JPH099550A

JPH099550A - モールド成形電気機器

Info

Publication number: JPH099550A
Application number: JP7171543A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ueda; 俊夫植田; Hisashi Saito; 久斎藤
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanwa Techno Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd; Sanwa Techno Co Ltd
Priority date: 1995-06-14
Filing date: 1995-06-14
Publication date: 1997-01-10
Also published as: SG47147A1

Abstract

(57)【要約】【目的】組立作業性を改善し、且つ、サーマルプロテ
クタによる精度良い保護動作を実現できるモールド成形
電気機器を提供する。【構成】有底筒状の樹脂ケース内にバイメタル接点を
封入して成るサーマルプロテクタＳを備え、このサーマ
ルプロテクタＳは、樹脂ケースをコイル３に当接させた
状態で一体にモールドされ、且つ、モールド材は樹脂ケ
ース表面に密着している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モーターやソレノイド
などの巻線を電気絶縁性を有する合成樹脂製モールド材
にてモールドしたモールド成形電気機器に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、家庭用エアコン等の送風ファンに
使用されるモーターは、例えば実開平５−２５５３号公
報（Ｈ０２Ｋ３／４４）に示される如く、固定子鉄心及
びコイル（固定子巻線）を電気絶縁性を有する熱硬化性
樹脂（モールド材）で一体に固化（モールド）したもの
（以下、モールドモーターという）が多く採用されてい
る。

【０００３】また、係るモールドモーター（モールド成
形電気機器）のコイルに過大な電流が流れ、異常発熱が
生じると焼損又は発火して火災に至る問題があるため、
この種電気機器には前記公報に感熱素子として示される
如き保護用のサーマルプロテクタが取り付けられてい
る。

【０００４】このサーマルプロテクタは、有底筒状の矩
形樹脂ケース内にバイメタル接点を封入して構成されて
おり、その樹脂ケースは、モールドモーター自体の寸法
による制約から、通常縦３．９ｍｍ、横１５．５ｍｍ、
幅７．３ｍｍ、厚さ０．９ｍｍ程の寸法とされていた。
そして、係るサーマルプロテクタは、モールドモーター
のモールド材中に一体にモールドされるか、或いは、前
記公報の如くモールド時に予め形成した収納凹所内に後
から挿入する方法で取り付けられていた。そして、巻線
の異常発熱を感知してバイメタルが動作し、通電を断つ
などの保護動作を行うものであった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
サーマルプロテクタは樹脂ケースがポリブチレンテレフ
タレート材にて成形されていたため、モールド材中に一
体にモールドする方式では、モールド時の温度・圧力に
よって樹脂ケースが歪んでしまい、バイメタル接点の動
作点がずれる問題が生じる。

【０００６】即ち、上記ポリブチレンテレフタレートの
熱変形温度は、グラスファイバー補強のものでも、圧力
が１８．６ｋｇ／平方センチメートルにおいて＋２００
℃であり、補強無しのものは同条件で＋６０℃と低いの
に対して、モールドモーターのモールド材が不飽和ポリ
エステル樹脂の場合、そのモールド温度・圧力は、それ
ぞれ＋１６０℃、７０ｋｇ／平方センチメートルである
ため、この温度・圧力では樹脂ケースが容易に変形して
しまうからである。そのため、従来ではサーマルプロテ
クタに鋼板製のカバーを被せた後、固定子巻線上に当接
させ、モールドするなどの煩雑な作業が行われていた。

【０００７】一方で、前記公報の如く収納部を形成した
後から挿入する方式では、どうしても巻線との直接接触
が得られず熱伝導速度が遅くなる。そのため、異常発熱
からサーマルプロテクタが動作するまでのタイムラグが
長くなり、保護動作が遅れてしまう。これを回避するた
めには、バイメタルの動作点を低く設定するなどの対処
が図られるが、係る場合、今度は誤動作が発生し易くな
る問題があった。

【０００８】本発明は、係る従来の技術的課題を解決す
るために成されたものであり、組立作業性を改善し、且
つ、サーマルプロテクタによる精度良い保護動作を実現
できるモールド成形電気機器を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のモールド成形電
気機器は、電気絶縁性を有する合成樹脂製モールド材に
て巻線をモールドして成るものであって、有底筒状の樹
脂ケース内にバイメタル接点を封入して成るサーマルプ
ロテクタを備え、このサーマルプロテクタは、樹脂ケー
スを巻線に当接させた状態で巻線と共に合成樹脂製モー
ルド材にて一体にモールドされ、且つ、モールド材は樹
脂ケース表面に密着しているものである。

【００１０】請求項２の発明のモールド成形電気機器
は、上記においてサーマルプロテクタの樹脂ケースをモ
ールド時のモールド温度・圧力に対して変形量が零若し
くは極めて小さい樹脂材料にて成形したものである。

【００１１】請求項３の発明のモールド成形電気機器
は、上記において樹脂ケースが圧力１８．６ｋｇ／平方
センチメートルにおける熱変形温度が＋２６０℃以上で
あるポリフェニレンサルファイド樹脂にて成形されてい
るものである。

【００１２】請求項４の発明のモールド成形電気機器
は、上記各発明において巻線がトロイダル型モータの固
定子巻線であり、サーマルプロテクタの樹脂ケースはこ
の固定子巻線のコイルエンドに当接しているものであ
る。

【００１３】請求項５の発明のモールド成形電気機器
は、請求項１、請求項２又は請求項３において、巻線は
分相巻、突極巻、若しくは、くまとり型モータの固定子
巻線であり、サーマルプロテクタの樹脂ケースはこの固
定子巻線のコイルエンドに当接しているものである。

【００１４】

【作用】本発明のモールド成形電気機器によれば、樹脂
ケースを巻線に当接させた状態でサーマルプロテクタを
一体にモールドし、且つ、モールド材を樹脂ケース表面
に密着させたので、サーマルプロテクタの取付作業を著
しく簡素化し、モールド成形電気機器の組立作業性を改
善することができるようになる。また、サーマルプロテ
クタと巻線との熱伝導性も向上するので、迅速な保護動
作を実現することが可能となる。

【００１５】また、請求項２及び請求項３の発明のモー
ルド成形電気機器によれば、モールド時の温度・圧力に
よってもサーマルプロテクタの樹脂ケースの変形量を零
若しくは極めて小さくすることができるので、誤動作の
発生を防止し、精度良い保護動作を実現することが可能
となるものである。

【００１６】特に、サーマルプロテクタの樹脂ケースを
小型薄肉化することができるので、請求項４の発明の如
き小型化が可能なトロイダル型モーターの固定子巻線の
保護を行う場合に最も適したものとなる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。図１は本発明のモールド成形電気機器の実施例と
してのモールドモーターＭ（単相誘導電動機）の縦断側
面図である。このモールドモーターＭは、図１に示すよ
うに固定子Ａと回転子Ｂと回転軸Ｃを有し、固定子鉄心
１に絶縁体（インシュレータ）２を介して鉄心１の歯部
１ｂ、２ｂ間に渡るヨーク１ｃ、２ｃにコイル３（固定
子巻線）がトロイダル状に巻装されており、外側から電
気絶縁性の合成樹脂としての不飽和ポリエステルから成
るプリミックスモールド材を充填してモールドすること
により、フレーム４が形成されている。

【００１８】ここで、固定子鉄心１は、図６に示すよう
に半ドーナツ状（弧状）の電磁鋼板を各々複数枚積層し
て突起５を結合していくかしめにてクランプされた半ド
ーナッツ状（弧状）の鉄心１ａ、２ａにそれぞれ絶縁体
２（半ドーナッツ状（弧状））とコイル３を設け、その
状態で相互に突き合わせた後、前記モールド材にてモー
ルド接着してドーナツ状（環状）に形成することにより
得られる。

【００１９】また、固定子鉄心１、絶縁体２及びコイル
３とで構成される固定子Ａの前記絶縁体２には、ホール
素子（又はホールＩＣ）ＨやサーマルプロテクタＳ等の
駆動回路用部品を装着した半ドーナツ状（弧状）のプリ
ント基板１２Ａ、１２Ｂが装着される。このとき、絶縁
体２からは基板保持用のピン３８が突設されており、こ
のピン３８にプリント基板１２Ａ、１２Ｂの保持孔４０
を挿入嵌合させる。これによって、プリント基板１２
Ａ、１２Ｂは半ドーナッツ状の絶縁体２間に渡ってそれ
らにより保持されると共に、固定子鉄心１の両鉄心１
ａ，２ａもプリント基板１２Ａ、１２Ｂにより環状に結
合される。尚、これらプリント基板１２Ａ、１２Ｂの装
着位置は、固定子Ａのコイルエンド側であって、コイル
３に接触しない位置となっている。

【００２０】そして、コイル３を装着した固定子鉄心１
は、前記モールド材で一体に成形固化することにより固
定子Ａを形成するが、このときプリント基板１２Ａ、１
２Ｂもモールド材内に埋設される。また、プリント基板
１２Ａに接続されたサーマルプロテクタＳは固定子Ａの
コイルエンド側のコイル３に当接して設けられ、前記モ
ールド材により一体にモールドされている。

【００２１】更に、プリント基板１２Ａ、１２Ｂには、
電源が接続される端子１３（プリント基板１２Ａのみ）
と、コイル３が接続される複数の接続部２４との間に複
数の配線パターンが形成されている。例えば、４極の場
合は図５に示すように、Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｎの配線パタ
ーンが形成される。

【００２２】前記プリント基板１２Ａ、１２Ｂは、その
外周縁及び内周縁に突出した複数の前記接続部２４・・
を有しており、この接続部２４は先方に向かって幅広と
なる形に成されると共に、前記各配線パターンＤ，Ｅ，
Ｆ，Ｇ，Ｎからこの接続部２４の表面に延在された配線
パターン２５は、接続部２４と相似形の末広がり状とさ
れている。そして、この配線パターン２５を含む接続部
２４にはコイル３のリード線２６が巻き付けられ、半田
付けされる。

【００２３】更に、前記プリント基板１２Ａ、１２Ｂに
は、図５に示す如く前記配線パターンを回避する位置
に、プリント基板１２Ａ、１２Ｂの保持ピン２７用の当
接部２８が設けられている。プリント基板１２Ａには、
前記端子１３に接続される電力供給用のリード線１５が
取り付けられており、このリード線１５は、このリード
線に固定された合成樹脂製のブッシュ１６によって挟持
され、モールド成形時に生ずる熱や圧力から保護され、
或いは、樹脂との密着性が向上するよう配慮されてい
る。

【００２４】また、図１においてフレーム４には、軸方
向の一方にフレーム４と一体に成形された軸受ハウジン
グ６が設けられている。フレーム４の軸方向の他方に
は、鋼板の絞り加工によるブラケット９が設けられてお
り、このブラケット９は、ビス１０によってフレーム４
に固定され、内部に嵌合された軸受１１と軸受７とにて
前記回転子巻線を有した回転子Ｂを支承している。

【００２５】次に、図７及び図８を用いて上記本発明の
サーマルプロテクタＳを説明する。このサーマルプロテ
クタＳは、有底筒状の矩形樹脂ケース５０内に、導電材
から成るアーム５４に取り付けられたバイメタル５３及
び可動接点５１、導電材から成るプレート５５とこれに
取り付けられた固定接点５２、アーム５４とプレート５
５にそれぞれ接続されたリード線５９、６０、ポリフェ
ニレンサルファイド樹脂製の絶縁部材５６、５７及びエ
ポキシ製のシール材５８などから構成されている。

【００２６】前記樹脂ケース５０は、縦３．９ｍｍ、横
１５．５ｍｍ、幅７．３ｍｍ、厚さ０．９ｍｍの寸法と
されており、その材質はポリフェニレンサルファイド樹
脂から成形されている。

【００２７】このポリフェニレンサルファイドの熱変形
温度は、圧力が１８．６ｋｇ／平方センチメートルにお
いて＋２６０℃以上であり、温度が＋３２０℃で圧力が
１０００ｋｇ／平方センチメートルにおける流動長は１
２０ｍｍである。

【００２８】係る樹脂ケース５０を成形する場合には、
図１０に示す如く上金型６１及び下金型６２間に中金型
６３を挿入し、それらで作られる空間内に注入口６４よ
り、シリンダ６７にて溶融されたポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂をノズル６６を介して注入する。このとき、
シリンダ６７の前段ではポリフェニレンサルファイドの
ペレットが＋１４０℃で３時間予備乾燥される。また、
シリンダ６７のホッパー側は＋２９０℃〜＋３００℃、
シリンダ６７のノズル側は＋３１０℃、ノズル６６は＋
３１０℃〜＋３２０℃に温度管理され、各金型６１〜６
３の温度は＋１５０℃に温度管理されると共に、射出圧
力は５０〜７０ｋｇｆ／平方センチメートルである。

【００２９】ここで、前述の如くポリフェニレンサルフ
ァイドの流動長は、温度が＋３２０℃で圧力が１０００
ｋｇ／平方センチメートルにおいて１２０ｍｍである
が、以上の如き温度・圧力にて成形することによって、
融解した樹脂材料を金型内に満遍なく注入し、精度良く
成形することができる。

【００３０】注入後、金型６１〜６３を冷却し、ポリフ
ェニレンサルファイドが固化した後、樹脂ケース５０を
金型より取り出す。そして、前記アーム５４、バイメタ
ル５３及び可動接点５１、プレート５５及び固定接点５
２、絶縁部材５６、５７、アーム５４とプレート５５に
それぞれ接続されたリード線５９、６０を樹脂ケース５
０内に挿入し、リード線５９、６０を引き出した状態で
シール材５８により封止してサーマルプロテクタＳを完
成する。

【００３１】尚、ポリフェニレンサルファイドはガラス
繊維などの充填剤が多い。また、成形時に微量の腐食性
ガスを生じる場合もあるので、金型材料としては耐磨耗
性と耐腐食性を兼ね備えた材料を採用する必要がある。

【００３２】このようなモールドモーターＭは、図１１
に示すように、絶縁体２が装着され、ドーナツ状（環
状）に結合されると共に、コイル３、プリント基板１２
Ａ、１２Ｂを装着した固定子鉄心１を、上型２９及び下
型３０からなる金型内にセットし、２カ所の注入口３１
から不飽和ポリエステルからなるモールド材を注入して
固定子Ａをモールドする。

【００３３】このときのモールド温度は＋１６０℃、圧
力は７０ｋｇ／平方センチメートルであるが、合成樹脂
の注入時に上型２９から保持ピン２７が突出し（これに
よって、フレーム４の裏面には図３の如く孔２８Ａが形
成される）、プリント基板１２Ａ、１２Ｂの前記当接部
２８に突き当たってプリント基板１２Ａ、１２Ｂを位置
決め保持するので、プリント基板１２Ａ、１２Ｂの位置
ズレや変形が防止され、所定の位置でプリント基板１２
Ａ、１２Ｂが固定子Ａと共に固化されるようにしてい
る。

【００３４】また、モールド材はサーマルプロテクタＳ
の樹脂ケース５０の表面に密着固化するが、樹脂ケース
５０は従来のポリブチレンテレフタレートに比して前述
の如く熱変形温度の高いポリフェニレンサルファイドに
て成形されているので、上記圧力・温度にてモールド材
中に一体にモールドされても、樹脂ケース５０の変形量
が零若しくは極めて小さくなる。従って、サーマルプロ
テクタＳ自体の歪みが解消され、誤動作が防止される。
これはモールド状態の固定子Ａをオーブンに挿入した実
験（バイメタル５３の動作温度＋１３０℃、リセット温
度＋９０℃）で確かめられている。特に、従来の如くモ
ールド時に鋼鈑製のカバーなど被せる必要が無くなり、
取付作業を著しく簡素化することができるようになる。

【００３５】次に、図９に係るモールドモーターＭの電
気回路図を示す。３Ｍ、３Ａはそれぞれコイル３（固定
子巻線）を構成する主巻線、補助巻線であり、本発明の
サーマルプロテクタＳ、トライアック６３を介して商用
交流電源ＡＣに接続されている。このトライアック６３
のゲートはコントローラ６４によって制御され、コント
ローラ６４には回転数検出用の前記ホール素子Ｈの出力
が接続されている。また、補助巻線３Ａにはコンデンサ
６２が直列に接続される。

【００３６】以上の構成で動作を説明する。尚、通常状
態でサーマルプロテクタＳの可動接点５１は図８の如く
固定接点５２に接触しているものとする。コントローラ
６４によりトライアック６３がトリガされると、主巻線
３Ｍと補助巻線３Ａに通電されて回転子Ｂが回転を始め
る。コントローラ６４はホール素子Ｈの出力に基づいて
トライアック６３の導通タイミングを制御し、モールド
モーターＭの回転数制御を行う。

【００３７】そして、回転子Ｂがロックするなどしてコ
イル３（３Ｍ、３Ａ）に過大電流が流れ、異常発熱が生
じると、バイメタル５３が動作してアーム５４を駆動
し、可動接点５１と固定接点５２を図８の状態から離間
させる。これによって、コイル３への通電が断たれ、モ
ールドモーターＭの回転は停止する。この場合にも、サ
ーマルプロテクタＳはコイル３に当接されており、熱伝
導性が良いので、バイメタル５３は精度良く動作するこ
とができる。

【００３８】尚、実施例では誘導電動機を前提とした
が、直流モーターに適用しても良い。また、固定子Ａの
コイル３はトロイダルタイプで説明したが、それに限ら
ず、分相巻、突極巻、くまとり型であっても差し支えな
い。更に、実施例ではモーターにサーマルプロテクタＳ
を取り付けたが、それに限らず、モールドされたソレノ
イドなどにおいても同様の作用効果が得られることは云
うまでもない。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、樹
脂ケースを巻線に当接させた状態で巻線と共にモールド
材にてサーマルプロテクタを一体にモールドし、且つ、
モールド材を樹脂ケース表面に密着させたので、サーマ
ルプロテクタの取付作業を著しく簡素化し、モールド成
形電気機器の組立作業性を改善することができるように
なる。また、サーマルプロテクタと巻線との熱伝導性も
向上するので、迅速な保護動作を実現することが可能と
なる。

【００４０】また、請求項２及び請求項３の発明によれ
ば、モールド時の温度・圧力によってもサーマルプロテ
クタの樹脂ケースの変形量を零若しくは極めて小さくす
ることができるので、誤動作の発生を防止し、精度良い
保護動作を実現することが可能となるものである。

【００４１】特に、サーマルプロテクタの樹脂ケースを
小型薄肉化することができるので、請求項４の発明の如
き小型化が可能なトロイダル型モーターの固定子巻線の
保護を行う場合に最も適したものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した実施例のモールドモーターの
縦断側面図である。

【図２】固定子の縦断側面図である。

【図３】固定子の背面図である。

【図４】固定子の正面図である。

【図５】モールドモーターの平断面図である。

【図６】固定子鉄心の平面図である。

【図７】サーマルプロテクタの平断面図である。

【図８】図７のＡ−Ａ線断面図である。

【図９】モールドモーターの電気回路図である。

【図１０】サーマルプロテクタの成形金型の縦断面図で
ある。

【図１１】モールドモーターの製造行程を示す金型の縦
断面図である。

【符号の説明】

Ａ固定子Ｂ回転子Ｃ回転軸Ｓサーマルプロテクタ１固定子鉄心２絶縁体３コイル４フレーム１２Ａ、１２Ｂプリント基板５０樹脂ケース５１可動接点５２固定接点５３バイメタル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気絶縁性を有する合成樹脂製モールド
材にて巻線をモールドして成るモールド成形電気機器に
おいて、有底筒状の樹脂ケース内にバイメタル接点を封入して成
るサーマルプロテクタを備え、このサーマルプロテクタ
は、前記樹脂ケースを前記巻線に当接させた状態で前記
巻線と共に前記合成樹脂製モールド材にて一体にモール
ドされ、且つ、前記モールド材は前記樹脂ケース表面に
密着していることを特徴とするモールド成形電気機器。
【請求項２】サーマルプロテクタの樹脂ケースをモー
ルド時のモールド温度・圧力に対して変形量が零若しく
は極めて小さい樹脂材料にて成形したことを特徴とする
請求項１に記載のモールド成形電気機器。
【請求項３】樹脂ケースは圧力１８．６ｋｇ／平方セ
ンチメートルにおける熱変形温度が＋２６０℃以上であ
るポリフェニレンサルファイド樹脂にて成形されている
ことを特徴とする請求項２に記載のモールド成形電気機
器。
【請求項４】巻線はトロイダル型モータの固定子巻線
であり、サーマルプロテクタの樹脂ケースはこの固定子
巻線のコイルエンドに当接していることを特徴とする請
求項１、請求項２又は請求項３のモールド成形電気機
器。
【請求項５】巻線は分相巻、突極巻、若しくは、くま
とり型モータの固定子巻線であり、サーマルプロテクタ
の樹脂ケースはこの固定子巻線のコイルエンドに当接し
ていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項
３のモールド成形電気機器。