JP5211981B2 - 回転電機の端子構造 - Google Patents

Description

本発明は、モータに用いるステータの端子を形成する技術に関し、詳しくは端子部形状を工夫することで、ステータの品質の向上を図ることを可能とする技術に関する。

モータの固定子のコイルエンドは、ワニスを用いて保護する方法もあるが、近年では絶縁性樹脂を用いてモールドする方法も用いられている。樹脂モールドすることで絶縁性を向上させ、かつワニスが剥がれるなどの不良の原因を低減する効果が得られる。
例えば特許文献１には、コイルエンドを樹脂モールドした固定子についての技術が開示されている。
特許文献１に開示される端子台接続方法では、回転穴を設けたプレート部をバスバと接続して、ステータのコイルエンドを樹脂モールドした後、回転穴に回転軸を備えた接続端子を差し込んでステータを構成する。このため、接続端子が拡張姿勢と縮小姿勢の２つの形態をとることが可能であり、端子台との接続時に接続作業をしやすい構成とすることができる。

特開２００７−２９５７７９号公報

しかしながら、特許文献１には以下に説明する課題があると考えられる。
特許文献１の方法でステータのコイルエンドの端子部分を構成する場合、樹脂モールド時にプレート部が変形する虞がある。
プレート部には通常絶縁性の素材を用いる必要があり、絶縁性の樹脂材料を用いるケースが殆どである。

しかし、コイルエンドを樹脂モールドする場合には、加熱された樹脂材料が相当の圧力で成形型内に供給されることになり、プレート部に負荷がかかる。この際、プレート部の支持が不十分であった場合には、樹脂の圧力によって変形しそのまま凝固してしまう虞がある。そうなるとコネクタ部分が変形した状態でコイルエンドが成形され、その結果、コネクタの接続不良を招く虞がある。

そこで、本発明はこのような課題を解決するために、樹脂成形による端子部分の変形を抑制可能な回転電機の端子構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明による回転電機の端子構造は以下のような特徴を有する。
（１）コイルエンドが樹脂モールドされて樹脂モールド部が形成され、前記樹脂モールド部と一体型の端子部を備える回転電機の端子構造において、
前記端子部は、外部と接続する端子を保持する端子プレートを備え、前記端子プレートには、前記端子の根本から前記端子に沿って形成される襟形状部が形成されることにより、樹脂モールドする際に樹脂の圧力による端子プレートの変形を防止することを特徴とする。

（２）（１）に記載の回転電機の端子構造において、
前記端子プレートには、樹脂モールド後に前記端子が突出する側に、リブが設けられることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明による回転電機の端子構造により、以下のような作用、効果が得られる。
まず、（１）に記載される発明は、コイルエンドが樹脂モールドされて樹脂モールド部が形成され、樹脂モールド部と一体型の端子部を備える回転電機の端子構造において、端子部は、外部と接続する端子を保持する端子プレートを備え、端子プレートには、端子の根本から端子に沿って形成される襟形状部が形成されることにより、樹脂モールドする際に樹脂の圧力による端子プレートの変形を防止するものである。

回転電機の端子構造はステータなどに用いられるが、ステータを樹脂モールド構造にすると、課題に示したように樹脂モールドする際に樹脂の圧力によって端子プレートの変形が懸念される。このため、端子プレートが保持する端子の根本から端子に沿って襟形状部を形成することで、樹脂モールド時の樹脂プレートの変形を防ぐことが可能となる。
これによって、樹脂成形による端子部分の変形を抑制可能な回転電機の端子構造の提供が可能となる。

また、（２）に記載される発明は、（１）に記載の回転電機の端子構造において、端子プレートには、樹脂モールド後に端子が突出する側に、リブが設けられるものである。
端子プレートにリブを設けることで、（１）に記載の襟形状部と合わせて端子プレートの補強をすることが可能で、樹脂成形による端子部分の変形を抑制可能となる。

まず、本発明の実施形態について説明する。
図１に、ステータの斜視図を示す。図２に、樹脂モールド前のステータの平面図を示す。また、図３に、図２のＡＢＣ断面図を示す。
ステータ１０は、回転電機に用いられる固定子であり、固定子コア１３に矩形コイル１１と台形コイル１２を組み付けた後、樹脂モールド部２０を形成して作られている。
固定子コア１３はプレス等で略ドーナツ状に形成した電磁鋼板を積層して形成したもので、ティース部１３Ａと位置決め穴１３Ｂを備えている。
固定子コア１３の両面に設けられる樹脂モールド部２０の一方には、端子部１６を備えている。

端子部１６は樹脂モールド部２０の一部として形成されており、端子１８を３つ備えている。端子１８で外部の電気回路に接続する。端子１８は、矩形コイル１１及び台形コイル１２に接続されるバスバ１４と接続されており、端子部１６内に埋め込まれる端子プレート１７によって位置決めされている。端子部１６の表面には上面穴１６Ａが設けられている。また端子プレート１７にもコネクタ位置決め穴１７Ａが設けられている。
矩形コイル１１及び台形コイル１２は、インシュレータ１５に導線が巻回されて形成されており、固定子コア１３に形成されるティース部１３Ａに交互に挿入されて配置される。

図４に、端子部の拡大平面図を示す。図２の端子部１６を拡大して示すものであり、内部を示す為に端子部１６は想像線で示している。
図５に、端子部の拡大断面図を示す。図４の断面を示している。
図６に、端子部のＥ拡大矢視図を示す。図７に、端子部のＦ−Ｆ拡大断面図を示す。これらは図２のＥ矢視、及びＦ−Ｆ断面にあたる。
端子部１６内部には端子プレート１７を備えている。端子プレート１７は絶縁性の樹脂材料で形成されており端子１８を保持している。また、端子プレート１７には端子１８の周囲を囲うようにして襟形状部１７ａが設けられている。また、リブ１７ｂを端子１８の間に備えている。

襟形状部１７ａは、端子１８の根本から端子１８に沿って端子１８を覆うように形成しており、端子１８の保持をすると共に、端子プレート１７の補強部材としての役割を果たす。端子プレート１７には端子１８が３本保持されるので襟形状部１７ａも３カ所に設けられることになる。襟形状部１７ａの形状については、樹脂の流れを阻害しないように角部は面取り若しくはＲ形状となっていることが望ましい。
端子プレート１７には台形断面の端子プレート１７から一段落ちて突出するようにバックアップ部１７Ｃが形成されている。端子プレート１７の台形断面部分のショルダー部分１７ｃはＲ面取りがなされている。これは、樹脂の流れを良くする目的がある。リブ１７ｂは、バックアップ部１７Ｃから端子１８が突出する側に形成されている。隣り合う端子１８の間に、縦筋状に突出してリブ１７ｂは形成される。なお、リブ１７ｂの形状は特に限定されるものでは無いが、バックアップ部１７Ｃの外表面上において、隣り合う襟形状部１７ａ及び端子１８と交差するように設けられることが望ましい。

次に、ステータ１０の製造過程について説明する。
図８に、樹脂モールド時の型の断面図を示す。
図９に、樹脂モールド時の上面視図を示す。型は想像線としている。
下型となる固定型２１には、固定子コア１３を保持するポスト２３が形成されており、ピン３７が設けられている。ポスト２３で固定子コア１３の中央を、ピン３７が位置決め穴１３Ｂに挿入されて回転方向を規制するので、矩形コイル１１及び台形コイル１２が挿入され、バスバ１４によって結線された図２の状態で固定子コア１３は固定型２１に位置決めされる。この際に、端子１８もバスバ１４に接続され、端子１８は端子プレート１７によって姿勢が決定されている。

上型となる可動型２２は、固定型２１との間にキャビティ２６を形成する。固定型２１は、固定子コア１３の上面を軽く押圧した状態まで移動される。この状態で、端子プレート１７の背面に固定型２１に備えられるバックアップピン３５が挿入される。その後、スライド型３１をガイド部溝３８に沿わせて移動させる。スライド型３１にはスライドベース３２を介して加圧装置３４が接続されており、スライド型３１をガイド部溝３８に沿って直進させる機能を有している。
スライド型３１にはコネクタ位置決めピン３３が２本設けられている。コネクタ位置決めピン３３は、スライド型３１の進行方向に突出して設けられ、端子プレート１７のコネクタ位置決め穴１７Ａに挿入される。

コネクタ位置決めピン３３がバックアップピン３５に対して端子プレート１７を押し付けるように固定し、端子プレート１７がキャビティ２６内に流入した圧力に対しても、動かないように固定される。
こうして、固定型２１と可動型２２とスライド型３１によって、キャビティ２６が形成され、ステータ１０が固定される。
この状態で更に可動型２２を降下させて固定子コア１３を加圧する。ステータ１０の設計にもよるが、数十トンの加圧力をかける。固定型２１に形成されるコア支持部２１Ａと可動型２２に形成されるコア当接部２２Ａによって固定子コア１３を上下から加圧する結果となる。

加圧することで、固定子コア１３とコア支持部２１Ａ及びコア当接部２２Ａとの密着度を高めると共に、固定子コア１３の広がりを矯正する目的がある。なお、可動型２２で加圧することで、可動型２２に備えられるスライド型３１に形成されたコア押さえ部３１Ｂによっても固定子コア１３は加圧される。この結果バックアップピン３５で支えられた端子プレート１７はガイド部溝３８を塞ぐような形で保持される。
このように固定型２１、可動型２２及びスライド型３１でキャビティ２６が形成された後、可動型２２に備えられた注入口２９から接続する円錐流路２８、導入路２７を通ってキャビティ２６内に溶融した樹脂が供給される。
そして、ステータ１０のコイルエンドに樹脂モールド部２０が形成されることになる。なお、端子部１６にはバックアップピン３５が挿入された状態で樹脂モールド部２０及び端子部１６がインサート成形される為に、バックアップピン３５を引き抜いた後に上面穴１６Ａが形成される。

本実施形態は上記構成であるので、以下に説明する作用、効果を奏する。
まず、第１の効果として、端子プレート１７の補強をすることが可能となる。
第１実施形態は、コイルエンドが樹脂モールドされて樹脂モールド部２０が形成され、樹脂モールド部２０と一体型の端子部１６を備える回転電機の端子構造において、端子部１６は、外部と接続する端子１８を保持する端子プレート１７を備え、端子プレート１７には、端子１８の根本から端子１８に沿って形成される襟形状部１７ａが形成されるものである。

端子プレート１７にはキャビティ２６に溶融樹脂が注入された際に、キャビティ２６の外側に向かって加圧力がかかる。端子プレート１７はコネクタ位置決めピン３３によって支持されているものの、樹脂の圧力によって変形する虞がある。しかしながら端子プレート１７に襟形状部１７ａが設けられていることで、襟形状部１７ａがリブとして働く。襟形状部１７ａがリブとして端子プレート１７を補強することで、注入口２９から供給される樹脂材料の圧力によって端子プレート１７が変形することを防ぐことができる。
端子プレート１７の変形が抑制されることで、端子１８のピッチや位置の変化が生じにくくなり、歩留まりを向上することが可能である。

また、上記の回転電機の端子構造において、端子プレート１７には、樹脂モールド後に端子１８が突出する側に、リブ１７ｂが設けられるものである。
端子プレート１７にリブ１７ｂを設けることで、襟形状部１７ａと合わせて端子プレート１７の補強をすることが可能となるので、端子１８のピッチや位置の変化が生じにくくなる。また、樹脂モールド部２０の樹脂成型時に注入口２９から材料が供給されることで、図５下方向に力がかかるが、端子１８の根本から所定の距離を包む形状に襟形状部１７ａが形成されることで、この曲げ応力によって端子１８の曲がりが発生しないように剛性を高めることが可能である。
このように端子プレート１７を補強することで端子部１６の変形を防ぐことが可能となりステータ１０の性能向上に寄与する。

また、第２の効果として、端子プレート１７にリブ１７ｂを設けることで端子１８同士の沿面距離を長くすることが可能となる。
隣り合う端子１８の沿面距離が長くなることで、絶縁性が確保される。端子部１６はステータ１０の小型化に伴って小さくしたいという要求があるが、回転電機の高出力化も求められている為、端子１８同士の距離は可能な限り離しておきたい。これは端子１８同士の距離が近いと短絡してしまう虞がある為である。なお、端子１８は先端が丸くなっている丸端子形状としている。このほうが端子１８同士の絶縁沿面距離を長くすることが出来る為である。しかしながら、別の形状を採用することを妨げない。
端子１８は、図示しない車に備えられるコネクタに接続される為、短絡が問題となるのは端子１８の根本付近であり、バックアップ部１７Ｃの表面上の端子１８同士の距離が問題となる。隣り合う端子１８の距離は、図５、及び図６に表されるように、リブ１７ｂを挟むことで延長される。このため、沿面距離が長くなり絶縁性を高くすることができる。

すなわち端子１８同士の位置を近くし、端子部１６の小型化を図ることが可能となる。端子部１６は幅方向も短縮したいが樹脂モールド部２０の丈夫に配置される関係上厚み方向の短縮も図りたい。ステータ１０の薄型化が求められている為、端子部１６の突出量は極力小さくしたいという事情がある為だ。
このため、リブ１７ｂによって沿面距離を確保できることは、ステータ１０の小型化に貢献することができる。

以上、本実施形態に則して発明を説明したが、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより実施することもできる。
なお、本実施形態では回転電機のステータ１０の端子部１６に用いる端子プレート１７として説明しているが、端子１８と端子プレート１７の関係で構成されるものであれば適用が可能である。

本実施形態の、ステータの斜視図である。 本実施形態の、樹脂モールド前のステータの平面図である。 本実施形態の、図２のＡＢＣ断面図である。 本実施形態の、端子部の拡大平面図である。 本実施形態の、端子部の拡大断面図である。 本実施形態の、図２に示す端子部のＥ拡大矢視図である。 本実施形態の、図２に示す端子部のＦ−Ｆ拡大断面図である。 本実施形態の、樹脂モールド時の型の断面図である。 本実施形態の、樹脂モールド時の上面視図である。

符号の説明

１０ ステータ
１１ 矩形コイル
１２ 台形コイル
１３ 固定子コア
１４ バスバ
１５ インシュレータ
１６ 端子部
１６Ａ 上面穴
１７ 端子プレート
１７Ａ コネクタ位置決め穴
１７Ｃ バックアップ部
１７ａ 襟形状部
１７ｂ リブ
１７ｃ ショルダー部分
１８ 端子
２０ 樹脂モールド部
２１ 固定型
２２ 可動型
２３ ポスト
２６ キャビティ
２７ 導入路
２８ 円錐流路
２９ 注入口
３１ スライド型
３１Ｂ コア押さえ部
３２ スライドベース
３３ コネクタ位置決めピン
３４ 加圧装置
３５ バックアップピン
３７ ピン
３８ ガイド部溝

Claims (2)

1. コイルエンドが樹脂モールドされて樹脂モールド部が形成され、前記樹脂モールド部と一体型の端子部を備える回転電機の端子構造において、
   前記端子部は、外部と接続する端子を保持する端子プレートを備え、
   前記端子プレートには、前記端子の根本から前記端子に沿って形成される襟形状部が形成されることにより、樹脂モールドする際に樹脂の圧力による前記端子プレートの変形を防止すること特徴とする回転電機の端子構造。
2. 請求項１に記載の回転電機の端子構造において、
   前記端子プレートには、樹脂モールド後に前記端子が突出する側に、リブが設けられることを特徴とする回転電機の端子構造。

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