JP2023129460A - ステータ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】端子台部を成形する際に、隣接する端子同士が短絡することを抑制すること。【解決手段】実施形態のステータ構造は、ステータコアと、インシュレータと、複数のコイルと、端子台部とを備える。ステータコアは、環状の本体部と、本体部の径方向に延在し本体部の周方向に沿って配列される複数のティースとを有する。インシュレータは、複数のティースを覆う。複数のコイルは、インシュレータを介して複数のティースのそれぞれに巻回される。端子台部は、コイルを構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部とリード線が接続される接続部とを有する端子が複数並んで設けられ、隣接する端子同士の間にスリットが形成される。【選択図】図１

Description

本発明は、ステータ構造、レゾルバおよびステータ構造の製造方法に関する。

従来、モータや発電機などの回転電機の回転角を検出するレゾルバが知られている。かかるレゾルバは、たとえば、環状に形成される本体部の内周側から中心に向かって延在する複数のティースを備えたステータコアと、かかるステータコアの内側においてティースに対向配置されるロータとを備える。

また、かかるレゾルバは、複数の端子が並んで設けられる端子台部を備える。そして、端子の一端にはコイルを構成する巻線が絡げられ、端子の他端には外部装置から延びるリード線が接続される。

特開２０１５－４５５１０号公報

しかしながら、従来の技術では、端子台部を成形する際に、端子に付着する金属片が射出成形用の樹脂で押し流され、かかる金属片が隣接する端子同士の間を渡った状態で成形されることにより、隣接する端子同士が短絡する恐れがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、端子台部を成形する際に、隣接する端子同士が短絡することを抑制することができるステータ構造、レゾルバおよびステータ構造の製造方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るステータ構造は、ステータコアと、インシュレータと、複数のコイルと、端子台部とを備える。ステータコアは、環状の本体部と、前記本体部の径方向に延在し前記本体部の周方向に沿って配列される複数のティースとを有する。インシュレータは、前記複数のティースを覆う。複数のコイルは、前記インシュレータを介して前記複数のティースのそれぞれに巻回される。端子台部は、前記コイルを構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部とリード線が接続される接続部とを有する端子が複数並んで設けられ、隣接する前記端子同士の間にスリットが形成される。

本発明の一態様によれば、端子台部を成形する際に、隣接する端子同士が短絡することを抑制することができる。

図１は、実施形態に係るステータ構造の構成を示す上面図である。 図２は、図１におけるＡ－Ａ線断面図である。 図３は、図１におけるＢ－Ｂ線断面図である。 図４は、実施形態に係る金型の構成を示す断面図である。 図５は、実施形態に係るステータ構造の製造工程を説明するための図（１）である。 図６は、実施形態に係るステータ構造の製造工程を説明するための図（２）である。 図７は、実施形態に係る端子台部の構成を示す拡大上面図である。 図８は、実施形態の変形例に係る金型の構成を示す断面図である。 図９は、実施形態に係る製造工程の処理手順を示すフローチャートである。

以下、実施形態に係るステータ構造、レゾルバおよびステータ構造の製造方法について図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態によりステータ構造およびレゾルバの用途が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（ステータ構造の構成）
最初に、実施形態に係るステータ構造１の構成について、図１～図３を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係るステータ構造１の構成を示す上面図である。また、図２は、図１におけるＡ－Ａ線断面図であり、図３は、図１におけるＢ－Ｂ線断面図である。

実施形態にかかるステータ構造１は、ステータコア１０と、インシュレータ２０と、図示しないコイルと、端子台部３０とを備える。ステータコア１０は、電磁鋼板などの軟磁性材料から形成された鋼板を複数枚積層した積層構造を有する。

ステータコア１０は、本体部１１と、複数のティース１２とを有する。本体部１１は、環状であり、実施形態では円環状である。複数のティース１２は、本体部１１の内周側から本体部１１の中心に向かって（すなわち、径方向に）延在する。そして、ステータコア１０は、電磁鋼板などの鋼板をプレス加工して製作されたコアを複数枚積層して構成される。

なお、以降においては、図１～図３に示すように、ステータコア１０の径方向、軸方向および周方向を規定して説明する。ここで、「径方向」とは、ステータコア１０の内側で回転する図示しないロータの回転軸と直交する方向であり、「軸方向」とは、ロータの回転軸の軸方向と一致する方向であり、「周方向」とは、ロータの回転方向と一致する方向である。

インシュレータ２０は、絶縁性の部材であり、たとえば、絶縁性樹脂の射出成形によって形成される。インシュレータ２０は、たとえば、ステータコア１０が内部に埋め込まれるようなインサート成形で形成され、ステータコア１０を軸方向の両側から覆っている。

図示しない複数のコイルは、インシュレータ２０を介して、複数のティース１２のそれぞれに巻回される。かかるコイルは、励磁巻線と出力巻線とにより構成される。また、コイルの出力巻線は、ｓｉｎ相の出力信号を出力するｓｉｎ相出力巻線と、ｃｏｓ相の出力信号を出力するｃｏｓ相出力巻線とにより構成される。

端子台部３０は、絶縁性の部材であり、たとえば、絶縁性樹脂の射出成形によって形成される。端子台部３０は、図１などに示すように、インシュレータ２０の上面側に一体成形にて形成され、かかるインシュレータ２０から径方向の外側に延在する。端子台部３０には、複数（実施形態では６個）の端子３１が設けられる。

端子３１は、金属などの導電性の部材であり、図２に示すように、たとえば略Ｌ字状である。また、端子３１は、一端側に端子台部３０から軸方向に突出して立設する絡げ部３１ａを有する。そして、かかる絡げ部３１ａに対して、対応するコイルを構成する巻線の末端が絡げられる。

たとえば、６個の端子３１の絡げ部３１ａには、励磁巻線の巻き始めと、励磁巻線の巻き終わりと、ｓｉｎ相出力巻線の巻き始めと、ｓｉｎ相出力巻線の巻き終わりと、ｃｏｓ相出力巻線の巻き始めと、ｃｏｓ相出力巻線の巻き終わりとがそれぞれ絡げられる。

そして、巻線の末端が絡げられた絡げ部３１ａに、たとえば、ＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接を施すことにより、巻線と絡げ部３１ａとを電気的に接続することができる。

また、複数のコイルを構成する巻線には、温度変化による熱膨張の影響を低減させるため、コイルと絡げ部３１ａとの間にたるみが形成される。かかるたるみは、端子台部３０における絡げ部３１ａの内周側に形成される複数の挿入孔３２に図示しないたるみピンが挿通され、かかるたるみピンに巻線が引っかけられながら絡げ部３１ａに絡げられた後、挿入孔３２からたるみピンを引き抜くことにより形成される。

また、図２などに示すように、端子３１の他端側である接続部３１ｂは、端子台部３０の外周側に形成されるリード線挿入部３３に延在する。かかるリード線挿入部３３は、上側および外周側が切り欠かれた凹部であり、図示しないリード線を挿入することにより、かかるリード線を保持することができる。

また、端子３１の接続部３１ｂは、リード線挿入部３３の内側で露出していることから、リード線をリード線挿入部３３に挿入することにより、リード線と端子３１とを電気的に接続することができる。

さらに、端子台部３０における接続部３１ｂの底面側には、凹形状の電極挿入部３４が形成され、かかる電極挿入部３４から接続部３１ｂが露出している。そして、電極挿入部３４に図示しない電極を挿入して抵抗溶接を施すことにより、リード線と端子３１とを電気的に接続することができる。

ここで、実施形態のステータ構造１では、図１および図３に示すように、端子台部３０において隣接する端子３１同士の間にスリット３５が形成される。かかるスリット３５は、端子台部３０を成形する金型４０の壁部４１ｃ（ともに図４参照）によって、隣接する端子３１同士の間が仕切られることにより形成される。

（ステータ構造の製造工程）
つづいて、実施形態に係るステータ構造１の製造工程について、図４～図８を参照しながら説明する。図４は、実施形態に係る金型４０の構成を示す断面図であり、図３に示したステータ構造１の断面図に対応する箇所の断面を示した模式図である。

図４に示すように、端子台部３０を成形する金型４０は、第１金型部４１と第２金型部４２とを有する。第１金型部４１は、第２金型部４２と向かい合う側に対向面４１ａを有する。そして、かかる対向面４１ａには、複数の凸部４１ｂおよび複数の壁部４１ｃが設けられる。

凸部４１ｂは、端子台部３０における端子３１の接続部３１ｂに対応する位置に設けられ、壁部４１ｃは、端子台部３０において隣接する端子３１同士の間を仕切る位置に設けられる。たとえば、凸部４１ｂは、端子３１と同じ数（実施形態では６個）設けられ、壁部４１ｃは、端子３１より１個少ない数（実施形態では５個）設けられる。

第２金型部４２は、第１金型部４１と向かい合う側に対向面４２ａを有する。そして、かかる対向面４２ａには、複数の凸部４２ｂが設けられるとともに複数の凹部４２ｃが形成される。

凸部４２ｂは、端子台部３０における端子３１の接続部３１ｂに対応する位置に設けられる。凹部４２ｃは、第１金型部４１における壁部４１ｃの先端部と嵌合する位置および形状に形成される。たとえば、凸部４２ｂは、端子３１と同じ数（実施形態では６個）設けられ、凹部４２ｃは、壁部４１ｃと同じ数（実施形態では５個）形成される。

図５は、実施形態に係るステータ構造１の製造工程を説明するための図（１）である。図５に示すように、所定の形状に加工された複数の端子３１が金型４０に設置される。たとえば、端子３１の接続部３１ｂが、第１金型部４１の凸部４１ｂと第２金型部４２の凸部４２ｂとで上下から挟み込まれるように金型４０に設置される。

ここで、実施形態では、複数の端子３１が設置された金型４０において、隣接する端子３１同士の間が第１金型部４１の壁部４１ｃで仕切られる。また、かかる壁部４１ｃの先端部が第２金型部４２の凹部４２ｃに嵌合することにより、壁部４１ｃの先端部が支持される。

図６は、実施形態に係るステータ構造１の製造工程を説明するための図（２）である。図６に示すように、複数の端子３１が設置された金型４０の内部に絶縁性の樹脂５０が注入される。これにより、図３に示した断面形状の端子台部３０が射出成形により形成される。

すなわち、第１金型部４１の凸部４１ｂが配置された箇所にリード線挿入部３３（図３参照）が形成され、第２金型部４２の凸部４２ｂが配置された箇所に電極挿入部３４（図３参照）が形成される。

ここで、実施形態では、端子台部３０を成形する際に、隣接する端子３１同士の間が壁部４１ｃで仕切られている。これにより、図７に示すように、端子３１に付着する、たとえば、糸バリのような金属片Ｆが樹脂５０で押し流されたとしても、かかる金属片Ｆが隣接する端子３１同士の間を渡った状態になることを抑制することができる。図７は、実施形態に係る端子台部３０の構成を示す拡大上面図である。

したがって、実施形態によれば、端子台部３０を成形する際に、隣接する端子３１同士が短絡することを抑制することができる。

また、実施形態では、壁部４１ｃの先端部が凹部４２ｃに嵌合して隣接する端子３１同士の間が仕切られる。これにより、金型４０の内部に樹脂５０が注入される際に、かかる樹脂５０の圧力で壁部４１ｃが変形することを抑制することができる。

したがって、実施形態によれば、隣接する端子３１同士の間隔が狭小化し、壁部４１ｃが薄くなった場合でも、樹脂５０の圧力で壁部４１ｃが変形することを抑制することができる。

また、実施形態では、壁部４１ｃが、隣接する端子３１の接続部３１ｂ同士の間を少なくとも仕切るとよい。図７に示すように、端子３１においてリード線と接続される接続部３１ｂは、ほかの部位（たとえば絡げ部３１ａなど）より幅が広いことから、小さな金属片Ｆであっても隣接する端子３１との間で短絡しやすい部位である。

そこで、実施形態では、間隔の小さい接続部３１ｂ同士の間を少なくとも仕切ることにより、隣接する端子３１同士が短絡することを効果的に抑制することができる。

なお、実施形態の金型４０は、図４に示した構成に限られない。図８は、実施形態の変形例に係る金型４０の構成を示す断面図である。図８に示すように、変形例の金型４０の第１金型部４１は、凸部４１ｂなどが設けられる本体部４１Ａと、壁部４１ｃが設けられる仕切部４１Ｂとで構成される。

そして、本体部４１Ａと第２金型部４２との間に複数の端子３１を設置した後に、本体部４１Ａの背面側から仕切部４１Ｂを組み付けてもよい。これによっても、隣接する端子３１同士の間を壁部４１ｃで仕切ることができる。

＜製造工程の処理手順＞
つづいて、実施形態に係るステータ構造１の製造工程の際に実行する処理について、図９を参照しながら説明する。図９は、実施形態に係る製造工程の処理手順を示すフローチャートである。

最初に、ステータコア１０を金型４０における所定の箇所に設置する（ステップＳ１０１）。次に、複数の端子３１を金型４０における所定の箇所に設置する（ステップＳ１０２）。

たとえば、端子３１の接続部３１ｂを、第１金型部４１の凸部４１ｂと第２金型部４２の凸部４２ｂとで上下から挟み込むように金型４０に設置する。なお、ステップＳ１０１およびＳ１０２はどちらが先でもよい。

次に、金型４０の内部において、隣接する端子３１同士の間を壁部４１ｃで仕切る（ステップＳ１０３）。そして、金型４０の内部に樹脂５０を注入して、端子台部３０およびインシュレータ２０を成形する（ステップＳ１０４）。

最後に、樹脂５０により形成された上述の成形体から金型４０を脱離し（ステップＳ１０５）、処理が完了する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

たとえば、実施形態では、インシュレータ２０と端子台部３０とを一体で形成した例について示したが、端子台部３０をインシュレータ２０と別体で形成し、かかる端子台部３０をステータコア１０に取り付ける構成であってもよい。

また、実施形態では、インシュレータ２０が一体で形成された例について示したが、インシュレータを軸方向に２つに分割して形成し、かかる２つのインシュレータでステータコア１０を挟み込むように設けてもよい。なお、この場合、上側のインシュレータと一緒に端子台部３０を成形するとよい。

また、実施形態では、インナーロータ型のレゾルバに本発明を適用した場合について示したが、アウターロータ型のレゾルバに本発明を適用してもよい。

以上のように、実施形態に係るステータ構造１は、ステータコア１０と、インシュレータ２０と、複数のコイルと、端子台部３０とを備える。ステータコア１０は、環状の本体部１１と、本体部１１の径方向に延在し本体部１１の周方向に沿って配列される複数のティース１２とを有する。インシュレータ２０は、複数のティース１２を覆う。複数のコイルは、インシュレータ２０を介して複数のティース１２のそれぞれに巻回される。端子台部３０は、コイルを構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部３１ａとリード線が接続される接続部３１ｂとを有する端子３１が複数並んで設けられ、隣接する端子３１同士の間にスリット３５が形成される。これにより、隣接する端子３１同士の短絡が抑制されたステータ構造１を提供することができる。

また、実施形態に係るステータ構造１において、スリット３５は、隣接する端子３１の接続部３１ｂ同士の間に少なくとも形成される。これにより、隣接する端子３１同士の短絡が効果的に抑制されたステータ構造１を提供することができる。

また、実施形態に係るレゾルバは、ロータと、上述のステータ構造１とを備える。これにより、隣接する端子３１同士の短絡が抑制されたレゾルバを実現することができる。

また、実施形態に係るステータ構造１の製造方法は、端子設置工程（ステップＳ１０２）と、仕切工程（ステップＳ１０３）と、成形工程（ステップＳ１０４）と、を含む。端子設置工程（ステップＳ１０２）は、コイルを構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部３１ａとリード線が接続される接続部３１ｂとを有する端子３１を複数並べて所定の金型４０に設置する。仕切工程（ステップＳ１０３）は、隣接する端子３１同士の間を金型４０に形成される壁部４１ｃで仕切る。成形工程（ステップＳ１０４）は、金型４０内に樹脂５０を注入して、端子３１が複数設けられる端子台部３０を成形する。これにより、端子台部３０を成形する際に、隣接する端子３１同士が短絡することを抑制することができる。

また、実施形態に係るステータ構造１の製造方法において、金型４０は、壁部４１ｃが突出して形成される第１金型部４１と、壁部４１ｃの先端部と嵌合する凹部４２ｃが形成される第２金型部４２とを有する。そして、仕切工程（ステップＳ１０３）は、壁部４１ｃの先端部が凹部４２ｃに嵌合して隣接する端子３１同士の間が仕切られる。これにより、金型４０の内部に樹脂５０が注入される際に、かかる樹脂５０の圧力で壁部４１ｃが変形することを抑制することができる。

また、実施形態に係るステータ構造１の製造方法において、仕切工程（ステップＳ１０３）は、隣接する端子３１の接続部３１ｂ同士の間を少なくとも仕切る。これにより、隣接する端子３１同士が短絡することを効果的に抑制することができる。

また、実施形態に係るステータ構造１の製造方法は、環状の本体部１１と本体部１１の径方向に延在し本体部１１の周方向に沿って配列される複数のティース１２とを有するステータコア１０を所定の金型４０に設置するステータコア設置工程（ステップＳ１０１）をさらに含む。そして、成形工程（ステップＳ１０４）は、複数のティース１２を覆うインシュレータ２０をともに成形する。これにより、ステータ構造１の製造工程を簡素化することができる。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１ ステータ構造，１０ ステータコア，１１ 本体部，１２ ティース，２０ インシュレータ，３０ 端子台部，３１ 端子，３１ａ 絡げ部，３１ｂ 接続部，３５ スリット，４０ 金型，４１ 第１金型部，４１ｃ 壁部，４２ 第２金型部，４２ｃ 凹部，５０ 樹脂

本発明は、ステータ構造に関する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、端子台部を成形する際に、隣接する端子同士が短絡することを抑制することができるステータ構造を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係るステータ構造は、複数のコイルと、樹脂で成形された端子台部と、複数の端子と、を備える。前記複数のコイルは前記複数の端子に電気的に接続されている。前記端子台部は、前記端子を支持する部分をそれぞれ有する。前記複数の端子が並ぶ方向において、前記複数の当該部分は配列される。前記複数の端子が並ぶ方向において、前記端子台部は、隣接する前記複数の当該部分の間に配置されたスリットを有する。前記スリットは、前記複数の端子が並ぶ方向において、前記複数の端子のうち、隣接する２つの端子の間に形成されている。前記複数の端子が並ぶ方向において、金属片が、前記スリットに対して、前記隣接する前記当該部分にある。

Claims (7)

1. 環状の本体部と、前記本体部の径方向に延在し前記本体部の周方向に沿って配列される複数のティースとを有するステータコアと、
   前記複数のティースを覆うインシュレータと、
   前記インシュレータを介して前記複数のティースのそれぞれに巻回される複数のコイルと、
   前記コイルを構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部とリード線が接続される接続部とを有する端子が複数並んで設けられ、隣接する前記端子同士の間にスリットが形成される端子台部と、
   を備えるステータ構造。
2. 前記スリットは、隣接する前記端子の前記接続部同士の間に少なくとも形成される請求項１に記載のステータ構造。
3. ロータと、
   請求項１または２に記載のステータ構造と、
   を備える、レゾルバ。
4. コイルを構成する巻線の末端が絡げられる絡げ部とリード線が接続される接続部とを有する端子を複数並べて所定の金型に設置する端子設置工程と、
   隣接する前記端子同士の間を前記金型に形成される壁部で仕切る仕切工程と、
   前記金型内に樹脂を注入して、前記端子が複数設けられる端子台部を成形する成形工程と、
   を含むステータ構造の製造方法。
5. 前記金型は、前記壁部が突出して形成される第１金型部と、前記壁部の先端部と嵌合する凹部が形成される第２金型部とを有し、
   前記仕切工程は、前記壁部の先端部が前記凹部に嵌合して隣接する前記端子同士の間が仕切られる請求項４に記載のステータ構造の製造方法。
6. 前記仕切工程は、隣接する前記端子の前記接続部同士の間を少なくとも仕切る請求項４または５に記載のステータ構造の製造方法。
7. 環状の本体部と前記本体部の径方向に延在し前記本体部の周方向に沿って配列される複数のティースとを有するステータコアを前記所定の金型に設置するステータコア設置工程をさらに含み、
   前記成形工程は、前記複数のティースを覆うインシュレータをともに成形する請求項４～６のいずれか一つに記載のステータ構造の製造方法。

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