(57)【要約】【課題】巻線作業がより容易に行え、組み立て工数が削減されたＤＣブラシレスモータを提供する。【解決手段】ステータ１の軸方向の片側に、センサーＩＣ、駆動回路を備え、外周部に半径方向に設けた切り欠き部５ａが設けられた円板状の基板５と、コイル３の巻線の端末が接続された軸方向に突出した端子４ａを備え、ステータ１と基板５の間に配された円環状の端子台４とを備えている。端子台４の端子４ａは、基板５の切り欠き部５ａと嵌合し、端子４ａに接続されたコイル３の巻線の端末は、基板５と電気的に接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周部に極歯を有するステータコアと、前記ステータコアに巻回したコイルとを有するステータと、
前記ステータの軸方向の片側に配置され、前記コイルの巻線の端末が接続された軸方向に突出した端子を備えた円環状の端子台と、
前記ステータとの間で前記円環状の端子台を挟み、センサーＩＣ、駆動回路を備え、前記端子が嵌る嵌合部が設けられた円板状の基板と
を備え、
前記端子台の前記端子は、前記基板の前記嵌合部と嵌合し、
前記巻線の端末は、前記端子への接続部分において、前記基板と電気的に接合されていることを特徴とするＤＣブラシレスモータ。
【請求項２】
前記端子台は、前記ステータコアの軸方向に設けられた凹部と嵌合する軸方向に突出した部分を有することを特徴とする請求項１に記載のＤＣブラシレスモータ。
【請求項３】
前記端子台は絶縁材料により構成され、端子と一体であることを特徴とする請求項１または２に記載のＤＣブラシレスモータ。
【請求項４】
前記端子台は前記端子近傍に段差を有し、この段差部分を利用して前記巻線の接続部分が確保されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＤＣブラシレスモータ。
【請求項５】
前記端子台の前記端子の先端部の前記基板に嵌合する部分は、前記巻線が接続されていないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のＤＣブラシレスモータ。
【請求項６】
前記端子台の軸方向の前記端子および前記突出した部分を除いた軸方向の寸法Ａ、前記ステータコアに巻回したコイルの軸方向の外形寸法Ｂ、および前記ステータコアの軸方向の寸法Ｃが、Ａ＞１／２（Ｂ−Ｃ）を満たすことを特徴とする請求項２に記載のＤＣブラシレスモータ。
【請求項７】
前記基板は前記端子台側の面の前記嵌合部の周りにランド部が設けられ、
該ランド部に前記巻線の端末の前記端子への接続部分が、電気的接合部を介して接合されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のＤＣブラシレスモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイル端末の接続構造に特徴のあるＤＣブラシレスモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣブラシレスモータにおいて、コイルが巻回されたステータの軸方向の片面に、センサーＩＣ、駆動回路を備えた円板状の基板が設けられた構造が知られている。この構造においては、インシュレーターの端子に巻回されたコイル端末と基板の接続方法が複雑であり、基板とステータ、センサーＩＣの位置決めも必要であった。また巻線作業の後に基板部品への巻線端末の接続を行わなければならないため作業工程が多い。
【０００３】
これに関連した技術として、特許文献１には、ステータに筒状の基板受けを設け、この基板受けの円周端部に、制御基板の位置決めおよび掛かり止めする複数のリブと、先端が制御基板の外周部近くの面に当接して制御基板を受け止める複数のリブを突設し、制御基板を受け止めるリブの制御基板と接する面側に、ステータの巻線端部を仮止めのための溝部を制御基板の巻線取り付け用端子位置と一致するように設けたモータの構成が記載されている。
【０００４】
また特許文献２には、駆動回路およびセンサー回路基板に径方向への突起部を設け、この突起部にステータに巻かれた巻線を結線する構造において、突起部の巻き部分を一部分のみ結合することにより、結合しない部分が熱ストレスを吸収し、断線をなくすことができる構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４５４５５号公報
【特許文献２】特開２００７−１４３２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の方法では、端子に巻回されたコイル端末と基板の接続方法が複雑である。また、巻線作業の後に、基板部品への接続を行わなければならないため作業工程が多い。例えば、特許文献１に記載の技術では、巻線の仮止め、およびその取り外し、さらに制御基板への接続の作業が必要であり、工数が多い。また部品点数も多い。
【０００７】
また特許文献２に記載の技術では、基板の突起部が径方向に突出しているので、ステータに巻線を巻く巻線工程と、この巻線端部の基板突起部への絡げ工程は連続では出来ず、別工程となる。これは、小型ＤＣブラシレスモータにおいては、径方向のスペースが制約されるため、自動巻き可能な、径方向への突起部を形成することは容易でないからである。
【０００８】
このような背景において、本発明は、従来技術に比較して巻線作業がより容易に行え、組み立て工数が削減されたＤＣブラシレスモータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、内周部に極歯を有するステータコアと、前記ステータコアに巻回したコイルとを有するステータと、前記ステータの軸方向の片側に配置され、前記コイルの巻線の端末が接続された軸方向に突出した端子を備えた円環状の端子台と、前記ステータとの間で前記円環状の端子台を挟み、センサーＩＣ、駆動回路を備え、前記端子が嵌る嵌合部が設けられた円板状の基板とを備え、前記端子台の前記端子は、前記基板の前記嵌合部と嵌合し、前記巻線の端末は、前記端子への接続部分において、前記基板と電気的に接合されていることを特徴とするＤＣブラシレスモータである。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、端子が軸方向に突出しているので、径方向のスペースが制約された構造であっても、自動制御巻線機による端子への絡げ作業が行い易い。このため、ステータコアへの巻線の巻回作業とそれに続く端子台の端子への巻回の作業を自動制御巻線機により連続的に行うことができる。また、軸方向で端子台と基板とを接触させ、その際に端子台の端子を基板側の嵌合部に嵌合させることで、ステータコイル巻線端末の基板端子部分への位置合わせが完了する。このため、基板への巻線端末の接続が簡単となる。また、端子台と基板との位置合わせが、端子台の端子が基板の嵌合部に嵌ることで行われるので、基板の位置合わせが簡単となる。これらの理由により、従来技術に比較して巻線作業がより容易に行え、且つ、製造工程が簡略化できる構造のＤＣブラシレスモータが得られる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記端子台は、前記ステータコアの軸方向に設けられた凹部と嵌合する軸方向に突出した部分を有することを特徴とする。請求項２に記載の発明によれば、端子台の突出した部分がステータコアの凹部に嵌ることで、ステータコアと端子台の位置関係が決まる。このため、基板上のセンサーＩＣとステータコアとの位置関係を特別な治具を用いずに決めることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記端子台は絶縁材料により構成され、端子と一体であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記端子台は前記端子近傍に段差を有し、この段差部分を利用して前記巻線の接続部分が確保されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記端子台の前記端子の先端部の前記基板に嵌合する部分は、前記巻線が接続されていないことを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記端子台の軸方向の前記端子および前記突出した部分を除いた軸方向の寸法Ａ、前記ステータコアに巻回したコイルの軸方向の外形寸法Ｂ、および前記ステータコアの軸方向の寸法Ｃが、Ａ＞１／２（Ｂ−Ｃ）を満たすことを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の発明において、前記基板は前記端子台側の面の前記嵌合部の周りにランド部が設けられ、該ランド部に前記巻線の端末の前記端子への接続部分が、電気的接合部を介して接合されていることを特徴とする。請求項７に記載の発明によれば、半田、リフロー等により、端子に接続された巻線の端末とランド部との電気的な接合が行われる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、従来技術に比較して巻線作業がより容易に行え、組み立て工数が削減されたＤＣブラシレスモータが提供される。
【００１８】
請求項２に記載の発明によれば、端子台の突出部分とステータコアの凹部との嵌合により、基板とステータコアの位置決めを容易に行うことができる構造が提供される。
【００１９】
請求項３に記載の発明によれば、一体構造とすることで、部品コストおよび製造コストが抑えられる。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、段差部分を利用することで、確実な絡げ構造と自動制御巻線機による絡げの作業が行いやすい構造が実現される。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、端子の嵌合部への嵌合状態を確実に行える。
【００２２】
請求項６に記載の発明によれば、端子台の厚みによってステータの軸方向における位置を決めることができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明によれば、ランド部を利用して確実で信頼性の高い巻線の基板への電気的な接合を行える。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態のＤＣブラシレスモータの断面図である。
【図２】ステータを含む部分の分解斜視図である。
【図３】ステータを含む部分の分解斜視図である。
【図４】ステータを含む部分の分解斜視図である。
【図５】外側から半径方向に見た端子付近の側面部分図である。
【図６】図５の一部を拡大した拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（全体の構成）
図１は、実施形態のＤＣブラシレスモータの断面図である。図１には、実施形態のＤＣブラシレスモータ８が示されている。ＤＣブラシレスモータ８は、軸９を備えている。軸９には、円盤構造の保持部材１５が固定され、保持部材１５の外周には、多極着磁が施され、ロータ磁石となる永久磁石１２とされている。軸９、保持部材１５および永久磁石１２によってロータ１１が構成されている。
【００２６】
ロータ１１の軸９は、軸受１０ａにより上ケース１３に回転自在な状態で保持され、軸受１０ｂにより下ケース１４に回転自在な状態で保持されている。この構造により、ロータ１１が上ケース１３および下ケース１４に対して回転自在な状態とされている。
【００２７】
上ケースと１３と下ケース１４とは一体化され、ＤＣブラシレスモータ８の外装ケースを構成している。この上ケース１３と下ケース１４とにより構成される外装ケースの内側にステータコア２が保持されている。ステータコア２は、等角の位置に配置された６個の極歯２ｂを供え、各極歯２ｂには、ステータコイル（駆動コイル）となるコイル３が巻回されている。ステータ１の極歯２ｂの内側にロータ１１の永久磁石１２が隙間を有した状態で対向し、ステータ１の内周側にロータ１１が回転自在な状態で保持された構造とされている。
【００２８】
図２〜図４は、ステータ1を含む部分の斜視図である。図２には、ステータ２、端子台４、基板５を分離した状態が示され、図３には、基板５のみを分離した状態が示され、図４には、ステータ２、端子台４、基板５を結合した状態が示されている。なお、図３および図４には、ステータコア２にコイル３が巻かれた状態が示されている。
【００２９】
図２〜図４に示すように、ステータコア２は、略円環構造を有する端子台４と軸方向において結合し、端子台４は、円盤形状の基板５と結合している。略円環形状の端子台４は、絶縁材料により構成され、ステータコア２の軸方向に突出した位置決め突出部４ｂを備えている。ステータコア２の外周には、位置決め突出部４ｂが嵌る位置決め凹部２ａが設けられている。この位置決め凹部２ａに端子台４の位置決め突出部４ｂを嵌合させた状態で、ステータコア２と端子台４とを結合させることで、端子台４とステータ１（ステータコア２）相互間の位置決めが行われた状態での結合が行われる。
【００３０】
端子台４は、基板５側に軸方向に突出した端子４ａ（４ａ１、４ａ２）を備えている。端子４ａは、端子台４と一体に構成されている。端子４ａ１、４ａ２の周囲は、端子台４を軸方向に切り欠いた構造とされ、その突出長が稼がれている。
【００３１】
基板５は、略円形の形状を有した電子基板であり、中心部分に軸９が貫通する開口部が形成され、その表面にロータ１１の角度位置を検出するセンサーＩＣ６、コイル３に駆動電流を流す駆動回路（図示省略）が設けられている。基板５の縁の部分には、端子台４の端子４ａ（４ａ１、４ａ２）が嵌る切り欠き部５ａ（５ａ１、５ａ２）が設けられている。切り欠き部５ａ（５ａ１、５ａ２）は、端子が嵌る嵌合部の一例である。切り欠き部５ａ（５ａ１、５ａ２）周囲の基板５の表面には、導電パターンにより構成されたランド部５ｂ（５ｂ１、５ｂ２）が設けられている。ランド部５ｂは、基板５の回路パターンに繋がっている。
【００３２】
図５には、外側から半径方向に見た端子付近の側面部分図が示され、図６には、図５のＥの部分を拡大した拡大図が示されている。図６に示すように、端子５ａ２の根本の部分には、コイル３（図４参照）の巻線の端末が巻きつけられ絡げ部３ａとされている。絡げ部３ａからは、軸方向に端子４ａ２の先端部分が突出しており、この突出部分が基板５の切り欠き部５ａ２に嵌まり込んでいる。そして、絡げ部３ａが基板５側の切り欠き部５ａ２の周囲に設けられたランド部５ｂ２に接触し、絡げ部３ａとランド部５ｂ２とが、半田やリフロー等により構成された電気的接合部５ｃにより、電気的に接合されている。この点は、端子５ａ１の部分も同様である。この構造により、基板５とコイル３とは、端子台４を介して電気的に接続されている。
【００３３】
図１で示すように、ステータコア２に巻回したコイル３が、基板５と上ケース１３に当たらないように、ステータ１の軸方向の寸法およびその位置決めが行われている。具体的には、端子台４の軸方向の端子４ａおよび位置決め突出部４ｂを除いた寸法Ａ、ステータコア２に巻回したコイル３の軸方向の外形寸法Ｂ、ステータコア２の軸方向の寸法Ｃが、Ａ＞１／２（Ｂ−Ｃ）を満たすようにされている。また、上ケース１３の内側とステータコア２の間の軸方向寸法Ｄが、Ｄ＞１／２（Ｂ−Ｃ）を満たす寸法となるようにされている。
【００３４】
このような寸法関係とすることで、ステータ１の軸方向における位置が、端子台４の軸方向の寸法（高さ）Ａで決まり、またステータコア２に巻回したコイル３が、基板５と上ケース１３に当たらない構造としている。
【００３５】
（組立工程の一例）
以下、ステータ部分に係る組立工程の一例を説明する。まず、図２に示す状態において、端子台４の位置決め用突出部４ｂをステーコアタ２の位置決め凹部２ａに嵌め込むことで、端子台４をステータコア２に対して位置決めし、両者を結合する。例えばこの結合状態は、接着剤により固定される。
【００３６】
次に、６個の極歯２ｂに巻線を巻回し、６個のコイル３を形成する。そして、巻線の巻き始めの端末と巻き終わりの端末とを端子４ａ１と端子４ａ２の根本の部分に絡げる。この作業は、自動制御巻線機により行われる。この状態が図３に示されている。
【００３７】
次に、端子台４の端子４ａ１、端子４ａ２の位置を基板５の切り欠き部５ａ１、５ａ２に併せ、そこに嵌め込む。この際、絡げ部３ａがランド部５ｂ２に接触する（図６参照）。この状態で、半田やリフロー等により、図６の電気的接合部５ｃを形成し、絡げ部３ａとランド部５ｂ２との電気的な接合を行う。この電気的な接合は、端子４ａ１の部分の絡げ部（図示せず）とランド部５ｂ１とにおいても同様に行われる。なお、端子台４と基板５とは接着剤によって固定される。こうして図４に示す状態を得る。
【００３８】
（実施形態の優位性）
以上述べたように、本実施形態のＤＣブラシレスモータは、図１に示すように、内周部に極歯２ｂを有するステータコア２と、このステータコア２に巻回したコイル３とを有するステータ１を備えている。そして、図３、図４に示すように、ステータ１の軸方向の片側に配置され、コイル３の巻線の端末が接続された軸方向に突出した端子４ａ１、４ａ２を備えた円環状の端子台４と、ステータ１との間で端子台４を挟み、センサーＩＣ６、駆動回路を備え、外周部に半径方向に設けた切り欠き部５ａ１、５ａ２が設けられた円板状の基板５を備えている。ここで、端子台４の端子４ａ１、４ａ２は、基板５の切り欠き部５ａ１、５ａ２に嵌合し、端子４ａ１、４ａ２に接続されたコイル３の巻線の端末（例えば、図６の絡げ部３ａ）は、半田やリフロー等の電気的接合部５ｃにより基板５と電気的に接合されている。
【００３９】
この構成によれば、端子４ａ１、４ａ２を利用して、コイル３の巻線の端末処理、基板５への電気的な接合、および端子台４に対する基板５の位置決めが行われる。このため、製造工数が削減される。また、端子４ａ１、４ａ２は、軸方向に突出しているので、限られた空間においてその突出長を確保でき、また自動制御巻線機による巻回工程が行い易い構造とできる。このため、従来技術に比較して巻線作業がより容易に行える。
【００４０】
すなわち、端子４ａ１、４ａ２を切り欠き部５ａ１、５ａ２に嵌めることで、図６に代表的に示されるように、絡げ部３ａがランド部５ｂ２に接触し（あるいは近接し）、絡げ部３ａのランド部５ｂ２への位置合わせが行われる。このため、基板５への巻線端末の接続作業が簡単になる。より詳しく述べると、端子台４に基板５を組み付けることで、巻線の端末（絡げ部３ａ）の基板端子部（ランド部５ｂ）への位置合わせが行われるので、その後に半田付け工程やリフロー工程により、電気的接合部５ｃを形成し、両者の電気的な接合状態を固定化することで、コイル巻線端末の基板５への接続が完了する。この作業では、端子台４と基板５とを結合させることで、コイル巻線端末の基板に対する位置合わせが同時に行われるので、作業が簡単となる。また、配線を個別に基板に接続する場合に比較して配線の接続不良が発生し難くなる。
【００４１】
図２に示すように、端子台４は、ステータコア２の外周の軸方向に設けられた位置決め凹部２ａと嵌合する軸方向に突出した位置決め突出部４ｂを有している。この構造によれば、端子４ａの機能と相俟ってステータ１と基板５の位置決めが特別な治具を必要とせずに可能となる。このため、組立工程を簡素化が実現される。また、ロータ１１の回転角度位置を検出するためのセンサーＩＣ６のロータ１１に対する位置決めも、特別な治具を必要とせずに行うことができる。
【００４２】
端子台４は絶縁材料で、端子４ａと一体となった構造とされている。こうすることで、部品コストおよび製造コストが抑えられ、また端子４ａの位置決め部材としての精度を確保できる。
【００４３】
図５および図６に示すように、端子台４は端子４ａ２近傍に端子段差部４ｃを有し、この端子段差部４ｃを利用して巻線の接続部分となる絡げ部３ａのスペースが確保されている。こうすることで、確実な絡げ構造と自動制御巻線機による絡げの作業が行いやすい構造が実現される。
【００４４】
図６に代表的に示されているように、端子４ａ２先端の基板５に嵌合する部分（切り欠き部５ａ２に嵌る部分）は、巻線が巻き付けられておらず、絡げ部３ａとされていない。こうすることで、端子４ａ２の先端を突出させ、端子４ａ２を切り欠き部５ａ２に確実に嵌合させることができる。また、絡げ部３ａが切り欠き部５ａ２に入らない構造とすることで、切り欠き部５ａ２を過度に大きな寸法とする必要がなく、端子４ａ２の基板５に対する位置決め精度を高くできる。
【００４５】
図１に示すように、端子台４の軸方向の端子４ａおよび位置決め突出部４ｂを除いた軸方向の寸法Ａと、ステータコア２に巻回したコイル３の軸方向の外形寸法Ｂ、および前記ステータコアの軸方向の寸法Ｃが、Ａ＞１／２（Ｂ−Ｃ）を満たす関係とされている。こうすることで、特別な治具を必要とせずに、端子台４によってステータ１の軸方向における位置を決めることができ、製造工程が簡略化される。
【００４６】
図３に示すように、基板５は、端子台４側の面の切り欠き部５ａ１、５ａ２の周りにランド部５ｂ１、５ｂ２が設けられている。この構造によれば、図６に例示されるように、半田やリフロー等の電気的接合部５ｃによって、複雑な配線の接続工程を必要とせずに絡げ部３ａと基板５側の電子回路との電気的な接続が行われる。
【００４７】
（その他）
切り欠き部５ａは、端子４ａ１、４ａ２が嵌る凹部であればよく、切り欠き部５ａの代わりに底のある切り欠き構造、底のある開口構造、底のない開口構造を採用することもできる。この点は、位置決め凹部２ａも同じである。本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、ＤＣブラシレスモータに利用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１…ステータ、２…ステータコア、２ａ…位置決め凹部、２ｂ…極歯、３…コイル、３ａ…絡げ部、４…端子台、４ａ（４ａ１、４ａ２）…端子、４ｂ…位置決め突出部、４ｃ…端子段差部、５…基板、５ａ（５ａ１、５ａ２）…切り欠き部、５ｂ（５ｂ１、５ｂ２）…ランド部、５ｃ…電気的接合部、６…センサーＩＣ、８…ＤＣブラシレスモータ、９…軸、１０ａ、１０ｂ…軸受、１１…ロータ、１２…永久磁石、１３…上ケース、１４…下ケース、１５…保持部材。
【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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