JP2013175398A - 端子金具およびこの端子金具を備えたモータ - Google Patents

Abstract

【課題】従来の折返し片と対向面とで導線を挟持する端子金具の構造を利用しつつ、融点の低い導線であっても、導線との接合が可能な端子金具およびこの端子金具を備えたモータを提供すること。
【解決手段】金属板材からなるとともに、金属板材の中央部を切起こして折返した折返し片１７と、折返し片１７と対向する金属板材の対向面１８とで導線を挟持する端子金具１２であって、折返し片１７と対向面１８には、導線を挟持したとき、導線と電気的に接合するための第１セレーション１７０と第２セレーション１８０が設けられ、折返し片１７の先端側には、対向面１８と当接した状態で溶着するための溶着部１７１が設けられており、第１セレーション１７０と第２セレーション１８０が、導線を挟んで、互いに向かい合わないように、互い違いに配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、端子金具およびこの端子金具を備えたモータに関する。

従来、アルミニウムまたはアルミニウム合金の撚り線からなる芯線と芯線の外周を覆う被膜とを備えた導線が接合される端子金具が知られている。この種の端子金具として、導線が接合されるセレーションを備えた端子金具がある（例えば、特許文献１参照）。この端子金具は、芯線を圧着することで芯線がセレーションに食い込み、導線との電気的な接合が得られ、芯線との接合部分がスプリングバックしないように、Ｆクリンプ形状の圧着構造になっている。

また、モータに備えられたステータにインシュレータを介して巻回される巻線と、インシュレータの端面に取付けた回路基板とを電気的に接続する端子金具として、金属板材からなるとともに、金属板材の一部を切起こして折返した折返し片と、折返し片と対向する金属板材の対向面とで巻線を挟持する端子金具が知られている。この端子金具は、折返し片と対向面との間に所定の電圧を印加して巻線と端子金具とを溶着することで電気的な接合が得られている。

ところで、この巻線には、銅からなる芯線と芯線の外周を覆う被膜とを備えた導線が用いられるが、導線の芯線として、銅に替えてアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いると、アルミニウムまたはアルミニウム合金は銅よりも融点が低いため、折返し片と対向面との間に、芯線として銅を用いたときと同じ電圧を印加すると、導線が溶けて断線するおそれがあるという問題点があった。

この導線が溶けて断線するおそれがある問題点を解決するため、巻線と回路基板とを電気的に接続する端子金具として、セレーションを備えた端子金具を用いることが考えられるが、巻線に用いられる導線の芯線は撚り線ではなく単線であるため、スプリングバックしないように、Ｆクリンプ形状の圧着構造を用いることができないという問題点があった。

特開２０１０−５５９３６号公報

本発明は上記問題点に鑑み、従来の折返し片と対向面とで導線を挟持する端子金具の構造を利用しつつ、融点の低い導線であっても、導線との接合が可能な端子金具およびこの端子金具を備えたモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の端子金具は、金属板材からなるとともに、金属板材の一部を切起こして折返した折返し片と、折返し片と対向する金属板材の対向面とで導線を挟持するものである。折返し片または対向面の少なくとも一方には、導線を挟持したとき、導線と電気的に接合するためのセレーションが設けられ、折返し片の先端側には、対向面と当接した状態で溶着するための溶着部が設けられる。

端子金具は、折返し片と対向面にセレーションが設けられ、折返し片のセレーションと対向面のセレーションが、導線を挟んで、互いに向かい合わないように、互い違いに配置されている。

端子金具は、折返し片が金属板材の中央部を切起こして折返され、金属板材の一端に回路基板に接続するための接続部と、金属板材の他端に端子台に挿入するための挿入部とを備えている。

また、本発明のモータは、ステータコアにインシュレータを介して導線が巻回されたステータと、ステータと回転可能な状態で対向したロータと、インシュレータに間隔をもって取付けた回路基板と、インシュレータと回路基板との間に取付けられ、導線と回路基板とを電気的に接続した端子金具とを備えている。回路基板は、端子金具の一端が挿入される端子用孔を備え、インシュレータは、端子金具の他端が挿入される端子台を備えている。端子金具は、金属板材からなるとともに、金属板材の一端に端子用孔に挿入する接続部と、金属板材の他端に端子台に挿入する挿入部と、金属板材の中央部を切起こして折返した折返し片と、折返し片と対向する金属板材の対向面とを備えている。折返し片または対向面の少なくとも一方に導線と電気的に接合されるセレーションを有し、折返し片の先端側に対向面と溶着される溶着部を有している。導線は、折返し片と対向面とで挟持した状態でセレーションと電気的に接合され、折返し片の先端側は、溶着部と対向面を当接した状態で前記対向面に溶着される。

本発明の端子金具およびこの端子金具を備えたモータによれば、従来の折返し片と対向面とで導線を挟持する端子金具の構造を利用しつつ、融点の低い導線であっても、導線との接合を行うことができる。

本発明による端子金具を備えたモータを示す断面図である。 モータに備えられたインシュレータと端子金具と回路基板とを示す側面図である。 本発明による端子金具の正面、側面および上面を示す説明図である。 本発明による端子金具に導線を接合する方法を示す説明図で、（ａ）は折返し片と対向面との間に導線を配置する状態を示す側面図、（ｂ）は折返し片と対向面とで挟持したとき、セレーションで端子金具と導線とを電気的に接合する状態を示す側面図、（ｃ）は折返し片の溶着部を対向面に当接した状態で拡散接合する状態を示す側面図である。 端子金具に導線を接合する際に、折返し片と対向面との間に印加する電圧を示す説明図で、（ａ）は従来における電圧と時間の関係を示す特性図、（ｂ）は本発明における電圧と時間の関係を示す特性図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。本発明による端子金具として、モータに備えられた端子金具を例に挙げて説明する。なお、本発明による端子金具は、モータ以外のジェネレータなどの回転電機やコイルなどの電気部品に適用してもよい。また、本実施形態による端子金具を備えたモータとして、インナーロータ構造を有するラジアルギャップ型モータを説明するが、アキシャルギャップ型モータに適用してもよい。

図１に示すように、本実施形態による端子金具を備えたモータＭは、円筒形状のステータ１と、ステータ１の内径側に配置されたロータ２と、ステータ１の一端側に間隔をもって取付けた回路基板４と、ステータ１とロータ２と回路基板４などを覆った一対のブラケット５とを備えている。

ステータ１は、ステータコア１Ａと、ステータコア１Ａの周囲に合成樹脂で形成されたインシュレータ７と、インシュレータ７に巻回された導線６とを備えている。インシュレータ７の回路基板４に対向する一端側には、回路基板４を支持する基板支持部８が形成されている。導線６は、アルミニウムまたはアルミニウム合金の単線からなる芯線と芯線の外周を覆う被膜とを備えている。

ロータ２は、中心に回転軸を有し、回転軸の外周にロータコア２Ａを備えている。ロータコア２Ａの外周には、永久磁石が貼り付けられている。ロータ２は、通電により導線６で発生した回転磁界の磁力を永久磁石が受けることで回転する。なお、ロータ２は、ロータコア２Ａの内側に永久磁石を埋設したものでもよい。

回路基板４は、インシュレータ７の対向面とは反対側の表面に、通電により発熱する電子部品３が実装されている。電子部品３は、ステータ１に備えられた導線６に流れる電流を制御するものである。電子部品３とブラケット５との間には、放熱シート９、アルミブロック１０およびシリコン１１が順に配置されている。通電により電子部品３で発生した熱は、放熱シート９、アルミブロック１０、シリコン１１を伝わって、ブラケット５から外部に放熱される。

図２に示すように、モータＭは、インシュレータ７と回路基板４との間に取付けられ、導線６（図示を省略。）が接合される端子金具１２を備えている。インシュレータ７の回路基板４に対向する一端側には、端子金具１２が挿入される端子台１３が形成されている。回路基板４には、基板支持部８の先端が挿入される基板支持部用孔２０と、端子金具１２が挿入される端子用孔２１が形成されている。

回路基板４は、基板支持部８の先端を基板支持部用孔２０に挿入することでインシュレータ７に支持される。また、回路基板４は、端子金具１２の一端を端子用孔２１に挿入し半田付けすることで端子金具１２を通じて導線６と電気的に接続される。端子金具１２は、端子金具１２の他端を端子台１３に挿入することでインシュレータ７に保持される。

次に、本発明の特徴である端子金具１２について図３を用いて説明する。図３に示すように、端子金具１２は、例えば、黄銅の板材にスズメッキを施した金属板材からなっている。端子金具１２は、金属板材の一端に端子用孔２１に挿入する接続部１４と、金属板材の他端に端子台１３に挿入する挿入部１５と、挿入部１５の金属板材の一端寄り近傍に端子台１３に挿入部１５を保持させる一対の突出片１６と、金属板材の中央部を切起こして折返した折返し片１７と、折返し片１７と対向する金属板材の対向面１８とを備えている。この端子金具１２は、折返し片１７と対向面１８とで導線６を挟持する。

折返し片１７と対向面１８には、導線６を挟持したとき、導線６と電気的に接合するための第１セレーション１７０と第１セレーション１７０に対向する第２セレーション１８０とが設けられ、折返し片１７の先端側には、対向面１８と当接した状態で溶着するための溶着部１７１が設けられている。第１セレーション１７０と第２セレーション１８０は、折返し片１７と対向面１８の根元側に設けられ、導線６を挟んで、互いに向かい合わないように、互い違いに配置されている。

第１セレーション１７０と第２セレーション１８０は、図示を省略した治具を用いて図３に示す矢印Ａの方向から打ち出し成形を行い、凸部とその間に凹部を交互に形成したものである。また、第１セレーション１７０と第２セレーション１８０は、導線６を挟持したとき、導線６の長さ方向に交差する方向に延びるように形成されている。なお、第１セレーション１７０または第２セレーション１８０のみを設けるようにした折返し片１７と対向面１８であってもよい。

以上説明してきた構造からなる端子金具１２に導線６を接合する接合方法について図４および図５を用いて説明する。最初に、図４（ａ）に示すように、折返し片１７と対向面１８との間、すなわち、第１セレーション１７０と第２セレーション１８０との間に導線６を配置する。このとき、導線６の長さ方向が第１セレーション１７０と第２セレーション１８０と交差する方向になるように配置する。

次に、図４（ｂ）に示すように、導線６を折返し片１７と対向面１８とで挟持し、端子金具１２と導線６とを電気的に接合する。このとき、折返し片１７の先端側が対向面１８に当接するように、折返し片１７の根元側をかしめる。この結果、第１セレーション１７０と第２セレーション１８０は、導線６の被膜を破り、導線６の芯線と電気的に接合される。

最後に、図４（ｃ）に示すように、折返し片１７の溶着部１７１が対向面１８と当接した状態になるように折返し片１７をかしめた後、溶着部１７１と対向面１８とを溶着する。このとき、溶着部１７１と対向面１８の外側から一対の金属治具Ｊを押し当てて、図５（ｂ）に示すように、金属治具Ｊに誘導加熱するための時間Δｔ２をかけて電圧Ｅ２を印加することで、溶着部１７１と対向面１８とを拡散接合させる。以上のように、端子金具１２として導線６が端子金具１２に接合されたものが出来上がる。

なお、図示を省略するが、この後、モータＭとして組立てるため、端子金具１２の挿入部１５がインシュレータ７の端子台１３に挿入されるとともに、端子金具１２の接続部１４が回路基板４の端子用孔２１に挿入される。

ここで、比較例として、銅の単線からなる芯線を備えた導線と端子金具とを溶着する際の、折返し片と対向面との間に印加する電圧と時間の関係を図５（ａ）に示す。この接合方法では、折返し片と対向面の外側から一対の金属治具を押し当てて、図５（ｂ）に示す時間Δｔ２よりも長い時間Δｔ１をかけて徐々に大きくしていき、最大値が電圧Ｅ２よりも小さい電圧Ｅ１を印加することで、導線の被覆を溶かし導線の芯線を露出させる。次に、図５（ｂ）と同様に、時間Δｔ２をかけて電圧Ｅ２を印加することで、導線の芯線と折返し片と対向面とを全体的に溶着させる。

以上説明してきた本発明の端子金具１２およびこの端子金具１２を備えたモータＭによれば、端子金具１２に備えられた折返し片１７と対向面１８には、導線６を挟持したとき、導線６と電気的に接合するための第１セレーション１７０と第２セレーション１８０が設けられ、折返し片１７の先端側には、対向面１８と当接した状態で溶着するための溶着部１７１が設けられている。

本発明では、第１セレーション１７０と第２セレーション１８０により導線６を挟持して芯線を露出させる。このため、比較例と異なり、折返し片と対向面との間に電圧Ｅ１を印加して芯線を露出させる工程が不要になる。従って、端子金具１２に接合される導線６として、銅に比べて融点の低いアルミニウムなどの芯線を備えたものであっても、電圧の印加時間が短くなり、導線６が溶けて断線するおそれを小さくすることができる。また、端子金具１２では、特許文献１のようなＦクリンプ形状の圧着構造を用いることなく、折返し片１７の溶着部１７１を対向面１８に溶着することで、スプリングバックを防ぐことができる。

また、本発明の端子金具１２では、折返し片１７の第１セレーション１７０と対向面１８の第２セレーション１８０が、導線６を挟んで、互いに向かい合わないように、互い違いに配置されている。この結果、第１セレーション１７０と第２セレーション１８０により、端子金具１２と導線６との接触面が増え、導線６の電気的な接合性を向上することができる。また、第１セレーション１７０と第２セレーション１８０が導線６の一カ所に集中して挟持されないため、導線６が断線するおそれを小さくすることができる。

なお、本実施形態による端子金具１２では、金属板材の中央部を切起こして折返した折返し片１７を備えるようにしたが、本発明はこれに限らず、金属板材の一部、例えば、金属板材の他端側を切起こして折返した折返し片を備えるようにしてもよい。また、本実施形態による端子金具１２では、第１セレーション１７０と第２セレーション１８０が、導線６を挟んで、互いに向かい合わないように、互い違いに配置されているが、本発明はこれに限らず、第１セレーション１７０と第２セレーション１８０が、導線６を挟んで、互いに向かい合うように配置されている場合であってもよい。

Ｍ モータ
１ ステータ
１Ａ ステータコア
２ ロータ
２Ａ ロータコア
３ 電子部品
４ 回路基板
５ ブラケット
６ 導線
７ インシュレータ
８ 基板支持部
９ 放熱シート
１０ アルミブロック
１１ シリコン
１２ 端子金具
１３ 端子台
１４ 接続部
１５ 挿入部
１６ 突出片
１７ 折返し片
１７０ 第１セレーション
１７１ 溶着部
１８ 対向面
１８０ 第２セレーション
２０ 基板支持部用孔
２１ 端子用孔

Claims (4)

1. 金属板材からなるとともに、前記金属板材の一部を切起こして折返した折返し片と、前記折返し片と対向する前記金属板材の対向面とで導線を挟持する端子金具であって、
   前記折返し片または前記対向面の少なくとも一方には、前記導線を挟持したとき、前記導線と電気的に接合するためのセレーションが設けられ、
   前記折返し片の先端側には、前記対向面と当接した状態で溶着するための溶着部が設けられることを特徴とする端子金具。
2. 前記折返し片と前記対向面にセレーションが設けられ、
   前記折返し片のセレーションと前記対向面のセレーションが、前記導線を挟んで、互いに向かい合わないように、互い違いに配置されていることを特徴とする請求項１記載の端子金具。
3. 前記端子金具は、前記折返し片が前記金属板材の中央部を切起こして折返され、
   前記金属板材の一端に回路基板に接続するための接続部と、前記金属板材の他端に端子台に挿入するための挿入部とを備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の端子金具。
4. ステータコアにインシュレータを介して導線が巻回されたステータと、前記ステータと回転可能な状態で対向したロータと、前記インシュレータに間隔をもって取付けた回路基板と、前記インシュレータと前記回路基板との間に取付けられ、前記導線と前記回路基板とを電気的に接続した端子金具とを備えたモータであって、
   前記回路基板は、前記端子金具の一端が挿入される端子用孔を備え、
   前記インシュレータは、前記端子金具の他端が挿入される端子台を備え、
   前記端子金具は、金属板材からなるとともに、前記金属板材の一端に前記端子用孔に挿入する接続部と、前記金属板材の他端に前記端子台に挿入する挿入部と、前記金属板材の中央部を切起こして折返した折返し片と、前記折返し片と対向する前記金属板材の対向面とを備え、
   前記折返し片または前記対向面の少なくとも一方に前記導線と電気的に接合されるセレーションを有し、
   前記折返し片の先端側に前記対向面と溶着される溶着部を有し、
   前記導線は、前記折返し片と前記対向面とで挟持した状態で前記セレーションと電気的に接合され、
   前記折返し片の先端側は、前記溶着部と前記対向面を当接した状態で前記対向面に溶着されることを特徴とするモータ。

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