JP2001314056A - 内転型モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 口出し線接続部の信頼性を向上させつつ、モ
ータ組立作業を簡素化して工数を低減し、水や粉塵に対
しても有効な保護構造をもつ内転型モータを小型で安価
に提供することを目的とする。 【解決手段】 固定子鉄心１ａの磁極部に集中巻線を施
したコイル１ｂをプリント基板１ｅにより結線する環状
部１１と、口出し線を接続する口出し部１２とを一体で
形成し、リードパッキン９を貫通させた口出し線７と口
出し部１２を包含するリードフィクサ８をフレーム５に
固定して口出し線７と口出し部１２を密封保護した内転
型モータである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＡＣサーボモータ
などの内転型モータで、特に集中巻線したコイルの結線
にプリント基板を用いた口出し部構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＡＣサーボモータは小型高精度
化、高性能化が一般化し、ロボットやＮＣ工作機械など
の駆動源に多用されており、高速応答性が要求されるた
め内転型モータが一般的で、さらに回転軸の回転停止時
に保持力が必要な場合には、電磁ブレーキをモータに内
蔵している。また、海外安全規格の取得や保護構造の堅
牢化が要求されている。さらに様々な機器に使用される
ため、口出し線の長さおよび、その口出し線の先に取り
付けるコネクタなど、様々なユーザー要求に対応する必
要があった。

【０００３】以下、従来の内転型（ＡＣサーボ）モータ
について図を参照して説明する。

【０００４】図９において、９１は固定子鉄心の磁極部
に巻線を施したコイルをプリント基板により結線した固
定子、９２は表面に永久磁石を配設したロータ、９３、
９４はブラケットで、軸受を介してロータ９２の回転軸
を支承する。９６はロータリエンコーダ部、９７はモー
タ口出し線、９８はリードフィクサ、９９はモータ口出
し線９７を保護するチューブである。

【０００５】上記の固定子９１は、図１０に示すように
積層した固定子鉄心９１ａの磁極部に集中巻線を施した
コイル９１ｂを、インシュレータ９１ｃに圧入装着した
ピン端子９１ｄに巻き付け半田付けにて係止した後、プ
リント基板９１ｅの所定孔にピン端子９１ｄを挿入して
半田付けし、さらにコイル９１ｂのＵ、Ｖ、Ｗ相に接続
するモータ口出し線９７ａ、９７ｂ、９７ｃをプリント
基板９１ｅの同心円上に配設された各相のスルーホール
に挿入して半田付けすることで得られる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、モータ口出し線が固定子に接続された状
態で製造工程を流れるので、組立作業が煩雑で移動時に
スペースを必要とする。特に１ｍ以上のモータ口出し線
の場合には、工程上で口出し線の被覆に傷や圧痕などを
付ける恐れがあるため余分な工数がかかると共に、モー
タ完成品の一部に機械加工を施す場合に、口出し線が邪
魔になるなど長さに制約があった。

【０００７】また、口出し線をプリント基板のスルーホ
ールに挿入して半田付けする時に、半田ゴテを口出し線
の挿入側から当てるため、半田付け作業が完了した後に
プリント基板のコイルエンド側に形成された半田フィレ
ットの状態や不要な半田ボールの有無を目視で検査する
必要があり、余分な工数を必要としていた。

【０００８】さらに、複数の口出し線を保護チューブで
覆いリードフィクサでブラケットに固定する構造のた
め、ＩＰ４０までの保護構造が精一杯となり、水や粉塵
の侵入に対しては限界があった。

【０００９】本発明は上記従来の課題を解決するもので
あり、口出し線の接続部の信頼性を向上させつつモータ
組立作業を簡素化して工数を低減し、水や粉塵に対して
も有効な保護構造をもつ内転型モータを小型で安価に提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、固定子鉄心の磁極部に集中巻線を施したコ
イルをプリント基板により結線する内転型モータにおい
て、コイルを固定子鉄心と電気的に絶縁するインシュレ
ータの片側に配設され前記コイルの巻始めと巻終わりを
個別に係止するピン端子と、前記ピン端子を貫通させて
配線パターンに半田接続する環状部、前記環状部の３相
（Ｕ、Ｖ、Ｗ）コイルと接続した３相の銅箔接続端子
（ランド）を設けた口出し部、前記環状部と口出し部と
を一体で形成したプリント基板と、固定子鉄心を保持し
前記プリント基板の口出し部をモータ外に引き出すため
の切欠部を設けたフレームと、前記口出し部のランドに
半田接続する口出し線と、前記口出し部を包含し前記フ
レームに固定する合成樹脂製のリードフィクサと、前記
フレームと前記リードフィクサの間に配置され前記口出
し線を貫通して前記リードフィクサ内部を密封するリー
ドパッキンとを備えたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】上記の課題を解決するために本発
明は、固定子鉄心の磁極部に集中巻線を施したコイルを
プリント基板により結線する内転型モータにおいて、コ
イルを固定子鉄心と電気的に絶縁するインシュレータの
片側に配設され前記コイルの巻始めと巻終わりを個別に
係止するピン端子と、前記ピン端子を貫通させて配線パ
ターンに半田接続する環状部、前記環状部の３相（Ｕ、
Ｖ、Ｗ）コイルと接続した３相の銅箔接続端子（ラン
ド）を設けた口出し部、前記環状部と口出し部とを一体
で形成したプリント基板と、固定子鉄心を保持し前記プ
リント基板の口出し部をモータ外に引き出すための切欠
部を設けたフレームと、前記口出し部のランドに半田接
続する口出し線と、前記口出し部を包含し前記フレーム
に固定する合成樹脂製のリードフィクサと、前記フレー
ムと前記リードフィクサの間に配置され前記口出し線を
貫通して前記リードフィクサ内部を密封するリードパッ
キンとを備えた内転型モータであり、プリント基板の口
出し部をモータフレーム外側に設けることで、口出し線
を後工程において半田付けできる。また、口出し部を包
含し口出し線を貫通させたリードパッキンをリードフィ
クサで挟み込むようにフレームに固定するので、プリン
ト基板の口出し部を密封した保護構造にできる。

【００１２】また、プリント基板は各ピン端子に係止さ
れた各磁極部に集中巻線を施した巻終わりを中性点用ラ
ンドに接続すると、各相コイルの巻始めがそれぞれの相
ランドに接続されてＹ型結線となるように配線した請求
項１記載の内転型モータおよび、プリント基板は多層配
線基板で、集中巻線したコイルエンドに対向する前記プ
リント基板の環状部表層面にＹ型結線の中性点パターン
を配設した請求項１または請求項２記載の内転型モータ
では、各相コイルの巻終わりがＹ型結線の中性点となる
ように配線するので、隣合う異相コイル間の電位差を小
さくでき、さらに、各相コイルの巻終わり（中性点）付
近となるコイルエンドに対向するプリント基板表層面に
中性点パターンを配設することで、コイルエンドと中性
点パターン面間の電位差も小さくでき、したがって空隙
距離を小さくできる。

【００１３】また、口出し部に設けた３相のランド内の
２相のランドは、前記２相の配線パターンをプリント基
板の内層面に配設してスルーホールメッキにより前記プ
リント基板表面に配設した請求項１から３のいずれか１
項に記載の内転型モータおよび、プリント基板の環状部
の異なる内層面に設けた２相の配線パターンは中性点用
のランドを跨いで通過させ口出し部の各相ランドに接続
した請求項４記載の内転型モータでは、各相の配線パタ
ーンを独立した層（表層または内層）に配設できるとと
もに、異なる２相の配線パターンを中性点用のランドを
跨いで通過させるので各相ランド間の距離を小さくで
き、口出し部の幅を小さくできる。

【００１４】また、モータ内に電磁ブレーキを備え、前
記電磁ブレーキのブレーキ口出し線をプリント基板の口
出し部に独立して設けたブレーキ用ランドに接続した請
求項１から５のいずれか１項に記載の内転型モータで
は、口出し部の保護に加えて、モータ口出し線と電磁ブ
レーキのブレーキ口出し線を１つの口出し部から引き出
すことができる。

【００１５】また、複数の口出し線を１本にまとめたキ
ャブタイヤケーブルとした請求項１または請求項６記載
の内転型モータでは、リードパッキンとキャブタイヤケ
ーブルの密着性を向上させることができる。また、リー
ドパッキンに対して口出し線の挿入作業が容易となる。

【００１６】さらに、プリント基板の口出し部を外力か
らサポートする突起部と、リードパッキンと嵌合する凸
部をリードフィクサに設けた請求項１、６、７のいずれ
か１項に記載の内転型モータでは、リードフィクサに設
けた突起部が、薄くて機械的強度の小さいプリント基板
の口出し部を外力から保護する。また、凸部によりリー
ドパッキンをリードフィクサ内に容易に収納装着できる
のでリードフィクサをフレームに強固に固定し、密封す
ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図を参照し
ながら説明する。

【００１８】（実施例１）実施例１について図１から図
７を用いて説明する。

【００１９】図１において、１は固定子で、固定子鉄心
の磁極部に集中巻線を施したコイルをプリント基板によ
り結線している。２は表面に永久磁石を配設したロー
タ、３および４はブラケットで、軸受を介してロータ２
を回転自在に支承する。５は固定子１の外周部を保持す
るフレーム、６はロータリエンコーダ部、７はモータの
口出し線（３本の口出し線を１本にまとめたキャブタイ
ヤケーブル）で、プリント基板により固定子１のＵ、
Ｖ、Ｗ相のコイルにそれぞれ接続される。８は合成樹脂
製のリードフィクサで、プリント基板の口出し部と口出
し線７を保護してフレーム５に固定する。リードフィク
サ８には、プリント基板の口出し部をサポートする突起
部８ａと、リードパッキン９と嵌合する凸部８ｂを内周
部に備えている。リードパッキン９は口出し線７が貫通
する孔部を備え、リードフィクサ８に収納される。

【００２０】固定子１は、図２に示すように積層した固
定子鉄心１ａの各磁極部に集中巻線を施したコイル１ｂ
の巻始めと巻終わりを、インシュレータ１ｃに圧入装着
したピン端子１ｄに個別に巻き付け、半田付けにて係止
した後、プリント基板１ｅの所定スルーホールにピン端
子１ｄを挿入して半田付けにより接続して得られる。

【００２１】ここで、プリント基板１ｅについて、詳細
に説明する。図３から図６は、プリント基板１ｅの各層
に設けた配線パターンの一例（３相、４コイル並列）を
示しており、プリント基板１ｅの１層目（図３）と４層
目（図６）を表層面に、２層目（図４）と３層目（図
５）を内層面に配設して各層の所定孔部をスルーホール
メッキで接続して４層配線基板を構成している。そし
て、１層目から３層目パターンまでがＶ、Ｗ、Ｕ相の配
線パターンで、各相コイルの巻始めに接続され、４層目
パターンを各相コイルのすべての巻終わりと接続してＹ
型結線の中性点パターン（パターンは透視した図で本来
は点線）としており、４コイル並列、３相Ｙ型結線を可
能としている。

【００２２】また、プリント基板１ｅは、３相コイルを
結線するドーナツ型の環状部１１と口出し線を取り付け
る口出し部１２を一体で構成しており、この口出し部１
２に３相の口出し線を取り付ける各相ランド（Ｕ、Ｖ、
Ｗ相ランド）を設けている。口出し部１２はフレーム端
部の切欠部からモータ外周（フレーム）に突出するよう
に寸法設定している。このため切欠部の円周方向の幅寸
法は、プリント基板の環状部１１に配設した３相分のピ
ン端子間の距離以上に必要となり、モータ外周部に設け
る保護構造（突起部）が大きくなる。

【００２３】この口出し部１２の幅寸法を抑制するため
に、環状部１１のＶ相パターンを口出し部１２まで引き
出してＶ相用口出し線のＶ相ランドを表層面に配設（図
３）、残りのＵ相、Ｗ相については、内層面を用いてＶ
相のピン端子とその両脇にある中性点用のピン端子間の
空きスペースを利用して口出し部まで引き出しＵ相ラン
ド、Ｗ相ランドを配設（図４、図５）、３相ともスルー
ホール孔をスルーホールメッキして表層面の各ランドと
接続している。その結果、安全規格を遵守した相間距離
と相パターン幅を確保しながら、プリント基板の口出し
部の幅寸法を抑制することができる。

【００２４】さらに、表層面に配置した中性点パターン
面をコイルエンドに対向させて取り付ける。つまりコイ
ルエンド（巻終わり付近）と巻終わりの中性点とが対向
するように取り付ければ電位差を小さくでき、プリント
基板とコイルエンドとの空隙を小さくできる。

【００２５】次にモータの組立工程について説明する。
まず、固定子１のプリント基板１ｅの口出し部１２にフ
レーム５の端部に設けた切欠部に合わせて、フレーム５
を固定子鉄心の外周部に焼きばめして固定する。次にロ
ータ２の反出力軸側の回転軸をブラケット３に固定した
軸受を貫通させ、フレーム５に取り付けた固定子１内に
挿入する。次に、ロータ２の出力軸側の回転軸に軸受を
取り付け、さらにブラケット４を装着し、通しボルトに
てブラケット３、フレーム５、ブラケット４を一体に固
定してモータ本体が完成する。

【００２６】そして、エンコーダを精度よく取り付ける
ため、ブラケット３のエンコーダ取付面を回転軸基準に
して切削加工した後、ロータリエンコーダ部６をモータ
本体のエンコーダ取付面に組み付ける。

【００２７】最後に、リードパッキン９を貫通させた口
出し線７を、プリント基板の口出し部１２の所定ランド
に半田付けにて接続した後、リードフィクサ８をフレー
ム５の外周部にビスで固定することで、口出し部と口出
し線を密封した保護構造のモータが完成する。

【００２８】このとき、口出し線７をキャブタイヤケー
ブルとしたので、リードパッキン９の孔部を容易に貫通
することができる。

【００２９】また、口出し線７が引っ張られてもリード
フィクサ８に設けた突起部８ａで、薄くて機械的強度の
足りないプリント基板の口出し部１２を外力から保護、
凸部８ｂはリードパッキン９に嵌合してリードフィクサ
８内に位置決めして収納できる。これにより、保持強度
と密封度を向上させることができる。

【００３０】このように、最終工程まで口出し線がない
状態で製造工程を流せるため、取り扱いが容易で、製造
工程途中における口出し線の被覆に対する傷や圧痕など
の発生を防止できる。

【００３１】なお、プリント基板の配線パターンを３
相、４コイルの固定子で説明したが、４コイルに限定す
るものではなく、また、中性点パターンを一方の表層面
に配置してコイルエンドに対向させればよく、プリント
基板の表層面や内層面における配線パターン（Ｕ、Ｖ、
Ｗ相）の順番を限定するものではない。

【００３２】（実施例２）次に、電磁ブレーキをモータ
に内蔵した実施例２について説明する。実施例１と同一
機能の要素部品には同じ番号を付与し、相違点を中心に
説明する。

【００３３】図７、図８において、実施例１と異なるの
は、モータ内部に電磁ブレーキ１５を配設した点で、電
磁ブレーキ１５のブレーキコイルなどの固定部はブラケ
ット３側に、電磁ブレーキ１５のブレーキハブなどの回
転部はロータ２の回転軸に取り付けている。そして、プ
リント基板の口出し部１２に、電磁ブレーキ１５のブレ
ーキリード線１６とブレーキ口出し線を別々に半田付け
するためのブレーキ用ランド１７、１８を３相ランドの
横に個別に備えている。このため、口出し部１２の幅が
実施例１に比べてブレーキ用ランド１７、１８を設けた
分だけ広くなり、フレーム５の切欠部５ａも実施例１よ
り広く設定する必要がある。また、リードフィクサ８と
リードパッキン９も口出し線および口出し部の寸法変更
に合わせて寸法変更する必要がある。

【００３４】なお、電磁ブレーキを内蔵した場合、モー
タ口出し線とブレーキ口出し線を一緒にしたキャブタイ
ヤケーブルを口出し線としてもよい。

【００３５】

【発明の効果】上記の実施例から明らかなように、請求
項１記載の発明によれば、プリント基板の口出し部をモ
ータフレーム外側に配設したので、口出し線の取付作業
を最終工程にでき、作業性と信頼性を向上できる。さら
に、口出し部および口出し線を貫通したリードパッキン
をリードフィクサで包含するようにフレームに固定する
ので、水や粉塵に対して有効な密封された保護構造が得
られる。

【００３６】また、請求項２、３記載の発明によれば、
隣合う異相コイル間の電位差を小さくでき、中性点パタ
ーンと各相コイルエンド間の空隙距離を小さくできる。

【００３７】また、請求項４、５記載の発明によれば、
プリント基板の口出し部の幅を小さくでき、モータ外周
部の突起部を小さくできる。

【００３８】また、請求項６記載の発明によれば、モー
タ口出し線とブレーキ口出し線を１つの口出し部から引
き出すことができるので、小型で水や粉塵に対して有効
な密封された保護構造が得られる。

【００３９】また、請求項７記載の発明によれば、リー
ドパッキンとキャブタイヤケーブルの密着性を向上させ
ることができる。また、リードパッキンに対して口出し
線の挿入作業が容易となる。

【００４０】さらに、請求項８記載の発明によれば、リ
ードフィクサに設けた突起部および凹部により口出し部
と口出し線の保持強度と密封度を向上させることができ
る。

【００４１】したがって、口出し線接続部の信頼性を向
上させることができ、モータ組立作業を簡素化して工数
を低減し、水や粉塵に対しても有効な保護構造をもつ内
転型モータを小型で安価に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における内転型モータの断面
図

【図２】本発明の実施例１における固定子の断面図

【図３】本発明の実施例１のプリント基板における１層
目パターンを示す図（Ｖ相の配線図）

【図４】本発明の実施例１のプリント基板における２層
目パターンを示す図（Ｗ相の配線図）

【図５】本発明の実施例１のプリント基板における３層
目パターンを示す図（Ｕ相の配線図）

【図６】本発明の実施例１のプリント基板における４層
目パターンを示す図（中性点の配線図）

【図７】本発明の実施例２における電磁ブレーキ内蔵モ
ータの断面図

【図８】本発明の実施例２における固定子の平面図

【図９】従来の内転型モータの断面図

【図１０】従来の内転型モータにおける固定子の平面図

【符号の説明】

１ａ 固定子鉄心 １ｂ コイル １ｃ インシュレータ １ｄ ピン端子 １ｅ プリント基板 ５ フレーム ５ａ 切欠部 ７ 口出し線 ８ リードフィクサ ８ａ 突起部 ８ｂ 凸部 ９ リードパッキン １１ 環状部 １２ 口出し部 １５ 電磁ブレーキ １６ ブレーキリード線 １７、１８ ブレーキ用ランド Ｕ、Ｖ、Ｗ 相ランド

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 学 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 石塚 栄樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H604 AA08 BB01 BB14 CC01 CC20 DB26 PB02 QA08 QB04 QB14 QB16 QB17 5H605 AA07 AA08 BB05 CC03 CC06 CC08 CC10 DD09 DD38 EA02 EC01 EC04 EC05 EC07 EC08 GG02 5H607 AA12 BB01 BB14 CC01 DD01 DD10 DD17 EE08 EE18

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定子鉄心の磁極部に集中巻線を施した
   コイルをプリント基板により結線する内転型モータにお
   いて、コイルを固定子鉄心と電気的に絶縁するインシュ
   レータの片側に配設され前記コイルの巻始めと巻終わり
   を個別に係止するピン端子と、前記ピン端子を貫通させ
   て配線パターンに半田接続する環状部、前記環状部の３
   相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）コイルと接続した３相の銅箔接続端子
   （ランド）を設けた口出し部、前記環状部と口出し部と
   を一体で形成したプリント基板と、固定子鉄心を保持し
   前記プリント基板の口出し部をモータ外に引き出すため
   の切欠部を設けたフレームと、前記口出し部のランドに
   半田接続する口出し線と、前記口出し部を包含し前記フ
   レームに固定する合成樹脂製のリードフィクサと、前記
   フレームと前記リードフィクサの間に配置され前記口出
   し線を貫通して前記リードフィクサ内部を密封するリー
   ドパッキンとを備えた内転型モータ。
2. 【請求項２】 プリント基板は各ピン端子に係止された
   各磁極部に集中巻線を施した巻終わりを中性点用ランド
   に接続すると、各相コイルの巻始めがそれぞれの相ラン
   ドに接続されてＹ型結線となるように配線した請求項１
   記載の内転型モータ。
3. 【請求項３】 プリント基板は多層配線基板で、集中巻
   線したコイルエンドに対向する前記プリント基板の環状
   部表層面にＹ型結線の中性点パターンを配設した請求項
   １または請求項２記載の内転型モータ。
4. 【請求項４】 口出し部に設けた３相のランド内の２相
   のランドは、前記２相の配線パターンをプリント基板の
   内層面に配設してスルーホールメッキにより前記プリン
   ト基板表面に配設した請求項１から３のいずれか１項に
   記載の内転型モータ。
5. 【請求項５】 プリント基板の環状部の異なる内層面に
   設けた２相の配線パターンは中性点用のランドを跨いで
   通過させ口出し部の各相ランドに接続した請求項４記載
   の内転型モータ。
6. 【請求項６】 モータ内に電磁ブレーキを備え、前記電
   磁ブレーキのブレーキ口出し線をプリント基板の口出し
   部に独立して設けたブレーキ用ランドに接続した請求項
   １から５のいずれか１項に記載の内転型モータ。
7. 【請求項７】 複数の口出し線を１本にまとめたキャブ
   タイヤケーブルとした請求項１または請求項６記載の内
   転型モータ。
8. 【請求項８】 プリント基板の口出し部を外力からサポ
   ートする突起部と、リードパッキンと嵌合する凸部をリ
   ードフィクサに設けた請求項１、６、７のいずれか１項
   に記載の内転型モータ。