JP2008311219A - 電気的接続端子の接合構造及び電気的接続端子を備えた電動モータ - Google Patents

Abstract

【課題】溶接の際に位置合わせが容易であり、また、低出力の溶接機にても確実に溶接固定可能な電気的接続端子の接合構造を提供する。
【解決手段】平板状に形成された外部接続端子３１とバスバー端子３６を溶接にて接合する。両端子３１,３６の先端は二股形状となっており、各先端部には切欠溝４１が形成されている。切欠溝４１によって、両端子３１,３６の先端部には２箇所の溶接接合部４２ａ,４２ｂが形成される。外部接続端子３１とバスバー端子３６は、切欠溝４１同士を位置合わせし、互いに位置決めされた状態で溶接接合部４２ａ,４２ｂにて溶接され、電気的に接続される。
【選択図】図４

Description

本発明は、電動モータ等に使用される電気的な接続端子に関し、特に、溶接によって接合される接続端子の被溶接部の構造に関する。

電気的な接続端子同士の接続形態としては、従来より、ネジ止めや半田付け、溶接など種々の方式が用いられている。例えば、特許文献１に記載された電動モータ（以下、モータと略記する）では、外部電源と接続された電源端子とモータ給電端子とを溶接にて固定している。図７は、このようなモータにて採用されている端子接続構造の一例を示す説明図である。図７の端子接続部５１では、平板状の外部接続端子５２ａ〜５２ｃと、同じく平板状のモータ給電端子５３ａ〜５３ｃが対向した状態で配置され、両端子が溶接にて接合される。

外部接続端子５２ａ〜５２ｃは、一端側が上方に立ち上がったＬ字形となっており、他端側にはリード線５４が接続されている。モータ給電端子５３ａ〜５３ｃは、外部接続端子５２ａ〜５２ｃの一端側と対向する形で延在しており、モータコイルと電気的に接続されている。両端子を溶接する際には、モータ給電端子５３ａ〜５３ｃと外部接続端子５２ａ〜５２ｃは、図８のように接触状態とされ、その先端部がスポット溶接される。端子間の溶接には一般にアーク溶接（tig溶接）が用いられ、両端子の先端部には略球形の溶接部が形成される。これにより、両端子が電気的に接続された状態で固定される。
特開2004-304945号公報

しかしながら、このような端子接続構造の場合、図７のようにリード線が複数本ある場合、各線ごとに位置合わせを行う必要があり、溶接作業が行いにくいという問題があった。また、前述のように、端子溶接にはアーク溶接が用いられるが、端子（溶接部）面積が大きくなると、溶接部が溶けきらないおそれがあるため、溶接機の出力を大きくしたり、電極を太くしたりする必要がある。溶接機の出力を大きくすると、装置コストやランニングコストが上がり、コストアップの要因となる。また、太い電極を用いると、溶接作業に際し、この電極を逃がすスペースを設ける必要が生じる。例えば、溶接固定される端子が前述のようなモータ端子の場合、モータ内に電極を逃がすスペースを設けると、その分モータの体格が大きくなってしまう可能性があり、モータの小型化、低コスト化の傾向に反するという問題もあった。

本発明の目的は、溶接の際に位置合わせが容易であり、また、低出力の溶接機にても確実に溶接固定可能な電気的接続端子の接合構造を提供することにある。

本発明の電気的接続端子の接合構造は、平板状に形成された電気的な接続端子同士を溶接にて接合し、前記接続端子間を電気的に接続させる電気的接続端子の接合構造であって、前記接続端子の先端部に切欠溝を設け、該切欠溝によって分離された複数箇所の溶接接合部にて前記接続端子同士を溶接することを特徴とする。

本発明にあっては、切欠溝によって分離された溶接接合部にて接続端子同士が溶接されるため、当該接合構造では、溶接箇所が複数箇所となる。このため、各溶接箇所の面積が小さくなり、出力の小さい溶接機を使用することが可能となり、太い電極を使用する必要もなくなる。また、溶接部が複数箇所存在するため、たとえ一方の溶接部が破損しても、もう一方の溶接部により電気的接合が確保され、電気的な接続の信頼性が向上する。

前記電気的接続端子の接合構造において、前記切欠溝同士を位置合わせすることにより、前記接続端子同士を互いに位置決めした状態で溶接しても良く、これにより、位置決めが容易となり、溶接接合の位置精度も向上する。

また、前記電気的接続端子の接合構造において、前記切欠溝の幅と前記接続端子の板厚を異なる寸法に設定しても良い。この場合、前記切欠溝の幅を前記接続端子の板厚よりも大きく設定しても、小さく設定しても良い。これにより、メッキ工程中やインサートモールド時の部品送給の際などに端子同士が絡まりにくくなり、工程管理が容易となり、メッキ不良低減による歩留まりの改善も図られる。特に、切欠溝の幅を接続端子の板厚よりも小さく設定した場合、端子同士の絡み付きをより確実に防止することができる。

本発明の電気的接続端子を備えた電動モータは、ステータコアの一端側に取り付けられ、ステータコイルと電気的に接続されたバスバー端子を備えるバスバーユニットと、前記バスバーユニットと軸方向に隣接して配置され、外部電源と電気的に接続される外部接続端子を備えるブラケットホルダユニットとを備え、前記バスバー端子と前記外部接続端子が溶接にて接合される電動モータであって、前記バスバー端子及び前記外部接続端子の先端部に形成された切欠溝と、前記切欠溝によって、前記バスバー端子及び前記外部接続端子の先端部に分離形成された複数箇所の溶接接合部とを有することを特徴とする。

本発明にあっては、バスバー端子及び外部接続端子の先端部に切欠溝を形成し、この切欠溝によって、バスバー端子及び外部接続端子の先端部に複数箇所の溶接接合部を分離形成することにより、分離された溶接接合部にて接続端子同士が溶接され、溶接箇所が複数箇所となる。このため、各溶接箇所の面積が小さくなり、出力の小さい溶接機を使用することが可能となり、太い電極を使用する必要もなくなる。また、溶接部が複数箇所存在するため、たとえ一方の溶接部が破損しても、もう一方の溶接部により電気的接続が確保され、電気的接合部の信頼性が向上する。

前記電動モータにおいて、前記切欠溝同士を位置合わせすることにより、前記バスバー端子と前記外部接続端子を、互いに位置決めした状態で溶接しても良く、これにより、位置決めが容易となり、溶接接合の位置精度も向上する。

また、前記電動モータにおいて、前記切欠溝の幅と前記接続端子の板厚を異なる寸法に設定しても良い。この場合、前記切欠溝の幅を前記接続端子の板厚よりも大きく設定しても、小さく設定しても良い。これにより、メッキ工程中やインサートモールド時の部品送給の際などに端子同士が絡まりにくくなり、工程管理が容易となり、メッキ不良低減による歩留まりの改善も図られる。特に、切欠溝の幅を接続端子の板厚よりも小さく設定した場合、端子同士の絡み付きをより確実に防止することができる。

本発明の電気的接続端子の接合構造によれば、平板状に形成された電気的な接続端子同士を溶接にて接合させる電気的接続端子の接合構造にて、接続端子の先端部に切欠溝を設け、この切欠溝によって分離された複数箇所の溶接接合部にて接続端子同士を溶接するようにしたので、溶接箇所が複数箇所となり、各溶接箇所の面積が小さくなる。このため、出力の小さい溶接機を使用することが可能となり、溶接作業自体も容易となる。従って、装置コスト等を削減することができると共に、溶接作業工数を削減することができ、製品コストの低減を図ることが可能となる。また、溶接に際し、太い電極を使用する必要もなくなるため、モータ内部のレイアウトの自由度が高まり、モータ自体も小型化し易くなる。さらに、溶接部が複数箇所存在するため、たとえ一方の溶接部が破損しても、もう一方の溶接部により電気的接続が確保され、電気的接合部の信頼性向上を図ることが可能となる。

本発明の電動モータによれば、バスバー端子を備えるバスバーユニットと、外部接続端子を備えるブラケットホルダユニットとを備え、バスバー端子と外部接続端子が溶接にて接合される電動モータにて、バスバー端子及び外部接続端子の先端部に切欠溝を形成すると共に、この切欠溝によって、バスバー端子及び外部接続端子の先端部に複数箇所の溶接接合部を分離形成したので、各溶接接合部にて接続端子同士を溶接することにより、複数箇所にて両端子を溶接することが可能となる。このため、各溶接箇所の面積が小さくなり、出力の小さい溶接機を使用することが可能となると共に、溶接作業自体も容易となる。従って、装置コスト等を削減することができると共に、溶接作業工数を削減することができ、製品コストの低減を図ることが可能となる。また、溶接に際し、太い電極を使用する必要もなくなるため、モータ内部のレイアウトの自由度が高まり、モータ自体も小型化し易くなる。さらに、溶接部が複数箇所存在するため、たとえ一方の溶接部が破損しても、もう一方の溶接部により電気的接続が確保され、電気的接合部の信頼性向上を図ることが可能となる。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明による接合構造を採用したモータの構成を示す断面図である。図１のモータ１はブラシレス構造となっており、電動パワーステアリング装置の駆動源として使用される。図１に示すように、モータ１は、外側にステータ２、内側にロータ３を配したインナーロータ型の構成となっている。

ステータ２は、有底円筒形状のケース４と、ステータコア５、ステータコア５に巻装されたステータコイル６（以下、コイル６と略記する）及びステータコア５に取り付けられるバスバーユニット７とから構成されている。ケース４は、鉄等にて有底円筒状に形成されており、その開口部には、図示しない固定ネジによってアルミダイキャスト製のブラケット８が取り付けられている。ステータコア５の周囲には、合成樹脂製のインシュレータ１１が取り付けられている。

インシュレータ１１の外側にはコイル６が巻装され、ステータコア５の一端側には、コイル６の端部６ａが径方向に引き出されている。ステータコア５の一端側には、合成樹脂製の本体部内に銅製のバスバーがインサート成形されたバスバーユニット７が取り付けられる。バスバーユニット７の周囲には複数個の給電用端子１２が径方向に突設されており、バスバーユニット７の取り付けに際し、コイル端部６ａは、この給電用端子１２と溶接される。バスバーユニット７では、バスバーはモータ１の相数に対応した個数（ここでは、Ｕ相,Ｖ相,Ｗ相分の３個）設けられており、各コイル６はその相に対応した給電用端子１２と電気的に接続される。ステータコア５は、バスバーユニット７を取り付けた後、ケース４内に圧入され、ケース内周面に接着固定される。

ステータ２の内側にはロータ３が挿入されている。ロータ３はロータシャフト１３を有しており、ロータシャフト１３はベアリング１４ａ,１４ｂによって回転自在に支持されている。ベアリング１４ａはケース４の底部中央に、ベアリング１４ｂはブラケット８の中央部にそれぞれ固定されている。ロータシャフト１３には、円筒形状のロータコア１５が固定されており、その外周には、セグメントタイプのマグネット１６が取り付けられている。ロータシャフト１３には合成樹脂製のマグネットホルダ１７が外挿されており、マグネット１６は、マグネットホルダ１７に保持される形でロータコア１５の外周に配設される。マグネット１６の外側には、有底円筒形状のマグネットカバー１８が取り付けられている。

ブラケット８内には、ロータ３の回転位置を検知するレゾルバ（角度センサ）２１が収容されている。レゾルバ２１は、ブラケット８側に固定されたレゾルバステータ２２と、ロータ３側に固定されたレゾルバロータ２３とから構成されている。レゾルバステータ２２にはコイル２４が巻装されており、励磁コイルと検出コイルが設けられている。レゾルバステータ２２は、金属製のレゾルバホルダ２５内に圧入され、その状態でブラケット８内に配されたブラケットホルダユニット２６に固定されている。ブラケットホルダユニット２６は合成樹脂にて形成されており、金属製の雌ネジ部２７がインサート成形されている。雌ネジ部２７には、ブラケット８の外側から取付ネジ２８がねじ込まれ、これにより、レゾルバホルダ２５がブラケット８の内側に固定される。

レゾルバステータ２２の内側には、マグネットホルダ１７の左端部に固定されたレゾルバロータ２３が配設される。レゾルバロータ２３は、金属板を積層した構成となっており、三方向に凸部が形成されている。ロータシャフト１３が回転すると、レゾルバロータ２３もまたレゾルバステータ２２内にて回転する。レゾルバステータ２２の励磁コイルには高周波信号が付与されており、凸部の近接離反により検出コイルから出力される信号の位相が変化する。この検出信号と基準信号とを比較することにより、ロータ３の回転位置が検出される。そして、ロータ３の回転位置に基づき、コイル６への電流が適宜切り替えられ、ロータ３が回転駆動される。

ブラケット８には、図示しない外部電源と電気的に接続された給電用の外部接続端子３１が設けられている。外部接続端子３１は、Ｕ,Ｖ,Ｗの各相ごとに設けられており（３１Ｕ,３１Ｖ,３１Ｗ）、ブラケット８の外周部に固定される端子ユニット３２に設けられている。図２は、本発明の実施例１である接合構造を採用した端子ユニット３２の構成を示す平面図、図３は、図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

図２に示すように、端子ユニット３２は、金属製の端子カバー３３と、端子カバー３３内に収容された端子ホルダ３４を備えた構成となっている。端子ホルダ３４は合成樹脂にて形成され、内部に外部接続端子３１がインサート成形されている。また、端子ホルダ３４内には、外部電源と接続されるリード線（ハーネス）３５が挿通されており、リード線３５は外部接続端子３１に溶接固定されている。このような端子ユニット３２をブラケット８の外周部に固定すると、外部接続端子３１は、図１に示すように、ブラケット８の側部から内側に向かって径方向に延びる形で配置される。

各外部接続端子３１は、バスバーユニット７に設けられたバスバー端子（電気的接続端子）３６（３６Ｕ,３６Ｖ,３６Ｗ）とモータ内部にて溶接固定される。バスバー端子３６は、バスバーユニット７から軸方向に向かって突設されており、ケース４にブラケット８を組み付けると、図４のような形でバスバー端子３６と外部接続端子３１が並列に対向する。モータ１では、ケース４にブラケット８を取り付けた後、バスバー端子３６と外部接続端子３１を溶接固定する。ブラケット８にはそのための作業孔３７が形成されおり、作業孔３７には、溶接工程後にブラケットキャップ３８が取り付けられる。

ここで、当該モータ１では、図４に示すように、外部接続端子３１とバスバー端子３６に切欠溝４１が形成されており、端子先端部が二股形状となっている。図５は、外部接続端子３１とバスバー端子３６の先端部形状を示す説明図である。図５に示すように、両端子３１,３６の先端部中央には、幅ａ・長さｃの切欠溝４１が形成されており、この切欠溝４１によって、端子先端部には２箇所の溶接接合部４２ａ,４２ｂが形成されている。この場合、幅ａは端子幅ｂに対して約１/６（ａ≒ｂ/６）、長さｃは端子幅ｂに対して約１/２（ｃ≒ｂ/２）に形成されている。例えば、幅ｂ＝８mm（板厚：１.２mm）の端子３１,３６を使用した場合、切欠溝４１は、幅ａ＝１.３mm・長さｃ＝４mmに形成される。

外部接続端子３１とバスバー端子３６は、切欠溝４１にて分離された溶接接合部４２ａ,４２ｂにてそれぞれ溶接され、電気的に接続される。このように、外部接続端子３１とバスバー端子３６の先端部を二股形状とすると、溶接箇所が２箇所に分散し、各溶接箇所の面積が小さくなる。このため、出力の小さい溶接機を使用することが可能となり、溶接作業自体も容易となる。従って、溶接機に関する装置コストやランニングコストを削減することができると共に、溶接作業工数を削減することができ、製品コストの低減を図ることが可能となる。また、溶接に際し、太い電極を使用する必要もなくなるため、モータ内部のレイアウトの自由度が高まり、モータ自体も小型化し易くなる。

さらに、溶接部が切欠溝４１を挟んで２箇所存在するため、たとえ一方の溶接部が破損しても、もう一方が残存し、電気的接合部として機能する。すなわち、当該モータ１では、電気的接合部にバックアップ機能が付加される。このため、電気的接合部の信頼性が向上し、モータの信頼性向上を図ることが可能となる。

加えて、当該モータ１では、切欠溝４１同士を位置合わせすることにより、両端子３１,３６を容易に位置決めできる。すなわち、両端子３１,３６に位置決め指標となる切欠溝４１が存在するため、両者を容易に位置決めして位置精度の高い溶接処理を行うことができる。特に、各外部接続端子３１は、端子ホルダ３４と一体にモールドされているため、各外部接続端子３１は端子ユニット３２に対して所定の位置に精度良く配置される。このため、モータ１では、端子ユニット３２をブラケット８に固定すると、各外部接続端子３１がブラケット８内に精度良く配置され、両端子３１,３６の位置決めがより容易化される。

次に、本発明の実施例２である接合構造を採用した端子ユニットについて説明する。図６は、実施例２の端子ユニットに使用される外部接続端子４５の構成を示す説明図である。図なお、外部接続端子以外の構成は、実施例１のモータ１と同様となっている。また、実施例２では、実施例１と同様の部材、部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。

ここで、前述の外部接続端子３１は、リード線３５に溶接される関係から、銅ベースの金属ターミナルにスズ（錫）メッキを施した部品となっている。この外部接続端子３１にスズメッキを行う場合、当該端子は製品外観が余り問題とならない部品であるため、コスト的な面も考慮し、バレルを用いた回転メッキが実施されるのが通例である。ところが、前述のように、外部接続端子３１では、その先端部に切欠溝４１が形成されているため、切欠溝４１の幅ａが、端子の板厚ｔと等しいか、やや大きい寸法に設定されていると、メッキ工程中やインサートモールド時の部品送給の際に端子同士が絡まり、その取扱いが難しいという問題があった。また、メッキ処理時に絡まり、そのままメッキが施されてしまった部品は不良品となってしまうため、製品コストの面でも不利になるという問題もあった。

そこで、当該実施例の外部接続端子４５では、前述のような端子同士の絡み付きを防止するため、切欠溝４１内に他の端子が絡まないような寸法に幅ａが設定されている。すなわち、切欠溝４１の寸法を特に考慮せずａ≒ｔとすると、端子同士が絡み付き易くなるため、この外部接続端子４５においては、切欠溝４１の幅ａが端子板厚ｔと略同一寸法ではなく、幅ａが板厚ｔよりも大きい寸法か（ａ＞ｔ：図６（ａ））、あるいは、幅ａが板厚ｔよりも小さい寸法（ａ＜ｔ：図６（ａ））に設定されている。

この場合、図６（ａ）のようにａ＞ｔとすると、切欠溝４１内に他の端子が入り込む可能性があるが、両者の差を大きく取ることにより（好ましくは、ａ≧１.２ｔ）、溝内に他の端子が入り込んだ場合でも容易に両者が分離される。また、図６（ｂ）のように、ａ＜ｔとすると、切欠溝４１内にはそもそも他の端子が入り込む可能性がない。従って、切欠溝４１の幅ａをこのような寸法設定とすることにより、メッキ処理時等において端子同士が絡み付いてしまうのを防止することができ、工程管理が容易となると共に、メッキ不良低減により歩留まりの改善が図られ、製品コストも削減される。特に、図６（ｂ）の設定は、端子同士の絡み付きをより確実に防止することができ、寸法設定上好ましく、工程管理等の面においても好適である。

本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、前述の実施例では、外部接続端子３１とバスバー端子３６の先端部に切欠溝４１を１個設けた例を示したが、端子幅に応じて、切欠溝４１を増加させても良い。例えば、端子幅が１２mm程度になる場合には、切欠溝４１を２個設けて三股形状とすることも可能である。なお、前期実施例も含め、溶接箇所を複数箇所に分割した場合に、両端子３１,３６間の溶接接合強度を必要値以上確保すべきことは言うまでもない。また、端子幅ｂ等に関する前述の数値はあくまでも例示であり、本発明は前述の数値には限定されない。

さらに、前述の実施例では、本発明による接合構造を電動モータに適用した例を示したが、本発明は、電気的な接続端子同士の接合構造に広く適用可能である。

本発明による接合構造を採用したモータの構成を示す断面図である。 本発明の実施例１である接合構造を採用した端子ユニットの構成を示す平面図である。 図２のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 バスバー端子と外部接続端子が並列対向した状態を示す説明図である。 外部接続端子とバスバー端子の先端部形状を示す説明図である。 本発明の実施例２の端子ユニットに使用される外部接続端子の構成を示す説明図である。 従来のモータ端子接続部の構成を示す説明図であり、（ａ）はその平面図、（ｂ）は１端子分の側面図である。 従来のモータにおけるモータ給電端子と外部接続端子を溶接する際の状態を示す説明図である。

符号の説明

１ 電動モータ
２ ステータ
３ ロータ
４ ケース
５ ステータコア
６ コイル
６ａ コイル端部
７ バスバーユニット
８ ブラケット
１１ インシュレータ
１２ 給電用端子
１３ ロータシャフト
１４ａ ベアリング
１４ｂ ベアリング
１５ ロータコア
１６ マグネット
１７ マグネットホルダ
１８ マグネットカバー
２１ レゾルバ
２２ レゾルバステータ
２３ レゾルバロータ
２４ コイル
２５ レゾルバホルダ
２６ ブラケットホルダユニット
２７ 雌ネジ部
２８ 取付ネジ
３１ 外部接続端子（電気的接続端子）
３２ 端子ユニット
３３ 端子カバー
３４ 端子ホルダ
３５ リード線
３６ バスバー端子（電気的接続端子）
３７ 作業孔
３８ ブラケットキャップ
４１ 切欠溝
４２ａ,４２ｂ 溶接接合部
４５ 外部接続端子
５１ 端子接続部
５２ａ〜５２ｃ 外部接続端子
５３ａ〜５３ｃ モータ給電端子
５４ リード線
ａ 切欠溝幅
ｂ 端子幅
ｃ 切欠溝長

Claims (10)

1. 平板状に形成された電気的な接続端子同士を溶接にて接合し、前記接続端子間を電気的に接続させる電気的接続端子の接合構造であって、
   前記接続端子の先端部に切欠溝を設け、該切欠溝によって分離された複数箇所の溶接接合部にて前記接続端子同士を溶接することを特徴とする電気的接続端子の接合構造。
2. 請求項１記載の電気的接続端子の接合構造において、前記接続端子同士は、前記切欠溝同士を位置合わせすることにより、互いに位置決めされた状態で溶接されることを特徴とする電気的接続端子の接合構造。
3. 請求項１又は２記載の電気的接続端子の接合構造において、前記切欠溝の幅と前記接続端子の板厚が異なることを特徴とする電気的接続端子の接合構造。
4. 請求項３記載の電気的接続端子の接合構造において、前記切欠溝の幅が前記接続端子の板厚よりも大きいことを特徴とする電気的接続端子の接合構造。
5. 請求項３記載の電気的接続端子の接合構造において、前記切欠溝の幅が前記接続端子の板厚よりも小さいことを特徴とする電気的接続端子の接合構造。
6. ステータコアの一端側に取り付けられ、ステータコイルと電気的に接続されたバスバー端子を備えるバスバーユニットと、前記バスバーユニットと軸方向に隣接して配置され、外部電源と電気的に接続される外部接続端子を備えるブラケットホルダユニットとを備え、前記バスバー端子と前記外部接続端子が溶接にて接合される電動モータであって、
   前記バスバー端子及び前記外部接続端子の先端部に形成された切欠溝と、
   前記切欠溝によって、前記バスバー端子及び前記外部接続端子の先端部に分離形成された複数箇所の溶接接合部とを有することを特徴とする電気的接続端子を備えた電動モータ。
7. 請求項６記載の電動モータにおいて、前記バスバー端子と前記外部接続端子は、前記切欠溝同士を位置合わせすることにより、互いに位置決めされた状態で溶接されることを特徴とする電気的接続端子を備えた電動モータ。
8. 請求項７又は８記載の電動モータにおいて、前記切欠溝の幅と前記接続端子の板厚が異なることを特徴とする電動モータ。
9. 請求項８記載の電動モータにおいて、前記切欠溝の幅が前記接続端子の板厚よりも大きいことを特徴とする電動モータ。
10. 請求項８記載の電動モータにおいて、前記切欠溝の幅が前記接続端子の板厚よりも小さいことを特徴とする電動モータ。

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