JP3012783B2 - 回転電機用ブラシ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直流整流子電動機、お
よび交流整流子電動機、または、発電機等の回転電機に
使用されるブラシ装置に係り、特に、前記回転電機のブ
ラシが異常スパークにより異常過熱されることがないよ
うにする保護対策を備えた回転電機用ブラシ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】整流子電動機を運転すると、その整流子
とブラシとの間にはスパークが不可避的に発生するもの
であるが、この定常スパークを原因として電動機が焼損
に至ることはない。

【０００３】しかし、例えばアーマチャコイルが一本で
も断線したり、整流子が偏心を起こしてブラシが整流子
片に適正に接触しなかったり、ブラシの欠損や異常摩耗
に基づきブラシがチャタリングを起こしたりする等によ
り、回転中に電流が急激に流れなくなる状態が生じた場
合には、整流子とブラシとの間にスパークが異常に発生
する。そして、この異常スパークが整流子の周囲を回る
ようになると、ブラシが焼損するおそれがある。

【０００４】そこで、異常スパークの熱によるブラシ寿
命の異常な低下を防止するために、ブラシホルダの温度
を温度センサで検出し、その検出信号を信号処理回路で
処理することにより、温度センサの検出温度が高くなっ
た時に電動機の回転を停止させる技術が、特開平５−１
９３１４７号公報で知られている。

【０００５】この他にも、ブラシの温度過昇に伴う摩耗
の防止や電動機の焼損等を防止するために、温度センサ
を用いてブラシまたはブラシホルダ等の温度を検出し
て、それに基づき電動機の回転を停止させる前記公報と
同様な技術が、特開平６−１４５０１号公報、特開平２
−２６２５３号公報、特公昭６１−４８３５９号公報、
および特開昭５１−１２９６０１号公報等で知られてい
る。

【０００６】また、冷房運転時のブラシの摩耗を防止す
るため、或いは温度過昇に伴うブラシの摩耗を防止する
ために、形状記憶合金からなる熱応動素子を用いて、こ
の素子の動作で当該事態に至ったときに、ブラシと整流
子とを非接触状態にする技術が、特開平５−３００７０
５号公報、および特開平２−１７７２８２号公報等で知
られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】これら各種の技術は電
動機の保護対策として有効である。

【０００８】しかし、温度センサを用いて電動機を保護
する前記各種の技術では、この温度センサの他に信号処
理回路を必要とする。この回路は多数の回路部品を組み
合わせて構成されるために、保護装置全体としての部品
点数が多く、コスト高であるという問題がある。その
上、前記回路部品の数に応じて信号処理回路の動作信頼
性が低下することに加えて、温度センサ自体のばらつき
があるので、高品質なものを提供しにくいという問題も
ある。さらに、温度センサはガラスやセラミックス等の
絶縁層を有していて、かなりの熱容量があるので、異常
スパークの発生による急激なブラシの温度上昇に素早く
追従して電動機を保護する上では不利であるという問題
もある。

【０００９】また、温度センサに代えて形状記憶合金か
らなる熱応動素子を用いる技術では、形状記憶合金自体
がかなり高価な材料であることから、コスト高であると
いう問題がある。しかも、前記熱応動素子はかなりの熱
容量があるので、異常スパークの発生による急激なブラ
シの温度上昇に素早く追従して電動機を保護する上では
不利であるという問題もある。

【００１０】本発明の目的は、整流子とブラシとの間で
発生する異常スパークを原因とするブラシの異常な温度
過昇に対して整流子電動機を、高い信頼性をもって保護
できる安価な回転電機用ブラシ装置を得ることにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、ホルダ絶縁に
固定された筒状ブラシホルダ内に、ばねにより付勢され
て整流子に弾性的に押し付けられるブラシを設けた回転
電機用ブラシ装置を前提とする。

【００１２】そして、前記目的を達成するために、前記
ブラシおよびブラシホルダを電気導体で形成するととも
に、これらブラシホルダとブラシとを電気的に接続し、
前記ブラシホルダとともにスイッチ接片として利用され
て電機子に流れる電流経路に電気的に接続して前記ブラ
シホルダの近傍に設けられる端子金具と、前記ブラシホ
ルダと、前記ブラシホルダおよび前記端子金具間にこれ
らを所定温度以下で電気的に接続するとともに、この接
続を所定温度以上で溶断して断つ感熱溶断体とからなる
保護スイッチ手段を備え、かつ、前記端子金具および前
記感熱溶断体を前記ブラシと前記整流子との間に発生す
るスパークの発生側に配置するとともに、前記端子金具
の整流子側先端部を前記ブラシホルダの整流子側先端よ
りも前記整流子側に突出させたものである。

【００１３】

【作用】本発明の構成において、ブラシホルダおよび端
子金具をスイッチ接片とする保護スイッチ手段は、所定
温度以下では、その感熱溶断体が溶けることがないの
で、言わばスイッチを閉じたと等価の状態を保持するか
ら、互いに電気的につながった保護スイッチ手段、およ
びブラシを介して電機子に流れる電流経路に整流子を電
気的に接続する。この保護スイッチ手段は、所定温度以
上になると、その感熱溶断体の溶融によりスイッチ接片
としてのブラシホルダと端子金具との間の電気的接続を
断って、言わばスイッチを開いた状態となる。それによ
り、このブラシ装置において電流を断って、このブラシ
装置を備える回転電機の運転を停止させる。

【００１４】そして、スパークの発生側に配置された保
護スイッチ手段は、他の位置に配置された場合に比較し
て有効に異常スパークを受けることができ、しかも、そ
の際においてブラシホルダの整流子側先端に対して整流
子側により接近して突出された端子金具の先端部は、有
効に異常スパークに晒される。

【００１５】ところで、ブラシホルダ内のブラシは、通
電による抵抗発熱、整流子との摺接に伴う摩擦熱、およ
びスパークにより加熱されて温度上昇するので、それに
追従して、ブラシが接するブラシホルダの温度も上昇さ
れる。したがって、感熱溶断体の温度はブラシホルダを
介してブラシの温度に影響される。そのため、主として
ブラシホルダ側から伝わる熱で感熱溶断体が溶断される
場合には、定常スパーク発生時と異常スパーク発生時と
の温度差をさほど大きく確保できないとともに、ブラシ
はブラシホルダ内で動揺しており接触のばらつきが大き
いので、所定温度での感熱溶断体の溶断をより高い信頼
性をもって実現することは難しい。

【００１６】しかし、本発明では、前記のように端子金
具の整流子側先端部をブラシホルダの整流子側先端部よ
りも有効にスパークに晒すことができるので、主として
異常スパークを受ける端子金具の熱で、この端子金具側
から感熱溶断体を溶断でき、感熱溶断体の溶断に対する
ブラシの熱の影響を少なくできる。それにより、異常ス
パークの発生に伴い、このスパークにより加熱される端
子金具の温度を速やかに上昇させて、感熱溶断体が配設
された端子金具の温度差を、定常スパーク発生時と異常
スパーク発生時とで大きくできる。

【００１７】

【実施例】以下、図１〜図６を参照して本発明の第１実
施例を説明する。図１は電気掃除機の構成を一部断面し
て示す側面図であって、同図中１は下ケース１ａと上ケ
ース１ｂとを連結してなる掃除機本体で、その下ケース
１ａの前部上側には枢軸部２を中心に回動して掃除機本
体１の前部に形成された集塵室３の上面開口を開閉する
蓋体４が取付けられている。

【００１８】掃除機本体１には旋回可能な前部車輪５と
大径な後部車輪６とが取付けられていて、これらの転動
を介して掃除機本体１は移動できる。掃除機本体１は、
その前端部に設けた吸込み口（図示しない）に差し込み
接続された図示しない吸塵ホースを介して引き回され
る。

【００１９】図１中７は集塵室３の後端を仕切る吸込み
格子で、この前面にはフィルタ８が支持されている。こ
の格子７は前記吸込み口に接続される集塵袋９をその後
側からフィルタ８を介して支持する。また、図１中１０
は排気孔である。

【００２０】掃除機本体１内には吸込み格子７と排気孔
１０との間に位置して電動送風機１１が収容されてい
る。電動送風機１１は、ファン部１２と、一方向回転の
交流整流子電動機１３とからなる。ファン部１２は、整
流子電動機１３により回転される図示しない遠心ファン
と、これを覆うファンカバーと、遠心ファンから吐き出
された風にディフューザ作用を与えながら整流子電動機
１３内に導く整流板とを備えてなる。

【００２１】この電動送風機１１は、掃除機本体１が有
した送風機支え壁１４、１５に第１ゴムパッキン１６を
介して防振的に支持されるとともに、同じく掃除機本体
１が有した他の送風機支え壁１７に第２ゴムパッキン１
８を介して防振的に支持されることにより、掃除機本体
１にその軸線を水平にして内蔵されている。なお、電動
送風機１１の配置は、水平に限るものではなく、例えば
ポット形電機掃除機の場合には軸線を垂直にして電動送
風機１１が掃除機本体に内蔵される。リング状をなす第
１ゴムパッキン１６はファンカバーの周部に嵌合して配
設され、キャップ状をなす第２ゴムパッキン１８は整流
子電動機１３の後端部に被嵌して配設されている。電動
送風機１１は、集塵室３内の空気を吸込んで、その整流
子電動機１３から外部に排気する。

【００２２】掃除機本体１内には整流子電動機１３の周
囲を一回り囲む筒状の消音体１９が収納されている。こ
の消音体１９は発泡ウレタン等のような通気性を有する
合成樹脂で形成されており、可燃性である。電動送風機
１１から流出する風は、消音体１９を通って掃除機本体
１の後部を流動し前記排気孔１０から掃除機本体１外に
排出される。

【００２３】図２により整流子電動機１３の構成を説明
する。図２中２１は底付きの略円筒形状のフレームで、
その底壁に突設されて第２ゴムパッキン１８が被嵌する
軸受ハウジング部２１ａには軸受２２が内蔵されてい
る。フレーム２１の開口縁２１ｂには前記ファンカバー
が嵌合して取付けられているとともに、フレーム端板２
３が取付けられている。この端板２３はフレーム２１の
開口を径方向に横断する帯板状であって、その両側縁と
開口縁２１ｂとの間に吸込み開口を夫々形成している。
フレーム端板２３の中央部に形成された軸受ハウジング
部２３ａには軸受２４が内蔵されている。

【００２４】軸受２２、２４に渡って電機子２５の回転
軸２６が支持され、この軸２６の軸受２４を貫通した端
部には図示しない前記遠心ファンが取付けられる。電機
子２５は、回転軸２６と、この軸２６に嵌合して固定さ
れたアーマチャコア２７と、このコア２７に巻き付けた
アーマチャコイル２８と、回転軸２６に嵌合した固定さ
れた整流子２９とを備えてなり、アーマチャコイル２８
の端末部は、夫々整流子２９の周部に互いに絶縁状態に
並設された複数の整流子片２９ａに接続されている。

【００２５】フレーム２１の底部側の周部等には複数
（図２に１個のみ図示）の排出口３８が設けられてい
る。この排出口３８と開口縁２１ｂとの間に位置して、
フレーム２１には固定子３１が内蔵されている。この固
定子３１は、平面から見た外形形状が略四角であって、
その四隅をフレーム２１の内周面に圧入して設けられ、
フレーム２１の内周面とこれに対向する固定子３１の側
面との間には夫々通気間隙３２（図２に１個のみ図示）
が形成されている。

【００２６】フレーム２１の底部側に位置される固定子
３１の端部には、電気絶縁をなす合成樹脂製の巻線ホル
ダ３３が取付けられ、このホルダ３３に一体に成形され
た一対の図示しない端子台には接続端子３４（図３中２
点鎖線参照）が取付けられている。接続端子３４には固
定子コイル３１ａの端末部が電気的に接続されていると
ともに、この接続端子３４はフレーム２１の内周面に接
近するように延びる平板状の端子板部分を有している。

【００２７】フレーム２１の周壁にはこれをラジアル方
向に貫通して一対のブラシ装置４１が取付けられてい
る。これらブラシ装置４１は、図３および図４に示され
るようにホルダ絶縁４２と、ブラシホルダ４３と、ブラ
シ４４と、ピッグテール４５と、コイル状のばね４６
と、保護スイッチ手段４７とを備えている。

【００２８】詳しくは、ホルダ絶縁４２は例えば融点が
210℃の電気絶縁性を有するガラス入りナイロン等の合
成樹脂で成形されている。このホルダ絶縁４２は、フレ
ーム２１の周壁を貫通するホルダ絶縁本体４２ａと取付
けフランジ４２ｂとを有している。取付けフランジ４２
ｂはフレーム２１の周壁外面に重なるものであって、こ
れを貫通して前記周壁に螺合されるねじ４８を締め付け
ることにより、ホルダ絶縁４２がフレーム２１に取外し
可能に固定されている。図３および図４に示されるよう
にホルダ絶縁本体４２ａには端子取付け穴４９が設けら
れている。

【００２９】ブラシホルダ４３は真鍮や亜鉛メッキされ
た鋼板または銅板等の電気導体により、一端が開放され
るとともに、他端が底壁４３ｅにより閉鎖された筒状を
なしている。図５に示されるようにブラシホルダ４３の
筒状部は、相対向する一対の平坦な壁部４３ａ、４３ｂ
と、これら両壁部４３ａ、４３ｂ間を夫々つないで相対
向する他の一対の壁部４３ｃ、４３ｄとを有して角筒形
に形成されている。

【００３０】このブラシホルダ４３は、ホルダ絶縁４２
に対し整流子２９側から挿入されて、軸方向に移動しな
いようにホルダ絶縁４２にこれを貫通して取付けられて
いる。底壁４３ｅ側はフレーム２１の外部に配置され
る。なお、図５中４３ｆはブラシホルダ４３から切り起
こされてホルダ絶縁本体４２ａの先端に当接されるスト
ッパである。

【００３１】電気導体からなるブラシ４４には、炭素粉
末を合成樹脂製結着材製のバインダーで結着して角柱状
に固めたカーボンブラシが採用されている。ブラシ４４
はブラシホルダ４３内にこのホルダ４３をガイドとして
軸方向に移動可能に設けられている。このブラシ４４に
はピッグテール４５の一端部が埋め込まれ、これらは電
気的に接続されている。ピッグテール４５の他端部は前
記底壁４３ｅにスポット溶接等により固定されている。
それにより、このピックテール４５を介してブラシホル
ダ４３とブラシ４４とは電気的に接続されている。

【００３２】ばね４６はその両端をブラシ４４と前記底
壁４３ｅとに接してブラシホルダ４３内に収納されてい
て、このばね４６のばね力でブラシ４４はブラシホルダ
４３の開放端から突出するように付勢されている。した
がって、ブラシ装置４１の自由状態においてはブラシ４
４の大部分がブラシホルダ４３から突出され、ブラシ装
置４１をフレーム２１に固定した状態では図２および図
３に示されるようにブラシ４４は、整流子２９の外周面
に当たってブラシホルダ４３内に押し込まれて、前記外
周面に押し付け保持される。

【００３３】前記保護スイッチ手段４７は、ブラシホル
ダ４３の一部と、この一部の近傍に配置される端子金具
５０と、導電性の感熱溶断体５１とを備えて形成されて
いる。端子金具５０は、弾性を有するばね板により形成
され、略への字形に曲げられた接続部５０ａを有してい
る。この接続部５０ａを端子取付け穴４９に挿着するこ
とにより、端子金具５０はブラシホルダ４３の壁部４３
ａの外側近傍に配置されている。

【００３４】接続部５０ａは端子取付け穴４９の相対向
する内面に弾性的に密接して、端子金具５０の取付け状
態を保持している。端子取付け穴４９には、ブラシ装置
４１の既述の取付けに伴って前記接続端子３４の平板状
の端子板部分が挿入され、それにより接続端子３４を介
して固定子コイル３１ａと端子金具５０とが電気的に接
続されるようになっている。

【００３５】図３に示されるように端子取付け穴４９外
に突出された端子金具５０の突出部分は、ブラシホルダ
４３の壁部４３ａとの間に絶縁空隙を設けて、この壁部
４３ａと略平行に配置されているとともに、その先端
部、すなわち、整流子側先端部５０ｂは、壁部４３ａの
整流子側先端４３a1よりも整流子２９側に突出されて接
近している。なお、図５中ｔは前記先端４３a1に対する
前記先端部５０ｂの突出寸法を示している。

【００３６】ブラシホルダ４３の壁部４３ａは、整流子
２９の回転方向（図３中矢印Ａで示す。）前側、言い換
えれば、整流子２９とブラシ４４との間に発生するスパ
ークの発生側に位置される壁である。この壁部４３ａの
整流子２９側先端部は溶断体配設部５２として用いられ
ている。

【００３７】この配設部５２と端子金具５０の先端部５
０ｂの近傍部分とは感熱溶断体５１を介して電気的に接
続されている。感熱溶断体５１には、低融点金属例えば
半田（本実施例）、または導電性を有する熱溶融性の合
成樹脂、同合成ゴム等が例えば採用されている。この半
田等からなる感熱溶断体５１の融点は、前記ホルダ絶縁
４２の融点（ 210℃）よりも低く例えば 180℃である。
感熱溶断体５１は、その融点以下では固まっていてブラ
シホルダ４３と端子金具５０との電気的に接続するとと
もに、前記融点以上では溶融してブラシホルダ４３と端
子金具５０とを電気的接続を断つために設けられてい
る。

【００３８】感熱溶断体５１は、一定量の感熱溶断材料
を予め所定形状、例えば図５中２点鎖線に示されるよう
に短い円柱形状に成形されたものであり、抵抗溶接また
は超音波溶接等の圧接により前記溶断体配設部５２に溶
融接着されて、この配設部５２に電気的に接続されると
ともに熱伝導的に固定されている。

【００３９】この感熱溶断体５１に対して端子金具５０
の先端部はこの金具５０のばね力により密接されてい
て、それにより感熱溶断体５１と端子金具５０とが電気
的に接続されている。なお、端子金具５０は感熱溶断体
５１が溶断された状態では、自由状態となり、或いはホ
ルダ絶縁本体４２ａのばね接触部で規制されて壁部４３
ａに接しないように設けられている。

【００４０】なお、図６は前記整流子電動機１３の電気
回路を示す図であって、整流子２９に押し付けられた一
方のブラシ装置４１は、固定子３１の一方の固定子コイ
ル３１ａを介して商用交流電源の一方の電源端子に接続
され、また、整流子２９に押し付けられた他方のブラシ
装置４１は、固定子３１の他方の固定子コイル３１ａを
介して商用交流電源の他方の電源端子に接続されてい
る。この電動機１３は、交流の半分サイクルごとに固定
子コイル３１ａに通される電流方向に応じた固定子３１
の磁束方向と、電機子２５の電流方向とが夫々対応して
切換えられることにより、電機子２５の回転を一方向に
継続するものである。

【００４１】前記構成の第１実施例においては、整流子
電動機１３の固定子３１の固定子コイル３１ａと、整流
子２９に弾性的に押し付けられたブラシ４４とが、保護
スイッチ手段４７およびピッグテール４５を介して電気
的に接続されている。保護スイッチ手段４７は、端子金
具５０とブラシホルダ４３の一部である壁部４３ａと
を、スイッチ接片として利用した構成をなしていて、ブ
ラシ４４と整流子２９との間に発生するスパークの発生
側に配置されている。

【００４２】そのため、所定温度（感熱溶断体５１の融
点）以下では、壁部４３ａと端子金具５０とに渡って設
けられた感熱溶断体５１が予め成形された状態を保持し
て、両スイッチ接片をなすブラシホルダ４３の壁部４３
ｂおよび端子金具５０は電気的に接続されている。言い
換えれば、所定温度以下において保護スイッチ手段４７
は、言わばスイッチを閉じたと等価の状態に保持されて
いる。

【００４３】それにより、整流子電動機１３への通電が
なされると、電源から供給される電流が正極側のブラシ
装置４１を介してそのブラシ４４が摺動接触している整
流子２９からアーマチャコイル２８に流され、同整流子
２９から負極側ブラシ装置４１へと電流が返されるか
ら、この整流子電動機１３が運転される。

【００４４】整流子電動機１３の運転に伴い遠心ファン
が回転されるので、電動送風機１１による送風動作が営
まれる。それにより、電気掃除機の掃除機本体１内への
吸塵が可能になり、遠心ファンから吐き出された風は、
図示しない整流板および吸込み開口を通ってフレーム２
１内に導入された後、このフレーム２１内の固定子３１
を空冷しながら通気間隙３２を通り、さらに、ブラシ装
置４１を空冷した後に排出口３０を通って整流子電動機
１３外に流出する。この風の音は、整流子電動機１３を
囲んだ消音体１９を通ることにより減衰される。そし
て、以上のようにして排気された風は掃除機本体１の排
気孔１０を通って排出される。したがって、以上の運転
状態下において電気掃除機による掃除を行なうことがで
きる。

【００４５】この運転時において、整流のたびに整流子
２９の隣接する整流子片２９ａ間にブラシ４４を介して
流れる短絡電流が切られるので、その都度、ブラシ４４
と整流子２９との間で定常スパークを発生し、それに伴
い整流子２９およびブラシ４４ないしはブラシホルダ４
３の温度が上がる。

【００４６】なお、ブラシ４４はそれへの通電に伴う抵
抗発熱によっても温度が上がり、このブラシ４４の温度
はブラシホルダ４３に伝えられるが、ブラシ４４は動揺
するため、ブラシホルダ４４への伝熱は安定して行われ
ることがない。また、整流子２９に最も接近している端
子金具５０の整流子側先端部５０ｂは、定常スパークの
発生点（前記短絡電流が切られる点）に対して、ブラシ
ホルダ４３の整流子側先端４３a1と同程度以上に離れて
いるから、定常スパークにまともに晒されることが少な
く、その温度上昇はさほど大きくはならない。

【００４７】ところで、例えばアーマチャコイル２８が
一本でも何等かの原因で断線した場合には、整流子２９
の回転に伴い切られる電流の値が増えて電流リップルが
格段に大きくなるので、発生するスパークも異常に発生
し、当然、ブラシ４４等の周囲部品への熱的影響が甚大
になる。

【００４８】このような事態により、ブラシ装置４１の
中でもいち早く温度上昇する場所であるスパーク発生側
において整流子２９に最も接近して位置された端子金具
５０の整流子側先端部５０ｂは、異常スパークの熱的影
響を受けて、速やかに温度上昇する。すなわち、異常ス
パークは整流子２９の外周面に沿うように延びるので、
それに直接整流子側先端部５０ｂが晒されて、端子金具
５０の温度を上昇させることができる。なお、ブラシホ
ルダ４３の温度も異常スパークにより上昇されるが、そ
の整流子側先端４３a1が整流子２９に対して前記整流子
側先端部５０ｂよりも大きく隔たっている分、熱的影響
が少ない。

【００４９】したがって、端子金具５０の定常スパーク
時の温度と異常スパーク時の温度との差を大きくでき
る。それにより、ブラシ４４の温度に感熱溶断体５１が
熱的に影響されるにも拘らず、保護スイッチ手段４７の
取り分け感熱溶断体５１の温度が所定温度以上になった
場合には、それに伴い感熱溶断体５１が端子金具５０側
より溶断されるから、ブラシホルダ４３の壁部４３ａと
端子金具５０との間の電気的接続が断たれて、保護スイ
ッチ手段４７は言わばスイッチを開いた状態となる。

【００５０】その上、保護スイッチ手段４７の感熱溶断
体５１に所定形状に予め成形されたブロックを採用した
ので、ブラシホルダ４３の壁部４３ａと端子金具５０と
の電気的接続をこれらの間に半田を盛って設ける場合に
比較して、感熱溶断体５１の量の管理を容易かつ確実に
できるとともに、量産性を向上できる。

【００５１】そして、既述のように感熱溶断体５１を溶
かす端子金具５０の温度差を大きくできることとと相俟
って、感熱溶断体５１をなす半田等の使用量を一定にで
きるから、この感熱溶断体５１が溶断する温度のばらつ
きを小さくでき、それに伴い高い信頼性をもって保護ス
イッチ手段４７に前記保護動作を行わせることができ
る。

【００５２】以上のように前記構成のブラシ装置４１を
備えた整流子電動機１３によれば、異常スパークの発生
に伴いブラシ４４が所定温度以上に達すると、ブラシ装
置４１において、その保護スイッチ手段４７の端子金具
５０と感熱溶断体５１との間で素早く電流を断って、そ
れ以上の整流子電動機１３の運転継続を停止できるか
ら、整流子２９とブラシ４４との間での異常スパークを
原因としてブラシ４４の温度が異常に上がることがな
い。

【００５３】それにより、ブラシ４４のバインダーをな
す合成樹脂成分が燃えて発煙や発火する恐れがない。し
たがって、ブラシ４４の火炎が排出口３８を通って可燃
性の消音体１９に延焼することもなくなる。言い換えれ
ば、前記保護スイッチ手段４７によるブラシ４４の異常
な温度上昇に素早く対処する保護動作で、整流子電動機
１３およびこれを内蔵した掃除機本体１が焼損する恐れ
をなくすことができる。

【００５４】また、以上のように保護スイッチ手段４７
を備えるブラシ装置４１で既述の保護動作を得るので、
同様な保護動作を得るための温度センサとそれに付随し
て部品点数が多い信号処理回路が不要である。しかも、
保護スイッチ手段４７のスイッチ接片の一つはブラシホ
ルダ４３で兼ねている。そのため、部品点数が少なく構
造簡単であって高い信頼性をもって動作させ得るととも
に、前記同様な保護動作を得るため高コストの形状記憶
合金を用いることもないので、ブラシ装置４１を安価に
提供できる。

【００５５】また、前記ブラシ装置４１の構成において
は、保護スイッチ手段４７が備える一対のスイッチ接
片、すなわち、ブラシホルダ４３および端子金具５０
は、いずれも同じホルダ絶縁４２に取付けられている。
そのため、ブラシホルダ４３と端子金具５０との取付け
位置の基準が同じであるから、これらブラシホルダ４３
と端子金具５０との相互の位置関係を容易に出すことが
できる。したがって、ブラシ４４の温度過昇防止に対す
る信頼性を向上できる。しかも、端子金具５０を支持す
るための取付け構造を他に求める必要がないので、構造
が簡単になり製造し易い。

【００５６】しかも、ホルダ絶縁４２の融点は感熱溶断
体５１の融点よりも高いので、熱によりホルダ絶縁４２
が変形を起こす以前に感熱溶断体５１を溶断させて電流
経路を開くことができる。それにより、熱の影響でホル
ダ絶縁４２が溶けるように変形することを原因として保
護スイッチ手段４７の各部の相互位置関係が適正状態か
ら狂うことがないので、保護スイッチ手段４７の保護動
作を確実に営ませることができる。

【００５７】図７〜図９は本発明の第２実施例を示して
いる。この第２実施例は、感熱溶断体の取付け構造のみ
が前記第１実施例とは異なる。それ以外の構成は図７〜
図９に図示されない部分を含めて図１〜図６に示した前
記第１実施例の回転電機用ブラシ装置と同一ないしは同
様な構成であるので、図示されない構成については図１
〜図６をもって代用するとともに、図示される同一ない
しは同様な構成部分には第１実施例と同一の符号を付し
て、それらの構成の説明およびそれに基づく作用効果の
説明については省略するが、これらの同一ないしは同様
な部分についても本実施例装置の一部をなすものであ
る。

【００５８】第２実施例において、スパーク発生側に位
置されるブラシホルダ４３の壁部４３ａの整流子側先端
部に、この壁部４３ａの幅一杯に渡る溶断体配設部５２
が設けられている。この配設部５２は、切り起こしによ
って壁部４３ａに対して直角に折り曲げられており、し
たがって、壁部４３ａの整流子側先端を兼ねる溶断体配
設部５２は整流子２９からより遠くに離されている。溶
断体配設部５２の突出長さは端子金具５０に接しないよ
うに定められる。

【００５９】端子金具５０の整流子側先端部５０ｂは、
この金具５０の先端側部分からブラシホルダ４３方向に
直角に折り曲げられた部分で形成されており、この先端
部５０は溶断体配設部５２よりも整流子２０側に近寄っ
て位置し、かつ、その一面を整流子２９に対向するとと
もに、他面を溶断体配設部５２に対向して設けられてい
る。また、本実施例の端子金具５０はブラシホルダ４３
方向へのばね性を有していない。

【００６０】そして、感熱溶断体５１は溶断体配設部５
２または端子金具５０の整流子側先端部５０ｂに、抵抗
溶接または超音波溶接などの圧接により溶融接着され
て、これれらの間に熱伝導的に設けられている。なお、
以上の点以外の構成は、前記第１実施例と同じである。

【００６１】この第２実施例においても保護スイッチ手
段４７を備えることにより、前記第１実施例と同様な作
用を得て、本発明の所期の目的を達成できる。

【００６２】しかも、この第２実施例によれば、保護ス
イッチ手段４７の動作の信頼性をより高めることができ
る。

【００６３】すなわち、溶断体配設部５２を整流子２９
からより遠くに離したので、この配設部５２が定常また
は異常スパークに晒されることを少なくして、異常スパ
ーク発生時においてブラシホルダ４３を介する感熱溶断
体５１への伝熱をより少なくして、端子金具５０側から
感熱溶断体５１への伝熱をより多くできる。その上、端
子金具５０の整流子側先端部５０ｂは、折り曲げられて
いて整流子２９により大きな面積で近接対向しているた
め、この先端部５０ｂをより確実に異常スパークに晒し
て熱を有効に拾うことができ、それにより、異常スパー
ク発生時に、より速やかに端子金具５０の温度を上昇さ
せることができる。

【００６４】したがって、この第２実施例では、異常ス
パークの発生時において感熱溶断体５１をより素早く端
子金具５０側から溶断させることができ、それにより、
ブラシホルダ４３の壁部４３ａと端子金具５０との間の
電気的接続を断って、保護スイッチ手段４７の動作の信
頼性をより高めることができる。

【００６５】図１０〜図１３は本発明の第３実施例を示
している。この第３実施例は、ブラシホルダに形成され
る溶断体配設部の構成、およびそこへの感熱溶断体の固
定構造が前記第１実施例とは異なる。それ以外の構成は
図１０〜図１３に図示されない部分を含めて図１〜図６
に示した前記第１実施例の回転電機用ブラシ装置と同一
ないしは同様な構成であるので、図示されない構成につ
いては図１〜図６をもって代用するとともに、図示され
る同一ないしは同様な構成部分には第１実施例と同一の
符号を付して、それらの構成の説明およびそれに基づく
作用効果の説明については省略するが、これらの同一な
いしは同様な部分についても本実施例装置の一部をなす
ものである。

【００６６】第３実施例において、整流子２９の回転方
向前側に位置されるブラシホルダ４３の壁部４３ａ、言
い換えれば、整流子２９とブラシ４４との間に発生する
スパークの発生側に位置される壁部４３ａの整流子側先
端部に設けられる溶断体配設部５２は、壁部４３ａの幅
一杯に渡りブラシホルダ４３の外側に突出する段部を形
成する突出部からなる。この溶断体配設部５２を設ける
ことにより、その内面とブラシホルダ４３の先端部との
間に熱抵抗手段としての空隙５３を形成している。

【００６７】図１３中２点鎖線で示されるように感熱溶
断体５１はその一面の中央部に凸部５１ａを一体に有し
ている。この感熱溶断体５１は、溶断体配設部５２に設
けた固定孔に凸部５１ａを通して、この凸部５１ａをか
しめることにより、前記一面を溶断体配設部５２の外面
に密着させて固定されている。凸部５１ａは、ブラシホ
ルダ４３内のブラシ４４と接しないように空隙５３内に
収容されている。また、凸部５１ａを前記固定孔に圧入
することにより、前記一面を溶断体配設部５２の外面に
密着させて固定してもよい。

【００６８】また、ブラシホルダ４３のスパーク発生側
の壁部４３ａには、この壁部４３ａの全幅に渡るスリッ
ト５５が形成されている。スリット５５は、壁部４３ａ
における溶断体配設部５２とその他の部分を仕切ってこ
れらの境界位置に設けられている。このスリット５５
は、その部分の熱抵抗により、ブラシホルダ４３の整流
子２９側からばね４６側に向かうブラシホルダ４３内の
熱移動を妨げるための熱抵抗増加手段をなしている。な
お、以上の点以外の構成は、前記第１実施例と同じであ
る。

【００６９】この第３実施例においても保護スイッチ手
段４７を備えることにより、前記第１実施例と同様な作
用を得て、本発明の所期の目的を達成できる。

【００７０】しかも、第３実施例は、空隙５３と、スリ
ット５５とを備えたことにより、以下の点で前記第１実
施例よりも優れている。

【００７１】すなわち、溶断体配設部５２を外側に突出
させて形成し、この配設部５２がブラシ４４に対して非
接触となるようにしたから、整流子２９の回転（その方
向を図１０に矢印Ａで示す）に伴いブラシ４４が、それ
とブラシホルダ４３との間のクリアランスに基づいて、
ブラシホルダ４３に対して多少傾けられるにも拘らず、
ブラシ４４は溶断体配設部５２に接することがなく、こ
の溶断体配設部５２とブラシ４４の先端部との間には空
隙５３が確保される。

【００７２】この空隙５３は、その熱抵抗によって、抵
抗発熱と定常スパークにより高温となるブラシ４４の先
端部の熱が、溶断体配設部５２に直接熱伝導することを
妨げる。そのため、溶断体配設部５２の温度をブラシ４
４の温度よりも低くできる。このように溶断体配設部５
２とブラシ４４の先端部との間の熱抵抗を空隙５３によ
り大きくしたことにより、溶断体配設部５２の温度をブ
ラシ４４の温度よりも低く保持できる。

【００７３】しかし、異常スパークの発生時には溶断体
配設部５２は、既述のように異常スパークの影響を受け
て温度上昇される。したがって、溶断体配設部５２およ
びこれに配設された感熱溶断体５１の定常スパーク発生
時の温度と、異常スパーク発生時との温度の差を、大き
くできる。

【００７４】さらに、壁部４３ａにスリット５５を設け
たことにより、この壁部４３ａ内での熱抵抗はスリット
５５において最も大きい。そのため、異常スパーク発生
時に、このスパークの影響を受けて温度上昇する壁部４
３ａにおいて、溶断体配設部５２からばね４６側に伝導
しようとする熱経路が遮断され、溶断体配設部５２から
の熱の逃げを少なくして、この配設部５２および感熱溶
断体５１の温度を速やかに上昇させることができる。そ
れにより、定常スパーク発生時と異常スパーク発生時と
における溶断体配設部５２の温度差、ひいては、この配
設部５２に配設された感熱溶断体５１の温度差を大きく
できる。

【００７５】そのため、感熱溶断体５１の溶融特性の多
少のばらつきにより、定常スパーク発生時であるにも拘
らず、保護スイッチ手段４７が保護動作を営んでしまう
誤動作が防止されて、異常スパークの発生時にのみ前記
保護動作を行わせることができ、保護スイッチ手段４７
の保護動作の信頼性を向上できる。

【００７６】しかも、以上の作用を実現させる熱抵抗増
加手段をスリット５５で形成したので、これを設けるに
当たって丸鋸等のカッターにより切削加工を行うだけで
簡単にスリット５５を形成できる。そして、スリット、
言い換えれば、空隙による熱抵抗は大きいので、溶断配
設部５２の温度を速やかに上昇させることができる。

【００７７】なお、本発明は前記各実施例に制約されな
い。例えば、本発明は交流により駆動される正逆回転可
能な整流子電動機に適用できるとともに、直流により駆
動される一方向回転或いは正逆回転可能な整流子電動機
にも適用できる。また、本発明の実施に当たっては、前
記各実施例の構成要素を任意に選択的に組み合わせ、そ
れにより、前記各実施例と同等もしくは異なる機能を有
するブラシ装置を形成し、これを新たな実施例としても
よい。

【００７８】

【発明の効果】以上詳記したように本発明は構成されて
いるので、以下の効果を有する。

【００７９】請求項１に係る回転電機用ブラシ装置によ
れば、ブラシホルダおよび端子金具をスイッチ接片とす
る保護スイッチ手段により、所定温度以下ではスイッチ
を閉じたと等価の状態を保持し、所定温度以上では端子
金具側からの伝熱で感熱溶断体を溶融させてスイッチを
開いた状態として、このブラシ装置を備える回転電機の
運転を停止させるから、整流子とブラシとの間での異常
スパークが発生してもブラシが異常に温度過昇されるこ
とがないように回転電機を保護できる。しかも、こうし
た保護に当たり、温度センサとそれに付随して使用され
かつ部品点数が多い信号処理回路が不要となるので、部
品点数が少なく構造簡単であり、また、形状記憶合金も
用いないので安価に提供できるとともに、以上のように
部品数を削減でき。その上、定常スパーク発生時と異常
スパーク発生時とでの端子金具の温度差を大きくできる
ことから、異常スパークに対する保護動作の信頼性を向
上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係るブラシ装置を備えた
電気掃除機の構成を一部断面して示す側面図。

【図２】図１に示された電気掃除機が備える電動送風機
の整流子電動機の構成を一部断面して示す側面図。

【図３】図２中Ｚ−Ｚ線に沿って示すブラシ装置回りの
断面図。

【図４】図３に示されたブラシ装置を整流子側からみて
示す正面図。

【図５】図３に示されたブラシ装置が備える保護スイッ
チ手段の構成を分解して示す斜視図。

【図６】図２に示された整流子電動機の電気回路の構成
を示す図。

【図７】本発明の第２実施例に係るブラシ装置の構成を
示す前記図３相当の断面図。

【図８】図７に示されたブラシ装置を整流子側からみて
示す正面図。

【図９】図８に示されたブラシ装置が備える保護スイッ
チ手段の構成を分解して示す斜視図。

【図１０】本発明の第３実施例に係るブラシ装置の構成
を示す前記図３相当の断面図。

【図１１】第３実施例に係るブラシ装置を整流子側から
みて示す側面図。

【図１２】図１１に示されたブラシ装置の構成を自由状
態において示す断面図。

【図１３】図１１に示されたブラシ装置が備える保護ス
イッチ手段の構成を分解して示す斜視図。

【符号の説明】

１３…整流子電動機、 ２５…電機子、 ２９…整流子、 ３１…固定子、 ４１…ブラシ装置、 ４２…ホルダ絶縁、 ４３…ブラシホルダ、 ４３ａ…ブラシホルダのスパーク発生側の壁部、 ４３a1…壁部４３ａの整流子側先端、 ４４…ブラシ、 ４５…ピッグテール、 ４６…ばね、 ４７…保護スイッチ手段、 ５０…端子金具、 ５０ｂ…端子金具の整流子側先端部 ５１…感熱溶断体、 ５２…溶断体配設部。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−112854（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−198248（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−237912（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−168212（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−74722（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−37521（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−19110（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−9582（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−322211（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−298754（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−65861（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−39371（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−111478（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−90264（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−136470（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 13/00 H01R 39/38

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ホルダ絶縁に固定された筒状ブラシホルダ
   内に、ばねにより付勢されて整流子に弾性的に押し付け
   られるブラシを設けた回転電機用ブラシ装置において、 前記ブラシおよびブラシホルダを電気導体で形成すると
   ともに、これらブラシホルダとブラシとを電気的に接続
   し、 前記ブラシホルダとともにスイッチ接片として利用され
   て電機子に流れる電流経路に電気的に接続して前記ブラ
   シホルダの近傍に設けられる端子金具と、前記ブラシホ
   ルダと、前記ブラシホルダおよび前記端子金具間にこれ
   らを所定温度以下で電気的に接続するとともに、この接
   続を所定温度以上で溶断して断つ感熱溶断体とからなる
   保護スイッチ手段を備え、 かつ、前記端子金具および前記感熱溶断体を前記ブラシ
   と前記整流子との間に発生するスパークの発生側に配置
   するとともに、前記端子金具の整流子側先端部を前記ブ
   ラシホルダの整流子側先端よりも前記整流子側に突出さ
   せたことを特徴とする回転電機用ブラシ装置。