特開 2022-92123 巻線構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022092123

(43)【公開日】2022-06-22

(54)【発明の名称】巻線構造

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/46 20060101AFI20220615BHJP

   H02K 3/04 20060101ALI20220615BHJP

   H02K 1/14 20060101ALI20220615BHJP

【ＦＩ】

H02K3/46 B

H02K3/04 J

H02K1/14 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020204712

(22)【出願日】2020-12-10

(71)【出願人】

【識別番号】390010168

【氏名又は名称】東芝ホームテクノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003063

【氏名又は名称】特許業務法人牛木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】目黒 貴博

(72)【発明者】

【氏名】杉山 恭平

【テーマコード（参考）】

5H601

5H603

5H604

【Ｆターム（参考）】

5H601AA03

5H601AA09

5H601BB12

5H601CC01

5H601DD02

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD22

5H601DD41

5H601EE03

5H601EE11

5H601EE18

5H601GA02

5H601GB04

5H601JJ06

5H601KK26

5H603AA09

5H603BB01

5H603BB12

5H603BB13

5H603BB19

5H603CA01

5H603CA05

5H603CB04

5H603CB11

5H603CB16

5H603CB18

5H603CC11

5H603CC17

5H603CD21

5H603CE01

5H604AA05

5H604AA08

5H604BB01

5H604BB14

5H604BB15

5H604BB16

5H604CC01

5H604CC05

5H604CC16

5H604DA14

5H604DB01

5H604PB03

5H604QA01

5H604QA04

5H604QB14

5H604QB17

(57)【要約】

【課題】導電ピンのみならず、手や専用の治具を使用せずに、巻線の端部を位置決めして半田接続部に直接接続できる巻線構造を提供する。
【解決手段】本発明の巻線構造１は、磁性材料で構成されるコア１６と、コア１６と一体でインサート成型されている樹脂部材１８と、樹脂部材１８のコア１６を囲む巻装部１８Ａに巻回される巻線１６とからなる。樹脂部材１８には、巻装部１８Ａに巻回する巻線１６のコイル部１６Ａから引き出された端部１６Ｂを絡げて、半田接続部であるランド３３に導く足部１８Ｃが形成される。予め樹脂部材１８と一体に形成された足部１８Ｃに巻線１６の端部１６Ｂを絡げるだけで、その巻線１６の端部１６Ｂが自ずとランド３３に導かれ、そこで巻線１６の端部１６Ｂとランド３３とを半田付け接続できる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁性材料で構成されるコアと、
前記コアと一体で成型されている樹脂部材と、
前記樹脂部材の前記コアを囲む巻装部に巻回される巻線と、からなり、
前記樹脂部材には、前記巻装部から引き出された前記巻線の端部を絡げて半田接続部に導く足部が形成されることを特徴とする巻線構造。

【請求項2】

前記足部は、前記巻線の端部の基端と先端をそれぞれ巻き付ける一対の係合片で構成され、
一方の前記係合片と他方の前記係合片との間に、前記半田接続部が位置することを特徴とする請求項１記載の巻線構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、巻線の端部を位置決めして半田接続部に接続するファンモータなどの巻線構造に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の薄型用ファンモータなどに組み込まれる巻線構造は、例えば特許文献１に示すような、導電ピンを利用して巻線を半田接続部に接続する導電ピンタイプと、例えば特許文献２に示すような、導電ピンを使用せずに巻線を半田接続部に直接接続する導電ピンレスの直接半田付けタイプがそれぞれ知られている。

【0003】

図４は、導電ピンタイプの巻線構造を有するファンモータの要部構成を示している。図中、１０１はファンモータの固定子ユニットで、これは磁性材料からなるコア１０２と、コア１０２を囲んで保持する樹脂部材１０３と、樹脂部材１０３に巻回される導電性の巻線１０５と、樹脂部材１０３に圧入固定される導電ピン１０６と、を主な構成要素とする。また、ここには図示しないが、固定子ユニット１０１には、導電性のパターンを有する絶縁基材に各種の電子部品を実装した回路基板が設けられる。

【0004】

導電ピンタイプでは、樹脂部材１０３に巻装される巻線１０５の端部１０５Ａを導電ピン１０６に向けて引き出して、ほどけない程度に何回か巻回した後に、その部分を回路基板の適所に貫通形成された導電性のスルーホールに挿通する。回路基板のスルーホールとパターンは電気的に通じており、巻線１０５の端部１０５Ａを含めて、導電ピン１０６と回路基板のスルーホールとを半田で接続すれば、回路基板から巻線１０５への通電が可能となる。

【0005】

図５は、直接半田付けタイプの巻線構造を有するファンモータの要部構成を示している。図中、１１１はファンモータの固定子ユニットで、これは磁性材料からなるコア１１２と、コア１１２を囲んで保持する樹脂部材１１３と、樹脂部材１１３に巻回される導電性の巻線１１５と、を主な構成要素とする。但しここでは、前述の導電ピン１０６は存在しない。１１６は、導電性のパターン１１７を有する絶縁基材１１８に各種の電子部品１１９を実装してなる回路基板であり、固定子ユニット１１１は回路基板１１６の一側面に載るように配設される。

【0006】

直接半田付けタイプでは、樹脂部材１１３に巻装される巻線１１５の端部１１５Ａを、回路基板の一側面に設けられたランド１２０に向けて引き出し、例えば手や特許文献２に開示されるような組立治具で保持して位置決めさせる。回路基板１１６のランド１２０とパターン１１７は電気的に通じており、巻線１１５の端部１１５Ａを回路基板１１６のランド１２０とを半田１２１で接続すれば、回路基板１１６から巻線１１５への通電が可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００５－２９９４１２号公報

【特許文献2】特開２０１８－１０７９０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

図４に示す導電ピンタイプの巻線構造は、導電ピン１０６に巻線１０５の端部１０５Ａを巻回するために、半田ディップなどの前作業が必要となる。また作業の際に、導電ピン１０６のエッジで巻線１０５を切る可能性がある。

【0009】

図５に示す直接半田付けタイプの巻線構造は、巻線１１５の端部１１５Ａがフリー状態となるため、手や専用の治具を用いて位置決めをしてから、ランド１２０のような半田接続部に半田付けをする必要がある。したがってどちらのタイプでも、何等の作業を行わなければ、巻線の端部を位置決めして半田接続部に接続できない煩わしさがあった。

【0010】

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、導電ピンのみならず、手や専用の治具を使用せずに、巻線の端部を位置決めして半田接続部に直接接続できる巻線構造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】

【0011】

本発明の巻線構造は、上記目的を達成するために、磁性材料で構成されるコアと、前記コアと一体で成型されている樹脂部材と、前記樹脂部材の前記コアを囲む巻装部に巻回される巻線と、からなり、前記樹脂部材には、前記巻装部から引き出された前記巻線の端部を絡げて半田接続部に導く足部が形成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

請求項１の発明によれば、予め樹脂部材と一体に形成された足部に巻線の端部を絡げるだけで、巻線の端部が自ずと半田接続部に導かれ、そこで巻線の端部と半田接続部とを接続することが可能となる。そのため、導電ピンのみならず、手や専用の治具を使用せずに、巻線の端部を位置決めして半田接続部に直接接続できる。

【0013】

請求項２の発明によれば、巻線の端部の基端と先端を、足部となる一対の係合片にそれぞれ巻き付けるだけで、一方の係合片と他方の係合片との間に張架された巻線の端部を、半田接続部に自ずと位置決めすることができ、巻線の位置決め精度の向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態を示す巻線構造を含むファンモータの縦断面図である。

【図2】同、樹脂部材に巻線を巻装する前の固定子ユニットを示す要部斜視図である。

【図3】同、樹脂部材に巻線を巻装した後の固定子ユニットを示す要部斜視図である。

【図4】同、従来の一例として、巻線の端部が導電ピンに巻き付けられたファンモータの要部写真である。

【図5】同、従来の別な一例として、巻線の端部が半田接続部に直接接続されたファンモータの要部写真である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付の図面を参照しつつ、本発明における好ましい巻線構造の一実施形態について詳しく説明する。なお、これらの全図面にわたり、共通する構成や部分には同一の符号を付すものとする。

【0016】

図１は、本実施形態の巻線構造１を組み込んだファンモータ２の断面を示している。電子機器の冷却装置となるファンモータ２は、有底状のケース３と、そのケース３の上部開口を覆うカバー４とにより、外部に露出する外郭部品が構成される。本実施形態のケース３は、金属製の底板部材５と、底板部材５の外周に立設する樹脂製の側周壁部材６とを組み合わせて構成されるが、単独の部材で構成してもよい。底板部材５には、ファンモータ２の内部に空気を取り入れるための吸気口７が設けられ、この吸気口７と直交する方向に、ケース３の側部には、ファンモータ２の外部に空気を吐出するための排気口（図示せず）が設けられる。

【0017】

吸気口７の略中央には、ブリッジ１１で吸気口７の周囲部にある底面部材５と繋がれた島状のモータ載置部１２が設けられ、モータ載置部１２の略中心には、円筒状のスリーブ１３が直立して設けられる。吸気口７は底板部材５にだけでなく、底板部材５に対向して配置される外郭部材のカバー４にも開口形成される。

【0018】

１５は、巻線１６（図２及び図３を参照）とコア１７との間に絶縁材料となる樹脂部材１８を介在して構成される固定子ユニットであり、１９は、ファンモータ２の外部から巻線１６に所定のタイミングで電流供給を行なうための基板としてのフレキシブル基板である。本実施形態の巻線構造１をなす固定子ユニット１５とフレキシブル基板１９は、何れもスリーブ１３に位置決めされてファンモータ２に取付け固定される。

【0019】

２１は、ファンモータ２の外郭部品の内部に設けられるファンである。ファン２１は、下端を開口したカップ部２２から外周に向けて放射状に複数枚のファンブレード２３を有し、且つカップ部２２の中心から下方に向けてシャフトとなる回転軸２４を備えて構成される。また、カップ部２２の内周面には、固定子ユニット１５のコア１７に対向して永久磁石によるマグネット２５が配置される。これらのファン２１とマグネット２５とにより、固定子ユニット１５に対して回動可能な回転子ユニット２６が構成される。

【0020】

モータ載置部１２から起立する煙突状のスリーブ１３には、回転子ユニット２６の回転軸２４を回動自在に軸支する軸受２８が内装される。ここでのファンモータ２は、ファン２１の回転軸２４に沿った垂直方向の寸法が、回転軸２４に直交する水平方向の寸法に対して極端に小さい扁平薄型形状を有しており、回転軸２４の下端にはファンモータ２の薄型化を阻害するような止め輪が設けられていない。代わりに本実施例では、ファンモータ２の薄型化を阻害しないように、板状のカバー４と略同一面に形成したフレーム２９を、ファンロック防止構造として備えている。

【0021】

フレーム２９は、単に吸気口７を複数に区画するためだけでなく、ファン２１を含む回転子ユニット２６が、回転時に軸受２８から上方に抜けようとする際に、ファンブレード２３の外周先端２３Ａがカバー４に干渉しないように、ファン２１の略中心がフレーム２９の凸部３１に点接触で第一に干渉する構造を有している。これにより、フレーム２９が回転子ユニット２６の上方への移動を規制して、回転子ユニット２６のファンブレード２３と回転軸２４が、カバー４と軸受２８の上下２箇所にそれぞれ干渉して保持されるファンロックが発生しないメカニズムとなっている。

【0022】

図示しないが、上記構成の完成したファンモータ２は、最終的にパソコンやタブレット等の薄型電子機器に内蔵される。そして、当該電子機器が動作するのに伴い、ファンモータ２の外部からフレキシブル基板１９を通じて、所定のタイミングで巻線１６に電流が供給されると、回転子ユニット２６を構成するマグネット２５と、固定子ユニット１５を構成するコア１７との間に発生する力で、回転軸２４を中心に回転子ユニット２６が回転する。これにより、相互に向かい合うケース３とカバー４の各吸気口７から、ファンモータ２の内部に吸い込んだ空気が、回転するファンブレード２３の外周方向に送り出され、ファンモータ２の排気口を通して電子機器の内部に向けて強制的な送風が行われる。

【0023】

次に、上記巻線構造１の詳細について、樹脂部材１８に巻線１６を巻装する前の固定子ユニット１５を示した図２と、樹脂部材１８に巻線１６を巻装した後の固定子ユニット１５を示した図３をそれぞれ参照して説明する。

【0024】

コア１７は、筒状に形成されるコア保持部１７Ａと、平面視でコア保持部１７Ａの外側部から放射方向に等間隔で配置されるＴ字状のティース１７Ｂとにより、例えば複数枚の電磁鋼板を積層した磁性材料で構成される。一方、電気絶縁性を有する樹脂部材１８は、コア１７におけるコア保持部１７Ａの外周からそれぞれのティース１７Ｂの基部１７Ｂ１を包囲するように形成される巻装部１８Ａと、ティース１７Ｂの先端部１７Ｂ２を上下方向から挟むように、巻装部１８Ａから外方に延設されるフランジ部１８Ｂと、ティース１７Ｂの先端部１７Ｂ２で露出し、完成状態のファンモータ２では回転子ユニット２６のマグネット２５に直接対向する外周面１７Ｂ３よりもさらに外方に突出して延設される足部１８Ｃと、により構成される。

【0025】

コア１７の各ティース１７Ｂに対応して、樹脂部材１８の巻装部１８Ａには、巻線１６のコイル部１６Ａがそれぞれ所定のターン数で巻回される。このコイル部１６Ａと繋がって、樹脂部材１８の巻装部１８Ａから引き出された巻線１６の巻終わり部となる端部１６Ｂが、樹脂部材１８の足部１８Ｃに絡げてフレキシブル基板１９の半田接続部となるランド３３に導かれる。足部１８Ｃは、巻線１６の端部１６Ｂの基端１６Ｂ１と先端１６Ｂ２をそれぞれ巻き付ける一対の係合片１８Ｃ１，１８Ｃ２で構成され、一方の係合片１８Ｃ１と他方の係合片１８Ｃ２とのほぼ中間に、フレキシブル基板１９のランド３３が配置される。また、一方の係合片１８Ｃ１は、巻線１６の端部１６Ｂの基端１６Ｂ１が係合片１８Ｃ１から脱落しないように、断面が凹状の溝部１８Ｄが形成されるのに対し、他方の係合片１８Ｃ２は、巻線１６の端部１６Ｂの先端１６Ｂ２を係合片１８Ｃ２に円滑に巻き付けるために、断面がＬ字状の段部１８Ｅが形成される。

【0026】

なお、最終的に巻線１６と半田（図示せず）で接続されるランド３３は、対をなす係合片１８Ｃ１，１８Ｃ２の間にあればどの位置あってもよく、例えば係合片１８Ｃ２の直下や近傍に設けられていてもよい。また、係合片１８Ｃ１，１８Ｃ２の間の直線状に沿って、ランド３３を一個のみならず、複数個並べて配置させることも可能であり、ランド３３の代わりとなる半田での接続が可能な別な半田接続部（例えば導電端子など）を配置させてもよい。回路基板となる可撓性のフレキシブル基板１９は、図示しないが導電性のパターンを有する絶縁基材に各種の電子部品を実装して構成され、巻線１６の端部１６Ｂをパターンに通じる導電性のランド３３に半田付け接続することで、フレキシブル基板１９から巻線１６への電流供給が可能となる。

【0027】

次に、上記構成の巻線構造１において、巻線１６をランド３３に接続するまでの巻線処理方法の手順を説明する。

【0028】

最初に、コア１７と樹脂部材１８とを一体化させた複合部品を得るために、コア１７の周囲に原料となるプラスチックを射出注入して、コア１７を樹脂部材１８にインサート成型する。本実施形態では、このインサート成型の際に、巻装部１８Ａやフランジ部１８Ｂと共に、樹脂部材１８で足部１８Ｃが形成されるので、従来のような別部材の導電ピンとは異なり、巻線１６の端部１６Ｂを絡げるための足部１８Ｃを樹脂部材１８の成型時に一体で形成でき、足部１８Ｃをわざわざ樹脂部材１８に取付け固定する手間がない。

【0029】

次に、図２に示す巻線１６を巻回する前の状態から、コア１７の各ティース１７Ｂの基部１７Ｂ１を囲む樹脂部材１８の巻装部１８Ａに、巻線１６となる導電性の線材をそれぞれ巻回し、所定のターン数のコイル部１６Ａを得たら、巻線１６のコイル部１６Ａから引き出された端部１７Ｂを樹脂部材１８の足部１８Ｃに絡げ、図３に示す破線で囲まれた箇所Ｓをフレキシブル基板１９のランド３３に半田付けする。

【0030】

具体的には、巻線１６のコイル部１６Ａを樹脂部材１８の巻装部１８Ａに巻回した状態で、巻線１６の端部１６Ｂを樹脂部材１８と一体に形成された足部１８Ｃの一方の係合片１８Ｃ１に導き、端部１６Ｂの基端１６Ｂ１を係合片１８Ｃ１の溝部１８Ｄからはみ出さない程度に何ターンか巻回する。次に、端部１６Ｂの先端１６Ｂ２に張力を加えながら、この端部１６Ｂの先端１６Ｂを足部１８Ｃの係合片１８Ｃ２に導き、そのまま係合片１８Ｃ２の段部１８Ｅに何ターンか巻回する。このとき、巻線１６の端部１６Ｂの基端１６Ｂ１は、一方の係合片１８Ｃ１から脱落しないように溝部１８Ｄに巻回されており、しかも端部１６Ｂの先端１６Ｂ２は、最初に段部１８Ｅの段差に突き合わせて、そこから他方の係合片１８Ｃ２の先端すなわち外側に向けて円滑に巻回させることができるので、巻線１６の端部１６Ｂを樹脂部材１８の足部１８Ｃに絡げる作業を、誰でも支障なく行なうことが可能になる。

【0031】

この後、フレキシブル基板１９を底部部材５の所定の位置に載せ、次いでその上からスリーブ１３にコア１７のコア保持部１７Ａを挿通すると、図３に示すように、樹脂部材１８の足部１８となる一対の係合片１８Ｃ１，１８Ｃ２の間に、フレキシブル基板１９のランド３３が位置するようになる。そのため、予め巻線１６の端部１６Ｂの基端１６Ｂ１と先端１６Ｂ２を、一対の係合片１８Ｃ１，１８Ｃ２に巻き付けておけば、係合片１８Ｃ１，１８Ｃ２との間に張架された巻線１６Ｂの端部１６Ｂが、フレキシブル基板１９の半田接続部となるランド３３の上方に自ずと位置決めされ、図３に示す箇所Ｓで、フレキシブル基板１９のランド３３に対して巻線１６の端部１６Ｂを円滑に半田付け接続することが可能となる。

【0032】

こうして本実施形態では、コア１７を樹脂部材１８にインサート成型する際に、樹脂部材１８と一体で一対の係合片１８Ｃ１，１８Ｃ２からなる足部１８Ｃを作り、その足部１８Ｃに巻線１６の端部１６Ｂを絡げて、フレキシブル基板１９のランド３３に半田付け接続することで、従来の導電ピンを使用しない巻線構造１を実現している。また、足部１８Ｃに巻線１６の端部１６Ｂを絡げることで、その端部１６Ｂを自ずとフレキシブル基板１９のランド３３に導いて位置決めすることができ、巻線への手作業を不要にできる。そのため、巻線１６への手作業の削減と、導電ピンレスによるコスト削減が期待できる。

【0033】

以上のように、本実施形態の巻線構造１は、磁性材料で構成されるコア１６と、コア１６と一体でインサート成型されている樹脂部材１８と、樹脂部材１８のコア１６を囲む巻装部１８Ａに巻回される巻線１６とからなり、樹脂部材１８には、巻装部１８Ａに巻回する巻線１６のコイル部１６Ａから引き出された端部１６Ｂを絡げて、半田接続部であるランド３３に導く足部１８Ｃが形成されている。

【0034】

この場合、予め樹脂部材１８と一体に形成された足部１８Ｃに巻線１６の端部１６Ｂを絡げるだけで、その巻線１６の端部１６Ｂが自ずとランド３３に導かれ、そこで巻線１６の端部１６Ｂとランド３３とを半田付け接続することが可能となる。そのため、導電ピンのみならず、手や専用の治具を使用せずに、巻線１６の端部１６Ｂを位置決めしてランド３３に直接接続できる。

【0035】

また、本実施形態の足部１８Ｃは、巻線１６の端部１６Ｂの基端１６Ｂ１と先端１６Ｂ２をそれぞれ巻き付ける一対の係合片１８Ｃ１，１８Ｃ２で構成され、一方の係合片１８Ｃ１と他方の係合片１８Ｃ２との間に、半田接続部となるランド３３が位置する構成となっている。

【0036】

この場合、巻線１６の端部１６Ｂの基端１６Ｂ１と先端１６Ｂ２を、それぞれ足部１８Ｃとなる一対の係合片１８Ｃ１，１８Ｃ２に巻き付けるだけで、一方の係合片１８Ｃ１と他方の係合片１８Ｃ２との間に張架された巻線１６の端部１６Ｂを、ランド３３に自ずと位置決めすることができ、巻線１６の位置決め精度の向上を図ることが可能となる。

【0037】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更可能である。例えば、本実施形態の巻線構造１を、ファンモータ以外の各種電子機器に適用することも可能である。また、コア１６や樹脂部材１８の形状や個数などは、上記実施形態に示したものに限定されず、巻線１６を樹脂部材１８の巻装部１８Ａにどのような形態で巻装するのかについても、特に限定はされない。

【符号の説明】

【0038】

１６ 巻線
１６Ｂ 端部
１６Ｂ１ 基端
１６Ｂ２ 先端
１７ コア
１８ 樹脂部材
１８Ａ 巻装部
１８Ｃ 足部
１８Ｃ１ 一方の係合片
１８Ｃ２ 他方の係合片
３３ ランド（半田接続部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】