JPS6040326B2 - 抑制・絶縁部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、使用者が接触する金属部分を有する電圧伝
導部品用の絶縁部材としての役割もする雑音抑制装置に
関するものである。

この抑制・、緑部村は、二重に絶縁されかつ一部が金属
から作られたハウジングを有する電力工具および装置に
特に適している。二重絶縁とはト機能絶縁だけでなく補
充絶縁をも備えた電気モータ駆動装置を特徴づけるため
に使用される術語である。

機能絶縁は、磁極片の通常の巻線絶縁のような、工具の
適正機能および電気衝撃に対する基本的保護に必要な絶
縁を意味する。補充絶縁は、機能絶縁が故障した場合に
電気衝撃に対する保護を保証するために、機能絶縁に追
加して設けられた別個の絶縁を意味する。かくして、二
重絶縁工具においては、機能絶縁が破壊しまたは何んら
かの理由でバイパスされた場合にも、使用者の傷害を防
止するために保護障壁が残存する。たとえば、電気工具
は、電機子軸が工具に有用な仕事を行なわせる出力ェレ
メントに通常直結されている電気モータを持ちうる。電
機子上にあるワイヤ上の絶縁に加えて〜二重絶希数工具
は電機子積層体と装置の工具ェレメント間に第二の絶縁
障壁を有する。第二の絶縁障壁は工具の使用者の可能な
傷害に対して補足的保護を与え、たとえば電機子軸上に
配置されたスリーブによって与えられうる。他の場合に
は、電機子軸に絶縁部材を組込むことにより絶縁歯車を
設けることができる。もちろん二重絶縁を与えるために
利用しうるさらに他の構成もある。ここに記載される絶
縁に関する詳細な情報は、オランダ国アルンヘム、ユト
レヒトセヴエーグ３１０のＣｏｍｊｔｅｖｏｏｒｄｅＣ
ＥＥにより、「電気機器の承認規則に関する国際委員会
」（ｌｎにｒ雌ｔｉｏｎａＩＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏ
ｎ Ｒｕｌｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ａｐｐｒｏｖａｌ
ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＥｑｕｉｐｍｅｎｔ）のために出
版された、「手持ちモー夕駆動工具の仕様」ぐＳｐｅｃ
ｉｆｉｃａｔｉｏｎｆｏｒ比ｎｄ−ＨｅｌｄＭｏｔｏｒ
‐ＯｐｅｒａｔｅｄＴｏｏｌｓ”）と題するハンドブッ
クを参照することによって得られる。

二重絶縁工具は他の工具と同様に高周波雑音を発生する
。

動力工具において発生されるこの高周波雑音は一般に２
つの成分を有する。すなわち、ブラシ作用からのように
内部で発生される対称成分「およびブラシ作用により工
具内でやはり発生される非対称成分であり、この非対称
成分は工具を保持する使用者の接地インピーダンスの結
果として問題になる。ドリル、丸ノコなどのような電気
モータで駆動される電力工具のような電気装置は雑音抑
制手段を備えなければならず、この目的のために一般に
コンデンサおよび／またはチョークが利用され、これに
より高周波雑音を短絡しまたは導体を介して逃がす。

非対称雑音成分に影響を与えうるフィル夕を形成するた
めにコンデンサとコイルを細合せることも知られている
。しかしながら、機械内で誘導性または容量性作用によ
り発生される非対称雑音成分を導体を介して逃がす（以
下「導去Ｊという）ことはなおさらに困難である。

この目的のために、いわゆるｘ−ｙコンデンサを使用す
ることが既に知られている。すなわちＬ ３つのコンデ
ンサからなる回路構成を使用し、そのうちのｘコンデン
サは電源電圧のライン間に接続され、２つのｙコンデン
サは対称ラインに接続されたそれぞれの端子を有し、こ
れらのｙコンデンサの他のそれぞれの端子は共通端子に
おいて相互に接続される。この共通端子は、磁界の積層
固定子が工具の使用者により接触される金属部品に対し
て電気的に絶縁されている場合には、この固定子に接続
される。しかしながら、二重絶縁ドリルのギャノ・ゥジ
ングのような使用者が接触する部品上の雑音を短絡する
ためにこのようなｘ−ｙコンデンサを使用することは許
容されない。

その理由は、コンデンサに欠陥がある場合には、電圧伝
導部品と使用者が接触する金属部品間に電圧破壊を起こ
す危険が存在するからである。この危険を解消するため
に、ドイツ国および国際安全基準は電圧伝導部品と使用
者が接触する金属部品間に最小限度の絶縁を与えること
を要求する。この基準によれば、所定の長さの電圧破壊
ギャップおよび最小限度のクリープ（「沿面放電」を意
味する。以下同じ）長さを維持するために一定の絶縁間
隔が要求される。さらに、漏れ電流および高電圧抵抗に
対する条件が維持されなければならない。したがって、
現在に至るまで、安全基準に触れない簡単な方法で、使
用者が接触する金属部品上の高周波雑音を導去または短
絡することは不可能であった。

以上の点にかんがみ、この発明の一目的は、この雑音電
圧を導去すると同時に電圧伝導部品と使用者が接触する
部品との間に適切な電気絶縁を与える手段を提供するこ
とである。

この目的を達成するために、絶縁部材としても機能する
容量性抑制装置が設けられる。

この発明の一特徴によれば、抑制・絶縁部材は絶縁材料
から作られかつ２つの金属端子プレート間にこれらと接
触して配置された絶縁プレートを含む。この絶縁プレー
トは、少なくとも１脚の厚さと、絶縁プレートの表面を
通して延出しかつ金属端子プレートの２つのそれぞれの
端縁点と接合する少くとも４帆の最小クリープ長さとを
有する。したがって、この発明に係る抑制・絶縁部材は
、一方では本質的にコンデンサのように構成され、他方
では、使用者が接触する金属部品とすでに絶縁されたた
とえば巻線とを接合するための絶縁基準を満足する。

さらに、この発明に係る抑制・絶縁部村は容量性効果を
与え、これにより低周波供給電圧に対する完全な妨害が
与えられると同時に高周波雑音がこの抑制・絶縁部材を
通して導去される。この発明の抑制・絶縁部村が、電気
モータのカーボン・ブラシホルダのような電気絶縁を備
えていない工具の部品と、使用者が接触する金属部品と
を接続するために利用される場合には、この場合にも、
強化絶縁に対する基準が守らなければならず、したがっ
て絶縁プレートの厚さは少くとも２側にされ、クリープ
長さは少くとも８鰍にされうる。

抑制・絶縁部材が十分なキャパシタンスを持つようにす
るために、絶縁プレートを構成する材料の厚さはできう
る限り薄くなるように選択される。

したがって、クリープ路の長さと材料の厚さの比は好適
には少なくとも４である。このタイプの抑制・絶縁部材
の場合には、絶縁プレートは所望のクリープ長さを得る
ために金属端子プレートを越えて横に突出し、絶縁プレ
ートの材料の厚さは所定の大きさに対応しまたはこの大
きさを超過する。抑制・絶縁部材の機械的損傷を防止し
かつその絶縁能力をさらに増大するために、絶縁プレー
トと金属端子プレートは絶縁材料中に鋳込むこともでき
る。この発明のこれらその他の目的および利点は、添付
図面と関連する以下の詳細な説明からさらに明らかにな
るであろう。

高周波雑音は工具の駆動モー夕のブラシ・整流子の整流
作用によってポータブル工具中に発生する。

この雑音は２つの主成分を含む。これらの成分の１つは
ライン間成分であり、雑音の対称成分として知られてい
る。防止されないとｔ対称成分は工具に給電する給電主
線上へ流出する。他の主成分は工具中に常に存在するい
わゆる非対称成分である。非対称成分は工具の使用者が
その金属部分を把持するとき‘こ問題となる。すなわち
、それにより使用者の身体を介して大地への通路が設定
される。非対称雑音通路は使用者の身体インピーダンス
を通って大地まで延在し、ついで電力源の接地部を介し
て戻ってくる。給電主線を通って工具へ戻る回路が完成
される。雑音の対称および非対称成分は工具と同一の給
電主線により給電されるテレビジョンセットのような他
の装置にとって妨害となる。この発明は、使用者が把持
するハウジングの少なくとも一部分が金属から作られか
つ接地されていない二重絶縁工具に適用可能である。

工具内には固有の漂遊キャパシタンスがあり、これはブ
ラシによりり発生される雑音が使用者の把持する金属部
分に適する通路を与える。第１図は、対称および非対称
雑音成分を抑制するための通常のｘ−ｙキャパシタンス
構成を備えた二重絶縁工具を示す。

円弧１は工具の使用者が接触しうる工具の金属部分を示
す。モータ電機子２は給電主線１６，１８およびブラシ
４を介して１１０Ｖ、６０ＨＺ電力源３のような電源か
ら給電される。界磁コイル６もまた電力源３により励起
される。界磁コイル５は積層固定子６に巻付けられてい
る。参照数字７，８は、モータの構造に固有である界磁
コイル５と積層固定子６間のモータ中のキャパシタンス
を示し、実成分でないことを強調するために破線で示さ
れている。キャパシタンス９は同様に固有キャパシタン
スであり、モータ電機子２と使用者が接触しうる金属ハ
ウジング１との間に存在する。インピーダンス１４は工
具のハゥジング１を把持する使用者の身体のインピーダ
ンスを表わす。参照数字１０は固定子６と電機子２間の
標遊キャパシタンスを表わす。モータブラシによって発
生される高周波雑音は供給源と直列の大型チョークのよ
うな雑音用開放通路を設けることにより除去することが
できる。

別の方法は、モータの給電端子間にコンデンサー１を接
続することにより高周波短絡路をえ、これにより対称成
分が循環しうる通路を与えることである。コンデンサ１
１は本技術分野でｘコンデンサとして知られている。コ
ンデンサ１２，１３はｙコンデンサとして知られており
、雑音の非対称成分を工具内で循環させ、これによりこ
の成分が給電主綾に達するのを防止するための通路を与
えるために加えられた部品である。

ｙコンデンサの共通ノード，５は固定子６に直結されて
いる。固定子１６は使用者が接触できないものであり、
ｙコンデンサの１つが故障しても使用者を傷害しない。
非対称成分はｙコンデンサ、固定子６、漂遊キヤパシタ
ンス１０、７、８および界磁コイル５を通って工具内で
循環する。使用者が工具の露出金属部分１を把持しない
限り、非対称電流はこのようにして工具内で循環する。
使用者が工具の金属部分１を把持すると、工具内の非対
称成分の通路に並列の通路が設定される。

したがって、工具から非対称成分の一部分を、キヤパシ
タンス９、金属部分１、使用者身体のインピーダンス１
４、大地、電力源および給電主線を通して工具へ循環さ
せるところの追加通路が与えられる。追加通路のインピ
ーダンス１４は、共通ノード１５から固定子６、固有キ
ャパシタンス７、８、１０を通って界磁コイル５に至る
工具内の通路のインピーダンスより小さい。したがって
、電力源３の給電主線１６，１８中を流れる非対称成分
の大地帰還部分はかなり大きい。この発明の回路構成お
よび構成部品が低減するのは非対称成分のこの大地帰還
電流部分である。固有キヤパシタンス７、８、１０がバ
イパスされうるならば、工具内の循環通路のインピーダ
ンスは使用者により導入される追加通路のものよりはる
かに低くなることが発見された。この発明の一特徴によ
れば、第２図に示すような回路構成が設けられ、、抑制
・絶縁部材１７が共通ノード１５から金属部分１に直結
されている。

このようにして、固有標遊キヤパシタンス７、８「 １
０‘まバイパスされる。固有キャパシタンス９は固有キ
ャパシタンス７、８、１０の粗よりはるかに大きく、工
具内の循環通路のインピーダンスは追加遍路のインピー
ダンスよりはるかに小さいから、非対称成分の大地帰還
部分は大幅に低減される。抑制。

絶縁部材１７は、またｙ部品の１つが短絡した場合に適
切な電気絶縁性を与え、しかも大地帰還を介する雑音循
環を低く維持するに十分に低いインピーダンスを与えな
ければならない。第２図に示す抑制・絶縁部材１７の詳
細は、第３図および第４図に示されている。抑制・絶縁
部材１７は容量性装置であり、２つの接続用リード線２
３り２４および２つの金属端子プレート２１，２２を備
えている。これらの２つのプレート間にあるプレ−ト２
５は絶縁材料から作られている。プレート２５は円形デ
ィスクの形状を有し、接続プレートを越えて外方に突出
している。絶縁プレート２５の材料の厚さは所定の大き
さの電圧破壊ギャップが得られているように選択されて
おり、一方、端子プレート２５の横突出は、絶縁プレー
ト２５の厚さと共に、所定のクリープ長さを設定してい
る。すなわち、端子プレート２１上の端緑位置と端子プ
レート２２上の端緑位置との間の距離は、端子プレート
を越える絶縁プレートの２つの横突出距離と絶縁プレー
ト自体の厚さとの和から構成されている。電気絶縁を増
大するためのこの発明の好適実施態様によれば、端子プ
レート２１，２２は銅から作られかつ５胸の直径を有し
、絶縁プレート２５は２．１職の厚さおよび１２肌の直
径を有する。

これらの寸法に対し、ドイツ連邦共和国ラントシュツト
８３００のレジスタカンパニー（ＲｅｓｉｓｔａＣｏｍ
ｐａｎｙ）からＴｙｐｅＫ４０００セラミックとして発
売されているセラミックを利用することができる。この
形態は２．１肌の電圧破壊長さおよび９．１豚の最小ク
リープ長さを達成し、したがって強化絶縁の所定値が維
持されるのみならず超過される。強化絶縁とは、このよ
うな機械的および電気的特性により、電気衝撃に対し二
重絶縁と同程度の保護を与えるところの非改良機能絶縁
を示すものである。第２図を参照すると、抑制はｘ−ｙ
コンデンサによって与えられ、そのｘコンデンサ１１は
高周波雑音を短絡するためにライン１６，１８間に接続
され、ｙコンデンサ１２はライン１６に接続され、ｙコ
ンデンサ１３はライン１８に接続されている。

両ｙコンデンサー２，１３は図示のように相互に穣綾さ
れている。高周波雑音は、金属ハウジング１のような使
用者が接触する金属部分において起こる。この高周波雑
音を工具内で循環させるために、ｙコンデンサー２，１
３の共通／ード１５は接続リード線２３を介してこの発
明に係る抑制・絶縁部村１７に接続されている。一方、
端子プレート２２は接続リード線２４を介して金属ハウ
ジング１に接続され、したがって絶縁プレート２５はｘ
−ｙコンデンサと金属ハウジング１との間にある。図示
の実施態様における抑制６絶縁部村は絶縁を増大し、電
圧電動部品に対する使用者が接触する金属部品の絶縁の
安全基準が維持され、しかも高周波雑音を導去するため
にｘ−ｙコンデンサと金属ハウジング１との間に容量性
接続が設定される。絶縁プレート２５は、非常に高い誘
電率を持つセラミックのような絶縁材料であり、これに
より２肋の厚さの絶縁プレートを小寸法で約７０皿Ｆの
容量と粗合せて維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、使用者が接触する部品を有する電気工具に存
在するキャパシタンスを示す略式線図である。 第２図は、回路構成中にこの発明に係る抑制・絶縁部材
を備えた第１図の工具を示す略式線図である。第３図は
、この発明に係る抑制。絶縁部材の立面図である。第４
図は、第３図の抑制・絶縁部村の平面図である。１・・
・・・・金属ハウジング、２・・・・・・電機子、３・
・・・・・電源、４…・・・ブラシ、５・・・・・・界
磁コイル、６・・・・・・固定子、７，８，９，１０・
・・・・・キャパシタンス、１１……×コンデンサ、１
２，１３……ｙコンデンサ、１４……身体インピーダン
ス、１５……共通ノード、１６，１８・・・・・・給電
ライン、１７・・・・・・抑制・絶縁部材、２１，２２
・・・・・・金属プレート、２３，２４……リード線、
２５……絶縁プレート。 Ｆノタノ Ｆ′年２ Ｆノ年３ Ｆノ６子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 手持形電力工具の電圧がかかる部分から高周波雑音
   を使用者が接触する工具の露出金属部品へ伝達する抑制
   ・絶縁部材であつて、 電圧がかかる部分および露出金
   属部分にそれぞれ接続可能な２つの接続プレート；と、
   前記接続プレート間にはさまれた絶縁材料のプレート
   状エレメントを具備し、前記プレート状エレメントが、
   所定の厚さを有しかつ前記接続プレートの周辺を越えて
   外方に突出し、工具の露出部品を電圧がかかる部分から
   電気的に絶縁するに十分な長さのクリープ路を前記両接
   続プレートの間に形成するようにしたこと；からなるこ
   とを特徴とする前記抑制・絶縁部材。 ２ 前記プレート状エレメントが少なくとも１ｍｍの厚
   さを有し、前記クリープ路が、前記接続プレートの一方
   の周縁から他方の周縁まで前記エレメントの表面を通し
   て延在し、前記クリープ路が少なくとも４ｍｍの長さを
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の抑
   制・絶縁部材。 ３ 前記厚さが少なくとも２ｍｍであり、前記クリープ
   路や少なくとも８ｍｍの長さを有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の抑制・絶縁部材。 ４ 前記クリープ路の長さと前記厚さの比が４であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の抑制・絶縁
   部材。 ６ 絶縁材料の本体を含み、前記プレートと前記エレメ
   ントが該絶縁材料中に鋳込まれていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の抑制・絶縁部材。 ６ 回路構成の一部として、 工具の入力電流供給ライン間に直列に接続された２つ
   のｙ形フイルタコンデンサを有し、前記フイルタコンデ
   ンサが相互に接続されて共通ノードを形成しており；
   前記接続プレートの一方が前記共通ノードに接続され、
   他方が工具の露出金属部品に接続されており； 前記プ
   レート状エレメントが、所定の厚さを有しかつ前記接続
   プレートのそれぞれの周辺を越えて外方に突出し、前記
   ｙ形フイルタコンデンサの少なくとも１つが故障した場
   合に、露出金属部品を入力電流供給ラインから電気的に
   絶縁するに十分な長さのクリープ路を前記プレート間に
   形成するようにした；ことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の抑制・絶縁部材。 ７ 入力電流供給ライン間に１つのｘ形フイルタコンデ
   ンサが接続されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第６項記載の抑制・絶縁部材。