JP2013222586A - モーターの固定子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミ板端子に熱カシメされるアルミ線の接合部分を保護して腐食による断線を防止できるようにする。
【解決手段】アルミを主導体とする導体３の外周に絶縁皮膜４を施したアルミ線５をマグネットワイヤーとして固定子コア１に複数コイル状に巻装し、アルミ線５で形成された各コイル６のコイルエンド部の近傍に、各コイル６のコイルエンド部に対応する複数の端子収納部１４を備えた端子台７を設置し、アルミ板により形成された複数の端子８Ａに、アルミ線５の各コイルエンド部をそれぞれ熱カシメしてからそれぞれ対応する端子収納部１４に収納し、これら端子収納部１４の内側に、それぞれアルミ線５の熱カシメされた部位を保護するアルミ線保護剤１５を塗布もしくは充填する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定子コアにコイル状に巻装されるマグネットワイヤーとしてアルミ線を用いたモーターの固定子及びその製造方法に関する。

モーターのコストを低減するために、固定子のコイル巻線として、銅線よりも安価なアルミ線が用いられている。しかし、アルミは、素地が露出しその表面が空気に晒されると、直ちに強固な酸化皮膜に覆われる。酸化アルミは、非常に電気抵抗が大きいため、接合が難しい。これに対処するため、錫メッキしたアルミ板端子を鉤形に折り返し、この鉤形折り返し部の内側にアルミ線を挟み込み熱カシメする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−３４８７９号公報（図２）

しかしながら、アルミは、塩に対して腐食速度が速く耐力が低い点、イオン化傾向の大きい卑金属であるためガルバニック腐食が発生し易い点などにより、腐食対策が重要となる。特許文献１の熱カシメしたアルミ線でも、絶縁皮膜が溶融した熱カシメ部近傍は特に腐食し易く、更にアルミ板端子に施す錫メッキの下地には一般にニッケルもしくは銅が用いられるため、アルミ線のガルバニック腐食による断線が問題となる。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、アルミ板端子に熱カシメされるアルミ線の接合部分を保護して腐食による断線を防止できるようにすることを目的としている。

本発明に係るモーターの固定子は、アルミを主導体とする導体の外周に絶縁皮膜を施したアルミ線がマグネットワイヤーとして複数のコイル状に巻装された固定子コアと、アルミ線で形成される複数のコイルのコイルエンド部の近傍に設置された端子台と、アルミ板により形成されて端子台上に複数のコイルに対応させて設けられた複数の端子とを備え、複数の端子には、アルミ線の各コイルエンド部がそれぞれ熱カシメされており、端子台には、複数の端子の周りをそれぞれ囲む壁を有してこれら端子がそれぞれ収納される複数の端子収納部が備えられており、複数の端子収納部の壁の高さは、それぞれアルミ線の熱カシメされた部位よりも高く設定されており、複数の端子収納部の内側には、それぞれアルミ線の熱カシメされた部位を保護するアルミ線保護剤が塗布もしくは充填されているものである。

また、本発明に係るモーターの固定子の製造方法は、アルミを主導体とする導体の外周に絶縁皮膜を施したアルミ線をマグネットワイヤーとして固定子コアに複数コイル状に巻装する工程と、アルミ線で形成された各コイルのコイルエンド部の近傍に、各コイルのコイルエンド部に対応する複数の端子収納部を備えた端子台を設置する工程と、アルミ板により形成された複数の端子に、前記アルミ線の各コイルエンド部をそれぞれ熱カシメする工程と、前記アルミ線が熱カシメされた複数の端子をそれぞれ対応する端子収納部に収納し、これら端子収納部の内側に、それぞれ前記アルミ線の前記熱カシメされた部位を保護するアルミ線保護剤を塗布もしくは充填する工程と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、アルミ板により形成された複数の端子に、アルミ線の各コイルエンド部をそれぞれ熱カシメした後に、これら複数の端子を対応する複数の端子収納部にそれぞれ収納するとともに、これら複数の端子収納部の内側にそれぞれアルミ線の前記熱カシメされた部位を保護するアルミ線保護剤を塗布もしくは充填するようにしているので、端子に熱カシメされるアルミ線の接合部分がアルミ線保護剤により保護され、腐食による断線が防止される。

本発明の実施形態１に係るモーターの固定子を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係るモーターの固定子のマグネットワイヤーとして使用されるアルミ線の断面図である。 本発明の実施形態１に係るモーターの固定子に使用される山形の端子とアルミ線とリード線との接続態様の一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係るモーターの固定子に使用される山形の端子とアルミ線とリード線との接続態様の他の例を示す斜視図である。 本発明の実施形態１に係るモーターの固定子のアルミ線保護剤（シール剤）を充填した端子収納部を拡大して示す縦断面図である。 本発明の実施形態２に係るモーターの固定子に使用される溝形の端子とアルミ線とリード線との接続態様の一例を示す斜視図である。 本発明の実施形態２に係るモーターの固定子に使用される溝形の端子とアルミ線とリード線との接続態様の他の例を示す斜視図である。 本発明の実施形態３に係るモーターの固定子を示す斜視図である。 本発明の実施形態３に係るモーターの固定子の端子収納部へのアルミ線保護剤（絶縁ワニス）の充填方法の説明図である。

以下に、図示実施形態により本発明に係るモーター及びこのモーターの製造方法について説明する。なお、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。

実施形態１．
図１は本発明の実施形態１に係るモーターの固定子を示す斜視図である。図２は本発明の実施形態１に係るモーターの固定子のマグネットワイヤーとして使用されるアルミ線の断面図である。図３は本発明の実施形態１に係るモーターの固定子に使用される山形の端子とアルミ線とリード線との接続態様の一例を示す斜視図である。
一般に、モーターは、板金をプレス成型したハウジングと、ハウジングの中心に回転自在に支持された回転軸と、回転軸に支持された回転子と、ハウジング内に保持されティースにコイルが巻回された固定子と、固定子の一側に配置された端子台と、端子台上に固定された端子と、を備えている。ここでは、本発明の特徴である固定子１００のみ図示し、他の構成、つまりハウジングと回転軸と回転子は、省略している。

本発明の実施形態１に係るモーターの固定子は、図１のように固定子１００が複数枚の電磁鋼板を積層して形成された固定子コア１を備えている。固定子コア１には、軸方向の貫通する複数のスロット２が形成されており、２つのスロット２の間に、アルミ線５で構成されるマグネットワイヤーを複数ターン巻回したコイル６が設けられており、コイル６は周方向の複数箇所に設置されている。アルミ線５は、図２のようにアルミを主導体とする導体３の外周に、絶縁皮膜、例えばエナメル絶縁皮膜４を焼き付けたものである。

コイル６のコイルエンド部の近傍、すなわちコイル６の上面には、図１のようにリング状の端子台７が設置されている。端子台７には、アルミ板により形成された端子８Ａが複数個配置されている。

これら端子８Ａは、その導体がアルミを主成分としており、ニッケルもしくは銅を下地とした錫メッキが施されている。また、これら端子８Ａは、図３のように全体は山形に曲げられており、一端側には一部を内角側に鉤形に折り返されてなる鉤形部９が形成されている。鉤形部９の内側には、コイルエンド部のアルミ線５が挟み込まれ、熱カシメ（ヒュージング）されている。熱カシメとは、端子８Ａの鉤形部９を溶接用電極で挟んで通電し、鉤形部９を加熱してアルミ線５の表面の酸化被膜を破壊、除去し、アルミ線５と端子８Ａの錫メッキ面とを抵抗溶接とカシメにより接合するものである。熱カシメによりアルミ線５のエナメル絶縁皮膜４は溶融し電気的接続がされている。

また、山形に曲げられた端子８Ａの他端、つまりアルミ線５が熱カシメされた部位とは反対側の端部には、図３のように電源線のリード線（銅線）１０が半田１１により接続されている。なお、リード線１０と端子８Ａの接続は、コネクタを介して行っても良いものである。これを図４により説明する。

図４は本発明の実施形態１に係るモーターの固定子に使用される山形の端子とアルミ線とリード線との接続態様の他の例を示す斜視図である。
図４のように端子８Ａの他端の末端部分の角を落として雄形のコネクタ１２とするとともに、リード線１０に雌形のコネクタ１３をカシメにより取り付ける。これにより、雌形のコネクタ１３に雄形のコネクタ１２を差し込むことで、リード線１０と端子８Ａとを接続することができ、リード線１０と端子８Ａとの接続をより簡単に行うことができる。

図２に示すアルミ線５のエナメル絶縁皮膜４は融点が４５０℃以下であり、熱カシメによりアルミを主成分とする端子８Ａを溶かすことなく、エナメル絶縁皮膜４が溶融する。

図５は本発明の実施形態１に係るモーターの固定子のアルミ線保護剤（シール剤）を充填した端子収納部を拡大して示す縦断面図である。
図１及び図５のように端子台７には、１つ１つの端子８Ａ周りを囲む壁１７を有する複数の端子収納部１４が備えられており、各壁１７の高さは、それぞれアルミ線５の熱カシメされた部位よりも高く設定されている。そして、各端子収納部１４の内側には、それぞれアルミ線５の熱カシメされた部位を保護するアルミ線保護剤、例えばシリコンを主成分としたシール剤１５がそれぞれ充填されている。これにより、アルミ線５は、その熱カシメによりエナメル絶縁皮膜４が溶けて素地がむき出しとなった部分が、シール剤１５によって保護される。端子収納部１４の壁１７は、アルミ線５を熱カシメした部分、つまりシール剤１５の上面よりも高いため、充填されたシール剤１５が垂れ落ちることはない。また、端子収納部１４は端子８Ａ毎に設けられているため、必要以上の量のシール剤１５を充填する必要がない。

次に、本発明の実施形態１に係るモーターの固定子の製造方法について説明する。
まず、図２のようなアルミを主導体とする導体３の外周に絶縁皮膜４を施したアルミ線５を、図１のようにマグネットワイヤーとして固定子コア１に複数コイル状に巻装する。次いで、アルミ線５で形成された各コイル６のコイルエンド部の近傍に、各コイル６のコイルエンド部に対応する複数の端子収納部１４を備えた端子台を設置する。
次に、アルミ板により形成された複数の端子８Ａのそれぞれの鉤形部９に、図３又は図４のようにアルミ線５の各コイルエンド部をそれぞれ挟み、更に鉤形部９を溶接用電極で挟んで通電することで、熱カシメする。次いで、複数の端子８Ａのそれぞれの他端に、電源線のリード線１０を、図３のように半田１１により、又は図４のようにコネクタを介して接続する。
その後、アルミ線５が熱カシメされた複数の端子８Ａをそれぞれ対応する端子収納部１４に収納し、これら端子収納部１４の内側に、図１及び図５のようにそれぞれアルミ線５の熱カシメされた部位を保護するシリコンを主成分としたシール剤１５を塗布もしくは充填する。このようにして、固定子１００が作成される。

以上のように、本発明の実施形態１に係るモーターの固定子１００は、アルミ板により形成された複数の端子８Ａに、アルミ線の各コイルエンド部をそれぞれ熱カシメした後に、これら複数の端子８Ａを対応する複数の端子収納部１４にそれぞれ収納するとともに、これら複数の端子収納部１４の内側にそれぞれアルミ線５の熱カシメされた部位を保護するシリコンを主成分としたシール剤１５を塗布もしくは充填するようにしているので、端子８Ａに熱カシメされるアルミ線５の接合部分がシール剤１５により保護され、腐食による断線が防止される。

なお、アルミ線５の導体３は、アルミを主成分としてあればよく、例えば銅やマグネシウムや鉄やジルコニウムなどを含んだアルミ合金であっても同様の効果が得られるものである。

実施形態２．
図６は本発明の実施形態２に係るモーターの固定子に使用される溝形の端子とアルミ線とリード線との接続態様の一例を示す斜視図であり、図中、前述の実施形態１に相当する部分には同一符号を付してある。なお、説明にあたっては前述の図１、図２、及び図５を参照するものとする。
本発明の実施形態２に係るモーターの固定子は、端子８Ｂが、図６のように全体が溝形に曲げられており、一端側には一部を内角側に鉤形に折り返されてなる鉤形部９が形成されている。鉤形部９の内側には、コイルエンド部のアルミ線５が挟み込まれ、熱カシメされている。

また、溝形に曲げられた端子８Ｂの他端、つまりアルミ線５が熱カシメされた部位とは反対側の端部には、図６のように電源線のリード線（銅線）１０が半田１１により接続されている。なお、リード線１０と端子８Ｂの接続は、コネクタを介して行っても良いものである。これを図７により説明する。

図７は本発明の実施形態２に係るモーターの固定子に使用される溝形の端子とアルミ線とリード線との接続態様の他の例を示す斜視図である。
図７のように溝形の端子８Ｂの他端の末端部分の角を落として雄形のコネクタ１２とするとともに、リード線１０に雌形のコネクタ１３をカシメにより取り付ける。これにより、雌形のコネクタ１３に雄形のコネクタ１２を差し込むことで、リード線１０と端子８Ｂとを接続することができ、リード線１０と端子８Ｂとの接続をより簡単に行うことができる。

また、図６及び図７の溝形の端子８Ｂにおいては、図１の固定子１００に搭載した場合、リード線１０との接続が放射方向の外側より行われることとなるので、より作業空間を広くとれる。このため作業効率が向上する。

実施形態３．
図８は本発明の実施形態３に係るモーターの固定子を示す斜視図である。図９は本発明の実施形態３に係るモーターの固定子の端子収納部へのアルミ線保護剤（絶縁ワニス）の充填方法の説明図である。なお、各図中、前述の実施形態１に相当する部分には同一符号を付してある。また、説明にあたっては前述の図２乃至４を参照するものとする。
本発明の実施形態３に係るモーターの固定子１００は、端子として図８及び図９のように前述の実施形態１で説明した山形の端子８Ａを用いている。しかし、端子として前述の実施形態２で説明した溝形の端子８Ｂの採用も可能である。
本発明の実施形態３に係るモーターの固定子１００は、アルミ線保護剤として、前述の実施形態１で説明したシリコンを主成分としたシール剤１５（図５）に代えて、コイル６を固定する際に用いられるワニス１６を用い、このワニス１６を各端子収納部１４にそれぞれ充填もしくは塗布したものである。それ以外の構成は前述の実施形態１のものと同様である。

次に、本発明の実施形態３に係るモーターの固定子の製造方法について説明するが、各端子収納部１４にそれぞれワニス１６を充填もしくは塗布する以外の手順については、前述の実施形態１で説明したものと同様であるため、説明を簡略化し、主に端子収納部１４やコイル６へのワニス１６の充填もしくは塗布の手法について説明する。
まず、アルミ線５（図２）を、図８のようにマグネットワイヤーとして固定子コア１に複数コイル状に巻装する。次いで、アルミ線５で形成された各コイル６のコイルエンド部の近傍に、複数の端子収納部１４を備えた端子台を設置する。
次に、アルミ板により形成された複数の端子８Ａのそれぞれの鉤形部９に、アルミ線５の各コイルエンド部をそれぞれ挟み、熱カシメする。次いで、複数の端子８Ａのそれぞれの他端に、電源線のリード線１０を、図３のように半田１１により、又は図４のようにコネクタを介して接続した後、各端子８Ａをそれぞれ対応する端子収納部１４に収納する。
その後、コイル６を、図９のようにワニス槽に端子収納部１４より高い位置まで一旦沈め、各端子収納部１４内にワニス１６を行き渡らせる。次いで、各端子収納部１４内にワニス１６が行き渡ったら、コイル６をワニス槽より取り出し、端子台７を上にした姿勢を保持しつつ、ワニス１６を熱硬化させる。このようにして、固定子１００が作成される。

以上のように、本発明の実施形態３に係るモーターの固定子１００は、アルミ線保護剤として、コイル６を固定する際に用いられるワニス１６を用いて、このワニス１６を各端子収納部１４にそれぞれ充填もしくは塗布するようにしているので、端子８Ａに熱カシメされるアルミ線５の接合部分がワニス１６により保護され、腐食による断線が防止される。

また、コイル６にワニス１６を含浸させる時に、各端子収納部１４へのワニス１６の充填も同時に行えるので、作業効率が向上する。

本発明は、アルミ線がマグネットワイヤーとしてコイル状に巻装され、端子部が空気に晒される機器全般に適用可能であり、特に塩害地域や湿気の多い箇所に設置される機器に有用である。

１ 固定子コア、２ スロット、３ 導体、４ エナメル絶縁皮膜（絶縁皮膜）、５ アルミ線、６ コイル、７ 端子台、８Ａ，８Ｂ 端子、９ 鉤形部、１０ リード線、１１ 半田、１２ 雄形のコネクタ、１３ 雌形のコネクタ、１４ 端子収納部、１５ シール剤（アルミ線保護剤）、１６ ワニス（アルミ線保護剤）、１７ 壁、１００ 固定子。

Claims (8)

1. アルミを主導体とする導体の外周に絶縁皮膜を施したアルミ線がマグネットワイヤーとして複数のコイル状に巻装された固定子コアと、
   前記アルミ線で形成される複数のコイルのコイルエンド部の近傍に設置された端子台と、
   アルミ板により形成されて前記端子台上に前記複数のコイルに対応させて設けられた複数の端子とを備え、
   前記複数の端子には、前記アルミ線の各コイルエンド部がそれぞれ熱カシメされており、
   前記端子台には、前記複数の端子の周りをそれぞれ囲む壁を有する複数の端子収納部が備えられており、
   前記複数の端子収納部の前記壁の高さは、それぞれ前記アルミ線の前記熱カシメされた部位よりも高く設定されており、
   前記複数の端子収納部の内側には、それぞれ前記アルミ線の前記熱カシメされた部位を保護するアルミ線保護剤が塗布もしくは充填されていることを特徴とするモーターの固定子。
2. 前記アルミ線の絶縁皮膜の融点は、４５０℃以下であることを特徴とする請求項１記載のモーターの固定子。
3. 前記アルミ板により形成された端子には、錫メッキが施されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモーターの固定子。
4. 前記複数の端子の前記アルミ線が熱カシメされた部位とは反対側の端部に、それぞれ電源線のリード線が半田またはコネクタにより接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のモーターの固定子。
5. 前記アルミ線保護剤は、シリコンを主成分とするシール剤で構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のモーターの固定子。
6. 前記コイルには、ワニスが塗布されており、
   前記アルミ線保護剤は、前記コイルに塗布されたワニスと同一のワニスで構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のモーターの固定子。
7. アルミを主導体とする導体の外周に絶縁皮膜を施したアルミ線をマグネットワイヤーとして固定子コアに複数コイル状に巻装する工程と、
   前記アルミ線で形成された各コイルのコイルエンド部の近傍に、各コイルのコイルエンド部に対応する複数の端子収納部を備えた端子台を設置する工程と、
   アルミ板により形成された複数の端子に、前記アルミ線の各コイルエンド部をそれぞれ熱カシメする工程と、
   前記アルミ線が熱カシメされた複数の端子をそれぞれ対応する端子収納部に収納し、これら端子収納部の内側に、それぞれ前記アルミ線の前記熱カシメされた部位を保護するアルミ線保護剤を塗布もしくは充填する工程と、
   を有することを特徴とするモーターの固定子の製造方法。
8. 前記アルミ線保護剤は、ワニスで構成され、
   該ワニスは、
   前記コイルをワニス槽に前記端子収納部より高い位置まで沈める工程と、
   前記コイルをワニス槽より取り出し、前記端子台を上にした姿勢を保持しつつ、ワニスを熱硬化させる工程と、
   を経て、前記端子収納部の内側に塗布もしくは充填されることを特徴とする請求項７記載のモーターの固定子の製造方法。

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