JP5351530B2 - モータ - Google Patents
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このモータは、回転軸にマグネットを固定したロータと、ステータと、ケースとからなる。ステータは内コア組の周囲に樹脂のコイルボビンを形成したインサート成形品にコイルを巻いて構成してあり、さらにケースが外コアを兼ねている。
図8に示すように、インサート成形品20’は樹脂Jが円盤部14’を含んで内コア13’を包みこんでおり、コイルボビン22’は円盤部を挟んだ軸方向両側にコイル12a、12bの巻回部を有している。インサート成形品20’は、軸方向中央の円盤部相当部位から軸方向に対して直角に延びる延出部38’の先端に端子台30’を備え、コイルの巻線端末を接続する端子ピン32’(32a’、32b’、32c’、32d’)が端子台30’に支持されている。
なお、図8の(a)はインサート成形品の外観斜視図、(b)は延出部にそった端子台接続部分の構成を示す図である。
円盤部14’はその円形周縁から延出部38’内を延びる端子台保持部16’を有している。
張出し部33によって端子ピン32’の端子台30’からの抜けが防止されることを期待したものである。
’を幅方向へ短縮すると、幅方向両端に位置する端子ピン32a’、32dの幅方向外側の樹脂J部分が減少してしまう。このように端子ピン32a’、32dの幅方向外側の樹脂Jの容積が減少すると、巻線端末を巻き付けた端子ピン32’を高温の半田液に浸けた場合に、端子ピン32’近傍位置の軟化した樹脂Jの変形を抑制する軟化していない樹脂Jの容積が減少することになる。その結果、端子ピン32’のうち幅方向両端の端子ピン32a’、32d’に、コイルの巻線によるテンションがかかると、軟化した樹脂Jの変形を抑制できなくなり、幅方向両端の端子ピン32a’、32d’が、幅方向の内側に傾いてしまうという問題がある。
ステータは、インサート成形により、ロータを通す貫通穴にコアの極歯を配し、
外周にコイル巻回部を有するコイルボビンを備え、端子台は端子台保持部上を延びる樹脂連結部でコイルボビンと接続しており、樹脂連結部は、端子台保持部よりも小さい幅を有して、幅方向両側において端子台保持部を軸方向に露出させ、ステータに被せたケースの切り欠き部が露出した端子台保持部に当接する当接部を有するものとした。
従って、本発明では、コイルの巻線によるテンションによって端子台の幅方向両端に位置する端子ピンを傾けようとする応力がかかった場合でも、端子台の幅方向両端に位置する端子ピン、すなわち、端子台の壁面に近い端子ピンでも倒れが防止される。また、半田付けで加熱された際の端子ピンの熱も、端子ピンの両側に延びた張出し部のすべてを利用して端子台保持部へ伝達されるので、効率的に放熱される。従って、樹脂の軟化を抑制することができ、端子台の幅方向両端に位置する端子ピンの傾きを抑制することができる。
ここで、ステータにケースを被せたとき、端子台保持部を通過させるためにケースには切り欠き部が設けられており、この切り欠き部を仮に外側から内側に向かってプレス打ち抜きで形成する場合、切り欠き部の縁部には内側に向いたバリが発生する。図8のように樹脂Jが円盤部14’を包み込み、換言すれば端子台保持部16’の幅を延出部38’の全体幅よりも狭く設定し、端子台保持部16’の周囲を樹脂Jで囲む構成であれば、当然、ケースのバリはコアの円盤部と干渉することはない。バリは樹脂Jと干渉するが、バリは柔らかい樹脂Jを変形させることにより、コアにケースを被せることができる。
一方で、単純に端子台保持部の幅を切り欠き部の幅と整合させた場合、すなわち、端子台保持部を切り欠き部の幅と同等の幅で円盤部から延ばした場合には、バリが金属製であるコアの円盤部乃至端子台保持部と干渉しケースを被せることが不可能になる。
これにより、ケース同士およびコア間を同時に溶接結合することができるとともに、各ケースが円盤部の外周縁に当接しているので、露出部だけでなくこれらの当接部分を通じても、端子ピンから端子台保持部に伝達された熱が効率よく放熱される。
これにより、凹部が樹脂連結部で埋められ、端子台を端子台保持部につなぐ樹脂連結部の肉厚が凹部を埋めている分だけ大きくなる結果、端子台に加わる外力による折損のおそれをなくし、また端子ピンにおける半田付けで加熱されることなどがあっても強度の低下が防止される。
しかも、各端子台保持部と同一平面上の各2本の端子ピンはそれぞれ、両側に延ばした張出し部が、当該端子台保持部に形成された凹部には対向しておらず、張出し部が端子台保持部に近接しているので、張出し部から端子台保持部への放熱が張出し部から凹部に伝達される場合に比較して効率的に放熱させることができる。
従って、本発明では、コイルの巻線によるテンションによって端子台の幅方向両端に位置する端子ピンを傾けようとする応力がかかった場合でも、端子台の幅方向両端に位置する端子ピン、すなわち、端子台の壁面に近い端子ピンでも倒れが防止される。また、半田付けで加熱された際の端子ピンの熱も、端子ピンの両側に延びた張出し部のすべてを利用して端子台保持部へ伝達されるので、効率的に放熱される。従って、樹脂の軟化を抑制することができ、端子台の幅方向両端に位置する端子ピンの傾きを抑制することができる。
図1は実施の形態にかかるステッピングモータの分解斜視図である。
ステッピングモータ1は、ロータ2と、ステータ10と、ステータ10に被せる第1ケース5および第2ケース6とから構成されている。
ロータ2は回転軸3にマグネット4(4a、4b)を固定して構成され、マグネット4a、4bの軸方向位置は後述するコイル12(12a、12b)の位置にそれぞれ対応する。
ステータ10は、コイルボビン22に巻き回された環状のコイル12aと、このコイル12aの軸方向両側に配置された内コア13aおよび第1ケース5が兼ねる外コアにより構成された図1における軸方向下側のステータ部材と、コイルボビン22に巻き回された環状のコイル12bと、このコイル12bの軸方向両側に配置された内コア13bおよび第2ケース6が兼ねる外コアにより構成された図1における軸方向上側のステータ部材とにより構成され、図1における軸方向下側のステータ部材と軸方向上側のステータ部材とが軸方向に2相に積層されて筒状に形成されている。コイルボビン22は内コア組11と樹脂とのインサート成形品20として形成されている。
なお、第1ケース5と第2ケース6はそれぞれ上述のとおり外コアを兼ねており、機能上ではステータ10はそのステータコアとして内コア組11と、外コアである第1ケース5および第2ケース6とを含むが、以下の説明では簡便のため、第1ケース5および第2ケース6はステータに被せるものとして、内コア組11外周のコイルボビン22にコイル12a、12bを巻いた部分をステータ10と呼ぶこととする。
コイルボビン22の2つのコイル巻回部23a、23bの接続部の外方位置(軸直角方向)には端子台30が設けられ、端子台30の外方端面から端子ピン32が突出している。
内コア組11の極歯15は周方向に等間隔に設けられ、ここでは5本の極歯が設けられている。極歯15は貫通穴21内にその内周面と面一に配置される。
図1には示されていないが、第2ケース6も第1ケース5と同じく、筒部40の端壁に穴を備え、その内周縁から貫通穴21内に延びる極歯45(図3の(c)参照)を有して、他方のコイル巻回部23bに被せられる。第2ケース6の極歯45も内コア組11の隣接する極歯15bの間に位置するように設定されている。
第1ケース5と第2ケース6は、筒部40の内径を円盤部14a、14bの外径に整合させてステータ10全体をカバーし、後掲の図3の(c)にも示すように、その開口端縁をインサート成形品20における円盤部14a、14bの外周縁上においてその合わせ面相当位置で突き合わせ、円盤部14a、14bとも含めて溶接結合される。
以下、それぞれ2つあるいは2つ以上が設定される内コア13や極歯15、コイル巻回部23、第1ケース5および第2ケースの極歯45その他の符号について、個別に特定する場合にのみ添字を付して区別し、共通の場合には添字を付さないで説明する。
図3の(a)はインサート成形品20の軸方向から見た平面図、(b)は(a)におけるA−A部断面図、(c)は(a)におけるB−B部断面図、そして(d)は(a)におけるC方向から見た側面図である。なお、(c)には第1ケース5および第2ケース6も併せて示している。また、(b)、(c)には断面線から奥方の貫通穴21壁面の形状は煩雑を避けるため図示省略している。
また、貫通穴21には極歯15の間に第1ケース5および第2ケース6の極歯45を受け入れる歯受け凹部24が形成されている。歯受け凹部24は極歯45に整合する台形形状を有し、径方向深さは極歯45の板厚に整合させてあり、第1ケース5および第2ケース6を被せたときに極歯45の内周面も貫通穴21の内周面と面一になるようにしてある。これにより、貫通穴21の内周面において、極歯15と極歯45が周方向に交互に並んだステータコアが形成される。
すなわち、本実施の形態では、図8に示した従来のものとは異なり、円盤部14の外周が樹脂に包まれずに露出しており、さらに後述するようにこの露出した円盤部14から延びる端子台保持部16の幅が延出部38の全幅を占めるものとしている。これは次の理由による。
とくに、端子ピンが平たくて円盤部と同一平面内での支持剛性は相対的に低いから、熱で樹脂が軟化したときのぐらつき発生の可能性を考慮すると、端子台の幅方向の壁面までの距離を大きくするとともに端子台が対向する端子台保持部の幅を大きく確保しなければならない。
コイルボビン22の軸方向中央の円盤部相当位置から軸方向に対して直角に延びる延設部38の先端に端子台30が形成されている。延設部38は、円盤部14からの1つの半径線K上にある端子台保持部16と、その面上をフランジ部26、26から外方に延びる樹脂連結部28とからなっている。
端子台30には、軸方向から見て、半径線Kを挟んで対称に端子ピン32(32a、32b、32c、32d)が互いに平行に並べられて支持されている。
また、とくに図3の(d)に示すように、端子ピン32a、32b、32c、32dはその突出方向の外方から見て順次互い違いに高さ(コイルボビン22の軸方向)が異なっている。
端子台保持部16の根元において、円盤部14の周縁には端子台保持部16の側辺に隣接して内側に凹む逃げ凹部36が形成されている。円盤部14上のフランジ部26の周縁にも逃げ凹部36にそった輪郭をもたせてある。
そして端子台30の区画線Tに対向する端子台対向辺17は、その基本線が端子台30の区画線Tと所定の間隙をもって平行に延びている。
円盤部14に張り付いたフランジ部26から延びる樹脂連結部28は、端子台保持部16と協同して延出部38を形成している。樹脂連結部28は端子台保持部16と端子台30間の間隙を埋めて端子台30と接続している。
端子台保持部16は、端子台対向辺17に切り欠き18を備えて、端子台保持部16の軸方向表面に凹部Q(Qa、Qb)を形成している(図2も参照)。切り欠き18は端子台対向辺17から一定深さで、長さ方向の中心が半径線Kに対してオフセットしているとともに、その長さ範囲に半径線K位置を含み、換言すれば、半径線Kが切り欠き18を横切っている。この結果、凹部Qは半径線Kを挟んで一方が長く、他方が短くなっている。
それぞれの端子台保持部16を一致させて内コア13a、13bを背中合わせにした内コア組11において、各凹部Qa、Qbの主要部分は半径線Kを挟んで反対側に位置して、半径線Kを含む短い部分で互いに重なる。そして、一方の端子台保持部16に形成された凹部Qaは上記重なり部分を除いてその底が他方の端子台保持部16で蓋されている形態となっており、他方の端子台保持部16に形成された凹部Qbも同様に、上記重なり部分を除いてその底が一方の端子台保持部16で蓋されている。
樹脂連結部28は、両端子台保持部16の凹部Qをカバーするが端子台保持部16の幅よりは狭い幅に設定されている。したがって、コイルボビン22と端子台30との間において、樹脂連結部28の幅方向両側には端子台保持部16の金属部分が樹脂で覆われていない露出部19が現れている。
図5は第1ケース5(および第2ケース6)をインサート成形品20に被せたときの延出部38通過部分を示し、端子台保持部16の根元において、円盤部14の周縁に逃げ凹部36が形成されているので、第1ケース5の切り欠き部47の両端縁部にバリZが生じていても、バリZが円盤部14と干渉することなく、端子台保持部16の側辺16sを切り欠き部47の縁部に接近させて、端子台保持部16を切り欠き部47の幅と同等の幅で円盤部14から延ばすことができる。なお、図5の(b)は(a)におけるD部分の拡大図である。
また、図6に示すように、切り欠き部47の両端には端子台保持部16の露出部19に当接する当接部48が設けられている。
図7の(a)は内コアと端子ピンとなる部分をプレス加工して型抜きした鋼板Sを示す。
内コア部Cと端子ピン部P(P1、P2)がそれぞれ周囲のフレーム部分Fに連結するとともに、内コア部Cの端子台保持部16と端子ピン部P間も互いに連結している状態で、円盤部14から極歯15が立ち上がっている。端子ピン部は端子台30における並びのうち1本おきに、すなわち最外側(図3に示す端子ピン32a、32d)に相当するP1と、当該最外側から1本越えた3番目(図3に示す端子ピン32c、32b)とに相当するP2の2本が設定され、円盤部14の中心からの半径線Kから互いに反対側に異なる距離に設けられている。
図7の(a)に示す状態で、張出し部33の接続部分を除いた端子ピン部Pのフレーム部分F側を不図示の圧潰装置により薄片状に成形する。この際、端子ピン部Pのプレス型抜き時に生じた鋭利な返り部分の除去も行われる。
このようにして得た型抜き鋼板Sの2枚を、それぞれの端子台保持部16を一致させ、極歯15が反対方向に延びるように円盤部14を背中合わせにして、インサート部材とする。
内コア組11(内コア部C)とフレーム部分F間の切断は、円盤部14の外周の円弧にそって切断することができるが、舌片35を残す場合には、第1ケース5と第2ケース6の開口端縁に舌片35を逃げる不図示の切り欠き部を設ける。なお、先の図3、図4は舌片35を残した例を示している。この場合も、端子台保持部16の根元部と同様に、円盤部14の周縁には舌片35の側辺に隣接して逃げ凹部37を形成する。
この結果、隣接する端子ピン32間の距離が大きくなり、コイル12a、12bの巻き行程において巻線端末を端子ピン32に絡めるノズルの動作領域を確保することが容易となる。
また、半田付けで加熱された際の端子ピン32の熱も、端子ピン32の両側に延びた張出し部33の長い幅を通して端子台保持部16へ伝達されるので、効率的に放熱される。したがって端子台の軟化が抑制され、端子ピン32の倒れ防止に寄与する。
そして、端子台30が端子台保持部16と同幅としてあるから、端子台30は端子台保持部16により高い剛性で保持される。
また第1ケース5と第2ケース6が円盤部14の外周縁に当接しているので、端子台保持部16の露出部19だけでなくこれらの当接部分を通じても、端子ピン32から端子台保持部16に伝達された熱が効率よく放熱されるとともに、内コア組11と外コア(第1ケース5、第2ケース6)とが連結されることになりステータコア全体としての磁気効率も増大する。
しかも、各端子台保持部16と同一平面上の各2本の端子ピン32はそれぞれ、当該端子台保持部16に形成された凹部Qには対向しておらず、端子台対向辺17の直線部分に対向して端子台保持部16に近接しているので、端子ピン32から端子台保持部16への放熱が凹部Qに妨げられることなく確保される。
また、極歯15は山形でその先端は円弧状とし、極歯45は台形としたが、これらの形状も任意に設定でき、たとえばそれぞれ櫛歯状とすることもできる。
さらに、実施の形態においては、外コアとケースとが一体に形成されているが、外コアとケースとは別体に形成してもよい。またその場合、端子台を外コアに形成してもよい。そしてさらに、端子台を外コアに形成した場合には、ケースを内コアと一体に形成してもよい。
2 ロータ
3 回転軸
4a、4b マグネット
5 第1ケース
6 第2ケース
7、8 端板
9 ベアリング
10 ステータ
11 内コア組
12a、12b コイル
13a、13b 内コア
14、14a、14b 円盤部
15、15a、15b、45 極歯
16 端子台保持部
16s 側辺
17 端子台対向辺
18 切り欠き
20 インサート成形品
21 貫通穴
22 コイルボビン
23a、23b コイル巻回部
24 歯受け凹部
25 軸部
26、27 フランジ部
28 樹脂連結部
30 端子台
32、32a、32b、32c、32d 端子ピン
33 張出し部
35 舌片
36、37 逃げ凹部
38 延出部
40 筒部
41 端壁
42 穴
47 切り欠き部
48 当接部
C 内コア部
F フレーム部分
K 半径線
Q、Qa、Qb 凹部
P1、P2 端子ピン部
S 鋼板
T 区画線
Claims (4)
- 回転軸にマグネットを備えたロータと、
前記マグネットを囲む内周に極歯を有するコアと極歯の外周に巻回されたコイルとを備えるステータと、
該ステータに被せるケースと、
コイルの巻線端末が接続される複数の端子ピンを支持する端子台とを有し、
該端子台が前記ケースに形成された切り欠き部を通過して前記コアから外方へ延びる端子台保持部に固定されたモータにおいて、
前記端子台は樹脂製で前記端子台保持部と一体にインサート成形され、
前記端子ピンのうち少なくとも前記端子台の幅方向両端に位置する端子ピンは、それぞれ前記端子台保持部側の根元端にその長手方向に対して直角な張出し部を前記端子台の幅方向にそって両側に延ばして備え、
前記端子ピンのすべての張出し部が前記端子台保持部と対向しており、
前記ステータは、インサート成形により、前記ロータを通す貫通穴に前記コアの極歯を配し、外周にコイル巻回部を有するコイルボビンを備え、
前記端子台は前記端子台保持部上を延びる樹脂連結部で前記コイルボビンと接続しており、
前記樹脂連結部は、前記端子台保持部よりも小さい幅を有して、幅方向両側において前記端子台保持部を軸方向に露出させ、
前記ステータに被せたケースの切り欠き部が前記露出した端子台保持部に当接する当接部を有していることを特徴とするモータ。 - 前記コアが、円盤部と当該円盤部から軸方向の一方に向いた極歯とを有し、
前記端子台保持部は前記円盤部から延びており、
前記円盤部の周縁には、前記端子台保持部の側辺に隣接して、前記ケースの切り欠き部のバリとの干渉を避ける逃げ凹部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のモータ。 - 前記コアが、前記円盤部において背中合わせにした2つからなるコア組とされ、
前記コイルボビンは前記円盤部を挟んだ軸方向両側にコイル巻回部を有し、
前記ケースが前記ステータの軸方向両側から前記ステータに被せた第1ケースと第2ケースからなり、それぞれの開口端縁を前記円盤部の外周縁上で当接させてあることを特徴とする請求項2に記載のモータ。 - 前記端子台が前記端子台保持部と同幅であることを特徴とする請求項1から3の何れか1に記載のモータ。
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