JP6188963B2 - 回転電機、及びその回転電機の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、固定子のコイルと外部電源とを接続する端子を備えた回転電機、及びその回転電機の製造方法に関する。

従来の回転電機の駆動部は、円環状の固定子と、この固定子の内周側に回転自在に配置された回転子とで構成されている。固定子は磁性体である複数の固定子鉄心で形成されており、固定子鉄心には絶縁体であるインシュレータが係合される。インシュレータには電流が流れるコイルが巻装されるとともに、インシュレータの端子係合孔にはコイルの端末線に接続された端子が取り付けられる。そして、端子は、外部電源である例えば三相電源に接続され、コイルに電源が供給される。

このような回転電機の端子は、例えば特許文献１に記載されたように、電源が接続される外部電源接続部と、コイルの端末線が接続される絡げ部と、インシュレータへ装着するための圧入部と、を有している。端子は、インシュレータの端子係合孔に圧入部を圧入することで固定され、コイル端末線を端子の絡げ部に絡げた後、絡げ部をはんだ槽に浸漬することでコイルと結線される。

実公平１−０３８８８８号公報

従来、回転電機の固定子を樹脂モールドする場合、コイルの端末線が接続される端子の絡げ部は樹脂モールドに埋設され、外部電源接続部は樹脂モールドから突出された状態となる。
特許文献１の第１図に記載された形状の端子を環状の固定子のインシュレータに組み付け固定した状態で複数の絡げ部をはんだ槽に浸漬すると、外部電源接続部に対しインシュレータにより近い位置に絡げ部を持つ構造となっているため、外部電源接続部にもはんだが付着してしまう。すると、外部電源接続部の厚みが増大して、モールド時に外部電源接続部を端子キャップなどで覆うことができなくなる。また、外部電源接続部と外部電源からの配線とを圧着端子等で接続する際に接続不良となることがある。よって、固定子鉄心が環状に組まれていない状態で、端子の絡げ部を１箇所ずつはんだ槽に浸漬しなければならず非常に手間がかかっていた。

また、特許文献１の第５図に記載された形状の端子の絡げ部をはんだ槽に浸漬すると、外部電源接続部にはんだを付着させず一度に複数の絡げ部をはんだ槽に浸漬させることが可能になるが、高い位置に配置された絡げ部をモールドに埋めるためにモールド樹脂量を増やす必要がある。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、回転電機の端子の形状や取り付け手順を適切に特定することで、樹脂モールドを行う固定子の端子部分の品質の向上や製造手順の簡略化を実現することを目的とする。

本発明に係る回転電機は、円環状の固定子と、固定子の内周側に回転自在に保持された回転子と、固定子を形成する複数の固定子鉄心と、固定子鉄心に取り付けられ絶縁材で形成されたインシュレータと、インシュレータに巻装されるコイルと、コイルの端末線が接続される複数の端子と、を備えた回転電機であって、端子は、基板材から突出する少なくとも２つの突起を有し、２つの突起は、端子をインシュレータに圧入固定するための本圧入部と、コイル端末線を端子にはんだ付け接合する際に端子を仮圧入固定するための仮圧入部と、で構成されたものである。

また、本発明に係る回転電機の製造方法は、固定子鉄心と、固定子鉄心に取り付けられたインシュレータと、インシュレータに巻装されるコイルと、コイルの端末線が接続される複数の端子と、を備えた回転電機の製造方法であって、複数の端子をインシュレータの仮止め突起に仮止めするステップと、複数の端子の絡げ部にコイルの端末線を絡げるステップと、複数の端子の絡げ部をはんだに浸漬するステップと、複数の端子を仮止め突起から取り外すステップと、複数の端子をインシュレータの本止め突起に本止めするステップと、複数の端子の外部電源接続部を表出させた状態で絡げ部を樹脂モールドに埋設するステップと、を有するものである。

本発明に係る回転電機及びその回転電機の製造方法によれば、固定子におけるコイル端末線を接続した複数の端子の絡げ部を一度にはんだ槽に浸漬してはんだ付けを行うことができると共に、端子の外部電源接続部は、はんだが付着しない状態で固定子の樹脂モールドから表出し、かつ、端子の絡げ部が樹脂モールドに埋まる状態となるように構成されるので、固定子の端子部分の品質が向上すると共に、製造手順の簡略化を実現することができる。

本発明の実施の形態における回転電機の断面図である。 本発明の実施の形態における回転電機をプロペラファンに取り付けた際の断面図である。 本発明の実施の形態における樹脂モールド前の固定子の全体斜視図である。 本発明の実施の形態における樹脂モールド前の固定子の要部斜視図である。 本発明の実施の形態における固定子鉄心の斜視図である。 本発明の実施の形態におけるインシュレータの３方向平面図である。 本発明の実施の形態における端子の斜視図である。 本発明の実施の形態における固定子において、端子を固定子に仮固定した状態のモールド前の要部斜視図である。 本発明の実施の形態における固定子をはんだ槽に浸漬した状態の模式図である。 本発明の実施の形態における固定子をモールドした後の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

実施の形態
＜構成＞
図１は、本発明の実施の形態における回転電機１の断面図である。
図２は、本発明の実施の形態における回転電機１にプロペラファン１００を取り付けた際の断面図である。

本実施の形態において、回転電機１は、例えば空気調和機の室外機ユニットに搭載され、図２に示すようにプロペラファン１００を駆動するためのブラシレスＤＣモータを想定している。
図１において、回転電機１は、円筒形状のモータハウジング４と、モータハウジング４の内部に組み込まれた環状の固定子２と、固定子２の内周側に回転自在に収容される回転子３と、により大きく構成されている。

モータハウジング４は、固定子２を樹脂モールド一体成形したケーシング５と、ケーシング５の開口側を覆う絶縁ブラケット６及び板金ブラケット７で構成されたブラケットカバー８と、により構成されている。
更に、回転子３は、円板状の回転体９の外周側に固定子２の内周に対向して配置された複数の永久磁石１０を保持している。

また、回転体９の中心軸には回転体９を垂直に貫通するように、シャフト１１が圧入固定されている。シャフト１１には一対の軸受１２が取り付けられており、軸受１２の一方はケーシング５の軸受挿入部５ａに固定され、他方は絶縁ブラケット６の軸受挿入部６ａに固定されている。
また、軸受挿入部５ａと軸受挿入部６ａは、環状の固定子２の中心軸上に位置している。

以上の構成により、回転子３は、固定子２の内周側に配置され、環状の固定子２と同軸上で回転する。
また、回転子３の磁極位置を検知するホール素子が実装されたプリント基板１３は、プリント基板保持器１４に溶着などによって固定され、プリント基板保持器１４は回転子３の端面と絶縁ブラケット６との間に配置されている。

次に、固定子２の構造について説明する。
図３は、本発明の実施の形態における樹脂モールド前の固定子２の全体斜視図である。
固定子２は、磁性材料で形成された複数の固定子鉄心１５（本実施の形態の例では１２個）を円環状に組み合わせて形成されている。固定子鉄心１５には、絶縁材料で形成されたインシュレータ１６が固定子２の軸方向における両端部に取り付けられている。さらにこの複数のインシュレータ１６には、コイル１７が巻装されている。
複数のインシュレータ１６のうち特定の３つのインシュレータには、コイル１７に三相電源を供給する３つの端子１８が取り付けられる。

図４は、発明の実施の形態における樹脂モールド前の固定子２の要部斜視図である。
図５は、発明の実施の形態における固定子鉄心１５の斜視図である。
図６は、発明の実施の形態におけるインシュレータ１６の３方向平面図である。
図４において、固定子鉄心１５の上下の両端部には、一対のインシュレータ１６が嵌合されている。

固定子鉄心１５は図５に示すように、固定子２の外周側に位置するバックヨーク部１５１と、バックヨーク部１５１から突出したティース部１５２とからなる。
更にティース部１５２はコイル１７がインシュレータ１６を介して巻きつけられるティース基部１５２ａと、固定子２の外周側のバックヨーク部１５１と対向配置され、固定子２の内周側でコイル１７を収容するためのスペースの仕切りとなるティース先端部１５２ｂと、から構成されている。

インシュレータ１６は図６に示すように、固定子鉄心１５に嵌合された際に固定子鉄心１５の上下面に当接する基板部１６１と、固定子２の内周側で基板部１６１から固定子２の軸方向に立設する内周突起部１６２と、固定子２の外周側で基板部１６１から固定子２の軸方向に立設する外周突起部１６３と、固定子鉄心１５のティース先端部１５２ｂの外周側、バックヨーク部１５１の内周側、及びティース基部１５２ａの側面に当接する嵌合片部１６４とにより構成されている。

外周突起部１６３は、３つの突起で形成され、端子１８が先端の仮係合孔１６３ｅに仮止めされる仮止め突起１６３ａと、端子１８が最終的に先端の本係合孔１６３ｄに固定される本止め突起１６３ｂと、仮止め突起１６３ａ及び本止め突起１６３ｂの中間に立設された中央突起１６３ｃとで形成されている。
これら３つの外周突起部１６３の高さは高い方から中央突起１６３ｃ、仮止め突起１６３ａ、本止め突起１６３ｂの順番になっている。

このような形状のインシュレータ１６を固定子鉄心１５の両端部に嵌合し、コイル１７をインシュレータ１６の基板部１６１上に巻回する。すると、図４に示すようにインシュレータ１６の内周突起部１６２と外周突起部１６３との間にコイル１７が収納されると共に、固定子鉄心１５とコイル１７とがインシュレータ１６により絶縁された構成となる。

図４において端子１８はインシュレータ１６の本止め突起１６３ｂの本係合孔１６３ｄに取り付けられている。また、コイル１７の末端であるコイル端末線１７ａは、端子１８の絡げ部１８ｃにはんだ等で接続されている。そして、端子１８の外部電源接続部１８ａには、コイル１７に電源を供給するために、外部電源が圧着端子等で接続される。

次に、端子１８の形状を詳しく説明する。
図７は、本発明の実施の形態における端子１８の斜視図である。
端子１８は、図７に示すように略十文字の形状をしており、基板材１８ｇから４方向に４つの突起を有している。４つの突起は、三相の外部電源と接続される外部電源接続部１８ａと、固定子２のモールド前に端子１８をインシュレータ１６の本止め突起１６３ｂに圧入固定するための本圧入部１８ｂと、コイル端末線１７ａを絡げ、はんだ付け接合するための絡げ部１８ｃと、コイル端末線１７ａを絡げ部１８ｃにはんだ付け接合する際に端子１８を仮止め突起１６３ａに仮固定するための仮圧入部１８ｄとで構成されている。

外部電源接続部１８ａは、略矩形の板形状で中央に配線を接続する円形の開孔を有している。
本圧入部１８ｂは、外部電源接続部１８ａに対向する位置に配置され、略矩形の板形状で対向する側片部に複数の突起を有している。
絡げ部１８ｃは、基板材１８ｇに対して固定子２の外周方向に傾斜して配置された端子腕１８ｆを介して設けられ、例えば３つの端末線挿入孔１８ｅが開孔している。また、絡げ部１８ｃは、図４に示すように端子腕１８ｆに対して固定子２の内周方向に曲折された構造を有している。
仮圧入部１８ｄは、絡げ部１８ｃに対向する位置に配置され、本圧入部１８ｂよりも端部方向への長さが短い寸法で形成されている。

次に図８、図９を用いて、端子１８にコイル端末線１７ａをはんだ付けする工程を詳しく説明する。
図８は、本発明の実施の形態における固定子２において、端子１８を固定子２に仮固定した状態のモールド前の要部斜視図である。
図９は、本発明の実施の形態における固定子２をはんだ槽に浸漬した状態の模式図である。
図１０は、本発明の実施の形態における固定子２をモールドした後の斜視図である。

本実施の形態に係る固定子２の端子１８にコイル端末線１７ａをはんだ付けする際には、はじめに、図８に示すようにインシュレータ１６の仮止め突起１６３ａの仮係合孔１６３ｅに端子１８の仮圧入部１８ｄを挿入し仮固定する。
次に、端子１８の絡げ部１８ｃに被膜剥離したコイル端末線１７ａを絡げ固定する。

次に、複数ある絡げ部１８ｃ（本実施の形態では３箇所）をはんだ槽１１０に一度に浸漬するために、固定子２における端子１８の絡げ部１８ｃを下側にして固定子２を水平に保ち、図９の状態ではんだ槽１１０内に降下させる。
この時、絡げ部１８ｃは端子１８の各部位の中で、最もはんだ液面１１１ａに近い位置となるため、はんだ１１１に絡げ部１８ｃのみを浸漬させることが可能となる。

よって、外部電源接続部１８ａにはんだ１１１が付着することはない。これは、外部電源接続部１８ａにはんだが付着すると板材の厚みが増大して、モールド時に外部電源接続部１８ａを端子キャップなどで覆うことができなくなること防止するためである。また、外部電源からの配線と圧着端子等で接続する際に接続不良となることを防止するためである。

絡げ部１８ｃとコイル端末線１７ａとのはんだ付けが完了すると、仮圧入した端子１８を抜き、端子１８を９０°回転させて図４に示すように端子１８の本圧入部１８ｂをインシュレータ１６の本止め突起１６３ｂの本係合孔１６３ｄに圧入固定する。
そして、この状態で固定子２を樹脂モールド一体成形を行うことで、図１０に示すように、絡げ部１８ｃがモールドに埋まり、外部電源接続部１８ａがモールドから表出した状態となる。

これは、絡げ部１８ｃは、水分等による腐食を防ぐためにモールド樹脂に埋まる必要があるためである。また、固定子２自体はモールドされ絶縁されるが、外部電源接続部１８ａは、固定子２のコイル１７に電源を供給するために外部電源からの配線と圧着端子等で接続する必要があるためである。

ここで上記のように、端子１８の仮圧入部１８ｄの圧入代は、本圧入部１８ｂの圧入代より圧入方向に対し短くなっているため、仮圧入部１８ｄの抜き差しに必要な力が小さくなり、抜き差し時の作業性が向上する。また、仮圧入部１８ｄの抜き差しにおいて、仮止めを引き抜く力がインシュレータ１６及びはんだ付け接合した絡げ部１８ｃにかかるのを抑制できるため、固定子２の品質が低下することがない。

さらに、モールド前の端子１８の仮止めにおいて、コイル端末線１７ａのたるみが小さくなるため、コイル端末線１７ａをモールドに埋まる様に配置する手間が省け、作業性が向上する。

また、端子１８の絡げ部１８ｃには、コイル端末線１７ａを通すための端末線挿入孔１８ｅが複数開いているため、仮止め突起１６３ａに仮圧入した状態の端子１８にコイル端末線１７ａを絡げることが容易となる。

さらに、端末線挿入孔１８ｅにコイル端末線１７ａの被膜を剥離した位置を調整して絡げることが容易となるため、絡げ部１８ｃをはんだ槽１１０に浸漬させた場合、被膜剥離箇所と絡げ部１８ｃとを確実にはんだで接合し、被膜剥離部の全てがはんだで覆われることを可能とする。

絡げ部１８ｃは、図４に示すように端子腕１８ｆに対して固定子２の内周方向に曲折された構造を有しているが、このように曲げることで固定子２の外周方向に絡げ部１８ｃが突出する寸法を小さくすることができる。すると、固定子２の部材の中で外周方向に突出する絡げ部１８ｃの突出寸法を抑えて固定子２の最大外周半径を小さくすることができるので、対応するケーシング５の半径を小さくすることができ、ケーシング５内に充填する樹脂モールド量を削減することができる。

また、図４に示すように、インシュレータ１６には、仮止め突起１６３ａと本止め突起１６３ｂとが別体で設けられているため、端子１８の仮圧入部１８ｄを挿入した仮係合孔１６３ｅと、端子１８の本圧入部１８ｂを挿入する本係合孔１６３ｄとをそれぞれ別に使用することができる。よって、端子１８の仮止めによる係合孔の拡開により本止め時に端子１８が抜けてしまうことを防止することができる。

さらに、環状の固定子２の軸方向における高さ寸法が、仮止め突起１６３ａの方が本止め突起１６３ｂよりも高くなるように構成されているため、端子１８を仮止め突起１６３ａに仮止めした際に絡げ部１８ｃをはんだ槽に浸漬しやすくなる。

なお、インシュレータ１６に仮止め突起１６３ａと本止め突起１６３ｂとを別体で設けた例を示したが、コストを考え、共通化してもよい。その際に本係合孔１６３ｄと仮係合孔１６３ｅを別々に設けてもよいし、共通化することも可能である。

１ 回転電機、２ 固定子、３ 回転子、４ モータハウジング、５ ケーシング、５ａ 軸受挿入部、６ 絶縁ブラケット、６ａ 軸受挿入部、７ 板金ブラケット、８ ブラケットカバー、９ 回転体、１０ 永久磁石、１１ シャフト、１２ 軸受、１３ プリント基板、１４ プリント基板保持器、１５ 固定子鉄心、１６ インシュレータ、１７ コイル、１７ａ コイル端末線、１８ 端子、１８ａ 外部電源接続部、１８ｂ 本圧入部、１８ｃ 絡げ部、１８ｄ 仮圧入部、１８ｅ 端末線挿入孔、１８ｆ 端子腕、１８ｇ 基板材、１００ プロペラファン、１１０ はんだ槽、１１１ はんだ、１１１ａ はんだ液面、１５１ バックヨーク部、１５２ ティース部、１５２ａ ティース基部、１５２ｂ ティース先端部、１６１ 基板部、１６２ 内周突起部、１６３ 外周突起部、１６３ａ 仮止め突起、１６３ｂ 本止め突起、１６３ｃ 中央突起、１６３ｄ 本係合孔、１６３ｅ 仮係合孔、１６４ 嵌合片部。

Claims (8)

1. 円環状の固定子と、前記固定子の内周側に回転自在に保持された回転子と、前記固定子を形成する複数の固定子鉄心と、前記固定子鉄心に取り付けられ絶縁材で形成されたインシュレータと、前記インシュレータに巻装されるコイルと、前記コイルのコイル端末線が接続される複数の端子と、を備えた回転電機であって、
   前記端子は、基板材から突出する少なくとも２つの突起を有し、
   前記２つの突起は、前記端子を前記インシュレータに圧入するための本圧入部と、前記コイル端末線を前記端子にはんだ付け接合する際に前記端子を仮圧入するための仮圧入部と、で構成される回転電機。
2. 円環状の固定子と、前記固定子の内周側に回転自在に保持された回転子と、前記固定子を形成する複数の固定子鉄心と、前記固定子鉄心に取り付けられ絶縁材で形成されたインシュレータと、前記インシュレータに巻装されるコイルと、前記コイルのコイル端末線が接続される複数の端子と、を備えた回転電機であって、
   前記端子は、基板材から突出する４つの突起を有し、
   前記４つの突起は、外部電源と接続される外部電源接続部と、前記端子を前記インシュレータに圧入するための本圧入部と、前記コイル端末線を絡げ、はんだ付け接合をするための絡げ部と、前記コイル端末線を前記絡げ部にはんだ付け接合する際に前記インシュレータに前記端子を仮圧入するための仮圧入部と、で構成される回転電機。
3. 前記インシュレータには、前記本圧入部が係合する本止め突起と、前記仮圧入部が係合する仮止め突起と、が形成された請求項１または２に記載の回転電機。
4. 前記円環状の固定子の軸方向長さにおいて、前記仮止め突起の長さは前記本止め突起の長さよりも長い寸法で形成された請求項３に記載の回転電機。
5. 前記仮圧入部における圧入方向の長さは、前記本圧入部における圧入方向の長さよりも短い寸法で形成された請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転電機。
6. 前記絡げ部には複数の端末線挿入孔が開孔した請求項２に従属する請求項３〜５のいずれか１項に記載の回転電機。
7. 前記絡げ部は、前記基板材と端子腕部を介して接続され、
   前記絡げ部は、前記端子腕部に対して前記固定子の内周方向に曲折された請求項２に従属する請求項３〜６のいずれか１項に記載の回転電機。
8. 固定子鉄心と、前記固定子鉄心に取り付けられたインシュレータと、前記インシュレータに巻装されるコイルと、前記コイルの端末線が接続される複数の端子と、を備えた回転電機の製造方法であって、
   前記複数の端子を前記インシュレータの仮止め突起に仮止めするステップと、
   前記複数の端子の絡げ部に前記コイルの端末線を絡げるステップと、
   前記複数の端子の前記絡げ部をはんだに浸漬するステップと、
   前記複数の端子を前記仮止め突起から取り外すステップと、
   前記複数の端子を前記インシュレータの本止め突起に本止めするステップと、
   前記複数の端子の外部電源接続部を表出させた状態で前記絡げ部を樹脂モールドに埋設するステップと、
   を有する回転電機の製造方法。

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