JP2018064427A - 給電ターミナル及びブラシレスモータ - Google Patents

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義康 井上
史弥 江間
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Abstract

【課題】巻線の接続端末との接合性向上が図れる給電ターミナルを提供する。【解決手段】給電ターミナル95〜97の接続部95a〜97aは、折返し部102の手前部位の直線部101に対して折返し部102より先の接触可能部位が逆湾曲部103の湾曲凸部の先端部分、すなわち湾曲面をなす接触部にて構成され、接触部間の安定接触が図れる。【選択図】図6

Description

本発明は、例えば車両のエンジン制御を行う電動可変バルブタイミング(電動VCT)用モータに使用される制御回路一体型のブラシレスモータに係り、詳しくはステータの巻線の接続端末との接続を図る制御回路側の給電ターミナルに関するものである。
従来、モータの駆動により車両のエンジンバルブの開閉タイミングを制御する電動可変バルブタイミング装置がある。このバルブタイミング装置に用いられるブラシレスモータには、例えば特許文献1に開示の構成のものがある。
特許文献1に開示のブラシレスモータでは、モータ本体とこれと一体的に組み付けられる制御回路との間の接続態様において、モータ本体側の巻線の接続端末(文献1では引き出し線)が、制御回路側の給電ターミナルの接続部(文献1では図1にて図示、説明略)が互いに電気的に接続されている。
特開2011−142770号公報
ところで、巻線は、絶縁樹脂にてコーティングされたエナメル線を用いるのが一般的である。そして、エナメル線を用いた巻線の接続端末とターミナルの接続部との電気的な接続を図るには、エナメル被覆を予め除去する必要がある半田付けやかしめ等の接合手法よりも、被覆除去の必要のないヒュージング(熱かしめ)を用いるのが好ましい。
つまり、ヒュージングでは被覆除去が不要なため、被覆除去神時に異物発生が無く、被覆除去工程も省略することが可能である。このようなヒュージングを用いる接続において、ターミナルの接続部の形状を工夫することで、より接合品質を向上できないか検討がなされていた。
本発明の目的は、巻線の接続端末との接合性向上が図れる給電ターミナル、及びこれを備える制御回路一体型のブラシレスモータを提供することにある。
上記課題を解決する給電ターミナルは、制御回路一体型のブラシレスモータに用いられ、制御回路側の給電ターミナルとステータの巻線との接続が図られるその給電ターミナルであって、給電ターミナルの接続部は、前記巻線の接続端末の周囲を囲繞可能とするために折返し部を含み、前記折返し部の手前部位に対して前記折返し部より先の接触可能部位が湾曲面若しくは潰し面にて構成され、ヒュージングを行うための一対の接合用電極による圧接にて前記湾曲面若しくは潰し面よりなる接触可能部位が前記折返し部の手前部位に接触して環状部となることが可能に構成されている。
上記態様によれば、給電ターミナルの接続部は、折返し部の手前部位に対して折返し部より先の接触可能部位が湾曲面若しくは潰し面をなすため、ヒュージングを行うための一対の接合用電極による圧接にてその接触可能部位を折返し部の手前部位に対して安定した接触状態とすることが可能である。つまり、接続部において巻線の接続端末の周囲を囲繞する環状部を確実に構成でき、ヒュージングによる接続端末の被覆除去を全周に亘ってより確実に行うことが可能となる。これにより、給電ターミナルの接続部と巻線の接続端末との接合性向上が図れる。
また上記の給電ターミナルにおいて、前記接続部は、前記接触可能部位よりも更に先の先端部が前記折返し部の外側面よりも外側に突出するように構成されていることが好ましい。
上記態様によれば、接続部において接触可能部位よりも更に先の先端部が折返し部の外側面よりも外側に突出するため、先端部が折返し部よりも先に接合用電極と接触することで折返し部の手前部位への接触可能部位の接触を促進(誘導)したり、接合用電極の圧接を先端部が受けることで折返し部の手前部位への接触可能部位の圧接力を増すように作用させることが可能となる。これにより、給電ターミナルの接続部と巻線の接続端末との一層の接合性向上を図ることが可能となる。
また上記課題を解決する制御回路一体型のブラシレスモータは、制御回路側の給電ターミナルとステータの巻線との接続が図られてなるブラシレスモータであって、前記給電ターミナルの接続部は、前記巻線の接続端末の周囲を囲繞可能とするために折返し部を含み、前記折返し部の手前部位に対して前記折返し部より先の接触可能部位が湾曲面若しくは潰し面にて構成され、ヒュージングを行うための一対の接合用電極による圧接にて前記湾曲面若しくは潰し面よりなる接触可能部位を前記折返し部の手前部位に接触させて環状部として前記ヒュージングによる接合がなされていることを特徴とするブラシレスモータ。
上記態様によれば、給電ターミナルの接続部と巻線の接続端末との接合性向上が図れるため、ブラシレスモータの信頼性向上等に貢献する。
本発明の給電ターミナルによれば、巻線の接続端末との接合性向上を図ることができる。また本発明のブラシレスモータによれば、給電ターミナルの接続部と巻線の接続端末との接合性向上を図ることができ、モータの信頼性向上等に貢献することができる。
一実施形態のブラシレスモータを示す断面図である。 ステータ及びロータの構成を示す分解斜視図。 ロータの構成を示す分解斜視図。 制御回路部分の構成を示す分解斜視図。 制御回路部分の構成を示す分解斜視図。 制御回路部分の構成を示す拡大斜視図。 巻線と給電ターミナル(制御回路)との接続態様の説明に用いる拡大図。 巻線と給電ターミナルとの接続態様の説明に用いる拡大図。 比較例の巻線と給電ターミナルとの接続態様の説明に用いる拡大図であり、(a)は第1比較例、(b)は第2比較例の拡大図。 比較例の巻線と給電ターミナルとの接続態様の説明に用いる拡大図。
以下、モータ(ブラシレスモータ)の一実施形態について説明する。
図1に示すように、本実施形態のブラシレスモータMは、例えば車両のエンジンに付随して設けられる電動可変バルブタイミング(電動VCT)装置に用いられるモータである。ブラシレスモータMは、ランデル型モータにて構成されるモータ本体11に対し、モータ本体11を駆動制御するための制御回路12が一体的に組み付けられて構成されている。
ブラシレスモータMは、モータケース13としてヨークハウジング60と、エンドフレーム70と、モータカバー80とを有する。モータ本体11としては、ヨークハウジング60とエンドフレーム70とを用いる。モータ本体11は、有底筒状をなすヨークハウジング60の内周面に固定されるステータ20、ステータ20の内側に回転可能に配置され回転軸14を有するロータ30等の各種モータ構成部品を有し、ヨークハウジング60の開口部を閉塞するようにエンドフレーム70が組み付けられている。回転軸14は、軸方向中央部より若干先端側部位がヨークハウジング60の底部の軸受収容部61に収容固定された軸受15にて軸支され、基端部がエンドフレーム70の軸受収容部71に収容固定された軸受16にて軸支されている。なお本実施形態においては、回転軸14はステンレス製(非磁性)、軸受15,16は非磁性金属製、エンドフレーム70はアルミ製(非磁性)としている。モータ本体11の基端側に設けられたエンドフレーム70のヨークハウジング60とは反対側には制御回路12が収容され、エンドフレーム70に組み付けられるモータカバー80にて覆われている。
そして、ヨークハウジング60から突出させた回転軸14の先端部は、ジョイント部材17が取り付けられている。ジョイント部材17は、モータM(モータ本体11)からの回転出力を電動VCT装置の調整機構(図示略)に伝達するため、調整機構と連結されている。調整機構はエンジンバルブ(図示略)を開閉するカム回転軸(図示略)と連結されている。すなわち、モータMからの回転出力にてカム回転軸の作動態様が調整機構を介して調整されて、吸気側や排気側のエンジンバルブの開閉タイミングが調整されるようになっている。
次に、ブラシレスモータMの詳細構成を説明する。
[ステータ]
図1及び図2に示すように、ステータ20は、円環状のステータコア21を有している。ステータコア21には、径方向内側に向かって延出される複数のティース22が周方向に等ピッチで設けられている。各ティース22は、径方向内側端がT字状をなすティース形状をなし、その径方向内周面が回転軸14の回転軸線Lを中心とした円弧面にて形成されている。各ティース22には、インシュレータ23を介して3相の巻線のそれぞれが巻回されている。具体的には、12個のティース22には、周方向に3相巻線、すなわちU相巻線24、V相巻線25、W相巻線26が順番に例えば集中巻きにて巻回されている。そして、これら巻回した巻線24,25,26に3相の駆動電流が供給されてステータ20に回転磁界を形成し、ステータ20の内側に配置したロータ30を正逆回転させる。
[ロータ]
図1〜図3に示すように、ロータ30は、第1及び第2ロータコア31,41と、界磁磁石50と、整流磁石51と、センサマグネット55とを有している。
[第1ロータコア]
第1ロータコア31は、例えば軟磁性材料よりなる電磁鋼板にて形成され、エンドフレーム70側に配置される。第1ロータコア31は、略円板状の第1コアベース32を有し、その中心位置に軸方向に貫通する貫通穴32aが形成されている。貫通穴32aのエンドフレーム70側の外周部には、略円筒状のボス部32bが突出形成されている。貫通穴32aとボス部32bとは、バーリング加工にて同時に形成される。なお、ボス部32bの外径は、回転軸14の基端部を回転可能に支持する軸受16の外径、すなわちエンドフレーム70に設けた軸受16を収容固定する軸受収容部71の内径より小さく形成されている。
貫通穴32a(ボス部32b)には回転軸14が圧入して貫挿され、第1コアベース32が回転軸14に対して圧着固定される。この時、ボス部32bを形成することによって、第1コアベース32は、回転軸14に対して強固に圧着固定される。そして、この第1コアベース32が回転軸14に圧着固定されたとき、ボス部32bは、軸受収容部71に収容固定された軸受16に対して、軸方向において離間するように配置される(図1参照)。
第1コアベース32の外周面32cには、等間隔に複数(本実施形態では4つ)の第1爪状磁極33が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。ここで、第1爪状磁極33において、第1コアベース32の外周面32cから径方向外側に突出した部分を第1基部34といい、軸方向に屈曲された先端部分を第1磁極部35という。
第1基部34と第1磁極部35からなる第1爪状磁極33の周方向両端面33a,33bは、径方向に延びる(軸方向から見て径方向に対して傾斜していない)平坦面となっている。そして、各第1爪状磁極33の周方向の角度、すなわち周方向両端面33a,33b間の角度は、周方向に隣り合う第1爪状磁極33同士の隙間の角度より小さく設定されている。
また、第1磁極部35の径方向外側面36は、軸直交方向断面形状が回転軸14の回転軸線Lを中心とする同心円形状の円弧面を有し、その径方向外側面36に2つの補助溝37を有している。補助溝37は、径方向外側面36の周方向中心から両側にそれぞれ同角度だけずれた位置に形成されている。補助溝37は、軸直交方向断面形状がU字状、すなわち底面が湾曲面にて形成されている。
[第2ロータコア]
第2ロータコア41は、第1ロータコア31と同一材質及び同形状であって、ヨークハウジング60の底部側に配置される。第2ロータコア41は、円板状の第2コアベース42を有し、その中心位置に軸方向に貫通する貫通穴42aが形成されている。貫通穴42aのヨークハウジング60側の外周部には、略円筒状のボス部42bが突出形成されている。貫通穴42aとボス部42bとは、バーリング加工にて同時に形成される。なお、ボス部42bの外径は、回転軸14の先端側部位を回転可能に支持する軸受15の外径、すなわちヨークハウジング60に設けた軸受15を収容固定する軸受収容部61の内径より小さく形成されている。
貫通穴42a(ボス部42b)には回転軸14が圧入して貫挿され、第2コアベース42が回転軸14に対して圧着固定される。この時、ボス部42bを形成することによって、第2コアベース42は、回転軸14に対して強固に圧着固定される。そして、この第2コアベース42が回転軸14に圧着固定されたとき、ボス部42bは、軸受収容部61に収容固定された軸受15に対して、軸方向において離間するように配置されるようになっている(図1参照)。
第2コアベース42の外周面42cには、等間隔に複数(本実施形態では4つ)の第2爪状磁極43が径方向外側に突出されるとともに軸方向に延出形成されている。ここで、第2爪状磁極43において、第2コアベース42の外周面42cから径方向外側に突出した部分を第2基部44といい、軸方向に屈曲された先端部分を第2磁極部45という。
第2基部44と第2磁極部45からなる第2爪状磁極43の周方向両端面43a,43bは径方向に延びる平坦面とされている。そして、各第2爪状磁極43の周方向の角度、すなわち周方向両端面43a,43b間の角度は、周方向に隣り合う第2爪状磁極43同士の隙間の角度より小さく設定されている。
また、第2磁極部45の径方向外側面46は、軸直交方向断面形状が回転軸14の回転軸線Lを中心とする同心円形状の円弧面を有し、その径方向外側面46に2つの補助溝47を有している。補助溝47は、径方向外側面46の周方向中心から両側にそれぞれ同角度だけずれた位置に形成されている。補助溝47は、軸直交方向断面形状がU字状、すなわち底面が湾曲面にて形成されている。
そして、このような第2ロータコア41は、各第2爪状磁極43が第1ロータコア31の各第1爪状磁極33間となるようにして第1ロータコア31と対向させて組み合わされる。このとき、第2コアベース42の内側面42dと第1コアベース32の内側面32dとの軸方向の間に界磁磁石50が介在される。
[界磁磁石]
図3に示すように、界磁磁石50は、円板状の永久磁石であって、その中央部に貫通穴50aが形成されている。界磁磁石50は、その貫通穴50aに円筒状のスリーブ50bが貫挿されている。スリーブ50bは、本実施形態では回転軸14と同じステンレス製(非磁性)にて形成されている。界磁磁石50の外径は、第1及び第2コアベース32,42の外径と一致するように設定されている。従って、界磁磁石50の外周面50cが第1及び第2コアベース32,42の外周面32c,42cと面一となる。
界磁磁石50は、軸方向に磁化されていて、第1ロータコア31側をN極、第2ロータコア41側をS極となるように磁化されている。従って、この界磁磁石50によって、第1ロータコア31の第1爪状磁極33はN極として機能し、第2ロータコア41の第2爪状磁極43はS極として機能する。
つまり、本実施形態のロータ30は、界磁磁石50を用いた所謂ランデル型ロータとして構成されている。ロータ30は、N極となる4つの第1爪状磁極33と、S極となる4つの第2爪状磁極43とが周方向に交互に配置されており、磁極数は8極である。すなわち、本実施形態のブラシレスモータMは、ロータ30の極数が2×n(但し、nは自然数)に設定されるとともに、ステータ20のティース22の数が3×nに設定され、具体的にはn=4とし、ロータ30の極数が「8」、ステータ20のティース22の数が「12」に設定されている。
[整流磁石(補助磁石)]
ロータ30は、界磁磁石50の外周側に補助磁石としての整流磁石51を備えている。整流磁石51は、円環状をなすよう形成される。なお、界磁磁石50と整流磁石51とは、異なる材料で構成される。具体的には、界磁磁石50は、例えば異方性の焼結磁石であり、例えばフェライト磁石、サマリウムコバルト(SmCo)磁石、ネオジム磁石等で構成される。整流磁石51は、例えばボンド磁石(プラスチックマグネット、ゴムマグネット等)であり、例えばサマリウム鉄窒素(SmFeN)系磁石、サマリウムコバルト(SmCo)系磁石、ネオジム磁石等などの希土類磁石で構成される。
図3に示すように、整流磁石51は、背面磁石部52,53と極間磁石部54とを有し、背面磁石部52,53及び極間磁石部54のそれぞれの磁気的機能により第1及び第2ロータコア31,41(第1及び第2爪状磁極33,43)からの漏れ磁束を抑えるように磁化された極異方性磁石である。
具体的には、一方の背面磁石部52は、第1爪状磁極33の第1磁極部35の内周面と、第2コアベース42の外周面42cとの間に配置される。そして、背面磁石部52は、第1磁極部35の内周面に当接する側がその第1磁極部35と同極のN極に、第2コアベース42の外周面42cに当接する側がその第2コアベース42と同極のS極となるように径方向成分を主として磁化されている。
他方の背面磁石部53は、第2爪状磁極43の第2磁極部45の内周面と、第1コアベース32の外周面32cとの間に配置される。そして、背面磁石部53は、第2磁極部45の内周面に当接する側がその第2磁極部45と同極のS極に、第1コアベース32の外周面32cに当接する側がその第1コアベース32と同極のN極となるように径方向成分を主として磁化されている。
極間磁石部54は、第1爪状磁極33と第2爪状磁極43との周方向の間に配置されている。極間磁石部54は、周方向において第1爪状磁極33側がN極に、第2爪状磁極43側がS極となるように周方向成分を主として磁化されている。
[センサマグネット]
センサマグネット55は、断面略矩形状で円環状をなし、軸方向一端面がロータ30の本体側の固定部位Aに対して固定するための固定面55aとなっている。固定面55aは、センサマグネット55の全周に亘って設けられる円環状の平坦面をなしている。
これに対応して、センサマグネット55を固定するためのロータ30の本体側の固定部位Aとしては、第1ロータコア31と整流磁石51とに跨る円環状の面、詳しくは、第1コアベース32の第1爪状磁極33における第1基部34の端面と、整流磁石51における背面磁石部52,53の端面及び極間磁石部54の端面の一部とがなす周方向に略面一となる円環状の平坦面として構成されている。
そして、センサマグネット55は、固定面55aとロータ30の本体側の固定部位Aとの間に塗布される接着剤にてその固定部位Aに対して加圧されて接着固定される。このようにしてセンサマグネット55は、自身の磁極とロータ30の磁極、すなわち第1及び第2爪状磁極33,43とが対応するようにして接着固定されている。
[磁気センサ]
また図1に示すように、センサマグネット55に対して軸方向に所定の間隔を有して対向するホールIC等の磁気センサ56が制御回路12の回路基板12aに設けられる。ここで、制御回路12の回路基板12aは、エンドフレーム70におけるヨークハウジング60とは反対側の面に配置されているが、磁気センサ56は、そのエンドフレーム70に設けた貫通窓70aを介してセンサマグネット55と対向している。そして、ロータ30と一体的にセンサマグネット55が回転することで、磁気センサ56はそのセンサマグネット55の磁極に応じた検出信号を出力する。磁気センサ56からの検出信号を受けた制御回路12は、その検出信号に基づいてロータ30の回転位置(角度)を算出するとともに回転数(速度)等を算出し、ブラシレスモータMの駆動制御を行う。
[制御回路及びその周辺]
上記したように本実施形態のモータMのモータケース13は、ヨークハウジング60と、エンドフレーム70と、モータカバー80とを有する。
図4に示すように、ヨークハウジング60の開口部60aには、その径方向外側に延出されるフランジ部62が形成されている。フランジ部62には、周方向の略等間隔の3箇所に径方向外側に突出したヨーク側取付部63が形成されている。ヨーク側取付部63は、ブラシレスモータMを外部(すなわち車両におけるモータMの取付け場所)に固定するためのものであり、各ヨーク側取付部63には、図示しない固定用のねじが挿通される取付孔63aが形成されている。また、フランジ部62には、中心を挟む略反対側の2箇所にヨーク側かしめ部64が形成されている。各ヨーク側かしめ部64は、フランジ部62の外周縁から径方向外側に突出するとともに、その先端部がヨークハウジング60の底部と反対側を向くように屈曲され、更にその先端部が二股状に形成されている。
エンドフレーム70は、ヨークハウジング60の開口部60aを全体的に覆う平板部72と、平板部72の周縁部(エンドフレーム70の周縁部)に沿ってヨークハウジング60と反対側に立設された側壁73とを有する。側壁73の端面73aは、回転軸14の軸方向と直交する平面状をなし、モータカバー80との当接面(固定面)となっている。側壁73の外側面には、ヨーク側かしめ部64と対応する2箇所にヨーク固定部74が形成されている。各ヨーク固定部74はそれぞれ2つの係止突起を有し、各係止突起間に各ヨーク側かしめ部64を配置し二股状の先端部を広げて各係止突起に係止させることで、図5に示すようにエンドフレーム70がヨークハウジング60に固定される。
また、側壁73の外側面には、ヨーク側取付部63と対応する3箇所にベース側取付部75が形成されている。各ベース側取付部75は、ヨーク側取付部63とともにモータMを外部に固定するためのものであり、各ベース側取付部75には、図示しない固定用のねじが挿通される取付孔75aが形成されている。また、側壁73の外側面における各ベース側取付部75の近傍位置の3箇所には、被係止部76が形成されている。
また、側壁73の外側面には、コネクタ部77が形成されている。コネクタ部77は、制御回路12に電気的に接続された図示しないコネクタ端子をその内部に備えている。このコネクタ部77には、外部から延びる給電用の図示しない外部コネクタが接続される。
図4及び図5に示すように、平板部72の略中央部には軸受収容部71が設けられている。軸受収容部71は、ヨークハウジング60と反対側に円形状に突出するとともに、軸受16の収容のためにヨークハウジング60側に開口する軸受収容凹部71aを有する(図1参照)。軸受収容部71の突出側の端面71bは、側壁73の端面73aと同一平面となっている。
軸受収容部71の外側面と側壁73の内側面との間の平板部72上には、両側面間を繋ぐように延びる3つの補強リブ91〜93が立設されている。補強リブ91〜93の端面91a〜93aは、回転軸14の軸方向と直交する平面状をなし、側壁73の端面73a及び軸受収容部71の端面71bと同一平面となっている。
また、補強リブ91〜93は、側壁73の内側空間を仕切る役目も担っている。コネクタ部77と隣接し、補強リブ91から補強リブ93の間の反時計回り側の空間は、制御回路収容凹部78としている。制御回路収容凹部78は、後述するがコネクタ部77に近い側が基板収容凹部78a、コネクタ部77と遠い側が給電ターミナル収容凹部78bと更に分けられる。基板収容凹部78aと給電ターミナル収容凹部78bとは、回路基板12aに搭載のターミナル部94にて互いの空間が仕切られる。
制御回路収容凹部78には、モータ本体11の駆動制御を行う制御回路12が収容されている。制御回路12は、各種電子部品が搭載された平板状の回路基板12aを備えている。回路基板12aは、主面が回転軸14の軸方向に向けられて基板収容凹部78aに収容され、ねじ12bにて平板部72に固定される。制御回路12(回路基板12a)は、コネクタ部77を構成するコネクタ端子と電気的に接続され、コネクタ端子を通じて外部と電気的に接続される。
制御回路12(回路基板12a)におけるコネクタ部77とは反対側縁部には、ターミナル部94が搭載されている。ターミナル部94は、3本の給電ターミナル95〜97の先端の接続部95a〜97aが突出するように構成されている。これに対応して、給電ターミナル収容凹部78b内の平板部72には、接続孔72aが貫通形成されている。そして、接続孔72aにおいて、ステータ20の各相の巻線24〜26の接続端末24a〜26aが挿通され、各給電ターミナル95〜97の接続部95a〜97aとそれぞれ接続される。これにより、巻線24〜26が制御回路12(回路基板12a)と電気的に接続される。接続態様については後述する。
給電ターミナル収容凹部78bに隣接の補強リブ93から補強リブ92の間の空間は、中性点ターミナル収容凹部79としている。中性点ターミナル収容凹部79内の平板部72には、配置孔72bが形成されている。そして、配置孔72bにおいて、ステータ20の各相の巻線24〜26の中性点24b〜26bを互いに接続する中性点ターミナル98が挿通状態で配置される。
図4及び図5に示すように、モータカバー80は、エンドフレーム70に対してヨークハウジング60と反対側に配置され、制御回路収容凹部78や中性点ターミナル収容凹部79を含む側壁73の内側空間を覆い、収容される制御回路12やモータ本体11側への水や塵埃の侵入を防止する。モータカバー80は、板状をなして周縁の3箇所に折曲片81を有しており、各折曲片81がエンドフレーム70の被係止部76に対して折り曲げられて掛け止められることで、エンドフレーム70に対して取り付けられる。その際、モータカバー80は、側壁73、軸受収容部71及び補強リブ91〜93の各端面73a,71b,91a〜93aとそれぞれ当接し、各当接部間に接着剤を介在させて取り付けられる。
次に、巻線24〜26と制御回路12(回路基板12a)との電気的接続について、図6〜図8等を用いて説明する。
図6に示すように、制御回路12(回路基板12a)が組み付けられたエンドフレーム70がヨークハウジング60に固定されると、接続孔72aを通じて巻線24〜26の接続端末24a〜26aが給電ターミナル95〜97の接続部95a〜97aとそれぞれ近接配置される。なお、図6(図5)は、接続処理前の状態を示している。
給電ターミナル95〜97の接続部95a〜97aは、それぞれ板状ターミナルの先端部分を屈曲して同様な形状に形成され、接続処理前の形状としては図7に示すようになっている。図7は、代表して給電ターミナル95の接続部95aを示す。
接続部95aは、屈曲手前の直線部101と、直線部101から若干外側に広がるように略U字状に湾曲させて折り返される折返し部102と、折返し部102から一旦直線部101に近接しその後離間する形状(直線部101側に凸に湾曲する形状)をなす逆湾曲部103と、逆湾曲部103から直線部101の離間方向に直線状に延びる先端突出部104とを有する。先端突出部104は、折返し部102の外側面よりも外側に突出する。また、接続部95aにおいて、直線部101と、折返し部102と、逆湾曲部103における直線部101に近接する側部分とで巻線24の接続端末24aの直径よりも大きい内径の略環状をなす環状部105が構成されており、環状部105の内側に巻線24の接続端末24aが挿入配置される。接続部95aは、その全体形状が「R形状」にて形成されている。
ここで、本実施形態の巻線24(,25,26)には、絶縁樹脂にてコーティングされたエナメル線(ポリイミド樹脂にてコーティングされた銅線等)が用いられている。そのため、巻線24の接続端末24aが挿入状態の環状部105に対して、ヒュージング(熱かしめ)による電気的な接続処理が行われる。
図8に示すように、ヒュージングを行うために第1電極X1及び第2電極X2が用いられ、第1電極X1が直線部101の外側面に当接、第2電極X2が折返し部102の外側面に当接する。この場合、先端突出部104にも第2電極X2が当接するようにする。そして、第1電極X1と第2電極X2とが近接することによる圧縮(かしめ)が行われるとともに、第1電極X1と第2電極X2との間で巻線24の接続端末24aと給電ターミナル95の接続部95aとの接合に適した電流が流される。
第1電極X1と第2電極X2との圧縮(かしめ)時において、逆湾曲部103の湾曲凸部の先端部分、すなわち湾曲面をなす接触部106が直線部101の内側面に圧接し、確実性高く閉じた環状部105が構成される。またこの場合、先端突出部104が折返し部102の外側面よりも外側に突出していることから、接触前では接触部106の直線部101への接触を促進(誘導)し、接触後では接触部106の直線部101への圧接力が増すように作用し、接触部106と直線部101との接触がより確実に行われるようになっている。
そして、第1電極X1と第2電極X2との間に電流が流れると、代表的な電流経路α,β,γ(αは折返し部102側を流れる経路、βは直線部101から接続端末24aを介して折返し部102側を渡る経路、γは接触部106を渡る経路)にて巻線24の接続端末24aの周囲を囲繞するように電流が流れる。そのため、接続端末24aの全周が確実に発熱し、接続端末24aの絶縁被覆が全周でより確実に溶けて、巻線24の接続端末24aと給電ターミナル95の接続部95aとが金属接触にて確実に接合されるようになっている。
これに対して、図9(a)の第1比較例と、図9(b)の第2比較例との接続態様と比較してみる。図9(a)の給電ターミナル95の接続部95xは、直線部101と折返し部102とからなる略U字状をなしている。そして、折返し部102の内側に巻線24の接続端末24aを挿入配置し、第1及び第2電極X1,X2を用いるヒュージングが行われると、第1及び第2電極X1,X2が接続部95xを圧縮しても折返し部102から先の先端部107は直線部101に接触せず、電流経路はα,βとなって、接続端末24aの絶縁被覆は略半周だけ溶けることが多くなる。
また、図9(b)の給電ターミナル95の接続部95yは、直線部101と折返し部102と、折返し部102から先の先端部108が直線部101に向かうように折り曲げられた略P字状をなしている。そして、折返し部102の内側に巻線24の接続端末24aを挿入配置し、第1及び第2電極X1,X2を用いるヒュージングが行われると、第1及び第2電極X1,X2による接続部95yの圧縮にて先端部108の端部エッジ109が直線部101に接触する。しかしながら、給電ターミナル95(,96,97)は、金属板材のプレス打ち抜きにて作製されるものであって、先端部108の端部エッジ109の精度はさほど高くはない。そのため、端部エッジ109が直線部101に接触する際、接触点が少なかったり接触圧が低くなったりする状況になる得るため、電流経路はα,β,γを成立できる構造であるが、電流経路γの成立の確実性が低い。そのため、給電ターミナル95の個体差等で、接続端末24aの絶縁被覆は全周溶けるものもあれば、溶ける範囲が略半周程度に止まるものもある。
これら第1及び第2比較例に対して本実施形態の接続部95aは、電流経路はα,β,γの成立の確実性が高い構造のため、接続端末24aの絶縁被覆は全周溶ける確実性が高く、巻線24の接続端末24aと給電ターミナル95の接続部95aとの電気的接続が高いものとなっている。このような接合手法は、給電ターミナル96,97の接続部96a,97aと巻線25,26の接続端末25a,26aとの電気的接続でも行われる。また、中性点ターミナル98についても同様の接続態様にて電気的接続が図られている。
次に、本実施形態の効果を以下に記載する。
(1)給電ターミナル95〜97の接続部95a〜97aは、折返し部102の手前部位である直線部101に対して折返し部102より先の接触可能部位が逆湾曲部103の湾曲凸部の先端部分、すなわち湾曲面をなす接触部106であるため、ヒュージングを行うための一対の接合用の第1及び第2電極X1,X2による圧接にてその接触部106を折返し部102の手前の直線部101に対して安定した接触状態とすることができる。つまり、接続部95a〜97aにおいて巻線24〜26の接続端末24a〜26aの周囲を囲繞する環状部105を確実に構成でき、ヒュージングによる接続端末24a〜26aの被覆除去を全周に亘ってより確実に行うことができる。これにより、給電ターミナル95〜97の接続部95a〜97aと巻線24〜26の接続端末24a〜26aとの接合性向上を図ることができ、ひいてはブラシレスモータMの信頼性向上等に貢献することができる。
(2)給電ターミナル95〜97の接続部95a〜97aにおいて接触部106よりも更に先の先端部が折返し部102の外側面よりも外側に突出する先端突出部104として構成したため、先端突出部104が折返し部102よりも先に接合用の第2電極X2と接触することで直線部101への接触部106の接触を促進(誘導)したり、第2電極X2の圧接を先端突出部104が受けることで直線部101への接触部106の圧接力を増すように作用させることができる。これにより、給電ターミナル95〜97の接続部95a〜97aと巻線24〜26の接続端末24a〜26aとの一層の接合性向上を図ることができる。
なお、上記実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、折返し部102の次に逆湾曲部103を形成し、折返し部102の手前の直線部101に対して湾曲面を有する接触部106を接触させるようにしたが、例えば図10に示す接続部95aは略P字状をなしているが、折返し部102の手前の直線部101に対する接触可能部位としての端部エッジに潰し加工が施されている。つまり、直線部101に対する接触部110は潰し面となっているため、上記実施形態と同様に、安定した接触状態を得ることが可能である。
また、接続部95aの形状は上記に限らず適宜変更してもよい。例えば、折返し部102の手前部位は直線形状(直線部101)でなくてもよい。接触部106より更に先の先端部(先端突出部104)を折返し部102の外側面から特に突出させず、面一程度に形成してもよい。
・上記実施形態のブラシレスモータMはランデル型であったが、他の構成のブラシレスモータであってもよい。
・上記実施形態のブラシレスモータMは電動VCT用に用いるものであったが、電動VCT以外の装置の駆動源として用いるものであってもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想を以下に追記する。
(イ)制御回路一体型のブラシレスモータに用いられ、制御回路側の給電ターミナルとステータの巻線との接続が図られるその給電ターミナルと巻線との接合方法であって、
給電ターミナルの接続部は、前記巻線の接続端末の周囲を囲繞可能とするために折返し部を含み、前記折返し部の手前部位に対して前記折返し部より先の接触可能部位が湾曲面若しくは潰し面にて構成されるものであり、
ヒュージングを行うための一対の接合用電極による圧接にて前記湾曲面若しくは潰し面よりなる接触可能部位を前記折返し部の手前部位に接触させて環状部とし、前記ヒュージングによる接合がなされることを特徴とする給電ターミナルと巻線との接合方法。
M…ブラシレスモータ、12…制御回路、24,25,26…巻線、24a,25a,26a…接続端末、95,96,97…給電ターミナル、95a,96a,97a…接続部、101…直線部(折返し部の手前部位)、102…折返し部、104…先端突出部(先端部)、105…環状部、106…接触部(接触可能部位)、110…接触部(接触可能部位)、X1…第1電極(接合用電極)、X2…第2電極(接合用電極)。

Claims (3)

  1. 制御回路一体型のブラシレスモータに用いられ、制御回路側の給電ターミナルとステータの巻線との接続が図られるその給電ターミナルであって、
    給電ターミナルの接続部は、前記巻線の接続端末の周囲を囲繞可能とするために折返し部を含み、前記折返し部の手前部位に対して前記折返し部より先の接触可能部位が湾曲面若しくは潰し面にて構成され、ヒュージングを行うための一対の接合用電極による圧接にて前記湾曲面若しくは潰し面よりなる接触可能部位が前記折返し部の手前部位に接触して環状部となることが可能に構成されていることを特徴とする給電ターミナル。
  2. 請求項1に記載の給電ターミナルにおいて、
    前記接続部は、前記接触可能部位よりも更に先の先端部が前記折返し部の外側面よりも外側に突出するように構成されていることを特徴とする給電ターミナル。
  3. 制御回路一体型のブラシレスモータにおいて、制御回路側の給電ターミナルとステータの巻線との接続が図られてなるブラシレスモータであって、
    前記給電ターミナルの接続部は、前記巻線の接続端末の周囲を囲繞可能とするために折返し部を含み、前記折返し部の手前部位に対して前記折返し部より先の接触可能部位が湾曲面若しくは潰し面にて構成され、ヒュージングを行うための一対の接合用電極による圧接にて前記湾曲面若しくは潰し面よりなる接触可能部位を前記折返し部の手前部位に接触させて環状部として前記ヒュージングによる接合がなされていることを特徴とするブラシレスモータ。
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