(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
極歯単位に分割積層した積層鉄心体と、前記積層鉄心体の極歯部に巻装するコイルと、前記コイルを前記積層鉄心体と電気的に絶縁する極歯単位のインシュレータと、前記インシュレータの極歯部毎に設けた２つの端子ピンとを具備し、前記コイルの巻始め部と巻終り部を前記２つの端子ピンにそれぞれ半田結線した積層鉄心体を環状に接合した固定子であって、前記端子ピンを貫通させて前記コイルを半田結線するスルーホール部を有する多層配線基板をさらに備え、前記インシュレータが芳香族ナイロンとガラス繊維と難燃剤と難燃助剤からなる樹脂成形品であることを特徴とした固定子。
【請求項２】
多層配線基板の端子ピンを貫通させるスルーホール部以外のスルーホール部を絶縁物であるレジスト膜あるいはそのレジスト膜の上をシルク印刷で覆った請求項１記載の固定子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動機の固定子で特に半田付け作業性の改善と絶縁性能の向上に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電動機の小型化、高性能化はもとより、各国の安全規格対応の必要性が高まっている。即ち、巻線の高密度化とコイルエンド部の省スペース化の必要性が高まる一方で、安全性の面より絶縁性能の確保と向上が必要となっている。
【０００３】
その中で、特にロボットやＮＣ工作機械や半導体製造装置の駆動源として使用されるＡＣサーボモータにおいてその傾向が著しい。それらの要求を満たすため、使用樹脂部材には極薄肉成形が可能で絶縁性能が高く、難燃グレードの高いものが要求されている。
【０００４】
以下に従来の電動機の固定子の構成について図１、２、３を用いて説明する。
【０００５】
１は極歯単位に分割積層した積層鉄心体、２は積層鉄心体１に巻装したコイル、３は積層鉄心体１とコイル２を電気的に絶縁するインシュレータで、前記積層鉄心体１の上下両端面に配設しており、以後エンドインシュレータと言うこととする。ここで、巻線の高密度化とコイルエンド部の省スペース化の達成のため、エンドインシュレータ３の材質としては極薄肉成形の可能な６６ナイロン等のポリアミド樹脂が多用されている。４は２つあるエンドインシュレータ３のどちらか片方に固定された２本の端子ピンで、巻装したコイル２の巻き始め部と巻き終わり部が機械的に巻き付けられた後、半田結線され、極歯単位体５を構成する。図示はしていないが、コイル２と積層鉄心体１を電気的に絶縁するため、積層鉄心体１のスロット側面部とコイル２の間にはフィルム状のインシュレータが配設されている。
【０００６】
図３に示すように、固定子完成品は極歯単位体を所定数環状に結合した積層鉄心組立品２１と、各極歯単位体に配設された端子ピン４全てを貫通するスルーホールを具備した多層配線基板２２とにより構成され、端子ピン４と多層配線基板２２のスルーホール部を半田結線して所定の回路に構成している。
【０００７】
図４は、従来の電動機の固定子の製造工程を示す。３１は極歯単位に分割積層した積層鉄心体を得る積層鉄心工程、３２は積層鉄心体とコイルを絶縁する絶縁材を積層鉄心体に装着する絶縁工程、３３は絶縁工程３２完了後の積層鉄心体にコイルを巻線する巻線工程、３４は巻線工程３３完了後のコイルの巻始めと巻終りを端子ピン４に巻き付けてディップ半田する半田結合工程、３５は半田結合工程３４で得られた積層鉄心体を環状に接合する接合工程、３６は接合工程３５で得られた積層鉄心体１の端子ピン４と多層配線基板２２を用いて所定の回路に結線する配線工程である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、極歯単位体における、コイルの巻始めと巻終りの両端部の半田結合の工程で、端子ピンを伝導する熱によりエンドインシュレータが熱変形し端子ピンが抜けたり、ディップ半田時の浸漬深さによってはエンドインシュレータが溶融すると同時に、半田がエンドインシュレータの表面に付着したりした。
【０００９】
そのため、抜けた端子ピンを所定の位置に再固定したり、絶縁距離の確保と絶縁耐量を維持するために付着した半田を除去する必要性から、製造工程が分断され作業能率が著しく低下し、コストアップとなる。
【００１０】
また、安全規格に適合するために樹脂材料には難燃性が要求されるが、一般的に難燃剤や難燃助剤を配合すると耐熱性が低下し、前記と同様に、端子ピンの抜けが発生する。また、小型化が必要な電動機の場合には、極薄肉成形が可能なガラス強化ポリアミド樹脂が多用されるが、アミンと酸の結合で重合したアミド基で構成されるため、一定の吸水性を有し、特に高湿環境下では絶縁抵抗の低下は避けられない。
【００１１】
さらに、所定数の極歯単位体を環状に接合した後、多層配線基板を用いて各コイルを結線する際、導通スルーホール又は補助スルーホールに半田ボールが付着する場合があり、前記の端子ピンの半田結合工程と同様に、絶縁耐量、絶縁距離の確保のために製造工程が分断され作業能率が低下し、コストアップとなる。
【００１２】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、難燃性と絶縁耐量と絶縁距離を確保し、高湿環境下でも絶縁抵抗を維持するとともに、作業能率の高い自動組立工程に適した電動機の固定子を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、極歯単位に分割積層した積層鉄心体と、前記積層鉄心体の極歯部に巻装するコイルと、前記コイルを前記積層鉄心体と電気的に絶縁する極歯単位のインシュレータと、前記インシュレータの極歯部毎に設けた２つの端子ピンとを具備し、前記コイルの巻始め部と巻終り部を前記２つの端子ピンにそれぞれ半田結線した積層鉄心体を環状に接合した固定子であって、前記端子ピンを貫通させて前記コイルを半田結線するスルーホール部を有する多層配線基板をさらに備え、エンドインシュレータがポリアミド樹脂の芳香族ナイロンとガラス繊維と難燃剤と難燃助剤とからなる樹脂成形品としたものである。前記芳香族ナイロンの高密度の結晶構造により、耐薬品性が高まり半田フラックスと反応しなくなり半田の付着が無くなる。また芳香族系成分の特徴として耐熱性があがり、ディップ半田工程に好適となる。即ち、ディップ半田時のフラックスの気化熱と蒸気によりエンドインシュレータへの熱の伝導量が規制され、熱変形と溶融がより起こりにくくなり端子ピンの抜けや半田の付着を防止できる。さらに、水分子が分子間結合するアミド基の数が少ないため吸水率が低くなり、高湿環境下等においても絶縁抵抗を高く維持できる。
【００１４】
また、各極歯単位体のコイルの結線に用いる多層配線基板において、端子ピン貫通用以外のスルーホール部をレジスト膜の上からシルク印刷したものである。導通スルーホール又は補助スルーホールの内径は０．８ｍｍから１．５ｍｍが多用されているが、レジスト処理の上にシルク印刷することにより、スルーホールの表面開口部をほぼ塞いでしまい、半田ボールの付着を防ぐことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために本発明は、極歯単位に分割積層した積層鉄心体と、前記積層鉄心体の極歯部に巻装するコイルと、前記コイルを前記積層鉄心体と電気的に絶縁する極歯単位のエンドインシュレータと、前記エンドインシュレータの極歯部毎に設けた２つの端子ピンとを具備し、前記コイルの巻始め部と巻終り部を前記２つの端子ピンにそれぞれ半田結線した積層鉄心体を環状に接合した固定子であって、前記端子ピンを貫通させて前記コイルを半田結線するスルーホール部を有する多層配線基板をさらに備え、前記エンドインシュレータが芳香族ナイロンとガラス繊維と難燃剤と難燃助剤からなる樹脂成形品であることを特徴とした固定子である。
【００１６】
このようにエンドインシュレータがポリアミド樹脂の芳香族ナイロンとガラス繊維と難燃剤と難燃助剤とからなる樹脂成形品としたものでは、難燃性を維持しつつ、前記芳香族ナイロンの高密度の結晶構造により、耐薬品性が高まり半田フラックスと反応しなくなり半田が付着しなくなる。また芳香族系成分の特徴として耐熱性があがり、それ自身の熱変形や溶融がおきにくくなり、ディップ半田による端子ピンの抜けや半田の付着が防止できる。さらに、芳香族ナイロンにおいては水分子が分子間結合するアミド基の数が少ないため吸水率が低く、絶縁抵抗を高く維持できる。
【００１７】
さらに本発明は、多層配線基板のスルーホール部に端子ピンを貫通させ、前記スルーホール部と前記端子ピンを半田結線したものである。
【００１８】
また本発明は、端子ピンを貫通させるスルーホール部以外のスルーホール部を絶縁物で覆ったものである。
【００１９】
さらに本発明は、絶縁物がレジスト膜の上にシルク印刷を施したものである。このように各極歯単位体のコイルの結線に用いる多層配線基板の、端子ピン貫通用以外のスルーホール部をレジスト膜の上からシルク印刷したものでは、スルーホールの表面開口部をシルクがほぼ塞いでしまう。その効果により、半田ボールと呼ばれる半田の付着を防ぐことができるといる作用を有する。
【００２０】
【実施例】
以下本発明の実施例について図面を参照して説明する。
【００２１】
（実施例１）
本実施例の構成は前記したように従来例とほぼ同じでエンドインシュレータ３の材料構成が従来例と異なるもので、ポリアミド樹脂として芳香族ナイロンを用い、ガラス強化材と難燃剤と難燃助剤が含まれる。従来の６６ナイロンが、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の重合体であるのに対して、本実施例の芳香族ナイロンはヘキサメチレンジアミンとテレフタル酸の重合体と、アミン異性体とテレフタル酸の重合体とからなる。このテレフタル酸の働きにより耐熱性が向上し、半田結合工程における熱変形や溶融が起こりにくくなる。さらに分子構造的に結晶構造が非常に高密度になるため、耐薬品性が高くなり半田フラックスと反応しなくなり、半田の付着が無くなるとともに、ディップ半田時のフラックスの気化熱と蒸気によりエンドインシュレータへの熱の伝導量が規制され、熱変形と溶融がより起こりにくくなり端子ピンの抜けや半田の付着が防止でき、ディップ半田工程に好適となる。加えて、芳香族ナイロンにおいては水分子が分子間結合するアミド基の数が少ないため吸水率が低く、絶縁抵抗を高く維持できる。
【００２２】
図５に各種ポリアミド樹脂の基本特性比較表を示す。ガラス強化６６ナイロンは芳香族ナイロンに比べて体積抵抗率が１桁低く、難燃グレードの６６ナイロンでは更に１桁低くなる。絶乾時の吸水率を比較すると、難燃グレード６６ナイロンは芳香族ナイロンの２倍となり高湿環境下における絶縁抵抗に不安がある。難燃グレード４６ナイロンも同様である。
【００２３】
図６に各種ポリアミド樹脂の高湿環境下における抵抗率の比較表を示す。体積抵抗率、表面抵抗率共に芳香族ナイロンが最も安定しているため、絶縁抵抗に関しても最も有利であることが分かる。
【００２４】
（実施例２）
実施例２の構成は図３において、多層配線基板の構造に関するものである。図７は、図３における多層配線基板の平面図であって、６１から６３は３相の口出し線を半田付けするためのスルーホールで、６４Ａから８７Ａは端子ピンを貫通するためのスルーホールで２４個あり、６４Ｂから８７Ｂは端子ピン貫通用のスルーホールの補助スルーホールで２４個ある。図８に６４Ａ、６４Ｂの近傍の部分断面図を示す。図８において、７１は銅箔パターンで７２はレジストで７３はシルクである。従来はシルク７３がなかったため補助スルーホール６４のレジスト上に半田ボールが付着する場合があった。この半田ボールが絶縁距離を短縮したり、多層配線基板上を移動し耐圧不良の原因になったりしていたので除去するための工数が必要であった。本発明では、シルク７３で補助スルーホールの表面が覆われるので半田ボールの付着は無くなる。
【００２５】
【発明の効果】
上記実施例から明らかなように、本発明によれば、電動機の固定子に使用するエンドインシュレ−タは芳香族ナイロンの高密度の結晶構造により、耐薬品性が高まり半田フラックスと反応しなくなり半田の付着が無くなる。また芳香族系成分の特徴として耐熱性があがり、ディップ半田工程に好適となる。即ち、ディップ半田時の半田フラックスの気化熱と蒸気によりエンドインシュレータへの熱の伝導量が規制され、熱変形と溶融がより起こりにくくなり端子ピンの抜けや半田の付着を防止できる。さらに、水分子が分子間結合するアミド基の数が少ないため吸水率が低く、絶縁抵抗を高く維持できる。
【００２６】
また、電動機の固定子において、コイルの結線に多層配線基板を使用し、工数低減をはかり、また、導通スルーホール又は補助スルーホールの内径を０．８ｍｍから１．５ｍｍ程度としたコイル結線用の多層配線基板のレジスト処理の上にシルク印刷することにより、スル−ホ−ルの表面開口部をほぼ塞ぎ、半田ボールの付着を防ぐ。
【００２７】
さらに、本発明によれば、難燃性と絶縁耐量と絶縁距離を確保し、高湿環境下でも絶縁抵抗を維持するとともに、作業能率の高い自動組立工程に適した電動機の固定子を得ることができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電動機の固定子の部分構成図の正面図
【図２】  電動機の固定子の部分構成図の右側面図
【図３】  電動機の固定子の断面図
【図４】  電動機の固定子の製造工程図
【図５】  各種ポリアミド樹脂の基本特性比較表を示す図
【図６】  各種ポリアミド樹脂の高湿環境下における抵抗率の比較表を示す図
【図７】  本発明の実施例を示す多層配線基板の平面図
【図８】  同多層配線基板の部分断面図
【符号の説明】
１  積層鉄心体
２  コイル
３  エンドインシュレータ
４  端子ピン
５  極歯単位体
２１  積層鉄心組立品
２２  多層配線基板
６４Ａ  端子ピン貫通スルーホール
６４Ｂ  補助スルーホール
７１  銅箔パターン
７２  レジスト
７３  シルク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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