JP4350974B2

JP4350974B2 - 電機子用端子

Info

Publication number: JP4350974B2
Application number: JP2003144269A
Authority: JP
Inventors: 尊司山田; 久順東; 秀明高橋
Original assignee: Yamaha Motor Electronics Co Ltd
Current assignee: Yamaha Motor Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-05-22
Filing date: 2003-05-22
Publication date: 2009-10-28
Anticipated expiration: 2023-05-22
Also published as: JP2004350401A; US6949848B2; US20040232785A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電機子用端子に関し、特にステータ等のコイルの巻線端部に結線される端子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータ等の回転電機において、そのステータの軸方向端部に結線用基板（端末配線ユニット）を配し、ステータ各相のコイルの巻始め又は巻終りの巻線端部を端末配線ユニットの複数の端子に接続した電機子が特許文献１に記載されている。この特許文献１に記載された結線用ユニットは主に、１個のユニット本体と、ステータの各相、例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応する第１、第２及び第３相別端末部材（導電部材）と、１個の共通用導電部材と、これら導電部材を絶縁する複数の絶縁体とによって構成されている。
【０００３】
これら結線用ユニットの構成部品の内、上記第１〜第３相別端末部材（導電部材）は互いに同一形状をなすものであり、銅板等の導電材からなる略Ｃ字状の部材本体（主体）を有し、その外周縁部に複数個の突起が一体に突設されている。また更に、これら各突起の下部には略コ字状の固定部が突起に一体形成されている。第１〜第３相別端末部材は、ユニット本体に対し互いに軸方向に積層された状態で配置され、ステータから延びるコイルの巻線端部は、積層状態にある第１〜第３相別端末部材の上記固定部に半田付けにより結線される。
【０００４】
ところでこの結線用ユニットとコイル間の結線作業は、作業者がステータの各コイルからそれぞれの巻線端部を引き出した上で対応する各固定部に係止させ、その状態を維持した状態で半田付けをしなければならず、回転電機組立て工程の中ではかなりの時間と熟練を要するものであった。
【０００５】
また、同一形状の相別端末部材を複数積層した状態で埋設しているため、積層状態で軸方向の各端子の位置が相別端末部材毎に異なってくる。このため、半田接合作業が面倒になり、手間を要するものとなっていた。
【０００６】
この点に対処して、結線接合技術としてのヒュージング法の迅速性、簡易性に着目し、Ｕ字又はＶ字断面形状の端子に巻線端部を挟んだ状態で、端子をかしめながらヒュージングして接合することが考えられる。
【０００７】
このヒュージングは、接合対象物を電極棒・電極受け間に挟み、電極棒で加圧しながら発熱することにより、一方の或は双方の接合対象物それ自体を溶融させて接合するものであり、半田付けのように介在物が要らず、また自動化も可能であることから、従来の半田付けによる結線に比較して、コスト面、作業性の上でかなりのメリットが期待されている。
【０００８】
しかしながら、単に巻線端部をＵ字又はＶ字断面の端子に挟んでヒュージングしたのでは、その端子断面故に、ヒュージング時の電極棒によるかしめの際、巻線端部がＵ型空間から逃げてしまうことがあり、端子への巻線端部の接合の信頼性が低下する。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−２３３４８３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術を考慮したものであって、ステータ側のコイルの巻線端部と端末配線ユニットの端子の接合に関し、接合の信頼性を高めた電機子用端子を提供することを目的とする。
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明では、コイルの巻線端部同士を結束するリング状の端末配線ユニットを備えた回転電機の電機子において、前記端末配線ユニットの外周に平面視略鉤型の端子本体部を設け、当該端子本体部の、前記端末配線ユニットの外周に略沿って突出した端部を折り返して前記巻線端部を挟んで接合するための溝部が形成された第１の端子部分を設け、前記端子本体部の、前記端末配線ユニットの半径方向外方に突出した端部の前記第１の端子部分側の一側縁を略直線状に設け、当該端部の先端から他側縁を円弧状に設け、当該端部を折り返して第２の端子部分を設け、当該第２の端子部分は、前記第１の端子部分の溝部に挟まれた巻線端部の抜け止め用としたことを特徴とする電機子用端子を提供する。
【００１２】
この構成によれば、平板状の端子本体部と第１の端子部分とによって、巻線端部を挟持する溝部が形成される。また第１の端子部分の近傍に第２の端子部分を設けることにより、ヒュージング時、上記溝部から外に逃げようとする巻線端部に対しては、第２の端子部分がストッパとなり、抜け止めとしての作用をする。従って、ヒュージング時、溝部内に巻線端部を確実に保持した状態で、電極棒による端子のかしめが可能となり、端子・巻線端部間の確実な接合が達成される。
【００１４】
さらに、端子全体を、１つの板材からのプレス切断及び曲げ加工によって形成することができ、製造プロセスが簡単であり、コストも有利となる。
【００１５】
さらに本発明では、上記本発明の電機子用端子を用いた端末配線ユニットとして、前記端子を円周方向に複数個配置してリング状に形成した相別端末部材を軸方向に複数層積層し、上記端子を半径方向外方に突出させた状態で上記相別端末部材の積層体を樹脂材料で埋設したリング状本体部とを有する端末配線ユニットであって、各相別端末部材が上記リング状本体部に埋設された状態で、各相別端末部材の端子は、軸方向位置がほぼ等しくなるように、形成されたことを特徴とする端末配線ユニットを提供する。
【００１６】
この構成によれば、上述した端子自体の作用効果に加え、各相別端末部材から突出する各端子の高さがほぼ同じに形成されるため結線作業が簡単になり、またヒュージングによる結線にあたっては電極棒・電極受けの高さ位置を変える必要がなく、自動化も可能になる。
【００１７】
さらに本発明では、上記本発明の端末配線ユニットを用いた電機子として、環状のステータヨークと前記ステータヨークの軸方向両端側からこれを挟んで円周方向に固定された一対のインシュレータとを有すると共に円周方向に複数のコイルを環状に配するステータ、及び前記ステータの軸方向の一方の端部に固定された端末配線ユニットを有する電機子において、上記コイルの巻始め又は巻終りの各巻線端部を、上記第１の端子部分の溝部に挟んで熱かしめ溶着したことを特徴とする電機子を提供する。
【００１８】
この構成によれば、上述した端末配線ユニットとステータを組合わせて電機子を形成したことにより、前述の端末配線ユニット自体の作用効果によって、ステータ側の巻線端部と端末配線ユニット側の端子との結線作業が簡単になり、また自動化も可能になる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明による端末配線ユニットをその一構成部品とする電機子の分解斜視図、図２は組立て状態の電機子平面図である。この電機子１は、３相の電動機用電機子として形成され、大きく分けてステータ２と、ステータ２の軸方向一端（図１では上端側）に装着される端末配線ユニット３とにより構成されている。
【００２０】
ステータ２は、薄板の積層体からなるステータヨーク４と、上下のインシュレータ５と、インシュレータ５を介してステータヨーク４に巻回されたコイル６（図２）とにより構成される。ステータヨーク４はロータ（図示せず）の外周を囲むようにリング状に形成され、その円周方向に沿って複数の磁極歯７が半径方向内方に向かって一体に突出形成されている。各磁極歯７間にスロット８が形成され、各スロット８に、リング状インシュレータ５の下面側にスロット数に応じて一体成形された挿入片９が上下方向から挿入され、両インシュレータ５がステータヨーク４に対し円周方向に固定保持される。これら上下のインシュレータ５を介してコイル巻線１０が各磁極歯７の両側のスロット８を通して上下に巻き回されて複数のコイル６として円環状に形成される。
【００２１】
ステータ２の上端部上側に、本発明の電機子用端子を備えた端末配線ユニット３が装着される。図３は端末配線ユニット３の斜視図である。この端末配線ユニット３は、３相Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に対応した相別端末部材２２（図７参照）を軸方向に積層して３層構造としたものである。これら３層の相別端末部材２２は樹脂材料によりインサートモールド成形されて一体化され、図３に示すような端末配線ユニット３を構成する。
【００２２】
各相別端末部材２２は、複数の端子１２を半径方向外方に突出して有し、これらはステータ２の各相のコイル６の巻始め又は巻終りの巻線端部１１（図２）に接続（結線）される。端子１２は図９に拡大して示すように、その先端部分が屈曲して形成されており、巻線端部１１を結線する際、作業者が巻線を端子１２に容易にからげることができるようになっている。詳しくは後述する。
【００２３】
端末配線ユニット３に埋設された相別端子部材２２には、３相Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に対応して外部接続端子１３が一体形成される。この外部接続端子１３は、図１に示すように、端末配線ユニット３の上面からステータ２と反対側に突出する。
【００２４】
端末配線ユニット３をステータ２に装着する際、ステータ２端部のインシュレータ５に対して適正な位置決めをするべく、端末配線ユニット３の外周にはフック１４がユニットの外周側面に複数個（図示実施形態では直径方向に２個）一体的に形成される。このフック１４は、図３に示すように端末配線ユニット３の端面から垂下して三角形状に形成され、その先端には半径方向内方に突出する突起１４ａが設けられている。
【００２５】
図４は、この端末配線ユニット３と係合関係にあるインシュレータ５の外観斜視図である。インシュレータ５はステータヨーク４同様、ロータ（不図示）の外周を囲むようにリング状に形成され、その外周部分には、引き出された巻線端部１１を係止するための巻線受け部１５がその円周方向に沿ってコイルと同数（この例では１８個）形成される。各巻線受け部１５には切欠き１６が形成され、この切欠き１６を介して巻線端部１１がインシュレータ５の半径方向外方に引き出される。またインシュレータ５には、この巻線受け部１５形成部位から複数の巻線部１７が半径方向内方に向かって一体に突出形成されている。この巻線部１７はステータヨーク４の磁極歯７を覆うものであり、隣接する２つの巻線部１７間にスロット８が形成される。各巻線部１７の下部に、前述した挿入片９（図１）が形成される。各巻線部１７の半径方向内側にはコイルを内側から保持するフランジ１８が設けられている。
【００２６】
インシュレータ５の外周にはさらに、端末配線ユニット３のフック１４を受容するためのフック受け部１９が一体的に形成される。図４に示すように、このフック受け部１９は巻線受け部１５と同様にインシュレータ５端面より上方に突出形成されており、その外周面側には前記フック１４が挿入される凹部２０が設けられる。この凹部２０はフック１４に対応した三角形状であり、その先端側（差込み端部側）には、フック１４先端に形成された突起１４ａと係合するための突起２０ａが設けられる。またフック受け１９には上記凹部２０に隣接して巻線端部引き出しのための切欠き２１が形成される。
【００２７】
図５は端末配線ユニット３の上面図、図６は下面図である。これらの図から、端子１２は基板本体の外周にそって半径方向外方に突き出して形成されていることがわかる。また３つの外部接続端子１３は、端末配線ユニット３円周方向に互いに位置を変えて突き出している。
【００２８】
図７は以上のようにして構成された端末配線ユニット３の縦断面図、図８はその破断位置を変えた拡大断面図である。前述したように、端末配線ユニット３の内部には３相Ｕ、Ｖ、Ｗの各相に対応した３枚の相別端末部材２２が樹脂材料からなるユニット本体２３に軸方向に位置を変えて埋設されている。図７では一番上の相別端末部材２２ａの一部が上方に屈曲され、ユニット本体２３より突き出し、外部接続端子１３を構成していることがわかる。図７には示されないが、他の相別端末部材２２ｂ，２２ｃも同様にその一部が上方に屈曲され、残りの外部接続端子１３を構成する。上述した端子１２は、これら相別端末部材２２と一体をなしその半径方向外方に突出して複数形成されている。
【００２９】
また本実施形態では、図８から明らかなように、３つの相別端末部材２２ａ，２２ｂ，２２ｃの全ての端子１２が、端末配線ユニット３の軸方向において同じ高さに揃えられている。これは、端末配線ユニット３の全ての端子１２を、同じ高さ位置に並ぶようにすることで、後述するヒュージングの際の電極棒、電極受けの高さを揃えて接合作業性を向上するためである。
【００３０】
図９、図１０は本発明の特徴たる端子１２の外観を示したものである。これらの図において、図９は端末配線ユニット３の端子１２の外観斜視図、図１０（ａ）は上視図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｂ方向から、（ｃ）は（ａ）の矢印Ｃ方向から見た図である。
【００３１】
図９に示すように、各端子１２はユニット本体２３の外周に形成された凹み２５から突出し、板金をプレス型抜き加工した後、部分的に曲げ加工することによって形成される。端子１２は、平板状の端子本体部１２ａと、端子本体部１２ａの円周方向一端面に形成される第１の端子部分１２ｂと、端子本体部１２ａの半径方向外方であってかつ第１の端子部分１２ｂの近傍に形成される第２の端子部分１２ｃとによって構成される。
【００３２】
第１の端子部分１２ｂは、図１０（ｂ）に示すように、端子１２の一部をＶ字状に折り返し、端子本体部１２ａの一端面に対向するように形成されたものであって、端子本体部１２ａとの間で巻線端部１１を収容する溝部２６を形成し、巻線端部１１を挟んでヒュージングするためのヒュージング端子を構成する。
【００３３】
もう一方の第２端子部分１２ｃは、図１０（ａ）に示すように、円弧状の端子外周端を、第１端子部分１２ｂと同じ側に垂直に折り曲げて起立させたものである。この第２端子部分１２ｃは、円弧状の端子外周端を折り曲げたことで、第１端子部分１２ｂの基部に近づくにつれて徐々にその高さを増加して形成されており、ヒュージング端子（第１端子部分１２ｂ）に挟んだ巻線端部１１が、ヒュージングの際、上記溝部２６から外に抜け出ないようにするためのストッパ片を構成する。これにより作業者は、巻線端部１１を端子１２にヒュージング接合するに先立ち、ユニット本体２３下方から延びる巻線端部１１を溝部２６に通し、第２端子部分１２ｃの起立した端部に係止させて外方に出すことで（図１０参照）、巻線端部１１を端子１２に確実に保持することができる。
【００３４】
具体的に説明すると、まず巻線端部１１は最初図９で端子１２の裏側から取出される。これを図１０（ａ）で図面の上方に引き上げ、さらにユニット本体２３の凹み２５を通して端子１２の表側に持ち上げ、第１端子部分１２ｂのＶ字開口側に引き回し、さらにＶ字溝部２６の奥に引き込んでから抜け止め用の第２端子部分１２ｃの上端部側に引っ掛かるように外側に引き出す。巻線端部１１は端子１２のヒュージング用第１端子部分１２ｂのＶ字溝部２６内に挟持された状態でヒュージングを施され、各巻線端部１１が、それぞれに対応する端子１２に接合される。
【００３５】
図１１は、端子１２と巻線端部１１とのヒュージングの際の、ヒュージング装置の作動状態及びこれに対応する端子各部の動きを簡略化して示すものである。図１１で、２７はヒュージング装置（図示せず）の電極棒、２８は電極受けを示している。また図中、点線はヒュージングに先立って端子１２をかしめる前の状態、実線はかしめたのち電極棒２７に通電して端子１２を加熱している状態をそれぞれ示している。
【００３６】
図１１に示すようにヒュージングは、電極棒２７と電極受け２８との間に接合対象となる端子１２と巻線端部１１を挟み、電極棒２７の先端で第１端子部分１２ｂを電極受け２８に向けてプレスすることから開始される。これにより、第１端子部分１２ｂは端子本体部１２ａに向けて変形されるが、溝部２６に挟まれた巻線端部１１は、第１端子部分１２ｂの上からの押付け力によって溝部２６から外側（図で左側）に抜け出ようとする。しかしながら、この巻線端部１１は、第２端子部分１２ｃによって、その左方変位が阻止されるため溝部２６から抜け出ることなく、実線で示したように溝部２６内に挟持された状態で第１端子部分１２ｂが上からかしめられる。そしてこの状態を保ちつつ電極棒２７に通電がなされ、その結果端子１２および巻線端部１１が発熱し、巻線端部１１の一部が溶融して端子１２と巻線端部１１が最終的に接合される。
【００３７】
上述したヒュージング接合は、端末配線ユニット３の周囲に突出する全ての端子１２に対してなされ、最終的には図２に示すように各コイル６から延びる巻線端部１１が全ての端子１２に接合される。なお、このヒュージング接合にあたっては、端末配線ユニット３から突出する各端子１２がほぼ同じ高さ位置に形成されるため、１つの端子１２のヒュージングが終了した後、隣の端子１２をヒュージング開始するにあたり、電極受け２８の位置調整が不要または簡略化され、トータルとしてのヒュージング作業を迅速化でき、その移動をプログラム化すればヒュージングの自動化も可能になる。
【００３８】
以上、本発明による電機子用端子を、一枚の板材を折り曲げ加工することにより得られるようにした実施形態を例にとり説明したが、当然ながら、複数の板片を接合して１つの端子をなすようにしてもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、平板状の端子本体部と第１の端子部分とによって、巻線端部を挟持する溝部が形成される。また第１の端子部分の近傍に第２の端子部分を設けることにより、ヒュージング時、上記溝部から外に逃げようとする巻線端部に対しては、第２の端子部分がストッパとなり、抜け止めとしての作用をする。従って、ヒュージング時、溝部内に巻線端部を確実に保持した状態で、電極棒による端子のかしめが可能となり、端子・巻線端部間の確実な接合が達成される。
【００４０】
また、上記第１の端子部分と上記第２の端子部分は、上記端子本体部の一部を折り返すことによって形成した構成によれば、端子全体を、１つの板材からのプレス切断及び曲げ加工によって形成することができ、製造プロセスが簡単であり、コストも有利となる。
【００４１】
さらに上記発明の電機子用端子を備えた端末配線ユニットにおいて、各端子の軸方向位置がほぼ等しくなるように、高さ位置を揃えて形成した構成によれば、上述した端子自体の作用効果に加え、各相別端末部材から突出する各端子の高さがほぼ同じに形成されるため結線作業が簡単になり、またヒュージングによる結線にあたっては電極棒や電極受けの高さ位置を変える必要がなく、自動化が容易に可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る端子を備えた電機子の分解斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係る端子にコイルの巻線端部を接続した組立て状態を示す電機子の外観上視図。
【図３】図１の電機子を構成する端末配線ユニットの斜視図。
【図４】図１のインシュレータの斜視図。
【図５】図３の端末配線ユニットの上視図。
【図６】図３の端末配線ユニットの下視図。
【図７】図３の端末配線ユニットの縦断面図。
【図８】図３の端末配線ユニットの部分的拡大断面図。
【図９】本発明の実施形態に係る端子の外観斜視図。
【図１０】図９の端子外観を示し、（ａ）はその上視図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｂ方向から見た図、（ｃ）は（ａ）の矢印Ｃ方向から見た図。
【図１１】本発明の実施形態に係る端子と巻線端部とのヒュージング接合を説明する概略図。
【符号の説明】
１：電機子、２：ステータ、３：端末配線ユニット、４：ステータヨーク、
５：インシュレータ、６：コイル、７：磁極歯、８：スロット、
９：挿入片、１０：コイル巻線、１１：巻線端部、１２：端子、
１２ａ：端子本体部、１２ｂ：第１端子部分、１２ｃ：第２端子部分、
１３：外部接続端子、１４：フック、１５：巻線受け部、
１６：切欠き、１７：巻線部、１８：フランジ、１９：フック受け、
２０：凹部、２１：切欠き、２２：相別端末部材、２３：ユニット本体、
２５：凹み、２６：溝部、２７：電極棒、２８：電極受け

Claims

コイルの巻線端部同士を結束するリング状の端末配線ユニットを備えた回転電機の電機子において、
前記端末配線ユニットの外周に平面視略鉤型の端子本体部を設け、
当該端子本体部の、前記端末配線ユニットの外周に略沿って突出した端部を折り返して前記巻線端部を挟んで接合するための溝部が形成された第１の端子部分を設け、
前記端子本体部の、前記端末配線ユニットの半径方向外方に突出した端部の前記第１の端子部分側の一側縁を略直線状に設け、当該端部の先端から他側縁を円弧状に設け、当該端部を折り返して第２の端子部分を設け、当該第２の端子部分は、前記第１の端子部分の溝部に挟まれた巻線端部の抜け止め用としたことを特徴とする電機子用端子。
前記端子を円周方向に複数個配置してリング状に形成した相別端末部材を軸方向に複数層積層し、上記端子を半径方向外方に突出させた状態で上記相別端末部材の積層体を樹脂材料で埋設したリング状本体部とを有する端末配線ユニットであって、
各相別端末部材が上記リング状本体部に埋設された状態で、各相別端末部材の端子は、軸方向位置がほぼ等しくなるように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電機子用端子を用いた端末配線ユニット。
環状のステータヨークと前記ステータヨークの軸方向両端側からこれを挟んで円周方向に固定された一対のインシュレータとを有すると共に円周方向に複数のコイルを環状に配するステータ、及び前記ステータの軸方向の一方の端部に固定された端末配線ユニットを有する電機子において、
上記コイルの巻始め又は巻終りの各巻線端部を、上記第１の端子部分の溝部に挟んで熱かしめ溶着したことを特徴とする請求項２に記載の端末配線ユニットを用いた電機子。