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 - Google Patents

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 Download PDF

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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 (10)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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。
  9. 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。
  10. 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。
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