JP2006333664A - 電磁コイルのリード線保持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】リード線の保持を、特別な部品等を用いることなく、適切に行い、リード線の装着保持時に、リード線の絶縁被覆に傷を付けたり、リード線保持部の変形、破損を招かないようにすること。
【解決手段】リード線接続用配線基板３０を逆止形状爪２４によってボビン１５に装着することで、リード線保持用凹溝２３の凹溝開口側２３Ａをリード線接続用配線基板３０によって塞ぎ、リード線３２の保持を行う。
【選択図】図６

Description

この発明は、電磁コイルのリード線保持構造に関し、特に、電動弁駆動用のキャンド（キャン型）ステッピングモータの樹脂封止型電磁コイルのリード線保持構造に関するものである。

樹脂封止型電磁コイルのリード線保持構造として、電磁コイルのボビンやステータ部材等の基本構成部品に、リード線の巻線接続端近傍を嵌め込み保持する凹溝形状のリード線保持部が形成され、このリード線保持部に、リード線の絶縁被覆が弾性変形した状態で、リード線が嵌め込れることにより、リード線を抜け止め保持するものがある（例えば、特許文献１）。

このリード線保持構造は、部品点数の増加を招くことなく、簡便にリード線保持を行うことができるが、リード線の絶縁被覆が適度に弾性変形してリード線を適切に抜け止め保持するためには、リード線保持部の凹溝形状の高い寸法精度が要求され、リード線保持部が適正寸法より小さいと、リード線の絶縁被覆が過剰に弾性変形するなどして損傷を受ける虞れがある。これに対してリード線保持部が適正寸法より大きいと、所要の抜け止め保持が行われない。

また、リード線の絶縁被覆やリード線保持部を形成される樹脂製ボビンの硬さによっても、リード線保持部における適切な弾性変形代が異なり、これらのことに応じてリード線保持部の寸法を設定しなくてはならない。しかも、夏冬での気温の違いによって、それらの硬さが変化するので、実際には適切な弾性変形代を与えることが難しいことがあり、リード線の嵌め込み装着時に、リード線の絶縁被覆に傷を付けたり、リード線保持部の変形、破損を招く虞れがある。
特開２００３−１９９２７９号公報

この発明が解決しようとする課題は、嵌め込みの弾性変形によらずに、リード線の保持を、特別な部品等を用いることなく、適切に行い、リード線の装着保持時に、リード線の絶縁被覆に傷を付けたり、リード線保持部の変形、破損を招かないようにすることである。

この発明による電磁コイルのリード線保持構造は、電磁コイルのボビンに巻回された巻線に通電を行うためのリード線の保持構造であって、前記ボビンの径方向に延設された前記巻線の接続端子と前記リード線の先端とが貫通する複数の貫通孔と、対応する２以上の前記貫通孔に跨って形成された導体パターンとを有するリード線接続用配線基板と、前記電磁コイルのボビン又はステータ部材に形成された、前記リード線を受け入れるリード線保持用凹溝を有しており、前記リード線保持用凹溝は、少なくとも前記リード線の直径以上の受け入れ間口寸法で形成されており、前記貫通孔を貫通した先端が前記導体パターンにはんだ付けされた前記リード線を、前記リード線保持用凹溝に受け入れさせた状態で、前記貫通孔に貫通された前記巻線の接続端子が前記導体パターンにはんだ付けされることで、前記リード線接続用配線基板が前記ボビンに対して固定されていると共に、前記リード線保持用凹溝の開口が前記リード線接続用配線基板により閉塞されて前記リード線の保持孔が形成されていて、前記リード線接続用配線基板と前記リード線保持用凹溝との間に、前記リード線がその延在方向において弾性変形されて前記貫通孔の貫通方向から前記保持孔の軸方向に延在方向が変更されたリード線湾曲部が形成されていることを特徴とする。

この発明による電磁コイルのリード線保持構造は、好ましくは、前記電磁コイルのボビン又はステータ部材に形成された、前記リード線接続用配線基板の取付用係止部をさらに有し、前記巻線の接続端子を前記貫通孔に貫通させた状態で前記リード線接続用配線基板が前記取付用係止部に係止されることで、前記ボビンに対して前記リード線接続用配線基板が位置決めされる。

この発明による電磁コイルのリード線保持構造によれば、電磁コイルの巻線の接続端子をリード線接続用配線基板にはんだ付けしてボビンに対してリード線接続用配線基板を固定することで、リード線を受け入れているリード線保持用凹溝の開口がリード線接続用配線基板により閉塞されてリード線の保持孔が形成されて、リード線保持用凹溝とリード線接続用配線基板との間に、リード線がその延在方向において弾性変形されて貫通孔の貫通方向から保持孔の軸方向に延在方向が変更されるリード線湾曲部が形成され、このリード線湾曲部が弾性変形状態から元の状態に復元しようとする弾発力により、保持孔に保持されたリード線部分の保持孔（リード線保持用凹溝）に対する圧接力が増すので、リード線保持用凹溝の受け入れ間口寸法を、少なくともリード線の直径以上で形成して、リード線保持用凹溝に対してリード線をその径方向に弾性変形させて嵌め込まないように構成しても、リード線保持用凹溝によるリード線の保持が確実に行われる。

このため、リード線の装着保持時に、リード線の絶縁被覆を傷付けたり、リード線保持部を変形、破損することがない。

この発明によるリード線保持構造をステッピングモータのステータコイルに適用した一つの実施の形態を、図１〜図６を参照して説明する。

ステータコイルは、図１に示されているように、上下２段の金属製の上側ステータ部材１１、１２と、下側ステータ部材１３、１４とをインサート成形された合成樹脂製のボビン１５と、ボビン１５に上下２段に巻装された導線による巻線部１６、１７と、ボビン１５を取り囲むように配置された金属製のフレームヨーク部材１８と、内部にボビン１５、フレームヨーク部材１８を収容した合成樹脂製のアウタケース１９と、アウタケース１９内に充填（ポッティング）された封止樹脂２０と、当該ステータコイルをステッピングモータの図示されていないロータケースに取り付けるための取付部材２１とを有する。

上側ステータ部材１１、１２と、下側ステータ部材１３、１４は、各々、フランジ付きの円環状をなし、各々円周周りに複数個の磁極歯１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａを有する。磁極歯１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａはボビン１５の内周面１５Ａに露呈している。

ボビン１５は、上側フランジ部１５Ｂと、中間フランジ部１５Ｃ、下側フランジ部１５Ｄとを有し、上側フランジ部１５Ｂと中間フランジ部１５Ｃとの間に上段の巻線部１６を、中間フランジ部１５Ｃと下側フランジ部１５Ｄとに下段の巻線部１７を、各々巻装されている。

ボビン１５の中間フランジ部１５Ｃには端子配置突出部１５Ｅが一体成形されている。端子配置突出部１５Ｅには、巻線部１６、１７と導通接続されて、これらに通電を行うための複数個のピン端子（接続端子）２２が圧入等によって固定装着されている。ピン端子２２は、四角柱で、図６に示されているように、千鳥状に配置されており、全て水平方向に延設されて端子配置突出部１５Ｅより外方に突出している。

以降、端子配置突出部１５Ｅの側をボビン正面と云う。

ボビン正面部分にはリード線接続用配線基板３０が垂直姿勢で配置されている。リード線接続用配線基板３０は、図２に示されているように、リジット絶縁基板３０Ａの片面（又は両面）に銅箔等による導体パターン３０Ｂを形成されているものであり、ピン端子２２との接続部に、各ピン端子２２毎に、図６に示されているように、複数個の貫通孔３１を形成されている。

各貫通孔３１には対応するピン端子２２が、図４に示されているように挿入されている。ピン端子２２は、この挿入状態でリード線接続用配線基板３０にはんだ付けされている。このはんだ付け（はんだ付け部３４）により、ピン端子２２はリード線接続用配線基板３０の導体パターン３０Ｂと導通接続される。

リード線接続用配線基板３０には、巻線部１６、１７に対して通電を行うための複数個、この実施形態では５本のリード線３２の各々の先端（導体）３２Ａがはんだ付けされている。このはんだ付け（はんだ付け部３５）により、リード線３２はリード線接続用配線基板３０の導体パターン３０Ｂと導通接続される。

これにより、リード線接続用配線基板３０を介してリード線３２がピン端子２２、つまり巻線部１６、１７に導通接続される。

なお、リード線接続用配線基板３０には、リード線３２の接続部にも、ピン端子２２の接続部と同様に、図１に示されているように、各リード線３２毎に複数個の貫通孔３３が明けられており、この貫通孔３３にリード線３２の先端３２Ａが通された状態で、図４に示されているようなはんだ付けが行われている。

図６に示されているように、下側フランジ部１５Ｄのボビン正面側にはリード線保持・基板取付突出部１５Ｆが一体成形されている。リード線保持・基板取付突出部１５Ｆの先端部には、各リード線３２を径方向に受け入れるＵ形の溝断面を有する複数個（リード線３２の本数と同数）のリード線保持用凹溝２３が所定間隔をおいて一列に形成されており、全体で見て櫛歯状になっている。

リード線保持用凹溝２３は、Ｕ形の溝断面であることにより、ボビン正面側が凹溝開口側２３Ａになっている。

リード線保持用凹溝２３の各々には、その凹溝開口側２３Ａから対応するリード線３２がその径方向に挿入されている。これにより、図３によく示されているように、リード線保持用凹溝２３の各々にリード線３２が一本ずつ配置される。

リード線保持用凹溝２３の横幅、深さは、ともにリード線３２の外径より少し大きく、リード線保持用凹溝２３にリード線３２が挿入されても、リード線３２、リード線保持・基板取付突出部１５Ｆがリード線３２の径方向において弾性変形することがない。つまり、リード線３２やリード線保持・基板取付突出部１５Ｆに押圧力が作用することがない。また、リード線保持用凹溝２３にリード線３２を入れ易くするために、リード線保持用凹溝２３の凹溝開口側２３Ａの両側が面取りされた面取り形状２３Ｂになっている。

リード線保持・基板取付突出部１５Ｆのリード線保持用凹溝２３の櫛歯状配列部の両側には、各々、リード線接続用配線基板３０の固定取付部として、逆止形状爪２４（取付用係止部）が一体成形されている。

逆止形状爪２４は、図５によく示されているように、傾斜面部２４Ａと、リード線保持・基板取付突出部１５Ｆの先端面１５Ｇと平行な戻り止め面２４Ｂとを有し、戻り止め面２４Ｂと先端面１５Ｇとの間に、リード線接続用配線基板３０の板厚にほぼ等しい幅の基板受入凹部２４Ｃを画定している。

リード線接続用配線基板３０の取り付けは、図６に示されているように、リード線接続用配線基板３０にリード線３２だけがはんだ付けされ、ボビン１５側のピン端子２２が、まだ接続されてない状態（勿論、ボビン１５がアウタケース１９内に収容される以前で、封止樹脂２０による樹脂封止が行われる以前の状態）で、リード線接続用配線基板３０を、ボビン正面よりリード線保持・基板取付突出部１５Ｆの先端側に近づける。

これにより、まず、ボビン１５側のピン端子２２の各々が、リード線接続用配線基板３０の対応する貫通孔３１に挿入され、リード線３２の各々が、対応するリード線保持用凹溝２３に、凹溝開口側２３Ａの側から径方向に入れられる。つまり、リード線保持用凹溝２３がリード線３２を径方向に受け入れる。

この状態より、更に、リード線接続用配線基板３０がリード線保持・基板取付突出部１５Ｆの先端側に近づけられることにより、リード線接続用配線基板３０の両端面３０Ｃ（図５参照）が、逆止形状爪２４が傾斜面部２４Ａに当接し、逆止形状爪２４を外側に押し広げながら進み、傾斜面部２４Ａを乗り越える。

これにより、図３、図４によく示されているように、リード線接続用配線基板３０の両側が戻り止め面２４Ｂと先端面１５Ｇとの間の基板受入凹部２４Ｃに入り込み、逆止係合状態で、リード線接続用配線基板３０がボビン１５に対して位置決めされる。

これと同時に、つまり、リード線接続用配線基板３０がボビン１５に対して位置決めされると同時に、リード線接続用配線基板３０は、リード線保持用凹溝２３の配列方向を横切る方向（図３で見て左右方向）に延在し、先端面１５Ｇと当接して複数個のリード線保持用凹溝２３を一斉に塞ぐことになる。

これにより、リード線保持用凹溝２３の凹溝開口側２３Ａがリード線接続用配線基板３０により閉塞されてリード線３２の保持孔が形成されて、リード線保持用凹溝２３とリード線接続用配線基板３０との間に、リード線３２がその延在方向において弾性変形されてリード線接続用配線基板３０の貫通孔３１、３３の貫通方向から保持孔の軸方向に延在方向が変更されるリード線湾曲部が形成され、このリード線湾曲部が弾性変形状態から元の状態に復元しようとする弾発力により、保持孔に保持されたリード線３２部分の保持孔（リード線保持用凹溝２３）に対する圧接力が増すので、リード線保持用凹溝２３に対してリード線３２をその径方向に弾性変形させて嵌め込まなくても、リード線保持用凹溝２３によるリード線３２の保持が確実に行われ、各リード線保持用凹溝２３に入れられたリード線３２が、リード線保持用凹溝２３より抜け出すことなくボビン１５より保持される。

この保持は、リード線保持用凹溝２３の横幅、深さが、ともにリード線３２の外径より少し大きいから、弾性変形によらずに行われ、リード線３２の装着保持時に、リード線３２の絶縁被覆を傷付けたり、リード線保持部を変形、破損させることがない。

また、確実な電気的接続のために必要なリード線接続用配線基板３０によってリード線保持用凹溝２３の凹溝開口側２３Ａを蓋するように閉じるから、リード線３２の保持が、特別な部品等を用いることなく、適切に、確実に行われる。

このボビン１５に対するリード線接続用配線基板３０の位置決め完了後に、図４に示されているように、ピン端子２２のはんだ付けが行われ、電気的な接続と、ボビン１５に対するリード線接続用配線基板３０の固定とを完了する。

リード線接続用配線基板３０は、ピン端子２２のはんだ付け部３４によっても、ボビン１５に固定される。このはんだ付け部３４による固定部と、リード線接続用配線基板３０が基板受入凹部２４Ｃに入り込んでいることによる位置決め部とは、高さ方向に離れているから、リード線接続用配線基板３０は上下２箇所でボビン１５に対して位置決めされ、安定した固定状態が得られる。

上述したように、ボビン１５に対するリード線接続用配線基板３０の取付完了後に、ボビン１５をアウタケース１９内に入れ、アウタケース１９内に封止樹脂２０を充填する。これにより、図１に示されているように、ボビン１５、リード線接続用配線基板３０およびその固定取付部、リード線保持用凹溝２３が樹脂封止され、樹脂封止型のステッピングモータ用ステータコイルが完成する。

上述の実施形態では、リード線保持用凹溝２３、基板取付用の逆止形状爪２４をボビン１５に一体成形したが、本発明によるリード線の保持構造は、これに限られることなはなく、リード線保持用凹溝２３、基板取付用の逆止形状爪２４は、ステータ部材に形成されていてもよい。

この実施形態を、図７を参照して説明する。なお、図７において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、リード線保持用凹溝２３、基板取付用の逆止形状爪２４が、金属製の下側ステータ部材１４にプレス成形等により一体成形されている。

なお、この実施形態では、上段、下段の巻線部１６、１７が個別の上段ボビン１５１、下段ボビン１５２に巻装され、上段ボビン１５１、下段ボビン１５２、上側ステータ部材１１、１２、下側ステータ部材１３、１４が別部品状態で、樹脂封止されている。

この実施形態でも、前述の実施形態と同様に、リード線保持がリード線３２の径方向への弾性変形によらずに行われるから、リード線３２の装着保持時に、リード線３２の絶縁被覆を傷付けたり、リード線保持部を変形、破損させることがない。

また、確実な電気的接続のために必要なリード線接続用配線基板３０によってリード線保持用凹溝２３の凹溝開口側２３Ａを蓋するように閉じるから、リード線３２の保持が、特別な部品等を用いることなく、適切に、確実に行われる。

なお、リード線接続用配線基板３０の固定は、逆止形状爪２４によることが、ワンタッチで、工具、固定部品を必要としないことにより、好適であるが、リード線接続用配線基板３０の固定は、クリップ等を用いて行うこともできる。

この発明によるリード線保持構造が適用されたキャンド（キャン型）ステッピングモータのステータコイルの一つの実施形態を示す側断面図である。 一つの実施形態によるキャンド型ステッピングモータのステータコイルの正面側の断面図である。 一つの実施形態によるキャンド型ステッピングモータのステータコイルの一部截断底面図である。 一つの実施形態によるリード線保持構造を示す斜視図である。 一つの実施形態によるリード線保持構造の要部の拡大斜視図である。 一つの実施形態によるリード線保持構造を示す分解組立斜視図である。 この発明によるリード線保持構造が適用されたキャンド（キャン型）ステッピングモータのステータコイルの他の実施形態を示す側断面図である。

符号の説明

１１、１２ 上側ステータ部材
１１Ａ、１２Ａ 磁極歯
１３、１４ 下側ステータ部材
１３Ａ、１４Ａ 磁極歯
１５ ボビン
１５Ａ 内周面
１５Ｂ 上側フランジ部
１５Ｃ 中間フランジ部
１５Ｄ 下側フランジ部
１５Ｅ 端子配置突出部
１５Ｆ リード線保持・基板取付突出部
１５Ｇ 先端面
１５１ 上段ボビン
１５２ 下段ボビン
１６、１７ 巻線部
１８ フレームヨーク部材
１９ アウタケース
２０ 封止樹脂
２１ 取付部材
２２ ピン端子
２３ リード線保持用凹溝
２３Ａ 凹溝開口側
２４ 逆止形状爪
２４Ａ 傾斜面部
２４Ｂ 戻り止め面
２４Ｃ 基板受入凹部
３０ リード線接続用配線基板
３０Ａ リジット絶縁基板
３０Ｂ 導体パターン
３１、３３ 貫通孔
３２ リード線
３２Ａ 先端
３４、３５ はんだ付け部

Claims (2)

1. 電磁コイルのボビンに巻回された巻線に通電を行うためのリード線の保持構造であって、
   前記ボビンの径方向に延設された前記巻線の接続端子と前記リード線の先端とが貫通する複数の貫通孔と、対応する２以上の前記貫通孔に跨って形成された導体パターンとを有するリード線接続用配線基板と、
   前記電磁コイルのボビン又はステータ部材に形成された、前記リード線を受け入れるリード線保持用凹溝を有しており、
   前記リード線保持用凹溝は、少なくとも前記リード線の直径以上の受け入れ間口寸法で形成されており、
   前記貫通孔を貫通した先端が前記導体パターンにはんだ付けされた前記リード線を、前記リード線保持用凹溝に受け入れさせた状態で、前記貫通孔に貫通された前記巻線の接続端子が前記導体パターンにはんだ付けされることで、前記リード線接続用配線基板が前記ボビンに対して固定されていると共に、前記リード線保持用凹溝の開口が前記リード線接続用配線基板により閉塞されて前記リード線の保持孔が形成されていて、前記リード線接続用配線基板と前記リード線保持用凹溝との間に、前記リード線がその延在方向において弾性変形されて前記貫通孔の貫通方向から前記保持孔の軸方向に延在方向が変更されたリード線湾曲部が形成されている、
   ことを特徴とする電磁コイルのリード線保持構造。
2. 前記電磁コイルのボビン又はステータ部材に形成された、前記リード線接続用配線基板の取付用係止部をさらに有し、前記巻線の接続端子を前記貫通孔に貫通させた状態で前記リード線接続用配線基板が前記取付用係止部に係止されることで、前記ボビンに対して前記リード線接続用配線基板が位置決めされる請求項１記載の電磁コイルのリード線保持構造。

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