を取得し、
取得された前記回転情報に基づいて、前記モータに対して加えられる電気信号を変更する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の表面作業用装置を回転させる方法において、
前記電気信号を加えるステップは、さらに、
静止アーマチュア内の選択された巻線に三相オフセット電流を加える補助ステップを備える、
ことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の表面作業用装置を回転させる方法において、
電磁界を生成するステップは、さらに、
前記表面作業用装置、及び第一の端部において該表面作業用装置に硬く結合されたシャフトを、長手方向軸を中心に回転させ、
前記表面作業用装置の第二の端部における長手方向軸上の静止シャフトを中心に、前記表面作業用装置を回転させる補助ステップを備える。
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、電動モータ技術に関する。本発明は、電気掃除機においてブラシ装置を回転させる場合に特に活用するものである。本発明は、また、清掃機または他の部品を制御可能に回転させることが利点となる他の環境下でさらに応用できることが評価されている。
【０００２】
【発明の背景】
概して、直立型掃除機は、掃除する対象の床または他の表面から塵、ほこりなどを、回転して駆り立てるベルト駆動型ブラシロールまたは撹拌機を使用する。一般に、これらの装置は、ゴム引きされた平ベルト、ほぞベルトまたは丸ベルトによってブラシロールを駆動する、比較的速い速度のモータを使用する。多くの実施例において、モータシャフトは直径が比較的小さい。その一方で、ブラシロールチューブの直径はかなり大きい。その結果、速度が何倍も減少することになる。
【０００３】
従来から、このようなベルトには寿命があり、次第に滑るようになり、ある程度の期間使用した後、最後には機能しなくなる。従って、使用者は、手元に交換用ベルトを調達しておかなければならず、これらのベルトを交換するための機械作業能力を有しなければならない。交換ベルトまたは機械作業能力のいずれかが欠如している場合、これらの装置の故障に伴い、費用を要したり不便が生じたりする。
【０００４】
本発明は、上記の課題および他の課題を克服できる改善されたブラシロールについて検討したものである。
【０００５】
【発明の開示】
本発明の一つの態様によれば、清掃用装置のためのブラシロールとモータ・アセンブリのコンビネーションが提供される。特に、本発明のこの態様によると、該コンビネーションは、第一と第二の端部を長手方向軸に沿って有するドエルと、ドエルが回転可能なように取り付けられたハウジングとを備える。少なくとも一つの掃除要素が、該ドエルから突き出ている。第一のシャフトは、ドエルの第一の端部に結合され、前記長手方向軸に沿って延びる。ハウジングは、ドエルの第一の端部に結合され、第一のシャフトの少なくとも一部を取り囲む。ハウジングは、空隙部を定める。モータ・アセンブリは、該空隙部内で支持され、前記第一のシャフトの少なくとも一部を取り囲む。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、掃除機が提供される。特に、本発明のこの態様によると、ノズルと、該ノズルに隣接して配置されたブラシロールを備え、該ブラシロールは、第一と第二の端部と長手方向軸を備える。静止シャフトは第一の端部においてブラシロールに結合され、長手方向軸に沿って延びる。空隙部は、ブラシロールチューブによって定められ、磁気アセンブリは静止シャフトによって空隙部内で支持される。磁気アセンブリはブラシロールの回転を誘導するため空隙部の側面と選択的かつ磁気的に相互に作用する。
【０００７】
本発明の別の態様によれば、掃除機が提供される。特に、本発明のこの態様により、該掃除機は、下方表面上の動作に適合したハウジングと、該ハウジング内で定められたノズルと、開口を有するノズルを備える。ブラシロールはノズル開口に隣接したハウジングに回転可能に取り付けられる。ブラシロールは、第一と第二の端部と長手方向軸を有するブラシロールチューブと該ブラシロールチューブ内に定められた空隙部から成る。マグネットは該空隙部に回転可能に取り付けられる。アーマチュアは空隙部内に硬く取り付けられ、マグネットからは間隔をあける。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、掃除機が提供される。特に、本発明のこの態様により、該掃除機は、下方表面上の動作に適合したハウジングと、該ハウジング内で定められた開口を有するノズルと、第一と第二の端部と長手方向軸を有するブラシロールチューブを備える。ブラシロールチューブは、ノズル開口に隣接してハンジングに回転可能に取り付けられる。少なくとも一つの掃除要素がブラシロールチューブから突き出ている。シャフトはブラシロールチューブに取り付けられ、その長手方向軸に沿って延びる。ステータは該シャフトに硬く取り付けられる。シリンダがシャフトとステータを取り囲む。該シリンダは、ブラシロールチューブに硬く結合される。永久磁石ロータはシリンダの内部表面に固定して取り付けられる。永久磁石ロータは、ステータを重畳し、かつそれと同軸である。ロータとステータはドエルを回転させるためのモータを形成し、ここでロータはステータにおける誘起磁場での変化により駆動される。
【０００９】
本発明の別の態様によれば、掃除機における表面作業用装置を回転させる方法が提供される。この方法は、該表面作業用装置内のモータに電気信号を加えることから成る。加えられた電気信号に応じて、前記表面作業用装置の内壁と関連する永久磁界と相互に作用する電磁界を生成し、前記表面作業用装置における回転を誘導する。前記表面作業用装置に関する回転情報を計算し、計算された回転情報に基づいて、モータに対して加えられた電気信号を変更する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に関して、本発明による内部駆動型ブラシロールＡは、好ましくは、例えば木や硬質のプラスチック等の、切れ目のない剛体材料部分により形成されるドエル１０を備える。ドエル１０の一端に埋め込まれているのは、ドエルに厳密に成形加工された凹部に固定されたシャフト１２である。シャフト１２は、ベアリングアセンブリ１６を介して、エンド・キャップ１４に支持される。この構造により、エンド・キャップ１４が静止状態を保つ一方、シャフト１２およびドエル部１０がベアリング１６内で回転できる。ドエル１０に取り付けられているのは、少なくとも一つの撹拌要素１８である。これは、ブラシ材の房として図示されている。
【００１１】
他端において、硬質の円筒ハウジング２０が部分的に押圧されて、ドエル１０の一部に取り付けられている。ハウジング２０は、ドエル１０の外径に適合する外径を有する磁気スチールチューブを備える。ハウジング２０は、モータＭに対応する大きさに設定された空隙部２２を定める。
【００１２】
図示された実施例において、モータＭは、静止アーマチュアおよび回転磁石を有するブラシレス型のモータである。静止アーマチュアは、静止シャフト２６により、空隙部２２内で支持される。ベアリングアセンブリ３０，３２は、対向する端部において静止シャフト２６を支持する。それにより、静止シャフト２６を軸にして、ドエル１０およびハウジング２０の回転が可能となる。図示された実施例において、ベアリング３０は、ドエル１０に固定され、それと共に回転するベアリングインサート３８にぴったりと適合されている。同様に、ベアリング３２は、ハウジング２０に固定されるインサート４０に位置している。電気リード４２は、シャフト２６のチャネル（図示せず）を介して、モータＭと接続される。リードは、セカンド・エンド・キャップ４４を介して外側に延びている。
【００１３】
図示するように、モータＭは、磁気スチールハウジング２０の内壁の適切な位置に固定された円筒状永久マグネットスリーブ５０を含む。電動モータＭのロータとして機能するマグネットスリーブは、業界でボンデッド磁石材と呼ばれるものから作られた押し出し成形磁石でもよい。一般的に、磁石は長いピースに押出加工され、ある長さにカットされる。このような磁石は、ハウジング２０内に組み込まれる前あるいは組み込まれた後に磁化される。このような種類の管状磁石５０は、分離した種々の極に磁化できる。あるいは、マグネットスリーブ５０が成形された焼結磁石である場合、磁石は押出加工はされず、焼結後にある大きさに成形研磨され、その後、磁化される。さらに、また別の実施例において、個々の磁石を、ハウジング２０内側外周にＮ極とＳ極を交互にして間隔をおいて配置することができる。基礎となる磁性材料は接着され焼結されたフェライト磁石、又は接着されたネオジム磁石であるが、想定される磁性材料は、いかなるものでも機能性を失うことなく使用することが可能である。
【００１４】
金属チューブであるハウジング（シリンダ）２０がドエル１０の上でスピンするのを防止するための手段の一つとして、チューブをロックするためのタブ（図示せず）をドエルに備えることが考えられる。
【００１５】
図２も引き続いて参照すると、モータＭは、また、ステータアセンブリ５２を有する。このステータアセンブリは、数多くのアーマチュアの積層から製造することができるアーマチュア５４を含む。これは、また、改良された粒状材料からなる単体として製造することもできる。選択されるコアに関わりなく、スリーブ５０上の磁極の数およびモータのトルク要件に一致する数の巻線スロット５６が形成されている。一般に、スロット５６の数は、約６〜２０である。コアの外周外側に位置するスロット５６により、アーマチュア巻線５８（図１）をアーマチュアの中に挿入するこが可能になる。アーマチュア巻線５８は、Ｙ結合かデルタ結線の三相の巻線からなる。この巻線には、適切に整流された電源およびコントローラから相順電流が供給される。より詳細については後述する。
【００１６】
一般に、モータ磁石は、多極であって、通常６〜２０の磁極を有する。設計上、磁石ヨークまたはハウジング２０（高透磁率の磁気スチールチューブ）の内周側にＮ極／Ｓ極交互に間隔を置いて配置された個々の磁石を使用するようにすることも可能である。しかし、現在の設計では、押出成形処理またはモールディング処理により作成される管状磁石構成を採用している。これにより、磁石全体が単体部品となり、ハウジング２０の内径にぴったりと適合させることができる。結果として、ハウジングまたは磁石ヨークに磁束が効率的に移り、高い磁石ＮＭＦを必要とせずに再び戻すことができる。磁石チューブが個々の磁石である場合、これらは接合され、ハウジングまたは磁石ヨークに直接固定される。さらに可能性がある設計としては、ハウジング２０内に接合された単体によるマグネットスリーブが使用される。
【００１７】
モータ・アーマチュアは、ほとんどの場合、たくさんのアーマチュアを積層させて作られる。しかし、渦電流損失の低い改良された粒状材料を利用することが可能である。アーマチュアコアがこの改良された粒状材料でできている場合、アーマチュアは個々のアーマチュアを積層させる必要なく、一つのピースとすることができる。しかしながら現時点においては、コストの低い積層タイプのものが最も実際的なアプローチである。これらの積層させたものまたは一つのピースから成るコアは、その中に所定数の巻線スロットが形成され、この数は、磁石における磁極数とトルク要件および製造上の検討事項に適合するものである。一般に、おそらく使用されるスロット数は、６〜２０の範囲である。このスロットは積層の外周外側に位置し、スロットを絶縁した後、アーマチュア巻線が外周側から装着される。
【００１８】
本発明においては、モータを駆動させるために必要な駆動電圧という点では限度がない。従って、電圧は直流で９または２４ボルト、交流で１１０ボルトまたは２２０ボルトにすることが可能である。さらに、モータの配置を変更することも可能である。図示された実施例においては、モータがドエルの右端に配置されているが、ドエルのどの場所でも配置することが可能である。それに関しては、必要であれば、より小型のモータをドエルの各々の端部に配置することも可能である。シャフトベアリングの配置が確実にアーマチュアを支持し、アーマチュア５４とスリーブ５０の間のエアギャップを均一に維持できるのであれば、モータをドエルの中央に配置することも可能である。モータの長さは、直径が同じであると仮定すれば、トルクに正比例する。従って、より多くのトルクが要求される場合、より長いモータが使用されるであろうし、より少ないトルクが要求される場合、より短いモータを使用することができる。例えば、図１および図６において図示されるモータ設計では、ほぼ４０オンス・インチのトルクが出される。直径が小さいほど、長いモータが有利であるということも認定されている。これは、モータ内部でのヒートロスを分散させるための、より広い表面積が提供できるという見地に基づく。これに関連し、金属シェルが熱分散にとって有用である。さらに認識すべきことは、必要な磁束を担持するために、金属スリーブには最小限の厚さが要求されることである。シェルがすべての磁束を担持できないほど薄いことは不利であると思われる。このようなタイプの設計の場合、シェルまたはハウジング２０は、掃除をしている下方の表層上にある、磁化された、または磁化可能な金属体（例えばクリップ等）を拾うことも可能である。
【００１９】
マグネットスリーブの供給元のひとつは、日本のセイコーエプソン社である。材料は、コード名ＮＥＯＤＥＸ−１０として、セイコーエプソンにより販売されている。ステータセンブリは、ラミネーションから作られるか、またはコーティングされた微粒子から作られる硬くプレスされた金属部品の可能性もある。
【００２０】
上記の磁性材料の使用により、妥当なコストで、より高い出力密度を可能とする。これは、希土類磁石から作られる。
【００２１】
図３を参照すると、本発明によるモータＭ’の他の実施例では、角型先端または端１６０が形成されている静止シャフト１２６を備える。
角型先端１６０は、プラスチック挿入キャップ１４０によって受け取られる。先端１６０を収めるために最適に形成された開口１４４を有する相補型成形されたインサート１４２に、このキャップをはめることが可能である。また、シャフト１２６の一端が挿通される標準ボールベアリング１３２が備えられている。アーマチュア１５４は、シャフトに取り付けられている。ハウジング１２０に取り付けられているスリーブ１５０は、静止アーマチュア１５４の周りを回転する。好ましくは、スリーブは多極接合のＮｄＦｅＢ磁石から作られる。スリーブ１５０は、鋼材から作ることも可能である。スリーブ１５０の他端には、第２標準ボールベアリング１３０がある。第２ボールベアリング１３０に隣接して位置するのは、エンド・キャップ１３８である。シャフト１２６の他端１６２は、エンド・キャップ１３８の中央孔１３９を貫通して延びる。
【００２２】
当業者であれば、永久磁石ブラシレス直流モータのタイプが図示されていると認識するであろうが、本発明の好ましい実施例は、ここに開示された機能性を提供できるモータのタイプのみではない。例えば、いわゆるスイッチド・リラクタンス・モータ（ＳＲモータ）もまた、モータＭとして最適に適合させることが可能である。一般的に、これらの種類のモータは、磁石、アーマチュアにおける単純な巻線を使用せず、適切なコイルが励磁された場合に、ローブを有する切込みの入ったロータが、次のアーマチュアローブまたは極に順に引きつけられる。上記のように、インサイドアウト（内側を外に出した）型では、コイルとアーマチュアが静止状態であり、ロータはブラシロールと共に回転する浅いローブを有し、上記に開示された機能性を達成することが可能である。
【００２３】
また、モータＭは、代わりに誘導電動機として構成することも可能である。当業者は、このタイプのモータは、上記のものに類似するアーマチュアと巻線を有すると認識している。しかしながら、ロータは異なり、一般に「かご型」と呼ばれるものを使用する。これは、ほとんど誘導ロータと同一のもので、通常は、ロータの端から他端まで延びる銅製またはアルミニウム製の棒と、短絡されたエンドリングまたはキャストコネクションを伴う。ステータまたはアーマチュアが励磁される際、誘導ロータに誘導された電流は、モータ内にトルクを引き起こす。ここでも、インサイドアウト（内側を外に出した）構造を使用して、「かご」をモータチューブの内径に配置し、ブラシロールとともに回転させる。
【００２４】
以上で説明したモータの制御スキームは、すべて、ある程度異なるものである。しかし、一般に、モータは概して三相電源または整流された三相の電源を使用する。あるいは、どのような型のモータが使用される場合であっても、妥当なパワーシグナルを提供するよう設計された適切な電子制御装置とともに、一相電源（例えば電池など）により動作するスタンドアロンのシステムもまた使用することができる。当業者であれば、電子制御回路は、上記記載のさまざまなモータに合うよう広範囲にわたっているので、比較的容易に導入できることを認識している。
【００２５】
図４を参照すると、ステータアセンブリ（アーマチュア）５２に対する電気信号は、速度調節回路（又はパワー制御装置）７２を介して、電源７０から供給されることが示されている。あるいは、図５を参照すると、ステータ（アーマチュア）５２と相対させたハウジング２０の相対位置を算出するために、センサ・アセンブリ７４を空隙部２２（図１）内に備えることができることが示されている。この位置情報は、センサ・アセンブリ７４から速度調整回路７２に送られる。これにより、リード４２を介してステータ５２に送られる適切な整流信号の選択が可能となる。センサアセンブリ７４は、マグネットスリーブ５０において定められた部分の磁気極性を検出する磁界探知器を含む。あるいは、センサアセンブリはハウジングの回転を検出するように構成される光学型センサを含むことができる。速度調整回路７２は、モータＭの外側に位置するように図示されているが、その代わりに、この回路は、空隙部２２内にモータＭとともに配置させることが可能である。
【００２６】
さらに、速度調整回路または装置７２には、一定のブラシロール速度維持、ブラシロール回転を止める過負荷防止、例えば掃除機の後方移動といったようなブラシロール逆動作の緩和、床表面によって変わるさまざまなブラシロール回転（例えば、タイルや木製、繊細な床被膜上では回転がなく、重たい汚れたカーペットや格別に汚れた環境に対しては、高速回転するなど）、といったようなさまざまな機能的性能が組み込まれている。
【００２７】
図６を参照すると、個々には、本発明による内部駆動撹拌機Ａ’の分解図とともに掃除機８０が図示されている。この掃除機は、直立した設計として図示されている。この掃除機は、床上に位置する吸込みノズルを有する。ノズル内またはそこに隣接して位置しているものが本発明による撹拌機である。現在の設計においては、撹拌機Ａ’はそのベアリング１６，３０，３２に支持されて回転する一方、シャフト２６は、静止状態のままである。従って、ステータセンブリ５２（図１，４，６）は静止状態を維持し、マグネットスリーブ５０はハウジング（図６において図示されず）に沿って回転する。
【００２８】
この図は、モータがローラとは別のものであって、長さが非常に短いことを示す。これにより、短いシャフトとベアリングを使うことが可能となり、より安価でかつより正確にモータ部品を製造することができる。確かに、より短いシャフトによれば、ロータとステータの間に正確なエアギャップを維持することがより容易になり、それにより摩擦や他の望ましくない動作を避けることができる。さらに、単位長の磁石と複数の単位長のアーマチュアが最も小さいモータを構成するように増加させた長さでモータを組み立てることが可能である。二つの磁石および二つのアーマチュアが結合されると、ざっと倍の力およびトルクを有するモータが提供され、様々なアプリケーションのための製造プロセスが単純化される。
【００２９】
図７を参照すると、別の実施例には、カーペット・エキストラクタ８６に動力付ブラシロール　Ａ”が備えられている。本実施例において、ドエル１０”は、ドエルの外側表面上で予め定められたパターンに配置されている撹拌要素１８”を有して構成されており、これは分離した複数の剛毛群から形成される。
【００３０】
図８を参照すると、カーペット・エキストラクタ８６’’’は、内部駆動型撹拌機Ａ’’’を有して構成されており、これは、スポンジ状の清掃要素８７としてドエル１０’’’の外側表面に沿って配置される溝８８を有する。本実施例において、溝８８は、床表面にある水分または他の液体を摘出する補助をする場合に特に適している。この種のモータは、即時に反転可能であり、カーペット・エキストラクタを使用する環境においては特に有利である。
【００３１】
図９を参照すると、手持型掃除機９０は、ゴム等で形成される連続した撹拌要素またはフィン９２を有する内部駆動型撹拌機Ａ’’’’を備えている。
【００３２】
このように、本発明は、静止アーマチュア（「ステータ」）と、回転マグネットスリーブ（「ロータ」）を有するインサイドアウトの（内側を外に出した）ブラシ不要型モータに関連する。これは従来の電動モータとはまさに対照的なものである。
【００３３】
本発明のモータにおいては、掃除機の回転ブラシロールの速度を検知かつ制御できる。さらに、上記のようにベルトは破損しやすいので、この設計により撹拌機またはブラシロール用の駆動ベルトを不要にできる。
【００３４】
図１０を参照すると、ブラシロールＢは、シャフト２０２が静止している状態である一方、回転をするブラシロールチューブ２００を備える。従って、上記のような特注モータＮのステータセンブリ（図示せず）は静止した状態を保ち、磁気ハウジング２０４は回転する。このとき、磁気ハウジング２０４とともにブラシロールチューブ２００も回転するように、モータハウジングの両端に固定的に取り付けられたタブ２０５を設ける。ブラシロールチューブ２００は、押出加工された剛性材料（例えばアルミニウム、スチール等）の連続部品から形成することができる。ブラシロール２００には、少なくとも一つの撹拌要素２０６が取り付けられており、ブラシロールチューブ２００にある複数の穴２０８に圧入するのに適した剛毛として図示されている。ブラシロールチューブ２００内に適合するのはモータＮであり、これは、ブラシロール２００の各端に合わせたモータ・サポート２１０とベアリングアセンブリ２１２を有する。モータ・サポート２１０は、ベアリング２１２を介して延びる円筒形外端部２１４を有し、ここがブラシロールチューブ２００の端部を過ぎて部分的に突き出て、支持用の静止エンド・キャップ２１８にある円筒型くぼみ２１６に嵌め込まれる。モータ・サポート２１０は、モータシャフト２０２のそれぞれの端部に適合するように構成される内端２２０を有する。図示するように、モータシャフト２０２の各端部はＤ型に構成されている。これは、回転のためにシャフト２０２とモータ・サポート２１０を冠着させるためである。更に、各モータ・サポート２１０には、それぞれのエンド・キャップ上のタブ２２４に適合するスロット２２２が形成されている。エンド・キャップ２１８が回転を防止するように取り付けられるので、モータ・サポート２１０およびモータシャフト２０２は同様に回転が防止される。モータシャフト２０２の各端部はＤ形状を有するように図示されているが、他の形状、例えば四角形なども同じ有効性を持って使用される。同様に、ブラシロールチューブ２００とハウジング２０４が同時に回転できるようになっている一方、モータシャフト２０２、モータ・サポート２１０およびエンド・キャップ２１８の配置が静止状態を保つように、これらを共に連結または冠着させるために他の適切な構造を使用することも可能である。
【００３５】
図１１を参照すると、モータＮがどのように冷却されるかについて図示されている。各エンド・キャップ２１８は、空気が通過できるように開口部２２６が形成されている。開口部２２６の一つは、吸気口として機能し、もう一方のエンド・キャップ２１８の開口部は、排気口として機能する。開口部２２６の一つにおける空気の流れは、まず一つのモータ・サポート２１０を通過し、モータＮとブラシロールチューブ２００（図１２に示す）の間のギャップを通って、もう一つのモータ・サポート２１０を通過して、もう一つの開口部２２６から出る。ステータおよびマグネットスリーブ間のギャップは、本実施例においては図示されない。
【００３６】
図１３は、モータＮ’を有する他のブラシロールＢ’を図示したものである。本実施例においては、４つの開口部２７６が、各エンド・キャップ２６８に備えられている。これらは、ヒートシンク２８０により吸気用ハーフ２８２と排気用ハーフ２８４に分割されている。本実施例においては、モータＮ’およびブラシロールチューブ２５０の間にギャップが存在しない。吸気口２８２から入った空気は、モータＮ’のそれぞれの端部に向かってシートシンク２８０を通過していく。そして、モータＮ’のそれぞれの端部を冷却し、ヒートシンク２８０の下を通ってそれぞれの排気口２８４から排気される。このようにして、モータＮ’とヒートシンク２８０からの熱を周囲に移行させる。図１４は、ブラシロール　Ｂ’の中央部分における断面を図示したものであり、ブラシロールチューブ２５０およびモータＮ’の間にギャップが存在しないことを示している。ステータおよびマグネットスリーブ間のギャップは、本実施例において、示されていない。
【００３７】
図１５を参照すると、本発明による他の動力付ブラシロール　Ｂ”が図示されている。先に述べたブラシロールＢ’と同様に、シャフト３０２が静止している状態である一方で、ブラシロールチューブ３００が回転する。図１に関連して説明した実施例におけるマグネットスリーブ５０と磁気スチールハウジング２０の概念と同様に、ブラシロールＢ”は、他の手段によりハウジング３０６内の位置に固定された好ましくは単一部品のマグネットスリーブ３０４を使用したモータＮ”を備える。また、ブラシロールＢ”は、二つのモータ・ベアリング３０８、それぞれのベアリング・インシュレータ３１０、支持錐体３１２、ブラシ・ベアリング３１４およびエンド・キャップ３１６を備える。
【００３８】
支持錐体３１２は、それぞれのエンド・キャップ３１６によって、その外端部で支持され、すぐ横のエンド・キャップ３１６上にある、支持錐体３１２上のスロット３２０と結合したタブ３１８により、それぞれ回転することを防ぐことができる。また、剛毛形状の撹拌要素３２２（図１６を参照）と、ブラシロールチューブ３００内にハウジング３０６を固定するためのドライブ・ファスナ３２４が図示されている。ブラシロールチューブ３００は撹拌要素３２２を圧入することに適している複数の取付け穴３２６を有する。チューブ３００は、エンド・キャップ３１６およびドライブ・ファスナ３２４を装着できる。冷却孔３２８がブラシロールチューブ３００に設けられており、下記に詳述されている。支持錐体３１２は各々、スロット３３６によって分割された複数のリブ３３２を含む。
【００３９】
図１７を参照すると、マグネットスリーブ３０４およびハウジング３０６がブラシロールチューブ３００と共に回転する一方、モータＮ”のステータセンブリ３３０が静止状態を保つように、回転に関しては、モータシャフト３０２が、支持錐体３１２の内部端に固定的に設けられている。モータシャフト３０２は、その端部において、各々のベアリング３０８により支持されている。ベアリング３０８は、同様にハウジング３０６で支持されるベアリング・インシュレータ３１０によって支持されている。ドライブ・ファスナ３２４は、ブラシロールチューブ３００に対しハウジング３０６を係止させていることが示されている。
【００４０】
また、図１７には、モータＮ”から熱を取り除く手段が示されている。
モータによって発生する熱は、矢印３４０で示すように伝導によって移動し、シャフトの端部の方へモータシャフト３０２に沿って移動する。熱は、シャフトの端部から支持錐体３１２に向かって伝導により移されて、矢印３４２で示すように、支持錐体の中心部を形成しているリブ３３２に沿って伝導される。空気は、エンド・キャップ３１６における開口部３３４を通ってブラシロールチューブ３００に入り、矢印３４４で示すように、支持錐体のリブ３３２間の通気口またはスロット３３６を通って流れ、支持錐体から熱を除去し、ブラシロールチューブ３００にある冷却孔３２８を通過させて熱を運び出す。冷却孔３２８付近にある真空地帯により、容易に通気を行うことができる。
【００４１】
図１８は、モータシャフト３０２、ステータ３３０、マグネットスリーブ３０４、磁気スチールハウジング３０６、ブラシロールチューブ３００および撹拌要素３２２を示す。上述したように、ステータ３３０およびマグネットスリーブ３０４間の相対的な回転を可能にするため、その間で小さいギャップ３５が維持されている。
【００４２】
図１７の実施例のための例示的な寸法は、次の通りである：
磁気スチールハウジング３０６　外径・・・・・・・・・１．１２５インチ
磁気スチールハウジング３０６　内径・・・・・・・・・１．０５５インチより大
マグネットスリーブ３０４　外径・・・・・・・・・・・・・・・１．０５５インチ未満
マグネットスリーブ３０４　内径・・・・・・・・・・・・・・・０．９０インチ
ステータアセンブリ３３０のスタック長・・・・・・・・・３．５０インチ
マグネットスリーブ３０４の極数・・・・・・・・・・・・・・・８
ステータセンブリ３３０の巻線数・・・・・・・・・・・・・・・６
以上、本発明の好ましい実施例に関して記載した。上記の詳細な説明を読み理解する際には、他のものへの修正や変更がある場合もある。このような修正や変更がすべて添付の請求の範囲またはその均等物の範囲内である限り、本発明はこのような修正および変更をすべて含むものと解釈されることが意図されている。好ましい実施例を説明した上で、先の記載を特許請求の範囲とする。
【図面の簡単な説明】
本発明は、特定の部品と部品の配置、およびさまざまなステップとステップの配置において物理的形状をとる。図面は、好ましい実施例を示すことのみを目的とするものであり、本発明を限定すると解釈されるものではない。
【図１】本発明の一実施例によるブラシロールの正面部分断面図である。
【図２】図１のモータの典型的なアーマチュアコアの拡大側面図である。
【図３】本発明を適切に実施する、他のモータ・アセンブリの分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施例の速度調整機構の機能ブロック図である。
【図５】本発明の他の実施例を行うために適切な速度調整機構の機能ブロック図である。
【図６】本発明の一実施例の直立型掃除機の斜視図、およびその内部で使用される内部駆動型撹拌機の分解斜視図である。
【図７】本発明の他の実施例のカーペット・エキストラクタの斜視図、およびその中で使用される内部駆動型ブラシロールの分解斜視図である。
【図８】本発明のさらに他の実施例カーペット・エキストラクタの斜視図、およびその中で使用される内部駆動型撹拌機の分解斜視図である。
【図９】本発明のさらに他の実施例の手持ち携帯掃除機の斜視図、およびその中の使用に適応する内部駆動型撹拌機の分解斜視図である。
【図１０】
本発明の他の実施例による内部駆動型ブラシロールの分解斜視図である。
【図１１】図１０による内部駆動型ブラシロールの透視斜視図である。
【図１２】図１１による内部駆動型ブラシロールの中央部分の断面図である。
【図１３】本発明のさらに別の実施例よる内部駆動型ブラシロールの透視斜視図である。
【図１４】図１３による内部駆動型ブラシロールの中央部分の断面図である。
【図１５】本発明のさらに他の実施例による内部駆動型ブラシロールの分解斜視図である。
【図１６】図１５による内部駆動型ブラシロールの斜視図である。
【図１７】図１５による内部駆動型ブラシロールの断面図である。
【図１８】図１５による内部駆動型ブラシロールの中央部分の断面図である。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【外国語明細書】
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