(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO2019146108
(43)【国際公開日】20190801
【発行日】20200206
(54)【発明の名称】ステータ、モータ及びステータの製造方法
(51)【国際特許分類】
   H02K 1/18 20060101AFI20200110BHJP
   H02K 5/08 20060101ALI20200110BHJP
   H02K 5/22 20060101ALI20200110BHJP
   H02K 15/12 20060101ALI20200110BHJP
【FI】
   !H02K1/18 E
   !H02K5/08 A
   !H02K5/22
   !H02K15/12 D
   !H02K15/12 E
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】21
【出願番号】2018565079
(21)【国際出願番号】JP2018002750
(22)【国際出願日】20180129
(11)【特許番号】6498372
(45)【特許公報発行日】20190410
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】000006013
【氏名又は名称】三菱電機株式会社
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内二丁目7番3号
(74)【代理人】
【識別番号】100118762
【弁理士】
【氏名又は名称】高村 順
(72)【発明者】
【氏名】長谷川 治之
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内二丁目7番3号 三菱電機株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】土屋 文昭
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内二丁目7番3号 三菱電機株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】田中 稔浩
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内二丁目7番3号 三菱電機株式会社内
(72)【発明者】
【氏名】林 友久
【住所又は居所】東京都千代田区丸の内二丁目7番3号 三菱電機株式会社内
【テーマコード(参考)】
5H601
5H605
5H615
【Fターム(参考)】
5H601AA09
5H601CC01
5H601CC14
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5H615TT13
5H615TT16
5H615TT26
(57)【要約】
ステータ(100)は、インシュレータ(4)と、巻線(7)と、ステータコア(2)と、ステータ(100)の電気的接続が行われる筒状の中空端子(3)と、ステータコア(2)と中空端子(3)の外周面とを覆う樹脂性の成形材(5)と、を備える。中空端子(3)の内周面は、成形材(5)から露出し、中空端子(3)の一端から成形材(5)の外部へ開口している。ステータ(100)によれば、配線を中空端子(3)と電気的に接続するための作業が簡素化され、生産性を向上させることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステータコアを備えるステータであって、
前記ステータの電気的接続が行われる筒状の中空端子と、
前記ステータコアと前記中空端子の外周面とを覆う成形材と、
を備え、
前記中空端子の内周面は、前記成形材から露出し、前記中空端子の一端から前記成形材の外部へ開口していることを特徴とするステータ。
【請求項2】
前記中空端子の他端は、前記他端が開口した状態で半田付けによりプリント基板に固定されることを特徴とする請求項1に記載のステータ。
【請求項3】
前記ステータコアに設けられるインシュレータと、
前記インシュレータを介して前記ステータコアに巻かれる巻線と、
を備え、
前記中空端子の他端は、前記インシュレータに固定され、
前記中空端子には、前記巻線の端部が巻かれることを特徴とする請求項1に記載のステータ。
【請求項4】
前記中空端子の他端は、前記他端が開口した状態で前記インシュレータに固定されることを特徴とする請求項3に記載のステータ。
【請求項5】
請求項1から請求項4の何れか一項に記載のステータとロータとを備えることを特徴とするモータ。
【請求項6】
ステータコアを備えるステータの製造方法であって、
前記ステータの電気的接続が行われる有底筒状端子と、前記ステータコアとを、成形材で覆う工程と、
前記成形材で覆われた前記有底筒状端子の底部を前記成形材と共に除去する工程と、
を含むことを特徴とするステータの製造方法。
【請求項7】
筒状部材の端部を押し潰して前記筒状部材の端部の開口部を閉塞することにより、前記有底筒状端子を製造する工程を含むことを特徴とする請求項6に記載のステータの製造方法。
【請求項8】
筒状部材の端部を溶かして前記筒状部材の端部の開口部を閉塞することにより、前記有底筒状端子を製造する工程を含むことを特徴とする請求項6に記載のステータの製造方法。
【請求項9】
筒状部材の端部の開口部を閉塞する閉塞部材を、前記筒状部材の端部に設けることにより、前記有底筒状端子を製造する工程を含むことを特徴とする請求項6に記載のステータの製造方法。
【請求項10】
筒状部材の内部に充填剤を充填して前記筒状部材の端部の開口部を閉塞することにより、前記有底筒状端子を製造する工程を含むことを特徴とする請求項6に記載のステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ステータコアを備えるステータ、ステータとロータを備えるモータ及びステータの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献1に開示されるステータは、ステータコアと、ステータコアに巻かれる巻線と、ステータコアの外周部からステータコアの径方向外側に突出する突出部と、突出部に固定されると共に巻線と電気的に接続される導電性の端子とを備える。このように構成された従来のステータには、ステータコア、巻線、端子などを金型に収めた後に樹脂を射出することによって、ステータコア、巻線、端子などが成形材で覆われるモールドステータと呼ばれるものがある。この種のステータでは、ステータの外部の機器から伸びる配線とステータに設けられる端子とを電気的に接続するために、ステータの端子の先端を成形材の外部に露出させて、成形材から露出した端子に配線を接続する構造が採用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第2875666号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら特許文献1に開示されるステータでは、成形材から露出した端子に配線を接続する際、溶接、半田付け、圧着などの作業が発生するため、手間がかかりステータの生産性が低下するという課題がある。
【0005】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、生産性を向上させることができるステータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のステータは、ステータコアを備えるステータであって、ステータの電気的接続が行われる筒状の中空端子と、ステータコアと中空端子の外周面とを覆う成形材と、を備え、中空端子の内周面は、成形材から露出し、中空端子の一端から成形材の外部へ開口していることを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明のステータは、生産性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施の形態に係るステータの断面図
【図2】図1に示す中空端子の拡大図
【図3】図1に示す中空端子の斜視図
【図4】図1に示すステータの製造工程を示す図
【図5】図1に示すステータコアなどにより構成されるステータ組立体を上型及び下型に収めた状態を示す図
【図6】図5に示す上型及び下型内に樹脂を注入した状態を示す図
【図7】図6に示す上型が取り外された直後の中空端子の拡大図
【図8】図7に示す突状成形材の一部と共に底部が除去された後の中空端子の拡大図
【図9】図8に示す中空端子に端子を挿入した状態を示す図
【図10】図5に示す中空端子の第1の製造方法を説明するための図
【図11】図5に示す中空端子の第2の製造方法を説明するための図
【図12】図5に示す中空端子の第3の製造方法を説明するための図
【図13】図5に示す中空端子の第4の製造方法を説明するための図
【図14】本発明の実施の形態に係るモータの断面図
【図15】本発明の実施の形態の変形例に係るステータの断面図
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に、本発明の実施の形態に係るステータ、モータ及びステータの製造方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0010】
実施の形態.
図1は本発明の実施の形態に係るステータの断面図である。図2は図1に示す中空端子の拡大図である。図3は図1に示す中空端子の斜視図である。図1、図2及び図3を用いて実施の形態に係るステータ100の構造を説明する。図1に示すようにステータ100は、フレーム1、ステータコア2、中空端子3、インシュレータ4、成形材5、プリント基板6及び巻線7を備える。ステータコア2の中心軸AXが伸びる方向である軸方向は、図1中に矢印D1で示される。以下では、中心軸AXの軸方向D1を単に軸方向と称する場合がある。
【0011】
フレーム1は筒状の部材である。フレーム1の材料は銅合金、鋳鉄、鋼、鉄合金、アルミニウム合金、又はオーステナイト系ステンレス合金を例示できる。フレーム1の内側に設けられるステータコア2は、電磁鋼板母材から環状に打ち抜かれた複数の薄板を、軸方向に積層して構成される。複数の薄板は、かしめ、溶接又は接着で相互に固定される。ステータコア2は、筒状のコアバックとコアバックの内側から中心軸AXに向けて伸びる複数のティースとで構成される。なお、ステータコア2は、電磁鋼板母材から環状に打ち抜かれた複数の薄板を積層して構成されたものに限定されず、軸方向と直交する断面がT字形状に打ち抜かれた薄板を積層した積層体を、中心軸AXの回転方向に環状に配列したものでもよい。
【0012】
ステータコア2の周囲には、インシュレータ4が設けられる。インシュレータ4の材料には、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド又は液晶ポリマーといった絶縁性の樹脂を例示できる。インシュレータ4を介してステータコア2へマグネットワイヤをコイル状に巻き付けることにより、巻線7が得られる。マグネットワイヤは、導電性の電線と、当該電線の表面に設けられる絶縁体とで構成される。当該電線の材料には銅又は銅合金を例示できる。図1では、マグネットワイヤの内、プリント基板6に接続される一端部のみを巻線7として示している。プリント基板6は、インシュレータ4から軸方向に一定間隔離れた位置に設けられている。プリント基板6の形状は、中心軸AXの回転方向に連なる環状でもよいし、四角の板形状でもよい。図2に示すようにプリント基板6の一方の基板面62はインシュレータ4側に配置され、プリント基板6の他方の基板面61は、プリント基板6のインシュレータ4側とは逆側に配置される。インシュレータ4には、不図示の絡げピンが設けられており、巻線7の端部は、絡げピンに巻き付けられた上で、図2に示すプリント基板6上のパターン配線61aに接続される。絡げピンは、マグネットワイヤをステータコア2へ巻き始めるときにマグネットワイヤの巻き始め部分を縛り束ねるための巻き始め用絡げピン、ステータコア2に巻き付けられたマグネットワイヤの巻き終わり部分を縛り束ねるための巻き終わり用絡げピンなどである。マグネットワイヤの巻き始め部分とマグネットワイヤの巻き終わり部分とは、巻線7の端部に相当する。パターン配線61aには、巻線7へ電力を供給するための配線を例示できるが、パターン配線61aはこれに限定されず、例えば、ステータ100の温度を検出するためにプリント基板6上に設けられるサーミスタに接続されるもの、ステータ100に組み込まれるロータの回転位置を検出するホール素子に接続されるものでもよい。図2では、パターン配線61aがプリント基板6のインシュレータ4側とは逆側の基板面61に設けられているが、パターン配線61aは、中空端子3と巻線7とを電気的に接続することができれば、プリント基板6のインシュレータ4側の基板面62に設けてもよい。中空端子3の構成の詳細は後述する。
【0013】
図2及び図3に示すように、中空端子3は、ステータ100の外部との電気的接続が行われる内周面32を有する円筒状の導電性部材である。中空端子3の内部には空洞31が形成される。空洞31は、中空端子3の内周面32により形成される空間である。空洞31の軸方向と直交する断面形状は、円形である。なお、中空端子3の形状は、円筒状に限定されず、多角筒状でもよい。空洞31の軸方向と直交する断面は、後述する導電性の端子を挿入可能であり、かつ、空洞31に挿入される当該端子の表面の少なくとも一部が中空端子3の内周面32に接触可能な大きさとされる。中空端子3の材料には、銅合金、鋳鉄、鋼、又は鉄合金を例示できる。
【0014】
図2に示すように、中空端子3の他端である軸方向の端部33は、プリント基板6の基板面61に接している。中空端子3の端部33は、中空端子3のプリント基板6側の先端である。中空端子3の端部33は、端部33が開口した状態で半田付けによりプリント基板6に固定される。具体的には、中空端子3の端部33をプリント基板6に突き当てた状態で、中空端子3の端部33寄りの外周面39とプリント基板6との間に、半田8を設ける半田付けにより、中空端子3がプリント基板6に固定される。これにより、中空端子3が半田8及びパターン配線61aを介して、図1に示す巻線7と電気的に接続される。
【0015】
なお、パターン配線61aへの中空端子3の接続は、パターン配線61aと中空端子3とが電気的に接続されるのであれば、半田付け以外にも、ろう付け又は溶接によって行われてもよい。また図1では、中空端子3の端部33がプリント基板6の基板面61に接しているが、中空端子3の端部33をプリント基板6に形成される貫通孔に挿入することにより、中空端子3をプリント基板6に固定してもよい。中空端子3をプリント基板6の貫通孔に挿入することにより、中空端子3の位置ずれ、特に軸方向と直交する方向への中空端子3の位置ずれが抑制されるため、半田付け、ろう付け又は溶接によってパターン配線61aへ中空端子3を接続する際の作業が容易化される。
【0016】
また、中空端子3の端部33には、中空端子3の端部33から径方向に伸びる張出部を設けてもよい。張出部を設けることにより、張出部が無い場合に比べて、中空端子3の端部33とプリント基板6との接触面積が大きくなり、プリント基板6へ中空端子3を安定して置くことができるため、半田付けの作業性が向上する。
【0017】
中空端子3の一端である軸方向の端部34は、後述する導電性の端子を挿入できるように、開口している。中空端子3の内周面32は、突状成形材51から露出し、中空端子3の端部34から突状成形材51の外部へ開口している。中空端子3の端部34は、中空端子3のプリント基板6側とは逆側の先端であり、突状成形材51の表面に露出する。なお、中空端子3の端部34が突状成形材51の表面に露出していることが望ましいが、中空端子3の端部34に突状成形材51の切り残しなどが付着している場合でも、中空端子3の内周面32の少なくとも一部が成形材5で覆われていなければ、後述する導電性の端子と中空端子3との電気的接続は可能である。
【0018】
なお、中空端子3の数は1つに限定されず、複数でもよい。例えば、ステータ100には、巻線7へ電力を供給するための中空端子3と、不図示のサーミスタで検出された温度情報をステータ100の外部の機器へ送信するための中空端子3と、不図示のホール素子で検出された位置情報をステータ100の外部の機器へ送信するための中空端子3とを設けてもよい。中空端子3が複数の場合、中空端子3の数に対応した複数のパターン配線61aがプリント基板6に設けられる。また、中空端子3が伸びる方向は、軸方向と平行な方向に限定されず、軸方向に対して、一定角度で傾いていてもよい。
【0019】
成形材5は、ステータコア2と、中空端子3と、半田8と、プリント基板6上のパターン配線61aと、プリント基板6の基板面61と、プリント基板6の基板面62と、インシュレータ4とを覆う熱硬化性樹脂により形成される。成形材5の材料は、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂又はフェノール樹脂、ワニス樹脂又はシリコーン樹脂を例示できる。
【0020】
次に、ステータ100の製造方法を説明する。図4は図1に示すステータの製造工程を示す図である。図5は図1に示すステータコアなどにより構成されるステータ組立体を上型及び下型に収めた状態を示す図である。図6は図5に示す上型及び下型内に樹脂を注入した状態を示す図である。図7は図6に示す上型が取り外された直後の中空端子の拡大図である。図8は図7に示す突状成形材の一部と共に底部が除去された後の中空端子の拡大図である。図9は図8に示す中空端子に端子を挿入した状態を示す図である。図1に示すステータ100を製造する場合、ステップ1において、導電性の有底筒状端子3Aと、ステータコア2と、フレーム1とが製造される。有底筒状端子3Aの製造方法の詳細は後述する。ステップ2において、有底筒状端子3Aの端部33をプリント基板6に接触させた状態で、半田付けにより有底筒状端子3Aがプリント基板6に固定される。またステップ2において、ステータコア2にインシュレータ4が組み付けられる。ステップ3において、インシュレータ4を介してステータコア2へマグネットワイヤをコイル状に巻き付けることにより巻線7が形成される。ステップ4において、巻線7の形成されたステータコア2がフレーム1へ圧入、焼嵌め又は冷嵌めされることにより、ステータコア2及びフレーム1が一体化する。
【0021】
図4のステップ5において、一体化したステータコア2及びフレーム1に下型200が嵌め込まれる。このとき、図5に示すように、下型200の下型芯棒201がステータコア2に挿入され、フレーム1の軸方向の一端11が下型200の取付け板202に接したところで、ステータコア2及びフレーム1への下型200の嵌め込みが完了する。ステータコア2及びフレーム1へ下型200が嵌め込まれた後、図4のステップ6において、インシュレータ4と対向するようにプリント基板6が設置される。プリント基板6の設置方法には、金属製又は樹脂製の台座部品を予め製造しておき、台座部品をインシュレータ4又はステータコア2に組み付け、インシュレータ4又はステータコア2に組み付けられた台座部品にプリント基板6を設置する方法を例示できる。図4のステップ7において、プリント基板6が設置された後、図2に示すプリント基板6上のパターン配線61aに巻線7が接続される。これによりステータ組立体101が得られる。
【0022】
次に、図4のステップ8において、ステータ組立体101に上型300が嵌め込まれる。上型300には、有底筒状端子3Aの先端が入り込む窪み形状のゲート301と、ゲート301と連通し樹脂5Aを注入するためのゲート302とが形成される。ゲート301の形状は、ステータ組立体101への上型300の嵌め込みが完了したときに有底筒状端子3Aの先端が上型300へ接触することがなく、かつ、有底筒状端子3Aの先端を覆う樹脂5Aが突形状となる形状であればよい。ここで述べる有底筒状端子3Aの先端とは、有底筒状端子3Aの底部に相当する。有底筒状端子3Aの底部の詳細については後述する。
【0023】
ステータ組立体101に上型300が嵌め込まれた後、図4のステップ9において、図6に示すようにゲート302に樹脂5Aが注入される。ゲート302に注入された樹脂5Aは、ゲート301を経て、有底筒状端子3Aと、プリント基板6と、ステータコア2の上型300側に設けられるインシュレータ4とに達する。さらに樹脂5Aは、ステータコア2を構成する複数のティースの内、中心軸AXの回転方向に隣接するティース同士の間の隙間を通過し、ステータコア2の下型200側に設けられるインシュレータ4に達する。これにより、有底筒状端子3Aと、図2に示す半田8と、図2に示すプリント基板6上のパターン配線61aと、図2に示すプリント基板6の基板面61と、図2に示すプリント基板6の基板面62と、インシュレータ4とが樹脂5Aで覆われる。樹脂5Aが硬化することにより、図7に示す成形材5及び突状成形材51が形成される。なお、有底筒状端子3Aのプリント基板6側の端部の周囲には半田8が設けられているため、半田8によって、有底筒状端子3Aのプリント基板6側の端部とプリント基板6との間の隙間が閉塞される。また有底筒状端子3Aのプリント基板6側とは反対側の端部は閉塞されている。従って、ステップ9の樹脂注入の工程において、樹脂5Aが、有底筒状端子3Aの両端部から有底筒状端子3Aの内部に浸入することを防止できる。なお、有底筒状端子3Aのプリント基板6側の端部を開口させた状態にすることで、有底筒状端子3Aの製造時に、有底筒状端子3Aの片側だけ閉塞する加工を行えば済むため、有底筒状端子3Aの両側を閉塞する場合に比べて、有底筒状端子3Aの製造時間を短縮できる。
【0024】
図4のステップ10において、図6に示す上型300が取り外される。上型300が取り外された直後の有底筒状端子3Aの形状は、図7に示すように有底筒状である。有底筒状端子3Aは、中空の筒状部36と、筒状部36の一方の端部に設けられる底部35とにより構成され、例えば金属の薄板を絞り加工で形成したものである。このように構成される有底筒状端子3Aは、図7に示すように、半田8に覆われる部分以外の箇所が成形材5及び突状成形材51で覆われる。図7では、有底筒状端子3Aの筒状部36の外周面39が成形材5及び突状成形材51で覆われ、有底筒状端子3Aの底部35の表面が突状成形材51で覆われている。突状成形材51は、図6に示すゲート301と有底筒状端子3Aとの間の隙間に充填された樹脂5Aの一部が硬化したものである。
【0025】
図6に示す上型300が取り外された後、図4のステップ11において、図7に示す突状成形材51の一部と底部35とが切削加工により除去される。すなわち、突状成形材51で覆われた有底筒状端子3Aの底部35が突状成形材51と共に除去される。図8示す破線で示す部分が切削加工される箇所である。その結果、除去されずに残った突状成形材51の表面に中空端子3の端部34が露出し、露出した中空端子3の端部34に開口部34aが形成される。中空端子3の端部34の端面と、突状成形材51の外周面の一部とが、同一の平坦面を構成する。中空端子3の端部34に開口部34aが形成されることにより、中空端子3の内周面32により形成される空洞31が突状成形材51の外側と繋がる。これにより、図1に示すステータ100が完成する。ステータ100には、ロータと、ロータに設けられるシャフトを回転可能に支持するための複数のベアリングと、複数のベアリングのそれぞれの外輪が嵌め込まれると共にフレーム1に固定されるフランジとが、順に組み付けられる。
【0026】
中空端子3の空洞31には、図9に示すように導電性の端子10が挿入される。端子10の材料には銅又は銅合金を例示できる。端子10の形状は、円柱状でも多角柱状でもよい。端子10には、ステータ100の外部に設けられる機器から伸びる配線12が接続される。当該機器は、例えば、ステータ100の巻線7に電力を供給する電力変換装置である。中空端子3に端子10が挿入されることにより、配線12は、端子10と中空端子3と半田8とパターン配線61aとを介して、図1に示す巻線7と電気的に接続される。
【0027】
なお、本実施の形態では、外部の機器から伸びる配線12が端子10を介して中空端子3と電気的に接続されるが、端子10を用いる代わりに、配線12を直接中空端子3へ挿入してもよい。例えば、配線12が単線の場合、単線の配線12の断面は、図8に示す中空端子3の空洞31に挿入可能であり、かつ、配線12の外周面の少なくとも一部が中空端子3の内周面32に接触可能な大きさとされる。このような配線12を中空端子3へ挿入することで、配線12は、中空端子3と半田8とパターン配線61aとを介して、図1に示す巻線7と電気的に接続される。
【0028】
これにより、電力変換装置から出力される電圧が巻線7に印加され、巻線7に電流が流れて、ロータと図1に示すステータコア2との間に磁界が発生する。ロータに永久磁石が用いられている場合、この永久磁石で生じた磁界と前述した磁界との相互作用により電磁力が発生し、この電磁力によりロータが回転する。
【0029】
従来のステータでは、ステータの外部の機器から伸びる配線を接続するための端子が中空構造ではないため、当該端子の一部を、樹脂が硬化して形成される成形材の外部に露出させて配線を接続するためには、金型に樹脂を充填する前に、置きこま、入れ子などを用いて当該端子を封止する必要がある。この場合、金型へ置きこまなどを設置する作業と、樹脂の充填が完了した後に置きこまなどを取り外す作業とが発生するだけでなく、置きこまなどを設置するための空間を確保するために金型の形状が複雑になる。また従来のステータでは、置きこまなどを用いる代わりに、当該端子にシール剤を貼り付けて、樹脂の充填が完了した後にシール剤を除去することにより、当該端子の一部を、樹脂が硬化して形成される成形材の外部に露出させる方法が採用される場合がある。この場合、当該端子にシール剤を貼り付ける作業と、樹脂の充填が完了した後にシール剤を除去する作業が発生する。また従来のステータでは、樹脂が硬化して形成される成形材の外部に露出した当該端子にステータの外部の機器から伸びる配線を接続するためには、溶接、半田付け、圧着などの作業が発生する。このように従来のステータでは、ステータの外部の機器から伸びる配線を、ステータに設けられる端子と電気的に接続するために多くの作業が必要となり、手間がかかりステータの生産性が低下するという課題がある。
【0030】
これに対して、本実施の形態に係るステータ100では、図6に示すように有底筒状端子3Aが用いられる。樹脂5Aの充填時に置きこまなどを用いて有底筒状端子3Aを封止しなくて、樹脂5Aが硬化して形成される成形材5に覆われた有底筒状端子3Aの先端を突状成形材51と共に除去するだけで、成形材5の外部に中空端子3の空洞31を露出させることができる。そのため、溶接などの作業をしなくとも、配線12又は端子10を中空端子3の空洞31に挿入するだけで、配線12と中空端子3とを電気的に接続することができる。従って、配線12を中空端子3と電気的に接続するための作業が簡素化され、ステータ100の生産性が向上する。また、溶接などを行う場合に比べて、接続不良の発生頻度が低減されるため、ステータ100の製造時に接続不良が発生して歩留まりが低下するというリスクを軽減できる。また、接続不良の発生頻度が低減されることにより、ステータ100を備えたモータの動作中に配線12が中空端子3から外れてモータが停止するというリスクを軽減できる。また、本実施の形態に係るステータ100では、溶接などを行う装置が不要となり、ステータ100の製造コストを低減できる。また、本実施の形態に係るステータ100では、成形材5で覆われた有底筒状端子3Aの先端を突状成形材51と共に除去するだけで、成形材5の外部に中空端子3の空洞31を露出させることができるため、中空端子3と配線12又は端子10との接続部を容易に形成できる。また、本実施の形態に係るステータ100では、置きこまなどの形状に合わせて金型を加工しなくても、中空端子3の先端が入り込む単純な形状の窪み形状のゲート301を金型に設ければよいため、金型の形状を簡素化できる。
【0031】
また、中空構造ではない中実の導電性端子を用いた場合、外部の機器から伸びる配線12を中実の導電性端子の先端に押し当てた状態で溶接などを行う必要がある。中実の導電性端子は、内部に導体が詰まった柱状端子である。従って、配線12を中実の導電性端子の先端に押し当てた状態を保持するための保持機構が必要になる。この保持機構は、ステータと一体化させてもよいし、ステータから取外し可能な構造としてもよいが、何れの場合でも、保持機構の製造、接続前のステータへの保持機構の取付け作業などが必要なため、ステータの生産性が低下し、またステータの製造コストが上昇する。また保持機構がステータと一体化した構造の場合、保持機構を備えていない本実施の形態に係るステータ100に比べて、ステータの外郭寸法が大きくなり、ステータの設置場所が制限される可能性がある。本実施の形態に係るステータ100によれば、上記の保持機構を用いなくとも、中空端子3の空洞31に配線12又は端子10を挿入するだけで、配線12又は端子10を中空端子3に接続できるため、ステータ100の生産性を向上でき、ステータ100の製造コストを低減できる。
【0032】
なお、従来のステータの製造方法には、中実の導電性端子に予めリード線を接続しておき、そのリード線を金型の外部に引き出した状態で樹脂を充填する方法もある。この方法では、手作業で中実の導電性端子にリード線を接続し、さらに手作業でリード線を金型の外部に引き出した後に、ステータ組立体を金型内に設置する必要がある。そのため、このようなステータの製造方法では、ステータの製造時間に長時間を要し、ステータの生産性が低下するという課題がある。本実施の形態に係るステータ100によれば、成形材5で覆われた中空端子3の先端を突状成形材51と共に除去した後、成形材5の外部に露出した中空端子3の空洞31に配線12又は端子10を接続すればよい。そのため、中実の導電性端子に予めリード線を接続する場合に比べて、ステータ100の製造時間を短縮できる。
【0033】
以下では、図4に示すステップ1における有底筒状端子3Aの製造方法を説明する。なお有底筒状端子3Aは、金型に注入された樹脂5Aが有底筒状端子3Aの内部へ浸入しない構造であればよく、有底筒状端子3Aの製造方法には以下に示す複数の方法を例示できる。
【0034】
図10は図5に示す中空端子の第1の製造方法を説明するための図である。図10に示す筒状部材30は導電性の中空パイプであり、筒状部材30の端部をヘッダ加工、プレス加工などで押し潰すことにより、筒状部材30の端部に形成される開口部が閉塞され、閉塞部30aを備えた有底筒状端子3Aが製造される。閉塞部30aは、図7に示す底部35に相当する。閉塞部30aを設けることにより、金型に注入された樹脂5Aが筒状部材30の内部に浸入することを防止できる。図10に示す製造方法によれば、既存の加工装置を用いて容易に有底筒状端子3Aを製造可能である。なお、図7に示すように有底筒状端子3Aの端部33が半田付けによりプリント基板6に固定される場合、閉塞部30aは、筒状部材30の片側のみに設けてもよい。
【0035】
図11は図5に示す中空端子の第2の製造方法を説明するための図である。図11に示す筒状部材30は導電性の中空パイプである。筒状部材30の端部を高温になるまで熱して溶かすことにより、筒状部材30の端部に形成される開口部が閉塞され、溶断部37を備えた有底筒状端子3Aが製造される。溶断部37は、図7に示す底部35に相当する。溶断部37を設けることにより、金型に注入された樹脂5Aが筒状部材30の内部に浸入することを防止できる。なお溶断部37は、筒状部材30の端部をレーザで切断することにより形成してもよい。図11に示す製造方法によれば、ヘッダ加工などを行う装置を用いることなく、筒状部材30の端部を溶かすだけで有底筒状端子3Aを製造できる。なお、図7に示すように有底筒状端子3Aの端部33が半田付けによりプリント基板6に固定される場合、溶断部37は、筒状部材30の片側のみに設けてもよい。
【0036】
図12は図5に示す中空端子の第3の製造方法を説明するための図である。図12に示す筒状部材30は導電性の中空パイプである。筒状部材30の端部に、閉塞部材38を設けることにより、有底筒状端子3Aが製造される。閉塞部材38は、筒状部材30の端部に形成される開口部を閉塞する部材であり、図7に示す底部35に相当する。閉塞部材38の材料は、金型に注入された樹脂5Aの熱で熔解しない材料であればよく、閉塞部材38の材料には、接着剤、テープ、金属片又は樹脂片を例示できる。金属片又は樹脂片は、例えばステータ100の製造工程で生じる切れ端などでもよい。閉塞部材38を設けることにより、金型に注入された樹脂5Aが筒状部材30の内部に浸入することを防止できる。図12に示す製造方法によれば、ヘッダ加工などを行う装置、筒状部材30の端部を溶かす道具などを用いることなく、筒状部材30の端部に閉塞部材38を設けるだけで有底筒状端子3Aを製造できる。なお、図7に示すように有底筒状端子3Aの端部33が半田付けによりプリント基板6に固定される場合、閉塞部材38は、筒状部材30の片側のみに設けてもよい。
【0037】
図13は図5に示す中空端子の第4の製造方法を説明するための図である。図13に示す筒状部材30は導電性の中空パイプである。筒状部材30の内部に形成される空洞を閉塞するように、筒状部材30の内部に充填剤40を充填することにより、有底筒状端子3Aが製造される。図13に示す筒状部材30では、筒状部材30の一端側のみに充填剤40が充填されている。充填剤40の材料は、シリコーン樹脂などであるが、金型に注入された樹脂5Aの熱で熔解せず、かつ、図9に示す配線12又は端子10を挿入する際に有底筒状端子3Aの外部に排出される流動性のある材料であればよく、シリコーン樹脂に限定されない。充填剤40は、図7に示す底部35に相当する。充填剤40を設けることにより、金型に注入された樹脂5Aが筒状部材30の一端側から筒状部材30の内部に浸入することを防止できる。図13に示す製造方法によれば、ヘッダ加工などを行う装置、筒状部材30の端部を溶かす道具などを用いることなく、筒状部材30の内部に充填剤40を充填するだけで有底筒状端子3Aを製造できる。なお、図13に示す筒状部材30では、筒状部材30の一端側のみに充填剤40が充填され、筒状部材30の他端には充填剤40が充填されていない。このように構成した場合でも、図13に示す筒状部材30の他端は、図7に示すプリント基板6に接して、半田8により覆われる。これにより、樹脂5Aが筒状部材30の他端から筒状部材30の内部に浸入することを防止できる。
【0038】
図14は本発明の実施の形態に係るモータの断面図である。図14に示すモータ500は、図1に示すステータ100と、ロータ400とを備える。モータ500は同期モータ又は誘導モータである。ロータ400は、円筒状のロータコア401と、軸方向にロータコア401を貫通するシャフト402とを備える。ロータ400は、ロータコア401及びシャフト402以外にも、シャフト402を回転可能に支持する複数のベアリングと、フランジとを備える。図14では、ベアリング及びフランジの図示を省略している。フランジはフレーム1の端部に固定される環状部材である。ベアリングの外周部は、フランジの径方向の中心部に固定される。これにより、ロータ400は、ステータ100の内側に回転可能に支持される。
【0039】
中実の導電性端子を用いた場合、当該導電性端子の端部付近に配線12又は端子10の端部が接続されるため、接触面積が小さい。中空端子3を備える本実施の形態に係るモータ500では、中実の導電性端子を用いた場合に比べて、中空端子3の内周面と、中空端子3に挿入された配線又は端子の外周面との接触面積が広くなる。従って、接触部分での電気抵抗が低減され、モータ効率及びモータ出力が向上する。
【0040】
なお図1から図13に示す中空端子3又は有底筒状端子3Aは、前述した絡げピンとして利用することもできる。図15は本発明の実施の形態の変形例に係るステータの断面図である。図15に示すステータ100Aでは、中空端子3のインシュレータ4側の端部を、圧入などによりインシュレータ4へ挿入することで、中空端子3がインシュレータ4に固定されている。その他の構成については、図1に示すステータ100の構成と同一又は同等であり、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して、重複する説明は省略する。なお図15では図1に示すプリント基板6の図示が省略されている。
【0041】
中空端子3をインシュレータ4へ圧入することで、中空端子3のインシュレータ4側の端部が開口している場合でも、インシュレータ4により当該開口が閉塞される。従って、金型に注入された樹脂5Aが中空端子3のインシュレータ4側の開口部から中空端子3の内部に浸入することを防止できる。また、中空端子3の製造時に中空端子3の片側だけ閉塞する加工を行えば済むため、中空端子3の両側を閉塞する場合に比べて、中空端子3の製造時間を短縮できる。また図15に示すように、巻線7の端部が中空端子3に巻かれることにより、図1に示すステータ100に比べて絡げピンの数を低減できる。
【0042】
なお、図9に示す端子10には、端子10の外部の機器から伸びる配線12に予め接続されたものを利用してもよいし、予めステータ100,100Aに設けたものを利用してもよい。
【0043】
なお、中空端子3又は有底筒状端子3Aは、プリント基板6の径方向外側寄りの位置に設けられているが、中空端子3又は有底筒状端子3Aが設けられる位置は、底部35の表面を樹脂5Aで覆うことができ、かつ、底部35の表面を覆う成形材5を底部35と共に除去可能な位置であれば、これに限定されない。例えば、中空端子3又は有底筒状端子3Aは、プリント基板6の径方向内側寄りの位置に設けてもよいし、インシュレータ4の径方向内側寄りの位置に設けてもよい。
【0044】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【0045】
1 フレーム、2 ステータコア、3 中空端子、3A 有底筒状端子、4 インシュレータ、5 成形材、5A 樹脂、6 プリント基板、7 巻線、8 半田、10 端子、11 一端、12 配線、30 筒状部材、30a 閉塞部、31 空洞、32 内周面、33,34 端部、34a 開口部、35 底部、36 筒状部、37 溶断部、38 閉塞部材、39 外周面、40 充填剤、51 突状成形材、61,62 基板面、61a パターン配線、100,100A ステータ、101 ステータ組立体、200 下型、201 下型芯棒、202 取付け板、300 上型、301,302 ゲート、401 ロータコア、402 シャフト、500 モータ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】

【手続補正書】
【提出日】20181212
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ステータコアを備えるステータであって、
前記ステータの電気的接続が行われる筒状の中空端子と、
前記ステータコアと前記中空端子の外周面とを覆う成形材と、
を備え、
前記中空端子の内周面は、前記成形材から露出し、前記中空端子の一端から前記成形材の外部へ開口し
前記中空端子の他端は、前記他端が開口した状態で半田付けによりプリント基板に固定されていることを特徴とするステータ。
【請求項2】
ステータコアを備えるステータであって、
前記ステータの電気的接続が行われる筒状の中空端子と、
前記ステータコアと前記中空端子の外周面とを覆う成形材と、
前記ステータコアに設けられるインシュレータと、
前記インシュレータを介して前記ステータコアに巻かれる巻線と、
を備え、
前記中空端子の内周面は、前記成形材から露出し、前記中空端子の一端から前記成形材の外部へ開口し
前記中空端子の他端は、前記インシュレータに固定され、
前記中空端子には、前記巻線の端部が巻かれ、
前記中空端子の他端は、前記他端が開口した状態で前記インシュレータに固定されていることを特徴とするステータ。
【請求項3】
請求項1または請求項2に記載のステータとロータとを備えることを特徴とするモータ。
【請求項4】
ステータコアを備えるステータの製造方法であって、
前記ステータの電気的接続が行われる有底筒状端子と、前記ステータコアとを、成形材で覆う工程と、
前記成形材で覆われた前記有底筒状端子の底部を前記成形材と共に除去する工程と、
を含むことを特徴とするステータの製造方法。
【請求項5】
筒状部材の端部を押し潰して前記筒状部材の端部の開口部を閉塞することにより、前記有底筒状端子を製造する工程を含むことを特徴とする請求項に記載のステータの製造方法。
【請求項6】
筒状部材の端部を溶かして前記筒状部材の端部の開口部を閉塞することにより、前記有底筒状端子を製造する工程を含むことを特徴とする請求項に記載のステータの製造方法。
【請求項7】
筒状部材の端部の開口部を閉塞する閉塞部材を、前記筒状部材の端部に設けることにより、前記有底筒状端子を製造する工程を含むことを特徴とする請求項に記載のステータの製造方法。
【請求項8】
筒状部材の内部に充填剤を充填して前記筒状部材の端部の開口部を閉塞することにより、前記有底筒状端子を製造する工程を含むことを特徴とする請求項に記載のステータの製造方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のステータは、ステータコアを備えるステータであって、ステータの電気的接続が行われる筒状の中空端子と、ステータコアと中空端子の外周面とを覆う成形材と、を備え、中空端子の内周面は、成形材から露出し、中空端子の一端から成形材の外部へ開口し、中空端子の他端は、他端が開口した状態で半田付けによりプリント基板に固定されていることを特徴とする。
【国際調査報告】