JP5283945B2 - 結線方法及びブラシレスモータの製造方法 - Google Patents

結線方法及びブラシレスモータの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ステータに備えられるコイルの端部をターミナルに結線する結線方法、及びステータに備えられたコイルの端部をターミナルに結線して製造されるブラシレスモータの製造方法に関するものである。
従来、ブラシレスモータには、ステータに備えられた複数のコイルと電源装置とを接続するためのターミナルが備えられており、該ターミナルには、前記コイルの巻き始めと巻き終わりの端部である接続端部がそれぞれ結線されている。例えば、特許文献1に記載されたブラシレスモータにおいては、ターミナルは、帯状の金属材料よりなり、該金属材料の長手方向の一端部をU字状に折り返してなる結線部を有している。そして、コイルの接続端部が結線部内に配置された後に、結線部と接続端部とが溶融溶接により接合されて結線される。
また、一般的に、溶接時に接続端部が結線部の外に飛び出すことを防止するために、図8(a)に示すようにU字状の結線部81内に接続端部82を配置した後に、二点鎖線にて図示したように結線部81の開口部を閉じるように該結線部81をかしめることがある。そして、結線部81をかしめた後に、図8(b)に示すように溶接電極83を介して結線部81及び接続端部82に通電することにより結線部81に接続端部82を結線する。
特開2005−328654号公報
しかしながら、結線部内にコイルの接続端部を配置した後であって結線部と接続端部とを接合する前の状態においては、接続端部に存在する張力の作用や、結線部をかしめる際にターミナルに加えられる力によって、ステータに対する結線部の位置が所望の位置からずれてしまうことがある。このようにステータに対して結線部の位置がずれた状態で結線部への接続端部の結線が行われると、結線を行うべく配置されたステータに対して一定の位置関係で近接される溶接電極と、結線部との位置がずれた状態で溶融溶接が行われることになる。その結果、結線部と接続端部との接合部分の強度が小さくなったり、結線部と接続端部との接合部分の導通性にばらつきが生じたりする虞がある。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、結線時におけるステータに対する結線部の位置ずれを低減することができる結線方法及びブラシレスモータの製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、円筒状のステータの軸方向の片側端部から引き出されたコイルの接続端部を、前記ステータの軸方向の片側端部に配置された金属製のターミナルに備えられた結線部に結線する結線方法であって、前記接続端部を前記結線部に配置する配置工程と、第1位置決め治具に設けられた第1当接部を、前記ステータの軸方向の片側端部における前記結線部が配置されるべき位置に対応して前記ステータに対して設定された結線位置に配置する第1位置決め工程と、第2位置決め治具に設けられた第2当接部を、前記結線位置に配置された前記第1当接部に向けて移動させて前記第2当接部及び前記第1当接部にて前記結線部を周方向から挟持する第2位置決め工程と、前記第1当接部及び前記第2当接部にて挟持された前記結線部及び前記接続端部を溶接により接合して結線する接合工程と、を備え、前記第1位置決め治具は、第1回動軸を備え、前記第1当接部は、前記第1回動軸の外周側若しくは内周側に前記第1回動軸と一体回転可能に設けられ、前記第1位置決め工程では、前記第1位置決め治具は、前記第1回動軸が前記ステータと同軸となるように前記ステータに対して配置されており、前記第1回動軸が前記ステータの周方向に回転されることにより前記第1当接部が周方向に回転されて前記結線位置に配置され、前記第2位置決め治具は、第2回動軸を備え、前記第2当接部は、前記第2回動軸の外周側若しくは内周側に前記第2回動軸と一体回転可能に設けられ、前記第2位置決め工程では、前記第2位置決め治具は、前記第2回動軸が前記ステータと同軸となるように前記ステータに対して配置されており、前記第2回動軸が前記ステータの周方向に回転されることにより前記第2当接部が前記結線部に周方向から当接されることをその要旨としている。
同発明によれば、結線位置は、結線部が配置されるべき位置に対応してステータに対して設定されているため、この結線位置に配置された第1当接部と第2当接部とによって結線部を周方向から挟持することにより、ステータに対する結線部の周方向の位置ずれが低減される。そして、接合工程において結線部と接続端部とが接合される際には、結線部は、第1当接部及び第2当接部によって周方向から挟持されて結線位置に準じた位置に配置された状態が維持されているため、結線時におけるステータに対する結線部の位置ずれを低減することができる。
また、第1回動軸がステータの周方向に回転されることにより、ステータの周方向に沿って第1当接部が回転されるため、第1当接部を結線位置に容易に配置することができる。また、第2回動軸がステータの周方向に回転されることにより、ステータの周方向に沿って第2当接部が回転されるため、第2当接部及び第1当接部にて容易に結線部を周方向から挟持することができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の結線方法において、前記ターミナルは、帯状のターミナル本体部を備え、前記結線部は、前記ターミナル本体部の一部を折り返した形状をなすことにより周方向に対向する一対のコイル接続部を有するとともに径方向外側に開口し、前記配置工程では、対をなす前記コイル接続部間に前記接続端部が配置され、前記第2位置決め工程では、前記第2当接部は、対をなす前記コイル接続部間に配置された前記接続端部よりも外周側で、対をなす前記コイル接続部のうち一方の前記コイル接続部に周方向から接触することをその要旨としている。
同発明によれば、第2当接部は、対をなすコイル接続部間に配置された接続端部よりも外周側で対をなすコイル接続部のうち一方のコイル接続部に接触するため、対をなす2つのコイル接続部が、結線部の開口部が在る外周側で離間することが抑制される。従って、接合工程において接続端部が配置された結線部に溶接を施す際に、熱衝撃等によって接続端部が結線部の開口部から該結線部の外部に飛び出すことが抑制される。
請求項に記載の発明は、請求項1又は請求項に記載の結線方法において、前記ターミナルは、前記ステータの軸方向の片側端部に位置決め固定されるホルダに固定されていることをその要旨としている。
同発明によれば、ホルダは、ステータの軸方向の片側端部に位置決め固定されるものであるため、このホルダを介してターミナルがステータの軸方向の片側端部に配置されることにより、ステータに対するターミナルの位置ずれが生じ難くなる。そして、ひいてはステータに対する結線部の位置ずれが生じ難くなる。
請求項に記載の発明は、請求項1乃至請求項の何れか1項に記載の結線方法において、前記第1位置決め治具は、前記ステータにおける前記ターミナルが配置される側の軸方向の端部を覆う円板状の第1被覆部を備え、前記第1当接部は、前記第1被覆部の周縁部に設けられたことをその要旨としている。
同発明によれば、第1当接部が設けられた第1被覆部は、ステータにおけるターミナルが配置される側の軸方向の端部を覆っている。従って、溶接時にスパッタが飛散した場合に、第1被覆部によって、ステータ若しくはステータと第1被覆部との間に介在される構成部品等にスパッタが付着することが抑制される。
請求項に記載の発明は、請求項1乃至請求項の何れか1項に記載の結線方法において、前記第2位置決め治具は、前記ステータにおける前記ターミナルが配置される側の軸方向の端部を覆う円板状の第2被覆部を備え、前記第2当接部は、前記第2被覆部の周縁部に設けられたことをその要旨としている。
同発明によれば、第2当接部が設けられた第2被覆部は、ステータにおけるターミナルが配置される側の軸方向の端部を覆っている。従って、溶接時にスパッタが飛散した場合に、第2被覆部によって、ステータ若しくはステータと第2被覆部との間に介在される構成部品等にスパッタが付着することが抑制される。
請求項に記載の発明は、放射状に延びる複数のティース部に巻装されたコイルを有し有底筒状のハウジングの内周面に固定される筒状のステータと、前記ステータの内側に回転自在に配置されるロータと、前記ステータの軸方向の片側端部に配置され前記コイルの接続端部を結線するための結線部を有する金属製のターミナルと、を備えたブラシレスモータの製造方法であって、請求項1乃至請求項の何れか1項に記載の結線方法により前記結線部に前記接続端部を結線した後に、前記ステータを前記ハウジングの内周面に固定することをその要旨としている。
同発明によれば、製造されるブラシレスモータにおいて、結線部と接続端部との接合部分の強度が小さくなったり、結線部と接続端部との接合部分の導通性にばらつきが生じたりすることが抑制される。
本発明によれば、結線時におけるステータに対する結線部の位置ずれを低減可能な結線方法及びブラシレスモータの製造方法を提供することができる。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1(a)及び図1(b)に示すブラシレスモータ1は、図示しない車両のステアリングホイールに連結された車両操舵軸の作動をアシストするパワーステアリング装置の駆動源として用いられるものである。図1(a)及び図1(b)に示すように、有底円筒状のハウジング2の内周面には、円筒状のステータ3が固定されるとともに、該ステータ3の径方向内側には、ロータ4が回転自在に配置されている。このロータ4は、前記車両操舵軸(図示略)に連結される。そして、ステータ3におけるハウジング2の開口部側の端部には、絶縁性を有する合成樹脂材料よりなるホルダ5が固定されるとともに、該ホルダ5は、ステータ3の軸線方向一端側を覆っている。
図2(a)に示すように、前記ステータ3を構成するステータコア6は、所定角度(図において30°)ごとに中心に向かって放射状に延びる複数のティース部7(本実施形態では12本)の外周側の端部を連結部材8にて周方向に連結してなり、円筒状をなしている。そして、各ティース部7には、各ティース部7の軸方向の両端面及び周方向の両端面を被覆する絶縁性のボビン9が軸方向の両側から装着されるとともに、ボビン9の上から導線10が集中巻きにて複数回巻回されることによりコイル11がそれぞれ巻装されている。導線10は、導電性の金属材料(本実施形態では銅)よりなる金属線10aの周囲を絶縁性の樹脂材料よりなる被覆部材10bにて被覆した構成である(図4(a)参照)。尚、各コイル11は、ブラシレスモータ1に供給される駆動電源としての3層の励磁電流(U相、V相、W相)に応じて、U相コイル12、V相コイル13、W相コイル14とする。
U相コイル12、V相コイル13、W相コイル14は、それぞれ所定のティース部7に巻装されるとともに、他の相のコイルを跨いで離間した(隣り合わない)ティース部7に連続して1本の導線10にて巻装されている。本実施形態では、U相コイル12、V相コイル13、W相コイル14は、それぞれ所定の隣り合う2つのティース部7に巻回されるとともに、他の相に対応したティース部7を跨いで180°反対側の2つのティース部7に巻装される。
具体的には、U相コイル12は始端部12sから終端部12eまでそれぞれティース部7に巻装される。そして、図中上側に配置された2箇所のU相コイル12の終端部12eと図中下側に配置された2箇所のU相コイル12の始端部12sとの間には、渡り線12wが渡される(図2(b)参照)。
尚、図中上側のU相コイル12の始端部12sは、図中点線で示す引き込み位置12Xから引き込まれており、図中下側のU相コイル12の終端部12eは、図中点線で示す引き出し位置12Yから引き出される。
つまり、引き込み位置12Xから引き込まれた導線10は、図中上側に配置された2つのティース部7に、始端部12sから終端部12eまでU相コイル12としてそれぞれ巻装される。そして、各終端部12eから図中下側に配置された2つのティース部7まで渡り線12wが渡されて、始端部12sからそれぞれのティース部7にU相コイルとして巻装される。更に、各U相コイル12の終端部12eは、引き出し位置12Yから引き出される。
同様に、引き込み位置13Xから引き込まれた導線10は、2つのティース部7に、始端部13sから終端部13eまでV相コイル13としてそれぞれ巻装される。そして、各終端部13eから、対向する位置に配置された2つのティース部7まで渡り線13wが渡されて、始端部13sからそれぞれのティース部7にV相コイル13として巻装される。更に、各V相コイル13の終端部13eは、引き出し位置13Yから引き出される。
また同様に、引き込み位置14Xから引き込まれた導線10は、2つのティース部7に、始端部14sから終端部14eまでW相コイル14としてそれぞれ巻装される。そして、各終端部14eから、対向する位置に配置された2つのティース部7まで渡り線14wが渡されて、始端部14sからそれぞれのティース部7にW相コイル14として巻装される。更に、各W相コイル14の終端部14eは、引き出し位置14Yから引き出される。
各始端部12s〜14s、終端部12e〜14e及び渡り線12w〜14wは、ステータ3の軸方向の一側(図2(b)の左側)に配置される。尚、各始端部12s〜14s及び終端部12e〜14eは、各コイル11の巻き始めと巻き終わりの端部である接続端部11aに相当するとともに、各接続端部11aは、被覆部材10bが除去されて金属線10aが露出している(図4(a)参照)。各始端部12s〜14s及び終端部12e〜14e(接続端部11a)は、ホルダ5のステータ3と反対側の面まで引き出されて(図1(a)参照)、ホルダ5におけるステータ3と反対側の面に配置された複数(本実施形態では4個)のターミナル15にそれぞれ結線される。また、各渡り線12w〜14wは、後述するホルダ5に形成された収容凹部24内に配置される(図1(b)参照)。
図1(b)に示すように、前記ロータ4を構成する回転軸16は、前記ハウジング2の底部中央に設けられた軸受17にて軸支されている。そして、回転軸16には、円筒状のロータコア18が固定されるとともに、該ロータコア18の外周面には所定角度ごとに異なる極性(N極、S極)に着磁されたマグネット19が固着されている。
上記のように構成されたブラシレスモータ1では、図示しない励磁回路からそれぞれ120°の位相差を持つU相、V相、W相の励磁電流がU相コイル12、V相コイル13、W相コイル14に対して供給される。すると、U相コイル12、V相コイル13、W相コイル14がそれぞれ励磁されてステータ3に回転磁界が発生し、その回転磁界によりロータ4が回転する。
図1(b)に示すように、前記ホルダ5を構成する円筒状のホルダ本体部21は、前記ステータコア6と外径及び内径が略等しく形成されている。ホルダ本体部21における前記ステータコア6側の装着面22の周縁部には、軸方向に沿って延びる複数(本実施形態では3つ)の係合片23が突出形成されるとともに、各係合片23の先端部には、径方向内側に突出した係合凸部23aが一体に形成されている。一方、上述したステータ3において、ボビン9の外周面には、各係合片23に対応する位置に、径方向内側に向けて凹設された係合凹部9aが形成されている。そして、ホルダ5が軸方向に沿ってステータ3側に向けて移動されると、各係合片23の係合凸部23aが、それぞれ対応する係合凹部9a内に係合され、係合片23は係合凹部9aにスナップフィット係合される。これにより、ステータ3に対しホルダ5が固定されるとともに、互いに係合された係合片23及び係合凹部9aによって、ステータ3に対するホルダ5の軸方向、周方向及び径方向の位置決めがなされる。
また、ホルダ本体部21の装着面22には、周方向に延びる略円弧形状の収容凹部24が形成されるとともに、該収容凹部24には、上述したように前記各渡り線12w,13w,14w(図2(b)参照)が収容される。この収容凹部24は、渡り線12w,13w,14wをそれぞれ収容すべく適宜の箇所に形成されている。
また、図3(a)に示すように、ホルダ本体部21の周方向の6箇所には、該ホルダ本体部21の外周縁から径方向内側に向かって凹設された切欠部25が形成されている。各切欠部25は、ブラシレスモータ1の軸線方向(図3(a)において紙面垂直方向)に貫通するとともに、径方向外側に開口するように形成されている。そして、各切欠部25の幅(周方向の幅)は、コイル11を構成する前記導線10(図4(b)参照)の直径と略同じ幅とされている。また、各切欠部25は、図2(a)に示す引き込み位置12X,13X,14X及び引き出し位置12Y,13Y,14Yに対応する位置に形成されており、U相コイル12、V相コイル13、W相コイル14の接続端部11aがそれぞれ2本ずつ収容される。各切欠部25に収容された接続端部11aは、ホルダ本体部21の周方向への移動を規制されて保持される。そして、切欠部25に収容された各接続端部11aが、後述するターミナル15の結線部33に結線される(図1(a)参照)。
また、ホルダ本体部21の装着面22と反対側のターミナル15が設置される設置面26には係合部27が突出形成されている。図3(b)に示すように、係合部27には、係止面27aが形成されるとともに、この係合部27に、4つのターミナル15のうち1つのターミナル15が係合される。
図3(a)に示すように、各ターミナル15は、導電性を有する金属板材の複数個所を屈曲して形成されている。4つのターミナル15のうち図中上側に配置された3つのターミナル15a〜15cは、それぞれ帯状のターミナル本体部31を有する。そして、各ターミナル15a〜15cのターミナル本体部31は、それぞれ図3(a)における上側の一端部に外部からの電力供給が可能なコネクタ部32が形成されるとともに、他端部に前記引き込み位置12X,13X,14X(図2(a)参照)に対応するように結線部33が形成されている。また、図中下側に配置されたターミナル15dの帯状のターミナル本体部31には、前記引き出し位置12Y,13Y,14Y(図2(a)参照)に対応するように該ターミナル本体部31の両端部及び略中央部の3箇所に結線部33が一体に形成されている。そして、各結線部33には、引き込み位置12X〜14X及び引き出し位置12Y〜14Yに位置するコイル11の始端部12s〜14s及び終端部12e〜14e(即ち接続端部11a)が結線される。これにより、各コネクタ部32から供給される外部電力が、ターミナル15を介してU相コイル12、V相コイル13、W相コイル14に供給されるように構成されている。
また、図1(b)に示すように、各ターミナル15a〜15dには、ターミナル本体部31からホルダ5側に突出するように固定片34が形成されており、この固定片34がホルダ本体部21に埋設されることにより、各ターミナル15a〜15dはホルダ5に固定されている。尚、図1(b)においては、ターミナル15b,15cに形成された固定片34の図示を省略している。更に、ターミナル15dのターミナル本体部31には、ホルダ本体部21に形成された前記係合部27に対応する位置に切起こし部35が形成されている(図3(b)参照)。そして、ターミナル15dは、係合部27にターミナル本体部31が挿入されると、係合部27に保持されるとともに、切起こし部35が係止面27aに係止され、この係合部27によってもホルダ本体部21に対して固定される。
尚、図3(a)に示すように、上述した各ターミナル15a〜15dがホルダ5に固定された状態においては、軸方向から見て、各ターミナル15a〜15dの結線部33は、ホルダ本体部21の中心軸線を中心とする同一円(図示略)上に配置される。
ここで、各ターミナル15a〜15dにそれぞれ形成された結線部33について詳述する。
結線部33は、ブラシレスモータ1のステータ3に巻装されたコイル11(即ちU相コイル12、V相コイル13及びW相コイル14)の接続端部11aを結線するためのものである(図2(a)及び図2(b)参照)。図4(a)及び図4(b)に示すように、各結線部33は、ターミナル本体部31の長手方向の端部(若しくは一部)を、事前に被覆部材10bが除去された接続端部11aを挟み込むようにU字状に折り返した形状をなしている。そして、このようにターミナル本体部31を折り返して形成されたことにより、各結線部33は、互いに対向する一対のコイル接続部33a,33bを有する。
図3(a)に示すように、各結線部33は、前記ホルダ本体部21に形成された切欠部25の端部(径方向内側の端部)に沿った形状とされており、ターミナル15がホルダ本体部21の設置面26に配置されたときに径方向外側に向けて開口するように形成されている。また、ターミナル15がホルダ5に固定された状態において、各結線部33のコイル接続部33a,33bは周方向に対向している。更に、図4(a)及び図4(b)に示すように、一対のコイル接続部33a,33bは、互いに平行をなすとともに、これらコイル接続部33a,33b間の間隔は、導線10の金属線10aの直径と略等しい間隔とされている。
各結線部33内に配置された2本ずつの接続端部11aは、TIG溶接にて結線部33と結線される。詳述すると、結線部33内(一対のコイル接続部33a,33b間)に接続端部11aが配置された後に、図4(a)に二点鎖線にて図示したように、結線部33の開口部が閉塞されるように一方のコイル接続部33bに対して他方のコイル接続部33aが近づくように屈曲される(かしめられる)。その後、結線部33に対し接続端部11aの先端側からTIG溶接が施されて接続端部11aと結線部33とが接合される。
次に、上記のように構成されたブラシレスモータ1の製造方法を、ターミナル15とコイル11との結線方法と合わせて説明する。
まず、ホルダ固定工程が行われ、ターミナル15を保持したホルダ5がステータ3の軸方向の片側端部に位置決め固定される。このホルダ固定工程が行われる際には、ステータ3の軸方向の片側端部から軸方向に引き出された各接続端部11aは、径方向外側に向けて屈曲されている。そして、接続端部11aが引き出された側のステータコア6の軸方向の端部と、ホルダ5の装着面22とが対向された状態で、ステータ3とホルダ5とが互いに近づくように軸方向に沿って相対移動され、ホルダ5の係合片23がボビン9の係合凹部9aにそれぞれ径方向からスナップフィット係合される。これによりホルダ5がステータ3に対して固定されるとともに、ホルダ5を介して4つのターミナル15がステータ3の軸方向の片側端部に配置される。ホルダ5がステータ3に固定された状態においては、互いに係合された係合片23及び係合凹部9aによって、ステータ3に対するホルダ5の軸方向、周方向及び径方向の位置決めがなされている。また、同状態においては、各接続端部11aは、それぞれ対応する切欠部25の近傍に位置するとともに、各結線部33の対をなすコイル接続部33a,33bは、ステータ3の周方向に対向している。尚、本実施形態においては、対をなすコイル接続部33a,33bは、ステータ3をホルダ5側から見た場合に、時計方向の前方側にコイル接続部33bが配置され、時計方向の後方側にコイル接続部33aが配置される(図3(a)及び図7(a)参照)。
次に、配置工程が行われ、各結線部33内に接続端部11aが2つずつ配置される。各接続端部11aは、近傍にある対応した切欠部25にそれぞれ径方向外側から内周側に向けて挿入されることにより、切欠部25に案内されて結線部33内(即ち対をなすコイル接続部33a,33b間)にそれぞれ配置される。
次に、かしめ工程が行われ、各結線部33がかしめられて各結線部33の開口部が略閉塞される。図4(a)に示すように、かしめ工程では、結線部33の開口部を閉じるように一方のコイル接続部33bに対して他方のコイル接続部33aが近づくように屈曲される(かしめられる)(図4(a)の二点鎖線参照)。
次に、図5に示すように、ホルダ5が固定されたステータ3に対し、支持具41、第1位置決め治具51及び第2位置決め治具61を配置する治具配置工程が行われる。
ここで、支持具41、第1位置決め治具51及び第2位置決め治具61について詳述する。
支持具41は、円筒状をなし、その外径がステータコア6の内径(ティース部7の先端面を通る円の直径に同じ)と等しく形成されるとともに、内周面によって断面円形状の支持孔42が構成されている。また、支持具41の軸方向の長さは、ステータコア6の軸方向の長さよりも若干長い長さとされている。
図5、図6(a)及び図6(b)に示すように、第1位置決め治具51は、円筒状の第1回動軸52と、該第1回動軸52の軸方向の一端部(図5において上側の端部)に一体に形成された円板状の第1被覆部53とから構成されている。第1回動軸52は、その外径が支持孔42の内径と等しく形成されるとともに、その内周面によって断面円形状の挿入孔54が構成されている。尚、挿入孔54は、第1回動軸52だけでなく第1被覆部53の径方向の中央部を貫通している。また、第1回動軸52の軸方向の長さは、ステータ3におけるホルダ5と反対側の軸方向の一端からホルダ5の設置面26までの長さと略等しい長さとされている。
第1被覆部53は、第1回動軸52と同軸状となるように(即ち中心軸線が一致するように)同第1回動軸52の軸方向の一端部に設けられるとともに、第1被覆部53の厚さは、各結線部33におけるホルダ5の軸方向の幅よりも薄く形成されている。また、第1被覆部53の外径は、ホルダ本体部21の外径よりも小さく、且つ、ホルダ5に保持されたターミナル15の結線部33の内周側の端部を通る円(図示略)よりも大きい値に設定されている。そして、第1被覆部53の径方向外側の周縁部には、ブラシレスモータ1に備えられる結線部33の数と同数の6箇所に第1当接凹部55が形成されている。この6個の第1当接凹部55は、第1被覆部53において、ステータ3に対して位置ずれすることなく配置された6個の結線部33の周方向位置に対応した位置に形成されている。各第1当接凹部55は、第1被覆部53の外周面から径方向内側に凹設されて径方向外側に開口するとともに、該第1被覆部53を軸方向(厚さ方向に同じ)に貫通している。そして、各第1当接凹部55は、軸方向から見た形状が略矩形状をなすとともに、その周方向の幅は、各結線部33におけるホルダ5の周方向の幅よりも広く形成されている。また、各第1当接凹部55において、周方向の一方側の内側面(図6(a)中、各第1当接凹部55において時計方向の前方側にある面)は、径方向に沿って延びるとともに軸方向に平行な平面状をなす第1当接部56とされている。図7(a)に示すように、6つの第1当接部56は、ステータ3に対して位置ずれすることなく配置された(即ち配置されるべき位置に配置された)6個の結線部33の角度間隔と同じ角度間隔となるように形成されている。即ち、6つの第1当接部56は、ステータ3に対し配置されるべき位置に配置された6個の結線部33の周方向位置に対応するように、第1被覆部53における周方向位置が設定されている。
図5、図6(c)及び図6(d)に示すように、第2位置決め治具61は、円柱状の第2回動軸62と、該第2回動軸62の軸方向の一端部(図5において上側の端部)に一体に形成された円板状の第2被覆部63とから構成されている。第2回動軸62は、その外径が第1回動軸52の挿入孔54の内径と等しく形成されるとともに、その軸方向の長さは、第1位置決め治具51の軸方向の長さと等しい長さとされている。
第2被覆部63は、第2回動軸62と同軸状となるように(即ち中心軸線が一致するように)同第2回動軸62の軸方向の一端部に設けられるとともに、第2被覆部63の厚さは、各結線部33におけるホルダ5の軸方向の幅よりも薄く形成されている。また、第2被覆部63の外径は、ホルダ本体部21の外径よりも小さく、且つ、第1被覆部53の外径よりも大きい値に設定されている。また、第2被覆部63の径方向外側の周縁部には、ブラシレスモータ1に備えられる結線部33の数と同数の6箇所に第2当接凹部64が形成されている。この6個の第2当接凹部64は、第2被覆部63において、ステータ3に対して位置ずれすることなく配置された6個の結線部33の周方向位置に対応した位置に形成されている。各第2当接凹部64は、第2被覆部63の外周面から径方向内側に凹設されて径方向外側に開口するとともに、該第2被覆部63を軸方向(厚さ方向に同じ)に貫通している。そして、各第2当接凹部64は、軸方向から見た形状が略矩形状をなすとともに、その周方向の幅は、各結線部33におけるホルダ5の周方向の幅よりも広く形成されている。また、各第2当接凹部64の周方向の一方側の内側面(図6(c)中、各第2当接凹部64において反時計方向の前方側にある面)には、他方側の内側面に向かって突出した第2当接部65が形成されている。第2当接部65は、各第2当接凹部64の周方向の一方側の内側面における外周側の端部に形成されている。図7(a)に示すように、6つの第2当接部65は、ステータ3に対して位置ずれすることなく配置された6個の結線部33の角度間隔と同じ角度間隔となるように形成されている。即ち、6つの第2当接部65は、その先端が、ステータ3に対し配置されるべき位置に配置された6個の結線部33の周方向位置に対応するように、第2被覆部63における周方向位置が設定されている。
尚、図5に示すように、第1位置決め治具51は、第1駆動装置57によって駆動されるとともに、第2位置決め治具61は、第2駆動装置66によって駆動される。
そして、治具配置工程においては、固定装置40に対し周方向に位置決めされて固定されたステータ3に対し、まず、ステータ3の内側に支持具41が挿入される。ステータ3に挿入された支持具41は、ステータコア6と同軸状となっている。尚、同軸状とは、複数のものにおいて、中心軸線が一致するように配置された状態を意味する。次いで、支持具41の支持孔42に、ホルダ5側から第1位置決め治具51の第1回動軸52が挿入され、更に、第1回動軸52の挿入孔54に第1被覆部53側から第2位置決め治具61の第2回動軸62が挿入される。図5及び図7(a)に示すように、この状態では、ステータ3、ホルダ本体部21、支持具41、第1位置決め治具51及び第2位置決め治具61が同軸状(軸方向から見て同心状)となっている。また、第1位置決め治具51及び第2位置決め治具61は、第1当接凹部55及び第2当接凹部64内に結線部33がそれぞれ配置されるようにステータ3に対して装着されるとともに、第1当接凹部55及び第2当接凹部64の内周面は何れも結線部33と非接触となっている。更に、第1位置決め治具51は、第1被覆部53がホルダ5の設置面26に当接するように配置されるとともに、第2位置決め治具61は、第2被覆部63が第1被覆部53に当接するように配置されている。そして、第1被覆部53及び第2被覆部63は、ホルダ5を介してステータ3の軸方向の片側端部を覆っている。また、各結線部33における設置面26と反対側の端部(図5中、上側の端部)は、第2被覆部63における第1被覆部53と反対側の面から軸方向に突出している。
次いで、第1位置決め工程が行われ、第1位置決め治具51がステータ3の周方向に回転されることにより各第1当接部56が、ステータ3の軸方向の片側端部で、ステータ3に対して設定された結線位置Pにそれぞれ配置される。結線位置Pは、ステータ3の軸方向の片側端部における6個の結線部33が配置されるべき位置に対応するようにステータ3に対して設定された位置である。本実施形態では、結線位置Pは、ステータ3の軸方向の片側端部において、ステータ3に対して位置ずれしていない6個の結線部33におけるコイル接続部33b側の周方向の端部が配置される位置に対応した位置(周方向の位置)である。そして、第1位置決め工程では、図7(b)に示すように、第1回動軸52が、その中心軸線を中心としてステータ3の周方向に回転されることにより、第1回動軸52と一体に形成された第1被覆部53が周方向に回転されて、6個の第1当接部56がそれぞれ対応した結線位置Pに配置される。本実施形態では、第1被覆部53は、ステータ3をホルダ5側から見た場合に、反時計方向(図7(b)中、矢印α方向)に回転され、各第1当接部56は、それぞれ第1当接凹部55内に配置された結線部33に周方向から近接して対応した結線位置Pに配置される。一方、第1位置決め工程においては第2位置決め治具61は回転されず、治具配置工程においてステータ3に対して配置された状態を維持している。
次いで、第2位置決め工程が行われ、第2位置決め治具61がステータ3の周方向に回転されることにより結線部33の位置決めが行われる。この第2位置決め工程では、図7(c)に示すように、第2回動軸62が、その中心軸線を中心としてステータ3の周方向に回転されることにより、第2回動軸62と一体に形成された第2被覆部63が周方向に回転されて、6個の第2当接部65が、それぞれ第2当接部65が設けられた第2当接凹部64内に配置された結線部33に周方向から接触する。本実施形態では、第2被覆部63は、ステータ3をホルダ5側から見た場合に、時計方向(図7(c)中、矢印β方向)に回転される。尚、第2位置決め工程では、第1位置決め治具51は回転されず、第1位置決め工程が終了した時点の状態、即ち第1当接部56が結線位置Pに配置された状態を維持している。そして、第2位置決め治具61は、各第2当接部65にて結線部33を第1当接部56側に押圧するとともに、第2当接部65及び第1当接部56にてそれぞれ結線部33を周方向の両側から挟持するまで周方向に回転される。これにより、第1位置決め治具51及び第2位置決め治具61によって各結線部33のステータ3に対する周方向位置が決定される。即ち、各結線部33は、結線位置Pに配置された第1当接部56と第2当接部65によって周方向から挟持されることにより、結線位置Pに準じた位置に配置され、ステータ3に対する周方向の位置ずれがほぼ無くなる。
また、第2位置決め工程において結線部33に接触した各第2当接部65は、各第2当接凹部64の径方向外側の開口部で周方向に突出した形状をなしている。従って、各第2当接部65は、結線部33内に配置された接続端部11aよりも外周側で、対をなすコイル接続部33a,33bのうち一方のコイル接続部33a(第2当接部65と直接周方向に対向している方のコイル接続部)に接触する。そして、各第2当接部65は、結線部33の径方向外側に開口した開口部を閉じるように、接続端部11aよりも結線部33の開口部側において一方のコイル接続部33aを他方のコイル接続部33b側に押圧する。
次いで、接合工程が行われ、各結線部33に接続端部11aが接合されて結線される。この接合工程では、各接続端部11aにおけるホルダ5と反対側の端部に溶接電極71が当接されてTIG溶接が施される。溶接電極71は、固定装置40に位置決め固定されたステータコア6に対し一定の位置関係で近接して結線部33に溶接を施す。このとき、各結線部33は、第1当接部56及び第2当接部65によって周方向の両側から挟持されることにより結線位置Pに準じた位置に配置されているため、溶接電極71が適切に各結線部33に近接される。そして、全ての結線部33への接続端部11aの接合が終了した後に、支持具41、第1位置決め治具51及び第2位置決め治具61はステータ3から取り外される。
接合工程の終了後、ホルダ5が固定されたステータ3が、ハウジング2の内周面に固定されてブラシレスモータ1が製造される。
上記したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を有する。
(1)結線位置Pは、6個の結線部33が配置されるべき位置に対応してステータ3に対して設定されているため、各結線部33は、結線位置Pに配置された第1当接部56と第2当接部65によって周方向から挟持されることにより、ステータ3に対する周方向の位置ずれが殆ど無い状態とされる。そして、接合工程においては、第1当接部56及び第2当接部65によって結線部33を結線位置Pに準じた位置に配置した状態が維持されるため、結線時におけるステータ3に対する結線部33の位置ずれを低減することができる。その結果、結線部33と接続端部11aとの接合部分の強度が小さくなったり、結線部33と接続端部11aとの接合部分の導通性にばらつきが生じたりすることが抑制され、製造されるブラシレスモータ1の性能のばらつきが抑制される。
(2)第2当接部65は、対をなすコイル接続部33a,33b間に配置された接続端部11aよりも外周側で一方のコイル接続部33aに接触するため、対をなすコイル接続部33a,33bが、結線部33の開口部が在る外周側で離間することが抑制される。従って、接合工程において接続端部11aが配置された結線部33に溶接を施す際に、熱衝撃等によって接続端部11aが結線部33の開口部から該結線部33の外部に飛び出すことが抑制されるため、溶接不良の発生を低減させることができる。
(3)第1位置決め工程では、第1回動軸52がステータ3の周方向に回転されることにより、ステータ3の周方向に沿って第1当接部56が回転されるため、各第1当接部56を各結線位置Pに容易に配置することができる。また、第2位置決め工程では、第2回動軸62がステータ3の周方向に回転されることにより、ステータ3の周方向に沿って第2当接部65が回転されるため、第2当接部65及び第1当接部56にて容易に結線部33を周方向から挟持することができる。
(4)ホルダ5は、ステータ3の軸方向の片側端部に位置決め固定されるものであるため、このホルダ5を介して各ターミナル15がステータ3の軸方向の片側端部に配置されることにより、ステータ3に対する各ターミナル15の位置ずれが生じ難くなる。そして、ひいてはステータ3に対する結線部33の位置ずれが生じ難くなる。
(5)第1当接部56が設けられた第1被覆部53は、ステータ3におけるターミナル15が配置される側の軸方向の端部をホルダ5を介して覆っている。同様に、第2当接部65が設けられた第2被覆部63は、ステータ3におけるターミナル15が配置される側の軸方向の端部をホルダ5を介して覆っている。従って、接合工程においてスパッタが飛散した場合に、第1被覆部53及び第2被覆部63によって、ステータ3若しくはステータ3と第1被覆部53及び第2被覆部63との間に介在されたブラシレスモータ1を構成する構成部品(ホルダ5等)にスパッタが付着することが抑制される。
(6)6つの第1当接部56は全て第1被覆部53に形成されているため、第1被覆部53を回転させることにより、6つの第1当接部56を同時に回転させて結線位置Pに配置することができる。同様に、6つの第2当接部65は全て第2被覆部63に形成されているため、第2被覆部63を回転させることにより、6つの第2当接部65を同時に回転させて第1当接部56と共に6つの結線部33を周方向から同時に挟持することができる。従って、短時間で結線部33の位置決めを行うことができ、生産性が向上される。
尚、本発明の実施形態は、以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、第1位置決め治具51は、ステータ3の軸方向の片側端部を覆うように配置される第1被覆部53を備え、第1位置決め工程において結線位置Pに配置される第1当接部56は第1被覆部53に形成されている。しかしながら、第1位置決め治具51は、第1被覆部53を備えない構成であってもよい。この場合には、第1当接部56は、例えば、第1回動軸52の軸方向の一端部に一体形成されステータ3の軸方向の片側端部を被覆しない形状の部材に設けられる。また、第2位置決め治具61は、ステータ3の軸方向の片側端部を覆うように配置される第2被覆部63を備え、第1当接部56と共に結線部33を周方向から挟持する第2当接部65は第2被覆部63に形成されている。しかしながら、第2位置決め治具61は、第2被覆部63を備えない構成であってもよい。この場合には、第2当接部65は、例えば、第2回動軸62の軸方向の一端部に一体形成されステータ3の軸方向の片側端部を被覆しない形状の部材に設けられる。
・上記実施形態では、4つのターミナル15は、ホルダ5に固定されており、該ホルダ5を介してステータ3の軸方向の片側端部に配置されている。しかしながら、ターミナル15は、ホルダ5を介さずに直接的にステータ3の片側端部に配置されてもよい。
・上記実施形態では、治具配置工程において、第1位置決め治具51は、第1回動軸52がステータ3と同軸状となるようにステータ3に対して配置されるとともに、第2位置決め治具61は、第2回動軸62がステータ3と同軸状となるようにステータ3に対して配置される。しかしながら、第1位置決め治具51及び第2位置決め治具61は、第1当接部56を結線位置Pに配置可能であるとともに第1当接部56及び第2当接部65にて結線部を周方向から挟持可能であれば、どのように配置されてもよい。
・第1位置決め治具51は、結線位置Pに配置可能な第1当接部56を備えているのであれば、上記実施形態と異なる形状であってもよい。同様に、第2位置決め治具61は、結線位置Pに配置された第1当接部56と共に周方向から結線部33を挟持可能な第2当接部65を備えているのであれば、上記実施形態と異なる形状であってもよい。例えば、第1被覆部53を上記実施形態よりも小径とし、この第1被覆部53の外周面から径方向外側に突出する突出部を形成し、この突出部の周方向の片側端面を第1当接部56としてもよい。同様に、第2被覆部63を上記実施形態よりも小径とし、この第2被覆部63の外周面から径方向外側に突出する突出部を形成し、この突出部の周方向の片側端面を第2当接部65としてもよい。また例えば、第1位置決め治具51は、ステータ3が内挿される有底円筒状をなし、その底部の周縁部に軸方向に貫通した孔を設けることにより第1当接部が設けられた形状であってもよい。この場合、第2位置決め治具61は、第1位置決め治具51が内挿される有底円筒状をなし、その底部の周縁部に軸方向に貫通した孔を設けることにより当該孔の内周面に第2当接部が設けられた形状とされる。また、第1位置決め治具51は、単体でそれぞれステータ3の周方向に移動される第1当接部56を備えた構成であってもよい。同様に、第2位置決め治具61は、それぞれが単体でそれぞれステータ3の周方向に移動される第2当接部65を備えた構成であってもよい。また、支持具41を省略し、第1位置決め治具51の第1回動軸52の外径をステータコア6の内径と等しく形成してもよい。
・上記実施形態では、第2位置決め治具61の第2当接部65は、結線部33内に配置された接続端部11aよりも外周側で、対をなすコイル接続部33a,33bのうち一方のコイル接続部33a(第2当接部65と直接周方向に対向している方のコイル接続部)に接触するように構成されている。しかしながら、第2当接部65は、第1当接部56と共に結線部33を周方向に挟持可能であれば、結線部33に対して何れの部位に接触してもよい。
・上記実施形態では、第1当接部56は、径方向に沿って延びるとともに軸方向に平行な平面状をなしているが、第1当接部56の形状はこれに限らない。例えば、第1当接部56は、第1当接凹部55における周方向の一方側の内側面(図6(a)中、各第1当接凹部55において時計方向の前方側にある面)から周方向に突出した形状とされてもよい。この場合、第1当接部56の先端が結線位置Pに配置される。また、第2当接部65の形状も上記実施形態の形状に限らず、第1当接部56と共に結線部33を周方向に挟持可能であれば、平面状等に形成されてもよい。
・上記実施形態では、結線位置Pは、ステータ3の軸方向の片側端部において、ステータ3に対して位置ずれしていない6個の結線部33におけるコイル接続部33b側の周方向の端部が配置される位置に対応した位置(周方向の位置)に設定されている。しかしながら、結線位置Pは、ステータ3の軸方向の片側端部における6個の結線部33が配置されるべき位置に対応してステータ3に対して設定されるのであれば、上記実施形態の位置に限らない。例えば、ステータ3に対して位置ずれしていない6個の結線部33におけるコイル接続部33a側の周方向の端部が配置される位置に対応した位置(周方向の位置)を結線位置Pとしてもよい。この場合には、第1位置決め工程において、第2当接部65が第1当接部として結線位置Pに配置される。
・上記実施形態では、治具配置工程では、ステータ3に対し、支持具41、第1位置決め治具51及び第2位置決め治具61を順に配置している。しかしながら、支持具41、第1位置決め治具51及び第2位置決め治具61は予め組み付けられた状態で、ステータ3に対して配置されてもよい。
・かしめ工程は省略してもよい。この場合、結線部33はU字状をなした状態で接続端部11aが結線される。
・上記実施形態では、結線部33と接続端部11aとの接合は、TIG溶接にて行われているが、これに限らない。例えば、TIG溶接以外の溶融溶接(アーク溶接、レーザ溶接等)、抵抗溶接等のうち何れかの方法で結線部33と接続端部11aとを接合してもよい。
・上記実施形態では、結線部33を構成する一対のコイル接続部33a,33bは、互いに平行をなしているが、互いに対向するように構成されていればよい。従って、例えば、一対のコイル接続部33a,33bは、平行に限らず、結線部33の開口部に向かうに連れて徐々に互いの間隔が広くなるように構成されてもよい。また、一対のコイル接続部33a,33bは、結線部33の開口部に向かうに連れて徐々に互いの間隔が狭くなるように構成されてもよい。
・上記実施形態では、結線部33は、ターミナル本体部31の長手方向の端部(若しくは一部)をU字状に折り返した形状とされている。しかしながら、結線部33は、ターミナル本体部31の一部(長手方向の端部も含む)を折り返した形状であれば、コ字状や、V字状等、U字状以外の形状とされてもよい。また、結線部33は、ステータ3の周方向、若しくは径方向内側に開口するように形成されてもよい。
・上記実施形態では、結線部33には、それぞれ2本ずつの接続端部11aが結線されるが、結線部33に結線される接続端部11aは1本であってもよい。
・上記実施形態では、ブラシレスモータ1は、4つのターミナル15を備えることにより合計6つの結線部33を備えている。しかしながら、ブラシレスモータ1に備えられるターミナル15の数及び結線部33の数はこれに限らず、ブラシレスモータの構成に応じて適宜変更してもよい。
・上記実施形態では、車両操舵軸の作動をアシストするためのパワーステアリング装置に備えられるブラシレスモータ1を例に本発明を説明したが、他の用途のブラシレスモータについて本発明を具体化してもよい。
(a)はブラシレスモータの側面図、(b)は図1(a)におけるA‐A線断面図。 (a)はステータの側面図、(b)はステータの図2(a)におけるB‐B線断面図。 (a)はターミナルを備えたホルダの側面図、(b)は図3(a)におけるC‐C線断面図。 (a)は接続端部が配置された結線部の斜視図、(b)は接続端部が配置された結線部の平面図。 第1位置決め治具及び第2位置決め治具が配置されたステータの断面図。 (a)は第1位置決め治具の平面図、(b)は第1位置決め治具の断面図、(c)は第2位置決め治具の平面図、(d)は第2位置決め治具の断面図。 (a)〜(c)はブラシレスモータの製造工程を説明するための説明図。 (a)は接続端部が配置された従来の結線部の斜視図、(b)は従来の結線部に接続端部を結線する様子を示す斜視図。
符号の説明
1…ブラシレスモータ、2…ハウジング、3…ステータ、4…ロータ、5…ホルダ、7…ティース部、11…コイル、11a…接続端部、15,15a,15b,15c,15d…ターミナル、31…ターミナル本体部、33…結線部、33a,33b…コイル接続部、51…第1位置決め治具、52…第1回動軸、53…第1被覆部、56…第1当接部、61…第2位置決め治具、62…第2回動軸、63…第2被覆部、65…第2当接部、P…結線位置。

Claims (6)

  1. 円筒状のステータの軸方向の片側端部から引き出されたコイルの接続端部を、前記ステータの軸方向の片側端部に配置された金属製のターミナルに備えられた結線部に結線する結線方法であって、
    前記接続端部を前記結線部に配置する配置工程と、
    第1位置決め治具に設けられた第1当接部を、前記ステータの軸方向の片側端部における前記結線部が配置されるべき位置に対応して前記ステータに対して設定された結線位置に配置する第1位置決め工程と、
    第2位置決め治具に設けられた第2当接部を、前記結線位置に配置された前記第1当接部に向けて移動させて前記第2当接部及び前記第1当接部にて前記結線部を周方向から挟持する第2位置決め工程と、
    前記第1当接部及び前記第2当接部にて挟持された前記結線部及び前記接続端部を溶接により接合して結線する接合工程と、
    を備え
    前記第1位置決め治具は、第1回動軸を備え、前記第1当接部は、前記第1回動軸の外周側若しくは内周側に前記第1回動軸と一体回転可能に設けられ、
    前記第1位置決め工程では、前記第1位置決め治具は、前記第1回動軸が前記ステータと同軸となるように前記ステータに対して配置されており、前記第1回動軸が前記ステータの周方向に回転されることにより前記第1当接部が周方向に回転されて前記結線位置に配置され、
    前記第2位置決め治具は、第2回動軸を備え、前記第2当接部は、前記第2回動軸の外周側若しくは内周側に前記第2回動軸と一体回転可能に設けられ、
    前記第2位置決め工程では、前記第2位置決め治具は、前記第2回動軸が前記ステータと同軸となるように前記ステータに対して配置されており、前記第2回動軸が前記ステータの周方向に回転されることにより前記第2当接部が前記結線部に周方向から当接されることを特徴とする結線方法。
  2. 請求項1に記載の結線方法において、
    前記ターミナルは、帯状のターミナル本体部を備え、前記結線部は、前記ターミナル本体部の一部を折り返した形状をなすことにより周方向に対向する一対のコイル接続部を有するとともに径方向外側に開口し、
    前記配置工程では、対をなす前記コイル接続部間に前記接続端部が配置され、
    前記第2位置決め工程では、前記第2当接部は、対をなす前記コイル接続部間に配置された前記接続端部よりも外周側で、対をなす前記コイル接続部のうち一方の前記コイル接続部に周方向から接触することを特徴とする結線方法。
  3. 請求項1又は請求項に記載の結線方法において、
    前記ターミナルは、前記ステータの軸方向の片側端部に位置決め固定されるホルダに固定されていることを特徴とする結線方法。
  4. 請求項1乃至請求項の何れか1項に記載の結線方法において、
    前記第1位置決め治具は、前記ステータにおける前記ターミナルが配置される側の軸方向の端部を覆う円板状の第1被覆部を備え、前記第1当接部は、前記第1被覆部の周縁部に設けられたことを特徴とする結線方法。
  5. 請求項1乃至請求項の何れか1項に記載の結線方法において、
    前記第2位置決め治具は、前記ステータにおける前記ターミナルが配置される側の軸方向の端部を覆う円板状の第2被覆部を備え、前記第2当接部は、前記第2被覆部の周縁部に設けられたことを特徴とする結線方法。
  6. 放射状に延びる複数のティース部に巻装されたコイルを有し有底筒状のハウジングの内周面に固定される筒状のステータと、
    前記ステータの内側に回転自在に配置されるロータと、
    前記ステータの軸方向の片側端部に配置され前記コイルの接続端部を結線するための結線部を有する金属製のターミナルと、
    を備えたブラシレスモータの製造方法であって、
    請求項1乃至請求項の何れか1項に記載の結線方法により前記結線部に前記接続端部を結線した後に、前記ステータを前記ハウジングの内周面に固定することを特徴とするブラシレスモータの製造方法。
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