(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下に、本発明に係る
固定子組立体、モールド電動機、および空気調和機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0014】
実施の形態.
図1は本発明の実施の形態1に係る電動機の固定子組立
30を基板側から見た斜視図である。
図2は
図1に示されるリード線配線部品
1の斜視図である。
図3はリード線配線部品
1に形成されたリード線端末保持部
15を中心とする拡大図である。
図4はリード線配線部品
1と
口出し部品6との間に形成された連結部
9を中心とする拡大図である。
図5はリード線配線部品
1の側面図である。
図6は
図5に示される連結部
9の切断箇所を説明するための第1の図である。
図7は
図5に示される連結部
9の切断箇所を説明するための第2の図である。
図8は電源リード線保持部品
4の斜視図である。
図9はセンサリード線保持部品
5の斜視図である。
図10はモールド固定子
60の斜視図である。
図11はモールド電動機
70の斜視図である。
図12はモールド電動機
70の製造工程を示す図である。
図13はモールド電動機
70を内蔵した空気調和機
100の構成図である。
【0015】
図1において固定子組立30は、環状の固定子10と、固定子10の軸方向の一端にて固定子10に組付けられたリード線配線部3と、リード線配線部3を構成するリード線配線部品1に組付けられる基板11と、リード線配線組立40とを備える。
【0016】
固定子10は、電磁鋼板が帯状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、および接着等で回転子(図示せず)のシャフト72(
図11参照)の軸方向に積層して成る固定子鉄心82と、絶縁部83と、絶縁部83にマグネットワイヤが巻回されて成る巻線84とを有して構成されている。
【0017】
絶縁部83は、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等の熱可塑性樹脂を固定子鉄心82と一体に成形され、または成形後に固定子10に組付けることで形成される。絶縁部83には、基板11側に突出した複数のピン81と、外部からの電源が供給される複数の端子12とが設けられている。
【0018】
マグネットワイヤの端末の一方は、端子12のフック部85に引回され、ヒュージングあるいは半田等で接合される。他方は、全相の端末がまとめられて中性点を形成する。
【0019】
なお、以下の説明では、固定子鉄心82の軸方向の端面外側、すなわち端子12を備える側を結線側と称し、その反対側を反結線側と称する。
【0020】
絶縁部83を構成する絶縁外壁83aは、巻線84が固定子鉄心82の外周側に倒れるのを防止し、絶縁外壁83aの結線側の軸方向端部には、リード線配線部品1を固定子10に取り付けるための複数のピン81が設けられている。
【0021】
絶縁部83を構成する絶縁内壁83bは、巻線84が固定子鉄心82の内周側に倒れるのを防止する。絶縁内壁83bの反結線側の軸方向端部には、固定子組立30をモールド成形する際、金型心金部に対して軸方向に当て止めされる突起(図示せず)が設けられている。
【0022】
なお、絶縁外壁83aの軸方向端部は、その高さが巻線84の軸方向における最大高さよりも若干高くなるように形成されている。また、巻線84は、その軸方向における高さが、絶縁外壁83aから絶縁内壁83bに向かうにつれて低くなるように形成される。この構成において、絶縁内壁83bの反結線側の突起(図示せず)の高さを、絶縁外壁83aの軸方向端部の高さと同じにした場合、巻線84までの距離を十分に確保することができる。そのため、固定子10の反結線側を下にした状態で金型心金部に固定子10を設置したとき、金型心金部に巻線84が当たることなく固定子10を安定して置くことができる。その結果、生産性が向上すると共に品質も向上する。
【0023】
リード線配線組立40は、巻線84に電源を供給する電源リード線8と、センサリード線7と、センサリード線7の端末に接続されたボードインコネクタ80とを有して構成されている。センサリード線7の端末は、固定子10がモールド成形された際にモールド内部となる側の端末を示し、ボードインコネクタ80はこの端末に接続される。
【0024】
基板11には、回転子の位置検出回路として、ホールIC等の電子部品が実装されている。ボードインコネクタ80は、基板11の反固定子側面に設置され、ボードインコネクタ80に設けられた端子(図示せず)が基板11に形成された端子挿入孔(図示せず)を介して基板11の固定子側面に表出する。端子挿入孔は、基板11上の配線パターンと結ばれているため、ボードインコネクタ80に設けられた端子が端子挿入孔に半田接合されることにより、センサリード線7は、基板11上の電子部品と電気的に接合される。
【0025】
これらのセンサリード線7と電源リード線8は、リード線配線部品1を用いて配線される。リード線配線部3はリード線配線部品1とリード線口出し部2とによって構成され、リード線口出し部2は、口出し部品6(
図2参照)と電源リード線保持部品4(
図8参照)とセンサリード線保持部品5(
図9参照)とによって構成される。
【0026】
図2において、リード線配線部品1は、PBT等の熱可塑性樹脂を成形して環状に形成され固定子10に組付けられる環状板部1aと、環状板部1aの外周と対向する位置にて径外側に向かって設けられる口出し部品6とを備える。
【0027】
環状板部1aの外周側には、固定子10にリード線配線部品1を組付ける際に使用される4つの取付け足13が形成される。各取付け足13は環状板部1aの外側に張り出し、取付け足13には、絶縁部83に設けられた端子12を挿入するための穴13aが形成されている。
【0028】
リード線配線部品1が固定子10に組付けられた際、取付け足13が固定子10の絶縁部83の設置面(図示せず)に当接する。このことにより、リード線配線部品1の軸方向の位置決めがなされる。また、絶縁部83のピン81が取付け足13の穴13aに挿入されることによって、リード線配線部品1の回転方向の位置決めがなされる。
【0029】
また、環状板部1aの外周側には、電源リード線8の数(3本)に対応する3つのリード線端末保持部15が形成されている。また、環状板部1aの外周側には、リード線端末保持部15と組みで設けられる芯線保持部20が形成されている。芯線保持部20はリード線端末保持部15と所定距離を隔てて設けられている。
【0030】
環状板部1aの内側には、基板保持部16が形成され、基板保持部16は、基板11を組付けるための一対の組付け足17aと、基板11を組付けるための一対の組付け足17bと、反固定子側に突出する複数の突起14とを有する。
【0031】
各組付け足(17a,17b)は薄肉構造であるため、モールド成形時に基板11が受ける成形圧力を分散させることができる。また、モールド成形時に突起14が金型に当接することにより、固定子10の軸方向の位置決めがなされる。
【0032】
環状板部1aの内側には、電源リード線8を口出し部品6からリード線端末保持部15まで引回すための内壁1bが形成されている。環状板部1aに配線される電源リード線8の軸方向の位置ずれを防止するため、内壁1bの径外側面には、径外方向に突出する位置ずれ防止用の突起19が形成されている。電源リード線8が内壁1bの径外側に沿って引回されたとき、内壁1bの突起により、電源リード線8の軸方向の位置決めがなされる。
【0033】
環状板部1aには、固定子10の端子12と電源リード線8の芯線21(
図3参照)とを挟み込む電極であるフック部85(
図1参照)の空間を確保するため、電極逃がし用の凹部18が形成される。
【0034】
図4において、環状板部1aの外側には、電源リード線8を口出し部品6の方向(径外側)に折り返すための折り返し部1cが形成されている。折り返し部1cの先端には、径内側に延びる位置ずれ防止突起1dが形成されている。
【0035】
また、環状板部1aの外周側には、連結部9が形成されている。連結部9は、一端が環状板部1aの外周部に接続され、他端が口出し部品6に接続され、環状板部1aから口出し部品6に向かって延び、かつ、反固定子側に突の湾曲状に形成されている。
【0036】
具体的に説明すると、
図5において、連結部9の一端9cは、環状板部1aの外周部から反固定子側に延び、所定の高さ(h)に達した後、径外方向に折れ曲がる。また、連結部9の他端9dは、口出し部品6の径内側から一端9cと並行に反固定子側に延び、所定の高さ(h)に達した後、径内方向に折れ曲がる。なお、図示例の連結部9は反固定子側に突の湾曲状に形成されているが、連結部9は、固定子側に突の湾曲状に形成してもよい。この場合、突起9bによる効果は得られないものの、浸水経路を遮断するという効果を得ることができる。また、図示例では、口出し部品6の軸方向の一方の面のみに連結部9が配置されているが、連結部9は、口出し部品6の軸方向の両方の面に配置してもよい。
【0037】
また、連結部9の反固定子側の頂部に相当する端部9aには、端部9aから反固定子側に所定の長さだけ延びる突起9bが形成されている。連結部9の詳細に関しては後述する。
【0038】
次に、電源リード線8の配線に関して説明する。3相分の電源リード線8は、概略120°に配置された固定子10の端子12まで引回される。
【0039】
電源リード線8はその端末の被覆が剥がされ、被覆の端末がリード線端末保持部15の壁15aの内側(図示せず)に接することによって、電源リード線8の位置決めがなされる(
図3参照)。リード線端末保持部15から引き出された電源リード線8の芯線21は、芯線保持部20まで引回される。リード線配線部品1が固定子10に組付けられた際、芯線21は固定子10の端子12と近接するように保持され、芯線21と端子12とがスポット溶接される。なお、環状板部1aには凹部18が設けられているため、電源リード線8は、環状板部1aの固定子側の平坦な面(リード線配線面)よりもさらに固定子側で引回される。
【0040】
また、環状板部1aの内壁1bには、位置ずれ防止用の突起が形成されているため、電源リード線8の軸方向の位置決めがなされる。
【0041】
リード線配線部品1が固定子10に組付けられた際、電源リード線8は、内壁1bの径外側に沿って口出し部品6側に引回され、折り返し部1cで口出し部品6の方向に折り曲げられる。そして、電源リード線8は、口出し部品6の電源リード線用の保持突起(図示せず)に嵌め込まれることによって保持される。
【0042】
なお、口出し部品6の中心の溝6gに配線される電源リード線8は、3つの組みのリード線端末保持部15および芯線保持部20の内、口出し部品6から最も離れた場所(環状板部1aの周りを基板保持部16の位置から約180°回転移動した場所)に位置するリード線端末保持部15および芯線保持部20に到るまで、反時計方向に引回される。
【0043】
口出し部品6の両側の溝6gに配線される2つの電源リード線8は、口出し部品6の近傍のリード線端末保持部15および芯線保持部20まで引回される。これらの電源リード線8の一方は、最も離れた位置に配線される電源リード線8の径外側を引回される。
【0044】
そして、電源リード線8およびセンサリード線7は、リード線配線部品1に保持され、口出し部品6より固定子外部に表出される。
【0045】
図4において、リード線配線部品1は、リード線固定部6jと、一対の係り止め部6aと、一対の係り止め部6bと、センサリード線用の溝6fと、溝6fと環状板部1aとの間に形成されセンサリード線7を保持する複数の保持突起6hと、電源リード線用の溝6gとを備える。なお、リード線固定部6jの溝6g側の面には、溝6gと環状板部1aとの間に、電源リード線8を保持するための複数の保持突起(保持突起6hに相当するもの)が形成されている。
【0046】
各係り止め部6aは、リード線固定部6jの周方向側面から周方向に延びた後、径外側に屈曲するように形成され、その先端部は鉤状に形成されている。各係り止め部6aの先端とリード線固定部6jとの間には、径外側に開口する開口部6dが形成される。開口部6dには、センサリード線保持部品5の係り止め足5b(
図9参照)が挿入される。このことにより、係り止め足5bが係り止め部6aの端部に係止されて、センサリード線保持部品5が保持される。
【0047】
各係り止め部6bは、リード線固定部6jの周方向側面から径内側に延び、その先端部は鉤状に形成されている。各係り止め部6bの先端とリード線固定部6jとの間には、径内側に開口する開口部6cが形成される。開口部6cには、電源リード線保持部品4の係り止め足4b(
図8参照)が挿入される。このことにより、係り止め足4bが係り止め部6bの端部に係止されて、電源リード線保持部品4が保持される。
【0048】
図8に示される電源リード線保持部品4は、電源リード線固定部4dと、電源リード線固定部4dに形成され電源リード線8を納めるための溝4aと、電源リード線固定部4dの溝4aが形成される面から鉛直方向に延びる一対の係り止め足4bと、電源リード線固定部4dから径内側に延びる一対のリブ4cと、リブ4cを連結する連結部4eとを備える。各係り止め足4bの端部には突起4fが設けられている。
【0049】
リード線配線部品1に電源リード線8が配線された後、係り止め足4bを口出し部品6の係り止め部6b(
図2参照)に係止させることによって、電源リード線保持部品4が口出し部品6に組付けられる。電源リード線保持部品4が口出し部品6に係り止められた際、電源リード線保持部品4のリブ4cが環状板部1aに当接することにより、電源リード線8がリード線口出し部2(
図1参照)の外側に表出する量を抑えることができる。
【0050】
図9に示されるセンサリード線保持部品5は、センサリード線固定部5cと係り止め足5bとを有する。センサリード線固定部5cのリード線側の面には、センサリード線7を保持する複数の溝5aが形成されている。係り止め足5bはL字状に形成され、係り止め足5bは、
図2に示される口出し部品6の開口部6dに挿入されて、その端部が口出し部品6の係り止め部6aの基部に係り止めされる。
【0051】
次に、基板11は基板保持部16に組付けられる。その後、ボードインコネクタ80が基板11に半田付けされる。センサリード線7は、リード線配線部品1に電源リード線8が配線されている面とは反対側の面(リード線配線部品1の反固定子側面)において、口出し部品6に向って引回される。そして、センサリード線7は、口出し部品6の保持突起6hと電源リード線保持部品4の係り止め足4bとにより軽く保持される。
【0052】
センサリード線7が口出し部品6に引回された後、リード線配線部品1の径外側からリード線配線部品1の中心の方向にスライドさせるようにセンサリード線保持部品5が取付けられる。このとき、係り止め足5bが係り止め部6aに嵌め込まれる。このことによりセンサリード線保持部品5が口出し部品6に組付けられる。
【0053】
リード線配線部品1は、各リード線が配線された後、固定子10に組付けられる。その際、取付け足13の穴13aには固定子10のピン81が表出し、このピン81が熱溶着、超音波溶着などされることで、リード線配線部品1が固定子10に固定される。その後、芯線21と端子12とにスポット溶接が施され、電源リード線8と端子12とが電気的に接続されて、固定子組立30が得られる。
【0054】
このように、電源リード線8がリード線配線部品1の固定子側面に引回され、センサリード線7がリード線配線部品1の反固定子側面に引回される。このことにより、各リード線をリード線配線部品1に組付ける作業が容易化され、コストの低減と品質の向上とを図ることができる。
【0055】
また、各リード線が環状板部1aの複数の突起19で保持されて、各リード線の軸方向の位置ずれが防止されるため、品質の向上を図ることができる。
【0056】
また、口出し部品6には、2種類の係り止め部(係り止め部6aおよび係り止め部6b)が用いられている。そのため、各リード線をリード線口出し部2へ強固に組付けることができ、信頼性が向上し、それに伴って品質の向上を図ることができる。
【0057】
さらに、電源リード線保持部品4の係り止め足4bは、センサリード線7の保持にも使用されるため、センサリード線7の組立てが容易化され、コストの低減を図ることができ、また、品質の向上を図ることもできる。
【0058】
次に連結部9に関して説明する。固定子組立30が組み立てられた後、連結部9は、
図6に示される一点鎖線の切断箇所Aで切断される。すなわち、連結部9の反固定子側の端部9aが、環状板部1aに対して略並行、かつ、突起9bと共に直線状に切断される。このことにより、環状板部1aと口出し部品6とが分離される。従って、リード線口出し部2とモールド樹脂との隙間や界面から浸入した水の浸水経路が遮断され、固定子10の品質の向上を図ることができる。
【0059】
また、連結部9の端部9aが、環状板部1aと略並行に切断されることにより、環状板部1a側に位置する連結部9の一端9cと、口出し部品6側に位置する連結部9の他端9dとが、それぞれ反固定子側に向かう突状に残る。すなわち、切断後の連結部9の一端9cおよび他端9dは、非同一直線状に配置される。そのため、環状板部1aは、口出し部品6から所定距離(隙間)隔てた位置に設置される。従って、上記の隙間が何らかの要因で小さくなった場合でも、環状板部1aと口出し部品6との間には浸水経路が形成されることがなく、固定子10の品質の向上を図ることができる。
【0060】
さらに、この切断作業は、一度の切断工程のみで行うことができ、かつ、一種類の切断工具のみで行うことができる。そのため、製造コストの低減を図ることができ、また電動機を製造する際の作業スペースが最小限で済み、また製造工程の簡素化を図ることができる。
【0061】
なお、連結部9の切断箇所は、
図6の切断箇所Aに限定されるものではなく、
図7に示される一点鎖線の切断箇所Bでもよい。すなわち、連結部9は、突起9bを残すようにして、その端部9aの一部を含む径外側の屈曲部分がL字状に切断される。このことにより、環状板部1aと口出し部品6とが分離される。そのことにより、上述した浸水経路が遮断され、固定子10の品質の向上を図ることができる。
【0062】
また、この切断工程では、環状板部1aに突起9bが残るため、固定子組立30をモールド金型に設置した際、
図7に示される金型当接面Cにおいて、突起9bがモールド金型に当接する。このことによって、精度良く固定子10の軸方向の位置決めを行うことができる。
【0063】
また、本実施の形態に係る固定子組立30では、リード線配線部品1とリード線口出し部2とが連結部9によって一体的に形成されている。従って、固定子組立30の搬送の際、各リード線に負荷がかかった場合でも、電源リード線8と巻線84との接合部や、センサリード線7と基板11との接合部などに負荷が係ることがなく、固定子組立30の品質の向上を図ることができる。
【0064】
以上のように組み立てられた固定子組立30は、BMC(バルクモールディングコンパウンド)等の熱硬化性樹脂(モールド樹脂)で成形される。このことによってモールド固定子60が得られる(
図10参照)。モールド固定子60の開口部62には、回転子(図示せず)およびブラケット74(
図11参照)が組み込まれる。
【0065】
固定子組立30のモールド成形の際、リード線口出し部2は、モールド成形の圧力により固定子10の中心から径外側に押し出される。そのため、リード線口出し部2は、固定子鉄心82に接触することなく、その位置が維持される。そのため、モールド成形時に各リード線が接触した状態で固定されることがなく、各リード線が接触する部分に空隙が生じることもない。従って、リード線口出し部2とモールド樹脂との隙間や界面から浸入した水が、各リード線の空隙を伝わって基板11に到るということがない。その結果、固定子10の品質の向上を図ることができる。
【0066】
また、固定子10を金型に設置した際、絶縁内壁83bの反結線側に形成された突起(図示せず)は、金型に形成された設置部で支えられる。この設置部は、例えば、固定子鉄心82の内径寸法より若干大きい外径の段付き部や、金型心金部の開口部設置面から固定子10側に突状に延びる複数の爪や、金型心金部の近傍のブラケット設置面から固定子鉄心82の内径とは繋がらない状態で延びる複数の突起などである。
【0067】
このように、固定子10が金型の設置部で支えられるため、モールド成形時に固定子10の外周部を金型(規制部材)で支える必要が無い。従って、モールド固定子60の外郭には、固定子鉄心82とモールド樹脂との間の境界面が形成されることがない。
【0068】
さらに、金型の突起で固定子10を支える場合、モールド固定子60を金型に設置したときでも、絶縁内壁83bの反結線側に形成された突起(図示せず)が固定子鉄心82の内径側に表出することがなくなり、水の浸入に対する抑制効果をより高めることができる。
【0069】
図11において、モールド固定子60には、ブラケット74を用いて、回転子のシャフト72と防水キャップ71とEリング73とが組付けられる。防水キャップ71はシャフト72とブラケット74との間からの水の浸入を防ぐためのものである。このことにより、生産性が良く、これに伴い品質が良く、かつ、コスト低減を図ることが可能なモールド電動機70が得られる。
【0070】
次に
図12を用いてモールド電動機70の製造工程を説明する。
(1)ステップ1:固定子鉄心82を製造する。併せて、リード線配線組立40とリード線配線部品1とを製造する。
(2)ステップ2:固定子鉄心82に巻線84が施される。併せて、リード線配線部品1にリード線配線組立40の電源リード線8が配線される。このとき電源リード線8の芯線21が芯線保持部20まで引回される。併せて、電源リード線保持部品4が製造される。
(3)ステップ3:リード線配線部品1に電源リード線保持部品4を組付ける。併せて、基板11を製造する。
(4)ステップ4:リード線配線部品1に基板11を組付ける。基板保持部16に組付けられた基板11には、ボードインコネクタ80の端子が半田付けされる。併せて、センサリード線保持部品5を製造する。
(5)ステップ5:リード線配線部品1にセンサリード線保持部品5を組付ける。
(6)ステップ6:固定子10にリード線配線部品1を組付け、リード線配線部品1の取付け足13から出るピン81を熱溶着し、固定子10の端子12と芯線21をスポット溶接する。
(7)ステップ7:リード線配線部品1の連結部9の端部9aを切断する。
(8)ステップ8:固定子組立30をモールド成形してモールド固定子60を製造する。併せて、回転子、ブラケット74等の部品を製造する。
(9)ステップ9:モールド固定子60に回転子などを組付けてモールド電動機70を製造する。
【0071】
図13には、本発明の実施の形態に係るモールド電動機70を内蔵した空気調和機100が示されている。空気調和機100は、室内機200と、室内機200に接続される室外機300とを備える。室内機200および室外機300には、送風機の駆動源としてモールド電動機70が設けられている。なお、モールド電動機70を室内機200および室外機300に設置する際には、モールド固定子60の外周側から径外側に延びる複数の取付け足61(
図10参照)が使用される。このようにモールド電動機70を空気調和機100の主要部品である送風機用電動機として用いることで、送風機用電動機の固定子内部への水の浸入が抑制され、低コストで品質の良い空気調和機100を得ることができる。
【0072】
以上に説明したように、本実施の形態に係るモールド固定子60は、センサ回路が実装された基板11と、固定子10の軸方向の一端に組み付けられ、巻線84に電力を供給する電源リード線8と基板11に接続されるセンサリード線7とが配線されるリード線配線部品1と、リード線配線部品1と所定距離隔ててリード線配線部品1の径外側に設けられ、モールド固定子60の外部にリード線を口出しする口出し部品6と
、一端9cがリード線配線部品1に接続され他端9dが口出し部品6に接続され、リード線配線部品1から口出し部品6に向かって延び、かつ、モールド固定子60の軸方向に突の湾曲状に形成され、リード線配線部品1と口出し部品6とを連結する連結部9と、を備える。この構成により、固定子10をモールド金型に設置する際、連結部9の軸方向側の端部9aを切断してリード線配線部品1と口出し部品6とを分離することによって、リード線口出し部2とモールド樹脂との隙間や界面から浸入した水の浸水経路が遮断され、固定子10の品質の向上を図ることができる。さらに、連結部9の切断作業は一度の切断工程のみで行うことができ、かつ、一種類の切断工具のみで行うことができるため、製造コストの低減を図ることができる。
【0073】
また、連結部9は、反固定子側に突の湾曲状に形成され、連結部9の反固定子側の端
部9aには、この端
部9aから反固定子側に延びる突起9bが形成されている。この構成により、固定子10をモールド金型に設置する際、突起9bを残すようにして端部9aの一部を切断することにより、リード線配線部品1と口出し部品6とを分離することができ、水の浸水経路を遮断することができる。また、リード線配線部品1側に突起9bが残るため、固定子組立30をモールド金型に設置した際、
図7に示される金型当接面Cにおいて、突起9bがモールド金型に当接する。このことによって、精度良く固定子10の軸方向の位置決めを行うことができ、固定子10の品質をより高めることができる。
【0074】
なお、本発明の実施の形態にかかるモールド固定子は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略するなど、変更して構成することも可能であることは無論である。