(57)【要約】      （修正有）【課題】カーボンブラシの断面形状において、後半の面積抵抗の増大変化率を増し、整流火花を抑制し、性能低下や、短寿命を抑えることができるようにする。【解決手段】カーボンブラシ１８の断面形状が整流子との摺動面に対し回転方向入り口側から、後方になるにしたがい、摺動面の面積が小となる略台形形状となるようにしたことにより、後半の面積抵抗の増大変化率を増し、整流火花を抑制し、性能低下や、短寿命を抑えることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子巻線を有する電機子と、界磁巻線を有する界磁と、前記電機子のシャフトを回転自在に支持する軸受とそれを支持するブラケットと、前記電機子のシャフトの一端に固定された空気流発生用のインペラと、前記インペラからの吹き出し風を整流するエアーガイドと、前記電機子と一体回転する整流子と、前記整流子の外周面に摺接するカーボンブラシとを備えた電動送風機において、
前記カーボンブラシの断面形状が前記整流子との摺動面に対し回転方向入り口側から、後方になるにしたがい、摺動面の面積が小となる略台形形状となるようにしたことを特徴とする電動送風機。
【請求項２】
請求項１の電動送風機において、
前記カーボンブラシの長さ方向先端部の断面を略台形とし、前記カーボンブラシの長さ方向先端部以外を略矩形にしたことを特徴とする電動送風機。
【請求項３】
請求項１の電動送風機において、
前記カーボンブラシの略台形のテーパー面または前記カーボンブラシの略台形の稜線と当接する稜線または面を有するブラシホルダを備えたことを特徴とする電動送風機。
【請求項４】
請求項１〜請求項３の何れかの電動送風機を備えた電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、整流子電動機を用いた電動送風機並びにその電動送風機を備えた電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気掃除機などに使用される一般的な整流子電動送風機は図２に示すように電動機部１１と送風機部１２より構成され、電動機部１１の電機子１６は、整流子１９，電機子巻線を有する。電動機のシャフト１５の両端には軸受２４が圧入され、この軸受２４を負荷側ブラケット１４とハウジング１３にて支持されている。２２はカーボンブラシ１８を内蔵した金属からなるブラシホルダであり、絶縁物からなる支持部材ＢＨゼツ２７を介してハウジング１３にて保持されている。カーボンブラシ１８はブラシバネ２８にて整流子１９側へ付勢され、ピグテール２９を介して端子３０との間を電気的に接続される。前記カーボンブラシ１８は略矩形の断面を有し、ブラシホルダ２２は整流子１９の軸線に対して平行な面を持つ矩形筒部２２′とブラシバネ２８を保持する円筒部２２′′断面部を持つ筒体で、カーボンブラシ１８との間に整流子１９の軸線方向の隙間ｇ１及び、回転軸方向の隙間ｇ２を有する状態で摺動可能にカーボンブラシを保持する。１７は界磁巻線を有する界磁である。電機子１６は電磁鋼板からなるコアにスロットが複数箇所均等に設けてあり、巻線が施され各巻線端部はそれぞれ前記整流子１９に接続されている。送風機部１２の整流エアーガイド２３は、ターボファンからなるインペラ２０の外周に配した多翼のディフューザベーン２１と負荷側ブラケットに面した戻り翼２５を有し、インペラ２０側の上方に配したディフューザベーン２１はケーシング２６で覆われている。インペラ２０は取り付け部材及びナットによりシャフト１５に固定され、シャフト１５とともに回転する。整流エアーガイド２３はネジ等にて負荷側ブラケット１４に固定されており、負荷側ブラケット１４とハウジングもネジ等にて相互に固定される。このような構造で整流子電動送風機は構成されており、インペラ２０が回転することによって発生した空気流は前記エアーガイド２３を通過した後、電動機部１１の電機子１６，界磁１７の巻線を冷却し、排気される。カーボンブラシが摺接する面を略矩形と異なる形状にした技術の例として、特表平９−５０２３３７号公報（特許文献１）に示されている略台形状にしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平９−５０２３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の整流子電動送風機において、高出力にするには高速で回転させる必要がある。高速で摺動しながら整流子と接触しているカーボンブラシ１８はブラシホルダ２２に対しｇ１，ｇ２の２方向への微動が可能であり、整流子の凹凸や回転体である電機子１６の振動により安定した接触維持が困難となり、ブラシホルダ２２内のカーボンブラシ１８の挙動によって、整流火花が発生しやすく損失が増大することにより、電動機の効率低下や、カーボンブラシ１８の磨耗が増大し短寿命となる課題があった。
【０００５】
特表平９−５０２３３７号公報（特許文献１）にはカーボンを台形加工し、騒音を低減する技術例が示されている。特許文献１は、整流子に形成したスリット上をカーボンブラシが移動する際、互いの短面がラチェット効果（引っ掛かり効果）により騒音を発生させないよう、回転するスリット溝に対し、カーボン前短面を斜めに進入させ、かつカーボン後短面をも斜めに退去するようカーボン短面を斜めカットする技術である。つまり、カーボンとスリット溝の接触面積が徐々に増加した後、徐々に減少する。また、カーボンブラシの加工面（辺）は整流子の回転方向（スリット溝）に対し平行方向である。このようなカーボンブラシでは、火花の発生を十分に抑制できない。
【０００６】
本発明の目的は、整流火花を抑制した電動送風機およびこれを備えた電気掃除機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、電機子巻線を有する電機子と、界磁巻線を有する界磁と、前記電機子のシャフトを回転自在に支持する軸受とそれを支持するブラケットと、前記電機子のシャフトの一端に固定された空気流発生用のインペラと、前記インペラからの吹き出し風を整流するエアーガイドと、前記電機子と一体回転する整流子と、前記整流子の外周面に摺接するカーボンブラシとを備えた電動送風機において、前記カーボンブラシの断面形状が前記整流子との摺動面に対し回転方向入り口側から、後方になるにしたがい、摺動面の面積が小となる略台形形状となるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、カーボンブラシの断面形状が整流子との摺動面に対し回転方向入り口側から、後方になるにしたがい、摺動面の面積が小となる略台形形状となるようにしたことにより、後半の面積抵抗の増大変化率を増し、整流火花を抑制し、性能低下や、短寿命を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明実施例における、電気掃除機の構造図。
【図２】本発明実施例における、整流子電動送風機の断面図。
【図３】本発明実施例における、従来品のカーボンブラシ組立て斜視図。
【図４】本発明実施例における、従来品のカーボンブラシ斜視図。
【図５】本発明実施例における、本発明による請求項１のカーボンブラシ組立て斜視図。
【図６】本発明実施例における、本発明による請求項１のカーボンブラシ斜視図。
【図７】本発明実施例における、本発明による請求項２のカーボンブラシ組立て斜視図。
【図８】本発明実施例における、本発明による請求項２のカーボンブラシ斜視図。
【図９】本発明実施例における、従来品のカーボンブラシ組立て断面図。
【図１０】本発明実施例における、本発明による請求項１のカーボンブラシ組立て断面図。
【図１１】本発明実施例における、本発明による請求項２のカーボンブラシ組立て断面図。
【図１２】本発明実施例における、本発明の応用例のカーボンブラシ斜視図。
【図１３】本発明実施例における、本発明の応用例のカーボンブラシ斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１に示すように、電気掃除機１は、電気掃除機吸引口２と、電気掃除機吸引口２が連通する内部空間である集塵室３と、集塵室３に連通する内部空間である整流子電動送風機室５とを備える。集塵室３と整流子電動送風機室５との連通部には、整流子電動送風機前フィルターが配置される。整流子電動送風機室５内には、防振ゴム７に支持されて整流子電動送風機６が配置される。吸引口８が集塵室３と整流子電動送風機室５との連通部に対向するように整流子電動送風機６が配置される。整流子電動送風機６は、吸引口８とは軸方向反対側に排気孔９を有する。
【００１１】
図２に示すように、整流子電動送風機６は電動機部１１と送風機部１２より構成され、電動機部１１の電機子１６は、整流子１９，電機子巻線を有する。電動機のシャフト１５の両端には軸受２４が圧入され、この軸受２４を負荷側ブラケット１４とハウジング１３にて支持されている。２２はカーボンブラシ１８を内蔵した金属からなるブラシホルダであり、絶縁物からなる支持部材ＢＨゼツ２７を介してハウジング１３にて保持されている。カーボンブラシ１８はブラシバネ２８にて整流子１９側へ付勢され、ピグテール２９を介して端子３０との間を電気的に接続される。前記カーボンブラシ１８は略矩形の断面を有し、ブラシホルダ２２は整流子１９の軸線に対して平行な面を持つ矩形筒部２２′とブラシバネ２８を保持する円筒部２２′′断面部を持つ筒体で、カーボンブラシ１８との間に整流子１９の軸線方向の隙間ｇ１及び、回転軸方向の隙間ｇ２を有する状態で摺動可能にカーボンブラシを保持する。１７は界磁巻線を有する界磁である。電機子１６は電磁鋼板からなるコアにスロットが複数箇所均等に設けてあり、巻線が施され各巻線端部はそれぞれ前記整流子１９に接続されている。送風機部１２の整流エアーガイド２３は、ターボファンからなるインペラ２０の外周に配した多翼のディフューザベーン２１と負荷側ブラケットに面した戻り翼２５を有し、インペラ２０側の上方に配したディフューザベーン２１はケーシング２６で覆われている。インペラ２０は取り付け部材及びナットによりシャフト１５に固定され、シャフト１５とともに回転する。整流エアーガイド２３はネジ等にて負荷側ブラケット１４に固定されており、負荷側ブラケット１４とハウジングもネジ等にて相互に固定される。このような構造で整流子電動送風機は構成されており、インペラ２０が回転することによって発生した空気流は前記エアーガイド２３を通過した後、電動機部１１の電機子１６，界磁１７の巻線を冷却し、排気される。
【００１２】
本発明ではカーボンブラシ１８の断面形状が前記整流子１９との摺動面に対し回転方向入口側から、後方になるにしたがい、摺動面の面積が小となるように断面形状が略台形となるようにし、火花の出やすい整流後期側になるほど面積抵抗が大きくなるようにし、火花の発生を抑えるものである。この略台形断面形状は図５，図６のように全長に渡って設けても図７，図８のように先端部ａ寸法部のみとして全面接触して安定摺動が得られるまでの初期のみ、抑制効果が得られるようにしても良い。図５，図６のカーボンブラシ１８に対して、図７，図８のカーボンブラシ１８のほうが、カーボンブラシ１８の寿命を伸ばすことができる。なお、先端部ａとは、整流子１９との摺動面側をいい、例えば、先端部ａは全長の１／５程度である。
【００１３】
図１０に示すように、カーボンブラシ１８の後方テーパー面１８′の角部１８′′とブラシホルダ円筒部２２′′の斜面とが摺動可能に当接し、回転時の摩擦力によって押し付けられることにより分力の挟持力によりカーボンブラシ１８の振動や踊りが抑制され安定した保持が保たれる。また、図１１に示すように、カーボンブラシ１８の後方テーパー面１８′にブラシホルダ円筒部２２′′の角部２２′′′が当たるようにしてもよい。なお、図１０，図１１中の矢印は、整流子１９の回転方向である。図１０，図１１の下側が整流子１９の回転方向入り口側となる。図１０，図１１に示すように、カーボンブラシ１８の入り口側の両端の角は、面取りされているのが好ましい。
【００１４】
更に応用例として台形（四角）形状は図１２，図１３の如く、六角形や多角形に変形させても挟持効果を得られる形状であればよい。略三角形状でもよい。このように、ブラシホルダ内のカーボンブラシの挙動を抑えることにより、整流火花を抑制し、性能低下や短寿命を抑えることができる。台形の側辺は、直線状でもよいし、わずかに湾曲した曲線状でもよい。
【００１５】
本発明の請求項１記載の発明はカーボンブラシ１８の断面形状が前記整流子１９との摺動面に対し回転方向入り口側から、後方になるにしたがい、摺動面の面積が小となる略台形として、後半の面積抵抗の増大変化率を増すことにより整流火花を抑制し、性能低下や、短寿命を抑えることができる。本発明の請求項２記載の発明は、前記請求項１で得られる面積抵抗変化率による抑制効果は、特に摺動安定性が得られにくい初期に発生するようにカーボンブラシ１８の先端部ａのみ適用してもよい。本発明の請求項３記載の発明はカーボンブラシ１８とブラシホルダ２２の回転方向後側で回転摩擦力が働いた場合、当接挟持力が発生する構造にすることにより、カーボンブラシ１８の振動が抑制されるものである。
【００１６】
なお、特許文献１では、カーボンとスリット溝の接触面積が徐々に増加した後、徐々に減少するのに対し、本発明では整流火花を抑制するために、接触面積は徐々に減少するが増加することはない。また、カーボンブラシの加工面（辺）は整流子の回転方向（スリット溝）に対し本発明では垂直方向であり特許文献１の平行方向とは異なる。
【符号の説明】
【００１７】
１  電気掃除機
２  電気掃除機吸引口
３  集塵室
４  整流子電動送風機前フィルター
５  整流子電動送風機室
６  整流子電動送風機
７  防振ゴム
８  整流子電動送風機の吸引口
９  排気孔
１１  整流子電動送風機の電動機部
１２  整流子電動送風機の送風機部
１３  ハウジング
１４  負荷側ブラケット
１５  シャフト
１６  電機子
１７  界磁
１８  カーボンブラシ
１９  整流子
２０  インペラ
２１  ディフューザベーン
２２  ブラシホルダ
２３  整流エアーガイド
２４  軸受
２５  戻り翼
２６  ケーシング
２７  ＢＨゼツ
２８  ブラシバネ
２９  ピグテール
３０  端子
【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】
2012151991.tif 000011
【図１０】
2012151991.tif 000012
【図１１】
2012151991.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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