(57)【要約】【課題】整流子を効果的に空冷できる整流子電動機を得ることにある。【解決手段】周壁の一端を閉じる端壁２１ａを有したフレーム本体２１と周壁の他端部に連結されたフレーム端板２２とを備えるフレーム１７内に、固定子１８及び固定子１８の内側に配置される電機子１９を夫々取付ける。電機子の整流子３６に押付けられるブラシを有した一対のブラシ装置を周壁に取付ける。フレーム１７外に突出された電機子の回転軸３１の端部にファン４１を取付ける。フレーム本体２１の周壁に開口され、かつ、ファンから吐出されフレーム１７内に通される気流Ａをフレーム外に排出させる風出口２３を、両ブラシ装置と回転軸と３１を結ぶ仮想線を境に一方側のみに設ける。それにより、前記仮想線を境に他方側から風出口２３に向かう気流Ａを整流子３６に吹付けるようにしたことを特徴としている。【選択図】　　図３
2004084600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周壁及びこの周壁の一端を閉じる端壁を有したフレーム本体と前記周壁の他端部に連結されたフレーム端板とを備えるフレーム内に、固定子及びこの固定子の内側に配置されて回転する電機子を夫々取付けるとともに、前記電機子の整流子に押付けられるブラシを有した一対のブラシ装置を前記周壁に取付け、前記フレーム外に突出された前記電機子の回転軸の端部にファンを取付け、このファンから吐き出され前記フレーム内に通される空気を前記フレーム外に排出させる風出口が、前記周壁に開口された電動送風機において、
前記一対のブラシ装置と前記回転軸とを結ぶ仮想線を境に一方側のみに前記風出口が設けられている電動送風機。
【請求項２】
周壁及びこの周壁の一端を閉じる端壁を有したフレーム本体と前記周壁の他端部に連結されたフレーム端板とを備えるフレーム内に、固定子及びこの固定子の内側に配置されて回転する電機子を夫々取付けるとともに、前記電機子の整流子に押付けられるブラシを有した一対のブラシ装置を前記周壁に取付け、前記フレーム外に突出された前記電機子の回転軸の端部にファンを取付け、このファンから吐き出され前記フレーム内に通される空気を前記フレーム外に排出させる風出口が、前記周壁に開口された電動送風機において、
前記風出口を、第１の風出口と、この第１の風出口より小さく形成された第２の風出口とし、前記第１の風出口が前記一対のブラシ装置と前記回転軸とを結ぶ仮想線を境に一方側に設けられ、前記第２の風出口が前記仮想線を境に他方側に設けられている電動送風機。
【請求項３】
周壁及びこの周壁の一端を閉じる端壁を有したフレーム本体と前記周壁の他端部に連結されたフレーム端板とを備えるフレーム内に、固定子及びこの固定子の内側に配置されて回転する電機子を夫々取付けるとともに、前記電機子の整流子に押付けられるブラシを有した一対のブラシ装置を前記周壁に取付け、前記フレーム外に突出された前記電機子の回転軸の端部にファンを取付け、このファンから吐き出され前記フレーム内に通される空気を前記フレーム外に排出させる風出口が、前記周壁に開口された電動送風機において、
前記回転軸を通る仮想直径線を境に一方側のみに前記風出口が設けられている電動送風機。
【請求項４】
周壁及びこの周壁の一端を閉じる端壁を有したフレーム本体と前記周壁の他端部に連結されたフレーム端板とを備えるフレーム内に、固定子及びこの固定子の内側に配置されて回転する電機子を夫々取付けるとともに、前記電機子の整流子に押付けられるブラシを有した一対のブラシ装置を前記周壁に取付け、前記フレーム外に突出された前記電機子の回転軸の端部にファンを取付け、このファンから吐き出され前記フレーム内に通される空気を前記フレーム外に排出させる風出口が、前記周壁に開口された電動送風機において、
前記風出口を、第１の風出口と、この第１の風出口より小さく形成された第２の風出口とし、前記第１の風出口が前記回転軸を通る仮想直径線を境に一方側に設けられ、前記第２の風出口が前記仮想直径線を境に他方側に設けられている電動送風機。
【請求項５】
請求項１から４の内のいずれか１項に記載の電動送風機が内蔵された掃除機本体を備える電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、整流子電動機でファンを回転させて送風動作を営む電動送風機と、この電動送風機によって掃除機本体への吸塵を行う電気掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気掃除機の電動送風機には、その電動機部を整流子電動機としたものが多用されている。この電動送風機の中には、周壁及びこの周壁の一端を閉じる端壁を有したフレーム本体とその周壁の他端部に連結されたフレーム端板とを備えるフレーム内に、ファンから吐き出された空気を通すようにしたものがある。
【０００３】
この種の電動送風機では、フレーム内の通気によって、フレーム内の固定子、フレーム内の電機子の前記端壁に寄せて配置された整流子を効果的に空冷することが期待されている。
【０００４】
フレーム内の通気のために、フレームのファン側の端部には風入口が設けられ、フレーム本体の周壁内面と固定子の外周面との間には通気間隙が設けられ、更にフレーム本体の周壁には端壁に寄せて風出口が開口されている。
【０００５】
従来、風出口は周壁に対してブラシ装置の両側に一つずつ同じ大きさで設けられている。詳しくは、４つの同一大きさの風出口がフレーム本体の周壁の周方向全体に分散して適当間隔で開口されているとともに、これらの風出口はフレームに必要な強度を損なわない範囲でできるだけ大きく形成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このため、従来では、風入口からフレーム内に流入して通気間隙を通った後にフレーム本体の端壁で遮られる空気（風）が、フレーム本体の端壁側に沿って空気の抵抗が少ない４つの風出口に向かって流れて、これら４つの風出口の夫々からフレーム外に排出される。
【０００７】
このようにフレーム内の通気間隙を通った風は、あたかも、フレームの中央部に位置する電機子の整流子を中心に放射方向に排出されるようになっているので、フレーム内を通る風を整流子に積極的に吹き付けることは難しい。
【０００８】
したがって、フレーム内を流通する風による整流子の空冷作用が低い。この空冷作用が低いと、整流子の温度が上がり過ぎ、整流子片が埋め込まれている合成樹脂製の整流子ベースが軟化して、整流子片が遠心力で突出するハイバー現象を招く恐れが高まる。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、整流子を効果的に空冷できる整流子電動機及びこの整流子電動機を備えた電機掃除機を得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、フレームが備えるフレーム本体の周壁に開口されファンから吐き出されてフレーム内に通される空気をフレーム外に排出させる風出口を、ファンが取付けられた電機子の回転軸と、電機子の整流子に押付けられるブラシを有してフレーム本体の周壁に取付けられた一対のブラシ装置とを結ぶ仮想線を境に、一方側のみに位置して設けている。
【００１１】
本発明では、電機子の回転軸と一対のブラシ装置とを結ぶ仮想線を境に一方側のみに風出口を設けたので、前記仮想線の他方側から空気が排出されることがなく、この他方側の空気を風出口に向けて流動させて、風出口からフレーム外に排出させることに伴って、この流れに整流子を晒すことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
【００１３】
図１に例示するキャニスタ型の電気掃除機１は、掃除機本体２と、これに内蔵された電動送風機３と、床面等の被掃除面から吸込んだ空気を掃除機本体２内に導く気流ガイド手段４と、２段伸縮式の吸込み口体５と、この吸込み口体５とを具備している。
【００１４】
移動車輪が取付けられている掃除機本体２は、例えば集塵室からなる集塵部８と、この集塵部８に対する空気の流れ方向の上流側に位置する吸込み口９とを有している。掃除機本体２内には、集塵部８に対する空気の流れ方向の下流側、例えば掃除機本体２の後部に位置して電動送風機３が配置されている。
【００１５】
気流ガイド手段４は、例えば可撓性の吸塵ホース１１と、例えば伸縮式で硬質な延長管１２とを備えている。吸塵ホース１１の一端部１１ａは吸込み口９に着脱可能に接続される。吸塵ホース１１の他端部は手元操作部１１ｂで形成されている。手元操作部１１ｂが有するハンドル１１ｃには各種の操作スイッチ１３が取付けられている。延長管１２の一端部１２ａは手元操作部１１ｂの先端嵌合筒部に着脱可能に接続される。延長管１２の他端部１２ｂ又は手元操作部１１ｂの先端嵌合筒部には、吸込み口体５が着脱可能に接続される。
【００１６】
吸込み口体５は、その下面に吸塵口５ａを有している。吸込み口体５には、吸塵口５ａに臨んで配置される回転清掃体及びこの清掃体を回転駆動する清掃体モータ（いずれも図示しない）が内蔵されているが、これらは省略してもよい。
【００１７】
電気掃除機１の電動送風機３を駆動させることにより、この電動送風機３に吸込まれる気流が形成される。それによって、吸込み口体５から被掃除面の塵を空気とともに吸込んで、それを、延長管１２及び吸塵ホース１１のうち少なくとも吸塵ホース１１を経由させて掃除機本体２の集塵部８に導き、この集塵部８内の集塵袋等で形成された集塵フィルタ８ａで前記塵を捕捉できる。なお、集塵部８は、掃除機本体２に着脱されて、その装着状態でサイクロン式の集塵ができる集塵カップで形成することもできる。集塵部８の集塵フィルタ８ａを通過した空気は、電動送風機３に吸込まれてこの送風機３から排出された後、掃除機本体２に設けた排気口（図示しない）を通して掃除機本体２の外部に排出される。以上により被掃除面を掃除できる。
【００１８】
次に、電動送風機３について図２〜図４を参照して説明する。電動送風機３は、整流子電動機からなる電動機部１５と、ファン部１６とを備えている。
【００１９】
電動機部１５は、フレーム１７に、固定子１８と、電機子１９と、一対のブラシ装置２０とを取付けて形成されている。
【００２０】
フレーム１７は、例えば一端に端壁２１ａを有した円筒状の金属製フレーム本体２１と、この本体２１の他端部に連結されたフレーム端板２２とから形成されている。フレーム本体２１及びフレーム端板２２は軸受取付け部２１ｂ、２２ｂを個別に有している。
【００２１】
フレーム本体２１の端壁２１ａ側の周壁には１以上例えば２つの風出口２３が開けられている。これらの風出口２３は、図３及び図４に示すように電機子１９の後述する回転軸３１と一対のブラシ装置２０とを結ぶ仮想線Ｓを境に一方側のみに設けられていて、仮想線Ｓを境に他方側には設けられていない。前記仮想線Ｓは例えば直線であるので、これを言い返れば、前記仮想線Ｓは回転軸３１を通るフレーム本体２１の仮想直径線である。このため、風出口２３は、フレーム本体２１の周壁の半周部分のみに設けられている。更に、風出口２３は、後述の固定子鉄心３２より端壁２１ａ側に寄せて、言い換えれば、フレーム１７内の風の流れを基準として固定子鉄心３２より下流側に開口されている。なお、図４中符号２１ｃは端壁２１ａに開けたゴム取付け孔を示し、これらは、電動送風機３を掃除機本体１に防振的に取付ける際に、端壁２１ａを覆って装着される防振ゴムによって塞がれるようになっている。
【００２２】
図３に示すように固定子１８の固定子鉄心１８ａには固定子巻線１８ｂが取付けられている。この固定子１８は、外周形状が略矩形状の固定子鉄心１８ａの外周数個所をフレーム本体２１の内面に接して、この本体２１内に圧入して取付けられている。それにより、固定子鉄心１８ａの外周面とフレーム本体２１の内面との間には複数例えば４つの通気間隙２４が形成され、これらの間隙２４を介してフレーム１７の風入口１７ａと風出口２３とが連通されている。風入口１７ａは、フレーム本体２１の開口縁とフレーム端板２２の側縁との間、及びフレーム端板２２に開けた通気孔で形成されている。
【００２３】
図２及び図３に示すように電機子１９は、回転軸３１、この軸３１に取付けられた電機子鉄心３２、この鉄心３２に取付けられた電機子巻線３３、回転軸３１の両端部に夫々取付けられた軸受３４、３５、及び軸受３４と電機子鉄心３２との間に位置して回転軸３１に取付けられた整流子３６とを備えている。回転軸３１の一端部は軸受３５を貫通している。電機子巻線３３の端末部は整流子３６にスポット溶接により接続されている。なお、図２及び図３中符号３７は回転軸３１及び電機子鉄心３２と電機子巻線３３とを絶縁する電気絶縁材を示している。
【００２４】
整流子３６は、整流子ベース３６ａと、複数の整流子片３６ｂと、取付け筒３６ｃとを備えている。整流子ベース３６ａは耐熱性を有する合成樹脂等の電気絶縁材で円筒状に作られている。銅合金等からなる各整流子片３６ｂは整流子ベース３６ａの外周部に周方向に沿って所定間隔に並べて取付けられている。整流子ベース３６ａの外周部には、周方向に隣接する整流子片３６ｂ間を電気的に絶縁する分離溝（図示しない）が設けられている。整流子ベース３６ａの軸方向に延びる分離溝の少なくとも長手方向一端は開放されている。金属製の取付け筒３６ｃは整流子ベース３６ａの内周に取付けられている。整流子３６は、取付け筒３６ｃの内周を回転軸３１の外周に圧入することにより回転軸３１に取付けられている。
【００２５】
電機子１９は、図２及び図３に示すように固定子１８の内側を貫通して配設され、一方の軸受３４をフレーム本体２１の軸受取付け部２１ｂに嵌め入れるとともに、他方の軸受３５をフレーム端板２２の軸受取付け部２２ｂに嵌め入れて、フレーム１７に回転自在に支持されている。電機子１９の回転軸３１は軸受取付け部２２ｂを貫通している。
【００２６】
ファン部１６は、遠心型のファン４１と、整流板４２と、ファンカバー４３とを備えている。ファン４１は、軸受取付け部２２ｂを貫通した回転軸３１の軸端部に、この軸端部に螺合されたナット４４により固定されている。ファン４１から吐き出された風を静圧化しながらフレーム１７の風入口１７ａに導く整流板４２は、フレーム本体２１の開口縁部に固定されて、フレーム本体２１とファン４１との間に配置されている。ファン４１及び整流板４２を覆うファンカバー４３は、フレーム本体２１の開口縁部に嵌合して取付けられている。このファンカバー４３は、ファン４１の入口に対向する吸気口４３ａを有している。
【００２７】
一対のブラシ装置２０は、図２に示すようにフレーム本体２１の周壁を貫通し、かつ、図４に示すように互いに１８０度離れて取付けられている。これらの装置２０は図２中一方で代表して示すようにカーボンブラシ２０ａを有している。これらのブラシ２０ａは、コイルばね２０ｂによって付勢されて、整流子片３６ｂに押付けられている。
【００２８】
前記構成の電動送風機１１が運転されると、図２及び図３中矢印で示す気流を形成する送風がなされる。この際、フレーム１７内の特に通気間隙２４を通る気流によって固定子１８が主として冷却され、かつ、固定子鉄心１８ａより下流側の風出口２３を通ってフレーム１７外に排出される空気の流れによって電機子１９の整流子３６及び一対のブラシ装置２０が主として冷却される。
【００２９】
整流子３６を主として冷却する空気の流れを説明する。電機子１９の回転軸３１と一対のブラシ装置２０とを結ぶ仮想線（例えば回転軸３１を通る仮想直径線）Ｓを境に一方側、つまり、フレーム本体２１の周壁の半周側のみに風出口２３を設けたので、仮想線Ｓの他方側からは空気が排出されることはない。このため、仮想線Ｓの他方側に位置する通気間隙２４を通った空気（風）は、この間隙２４の下流側で端壁２１ａの内面に沿って前記一方側の風出口２３に向けて流動され、風出口２３からフレーム１７外に排出される。このフレーム１７内での風の流れを図３中符号Ａで示す。なお、図３中符号Ｂは、仮想線Ｓを境に風出口２３がある一方側を流れて固定子１８を主として冷却するフレーム１７内の気流を示す。
【００３０】
図３中矢印Ａで示した風の流れをフレーム１７内に形成したことにより、この流れＡに整流子３６を吹き付けて、この整流子３６を効果的に空冷することができる。これにより、整流子３６の温度の上がり過ぎが抑制されて、整流子片３６ｂが埋め込まれている整流子ベース３６ａの軟化を抑制できるに伴い、整流子片３６ｂが遠心力で突出するハイバー現象を招く恐れがなくすことができる。
【００３１】
前記送風動作に伴って、カーボンブラシ２０ａの先端部は整流子片３６ｂに擦られて次第に摩耗し、この摩耗により生じたブラシ粉の一部は、整流子片３６ｂ間の分離溝に入り込む。このように不可避的に発生するブラシ粉の一部が、隣接する整流子片３６ｂ間を電気的に絶縁するために整流子ベース３６ａに設けられた分離溝に入り込んで、この分離溝での滞留が成長すると、隣接した整流子片３６ｂ同士が電気的に短絡する恐れが考えられる。
【００３２】
しかし、既述のように整流子３６にはフレーム１７内を流動する風の流れＡが吹き付けられているので、この風によって、分離溝内に入り込んだブラシ粉を分離溝外に吹き飛ばすとともに、風の流れに乗せて排出できる。このため、整流子ベース３６ａの分離溝内に入り込んだブラシ粉が、滞留して続けて成長しないようにできる。これにより、分離溝内に入り込んだブラシ粉を原因として、周方向に隣接している整流子片３６ｂ同士が電気的に短絡する恐れを解消できる。
【００３３】
図５は本発明の第２実施形態を示している。この実施形態は、基本的には第１実施形態と同じであるので、同一構成に付いては同じ符号を付して説明を省略し、以下第１実施形態とは異なる構成について説明する。
【００３４】
第２実施形態では、フレーム本体２１の周壁に、フレーム端板２２側に寄せて夫々１以上の第１、第２の風出口２３ａ、２３ｂが設けられている。詳しくは、第１の風出口２３ａは、一対のブラシ装置２０と電機子の回転軸３１とを結ぶ仮想線（例えば回転軸３１を通る仮想直径線）Ｓを境に一方側に設けられていて、フレーム１７内を通る空気の主たる排出を担う大きさに開口されている。第２の風出口２３ｂは仮想線Ｓを境に他方側に設けられている。この第２の風出口２３ｂは、フレーム１７内を通る空気の補助的排出を担うように第１の風出口２３ａより小さい開口で形成されている。なお、以上の説明した点以外の構成は第１実施形態と同じである。
【００３５】
この第２実施形態では、フレーム本体２１の周壁の半周部分に第１の風出口２３ａを設けるだけではなく、他の半周部分にも風出口２３ｂを設けて、そこからも排気するようにしている。しかし、この第２の風出口２３ｂよりも第１の風出口２３ａを数倍以上大きくしているので、フレーム１７内から外部に排出される空気の多くが第１の風出口２３ａを通って排出される。
【００３６】
このため、第２実施形態でも、フレーム１７内に、電機子の整流子に積極的に吹き当たる気流を第１実施形態と同様に形成できる。したがって、この第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用を得て、本発明の課題を解決することができる。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、フレームに設けた風出口の配置により、整流子を効果的に空冷できる整流子電動機及びこの整流子電動機を備えた電機掃除機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電気掃除機を示す斜視図。
【図２】図１の電気掃除機が備える整流子電動機を一部断面して示す側面図。
【図３】図２中Ｚ−Ｚ線に沿って示す整流子電動機の断面図。
【図４】図３中矢印Ｙ方向からみて一部を切欠いて示す整流子電動機の背面図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電気掃除機が備える整流子電動機を示す図４相当の背面図。
【符号の説明】
１…電機掃除機
２…掃除機本体
３…電動送風機
１５…電動機部（整流子電動機）
１６…ファン部
１７…フレーム
１８…固定子
１９…電機子
２０…ブラシ装置
２０ａ…カーボンブラシ
２１…フレーム本体
２１ａ…フレーム本体の端壁
２２…フレーム端板
２３…風出口
３１…回転軸
Ｓ…仮想線（仮想直径線）
３６…整流子
３６ｂ…整流子片
４１…ファン
２３ａ…第１風出口
２３ｂ…第２風出口
Ａ…整流子を空冷する気流
【図１】
2004084600.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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