CN1141528A - 内置热保护器的模制电动机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种模制电动机，该电动机能够改善装配作业性并且能实现由热保护器产生的高精度的保护动作。该电动机具有把双金属触点封入有底筒状的树脂外壳内而形成的热保护器，该热保护器在使树脂外壳同线圈端部相接触的状态下模铸成一体，并且铸造材料紧贴在树脂外壳的表面上。

Description

内置热保护器的模制电动机

本发明涉及一种使用具有电绝缘性的、由合成树脂制成的铸造材料铸造线圈的模制电动机(mould motor)。

在现有技术中，在家用空调器等的送风风扇中使用的电动机，如日本实用新型公开公报平5-2553号(H02K3/44)所示，大多采用由具有电绝缘性的热固性树脂(铸造材料)整体固化(铸造)定子铁心和线圈(定子线圈)的电动机(以下称为模制电动机)。

当在这种模制电动机的线圈中流过过大电流而发生异常发热时，就存在烧毁或着火以至于火灾的问题，因此在这种模制电动机中安装如上述公报中所示的作为热敏元件的保护用热保护器。

该热保护器是在有底筒状的矩形树脂外壳内封入双金属接点而构成的，该树脂外壳由模制电动机本体尺寸所限制，通常为长3.9mm、横15.5mm、宽7.3mm、厚0.9mm左右的尺寸。

所述热保护器是整体铸造在模制电动机的铸造材料中，或者如上述公报那样用后插入的方法装到铸造时预先形成的容纳凹处内。这样，检测线圈的异常发热使双金属片动作，以完成断开电源等保护动作。

但是，由于现有的热保护器的树脂外壳是用聚丁基对苯二酸酯材料成型的，则在在铸造材料中进行整体铸造的方式下，因铸造时的温度和压力造成树脂外壳变形，从而产生双金属接点的动作点偏移的问题。

即，上述聚丁基对苯二酸酯的热变形温度，即使在该材料是用玻璃纤维进行增强的情况下，在压力为18.6kg/平方厘米下是+200℃，而未进行补强的材料的热变形温度，在同等条件下低至+60℃，而在模制电动机的铸造材料是不饱和聚酯树脂的情况下，由于其模铸温度和压力分别是+160℃和70kg/平方厘米，则在该温度和压力下树脂外壳容易发生变形。

为此，在现有技术中，在热保护器上包覆钢板制的外覆层，然后将其适当地与定子线圈接触，再进行模铸等的复杂作业。

另一方面，如上述公报那样，在形成容纳部分后进行插入的方式下，无论如何都不能得到同线圈的直接接触而使热传导速度被延迟。为此，从异常发热开始到热保护器产生动作为止的延时变长，则保护动作滞后，为了避免这种情况，曾试图采取把双金属片的动作点设低的对策，但在有关的情况下，就有易于产生误动作的问题。

本发明是为了解决上述现有技术中的问题而进行的，其目的是提供这样一种模制电动机，它能够改善装配作业性并且能实现热保护器的高精度保护动作。

本发明的模制电动机具有定子铁心、设在该定子铁心中的定子线圈以及受到由该定子线圈产生的磁场的作用而旋转的转子，同时至少定子线圈的一部分由对合成树脂铸造材料进行模铸而形成，其中还包括由有底筒状的合成树脂外壳和封入该外壳内并在预定温度切换开闭的双金属接点所构成的热保护器、用于通过该热保护器的双金属接点来控制提供给定子线圈的通电的连线；合成树脂铸造材料的作用是使热保护器的合成树脂外壳同定子线圈的线圈端部相接触并且保持合成树脂外壳同铸造材料的紧密贴合，进而埋设连接线。

连接线是在埋设在铸造材料内的印刷电路板上所形成的布线图形，热保护器的双金属接点和定子线圈是通过该布线图形连接起来的。

根据本发明，由于是在把合成树脂外壳同定子线圈的线圈端部相接触的状态下整体铸成热保护器并且使铸造材料紧贴在树脂外壳表面上，就可以大大简化热保护器的装配作业，而改善模制电动机的装配作业性。由于提高了热保护器同定子线圈的热传导性，就能实现迅速的保护动作。

此外，本发明的模制电动机是用模铸时的压力下的热变形温度高于模铸温度的树脂材料来形成热保护器的合成树脂外壳。

并且用对于模铸时铸造温度和压力的变形量为零或极小的树脂材料来形成热保护器的合成树脂外壳。

而且，热保护器的合成树脂外壳是用在压力18.6kg/平方厘米下的热变形温度为+260℃以上的聚次苯基硫化物树脂形成的。

根据这种结构，即使在铸造时的温度和压力下也能使热保护器的合成树脂外壳的变形量为零或极小，就能防止误动作的发生而实现高精度的保护动作。

本发明的模制电动机中，定子线圈是圆环型电动机的定子线圈，热保护器的树脂外壳同该定子线圈的线圈端部相接触。

再者，定子线圈是分相线圈、凸极线圈或罩极型电动机的定子线圈，热保护器的树脂外壳同该定子线圈的线圈端部相接触。

根据本发明，可使热保护器的树脂外壳小型和薄型化，因而最适合于可实现特别小型化的环形电动机的定子线圈的保护。

本发明的模制电动机中，把在压力为18.6kg/平方厘米下热变形温度为+260℃以上以及在温度为+320℃、压力为1000kg/平方厘米下流动长为120mm的聚次苯基硫化物树脂在+290℃～+310℃的温度下加热熔融，以50～70kgf/平方厘米的射出压力注入到保持在+150℃的温度下的预定金属模内，然后通过冷却形成有底筒状的树脂外壳，同时在该树脂外壳内插入双金属接点，通过在将引线引出的状态下进行封口而构成内置的热保护器。

图1是本发明的模制电动机的纵截面图；

图2是本发明的横制电动机定子的纵截面图；

图3是图2的定子的后视图；

图4是图2的定子的正视图；

图5是本发明的模制电动机的平截面图；

图6是本发明的模制电动机的定子铁心的平面图；

图7是本发明的内置于模制电动机中的热保护器的平截面图；

图8是图7的热保护器的A-A线截面图；

图9是本发明的模制电动机的电路图；

图10是图7的热保护器的成型金属模的纵截面图；

图11是表示本发明的模制电动机的制造过程的金属模的纵截面图。

下面根据附图详细描述本发明的实施例。图1是本发明的模制电动机M(单相感应电动机)的纵截面图。该模制电动机M如图1所示那样具有定子A和转子B及转轴C，在定子铁心1中，线圈3(定子线圈)以环状绕装在轭部1C、2C上，轭部1C、2C通过绝缘体(insulator)2跨在铁心1的齿部1b、2b之间，通过从个侧填充由作为电绝缘性合成树脂的不饱和聚酯所构成的预先混合铸造材料来进行模铸从而形成机架4。

其中，通过把图6所示的半环状(弧状)的电磁钢片多层叠装起来并由铆接把凸起5联结起来，在夹紧的半环状(弧状)的铁心1a、2a上分别设置绝缘体2(半环状(弧状))和线圈3，在此状态下相互对接，然后用上述铸造材料进行模铸连接而形成圆环状(环状)，由此得到定子铁心1。

在由定子铁心1、绝缘体2和线圈3构成的定子A的上述绝缘体2上装有半环状(弧状)的印刷电路板12A、12B，在该印刷电路板12A、12B装有霍耳元件(或霍耳IC)H和热保护器S等驱动电路部件。此时，从绝缘体2上凸出地设置用于支撑电路板的销钉38，在该销钉38上插入扣合印刷电路板12A、12B的支撑孔40。由此，印刷电路板12A、12B跨在半环状的绝缘体2之间，由其进行支撑，同时通过印刷电路板12A、12B把定子铁心的两铁心1a、2a结合成环状。而且，这两印刷电路板12A、12B的安装位置是在定子A的线圈端部侧，故该位置不同线圈3相接触。

装有线圈3的定子铁心1通过用上述铸造材料整体成型固化而形成定子A，此时，印刷电路板12A、12B埋设在铸造材料内。同印刷电路板12相连接的热保护器S设置成同定子A的线圈端部侧的线圈3相接触，由上述铸造材料模铸成一体。

在印刷电路板12A、12B上形成位于连接电源的端子13(仅在印刷电路板12A上)和如下述的连接线圈3的多个连接部分24之间的多个布线图形。例如，在四极的情况下，如图5所示，形成D、E、F、G、N的布线图形(连线)，热保护器S同该布线图形的一部分相连接，通过相应的布线图形同线圈3相连接。

而且，在未设置印刷电路板的情况下，热保护器S直接连接到线圈3终端上的不具备线圈功能的部分(连接线)上。

上述印刷电路板12A、12B具有凸出到其外周和内周的多个上述连接部分24··，该连接部分24形成向着对方其宽度变宽的形状，同时，从上述各布线图形D、E、F、G、N延伸到该连接部24的表面上的布线图形25成为与连接部分24相似的扩口状。在包括该布线图形25的连接部分24上绕有线圈3的引线26，并进行焊接。

在上述印刷电路板12A、12B上，如图5所示，在避开上述布线图形的位置上设有印刷电路板12A、12B的支撑销钉27的连接部分28。在印刷电路板12A上安装同上述端子13相连接的供电引线15，由固定在该引线上的合成树脂制的衬套16夹住该引线15，以保护其免受模铸成型时产生的热和压力，或者照顾到同树脂的贴合性的改善。

在图1中，在机架4上设有同机架4整体形成在轴向一侧的轴承座6。在机架4的轴向的另一侧设有由钢板冲压加工形成的轴承架9，该轴承架9通过小螺钉10固定在机架4上，由嵌在其内部的轴承11和轴承7支承具有上述转子线圈的转子B。

下面用图7和图8来说明上述本发明的热保护器S。在有底筒状的矩形树脂外壳50内，热保护器S的构成包括：安装在用导电材料构成的臂54上的双金属片53及活动触点51；同用导电材料构成的板55一起安装在其上的固定触点52；分别连接在臂54和板55上的引线59和60；聚次苯基硫化物树脂制的绝缘部件56和57以及环氧树脂制的封口材料58等。

上述树脂外壳50具有长3.9mm、横15.5mm、宽7.3mm、厚0.9mm的尺寸，其材质由聚次苯基硫化物树脂形成。

该聚次苯基硫化物的热变形温度在压力为18.6kg/平方厘米下为+260℃以上，在温度为+320℃、压力为1000kg/平方厘米下的流动长为120mm。

在成型这种树脂外壳50时，如图10所示，在上金属模61和下金属模62之间插入中金属模63，用泵体67把熔融的聚次苯基硫化物树脂通过喷嘴66从注入口64注入到由上述金属模子形成的空间内。此时，在泵体67的前段在+140℃下把聚次苯基硫化物的颗粒预干燥三小时。泵体67的料斗一侧温度保持在+290℃～+300℃，泵体67的喷嘴侧温度保持在+310℃，喷嘴66温度保持在+310℃～320℃，各金属模61～63的温度保持在+150℃，同时射出压力为50～70kgf/平方厘米。

其中，虽然上述聚次苯基硫化物的流动长在温度为+320℃、压力为1000kg/平方厘米下是120mm，但如上述那样通过由温度和压力进行成型的话，把熔融的树脂材料注满金属模内而进行高精度成型。

在注入之后，冷却金属模61～63，使聚次苯基硫化物固化，然后从金属模中取出树脂外壳50。接着，在树脂外壳50内插入上述臂54、双金属片53和活动触点51、板55和固定触点52、绝缘部件56和57以及分别与臂54和板55相连接的引线59和60。在引出引线59、60的状态下用密封材料58进行封口而制成热保护器S。

而且，用于聚次苯基硫化物的玻璃纤维等的填充剂很多。由于在成型时存在产生微量腐蚀性气体的情况，因而就需要采用耐磨损性和耐腐蚀性兼备的材料作为金属模材料。

如图11所示，这种模制电动机M装有绝缘体2并结合成圆环状(环状)，同时把装有线圈3、印刷电路板12A、12B的定子铁心1放置在由上模29和下模30组成的金属模内，从两处注入口引注入由不饱和聚酯组成的铸造材料来模铸定子A。

此时的铸造温度为+160℃、压力为70kg/平方厘米，但由于合成树脂注入时支撑销钉27从上模29凸出(由此，在机架4的里面形成图3的孔28A)，顶在印刷电路板12A、12B的上述相接触部分28上从而定位支撑印刷电路板12A、12B，因而防止了印刷电路板12A、12B的位置偏移和变形，在预定位置上印刷电路板12A、12B同定子A一起被固化。

铸造材料紧贴固化在热保护器S的树脂外壳50的表面上，但由于树脂外壳50与现有的降丁基对苯二酸酯相比是用上述热变形温度高的聚次苯基硫化物成型制成的，因而即使在上述压力和温度下整体铸造在铸造材料中，树脂外壳50的变形量也是为零或极小的。由此，消除了热保护器S本身的变形而防止了误动作。这已经由把模铸状态的定子A插入烘箱的实验(双金属53的动作温度+130℃、复位温度+90℃)所确认。尤其是，不需要象现有技术那样在模铸时包覆钢板制的外包覆等，因而能大大简化装配作业。

在图9中表示出模制电动机M的电路图。3M、3A分别是构成线圈3(定子线圈)的主绕组、辅助绕组，本发明的热保护器S通过双向可控硅63同商用交流电源AC相连。该双向可控硅63的控制极由控制器64控制，检测转数的上述霍耳元件H的输出同控制器64相连。电容器62串联到辅助绕组3A上。

下面用以上结构来说明其工作情况。在通常状态下，热保护器S的活动触点51如图8所示同固定触点52相接触。当由控制器64触发双向可控硅63时，给主绕组3M和辅助绕组3A通电，转子B开始旋转。控制器64根据霍耳元件H的输出来控制双向可控碴63的导通时间，进行模制电动机M的转数控制。

当转子B堵转等时在线圈3(3M、3A)中流过过大电流而产生导常发热的话，双金属片53产生动作而驱动臂54，使活动触点51和固定触点52从图8的状态分开。由此，断开线圈3的通电，模制电动机M的旋转停止。在此情况下，由于热保护器S同线圈3相接触而热传导性良好，则双金属片53能进行高精度的动作。

虽然在实施例中是以感应电动机为前提的，但也可以适用于直流电动机。虽然定子A的线圈3是以环型方式来进行说明的，但并不仅限于此，也可以是分相绕组、凸极绕组、罩极型。

如上述那样，根据本发明，在使树脂外壳同绕组相接触的状态下，用铸造材料把热保护器同绕组一起模铸成一体，并且，把铸造材料紧贴在树脂外壳表面上，因而大大简化了热保护器的装配作业，并改善了模铸成型电气装置的装配作业性。由于提高了热保护器与绕组的热传导性，则能实现迅速的保护动作。

由于即使在模铸时的温度和压力下也能使热保护器的树脂外壳的变形量为零或极小，就能防止误动作的发生而能实现高精度的保护动作。

特别是由于能使热保护器的树脂外壳小型和薄型化，则最适合于对可实现小型化的环形电动机定子绕组进行保护。

Claims (8)

1.一种模制电动机，具有定子铁心、设在该定子铁心上的定子线圈以及受到由该定子线圈产生的磁场作用而旋转的转子，同时至少所述定子线圈的一部分用合成树脂制的铸造材料进行模铸成型，其特征在于，还具有：

热保护器，它由具有底筒状的合成树脂外壳和封入该外壳内在预定温度下开闭切换的双金属触点所构成；

连结线，它用于通过该热保护器的所述双金属触点来控制供给所述定子线圈的通电；

所述合成树脂铸造材料使所述热保护器的所述合成树脂外壳同所述定子线圈的线圈端部相接触，并且使所述合成树脂外壳和所述铸造材料保持紧贴，而且埋设所述连结线。

2.根据权利要求1的模制电动机，其特征在于，连结线是在埋在铸造材料内的印刷电路板上所形成的布线图形，热保护器的双金属触点和定子线圈通过该布线图形连接起来。

3.根据权利要求1的模制电动机，其特征在于，用铸造时的压力下的热变形温度高于铸造温度的树脂材料形成热保护器的外壳。

4.根据权利要求1的模制电动机，其特征在于，用对于铸造时的铸造温度和压力而言其变形量为零或极小的树脂材料形成热保护器的外壳。

5.根据权利要求4的模制电动机，其特征在于，用压力为18.6kg/平方厘米下的热变形温度为+260℃以上的聚次苯基硫化物树脂来形成热保护器的外壳。

6.根据权利要求1、2、3、4或5的模制电动机，其特征在于，定子线圈是环型电动机的定子线圈，热保护器的外壳同该定子线圈的线圈端部相接触。

7.根据权利要求1、2、3、4或5的模制电动机，其特征在于，定子线圈是分相线圈、凸极线圈或罩极型电动机的定子线圈，热保护器的外壳同该定子线圈的线圈端都相接触。

8.一种模制电动机，其特征在于，

把压力为18.6kg/平方厘米下的热变形温度为+260℃以上以及温度在+320℃压力为1000kg/平方厘米下的流动长为120mm的聚次苯基硫化物树脂在+290℃～+310℃的温度下加热熔融；

以50～70kg/平方厘米的射出压力注入到保持在+150℃温度下的预定金属模内；

通过冷却而形成有底筒状的外壳，同时；

把双金属触点插入该外壳内；

通过在引出引线的状态下进行封口而构成热保护器，并内置该热保护器。

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