JP6444930B2 - 巻線を圧着結線して構成される配線基板を備える電動機 - Google Patents

Description

本発明は、配線基板を備える電動機に関する。

電動機において、配線基板を用いてステータ側の巻線と回路基板の結線を行う技術が従来から知られている。
例えば、特許文献１においては、動力線接続部を有する圧着端子が、複数の分割コイルの引出し線を三相交流電源のｕ相、ｖ相及びｗ相に対応させて圧着結線する構成が開示されている。また、特許文献２においては、動力線コネクタを一体に設けた基板本体と、ステータコアとをボルトで接合することにより、ステータコアがアースピンに電気的に接続され、電動機の配線を行う構成が開示されている。

特開２０１４−１０００２９号公報 特開平１１−２８９７０２号公報

しかしながら、回路基板とステータから引き出した巻線の端部の結線は、はんだ付け作業で行っていたため、結線作業に時間がかかっていた。又はんだ付けは、複雑な作業となるため自動化が難しく、接触不良が生じ易い問題もあった。特許文献１のように圧着端子を利用したとしても、複数のコイルを回路基板の端子にそれぞれ結線する場合には圧着端子を圧接する作業をそれぞれ行う必要があり、作業を単純化して自動化を適用し易くするという点で改善の余地があった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、作業を単純化でき、コイル端部と端子との接触不良を防ぐ配線基板を備える電動機を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る配線基板（例えば、後述する配線基板５、２０５）を備える電動機（例えば、後述する電動機１００、３００）は、複数の巻線（例えば、後述するコイル４）が巻き回されるステータ（例えば、後述するステータ１、２０１）に取り付けられる電動機の配線基板であって、前記ステータに取り付けられる回路基板（例えば、後述する回路基板７、２０７）と、前記回路基板の端面側に複数配置され、前記巻線の端部を圧着可能な圧着端子（例えば、後述する圧着端子７１、２７１）から構成される配線基板を備える電動機。

（２） （１）の発明において、前記圧着端子に電気的に接続されるコネクタ（例えば、後述する動力線コネクタ６）をさらに備えることが好ましい。

（３） （１）又は（２）の発明において、前記ステータと前記回路基板の間に配置され、前記端部を前記圧着端子に圧着可能な位置に整線する整線部材（例えば、後述する整線部材２０８）をさらに備えることが好ましい。

（４） （３）の発明において、前記整線部材には、前記回路基板を収容する凹部が形成され、前記凹部に前記巻線の端部を横架した状態で前記回路基板が前記凹部に収容されることにより、前記巻線の端部が前記回路基板の端面に沿って延びる圧着可能な位置に折れ曲がることが好ましい。

本発明によれば、作業を単純化でき、接触不良の起きにくい配線基板を備える電動機を提供する

本発明の一実施形態に係る配線基板を備えるステータを示す斜視図である。 本実施形態のステータの分解斜視図である。 本実施形態に係る配線基板の設置動作を説明するための図である。 本実施形態に係る配線基板の設置動作を説明するための図である。 第２実施形態に係る配線基板を備えるステータを示す斜視図である。 第２実施形態に係る配線基板の設置動作を説明するための図である。 第２実施形態に係る配線基板の設置動作を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、第２実施形態以降の説明において、第１実施形態と共通する構成については、同一の符号又は共通の規則性を持って符号を付し、適宜その説明を省略する。以下の説明においては、ステータコアに対して配線基板が設置される方向を上下方向として説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係る配線基板５を備えるステータ１を示す斜視図である。図２は、本実施形態のステータ１の分解斜視図である。
図１及び図２に示すステータ１は、電動機１００を構成するものである。

本実施形態のステータ１は、ステータコア３と、コイル（巻線）４と、配線基板５と、動力線コネクタ（コネクタ）６と、を含んで構成される。

ステータコア３は、電動機１００の中心部に円形状の孔部を有する複数枚の鋼板が積層されて構成される。本実施形態のステータコア３は、孔部の周囲に径方向の外側に突出する複数のティース部３１を備える。複数のティース部３１は、周方向で等間隔に配置されており、隣り合うティース部３１の間には、上下方向に連通するスロット３２が形成される。ステータコア３の各ティース部３１には、コイル４が形成される。

ステータコア３の円形状の孔部の内側には不図示のロータが回転自在に配置される。ステータコア３の上方には、配線基板５及び動力線コネクタ６が配置され、動力線コネクタ６よりコイル４に電力が供給されることで、このロータが回転する。

コイル４は、ステータコア３のスロット３２を通して、各ティース部３１に導線が所定回数巻き回されることにより形成される。コイル４の一側の端部４１は、ステータコア３の上方に向かって延びるように配置される。また、コイル４の他側の端部（不図示）は、ステータコア３の下方において、円周上所定の間隔をおいて配置される別のコイル４の他側の端部に結線される。これにより、複数のコイル４のうち所定のコイル４同士の間で通電が行われる。
また、巻き回されたコイル４の端部４１以外は、絶縁体が被覆された状態となっている。

配線基板５は、その中心に円形の貫通孔が形成されるリング状に構成される。配線基板５は、各端部４１に圧着結線することにより、各端部４１に電力を供給するように接続される。

本実施形態の配線基板５は、回路基板７と、該回路基板７に配置される圧着端子７１と、を含んで構成される。また、回路基板７（配線基板５）の外周側には、動力線コネクタ６が取り付けられる。

回路基板７は、その中心に円形の貫通孔が形成され、リング状に構成される。回路基板７には、端部４１に対応した数の圧着端子７１が配置される。本実施形態では、回路基板７の内周側及び外周側のそれぞれに円周方向で等間隔に配置される。

また、回路基板７の上面には、圧着端子７１に対応する位置に放射状に延びる溝部７３が形成される。溝部７３は、上下方向に所定の深さを有し、周方向で等間隔に形成される。回路基板７の溝部７３は、その大きさが圧着部７２に被覆（圧着）された状態の端部４１を圧着端子７１と共に収容可能に構成される。
回路基板７は、上面に沿って端部４１を溝部７３の内側に収容することにより、端部４１同士の接触を防ぎ、端部４１同士の接触を原因とする接触不良を防ぐことができる。また、回路基板７は、端部４１同士の短絡を防ぐことができることから、端部４１の絶縁処理等が不要となり、配線工程に係る作業数を削減することができる。そのため、回路基板７は、配線工程を単純なものにできる。

圧着端子７１は、周方向において溝部７３の内周側と外周側に交互に設けられる。即ち、内周側の圧着端子７１と外周側の圧着端子７１は、径方向で重ならないように配置される。圧着端子７１は、圧着を行う前の状態では上方に向かって延びるように配置される。圧着端子７１は、回路基板７の端面に沿って延びる端部４１を圧着し、圧着した端部４１を回路基板７の面に沿った状態に曲げ可能に構成される。

本実施形態の圧着端子７１は、コイル４の端部４１に圧着される圧着部７２と、圧着部７２を回路基板７の本体部分に接続する接続部７４と、を備える。

圧着部７２は、半円筒状に形成される。圧着部７２は、端部４１の側周部を覆うようにして端部４１に圧着されてコイル４と回路基板７が結線される。圧着部７２は、コイル４の端部を覆う状態で圧着されるので、接触不良を起こすことなく端部４１と圧着端子７１の接続が良好に維持される。

接続部７４は、圧着を行う前の状態では圧着部７２の下方に位置しており、回路基板７の平面部分側に折り曲げ可能に構成される。なお、内周側の圧着端子７１は外周側に折り曲げられ、外周側の圧着端子７１は内周側に折り曲げられることで、溝部７３に収容される。

動力線コネクタ（コネクタ）６は、回路基板７の上面側に配置される。本実施形態の動力線コネクタ６の外側面には、動力線を接続するための３つの入力部６１と、アースと接続するためのアース部６２が設けられる。また、動力線コネクタ６の内側面には、導線６３が備えられ、該導線６３は、各端子８１に電気的に接続される。３つの入力部６１には、それぞれ三相電源交流装置からの交流電流を供給する動力線が接続される。

以上の各構成を備えるステータ１の製造工程について、図３及び図４を参照して以下に説明する。図３及び図４は、本実施形態に係る配線基板５の設置動作を説明するための図である。
先ず、図３に示すように、コイル４を巻き回した状態のステータコア３の上方から、端部４１が接続部５４に当接するようにして、配線基板５を設置する。これにより、端部４１は、半円筒状の圧着部７２の内側に配置される。

続いて、図４に示すように、圧着部７２の開口部分を閉じることにより、圧着部７２で端部４１の側周部を覆う。その後、これにより、圧着部７２は端部４１に結線し、動力線コネクタ６による電力の供給が可能な状態になる。

その後、圧着端子７１が圧着された状態の端部４１を折り曲げて、溝部５３に収容する。これにより、図１に示すように、配線基板５は、端子５１をすべての端部４１に圧着すると共に、端部４１を溝部５３に整線する。

そして、このステータ１の内側に、不図示のロータを配置することで、電動機１００が製造される。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
（１）本実施形態の配線基板５を備える電動機１００によれば、配線基板５は、複数のコイル４が巻き回されるステータ１に取り付けられ、ステータ１に取り付けられる回路基板７と、回路基板７の端面側に複数配置され、コイル４の端部４１を圧着可能な圧着端子７１と、を備える構成にした。

このような、配線基板５では、先ず各コイル４の端部４１は、回路基板７の圧着端子７１の圧着部７２に覆うように圧着されることで、端部４１は圧着端子７１に結線される。
これにより、本実施形態の配線基板５によれば、コイル４への配線は、ステータコア３上への回路基板７の設置作業と、端部４１と圧着端子７１との圧着作業のみによって行われる。その結果、従来のように手間のかかるはんだ付け作業は不要となると共に、コイル４は圧着端子７１に確実に結線され、配線に係る作業は単純化でき、作業時間を効果的に短縮できる。
また、本実施形態の構成によれば、端部４１は圧着端子７１と共に、回路基板７の面に沿った状態に曲げられる。その結果、接触不良の起きにくい電動機１００の配線基板５を提供することができる。そして、従来の構成のような被覆除去を省略することもでき、より好適に配線作業を行うことができる。

（２）配線基板５を備える電動機１００は、圧着端子７１に電気的に接続される動力線コネクタ６を備える（１）の配線基板５を備える電動機１００である。

上記（２）の配線基板５を備える電動機１００では、上記（１）の配線基板５において、特に、動力線コネクタ６が予め複数の圧着端子７１に接続された状態となり、人の手により動力線コネクタ６を接続させる必要がない。従って、配線が単純なものとなり、自動化に適した配線基板５を備える電動機１００を提供することができる。

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態に係る配線基板２０５を備えるステータ２０１を示す斜視図である。
図５に示すように、第２実施形態に係る配線基板２０５は、第１実施形態に係る回路基板７の外縁部を囲うようにして形成される整線部材２０８を備えている点で、第１実施形態に係る配線基板５とは相違する。以下、配線基板２０５について具体的に説明する。

図５に示す、整線部材２０８は、ステータ２０１の上部に配置される。整線部材２０８は、その中心に円形の貫通孔が形成され、リング状に構成される。整線部材２０８は、外周部２８１と、内周部２８３と、底面部２８５（図６参照）によって、形成される。よって、整線部材２０８の内側には、回路基板２０７を収容可能な凹部２８６が形成される。

ここで、外周部２８１には、端部２４１の一部を嵌めこみ可能な第１切欠き部２８２が、所定の間隔で設けられている。これと同様に、内周部２８３には、端部２４１の一部を嵌めこみ可能な第２切欠き部２８４が所定の間隔で設けられている。
これら第１切欠き部２８２及び第２切欠き部２８４は、同じ端部２４１を径方向に沿って配置させるよう、同一直線上に設けられている（図６参照）。

以上の各構成を備えるステータ２０１の製造工程について、図６及び図７を参照して以下に説明する。図６及び図７は、本実施形態に係る配線基板２０５の設置動作を説明するための図である。
先ず、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、整線部材２０８をステータ２０１上に沿って配置させた後、一側の端部２４１は、外周部２８１の第１切欠き部２８２から内周部２８３の第２切欠き部２８４に向けて折り曲げる。これにより、一側の端部２４１の先端は、径方向内側に配置される。
同様に、他側の端部２４１は、内周部２８３の第２切欠き部２８４から外周部２８１の第１切欠き部２８２に向けて折り曲げる。これにより、他側の端部２４１の先端は、径方向外側に配置される。従って、端部２４１は、この整線部材２０８によって、放射状に整線される。

続いて、図７に示すように、上方から整線部材２０８内部に回路基板２０７を取り付けることにより、端部２４１は、回路基板２０７を沿うようにして折り曲げられたことにより、端部２４１の先端は上方に向かって配置される。これにより、端部２４１は、圧着端子２７１の圧着部２７２の内側に配置される。

その後、第１実施形態と同様に、端部２４１を覆うようにして圧着部２７２の内側に圧着させた状態で、各溝部２７３に、該端部２４１を収容させる。これにより、図５に示すステータ２０１が製造される。

そして、このステータ２０１の内側に、不図示のロータを配置することで、電動機３００が製造される。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
（３）ステータ２０１と回路基板２０７の間に配置され、端部２４１を圧着端子２７１に圧着可能な位置に整線する整線部材２０８をさらに備える配線基板２０５を備える電動機３００。

上記（３）の配線基板２０５を備える電動機３００では、整線部材２０８により、端部２４１が圧着端子２７１に圧着可能な位置に整線される。その結果、端部２４１は、確実に圧着端子２７１に圧着される。従って、圧着がより確実に行われることにより、接触不良の起きにくい配線基板２０５を備える電動機３００を提供することができる。

（４）整線部材２０８には、回路基板２０７を収容する凹部２８６が形成され、凹部２８６にコイルの端部２４１を横架した状態で回路基板２０７が凹部２８６に収容されることにより、コイルの端部２４１が回路基板２０７の端面に沿って延びる圧着可能な位置に折れ曲がる（３）の配線基板２０５を備える電動機３００。

上記（４）の配線基板２０５を備える電動機３００では、上記（３）の配線基板２０５において、特に、コイルの端部２４１を横架した状態で回路基板２０７が凹部２８６に収容させることにより、コイルの端部２４１が回路基板２０７の端面に沿って延びる圧着可能な位置に折れ曲がる。上記（３）の効果が一層具体的に奏される。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。

１、２０１…ステータ
４…コイル（巻線）
４１、２４１…端部
５、２０５…配線基板
５１、２５１…端子
６…動力線コネクタ（コネクタ）
７、２０７…回路基板
２０８…整線部材
２８６…凹部

Claims (4)

1. 複数の巻線が巻き回されるステータに取り付けられる電動機の配線基板であって、
   前記ステータに取り付けられるリング状の回路基板と、
   前記回路基板の端面側に複数配置され、前記巻線の端部を圧着可能な圧着端子から構成され、
   前記圧着端子は前記回路基板の内周側及び外周側のそれぞれに配置され、
   前記圧着端子が圧着された状態の前記巻線の端部は、その先端が回路基板の径方向内側及び径方向外側に配置される
   配線基板を備える電動機。
2. 前記圧着端子に電気的に接続されるコネクタをさらに備える請求項１に記載の配線基板を備える電動機。
3. 前記ステータと前記回路基板の間に配置され、前記端部を前記圧着端子に圧着可能な位置に整線する整線部材をさらに備える請求項１又は２に記載の配線基板を備える電動機。
4. 前記整線部材には、前記回路基板を収容する凹部が形成され、
   前記凹部に前記巻線の端部を横架した状態で前記回路基板が前記凹部に収容されることにより、前記巻線の端部が前記回路基板の端面に沿って延びる圧着可能な位置に折れ曲がる請求項３に記載の配線基板を備える電動機。

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