(57)【要約】【課題】電動機の整流子およびブラシの摺接で生じた熱を、ファンで発生した気流の一部を利用して効率よくブラシを冷却する電動送風機を提供する。【解決手段】整流子電動機とファンとを有し、ファンで発生した気流を電動機ケース内の風路を介して外部に排出する電動送風機において、前記ブラシの表面とブラシホルダーの内面との間に気体流路を形成し、前記風路に位置する前記ブラシホルダーの一部にこの風路を流れる気流方向に開口して前記気体流路に気体を流入させる気体流入口を形成したことを特徴とする電動送風機である。【選択図】    図２
2004297891.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケース体の内部に設けられ少なくとも２個所のベアリングで支持された回転自在のロータ軸と、このロータ軸の一部に取付けられ電機子鉄心に巻装の電機子巻線に接続された整流子と、前記電機子巻線に対向して配置された固定子の界磁巻線と、前記ロータ軸に固定された気体吸引用のファンと、前記整流子の外周に摺接させたブラシと、このブラシを内部に収容したブラシホルダーとを備え、前記ファンにより発生した気流を前記ケース体内の風路を経由してケース体外に排出する電動送風機において、
前記ブラシの表面とブラシホルダーの内面との間に気体流路を形成し、前記風路に位置する前記ブラシホルダーの一部にこの風路を流れる気流方向に開口して前記気体流路に気体を流入させる気体流入口を形成したことを特徴とする電動送風機。
【請求項２】
ケース体の内部に設けられ少なくとも２個所のベアリングで支持された回転自在のロータ軸と、このロータ軸の一部に取付けられ電機子鉄心に巻装の電機子巻線に接続された整流子と、前記電機子巻線に対向して配置された固定子の界磁巻線と、前記ロータ軸に固定された気体吸引用のファンと、前記整流子の外周に摺接させたブラシと、このブラシを内部に収容したブラシホルダーとを備えた電動送風機において、
前記ブラシの表面とブラシホルダーの内面との間に気体流路を形成し、この気体流路に気体を流入させる気体流入口を前記ブラシホルダーの一部に開口し、この気体流入口に前記ファンにより発生した気流の一部を導入させる呼込ガイドを設けたことを特徴とする電動送風機。
【請求項３】
呼込ガイドは、ブラシホルダーの気体流入口に近接して設けて放熱用のフィンとしたことを特徴とする請求項２記載の電動送風機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電気掃除機などに使用される整流子電動機とファンとを備えた電動送風機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の整流子電動機を備えた電動送風機は、例えば、モータ本体部およびこのモータ本体部の整流子に一部が摺接するブラシ機構部をケース体内に設けた電動機と、この電動機の駆動により回転するファンと、このファンを覆いファンの回転により空気を吸い込む吸気口を開口したファンカバーとを備えている。
【０００３】
図７に示すものは、従来例のブラシ機構部１であり、ホルダー２とホルダー絶縁部３とからなるブラシホルダー４にカーボンブラシ５が移動可能に収容され、このカーボンブラシ５はブラシバネ６により図示しない整流子の表面に押圧され摺接されるようになっている。このカーボンブラシ５の表面とホルダー２の内面との間には、それらの全長にわたる長手方向に空隙７が設けられている。８は、導電部となるターミナルである。
このようなブラシ機構部１において、ファンにより生じた空気流の一部が整流子に摺接するカーボンブラシ５とホルダー２との一端部から流入して冷却空気Ａとなり、その長手方向に流れて、ホルダー絶縁部３の端部から排気されるようになってブラシ機構部１の冷却を行っている。（例えば、特許文献１参照）
【０００４】
図８に示すものは、他の従来例のブラシ機構部で、その断面が花印型（イ）や、半円弧状（ロ）などになった細長い筒状のホルダー２と、このホルダー２の内部に移動可能に収容され、図示しないスプリングにより押圧して整流子の表面に摺接されている断面四角形の細長いカーボンブラシ５とにより構成されている。このカーボンブラシ５の表面とホルダー２の内面との間には、それらの長手方向に複数の空隙７が形成されている。この空隙７は、カーボンブラシ５とホルダー２との接触面積を少なくして、これらの間の摩擦力をより少なくするために設けられたものである。（例えば、特許文献２参照）
このように前者の従来例においては、ファンの回転により発生した空気の一部が、整流子の近くに位置するホルダーとカーボンブラシとの隙間の一端部から入り、これらの両者間の気体流路となる空隙を長手方向に沿って流れ、ブラシホルダーの他端部から流出するようになっている。これにより、発熱したブラシおよびブラシ機構部全体を気流により冷却することができる。
【０００５】
しかし、この場合には、ファンにより発生した気流はケース体内を電動機のロータ軸の軸方向に流れるのに対し、カーボンブラシとブラシホルダーとの間の気体流路への入口はロータ軸の軸方向と直交する方向に向いているので、十分な空気の取込みが行われず気体流路に流れる空気は限られたものになるために、ブラシの冷却効果はあまり期待できないという問題があった。
【０００６】
また、後者の従来例では、カーボンブラシとホルダーとの間に比較的大きな空隙を有するものの、この空隙にカーボンブラシを冷却するための冷却空気が流れることは示されていない。仮にこの空隙に冷却空気が流れるものと推定できたとしても、前者の従来例と同様な問題を有するものである。
【特許文献１】
特開平１０−７３０９６号公報（第３〜４コラム、図１、図２）
【特許文献２】
特開平１０−２３７１８号公報（第２、４コラム、図２〜図４）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に整流子電動機においては、高速回転する整流子とカーボン等の素材からなるブラシとが摺接して多量の摩擦熱が発生する。この発熱を速やかに外部に放熱させることが必要であった。
【０００８】
この発明の目的は、ブラシの作用で生じた熱を電動送風機のファンで発生した気流の一部を利用して、効率よくこのブラシを冷却することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、ケース体の内部に設けられ少なくとも２個所のベアリングで支持された回転自在のロータ軸と、このロータ軸の一部に取付けられ電機子鉄心に巻装の電機子巻線に接続された整流子と、前記電機子巻線に対向して配置された固定子の界磁巻線と、前記ロータ軸に固定された気体吸引用のファンと、前記整流子の外周に摺接させたブラシと、このブラシを内部に収容したブラシホルダーとを備え、前記ファンにより発生した気流を前記ケース体内の風路を経由してケース体外に排出する電動送風機において、前記ブラシの表面とブラシホルダーの内面との間に気体流路を形成し、前記風路に位置する前記ブラシホルダーの一部にこの風路を流れる気流方向に開口して前記気体流路に気体を流入させる気体流入口を形成したことを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一つの実施形態を図１から図６を使用して説明する。これらは、この発明を実施した１形態の電動送風機を示すものであるが、これによってこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
図１において、この発明の１つの実施形態に係る電動送風機を示す。
電動送風機１０は、図１に示すように電動機１１を有している。この電動機１１は、ケース体としての略円筒状の胴体ケース１２を有し、この胴体ケース１２の内側にモータ本体部１３が収納されている。
そして、胴体ケース１２には、軸方向の一端である前端面に円筒状の開口部１４が形成されているとともに、この開口部１４の周囲に外周方向に向けて突出する断面略Ｌ字状のフランジ部１５が屈曲形成されている。また、この胴体ケース１２の軸方向の他端である後端面は後板部１６により閉塞されているとともに、この後板部１６の中央部が後方に向けて略円筒状に突出し内側にベアリング１７が保持されている。さらに、胴体ケース１２の後部近傍の周面には、排気口としての吹出口１８が複数開口されている。
【００１２】
また、胴体ケース１２の前端部には、長尺板状のブリッジ部２０が胴体ケース１２の開口部１４の中央を横断して覆い、その両端部がねじ２１によりフランジ部１５に取付けられている。また、ブリッジ部２０の略中央部には、内周側にベアリング１７を嵌合して収容し、挿通孔２２を有する略円筒状の取付筒部２３が設けられている。なお、ブリッジ部２０により覆われていない胴体ケース１２の開口部１４の部分が通風口となる。
一方、モータ本体部１３は、鉄板が積層され胴体ケース１２に固定された略筒状のコア２５に複数のコイルが巻装された固定子２６、および後板部１６とブリッジ部２０とで支持されたベアリング１７，１７に回転自在に軸支されるロータ軸２７を備えている。そして、このロータ軸２７の後板部１６の近傍には、略板状の整流子片２８が放射状にして多数周方向に配設された整流子２９が設けられている。さらに、ロータ軸２７に固定された積層鉄心３０には、各整流子片２８に引き出し線３１が接続されたコイル３２が巻装されて回転子とも呼ばれる電機子３３を構成している。
【００１３】
そして、コア２５には、絶縁性部材にて略角筒状に形成された一対の端子台３４が、整流子２９を中心に径方向に対向した位置に一体的にそれぞれ取付けられている。また、胴体ケース１２には、その径方向に対向した位置に一対設けられたブラシ機構部３５のホルダー絶縁部３６がそれぞれねじ３７により取付けられ、固定子２６と、電機子３３および整流子２９が設けられたロータ軸２７と、これらのブラシ機構部３５とによりモータ本体部１３が構成されている。
【００１４】
一方、ブリッジ部２０の前側には、円盤状のディフューザ３８がねじ３９により取付固定されている。さらに、このディフューザ３８の前方に位置して、ファン４０が配置されている。このファン４０は、回転により生じる空気との摩擦により発生する熱に対して耐熱性を有し、回転の際の慣性や質量などを考慮して、例えばアルミニウム合金などにて形成されている。
また、ファン４０は、中央に電動機１１のロータ軸２７が嵌挿する嵌挿孔４１を有する円板状の下板４２と、この下板４２と所定の間隔を有して対向し、中心に通風孔４３を開口して下板４２側に向けて拡開する上板４４と、下板４２と上板４４との間に設けられその中心部から放射方向に渦巻き状の吸気風路４５を複数区画して形成するファン翼４６とを備えている。
そして、電動機１１のロータ軸２７が下板４２の嵌挿孔４１に挿入され、ロータ軸２７の先端に設けたねじ部４７に係合する６角ナット４８と挿通孔２２に係合するスリーブ４９とにより、両面のワッシャ５０を介して下板４２の嵌挿孔４１の外周部を挟持され、ファン４０はロータ軸２７に対して固定されている。
なお、ファン４０は、モータ本体部１３のロータ軸２７の回転により、空気をファン翼４６の作用によって外周に放出するように回転する。
【００１５】
一方、ブリッジ部２０にねじ３９で固定された前記ディフューザ３８は、その表側でかつファン４０の外周部を複数区画した整流版５１、および裏側の略全面を複数区画してファン翼４６の渦巻き方向と反対方向の渦巻状とした整流壁５２が設けられ、気体の風路５３の一部を形成している。なお、胴体ケース１２内の風路５３は、この胴体ケース１２と固定子２６との間等に形成されて、導入した気体をロータ軸２７の軸方向に流した後、排気口１８から排気するようになっている。
一方、胴体ケース１２のフランジ部１５の外周部には有底円筒状のファンカバー５５が嵌合され、このファンカバー５５によりファン４０が覆われている。このファンカバー５５は、前面の中央部にファン４０の通風孔４３に対向する吸気口５６が開口されるとともに、後面の全面に後部開口部５７が形成されている。
【００１６】
次にブラシ機構部３５につき詳述する。
ブラシ機構部３５は、前記電機子３３の整流子２９に長手方向の一端面が摺接する断面４角形のカーボン等の素材からなるブラシ６０と、このブラシ６０を内部に移動可能に収容するブラシホルダー６１とを備えている。このブラシホルダー６１は、略角筒状で内側にブラシ６０が進退可能に嵌挿される導電性の金属材料からなるブラシ保持部６２と、このブラシ保持部６２の整流子２９と反対側の約半分と嵌合し合成樹脂性の絶縁材料からなる前記ホルダー絶縁部３６とにより構成されている。
【００１７】
また、ブラシ機構部３５には、ブラシ保持部６２に収容されたブラシ６０を、整流子２９に向かって進出させる方向に付勢して整流子２９に電気的に導通させるコイルスプリング６３が配設されている。さらに、一端部がブラシ６０に固定され、他端部がホルダー絶縁部３６の端面に排気口６４を残して嵌合し固定されるブラシキャップ６５に接触する連結用ピッグテイル６６が設けられている。このブラシキャップ６５は、前記端子台３４の電極に接触する接続端子６７に電気的に接続されている。
これらのブラシ６０とピッグテイル６６とコイルスプリング６３とブラシキャップ６５は、図３に見られるように、一体化してブラシホルダー６１に挿入されている。
図４、５により明らかなように、ブラシホルダー６１のブラシ保持部６２は、互いに向かい合う長辺部と短辺部によりａ−ａ、ｂ−ｂのように断面が縦長の略長方形をなし、この略長方形はブラシ保持部６２の一端から他端まで続いていることにより、その各コーナーは少なくともブラシ６０の四隅をほぼ全長にわたって支持している。
【００１８】
このブラシ保持部６２の長辺部の中央は、全長にわたり外方に対して突出した湾曲突部６８を有し、その湾曲内面とブラシ６０との表面とは、長手方向に空隙を有して気体流路６９をなしている。この気体流路６９は、ブラシ保持部６２の一端から他端まで均一の形状になっている。
また、湾曲突部６８においては、下半分に１列に並んだ４つの窓枠のように４角の切欠きを設けて４個の気体流入口７０が形成されている。この気体流入口７０は、前記ファン４０により発生した空気の風向方向Ａに向かって開口している。そのためファン４０の回転時には、容易に気体流入口７０から一部の風を取込んでホルダー絶縁部３６の端部に有する排気口６４から排気をすることができるので、整流子２９とブラシ６０との摩擦熱を効率良く冷却することができる。
【００１９】
さらに、図６イに見られるように、湾曲突部６８の風向方向Ａに向った数箇所を切取って気体流入口７０としたり、これに図６ロのように、ブラシ保持部６２の短辺部のうちファン４０の風向方向Ａに向って第２湾曲突部７１をブラシ保持部５５の全長にわたって設けて第２気体流路７２とし、その数箇所にも第２気体流入口７３を開口することにより、一層冷却効果を高めることができる。また、図６ハのように、さらに湾曲突部６８の数箇所に切起しを設け、呼込ガイド７４と気体流入口７５を設けることもできる。
【００２０】
次に、上記実施の形態の動作を説明する。
図示されていないスイッチを入れることにより、電動機１１が駆動される。すなわち、商用交流電源の電圧により固定子２６のコイルに電流が流れてコア２５が磁気化され、固定子２６の内周部に極性が異なるＮ極およびＳ極の複数の固定極を形成するとともに、端子３４からブラシ６０および整流子２９を介して電機子３３のコイル３２に電流が流れて、電機子３３の外周部にある所定の位置に極性の異なるＮ極およびＳ極の複数の可動極が形成され、固定子２６の固定極および電機子３３の可動極の反発および吸引により電機子３３とともにロータ軸２７が回転し、ファン４０がファン翼４６の渦巻き方向に回転する。
【００２１】
このファン４０の回転により、ファンカバー５５の吸気口５６から空気が吸気され、ファン４０の通風孔４３から入った空気はファン翼４６によりファン４０の外周側に外方に向けて吹き出される。このファン４０の外周から吹き出された吸気流は、対向するディフューザ３８の表側でかつファン４０の外周部を複数区画した整流版５１を通過し、裏側のファン翼４６の渦巻き方向と反対方向の渦巻状とした整流壁５２で区画された気流通路を通過していく。
そして、渦巻き状にディフューザ６２の中心に向けて流れ、ディフューザ６２の裏面側に位置する電動機１１の胴体ケース１２の開口部１４から胴体ケース１２内に流入し、固定子２６および電機子３３の周囲にある風路５３となる空間を後板部１６に向って流れ、モータ本体部１３を冷却しつつ通過して吹出口１８から排気される。この気流の多くは、風路５３を流れて吹出口１８から排気されるが、その一部の気流はブラシホルダー６１とブラシ６０との間の気体流路６９を流れる。
【００２２】
この際、整流子２９とブラシ６０との摺接で生じた摩擦熱の冷却を行うが、この点につき詳述する。
すなわち、ファン４０による空気の分流は、カーボン保持部６１の複数箇所の気体流入口７０  から導入され、カーボン保持部６１に設けられた湾曲突部６８の気体流路６９を通過して、ホルダー絶縁部３６の排気口６４から排気されていくことで、加熱されたブラシ６０を冷却することによりブラシ機構３５全体の冷却を電動送風機１０の稼動中に連続的に行うことができる。
また同時に、整流子２９への摺接により消耗したカーボン等の素材からなるブラシ６０の粉塵のうち、整流子２９の表面からカーボン保持部６１とブラシ６０との先端の隙間、または気体流入口６９から空気とともに気体流路６９に流入した粉塵は、排気口６４に向かって長手方向に流れてそこから排出させることができ、これら粉塵によるブラシとカーボン保持部との摺動抵抗の増加を防止できる。これらの気流による冷却効果および粉塵処理を有する気体の流れは、風路５３を流れてきた一部の分流により行われる。
【００２３】
上述したように、上記実施の形態によれば、ブラシホルダーに設けた湾曲突部の気体流路に４個の気体流入口を設けたが、湾曲突部、気体流路および気体流入口はその大きさや形状を問わないとともに、気体流入口は必要性により１個、２個または５個以上の多数であっても良いものである。また、ブラシに長手方向の溝部を設け、ブラシホルダーには湾曲突部を設けずに、この溝部を気体流路とすることもできる。
なお、上記実施の形態において、胴体ケース１２の風路を流れる気流の風向方向Ａに向けて気体流入口を設けたが、図６のハに示されるような呼込ガイドを設けて気体を流入するものであれば気体流入口の向きは特定されない。そして、この場合に呼込ガイドを放熱用のフィンとして利用すれば一層冷却効果が向上する。電気掃除機の電動送風機について説明したが、空気に限らずに気体を搬送する、例えばブロワ−や気体ポンプなどの電動機送風機にも適用できる。
そして、ファンおよびディフューザは、上記構成に限らず、気体の流動性物質を搬送可能ないずれの形状でもよい。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、整流子とブラシとの摺接により発生した摩擦熱を、ファンによって生じた気流によりブラシの冷却効果を高めることができる電動送風機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態における電動送風機の一部を切り欠いた側面図である。
【図２】同上電動送風機のブラシホルダーおよびブラシを示す斜視図である。
【図３】同上図２の分解斜視図である。
【図４】同上電動送風機のブラシホルダーおよびブラシを示す側面図である。
【図５】同上図４のａ−ａ、ｂ−ｂにおける断面図である。
【図６】同上電動送風機の他の実施例におけるブラシホルダーおよびブラシを示す断面図である。
【図７】従来の電動送風機のブラシホルダーおよびブラシを示す縦断面図ある。
【図８】他の従来の電動送風機のブラシホルダーおよびブラシを示す横断面図である。
【符号の説明】
１０  …電動送風機
１１  …電動機
１２  …胴体ケース（ケース体）
２６  …固定子
２７  …ロータ軸
３３  …電機子
３５  …ブラシ機構部
４０  …ファン
５３  …風路
６０  …ブラシ
６２  …ブラシホルダー
６８  …湾曲突部
６９  …気体流路
７０  …気体流入口
【図１】
2004297891.tif 000003
【図２】
2004297891.tif 000004
【図３】
2004297891.tif 000005
【図４】
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【図５】
2004297891.tif 000007
【図６】
2004297891.tif 000008
【図７】
2004297891.tif 000009
【図８】
2004297891.tif 000010