JP6704118B2

JP6704118B2 - 電動機用端子台、電動機、送風装置、及び端子ピンと接続端子との接続方法

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Publication number: JP6704118B2
Application number: JP2016114016A
Authority: JP
Inventors: 康仁塩谷; 宗忠佐藤; 賢人日根
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2020-06-03
Anticipated expiration: 2036-06-08
Also published as: JP2017221035A; CN109155562A; WO2017213020A1; CN109155562B

Description

本発明は、主に電動機が備える端子台に関するものである。

従来、異種金属接続、例えばアルミニウム線と銅端子などの接続部における電食保護に対し、イオン化反応を加速させる湿気などの外的要因から接続部を守るため、合成樹脂によるコーティングが知られている。

以下、その構成について図９を参照しながら説明する。

図９に示すように、アルミニウム線により巻回されたＡ相巻線１０１およびＢ相巻線１０２の巻線端末の引き出し線１０１ａ、１０２ａは、インシュレータ１０３上に配置された金属端子１０４にはんだ接合される。この接合部１０５に対し、最内層に粘度の低いポレオレフィン系樹脂１０６、最外層に粘度の高いエポキシ系樹脂１０７の二層以上の合成樹脂による絶縁層１０８を設けた構成によって、接合部１０５を湿気などから保護している。

特開２０１３−１８８０４８号公報

このような従来の二層以上の構成においては、合成樹脂材料点数の増加であったり、二度以上の重ね塗りが必要であるため作業工数が増加するといったコスト的課題があった。他方、コーティングにおいて、合成樹脂塗布量の細かい管理が必要であったり、塗布の出来栄えが粘度の高さに左右されるおそれがあるという品質的な課題があった。

そして、この目的を達成するために、本発明に係る端子台は、すり鉢状の凹部と合成樹脂注入溝と充填量確認溝を有することにより、凹部に注入する合成樹脂量の安定化が図れると共に、充填量確認溝により出来栄え確認を容易にすることを可能とし、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、単一材料で作業工数を低減でき、塗布量の管理と出来栄え確認を容易化することで高品質な電動機を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る電動機の平面図本発明の実施の形態１に係る端子台を天面側から見た平面図本発明の実施の形態１に係る接続部周辺の拡大図及び側断面図本発明の実施の形態１に係る端子台に端子ピンを挿入した状態を示す側断面図本発明の実施の形態１に係る合成樹脂注入後を示す凹部の断面図端子ピンと接続端子とを接続した状態で天面側から見た平面図端子ピンと接続端子とを接続した状態の電動機の部分断面図螺旋部を示す側断面図従来の端子台を示す図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して二度目以降の説明を省略している。さらに、各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

まず、図１を用いて本実施の形態に係る電動機２０について説明する。なお図１は、本実施の形態に係る電動機２０の天面側から見た平面図である。

電動機２０は、回転軸を備えたロータと、ロータの外周側に設けられたステータ２１と、ステータ２１の天面側に設けられた電動機用端子台１（以後、端子台１と称する）を備えている。なお、図１は、電動機２０の概略構造を示すものであり、電動機２０の外郭やロータ等は便宜上省略している。

ステータ２１は、外周に設けられた継鉄部２２と、継鉄部２２から内周側に向けて延設された歯基部と、歯基部の内周側先端部から周方向両側に延設された鍔部１８とを備えた複数のＴ字形状部を有する。なお歯基部は、後述のアルミ線が巻回されているため図１上には表現されていない。

Ｔ字形状部には、歯基部を覆う絶縁材としてのインシュレータを介してアルミ線が巻線８として巻回されている。

巻線８は、歯基部に巻回された後に端部を端子ピン（後述する図４における端子ピン７）に絡げられる。

端子ピン７は、一端をインシュレータに固定され、他端に巻線８の端部が絡げられて、接合用はんだ９によりはんだ後、それぞれ端子台１の接続部２３を構成する貫通孔１１において、ステータ２１側から挿入され、端子台１の上面側に引き出される。つまり端子ピン７は、貫通孔１１に、端子台１の底面から天面に向けて挿入されている。端子ピン７は、貫通孔１１に挿入された後、接続用はんだ１４にて接続端子１５にはんだ接続される。なお貫通孔１１の詳細については後述する。

端子台１は、底面をステータ２１に対向させて、外周をステータ２１の外周と、内周をステータ２１の内周と、それぞれほぼ一致させた板状の扇形状を有する。端子台１は、貫通孔１１を備えており、上述の端子ピン７が挿入されるが詳細は後述する。

続いて、図２、図３を用いて端子台１について説明する。なお図２は、端子台１を天面側から見た平面図であり、図３は、本実施の形態に係る端子台１の接続部２３周辺の（ａ）拡大図及び（ｂ）側断面図である。なお、図３（ｂ）におけるハッチングは断面を示す。

端子台１は、扇形状における外周端部に複数の接続部２３を備える。接続部２３の数は、電動機２０の構成などにより異なるため、特に限定はされず、１つであってもよい。

接続部２３は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、凹部２と、貫通孔１１と、合成樹脂注入溝４と、充填量確認溝６とを備える。

凹部２は、すり鉢形状、言い換えると貫通孔１１の軸ｘを中心軸とした中空の逆円錐台形状を有する。凹部２は、天面側に開口天面３を、底面側に底面２４を備える。また底面２４に貫通する孔としての貫通孔１１を備える。凹部２はすり鉢形状であるので、開口天面３の径は底面２４の径よりも大きい。また、貫通孔１１は底面２４に設けられているため、底面２４の径は貫通孔１１よりも大きい。底面２４の径が貫通孔１１の径より大きく、さらに底面２４と貫通孔１１の中心軸を共通にすることで、底面２４において貫通孔１１の全周にわたって、注入した合成樹脂を溜めるための合成樹脂溜まり部１２が設けられる。

合成樹脂注入溝４は、凹部２の開口天面３における端部２５よりもさらに凹部２の中心軸ｘから離れた位置を起点２６として、凹部２の側面まで掘り込まれた斜面形状を有する。つまり、合成樹脂注入溝４は、起点２６から凹部２に近づくにつれて、溝が深くなる。本実施の形態では、合成樹脂注入溝４の凹部２側の端部は底面２４の外周端部と接続されている。

充填量確認溝６は、合成樹脂注入溝４の起点２６から中心軸ｘを挟んで対向位置を対向起点２７として、凹部２において対向起点２７側の側面である逆側面２８まで掘り込まれた斜面形状を有する。なお、掘り込まれる深さは、合成樹脂注入溝４よりも浅くしている。充填量確認溝６を、例えば凹部の深さの５０％程度の深さの位置で逆側面２８と接続するように掘り込むことで、逆側面２８には、合成樹脂注入溝４から合成樹脂を注入した際にこの合成樹脂の流れの勢いを抑える抑制壁５が形成される。

合成樹脂注入溝４及び充填量確認溝６は、図３（ａ）に示すように、天面視にして起点２６及び対向起点２７よりも凹部２に近づくにつれて漸次、溝幅２９を広くしている。但し溝幅の最大幅は凹部２の開口天面３の径とする。

続いて、図４を用いて端子台１に端子ピン７を貫通させて接続端子１５を設置した状態について説明する。なお図４は、端子台に端子ピンを挿入した状態を示す側断面図である。

図４に示すように、ステータ２１に巻回された巻線８は端子ピン７に絡げられ、接合用はんだ９により接合されて接合部１０を形成する。つまり貫通孔１１の径は、接合部１０が貫通できるだけの長さが必要となり、貫通孔の径≧（巻線の径×２＋端子ピンの径）×１．２とする。ここで１．２は係数であり、巻線の径は、巻線８の重なりを除いた場合である。つまり端子ピンに巻線８を重ねて巻く場合にはさらに貫通孔の径を大きくする必要がある。また、端子ピンの径は円であれば直径とし、角であれば対角など長さが最大となる値を指す。また係数を１．２としたのは後述のクリアランスを十分確保するためである。係数を大きくすると合成樹脂の滴下防止のための表面張力が機能しなくなり、小さくすると端子ピン７挿入時の難易度が上がるとともに、接合用はんだ９による接合部１０の保護が不十分となる懸念が生じる。接合部１０の軸方向下部における接合用はんだ９の範囲に関しては、貫通孔１１の底面側の最下面未満とする。理由については後述する。

接合部１０が貫通孔１１を貫通し、すなわち挿入された状態で接続端子１５が端子ピン７の端部に嵌め込まれる（貫通工程）。この状態では、接続端子１５の端部が接続端子１５の天面側（図４における上方向）の上面よりもさらに上方に突き出た状態となっている。また、接続端子１５の底面側下端は、開口天面３と同一平面上に位置する。この状態で、接合部１０と接続端子１５とを接続する準備が完了する。

続いて、図５を用いて接合部１０と接続端子１５との接続手順を説明する。なお図５は、接続端子１５を接続し、合成樹脂１６注入後を示す凹部の断面図である。

図４に示した状態とした後、接続端子１５の上面に接続用はんだ１４を塗布する。これにより、端子ピン７と接続端子１５が接続用はんだ１４で接続される（接続工程）。この際、接続用はんだ１４が端子ピン７の上端部を完全に覆うことで、接続端子１５と接合用はんだ９との間隙からの湿気などの侵入を防止できる。また、接続端子１５の上部に接続用はんだ１４を積み上げることで、接続用はんだ１４の重みにより、接続端子１５の中央開口から接合部１０に沿って開口天面３よりも下方にはんだが侵入する。

次に接続工程後に合成樹脂注入溝４より合成樹脂１６を注入する。注入した合成樹脂１６は、ハッチング範囲３０に充填される（注入工程）。ここで、合成樹脂注入溝４の起点２６は接続端子１５の最外周よりもさらに中心軸ｘより遠い位置にあるので、合成樹脂注入溝４の上方、つまり矢印３１方向より合成樹脂１６を注入可能である。

注入された合成樹脂１６は、凹部２底面に流入することで射出速度が低減され、合成樹脂１６充填時の合成樹脂１６の空隙発生を抑制することで品質向上に貢献することができる。また、図３で示したように溝幅２９が中心軸ｘに近づくにつれて徐々に広くなっているため、合成樹脂１６の注入圧を高くしても合成樹脂１６は中心軸ｘに向けて圧が拡散し、すなわち合成樹脂注入溝４で溢れてしまうといったことを抑制することができる。当然ながら、注入圧を高くできるため、注入完了までに必要な時間も短縮される。

合成樹脂１６は、底面流入後は端子ピン７を回折しながら抑制壁５により合成樹脂溜まり部１２に堆積し、底面より中心軸方向上部では底面２４から開口天面３へ充填される。
さらには充填量確認溝６より流出し開口天面３よりも上部へ膨出させることで、結果的に合成樹脂注入溝４においても開口天面３よりも上部へ膨出させ、すなわち合成樹脂膨出部を設けることになる。合成樹脂膨出部は、好ましくは接続端子１５の下面から接続端子の厚みの２０％の位置まで、より好ましくは接続端子１５の上面まで、若しくは接続端子１５と接続用はんだ１４の界面まで膨出させるとよい。これにより、たとえば接続端子１５が多少変形していることで、前記開口天面３と端子の下端が同一平面でなく空隙が生じた状態であったとしても、合成樹脂１６によって開口天面３と接続端子１５の間の空隙の発生を防止できる。

なお、抑制壁５を設けているため、注入圧を高くしても当該抑制壁５にて合成樹脂１６の勢いが抑えられ、注入圧を高くしたことにより、充填量確認溝６より合成樹脂１６が勢いあまって外周方向に溢れ出ることを抑制することができる。

また、充填量確認溝６は、合成樹脂注入溝４よりも掘り込みが浅いため、合成樹脂１６の必要量を減少させ、コスト削減に寄与している。

底面より中心軸方向下部においては、射出速度が低減された合成樹脂１６が接合部１０および貫通孔１１によって形成されたクリアランス１７に流れ込み、その後全周にわたって端子ピン７に到達し、接合部１０を包み込む。この状態で、接合部１０および貫通孔１１それぞれの表面張力により下方への漏れを防止することができる。つまり、接合部１０の接合用はんだ９の範囲を、貫通孔１１の最下面としているので、下方において接合部１０が完全に包み込まれ、接合部１０を確実に保護することができ、品質の向上が図れる。

さらに、合成樹脂注入溝４に対向して充填量確認溝６が設けられており、対向起点２７は接続端子１５の最外周よりもさらに中心軸ｘより遠い位置にあるので、目視にて合成樹脂１６の十分量の注入が確認可能となる。つまり、合成樹脂１６の不十分な充填により接続端子１５の下面に空隙が形成されてしまうことを防止可能となる。

なお、本実施の形態とは異なり、接続端子１５接続前に合成樹脂１６を注入した後に接続用はんだ１４を施した場合、一般にはんだ温度に対し前記合成樹脂１６の耐熱が低いため、接続用はんだ１４の熱が合成樹脂１６の組成変形の原因となる。つまり、合成樹脂１６の組成変形によって本来の機能の発揮が阻害される恐れがある。

図６は、端子ピン７と接続端子１５とを接続した状態で天面側から見た平面図である。また図７は、端子ピン７と接続端子１５とを接続した状態の電動機２０の部分断面図である。図７における部分断面は、図１のＡ−Ａにおけるものである。

図６に示すように、接続した状態では、合成樹脂注入溝４から注入された合成樹脂１６は充填量確認溝６の形状（台形）が浮かび上がることで、充填されたことが確認可能となる。また、合成樹脂１６を開口天面３よりも上部へ膨出させ場合には、充填量確認溝６の形状よりも周囲にはみ出した状態で広範囲にわたって合成樹脂１６を確認でき、これにより合成樹脂１６が開口天面３まで十分に充填されたこと、及び膨出も確認可能となる。膨出させることで、図７に示すように、接続端子１５の下面、すなわち開口天面３まで十分に樹脂が行き届くことが理解できる。
（変形例）
なお、上記実施の形態１では詳細を示さなかったが、図８に示すように、凹部２の側面に、開口天面３から底面２４の範囲で螺旋部１３を備える。螺旋部１３の形状に関しては例えば図８に示す形状、すなわち注入した合成樹脂１６を開口天面３側から底面２４方向への移動を促すものであればよい。つまり、螺旋部１３の凹凸および螺旋溝間隔は問わない。

螺旋部１３を設けることにより、合成樹脂１６を注入した際の底面への移動がスムーズとなり、空隙発生を一層抑制することで品質向上に貢献することができる。

本発明に係る電動機用端子台または電動機は、異種金属の接続部の保護を可能とするため、家電機器等に使用される電動機用端子台または電動機として有用である。

１端子台
２凹部
３開口天面
４合成樹脂注入溝
５抑制壁
６充填量確認溝
７端子ピン
８巻線
９接合用はんだ
１０接合部
１１貫通孔
１２合成樹脂溜まり部
１３螺旋部
１４接続用はんだ
１５接続端子
１６合成樹脂
１７クリアランス
１８鍔部
２０電動機
２１ステータ
２２継鉄部
２３接続部
２４底面
２５端部
２６起点
２７対向起点
２８逆側面
２９溝幅
３０ハッチング範囲

Claims

巻線を絡げられた端子ピンを貫通するための貫通孔を底面に設けたすり鉢形状の凹部と、
前記凹部の開口天面における端部よりもさらに前記凹部の中心軸から離れた位置を起点として前記凹部の側面まで掘り込まれた合成樹脂注入溝と、
前記合成樹脂注入溝の起点から前記中心軸を挟んで対向位置を対向起点として前記凹部において前記対向起点側の側面である逆側面まで掘り込まれた充填量確認溝と、
を備えた電動機用端子台。
前記合成樹脂注入溝の掘り込み深さよりも前記充填量確認溝の掘り込み深さを浅くすることで合成樹脂注入時の勢いを抑えるための抑制壁を前記充填量確認溝側に備えた請求項１記載の電動機用端子台。
前記凹部の底面径を前記貫通孔の径よりも大きくすることで前記凹部の底面に合成樹脂を溜めるための合成樹脂溜まり部を備えた請求項１または２に記載の電動機用端子台。
前記凹部の側面に合成樹脂の前記開口天面側から前記底面方向への移動を促す螺旋部を備えた請求項１から３のいずれかに記載の電動機用端子台。
前記貫通孔の径は、
貫通孔の径 ≧ （巻線の径×２＋端子ピンの径）×１．２
を満たす請求項１から４のいずれかに記載の電動機用端子台。
請求項１から５のいずれかに記載の電動機用端子台と、
前記電動機用端子台における前記貫通孔に前記底面から前記開口天面に向けて貫通する端子ピンと、
前記開口天面と同一平面を端子の下端として前記端子ピンとはんだ接続された接続端子とを備えた電動機。
前記開口天面よりも上部に位置する合成樹脂膨出部を備えた請求項６に記載の電動機。
前記合成樹脂部は、前記接続端子の厚みの２０％以上の位置まで膨出した請求項７記載の電動機。
請求項６から８のいずれかに記載の電動機を備えた送風装置。
請求項１から５のいずれかに記載の電動機用端子台における前記貫通孔に前記底面から前記開口天面に向けて端子ピンを貫通させる貫通工程と、前記貫通工程後に接続端子を前記開口天面と同一平面を端子の下端として前記端子ピンとはんだ接続する接続工程と、前記接続工程後に前記合成樹脂注入溝から合成樹脂を注入する注入工程とを備えた端子ピンと接続端子との接続方法。