(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主巻線及び補助巻線と、
起動時または全駆動期間で用いられる位相調整用コンデンサを実装し、前記主巻線及び補助巻線用の配線基板とを、
電気絶縁性樹脂でモールドした誘導電動機において、
前記位相調整用コンデンサとして並列に接続された複数のコンデンサが用いられ、
対をなす接続ラインが周方向に沿って互いに平行に前記配線基板に形成され、
前記複数のコンデンサが、前記対をなす接続ラインの間に周方向に沿って配置され並列に接続されていることを特徴とする誘導電動機。
【請求項２】
前記複数のコンデンサが誘導電動機回転子の半径方向に沿って、前記配線基板に複数段に亘って設けられ、半径方向内方側の各コンデンサに接続される一対の接続ラインの一方が、半径方向外方側の各コンデンサに接続される一対の接続ラインの一方と共通することを特徴とする請求項１に記載の誘導電動機。
【請求項３】
前記複数のコンデンサが誘導電動機回転子の半径方向に沿って、前記配線基板に複数段に亘って設けられ、半径方向外方側の各コンデンサの面積Ｓｏは、半径方向内方側の各コンデンサの面積Ｓｉ以上に形成されている請求項１又は２に記載の誘導電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線基板が内蔵されている誘導電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例として、電動マッサージ機や自動ドアなど、使用されるモータの回転方向が頻繁に切り替えられる利用分野において、コンデンサ型単相誘導電動機（以下、モータ）が多く用いられている。図７は典型的な従来技術のモータ１の回路図であり、図８はモータ１の縦断面図であり、図９はモータ１に内蔵されている配線基板６の平面図である。以下、図８及び図９を参照して、モータ１の構成について説明する。このモータ１では、モータ１のケ−シング２内に固定子３と回転子４とが設けられる。固定子３は、電気絶縁性材料からなるボビン６に巻回されたコイル７がコア８に装着された構成を含み、固定子３の軸線方向一方側には配線基板９が配置されている。配線基板９には、前記複数のコイル７を電源に接続すると共に、複数のコイル７を相互に接続するための接続ライン１０が印刷配線で形成されている。これらの接続ライン１０は、コネクタ１１で制御装置などの外部機器と接続され、さらに接続ワイヤ１２でコイル７と接続される。前記配線基板９や固定子３などは電気絶縁性合成樹脂１３で一体にモールドされる。
【０００３】
また、図９に示されるように、前記配線基板９には、前記コネクタ１１で外部と電気的に接続される接続端子１４ａ，１４ｂ，１４ｃが設けられ、各接続端子１４ａ，１４ｂ，１４ｃ（総称するときは符号１４で示す）に接続された接続ライン１５ａ，１５ｂ，１５ｃ（総称するときは符号１５で示す）が、前記配線基板９上に、回転子４の周方向に沿って形成される。また、各コイル７を相互に接続するための接続ライン１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（総称するときは前記符号１０で示す）が、やはり配線基板９上に回転子４の周方向に沿って形成される。
【０００４】
以下、図７を参照して、モータ１に関連する電気的構成について説明する。この従来技術のモータ１は、交流電源Ｐに接続された電源ライン１８，１９間に電源スイッチＳＷを介して前記複数のコイル７に含まれる主コイル７Ｍが接続され、この主コイル７Ｍと並列に、例として容量４μＦのフィルムコンデンサなどからなるコンデンサＣと補助コイル７Ｓとからなる直列回路が接続されている。コンデンサＣは、交流電源Ｐから主コイル７Ｍに印加される電源電圧の位相に対し、電圧位相を１／４波長進めた変換電圧を補助コイル７Ｓに出力する。前記主コイル７Ｍと補助コイル７Ｓとの間の接続配線は、前記配線基板９上の接続ライン１５，１０である。この従来技術において、主コイル７Ｍと補助コイル７Ｓとを含んでモータ１が構成され、前記電源スイッチＳＷとコンデンサＣとを含んでモータ１の制御装置ＣＮＴが構成される。従って、コンデンサＣは接続ライン２０によって制御装置ＣＮＴと接続される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術では、前述したようにモータ１を駆動しようとすると、前記コンデンサＣを備える制御装置ＣＮＴを必ず接続する必要があり、モータ１のみに前記交流電源Ｐを接続して運転することができず、使用性が低いという問題点がある。また、制御装置ＣＮＴとモータ１とを接続する際に、図７に示されるように、接続線が３本必要であり、接続の手間と工数とが大きいという問題点がある。さらに、モータ１において、その出力特性を調整しようとすると、モータ１の各コイル３の巻線数や極数などを変更する必要があり、実質的にモータ１を他のモータと変更することなり、既存のモータ１でその出力特性を調整することが困難であるという問題点がある。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたものであり、その目的は、誘導電動機単体での運転が可能になることで使用性が向上され、外部との接続線数を削減することができるので接続の手間と工数とを削減することができ、また、出力特性を容易に調整することができる誘導電動機を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の誘導電動機は、主巻線及び補助巻線と、起動時または全駆動期間で用いられる位相調整用コンデンサを実装し、前記主巻線及び補助巻線用の配線基板とを、電気絶縁性樹脂でモールドした誘導電動機において、前記位相調整用コンデンサとして並列に接続された複数のコンデンサが用いられ、対をなす接続ラインが周方向に沿って互いに平行に前記配線基板に形成され、前記複数のコンデンサが、前記対をなす接続ラインの間に周方向に沿って配置され並列に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明において、前記複数のコンデンサが誘導電動機回転子の半径方向に沿って、前記配線基板に複数段に亘って設けられ、半径方向内方側の各コンデンサに接続される一対の接続ラインの一方が、半径方向外方側の各コンデンサに接続される一対の接続ラインの一方と共通する場合がある。
【００１１】
また、本発明において、前記複数のコンデンサが誘導電動機回転子の半径方向に沿って、前記配線基板に複数段に亘って設けられ、半径方向外方側の各コンデンサの面積Ｓｏは、半径方向内方側の各コンデンサの面積Ｓｉ以上に形成されている場合がある。
【００１２】
本発明の誘導電動機は位相調整用コンデンサが実装された配線基板を備えているので、誘導電動機を駆動しようとする際に、コンデンサと補助コイルとを接続する接続ラインを外部機器との接続に用いる必要がなく、誘導電動機に電源を供給するだけで運転することができ、使用性が格段に向上される。
【００１３】
また、前記コンデンサと補助コイルとの接続ラインが外部機器との接続に不要になるので、誘導電動機と外部機器との接続に要する手間と工数とを削減することができる。さらに、誘導電動機に設けられた配線基板のコンデンサの接続数や直列、並列の接続態様の変更により、誘導電動機の出力特性を調整することができるので、出力特性が変更される必要が生じた場合でも、誘導電動機の交換などを行う必要がなく、出力特性の調整が格段に容易になる。
【００１４】
本発明において、前記配線基板として、前記主巻線及び補助巻線の巻線接続用配線基板が用いられる場合、コンデンサが誘導電動機に内蔵されることになり、上述した作用効果が実現される。
【００１５】
また、本発明において、前記位相調整用コンデンサとして、相互に並列または直列に接続された複数のコンデンサが用いられる場合、各コンデンサの素子サイズが縮小され、配線基板への作り込みが容易になると共に、この場合にも同様に前記作用効果が実現される。
【００１６】
また、本発明において、前記複数のコンデンサが相互に並列に接続され、各コンデンサの並列接続用の接続ラインが周方向に沿って前記配線基板に形成されている場合がある。このような場合でも、前述した作用効果と同様な作用効果が実現される。
【００１７】
また、本発明において、前記複数のコンデンサが誘導電動機回転子の半径方向に沿って、前記配線基板に複数段に亘って設けられ、半径方向外方側の各コンデンサの面積Ｓｏは、半径方向内方側の各コンデンサの面積Ｓｉ以上に形成されている場合がある。この場合、各段毎のコンデンサを、誘導電動機回転子に関して周方向に沿う同一角度範囲において、回転子から遠ざかるに従い周方向長さを長くするなどして、前記各段毎の面積の関係を実現できる。この場合にコンデンサを配線基板の単位面積あたり格段に高い設置密度で形成することができ、複数のコンデンサの合成容量の設定の自由度を増大することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１〜図６に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施例のモータ２１に関連する電気的構成を示す回路図であり、図２はモータ２１の縦断面図であり、図３はモータ２１に内蔵されている配線基板２６付近を示す平面図であり、図４は本発明の第２実施例のモータ２１ａの電気的構成を示す回路図であり、図５は本発明の第３実施例のモータ２１ｂの電気的構成を示す回路図であり、図６は本発明の第４実施例のモータ２１ｃの電気的構成を示す回路図である。
【００１９】
以下、図２および図３を参照して、本発明の第１実施例のモ−タ２１の構成について説明する。このモータ２１では、モータ２１のケ−シング２２内に固定子２３と回転子２４とが設けられる。固定子２３は、電気絶縁性材料からなるボビン２６に巻回されたコイル２７がコア２８に装着された構成を含み、固定子２３の軸線方向一方側には配線基板２９が配置されている。配線基板２９には、前記複数のコイル２７を電源に接続すると共に、複数のコイル２７を相互に接続するための接続ライン３０が印刷配線で形成されている。また、この配線基板２９上には、前記接続ライン３０と共に、後述するように相互に並列に接続された複数のコンデンサ３１が形成されている。本実施例の各コンデンサ３１は、一例として容量０．０１〜０．１μＦのセラミックコンデンサが用いられる。これらの接続ライン３０は、コネクタ３２で制御装置などの外部機器と接続され、さらに接続ワイヤ３３でコイル２７と接続される。前記配線基板２９や固定子２３などは電気絶縁性合成樹脂３４で一体にモールドされる。
【００２０】
また、図３に示されるように、前記配線基板２９には、前記コネクタ３２で外部と電気的に接続される接続端子３５ａ，３５ｂ，３５ｃが設けられ、各接続端子３５ａ，３５ｂ，３５ｃ（総称するときは符号３５で示す）に接続された接続ライン３０ａ，３０ｂ，３０ｃ（総称するときは前記符号３０で示す）が、前記配線基板２９上に、回転子２４の周方向に沿って形成される。また、各コイル２７を相互に接続するための接続ライン３６ａ，３６ｂ，３６ｃ（総称するときは前記符号３６で示す）が、やはり配線基板２９上に回転子２４の周方向に沿って形成される。
【００２１】
本実施例の複数のコンデンサ３１は、図３に示されるように周方向に沿って配列され、前記回転子２４の半径方向に沿って最内周位置に配置される最内周列３７と、最内周列３７に対して周方向にずれた位置で、最内周列３７よりも半径方向外方に配置されている中間列３８と、最内周列３７の半径方向外方側で、中間列３８よりも半径方向外方に配置されている最外周列３９との３段に亘って形成されている。各段のコンデンサ列３７，３８，３９において、半径方向外方側の各コンデンサは、半径方向内方側の各コンデンサの面積Ｓｉ以上の面積Ｓｏに形成されている。従って、本実施例の場合、一例として、各段毎のコンデンサ３１を、回転子２４に関して周方向に沿う同一角度範囲において、回転子２４から遠ざかるに従い周方向長さを長くするなどして、半径方向に隣接する各段毎の面積Ｓｉ，Ｓｏの関係を、
Ｓｉ≦Ｓｏ                                              ・・・（１）
に定めることができる。
【００２２】
従って、本実施例の配線基板２９は、コンデンサ３１の間に、接続配線の幅などの必須な間隔以上の無駄な間隔をあけることが防止され、コンデンサ３１を配線基板２９の単位面積あたり格段に高い設置密度で形成することができ、複数のコンデンサ３１の合成容量の設定の自由度を増大することができる。
【００２３】
また、前記配線基板２９において、図３に示される前記各コンデンサ３１の各誘電体４０はセラミック材料から形成され、各誘電体４０の同一極性側を共通に接続する接続ライン３０ａと、各誘電体４０の他の同一極性側を共通に接続する接続ライン３６ａとが、印刷配線で形成される。ここで、本実施例において、接続ライン３０ａは、図９を参照して説明した従来技術における配線基板９の接続ライン１５ａを、接続端子１４ｃ，１４ａ間において略Ｕ字状に形成した形状であり、本実施例の接続ライン３６ａは、前記従来技術の接続ライン１０ａを接続端子１４ａ，１４ｃ間に延長し、接続端子１４ａ，１４ｃ間において略Ｕ字状の接続ライン３０ａ間に配置した構成である。
【００２４】
従って、本実施例の配線基板２９は、従来の配線基板９の配線設計に、接続ライン３０ａ，３６ａの配線と、誘電体４０の配置設計とを追加することで実現することができ、全体の形状の変更や設計を最初からやり直すなどの手間が不要になるという作用効果を実現することができる。
【００２５】
以下、図１を参照して、本実施例のモータ２１に関連する電気的構成について説明する。モータ２１は、交流電源４１に接続された制御装置４２に備えられる電源スイッチ４３を介する電源ライン４４，４５が、例として、前記接続端子３５ｂ，３５ａにそれぞれ接続され、接続端子３５ｂ，３５ａ間に前記複数のコイル２７に含まれる主コイル２７Ｍと補助コイル２７Ｓとが相互に並列に接続され、補助コイル２７Ｓと直列に相互に並列接続された前記複数のコンデンサ３１が接続されている。コンデンサ３１は、交流電源４１から主コイル２７Ｍに印加される電源電圧の位相に対し、電圧位相を１／４波長進めた変換電圧を補助コイル２７Ｓに出力する。前記主コイル２７Ｍと補助コイル２７Ｓとの間の接続配線は、前記配線基板２９上の接続ライン２７であり、各コンデンサ３１は、配線基板２６上の前記接続ライン３０ａ．３６ａでそれぞれ相互に接続される。また、本実施例では、前記主コイル２７Ｍ、補助コイル２７Ｓ及びコンデンサ３１を含んでモータ２１が構成される。
【００２６】
このような構成を有する本実施例のモータ２１は、位相調整用コンデンサ３１が実装された配線基板２９をケーシング２２の内部に備えているので、モータ２１を駆動しようとする際に、コンデンサ３１と補助コイル２７Ｓとを接続する接続ラインを、従来技術におけるように制御装置４２との接続に用いる必要がなく、モータ２１に電源を供給するだけで運転することができ、使用性が格段に向上される。
【００２７】
また、前記コンデンサ３１と補助コイル２７Ｓとの接続ラインが外部機器との接続に不要になるので、モータ２１と制御装置４２との接続に要する手間と工数とを削減することができる。さらに、モータ２１に設けられた配線基板２９上に配置されたコンデンサ３１の接続数や直列、並列の接続態様の変更により、モータ２１の出力特性を調整することができるので、出力特性が変更される必要が生じた場合でも、従来技術で説明したようにモータ２１の交換などを行う必要がなく、出力特性の調整が格段に容易になる。
【００２８】
また、本実施例において、複数のコンデンサ３１として、相互に並列に接続された複数のコンデンサ３１が用いられるので、各コンデンサ３１の素子サイズを縮小することができ、先述した作用効果に加えて、配線基板２９への作り込みが容易になるという作用効果が実現される。
【００２９】
以下、図４を参照して、本発明の第２実施例を説明する。本実施例は、前述の第１実施例の構成に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施例の特徴は、各コンデンサ３１の一方の電極に共通に接続された前記接続ライン３６ａと補助コイル２７Ｓとの接続点４６を例として接続ライン３０ｃを介して、接続端子３５ｃに接続した点である。本実施例においても、接続端子３５ｃは制御装置４２などの外部機器に接続される必要はなく、図９を参照して説明した従来技術の配線基板９における接続ライン１０ｃをそのまま用いて、本実施例の配線基板２９を前述したように製造することができる。
【００３０】
このような実施例においても、前記第１実施例で説明した作用効果と同様な作用効果を実現できるに限らず、既存のモータの配線基板に対して、従来の配線基板９の配線設計に、接続ライン３０ａ，３６ａの配線と、誘電体４０の配置設計とを追加することで実現することができ、全体の形状の変更や設計を最初からやり直したり、既存の接続ラインを除去したりするなどの手間が不要になるという作用効果を実現することができる。
【００３１】
以下、図５を参照して、本発明の第３実施例のモータ２１ｂについて説明する。本実施例は前記第２実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施例の特徴は、前記第２実施例における配線基板２９の接続端子３５ｂとコイル２７との間に突入電流から配線基板２９内の各回路素子を保護するための保護抵抗４７を直列に接続した点である。
【００３２】
本実施例においても、前記第２実施例で説明した作用効果と同様な作用効果を実現できるに限らず、接続端子３５ｂからモータ２１ｂに過大電流が流入しようとしても、保護抵抗４７で電流が抑制され、回路素子が有効に保護されるという作用効果を実現する。
【００３３】
以下、図６を参照して、本発明の第４実施例のモータ２１ｃについて説明する。本実施例は前記第２実施例に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付す。本実施例の特徴は、前記第２実施例における配線基板２９の接続端子３５ａと主コイル２７Ｍとの間に、それぞれ複数のコンデンサ３１を相互に並列に接続したコンデンサ回路４８，４９を直列に接続し、各コンデンサ回路４８，４９にそれぞれ並列に分圧抵抗５０，５１をそれぞれ接続した点である。
【００３４】
本実施例においても、前記第２実施例で説明した作用効果と同様な作用効果を実現できるに限らず、前記分圧抵抗５０，５１の抵抗値を適宜定めることにより、各分圧抵抗の端子間抵抗Ｖ１，Ｖ２を調節することができる。これにより、各コンデンサ回路４８，４９に、それぞれ印加される端子間電圧が調節され、モータ２１ｃの出力特性を容易に調整できるという作用効果を実現することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上により、本発明の誘導電動機であると、位相調整用コンデンサが実装された配線基板を備えているので、誘導電動機を駆動しようとする際に、コンデンサと補助コイルとを接続する接続ラインを外部機器との接続に用いる必要がなく、誘導電動機に電源を供給するだけで運転することができ、使用性が格段に向上される。
【００３６】
また、前記コンデンサと補助コイルとの接続ラインが外部機器との接続に不要になるので、誘導電動機と外部機器との接続に要する手間と工数とを削減することができる。さらに、誘導電動機に設けられた配線基板のコンデンサの接続数や直列、並列の接続態様の変更により、誘導電動機の出力特性を調整することができるので、出力特性が変更される必要が生じた場合でも、誘導電動機の交換などを行う必要がなく、出力特性の調整が格段に容易になる。
【００３７】
本発明において、前記配線基板として、前記主巻線及び補助巻線の巻線接続用配線基板が用いられる場合、コンデンサが誘導電動機に内蔵されることになり、上述した作用効果が実現される。
【００３８】
また、本発明において、前記位相調整用コンデンサとして、相互に並列または直列に接続された複数のコンデンサが用いられる場合、各コンデンサの素子サイズが縮小され、配線基板への作り込みが容易になると共に、この場合にも同様に前記作用効果が実現される。
【００３９】
また、本発明において、前記複数のコンデンサが相互に並列に接続され、各コンデンサの並列接続用の接続ラインが周方向に沿って前記配線基板に形成されている場合がある。このような場合でも、前述した作用効果と同様な作用効果が実現される。
【００４０】
また、本発明において、前記複数のコンデンサが誘導電動機回転子の半径方向に沿って、前記配線基板に複数段に亘って設けられ、半径方向外方側の各コンデンサの面積Ｓｏは、半径方向内方側の各コンデンサの面積Ｓｉ以上に形成されている場合がある。この場合、各段毎のコンデンサを、誘導電動機回転子に関して周方向に沿う同一角度範囲において、回転子から遠ざかるに従い周方向長さを長くするなどして、前記各段毎の面積の関係を実現できる。この場合にコンデンサを配線基板の単位面積あたり格段に高い設置密度で形成することができ、複数のコンデンサの合成容量の設定の自由度を増大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のモータ２１に関連する電気的構成の回路図である。
【図２】モータ２１の縦断面図である。
【図３】モータ２１に内蔵されている配線基板２９付近を示す平面図である。
【図４】本発明の第２実施例のモータ２１ａの電気的構成を示す回路図である。
【図５】本発明の第３実施例のモータ２１ｂの電気的構成を示す回路図である。
【図６】本発明の第４実施例のモータ２１ｃの電気的構成を示す回路図である。
【図７】従来技術のモータ１の回路図である。
【図８】モータ１の縦断面図である。
【図９】モータ１に内蔵されている配線基板６の平面図である。
【符号の説明】
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  モ−タ
２２  ケ−シング
２３  固定子
２４  回転子
２７  コイル
２７Ｍ  主コイル
２７Ｓ  補助コイル
２９  配線基板
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ  接続ライン
３１  コンデンサ
３７  コンデンサの最内周列
３８  コンデンサの中間列
３９  コンデンサの最外周列
４２  制御装置
Ｓｉ，Ｓｏ  コンデンサの面積
【図１】
0004149550.tif 000002
【図２】
0004149550.tif 000003
【図３】
0004149550.tif 000004
【図４】
0004149550.tif 000005
【図５】
0004149550.tif 000006
【図６】
0004149550.tif 000007
【図７】
0004149550.tif 000008
【図８】
0004149550.tif 000009
【図９】
0004149550.tif 000010