JP2006129550A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】 巻線の端部と端子を確実に接合すると共に、接合後の端子の長さを短縮する。
【解決手段】 ボビン２２に巻回された巻線２３の各端部が接続される端子２５ａを一体的に設けてなる給電用コネクタ２４を備えている。端子２５ａと巻線２３の各端部は溶接により接合する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、給電用コネクタを備えたモータに関するものである。

従来より、巻線が接続されたモータの端子に外部のリード線を接続するには、リード線を直接モータの端子に接続する方法や給電用コネクタを介して接続する方法（特許文献１）を用いている。後者の給電コネクタによる接続方法は挿抜自在であるという利点を有しており、この給電用コネクタには、外部のリード線との接続に与る給電ピンとともに上記したモータの端子が一体的に設けてあり、巻線の各端部をこのモータの端子に半田付けすることにより、外部リード線を給電ピンを介して接続することができるようになっている。

上記モータにおいては、巻線の端部をモータの端子に螺旋状に絡げた上で、この巻線とモータの端子とを半田付けにて接合する。巻線の絡げ作業は、機械もしくは手作業にて行うが、何れにしてもモータの端子は作業性、信頼性の面である程度の長さを有することが望ましい。すなわち、モータの端子を直線状に長く形成すると、巻線の端部をモータの端子に巻回し易くなり、この巻線の端部をモータの端子に一定の螺旋状に絡げることができる。その結果、巻線とモータの端子とを半田付けによって確実に接合することができる。
特開平５−２８４７１７号公報

ところが、一方では、モータの端子が長くなると、モータの端子がモータを構成する各種部材に接触する恐れが生じることになる。このため、例えば、巻線接合後に長いモータの端子を折り曲げることによって、端子と上記した部材との接触を回避する等の対策を施すことが考えられるが、この場合には、端子を折り曲げるための工数やスペースが必要となり、コストアップやモータの大型化を招くという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑み成されたもので、巻線の端部と端子を確実に接合することができると共に、巻線接合後の端子の長さを短縮することができるモータを提供するを目的としている。

すなわち、請求項１に記載の発明は、ボビンに巻回された巻線の各端部が接続される端子を一体的に設けてなる給電用コネクタを備えたモータであって、前記端子と前記巻線の各端部とが溶接により接合されていることを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータにおいて、前記端子が前記ボビンの軸線方向の一端部に配置され、且つ、その先端部が前記ボビンの径方向に突設されていることを特徴としている。

また、請求項３に記載の本発明は、請求項１または請求項２の何れかに記載のモータにおいて、前記端子の先端部分が溶融されて前記巻線の端部と接合されることを特徴としている。

また、請求項４に記載の本発明は、請求項１から請求項３までの何れかに記載のモータにおいて、前記端子と前記巻線の端部が電気溶接にて接合されており、且つ、前記端子と直結する前記給電用コネクタの給電ピンは、前記電気溶接のためのアース電極に接続可能であることを特徴としている。

本発明によれば、端子と巻線の端部とが互いに溶融されることにより接合されているので、端子を直線状に長いもので構成した場合でも、端子をその先端側から溶融することによって、端子の短縮化を図ることができる。その結果、端子に対して折り曲げる等の対策をしなくとも、端子がモータの各種構成部材に接触するのを回避することができる。従って、端子を折り曲げる等の対策を実施するための工数を低減することができる。また、端子を折り曲げるためのスペースをモータ内に設ける必要がなくなるので、モータの小型化を図ることができる。

また、各端子が長い状態の時に、端子に巻線の端部を螺旋状に絡げることができるので、機械を用いて絡げる場合も、手作業によって絡げる場合も、巻線の端部を容易に絡げることができる。よって、巻線の各端部を各端子に常に一定の螺旋状に絡げることができるので、巻線の各端部と各端子とを溶接によって確実に接合することができる。これにより、巻線の各端部と各端子との接合部の信頼性を向上できる。

また、給電用コネクタの給電ピンを電気溶接の際のアース電極の接続用に利用すると、アース電極の接続作業が容易になり接合作業を容易に行えるため、組立作業性を向上できる。

また、溶接であれば、鉛を含有する半田を使用する必要がなくなるので、鉛による環境汚染を防止する効果がある。

以下、図１〜図１２に基づいて本発明に係るステッピングモータの実施形態を説明する。

本実施形態のステッピングモータ１は、図１１および図１２に示すように、ステータ２と、ロータ３と、ケース４と、ロータ３の軸心部に配置されたシャフト３１をステータ２およびケース４に対して回転自在に保持する一対のボールベアリング（軸受）５とを備えた構成となっている。

ステータ２は、磁気回路を構成するための複数のヨーク２１と、これらのヨーク２１を一体的に保持する樹脂製のボビン２２と、このボビン２２に巻回される巻線２３と、ボビン２２の軸線方向の一端部に配置された給電用のコネクタ２４とを備えている。
このコネクタ２４は、ボビン２２に巻回された巻線２３を図示しない外部リード線の雌コンタクトに接続するための複数（本実施形態では６本）の線状導電部材２５と、これらの線状導電部材２５を一体的に保持する樹脂製のコネクタハウジング２６とを備えた構成になっている。尚、この線状導電部材２５は、銅や銅合金等の電気抵抗の小さい金属材料より構成されている。

ヨーク２１は、図５に示すように、円形状の内周縁２１ａおよび外周縁２１ｂが同軸状に形成された中空円板部２１ｃを有し、この中空円板部２１ｃの内周縁２１ａから軸線方向に屈曲成形された複数（本実施形態では６個）の極歯２１ｄを有するとともに、外周縁部２１ｂの一部を直線状に切り欠いてなる切欠部２１ｅを有している。

上記構成のヨーク２１は、図１〜図３に示すように、４つのものがボビン２２によって保持されて、極歯２１ｄの内周面がボビン２２の内周面を構成すべく内方に露出した状態となっている。また、各ヨーク２１は、同一軸線上に配置され、その内、中間に位置する一対が中空円板部２１ｃを合わせた状態となっており、各中空円板部２１ｃの周囲および各極歯２１ｄの内周面を除く部分がボビン２２を構成する樹脂によって覆われることにより、固定的に保持されている。

ボビン２２は、各ヨーク２１の中空円板部２１ｃを覆う部分がボビン２２の中心線Ｃとしての軸線方向に対して半径方向の外側に突出する３つのフランジ部２２ａを構成するようになっており、各フランジ部２２ａの間が巻線２３の第１巻回部２２ｂおよび第２巻回部２２ｃになっている。すなわち、フランジ部２２ａは、巻線２３の巻回位置を軸線方向に規制すべく半径方向の外側に突出するように形成されている。また、各ヨーク２１の切欠部２１ｅを除く外周縁２１ｂが各フランジ部２２ａの外周縁から突出されている。

コネクタハウジング２６は、ボビン２２の軸線方向における一端部に、このボビン２２と同一の樹脂（例えばＰＢＴ）により一体に形成されたものである。このコネクタハウジング２６には、ボビン２２の軸線方向の一端部に配置されたフランジ部２２ａに隣接する位置であって、フランジ部２２ａの外周縁に対して半径方向の内方となる位置に端子設置面２６ａが形成されている。なお、上記フランジ部２２ａの外周縁は、ヨーク２１の外周縁２１ｂに相当している。

また、端子設置面２６ａとこの端子設置面２６ａに隣接するフランジ部２２ａとの間には、端子設置面２６ａに対して半径方向の内方の位置に形成されて、巻線２３が巻回可能な補助ボビン部２６ｂが形成されている。

さらに、コネクタハウジング２６には、端子設置面２６ａを介してボビン２２とは反対側の位置に、基礎円板部２６ｃおよびソケット部２６ｄが順次形成されている。基礎円板部２６ｃは、ボビン２２と同軸状に形成され、かつ外周面がボビン２２におけるヨーク２１の外周縁２１ｂと同径に形成されている。ソケット部２６ｄは、断面が略長円形状の筒体によって形成されおり、上述した雌コンタクトを有する図示しない外部のプラグが挿入されるようになっている。

線状導電部材２５は、一方の端部が端子設置面２６ａから突出して、巻線２３の端部を接続する端子２５ａとなっており、他方の端部がソケット部２６ｄ内に突出して、上記した雌コンタクトとの電気的接続を図る雄コンタクト２５ｂ（給電ピン）となっている。また、この雄コンタクト２５ｂは、後述する電気溶接（アーク溶接）のための一方の電極に接続されるようになっている。すなわち、これら複数の雄コンタクト２５ｂは、アーク溶接の電極に接続するためのコネクタピンとしても機能する。

各端子２５ａは、端子設置面２６ａにおける軸線方向の面に対して直交する方向に突設されているとともに、周方向に一列に配置されている。各端子２５ａは、何れもその直線状の長さ寸法を十分に確保できるように形成されており、このため、それぞれの上端がボビン２２におけるフランジ部２２ａの外周縁２１ｂおよび基礎円板部２６ｃの外周面より幾分突出している状態となっている。

また、上記各ヨーク２１は、切欠部２１ｅが端子設置面２６ａに対応した位置となるように、ボビン２２に組み込まれている。さらに、端子設置面２６ａ側に位置する２つのフランジ部２２ａの外周縁には、図３に示すように、端子２５ａに対応する位置に、巻線２３を通すための溝２２ｄが複数形成されている。

各雄コンタクト２５ｂは、図４に示すように、ソケット部２６ｄにおける略長円形状の断面の長手方向に沿って一列に配置されている。

また、コネクタハウジング２６には、図１１に示すように、ボビン２２側の端面に、上述した一対のボールベアリング５のうち一方を保持する軸受孔２６ｅが形成されている。この軸受孔２６ｅは、ボビン２２と同軸状に形成されている。

ケース４は、円筒状の周壁部４１と、この周壁部４１の一方の端部を閉塞する平板状の蓋体４２とによって一体的に形成されている。周壁部４１は、その内周面がボビン２２の外周縁２１ｂおよび基礎円板部２６ｃの外周縁に嵌合するように形成されており、蓋体４２がボビン２２の他端部側（右側）の端面に当接した状態において、ボビン２２およびコネクタハウジング２６の基礎円板部２６ｃの外周面を覆うように形成されている。

また、蓋体４２の軸心位置に、上記一対のボールベアリング５のうち他方を保持する軸受突部４２ａが形成されており、この軸受突部４２ａの端面４２ｂにはロータ３と一体化されたシャフト３１を挿通する貫通孔４２ｃが形成されている。このため、ボビン２２とコネクタハウジング２６とが一体化された状態においても、シャフト３１を有するロータ３をボビン２２内に挿入するとともに、シャフト３１を一対のボールベアリング５によって回転自在に支持すべく組み込むことが可能になっている。ヨーク２１およびケース４は、鉄等の磁性体によって形成されている。

次に、上記構成のステッピングモータ１の組立手順を図６〜図１０に基づいて説明する。

まず、一体化されたボビン２２およびコネクタハウジング２６を製造するには、例えば、これらのボビン２２およびコネクタハウジング２６を成形する図示しない金型に上述した数のヨーク２１およびピン２５をインサートした状態で、この金型内に同一の樹脂を連続して注入することにより、各ヨーク２１を一体的に保持した状態のボビン２２と、各線状導電部材２５を一体的に保持した状態のコネクタハウジング２６とをほぼ同時に一体に成形することができる。

そして、図６および図７に示すように、巻線２３の端部を端子２５ａの上方から下方の根本部に向けて巻回した後、この巻線２３を端子２５ａの根本部から斜め下方の補助ボビン部２６ｂに導いて補助ボビン部２６ｂに１〜２回程度巻く。なお、巻線２３を補助ボビン部２６ｂに１〜２回巻いた後に、この巻線２３の端部を端子２５ａの根本部から上方に向けて巻回するようにしてもよい。何れの場合も、端子２５ａの先端部には巻線を施さない非巻回部分を形成しておくと良い。端子２５ａの直線状の長さは十分確保されているから、巻回作業は容易であり、且つ、先端部分に非巻回部分を形成しても巻線２３を確実、且つ、十分に巻回することができる。
そして、図７〜図９に示すように、補助ボビン部２６ｂに巻回した巻線２３を、この補助ボビン部２６ｂに隣接したフランジ部２２ａの溝２２ｄを介して第１巻回部２２ｂに導き、この第１巻回部２２ｂに巻回する。

また、第１巻回部２２ｂに巻回した後の巻線２３は、再びフランジ部２２ａの溝２２ｄを介して補助ボビン部２６ｂに導き、この補助ボビン部２６ｂに１〜２回巻いてから、他の端子２５ａの根本部から先端側に向けて巻回するようにして絡げる。この場合も、端子２５ａの先端部分については非巻回状態としておく。

上記のように、巻線２３を補助ボビン部２６ｂに巻回することにより、巻線２３が補助ボビン部２６ｂに安定的に保持された状態になるため、巻線２３を補助ボビン部２６ｂに巻いた後、端子２５ａに巻回する場合は、端子２５ａへの巻線作業が容易、且つ、確実に行える。また、ボビン２２の第１巻回部２２ｂや第２巻回部２２ｃに対する巻線作業も容易、且つ、確実に行える。

このようにして、他の巻線２３についても、上記とは異なる端子２５ａに巻回してから補助ボビン部２６ｂに巻回し、図１０に示すように、第２巻回部２２ｃに巻回する。そして、各端子２５ａに巻回された巻線２３の端部を電気溶接（本実施形態では、例えば、アーク溶接）により端子２５ａに接合する。

次ぎに、図１１に示すように、コネクタハウジング２６の軸受孔２６ｅに一方のボールベアリング５を嵌合させ、このボールベアリング５にロータ３におけるシャフト３１の基端部を挿入する。さらに、軸受突部４２ａに他方のボールベアリング５を嵌合したケース４をボビン２２およびコネクタハウジング２６の外周を覆うように被せるとともに、シャフト３１の先端部を他方のボールベアリング５および貫通孔４２ｃに挿入して貫通させる。そして、接着剤、溶接、ねじ等の固定手段でケース４をボールベアリング５および／またはコネクタハウジング２６に固定する。これで、コネクタ２４を一体的に備えたステッピングモータ１の組立が完了する。

上記のように組立られたステッピングモータ１においては、各端子２５ａと巻線２３の各端部とが互いにアーク溶接によって接合されているので、端子２５ａを直線状に長いもので構成した場合でも、端子２５をその先端側からアーク溶接することによって、端子２５ａの短縮化を図ることができる。
すなわち、端子２５ａを先端側からアーク溶接によって溶融すると、巻線２３の非巻回部分である先端部がほぼ球状に膨らむように溶融した後、固まることになるので、この溶融によって端子２５ａの径が球状に増加した分だけ端子２５ａの長さを短くすることができる。尚、溶融によって球状に膨らんだ溶融固化部、すなわち、接合部を図１０において符号２５ｃで示す。

また、各端子２５ａが長い状態の時に、各端子２５ａに巻線２３の各端部を螺旋状に絡げることができるので、機械を用いて絡げる場合も、手作業によって絡げる場合も、上記した補助ボビン部２６ｂによる巻線２３の保持機能も手伝って、巻線２３の各端部を容易に、且つ、十分に絡げることができる。よって、巻線２３の各端部を各端子２５ａに常に一定の螺旋状に絡げることができるので、巻線２３の各端部と各端子２５ａとをアーク溶接によって確実に接続することができる。また、これにより、巻線２３の各端部と各端子２５ａとの接合部２５ｃの信頼性の向上を図ることができる。

しかも、アーク溶接によって端子２５ａが短縮されるので、溶接前に端子２５ａの上端がフランジ部２２ａの外周縁から上方に突出した状態であっても、溶接後は接合部２５ｃを含む端子２５ａがその内方に収まるようになる。このため、端子２５ａを、例えば、補助ボビン部２６ｂ側に折り曲げるような対策を施す必要はなく、そのまま起立させた状態で端子２５ａがステッピングモータ１のケース４やその他の構成部材に接触するのを回避することができ、また、端子２５ａを折り曲げるためのスペースも不要であることから、その分、ステッピングモータ１の小型化を図ることができる。具体的には、端子２５ａの折り曲げに必要なスペース分だけ端子設置面２６ａの軸線方向の長さを短くすることができる。

さらに、溶接であれば、鉛を含有する半田を使用する必要がなくなるので、鉛による環境汚染を防止する効果もある。

また、コネクタ部２６ｄ内の雄コンタクト２５ｂをアーク溶接の際のアース電極の接続用に利用するとアース電極の接続作業が容易になり、巻線２３と端子２５ａの接合作業を容易に行えるため、組立作業性を向上できる。

以上、本実施形態では、電気溶接の一例としてアーク溶接を用いた例を示したが、このアーク溶接以外の、例えば、プラズマ溶接、電子ビーム溶接、抵抗溶接等を用いても良い。これらの電気溶接においても、ソケット部２６ｄ内の雄コンタクト２５ｂに溶接用の電極を接続することにより、電気溶接を能率良く実施することができる。

この発明の実施形態として示したステッピングモータの要部断面図。 同ステッピングモータの要部正面図。 同ステッピングモータの要部平面図。 図１のIV矢視図である。 同ステッピングモータのヨークを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面断面図。 同ステッピングモータの組立手順を示す説明図。 同ステッピングモータの組立手順を示す図６とは別の説明図。 同ステッピングモータの組立手順を示す図７とは別の説明図。 同ステッピングモータの組立手順を示す図８とは別の説明図。 同ステッピングモータの組立手順を示す図９とは別の説明図。 同ステッピングモータの分解断面図。 同ステッピングモータの断面図。

符号の説明

１ モータ（ステッピングモータ）
２２ ボビン
２３ 巻線
２４ コネクタ
２５ａ 端子
２５ｂ 給電ピン（雄コンタクト）

Claims (4)

1. ボビンに巻回された巻線の各端部が接続される端子を一体的に設けてなる給電用コネクタを備えたモータであって、
   前記端子と前記巻線の各端部とが溶接により接合されていることを特徴とするモータ。
2. 前記端子が前記ボビンの軸線方向の一端部に配置され、且つ、その先端部が前記ボビンの径方向に突設されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 前記端子の先端部分が溶融されて前記巻線の端部と接合されることを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載のモータ。
4. 前記端子と前記巻線の端部が電気溶接にて接合されており、且つ、前記端子と直結する前記給電用コネクタの給電ピンは、前記電気溶接のためのアース電極に接続可能であることを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに記載のモータ。

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