JP7347949B2 - モータ用ステータ及び同製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コイルを構成している導線がターミナルに挟まれているモータ用ステータ及び同製造方法に関する。

モータは、コイルを構成している導線と、導線の一部と電気的に接続しているターミナルと、を有している。例えば、ブラシレスモータにおける導線とターミナルとの接続に関する従来技術として特許文献１に開示されている技術がある。

特許文献１に開示されているブラシレスモータは、有底筒状のハウジングと、ハウジング内に収納されているステータと、ステータに設けられているＶ相コイル、Ｕ相コイル、Ｗ相コイルと、ハウジングの開口端側に取り付けられている保持部材と、保持部材に保持されている第１のターミナル～第３のターミナルと、を有している。

第１のターミナルは、Ｖ相コイルを構成している導線の一部と電気的に接続している。同様に、第２のターミナルは、Ｕ相コイルを構成している導線の一部と電気的に接続しており、第３のターミナルは、Ｗ相コイルを構成している導線の一部と電気的に接続している。

第１のターミナルは、端部が折り曲げられてＵ字状を呈しており導線を係止可能な係止部を有している。係止部は、導線の一部を係止可能な一対の平板部を有している。

このような形状の第１のターミナルを、ヒュージングにより導線と接合する方法について説明する。最初に、導線の一部を、一対の平板部の間に係止する。次に、一対の電極の間に、導線が係止された第１のターミナルを配置する。次に、一対の電極を用いて一対の平板部を加圧し、通電することで発熱させる。導線の被膜は、一対の平板部を介して加熱され、溶融する。芯線と一対の平板部が互いに密着して、導線とターミナルとは導通可能となる。

特許５２３７７６７号公報

ヒュージング後の一対の平板部は、導線を圧縮している。平板部の端部の角は、導線に当たっている。ブラシレスモータは、例えば、車両に搭載される。エンジンの振動や走行中の車体の振動は、ブラシレスモータに伝わる。この振動は、導線に対し、平板部の角が当たっている部位にも伝わる。導線とターミナルとの接続信頼性を高める上で、改良の余地がある。

本発明は、導線への負荷を軽減する技術の提供を課題とする。

請求項１による発明によれば、コアを覆っているインシュレータと、前記インシュレータに設けられたコイルを構成している導線と、この導線の一部と電気的に接続している一対の板状の接続部を備えているターミナルと、を有しているモータ用ステータにおいて、
前記接続部の厚みは一定であり、
一対の前記接続部の間に位置している前記導線が延びている方向を基準として、各々の前記接続部の両側の端部は、前記導線の断面中心から離れる方向に屈曲し、
前記インシュレータは、前記ターミナルが差し込まれている差し込み穴を有する第１の基部と、
前記第１の基部の差し込み穴が形成された面の一部から、前記ターミナルの差し込み方向に沿って、前記面から離れる方向に突出している第２の基部と、を備え、
前記ターミナルは、一方の端部が前記差し込み穴に差し込まれると共に他方の端部が回路基板等と接続する本体部と、前記本体部から互いに反対に周方向に延びている第１の腕部及び第２の腕部と、を有し、
前記第２の腕部は、前記接続部を有し、
前記第１の腕部は、第２の基部の外径側の面に当接している、ことを特徴とするモータ用ステータが提供される。

請求項２に記載のごとく、好ましくは、各々の前記端部の先端は、導線から離れている。

請求項３による発明によれば、コアを覆っているインシュレータと、前記インシュレータに設けられたコイルを構成している導線と、この導線の一部と電気的に接続している一対の板状の接続部を備えているターミナルと、を有しているモータ用ステータにおいて、
一対の前記接続部の間に位置している前記導線が延びている方向を基準として、各々の前記接続部の少なくとも一方の端部は、前記導線の断面中心から離れる方向に屈曲し、
前記インシュレータは、前記ターミナルが差し込まれている差し込み穴を有する第１の基部と、
前記第１の基部の差し込み穴が形成された面の一部から、前記ターミナルの差し込み方向に沿って、前記面から離れる方向に突出している第２の基部と、
第２の基部の端部から上方へ延びている柱部と、を備え、
前記ターミナルは、一方の端部が前記差し込み穴に差し込まれると共に他方の端部が回路基板等と接続する本体部と、前記本体部から互いに反対に周方向に延びている第１の腕部及び第２の腕部と、を有し、
前記第２の腕部は、前記接続部を有し、
前記第１の腕部は、第２の基部の外径側の面に当接し、
前記第２の基部の前記外径側の面と、前記柱部の外径側の面は、同一平面上の位置としている、モータ用ステータが提供される。

請求項１では、モータ用ステータは、コイルを構成している導線と、この導線の一部と電気的に接続している一対の板状の接続部を備えているターミナルと、を有している。一対の接続部の間に位置している導線が延びている方向を基準として、接続部の端部は、導線から離れる方向に屈曲している。即ち、接続部の端部は、導線の断面中心から遠ざかる構成である。そのため、導線に対して接続部の端部が食い込む量は、導線から離れるに連れて少なくなる。導線に加わる負荷を減らすことができる。

加えて、端部と直線部との境界は、湾曲している。この境界部分は、エッジ形状ではなく曲面であるため、導線にかかる圧縮荷重を分散することができる。

請求項２では、導線から離れる方向に屈曲している端部の先端は、導線から離れている。即ち、接続部の先端は、巻線に食い込んでいない構成である。そのため、接続部の先端は、導線に負荷を与えない。

実施例１によるモータ用ステータの斜視図である。 図１に示されたモータ用ステータ分解斜視図である。 図３（ａ）は、図１の３ａ線矢視図である。図３（ｂ）は、ｂ－ｂ線断面図である。 ヒュージング工程前のモータ用ステータを説明する図である。 図５（ａ）は、図４の５ａー５ａ線断面図である。図５（ｂ）は、電極により加圧されたターミナルを説明する図である。図５（ｃ）は、電極から外されたターミナルを説明する図である。 図６（ａ）は、比較例における、ヒュージング後のターミナルを説明する図である。図６（ｂ）は、ｂ部拡大図である。図６（ｃ）は、実施例における、ヒュージング後のターミナルを説明する図である。図６（ｄ）は、ｄ部拡大図である。

実施例を添付図に基づいて以下に説明する。なお、説明中、内径方向、外径方向、周方向、及び、軸方向（上下方向）は、モータ用ステータの中心線Ｃが基準となる。同一形状の部位に付される符号は、一部省略する。

図１及び図２を参照する。実施例によるモータ用ステータ１０は、例えば、乗用車のパワーステアリングやコンプレッサ、電動ポンプ等に内蔵される。モータ用ステータ１０は、積層された多数の電磁鋼板からなるコア１１と、このコア１１の上側を覆っている第１のインシュレータ２０と、コア１１の下側を覆っている第２のインシュレータ３０と、第１のインシュレータ２０及び第２のインシュレータ３０に設けられた第１のコイルＵ１、Ｖ１、Ｗ１、第２のコイルＵ２、Ｖ２、Ｗ２、第３のコイルＵ３、Ｖ３、Ｗ３と、第１のインシュレータ２０に取り付けられている第１のターミナル１５～第３のターミナル１７と、を有している。

図２を参照する。コア１１は、環状のヨーク１２と、ヨーク１２から内径方向に延びている９つのティース１３と、有している。各々のティース１３の先端部１３ａは、内径方向に向かうに連れて周方向に幅が広がっている。

第１のインシュレータ２０は、ヨーク１２の上側を覆うことが可能な第１の環状部２１と、各々のティース１３の上半分を覆うことが可能な９個の第１の巻付け部２２と、第１の環状部２１から軸方向に沿って上方に延出し周方向に断続的に設けられた９個の第１の長壁部２３（延出部）と、隣接する第１の長壁部２３同士の間に設けられ第１の長壁部２３よりも周方向の寸法が短い９個の第１の短壁部２４と、を有している。

第２のインシュレータ３０は、ヨーク１２の下側を覆うことが可能な第２の環状部３１と、各々のティース１３の下側を覆うことが可能な９個の第２の巻付け部３２と、第２の環状部３１から軸方向に沿って下方に延出している９個の第２の壁部３３と、を有している。

図３（ａ）を参照する。第１のターミナル１５は、下端５１ａが第１の長壁部２３に差し込まれると共に上端５１ｂが回路基板等と接続する本体部５１と、本体部５１から互いに反対に周方向に延びている第１の腕部５２及び第２の腕部５３と、を有している。

第１の長壁部２３は、本体部５１の下端５１ａが差し込まれている差し込み穴６１ａを有する第１の基部６１と、差し込み穴６１ａの開口端が表れている第１の基部６１の上面６１ｂの一部から上方に突出している第２の基部６２と、第２の基部６２の上面６２ａの端部から上方に延びている柱部６３と、を有している。

第１の基部６１は、周方向に巻線４０（導線）を案内可能な案内面２５を有している。案内面２５の上端には、外径方向に突出している２つの突出部２６、２６が設けられている。各々の突出部２６、２６の下方において、第１の環状部２１に溝２１ａが形成されている。

第１の腕部５２は、第２の基部６２の外径側の面６２ｂに当接している。なお、第２の基部６２の外径側の面６２ｂと、柱部６３の外径側の面６３ａは、同一平面上の位置としている。これらの外径側の面６２ｂ、６３ａは、第１のターミナル１５を差し込み穴６１ａに差し込む際の案内面である。

コイルＷ３を構成している巻線４０は、柱部６３の径方向の面６３ｂに案内され、第２の腕部５３と電気的に接続している。

第２の腕部５３は、ヒュージングが施される板状の一対の接続部７０、８０を有している。一対の接続部７０、８０は、内径側に位置している第１の接続部７０と、外径側に位置して第１の接続部７０と共に巻線４０を挟み込んでいる第２の接続部８０と、から構成されている。

図３（ｂ）を参照する。第１の接続部７０の両端部７２、７３は、内径側（巻線４０から離れる方向）に屈曲している。詳細には、第１の接続部７０は、巻線４０の断面中心Ｅに沿って直線状に延びている第１の直線部７１と、第１の直線部７１の一端７１ａを基点として、内径側に屈曲している第１の屈曲部７２と、第１の直線部７１の他端７１ｂを基点として、外径側に屈曲している第２の屈曲部７３と、を有している。

同様に、第２の接続部８０の両端部８２、８３は、外径側（巻線４０から離れる方向）に屈曲している。第２の接続部８０は、巻線４０の断面中心Ｅを基準として、第１の接続部７０と対称の構成である。詳細には、第２の接続部８０は、巻線４０の断面中心Ｅに沿って延びている第２の直線部８１と、第２の直線部８１の一端８１ａを基点として、外径側に屈曲している第３の屈曲部８２と、第２の直線部８１の他端８１ｂを基点として、外径側に屈曲している第４の屈曲部８３と、を有している。

次に、第１のターミナル１５の一対の接続部７０、８０に施されているヒュージングの工程について説明する。図４には、巻線４０と第１のターミナル１５を準備する準備工程と、巻線４０を第１のターミナル１５に係止する係止工程を経て、ヒュージング前の仕掛品であるモータ用ステータ１０Ａが示されている。

このモータ用ステータ１０Ａに設けられている第１のターミナル１５は、Ｕ字状を呈して巻線４０を係止している係止部９０を有している。係止部９０は、第１の平板部９１と、第１の平板部９１の下端から外径側の上方に向かって折り返されている折り返し部９３と、折り返し部９３から上方に延びて第１の平板部９１に径方向に対向している第２の平板部９２と、を有している。第２の平板部９２は、第１の平板部９１の外径側に位置している。コイルＷ３から引き出された巻線４０は、第１の平板部９１と、第２の平板部９２との間に係止されている。

図５（ａ）を参照する。ヒュージング工程について説明する。ヒュージングに用いる一対の電極９４、９５の加圧面９４ａ、９５ａの寸法Ｗ１は、第１の平板部９１（第２の平板部９２）の寸法Ｗ２よりも短い。このような一対の電極９４、９５の間に、巻線４０が係止されている第１のターミナル１５を配置する。

このとき、第１の平板部９１と第２の平板部９２との間に設けられた巻線４０が延びている方向を基準として、一対の電極９４、９５の加圧面９４ａ、９５ａから、第１の平板部９１の両端部９１ａ、９１ａ及び、第２の平板部９２の両端部９２ａ、９２ａがはみ出すように、第１のターミナル１５を電極９４、９５間に配置する。

図５（ｂ）を参照する。次に、電極９４、９５に電気を流すと共に第１の平板部９１及び第２の平板部９２を加圧する。巻線４０は、第１の平板部９１及び第２の平板部９２によって加圧される。巻線４０の皮膜は、第１の平板部９１及び第２の平板部９２を介して加熱されて溶解する。巻線４０の芯線と、第１の平板部９１及び第２の平板部９２とは、互いに接合される。

このとき、矢印９７、９７に示されるように、電極９４からはみ出した両端部９１ａ、９１ａは、電極９４の角９４ｂ、９４ｂを基点として、内径方向（断面中心Ｅから径方向に離れる方向）に屈曲する。矢印９８、９８に示されるように、電極９５からはみ出した両端部９２ａ、９２ａは、電極９５の角９５ｂ、９５ｂを基点として、外径方向（断面中心Ｅから径方向に離れる方向）に屈曲する。

図５（ｃ）を参照する。最後に、電極９４、９５を開いて、第１のターミナル１５を取り出す。第１の平板部９１は、第１の直線部７１と、第１の屈曲部７２と、第２の屈曲部７３と、から構成される第１の接続部７０に変形する。同様に、第２の平板部９２は、第２の直線部８１と、第３の屈曲部８２と、第４の屈曲部８３と、から構成される第２の接続部８０に変形する。

上記の第１のターミナル１５に対するヒュージング工程の説明は、第２のターミナル１６及び第３のターミナル１７についても適合する。第２のターミナル及び第３のターミナルの説明は省略する。

次に、実施例の効果について説明する。

図６（ａ）を参照する。比較例では、ヒュージングに用いる電極１００、１００の幅Ｗ３は、一対の平板部１０１、１０１の幅Ｗ４よりも広い。このような電極１００，１００が一対の平板部１０１、１０１を加圧すると、加圧後に形成された一対の接続部１０２、１０２は、巻線４０の断面中心Ｅに沿って、全体として直線状に延びた形状となる。そのため、図６（ｂ）に示されるように、接続部１０２の先端の角１０４は、巻線４０に食い込んだ状態となる。

図６（ｃ）を参照する。実施例では、第１の平板部９１と第２の平板部９２との間に設けられた巻線４０が延びている方向を基準として、第１の平板部９１の両端部９１ａ、９１ａ、及び、第２の平板部９２の両端部９２ａ、９２ａが電極９４、９５の加圧面９４ａ、９５ａからはみ出すように、第１のターミナル１５を電極９４、９５間に配置する。そのため、電極９４からはみ出した両端部９１ａ、９１ａは、電極９４の角９４ａ、９４ａを基点として、内径方向に屈曲する。同様に、両端部９２ａ、９２ａは、外径方向に屈曲する。

図６（ｄ）を参照する。第２の屈曲部７３は、先端７３ａに向かうに連れて、巻線４０から遠ざかる。巻線４０に対して第２の屈曲部７３が食い込む量は少なくなる。そのため、巻線４０に加わる負荷を減らすことができる。

加えて、第２の屈曲部７３の先端７３ａの角７３ｂは、巻線４０から離れている。第２の屈曲部７３の角７３ｂは、巻線４０に食い込んでいないため、巻線４０に対して負荷を与えない。

第２の屈曲部７３は、巻線４０に密着している密着部７４と、巻線４０から離れている離間部７５と、に分けられる。第１の直線部７１と密着部７４との境界７９は、湾曲しているため、巻線４０にかかる圧縮荷重は分散される。第１の屈曲部７２、第３の屈曲部８２、第４の屈曲部８３も同様の構成であり（図３（ｂ）参照）、同一の効果を有する。説明を省略する。

なお、本発明の作用及び効果を奏する限りにおいて、本発明は、実施例に限定されるものではない。

本発明のモータ用ステータは、車両に搭載するのに好適である。

１０…モータ用ステータ
１５…第１のターミナル
２０…第１のインシュレータ
２１…第１の環状部
２３…第１の長壁部
４０…巻線（導線）
５３…第２の腕部
７０…第１の接続部
７１…第１の直線部、７１ａ…一端、７１ｂ…他端
７２…第１の屈曲部
７３…第２の屈曲部、７３ａ…先端、７３ｂ…角
７４…密着部
７５…離間部
７９…境界
８０…第２の接続部
８１…第２の直線部
８２…第３の屈曲部
８３…第４の屈曲部
９０…係止部
９１…第１の平板部
９２…第２の平板部
９４…電極、９４ａ…角
９５…電極、９５ａ…角

Claims (3)

1. コアを覆っているインシュレータと、前記インシュレータに設けられたコイルを構成している導線と、この導線の一部と電気的に接続している一対の板状の接続部を備えているターミナルと、を有しているモータ用ステータにおいて、
   前記接続部の厚みは一定であり、
   一対の前記接続部の間に位置している前記導線が延びている方向を基準として、各々の前記接続部の両側の端部は、前記導線の断面中心から離れる方向に屈曲し、
   前記インシュレータは、前記ターミナルが差し込まれている差し込み穴を有する第１の基部と、
   前記第１の基部の差し込み穴が形成された面の一部から、前記ターミナルの差し込み方向に沿って、前記面から離れる方向に突出している第２の基部と、を備え、
   前記ターミナルは、一方の端部が前記差し込み穴に差し込まれると共に他方の端部が回路基板等と接続する本体部と、前記本体部から互いに反対に周方向に延びている第１の腕部及び第２の腕部と、を有し、
   前記第２の腕部は、前記接続部を有し、
   前記第１の腕部は、第２の基部の外径側の面に当接している、ことを特徴とするモータ用ステータ。
2. 各々の前記端部の先端は、前記導線から離れていることを特徴とする請求項１に記載のモータ用ステータ。
3. コアを覆っているインシュレータと、前記インシュレータに設けられたコイルを構成している導線と、この導線の一部と電気的に接続している一対の板状の接続部を備えているターミナルと、を有しているモータ用ステータにおいて、
   一対の前記接続部の間に位置している前記導線が延びている方向を基準として、各々の前記接続部の少なくとも一方の端部は、前記導線の断面中心から離れる方向に屈曲し、
   前記インシュレータは、前記ターミナルが差し込まれている差し込み穴を有する第１の基部と、
   前記第１の基部の差し込み穴が形成された面の一部から、前記ターミナルの差し込み方向に沿って、前記面から離れる方向に突出している第２の基部と、
   第２の基部の端部から上方へ延びている柱部と、を備え、
   前記ターミナルは、一方の端部が前記差し込み穴に差し込まれると共に他方の端部が回路基板等と接続する本体部と、前記本体部から互いに反対に周方向に延びている第１の腕部及び第２の腕部と、を有し、
   前記第２の腕部は、前記接続部を有し、
   前記第１の腕部は、第２の基部の外径側の面に当接し、
   前記第２の基部の前記外径側の面と、前記柱部の外径側の面は、同一平面上の位置としている、モータ用ステータ。

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