JPH099578A

JPH099578A - サーマルプロテクタ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH099578A
Application number: JP7171544A
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

Abstract

(57)【要約】【目的】モールド成形電気機器の内部に一体にモール
ドされた場合にも、歪みによる誤動作が生じないサーマ
ルプロテクタを提供する。【構成】サーマルプロテクタＳは、有底筒状の樹脂ケ
ース５０内にバイメタル５３接点を封入して成るもので
あって、樹脂ケース５０を、所定圧力における熱変形温
度の高い樹脂材料にて成形した。

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
などの電気機器に用いられるサーマルプロテクタに関す
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、この種モーターには前記公
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
クタに鋼鈑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、モールド成形電気機器の
内部に一体にモールドされた場合にも、歪みによる誤動
作が生じないサーマルプロテクタ及びその製造方法を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のサーマ
ルプロテクタは、有底筒状の樹脂ケース内にバイメタル
接点を封入して成り、モールド材と共にモールドされる
ものであって、樹脂ケースを、モールド時の圧力下にお
ける熱変形温度がモールド温度より高い樹脂材料にて成
形したものである。

【００１０】請求項２の発明のサーマルプロテクタは、
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
り、モールド成形電気機器に取り付けられるものであっ
て、樹脂ケースを、所定のモールド温度・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の発明のサーマルプロテクタは、
上記各発明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の発明のサーマルプロテクタの製
造方法は、圧力が１８．６ｋｇ／平方センチメートルに
おける熱変形温度が＋２６０℃以上であり、温度が＋３
２０℃で圧力が１０００ｋｇ／平方センチメートルにお
ける流動長が１２０ｍｍであるポリフェニレンサルファ
イド樹脂を、＋２９０℃〜＋３１０℃の温度で加熱溶融
させ、温度＋１５０℃に管理された所定の金型内に、射
出圧力５０〜７０ｋｇｆ／平方センチメートルにて注入
した後、冷却させることによって有底筒状の樹脂ケース
を成形すると共に、この樹脂ケース内にバイメタル接点
を挿入し、リード線を引き出した状態で封止するもので
ある。

【００１３】

【作用】請求項１乃至請求項３の発明のサーマルプロテ
クタによれば、モールド成形電気機器のモールド材中に
一体にモールドされても、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、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。
また、モールド成形電気機器のモールド後に外部から取
り付ける必要も無くなるので、発熱部分に当接させて熱
伝導性を向上させることができるようになり、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。

【００１４】また、係る熱変形温度の高いポリフェニレ
ンサルファイド樹脂は流動性が悪くなるが、請求項４の
発明の製造方法によれば、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可能となるも
のである。

【００１５】

【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は本発明のサーマルプロテクタＳを用いたモー
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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１乃至請求項
３の発明によれば、モールド成形電気機器のモールド材
中に一体にモールドされても、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、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。また、モールド成形電気機器のモールド後に外部か
ら取り付ける必要も無くなるので、発熱部分に当接させ
て熱伝導性を向上させることができるようになり、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。

【００３８】また、係る熱変形温度の高いポリフェニレ
ンサルファイド樹脂は流動性が悪くなるが、請求項４の
発明の製造方法によれば、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可能となるも
のである。

【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５８シール材５９、６０リード線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有底筒状の樹脂ケース内にバイメタル接
点を封入して成り、モールド材と共にモールドされるサ
ーマルプロテクタにおいて、前記樹脂ケースを、モールド時の圧力下における熱変形
温度がモールド温度より高い樹脂材料にて成形したこと
を特徴とするサーマルプロテクタ。
【請求項２】有底筒状の樹脂ケース内にバイメタル接
点を封入して成り、モールド成形電気機器に取り付けら
れるサーマルプロテクタにおいて、前記樹脂ケースを、所定のモールド温度・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
ことを特徴とするサーマルプロテクタ。
【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１または請求項２に記載のサー
マルプロテクタ。
【請求項４】圧力が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
における流動長が１２０ｍｍであるポリフェニレンサル
ファイド樹脂を、＋２９０℃〜＋３１０℃の温度で加熱
溶融させ、温度＋１５０℃に管理された所定の金型内
に、射出圧力５０〜７０ｋｇｆ／平方センチメートルに
て注入した後、冷却させることによって有底筒状の樹脂
ケースを成形すると共に、この樹脂ケース内にバイメタ
ル接点を挿入し、リード線を引き出した状態で封止する
ことを特徴とするサーマルプロテクタの製造方法。