JP4140628B2

JP4140628B2 - モールドモータ

Info

Publication number: JP4140628B2
Application number: JP2005314093A
Authority: JP
Inventors: 俊樹坪内
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-10-28
Filing date: 2005-10-28
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2017-11-21
Also published as: JP2006054999A

Description

本発明は家電用各種機器、空調用各種機器に用いられるモールドモータに関する。

従来、モールドモータは、特開平８−２８０１６０号公報に記載されたものが知られて
いる。図５，図６は従来のモールドモータの構造を示す平面図及び側面図である。

図５に示す従来のモールドモータ１１０は、モールド樹脂による一体成型（以後の説明では、モールド成型と称す）前の構成を示す図で、ステータ１１２の上面にモータドライバＩＣ１２２を実装したプリント配線板１２０を配し、プリント配線板１２０のＩＣ１２２をステータ１１２の鉄心１１４の外周部に設けた挿入溝１２４に取り付けたものである。ステータ１１２には巻線１１６が施してあり、巻線端は、プリント配線板１２０のＡ部にて巻き付けた上、はんだ付けすることにより、プリント配線板１２０と巻線１１６は、電気的接続を行うよう構成している。

図６は、従来のモールドモータのモールド成型後の側面図であり、モールド樹脂１３０により、巻線１１６を施し、プリント配線板１２０を上面に配したステータ全体をモールド成型したものである。モールド樹脂には、樹脂成形温度が熱可塑性樹脂に比べて比較的低くプリント配線板に実装するモータドライバＩＣを含めた各種電子部品へのダメージが少ない、不飽和ポリエステルに代表される熱硬化性樹脂が広く一般に使用されている。

このようにステータや巻線等をモールド成型することで、ステータに発生する鉄や、巻線に発生する銅損による熱をモールド樹脂に拡散して、ステータや巻線の温度上昇を抑制できる効果が得られるために、モールドモータは、家電用機器などに広く使用されている。
特開平８−２８０１６０号公報

しかしながら、この従来のモールドモータにおいては、モータドライバＩＣ等各種電子部品をはんだ付け実装したプリント配線板を含めてモールド成型するため、種々の課題が発生している。

課題の一つは、プリント配線板上のドライバＩＣ等各種電子部品のはんだ付け部に対する影響である。はんだ付けのトラブルの一つとして、「はんだクラック」が良く知られており、その要因がはんだ付け部への応力集中であることも周知の事実である。モールドモータに使用されるモールド樹脂は、モータの構造物を成すものであり、当然頑強で硬いことが要求される。しかしながら、モールド成型時の熱や成型圧力により、少なからずモールド成型されたプリント配線板のはんだ付け部には応力が作用し、成型後の冷熱時にも応力の残存がある。

また、プリント配線板に使用される部品としてモータドライバＩＣやトランジスタ、電力抵抗のような発熱部品であれば、モータ運転時に発生する熱により形状寸法の変化が起きるときには、モータドライバＩＣ等各種電子部品周辺が頑強なモールド樹脂に包まれているため、形状寸法変化の応力が、モールド樹脂に比べ比較的弱いはんだ付け部に集中し、形状変化の後、はんだクラックに至って断線する可能性が高くなる。

このようなはんだクラックのトラブルを防ぐためにはモールド成型するプリント配線板の基材を、紙フェノール材から、エポキシ材やコンポジット材等高価なものを使用したり、はんだランドを大きくしてはんだ量を多くする等が必要である。

また、課題の一つは、モールド成型されるプリント配線板に使用する電子部品として、アルミ電解コンデンサを自由に選択できないということである。アルミ電解コンデンサは、構造上電解液がコンデンサの電極付近から徐々にわずかに蒸発してガスとなってコンデンサ外部へ漏れて大気に拡散することは周知の事実である。アルミ電解コンデンサがモールド成型されると、漏れ出たガスは大気には拡散せず、コンデンサ電極付近に滞留することになる。コンデンサから漏れ出たガスには導電性が在るため、結果的にコンデンサの電極間が短絡する故障を生じる危険性がある。これの対策としては、アルミ電解コンデンサの封止方法を樹脂封止等特殊なものにする必要があり、高価になる。

また、課題の一つは、最近特に強く求められているリサイクル性である。モールドモータは、当然工業製品であり、時代の趨勢から高いリサイクル性が、その他の製品同様要望されてきている。

プリント基板までもモールド成型する場合、モールド成型時の電子部品へのダメージを考慮すると、例えばモータドライバＩＣの場合、保存周囲温度の保証最大温度が１５０℃のため、成型温度が約１５０℃である比較的温度の低い熱硬化性樹脂を用いる以外にない。

しかしながら、熱硬化性樹脂は、硬化時の高温下では流動するものの、その時の架橋反応により硬化した後は加熱しても流動化しない。このためリサイクル処理時には、粉砕後、分別処理して資源を回収する以外にない。しかしながら、各種電子部品が実装されたプリント配線板がモールド樹脂に含まれているため、金属材料を除いた樹脂材料の分別とリサイクルは困難であり、モールドモータのリサイクル率を低下させる大きな要因となっている。

その他にも、この従来のモールドモータにおいては、ステータに施した巻線とプリント配線板との接続においては、工数が大となるという課題がある。

図７は、図６のＡ部の拡大図であるが、図に示す通り、プリント配線板の張り出し部に巻線１１６を巻き付けてはんだ付けしているが、巻線を巻き付ける作業に時間を要し、また巻線１１６の巻き付けとその後のはんだ付け作業を自動化するには、特別の装置を要することは言うまでもない。

従来のモールドモータにおいては、これらの課題解決が強く求められている。本発明は、モータドライバＩＣ等各種電子部品をはんだ付け実装したプリント配線板をモールド成型しないことにより、上述の課題を解決するだけでなく、モールド成型されたステータ巻線組立へのプリント配線板の取り付け構造に配慮し、かつステータ巻線組立とプリント配線板との電気的接続に工夫を凝らして、相互の電気的接続を容易ならしめたモールドモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本件出願に係る発明のモールドモータは、ステータと、巻線と、インシュレータとからなるステータ巻線組立部を構成して、さらに、前記ステータ巻線組立部に前記巻線の巻線端が接続される導電性ＰＩＮを設けて、この導電性ＰＩＮの一部が露出されるように前記ステータ巻線組立部をモールド樹脂部で覆い、前記導電性ＰＩＮの露出した一部にプリント配線板を固定することにより前記ステータ組立部とプリント配線板とを固定し、かつ巻線と前記プリント配線板との電気接続が行なわれるモールドモータにおいて、前記導電性ＰＩＮに前記巻線の巻線端が接続される箇所と、この導電性ＰＩＮの前記モールド樹脂部から露出させる箇所とが離間して異なる箇所であり、前記導電性ＰＩＮを前記インシュレータに乗せた状態で前記モールド樹脂部により覆い、前記巻線の巻線端が接続される前記導電性ＰＩＮの箇所を前記モールド樹脂部で覆ったことを特徴とする。

本発明によれば、巻線に発生する銅損、ステータに発生する鉄損をモールド樹脂に拡散してステータ巻線組立の温度上昇を抑制する効果と、合わせてプリント配線板の電子部品のはんだ付け部にモールド成型時のストレスが作用せず高信頼性であること、またプリント配線板を紙フェノール材等安価な材料が使用可能であること、電子部品がモールド樹脂で包まれることがないので、安価なアルミ電解コンデンサをプリント配線板に使用可能であること、またプリント配線板をモールド樹脂で包むことをしないので、モールドモータを、ブラケット、プリント配線板、ロータ、ステータ組立の４つに直ちに分解できてリサイクル性が優れるという効果が得られる。

更に、プリント配線板をモールド成型しないことにより、モータドライバＩＣ等各種電子部品による温度制約が無く、成型温度が比較的低い熱硬化性樹脂だけでなく、成型温度が高い熱可塑性樹脂でも使用可能である。熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれでも可能になる。

また、本発明によれば、プリント配線板を、モールド成型されたステータ巻線組立に容易に取り付け、固定できる効果を有し、プリント配線板をステータ巻線組立に取り付け、固定する作業の自動化も可能にする効果が得られる。

また、本発明によれば、プリント配線板とステータ巻線組立の巻線との電気的接続の作業を容易にするもので、電気的接続時に自動はんだ機を用いることで、はんだ付け作業の合理化も可能になる効果が得られる。

また、本発明によれば、熱可塑性樹脂の場合、成型に要する時間は、熱硬化性樹脂に比べ極めて早い特徴を有し、工数の削減に貢献できるだけでなく、加熱により再び流動化する性質から樹脂自体がリサイクル性に優れるという効果もある。

発明のモールドモータは、ステータと、巻線と、インシュレータとからなるステータ巻線組立部を構成して、さらに、前記ステータ巻線組立部に前記巻線の巻線端が接続される導電性ＰＩＮを設けて、この導電性ＰＩＮの一部が露出されるように前記ステータ巻線組立部をモールド樹脂部で覆い、前記導電性ＰＩＮの露出した一部にプリント配線板を固定することにより前記ステータ組立部とプリント配線板とを固定し、かつ巻線と前記プリント配線板との電気接続が行なわれるモールドモータであり、前記導電性ＰＩＮに前記巻線の巻線端が接続される箇所と、この導電性ＰＩＮの前記モールド樹脂部から露出させる箇所とが異なる箇所であることを特徴とする。

なお、本発明は、ステータ、巻線、及びインシュレータを構成要素とするステータ巻線組立部と、このステータ巻線組立部のみを覆ったモールド樹脂部と、前記ステータ巻線組立部の少なくとも一部に固定したプリント配線板とを備えたモールドモータであり、プリント配線板の電子部品のはんだ付け部にモールド成型時のストレスが作用せず高信頼性であること、またプリント配線板を紙フェノール材等安価な材料が使用可能であること、電子部品がモールド樹脂で包まれることがないので、安価なアルミ電解コンデンサをプリント配線板に使用可能であること。プリント配線板をモールド樹脂で一体成型することをしないので、分解しやすくリサイクル性が優れるという作用を有する。

また、インシュレータの一部が突出してＰＩＮとなすステータ組立部を、前記ＰＩＮが露出するようにモールド樹脂部で覆い、前記ＰＩＮにプリント基板を固定することにより前記ステータ組立部とプリント配線板とを固定するとよい。

また、さらに、インシュレータは熱可塑性樹脂で成型されており、プリント配線板に予め設けた取り付け穴に、ＰＩＮを挿入し、このＰＩＮを熱溶着することで、プリント配線板をステータ組立部に固定すると、プリント配線板の固定を確実かつ簡単に行える。

また、さらに、更に、ステータ巻線組立部に巻線端を接続した導電性ＰＩＮを設け、この導電性ＰＩＮが露出するように前記ステータ巻線組立部をモールド樹脂部で覆い、前記導電性ＰＩＮにプリント配線板を固定することにより前記ステータ組立部とプリント配線板とを固定し、且つ巻線と前記プリント配線板との電気接続を行うことで、モールド成型されたステータ巻線組立とプリント配線板とを電気的に接続することが極めて容易になる。

また、さらに、モールド樹脂部に、熱硬化性樹脂を使用することにより、成型時にステータや巻線等に熱的ダメージが少なく信頼性が高い。

また、さらに、モールド樹脂部に、熱可塑性樹脂を使用することにより、熱硬化性樹脂に比べ成型時間が早く、モールドモータの生産性が高くなるだけでなく、加熱すれば流動するため、モールドモータの成型樹脂のリサイクルが容易になる。

また、プリント基板にモータドライバＩＣを実装したモールドモータに用いることが適している。

以下本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態のモールドモータ１と、そのステータ巻線組立部２である。ステータ５にインシュレータ７を設けて巻線６を施している。ステータ巻線組立部２は、モールド樹脂４により一体成型されてモールドモータの一構造体をなす。８はロータであり、シャフト１０にマグネット９が一体化され、軸受１１が前記シャフト１０の両端に設けられる。モールド成型されたステータ巻線組立２に、図１に示すように、ロータ８を納め、上面にモータドライバＩＣ２０、電解コンデンサ２１等各種電子部品がはんだ付け実装されたプリント配線板３を配したのち、ブラケット１２を取り付けてモールドモータ１は完成する。モータドライバＩＣ２０、電解コンデンサ２１以外の電子部品は図示していない。

図１において、モールドモータ１は、モータドライバＩＣ２０、電解コンデンサ２１をはんだ付け実装したプリント配線板３をモールド成型しないことにより、前記モールドモータ１は、ステータ巻線組立部２、プリント配線板３、ロータ８、ブラケット１２の各構成要素に容易に分解可能になる作用を有し、モールド成型されたステータ巻線組立部２に、図１に示すように、前記ロータ８及びプリント配線板３をモールド成型されたステータ巻線組立部２に納めた後、前記モールド成型後のステータ巻線組立部２の上面に取り付ける構成としている。なお、プリント配線板３は上面に限らず、下面に取り付けてもよい。

モールドモータ１を分解する際には、ブラケット１２を取り外せば、プリント配線板３、ロータ８を直ちに取り出せる構造のため、分解は極めて容易である。

プリント配線板３とステータ組立部２との接続の詳細を以下に示す。

図２及び図３は、図１のＢ部の拡大図であり、ステータ巻線組立部２の構成要素であるインシュレータ７に取り付けＰＩＮ１３を予め設け、ステータ巻線組立部２のモールド成型時には、前記取り付けＰＩＮがモールド樹脂から露出するようにモールド成型を行い、プリント配線板３の取り付けに際しては、前記プリント配線板３に、予め設けた取り付け穴１４に前記取り付けＰＩＮ１３を挿入して、取り付け穴１４から突出した取り付けＰＩＮ１３の先端部を加熱して、図３に示すよう偏平に変形させることにより、簡単にプリント配線板３をステータ巻線組立部２に固定できる。インシュレータ７には、熱可塑性樹脂を用いることがよい。また、自動機械により加熱作業をさせることで、組立作業の合理化にも適している。

図４は、図１のＣ部の拡大図であり、ステータ巻線組立２の構成要素であるインシュレータ７に、巻線４が接続された巻線端子ＰＩＮ１５を予め設け、ステータ巻線組立２のモールド成型時には、前記巻線端子ＰＩＮ１５がモールド樹脂４から露出するようにモールド成型を行い、プリント配線板３の取り付けに際しては、前記プリント配線板３に、予め設けた接続穴１９に前記巻線端子ＰＩＮ１５を挿入して、接続穴１９から突出した巻線端子ＰＩＮ１５の先端部とプリント配線板３の接続穴１９の周囲のランド１８とはんだ１７にてはんだ付けすることにより、プリント配線板３と巻線６の電気的接続が極めて容易に行える。なお、上記ＰＩＮは導電性を有し、ＰＩＮ１５の上方から押される力がインシュレータ７で保持できるよう、取り付けＰＩＮ１５をインシュレータ７に乗せた状態で、モールドしている。

また、はんだ付けに自動はんだ機を用いることで、はんだ付け作業の合理化も可能である。巻線４と巻線端子ＰＩＮ１５との接続は、図中では、巻線の端をＰＩＮにかしめることで、接続しているが、はんだ付けで行ってもよい。

なお、以上の説明では、モールド樹脂４の材料について明記しなかったが、プリント配線板をモールド成型しないことにより、プリント配線板にはんだ付け実装されたモータドライバＩＣ等の各種電子部品による温度制約が無く、成型温度が比較的低い熱硬化性樹脂だけでなく、成型温度が高い熱可塑性樹脂でも使用可能である。熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれでも可能である。

本発明は、家電用各種機器、空調用各種機器に用いられモールドモータに関して、高信頼性なモールドモータの構成に関する。

本発明の実施の形態のモールドモータの断面図本発明の実施の形態のプリント配線板取り付け構造を示す図本発明の実施の形態のプリント配線板固定構造を示す図本発明の実施の形態のプリント配線板と巻線との電気的接続構造を示す図従来のモールドモータの構造を示す平面図従来のモールドモータの構造を示す側面図従来のモールドモータのプリント配線板と巻線との電気的接続構造を示す図

符号の説明

１モールドモータ
２ステータ巻線組立部
３プリント配線板
４モールド樹脂
５ステータ
６巻線
７インシュレータ

Claims

ステータと、巻線と、インシュレータとからなるステータ巻線組立部を構成して、さらに、前記ステータ巻線組立部に前記巻線の巻線端が接続される導電性ＰＩＮを設けて、この導電性ＰＩＮの一部が露出されるように前記ステータ巻線組立部をモールド樹脂部で覆い、前記導電性ＰＩＮの露出した一部にプリント配線板を固定することにより前記ステータ組立部とプリント配線板とを固定し、かつ巻線と前記プリント配線板との電気接続が行なわれるモールドモータにおいて、前記導電性ＰＩＮに前記巻線の巻線端が接続される箇所と、この導電性ＰＩＮの前記モールド樹脂部から露出させる箇所とが離間して異なる箇所であり、前記導電性ＰＩＮを前記インシュレータに乗せた状態で前記モールド樹脂部により覆い、前記巻線の巻線端が接続される前記導電性ＰＩＮの箇所を前記モールド樹脂部で覆ったことを特徴とするモールドモータ。