(57)【要約】【課題】送風性能の高い電動送風機を提供する。【解決手段】整流子１１に通電するカーボンブラシユニット１５と、シャフト（図示せず）の一端に取着されたインペラ（図示せず）を備え、カーボンブラシユニット１５は、開口した端部を両端に有する筒体１８と、筒体１８の反整流子１１側の端部を閉塞する蓋体１９と、筒体１８内で摺動可能なカーボンブラシ２１と、カーボンブラシ２１と蓋体１９の間に設けられカーボンブラシ２１を整流子１１側に付勢すると共にヒステリシス特性を有するコイルバネ２２で構成され、蓋体１９をコイルバネ２２が伸縮する方向へ可動自在としたもので、初期時に、蓋体１９をカーボンブラシ２１の方向へ一度動かすことにより、コイルバネ２２は初期状態たわみ高さ以上に縮んだ上で、弾性力によりまた初期状態のたわみ高さへと戻ることで、弾性力を弱め整流子１１の回転抵抗を小さくすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトに設けられた整流子と電機子巻線が施された電機子コアとで構成されたロータと、前記整流子に電力を通電するカーボンブラシユニットと、前記ロータの外周に位置するステータと、前記ステータを保持すると共に前記ロータを回転自在に保持するブラケットと、前記シャフトの一端に取着され羽根を有するインペラと、前記インペラを覆うケーシングとを備え、前記カーボンブラシユニットは、開口した端部を両端に有する筒体と、前記筒体の前記整流子と反対側の端部を閉塞する蓋体と、前記筒体内に摺動可能に収納されたカーボンブラシと、前記カーボンブラシと前記蓋体の間に設けられ前記カーボンブラシを前記整流子側の方向へ付勢して前記整流子に接触させると共にヒステリシス特性を有する弾性部材とで構成され、前記蓋体を、前記弾性部材が伸縮する方向へ可動自在とした電動送風機。
【請求項２】
筒体の反整流子側の開口部端面および、前記筒体のカーボンブラシと蓋体の間に、前記蓋体の可動幅を制限する爪部を設けた請求項１に記載の電動送風機。
【請求項３】
筒体の反整流子側の開口部端面の一郭に、蓋体を回転自在にするヒンジ部を設けた請求項１に記載の電動送風機。
【請求項４】
電動送風機のものづくり工程において、蓋体を整流子側へ一度可動させることで、前記電動送風機の出荷初期状態から弾性部材の復元力を用いてカーボンブラシを前記整流子へ接触させるようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機を用いた電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気掃除機等に使用される電動送風機及び電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
まず、従来の一般的な電気掃除機用の電動送風機として、図７および図８に示されるようなものがある（例えば特許文献１参照）。図７は、従来の電動送風機の構成を示す半断面図であり、図８は、同電動送風機のカーボンブラシユニットの断面図である。図７および図８に示すように、電気掃除機用の従来の電動送風機１は、電動機２と、電動機２の出力軸であるシャフト３の一端に設けられ複数の羽根４ａを有するインペラ４と、インペラ４を覆い中央部に吸気口５ａを有するケーシング５によって構成される。
【０００３】
電動機２は、界磁コア６に界磁巻線７を施してなるステータ８と、シャフト３に具備される電機子コア９に電機子巻線１０を施し、整流子１１を同軸上に配置してシャフト３の両端に設けた軸受１２によって回転自在に固定されたロータ１３とから構成される。ロータ１３は、軸受１２を介しブラケット１４に固定され、ステータ８もロータ１３を覆うようブラケット１４の内面に固定される。
【０００４】
また、ブラケット１４には、一対のカーボンブラシユニット１５が、樹脂からなる保持器１６を介してビス１７などで固定される。カーボンブラシユニット１５は、真鍮など金属の平板をプレスで折り曲げられて中空に成形され外形が略直方体の筒体１８と、筒体１８の開口部１８ａの反整流子１１側を閉塞する蓋体１９によって構成されるホルダー２０と、ホルダー２０の内面を摺動する直方体のカーボンブラシ２１と、筒体１８内の蓋体１９とカーボンブラシ２１の間に挿入される弾性部材としてのコイルバネ２２によって構成される。そして、カーボンブラシ２１は、コイルバネ２２の弾性力により整流子１１側に常に付勢される。
【０００５】
上記構成において、電動送風機１が運転される場合、電動送風機１は、カーボンブラシ２１から整流子１１を通じて電機子巻線１０に通電される。そして、界磁巻線７で生成される磁界と、電機子巻線１０の磁界との作用によりロータ１３の回転位置が移動する。ロータ１３の回転位置が移動しても、整流子１１とカーボンブラシ２１が常に接触するように構成されているため、電機子巻線１０への通電は継続され、ロータ１３の回転が継続するように電動機２は動作する。この動作に連動してシャフト３が回転し、シャフト３に連結されたインペラ４の回転により風を巻き起こす。そして、インペラ４の回転によってケーシング５の吸気口５ａより空気が取り込まれ、取り込まれた空気はケーシング５内流路、ブラケット１４内流路を通り、最後にはブラケット１４の外部へと放出される。
【０００６】
電動送風機１に電力が供給され運転を続けていくうちに、カーボンブラシ２１は電気的要因及び機械的要因により摩耗し、最終的にはカーボンブラシ２１と整流子１１の導通が無くなることで電動送風機１は寿命を迎える。また、カーボンブラシ２１はコイルバネ２２の弾性力により整流子１１に付勢されているが、コイルバネ２２の弾性力が強いと整流子１１が回転する際の回転抵抗となり、吸い込み性能が落ちる要因となっているため、吸い込み性能を向上させる一般的な方法として、コイルバネ２２の弾性力を弱める手段を行っていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−１８３０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の電動送風機の構成のように吸い込み性能を向上させるためにコイルバネ２２の弾性力を弱めてしまうと、カーボンブラシ２１が摩耗していくにつれコイルバネ２２の弾性力はさらに弱くなり、カーボンブラシ２１と整流子１１とがチャタリング等により接触不良を起こしカーボンブラシ２１と整流子１１とから発生する火花（スパーク）が異常発生し、カーボンブラシ２１の摩耗速度が早くなり寿命が短くなることや、カーボンブラシ２１を整流子１１に付勢させる弾性力が弱くなりすぎることで、カーボンブラシ２１が完全に摩耗する前に、カーボンブラシ２１と整流子１１との導通が無くなり運転が停止するなど、電動送風機１の寿命を早める要因となっていた。
【０００９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電動送風機の寿命を短くすることなく吸い込み性能を向上できる電動送風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】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電動送風機は、シャフトに設けられた整流子と電機子巻線が施された電機子コアとで構成されたロータと、前記整流子に電力を通電するカーボンブラシユニットと、前記ロータの外周に位置するステータと、前記ステータを保持すると共に前記ロータを回転自在に保持するブラケットと、前記シャフトの一端に取着され羽根を有するインペラと、前記インペラを覆うケーシングとを備え、前記カーボンブラシユニットは、開口した端部を両端に有する筒体と、前記筒体の前記整流子と反対側の端部を閉塞する蓋体と、前記筒体内に摺動可能に収納されたカーボンブラシと、前記カーボンブラシと前記蓋体の間に設けられ前記カーボンブラシを前記整流子側の方向へ付勢して前記整流子に接触させると共にヒステリシス特性を有する弾性部材とで構成され、前記蓋体を、前記弾性部材が伸縮する方向へ可動自在としたもので、ここで示しているヒステリシス特性を有する弾性部材とは、弾性部材の縮み方向と伸び方向とで同一たわみ高さにおいても弾性力が変わり、伸び方向時に縮み方向時より弾性力が下がるものをいう。
【００１１】
蓋体を弾性部材が伸縮する方向へ自在に可動できる構成としていることにより、従来は
カーボンブラシホルダが電動送風機にセットされた初期状態、すなわちカーボンブラシが整流子に弾性部材の縮み方向の弾性力により付勢された初期状態において、蓋体をカーボンブラシの方向へ一度動かすことにより、弾性部材は初期状態たわみ高さ以上に縮んだ上で、弾性部材の弾性力によりまた初期状態のたわみ高さへと戻る。
【００１２】
すなわち、弾性部材は初期状態のたわみ高さにおいて伸び方向の弾性力を用いて、カーボンブラシを整流子へ付勢させることとなる。これによって弾性部材の仕様を変更することなく同一弾性部材を用いて弾性力を弱めることで整流子の回転抵抗を小さくすることができるため、電動送風機の寿命を早めることなく送風性能の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電動送風機及び電気掃除機は、電動送風機の寿命を短くすることなく吸い込み性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における電動送風機のカーボンブラシユニットの運転可能初期状態における断面図
【図２】同カーボンブラシユニットの動作時の断面図
【図３】同カーボンブラシユニットのコイルバネのたわみ高さと弾性力とを表すグラフ
【図４】同カーボンブラシユニットの他の例を示す断面図
【図５】同カーボンブラシユニットの他の例を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態２における電気掃除機の構成を示す概略図
【図７】従来の電動送風機の半断面図
【図８】同電動送風機のカーボンブラシユニットの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の発明は、シャフトに設けられた整流子と電機子巻線が施された電機子コアとで構成されたロータと、前記整流子に電力を通電するカーボンブラシユニットと、前記ロータの外周に位置するステータと、前記ステータを保持すると共に前記ロータを回転自在に保持するブラケットと、前記シャフトの一端に取着され羽根を有するインペラと、前記インペラを覆うケーシングとを備え、前記カーボンブラシユニットは、開口した端部を両端に有する筒体と、前記筒体の前記整流子と反対側の端部を閉塞する蓋体と、前記筒体内に摺動可能に収納されたカーボンブラシと、前記カーボンブラシと前記蓋体の間に設けられ前記カーボンブラシを前記整流子側の方向へ付勢して前記整流子に接触させると共にヒステリシス特性を有する弾性部材とで構成され、前記蓋体を、前記弾性部材が伸縮する方向へ可動自在としたもので、ここで示しているヒステリシス特性を有する弾性部材とは、弾性部材の縮み方向と伸び方向とで同一たわみ高さにおいても弾性力が変わり、伸び方向時に縮み方向時より弾性力が下がるものをいう。
【００１６】
蓋体を弾性部材が伸縮する方向へ自在に可動できる構成としていることにより、従来はカーボンブラシホルダが電動送風機にセットされた初期状態、すなわちカーボンブラシが整流子に弾性部材の縮み方向の弾性力により付勢された初期状態において、蓋体をカーボンブラシの方向へ一度動かすことにより、弾性部材は初期状態たわみ高さ以上に縮んだ上で、弾性部材の弾性力によりまた初期状態のたわみ高さへと戻る。
【００１７】
すなわち、弾性部材は初期状態のたわみ高さにおいて伸び方向の弾性力を用いて、カーボンブラシを整流子へ付勢させることとなる。これによって弾性部材の仕様を変更することなく同一弾性部材を用いて弾性力を弱めることで整流子の回転抵抗を小さくすることができるため、電動送風機の寿命を早めることなく送風性能の向上を図ることができる。
【００１８】
第２の発明は、特に、第１の発明の筒体の反整流子側の開口部端面および、前記筒体のカーボンブラシと蓋体の間に、前記蓋体の可動幅を制限する爪部を設けたもので、蓋体を弾性部材の縮み方向に押し込む際に、蓋体の倒れを防止することができるので、蓋体の弾性部材の縮み方向への押し込み作業が容易に出来る。
【００１９】
第３の発明は、特に、第１の発明の筒体の反整流子側の開口部端面の一郭に、蓋体を回転自在にするヒンジ部を設けたもので、蓋体を弾性部材の縮み方向へ押し込む際の作業性の一層の向上を図ることができる。
【００２０】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の電動送風機のものづくり工程において、蓋体を整流子側へ一度可動させることで、前記電動送風機の出荷初期状態から弾性部材の復元力を用いてカーボンブラシを前記整流子へ接触させるようにしたもので、吸い込み性能に優れた電動送風機を安定して製造することができる。
【００２１】
第５の発明に係る電気掃除機は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機を用いたもので、吸込み性能が高い電気掃除機が実現できる。
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電動送風機のカーボンブラシユニットの運転可能初期状態における断面図、図２は、同カーボンブラシユニットの動作時の断面図、図３は、同カーボンブラシユニットのコイルバネのたわみ高さと弾性力とを表すグラフである。なお、上記従来の電動送風機と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２４】
図１及び図２において、カーボンブラシユニット１５は、真鍮など金属の平板をプレスで折り曲げられて中空に成形され外形が略直方体の筒体１８と、筒体１８の開口部１８ａの反整流子１１側を閉塞し、かつ筒体１８の中空部を自在に可動できる蓋体１９によって構成されるホルダー２０と、ホルダー２０の内面を摺動する直方体のカーボンブラシ２１と、筒体１８内の蓋体１９とカーボンブラシ２１の間に挿入され、ヒステリシス特性を有するコイルバネ２２によって構成される。
【００２５】
そして、カーボンブラシ２１は、コイルバネ２２の弾性力により整流子１１側方向に常に付勢される。また蓋体１９は、コイルバネ２２が伸縮する方向へ自在に可動できる構成としているが、筒体１８の反整流子１１側の開口部１８ａの端面には、蓋体１９がコイルバネ２２の弾性力により筒体１８から飛び出さないように爪部２３を設けており、基本的に蓋体１９はコイルバネ２２の弾性力により爪部２３に当接する位置に保持される。
【００２６】
次に、図３のグラフを用いて本実施の形態におけるコイルバネ２２のたわみ高さと弾性力の関係を説明する。
【００２７】
まず、電動送風機１にカーボンブラシユニット１５を取り付ける前の状態Ａ点では、コイルバネ２２のたわみ高さは最も高くなっており、弾性力は最も低い。次にカーボンブラシユニット１５を電動送風機１にセットすることにより、コイルバネ２２の縮み方向の実線カーブを描きＢ点を通った後、電動送風機１が運転可能な初期状態Ｃ点（図１の状態）となる。すなわち、カーボンブラシユニット１５を電動送風機１にセットするまでのコイルバネ２２の縮み方向におけるたわみ高さと弾性力の関係はＡ点→Ｂ点→Ｃ点の実線を通り、たわみ高さが小さくなるにつれ、弾性力は大きくなる。
【００２８】
そして、従来の電動送風機の構成では、電動送風機１を運転させることで、カーボンブラシ２１が摩耗し、コイルバネ２２のたわみ高さが高くなるため、コイルバネ２２の伸び方向におけるたわみ高さと弾性力の関係はＣ点→Ｄ点→Ｅ点の実線を通り、縮み方向での同一たわみ高さ時の弾性力に対し低い弾性力となる。これは、ヒステリシス特性を有するコイルバネ２２の特性である。
【００２９】
ここで、本実施の形態における電動送風機１の蓋体１９をコイルバネ２２の縮み方向へ一度押しこむことによるコイルバネ２２のたわみ高さと弾性力の関係を説明する。
【００３０】
電動送風機１の運転可能な初期状態Ｃ点（図１の状態）から、蓋体１９をコイルバネ２２の縮み方向へ一度押しこむことで、Ｃ点からより弾性力の高いＸ点（図２の状態）へとなるが、ここでコイルバネ２２の弾性力により蓋体１９が爪部２３まで押し戻されることによりＹ点（図１の状態）へと戻る。このＹ点は、Ｃ点のたわみ高さとは同一高さではあるが、コイルバネ２２は伸び方向であるため、Ｃ点の弾性力より低い力となる。また、Ｃ点を通る点線は、カーボンブラシ２１が短くなる過程において、いずれ従来のコイルバネ２２の伸び方向の実線と重なる。
【００３１】
よって、カーボンブラシ２１の寿命末期においての弾性力が弱くなることによる異常火
花やチャタリング等によるカーボンブラシ２１と整流子１１との接触不良を起こすことなく、電動送風機１の運転可能な初期状態において、整流子１１の回転抵抗を小さくすることができるため、送風性能の向上を図ることができる。
【００３２】
また、図４のように、筒体１８の中空部かつ、カーボンブラシ２１と爪部２３との間に、蓋体１９の可動幅を制限する止まり爪部２４を設けるようにすれば、蓋体１９をコイルバネ２２の縮み方向に押し込む際に蓋体１９の倒れを防止することができ、電動送風機１の組み立て工程において、より確実に蓋体１９をコイルバネ２２の縮み方向へ押し込む作業を行う事が出来る。
【００３３】
また、図５のように筒体１８の反整流子１１側の開口部１８ａの端面の一郭に、蓋体１９を回転自在にするヒンジ部２５を設けるようにすれば、蓋体１９をコイルバネ２２の縮み方向へ押し込む際の作業性の向上を図ることができる。
【００３４】
以上のように、本実施の形態における電動送風機においては、電動送風機１の寿命を早めることなく送風性能の向上を図ることができる。
【００３５】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における電気掃除機の構成を示す概略図である。図６に示すように、本実施の形態における電気掃除機は、掃除機本体３４と、掃除機本体３４と連通したホース３５と、ホース３５の一端と連通した延長管３６と、延長管３６の端部に設けた操作ハンドル３７と、延長管３６の一端と連通した床用吸込具３８とを備え、掃除機本体３４内には、吸引力を発生させる電動送風機３９を内蔵し、この電動送風機３９の上流側には吸引した塵埃を貯める集塵室４０を有している。なお、電動送風機３９は、上記実施の形態１で示した電動送風機１を用いているものである。
【００３６】
以上のように構成された本実施の形態における電気掃除機の動作について説明すると、使用者は、操作ハンドル３７を持って電気掃除機の運転を開始すると、電動送風機３９から吸引力が発生し、床面を動かす床用吸込具３８から塵埃を吸い込む。吸引された塵埃は空気とともに延長管３６、ホース３５を経て集塵室４０へ流れ、集塵室４０で塵埃と空気を分離し、塵埃を集塵室４０に貯め込み、空気だけを電動送風機３９が吸引する。
【００３７】
電動送風機３９が吸引した空気は、電動送風機３９の内部を通過し、さらに掃除機本体３４の内部を通過して掃除機本体３４外部へ排出される。このとき、電気掃除機に組み込まれる電動送風機３９として、送風効率の高い電動送風機１を使うことで、吸引性能が高く、快適な掃除ができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明にかかる電動送風機とそれを用いた電気掃除機は、電動送風機の効率の向上、騒音の低減、ならびに電気掃除機の吸込仕事率の向上が図れるので、電動送風機を用いる家庭用電化機器、産業機器等の用途にも幅広く適用できる。
【符号の説明】
【００３９】
１、３９  電動送風機
２  電動機
３  シャフト
４  インペラ
５  ケーシング
６  界磁コア
７  界磁巻線
８  ステータ
９  電機子コア
１０  電機子巻線
１１  整流子
１２  軸受
１３  ロータ
１４  ブラケット
１５  カーボンブラシユニット
１６  保持器
１７  ビス
１８  筒体
１９  蓋体
２０  ホルダー
２１  カーボンブラシ
２２  コイルバネ（弾性部材）
２３  爪部
２４  止まり爪部（爪部）
２５  ヒンジ部
３４  掃除機本体
３５  ホース
３６  延長管
３７  操作ハンドル
３８  床用吸込具
４０  集塵室
【図１】
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【図２】
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【図３】
2012130110.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2012130110.tif 000009
【図８】
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