(57)【要約】【課題】カーボンブラシの温度上昇の低減を図り、信頼性が高い電動送風機を実現する。【解決手段】シャフト６に設けられた電機子コア７と整流子９に電機子巻線８が施され構成されるロータ５と、ロータ５の外周に位置するステータ２を保持し、ロータ５を回転自在に保持する負荷側ブラケット１２および反負荷側ブラケット１１と、シャフト６の出力軸に取着され羽根を有するインペラ３５と、インペラ３５を覆うケーシング３７とを備え、整流子９は、電機子コア７よりインペラ３５側に配され、整流子９に電力を給電するカーボンブラシ２６は、一端が開口された筒状のホルダー２０に包含されて整流子９に対抗する位置に設けられ、ホルダー２０のインペラ３５側の側面に通風孔５１を有する構成としたもので、カーボンブラシ２６の温度上昇の低減を図り、またホルダー２０内へのカーボン粉の堆積を抑制でき、安価で信頼性の高い電動送風機を提供できるようになる。【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コアに電機子巻線が施され構成されるロータと、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し、前記ロータを回転自在に保持する負荷側ブラケットおよび反負荷側ブラケットと、前記シャフトの出力軸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ファンケースとを備え、前記整流子は、電機子コアよりインペラ側の位置に配され、前記整流子に電力を給電するカーボンブラシは、一端が開口された筒状のブラシホルダーに包含されて前記整流子に対抗する位置に設けられ、前記ブラシホルダーのインペラ側の側面に通風孔を有するとともに、負荷側ブラケットにも前記ブラシホルダーの通風孔に対向する位置に開口部を設けた電動送風機。
【請求項２】
ブラシホルダーの反インペラ側の側面に、第２の開口部を設け、通風孔から前記第２の開口部に向けて、ブラシホルダー内に空気の流れを発生させた請求項１記載の電動送風機。
【請求項３】
筒状のブラシホルダーの側面に凸形状を形成し、前記ブラシホルダーの開口部の反整流子側の一方を閉塞する蓋体側から前記整流子側の開口部に通じる通風経路を、カーボンブラシと前記ブラシホルダーの内面との間に形成した請求項１記載の電動送風機。
【請求項４】
塵埃を捕集する集塵室と、前記集塵室に連通するように接続される吸気部とを備えると共に、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機を内蔵した電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気掃除機に搭載される電動送風機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な電気掃除機用電動送風機の構成について、図７および図８を用いて説明する。
【０００３】
図７に示すように、電気掃除機用の電動送風機１は、電動機３１の出力軸であるシャフト６の一端に設けられたインペラ３５と、インペラ３５の周囲に設けられるエアガイド３６、およびそれらを覆うケーシング３７によって構成される。
【０００４】
電動機３１は、界磁コア３に界磁巻線４を施してなるステータ２と、シャフト６に具備される電機子コア７に電機子巻線８を施し、整流子９を同軸上に配置してシャフト６の両端に設けられた軸受１０によって回転自在に固定されたロータ５とから構成される。
【０００５】
ロータ５は軸受１０を介し反負荷側ブラケット１１と負荷側ブラケット１２に保持され、ステータ２は反負荷側ブラケット１１と負荷側ブラケット１２にはさみこまれ保持される。また、前記負荷側ブラケット１２には、一対のブラシホルダーユニット１５が固定される。
【０００６】
また、図８に示すように、ブラシホルダーユニット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た外形が略直方体の筒体２３と、筒体２３の開口部の一方を閉塞する蓋体１６によって構成されるホルダー２０と、ホルダー２０内面を摺動する直方体のカーボンブラシ２６と、カーボンブラシ２６の反整流子の端面と前記蓋体１６とを電気的に接続する導電線１７と、筒体２３内の蓋体１６とカーボンブラシ２６の間に挿入されるコイルバネ１８によって構成される。コイルバネ１８の弾力によりカーボンブラシ２６は、整流子９側に常に付勢される。
【０００７】
上記構成において、電動送風機１が通電され運転されると、カーボンブラシ２６から整流子９を通じ、電機子巻線８に通電される。界磁巻線４で生成される磁界と、電機子巻線８の作用によりロータ５は回転する。電動送風機１が運転され、ロータ５が回転している際にも、整流子９とカーボンブラシ２６が常に接触するため電機子巻線８への通電は継続されるため、電動送風機１は継続して運転される。このとき、カーボンブラシ２６は、回転する整流子９に常に機械的に接触しているため、カーボンブラシ２６の先端部は磨耗し、カーボンブラシ２６の磨耗粉を飛散させながら徐々に減っていく。飛散されるカーボン粉は、電動送風機１の発生させる風の流れに沿って周囲に飛び散る。
【０００８】
このように電気掃除機に用いられる従来の構成の電動送風機１では、運転中のカーボンブラシ２６は内部を流れる電流により発熱し、また整流子９との摩擦によっても発熱し高温となる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１８９９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら特許文献１に示すような従来の構成においては、近年の電気掃除機の高入力化にともない、カーボンブラシ２６の温度上昇は上昇の一途をたどり、電動送風機１の信頼性を低下させる要因となっている。
【００１０】
また、飛散するカーボン粉が整流子９側の開口部からホルダー２０内面に進入しやすく、カーボン粉がカーボンブラシ２６とホルダー２０の隙間へ入り込むと、カーボンブラシ２６とホルダー２０内面の摺動性を損ない、カーボンブラシ２６が整流子９に付勢される力が少なくなる。カーボンブラシ２６が整流子９に対して付勢が弱くなると、回転する整流子９に対し微少な隙間が発生しカーボンブラシ２６先端部からスパークが発生し易くなり、整流子９やカーボンブラシ２６が高温になり、更に電動送風機１の信頼性を損ねる結果となる。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決し、カーボンブラシの温度上昇の低減を図り電動送風機の信頼性を向上するとともに、カーボンブラシの磨耗粉がホルダーの内面に堆積することも抑制するので、信頼性が高い電動送風機を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために本発明は、シャフトに設けられた整流子と電機子コアに電機子巻線が施され構成されるロータと、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し、前記ロータを回転自在に保持する負荷側ブラケットおよび反負荷側ブラケットと、前記シャフトの出力軸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ファンケースとを備え、前記整流子は、電機子コアよりインペラ側の位置に配され、前記整流子に電力を給電するカーボンブラシは、一端が開口された筒状のブラシホルダーに包含されて前記整流子に対抗する位置に設けられ、前記ブラシホルダーのインペラ側の側面に通風孔を有するとともに、負荷側ブラケットにも前記ブラシホルダーの通風孔に対向する位置に開口部を設けたもので、カーボンブラシの先端部に冷却風が当たり易くなり、カーボンブラシの温度上昇の低減を図るとともに、ホルダー内面へのカーボン粉の堆積を抑制することが、従来と変わらない部品構成で実現でき、安価に信頼性が高い電動送風機を提供できるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電動送風機のホルダーは、カーボンブラシの温度上昇を低減して、安価で信頼性の高い電動送風機を実現できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、シャフトに設けられた整流子と電機子コアに電機子巻線が施され構成されるロータと、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し、前記ロータを回転自在に保持する負荷側ブラケットおよび反負荷側ブラケットと、前記シャフトの出力軸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ファンケースとを備え、前記整流子は、電機子コアよりインペラ側の位置に配され、前記整流子に電力を給電するカーボンブラシは、一端が開口された筒状のブラシホルダーに包含されて前記整流子に対抗する位置に設けられ、前記ブラシホルダーのインペラ側の側面に通風孔を有するとともに、負荷側ブラケットにも前記ブラシホルダーの通風孔に対向する位置に開口部を設けたもので、カーボンブラシに冷却風が当たり易くなり、カーボンブラシの温度上昇の低減を図るとともに、ホルダー内面へのカーボン粉の堆積を抑制することが、従来と変わらない部品構成で実現でき、安価で信頼性の高い電動送風機を提供できるものある。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明のブラシホルダーの反インペラ側の側面に、第２の開口部を設け、通風孔から前記第２の開口部に向けて、ブラシホルダー内に空気の流れを発生させたもので、ブラシホルダー内の空気の流れにより冷却効果を向上させることが、従来と変わらない部品構成で実現でき、安価で信頼性の高い電動送風機を提供できるものである。
【００１６】
第３の発明は、第１の発明の筒状のブラシホルダーの側面に凸形状を形成し、前記ブラシホルダーの開口部の反整流子側の一方を閉塞する蓋体側から前記整流子側の開口部に通じる通風経路を、カーボンブラシと前記ブラシホルダーの内面との間に形成したもので、カーボンブラシ全体に冷却風が当たり易くなり、カーボンブラシの温度上昇をより低減できると共に、ホルダー内面とカーボンブラシの間に、整流子側へ向かう気流が発生するため、カーボン粉の堆積を抑制することが、従来と変わらない部品構成で実現でき、安価で信頼性の高い電動送風機を提供できるものである。
【００１７】
第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明の電動送風機を内蔵した電気掃除機としたものであり、安価で信頼性の高い電気掃除機を実現できるものである。
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を、図１および図２を用いて説明する。なお従来例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。
【００２０】
図１は本実施の形態の電気掃除機の電動送風機を示す要部断面図であり、図２は要部を拡大した断面図である。
【００２１】
図１に示すように、電気掃除機用の電動送風機１は、電動機３１の出力軸であるシャフト６の一端に設けられたインペラ３５と、インペラ３５の周囲に設けられるエアガイド３６、およびそれらを覆うケーシング（ファンケース）３７によって構成される。
【００２２】
電動機３１は、反負荷側ブラケット１１と、熱硬化性樹脂などによって形成される負荷側ブラケット１２の間に、ステータ２を挟みこみボルトとナット（図示せず）などの手段により頑強に固定されている。また同時に、ロータ５の２つの軸受１０は、反負荷側ブラケット１１、負荷側ブラケット１２それぞれに形成されているベアリングハウジング部に固定されている。内部にカーボンブラシ２６などを包含するブラシホルダーユニット１５は、負荷側ブラケット１２に形成される挿入部に圧入され、カーボンブラシ２６が、整流子９に対向する位置で圧入固定される。
【００２３】
図２に示すように、ブラシホルダーユニット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た外形が略直方体の筒体２３と、筒体２３の開口部の一方を閉塞する蓋体１６とによって構成されるホルダー（ブラシホルダー）２０と、ホルダー２０内面を摺動する直方体のカーボンブラシ２６と、カーボンブラシ２６の反整流子の端面と前記蓋体１６とを電気的に接続する導電線１７と、筒体２３内の蓋体１６とカーボンブラシ２６の間に挿入されるコイルバネ１８によって構成される。コイルバネ１８の弾力によりカーボンブラシ２６は、整流子９側に常に付勢される。
【００２４】
ホルダー２０の筒体２３のインペラ３５側の面には、気流が流れるための通風孔５１が設けられている。また、負荷側ブラケット１２のホルダー２０を保持する面においても、筒体２３の通風孔５１と対向する部分には、開口部５５が設けられ、ブラシホルダーユニット１５が正規の位置に組み立てられた状態で、負荷側ブラケット１２のインペラ３５側の空間と、ホルダー２０の内部が連通される形となる。
【００２５】
上記構成において、動作を説明する。
【００２６】
電動送風機１が運転されると、整流子９は回転し、カーボンブラシ２６は回転する整流子に対し摺動しながら電力を供給する。カーボンブラシ２６の先端は整流子９と摩擦するため、徐々に磨耗していく。カーボンブラシ２６先端で発生するカーボンの磨耗粉は、整流子９の回転方向に飛び出し、周囲を流れる空気の流れに沿って飛散していく。
【００２７】
回転するインペラ３５の外周から吐出される空気流は、エアガイド３６の静翼間を通過し、圧力を回復しながらエアガイド３６の裏面と負荷側ブラケット１２の上面で形成される空間へ流れ込む。エアガイド３６の裏面と負荷側ブラケット１２の上面で形成される空間に流れ込んだ空気流は、一部は負荷側ブラケット１２の中央部に近い開口部を通じ、電動機３１の内部へ流れ込み、整流子９、電機子巻線８、界磁巻線４などを冷却しながら、反負荷側ブラケット１１側に流れ、電動機３１外部へ放出される。一方、エアガイド３６の裏面と負荷側ブラケット１２の上面で形成される空間に流れ込んだ空気流の一部は、負荷側ブラケット１２の開口部５５と、ホルダー２０の通風孔５１を通じ、ホルダー２０内部へ流れ込む。ホルダー２０内では、カーボンブラシ２６の一部にこの空気流が接することとなる。
【００２８】
このように本実施の形態によれば、インペラで発生される空気流が、負荷側ブラケット１２の開口部５５、ホルダー２０の通風孔５１を通じ、カーボンブラシ２６を冷却するので、カーボンブラシ２６の温度上昇は低減され、スパークの発生を抑制し、信頼性が高い電動送風機が、従来と同様の部品構成で実現できるものである。
【００２９】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態を、図３を用いて説明する。なお従来例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。
【００３０】
図３は本実施の形態の電動送風機の要部の断面図を示す。
【００３１】
図３に示すように、ホルダー２０には、インペラ３５側の側面に設けられた通風孔５１と、インペラ３５側以外の面に設けられた排出孔（第２の開口部）５２が設けられている。
【００３２】
上記構成において、動作を説明する。
【００３３】
電動送風機１が運転され、回転するインペラ３５の外周から吐出される空気流の一部は、負荷側ブラケット１２の開口部５５と、ホルダー２０の通風孔５１を通じ、ホルダー２０内部へ流れ込む。ホルダー２０に流入した空気流は排出孔５２を経てホルダー２０外へ排出されるが、排出孔５２が設けられているため、カーボンブラシ２６内へ流入する空気流も増大し、よってカーボンブラシ２６の冷却効果も向上する。
【００３４】
このように本実施の形態によれば、インペラで発生される空気流が、負荷側ブラケット１２の開口部５５、ホルダー２０の通風孔５１を通じ、カーボンブラシ２６を冷却し、排出孔５２を通じホルダー２０外へ排出されるので、冷却風の風量が増大し、カーボンブラシ２６の温度上昇はより低減され、スパークの発生を抑制し、信頼性が高い電動送風機が、従来と同様の部品構成で実現できるものである。
【００３５】
なお、通風孔５１と排出孔５２の面積の面積比は、（通風孔面積）≦（排出孔面積）の比率とすることで効率よく冷却できる。
【００３６】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態を、図４を用いて説明する。なお従来例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。
【００３７】
図４は本実施の形態の電動送風機の要部の断面図を示す。
【００３８】
図４に示すように、ホルダー２０の筒体２３のインペラ３５側の面には通風孔５１が設けられ、かつ、ホルダー２０の筒体２３の断面は、側面に整流子９側開口部へ連なる凸形状を有し、ホルダー２０内面とカーボンブラシ２６の間に空気流が流れる通風路５６が設けられている。
【００３９】
上記構成において、動作を説明する。
【００４０】
電動送風機１が運転され、回転するインペラ３５の外周から吐出される空気流の一部は、負荷側ブラケット１２の開口部５５と、ホルダー２０の通風孔５１を通じ、ホルダー２０内部へ流れ込む。ホルダー２０に流入した空気流は、通風路５６を通じ、ホルダー２０の整流子９側開口部から排出される。冷却風が通風路５６を通過する際にカーボンブラシ２６の側面を冷却しながら流れるため、カーボンブラシ２６の冷却効果が非常に向上し、カーボンブラシ２６の全体を冷却することができる。また、冷却風が、ホルダー２０内を整流子９側開口部方向へ流れるので、ホルダー２０の先端部内面に堆積することが抑制され、カーボンブラシ２６がホルダー２０内で摺動できなくなることを抑制できるので、スパークの発生を抑制される。
【００４１】
このように本実施の形態によれば、インペラで発生される空気流が、負荷側ブラケット１２の開口部５５、ホルダー２０の通風孔５１を通じ、カーボンブラシ２６を冷却し、通風路５６を通じホルダー２０の整流子９側開口部から排出されるので、冷却風の風量が増大するとともに、カーボンブラシ２６の全体を冷却するため、温度上昇はさらに低減さるとともに、カーボン粉の堆積が抑制できるので、スパークの発生を抑制し、信頼性が高い電動送風機が、従来と同様の部品構成で実現できるものである。
【００４２】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態を、図５および図６を用いて説明する。なお従来例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。
【００４３】
図５、図６は本実施の形態の電動送風機の要部の断面図を示す。
【００４４】
図５に示すように、ホルダー２０の筒体２３のインペラ３５側の面には通風孔５１が設けられ、かつ、負荷側ブラケット１２に設けられている開口部５５は、その外周側端面に斜面５７が形成されている。斜面５７の傾斜方向は、インペラ３５から吐出される空気流が、ホルダー２０の内部へ導かれる際に、ホルダー２０の整流子９側開口部の方へ気流を向けるよう形成されている。
【００４５】
上記構成において、動作を説明する。
【００４６】
電動送風機１が運転され、回転するインペラ３５の外周から吐出される空気流の一部は、負荷側ブラケット１２の開口部５５と、ホルダー２０の通風孔５１を通じ、ホルダー２０内部へ流れ込む。空気流は、ホルダー２０内部へ流入する際に、負荷側ブラケット１２の開口部５５に設けられた斜面５７によって、ホルダー２０の整流子９側開口部側へ流れやすくなる。空気流量が増大し、冷却風がカーボンブラシ２６の側面を冷却する効果が向上し、カーボンブラシ２６をより冷却することができる。また、冷却風が、ホルダー２０内を整流子９側開口部方向へ流れるので、ホルダー２０の先端部内面に堆積することが抑制され、カーボンブラシ２６がホルダー２０内で摺動できなくなることを抑制できるので、スパークの発生を抑制される。
【００４７】
このように本実施の形態によれば、インペラで発生される空気流が、負荷側ブラケット１２の開口部５５の斜面５７により、ホルダー２０の整流子９側開口部から排出される冷却風の風量が増大し、カーボンブラシ２６の冷却を効率よく行なうので温度上昇はさらに低減さるとともに、カーボン粉の堆積が抑制できるので、スパークの発生を抑制し、信頼性が高い電動送風機が、従来と同様の部品構成で実現できるものである。
【００４８】
なお、図６に示すように、負荷側ブラケット１２の開口部５５の端面の一部を舌形形状５８とし、ホルダー２０の内面部分まで突出させる構造をとることにより、空気流は、よりスムーズにホルダー２０内に導かれるため、冷却の効果、およびカーボン粉堆積抑制の効果が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように本発明にかかる電動送風機は、カーボンブラシの温度上昇を低減して、信頼性を向上することができるので、電気掃除機その他家庭用電化機器、産業機器等の用途に幅広く適用できる有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電動送風機の要部断面図
【図２】同、電動送風機の要部拡大断面図
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す電動送風機の要部拡大断面図
【図４】（ａ）本発明の第３の実施の形態を示す電動送風機の要部拡大断面図、（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（ｃ）（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す電動送風機の要部拡大断面図
【図６】同、電動送風機の要部拡大断面図
【図７】従来の電動送風機の要部断面図
【図８】同、電動送風機の要部拡大断面図
【符号の説明】
【００５１】
１    電動送風機
２    ステータ
３    界磁コア
４    界磁巻線
５    ロータ
６    シャフト
７    電機子コア
８    電機子巻線
９    整流子
１０  軸受
１２  ブラケット
１５  ブラシホルダーユニット
１６  蓋体
１７  導電線
１８  コイルバネ
２０  ホルダー（ブラシホルダー）
２３  筒体
２６  カーボンブラシ
３１  電動機
３２  ファン部
３５  インペラ
３６  エアガイド
３７  ケーシング（ファンケース）
５１  通風孔
５２  排出孔（第２の開口部）
５５  開口部
５６  通風路
５７  斜面
５８  舌形形状
【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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