(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の筒状ブラシホルダに、整流子に接する棒状のカーボンブラシがその軸方向に移動可能に収容されるとともに、このカーボンブラシを前記整流子に押付けるコイルばねが収容されたブラシ装置において、
前記回転子の回転方向下流側に位置する前記ブラシホルダの先端縁部を、前記カーボンブラシから遠ざかるように湾曲させるとともに、前記回転子の回転方向上流側に位置する前記ブラシホルダの先端よりも前記整流子側に寄るように突出させたことを特徴とするブラシ装置。
【請求項２】
固定子と、この固定子を貫通して設けられかつ整流子が取付けられた電機子と、この電機子を回転自在に支持するとともに前記固定子が取付けられたフレームと、このフレームに前記整流子に対応して取付けられた請求項1に記載のブラシ装置とを具備したことを特徴とする回転電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機や発電機などの回転電機及びこの回転電機が備えるブラシ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気掃除機が備える電動送風機の電動機には整流子電動機などブラシ装置を備えるものが多用されている。
【０００３】
ブラシ装置は一般的に次のように構成されている。電動機のフレームに固定される電気絶縁材料製のホルダ絶縁に金属製の筒状ブラシホルダを取付け、このホルダに、ほぼ矩形断面で棒状のカーボンブラシをその軸方向に移動可能に収容するとともに、このカーボンブラシを付勢するコイルばねを収容する。ホルダ絶縁にはコイルばねを支持するブラシキャップを取付け、このキャップとカーボンブラシとをピッグテールで電気的に接続している。
【０００４】
このブラシ装置のカーボンブラシは、その先端部をブラシホルダの先端開口より突出させて、電動機が備える電機子の整流子に押付けられている。そして、通電時には整流子とカーボンブラシとの間で整流作用が営まれる。その際にカーボンブラシは、軸方向に僅かではあるが、整流子とコイルばねとによって往復移動（軸方向振動）を伴う。
【０００５】
ところで、従来のブラシ装置の金属製ブラシホルダの整流子側先端は、切りっ放しの切断端面となっている。この切断端面には格別な加工は施されていない。そして、ブラシホルダとカーボンブラシとの間には、このブラシが整流子の回転に伴って受ける力で折れることを防止するために若干のクリアランスが設けられている。
【０００６】
このため、通電により電機子が回転されると、カーボンブラシの整流子側先端部は、整流子の回転に引き摺られ、カーボンブラシはブラシホルダに対して前記クリアランスの範囲で若干傾いた状態に保持される。それに伴い、回転子の回転方向下流側に位置するカーボンブラシの整流子側先端部の側面と、同じく回転子の回転方向下流側に位置するブラシホルダの切りっ放しの切断端面とが競ることは妨げられない。
【０００７】
このような条件において既述のようにカーボンブラシが軸方向振動をするので、前記競った部分でカーボンブラシの側面が、ブラシホルダの切断端面によって削られる。この現象は、特に、電動機への高入力化を図り電機子の回転速度を例えば4000rpm以上に上げるほど、前記軸方向振動が激しくなることに加えて、整流に伴うスパークの発生回数が増え、カーボンブラシの温度が上昇しその熱膨張が激しくなることから、顕著になる。
【０００８】
こうして削られたブラシ粉の一部は、回転子の回転方向下流側に位置するカーボンブラシの側面と、同じく回転子の回転方向下流側に位置するブラシホルダの側壁との間のわずかな隙間に入り込み、それは次第に固まって成長する。このブラシ粉の固化した部分によって、その部分でのブラシホルダの内部空間が実質的に狭められる。
【０００９】
そのため、ブラシホルダ内でのカーボンブラシの軸方向移動が円滑に行われなくなり、それに伴ってスパークが安定せず大きくなるから、カーボンブラシの寿命を損ない易くなる。このような事情は、耐久性を確保しつつ電動機の高入力化を図る場合の障害の一つとなっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、カーボンブラシの軸方向移動の円滑性を確保できてスパークを安定化できるブラシ装置及び回転電機を得ることにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、金属製の筒状ブラシホルダに、整流子に接する棒状のカーボンブラシがその軸方向に移動可能に収容されるとともに、このカーボンブラシを前記整流子に押付けるコイルばねが収容されたブラシ装置を前提とする。
【００１２】
そして、前記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、前記回転子の回転方向下流側に位置する前記ブラシホルダの先端縁部を、前記カーボンブラシから遠ざかるように湾曲させるとともに、前記回転子の回転方向上流側に位置する前記ブラシホルダの先端よりも前記整流子側に寄るように突出させたことを特徴としている。
【００１３】
この請求項１に係る発明においては、回転子の回転方向下流側に位置するブラシホルダの先端縁部が曲がっているので、その切りっ放しの切断端面は、回転子の回転方向下流側に位置するカーボンブラシの整流子側先端部の側面から逃げている。そのため、使用状態でカーボンブラシの整流子側先端部が整流子の回転に引き摺られるにも拘らず、その際に前記切りっ放しの切断端面にカーボンブラシの前記側面が競らないようにできる。
【００１５】
しかも、請求項１の発明においては、回転子の回転方向下流側に位置するカーボンブラシの整流子側先端部の側面が接するブラシホルダの先端縁部が、整流子側に寄っているから、ブラシホルダに対する使用状態でのカーボンブラシの傾きを小さくできる。それに応じてカーボンブラシの整流子への接触面積が小さくなるので、整流子との間の摩擦抵抗を小さくできる。
【００１６】
また、前記課題を解決するために、請求項２に係る発明の回転電機は、固定子と、この固定子を貫通して設けられかつ整流子が取付けられた電機子と、この電機子を回転自在に支持するとともに前記固定子が取付けられたフレームと、このフレームに前記整流子に対応して取付けられた請求項1に記載のブラシ装置とを具備したことを特徴としている。
【００１７】
この発明においては、使用状態で、回転子の回転方向下流側に位置するブラシホルダの先端縁部の切りっ放しの切断端面に、回転子の回転方向下流側に位置するカーボンブラシの整流子側先端部の側面が競らないようにできる請求項1又は２に記載のブラシ装置を備えているから、カーボンブラシの軸方向移動の円滑性を確保できてスパークを安定化できる回転電機を提供できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１９】
図１に示す電動送風機１は電気掃除機の掃除機本体に搭載されるものであって、これは、電動機をなす電動機部２と、この電動機部２の回転力を受けて送風動作を営むファン部３とを備えている。
【００２０】
電動機部２は、整流子電動機をなすものであって、フレームとしての電動機ケース１１、固定子１２、電機子１３、一対のブラシ装置１４を備えて構成されている。
【００２１】
図１に示すように板金製の電動機ケース１１は、ケース本体２１とケース端面板２２とを連結して形成されている。ケース本体２１が有する円筒部２１ａの開口縁は張り出し縁部２１ｂをなしている。ケース本体２１が有する円筒部２１ａの底をなす端板２１ｃの中央部には短い円筒形状の軸受支え部２３が形成され、この支え部２３には軸受２４が収容されている。円筒部２１ａには複数の排気口２５が開けられている。
【００２２】
ケース端面板２２は、ケース本体２１の開口を径方向に横切っていて、その両端部は張り出し縁部２１ｂにねじ止めされている。このケース端面板２２の長手方向中央部には、軸受支え部２３に対応して電動機ケース１１の外に向けて突出する短い円筒状の軸受支え部２６が形成され、この支え部２６には軸受２７が収容されている。
【００２３】
固定子１２は固定子鉄心とこの鉄心に巻き付けられた固定子巻線とを備えてなる。固定子１２は、固定子鉄心の四隅を円筒部２１ａの内面に圧接させて、電動機ケース１１に収容固定されている。固定子鉄心の外面とこれに対向する円筒部２１ａの内面との間には風路２８（一つのみ図示）が形成されている。固定子鉄心の一端面には端子台２９が取付けられ、この台２９には端子金具３０が取付けられている。この端子金具３０は固定子巻線に電気的に接続されている。
【００２４】
電機子１３は、回転軸１３ａに、電機子巻線が取付けられた電機子鉄心１３ｂとともに整流子３１を取付けて構成されている。整流子３１の外周部に周方向に沿って等配されている整流子片の一端部には、前記電機子巻線の端末部が接続されている。電機子１３は回転子とも称される。
【００２５】
図２及び図３（Ａ）に示されるように一対のブラシ装置１４は、電気絶縁材料製のホルダ絶縁４１、非円形の筒状をなす金属製のブラシホルダ４２、カーボンブラシ４３、端子接続金具４４、及びコイルばね４５を備えて形成されている。
【００２６】
ホルダ絶縁４１は、ホルダ取付け用の筒部４１ａ、この筒部４１ａと平行でかつ隣接した貫通孔４１ｂ、及び取付け凸部４１ｃを有している。ブラシホルダ４２は、そのほぼ半分を筒部４１ａ内に挿入してホルダ絶縁４１に固定されている。この固定は、ブラシホルダ４２から折り曲げた一対の舌片４２ａ、４２ｂで、ホルダ絶縁４１の貫通孔４１ｂとは反対側に位置する筒部４１ａの壁を、この壁の長手方向両端から挟むことにより行われている。カーボンブラシ４３は、断面が四角形をなすとともに棒状に形成されていて、ブラシホルダ４２にその軸方向に移動可能に収容されている。このブラシ４３のブラシホルダ４２内に収められた端部には、通電用のピッグテール４６の一端部が埋め込んで接続されている。
【００２７】
図２に示されるように端子接続金具４４は、ブラシキャップ部４４ａと、これに対しほぼ直角状に折り曲げられた取付け部４４ｂとを有している。取付け部４４ｂには、略への字状をなす端子接続部４７、この接続部４７よりブラシキャップ部４４ａ寄りに位置したほぼ半球状をなす凸部４８、及び端子接続部４７の先端側部分に位置する切り起こし片４９が設けられている。ブラシキャップ部４４ａとカーボンブラシ４３との間にはコイルばね４５が挟まれている。コイルばね４５の内部にはピッグテール４６が通されていて、このピッグテール４６一端部はブラシキャップ部４４ａに接続されている。
【００２８】
そのため、カーボンブラシ４３、端子接続金具４４、コイルばね４５、及びピッグテール４６はユニットをなしている。端子接続金具４４は、その取付け部４４ｂを貫通孔４１ｂに挿入することによりホルダ絶縁４１に取付けられている。この取付け状態では、切り起こし片４９が筒部４１ａの貫通孔４１ｂに臨んだ壁の先端面に引っ掛かるとともに、凸部４８が貫通孔４１ｂの内面に弾性的に密接されている。それにより、端子接続金具４４は外れ止めされている。
【００２９】
前記構成を備えるブラシ装置１４は、ケース本体２１に開口されたブラシ装置取付け孔４７に、ケース本体２１の外側から挿入された状態で、取付け凸部４１ｃを挿通してケース本体２１にねじ込まれるねじ４８を締め付けることで、ケース本体２１に取付けられている。この取付け状態では、図１に示すようにブラシホルダ４２の電機子側先端部が整流子３１に接近し、かつ、コイルばね４５のばね力で前記先端部からカーボンブラシ４３の先端部が突出されて、整流子３１の周面に押付けられている。また、前記取付けに伴って貫通孔４１ｂに挿入された端子金具３０の先端部には、端子接続部４７が弾性的に接触して、それにより、端子金具３０と端子接続金具４４とが電気的に接続されている。
【００３０】
このブラシ装置１４のブラシホルダ４２は、図３（Ａ）に示すようにカーボンブラシ４３を境に電機子１３の回転方向（矢印Ａで示す）上流側と下流側に位置するホルダ側壁４９，５０を有している。これらホルダ側壁４９，５０は互いに略平行である。前記回転方向下流側のホルダ側壁５０の先端縁部５０ａは、回転方向上流側のホルダ側壁４９の先端４９ａよりも整流子３１側に寄るように突出されている。
【００３１】
図３（Ｂ）に示されるように前記回転方向下流側に位置するブラシホルダ４２の先端縁部、つまり、前記先端縁部５０ａは、カーボンブラシ４３から遠ざかるように曲げられている。この曲げは鋭角な角を形成しないように湾曲して形成されている。この先端縁部５０ａの曲げによって、その先端の切りっ放しの切断端面５０ｂが、ホルダ側壁５０に臨んだカーボンブラシ４３の側面４３ａが接することがないようにしてある。側面４３ａは電機子１３の回転方向下流側に位置されている。
【００３２】
また、図１に示すように前記ファン部３は、ファン５１、ディフュ−ザ５２、及びファンカバー５３を備えて形成されている。ファン５１は回転軸１３ａの軸受２７を貫通した軸端部にナット５４により連結されている。ディフュ−ザ５２は、張出し縁部２１ｂに支持されて、電動機ケース１１とファン５１との間に配置されている。ファンカバー５３は、ファン５１及びディフュ−ザ５２を覆って張出し縁部２１ｂに嵌合して取付けられている。このファンカバー５３の中央部には吸気口５３ａが開けられている。したがって、電動送風機１への通電がなされて、電機子１３とともにファン５１が例えば4000rpm以上の回転速度で高速回転されることにより、図1中矢印で示す送風が行われる。
【００３３】
このような電動送風機1の使用時には、電機子１３と一体に回転する整流子３１によって、この整流子３１の外周面に押付けられているカーボンブラシ４３の整流子側先端部は、図３（Ｂ）に示すように整流子３１の回転に引き摺られる。そのため、カーボンブラシ４３は、それとブラシホルダ４２との間の若干のクリアランスの範囲で、図３（Ａ）に示すように若干傾いた状態に保持される。
【００３４】
この場合、整流子３１の回転方向下流側に位置するブラシホルダ４２の先端縁部５０ａが、カーボンブラシ４３の側面４３ａから次第に離れる方向に曲がって逃げているので、前記先端縁部５０ａの切りっ放しの切断端面５０ｂにカーボンブラシ４３の側面４３ａが当たって競ることがない。
【００３５】
そのため、使用時にカーボンブラシ４３が軸方向振動をするにも拘らず、前記側面４３ａの整流子側部分が、ブラシホルダ４２の切りっ放しの切断端面５０ｂによって削られることを防止できる。それにより、削られたブラシ粉の一部が、カーボンブラシ４３の側面４３ａとブラシホルダ４２のホルダ側壁５０ａとの間のわずかな隙間に入り込んで固まって成長することが防止される。
【００３６】
したがって、ブラシホルダ４２内でのカーボンブラシ４３の軸方向移動が円滑に行われることを保証できるので、カーボンブラシ４３と整流子３１との間のスパークが安定し、それに伴ってカーボンブラシ４３の寿命低下を抑制できる。
【００３７】
さらに、ホルダ側壁５０の先端縁部５０ａは、ホルダ側壁４９の先端４９ａよりも整流子３１側に寄るように突出しているから、電動送風機1の使用状態でのブラシホルダ４２に対するカーボンブラシ４３の傾きを小さくできる。この傾き角度θを図３（Ａ）に示す。この傾き角度θが小さい程、整流子３１へのカーボンブラシ４３の接触面積は小さい。したがって、カーボンブラシ４３と整流子３１との間の摩擦抵抗を小さくできるので、それに応じて電動送風機１の機械損を少なくすることができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３９】
請求項１に係る発明によれば、使用状態で、カーボンブラシの側面がブラシホルダの切りっ放しの切断端面に競って削られることを防止できるに伴い、カーボンブラシの軸方向移動を妨げる原因となるブラシ粉の発生が防止されるので、カーボンブラシの軸方向移動の円滑性を確保できてスパークを安定化できるブラシ装置を提供できる。
【００４０】
更に、請求項１に係る発明によれば、使用状態でのカーボンブラシの整流子との間の摩擦抵抗を小さくできるので、回転電機の機械損を少なくするのに役立つブラシ装置を提供できる。
【００４１】
請求項２に係る発明によれば、請求項1に記載のブラシ装置を備えているから、カーボンブラシの軸方向移動の円滑性を確保できてスパークを安定化できる回転電機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動機を備えた電動送風機を一部断面して示す側面図。
【図２】図１の電動機が有するブラシ装置を示す断面図。
【図３】（Ａ）は整流子との関係を図２中Ｚ−Ｚ線に沿って示すブラシ装置の断面図。
（Ｂ）は図３（Ａ）の一部を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
１…電動送風機
１３…電機子（回転子）
１３ａ…回転軸
１４…ブラシ装置
３１…整流子
４１…ホルダ絶縁
４２…ブラシホルダ
４３…カーボンブラシ
４３ａ…カーボンブラシの側面
４５…コイルばね
４６…ピッグテール
４９…回転方向上流側のホルダ側壁
５０…回転方向下流側のホルダ側壁
４９ａ…ホルダ側壁４９の先端
５０ａ…ホルダ側壁５０の先端縁部
５０ｂ…先端縁部５０ａの切断端面
θ…使用時のブラシホルダの傾き角度
【図１】
0003816773.tif 000002
【図２】
0003816773.tif 000003
【図３】
0003816773.tif 000004