JP5072805B2 - コンデンサ誘導電動機および換気扇 - Google Patents

Description

本発明はコンデンサ誘導電動機および換気扇に関し、特に、進相コンデンサおよび分圧コンデンサをコンデンサ誘導電動機に搭載する方法に関する。

コンデンサ誘導電動機では、分圧コンデンサをモータ巻線に直列に接続し、分圧コンデンサにて電源電圧を分圧することで、速調を得ることが行われている。

また、特許文献１には、電動機のスペース的に広い中心部を利用して進相コンデンサを搭載することで、コンデンサ誘導電動機の大型化や特性の悪化を防止する方法が開示されている。

また、特許文献２、３には、速度調整のための変速巻線を設け、所定の巻数毎に設けられたタップの接続を切り換えることにより、コンデンサ誘導電動機の速度調整を可能とする方法が開示されている。

また、特許文献４には、補助コイルに接続される進相コンデンサの総容量を変更することにより、コイルの総巻数を変化させることなく、モータの出力調整を行う方法が開示されている。

特開２００６−３１４１６６号公報 特開平７−１２３６５９号公報 特開平９−４６９８５号公報 特開２００４−３６４４３４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、進相コンデンサが単体として構成されているため、進相コンデンサを電動機に内蔵した上に、分圧コンデンサも電動機に内蔵すると、コンデンサ誘導電動機の大型化を招くようになる。そのため、コンデンサ誘導電動機が搭載された製品も大型化し、例えば、コンデンサ誘導電動機を換気扇に用いた場合には、換気扇を薄壁に設置できなくなるという問題があった。

一方、コンデンサ誘導電動機の大型化を抑えるために、分圧コンデンサを電動機の外部に設置すると、モータの外部結線が複雑化するという問題があった。

さらに、分圧コンデンサの異常時にも製品からの発煙や発火がないなどの安全確保を図るために、分圧コンデンサを板金で覆う必要があり、余分に部品が必要になり、構造が複雑化するとともに、コストアップを招くという問題があった。

また、特許文献２、３に開示された方法では、電動機の速調を得るには、巻線を余分に設ける必要があるため、モータ効率が悪化したり、電磁加振力が大きくなり、振動騒音が増大したりするという問題があった。

また、特許文献４に開示された方法では、進相コンデンサの総容量を変更すると、回転磁界のバランスが崩れるため、モータ効率が悪化したり、電磁加振力が大きくなり、振動騒音が増大したりするという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大型化を抑えつつ、進相コンデンサおよび分圧コンデンサを内蔵することが可能なコンデンサ誘導電動機および換気扇を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のコンデンサ誘導電動機は、回転子が挿入され、巻線が巻回された固定子と、外郭を構成するブラケットの軸方向端に配置され、前記巻線に接続される接続端子が設けられた端子台と、前記端子台に配置され、前記巻線に印加される交流電圧の位相を進める進相コンデンサと、前記端子台に配置され、前記巻線に印加される電源電圧を分圧する分圧コンデンサとを備えることを特徴とする。

この発明によれば、コンデンサ誘導電動機の大型化を抑えつつ、進相コンデンサおよび分圧コンデンサをコンデンサ誘導電動機に内蔵することが可能という効果を奏する。

以下に、本発明に係るコンデンサ誘導電動機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明に係るコンデンサ誘導電動機の実施の形態１の概略構成を示す斜視図、図２は、図１のコンデンサ誘導電動機の概略構成を示す外観図、図３は、図２のコンデンサ誘導電動機の概略構成を示す断面図、図４は、図１のコンデンサ誘導電動機に搭載される積層コンデンサの概略構成を示す斜視図、図５は、図４の積層コンデンサの概略構成を示す外観図である。

図１〜図３において、コンデンサ誘導電動機の固定子３には巻線４が巻回されるとともに、回転子１が挿入され、回転子１には回転軸２が設けられている。そして、回転子１および固定子３の周囲は、回転軸２が突出するようにして、コンデンサ誘導電動機の外郭を構成するブラケット５およびフレーム６にて覆われ、回転子１は軸受７ａ、７ｂを介してブラケット５およびフレーム６にて支持されている。

そして、ブラケット５の軸方向端には端子台８が配置され、端子台８には巻線４に接続される接続端子９ａ、９ｂが設けられるとともに、積層コンデンサ１１が配置されている。なお、端子台８には、温度ヒューズを配置したり、電源リードを引き出したりすることができ、温度ヒューズや電源リード以外にも電気部品を収納することができる。また、端子台８の径は、ブラケット５の径とほぼ等しくすることができ、樹脂などの絶縁体で構成することができる。また、接続端子９ａ、９ｂは、巻線４に接続されるリード線を絡めたピンであってもよいし、巻線４に接続されている平板端子であってもよい。

ここで、積層コンデンサ１１には、進相コンデンサ１１ａおよび分圧コンデンサ１１ｂが設けられ、進相コンデンサ１１ａと分圧コンデンサ１１ｂとは互いに積層することができる。そして、図５に示すように、進相コンデンサ１１ａと分圧コンデンサ１１ｂとは互いに積層された状態でケース１２に収容されている。なお、進相コンデンサ１１ａと分圧コンデンサ１１ｂはケース１２に収容された状態で樹脂にて封止することができる。そして、端子台８には、積層コンデンサ１１が覆われるようにしてカバー１０が被せられている。

なお、積層コンデンサ１１を端子台８に配置する場合、端子台８の中央部に配置することが好ましく、端子台８の配置領域は隔壁で仕切ることが好ましい。これにより、進相コンデンサ１１ａおよび分圧コンデンサ１１ｂをコンデンサ誘導電動機に内蔵した場合においても、周囲からの外乱を受けにくくして、進相コンデンサ１１ａおよび分圧コンデンサ１１ｂを保護することが可能となるとともに、コンデンサ誘導電動機の外径が増大するのを防止することができ、コンデンサ誘導電動機の大型化を抑制することができる。

ここで、図４に示すように、進相コンデンサ１１ａの一方の端子と分圧コンデンサ１１ｂの一方の端子とはリード線Ｒ４を介して互いに接続されている。そして、進相コンデンサ１１ａの一方の端子からは、リード端子Ｒ１が引き出されるとともに、進相コンデンサ１１ａの他方の端子と分圧コンデンサ１１ｂの他方の端子からは、リード端子Ｒ２、Ｒ３がそれぞれ引き出されている。

そして、リード端子Ｒ２、Ｒ３が接続端子９ａ、９ｂにそれぞれ接続されることにより、進相コンデンサ１１ａの両端が巻線４に接続されるとともに、分圧コンデンサ１１ｂの一端が巻線４に接続される。

図６は、図１のコンデンサ誘導電動機のモータ結線状態を示す回路図である。図６において、巻線４には主巻線Ｍ１および補助巻線Ｍ２が設けられている。そして、主巻線Ｍ１の一端および補助巻線Ｍ２の一端は電源端子Ｔ１に接続され、主巻線Ｍ１の他端、進相コンデンサ１１ａの一端および分圧コンデンサ１１ｂの一端は電源端子Ｔ２に接続されている。また、補助巻線Ｍ２の他端は、進相コンデンサ１１ａの他端に接続され、分圧コンデンサ１１ｂの他端は、電源端子Ｔ３に接続されている。

そして、強ノッチ時には、電源端子Ｔ１、Ｔ２間に電源を入れることにより、電源電圧が分圧コンデンサ１１ｂにて分圧されることなく、主巻線Ｍ１および補助巻線Ｍ２に印加される。また、弱ノッチ時には、電源端子Ｔ１、Ｔ３間に電源を入れることにより、電源電圧が分圧コンデンサ１１ｂにて分圧されてから、主巻線Ｍ１および補助巻線Ｍ２に印加される。

また、強ノッチ時および弱ノッチ時のいずれにおいても、主巻線Ｍ１および補助巻線Ｍ２に印加される交流電圧の位相が進相コンデンサ１１ａにて進められ、回転磁界ができる。

ここで、進相コンデンサ１１ａおよび分圧コンデンサ１１ｂを積層して端子台８に配置することで、コンデンサ誘導電動機の大型化を抑えつつ、進相コンデンサ１１ａおよび分圧コンデンサ１１ｂをコンデンサ誘導電動機に内蔵することができる。

このため、コンデンサ誘導電動機を換気扇に用いた場合においても、換気扇を薄壁に設置することが可能となるとともに、モータ効率の劣化や振動騒音の増大を抑制しつつ、コンデンサ誘導電動機の速調を得ることが可能となる。

また、進相コンデンサ１１ａおよび分圧コンデンサ１１ｂをコンデンサ誘導電動機に内蔵することにより、分圧コンデンサ１１ｂをコンデンサ誘導電動機の外部に設置する必要がなくなることから、モータ結線を簡略化することが可能となるとともに、分圧コンデンサ１１ｂの異常時にも製品からの発煙や発火がないなどの安全確保を図るために、分圧コンデンサ１１ｂを板金で覆う必要がなくなり、コストダウンを図ることができる。

また、コンデンサ誘導電動機の速調を得る必要がない場合、分圧コンデンサ１１ｂを除去すればよく、積層コンデンサ１１以外の部品は端子台８を含めて全て流用することが可能となることから、コンデンサ誘導電動機の構成を標準化することが可能となる。

なお、コンデンサ誘導電動機の温度上昇が激しい場合、進相コンデンサ１１ａおよび分圧コンデンサ１１ｂとして耐熱プラスチックフィルムコンデンサを用いることが好ましい。この耐熱プラスチックフィルムコンデンサとしては、例えば、ポリプロピレンフィルムコンデンサ、テフロン（登録商標）フィルムコンデンサまたはポリフェニレンサルファイドフィルムコンデンサなどを用いることができる。

実施の形態２．
図７は、本発明に係るコンデンサ誘導電動機に搭載される積層コンデンサの実施の形態２の概略構成を示す斜視図である。図７において、積層コンデンサ２１には、進相コンデンサ２１ａおよび分圧コンデンサ２１ｂが設けられ、進相コンデンサ２１ａおよび分圧コンデンサ２１ｂは横方向に並べて配置されている。そして、進相コンデンサ２１ａおよび分圧コンデンサ２１ｂが横方向に並べて配置された状態でケース２２に収容されている。

そして、進相コンデンサ２１ａの一方の端子と分圧コンデンサ２１ｂの一方の端子とは互いに接続されている。そして、進相コンデンサ２１ａの一方の端子からは、リード端子Ｒ２１が引き出されるとともに、進相コンデンサ２１ａの他方の端子と分圧コンデンサ２１ｂの他方の端子からは、リード端子Ｒ２２、Ｒ２３がそれぞれ引き出されている。

ここで、進相コンデンサ２１ａおよび分圧コンデンサ２１ｂを横方向に並べて配置することにより、図１の積層コンデンサ１１に比べての積層コンデンサ２１を薄くすることが可能となる。

実施の形態３．
図８は、本発明に係るコンデンサ誘導電動機に搭載される積層コンデンサの実施の形態３の概略構成を示す斜視図、図９は、図８の積層コンデンサが搭載されたコンデンサ誘導電動機の概略構成を示す斜視図である。図８において、積層コンデンサ３１には、進相コンデンサ３１ａおよび分圧コンデンサ３１ｂが設けられ、進相コンデンサ３１ａおよび分圧コンデンサ３１ｂは互いに積層されている。そして、進相コンデンサ３１ａおよび分圧コンデンサ３１ｂは互いに積層された状態でケース３２に収容され、図９に示すように、エポキシなどの樹脂３３にて封止されている。なお、進相コンデンサ３１ａおよび分圧コンデンサ３１ｂを互いに積層する場合、進相コンデンサ３１ａおよび分圧コンデンサ３１ｂの片面Ｐを互いに揃えることが好ましい。

ここで、進相コンデンサ３１ａと分圧コンデンサ３１ｂとは大きさが互いに異なり、例えば、２層目の分圧コンデンサ３１ｂは、１層目の進相コンデンサ３１ａよりも薄くすることができる。また、分圧コンデンサ３１ｂは、進相コンデンサ３１ａよりも耐圧が低くなるようにしてもよい。また、分圧コンデンサ３１ｂの形状は平坦化されていることが好ましい。

そして、進相コンデンサ３１ａの一方の端子と分圧コンデンサ３１ｂの一方の端子とは互いに接続されている。そして、進相コンデンサ３１ａの一方の端子からは、リード端子Ｒ３１が引き出されるとともに、進相コンデンサ３１ａの他方の端子と分圧コンデンサ３１ｂの他方の端子からは、リード端子Ｒ３２、Ｒ３３がそれぞれ引き出されている。

ここで、分圧コンデンサ３１ｂを平坦化して薄くすることにより、図９に示すように、端子台８の上部が覆われるように分圧コンデンサ３１ｂを配置することができ、コンデンサ誘導電動機を薄型化することができる。

また、進相コンデンサ３１ａおよび分圧コンデンサ３１ｂの片面Ｐを互いに揃えることにより、進相コンデンサ３１ａの一方の端子と分圧コンデンサ３１ｂの一方の端子との結線構造を簡略化することができる。

さらに、進相コンデンサ３１ａよりも分圧コンデンサ３１ｂの耐圧を低くすることにより、分圧コンデンサ３１ｂを薄膜化することができ、コンデンサ誘導電動機を薄型化することができる。

実施の形態４．
図１０は、本発明に係るコンデンサ誘導電動機に搭載される積層コンデンサの実施の形態４の概略構成を示す斜視図である。図１０において、積層コンデンサ４１には、進相コンデンサおよび分圧コンデンサが設けられ、進相コンデンサおよび分圧コンデンサは互いに積層されている。そして、これらの進相コンデンサおよび分圧コンデンサは互いに積層された状態でケースに収容され、樹脂にて封止されている。

そして、進相コンデンサの一方の端子と分圧コンデンサの一方の端子とは互いに接続されている。そして、進相コンデンサの一方の端子からは、リード端子Ｒ４１が引き出されるとともに、進相コンデンサの他方の端子と分圧コンデンサの他方の端子からは、リード端子Ｒ４２、Ｒ４３がそれぞれ引き出されている。

そして、積層コンデンサ４１は端子台８に配置され、端子台８からは電源リード１３ａ、１３ｂが引き出されている。なお、電源リード１３ａ、１３ｂは、図６の電源端子Ｔ１、Ｔ２にそれぞれ対応させることができ、リード端子Ｒ４３は、図６の電源端子Ｔ３に対応させることができる。

ここで、分圧コンデンサのリード端子Ｒ４３は、進相コンデンサのリード端子Ｒ４１、Ｒ４２と互いに向きが異なるように配置され、電源リード１３ａ、１３ｂと並行に配置されている。

これにより、分圧コンデンサのリード端子Ｒ４３を電源リード１３ａ、１３ｂとともにコンデンサ誘導電動機の外部に直接引き出すことが可能となり、端子台８上での結線構造を簡略化することができる。

なお、リード端子Ｒ４３としては、電源コードに直接繋げられるコネクタを用いるようにしてもよい。これにより、電源コードをコネクタに挿入することで、分圧コンデンサと電源コードとを結線することができ、リード線処理をモータ自動組立工程で行うことが可能となる。

実施の形態５．
図１１は、本発明に係るコンデンサ誘導電動機に搭載される積層コンデンサの実施の形態５の概略構成を示す斜視図である。図１１において、積層コンデンサ５１には、進相コンデンサ５１ａおよび分圧コンデンサ５１ｂが設けられ、進相コンデンサ５１ａおよび分圧コンデンサ５１ｂ、５１ｃは互いに積層されている。そして、進相コンデンサ５１ａおよび分圧コンデンサ５１ｂ、５１ｃは互いに積層された状態でケース５２に収容されている。

そして、進相コンデンサ５１ａの一方の端子と分圧コンデンサ５１ｂの一方の端子とは互いに接続され、分圧コンデンサ５１ｂの他方の端子と分圧コンデンサ５１ｃの一方の端子とは互いに接続されている。そして、進相コンデンサ５１ａの一方の端子からは、リード端子Ｒ５１が引き出され、進相コンデンサ５１ａの他方の端子と分圧コンデンサ５１ｂの他方の端子と分圧コンデンサ５１ｃの他方の端子からは、リード端子Ｒ５２、Ｒ５３、Ｒ５４がそれぞれ引き出されている。

ここで、進相コンデンサ５１ａおよび複数の分圧コンデンサ５１ｂ、５１ｃを互いに積層することにより、積層コンデンサ５１を図１の端子台８に配置することが可能となり、進相コンデンサ５１ａおよび分圧コンデンサ５１ｂ、５１ｃをコンデンサ誘導電動機に内蔵することを可能としつつ、多段階の速調を得ることが可能となる。

なお、図１１の実施の形態では、進相コンデンサ５１ａおよび２つの分圧コンデンサ５１ｂ、５１ｃを積層する方法について説明したが、４段階以上の速調が得られるようにするために、進相コンデンサ５１ａおよび３つ以上の分圧コンデンサを積層するようにしてもよい。

実施の形態６．
図１２は、本発明に係るコンデンサ誘導電動機に搭載される積層コンデンサの実施の形態６の概略構成を示す斜視図である。図１２において、積層コンデンサ６１には、進相コンデンサおよび分圧コンデンサが設けられ、進相コンデンサおよび分圧コンデンサは互いに積層されている。そして、これらの進相コンデンサおよび分圧コンデンサは互いに積層された状態でケースに収容され、樹脂にて封止されている。

そして、進相コンデンサの一方の端子と分圧コンデンサの一方の端子とは互いに接続されている。そして、進相コンデンサの一方の端子からは、リード端子Ｒ６１が引き出されるとともに、進相コンデンサの他方の端子と分圧コンデンサの他方の端子からは、リード端子Ｒ６２、Ｒ６３がそれぞれ引き出されている。

ここで、分圧コンデンサのリード端子Ｒ４３は折り曲げられている。また、リード端子Ｒ４３の形状は、ピン状の他、電源リードとの接合を容易化するために、平板状であってもよい。

そして、分圧コンデンサのリード端子Ｒ４３を折り曲げることにより、端子台８上の空きスペース内でリード端子Ｒ４３を引き回すことが可能となり、任意の位置および方向からリード端子Ｒ４３を引き出すことが可能となる。

実施の形態７．
図１３は、本発明に係るコンデンサ誘導電動機が搭載された換気扇の実施の形態７の概略構成を示す断面図である。図１３において、換気扇の前方には、羽根車１０１が設けられ、換気扇の後方には、羽根車１０１を駆動するコンデンサ誘導電動機１０２が設けられている。ここで、コンデンサ誘導電動機１０２には、図１の端子台８が設けられ、図１から図１２のいずれかの積層コンデンサが端子台８に配置されている。

これにより、モータ効率の劣化や振動騒音の増大を抑制しつつ、換気扇を薄壁に設置することが可能となるとともに、コンデンサ誘導電動機１０２の速調を得ることが可能となる。

また、分圧コンデンサを製品グリル部１０３に設置する必要がなくなることから、モータ結線を簡略化することが可能となるとともに、分圧コンデンサの異常時にも製品からの発煙や発火がないなどの安全確保を図るために、分圧コンデンサを板金カバーで覆う必要がなくなり、コストダウンを図ることができる。

以上のように本発明に係るコンデンサ誘導電動機は、コンデンサ誘導電動機の大型化を抑えつつ、進相コンデンサおよび分圧コンデンサをコンデンサ誘導電動機に内蔵する方法に適している。

本発明に係るコンデンサ誘導電動機の実施の形態１の概略構成を示す斜視図である。 図１のコンデンサ誘導電動機の概略構成を示す外観図である。 図２のコンデンサ誘導電動機の概略構成を示す断面図である。 図１のコンデンサ誘導電動機に搭載される積層コンデンサの概略構成を示す斜視図である。 図４の積層コンデンサの概略構成を示す外観図である。 図１のコンデンサ誘導電動機のモータ結線状態を示す回路図である。 本発明に係るコンデンサ誘導電動機に搭載される積層コンデンサの実施の形態２の概略構成を示す斜視図である。 本発明に係るコンデンサ誘導電動機に搭載される積層コンデンサの実施の形態３の概略構成を示す斜視図である。 図８の積層コンデンサが搭載されたコンデンサ誘導電動機の概略構成を示す斜視図である。 本発明に係るコンデンサ誘導電動機に搭載される積層コンデンサの実施の形態４の概略構成を示す斜視図である。 本発明に係るコンデンサ誘導電動機に搭載される積層コンデンサの実施の形態５の概略構成を示す斜視図である。 本発明に係るコンデンサ誘導電動機に搭載される積層コンデンサの実施の形態６の概略構成を示す斜視図である。 本発明に係るコンデンサ誘導電動機が搭載された換気扇の実施の形態７の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 回転子
２ 回転軸
３ 固定子
４ 巻線
５ ブラケット
６ フレーム
７ａ、７ｂ 軸受
８ 端子台
９ａ、９ｂ 接続端子
１０ カバー
１１、２１、３１、４１、５１、６１ 積層コンデンサ
１２、２２、３２、５２ ケース
１３ａ、１３ｂ 電源リード
３３ 封止樹脂
Ｍ１ 主巻線
Ｍ２ 補助巻線
１１ａ、２１ａ、３１ａ、５１ａ 進相コンデンサ
１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ、５１ｂ、５１ｃ 分圧コンデンサ
Ｔ１〜Ｔ３ 電源端子
Ｒ１〜Ｒ３、Ｒ２１〜Ｒ２３、Ｒ３１〜Ｒ３３、Ｒ４１〜Ｒ４３、Ｒ５１〜Ｒ５４、Ｒ６１〜Ｒ６３ リード端子
Ｒ４ リード線
１０１ 羽根車
１０２ コンデンサ誘導電動機
１０３ 製品グリル部

Claims (13)

1. 回転子が挿入され、巻線が巻回された固定子と、
   前記巻線に接続される接続端子が設けられた端子台と、
   前記端子台に配置され、前記接続端子に接続され、前記巻線に印加される交流電圧の位相を進める進相コンデンサと、
   前記端子台に配置され、前記接続端子に接続され、前記巻線に印加される電源電圧を分圧する分圧コンデンサとを備えることを特徴とするコンデンサ誘導電動機。
2. 前記進相コンデンサの一方の端子と前記分圧コンデンサの一方の端子とは互いに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ誘導電動機。
3. 前記進相コンデンサと前記分圧コンデンサとは互いに積層されていることを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサ誘導電動機。
4. 前記進相コンデンサと前記分圧コンデンサとは互いに積層された状態でケースに収容され、前記進相コンデンサと分圧コンデンサとは樹脂にて封止されていることを特徴とする請求項３に記載のコンデンサ誘導電動機。
5. 前記進相コンデンサと前記分圧コンデンサとは大きさが互いに異なることを特徴とする請求項３または４に記載のコンデンサ誘導電動機。
6. 前記進相コンデンサと前記分圧コンデンサとのうちの２層目のコンデンサは１層目のコンデンサよりも薄いことを特徴とする請求項５に記載のコンデンサ誘導電動機。
7. 前記進相コンデンサと前記分圧コンデンサとは片面が互いに揃うように配置されていることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載のコンデンサ誘導電動機。
8. 前記進相コンデンサと前記分圧コンデンサとはリード線の向きが互いに異なっていることを特徴とする請求項３から７のいずれか１項に記載のコンデンサ誘導電動機。
9. 前記進相コンデンサと前記分圧コンデンサとのうちの２層目のコンデンサのリード線は、電源コードに繋げられるコネクタであることを特徴とする請求項３から８のいずれか１項に記載のコンデンサ誘導電動機。
10. 前記分圧コンデンサは複数積層されていることを特徴とする請求項３から９のいずれか１項に記載のコンデンサ誘導電動機。
11. 前記分圧コンデンサは前記進相コンデンサよりも耐圧が低いことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のコンデンサ誘導電動機。
12. 前記進相コンデンサと前記分圧コンデンサとは、耐熱プラスチックフィルムコンデンサであることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のコンデンサ誘導電動機。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載のコンデンサ誘導電動機が搭載されていることを特徴とする換気扇。

Images