JP5506772B2 - 角線端子の製造方法および製造装置並びに電動機の固定子、送風機用電動機、空気調和機 - Google Patents

Description

本発明は、棒状の角線を曲げ加工して所定形状の角線端子を製造する角線端子の製造方法および製造装置、並びにその製造方法あるいは製造装置により製造された角線端子を備えた電動機の固定子、その固定子を用いた送風機用電動機、送風機用電動機を備えた空気調和機に関するものである。

この種の従来の角線端子は、両端部が互いに反対方向に向くように折り曲げられて形成され、固定子の一構成部品である結線側の絶縁部に設けられた角穴に組み付けられている（例えば、特許文献１参照）。
また、別の角線端子として、角線端子の両端を斜めに切断したものがある。その角線端子は、角線を切断後に両端部を同時に折り曲げる方法で製造されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９−２５４２０３号公報（第４頁、図２） 特願２０１０−１９３３５４号公報（要約書）

前述の特許文献１に記載の技術では、角線端子の端部を固定子の結線側の絶縁部に設けられた角穴に挿入する際、角線端子の先端面が平らであるため、角線端子の先端面の角が絶縁部の角穴に引っかかって曲がったり、角線端子を角穴の底部まで挿入できないことがあった。また、固定子に基板を組み付ける場合、角線端子の位置調整を容易に行えるように基板の角穴を広げる方法があるが、基板に角線端子を半田付けをする際に、角線端子と基板の角穴との隙間から半田漏れが生じ、基板に角線端子を接合できなくなる可能性があった。
また、前述の特許文献２に記載の技術では、角線の両端を斜めに切断した後、その角線の両端部を同時にＬ字状に折り曲げて、Ｚ字状の成形品を加工しているが、角線の両端部をＬ字状に折り曲げた際に、角線の両端に形成された斜めの切断部にカエリが発生することがあった。両端にカエリが発生した角線端子を、固定子の結線側の絶縁部に設けられた角穴に挿入する際、また、基板の角穴に挿入する際に、そのカエリが角穴と干渉し、容易に角線端子を挿入できないという課題があった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、両端を斜めに切断した角線をＺ字状に折り曲げ加工しても、その切断部にカエリの発生しない角線端子を製造することができる製造方法および製造装置、その製造方法あるいは製造装置により製造された角線端子を用いた電動機の固定子、その固定子を用いた送風機用電動機、送風機用電動機を備えた空気調和機を提供することを目的とする。

本発明に係る角線端子の製造方法は、棒状の角線を所定の長さに切断する際、その角線を軸線に対して斜めに切断する工程と、切断された角線の中央部を固定した状態で、２つの曲げブロックを互いに反対方向に同時に前進させて角線の両端部を略９０°に曲げ、その角線を同一面上でＺ字状に成形する工程と、Ｚ字状に成形された成形品の中央部を折り曲げ板で長穴内に下方に押し込むことにより、Ｕ字状に曲げて角線端子を成形する工程とを有し、２つの曲げブロックにより角線の両端部を略９０°に曲げる際に、その角線の両端に形成された切断部の手前で２つの曲げブロックを停止させて後退させ、２つの曲げブロックの前進と後退を複数回繰り返し行うようにする。

本発明によれば、２つの曲げブロックにより角線の両端部を略９０°に曲げる際に、その角線の両端に形成された切断部の手前で２つの曲げブロックを停止させて後退させ、２つの曲げブロックの前進と後退を複数回繰り返し行うようにしている。これにより、角線の両端に形成された斜めの切断部にカエリのない角線端子を製造することができる。例えば、電動機の固定子に用いた場合、角線端子の切断部にカエリが発生していないので、固定子の結線側の絶縁部と基板に設けられた角穴を広げることなく、角線端子を容易に絶縁部と基板のそれぞれの角穴に挿入できる。また、角線端子を容易に角穴に挿入できるので、角線端子と角穴の隙間を小さく取れ、半田漏れを防止することができ、半田付けの品質を向上させることができる。

実施の形態１における電動機の固定子を示す斜視図である。 図１に示す固定子の端子組み付け用の絶縁部に施された角穴の平面および側面図である。 図１に示す角線端子の拡大斜視図である。 図３の角線端子を固定子の絶縁部に挿入した状態を示す側面図である。 実施の形態１に係る角線端子の製造装置の概略構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係る角線端子の製造装置を上方から見て示す平面図である。 図１における固定子と基板の位置関係を示す斜視図である。 角線端子を基板に挿入させた状態を示す側面図である。 実施の形態２における空気調和機の構成を示す図である。

実施の形態１．
図１は実施の形態１における電動機の固定子を示す斜視図、図２は図１に示す固定子の端子組み付け用の絶縁部に施された角穴の平面および側面図、図３は図１に示す角線端子の拡大斜視図、図４は図３の角線端子を固定子の絶縁部に挿入した状態を示す側面図である。

本実施の形態における電動機の固定子１００は、図１に示すように、軸心に向けて突出する例えば１２個のティース１ａを有する固定子鉄心１と、固定子鉄心１のティース１ａに施された絶縁部３と、ティース１ａに直接集中巻線方式により巻回された三相のシングルＹ結線の巻線２と、絶縁部３の結線側に設けられた３個の角穴にそれぞれ挿入され、三相のシングルＹ結線の巻線２に電源を供給するための３個の角線端子４と、中性点用端子５とを備えている。固定子鉄心１は、例えば厚さが０．１〜０．７ｍｍ程度の電磁鋼板を帯状に打ち抜いて、かしめ、溶接、接着などで積層し、この積層により形成された１２個のティース１ａに三相のシングルＹ結線を施した後、各ティース１ａが軸心に向くように折り曲げて構成されたものである。

絶縁部３は、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの熱可塑性樹脂を用いて、固定子鉄心１と一体に成形されており、ティース１ａ毎に設けられている。なお、絶縁部３を成形後、ティース１ａに組み付けてもよい。その場合は、絶縁部３は結線側と反結線側とに分割され、それぞれをティース１ａの軸方向両端部から挿入して絶縁部３を構成する。

結線側の絶縁部３には、各相（Ｕ相，Ｖ相、Ｗ相）の巻線２のマグネットワイヤーを引き回すのに必要な複数のピンや、後述する基板１０を固定子１００に組み付けるための突起３ｂなどが設けられている。また、結線側の絶縁部３には、前述したように、巻線２の結線が三相のシングルＹ結線であるため、各相の巻線２のマグネットワイヤーの一端が接続される３個の角線端子４（電源が供給される端子である。）と、各相の巻線２のマグネットワイヤーの他端が接続される１個の中性点用端子５とが組み付けられている。マグネットワイヤーと各端子４、５の接続は、ヒュージングと呼ばれる加熱によりマグネットワイヤーの被膜を溶かし、溶かした端部と各端子４、５をカシメする方法で機械的および電気的に接続される。

角線端子４が組み付けられる絶縁部３の上面には、図２に示すように、長方形状の角穴３ａが施されている。角線端子４は、例えば幅１．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの銅製の平角線が用いられており、後述するが、両端部が互いに反対方向に略９０°折り曲げられてＺ字状に成形された後、そのＺ字部の中央部をＵ字状に折り曲げて形成されている（図３参照）。この角線端子４の一方の端部を基板挿入部４ａとして、他方の端部を絶縁挿入部４ｂとして、また、Ｕ字状の部分をワイヤー引っ掛け部４ｃとして使用される。なお、角線端子４の表面には、錫銅合金の溶融メッキが施されている。角線端子４を絶縁部３の角穴３ａに組み付けるときは、図４に示すように、角線端子４の絶縁挿入部４ｂを角穴３ａ内に挿入し、ワイヤー引っ掛け部４ｃを上から押すことで、角線端子４が絶縁部３に固定される。

次に、角線端子４を製造する製造装置について、図５を用いて説明する。
図５は実施の形態１に係る角線端子の製造装置の概略構成を示す斜視図である。
本実施の形態における角線端子の製造装置５０は、ベース１１と、角線３０（角形断面の線材）を固定するための押さえブロック１２と、切断後の角線３０をＺ字状に成形するための２つの曲げブロック１３、１４と、Ｚ字状に加工された成形品をＵ字状に曲げるための折り曲げ板１５と、曲げブロック１３、１４の前進（移動距離）をそれぞれ規制する停止ブロック２１、２２と、図示していないが、角線３０を切断する切断機構および角線３０を送る送り機構とを備えている。

ベース１１は、四角形状に形成され、その上面の中央部には段差を設けた平坦な凸部で形成された角線保持部１１ａが設けられている。この角線保持部１１ａには、送り機構により送り込まれた角線３０を挿入しセットするための溝状のガイド１１ｂと、ガイド１１ｂと直交しベース１１を貫通する長穴１１ｃと、長穴１１ｃのほぼ中央部において面取りが施された折り曲げガイド１１ｄとが設けられている。角線保持部１１ａの段差、即ちガイド１１ｂの深さは、角線３０の厚さよりやや小さめに形成されている。角線３０が前記のように幅１．５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの平角線の場合、ガイド１ｂの幅は角線３０の幅に対応し、ガイド１１ｂの深さは角線３０の厚さに対応するように形成されている。

押さえブロック１２は、ガイド１１ｂにセットされた角線３０を、上からベース１１に押し付けて固定するためのものである。押さえブロック１２にはスリット１２ａが形成されている。このスリット１２ａを通して、折り曲げ板１５が長穴１１ｃ内に挿入される。折り曲げ板１５の下端部には、アール（Ｒ）が付けられた押圧部１５ａが設けられている。

前述の２つの曲げブロック１３、１４は、それぞれ四角形のブロックにより形成されており、角線保持部１１ａの両側の低い下段面において、ベース１１上を互いに反対方向に同時に前進と後退を繰り返すように設けられている。そして、一方の曲げブロック１３の下面（摺動面）には、移動方向の前部と角線保持部１１ａの段差部に対向する側部に、Ｌ字状に連続する９０゜曲げガイド１３ａが形成されている。同様に、他方の曲げブロック１４の下面（摺動面）にもＬ字状に連続する９０゜曲げガイド１４ａが形成されている。

停止ブロック２１は、ベース１１の下段面に曲げブロック１３と対向して設置され、停止ブロック２２は、図５には示していないが、ベース１１の下段面に曲げブロック１４と対向して設置されている。停止ブロック２１は、曲げブロック１３側の面の下部に空隙部２１ａが設けられており、停止ブロック２２は、曲げブロック１４側の面の下部に空隙部２２ａが設けられている。各空隙部２１ａ、２２ａは、曲げブロック１３、１４により角線３０がＬ字状に折り曲げられる際に通過する空間である。

停止ブロック２１、２２は、曲げブロック１３、１４と角線３０の各端部の接触している長さが角線３０の板厚の略３倍以上となったときに、曲げブロック１３、１４が停止するように設置されている。即ち、角線３０の両端に形成された斜めカット部３１（切断部）の手前で、曲げブロック１３、１４が停止するように停止ブロック２１、２２が設置されている。これは、曲げブロック１３、１４によって、角線３０の両端に形成された斜めカット部３１にカエリが発生しないようにするためである。

９０゜曲げガイド１３ａ、１４ａの高さ（深さ）及び幅について、高さ（深さ）は角線３０の厚みよりやや大きく、幅は角線３０の幅よりやや小さめに形成されている。また、ガイド１１ｂの角部、特に角線３０の曲げの支点となる各曲げブロック１３、１４の移動方向に対向する側の角部１１ｅ、１１ｆには、適宜のアール（Ｒ）が付けられている。曲げブロック１３、１４をそれぞれ反対方向に同時に移動させることにより、切断後の角線３０の両端部を同一面上で略９０°曲げてＺ字状の成形品が作られる。

折り曲げ板１５は、曲げブロック１３、１４により成形されたＺ字状の成形品の中央部を長穴１１ｃ内に下方に押し込み、Ｕ字状に曲げて角線端子４を成形する。この場合、角線端子４は、ベース１１の下方から落下する。

前記のように構成された角線端子の製造装置５０を用いて、角線端子４を製造する方法について、図５および図６を参照しながら説明する。
図６は実施の形態１に係る角線端子の製造装置を上方から見て示す平面図である。

まず、図６に示すように、送り機構により、角線３０がベース１１のガイド１１ｂを通り、所定の長さまで送り込まれる。次いで、押さえブロック１２が空圧シリンダー等により下降し、角線３０の中央部をベース１１に押さえつけて固定する。その後、図示しない切断機構により角線３０が所定の長さに切断される。切断の際には、切断面が角線３０の軸線に対して斜めになるように切断する。これによって先端が尖った形状に形成される。

次に、切断された角線３０を押さえブロック１２で押さえつけた状態で、２つの曲げブロック１３、１４を互いに反対方向（矢印Ａ、Ｂの方向）に、図示しない空圧シリンダー等により同時に移動させる。この時、各曲げブロック１３、１４の下面（摺動面）に形成されたＬ字状の９０゜曲げガイド１３ａ、１４ａ（図５参照）の水平部分によって、中央部分が固定された切断後の角線３０の両端部が互いに反対側へ押され、ガイド１１ｂの角部１１ｅ、１１ｆを支点として曲げられる。

そして、角線３０の両端部は、各曲げブロック１３、１４の前進移動に伴い、停止ブロック２１、２２の空隙部２１ａ、２２ａをそれぞれ通り、最終的にはＬ字状の９０゜曲げガイド１３ａ、１４ａの垂直部分と角線保持部１１ａの段差部との間に挟み付けられて、それぞれ略９０゜に曲げ加工される。この時、各曲げブロック１３、１４は、停止ブロック２１、２２に当たって停止し、その位置から元の位置まで後退した後、再び各曲げブロック１３、１４を前進させる工程を複数回繰り返し行う。

各曲げブロック１３、１４が移動中に角線３０と接する長さは、各曲げブロック１３、１４と角線３０の各端部が接触している長さ３２（図６参照）、即ち各曲げブロック１３、１４を角線３０の斜めカット部３１に到達させない距離である。これは、角線３０の各端部をＬ字状に折り曲げた際のカエリが角線３０の斜めカット部３１に発生しないようにするためである。また、各曲げブロック１３、１４を前記の長さ３２を複数回往復させるのは、角線３０の両端部をＬ字状に折り曲げる曲げ精度を向上させるためである。

各曲げブロック１３、１４と停止ブロック２１、２２とによる角線３０の両端部の折り曲げ加工が終了すると、角線３０はベース１１上においてＺ字状に成形され、押さえブロック１２は元の位置に上昇する。

その後、図５に示すように、折り曲げ板１５が空圧シリンダー等により押さえブロック１２のスリット１２ａにガイドされて矢印Ｃ方向に下降する。これによって、折り曲げ板１５が角線３０のＺ字状の成形品の中央部を押し、ベース１１の長穴１１ｃに押し込むことになる。そのため、Ｚ字状の角線３０は折り曲げ板１５と長穴１１ｃとの間に挟まれるため、Ｕ字状の折り返し部が形成される。ここで、折り曲げ板１５の下端部である押圧部１５ａが板厚３３方向の断面が適宜のＲを有する形状となっているので、このＲに相当する円弧部を有するＵ字状のワイヤー引っ掛け部４ｃが形成される。そして、折り曲げ板１５が更に下降し長穴１１ｃを抜けると、図３に示すような角線端子４が折り曲げ板１５から離れ下に落ちる。

次に、電動機の固定子１００への基板１０の組み付けについて、図７および図８を用いて説明する。
図７は図１における固定子と基板の位置関係を示す斜視図、図８は角線端子を基板に挿入させた状態を示す側面図である。

前述した電動機の固定子１００には、図７に示すように、固定子１００の各相に電源を供給するための基板１０が組み付けられる。基板１０は、固定子１００の形状に合わせてドーナツ形状に形成され、結線側の絶縁部３に成形された円柱状の突起３ｂが嵌合される３個の丸穴１０ａを有している。基板１０の丸穴１０ａに突起３ｂが嵌合されることにより、基板１０が固定子１００に固定される。

また、基板１０には、角線端子４の基板挿入部４ａが挿入される３個の角穴１０ｂが設けられている。３個の角穴１０ｂは、図８に示すように、基板１０が固定子１００の突起３ｂにより固定されたときに、角線端子４の基板挿入部４ａの先端が角穴１０ｂをそれぞれ貫通して突き出るように配置されている。角線端子４の基板挿入部４ａが基板１０の角穴１０ｂに挿入された後は、角穴１０ｂからそれぞれ突き出た角線端子４の基板挿入部４ａが基板１０上で半田付けにより接続される。

以上のように実施の形態１によれば、前述した製造装置５０により角線端子４を電動機の固定子１００に用いるようにしている。即ち、角線３０の両端に形成された斜めカット部３１にカエリのない角線端子４を電動機の固定子１００に用いるようにしているので、固定子１００の結線側の絶縁部３と基板１０に設けられた角穴３ａ、１０ｂを広げることなく、角線端子４を容易に絶縁部３と基板１０のそれぞれの角穴３ａ、１０ｂに挿入できる。また、角線端子４を容易に角穴３ａ、１０ｂに挿入できるので、角線端子４と角穴３ａ、１０ｂの隙間を小さく取れ、半田漏れを防止することができ、半田付けの品質を向上させることができる。

実施の形態２．
図９は実施の形態２における空気調和機の構成を示す図である。
図中に示す空気調和機２００は、室内用熱交換器を有する室内機２０１と、室内機２０１に冷媒配管２０３を介して接続され、室外用熱交換器を有する室外機２０２とで構成されている。室外機２０２には、ファン２０４を回転させる送風機用電動機（図示せず）が設けられており、室内機２０１にもファンを回転させる送風機用電動機（図示せず）が設けられている。

前述した送風機用電動機には、実施の形態１で述べた品質の良い角線端子４を備えた固定子１００が用いられている。これにより、空気調和機２００の品質の向上を図ることができる。

１ 固定子鉄心、１ａ ティース、２ 巻線、３ 絶縁部、３ａ 絶縁部の角穴、３ｂ 絶縁部の突起、４ 角線端子、４ａ 角線端子の基板挿入部、４ｂ 角線端子の絶縁挿入部、４ｃ ワイヤー引っ掛け部、５ 中性点用端子、１０ 基板、１０ａ 基板の丸穴、１０ｂ 基板の角穴、１１ ベース、１１ａ 角線保持部、１１ｂ ガイド、１１ｃ 長穴、１１ｄ 折り曲げガイド、１１ｅ、１１ｆ 角部、１２ 押さえブロック、１２ａ スリット、１３、１４ 曲げブロック、１３ａ、１４ａ ９０゜曲げガイド、１５ 折り曲げ板、１５ａ 押圧部、２１、２２ 停止ブロック、２１ａ、２２ａ 停止ブロックの空隙部、３０ 角線、３１ 斜めカット部、３２ 接触長さ、３３ 角線の板厚、２００ 空気調和機、２０１ 室内機、２０２ 室外機、２０３ 冷媒配管、２０４ ファン、５０ 角線端子製造装置、１００ 固定子。

Claims (10)

1. 棒状の角線を所定の長さに切断する際、該角線を軸線に対して斜めに切断する工程と、
   切断された角線の中央部を固定した状態で、２つの曲げブロックを互いに反対方向に同時に前進させて前記角線の両端部を略９０°に曲げ、当該角線を同一面上でＺ字状に成形する工程と、
   前記Ｚ字状に成形された成形品の中央部を折り曲げ板で長穴内に下方に押し込むことにより、Ｕ字状に曲げて角線端子を成形する工程とを有し、
   ２つの曲げブロックにより前記角線の両端部を略９０°に曲げる際に、該角線の切断部の手前で２つの曲げブロックを停止させて後退させ、前記曲げブロックの前進と後退を複数回繰り返し行うことを特徴とする角線端子の製造方法。
2. ２つの曲げブロックにそれぞれ対向配置された停止ブロックにより、前記曲げブロックの前進を停止させることを特徴とする請求項１記載の角線端子の製造方法。
3. ２つの曲げブロックが停止するまでの前記角線の各端部との接触長さは、前記角線の板厚の略３倍以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の角線端子の製造方法。
4. 棒状の角線が挿入される溝状のガイド、該ガイドに対し直交方向に設けられた長穴、および前記ガイドと前記長穴が設けられた凸状の角線保持部を有するベースと、
   前記角線の中央部を前記ガイドとで固定する押さえブロックと、
   前記ベース上を互いに反対方向に同時に前進し、所定の長さに切断された角線の両端部を略９０°に曲げ、当該角線を同一面上でＺ字状に成形する２つの曲げブロックと、
   前記Ｚ字状に成形された成形品の中央部を前記長穴内に下方に押し込み、Ｕ字状に曲げて角線端子を成形する折り曲げ板とを備え、
   ２つの曲げブロックにより前記角線の両端部を略９０°に曲げる際に、該角線の切断部の手前で２つの曲げブロックを停止させて後退させ、前記曲げブロックの前進と後退を複数回繰り返し行うことを特徴とする角線端子の製造装置。
5. ２つの曲げブロックにそれぞれ対向配置され、前記曲げブロックの前進を停止させる停止ブロックを備えたことを特徴とする請求項４記載の角線端子の製造装置。
6. ２つの曲げブロックが停止するまでの前記角線の各端部との接触長さは、前記角線の板厚の略３倍以上であることを特徴とする請求項４又は５記載の角線端子の製造装置。
7. 前記曲げブロックの各々は、下面の移動方向前部と前記角線保持部の段差に対向する側部とにＬ字状の９０゜曲げガイドを有することを特徴とする請求項４乃至６の何れか一項に記載の角線端子の製造装置。
8. 軸心に向けて突出する複数のティースを有する固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心の各ティースに施された絶縁部と、
   前記ティースに集中巻線方式により巻回された三相のシングルＹ結線の巻線と、
   前記絶縁部の結線側に設けられた３個の角穴にそれぞれ一端部が挿入され、三相のシングルＹ結線の巻線に電源を供給するための角線端子と、
   前記角線端子の他端部がそれぞれ挿入される３個の角穴を有し、前記固定子鉄心に軸心方向から装着したときに、前記角穴に前記角線端子の他端部がそれぞれ挿入される基板とを備え、
   前記角線端子は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の製造方法、あるいは請求項４乃至７の何れか一項に記載の製造装置によって製造されたことを特徴とする電動機の固定子。
9. 請求項８に記載の電動機の固定子を用いたことを特徴とする送風機用電動機。
10. 室内用熱交換器を有する室内機と、室外用熱交換器を有する室外機とを備え、前記室内機および前記室外機に請求項９に記載の送風機用電動機を設けたことを特徴とする空気調和機。

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