JPH10294161A

JPH10294161A - 電気機器

Info

Publication number: JPH10294161A
Application number: JP16179997A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Fukunaka; 俊之福中
Original assignee: Higashifuji Mfg Co Ltd
Current assignee: Nidec Material Corp
Priority date: 1997-02-19
Filing date: 1997-06-04
Publication date: 1998-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構成によってサージ電圧を吸収して、
この悪影響を回避することができる電気機器を得る。【解決手段】電源に接続される異極の電源ライン２
１、２２が形成された回路基板１０と、電源ライン２
１、２２を通して供給される電力を消費する交流モータ
のコイル２とを備えた電気機器において、回路基板１０
に、電源ライン２１、２２のそれぞれに基端部が接続さ
れた対のサージ吸収用導電パターン２３、２４を形成
し、これらのサージ吸収用導電パターン２３、２４の先
端部２３Ａ、２４Ａは、所定以上のサージ電圧によって
放電現象を生じる間隔に接近させた。また、この吸収用
導電パターンの後流側に抵抗５０を介装した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、落雷などによるサ
ージ電圧から、電動モータや電磁ソレノイドなどの各種
電力消費部を保護するための機能を備えた基板を有する
電気機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、電力消費部として交流（１００
Ｖ）の電動モータを備えた電気機器においては、落雷に
よる１０ｋＶのサージ電圧が約０．１μｓｅｃずつ１０
回程度入力された場合は問題ないものの、これが約４０
μｓｅｃ以上連続した場合には、モータコイルが切れる
おそれがある。また、この電動モータの制御回路中に半
導体素子が接続されている場合には、３ｋＶ程度のサー
ジ電圧によって、それが破壊されるおそれがある。従来
は、このようなサージ電圧の悪影響を回避するために、
電源ラインにサージアブソーバを備えていた。このサー
ジアブソーバは、電源ラインに対して直列にインダクタ
ンスを接続し、また電源ラインに対して並列にコンデン
サを接続する構成となっている。また、電源ライン中に
変圧器が備えられている場合には、この変圧器を利用し
てサージ電圧を吸収することもできる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、サージアブソ
ーバを電源ラインに備えた場合には、このサージアブソ
ーバが比較的高価であることから、電気機器全体の高価
格化を招くという問題がある。一方、電気機器の低価格
化のためには、電源ライン中に変圧器を備えない、いわ
ゆるトランスレスタイプ化を図ることがきわめて有利と
なることを考慮した場合、サージ電圧を吸収するために
わざわざ変圧器を備えることは、電気機器の低価格化に
逆行することになる。本発明は、かかる問題点を有効に
解決すべくなされたもので、簡易な構成によってサージ
電圧を吸収して、この悪影響を回避することができる電
気機器を提供するを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る電気機器は、電源に接続される異極の電源ライン
が形成された回路基板と、上記異極の電源ラインを通し
て供給される電力を消費する電力消費部とを備えた電気
機器において、上記回路基板に、異極の電源ラインのそ
れぞれに基端部が接続された対のサージ吸収用導電パタ
ーンを形成し、上記対のサージ吸収用導電パターンの先
端部を、所定以上のサージ電圧により放電現象を生じる
間隔に接近させたことを特徴とするものである。

【０００５】ここで、請求項２に記載の発明は、上記対
のサージ吸収用導電パターンの先端部の少なくとも一方
を先鋭形状としたことを特徴とするものである。また、
請求項１または２に記載の発明において、請求項３に記
載の発明は、上記異極の電源ラインが交流（１００Ｖ）
の交流電源に接続されるものである場合に、上記対のサ
ージ吸収用導電パターンの先端部の対向間隔を、落雷に
よるサージ電圧によって放電現象を生じる２．０ｍｍ〜
２．７ｍｍの間隔に設定したことを特徴とするものであ
り、他方請求項４に記載の発明は、上記異極の電源ライ
ンが直流（１２Ｖ）の直流電源に接続されるものである
場合に、上記対のサージ吸収用導電パターンの先端部の
対向間隔を、落雷によるサージ電圧によって放電現象を
生じる０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの間隔に設定したことを
特徴とするものである。

【０００６】さらに、請求項５に記載の発明は、請求項
１から４において、上記電力消費部として電動モータと
電磁ソレノイドを備え、上記異極の電源ラインとして、
上記電動モータのための第１の電源ラインと上記電磁ソ
レノイドのための第２の電源ラインを形成し、上記第
１、第２の電源ラインの少なくとも一方に対して上記対
のサージ吸収用導電パターンを形成したことを特徴とす
るものである。

【０００７】また、請求項６に記載の発明は、上記回路
基板のサージ吸収用導電パターンが形成された異極の電
源パターンの少なくとも一方であって、かつ上記サージ
吸収用導電パターンと電力消費部との間に、抵抗を介装
したことを特徴とするものであり、さらに請求項７に記
載の発明は、上記異極の電源ラインは交流（１００Ｖ）
の交流電源に接続され、かつ上記抵抗は、３〜１５ｋΩ
の範囲であることを特徴とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）図１および図２は、本発明に係る電
気機器の第１の実施形態を説明するための図である。本
実施形態は、交流１００Ｖの商用電源によって、電力消
費部としての単相の交流モータを回動させる電気機器に
適用したものである。図１において、符号１０は回路基
板であり、絶縁基板１１上に形成された回路パターン
と、この回路パターン上に実装された各種電子部品によ
って、異極の電源ライン２１、２２と制御回路３０が形
成されている。ここで、Ｔ１、Ｔ２は、商用電源接続用
のプラグ１が接続される入力端子であり、Ｔ３、Ｔ４
は、単相の交流モータのコイル２が接続される出力端子
である。この交流モータがコンデンサ式単相誘導電動機
の場合は、コイル２として主巻線と補助巻線が備えら
れ、制御回路３０内のコンデンサを用いて、主巻線の電
流よりも位相を９０°ずらした電流を補助巻線に流すよ
うに構成される。また、電源ライン２１、２２は、入力
端子Ｔ１、Ｔ２と制御回路３０との間に形成されてお
り、制御回路３０と出力端子Ｔ３、Ｔ４との間には、回
路パターン３１、３２が形成されている。そして、制御
回路３０には、交流モータの駆動タイミング、回転方
向、および回転速度などを制御するための回路が構成さ
れている。

【０００９】また、絶縁基板１１には、電源ライン２
１、２２のそれぞれに基端部が接続される対のサージ吸
収用導電パターン２３、２４が形成されている。これら
の導電パターン２３、２４の先端部２３Ａ、２４Ａは先
鋭形状とされ、それらの対向間隔Ｓは２．０ｍｍ〜２．
７ｍｍの範囲に設定されている。図２は、導電パターン
２３、２４の部分の具体的な構成例を説明するための拡
大図であり、本実施形態の場合においては、先端部２３
Ａ、２４Ａの対向間隔Ｓは、２．５±０．０５ｍｍの範
囲に設定されている。また、導電パターン２３、２４の
幅Ｗ１、Ｗ２は共に０．５ｍｍ、導電パターン２３、２
４と絶縁基板１１の縁部との間隔Ｌ１、Ｌ２は共に２ｍ
ｍ、導電パターン２３の長さＬ３は８．５ｍｍとされて
いる。なお、符号１１Ａは、絶縁基板１１に形成した貫
通孔である。

【００１０】以上のような構成からなる電気機器におい
て、例えば落雷によって約１０ｋＶのサージ電圧が発生
した場合には、導電パターン２３、２４の先端部２３
Ａ、２４Ａの間に放電現象が生じ、この放電現象によっ
てサージ電圧が吸収される。すなわち、放電現象によっ
てサージ電圧の峻度が低められ、この結果、制御回路３
０やコイル２の破壊が回避されることになる。この際
に、導電パターン２３、２４の先端部２３Ａ、２４Ａが
先鋭形状であることから、放電位置が定まって、所期ど
おりの放電が生じることになる。

【００１１】（第２の実施形態）図３および図４は、本
発明の第２の実施形態を説明するための図であり、図１
および図２と同一構成部分については同一符号を付して
ある。図３および図４に示すように、本実施形態におい
ては、制御回路３０によって、交流モータのコイル２と
ともに電磁ソレノイドのコイル３を関連的に制御するよ
うに構成され、また交流モータのための異極の電源ライ
ン２１、２２とは別に、電磁ソレノイドのための異極の
電源ライン４１、４２が形成されている。図３におい
て、Ｔ１１、Ｔ１２は、商用電源接続用のプラグ１に接
続される入力端子であり、Ｔ１３、Ｔ１４は電磁ソレノ
イドのコイル３に接続される出力端子である。そして、
入力端子Ｔ１１、Ｔ１２と制御回路３０との間に電源ラ
イン４１、４２が形成され、制御回路３０と出力端子Ｔ
１３、Ｔ１４との間に回路パターン３３、３４が形成さ
れている。

【００１２】絶縁基板１１には、導電パターン４３、４
４のそれぞれに基端部が接続される対のサージ吸収用導
電パターン４３、４４が形成されている。これらの導電
パターン４３、４４の先端部４３Ａ、４４Ａは先鋭形状
とされ、それらの対向間隔Ｓは２．０ｍｍ〜２．７ｍｍ
の範囲に設定されている。図４は、導電パターン２３、
２４および４３、４４の部分の具体的な構成例を説明す
るための拡大図であり、本実施形態においては、先端部
２３Ａ、２４Ａおよび４３Ａ、４４Ａの対向間隔Ｓは、
２．５±０．０５ｍｍの範囲となるように設定されてい
る。また、導電パターン２３、２４、４３、４４の幅Ｗ
１、Ｗ２、Ｗ１１、Ｗ１２は、共に０．５ｍｍ、導電パ
ターン２３の長さＬ３は、８．４５ｍｍ、導電パターン
２３の曲率半径Ｒ１およびＲ２は、それぞれ１．２５ｍ
ｍおよび１．７５ｍｍとされている。なお、符号１１Ｂ
は、１１Ａと同様に絶縁基板１１に形成した貫通孔であ
る。

【００１３】以上の構成からなる電気機器において、同
様に落雷によって約１０ｋＶのサージ電圧が発生した場
合には、導電パターン２３、２４の先端部２３Ａ、２４
Ａの間、および／または導電パターン４３、４４の先端
部４３Ａ、４４Ａの間に放電現象が生じ、それらの放電
現象によってサージ電圧が吸収される。すなわち、放電
現象によってサージ電圧の峻度が低められ、この結果、
制御回路３０やコイル２、３の破壊が回避されることに
なる。また、導電パターン２３、２４および４３、４４
の先端部２３Ａ、２４Ａおよび４３Ａ、４４Ａが先鋭形
状であることから、放電位置が定まって、所期どおりの
放電が生じることになる。

【００１４】（第３の実施形態）図５は、本発明に係る
電気機器の第３の実施形態を示すもので、図３および図
４に示したものと同一構成部分については、同一符号を
付してその説明を省略する。図５に示すように、この電
気機器においても、制御回路３０によって、交流モータ
のコイル２とともに電磁ソレノイドのコイル３を関連的
に制御するように構成されており、さらに電源ライン４
１、４２の制御回路３０と出力端子Ｔ１３、Ｔ１４との
間の一方の回路パターン３３に、抵抗５０が介装されて
いる。この抵抗５０は、落雷によるサージ電圧によって
上記サージ吸収用の導電パターン４３、４４の先端部４
３Ａ、４４Ａの間に放電現象が生じる前後に、瞬間的な
過剰電圧が発生するために、これから電磁ソレノイドの
コイル３を保護するためのもので、電源ラインが交流
（１００Ｖ）の商用電源に接続される場合には、３〜１
５ｋΩの範囲のものが用いられる。

【００１５】以上の構成からなる電気機器において、同
様に落雷によって約１０ｋＶのサージ電圧が発生した場
合には、第２の実施形態と同様にして、導電パターン２
３、２４の先端部２３Ａ、２４Ａの間、および／または
導電パターン４３、４４の先端部４３Ａ、４４Ａの間に
放電現象が生じ、それらの放電現象によってサージ電圧
が吸収される。すなわち、放電現象によってサージ電圧
の峻度が低められ、この結果、制御回路３０やコイル
２、３の破壊が回避されることになる。

【００１６】この際に、特に電磁ソレノイドのコイル３
は、一般に極細径であって耐性が小さいために、サージ
電圧によって導電パターン４３、４４の先端部４３Ａ、
４４Ａの間に放電現象が生じる前後に、回路パターン３
３、３４間に瞬間的な過剰電圧が発生することによっ
て、溶断される虞がある。これに対して、本実施形態に
おいては、回路パターン３３に抵抗５０を介装している
ので、当該抵抗によって、導電パターン４３、４４にお
ける放電前後に回路パターン３３、３４間に発生する上
記過剰電圧に起因して、コイル３に過度の電流が流れる
ことを防止することができ、よってコイル３の破壊を確
実に回避することができる。

【００１７】なお、回路基板１０に形成したサージ吸収
用導電パターン２３、２４および４３、４４の対向間隔
Ｓは、上記実施形態において示したものに限定されるも
のではなく、落雷などによる所定以上のサージ電圧によ
って放電現象を生じる間隔に適宜設定すればよく、この
ような放電現象によってサージ電圧を吸収できる限りに
おいて、それらの形状および対向間隔は任意である。ま
た、第２の実施形態のように複数組の電源ラインが形成
される場合には、それらの内の少なくとも１組に対して
サージ吸収用導電パターンを形成すればよい。

【００１８】ちなみに、電源ラインが交流（１００Ｖ）
の商用電源に接続される場合には、落雷によるサージ電
圧によって放電現象を生じさせるように、サージ吸収用
導電パターンの先端部の対向間隔を２．０ｍｍ〜２．７
ｍｍに設定することが望ましい。また、電源ラインが直
流（１２Ｖ）の直流電源に接続される場合には、落雷に
よるサージ電圧によって放電現象を生じさせるように、
サージ吸収用導電パターンの先端部の対向間隔を０．１
ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲に設定することが望ましい。ま
た、第３の実施形態においては、電磁ソレノイドのコイ
ル３のみを保護するために、回路パターン３３に抵抗５
０を介装した場合について説明したが、これに限るもの
ではなく、さらにモータのコイル２を保護すべく回路パ
ターン３１または３２に同様の抵抗を介装するようにし
てもよい。

【００１９】なお、特に、回路基板が予め組み込まれて
いる電動機器に対しては、この既存の回路基板にサージ
吸収用電動パターンを形成するだけでサージ電圧が吸収
できることになる。この電動機器としては、例えば、複
数のモータや電磁ソレノイド組み合わされてユニット化
された作動装置、およびギヤドモータなどを挙げること
ができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜７のい
ずれかに記載の本発明の電気機器にあっては、回路基板
上に対のサージ吸収用導電パターンを形成し、これらの
サージ吸収用導電パターンの先端部の間にて、所定以上
のサージ電圧による放電現象を生じさせるから、サージ
吸収用導電パターンを回路基板上に形成するだけの簡易
な構成によってサージ電圧を吸収することができ、この
結果、特別なサージアブソーバを備える必要もなく、し
かも電源ライン中に変圧器を備えない、いわゆるトラン
スレスタイプ化を図ることもできて、この種の電気機器
の低価格化を実現することができる。特に、請求項２に
記載の発明によれば、放電現象を生じるときの放電位置
が定められることにより、所期とおりの放電を生じさせ
てサージ電圧を確実に吸収することができる。

【００２１】また、請求項３に記載の発明によれば、電
源ラインが交流（１００Ｖ）の交流電源に接続される場
合に、他方請求項４に記載の発明によれば、電源ライン
が直流（１２Ｖ）の直流電源に接続される場合に、それ
ぞれ落雷によるサージ電圧を放電現象によって確実に吸
収することができ、さらに請求項５に記載の発明によれ
ば、電動消費部としての電動モータと電磁ソレノイドの
それぞれの電源ラインの内、少なくとも一方に対して、
対のサージ吸収用導電パターンを形成することにより、
電動モータと電磁ソレノイドを落雷等によるサージ電圧
から保護することができるといった効果が得られる。

【００２２】加えて、請求項６または７に記載の発明に
おいては、回路基板の上記サージ吸収用導電パターンが
形成された異極の電源パターンの少なくとも一方であっ
て、かつサージ吸収用導電パターンと電力消費部との間
に抵抗を介装しているので、導電パターンにおける放電
前後に発生する過剰電圧に起因して、電力消費部に過度
の電流が流れることを、上記抵抗によって防止すること
ができ、この結果電力消費部の破壊を確実に回避するこ
とができるといった効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の概略構成を説明する
ための概念図である。

【図２】図１における要部の具体的な構成例を説明する
ための拡大図である。

【図３】本発明の第２の実施形態の概略構成を説明する
ための概念図である。

【図４】図３における要部の具体的な構成例を説明する
ための拡大図である。

【図５】本発明の第３の実施形態の概略構成を説明する
ための概念図である。

【符号の説明】

１プラグ２モータのコイル３電磁ソレノイドのコイル１０回路基板１１絶縁基板２１、２２電源ライン２３、２４サージ吸収用導電パターン２３Ａ、２４Ａ先端部３０制御回路３１、３２、３３、３４回路パターン４１、４２電源ライン４３、４４サージ吸収用導電パターン４３Ａ、４４Ａ先端部５０抵抗

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電源に接続される異極の電源ラインが形
成された回路基板と、上記異極の電源ラインを通して供
給される電力を消費する電力消費部とを備えた電気機器
において、上記回路基板に、上記異極の電源ラインのそれぞれに基
端部が接続された対のサージ吸収用導電パターンを形成
し、かつ上記対のサージ吸収用導電パターンの先端部
を、所定以上のサージ電圧により放電現象を生じる間隔
に接近させてなることを特徴とする電気機器。
【請求項２】上記対のサージ吸収用導電パターンの先
端部の少なくとも一方を先鋭形状としたことを特徴とす
る請求項１に記載の電気機器。
【請求項３】上記異極の電源ラインは交流（１００
Ｖ）の交流電源に接続され、上記対のサージ吸収用導電
パターンの先端部の対向間隔は、落雷によるサージ電圧
によって放電現象を生じる２．０ｍｍ〜２．７ｍｍの間
隔に設定したことを特徴とする請求項１または２に記載
の電気機器。
【請求項４】上記異極の電源ラインは直流（１２Ｖ）
の直流電源に接続され、上記対のサージ吸収用導電パタ
ーンの先端部の対向間隔は、落雷によるサージ電圧によ
って放電現象を生じる０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの間隔に
設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の電
気機器。
【請求項５】上記電力消費部として電動モータと電磁
ソレノイドを備えてなり、上記異極の電源ラインとし
て、上記電動モータのための第１の電源ラインと上記電
磁ソレノイドのための第２の電源ラインを形成し、かつ
上記第１、第２の電源ラインの少なくとも一方に対して
上記対のサージ吸収用導電パターンを形成したことを特
徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の電気機
器。
【請求項６】上記回路基板の上記サージ吸収用導電パ
ターンが形成された上記異極の電源パターンの少なくと
も一方であって、かつ上記サージ吸収用導電パターンと
上記電力消費部との間に、抵抗を介装したことを特徴と
する請求項１ないし５のいずれかに記載の電気機器。
【請求項７】上記異極の電源ラインは交流（１００
Ｖ）の交流電源に接続され、かつ上記抵抗は、３〜１５
ｋΩの範囲であることを特徴とする請求項６に記載の電
気機器。