(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体として使用されるフィルムとして、１２０℃における長手方向と幅方向の熱収縮率の和が４％以下となる耐熱性フィルムを用いたコンデンサを備え、このコンデンサを用いて駆動されるモータにおいて、
電源と接続可能な端子台がモータフレーム内に配設され、
前記コンデンサの素子は、それぞれ蒸着電極が設けられた一対のフィルムを重ねて巻き込むと共に、幅方向の両端部に端子接続用電極を設けて構成され、前記蒸着電極のうち少なくとも一方は、独立した電極が多数存する構成となっており、
前記コンデンサの素子には軟化温度が約１００〜１２５℃のワックスタイプの含浸剤を含浸させていて、
前記コンデンサを、ポッティング材により覆った状態で前記端子台に配設するとともに固定子の巻線から離した状態で前記モータフレーム内に配設したことを特徴とするモータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサを用いて駆動するモータに関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
例えばダクト用換気扇のファン駆動用モータとしては、コンデンサ誘導モータが採用されている。このモータにおいては、円筒容器状をなすモータフレーム内に固定子及び回転子が配設されている。そして、固定子における固定子鉄心に巻装された巻線と電気的に接続されたリード線が、前記モータフレームに形成された開口部から外部に引き出されていて、そのリード線に対して、コンデンサ及び電源線をモータフレームの外部から接続する構成となっている。
【０００３】
上記した従来構成のものの場合、コンデンサをモータフレームの外部に配置する必要があるため、モータフレームの外部にコンデンサを配置するためのスペースを確保する必要がある。
【０００４】
一方、コンデンサをモータフレーム内に配設することも考えられている。しかしながら、従来では、コンデンサの耐熱温度が低いため、コンデンサをモータフレーム内に配設する場合には、発熱量が少ない低出力のモータにしか適用することができないものであった。
【０００５】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コンデンサを用いて駆動するモータにおいて、コンデンサをモータフレーム内に配設することができると共に、発熱量が多く高出力のものにも対応できるモータを提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１の発明は、誘電体として使用されるフィルムとして、１２０℃における長手方向と幅方向の熱収縮率の和が４％以下となる耐熱性フィルムを用いたコンデンサを備え、このコンデンサを用いて駆動されるモータにおいて、電源と接続可能な端子台がモータフレーム内に配設され、前記コンデンサの素子は、それぞれ蒸着電極が設けられた一対のフィルムを重ねて巻き込むと共に、幅方向の両端部に端子接続用電極を設けて構成され、前記蒸着電極のうち少なくとも一方は、独立した電極が多数存する構成となっており、前記コンデンサの素子には軟化温度が約１００〜１２５℃のワックスタイプの含浸剤を含浸させていて、前記コンデンサを、ポッティング材により覆った状態で前記端子台に配設するとともに固定子の巻線から離した状態で前記モータフレーム内に配設したところに特徴を有する。
【０００７】
このものによれば、コンデンサの誘電体として使用されるフィルムは、熱収縮率が小さく、高温にさらされてもしわになり難く、コンデンサとしては耐熱性に優れ、品質が安定している。このため、このようなコンデンサを、発熱量が多く高出力のモータのモータフレーム内にも配設することが可能となる。コンデンサをモータフレーム内に配設することで、モータフレームの外部にコンデンサを配置するためのスペースを確保する必要はない。
【０００８】
この場合、誘電体として使用されるフィルムとして、耐熱性のポリプロピレン（ＰＰ）フィルム、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムのいずれか、またはその組み合わせを用いることができる。
これらのフィルムは耐熱性に優れていて、コンデンサとしては耐熱性に優れたものとなり、品質が安定したものとなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、ダクト用換気扇のファン駆動用に用いられるコンデンサ誘導モータに適用した第１実施例について、図１ないし図８を参照して説明する。まず、図１には、本実施例に係るモータ１の全体構成が示されている。この図１において、モータ１の外殻を構成するモータフレーム２は、２個の容器状のフレーム３ａ，３ｂを組み合わせて円筒容器状に構成されていて、このモータフレーム２内に固定子４が配設されている。
【００１１】
固定子４は、モータフレーム２の内周部に固定された環状をなす固定子鉄心５に、複数の巻線６を絶縁部材を介して装着して構成されている。巻線６には、後述するように主巻線と補助巻線とがある。固定子鉄心５の内側には、回転軸８を有した回転子９が回転自在に配設されており、その回転軸８は、上記両フレーム３ａ，３ｂに設けられた軸受１０，１０により回転自在に支持されている。回転軸８の一端部は下部側のフレーム３ｂから下方へ突出していて、その先端部に、負荷として図示しないファンが取り付けられるようになっている。反負荷側となる上部側のフレーム３ａの周壁部の１箇所には開口部１１が形成されている。
【００１２】
固定子４の軸方向の一端部、この場合、反負荷側には、モータフレーム２内に位置させて端子台１２が装着されている。この端子台１２は、図２にも示すように、金属板からなる導体１３ａ，１３ｂ，１３ｃを、電気絶縁性を有する合成樹脂からなる樹脂１４によりインサート成形して構成されており、これの裏側（固定子４側）に樹脂１４により一体成形された被係合部１５を、絶縁部材に設けられた係合部１６に係合させることにより、固定子４に装着されている。
【００１３】
この端子台１２は、固定子鉄心５に対応するようなほぼ円環状に形成されていて、これの表面側に、この場合１個のコンデンサ搭載部１７と、このコンデンサ搭載部１７の近傍に配置された２個のコンデンサ接続部１８と、３個のピン接続部１９〜２１と、１個のコネクタ部２２とが設けられている。このうち、２個のコンデンサ接続部１８は、前記導体１３ａ，１３ｂの一端部を露出させることによって形成され、３個のピン接続部１９〜２１は、各導体１３ａ〜１３ｃの一部を露出させることによって形成されている。
【００１４】
コンデンサ搭載部１７及び２個のコンデンサ接続部１８は、樹脂１４により形成された枠状の壁２３により囲まれている。コンデンサ搭載部１７には、後述するコンデンサ２４が収容されていて、このコンデンサ２４の一対の端子２５ａ，２５ｂが、対応するコンデンサ接続部１８に半田付けまたはスポット溶接により電気的に接続されている。そして、コンデンサ搭載部１７に収容されたコンデンサ２４は、合成樹脂（例えばエポキシ樹脂）からなるポッティング材２６により覆われて端子台１２に一体化されており、また、一対の各端子２５ａ，２５ｂ及びこれらが接続されたコンデンサ接続部１８部分もポッティング材２６により覆われている。
【００１５】
従って、コンデンサ２４は、端子台１２に装着された状態で、反負荷側のモータフレーム２内に配設されている。この場合、コンデンサ２４は、図１に示すように、端子台１２に装着された状態で、モータ１の軸方向において、巻線６と対応する部位で、かつその巻線６から離して配置された状態となっている。
【００１６】
前記コネクタ部２２は、外側に向けて開口するハウジング２８内に２本の外部接続端子２９，３０を有して構成されている。これら外部接続端子２９，３０は、前記導体１３ａ，１３ｃの端部によって形成されている。そのハウジング２８の開口部が、上記モータフレーム２の開口部１１に対応している。前記３個のピン接続部１９〜２１には、それぞれピン挿入孔３１（図３参照）が形成されていて、端子台１２を前記固定子４に装着した状態で、各ピン挿入孔３１に、図３に示すように、絶縁部材のピン保持部３２に設けられたピン３３が挿入され、それら各ピン３３と各接続部１９〜２１とが半田３４により電気的に接続されている。各ピン３３には、前記巻線６の端部が巻き付けられ電気的に接続されている。この場合、図４に示すように、巻線６のうちの主巻線６ａの両端部が、それぞれピン３３を介してピン接続部１９とピン接続部２１とに接続され、また、補助巻線６ｂの両端部が、それぞれピン３３を介してピン接続部２０とピン接続部２１に接続されている。
【００１７】
次に、上記コンデンサ２４について、主に図５ないし図７を参照して説明する。このコンデンサ２４は、いわゆるプラスチックフィルム・コンデンサで、片面に第１の蒸着電極３５が設けられた長尺な第１のフィルム３６と、片面に第２の蒸着電極３７が設けられた長尺な第２のフィルム３８とを重ね合わせた状態で、図５のように巻き込むことにより素子４０を構成している。この素子４０には、図示はしないが、軟化温度が約１００〜１２５℃のワックスタイプの含浸剤を含浸させるようにしている。この含浸剤は、絶縁性を向上させるためのものである。そして、この素子４０の幅方向（軸方向）の両端部に、亜鉛を吹き付けることにより端子接続用電極４１を設け、これら両端子接続用電極４１に前記端子２５ａ，２５ｂを接続している。第１及び第２のフィルム３６，３８は、誘電体として使用されるものである。
【００１８】
この場合、第１のフィルム３６の第１の蒸着電極３５は、第１のフィルム３６の幅方向の一端部側は一杯まで形成されているが、他端部側は一杯までは形成されておらず、第１のフィルム３６の一端部に非蒸着部３６ａが残されている。第１の蒸着電極３５は、第１のフィルム３６の長手方向に連続して設けられており、前記端子接続用電極４１の一方と電気的に接続されている。また、第２のフィルム３８の第２の蒸着電極３７は、第２のフィルム３８の幅方向の一端部側は一杯まで形成されているが（第１の蒸着電極３５とは反対側の端部側）、他端部側は一杯までは形成されておらず、第２のフィルム３８の一端部にも非蒸着部３８ａが残されている。そして、この第２の蒸着電極３７は、第２のフィルム３８の長手方向で多数個に分離されており、従って、独立した多数の電極ｂ１，ｂ２，…ｂｎが存する構成となっている。これら多数の電極ｂ１，ｂ２，…ｂｎは、前記端子接続用電極４１の他方と電気的に接続されている。図７には、コンデンサ２４の電極の構成が模式的に示されている。
【００１９】
ここで、上記第１及び第２のフィルム３６，３８は、この場合、それぞれ耐熱性のポリプロピレン（ＰＰ）フィルムから構成されている。このポリプロピレンフィルムは、これを１２０℃で１５分間加熱した時の長手方向と幅方向の熱収縮率の和が４％以下、好ましくは３％以下のものを用いる。
【００２０】
熱収縮率は、例えば次のようにして求める。すなわち、熱収縮率を求める対象のフィルムから、長手方向用と幅方向用とに、それぞれ縦２６０ｍｍ、横１０ｍｍのサンプルを作成し、このサンプルの上下両端から３０ｍｍのところにマークを入れて、原寸（Ｌ０：２００ｍｍ）とする。このサンプルの下端に３ｇの荷重をかけ、１２０℃のオーブン中に吊し、１５分間熱処理する。この後サンプルを取り出し、マークした長さ（Ｌ１）を測定し、次式により熱収縮率を算出し、長手方向の熱収縮率と幅方向の熱収縮率との和を求める。
熱収縮率＝［（Ｌ０−Ｌ１）／Ｌ０］×１００（％）
【００２１】
そして、上記した構成のモータ１においては、モータフレーム２の開口部１１を通して、電源線が接続された図示しない外部コネクタが端子台１２のコネクタ部２２に嵌合され、その外部コネクタの２本の接続端子（図示せず）がコネクタ部２２の外部接続端子２９，３０に接続されて使用される。この場合、モータ１は、Ｂ種絶縁（巻線６の許容最高温度が１２０℃）に対応できるものとする。
【００２２】
ところで、上記したようなコンデンサ２４は、上記したように第１及び第２のフィルム３６，３８を重ねて円筒状に巻き込んで素子４０として形成される。その場合、偏平な形状となり、この状態で、前記コンデンサ搭載部１７に収容され、ポッティング材２６によりポッティングされる。
【００２３】
このようなコンデンサ２４に１２０℃程度の熱が加わると、一般に、それら第１及び第２のフィルムが有する熱収縮率により収縮が発生し、ある部分ではふくらみ、ある部分では凹みが生じ、円筒状になろうとする。そのために、熱収縮率の度合いにより、ふくらみや凹み具合が異なり、ポッティング材２６がその変化に対応できなくなり、亀裂や割れといった現象が発生するおそれがある。亀裂や割れが発生すると、耐水性などが低下する。また、第１及び第２のフィルムの幅方向の収縮によって、端子接続用電極と第１の蒸着電極との間、及び端子接続用電極と第２の蒸着電極との間で剥離が発生するおそれがあり、このような剥離が発生すると、コンデンサ容量の低下が生じる。さらには、第１及び第２のフィルムの収縮によって、第１，第２の蒸着電極間のずれや、しわの発生によりピンホールが生じたり、空間ができたりして、絶縁性が低下する。
【００２４】
図８は、試験結果を示したものである。これは、定格電圧の１．５倍の電圧を３０分間、１２０℃で印加した時のもので、第１及び第２のフィルムの長手方向と幅方向の熱収縮率の和が５％では、素子変形、絶縁性、容量変化とも「問題あり」で、コンデンサの品質に問題があり、４％では、素子変形、絶縁性、容量変化とも「傾向はあるが問題なし」で、割れに対しては「良好」であった。そして、３％及び２％では、素子変形、割れ、絶縁性、容量変化ともに「良好」であった。この結果、第１及び第２のフィルムの長手方向と幅方向の熱収縮率の和が４％以下（好ましくは３％以下）にすることで、コンデンサの熱に対する信頼性を向上できることがわかる。
【００２５】
上記した第１実施例によれば、次のような効果を得ることができる。
まず、コンデンサ２４の誘電体として使用される第１及び第２のフィルム３６，３８は、熱収縮率が小さく、高温にさらされてもしわになり難く、耐熱性に優れているので、コンデンサ２４としては耐熱性に優れ、品質が安定している。このため、このようなコンデンサ２４を、発熱量が多く高出力のモータ１のモータフレーム２内に配設することが可能となる。
【００２６】
このようにコンデンサ２４をモータフレーム２内に配設することで、モータフレーム２の外部にコンデンサを配置するためのスペースを確保する必要はない。しかも、コンデンサ２４は、モータフレーム２内の端子台１２において固定子４の巻線６と接続されているから、コンデンサ２４を、モータフレーム２の外部で固定子４の巻線６と接続したり、モータ１の使用者が接続したりする必要がなく、コンデンサ２４の接続作業が容易にできる。
【００２７】
また、コンデンサ２４において、第１及び第２の蒸着電極３５，３７のうち、第２の蒸着電極３７は、独立した電極ｂ１，ｂ２…が多数存する構成としているので、仮に破壊されるとしても、小さなブロックが一つずつ破壊されてゆく構成となり、一度に破壊される場合に比べて破壊エネルギーが小さく、保安性に優れたものとなる利点がある。
コンデンサ２４の素子４０には、軟化温度が約１００〜１２５℃のワックスタイプの含浸剤を含浸させているので、高温度においても含浸剤が容易には流出せず、第１及び第２の蒸着電極３５，３７間の絶縁性能を保持できる。また、高電圧時に発生するコロナ放電等による電極の破壊も防止することができる。
【００２８】
コンデンサ２４は、モータフレーム２内において巻線６から離して配置しているので、巻線６の熱の影響を受けにくくでき、絶縁階級の高いモータ、この場合Ｂ種のモータにも採用できるようになる。また、コンデンサ２４は、巻線６と対応する位置となるように設定しているので、巻線６に対する位置を極力一定にでき、ひいてはコンデンサ２４の温度条件などを極力一定にできる。
【００２９】
コンデンサ２４は、ポッティング材２６により覆って端子台１２に一体化しているので、素子４０のまま使用しても、素子をケース内に収容して構成される通常のコンデンサと同等の品質を確保でき、ケースなどを不要にでき、その分コストを低減できる利点がある。また、コンデンサ２４の端子２５ａ，２５ｂ及びコンデンサ接続部１８もポッティング材２６により覆っているので、コンデンサ２４に対する湿気の侵入を一層確実に防止でき、コンデンサ２４の信頼性を一層向上できるようになる。
【００３０】
さらに、コンデンサ２４は反負荷側のモータフレーム２内に配設しており、外部の電源線と端子台１２のコネクタ部２２との接続は、モータフレーム２の反負荷側の開口部１１を通して行われる。このため、負荷として回転軸８に取り付けられるファンの回転が上記電源線により阻害されるようなことを防止できる。
【００３１】
端子台１２に、モータフレーム２の開口部１１に臨むコネクタ部２２が設けられているので、そのコネクタ部２２に対応するコネクタ部を嵌合することで電気的接続が可能となり、配線の接続作業が一層容易にできるようになる。
【００３２】
上記した第１実施例においては、コンデンサ２４の第１及び第２のフィルム３６，３８として、耐熱性のポリプロピレンフィルムを用いる構成としたが、これに限らず、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルム、或いはポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを用いるようにしても良い。また、フィルムの誘電率や、熱収縮率、或いは自己発熱による損失などを考慮して、それらのフィルムを組み合わせて用いるようにしても良く、用途に応じて使い分けることもできる。
【００３３】
図９及び図１０は本発明の第２実施例を示したものであり、この第２実施例は上記した第１実施例とは次の点が異なっている。
すなわち、コンデンサ４５は、素子４０をケース４６内に収容すると共に、その素子４０を例えばエポキシ樹脂からなるポッティング材４７によりポッティングして構成されている。そして、このコンデンサ４５は、モータフレーム２内の固定子４上に装着された端子台４８の図９の下面において、巻線６より径方向の内側となる部位に配置されている。
【００３４】
このような第２実施例においては、コンデンサ４５を、巻線６より径方向の内側に配置することで、巻線６からの温度を受けにくくでき、また、モータフレーム２内のデッドスペースを有効に利用できると共に、モータフレーム２が軸方向に大きくなることを抑えることができる利点もある。
【００３５】
図１１は本発明の第１参考例を示したものであり、この第１参考例は上記した第１及び第２実施例とは次の点が異なっている。
すなわち、モータフレーム２内に端子台はなく、コンデンサ４５は、固定糸５０により巻線６の上端部に固定されている。コンデンサ４５の一対の端子２５ａ，２５ｂのうち一方の端子２５ａには、主巻線６ａの一端部とリード線５１とが接続され、他方の端子２５ｂは、補助巻線６ｂの一端部が接続されている。また、巻線６において、主巻線６ａの一端部と補助巻線６ｂの一端部とにリード線５２が接続されている。このリード線５２と前記リード線５１は、モータフレームの開口部１１からモータフレーム２の外部へ導出されていて、図示しない電源線と接続されるようになっている。
この場合、モータ１は、Ａ種絶縁（巻線６の許容最高温度が１００℃）用のもので、コンデンサ４５は巻線６に接触させて配置されているが、支障はない。
【００３６】
図１２は本発明の第２参考例を示したものであり、この第２参考例は上記した第１、第２実施例及び第１参考例とは次の点が異なっている。
すなわち、コンデンサ４５は、モータフレーム２内において、コンデンサ搭載部材５３を介して固定子４の軸方向の端部に配置されている。この場合、コンデンサ４５は、巻線６に対して空間距離Ａをもって配置されている。この場合も、コンデンサ４５は、巻線６の熱の影響を受けにくくでき、絶縁階級の高いモータに対応できるようになる。
【００３７】
本発明は、上記した各実施例にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
端子台に、コネクタ部２２に代えて、電源電線（例えばＶＶＦケーブル）を保持するための部材（ＳＬ端子）を成形により設けるか、或いは別部品として配設するようにしても良い。このようにした場合には、電源電線を端子台側に直接接続することができ、設置工事が一層容易にできるようになる。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば次のような効果を得ることができる。
請求項１の発明によれば、コンデンサの誘電体として使用されるフィルムは熱収縮率が小さく、コンデンサとしては耐熱性に優れ、品質が安定している。このため、このようなコンデンサを、発熱量が多く高出力のモータのモータフレーム内にも配設することが可能となる。コンデンサをモータフレーム内に配設することで、モータフレームの外部にコンデンサを配置するためのスペースを確保する必要はない。コンデンサは固定子の巻線から離して配置しているので、巻線の熱の影響を受け難くできる。コンデンサの素子には軟化温度が約１００〜１２５℃のワックスタイプの含浸剤を含浸させているので、高温度においても含浸剤が容易には流出しない。
【００３９】
また、コンデンサにおいて、少なくとも一方の蒸着電極は独立した電極が多数存する構成としているので、仮に破壊されるとしても、小さなブロックが一つずつ破壊されてゆく構成となり、一度に破壊される場合に比べて破壊エネルギーが小さく、保安性に優れたものとなる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施例を示すモータ全体の縦断面図
【図２】  要部の平面図
【図３】  ピン接続部部分の拡大縦断面図
【図４】  電気的接続関係を示す図
【図５】  コンデンサ素子の斜視図
【図６】  第１及び第２のフィルムの展開図
【図７】  コンデンサの電気的構成を示す模式図
【図８】  試験結果を示す図
【図９】  本発明の第２実施例を示すモータ上半部の縦断面図
【図１０】  コンデンサの縦断面図
【図１１】  本発明の第１参考例を示す図９相当図
【図１２】  本発明の第２参考例を示す要部の縦断面図
【符号の説明】
１はモータ、２はモータフレーム、４は固定子、５は固定子鉄心、６は巻線、６ａは主巻線、６ｂは補助巻線、８は回転軸、９は回転子、１１は開口部、１２は端子台、１７はコンデンサ搭載部、１８はコンデンサ接続部（接続部）、１９〜２１はピン接続部、２２はコネクタ部、２４はコンデンサ、２５ａ，２５ｂは端子、２６はポッティング材、３５は第１の蒸着電極（蒸着電極）、３６は第１のフィルム（フィルム）、３７は第２の蒸着電極（蒸着電極）、３８は第２のフィルム（フィルム）、４０は素子、４１は端子接続用電極、４５はコンデンサ、４８は端子台、５０は固定糸、５３はコンデンサ搭載部材を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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