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1. WO2020110591 - STATOR, MOTOR, AND VENTILATION DEVICE

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明 細 書

発明の名称 ステータ、モータ及び送風装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004  

先行技術文献

特許文献

0005  

発明の概要

0006   0007   0008   0009  

図面の簡単な説明

0010  

発明を実施するための形態

0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039  

産業上の利用可能性

0040  

符号の説明

0041  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8A   8B   9  

明 細 書

発明の名称 : ステータ、モータ及び送風装置

技術分野

[0001]
 本開示はステータ、モータ及び送風装置に関するものである。

背景技術

[0002]
 従来、モータにおいて、ステータの巻線端末と端子ピンが電気的に接合された端末接続部と、電源につながる引き出し線を有する基板とを接続する際、それぞれの接続にはんだ等を用いることが知られている。また巻線端末がアルミ線の場合には、電食防止のため外気を遮断するコーティングが施されることが知られている。
[0003]
 以下にその構成について、図9の従来のモータの接続部の一部断面図を参照しながら説明する。
[0004]
 図9に示すように端末接続部114は、端子ピン111に巻線端末112が絡げられ、端末接続はんだ113で接合されて形成される。そして、端末接続部114に、基板115が有する引き出し線に繋がる基板接続部116を、はんだ117で再度はんだ接続する。また、アルミ線の電食防止に際しては、端末接続部114をコーティング118で埋包し外気から隔離する。

先行技術文献

特許文献

[0005]
特許文献1 : 特開2017-221035号公報

発明の概要

[0006]
 このような従来の接続と保護の方法では、前工程で接続された巻線端末と端子ピンが、基板と端子ピンを接続するはんだによって覆われるため、既接続部の出来栄えの良否判断が困難であったり、アルミ線接続の場合、コーティング剤の充填精度についても目視では確認しきれず、非破壊での正確な確認が困難である。
[0007]
 また、巻線端末と端子ピンとを接続するはんだ部が、基板と端子ピンを接続するはんだ処理により再度加熱され、品質が安定しない課題も存在する。従って、品質を安定化できる接続構造が求められている。
[0008]
 そして、この目的を達成するために、本開示に係るステータは、環形状に形成された鉄心と、鉄心に巻回される巻線と、鉄心と巻線との間を絶縁するインシュレータと、基板と、巻線と基板とを接続する端子ピンと、を備える。基板は、基板を貫通して鉄心に対向する鉄心対向面と鉄心対向面の背面とを連通する貫通孔を備え、端子ピンは、貫通孔を貫通した状態で背面から鉄心とは逆方向に離隔した位置に巻線と接続された上部接続部と、貫通孔近傍にて上部接続部とは独立して基板と接続された下部接続部と、を備える。これにより所期の目的を達成するものである。
[0009]
 本開示によれば、ステータ製造の容易性から作業性改善による生産性向上と、出来栄えの見える化による品質向上が期待できる。

図面の簡単な説明

[0010]
[図1] 図1は、本開示の実施の形態に係るステータの平面図である。
[図2] 図2は、本開示の実施の形態に係るステータの一部断面図である。
[図3] 図3は、本開示の実施の形態に係るステータの一部拡大図である。
[図4] 図4は、本開示の実施の形態に係るステータの一部断面図である。
[図5] 図5は、本開示の実施の形態に係るスリットの上面視拡大図である。
[図6] 図6は、本開示の実施の形態に係るスリットの側面拡大図である。
[図7] 図7は、本開示の実施の形態に係るモータを示す斜視図である。
[図8A] 図8Aは、本開示の実施の形態に係る送風装置の底面図である。
[図8B] 図8Bは、本開示の実施の形態に係る送風装置の側面断面図である。
[図9] 図9は、従来の巻線の状態を示す簡略図である。

発明を実施するための形態

[0011]
 以下、本開示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、本開示を具体化した一例であって、本開示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、本開示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。
[0012]
 (実施の形態)
 本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
[0013]
 まず、図1および図2を用いて本実施の形態に係るステータ1について説明する。なお図1は、本実施の形態に係るステータ1の平面図、図2は図1に示すステータ1のA-A断面図である。
[0014]
 ステータ1は、送風装置60(図8A、図8B参照)に設けられるモータ50(図7参照)の一部を構成する部品として提供される。ステータ1は、ステータコアすなわち鉄心2と、インシュレータ3と、巻線4と、端子ピン12と、基板6とを備える。
[0015]
 鉄心2は、ステータ1の外周に位置する継鉄部7と、継鉄部7から内周側に突出する歯部(図示なし)とが一体に形成された複数の分割鉄心を環形状に接続して形成している。鉄心2は、隣接する継鉄部7が一体として形成された直線状の複数の分割鉄心を環状に加工し、あるいは別体として形成された複数の分割鉄心を継鉄部7で環状に接続して形成される。鉄心2の環形状における中心位置には、図示しないロータの回転軸15が位置する。
[0016]
 インシュレータ3は、主に鉄心2の継鉄部7から歯部の範囲を覆って構成される。巻線4は、インシュレータ3を介して複数の歯部に巻回される。つまり、インシュレータ3は、鉄心2と巻線4の電気的絶縁を図る役割を果たす。インシュレータ3は、リブ13(図3~図6)を備えるが詳細は後述する。
[0017]
 巻線4は、銅やアルミニウムの合金を主な素材とする導電線であり、インシュレータ3を介して鉄心2に巻回される。なお、巻線4は、要求される仕様に応じ巻回仕様が異なる。
[0018]
 端子ピン12は、インシュレータ3の上面、つまり基板6に対向する面に、基板6の方向に向けて立設され、回転軸15に平行に設けられる。端子ピン12は、主として導電素材で形成され、基板6上の銅箔8や巻線4と電気的に接続されることで、基板6と巻線4との電気的接続を仲介する。端子ピン12は、端末接続部5を備える。
[0019]
 基板6は、複数の電気的接点と、複数の電気的接点を接続する銅泊と、端子ピン12を貫通させる貫通孔16とを備える。基板6は、外部の例えばインバータ回路等と巻線4とを接続する。本実施の形態においては、基板6は、中心角を約160度とした中空円形の一部分をその輪郭とする。すなわち、基板6は、部分ドーナツ形状を有する。基板6は、回転軸15に垂直な平面上であって、鉄心2から回転軸15方向に所定の距離を離した位置に、回転軸15と中心を一致させて配置される。基板6は、鉄心2に対向する鉄心対向面6aと鉄心対向面6aの裏面に該当する背面6bとを備える。鉄心対向面6aは、図2において基板6の下方の面であり、背面6bは上方の面である。また基板6は、鉄心対向面6aと背面6bとを連通する貫通孔16と、貫通孔16に連通するスリット11とを備える。
[0020]
 貫通孔16は、内周やその周囲に導通素材としての銅泊を付して設けられる。
[0021]
 端末接続部5は、端子ピン12上に設けられ、上部接続部5aと、下部接続部5bとを備える。
[0022]
 上部接続部5aは、巻線4における巻回の終始端末と、端子ピン12とを電気的に接続する部位である。上部接続部5aは、端子ピン12が鉄心対向面6aから背面6b方向に貫通した状態で、端子ピン12の背面6b側の端部に設けられる。言い換えると、上部接続部5aは、背面6bから鉄心2とは逆方向に離隔した位置に設けられる。また、本実施の形態において上部接続部5aにおける巻線4と端子ピン12との接続は、はんだによる接続を一例にするが、アーク溶接やレーザー、ヒュージング接続など方法は問わない。
[0023]
 下部接続部5bは、貫通孔16の内周に付された導通素材と、端子ピン12とを、電気的に接続する部位である。下部接続部5bは、貫通孔16近傍に設けられ、本実施の形態では図2において設けられた貫通孔16に対して、はんだを背面6b側から流し込んで盛り付けることで端子ピン12と基板6とを電気的に接続する。
[0024]
 上部接続部5aと下部接続部5bとは、互いに離隔し、つまり独立して配置されることが好ましい。これにより下部接続部5bの形成時に、上部接続部5a、ひいては端子ピン12と巻線4との接続に、下部接続部5bの熱影響が及ぶことを抑制できる。ただし、完全に離間する必要はなく、上部接続部5aの下端に下部接続部5bの上端がわずかに接触する程度であれば、熱影響はないと判断できるため、本実施の形態における離間に該当する。
[0025]
 基板6と端末接続部5の構成詳細について、図3~図6を用い説明する。図3は、ステータの一部拡大図、図4は、ステータの一部断面図、図5はスリットの上面視拡大図、図6はスリットの側面拡大図である。なお、図3は、図1の部分Bの拡大図である。また、上面視とは、基板6における背面6b方向から基板6を見た場合を意味する。
[0026]
 基板6は、図3に示すように、基板6の一部を回転軸15方向に切り欠いて貫通孔16と接続するスリット11を備える。
[0027]
 スリット11は、貫通孔16において鉄心2の環形状における内周方向21に開口して設けられる。スリット11の開口幅は、例えば貫通孔16の直径よりも狭く形成される。
[0028]
 リブ13は、インシュレータ3に設けられ、巻線4の終始端末線10をスリット11に誘導するためのガイドとして機能する。リブ13は、インシュレータ3における端子ピン12の近傍であって、基板6の鉄心対向面6aに対向する上面に設けられる。リブ13は、インシュレータ3の内周近傍から鉄心2の中心に向けて延設されている。リブ13は、基板6が配置された状態では、図3に示した上面視において、スリット11を介して目視可能で配置される。つまり、リブ13は、上面視において基板6に全体が隠れるのではなく、リブ13の一部がスリット11の対向する片側よりスリット空間側に突出した状態で配置される。つまり、インシュレータ3と基板6とを組み合わせた状態において、リブ13の少なくとも一部がスリット11の下部に位置している。
[0029]
 続いて、ステータ1の組み立て手順について、図3~図6を用いて説明する。
[0030]
 まず、図5、図6に示すように、鉄心2に巻線4を巻回した後、終始端末線10をインシュレータ3から基板6方向に引き出す。引き出しの開始位置20は、鉄心2の中心からの半径方向の距離が端子ピン12と同じ位置かさらに外周側の位置が好ましい。終始端末線10を開始位置20から内周方向21に向けて引き出すとともに、リブ13の下面23、即ち鉄心2側の面を潜らせて端子ピン方向24に引き寄せる。続いて、終始端末線10が下面23を通過した後にリブ13の上面25、即ち端子ピン12の先端方向に引き出すとともに外周方向22に引き寄せて端子ピン12の先端近傍に絡げる。これにより、終始端末線10は、リブ13に誘導されて、端子ピン12の内周方向21から外周方向22の端子ピン12に導かれ、すなわち終始端末線10の方向が固定される。
[0031]
 この状態で、端子ピン12の先端にて、端子ピン12と巻線4とを例えばはんだにて固定する。固定する際に、巻線4が保護被膜等で覆われている場合には、巻線4の端子ピン12に絡げる部分について、あらかじめ保護被膜を剥がしておいてもよい。また、巻線4がアルミ線などの場合には、異種金属接続部の電食回避として、上部接続部5aに電食防止用のコーティングを施してもよい。これにより、上部接続部5aが形成され、図6の状態となる。この際、上部接続部5aの下端26は、インシュレータ3の上面よりも十分に離隔しており、また、基板6の背面6bからも十分に離隔している。
[0032]
 上部接続部5aが形成されると、続いて基板6の貫通孔16の中心と、端子ピン12の中心とを一致させて、端子ピン12の先端側すなわち上部接続部5a側からインシュレータ3方向に向けて、基板6を配置する。この際、上部接続部5aの径は貫通孔16の径よりも小さいため、上部接続部5aは貫通孔16を通過する。また、終始端末線10は、上部接続部5aの外周端よりもさらに外周から引き込まれているが、リブ13により方向が固定されているため、基板6が終始端末線10に触れることなくスリット11を通過することができる。また、基板6載置時のリブ13とスリット11の位置関係は、背面視にてスリット11の左右いずれか片側若しくは両側から確認できるようになっている。このため、基板6載置時に基板6のズレによるスリット11の片側の終始端末線10への接触を抑制し、接触により終始端末線10に発生するダメージリスクの回避や、終始端末線10のスリット11へ誘導を容易にすることができる。
[0033]
 基板6を載置すると、次に、背面6b側より貫通孔16の上部であって端子ピン12の周囲に接続用はんだ9を盛り付ける。これにより、端子ピン12と貫通孔16の銅泊とを電気的に接続する下部接続部5bが形成される。この際、接続用はんだ9が終始端末線10と接触してもよいし、接触しなくてもよい。ただし、特に巻線4が被膜に覆われたアルミ線であって、接続用はんだ9が終始端末線10と接触する場合には、下部接続部5bに用いられるはんだは被膜よりも融点の低い素材とするとよい。これにより、下部接続部5bのはんだ接続時においても被膜が維持され、意図しない電食を防止することができる。
[0034]
 ここで、上部接続部5aと下部接続部5bとの位置関係は、上部接続部5aが下部接続部5bより上部に位置する。また、上部接続部5aは、基板6載置後使用する接続用はんだ9が接触しない若しくは、接触しても熱的負荷が及ばないよう、離隔されている。これにより、端子ピン12と巻線4とを固定後の上部接続部5aが、再度加熱されることが無いため接続を安定化することができる。また、巻線4にアルミ線等を採用した場合、上部接続部5aをコーティングにより外気から遮断することが考えられる。本構成であれば電食対象部である上部接続部5aはその外周がさらにはんだ等にて覆われてはおらず、容易に目視可能なため、加工時におけるコーティング塗布の有無や状態等、品質の確認が容易となり、生産性向上と品質向上が期待できる。
[0035]
 図7は、本開示の実施の形態に係るモータ50を示す斜視図である。
[0036]
 図7に示すように、モータ50は、ステータ1と、回転軸15と、リード線51と、を備える。モータ50は、リード線51を介して給電され、ロータの回転軸15を回転させる。モータ50としては、例えばブラシレスDCモータなどがある。このように、本開示は、ステータ1を備えたモータ50として実現することができる。つまり、ステータ1を用いることによって、生産性及び品質を向上させたモータ50を実現することができる。
[0037]
 図8Aは、本開示の実施の形態に係る送風装置60の底面図である。図8Bは、本開示の実施の形態に係る送風装置60の側面断面図である。
[0038]
 図8A、図8Bに示すように、送風装置60は、モータ50と、筐体51と、羽根52と、を備える。筐体51には、吸込口53と吹出口54が設けられている。送風装置60は、回転軸15が羽根52を回転させることで吸込口53から空気を吸い込み、吹出口54から吸込んだ空気を排出する。送風装置60としては、例えばシロッコファンなどがある。このように、本開示は、ステータ1を有するモータ50を備えた送風装置60を実現することができる。つまりステータ1を用いることによって、生産性及び品質を向上させた送風装置60を実現することができる。
[0039]
 (変形例)
 なお、本実施の形態では、端末接続部5を、基板6における回転軸15側、すなわち中心に近い環形状における内周方向21に設けているが、端末接続部5を、環形状外径側、つまり継鉄部7近傍に設けても構わない。この場合、リブ13やスリット11も環形状における外周方向22に設けられるのが好ましい。環形状における外周方向に設けられる場合には、リブ13の延設方向も外周方向となる。

産業上の利用可能性

[0040]
 本開示に係るステータ等は、ステータ製造の容易性から作業性改善による生産性向上と、出来栄えの見える化による品質向上が可能なので、送風装置などの家電機器等に使用されるモータとして有用である。

符号の説明

[0041]
 1  ステータ
 2  鉄心
 3  インシュレータ
 4  巻線
 5、114  端末接続部
 5a  上部接続部
 5b  下部接続部
 6、115  基板
 6a  鉄心対向面
 6b  背面
 7  継鉄部
 8  銅箔
 9  接続用はんだ
 10  終始端末線
 11  スリット
 12、111  端子ピン
 13  リブ
 15  回転軸
 16  貫通孔
 20  開始位置
 21  内周方向
 22  外周方向
 23  下面
 24  端子ピン方向
 25  上面
 26  下端
 50  モータ
 60  送風装置

請求の範囲

[請求項1]
環形状に形成された鉄心と、
前記鉄心に巻回される巻線と、
前記鉄心と前記巻線との間を絶縁するインシュレータと、
基板と、
前記巻線と前記基板とを接続する端子ピンと、を備え、
前記基板は、
 前記基板を貫通して前記鉄心に対向する鉄心対向面と前記鉄心対向面の背面とを連通する貫通孔を備え、
前記端子ピンは、
 前記貫通孔を貫通した状態で前記背面から前記鉄心とは逆方向に離隔した位置に前記巻線と接続された上部接続部と、
 前記貫通孔近傍にて前記上部接続部とは独立して前記基板と接続された下部接続部と、を備えたステータ。
[請求項2]
前記基板は、
 前記基板の一部を切り欠いて前記貫通孔と接続するスリットを備えた請求項1記載のステータ。
[請求項3]
前記スリットは、
 前記貫通孔において前記鉄心の前記環形状における内周方向に設けられた請求項2に記載のステータ。
[請求項4]
前記スリットは、
 前記貫通孔において前記鉄心の前記環形状における外周方向に設けられた請求項2に記載のステータ。
[請求項5]
前記インシュレータは、
 前記鉄心対向面に対向する面に設けられ、前記スリットへ前記巻線を誘導するリブを備えた請求項2から4のいずれかに記載のステータ。
[請求項6]
前記リブは、
 前記上部接続部の方向からの上方視にて前記スリットを介して目視可能に配置された請求項5記載のステータ。
[請求項7]
前記上部接続部は、
 前記巻線とはんだにより接続された請求項1から6のいずれかに記載のステータ。
[請求項8]
前記下部接続部は、
 前記基板とはんだにより接続された請求項1から7のいずれかに記載のステータ。
[請求項9]
前記巻線は、
 被膜に覆われたアルミ線であり、
前記下部接続部に用いられる前記はんだの融点は、
 前記被膜の融点よりも低い、請求項8に記載のステータ。
[請求項10]
請求項1から9のいずれかに記載のステータを備えたモータ。
[請求項11]
請求項10に記載のモータを備えた送風装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8A]

[ 図 8B]

[ 図 9]