モータ、ステータの製造方法、およびファン

【課題】コイルの導線端部を端子ピンに容易に絡げるとともに、導線の断線を防止しつつ、端子ピンをステータに強固に固定できる薄型モータを提供することにある。
【解決手段】中心軸を中心として回転するロータ２と、ロータ２を軸受部４１を介して回転可能に支持するステータ３とを備え、ステータ３は、中心軸から径方向外方に向かって伸びる複数のティース３６を備えたステータコア３１と、中心軸から径方向外方に向かって伸びる複数の端子ピン３２と、複数の端子ピン３２を支持する絶縁性の支持部３３とを有している。ティース３６の両面には絶縁膜３５が形成され、端子ピン３２は、ティース３６と端子ピン３２との間に絶縁膜が３５介されるように、ティース３６と支持部３２とで挟持され、ティース３６と支持部３２との周りに、導線が共巻きされてコイル３４が形成されている。導線の端部３４ａは、端子ピン３２に電気的に接続されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ、モータに使用されるステータの製造方法、およびモータを備えたファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器等の冷却に利用される遠心ファンや軸流ファンを駆動するモータは、中心軸を中心として回転するロータと、ロータを軸受部を介して回転可能に支持するステータとを備えている。ステータは、複数のティースを備えたステータコアと、ティースに導線を巻回して形成されたコイルとを備えている。そして、ティースに巻回された導線の端部が回路基板に電気的に接続されることにより、ステータに駆動電流が付与される。
【０００３】
ティースに巻回された導線の端部を回路基板に電気的に接続する方法としては、導線の端部を回路基板上ランド部に直接半田付けするのが一般的であるが、導線端部は作業者の手作業によって半田付け作業が行われるため、半田処理は困難であり、作業上断線の危険性が大きい。
【０００４】
そこで、特開平６−２５３４８２号公報には、ステータコアに装着されたインシュレータに端子ピンを軸方向に挿入して固定し、端子ピンの一端部にコイルの導線端部を絡げるとともに、端子ピンの他端部を回路基板の孔部に挿入して半田付けする技術が記載されている。このような方法により、半田付け工程が容易になるとともに、断線不良も低減できる。
【０００５】
さらに、モータの薄型化が進むと、次のような問題が生じる。すなわち、モータを薄型にするには、ステータと回路基板とのスペースを小さくする必要があるが、スペースが小さくなると、インシュレータに端子ピンを軸方向に挿入することが困難になる。また、ステータの軸方向の長さが短くなるため、端子ピンを強固に固定することが困難になる。
【０００６】
そこで、特開２０００−３２０４９６号公報には、ステータコアをなくして、いわゆるコアレスタイプのモータ構造にすることによって、モータを薄型化する技術が記載されている。コアレスタイプのモータは、文字通り、磁束を集めるためのステータコアがないため、効率良く磁束を回転力に変換することができない。
【０００７】
そこで、本出願人は、特開２００７−４９８９１号公報に、コイルの導線端部を端子ピンに容易に絡げるとともに、導線の断線を防止しつつステータの薄型化を図った技術を開示している。
【特許文献１】特開平６−２５３４８２号公報
【特許文献２】特開２０００−３２０４９６号公報
【特許文献３】特開２００７−４９８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本出願人が特開２００７−４９８９１号公報に開示した技術は、コイルの導線端部を端子ピンに容易に絡げることができる点で優れているが、端子ピンをガイド部である軸受ハウジングの外周面に沿って移動させる必要があるため、軸受ハウジングが長くなってしまう。そのため、モータの薄型化を図るためには、軸受ハウジングの薄型化がさらに必要となる。
【０００９】
本発明の目的は、コイルの導線端部を端子ピンに容易に絡げるとともに、導線の断線を防止しつつ、端子ピンをステータに固定できる薄型モータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面におけるモータは、中心軸を中心として回転するロータと、ロータを軸受部を介して回転可能に支持するステータとを備え、ステータは、中心軸から径方向外方に向かって伸びる複数のティースを備えたステータコアと、中心軸から径方向外方に向かって伸びる複数の端子ピンと、複数の端子ピンを支持する絶縁性の支持部とを有し、複数のティースの両面には絶縁膜が形成され、複数の端子ピンは、ティースと端子ピンとの間に絶縁膜が介されるようにティースと支持部とで挟持され、ティースと支持部との周りに導線が共巻きされてコイルが形成され、導線の端部が、端子ピンに電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
このような構成により、モータの薄型化が可能となり、かつ、コイルの導線端部を端子ピンに容易に絡げるとともに、導線の断線を防止しつつ、端子ピンをステータに固定できる。また、端子ピンを設ける方式の場合、半田付け作業の前に端子ピンに導線端部が固定される。次に端子ピンが回路基板上ランド部に半田付けされる。そのため、巻線のばらけを防止できるとともに、半田付け作業が容易となり、断線を防止できる。
【００１２】
本発明の他の側面において、上記ステータは、複数の支持部を連結する略環状の連結部をさらに備えていることが好ましい。これにより、複数の端子ピンを容易にステータに固定できる。
【００１３】
本発明の他の側面において、上記環状の連結部の内周面に、略円柱状の軸受ハウジングが一体的に形成されていることが好ましい。さらに、ステータコアは、複数のティースを連結する略環状のコアバックをさらに有し、コアバックの内周面が、軸受ハウジングの外周面に当接されて配設されていることが好ましい。これにより、ステータの組立を容易にできる。
【００１４】
本発明の他の側面において、上記端子ピンの径方向内方端部は、ティースと重なる位置まで伸びていることが好ましい。これにより、端子ピンをより強固にステータに固定できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、コイルの導線端部を端子ピンに容易に絡げるとともに、導線の断線を防止しつつ、端子ピンをステータに固定できる。また、巻線のばらけを防止できるとともに、半田付け作業が容易となり、断線を防止できる。これにより、薄型で信頼性の高いモータを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータを備えた遠心ファンの内部構成を示した部分断面図である。
【図２】本実施形態におけるステータの製造方法を示した斜視図である。
【図３】本実施形態におけるステータの製造方法を示した斜視図である。
【図４】本実施形態におけるステータの製造方法を示した斜視図である。
【図５】本実施形態におけるステータの製造方法を示した斜視図である。
【図６】支持部と端子ピンとの結合状態を示した一部拡大図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図７】端子ピンの構成を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態における説明では、中心軸に平行な方向を「軸方向」とし、中心軸を中心とする半径方向を「径方向」としている。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。さらに、他の実施形態との組み合わせも可能である。
【００１８】
図１は、本発明の一実施形態に係るモータ１０を備えた遠心ファン１００の内部構成を示した図で、中心軸Ｊを含む平面で切断した部分断面図である。
【００１９】
図１に示すように、モータ１０は、中心軸Ｊを中心として回転するロータ２と、ロータ２を軸受部４１を介して回転可能に支持するステータ３とを備えている。ステータ３は、ステータコア３１と、複数の端子ピン３２と、支持部３３とを有している。ステータコア３１は、中心軸Ｊから径方向外方に向かって伸びる複数のティース３６を備えている。複数の端子ピン３２は、中心軸Ｊから径方向外方に向かって伸びている。支持部３３は、複数の端子ピン３２を支持し、絶縁性である。なお、本実施形態において、「ティース」とは、ステータコア３１のうち、コアバック３７の外周部から径方向外側に向かって突出し、その周りに導線が巻回されてコイルを形成する部位をいう（図２参照）。
【００２０】
複数のティース３６の両面には、絶縁膜３５が形成されている。複数の端子ピン３２は、表面に絶縁膜３５が形成されたティース３６と支持部３３とで挟持されている。このとき、ティース３６と端子ピン３２との間には、絶縁膜３５が介されているため、端子ピン３２とティース３６とは、電気的に絶縁されている。さらに、ティース３６と支持部３３との周りに、導線が共巻きされてコイル３４が形成され、導線の端部３４ａが端子ピン３２に絡げられて電気的に接続されている。
【００２１】
また、支持部３３に対して、ステータコア３１とは反対側に、回路基板５０が配置されている。端子ピン３２は、回路基板５０に形成されたランド部（不図示）に、電気的に接続されている。
【００２２】
ここで、ロータ２は、略有蓋円筒状のロータホルダ２２と、ロータホルダ２２の側壁部の内側に固定された界磁用磁石２１と、を備えている。また、ロータホルダ２２の中央部に形成された開口には、シャフト４０が圧入されて固定され、ロータホルダ２２の側壁部の外周には、複数のインペラ７０が固定されている。
【００２３】
ステータ３は、軸受ハウジング３９の外周面に固定され、軸受ハウジング３９の内周面には、略円筒状の含浸軸受であるスリーブ（軸受部）４１が固定されている。スリーブ４１の内周面には、シャフト４０が圧入されて固定されており、これにより、ロータ２は、スリーブ４１を介してステータ３に回転可能に支持される。また、ステータ３は、軸受ハウジング３９を介してハウジング６０の底部に固定されている。
【００２４】
遠心ファン１００は、ロータ２に固定されたインペラ７０が回転することにより、ハウジング６０内に案内された空気が、ハウジング６０内で空気流路を形成して、ハウジング６０外へ送出される。
【００２５】
図２〜図５は、本実施形態におけるステータ３の例示的な製造方法を示した斜視図である。
【００２６】
まず、図２に示すように、中心軸から径方向外方に向かって伸びる複数のティース３６を備えたステータコア３１を用意する。複数のティース３６は、略環状のコアバック３７で連結されている。また、ステータコア３１の厚みは、０．２ｍｍ〜２ｍｍ程度にすることが好ましい。ステータコア３１は、数枚のステータコアが積層されて構成されているとよい。
【００２７】
また、複数のティ−ス３６の両面には、絶縁膜３５が形成されている。ここで、絶縁膜３５は、膜厚が０．０２ｍｍ〜０．２ｍｍ程度の薄膜にするために、電着塗装または粉体塗装等にて、形成することが好ましい。
【００２８】
次に、図３に示すように、中心軸から径方向外方に向かって伸びる複数の端子ピン３２を支持する、絶縁性の支持部３３を用意する。複数の支持部３３は、略環状の連結部３８で連結されており、連結部３８の内周面には、略円柱状の軸受ハウジング３９が形成されている。支持部３３、連結部３８および軸受ハウジング３９は、単一部材で一体的に形成されているのが好ましい。また、支持部３３は樹脂で形成され、支持部３３と複数の端子ピン３２とは、インサート成形もしくはアウトサート成形により結合されていることが好ましい。
【００２９】
ここで、支持部３３の厚さは、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。また、端子ピン３２は、板状の金属で構成されていることが好ましく、その厚さは、０．２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
つづいて、図４に示すように、用意したステータコア３１と支持部３３とを、中心軸を略一致させて当接する。このためには、軸受ハウジング３９の外周面を、ステータコア３１のコアバック３７の内周面に挿入するとよい。そして、複数の端子ピン３２を、ティース３６と支持部３３とで挟持する。このとき、ティース３６と端子ピン３２との間には、絶縁膜３５が介されているため、端子ピン３２とティース３６とは電気的に絶縁されている。
【００３１】
さらに、図５に示すように、ティース３６と支持部３３との周りに、導線を共巻きしてコイル３４を形成する。導線の端部３４ａは、端子ピン３２に絡げて回路基板と電気的に接続される。ここで、端子ピン３２の一部に、導線の端部３４ａを絡げる幅狭部３２ａを設けておけば、導線端部３４ａを端子ピン３２の定位置に容易に絡げることができる。さらに、幅狭部３２ａを設け、そこに導線端部３４ａを絡げたことで、径方向外方側および内方側への導線端部３４ａの移動を制限できる。
【００３２】
このような方法で製造されたステータ３は、複数の端子ピン３２が、表面に薄膜の絶縁膜３５の形成されたティース３６と支持部３３とで、挟持されているだけなので、ステータ３の軸方向の厚みを非常に薄くできる。また、ティース３６と端子ピン３２とは、中心軸Ｊから径方向外方に向かって同一方向に伸びているため、コイル３４の導線端部３４ａを、端子ピン３２に容易に絡げて接続できる。
【００３３】
また、端子ピンを設ける方式の場合、半田付け作業の前に端子ピンに導線端部が固定された後に、端子ピンが回路基板上ランド部に半田付けされる。そのため、巻線のばらけを防止できるとともに、半田付け作業が容易となり、断線を防止できる。
【００３４】
さらに、複数の端子ピン３２は、ティース３６と支持部３３とで挟持された状態で、ティース３６と支持部３３との周りに、導線を共巻きしてコイル３４を形成しているため、端子ピン３２をステータ３に固定できる。なお、端子ピン３２の径方向内方端部を、ティース３６と重なる位置まで伸ばすことによって、端子ピン３２をより強固にステータ３に固定できる。
【００３５】
加えて、端子ピン３２の一部に、回路基板５０が配置された方向に屈曲した部位を設けることによって、端子ピン３２を、回路基板５０に形成されたランド部に容易に接続できる。加えて、ステータ３と回路基板５０との隙間を非常に狭くできるため、より薄型のモータが実現できる。
【００３６】
なお、図５に示すように、端子ピン３２の一部に、導線の端部３４ａが絡げられる幅狭部３２ａを２箇所設け、その２箇所に導線端部３４ａをそれぞれ絡げるようにして接続してもよい。具体的には、径方向外側幅狭部３２１ａ、径方向内側幅狭部３２２ａを設け、それぞれに導線端部３４ａを絡げ、そのうちの径方向外側幅狭部３２１ａに絡げた導線端部３４ａを、回路基板５０に形成されたランド部に半田付けする。そうすることで、径方向内側幅狭部３２２ａの絡げ部は半田付けされない部分となり、半田付け部の径方向内側には、半田付けされない絡げ部が形成される。この部分は半田で固定されていないので、モータに外部から衝撃が与えられた場合、その衝撃を半田付けされない絡げ部が吸収できるため、導線の断線を防止できる。なお、幅狭部３２ａの数は限定されず、３箇所以上設けてもよい。
【００３７】
モータ１０を上記のような構成にすることにより、モータ１０の薄型化が可能となり、かつ、コイル３４の導線端部３４ａを端子ピン３２に容易に絡げるとともに、導線の断線を防止しつつ、端子ピン３２をステータ３に強固に固定できる。
【００３８】
本実施形態において、支持部３３と複数の端子ピン３２とは、インサート成形もしくはアウトサート成形により結合されているのが好ましい。このとき、端子ピン３２の少なくも一部は、図３に示したように、ステータコア３１とは反対側の部位においてのみ、支持部３３に支持されていてもよい。これにより、ステータをより薄型にできる。なお、図３に示したように、端子ピン３２が、支持部３３の表面に露出していても、ステータコア３１のティース３６表面には絶縁膜３５が形成されている。このため、図４に示したように、端子ピン３２をティース３６と支持部３３とで挟持しても、端子ピン３２とティース３６との絶縁性は損なわれない。
【００３９】
また、端子ピン３２の一部は、図６に示すように、支持部３３に埋設されていてもよい。図６は、支持部３３と端子ピン３２とが、インサート成形もしくはアウトサート成形により結合された状態を示した一部拡大図である。図６（ａ）は平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のVIb−VIbに沿った断面図である。このように、端子ピン３２の一部を支持部３３に埋設することによって、支持部３３による端子ピン３２の支持をより強固にできる。
【００４０】
なお、端子ピン３２の支持部３３からの抜けを防止するために、端子ピン３２が支持部３３に埋設された部位において、端子ピン３２の側部がジグザグ形状になっているのが好ましい。あるいは、端子ピン３２の一部にフック部を設けていてもよい。
【００４１】
ところで、図２に示したように、ティース３６の先端は、中心軸を中心とする周方向に伸びる周縁部３６ａを備えている。この場合、端子ピン３２の支持部３３からの抜け防止のために、端子ピン３２の一部に、図７に示すように、周縁部３６ａに沿って周方向に伸びる部位３２ｂを設けていてもよい。
【００４２】
本実施形態において、複数の支持部３３は、略環状の連結部３８で連結するようにした。しかし、各支持部３３は独立であってもよい。また、この場合、支持部３３を絶縁フィルムで構成し、各端子ピン３２を、分割された各ティース３６と絶縁フィルムとで挟持した状態で、各ティース３６と絶縁フィルムとの周りに、導線を共巻きしてコイル３４を形成できる。
【００４３】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では、モータの軸受機構として、スリーブからなる含油軸受を用いた。しかし、モータの軸受機構として、ボールベアリングタイプの軸受機構を用いてもよい。また、上記実施形態に係るモータを遠心ファンの駆動源として用いる例を説明したが、例えば、軸流ファンの駆動源として用いられてもよく、また、ファンの駆動以外の他の目的に利用されてもよい。
【００４４】
また、上記実施形態では、支持部３３、連結部３８、および軸受ハウジング３９を、単一部材で一体的に形成している。しかし、支持部３３と連結部３８を樹脂などの単一部材で一体的にしたものを、金属製の軸受ハウジング３９に勘合させる構造であってよいし、樹脂製の軸受ハウジング３９に勘合させる構造であってもよい。また、部位３２ｂは、周縁３６ａと支持部３３に挟持されているので、ティース３６と支持部３３とで挟持される部位が部位３２ｂのみの形状でもあっても、端子ピン３２とステータ３とを固定することは可能である。
【符号の説明】
【００４５】
２ロータ
３ステータ
１０モータ
２１界磁用磁石
２２ロータホルダ
３１ステータコア
３２端子ピン
３２ａ、３２１ａ、３２２ａ幅狭部
３２ｂ周方向に伸びる部位
３３支持部
３４コイル
３４ａ導線端部
３５絶縁膜
３６ティース
３６ａ周縁部
３７コアバック
３８連結部
３９軸受ハウジング
４０シャフト
４１スリーブ（軸受部）
５０回路基板
７０羽根
１００遠心ファン

【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸を中心として回転するロータと、
前記ロータを、軸受部を介して回転可能に支持するステータと、
を備え、
前記ステータは、
前記中心軸から径方向外方に向かって伸びる複数のティースを備えたステータコアと、
前記中心軸から径方向外方に向かって伸びる複数の端子ピンと、
前記複数の端子ピンを支持する絶縁性の支持部と、
を有し、
前記複数のティースの両面には、絶縁膜が形成され、
前記複数の端子ピンは、前記ティースと前記端子ピンとの間に前記絶縁膜が介されるように、前記ティースと前記支持部とで挟持され、
前記ティースと前記支持部との周りに、導線が共巻きされてコイルが形成され、
前記導線の端部が、前記端子ピンに電気的に接続されている、モータ。
【請求項２】
請求項１に記載のモータであって、
前記ステータは、前記複数の支持部を連結する略環状の連結部をさらに備えている、モータ。
【請求項３】
請求項２に記載のモータであって、
前記環状の連結部の内周面に、略円柱状の軸受ハウジングが一体的に形成されている、モータ。
【請求項４】
請求項３に記載のモータであって、
前記ステータコアは、前記複数のティースを連結する略環状のコアバックをさらに有し、
前記コアバックの内周面が、前記軸受ハウジングの外周面に当接されて配設されている、モータ。
【請求項５】
請求項１または２に記載のモータであって、
前記支持部は、樹脂で形成されており、前記支持部と前記複数の端子ピンとはインサート成形もしくはアウトサート成形により結合されている、モータ。
【請求項６】
請求項１に記載のモータであって、
前記支持部に対して、前記ステータコアとは反対側に回路基板が配置されており、
前記端子ピンは、前記回路基板に形成された電極に電気的に接続されている、モータ。
【請求項７】
請求項１に記載のモータであって、
前記端子ピンの径方向内方端部は、前記ティースと重なる位置まで伸びている、モータ。
【請求項８】
請求項１に記載のモータであって、
前記複数の端子ピンの少なくも一部は、前記ステータコアとは反対側の部位においてのみ、前記支持部に支持されている、モータ。
【請求項９】
請求項１に記載のモータであって、
前記支持部は、絶縁フィルムで構成されている、モータ。
【請求項１０】
請求項１に記載のモータであって、
前記端子ピンは、板状の金属で構成されている、モータ。
【請求項１１】
請求項１に記載のモータであって、
前記端子ピンの一部に、前記回路基板が配置された方向に屈曲した部位が設けられている、モータ。
【請求項１２】
請求項１に記載のモータであって、
前記端子ピンの一部に、前記導線の端部が絡げられる幅狭部が設けられている、モータ。
【請求項１３】
請求項１に記載のモータであって、
前記端子ピンの一部は、前記支持部に埋設されており、該埋設された部位において、前記端子ピンの側部がジグザグ形状になっている、モータ。
【請求項１４】
請求項１に記載のモータであって、
前記ティースの先端は、前記中心軸を中心とする周方向に伸びる周縁部を備え、
前記端子ピンの一部に、前記周縁部に沿って前記周方向に伸びる部位が設けられている、モータ。
【請求項１５】
請求項１に記載のモータであって、
前記複数のティースの両面に形成された絶縁膜は、絶縁塗装により形成された薄膜である、モータ。
【請求項１６】
請求項１に記載のモータであって、
前記支持部の厚さは、０．３ｍｍ以下である、モータ。
【請求項１７】
請求項１に記載のモータであって、
前記端子ピンの厚さは、０．２ｍｍ以下である、モータ。
【請求項１８】
請求項１に記載のモータに使用されるステータの製造方法であって、
中心軸から径方向外方に向かって伸びる複数のティースを備えたステータコアを用意する工程と、
前記中心軸から径方向外方に向かって伸びる複数の端子ピンを支持する絶縁性の支持部を用意する工程と、
前記複数のティースの両面に、絶縁膜を形成する工程と、
前記ステータコアと前記支持部とを前記中心軸を略一致させて当接し、前記複数の端子ピンを、前記ティースと前記端子ピンとの間に前記絶縁膜が介されるように、前記ティースと前記支持部とで挟持する工程と、
前記ティースと前記支持部との周りに導線を共巻きしてコイルを形成する工程と、
前記導線の端部を、前記端子ピンに電気的に接続する工程と
を含む、ステータの製造方法。
【請求項１９】
請求項１に記載のモータと、
前記モータのロータと共に回転するインペラと、
前記モータと前記インペラを収容し、空気流路を形成するハウジングと
を備えたファン。

【図１】