JP2014110672A - 固定子コイルの配線処理構造 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子鉄心の極歯に巻回されたコイルの絶縁皮膜電線の巻き始端または終端の電気絶縁性能を向上させ、かつ電気絶縁の沿面、空間距離を確保する。
【解決手段】モータの固定子鉄心１１の内周部に、固定子鉄心１１の径方向内方または軸方向外方へ向けて突出した電気絶縁性を有する壁部３１を形成するとともに、壁部３１に溝部３２を形成し、溝部３２内にコイル２０の絶縁皮膜電線２１の巻き始端または終端を配する。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータの固定子鉄心の極歯に巻回されたコイルの絶縁皮膜電線の巻き始端または終端の配線処理構造に関する。

モータの固定子鉄心における複数の極歯に、エナメル線等の絶縁皮膜電線を巻回することにより、複数のコイルが形成される。コイルの極間は、モータの各相を形成するために、渡り電線で結ばれる。各相のコイルの絶縁皮膜電線の巻き始端または終端は、プリント配線基板上において、外部の動力線と結線される。

絶縁皮膜電線を極歯に巻回す巻線用ノズルは、固定子鉄心の中心側から外側に向き稼動するため、絶縁皮膜電線の巻き始端または終端は、固定子鉄心の内周部に沿って配される。当該絶縁皮膜電線の巻き始端または終端は、プリント配線基板を配置後に外縁部において、コイルから当該プリント配線基板上へと立ち上げられる。絶縁皮膜電線の巻き始端または終端がコイルから立ち上げられる部位には、固定子鉄心とコイルとを電気絶縁するための絶縁樹脂成型品（エンドフォーム）は存在しない。

立ち上げられた絶縁皮膜電線は、プリント配線基板の外縁部において内方へと折り返され、当該プリント配線基板上の配線パターンに半田接合される。絶縁皮膜電線の始端または終端をプリント配線基板の配線パターンに接合する際、プリント配線基板の外縁部に形成した凹みを配線のガイドとして使用している。

コイルの極間の渡り電線は固定子鉄心の内周部に沿って配されるので、プリント配線基板の外縁部において絶縁皮膜電線の巻き始端または終端を立ち上げると、当該絶縁皮膜電線の始端または終端と渡り線とが交差する部位が生じる。

コイルの絶縁皮膜電線の線端の配線処理構造に関連する技術として、固定子鉄心の極歯を覆い固定子鉄心と巻線を絶縁する端板に、極歯部の内周側と外周側を結ぶ溝を設けて、端板の溝に通した絶縁糸で、巻線のみ、または、巻線と巻線端処理部を結束した固定子が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平１０−１７４３３７号公報

ところで、従来の固定子コイルの配線処理構造おいて、プリント配線基板の外縁部で折り返される部位の絶縁皮膜電線は、隣接する金属ケーシング（キャップ）の内壁との間に電気絶縁物が存在しないため、絶縁に必要な沿面距離が確保できず、電気絶縁性能が劣るという問題がある。

各相のコイルの絶縁皮膜電線の始端または終端をプリント配線基板の配線パターンに接合する際、プリント配線基板に形成した凹みを配線のガイドとして使用するが、凹みのみでは絶縁皮膜電線が当該凹みから外れ易く、確実に位置決めできない。

したがって、絶縁皮膜電線の位置ずれにより半田接合の不具合が生じ、接合作業の繰り返しにより熱を加え過ぎると、電線の絶縁皮膜が焼けて電気絶縁性能が著しく低下し、短絡の原因となるという問題がある。

各相のコイルの絶縁皮膜電線の始端または終端をプリント配線基板の外縁部において立ち上げると、当該絶縁皮膜電線とモータの相形成のための渡り線とが交差・接触することになり、電気絶縁の沿面、空間距離が確保できないという問題がある。

安全規格などの要求で、コイルの絶縁皮膜電線の交差に対する電気絶縁距離を確保しなければならない場合は、交差・接触部位に絶縁チューブを挿入するなどの対策が必要となる。

また、特許文献１の技術は、固定子鉄心と巻線を絶縁する端板の溝に通した絶縁糸で結束することで、コイル間の密着度を向上させて巻線端部または巻線端処理部の省スペース化と巻線端処理工数の低減を図り、安価な固定子の提供を目的としたものである。したがって、特許文献１の技術は、固定子鉄心の極歯に巻回された各相のコイルの絶縁皮膜電線の始端または終端の電気絶縁性能の向上や、電気絶縁の沿面、空間距離の確保については何ら考慮していない。

本発明は、上記の事情に鑑みて創案されたものであり、固定子鉄心の極歯に巻回された各相のコイルの絶縁皮膜電線の始端または終端の電気絶縁性能を向上させることができ、かつ電気絶縁の沿面、空間距離を確保することができる固定子コイルの配線処理構造の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る固定子コイルの配線処理構造は、モータの固定子鉄心の内周部に、該固定子鉄心の径方向内方または軸方向外方へ向けて突出した電気絶縁性を有する壁部を形成する。該壁部には溝部を形成する。

上記溝部内には、各相のコイルの絶縁皮膜電線の巻き始端または終端を配する。

本発明に係る固定子コイルの配線処理構造は、固定子鉄心の内周部に当該固定子鉄心の径方向内方または軸方向外方へ向けて突設された電気絶縁性を有する壁部に溝部を形成している。そして、当該溝部内に固定子鉄心の極歯に巻回されたコイルの絶縁皮膜電線の始端または終端を配している。

したがって、本発明に係る固定子コイルの配線処理構造によれば、電気絶縁性を有する壁部に溝部内に各相のコイルの絶縁皮膜電線の巻き始端または終端が配されるので、電気絶縁性能を向上させることができ、かつ電気絶縁の沿面、空間距離を確保することができる。

実施形態１に係る固定子コイルの配線処理構造の正面図である。 実施形態１に係る固定子コイルの配線処理構造の要部斜視図である。 実施形態２に係る固定子コイルの配線処理構造の要部斜視図である。

以下、図面を参照して、実施形態１および実施形態２に係る固定子コイルの配線処理構造について説明する。なお、実施形態１および実施形態２に係る固定子コイルの配線処理構造では、ステッピングモータの固定子を例示して説明するが、これに限定されず、他のモータの固定子にも適用しうる。

実施形態１および実施形態２は、モータの固定子鉄心の内周部に、固定子鉄心の径方向内方または軸方向外方へ向けて突出した電気絶縁性を有する壁部を形成するとともに、当該壁部に溝部を形成している。当該溝部内には、固定子鉄心の極歯に巻回された各相のコイルの絶縁皮膜電線の始端または終端を配している。

したがって、実施形態１および実施形態２によれば、各相のコイルの絶縁皮膜電線の巻き始端または終端の電気絶縁性能を向上させることができ、かつ電気絶縁の沿面、空間距離を確保することができる固定子コイルの配線処理構造が実現される。

〔実施形態１〕
〈固定子コイルの配線処理構造の構成〉
まず図１および図２を参照して、実施形態１に係る固定子コイルの配線処理構造について説明する。図１は実施形態１に係る固定子コイルの配線処理構造の正面図である。図２は実施形態１に係る固定子コイルの配線処理構造の要部斜視図である。

図１に示すように、たとえば、ステッピングモータの固定子１０の固定子鉄心１１は、複数の極歯１３を有する。極歯１３には、たとえばエナメル線等の絶縁皮膜電線２１が巻回されて、複数のコイル２０が形成される。コイル２０の極間は、モータの各相を形成するために、渡り電線２２によって結ばれている。

固定子鉄心１１は、複数の極歯１３を有している。固定子鉄心１１は、たとえば、珪素鋼板等の軟磁性金属によって形成されている。固定子鉄心１１と不図示の回転子（ロータ）を所望位置に固定するためには、不図示の金属製ケーシングが用いられる。

金属製ケーシングの概ね六角形の内周部には、固定子鉄心１１の極歯１３とコイル２０とを電気的に絶縁するための絶縁樹脂成型品（エンドフォーム）３０が設けられる。絶縁樹脂成型品３０は、複数の極歯１３を覆うように配置され、概ね六角形の筒体状を呈している。

固定子鉄心１１の内周部には、該固定子鉄心１１の径方向内方へ向けて突出した電気絶縁性を有する壁部３１が形成されている。これに限定されず、壁部３１は、固定子鉄心１１の内周部に、該固定子鉄心１１の軸方向外方へ向けて突出するように形成してもよい。本実施形態では、絶縁樹脂成型品３０の内周の各角部に、当該絶縁樹脂成型品３０と一体的に壁部３１が形成されている。

本実施形態の壁部３１は、配線基板４０を固定するための部材として機能し、固定用のフック形状を有しているが、フック形状に限定されない。

配線基板４０は、壁部３１を用いて、コイル２０を軸方向の外側から覆うように固定される。具体的には、壁部３１に配線基板４０を嵌め込み、または壁部３１を潰して配線基板４０を挟み込むなどして、配線基板４０が固定される。

本実施形態の配線基板４０としては、たとえば、フォトリソグラフィ技術によって配線パターンが形成されたプリント配線基板を用いているが、これに限定されず、銅薄板により配線パターンを形成した配線基板を用いても構わない。

図２に示すように、壁部３１には、コイル２０の絶縁皮膜電線の巻き始端または終端を通過させるための溝部３２が形成されている。当該溝部３２は、壁部３１の基板当接面側に固定子１０の軸方向に沿って直状に形成されている。実施形態１における壁部３１の溝部３２の断面形状は、凹形状に形成されている。本実施形態では、各壁部３１に１本の溝部３２を形成しているが、これに限定されず、溝部３２は複数であってもよい。

壁部３１の溝部３２内にコイル２０から立ち上げた絶縁皮膜電線２１の巻き始端または終端を配した後、配線基板４０が当該壁部３１に固定される。

絶縁皮膜電線２１は、配線基板４０の外縁部に存する壁部３１において内方へと折り返される。当該絶縁皮膜電線２１の露出端は、配線基板４０上の配線パターン４１上に半田接合される。

動力線５０の露出端は、絶縁皮膜電線２１と同様に、配線基板４０上の配線パターン４２上に半田接合される。配線基板４０上の配線パターン４１，４２を介して、コイル２０端の絶縁皮膜電線２１と動力線５０が結線されることになる。なお、本実施形態の動力線５０は、左右２本ずつで２相を構成し、不図示の電源からの電流は左２本、右２本のそれぞれの２本間で交互に流れる。

各コイル２０の極間で各相を形成するために渡り電線２２は、壁部３１の基端上に配されて保持される。

〈固定子コイルの配線処理構造の作用〉
次に、図１および図２を参照して、実施形態１に係る固定子コイルの配線処理構造の作用について説明する。

図１に示すように、本実施形態の固定子（ステータ）１０は、複数のコイル２０を内蔵する電機子である。固定子１０の中空部には、励磁部としての不図示の回転子（ロータ）が配置される。たとえば、ステッピングモータの永久磁石型ロータでは、ロータコアの内部に通常１個の永久磁石が組み込まれる。

図１および図２に示すように、固定子鉄心１１の複数の極歯１３にコイル２０として巻回された絶縁皮膜電線２１の巻き始端または終端は、壁部３１の基板当接面側に形成された溝部３２に配される。各相のコイル２０の絶縁皮膜電線２１の巻き始端または終端を溝部３２に配した後、フック形状の壁部３１に配線基板４０が固定される。したがって、配線基板４０により溝部３２の開口が閉塞されて、各相のコイル２０の絶縁皮膜電線２１の巻き始端または終端が溝部３２内に囲まれて、確実に保持されることになる。

各相のコイル２０の絶縁皮膜電線２１の巻き始端または終端は壁部３１の溝部３２内に配置され、コイル２０の極間の渡り電線２２は壁部３１の基端上に引っ掛けて保持される。したがって、コイル２０の絶縁皮膜電線２１と渡り電線２２との絶縁沿面・空間距離（活電部と導体の間の距離）が確保され、追加の工数や材料費などを必要とせずに、各相のコイル２０の絶縁皮膜電線２１の巻き始端または終端の電気絶縁性を向上させることができる。

各相のコイル２０の絶縁皮膜電線２１の巻き始端または終端は壁部３１の溝部３２に配され、当該壁部３１において配線基板４０側に折り返されるので、当該絶縁皮膜電線２１が確実に位置決めされる。したがって、配線基板４０の配線パターン４１上への絶縁皮膜電線２１の露出端の半田接合を容易に行うことができるので、接合熱による絶縁皮膜電線２１の絶縁皮膜劣化が生じ難く、絶縁皮膜電線２１の絶縁性能の低下による短絡を防止することができる。

溝部３２を有する壁部３１を絶縁樹脂成型品３０の内周の各角部に配しており、コイル２０の極間に位置するので、極歯１３に巻回されたコイル２０からの距離をとることができ、仮に半田の接合熱による絶縁皮膜劣化が生じても、絶縁皮膜電線２１の絶縁性能を維持することができる。

本実施形態に係る固定子コイルの配線処理構造は、各相のコイル２０の絶縁皮膜電線２１の巻き始端または終端と渡り電線２２との絶縁沿面・空間距離が確保されるので、モータの絶縁耐圧も高く維持することができる。

〔実施形態２〕
次に、図３を参照して、実施形態２に係る固定子コイルの配線処理構造について説明する。図３は実施形態２に係る固定子コイルの配線処理構造の要部斜視図である。

図３に示すように、実施形態２に係る固定子コイルの配線処理構造は、壁部３１の溝部３２の形状が実施形態１と異なる。

すなわち、実施形態２における壁部３１において、溝部３２は、壁部３１の基板当接面側に固定子１０の軸方向に沿って直状に形成されている。本実施形態では、各壁部３１に１本の溝部３２を形成しているが、これに限定されず、溝部３２は複数であってもよい。溝部３２の断面形状は、凹形状に形成されている。当該凹形状の溝部３２に直交するように、フック形状上部に上部溝３３が連通されている。本実施形態における上部溝３２の断面形状は、Ｖ形状に形成されているが、これに限定されず、Ｕ形状や凹形状等のガイドとなる形状であれば構わない。

絶縁皮膜電線を極歯に巻回す巻線用ノズルは、固定子鉄心の中心側から外側に向き稼動するため、各相のコイル２０の絶縁皮膜電線の巻き始端または終端は、固定子鉄心の内周部に沿って配される。当該絶縁皮膜電線２１の巻き始端または終端は、配線基板４０の外縁部において、コイル２０から当該配線基板４０上へと立ち上げられる。断面Ｖ形状の上部溝３３は、絶縁皮膜電線２１の巻き始端または終端を配線基板４０の外側へと預ける場合のガイドとなる。

すなわち、コイル２０を巻回した後、絶縁皮膜電線２１の巻き始端または終端を外縁部に預ける際に、絶縁皮膜電線２１はフック形状上部の上部溝３３に沿って配され、当該絶縁皮膜電線２１が定まった位置から外縁部に導かれ、配線基板４０の外側へと預けやすくなる。上部溝３３の断面Ｖ形状は、絶縁皮膜電線２１の線径が変化しても、Ｖ形状に沿って絶縁皮膜電線２１の中心が定まるための工夫であり、Ｕ形状や凹形状であっても絶縁皮膜電線２１のガイドとなる。

凹形状の溝部３２の位置に絶縁皮膜電線２１を位置決めすることができるので、配線基板４０の配線パターン４１への絶縁皮膜電線２１の露出端の半田接合が良好に行える。

また、絶縁皮膜電線２１の巻き始端または終端は溝部３２に沿った位置でコイル２０から立ち上がってくるため、上部溝３３を断面Ｖ形状とすることで、当該上部溝３３に沿って絶縁皮膜電線２１を外側に預けることができる。したがって、溝部３２から絶縁皮膜電線２１が外れることがなく、壁部３１に配線基板４０を容易に配置することができ、配線基板４０の配置障害や電線切断などのトラブルが生じる虞がない。

実施形態２に係る固定子コイルの配線処理構造は、基本的に実施形態１と同様の作用効果を奏する。特に実施形態２に係る固定子コイルの配線処理構造によれば、溝部３２にガイドとなる上部溝３３が連通しているので、当該上部溝３３に沿って絶縁皮膜電線２１の巻き始端または終端を外側に預けることができる。その結果、実施形態２に係る固定子コイルの配線処理構造は、溝部３２から絶縁皮膜電線２１が外れることがなく、壁部３１に配線基板４０を容易に配置することができ、絶縁皮膜電線２１の露出端の半田接合が良好に行え、配線基板４０の配置が容易に行えるという特有の効果を奏する。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

たとえば、上記実施形態では、壁部３１の溝部３２の開口を配線基板４０で閉塞しているが、これに限定されず、配線基板４０とは別部材としての電気絶縁部材で閉塞しても構わない。

また、上記実施形態では、接合手段を半田接合で例示して説明したが、これに限定されず、溶接、溶着、または熱圧着等の他の接合手段を用いてもよい。

１０ 固定子、
１１ 固定子鉄心、
２０ コイル、
２１ 絶縁皮膜電線、
２２ 渡り電線、
３０ 絶縁樹脂成型品、
３１ 壁部、
３２ 溝部、
３３ 上部溝、
４０ 配線基板、
５０ 動力線。

Claims (8)

1. モータの固定子鉄心の内周部に、該固定子鉄心の径方向内方または軸方向外方へ向けて突出した電気絶縁性を有する壁部を形成するとともに、該壁部に溝部を形成し、
   前記溝部内に前記コイルの絶縁皮膜電線の巻き始端または終端を配したことを特徴とする固定子コイルの配線処理構造。
2. 前記壁部は、前記固定子鉄心と前記コイルとを絶縁するための絶縁樹脂成型品に、前記固定子鉄心の径方向内方または軸方向外方へ向けて突設されていることを特徴とする請求項１に記載の固定子コイルの配線処理構造。
3. 前記壁部が前記コイルの極間に配置され、前記溝部が前記固定子鉄心の径方向内方へ向けて開口されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固定子コイルの配線処理構造。
4. 前記壁部は、前記コイルの絶縁皮膜電線と動力線とを結線するための配線基板を固定可能なフック形状を成していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の固定子コイルの配線処理構造。
5. 前記コイルの絶縁皮膜電線の始端または終端を配した前記溝部の開口を電気絶縁部材で閉塞したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の固定子コイルの配線処理構造。
6. 前記溝部の開口を閉塞する電気絶縁部材は、前記コイルの絶縁皮膜電線と動力線とを結線する配線基板であることを特徴とする請求項５に記載の固定子コイルの配線処理構造。
7. 前記溝部に連通し、前記壁部に直交するように上部溝を形成したことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の固定子コイルの配線処理構造。
8. 前記壁部の基端上に、前記モータの相形成のための前記コイルの渡り電線を配したことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の固定子コイルの配線処理構造。

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