JP2022025830A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、端子台の変形やコイル線の断線を抑制しつつ、端子ピンに巻回したコイル線を半田付けすることができるモータを提供すること。【解決手段】モータ１において、金属線に絶縁樹脂層がコーティングされたコイル線２６０は、樹脂製の端子台２９に保持された金属製の端子ピン２７１に巻回され、半田付けされている。コイル線２６０は、端子ピン２７１に巻回された第１巻回部２６６と、第１巻回部２６６と端子台２９との間で端子ピン２７１に巻回された第２巻回部２６７とを備えており、根元側の第２巻回部２６７は、先端側の第１巻回部２６６より狭いピッチで巻回されている。このため、端子ピン２７１に巻回されたコイル線２６０を第１半田９１によって端子ピン２７１に接続する際、ピッチの狭い第２巻回部２６７では、第１半田９１の熱がコイル線２６０に伝わりにくい。【選択図】図４

Description

本発明は、端子ピンにコイル線が巻回されたモータに関するものである。

ステッピングモータ等の製造工程では、インシュレータ等に設けた樹脂製の端子台に端子ピンを固定しておき、金属線に絶縁樹脂層がコーティングされたコイル線をインシュレータに巻回してコイルを形成した後、端子ピンにコイル線を絡げる（特許文献１参照）。かかるモータにおいて、端子ピンに巻回したコイル線に対して半田付けを行えば、コイル線が端子ピンから解けることを防止することができる。

特開２００９－７７５９６号公報

端子ピンに巻回したコイル線に対して半田付けを行う際、コイル線が広いピッチで端子ピンに巻回してある場合には、コイル線の間に半田がスムーズに入り込むため、半田の熱がコイル線に伝わりやすい。このため、コイル線を覆う絶縁樹脂層が剥がれやすいので、半田を短時間で行うことができる一方、絶縁樹脂層が広い範囲で剥がれやすいので、コイル線において絶縁樹脂層が剥がれた部分が端子台と接する箇所で断線しやすいという問題点がある。これに対して、コイル線が狭いピッチで端子ピンに絡げてある場合には、コイル線の間に半田が入り込みにくいため、半田の熱がコイル線に伝わりにくい。従って、コイル線を覆う絶縁樹脂層が剥がれにくいので、絶半田時間が長くなる。このため、半田の熱が端子ピンを介して端子台に伝わって、端子台が変形し、端子ピンが傾く等の問題が発生しやすい。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、端子台の変形やコイル線の断線を抑制しつつ、端子ピンに巻回したコイル線を半田付けすることができるモータを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明に係るモータは、金属線に絶縁樹脂層がコーティングされたコイル線からなるコイルと、前記コイルから引き出されたコイル線が巻回された金属製の端子ピンと、前記端子ピンを保持する樹脂製の端子台と、を有し、前記コイル線は、前記端子ピンに巻回された第１巻回部と、前記第１巻回部と前記端子台との間で前記端子ピンに前記第１巻回部より狭いピッチで巻回された第２巻回部と、を備えることを特徴とする。

本発明において、コイル線は、端子ピンに巻回された先端側の第１巻回部と、第１巻回部と端子台との間で端子ピンに巻回された根元側の第２巻回部とを備えており、根元側の第２巻回部は、先端側の第１巻回部より狭いピッチで巻回されている。このため、端子ピンに巻回されたコイル線を第１半田によって端子ピンに接続する際、ピッチの広い第１巻回部に合わせて、第１半田の温度や半田付け時間を設定すると、ピッチの狭い第２巻回部では、第１半田を設ける際の熱がコイル線に過剰に伝わらないので、コイル線において第２巻回部とコイルとの間で絶縁樹脂層が剥がれた部分が端子台の角等と接する箇所で断線するという事態が発生しにくい。また、半田の熱が端子ピンを介して端子台に伝わりにく
いので、端子台が熱で変形するという事態が発生しにくい。

本発明において、前記第１巻回部および前記第２巻回部のうち、前記第１巻回部のみで前記コイル線が第１半田により前記端子ピンに接続されている態様を採用することができる。かかる態様によれば、半田の熱が端子ピンを介して端子台に伝わることをより抑制することができる。

本発明において、前記コイルが巻回された筒状の胴部と、前記胴部の軸線方向の両端から径方向外側に突出した一対の鍔部と、を備えたインシュレータを有し、前記端子台は、前記一対の鍔部のうちの少なくとも一方に設けられている態様を採用することができる。

本発明において、前記端子台は、前記コイルから引き出された２本の前記コイル線が各々、巻回された２本の前記端子ピンを保持し、前記コイルから前記２本の端子ピンまで延在する前記２本のコイル線は、前記コイルから前記端子ピンまで延在する途中で交差している態様を採用することができる。本発明によれば、半田の熱が端子ピンの根元側に巻回されたコイル線に伝わりにくいので、コイル線同士が交差している場合でも、交差部分で絶縁樹脂層が剥がれることを原因とする短絡が発生しにくい。また、溶融した半田が交差部分まで到達することを原因とする短絡が発生しにくい。

本発明において、前記第１巻回部における前記コイル線のピッチは、前記コイル線の線径より広い態様を採用することができる。

本発明において、前記第１巻回部では、前記コイル線が３回以上巻回されている態様を採用することができる。

本発明において、前記コイル線の線径が０．１ｍｍ以下である態様を採用することができる。

本発明において、前記端子台には、前記端子ピンの突出方向に向けて前記第１巻回部と前記第２巻回部との境界より大きく突出した突部を備え、前記端子ピンには、前記突部によって前記端子ピンの根元からの高さ位置が規定された基板が第２半田により前記コイル線に電気的に接続されている態様を採用することができる。

本発明において、前記基板は、前記第１巻回部および前記第２巻回部のうち、前記第１巻回部のみで前記第２半田により前記コイル線に電気的に接続されている態様を採用することができる。

本発明において、コイル線は、端子ピンに巻回された先端側の第１巻回部と、第１巻回部と端子台との間で端子ピンに巻回された根元側の第２巻回部とを備えており、根元側の第２巻回部は、先端側の第１巻回部より狭いピッチで巻回されている。このため、端子ピンに巻回されたコイル線を第１半田によって端子ピンに接続する際、ピッチの広い第１巻回部に合わせて、第１半田の温度や半田付け時間を設定すると、ピッチの狭い第２巻回部では、第１半田を設ける際の熱がコイル線に過剰に伝わらないので、コイル線において第２巻回部とコイルとの間で絶縁樹脂層が剥がれた部分が端子台の角等と接する箇所で断線するという事態が発生しにくい。また、半田の熱が端子ピンを介して端子台に伝わりにくいので、端子台が熱で変形するという事態が発生しにくい。

本発明の実施形態に係るモータの斜視図。 図１に示すモータの分解斜視図。 図１に示す端子台等の説明図 図１に示す端子ピンにコイル線を巻回した様子を示す説明図。 本発明の別の実施形態に係るモータの斜視図。

図面を参照して、本発明を適用したモータ１を説明する。以下に参照する図面では、モータ１の回転中心軸線が延在する方向を軸線Ｌ方向とし、軸線Ｌ方向において、モータ１の回転が出力される側を出力側Ｌ１とし、出力側Ｌ１とは反対側を反出力側Ｌ２として説明する。また、径方向外側および径方向内側とは、軸線Ｌを中心とする半径方向を意味する。

（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るモータ１の斜視図である。図２は、図１に示すモータ１の分解斜視図である。

図１および図２に示すモータ１は、ＰＭ型のステッピングモータであり、円環状のステータ２と、その内側に配置されたロータ３とを備えている。ロータ３は、モータ軸３１と、モータ軸３１に固定された永久磁石３２とを備えている。本形態において、モータ１は、例えば、ステータ２からなる本体部分の外径が１０ｍｍ以下である。例えば、本体部分の外径が４．５ｍｍである。また、モータ１の本体部分は、断面楕円形状、あるいは断面長円形状である場合、小径側での寸法は１０ｍｍ以下である。例えば、小径側での本体部分の寸法は４．５ｍｍである。

ステータ２は、モータ軸３１の軸線Ｌ方向に配列された第１ステータ組２１および第２ステータ組２２を備えている。第１ステータ組２１および第２ステータ組２２は、同一の構造を有していることから、対応する部材には同一の符号を付してある。第１ステータ組２１および第２ステータ組２２は各々、コイル２６を備えており、コイル２６の軸線Ｌ方向の両側に内コア２４および外コア２５が配置されている。内コア２４は、モータ軸３１の軸線Ｌ方向においてステータ２の内側に位置しており、外コア２５は外側に位置している。

コイル２６は、コイル線２６０が環状のインシュレータ２３の円筒状の胴部２３０に巻き回されることにより構成されている。コイル２６は、金属線の周りにウレタン樹脂等の絶縁樹脂層が３μｍ～５μｍ程度の厚さにコーティングされている。本形態では、モータ１の本体部分の小径化に伴い、線径が０．１ｍｍ以下のコイル線２６０が用いられている。本形態では、例えば、線径が００６ｍｍのコイル線２６０が用いられている。

インシュレータ２３は、胴部２３０の軸線Ｌ方向の両側に鍔部２３１、２３２を有しており、軸線Ｌ方向において、内コア２４および外コア２５の環状部２４５、２５５は各々、鍔部２３１、２３２に重なる。内コア２４および外コア２５は、環状部２４５、２５５の内縁から軸線Ｌ方向に折れ曲がった複数の極歯２４０、２５０を有しており、極歯２４０、２５０は、インシュレータ２３の胴部２３０の内周面に沿って周方向に交互に配置される。外コア２５は、コイル２６の外周面に沿って延びる筒状板部２５１を備えており、この筒状板部２５１はコイル２６を内側に収納するモータケース１１を構成している。

モータケース１１の軸線Ｌ方向の両端面には円環状の端板１１１、１１２が接合されており、端板１１１、１１２には、モータ軸３１の軸線Ｌ方向の両端部を回転可能に支持するラジアル軸受１１３、１１４が保持されている。また、モータ軸３１には、永久磁石３２の両側に重なるようにワッシャ１１５、１１６が装着されている。

第１ステータ組２１および第２ステータ組２２のいずれにおいても、外コア２５の筒状板部２５１には切り欠き部２５２が形成されており、切り欠き部２５２からは、インシュレータ２３の鍔部２３１と一体に形成された樹脂製の端子台２９が径方向外側に突出している。端子台２９には、一対の端子ピン２７１、２７２が保持されている。端子ピン２７１、２７２は金属製の角棒であり、一方の端部が端子台２９に保持されている。かかる態様は、例えば、インシュレータ２３を成形する際、インサート成形によって、端子ピン２７１、２７２を端子台２９と一体化する。

端子台２９の径方向外側の端面２９１には、端子ピン２７１、２７２の間から径方向外側に突出した断面台形形状の突部２９９が形成されている。

本形態では、コイル２６から引き出されたコイル線２９の２本の端部２６１、２６２は、端子台２９の出力側Ｌ１の側面２９２に沿って端子ピン２７１、２７２に向けて延在している。ここで、端部２６１、２６２は、コイル２６から端子ピン２７１、２７２まで延在する途中で交差している。より具体的には、端部２６１は、端子ピン２７１、２７２のうち、遠い位置にある端子ピン２７１まで側面２９２に沿って延在し、端子ピン２７１に対して端子ピン２７２とは反対側の外側を通って巻回されているのに対し、端部２６２は、端子ピン２７１、２７２のうち、遠い位置にある端子ピン２７２まで側面２９２に沿って延在し、端子ピン２７２に対して端子ピン２７１とは反対側の外側を通って巻回されている。従って、端部２６１、２６２は、側面２９２と重なる位置で交差している。それ故、端部２６１、２６２が緩んでモータケース１１の切り欠き部２５２の縁に接するという事態が発生しにくい。

（コイル線２６０の端子ピン２７１への巻回構造等）
図３は、図１に示す端子台２９等の説明図である。図３には、端子ピン２７１、２７２に巻回したコイル線２６０に対する半田付けの前後の様子を示してある。図４は、図１に示す端子ピン２７１にコイル線２６０を巻回した様子を示す説明図である。図４には、図１に示す端子ピン２７１に基板８を接続する前後の様子を模式的に示してある。なお、端子ピン２７２にコイル線２６０の端部２６２を巻回した様子は、端子ピン２７１にコイル線２６０の端部２６１を巻回した様子はと同様であるため、図４では、端子ピン２７２およびコイル線２６０の端部２６２の図示を省略してある。

図３に示すように、本形態では、第１工程ＳＴ１において、端子ピン２７１、２７２の根元側から先端側に向けてコイル線２６０の端部２６１、２６２を巻回した後、第２工程ＳＴ２では、端子ピン２７１、２７２を先端側から半田槽に浸漬して半田付けを行い、第１半田９１によってコイル線２６０を端子ピン２７１、２７２に接続する。このため、端子ピン２７１、２７２に巻回したコイル線２６０が解けるという事態が発生しにくい。

本形態では、第１工程ＳＴ１を行う際、コイル線２６０のピッチを途中で広げる。従って、図４に示すように、コイル線２６０は、端子ピン２７１に巻回された第１巻回部２６６と、第１巻回部２６６と端子台２９との間で端子ピン２７１に第１巻回部２６６より狭いピッチで巻回された第２巻回部２６７とを備える。

本形態において、第１巻回部２６６におけるコイル線２６０のピッチＰ１は、コイル線２６０の線径より広く、第２巻回部２６７におけるコイル線２６０のピッチＰ２は、コイル線２６０の線径より狭い。また、第１巻回部２６６におけるコイル線２６０の巻回数は３回以上であり、第２巻回部２６７におけるコイル線２６０の巻回数は、第１巻回部２６６より少ない。

第１半田９１を形成するためにコイル線２６０に対して半田付けを行う際、コイル線２６０が広いピッチで端子ピン２７１に絡げてある場合には、コイル線２６０の間に半田がスムーズに入り込むため、半田の熱がコイル線２６０に伝わりやすい。これに対して、コイル線２６０が狭いピッチで端子ピン２７１に絡げてある場合には、コイル線２６０の間に半田が入り込みにくいため、半田の熱がコイル線２６０に伝わりにくい。本形態では、第１巻回部２６６および第２巻回部２６７のうち、コイル線２６０のピッチが広い第１巻回部２６６に合わせて、半田時間を設定する。それ故、本形態では、第２巻回部２６７は半田付けされていない。

本形態では、モータ１を機器に搭載する際、第３工程ＳＴ３において、端子ピン２７１に第１半田９１によって固定されたコイル線２６０の端部２６１を基板８のランド８２に第２半田９２によって電気的に接続する。その際、基板８は、突部２９９によって端子台２９の端面２９１からの高さ位置が規定される。本形態において、突部２９９は、端子ピン２７１の突出方向に向けて第１巻回部２６６と第２巻回部２６７との境界２６８より大きく突出している。このため、基板８のランド８２は、第１巻回部２６６で第２半田９２によりコイル線２６０と電気的に接続され、第２巻回部２６７とは第２半田９２による電気的な接続は行われない。

本形態において、基板８は、樹脂フィルムからなる基材８１にランド８２が形成されたフレキシブル配線基板であり、ランド８２を含めた基板８の厚さは、例えば、０．３ｍｍである。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態のモータ１において、コイル線２６０は、端子ピン２７１に巻回された第１巻回部２６６と、第１巻回部２６６と端子台２９との間で端子ピン２７１に巻回された第２巻回部２６７とを備えており、根元側の第２巻回部２６７は、先端側の第１巻回部２６６より狭いピッチで巻回されている。また、端子ピン２７１に巻回されたコイル線２６０を第１半田９１によって端子ピン２７１に接続する際、ピッチの広い第１巻回部２６６に合わせて、半田の温度や半田付け時間を設定する。このため、ピッチの狭い第２巻回部２６７では、第１半田９１の熱がコイル線２６０に過剰に伝わらないので、コイル線２６０において第２巻回部２６７とコイル２６との間で絶縁樹脂層が剥がれた部分が端子台２９の角等と接する箇所で断線するという事態が発生しにくい。また、半田の熱が端子ピン２７１を介して端子台２９に伝わりにくいので、端子台２９が熱で変形するという事態が発生しにくい。それ故、端子台２９の熱変形や軟化等によって端子ピン２７１が傾くという事態が発生しにくい。

また、本形態では、第１巻回部２６６および第２巻回部２６７のうち、第１巻回部２６６のみでコイル線２６０が第１半田９１により端子ピン２７１に接続されている。このため、半田の熱が端子ピン２７１を介して端子台２９に伝わることをより抑制することができる。また、第１巻回部２６６におけるコイル線２６０のピッチＰ１は、コイル線２６０の線径より広い等、十分な隙間が確保されているため、第１巻回部２６６では、コイル線２６０の半田付けを確実に行うことができる。

また、本形態では、半田の熱が端子ピン２７１の根元側に巻回された第２巻回部２６７からコイル線２６０に伝わりにくいので、コイル線２６０同士が交差している場合でも、交差部分で絶縁樹脂層が剥がれることを原因とする短絡が発生しにくい。また、溶融した半田が交差部分まで到達することを原因とする短絡が発生しにくい。

［別の実施形態］
図５は、本発明の別の実施形態に係るモータ１の斜視図である。図１に示すモータ１で
は、コイル線２６０の端部２６１、２６２が交差していたが、図５に示すモータ１では、端部２６１は、端子ピン２７１、２７２のうち、近い位置にある端子ピン２７２まで側面２９２に沿って延在し、端子ピン２７２に対して端子ピン２７１の側の内側を通って巻回されている。端部２６２は、端子ピン２７１、２７２のうち、近い位置にある端子ピン２７１まで側面２９２に沿って延在し、端子ピン２７１に対して端子ピン２７２の側の内側を通って巻回されている。従って、端部２６１、２６２は、交差せずに、端子ピン２７１、２７２に到達している。かかる構成のモータ１においても、根元側の第２巻回部２６７が先端側の第１巻回部２６６より狭いピッチで巻回されている。このため、端子ピン２７１に巻回されたコイル線２６０を第１半田９１によって端子ピン２７１に接続する際、ピッチの狭い第２巻回部２６７では、第１半田９１の熱がコイル線２６０に過剰に伝わらない等の効果を奏する。

１…モータ、２…ステータ、３…ロータ、８…基板、１１…モータケース、２１…第１ステータ組、２２…第２ステータ組、２３…インシュレータ、２４…内コア、２５…外コア、２６…コイル、２９…端子台、３１…モータ軸、３２…永久磁石、８１…基材、８２…ランド、９１…第１半田、９２…第２半田、２３０…胴部、２３１、２３２…鍔部、２４０、２５０…極歯、２４５、２５５…環状部、２５１…筒状板部、２５２…切り欠き部、２６０…コイル線、２６１、２６２…端部、２６６…第１巻回部、２６７…第２巻回部、２６８…境界、２７１、２７２…端子ピン、２９１…端面、２９２…側面、２９９…突部、Ｌ…軸線、Ｌ１…出力側、Ｌ２…反出力側、Ｐ１、Ｐ２…ピッチ、ＳＴ１…第１工程、ＳＴ２…第２工程、ＳＴ３…第３工程

Claims (9)

1. 金属線に絶縁樹脂層がコーティングされたコイル線からなるコイルと、
   前記コイルから引き出された前記コイル線が巻回された金属製の端子ピンと、
   前記端子ピンを保持する樹脂製の端子台と、
   を有し、
   前記コイル線は、前記端子ピンに巻回された第１巻回部と、前記第１巻回部と前記端子台との間で前記端子ピンに前記第１巻回部より狭いピッチで巻回された第２巻回部と、を備えることを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータにおいて、
   前記第１巻回部および前記第２巻回部のうち、前記第１巻回部のみで前記コイル線が第１半田により前記端子ピンに接続されていることを特徴とするモータ。
3. 請求項１または２に記載のモータにおいて、
   前記コイルが巻回された筒状の胴部と、前記胴部の軸線方向の両端から径方向外側に突出した一対の鍔部と、を備えたインシュレータを有し、
   前記端子台は、前記一対の鍔部のうちの少なくとも一方に設けられていることを特徴とするモータ。
4. 請求項３に記載のモータにおいて、
   前記端子台は、前記コイルから引き出された２本の前記コイル線が各々、巻回された２本の前記端子ピンを保持し、
   前記コイルから前記２本の端子ピンまで延在する前記２本のコイル線は、前記コイルから前記端子ピンまで延在する途中で交差していることを特徴とするモータ。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載のモータにおいて、
   前記第１巻回部における前記コイル線のピッチは、前記コイル線の線径より広いことを特徴とするモータ。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載のモータにおいて、
   前記第１巻回部では、前記コイル線が３回以上巻回されていることを特徴とするモータ。
7. 請求項１から６までの何れか一項に記載のモータにおいて、
   前記コイル線の線径が０．１ｍｍ以下であることを特徴とするモータ。
8. 請求項１から７までの何れか一項に記載のモータにおいて、
   前記端子台には、前記端子ピンの突出方向に向けて前記第１巻回部と前記第２巻回部との境界より大きく突出した突部を備え、
   前記端子ピンには、前記突部によって前記端子ピンの根元からの高さ位置が規定された基板が第２半田により前記コイル線に電気的に接続されていることを特徴とするモータ。
9. 請求項８に記載のモータにおいて、
   前記基板は、前記第１巻回部および前記第２巻回部のうち、前記第１巻回部のみで前記第２半田により前記コイル線に電気的に接続されていることを特徴とするモータ。

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