JP2009089570A - 電動機及び電動圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機の巻線の異常温度上昇により感電したり、発火や発煙したりしないように、信頼性の高い電動機およびその電動機を搭載した電動圧縮機を提供する。
【解決手段】圧縮機構部２と、ステータコア１１と主巻線１３と補助巻線１５と絶縁紙２２と温度ヒューズ１９からなるステータとロータ９からなる電動機３とを備え、温度ヒューズ１９を主巻線１３と補助巻線１５に挟んで固定することにより、圧縮機構部２に異常が発生してロータ９が回転できなくなっても、主巻線１３と補助巻線１５の発熱が直接温度ヒューズ１９に伝達されるので、絶縁紙２２が溶融する前に通電を遮断することができるので、主巻線１３や補助巻線１５とステータコア１１が接触して感電事故に至らなくなり、主巻線１３や補助巻線１５から発煙や発火が起こることもなくなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、異常な温度上昇を検知して通電を遮断する温度ヒューズを、冷蔵庫などの電気機器に用いたインダクションモータなどの電動機、及びそれを用いた電動圧縮機に関するものである。

従来、この種の温度ヒューズは、底面がステータコイルの端面部と対向するようにされた温度ヒューズ配置部に温度ヒューズを設けた電動機がある（例えば、特許文献１参照）。

以下、図面を参照しながら上記従来の電動機を説明する。

図４は、従来の電動機の側面図である。

図４において、ステータコア１０１は、複数の鉄心板１０３を積層して形成され、内側縁部に複数のスロット１０５が形成されている。

スロット１０５内には、ステータコイル１０７が収納されているとともに、ステータコア１０１の両端部から突出している。

ステータコイル１０７に電気接続させるための端子台１０９は、突片（図示せず）にてステータコア１０１の一端面に当接する構造体の主要部である基部１１１を有している。

そして、端子台１０９の一方の面を窪ませることにより、他方の面が突出した温度ヒューズ配置部１１３を有しており、温度ヒューズ配置部１１３の底部１１５がステータコイル１０７の端面部と対向するように配設されている。

温度ヒューズ配置部１１３には温度ヒューズ１１７が収められ、温度ヒューズ配置部１１３の底部１１５は、ステータコイル１０７との間に空気層１１９を有する。

以上のように構成された電動機について、以下その動作を説明する。

電動機のロータ（図示せず）がロックするなどの異常が生じた場合、ステータコイル１０７の温度が異常上昇し、ステータコイル１０７の温度が異常上昇すると、温度ヒューズ１１７にステータコイル１０７の発熱が伝わる。

すなわち、ステータコイル１０７で発生した熱は空気層１１９及び温度ヒューズ配置部１１３の底部１１５を介して温度ヒューズ１１７に伝わる。

温度ヒューズ１１７が加熱されて一定温度に達すると溶断され、ステータコイル１０７への給電回路が断たれ、電動機からの発熱や発火が防止される。
特開２００６−２０３９６５号公報

しかしながら、上記従来の構成では、ステータコイルの発熱が空気層を介して温度ヒューズに伝わるため、ステータコイルの温度が上昇してから温度ヒューズが溶断するまでに時間を要するため、ステータコイルの温度が上昇した際に速やかに温度ヒューズが動作しないという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、電動機による感電や電動機からの発火や発煙を確実に防止することができる電動機及びそれを用いた電動圧縮機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために、本発明の電動機は、融点が低く且つ柔軟な金属線と、少なくとも金属線の全体を覆う柔軟な絶縁被覆とを備えた温度ヒューズを具備するとともに、少なくとも主巻線とリード線との間に温度ヒューズが電気的に接続されたもので、主巻線の温度上昇を検知し易いようにフレキシブルに温度ヒューズの位置を定めることができ、主巻線の異常な温度上昇を早期に検出して通電を遮断することができるという作用を有する。

本発明の電動機は、融点が低く且つ柔軟な金属線と、少なくとも金属線の全体を覆う柔軟な絶縁被覆とを備えた温度ヒューズを具備するとともに、少なくとも主巻線とリード線との間に温度ヒューズが電気的に接続されたもので、主巻線の温度上昇を検知し易いようにフレキシブルに温度ヒューズの位置を定めることができ、主巻線の異常な温度上昇を早期に検出して通電を遮断し、電動機による感電や電動機からの発火や発煙を確実に防止することができる。

請求項１に記載の発明は、融点が低く且つ柔軟な金属線と、前記金属線の両端に電気的に接続した金属製のリードと、少なくとも前記金属線の全体を覆う柔軟な絶縁被覆とを備えた温度ヒューズを具備するとともに、主巻線と補助巻線とリード線とを有する固定子を備え、少なくとも前記主巻線と前記リード線との間に、前記温度ヒューズが電気的に接続されたもので、主巻線の温度上昇を検知し易いようにフレキシブルに温度ヒューズの位置を定めることができ、主巻線の温度上昇を早期に検出して通電を遮断し、電動機による感電や電動機からの発火や発煙を確実に防止することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、主巻線と補助巻線のそれぞれに接する位置に温度ヒューズが固定されたものであり、主巻線と補助巻線の温度が温度ヒューズに伝わりやすいため、請求項１に記載の発明の効果に加えて、さらに、主巻線と補助巻線の異常な温度上昇をより確実で速やかに検知することができるとともに、補助巻線の異常な温度上昇時にも通電を遮断することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、温度ヒューズの金属線の溶融温度は、固定子に用いられている絶縁紙の溶融温度よりも低い温度としたものであり、巻線の異常な温度上昇時に、絶縁紙が溶融して巻線とステータコアが接触するよりも早く巻線への通電を遮断することができるため、請求項１または２に記載の発明の効果に加えて、さらに、感電事故や巻線の過昇温による発火や発煙事故を防止することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、固定子に用いられている絶縁紙はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であり、温度ヒューズの金属線の溶融温度は２００℃以下としたものであり、電動圧縮機に用いられる冷媒や潤滑油に対する絶縁紙の信頼性が高いため、請求項３に記載の発明の効果に加えて、さらに、高い信頼性を得ることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、温度ヒューズの絶縁被覆は、溶融温度が２００℃以上の樹脂で形成されたものであり、請求項４に記載の発明の効果に加えて、巻線の異常な温度上昇時に、金属線が溶解しても絶縁被覆は溶解しないため、溶融した金属線が巻線に落下して被覆を剥がすことによる感電事故などを防止することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載の電動機を搭載した電動圧縮機としたものであり、請求項１から５のいずれか一項に記載の発明の効果に加えて、感電事故や発火及び発煙事故などを防止し、信頼性が高い電動圧縮機を提供することができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電動圧縮機の縦断面図、図２は、同実施の形態の電動圧縮機におけるステータの上面図、図３は、同実施の形態の電動圧縮機における温度ヒューズの断面図である。

図１から図３において、電動圧縮機１は、圧縮機構部２と電動機３が密閉容器５内に収容されて構成され、電動機３は、固定子であるステータ７とロータ９から構成される。

ステータ７は、鉄心板を積層したステータコア１１と、ステータ７に構成されたスロット（図示せず）内を通る主巻線１３と補助巻線１５とを備え、さらに主巻線１３の一端と補助巻線１５の一端を電線１７の一端に電気的に接続し、電線１７の他端に電気的に接続されるとともに、主巻線１３と補助巻線１５の間に挟み込むことで密着して固定された温度ヒューズ１９を備えている。

温度ヒューズ１９の他端は、リード線２１ａに電気的に接続されている。

また、リード線２１ｂ，２１ｃは、それぞれ主巻線１３と補助巻線１５とに接続されており、リード線２１ｂとともに、クラスタ２３を介して、電源（図せず）に接続されている。

また、主巻線１３及び補助巻線１５とスロット（図示せず）の間の絶縁を確保するために、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製の絶縁紙２２を配設されている。

圧縮機構部２は、偏心部２５ａを有するシャフト２５と、シャフト２５の偏心部２５ａとピストン２７を連結するコンロッド２９と、ピストン２７が往復動するシリンダ３１を有するブロック３３と、シリンダヘッド３５とを備えている。

圧縮室３７は、ピストン２７とシリンダ３１とバルブプレート３６とで形成されており、バルブプレート３６には、吸入バルブ（図示せず）と吐出バルブ（図示せず）とを備えている。

温度ヒューズ１９は、リード線２１ａの一部と、２００℃以下の溶融温度のはんだで形成されたヒューズ３９と、電線１７の一部と、ヒューズ３９を覆う２００℃以上の溶融温度のプラスチックをらせん状に巻いて形成した絶縁被覆４１とから構成される。

２００℃以下の溶融温度のはんだで形成された金属線のヒューズ３９の一端は、金属製のリードであるリード線２１ａに電気的に接続されている。そして、ヒューズ３９の他端は、金属製のリードである電線１７に電気的に接続され、電線１７を介して主巻線１３と補助巻線１５に電気的に接続されている。

組み立てとしては、絶縁被覆４１を一時的にずらしたり広げたりして、ヒューズ３９をリード線２１ａと電線１７に電気的に接続し、その後、絶縁被覆４１を元に戻すことで、絶縁被覆４１によって金属部分が露出することなく覆うことができる。

また、クラスタ２３は、密閉容器１とはガラスで絶縁されたターミナルピン４３に接続され、ターミナルピン４３には電源（図示せず）が供給される。

以上のように構成された電動圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。

ターミナルピン４３に交流電源が供給されると、リード線２１ａ，２１ｂ，２１ｃを通じて主巻線１３と補助巻線１５に電流が流れて回転磁界が発生し、ロータ９が回転する。

ロータ９の回転に伴って、シャフト２５が回転し、ピストン２７がシリンダ３１内を往復し、シリンダヘッド３５の吸入バルブを介して圧縮室３７に吸い込んだ冷媒を圧縮し、吐出バルブから排出する。

以上のような電動圧縮機の運転において、例えばシリンダ３１内に侵入したゴミなどがピストン２７とシリンダ３１との隙間に挟まるとピストン２７が往復動できなくなり、ロータ９も回転できなくなる。

何らかの要因でロータ９が回転できなくなると、ステータ７の主巻線１３と補助巻線１５には、電動圧縮機の始動時とほぼ同等の過大電流が流れ、主巻線１３と補助巻線１５の温度が上昇する。

主巻線１３や補助巻線１５で発生した熱は、主巻線１３や補助巻線１５に挟まれて密着して固定された温度ヒューズ１９に直接伝わり、温度ヒューズ１９の温度を上昇させる。

温度ヒューズ１９は、主巻線１３及び補助巻線１５と絶縁被覆４１を介して直接接触するように密着して固定されているので、主巻線１３と補助巻線１５の温度上昇とほぼ同じ速さで温度が上昇し、常に主巻線１３と補助巻線１５とほぼ同じ温度になっている。

そのため、主巻線１３または補助巻線１５の少なくともいずれかの温度が過大電流によって上昇して２００℃に達すると、主巻線１３や補助巻線１５の温度とほぼ同じ温度になっている温度ヒューズ１９のヒューズ３９の温度も溶融温度２００℃に達してはんだが溶融し、電線１７と主巻線１３との電気的接続と、電線１７と補助巻線１５との電気的接続の両者が同時に遮断される。

そのため、主巻線１３と補助巻線１５の両者を電流が流れることはなくなるために、主巻線１３や補助巻線１５は２００℃程度の温度以上には上昇しないため、溶融温度が２２０℃程度である絶縁紙２２を溶融させることはない。

その結果、主巻線１３や補助巻線１５とステータコア１１とが、絶縁紙２２によって絶縁されなくなって電気的に接続されてしまうことを防止することができ、感電事故や主巻線１３や補助巻線１５自体の過昇温による発火や発煙事故を防止することができる。

特に、温度ヒューズ１９は、主巻線１３と補助巻線１５のそれぞれに接する位置に固定されているため、主巻線１３または補助巻線１５のいずれかの温度がヒューズ３９の溶融温度に達すると、通電を遮断することができ、両巻線１３，１５を保護することができる。

ここで、主巻線１３または補助巻線１５の温度が上昇してヒューズ３９が溶融した際には、ヒューズ３９が高温のまま絶縁被覆４１の上に落下するが、絶縁被覆４１の溶融温度はヒューズ３９が溶融する２００℃よりも高い温度であるため、絶縁被覆４１が溶融することはないため、絶縁被覆４１内にヒューズ３９の溶融物は滞留する。

そのため、溶融したヒューズ３９が主巻線１３や補助巻線１５の上に落ちることを防止することができ、主巻線１３や補助巻線１５の被覆が剥がれることによる感電事故などを防止することができる。

よって、確実に電動機からの感電や発熱や発火を防止することができる。

また、絶縁被覆４１は、２００℃以上の溶融温度のプラスチックをらせん状にヒューズ３９を覆って巻いており、またヒューズ３９が一本の金属線であるために、温度ヒューズ１９は柔軟な構造となっている。そのため、温度ヒューズ１９は主巻線１３と補助巻線１５のそれぞれに接する位置となるよう両巻線１３，１５に挟み込んで容易に固定することができ、両巻線１３，１５の温度を確実に検出することができる。

また、温度ヒューズ１９のヒューズ３９であるはんだの溶融温度は、固定子であるステータ７に用いられている絶縁紙２２の溶融温度よりも低い温度であるため、主巻線１３または補助巻線１５の異常な温度上昇時に、絶縁紙２２が溶融して主巻線１３または補助巻線１５とステータコア１１とが接触するよりも早く、主巻線１３及び補助巻線１５への通電を遮断することができ、より確実に、感電事故や巻線の過昇温による発火や発煙事故を防止することができる。

ここで、固定子であるステータ７に用いられている絶縁紙２２がＰＥＴとすることで、電動圧縮機に用いられる冷媒や潤滑油（図示せず）に対して、有機物の析出などを含めて信頼性が十分に確保できるとともに、ヒューズ３９の溶融温度は、固定子であるステータ７に用いられている絶縁紙２２の溶融温度よりも低い２００℃程度であるため、上述した効果を得ることができる。

尚、本実施の形態では、温度ヒューズ１９は主巻線１３と補助巻線１５のそれぞれに接する位置に固定されているが、主巻線１３または補助巻線１５のいずれかのみに接する位置に固定しても、接している巻線の温度保護として昨日することは言うまでもない。

また、ヒューズ３９として溶融温度が２００℃程度のはんだを例に説明したが、はんだ以外の金属を線材として用いても同様に実施可能であることは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかる電動機は、異常温度上昇による感電や発熱や発火が防止するが可能となるので、電動機機器を用いる製品全般にも適用できる。

本発明の実施の形態１における電動圧縮機の縦断面図 同実施の形態の電動圧縮機におけるステータの上面図 同実施の形態の電動圧縮機における温度ヒューズの断面図 従来の電動機の側面図

符号の説明

３ 電動機
７ ステータ
１３ 主巻線
１５ 補助巻線
１９ 温度ヒューズ
２１ａ，２２ｂ，２２ｃ リード線
２２ 絶縁紙
３９ ヒューズ
４１ 絶縁被覆

Claims (6)

1. 融点が低く且つ柔軟な金属線と、前記金属線の両端に電気的に接続した金属製のリードと、少なくとも前記金属線の全体を覆う絶縁被覆とを備えた温度ヒューズを具備するとともに、主巻線と補助巻線とリード線とを有する固定子を備え、少なくとも前記主巻線と前記リード線との間に、前記温度ヒューズが電気的に接続されている電動機。
2. 主巻線と補助巻線のそれぞれに接する位置に温度ヒューズが固定されている請求項１に記載の電動機。
3. 温度ヒューズの金属線の溶融温度は、固定子に用いられている絶縁紙の溶融温度よりも低い温度である請求項１または２に記載の電動機。
4. 固定子に用いられている絶縁紙はポリエチレンテレフタレートであり、温度ヒューズの金属線の溶融温度は２００℃以下である請求項３に記載の電動機。
5. 温度ヒューズの絶縁被覆は、溶融温度が２００℃以上の樹脂で形成されている請求項４に記載の電動機。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の電動機を搭載した電動圧縮機。