JP3524986B2 - 回転電機用ブラシのスパーク保護装置 - 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の整流子に接するブラシが、これ
と整流子との間に発生する異常スパークで過熱されるこ
とがないようにする回転電機用ブラシのスパーク保護装
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、例えばアーマチュアコイルが一本
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定常スパークよりも
大きい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して運転を停止させる技術が、特開
平５−３００７０５号公報、および特開平２−１７７２
８２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
異常スパークを発生した際に前記ブラシを高い信頼性を
もって保護できる安価な回転電機用ブラシのスパーク保
護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、電機子の整流
子に弾性的に押し付けられるブラシと、前記整流子との
間に発生するスパークに対する回転電機用ブラシのスパ
ーク保護装置を前提とする。

【００１２】そして、前記目的を達成するために、請求
項１の発明は、前記電機子に流れる電流経路に電気的に
接続して設けられるとともに前記整流子の近傍で前記ス
パークの発生側に配置される電気接続部を有した第１端
子金具と、前記電機子に流れる電流経路に電気的に接続
して設けられるとともに前記整流子の近傍で前記スパー
クの発生側において前記電気接続部に接近して非接触に
配置される電気接続部を有した第２端子金具と、前記ブ
ラシの軸方向移動をガイドするブラシホルダから前記整
流子側に突出した前記ブラシの先端部における前記スパ
ークの発生側の側面と対向して異常スパークに晒される
ように前記両電気接続部間に設けられこれら両電気接続
部を所定温度以下で電気的に接続するとともに、この電
気的接続を前記異常スパークの熱的影響による所定温度
以上で溶けて断つ感熱溶断体とからなることを特徴とす
るものである。同様に、請求項２の発明は、前記電機子
に流れる電流経路に電気的に接続して設けられるととも
に前記整流子の近傍で前記スパークの発生側に配置され
る電気接続部を有した第１端子金具と、前記電機子に流
れる電流経路に電気的に接続して設けられるとともに前
記整流子の近傍で前記スパークの発生側において前記電
気接続部に接近して非接触に配置される電気接続部を有
した第２端子金具と、前記両電気接続部間に設けられこ
れら両電気接続部を所定温度以下で電気的に接続すると
ともに、この電気的接続を前記異常スパークの熱的影響
による所定温度以上で溶けて断つ感熱溶断体とからな
り、前記第１、第２の端子金具の内で前記ブラシに対し
て遠く配置された一方の電気接続部が他方の電気接続部
から離れる方向にばね性を有しており、このばね性によ
り、前記一方の電気接続部の前記整流子の外周面に対す
る離間距離が、前記感熱溶断体が溶断する以前よりも前
記感熱溶断体が溶断した場合の方が大きくなるようにし
たことを特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明に係るスパーク保護装置は、電機子に流
れる電流経路の一部をなしており、第１、第２の端子金
具を感熱溶断体で電気的に接続した構成であるから、両
端子金具をスイッチ接片とするスイッチと等価である。
そして、所定温度以下では、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
して、電機子に流れる電流経路を確保する。しかし、所
定温度以上になると、感熱溶断体が溶融し、それによ
り、両端子金具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から、このスパーク保護装置にお
いて電流を断って、回転電機の運転を停止させる。

【００１４】そして、このスパーク保護装置の電気接続
部は、整流子の近傍でかつスパークの発生側に配置され
ているから、他の位置に配置された場合に比較して、異
常スパークに有効に晒すことができる。さらに、以上の
ように一対の端子金具の電気接続部間に感熱溶断体が設
けられた部分は、ブラシおよびこれが接するブラシホル
ダから離れて、これらに対して熱絶縁されているから、
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ブラシの温度の影響を
受けることがない。

【００１５】したがって、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両端子金具における電気
接続部の温度を速やかに上昇させることができるととも
に、感熱溶断体が配設された電気接続部の温度差を、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。

【００１６】

【実施例】以下、図１〜図５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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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
れたアーマチュアコア２７と、このコア２７に巻き付け
たアーマチュアコイル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、アーマチュアコイ
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。

【００２４】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。

【００２５】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端子金具３４（図３参
照）が取付けられている。端子金具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。この端子
金具３４は、その一部に、例えば整流子２９側端部を直
角に折り曲げてなる電気接続部３４ａを有している。こ
の接続部３４ａは、整流子２９の近傍でかつこの整流子
２９と後述のブラシとの間で発生するスパークの発生側
に配置されているとともに、後述のブラシホルダ４４の
整流子側先端よりも整流子２９に近付けられている。

【００２６】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、端子金具４７とを備えている。

【００２７】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に示されるようにホルダ絶
縁本体４２ａにはその軸方向に貫通するホルダ取付け孔
４９と端子取付け孔５０とが設けられている。

【００２８】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性であって、図４に示
されるように相対向する一対の平坦な壁部４３ａ、４３
ｂ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とを有して両端
が開放された角筒形に形成されている。

【００２９】このブラシホルダ４３は、ホルダ絶縁４２
のホルダ取付け孔４９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に取付け
られている。なお、図２および図４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に掛
合されるストッパである。

【００３０】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。

【００３１】図３に示されるように端子金具４７は、ホ
ルダ絶縁本体４２ａの端子取付け孔５０に、整流子２９
とは反対側の開口から挿入して取付けられている。この
端子金具４７は、ホルダ取付け孔４９におけるフレーム
２１の外部に位置される開口を閉じるように配置される
受け部５１と、これから折れ曲がって端子取付け孔５０
を挿通する端子主部５２とからなる。なお、図３中５２
ａおよび５２ｂは、端子主部５２のばね性により端子取
付け孔５０の内面に圧接される第１圧接部および第２圧
接部、また、５２ｃはホルダ絶縁本体４２ａの整流子側
端面に掛合された切り起こしストッパ舌片であり、これ
らにより、端子金具４７のホルダ絶縁４２への挿着状態
が保持されるようになっている。

【００３２】受け部５１にはピッグテール４５の他端部
がスポット溶接等により固定されていて、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。

【００３３】ばね４６はその両端をブラシ４４と受け部
５１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４４の
大部分がブラシホルダ４３から突出され、ブラシ装置４
１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
に弾性的に押し付け保持される。

【００３４】前記のようにブラシ４４に電気的に接続さ
れた端子金具４７は、その一部に電気接続部４７ａを有
している。この接続部４７ａは端子主部５２における受
け部５１と反対側の端部を折り曲げた部分で形成されて
いる。この電気接続部４７ａは、前記電気接続部３４ａ
に接近して、これと平行に非接触に設けられたものであ
り、したがって、電気接続部３４ａと同様に整流子２９
の近傍でかつこの整流子２９とブラシ４４との間で発生
するスパークの発生側に配置されている。

【００３５】前記一対の端子金具３４、４７は、その電
気接続部３４ａ、４７ａ間に設けられる導電性の感熱溶
断体５３で電気的に接続されている。これら端子金具３
４、４７と、感熱溶断体５３とにより感熱スイッチとし
て機能するスパーク保護装置５４が形成されている。

【００３６】感熱溶断体５３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５３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５３は、その融点以下では固まっていて電機
子２５の電流経路に挿入された前記一対の端子金具３
４、４７とを電気的に接続するとともに、前記融点以上
では溶けて端子金具３４、４７間の電気的接続を断つた
めに設けられている。

【００３７】感熱溶断体５３は、一定量の感熱溶断材料
を予め所定形状、例えば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電気
接続部３４ａ、４７ａの内の一方に溶融接着されて、こ
の一方の電気接続部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。

【００３８】この感熱溶断体５３の他端面には他方の電
気接続部が密接されていて、それにより感熱溶断体５３
と他方の電気接続部とが電気的に接続されている。な
お、この密接は、内部に既に端子金具３４が配置された
フレーム２１に、その外側から、予め端子金具４７が固
定されたブラシ装置４１を挿入してねじ止めすることに
伴ってなされるようになっている。

【００３９】なお、図５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。図３および図５中矢印Ａは電機子
２５の回転方向を示している。

【００４０】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、スパ
ーク保護装置５４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。スパーク保護装置５４は、両端子
金具４３、４７をスイッチ接片として利用した構成をな
していて、既述のように整流子２９の近傍であって、し
かも、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。

【００４１】そのため、所定温度（感熱溶断体５３の融
点）以下では、スパーク保護装置５４の感熱溶断体５３
が予め成形された状態を保持しているので、この溶断体
５３を介して両スイッチ接片をなす端子金具４３、４７
の電気接続部３４ａ、４７ａ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スパーク保護
装置５４は、言わばスイッチを閉じたと等価の状態を保
持している。

【００４２】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からアーマチュアコイル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。

【００４３】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。

【００４４】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。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る。

【００４５】こうした温度上昇によりブラシ４４の温度
は、このブラシ４４が接触しているブラシホルダ４３に
伝えられる。しかし、ブラシ４４に電気的に接続された
端子金具３４は、ホルダ絶縁４２のホルダ絶縁本体４２
ａにより熱絶縁されている（前記本体４２ａのホルダ取
付け孔４９と端子取付け孔５０との間を仕切る隔壁部分
４２ｃで熱絶縁する。）ので、ブラシ４４およびブラシ
ホルダ４３の熱が端子金具３４に伝わることが防止され
る。しかも、整流子２９に最も接近している両端子金具
３４、４７の整流子側先端部からなる電気接続部３４
ａ、４７ａとこれらの間に挟持された感熱溶断体５３
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、定常スパークにまともに晒されることが
ないような距離を隔てて配置されているから、前記スパ
ーク保護装置５４の温度上昇、特に、その感熱溶断体５
３の温度上昇はさほど大きくはならない。

【００４６】ところで、例えばアーマチュアコイル２８
が一本でも何等かの原因で断線した場合には、整流子２
９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大きく異
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。

【００４７】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
３４、４７の電気接続部３４ａ、４７ａとこれらの間の
感熱溶断体５３は、異常スパークに有効に晒されて、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、それに感熱溶断
体５３回りが直接晒されて、感熱溶断体５３の温度が急
速に上昇する。

【００４８】それにより、スパーク保護装置５４の取り
分け感熱溶断体５３の温度が所定温度以上になると、感
熱溶断体５３が、主として整流子２９に最も近い電気接
続部３４ａ側から溶断されるから、両端子金具３４、４
７の電気接続部３４ａ、４７ａ間の電気的接続が断たれ
る。言い換えれば、スパーク保護装置５４において電機
子２５に流れる電流経路を切って、言わばスイッチを開
いた状態となる。

【００４９】以上のように前記構成のスパーク保護装置
５４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、このスパークにより感熱溶断体５３の温
度が速やかに所定温度以上に達し、電機子２５に流れる
電流経路をスパーク保護装置５４で素早く切って、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。

【００５０】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、前記スパーク保護装置５４の異常スパークに対する
速やかな保護動作で、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。

【００５１】また、本実施例の構成においては、スパー
ク保護装置５４の感熱溶断体５３に所定形状に予め成形
されたブロックを採用したので、この溶断体５３を、電
気接続部４３ａ、４７ａ間に半田を盛って設ける場合に
比較して、感熱溶断体５３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。

【００５２】そして、既述のように定常スパーク発生時
と異常スパーク発生時との感熱溶断体５３回りの温度差
を大きくできることとと相俟って、感熱溶断体５３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
５３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スパーク保護装置５３に前記保護
動作を行わせることができる。

【００５３】また、以上の構成のスパーク保護装置５４
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。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、安価に提供できる。

【００５４】しかも、ホルダ絶縁４２の融点は感熱溶断
体５３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５３を溶断させて電機
子２５に流れる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
ことを原因としてスパーク保護装置５４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、スパーク保
護装置５４の保護動作を確実に営ませることができる。

【００５５】図６は本発明の第２実施例を示している。
この第２実施例は、両端子金具の電気接続部回りの構造
のみが前記第１実施例とは異なる。それ以外の構成は図
６に図示されない部分を含めて図１〜図５に示した前記
第１実施例の回転電機用ブラシのスパーク保護装置と同
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５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。

【００５６】第２実施例において、端子金具４７の電気
接続部４７ａは、直角に折り曲げられた部分ではなく、
ブラシホルダ４３の軸方向と平行に延びて整流子２９に
最も接近した平坦な先端部分で形成されている。この電
気接続部４７ａに予め成形された感熱溶断体５３の一端
面が超音波溶接などの圧接により溶融接着されている。

【００５７】端子金具３４の電気接続部３４ａも直角に
折り曲げられた部分ではなく、ブラシホルダ４３の軸方
向と平行に延びて整流子２９に最も接近した平坦な先端
部分で形成されている。端子金具３４はばね鋼からな
り、特に、電気接続部３４ａを有した先端側部分３４ｂ
は、図６中２点鎖線で示されるように自由状態では端子
金具４７の電気接続部４７ａに接することなくこの接続
部４７ａ側に近寄るようになっている。

【００５８】ブラシ装置４１のフレーム２１への取付け
に伴って、予め電気接続部４７ａに溶融接着された感熱
溶断体５３は、前記先端側部分３４ｂを２点鎖線の状態
から実線で示す状態とするように弾性変形させるもので
ある。それによって、スパーク保護装置５４が組み立て
られ、この組み立てにより、端子金具３４の電気接続部
３４ａが、感熱溶断体５３の他端面に押付けられて弾性
的に圧接保持されるようになっている。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。

【００５９】この第２実施例においても、電機子に流れ
る電流経路の一部をなして設けられるスパーク保護装置
５４は、ブラシ４４およびブラシホルダ４３に対して熱
絶縁された端子金具３４、４７の電気接続部３４ａ、４
７ａ間を感熱溶断体５３で電気的に接続した構成であ
り、両端子金具３４、４７をスイッチ接片とするスイッ
チと等価であるから、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。なお、この第２
実施例では、異常スパーク発生時に、感熱溶断体５３は
主として電気接続部４７ａ側から溶断する。

【００６０】しかも、この第２実施例によれば、前記先
端側部分３４ｂのばね性により、電気接続部３４ａと感
熱溶断体５３とが点接触して電気的に接続されることを
防止できる。そのため、電源のＯＮ−ＯＦＦに伴い、電
気接続部３４ａと感熱溶断体５３と間の局部に電流が集
中して流れることが防止されるので、電流集中により不
用意に感熱溶断体５３が溶断する恐れをなくすことがで
きる。

【００６１】図７は本発明の第３実施例を示している。
この第３実施例は、両端子金具の電気接続部回りの構造
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に図示されない部分を含めて図１〜図５に示した前記
第１実施例の回転電機用ブラシのスパーク保護装置と同
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５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。

【００６２】第３実施例において、端子金具４７の電気
接続部４７ａは、直角に折り曲げられた部分ではなく、
ブラシホルダ４３の軸方向と平行に延びて整流子２９に
最も接近した平坦な先端部分で形成されている。

【００６３】端子金具３４の電気接続部３４ａも直角に
折り曲げられた部分ではなく、ブラシホルダ４３の軸方
向と平行に延びて整流子２９に最も接近した平坦な先端
部分で形成されている。端子金具３４はばね鋼からな
り、特に、電気接続部３４ａを有した先端側部分３４ｂ
は、図７中２点鎖線で示されるように自由状態では端子
金具４７の電気接続部４７ａからより離れるようになっ
ている。

【００６４】電気接続部３４ａには予め成形された感熱
溶断体５３の一端面が超音波溶接などの圧接により溶融
接着されている。感熱溶断体５３は、他端面にかしめ凸
部５３ａを有しており、この凸部５３ａを電気接続部４
７ａに設けた孔に通してかしめ止めされている。それに
より、前記先端側部分３４ｂを弾性変形させて図７中実
線に示すようにスパーク保護装置５３を組み立ててい
る。前記かしめ止めは、フレーム２１に設けられた図示
しない加工用の孔から工具を通してフレーム２１内で行
われるようになっている。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。

【００６５】この第３実施例においても、電機子に流れ
る電流経路の一部をなして設けられるスパーク保護装置
５４は、ブラシ４４およびブラシホルダ４３に対して熱
絶縁された端子金具３４、４７の電気接続部３４ａ、４
７ａ間を感熱溶断体５３で電気的に接続した構成であ
り、両端子金具３４、４７をスイッチ接片とするスイッ
チと等価であるから、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。なお、この第３
実施例では、異常スパーク発生時に、感熱溶断体５３は
主として電気接続部４７ａ側から溶断する。

【００６６】しかも、この第３実施例によれば、感熱溶
断体５３が溶断すると、端子金具３４の電気接続部３４
ａを有した先端側部分３４ｂのばね性により、直ちに前
記先端側部分３４ｂが図７中実線位置から２点鎖線で示
す位置に移動されるから、前記溶断に伴う端子金具３
４、４７間の電気的接続を即時に断って、このスパーク
保護装置５４の動作の信頼性をより高めることができ
る。

【００６７】なお、本発明は前記各実施例には制約され
ない。例えば、前記各実施例では、電機子に流れる電流
経路の一部をなして設けた一対の端子金具のうちの一方
には、ブラシ装置４１が備える端子金具を利用したの
で、部品点数が少なくて済む利点があるが、ブラシ装置
４１の端子金具４７とは別にスパーク保護装置用の一対
の端子金具を設けて実施することができ、こうする場合
には、ブラシ装置４１の位置に制約されずにスパーク保
護装置を整流子２９の回りに配置でき、設計の自由度を
高めることができる。

【００６８】また、本発明のスパーク保護装置におい
て、その感熱溶断体は、要すれば、所定温度以下では溶
けることなく電気接続部間を電気的に接続して電機子に
流れる電流を通すとともに、異常スパークの熱的影響に
より所定温度以上で溶けて前記電気的接続を断つもので
あればよいので、前記各実施例で用いた半田のブロック
に代えて温度ヒューズを採用することもできる。

【００６９】また、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のブラシを保護するスパーク保
護装置として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のブラ
シを保護するスパーク保護装置としても適用できる。

【００７０】

【発明の効果】以上詳記したように本発明に係る回転電
機用ブラシのスパーク保護装置は、電機子に流れる電流
経路の一部をなしており、第１、第２の端子金具の電気
接続部間を感熱溶断体で電気的に接続した構成であるか
ら、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、異常スパークにより感熱溶断体を所定温度以上
に昇温させて溶かしスイッチを開いた状態として前記電
流経路を切って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
シの温度が異常に上昇することがなくなり、ブラシおよ
び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。さらに、以上のように部品数を削減
できるとともに、ブラシの温度の影響を受けることがな
いので、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実施例に係るスパーク保護装置を
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線に沿って示すスパーク保護装置
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６】本発明の第２実施例に係るスパーク保護装置回
りの構成を示す前記図３相当の断面図。

【図７】本発明の第３実施例に係るスパーク保護装置回
りの構成を示す前記図３相当の断面図。

【符号の説明】

１３…整流子電動機、 ２５…電機子、 ２９…整流子、 ３１…固定子、 ３４…端子金具 ３４ａ…端子金具３４の電気接続部、 ４１…ブラシ装置、 ４２…ホルダ絶縁、 ４２ｃ…隔壁部分、 ４３…ブラシホルダ、 ４４…ブラシ、 ４５…ピッグテール、 ４６…ばね、 ４７ａ…端子金具４７の電気接続部、 ５３…感熱溶断体、 ５４…スパーク保護装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02K 13/00 H01R 39/46

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電機子の整流子に弾性的に押し付けられる
   ブラシと、前記整流子との間に発生するスパークに対す
   る回転電機用ブラシのスパーク保護装置であって、 前記電機子に流れる電流経路に電気的に接続して設けら
   れるとともに前記整流子の近傍で前記スパークの発生側
   に配置される電気接続部を有した第１端子金具と、 前記電機子に流れる電流経路に電気的に接続して設けら
   れるとともに前記整流子の近傍で前記スパークの発生側
   において前記電気接続部に接近して非接触に配置される
   電気接続部を有した第２端子金具と、前記ブラシの軸方向移動をガイドするブラシホルダから
   前記整流子側に突出した前記ブラシの先端部における前
   記スパークの発生側の側面と対向して異常スパークに晒
   されるように 前記両電気接続部間に設けられこれら両電
   気接続部を所定温度以下で電気的に接続するとともに、
   この電気的接続を前記異常スパークの熱的影響による所
   定温度以上で溶けて断つ感熱溶断体とからなることを特
   徴とする回転電機用ブラシのスパーク保護装置。
2. 【請求項２】電機子の整流子に弾性的に押し付けられる
   ブラシと、前記整流子との間に発生するスパークに対す
   る回転電機用ブラシのスパーク保護装置であって、 前記電機子に流れる電流経路に電気的に接続して設けら
   れるとともに前記整流子の近傍で前記スパークの発生側
   に配置される電気接続部を有した第１端子金具と、 前記電機子に流れる電流経路に電気的に接続して設けら
   れるとともに前記整流子の近傍で前記スパークの発生側
   において前記電気接続部に接近して非接触に配置される
   電気接続部を有した第２端子金具と、 前記両電気接続部間に設けられこれら両電気接続部を所
   定温度以下で電気的に接続するとともに、この電気的接
   続を前記異常スパークの熱的影響による所定温度以上で
   溶けて断つ感熱溶断体とからなり、 前記第１、第２の端子金具の内で前記ブラシに対して遠
   く配置された一方の電気接続部が他方の電気接続部から
   離れる方向にばね性を有しており、このばね性により、
   前記一方の電気接続部の前記整流子の外周面に対する離
   間距離が、前記感熱溶断体が溶断する以前よりも前記感
   熱溶断体が溶断した場合の方が大きくなるようにしたこ
   とを特徴とする回転電機用ブラシのスパーク保護装置。