JPS6123737B2

JPS6123737B2 -

Info

Publication number: JPS6123737B2
Application number: JP53058172A
Authority: JP
Inventors: Reimondo Dentoriimonto Jon; Adoriennu Abukoeru Yan
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1977-06-01
Filing date: 1978-05-16
Publication date: 1986-06-07
Also published as: IT1156728B; IT7849270A0; FR2403671B1; DK242778A; DK147190B; FR2403671A1; GB1602543A; JPS549752A; DE2824078A1; NL7803522A; DK147190C; US4136323A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は電動機を保護するための装置に関す
る。

電動機用保護装置は通常電動機巻線回路に接続
され、ある障害が発生したときに生じる過負荷電
流に迅速に応答し、電動機巻線を短時間で過熱状
態にしてしまうような大きな電流をしや断する。
また、電動機保護装置は巻線の温度上昇に直接応
答して巻線回路をしや断し巻線を比較的遅い温度
上昇から保護することが望ましい。この目的達成
のために、保護装置は巻線中に簡単に組み込れら
れ得るほどに小型であつて、過度な温度上昇に適
切に応答しなければならない。このために、保護
装置は巻線のワニス等による汚染を回避するため
に密封され、保護装置を達成する材料は高い温度
に耐えられなくてはならない。また、保護装置
は、保護されるべき電動機のコストに見合つたコ
ストで信頼性の高い製品が作られなければならな
い。

〔背景技術とその問題点〕

従来、比較的小型の電動機を保護する保護装置
が提案されているのみで、上記目的の達成は困難
であつた。すなわち、保護装置は大きすぎて電動
機巻線中に容易に組み込むことができなかつた。
また、比較的遅い巻線温度上昇に応じて所望の動
作温度を維持する一方、回転子がロツクされて停
止されている状態のときに生じる過大電流に十分
迅速に応答することは困難であつた。さらに、従
来の保護装置の熱応答部材は比較的小さな熱的質
量（容量）（thermal mass）を有ており、保護装
置が障害ある状態の発生に応じて巻線電流をしや
断すると、熱応答部材が迅速に冷却を行い、回路
を再閉路させる。従つて、保護装置は障害のある
状態が持続している間、短時間にオンオフを繰り
返し、この結果、装置の寿命が短くなつてしま
う。最も重要なことは、かかる従来装置は小型の
電動機を保護するには高価すぎるということであ
る。

〔発明の要約〕

本発明の目的は、 (i) 改良された新規の電動機保護装置の提供、 (ii) 比較的小型の電動機を保護するのに特に有用
な改良された保護装置の提供、 (iii) 電動機巻線中の過負荷電流の発生に応答する
とともに巻線温度が過度に上昇したことに直接
応答する保護装置の提供、 (iv) 非常に低コストで信頼性高く製造し得る保護
装置の提供、 (v) 比較的長い寿命を有する低コストの保護装置
の提供、にある。

要約すれば、本発明による改良された新規の電
動機保護装置は、全体として平たんで端部が開放
された導電性金属かんを備え、このかんはその開
放端部の周囲にフランジを有する。また、かんの
フランジの一端から延長されるように一体成形さ
れた端子が設けられることが好ましい。全体とし
て平たんで導電性金属ふたがかんを密封するよう
に配設され、このふたは電気絶縁性を有するガス
ケツトによりかんの開放端部から分離され、上記
ガスケツトはふたとかんのフランジ部との間にぴ
つたりはまるように設けられる。絶縁性薄膜がふ
たの外面に配設され、電気抵抗材料からなり平た
んで曲がりくねつた加熱要素が絶縁性薄膜の頂部
ふた熱伝導を行えるような関係に配置される。加
熱要素の一端はふたの一端に溶接すなわち電気的
に接続される。加熱要素の残部は絶縁性薄膜によ
りふたから電気的に分離されながらふたの外面上
を延長され、加熱要素の反対端はふたの反対端か
ら延長され第２の装置端子として機能する。この
ように、加熱器は、ふたに対して良好に熱を伝達
するように配設される。ふたおよび絶縁性薄膜の
端部はふたおよび加熱要素の上に折り返され、薄
膜および加熱要素がふたに固定される。ふたとか
んとを分離する絶縁性ガスケツトの２つの部分は
ふたの互いに反対位置にある横方向の側部と加熱
要素の部分をそれぞれおおい包み、かんのフラン
ジ部はふたの上の絶縁性ガスケツト上に折り返さ
れ、ふたとかんとの電気的絶縁を維持しながらふ
たとこれに取り付けられた加熱器をかんに固定す
る。熱応答バイメタル部材の一端はかんの内部の
かんの底部に溶接あるいは固定される。バイメタ
ル部材はかんの底部から片持ばりの関係をもつて
延長され、その末端部において可動接点を担持す
る。バイメタル部材は温度変化に応じて２つの位
置の間をスナツプ動作（snap acting
movement）してふたの内面に装着された接点に
可動接点を係合させあるいは係合を解き、装置端
子間に接続される電気回路を開閉する。

この保護装置の端子が電動機巻線に直列に接続
されるときには、保護装置それ自身が巻線を絶縁
関係を保持しながら電動機巻線内に配設され、巻
線電流は、加熱要素、ふた、接点およびバイメタ
ル部材を介してかんに流れる。巻線温度がゆつく
り上昇すると、バイメタル部材が加熱され、回路
を開放する位置まで動き、巻線電流をしや断す
る。同様に、電動機巻線に過負荷電流が流れる
と、抵抗加熱要素に発生する熱は、好ましくはバ
イメタル部材中に発生する熱と協働して、バイメ
タル部材と保護装置の総熱的質量（容量）のうち
実質的部分の双方が迅速に加熱されバイメタル部
材の動作温度に達する。このように保護装置の比
較的大きな熱的質量が加熱されることにより、バ
イメタル部材は実質的に長時間リセツト温度より
高い温度に保持される。こうして、過負荷電流を
生じさせる障害のある状態が続く間保護装置は比
較的遅い速度でオンオフを繰り返す。従つて、装
置の寿命は比較的長くすることができる。かかる
保護装置の構成は高い信頼性をもつて自動的に製
造することができ、非常に低コストで非常に小さ
な寸法にすることができるという利点がある。例
えば、ふた、加熱器、絶縁性薄膜およびふたの接
点は、かん、バイメタル部材、および装置の可動
接点のように便利かつ経済的な半完成品を構成す
る。ふたおよびかんの半完成品は密封および分離
ガスケツトとともに簡単かつ経済的に組み立てら
れ、最終的に得られる組立体は簡単かつ経済的に
校正され、信頼性が高く、非常に小型で低コスト
の電動機保護装置が得られる。

本発明による改良された新規の保護装置の他の
目的、利点およびその詳細は、以下に添付図面を
参照して説明する好ましい実施例により明らかと
なろう。

〔発明の実施態様〕

図面を参照するに、第１図乃至第３図において
１０は本発明による改良された新規の電動機保護
装置を示す。この保護装置１０は全体として平た
んな矩形状をなし端部が開放された導電性金属か
んすなわちハウジング部１２を含み、かん１２
は、底部１２．１、底部から直立した一対の端部
壁１２．２，１２．３および一対の側部壁１２．
４，１２．５、およびかんの開放端部すなわちふ
ちのまわりに延長されたフランジ１２．６を有す
る。フランジの部分１２．７はかんから延長され
て一体的に成形された装置端子として機能する。
かんの底部には、へこみ１４が形成されてかんの
内側に溶接用突起部が設けられることが好まし
く、弾力性があり熱応答サーモスタツト、バイメ
タル部材１６は好ましくは第２図に示すように一
般的な溶接ボタン１８を使用してかん底部に突起
溶接され、バイメタル部材はかん底部から片持ば
かりの関係をもつて延長され、末端において一般
的な接点材料からなる可動電気接点２０を支持し
ている。バイメタル部材１６はその両端の中間に
おいてはち形にくぼんだ部分１６．１を有するこ
とが好ましく、これにより、バイメタル部材は予
め選定された作動温度まで過熱されると、第２図
に実線で示された第１位置から破線１６ａにより
示された第２位置にスナツプ動作（snap
action）を行う。そして、バイメタル部材は比較
的低いリセツト温度まで冷却されると、上記第１
位置にスナツプ動作をして復帰する。バイメタル
部材が上記第２位置までスナツプ動作するときに
バイメタル部材の動きを制限するストツプを形成
するためにかんの底部に別のへこみ２２を設ける
ことが好ましい。かかる構成において、かん１
２、バイメタル部材１６、溶接ボタン１８、およ
び接点２０は簡単に製造でき且つ簡単に操作でき
る半完成品２４を形成し、この半完成品２４中に
おいて、かんの側壁および端部壁は半完成品の次
の操作の間バイメタル部材を保護する。このかわ
りに、もちろん一般的種類の他の熱応答スイツチ
装置を保護装置中に組み込んでふたとかんを接続
しあるいは接続を解除するすなわち過負荷電流を
導通しあるいはしや断しまたは過大温度状態の伝
達あるいはしや断を行うこともできる。

電動機保護装置１０はまた全体として平たんな
導電性金属ふたすなわちカバー板ハウジング部２
６を含み、電気接点２８は第２図および第３図に
最も良く示されているように溶接等によりふたの
一方の側に固定される。本発明によれば、ふたは
その一端部にコネクタ部２６．１を備え、また、
ふたははじめ第４図に示されているようにふたの
各端部から延長された一対の折り返し部２６．２
が具備される。例えばポリアミド材料等電気的絶
縁材料からなる薄膜あるいは薄板３０に第５図に
示されるようにふたのそれとほぼ同様な形態がと
られる。すなわち、薄膜は、その両端部には延長
部３０．１が設けられ、また薄膜延長部３０１と
薄膜との継ぎ部付近にはスリツト３０．２が設け
れることが好ましい。

本発明によれば、薄膜３０は第６図に示される
ようふた２６の側部のうちふた接点２８が配設さ
れている側と反対の第２側部に結合され、電気抵
抗材料からなる平たんでかつ曲がりくねつた加熱
要素がその長さの大部分にわたつてふたから電気
的に分離される一方ふた２６に対して熱伝導が良
好となるように薄膜３０の頂部に配設されてい
る。例えば、加熱要素の一端３２．１はふたのコ
ネクタ部２６．１に溶接されることによりふたの
一端に電気的に接続され、加熱器の残りの部分は
ふた全体にわたつて薄膜３０によりふたから電気
的に分離されるとともにふたに対して熱伝導が良
好となるようにし、加熱器の反対端３２．２はふ
た反対端から延長されて第２の装置端子として機
能するようにすることが好ましい。加熱要素は一
般的な任意の電気抵抗材料により形成できるが、
環状ミルフイートあたり100乃至900オーム程度の
抵抗を有するニツケル・クロム列等により形成す
ることが望ましい。第６図に示すように、ふたの
延長折り返し部２６．２はふたの第２の側の上方
に折り重ねられ、絶縁薄膜３０の延長部３０．１
は加熱要素３２の上方に折り重ねられ、これによ
り、加熱要素と薄膜がふたに固定され、ふたのコ
ネクタ部２６．１を除いて加熱器とふたとの電気
的分離が保持される。このように、加熱器、薄
膜、およびふたが半完成品３４中に容易且つ経済
的に組み合わされ、加熱器はふたと薄膜に対して
平たんとなるように保持され、次に続くふたの半
完成品の操作の間加熱器を保護する。

本発明によれば、ふたの半完成品３４がかんの
半完成品に固定されて保護装置１０が形成され
る。すなわち、ふた２６は、このふた２６とかん
のフランジ部１２．６との間に結合される電気的
に絶縁性のガスケツトによりかん１２に電気的に
絶縁性を保持しながら密封される。第２図に最も
良く示されているように、ガスケツト３６には開
口３６．１が形成され、この開口３６．１内にお
いて接点２８がふた２６の第１の面すなわち内面
に配置される。ガスケツトの横方向端部３６．２
はふた２６と加熱要素３２の横方向端部をおおい
包んでいる。これに対応するかんのフランジ部１
２．８もガスケツト部２６．２の頂部上に折り重
ねられ、ふたの半完成品３４をかんの半完成品２
４に固定し、かんフランジ部１２．６と１２．８
の間においてふたのどちらかの側の上にガスケツ
トを圧縮している。典型的な例においては、ガス
ケツト３６はその両側に熱硬化性接着剤が塗布さ
れたポリエチレン・テレフタレート
（polyethylene tenephthalate）等からなる薄板に
より形成される。ガスケツトの横方向フランジ部
３６．２の上部に折り返されるかんのフランジ部
１２．８はガスケツトをふた２６およびかんフラ
ンジ１２．６に対してかんフランジ１２．８と加
熱要素３２に対するのと同様に強く圧縮してい
る。これにより得られる組立体は次に加熱されて
熱硬化性接着剤が硬化させられ、ふたとフランジ
との電気的絶縁を保持しながらふたの半完成品と
かんの半完成品とが固く密封されるとともに加熱
要素がふたの外面に固定される。このかわりに、
ガスケツト３６を例えばポリアミド等のような圧
縮性材料にて形成し、かんフランジ部１２．８に
よりガスケツトを圧縮することにより保護装置を
固く密封することができる。このように、ふたと
かんの組立体が固定されると、可動接点２０もま
たふたの接点２８と係合し、通常時装置端子間の
電気回路を閉成する。このように組み立てられた
後、かんの底部が必要に応じて例えばへこみ１４
の位置において変形が加えられ、可動接点は常時
所望の圧力をもつてふたの接点２８に押し付けら
れ、バイメタル要素の作動温度が一般的方法より
精密に決定され、電動機保護装置１０の校正が行
われる。

かかる構成において、装置端子が電動機巻線に
直列に接続され、従来一般的に行われているよう
に、電気的絶縁材料からなる熱収縮管に封入され
ることにより、保護装置は比較的小型の電動機巻
線内に容易に組み込むことができる。すなわち、
装置端子２７に適当な長さのリード線の接続され
た保護装置１０は電動機巻線との絶縁を行なうた
め熱収縮管内に封入される。そのように封入され
た保護装置１０は、リード線が電動機巻線間から
引き出されるようにして電動機の製造過程で電動
機巻線の層間に巻き込まれて装着される。電動機
巻線から引き出されたリード線は回路（図示しな
い）に接続される。従つて、巻線内に過負荷電流
が発生すると、加熱要素３２中に発生させる熱に
より熱応答部材１６が動作温度まで迅速に加熱さ
れ、熱応答部材１６は第２図に示す第２位置まで
スナツプ動作をなし、巻線回路をしや断する。熱
応答部材はまた巻線温度の増加に直接応答して巻
線回路をしや断する。その後、熱応答部材がリセ
ツト温度まで冷却されると、熱応答部材は元の位
置へ自動的にスナツプ動作し、巻線回路を再閉路
する。

かかる構成の電動機保護装置は低コストで自動
的に製造し得る。保護装置の各構成要素は低コス
トであり、容易に組み合わされて簡単に校正（調
整、補正）できる信頼性の高い装置を得ることが
できる。保護装置は信頼度の高い方法で密封さ
れ、ワニス等による汚染が完全に排除される。ま
た、保護装置の構成要素のうち特に電気的絶縁機
能を果すものは予想される温度に十分耐え得ると
ともに低コスト材料である。特に、加熱器は、加
熱器の構成中に組み込むことが困難なセラミツク
あるいは他の加熱絶縁材料を必要とするほど高い
加熱器出力を必要とせず、加熱器に過負荷電流が
流れることよりバイメタル部材をその作動温度ま
で加熱するように配置される。保護装置はまた非
常に小型であり、典型的例では長さが2.54cm（１
インチ）以下、幅が1.27cm（１／２インチ）以
下、厚さが0.63（１／４インチ）以下である。

最も重要なことは、保護装置は特に比較的小型
の電動機に使用したときに非常に良好な気的特性
を示すということである。例えば、適当な性質を
有する加熱要素材料を選択することにより、保護
装置は、回転子がロツクされて動けない状態にお
ける電流等に2.8乃至15.0アンペアの範囲で迅速
に応答でき、また、ロツク時の回転子電流を最終
的なトリツプ電流比に対して適当な値にすること
ができる。また、かかる保護装置は長い動作周期
を有し、従つて寿命が著しく改善される。すなわ
ち、加熱要素は熱応答部材１６を加熱し上述した
過負荷電流の発生に応じて保護装置を開放する一
方、ふた、かん、および接点の熱的質量を対応す
る温度まで加熱するので、これに続いて熱応答部
材をリセツト温度まで冷却するのに時間がかかる
わけである。例えば、典型例においては、保護装
置の冷却時間すなわちサイクルオフ時間は初期応
答すなわちはじめにオンしている時間の３乃至６
倍に達し、保護装置の寿命が非常に長くなる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述し
たが、種々の変形をなし得ることはもちろんであ
る。例えば、ふた組立体をかん組立体に対して別
の方向に配置し固定すれば、装置端子は電動機保
護装置の反対端から延長されることとなる。本発
明は、特許請求の範囲の記載の範囲内における上
記実施例の等価物およびすべての変形を含むもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電動機保護装置の一実施
例を示す平面図、第２図は第１図の線２―２に沿
う断面図、第３図は第２図の線３―３に沿う断面
図、第４図は第１図の保護装置に組み込まれるふ
たを示す平面図、第５図は第１図の保護装置中に
組み入れられる絶縁性薄膜を示す平面図、第６図
は第１図の保護装置中に組み込まれる抵抗加熱器
とともに第４図および第５図の薄膜およびふたの
半完成品を示す平面図である。符号の説明、１０……電動機保護装置、１２…
…かん、１２．１……底部、１２．２，１２．３
……一対の端部壁、１２．４，１２．５……一対
の側部壁、１２．６……フランジ、１２．７……
フランジの部分、１４……へこみ、１６……熱応
答サーモスタツト、バイメタル部材、１６．１…
…凹部分、１６ａ……破線、１８……溶接ボタ
ン、２０……可動電気接点、２４……半完成品、
２６……カバー板ハウジング部、２６．１……コ
ネクタ部、２６．２……一対の折り返し部、２８
……電気接点、３０……薄膜、３０．１……薄膜
延長部、３０．２……スリツト、３２……加熱要
素、３２．１……加熱要素の一端、３２．２……
加熱器の反対端、３４……半完成品、３６……ガ
スケツト、３６．１……開口、３６．２……ガス
ケツトの横方向端部、５６……ガスケツト。

Claims

【特許請求の範囲】１端部が開放されこの開放端のまわに延長され
るフランジを有する導電性金属かんと、このかん
のための導電性ふたと、このふたと前記フランジ
との間に配設され、前記かんを密封するとともに
前記ふたとかんを電気的に絶縁する電気絶縁性の
ガスケツト装置と、前記かんの中に配設され予め
選定された温度変化に応じて前記ふたと前記かん
とを電気的に接続しあるいは接続を遮断する熱応
答スイツチ装置と、前記ふたの外面に対して熱が
伝達されるように配設れ前記スイツチ装置を選択
的に加熱する電気抵抗加熱装置とを具備し、前記
ガスケツト装置は前記ふたの各端部の上方位置で
且つ前記加熱装置の各端部の上方位置において折
り返される一対の横方向部分を有し、また前記フ
ランジは前記ガスケツト装置の前記各横方向部分
の上方位置において折り返される一対の部分を有
し、前記かんを前記加熱装置と前記ふたから電気
的に絶縁しながら前記加熱装置を前記ふたに固定
するとともに前記ふたは前記かんに固定され、ま
た前記ふた前記加熱装置の上方位置において折り
返される部分を有して前記加熱装置を前記ふたの
外面に固定し、さらに前記加熱装置の実質的に機
能する部分と前記ふたとの間に配設された電気的
に絶縁性の薄膜が設けられ、前記加熱装置の一端
は前記ふたの一端と電気的に接続され、前記加熱
装置の他端は前記ふたの他端から延長されて一方
の端子装置を形成することを特徴とする電動機の
保護装置。２ (イ) 底部と、この底部から直立した側部およ
び端部壁と、開放端のまわりに延長されたフラ
ンジとを有する端部が開放された導電性金属か
んと、 (ロ) 前記かんの内部においてこのかんの底部にそ
の一端が固定され、前記かんの底部から片持ち
ばかりの関係をもつて延長され、その両端の中
間部にはち形のくぼみを有し、予め選定された
温度まで加熱されたことに応じて第１位置から
第２位置にスナツプ動作し、次に続く冷却によ
り比較的低い温度に達したことにより前記第２
位置から第１位置にスナツプ動作する熱応答バ
イメタル部材と、 (ハ) 前記バイメタル部材の末端に装着される可動
接点装置と、 (ニ) 前記かんのための導電性ふたと、 (ホ) 前記ふたと前記かんのフランジとの間に配設
され前記かもを密封するとともに前記ふたを前
記かんから電気的に分離する電気的に絶縁性を
有するガスケツト装置と、 (ヘ) 前記ふたの内面に装着されて前記可動接点装
置と係合し得るようになつており、前記バイメ
タル部材が前記第１位置にあるときに回路を閉
成する前記可動接点と相補的関係にある接点装
置と、 (ト) 前記ふたの外面の実質的部分を被覆する電気
的に絶縁性の薄膜と、 (チ) 前記薄膜上において前記ふたに熱を伝達する
ように配設され、前記加熱要素中に予め選定さ
れた電流が流れたときに前記バイメタル部材を
前記予め選定された温度まで選択的に加熱する
平たんで且つ曲がりくねつた電気抵抗加熱要素
と、を具備し、前記加熱要素の一端が前記ふたに電気的に接続
され、前記加熱要素の他端が前記ふたから延長さ
れて一方の端子を形成し、前記ガスケツト装置が前記ふたの各端部の上方
位置で且つ加熱要素の各端部上方位置において折
り返される一方の横方向部分を有し、前記かんのフランジが前記ガスケツト装置の各
横方向部分の上方位置において折り返される一対
の部分を有し、前記かんを前記加熱要素と前記ふ
たから電気的に絶縁しつつ前記ふたに前記加熱要
素を固定すとともに前記ふたを前記かんに固定す
ることを特徴とする電動機の保護装置。３特許請求の範囲第４項において、前記ふたお
よび前記絶縁性薄膜が前記加熱要素の上方位置に
おいて折り返される部分を有し、前記ふた部分を
前記加熱要素から電気的に絶縁しながら前記ふた
の外面に前記加熱要素を固定することを特徴とす
る電動機の保護装置。