专利名称：电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及采用电容器进行驱动的电容式电动机。
作为例如管道用换气扇的风扇驱动用电动机，以往是采用电容式感应电动机。上述电动机在将定子和转子容置于呈圆筒容器状的电动机机架内部的同时，并在上述电动机机架的外部装有电容器。而且将与卷绕在上述定子的铁心上的绕组电气连接的导线从设于上述电动机机架的开口部引出至外部后与上述电容器及电源线连接。
然而，如为将电容器配置在电动机机架的外部的结构，则整个电动机的结构变得很大。另外，连接绕组与电容器的导线变得很长，配线作业十分麻烦。
为此，希望与以往相比将电容器与定子和转子一起容置于电动机机架内而使结构紧凑。
但是，如将电容器容置于电动机机架内，则电容器在电动机驱动时容易受到电动机各部产生热量的影响。由于以往的电容器耐热温度低，结构为将电容器容置于电动机机架内的电动机存在仅适用于发热量小、低输出情况的问题。
因此，本发明的目的在于，在采用电容器进行驱动的电动机中，即使在将电容器与定子和转子一起容置于电动机机架内的场合，也能提供与发热量大、高输出对应的电动机。
本发明的技术方案1的电动机具有驱动用电容器，并在电动机机架内设有定子和转子，其特点是，上述电容器的电介质由在120℃下的长度方向的热收缩率与宽度方向的热收缩率之和为4％以下的耐热性薄膜构成，上述电容器设于上述电动机机架内。
采用上述结构，由于构成电介质的薄膜热收缩率小且即使在高温下也难起皱，电容器具有优良的耐热性。因此，即使是发热量多的高输出电动机，也能将上述电容器配设在其电动机机架内。
在这种情况下，作为上述耐热性薄膜较佳为由耐热性优良的聚丙烯(PP)薄膜、聚亚苯基硫醚(PPS)薄膜、聚邻苯二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜中的至少一种构成。
另外，在构成为具有通过使设有蒸镀电极的一组耐热性薄膜重合并卷绕构成上述电容器的筒状单元的同时，并在上述单元的两端部设置端子连接用电极，较佳为由独立的多个电极部构成设置在上述耐热性薄膜中至少一个中的蒸镀电极。
采用上述结构，即使蒸镀电极被破坏，在由多个电极部组成的蒸镀电极中各电极部也是依次被破坏的。因此，与蒸镀电极一下子破坏的情况相比可减少破坏能量，安全性优良。
此外，较佳为使软化温度约100-125℃的蜡式浸渍剂浸渍在上述电容器单元中。采用这种结构，浸渍剂即使在高温下也不会从单元中析出，能保持蒸镀电极之间的绝缘性能。另外，并具有能防止因高电压时发生的电晕放电等引起的电极破坏的效果。
还有，上述电容器较佳为在电动机机架内与上述定子的绕组连接。特别是在将端子座或配线基板设置在电动机机架内的场合，则最好将上述电容器设置在上述端子座或配线基板上。采用上述结构，可使电容器及绕组的连接作业变得容易。
另外，上述电容器较佳为以通过浇注封装材料罩覆的状态与上述端子座或配线基板一体安装。这种情况下最好是上述电容器和上述定子的绕组的连接部分也用上述浇注封装材料罩覆。采用上述结构，能可靠地防止湿气对电容器的侵入。
附图简单说明
图1为表示本发明的第1实施例的电动机的整体结构的纵剖面图；图2为表示除去电动机机架的电动机俯视图；图3为表示端子座中插头连接部周围部分结构的纵剖面图；图4为表示电气连接关系的图；图5为电容器单元的立体图；图6为第1及第2薄膜的展开图；图7为表示电容器的电气构成的图；图8为表示在施加额定电压的1．5倍的电压时对电容器品质的评价结果的表；
图9为表示本发明的第2实施例的电动机的上半部的纵剖面图；图10为电容器的纵剖面图；图11为表示本发明的第3实施例的与图9相当的图；图12为本发明的第4实施例，系表示电动机中电容器周围部分的纵剖面图。
以下参照图1至图8说明适用于管道用换气扇的风扇驱动用电容式感应电动机的本发明的第1实施例。
图1为表示本实施例的电动机1的整体结构的图。图1中，呈圆筒容器状的电动机机架2由上部机架3a及下部机架3b组合构成。
在上述电动机机架2内容置有定子4和转子9。上述定子4由固定在上述电动机机架2的周壁部的内面的呈环形的定子铁心5和通过绝缘材料(未图示)装在该定子铁心5上的多个绕组6构成。上述绕组6由主绕组6a和辅助绕组6b(均见图4)构成。另外，在上述定子铁心5的内周部、上述转子9被配置成与上述定子铁心5之间具有规定的间隙。上述转子9的回转轴8回转自如地支承在分别设于上述上部及下部机架3a及3b的轴承10、10中。
上述回转轴8的下端部从下部机架3b向下方突出，其前端部作为负荷安装有风扇(未图示)。另外，在上述机架2内位于负荷相反侧的上部机架3a的周壁部形成有开口部11。
在上述机架2内位于负荷相反侧部分设有端子座12。如图2所示，上述端子座12呈与定子铁心5对应的大致圆环状，并通过由具有绝缘性的合成树脂嵌入成形构成由金属板制成的导体13a、13b、13c。在与上述端子座12的定子4的相对面一体成形有被卡合部15。另外，在上述定子4的绝缘材料上设有卡合部16。通过使上述被卡合部15与卡合部16卡合，将上述端子座12装在上述定子4上。
另外，如图2所示，在上述端子座12上设有1个电容器载设部17、配置在该电容器载设部17附近的2个电容器连接部18、3个插头连接部19-21、1个端子部22。上述电容器连接部18系通过分别使上述导体13a、13b的一端部露出端子座12的表面而形成。上述插头连接部19系通过使上述导体13a的中部露出端子座12的表面而形成。上述插头连接部20、21系通过分别使上述导体13b、13c的一端部露出端子座12的表面而形成。
另外，上述电容器载设部17和电容器连接部18系由与端子座12一体形成的框架部23围绕。上述框架部23内在与上述电容器载设部17对应的部分容置有电容器24。上述电容器24的一对端子25a、25b通过钎焊或点焊分别与上述电容器连接部18电气连接。
另外，在上述框架部23内将上述电容器24、上述端子25a、25b、上述电容器连接部18、18整个罩覆地填充有合成树脂，例如由环氧树脂构成的浇注封装材料26。
由此将上述电容器24一体安装在上述端子座12上。另外，如图1所示，在与上述绕组6分开状态下将上述电容器24在上述电动机机架2内配置成与上述绕组6沿轴向相对状。
上述端子部22被配置在与上述电动机机架2的开口部11对应的部位。上述端子部22由朝向上述开口部11开口的壳体28构成，并在上述壳体28内配设有作为上述导体13a、13c的端部的外部连接端子29、30。
如图3所示，在上述连接部19-21上分别形成有插头插入孔31。将上述端子座12装在上述定子4上时，在上述插头插入孔31中插入设于绝缘材料的插头保持部32中的插头33。上述插头33与上述绕组6卷绕状的端部电气连接。而且，通过用钎焊34将上述插头33与上述连接部19-21电气连接，从而对上述绕组6与上述连接部19-21加以连接。
还有，如图4所示，在本实施例中，绕组6中的主绕组6a的两端部分别与插头连接部19和插头连接部20连接，辅助绕组6b的两端部分别与插头连接部20和插头连接部21连接。
以下主要参照图5至图7说明上述电容器24。上述电容器24系一种所谓塑料薄膜电容器(plastic film capacitor)，如图5所示，具有通过将作为电介质的带状的第1及第2薄膜36和38重合并卷绕构成的单元40。在这种情况下，上述电容器24系将通过将第1及第2薄膜36和38卷绕成圆筒状形成的单元40作成扁平形状并容置于上述电容器载设部17(参照图1)。另外，在本实施例中，上述第1及第2薄膜36和38分别由具有耐热性的聚丙烯(PP)薄膜构成。关于上述第1及第2薄膜36和38的特性将在后面叙述。
如图6所示，在上述第1薄膜36的单面设有第1蒸镀电极35。在这种情况下，在第1薄膜36的另一方的边缘部设有不形成上述第1蒸镀电极35的非蒸镀部36a。另外，上述第1蒸镀电极35系沿上述第1薄膜36的长度方向连续设置。另一方面，在上述第2薄膜38的单面设有第2蒸镀电极37。在这种情况下，在第2薄膜38的另一方的边缘部设有不形成上述第2蒸镀电极37的非蒸镀部38a。另外，上述第2蒸镀电极37系由与上述第2薄膜38的长度方向分离状态设置的多个电极b1、b2、…bn构成。
另外，将软化温度约100-125℃的蜡式浸渍剂浸渍在上述单元40中。这是为了提高上述电容器24的绝缘性。另外，如图5所示，在上述单元40的宽度方向(轴向)的两端部设有通过镀锌形成的端子连接用电极41。上述电容器24的端子25a、25b与该两端子连接用电极41连接。
如上所述，由于将非蒸镀部36a设置在第1薄膜36的一方边缘部，故将上述端子连接用电极41在上述第1薄膜36的另一方边缘部与上述第1蒸镀电极35电气连接。
另外，由于将非蒸镀部38a设置在第2薄膜38的另一方边缘部，故将上述端子连接用电极41在上述第2薄膜38的一方边缘部与上述第2蒸镀电极37(电极b1、b2、…bn)电气连接。另外，在图7中模式地表示上述电容器24的构成。
在使用上述构成的电动机1时，系将连接电源线的未图示的外部端子通过上述电动机机架2的开口部11与上述端子座12的端子部22嵌合。此时，上述外部端子的2个连接端子为与上述端子部22的外部连接端子29、30连接状。
此外，在本实施例中，上述电动机1的绝缘等级设定为B种绝缘(绕组6的允许最高温度为120℃)。
一般来说，当上述结构的电容器加热到120℃时，构成电介质的薄膜在长度方向和宽度方向均会收缩而产生部分区域的膨起和凹洼，扁平状的单元变形为圆筒形。这种单元的变形程度因薄膜的热收缩率的大小而异。因此，罩覆电容器的浇注封装材料因热收缩率的大小而不能与单元的变形对应，从而有浇注封装材料产生龟裂或裂缝而降低耐水性之虞。
另外，一旦第1及第2薄膜在宽度方向收缩，则第1及第2蒸镀电极就有与端子连接用电极剥离而降低电容器容量之虞。还有，一旦第1及第2薄膜收缩，则在第1及第2蒸镀电极之间产生偏移，在第1及第2薄膜上产生皱纹并产生针孔或形成空间，有降低绝缘性之虞。一旦产生上述单元变形、浇注封装材料裂缝、绝缘性降低、电容器容量变化等各种现象，电容器的品质就会下降。
因此，在本实施例中，为防止电容器品质下降，上述第1及第2薄膜36、38系由在120℃下加热15分钟时的长度方向的热收缩率及宽度方向的热收缩率之和在4％以下、最好是3％以下的PP薄膜构成。这里，薄膜的热收缩率是用以下方法算出的。
首先，由成为对象的薄膜作成长度方向的热收缩率算出用及宽度方向的热收缩率算出用的试样。这些试样分别具有纵向260毫米、横向10毫米的尺寸。并在离上述试样的纵向两端部30毫米处分别作一标记。因此，从一方的标记至另一方标记的长度尺寸L0为200毫米。
接着，在将上述试样保持为纵向成上下方向的状态，在其下端部悬挂一3克的负荷并挂在120℃的炉中进行15分钟的加热处理。其后将试样从炉中取出，测量两方标记之间的长度尺寸L1，并按下式算出各试样的热收缩率热收缩率=[(L0-L1)／Lo]×100(％)而且，通过将对于长度方向的热收缩率算出用试样算出的热收缩率及宽度方向的热收缩率算出用试样算出的热收缩率作配合处理，作为薄膜长度方向的热收缩率与宽度方向的热收缩率之和。
另外，将上述薄膜长度方向的热收缩率与宽度方向的热收缩率之和设定为4％以下、最好是3％以下的根据如下。即，图8表示与对于具有热收缩率之和采用2％、3％、4％、5％的薄膜构成的电容器的电动机在120℃的环境下以1.5倍的额定电压施加30分钟时发生的各种现象(“单元变形”、“裂缝”(浇注封装材料的龟裂或裂缝)、“绝缘性降低”、“电容器容量的变化”)相应的电容器的品质评价结果。这里，“○”表示良好，“△”表示没有发生上述现象的问题，“×”表示品质低下。还有，对于长度方向和宽度方向的热收缩率之和为5％的薄膜中“裂缝”的评价为“△-×”是由于存在浇注封装材料产生龟裂(△)及浇注封装材料裂开(×)的情况。
由图8可见，在采用长度方向和宽度方向的热收缩率之和为5％的薄膜的电容器中，所有项目的评价均低，可知电容器的品质低下。另外，在采用长度方向和宽度方向的热收缩率之和为4％的薄膜的电容器中，“单元变形”、“绝缘性降低”、“容量变化”项目为“没有问题”，“裂缝”项目的评价为“良好”。而采用长度方向和宽度方向的热收缩率之和为3％或2％的薄膜的电容器的所有项目的评价均为“良好”。
因此，在本实施例中采用长度方向和宽度方向的热收缩率之和为4％以下、最好是3％以下的PP薄膜构成第1及第2薄膜36、38。
采用上述结构的本实施例能获得以下的效果。
首先，因为由热收缩率小、即使在高温下也难以起皱的薄膜构成第1及第2薄膜36、38，电容器24的品质即使在高温下也能稳定，并能提高上述电容器24的耐热温度。因此，即使是发热量多、高输出的上述电动机1，也能将上述电容器24容置于电动机机架2内。
另外，在上述电动机1中，由于将上述电容器24容置于电动机机架2内，故不必在电动机机架2的外部确保用于配置电容器的空间。并且，在本实施例中，如将上述电容器24配置在端子座12上，由于构成为将上述电容器24与上述定子4的绕组6连接而与在电动机机架外部与定子绕组连接的以往电动机不同，电容器24与绕组6的连接作业变得简单。
另外，在本实施例中是由独立的多个电极b1、b2…构成上述电容器24的第2蒸镀电极37。因此，假设第2蒸镀电极37被破坏的情况即为各电极b1、b2…各破坏一个。因此，与上述第2蒸镀电极37一下子被破坏的情况相比能减小破坏能量，安全性能优良。
此外，使软化温度约100-125℃的蜡式浸渍剂浸渍在上述电容器单元40中。因此，浸渍剂即使在高温下也不容易从单元40中流出，能保持第1及第2蒸镀电极35、37之间的绝缘性能。另外，并具有能防止因高电压时发生的电晕放电等引起的电极破坏。
还有，在本实施例中是将上述电容器24配置在电动机机架2内的与绕组6对应的位置。因此，能使电容器24与绕组6的位置关系一定，并能使电容器24的温度条件一定。并且，构成为使上述电容器24与绕组6分开并使上述电容器24难以受到绕组6产生热量的影响。因此，从这一点也使上述电动机1能对应于绝缘等级高的B级绝缘。
另外，上述电容器24系用浇注封装材料26罩覆状一体安装在端子座12上。因此，上述电容器24即使如单元40那样安装在端子座12上，也能确保与将单元容置于壳体内的通常的电容器同等的品质。即，上述电容器24因可省去壳体而能降低成本。
此外，上述电容器24的端子25a、25b及电容器连接部18也用浇注封装材料26罩覆。由此能可靠地防止湿气侵入电容器24，进一步提高电容器24的可靠性。
另外，将上述电容器24配设在电动机机架2内与负荷侧相对部分，并通过电动机机架2的开口部11进行端子座12的端子部22与电源线的连接。因此，上述电源线不会妨碍作为负荷安装在回转轴8上的风扇的回转。
另外，由于在端子座12上靠近电动机机架2的开口部11处设有端子部22，故能通过与上述端子部22相对并将与电源线连接的端子部嵌合简单地连接上述电容器24与电源线。
图9和图10表示本发明的第2实施例，并对与第1实施例不同处进行说明。另外，凡与第1实施例相同部分均采用相同标号。
即，如图9所示，在上述电动机机架2内与负荷侧相对部分设有端子座48以代替上述端子座12。并且在上述端子座48的下面固定有电容器45。在这种情况下，上述电容器45与上述绕组6分开，且配置在比上述绕组6更位于径向内侧的部位。
如图10所示，上述电容器45的结构为在壳体46内填充上述单元40及罩覆上述单元40的例如环氧树脂构成的浇注封装材料47。
在上述第2实施例中，由于是将上述电容器45配置在电动机机架2内与上述绕组6相比径向内侧的敞开部分，故能通过将电容器45容置在电动机机架2内抑制电动机机架2沿轴向增大。
图11表示本发明的第3实施例，并对与第2实施例不同处进行说明。另外，凡与第2实施例相同部分均采用相同标号。
该第3实施例适用于与A种绝缘(绕组6的允许最高温度为100℃)对应的电动机。即，在本实施例中不是将端子座48设在电动机机架2内，而是将电容器45通过固定线索50与绕组6的上部固定。
因此，在本实施例中，上述电容器45系与绕组6接触。但由于本实施例的电动机1对应于A种绝缘，故并无妨碍。
另外，在这种情况下，主绕组6a的一端部及引导线51与上述电容器45的一方的端子25a连接，辅助绕组6b的一端部与另一方的端子25b连接。还有，虽然省略了具体图示，但引导线52与上述主绕组6a的另一端部及辅助绕组6b的另一端部连接。将这些引导线51、52从上述电动机机架2的开口部11导出至电动机机架2的外部，并与未图示的电源线连接。
图12表示本发明的第4实施例，它与第3实施例的不同之处如下。
即，将上述电容器45经电容器载设件53配置在定子4的上方。此时，构成为电容器45与绕组6之间存在距离D的空间。如采用这种结构，为使电容器45不容易受绕组6产生的热量的影响，可将上述电动机1适用于允许最高温度高的绝缘等级。
另外，本发明并不限于上述各实施例，还可作例如以下的变形或扩展。
第1及第2薄膜36、38并不限于耐热性的PP薄膜，也可由聚亚苯基硫醚(PPS)薄膜或聚邻苯二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜制成。另外，也可考虑到电容率、热收缩率或自身发热等而将上述PP薄膜、PPS薄膜、PEN薄膜适当组合。重要的是，最好根据电动机的用途使用适当的薄膜。
电容器也可配设在配线基板上而不是端子座上。
也可将用于保持电源线(例如VVF电缆)的构件(SL端子)设置在端子座上而不是设在端子部。此时，SL端子可与端子座一体成形或与端子座为另一零件。采用这种结构，可使电源线与端子座直接连接，并可使电动机的设置操作容易进行。
权利要求
1．一种电动机，具有驱动用电容器，并在电动机机架内设有定子和转子，其特征在于，所述电容器的电介质由在120℃下的长度方向的热收缩率与宽度方向的热收缩率之和为4％以下的耐热性薄膜构成，所述电容器设于所述电动机机架内。
2．如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述耐热性薄膜由聚丙烯薄膜、聚亚苯基硫醚薄膜、聚邻苯二甲酸乙二醇酯薄膜中的至少一种构成。
3．如权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，所述电容器具有设有蒸镀电极的一组耐热性薄膜重合并卷绕构成的筒状单元，在所述单元的两端部分别设置端子连接用电极，设置在上述耐热性薄膜中至少一个中的蒸镀电极由独立的多个电极部构成。
4．如权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，所述电容器的单元中浸渍有软化温度约100-125℃的蜡式浸渍剂。
5．如权利要求3所述的电动机，其特征在于，所述电容器的单元中浸渍有软化温度约100-125℃的蜡式浸渍剂。
6．如权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，所述电容器与所述定子的绕组分开并设置成能与A种绝缘以上的绝缘等级对应。
7．如权利要求3所述的电动机，其特征在于，所述电容器与所述定子的绕组分开并设置成能与A种绝缘以上的绝缘等级对应。
8．如权利要求4所述的电动机，其特征在于，所述电容器与所述定子的绕组分开并设置成能与A种绝缘以上的绝缘等级对应。
9．如权利要求5所述的电动机，其特征在于，所述电容器与所述定子的绕组分开并设置成能与A种绝缘以上的绝缘等级对应。
10．如权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，使所述电容器构成为与A种绝缘对应，并设置成与所述定子的绕组接触。
11．如权利要求3所述的电动机，其特征在于，使所述电容器构成为与A种绝缘对应，并设置成与所述定子的绕组接触。
12．如权利要求4所述的电动机，其特征在于，使所述电容器构成为与A种绝缘对应，并设置成与所述定子的绕组接触。
13．如权利要求5所述的电动机，其特征在于，使所述电容器构成为与A种绝缘对应，并设置成与所述定子的绕组接触。
14．如权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，所述电容器在所述电动机机架内与所述定子的绕组连接。
15．如权利要求6所述的电动机，其特征在于，所述电容器在所述电动机机架内与所述定子的绕组连接。
16．如权利要求10所述的电动机，其特征在于，所述电容器在所述电动机机架内与所述定子的绕组连接。
17．如权利要求14所述的电动机，其特征在于，所述电动机机架内设有端子座或配线基板，所述电容器被设置在所述端子座或所述配线基板上。
18．如权利要求15所述的电动机，其特征在于，所述电动机机架内设有端子座或配线基板，所述电容器被设置在所述端子座或所述配线基板上。
19．如权利要求16所述的电动机，其特征在于，所述电动机机架内设有端子座或配线基板，所述电容器被设置在所述端子座或所述配线基板上。
20．如权利要求17所述的电动机，其特征在于，所述电容器由浇注封装材料罩覆并被一体安装在所述端子座或配线基板上。
21．如权利要求18所述的电动机，其特征在于，所述电容器由浇注封装材料罩覆并被一体安装在所述端子座或所述配线基板上。
22．如权利要求19所述的电动机，其特征在于，所述电容器由浇注封装材料罩覆并被一体安装在所述端子座或所述配线基板上。
23．如权利要求20所述的电动机，其特征在于，所述电容器与所述定子的绕组的连接部分由浇注封装材料罩覆。
24．如权利要求21所述的电动机，其特征在于，所述电容器与所述定子的绕组的连接部分由浇注封装材料罩覆。
25．如权利要求22所述的电动机，其特征在于，所述电容器与所述定子的绕组的连接部分由浇注封装材料罩覆。
26．如权利要求14所述的电动机，其特征在于，所述电容器设于与所述定子的绕组轴向相对部位。
27．如权利要求15所述的电动机，其特征在于，所述电容器设于与所述定子的绕组轴向相对部位。
28．如权利要求16所述的电动机，其特征在于，所述电容器设于与所述定子的绕组轴向相对部位。
29．如权利要求14所述的电动机，其特征在于，所述电容器设于所述定子的绕组的径向内侧。
30．如权利要求15所述的电动机，其特征在于，所述电容器设于所述定子的绕组的径向内侧。
31．如权利要求16所述的电动机，其特征在于，所述电容器设于所述定子的绕组的径向内侧。
32．如权利要求14所述的电动机，其特征在于，所述电容器设于所述电动机机架内的负荷相对侧部分。
33．如权利要求15所述的电动机，其特征在于，所述电容器设于所述电动机机架内的负荷相对侧部分。
34．如权利要求16所述的电动机，其特征在于，所述电容器设于所述电动机机架内的负荷相对侧部分。
全文摘要
本发明是将电容器的电介质由在120℃下的长度方向的热收缩率与宽度方向的热收缩率之和为4%以下的耐热性薄膜构成,并将上述电容器与定子和转子一起设于电动机机架内的电容式电动机。
文档编号H02K11/00GK1288283SQ0012704
公开日2001年3月21日 申请日期2000年9月11日 优先权日1999年9月10日
发明者太田宪男, 上田修, 近藤正夫, 藤原祐纪, 笹木和彦, 高桥诚 申请人:东芝株式会社, 株式会社指月电机制作所