JP6681374B2 - ステータユニットおよびそれを備える電気的駆動弁 - Google Patents

ステータユニットおよびそれを備える電気的駆動弁 Download PDF

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Description

本発明は、ステータユニットに係り、特に、ステータコイルのコイル端子ピンとリード線とが電気的に接続されているステータユニット、およびそれを備える電気的駆動弁に関する。
従来のステータユニットの一例を、それが構成部品として用いられている電動弁とともに図9に示す(下記特許文献1も参照)。図示従来例のステータユニット60は、電動弁100のキャン102に外嵌固定されており、キャン102内に配在されたロータ(図示せず)とでステッピングモータを構成している。ステータユニット60は、ステータ本体61、カバー77等を有している。ステータ本体61は、2相のステータコイル60A、60Bを有し、各ステータコイル60A、60Bは、上下で対をなすヨーク62、このヨーク62に装着されたボビン64、このボビン64に巻装されたコイル65等からなり、各ステータコイル60A、60Bは上下に積み重ねられ、それらの外周及び内部の空隙部分は、モールド成形により樹脂が被覆・充填されて封止されている。
この樹脂で封止されているステータ本体61の一側部には、ステータコイル60A、60Bのそれぞれに接続された所定本数(例えば計6本)のコイル端子ピン72が真横(水平)に並列に突出せしめられている。各コイル端子ピン72と、複数本数(例えば6本)のリード線75とは、各リード線75が接続されたコネクタ74の突出端子74aと各コイル端子ピン72とをそれぞれ導電パターンを持つ配線基板73に差し込んではんだ付けすることにより接続されている(はんだ付け部76)。
このはんだ付け後は、水気(湿気)侵入防止等のため、前記コイル端子ピン72、配線基板73、コネクタ74、及びリード線75の上部を覆うカバー77が取り付けられるとともに、カバー77内はシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の樹脂(封止剤)78が充填されて封止されている。
特許第5106086号公報
上記のように、従来におけるステータユニットでは、コイル端子ピンとリード線との接続を配線基板を介して行うようにされているので、部品点数や組立工数が多くなる傾向があり、さらなる簡素化、簡略化が望まれるところである。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、コイル端子ピンとリード線との接続を、簡単容易にかつ正確に行うことができるとともに、部品点数や組立工数も削減できるステータユニットおよびそれを備える電気的駆動弁を提供することにある。
前記の目的を達成すべく、本発明に係るステータユニットは、ステータコイルのコイル端子ピンとリード線とが接続されているステータユニットであって、前記リード線に接続されたコンタクト部品と、該コンタクト部品と前記コイル端子ピンとが挿入ないし係合され、該挿入ないし係合時にそれらの一端部同士が外部で当接するように案内するとともに、その当接状態を保持させるハウジングとを有し、前記コイル端子ピンの一端部と前記コンタクト部品の一端部とが前記ハウジングから突出した位置で直接接続され、前記ハウジングは、前記コンタクト部品の一端部以外が縦方向に挿入されるとともに、前記コイル端子ピンの一端部が横方向に突き出すように貫通する挿入室を有し、前記ハウジングにおける前記挿入室と前記外部を仕切るように縦方向に延びる壁部に、前記コンタクト部品の一端部を外部に突出させた状態で前記コンタクト部品の一端部以外を前記ハウジング内に挿入するための一端が開放して縦方向に延びるスリット状開口を有することを特徴としている
好ましい態様では、前記リード線と前記コンタクト部品との接続部分が前記ハウジング内に配置される。
別の好ましい態様では、前記ハウジングから突出した位置で、前記コンタクト部品の一端部が前記コイル端子ピンの一端部を挟持するとともに、その挟持部分がはんだ付けもしくは溶接で直接接続される。
他の好ましい態様では、前記ハウジングに設けられた開口に前記コンタクト部品に設けられた係止片部が係止されて、前記コンタクト部品が前記ハウジングに保持される。
他の好ましい態様では、前記ハウジングに設けられた段差部に前記コンタクト部品に設けられた底板部が受け止め係止されて、前記コンタクト部品が前記ハウジングに保持される。
別の好ましい態様では、前記コンタクト部品は、その一端部が前記コイル端子ピンの一端部に弾性的に押し付けられた状態で前記ハウジングに保持される。
別の好ましい態様では、前記コンタクト部品は、その一端部が前記コイル端子ピンの一端部を弾性的に挟持した状態で前記ハウジングに保持される。
別の好ましい態様では、前記コンタクト部品は、前記コイル端子ピンの挿入を案内するピン案内部を有する。
他の好ましい態様では、前記コイル端子ピン、前記ハウジング、及び前記リード線の一端側を覆うカバーが取り付けられるとともに、前記カバー内に樹脂が充填されて封止される。
また、本発明に係る電気的駆動弁は、上述したステータユニットを備えることを特徴としている。
本発明に係るステータユニットでは、コイル端子ピンの一端部とリード線が接続されたコンタクト部品の一端部同士をハウジングから突出した位置にて接触させた状態で保持できるので、はんだ付け等の直接接続を簡単容易にかつ正確に行うことができる。また、ハンダ付け等で発生する熱のハウジングへの影響を抑えられるといった効果もある。
また、コイル端子ピンとコンタクト部品とを直接接続するので、従来の配線基板を介して行う場合に比べて、接続箇所を低減できるとともに、部品点数や組立工数も削減できる。
本発明に係るステータユニットの第1実施形態におけるステータ本体とリード線組立体とを示す組立前の分解斜視図。 第1実施形態のリード線組立体に使用されるコンタクト部品を示し、(A)はリード線組み付け前、(B)はリード線組み付け後をそれぞれ示す斜視図。 第1実施形態のリード線組立体に使用されるハウジングを示し、(A)は表側斜視図、(B)は裏側斜視図。 第1実施形態のリード線組立体の組立手順等の説明に供される図であり、(A)はコンタクト部品の挿入後かつコイル端子ピンの挿入前、(B)はコイル端子ピンの挿入途中、(C)はコイル端子ピンの挿入後をそれぞれ示す縦断面図。 図1に示されるステータ本体にリード線組立体を組み付けてはんだ付けを行った状態を示す斜視図。 本発明に係るステータユニットの第2実施形態におけるリード線組立体に使用されるコンタクト部品を示し、(A)は一面側斜視図、(B)は他面斜視図。 第2実施形態のリード線組立体に使用されるハウジングを示し、(A)は表側斜視図、(B)は裏側斜視図。 第2実施形態のリード線組立体の組立手順等の説明に供される図であり、(A)はコンタクト部品の挿入後かつコイル端子ピンの挿入前、(B)はコイル端子ピンの挿入後をそれぞれ示す縦断面図。 従来のステータユニットの一例を、それが構成部品として用いられている電動弁とともに示す部分切欠断面図。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明に係るステータユニットの第1実施形態におけるステータ本体とリード線組立体とを示す組立前の分解斜視図である。
なお、本明細書において、上下、左右、前後等の位置、方向を表わす記述は、説明が煩瑣になるのを避けるために図面に従って便宜上付けたものであり、実際の取付状態での位置、方向を指すとは限らない。
また、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、各構成部材の寸法に比べて大きくあるいは小さく描かれている場合がある。
図示実施形態のステータユニット1におけるステータ本体10は、前述した図9に示される従来例のステータ本体61に相当するもので、図9に示されるものとは天地が逆に描かれている。
ステータ本体10の一側部には、所定本数(本例では計6本)の角形のコイル端子ピン12が真横(水平)に並列に突出せしめられている。すなわち、ステータコイルのコイル端子ピン12がモールド成形の樹脂層を貫通してステータ本体10の一側部に突出している。各コイル端子ピン12と、各コイル端子ピン12を外部(例えば、ステッピングモータドライバ)に接続するための所定本数(本例では6本)のリード線15とは、リード線組立体18を介して接続されている。
なお、本例では、樹脂で覆われたステータ本体10の側面から突出せしめられたコイル端子ピン12がリード線15に接続される構造について説明するが、例えば、モールド成形前の状態で、ステータコイルのコイル端子ピン12が、リード線組立体18を介してリード線15に接続され、その後に、リード線組立体18を含むステータコイル全体をモールド成形してもよい。
リード線組立体18は、各リード線15の一端に接続されたコンタクト部品20(図2、図4参照)と、該コンタクト部品20とコイル端子ピン12とが挿入されるハウジング30(図3、図4参照)とを有している。
コンタクト部品20は、例えばりん青銅等の導電性の高い銅合金製の薄板を素材として打ち抜きプレス成形等により作製されたもので、基体となる細長板部21とこの下部に連なる湾曲部22aを持つ側面視で逆へ字状の弾性当接板部22とを有する。細長板部21の上部にはリード線15の被覆部15aを(左右で)抱持するかしめ部23が設けられるとともに、その下側(図示例では、細長板部21の略中央部分)に、リード線15の芯線15bとの接触面積を大きくしてそれを(左右で)しっかりと圧着把持する圧着かしめ部24が設けられている。
また、細長板部21の圧着かしめ部24より下側には、後述するように当該コンタクト部品20をハウジング30内で保持させるために用いられる、下端部以外が細長板部21から切り離されて裏側に傾斜せしめられた矩形状の係止片部26が設けられている。
一方、ハウジング30は、左右の側壁31、32と、前壁33と、後壁34とを有し、左右の側壁31、32間には、隔壁36により仕切られた断面矩形の6個の挿入室35が並設されている。各挿入室35には、リード線15が接続されたコンタクト部品20の一端部(弾性当接板部22の先端側)以外が縦方向に挿入される。その際、弾性当接板部22の先端側は、挿入室35の左右中央部における前壁33の上端から下端近くまで縦方向で設けられたスリット状開口37から前方に突き出される。
また、各挿入室35におけるスリット状開口37の下端部は略半円形とされ、後壁34における前記略半円形の下端部に対応する位置には、コイル端子ピン12が横方向に挿入される円形開口38が設けられている。
また、後壁34の円形開口38より上側には、前記コンタクト部品20の係止片部26を係止する矩形開口39が形成されている。
なお、封止剤で封止する際の便宜を図るため(詳しくは、封止剤を流れやすくするため)、左右の側壁31、32の後端面と後壁34との間には所定の空所が形成されるようになっている。
次に、第1実施形態における各端子ピン12と各リード線15との接続方法について説明する。
まず、図4(A)に示される如くに、リード線15が接続されたコンタクト部品20の一端部(弾性当接板部22の先端側)をスリット状開口37から前方に突出させた状態で、各挿入室35に、コンタクト部品20の一端部(弾性当接板部22の先端側)以外を縦方向に挿入する。
この際、コンタクト部品20の係止片部26は、矩形開口39の上端より下方に降ろされるまでは、後壁34に押されて細長板部21内に閉じ込められているが、矩形開口39の上端より下方に降ろされると、それが持つ弾性で外側に傾斜し、矩形開口39に係止され得る状態となる。
この場合、コンタクト部品20の一端部(弾性当接板部22の先端側)がスリット状開口37の下端まで降ろされると、図4(A)に示される如くに、係止片部26が矩形開口39の上端より下方に降ろされ、矩形開口39に係止され得る状態となる。
次に、図4(B)に示される如くに、リード線組立体18をステータ本体10に相対的に(側方から)近づけるようにして、各コイル端子ピン12をハウジング30の円形開口38から挿入室35の下部に真っ直ぐに挿入する。これにより、コイル端子ピン12の先端が弾性当接板部22の湾曲部22a(の下面)に当たってこれを撓曲させるとともに該湾曲部22aに案内されながら前進し、これに伴い、コンタクト部品20が上に持ち上げられて係止片部26が矩形開口39にしっかりと係止せしめられる。つまり、この場合、弾性当接板部22の湾曲部22a(の下面)は、コイル端子ピン12の挿入を案内するピン案内部としても機能する。
コイル端子ピン12をさらに前進させると、やがて、図4(C)に示される如くに、コイル端子ピン12の一端部12aが挿入室35を横方向に貫通して前壁33(のスリット状開口37の下端部)から前方に突き出すとともに、弾性当接板部22の先端側がコイル端子ピン12の一端部12aに当接する。この状態では、係止片部26が矩形開口39に係止されているので、弾性当接板部22の先端側はコイル端子ピン12の一端部12aに弾性的に押し付けられて当接している状態となる。
上記のように、本実施形態では、挿入室35にコンタクト部品20とコイル端子ピン12とを挿入した際、それらの一端部同士がハウジング30外で弾性的に当接するように案内されるとともに、その当接状態が保持されるようになっている。
このようにして、コイル端子ピン12の一端部12aにコンタクト部品20の一端部(弾性当接板部22の先端側)をハウジング30から突出した位置にて弾性的に当接させた状態で、図4(C)または図5に示される如くに、その当接部分をはんだ付けで直接接続する(はんだ付け部16)。はんだ付け部16はハウジング30から離れているため、ハンダ付け等で発生する熱がハウジング30に影響を及ぼすことがない。なお、はんだ付けに替えて、ヒュージング、抵抗溶接(例えば、スポット溶接)、または、レーザー溶接やTIG溶接等の非接触溶接を用いてもよい。
その後は、前述した図9に示されるものと同様に、ステータ本体10に、コイル端子ピン12、ハウジング30、及びリード線15の一端側を覆うカバー(77)が取り付けられるとともに、カバー(77)内はシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の樹脂(封止剤)(78)が充填されて封止されることになる。
なお、本例では、カバー(77)内に封止剤を充填して封止する構造としたが、カバー(77)内が防水構造であればよく、例えば、カバーとステータ本体との間およびカバーの開口部をパッキンなどのシール部材で封止、或いは、表面をシリコーン樹脂やエポキシ樹脂で封止する構造でもよい。
このように、本実施形態のステータユニット1では、コイル端子ピン12の一端部12aとリード線15が接続されたコンタクト部品20の一端部同士をハウジング30の外部に突出した位置にて当接させた状態で保持できるので、はんだ付け等の直接接続を簡単容易にかつ正確に行うことができる。また、ハンダ付け等で発生する熱のハウジング30への影響を抑えられるといった効果もある。
また、コイル端子ピン12とコンタクト部品20とを直接接続するので、従来の配線基板を介して行う場合に比べて、接続箇所を低減できるとともに、部品点数や組立工数も削減できる。
[第2実施形態]
次に、本発明に係るステータユニットの第2実施形態を説明する。
本第2実施形態のステータユニットは、第1実施形態のものと同じステータ本体10の6本の角形のコイル端子ピン12と6本のリード線15とを接続するためのもので、図8に示される如くのリード線組立体28が用いられる。
リード線組立体28は、各リード線15の一端に接続されたコンタクト部品40(図6、図8参照)と、該コンタクト部品40とコイル端子ピン12とが挿入されるハウジング50(図7、図8参照)とを有している。
コンタクト部品40は、第1実施形態のコンタクト部品20と同様な素材、手法で作製されたもので、基体となる細長板部41、この下端部に設けられたピン案内部43付き底板部42、細長板部41の下部前側端部から横方向に突出する横板部44、この横板部44の先端部に設けられた上下一対の挟持板部45、45を有する。
挟持板部45、45は、コンタクト部品40の一端部を構成し、上下の挟持板部45、45は、先端側ほど離隔距離が狭くなるようなテーパが付けられている。具体的には、上下の挟持板部45、45の先端(最短)離隔距離Sa(図8(A)参照)はコイル端子ピン12の厚み(高さ)Ja(図8(B)参照)より若干小さくなっている。
また、細長板部41の上部にはリード線15の被覆部15aを(前後で)抱持するかしめ部46が設けられるとともに、その下側(図示例では、細長板部41の略中央部分)に、リード線15の芯線15bとの接触面積を大きくしてそれを(前後で)しっかりと圧着把持する圧着かしめ部47が設けられている。
また、ハウジング50における左右の側壁51、52間には、隔壁56により仕切られた断面矩形の6個の挿入室55が並設されている。各挿入室55には、リード線15が接続されたコンタクト部品40の一端部(横板部44の先端部および上下の挟持板部45、45)以外が縦方向に挿入される。その際、挿入室55の左端部における前壁53の上端から下端近くまで縦方向で設けられたスリット状開口57に横板部44が通されて、上下の挟持板部45、45は、スリット状開口57から前方に突き出される。
また、前壁53におけるスリット状開口57の下端部には、コイル端子ピン12を通す前側矩形開口59が併設され、後壁4における前記前側矩形開口59に対応する位置には、コイル端子ピン12が横方向に挿入される後側矩形開口58が設けられている。
次に、第2実施形態における各端子ピン12と各リード線15との接続方法について説明する。
まず、図8(A)に示される如くに、リード線15が接続されたコンタクト部品40の一端部(横板部44の先端部および上下の挟持板部45、45)をスリット状開口57から前方に突出させた状態で、各挿入室55に、コンタクト部品40の一端部(横板部44の先端部および上下の挟持板部45、45)以外を縦方向に挿入する。
この際、コンタクト部品40は、底板部42がハウジング50の底部内周に設けられた段差部50bに受け止め係止されるまで挿入される。
次に、図8(B)に示される如くに、リード線組立体28をステータ本体10に相対的に(側方から)近づけるようにして、各コイル端子ピン12をハウジング50の後側矩形開口58から挿入室55の下部に真っ直ぐに挿入する。これにより、コイル端子ピン12は、ピン案内部43に案内されながら、挿入室55の底部(詳しくは、コンタクト部品40の底板部42上かつ細長板部41とピン案内部43との間)を貫通するように前進し、コイル端子ピン12をさらに前進させると、コイル端子ピン12の一端部12aが挿入室55を横方向に貫通して前壁53(のスリット状開口57に併設された前側矩形開口59)から前方に突き出すとともに、上下の挟持板部45、45間に圧入気味に挿入される。言い換えれば、上下の挟持板部45、45は、コイル端子ピン12(の一端部12a)に弾性的に押し拡げられてコイル端子ピン12の一端部12aを弾性的に挟持した状態で保持される。
このようにして、コイル端子ピン12の一端部12aにコンタクト部品40の一端部(横板部44の先端部および上下の挟持板部45、45)をハウジング50から突出した位置にて弾性的に挟持して当接させた状態で、図8(B)に示される如くに、その挟持部分をはんだ付けで直接接続する(はんだ付け部16)。はんだ付け部16はハウジング50から離れているため、ハンダ付け等で発生する熱がハウジング50に影響を及ぼすことがない。なお、はんだ付けに替えて、ヒュージング、抵抗溶接(例えば、スポット溶接)、または、レーザー溶接やTIG溶接等の非接触溶接を用いてもよい。
その後は、前述した図9に示されるものと同様に、ステータ本体10に、コイル端子ピン12、ハウジング50、及びリード線15の一端側を覆うカバー(77)が取り付けられるとともに、カバー(77)内はシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の樹脂(封止剤)(78)が充填されて封止されることになる。
なお、本例では、カバー(77)内に封止剤を充填して封止する構造としたが、カバー(77)内が防水構造であればよく、例えば、カバーとステータ本体との間およびカバーの開口部をパッキンなどのシール部材で封止、或いは、表面をシリコーン樹脂やエポキシ樹脂で封止する構造でもよい。
このように、本第2実施形態のステータユニットにおいても、コイル端子ピン12の一端部12aとリード線15が接続されたコンタクト部品40の一端部同士をハウジング50の外部に突出した位置にて弾性的に挟持させた状態で保持できるので、はんだ付け等の直接接続を簡単容易にかつ正確に行うことができる。また、ハンダ付け等で発生する熱のハウジング50への影響を抑えられるといった効果もある。
また、コイル端子ピン12とコンタクト部品40とを直接接続するので、従来の配線基板を介して行う場合に比べて、接続箇所を低減できるとともに、部品点数や組立工数も削減できる。
なお、ステータ本体の構成、コイル端子ピンの個数、配置態様、リード線の本数等は上記実施形態のものに限られないことは勿論である。
また、例えば、上記第1実施形態においては、ハウジング30の挿入室35にコンタクト部品20を挿入した後にハウジング30にコイル端子ピン12を差し込むようにされているが、それとは逆に、ハウジング30にコイル端子ピン12を差し込んだ後にコンタクト部品20を挿入室35に挿入するようにしてもよいことは詳述するまでも無い。
また、本実施形態のステータユニットは、電動弁や電磁弁等の電気的駆動弁に適用できることは勿論である。
1 ステータユニット
10 ステータ本体
12 コイル端子ピン
15 リード線
16 はんだ付け部
18 リード線組立体(第1実施形態)
20 コンタクト部品(第1実施形態)
21 細長板部
22 弾性当接板部
22a 湾曲部
26 係止片部
28 リード線組立体(第2実施形態)
30 ハウジング(第1実施形態)
35 挿入室
37 スリット状開口
38 円形開口
39 矩形開口
40 コンタクト部品(第2実施形態)
41 細長板部
42 底板部
43 ピン案内部
45 上下一対の挟持板部
50 ハウジング(第2実施形態)
50b 段差部
55 挿入室
57 スリット状開口
58 後側矩形開口
59 前側矩形開口

Claims (10)

  1. ステータコイルのコイル端子ピンとリード線とが接続されているステータユニットであって、
    前記リード線に接続されたコンタクト部品と、該コンタクト部品と前記コイル端子ピンとが挿入ないし係合され、該挿入ないし係合時にそれらの一端部同士が外部で当接するように案内するとともに、その当接状態を保持させるハウジングとを有し、
    前記コイル端子ピンの一端部と前記コンタクト部品の一端部とが前記ハウジングから突出した位置で直接接続され、
    前記ハウジングは、前記コンタクト部品の一端部以外が縦方向に挿入されるとともに、前記コイル端子ピンの一端部が横方向に突き出すように貫通する挿入室を有し、前記ハウジングにおける前記挿入室と前記外部を仕切るように縦方向に延びる壁部に、前記コンタクト部品の一端部を外部に突出させた状態で前記コンタクト部品の一端部以外を前記ハウジング内に挿入するための一端が開放して縦方向に延びるスリット状開口を有することを特徴とするステータユニット。
  2. 記リード線と前記コンタクト部品との接続部分が前記ハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のステータユニット。
  3. 記ハウジングから突出した位置で、前記コンタクト部品の一端部が前記コイル端子ピンの一端部を挟持するとともに、その挟持部分がはんだ付けもしくは溶接で直接接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のステータユニット。
  4. 前記ハウジングに設けられた開口に前記コンタクト部品に設けられた係止片部が係止されて、前記コンタクト部品が前記ハウジングに保持されていることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載のステータユニット。
  5. 前記ハウジングに設けられた段差部に前記コンタクト部品に設けられた底板部が受け止め係止されて、前記コンタクト部品が前記ハウジングに保持されていることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載のステータユニット。
  6. 前記コンタクト部品は、その一端部が前記コイル端子ピンの一端部に弾性的に押し付けられた状態で前記ハウジングに保持されていることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載のステータユニット。
  7. 前記コンタクト部品は、その一端部が前記コイル端子ピンの一端部を弾性的に挟持した状態で前記ハウジングに保持されていることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載のステータユニット。
  8. 前記コンタクト部品は、前記コイル端子ピンの挿入を案内するピン案内部を有していることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載のステータユニット。
  9. 前記コイル端子ピン、前記ハウジング、及び前記リード線の一端側を覆うカバーが取り付けられるとともに、前記カバー内に樹脂が充填されて封止されていることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載のステータユニット。
  10. 請求項1からのいずれか一項に記載のステータユニットを備えることを特徴とする電気的駆動弁。
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