JP3578704B2 - ブラシレスモータおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主として携帯電子機器にもちいて好適な小型のブラシレスモータおよびその製造方法に係り、詳しくはそのコイルの線処理技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型ブラシレスモータにおいてコイルの端末を外部給電端子に接続する工程では、ターミナルをもちいて線処理をおこない、その部分を半田付けして電気導通を図るのが一般的である。
【０００３】
たとえば特開平６−４６５４３号公報に開示されたものがその代表的な例である。これにおいては、図１１に示すように、コア１０１は円環部１０２から放射状に延びる複数の突極１０３を持っており、この突極１０３にコイル１０４を巻回している。そして突極１０３どうしの間のスロット部にはターミナル１０５が設けてあり、コイル端末１０６をこのターミナル１０５に巻回接続している。さらにターミナル１０５はそのコイル端末巻回部がコア１０１の軸方向に屈曲形成してあって、コア１０１の軸方向に沿ったコイル１０４の片側の位置に配置された外部給電端子１０７（この場合はフレキシブル印刷回路基板（以下、「ＦＰＣ」と称する）１０８上のランド）に半田付けできるようになっている。小型ブラシレスモータではこのようなターミナルがよく用いられる。
【０００４】
また他の従来例として、本出願人が特開平４−１９３０５３号公報に開示したものがある。これを図１２に示す。同図（ａ）は同図（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図である。従来からコアとコイルとの絶縁のためにコアの端面に樹脂成形インシュレータを配置することがよく行なわれているが、ここでは、そのインシュレータ１１１の突極１１４の部分に薄い金属板からなるターミナル１１２を埋め込んでいる。そして、図示しないが、突極１１４とターミナル１１２とを束ねるようにコイルを巻回して保持している。さらにターミナル１１２はその先端のコイル端末巻回部１１３が軸方向に屈曲形成してあって、このコイル端末巻回部１１３を、コイルの片側に隣接配置された印刷配線基板（の上の外部給電端子、いずれも図示せず）に半田付けしている。このような構成であると、ターミナル１１２を突極１１４に保持させているから、薄く小さいターミナルでも外部給電端子に正しく位置決めして半田付けできる。
【０００５】
ところで電子機器では、従来から、プリント基板に電子部品を実装するとき、半田槽にディップするかクリーム半田をリフロー加熱溶融するなどの方法で半田付けしてきたのであるが、近年地球環境汚染がクローズアップされるに伴い、半田材に含まれる鉛が問題となってきている。そのため部品実装工程では、鉛を含む半田材から鉛フリーの半田材への切り替えが進められている。そしてモータにも同様の要求があり、鉛フリーの半田材に切り替えるか、半田材を使わない接合方法への転換を迫られている。
【０００６】
ここで鉛フリーの半田材を選択してもよいのだが、モータには半田材を使わない接合方法への転換をせまる別の要因がある。たとえば携帯電話機の基板にリフロー実装できるように作られているモータでは、モータ内部に半田付け部分があると、このモータが極めて小さいが故に、リフロー加熱における熱がモータの半田付け部分に伝わって再溶融してしまう。このような問題はリフロー実装など念頭にない従来のモータでは存在しなかったものであるが、今後増加するであろう超小型モータでは重要な解決すべき事項となると予想される。そしてこれに対応するには、半田材を用いない接合方法に転換すべきと思われる。
【０００７】
巻線の線処理部分において半田材を使用しない電気接続方法としては、たとえば特開昭６３−２２８９３７号公報にあるようなヒュージング工法が知られている。これを図１３に示す。ここでターミナル１２１はコア１２２に巻回したコイル１２３に隣接して配置され、フック部１２４を持っている。コイルの巻線端末１２５はこのフック部１２４を経由してターミナル１２１に接続され、その後フック部１２４に通電加熱され加圧されることで接合される。
【０００８】
だがこのヒュージング工法は、ターミナル１２１の周辺にかなりの空きスペースを必要とする。ターミナル１２１のフック部１２４を両側から挟み込み加圧しながら通電加熱する工具を通さなければならないからである。したがって、ターミナルの周辺に十分なスペースをとれないほどに小型高密度化されたモータには適用できない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ターミナルを用いながらターミナルの周辺に十分なスペースを確保できない場合でも、半田材を用いることなく電気接続をおこなうことのできる線処理技術を提供し、もって環境汚染が小さく、リフロー実装などにおける再加熱によって品質が劣化しない小型のブラシレスモータの実現に資することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のブラシレスモータは、マグネットを有したロータと、このロータを回転駆動するための磁界を発生するコイルと、このコイルが巻回されたコアと、金属部材からなり前記コイルの端末が接合された複数のターミナルと、前記コイルに外部から給電するための給電端子とを備え、前記コイルの端末とターミナルとがアーク溶接により接合され、このアーク溶接による接合部位が前記給電端子に抵抗溶接されているようにしたものである。
【００１１】
また本発明のブラシレスモータは、マグネットを有したロータと、このロータを回転駆動するための磁界を発生するコイルと、このコイルを巻回するためのコアと、金属部材からなる複数のターミナルとを備え、前記コアは、円環部と、この円環部から放射状に延びるとともに前記コイルが巻回される複数の突極とを有し、前記ターミナルは溶接のためのアース電極を接続できる金属露出面を有し、前記コイルの端末が前記ターミナルに巻回接続されたうえでアーク溶接により接合されているようにしたものである。
【００１２】
このような構成であると、コイルの端末から給電端子に至る全ての電気接続部を溶接によって接合することができるため、あるいはコイルの端末をターミナルに巻回接続したうえでアーク溶接により接合しているため、電気接続部における半田を排除できて、環境汚染が少なく、実装時や使用時の温度環境が苛酷な場合でも電気接続部の品質が劣化しない信頼性の高いモータを得ることができる。また、電気接続をおこなうには、半田付けや溶接のほかに、カシメ、圧着、ねじ締めなどの手段があるが、これらはいずれも接続構造部の占める体積が大きいところ、溶接構造はこれらの手段と異なり半田付けに匹敵する小さい占有スペースで電気接続できるから、小型でかつ信頼性の高いブラシレスモータを提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の本発明は、マグネットを有したロータと、このロータを回転駆動するための磁界を発生するコイルと、このコイルが巻回されたコアと、金属部材からなり前記コイルの端末が接合された複数のターミナルと、前記コイルに外部から給電するための給電端子とを備え、前記コイルの端末とターミナルとがアーク溶接により接合され、このアーク溶接による接合部位が前記給電端子に抵抗溶接されているようにしたものである。
【００１４】
このような構成であると、コイルの端末から給電端子に至る全ての電気接続部を溶接によって接合することができるため、電気接続部における半田を排除できて、環境汚染が少なく、実装時や使用時の温度環境が苛酷な場合でも電気接続部の品質が劣化しない信頼性の高いモータを得ることができる。また、電気接続をおこなうには、半田付けや溶接のほかに、カシメ、圧着、ねじ締めなどの手段があるが、これらはいずれも接続構造部の占める体積が大きいところ、溶接構造はこれらの手段と異なり半田付けに匹敵する小さい占有スペースで電気接続できるから、小型でかつ信頼性の高いブラシレスモータを提供することができる。
【００１５】
請求項２に記載の本発明は、給電端子はその一端がモータの底面に露出していて機器の基板にリフロー実装できるようにしたものである。
このような構成であると、給電端子は機器の基板にリフロー実装でき、その給電端子からコイルの端末に至る全ての電気接続部を溶接によって接合しているため、リフローによって溶融される可能性がある半田材をもちいないから、モータを機器にリフロー実装するにあたり、リフロー加熱による熱が伝わっても電気接続部の品質が劣化しない。また半田の再溶融による異物発生のおそれもない。
【００１６】
請求項３に記載の本発明は、マグネットを有したロータと、このロータを回転駆動するための磁界を発生するコイルと、このコイルを巻回するためのコアと、金属部材からなる複数のターミナルとを備え、前記コアは、円環部と、この円環部から放射状に延びるとともに前記コイルが巻回される複数の突極とを有し、前記ターミナルは溶接のためのアース電極を接続できる金属露出面を有し、前記コイルの端末が前記ターミナルに巻回接続されたうえでアーク溶接により接合されているようにしたものである。
【００１７】
このような構成であると、ターミナルの一部に溶接のためのアース電極を接続できる金属露出面を設けておき、コイルの端末をターミナルの一端に巻回接続した後アーク溶接して接合することができる。すなわち、レーザビームなどのスポット加熱では加熱溶融領域が小さく、コイルの断線が懸念されるが、アーク溶接は、ターミナルの一端にコイルの端末を巻回接続した後ターミナル母材を溶融してコイルの端末を包むように接合する。したがってコイルの断線などの虞がなく接合品質が安定する。またコイル端末接続部はヒュージングよりも小さく剛性の小さいターミナルで接合でき、なおかつヒュージングよりも狭い作業領域で接合できる。
【００１８】
請求項４に記載の本発明は、ターミナルがコアにおけるモータの軸方向に沿った一方の表面に配置されているようにしたものである。
このような構成であると、金属部材からなるターミナルをコアにおけるモータの軸方向に沿った一方の表面に配置することで、アース電極を接続できる金属露出面を設けるのに有利である。コアの円環部またはその近傍の空きスペースを利用して比較的広い金属露出面を形成することが容易にできるからである。また、各ターミナルに一括してアース電極を接続しようとしたとき、全てのターミナルに同時にアクセスするには軸方向からが最も容易である。
【００１９】
請求項５に記載の本発明は、ターミナルはコイルの端末を巻回接続するためのコイル端末接続部を有し、複数のターミナルは、あらかじめ放射状に配置されるとともに、前記コイル端末接続部とは異なる部分で連結部材により互いに連結されており、前記連結部材は、コイル端末接続部とこのコイル端末接続部に巻回接続されたコイル端末とがアーク溶接接合されたうえで各ターミナルから切断除去されているようにしたものである。
【００２０】
このような構成であると、複数のターミナルをあらかじめ放射状に配置して連結部材により連結しておき、たとえば連結部材にアース電極を接続してコイルの端末をターミナルの一端にアーク溶接接合し、その後連結部材を切断除去することで、アース電極を一箇所に接続すれば済むから、複数のターミナルを一括してアーク溶接できる。またモータを構成しない切断除去領域にアース電極を接続するから、広い金属露出面を設けることができない超小型モータにおいてもアーク溶接をおこなうことができる。
【００２１】
請求項６に記載の本発明は、ターミナルが、コイル端末接続部とは異なる位置で、モータの軸方向から見てコアまたはコイルの輪郭よりも外側に突出している部分を有するようにしたものである。
【００２２】
このような構成であると、ターミナルはコアまたはコイルよりも外側に突出した部分を有するから、アーク溶接した後連結部材を切断除去する工法をとるとき、切断工具を通しやすく作業性がよい。したがって小型薄型モータにおいて良好な組立性を実現することができる。
【００２３】
請求項７に記載の本発明は、ターミナルの金属露出面がコアの円環部の近傍に位置しているようにしたものである。
このような構成であると、超小型モータの薄く弱いターミナルでもアース電極を接続する際に円環部で支持でき、安定に作業できる。またアース電極を接続するに際し、コイルとの接触を避けられる。
【００２４】
請求項８に記載の本発明は、複数のターミナルの金属露出面が、コアの中心からみて略等距離にあるようにしたものである。
このような構成であると、すべてのターミナルに対して同一のアース電極をもちいることができる。また、コアの中心と同軸に配置したリング状のアース電極をもちい、ワークを回転させて送りながら溶接をおこなうことができる。
【００２５】
請求項９に記載の本発明は、ターミナルは、コアによって保持されるとともに、このコアによって保持された部分とコイルの端末を接続する部分との間の部分が、モータの軸方向に屈曲形成されているようにしたものである。
【００２６】
このような構成であると、コイル端末接続部が、コアからモータの軸方向に離れた位置にシフトすることになる。この点に関し、アウタロータタイプでは突極外周とマグネットとが近接しており、突極に保持されたターミナルもマグネットに近接する。したがってターミナルを屈曲させて両者の接触を回避する。また外部給電端子を配置しやすく接続しやすい位置にコイル端末保持部を導いており、これによって組立てやすさや使いやすさを向上させることができる。したがって、モータを、組立性に優れかつ機器製造者にとって使いやすいものとすることができる。さらにアーク溶接部とコイル本体との距離を延長することができ、これによってコイルに熱などの悪影響が及ぶことを低減できる。
【００２７】
請求項１０に記載の本発明は、ターミナルにおけるコイルの端末を巻回接続する部分が、モータ軸と垂直な方向に向けて形成されているようにしたものである。
【００２８】
このような構成であると、給電端子を有する基板をコイルにおけるモータの軸方向片側に隣接配置したとき、溶接工程において接合部分の長さがばらついても、給電端子との位置関係が変化しない。
【００２９】
請求項１１に記載の本発明は、給電端子はターミナルのコイル端末アーク溶接接合部に対応する位置に配置され、アーク溶接接合部が給電端子に抵抗溶接されているようにしたものである。
【００３０】
このような構成であると、アーク溶接部はおおよそ球状になるので、抵抗溶接における溶接条件を一定にすることができる。これにより、ターミナルのコイル端末接続部のみならず給電端子との接続において半田材を不要とすることができる。
【００３１】
請求項１２に記載の本発明は、ターミナルが銅系合金にて形成されているようにしたものである。
このような構成であると、ターミナルをコイルと同系の金属で形成したことから、溶接接続において良好な接合品質を得ることができる。
【００３２】
請求項１３に記載の本発明は、アーク溶接接合部が、モータの軸方向から見てコアおよびコイルの輪郭よりも径方向の外側に配置されているようにしたものである。
【００３３】
このような構成であると、ターミナルのアーク溶接接合部をコアおよびコイルの輪郭よりも径方向の外側に配置することで、外部給電端子への接続のための工具をモータの軸方向に沿って接近させやすくなり、接続作業が容易になる。
【００３４】
請求項１４に記載の本発明は、コアにコイルを巻回し、金属部材からなるターミナルに前記コイルの端末を巻回接続し、前記ターミナルの金属露出面に溶接のためのアース電極を接続して、前記コイルの端末をターミナルに巻回接続した部分をアーク溶接接合するものである。
【００３５】
このようにすると、ヒュージング工法を適用できない超小型モータにおいて半田材を用いることなく巻線端末を電気接続できる。
請求項１５に記載の本発明は、複数のターミナルを放射状に配置して連結部材により互いに連結しておき、円環部とこの円環部から放射状に伸びる複数の突極とを有するコアにおける前記突極の表面に各ターミナルを重ねて、これら突極とターミナルとを束ねるようにコイルを巻回し、前記コイルの端末をターミナルに巻回接続し、前記連結部材にアース電極を接続して前記コイルの端末をターミナルに巻回接続した部分をアーク溶接接合し、その後に前記連結部材を切断除去するものである。
【００３６】
このようにすると、アース電極を一箇所の連結部材に接続すれば済むから、複数のターミナルを一括してアーク溶接できる。またモータを構成しない除去領域にアース電極を接続するから、広い金属露出面を設けることができない超小型モータにおいてもアーク溶接をおこなうことができる。従って超小型モータを高い生産性でもって組立てることができる。
【００３７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態のモータの構造を示す断面図である。図２はその部品であるターミナルを連結部材で連結した構造を示す図である。図３は図２のものにコアに重ねた構造を示す図である。図４は図３のものにコイルを巻回した構造を示す図である。図５は図４におけるターミナルとコイル端末とをアーク溶接接合した構造を示す図である。図６は図５におけるターミナル連結部材を切断除去した構造を示す図である。図７は図６におけるアーク溶接接合部を給電端子に抵抗溶接する様子を示した図である。
【００３８】
これらの図に示したモータは、たとえば外径がφ１０ｍｍほどの極めて小型薄型の形状に作られたブラシレスモータであって、携帯電話機などで振動報知用途に用いられるものである。図１において、このモータは、ステータ（非回転部分）１と、ロータ（回転部分）２と、カバー１８とで構成されている。ロータ２はロータフレーム１１を主体とし、リング状のマグネット１２をその内側に取り付けてある。さらにこのロータフレーム１１には偏心ウエイト１３が取り付けられている。そしてロータフレーム１１の中央に取り付けたシャフト１４を中心に回転する。
【００３９】
ステータ１はモータベース１５を主体とし、コア２１、コイル２２、ターミナル３１よりなる巻線組立体が取り付けられ、さらにシャフト１４を支持するためのメタル１６がその中央に取り付けられている。コイル端末２３はモータベース１５の給電端子１７に接続されている。そして上述のようにメタル１６にロータ２のシャフト１４が回転可能な状態で嵌合し、それをキャップ状のカバー１８で覆っている。モータの下面には給電端子１７が露出していて、機器の基板（図示せず）にリフロー接続できるようになっている。
【００４０】
完成したモータは上記のように機器（携帯電話）の基板にリフロー接続され、下面の金属製の給電端子１７を経由してコイル２２に通電され、これによってロータ２が回転する。そしてロータ２に取り付けられた偏心ウエイト１３により振動が発生して機器を振動させる。
【００４１】
本発明はステータ１の構造に関わるので、以下、ステータ１について詳述する。
図２にターミナルの形状を示す。ここでは、６つのターミナル３１を放射状に配置し、それを中央に置いた連結部材３２で一体に連結した状態を示している。連結部材３２は、その中心部に貫通状態の位置決め孔３２ａを有する。
【００４２】
それぞれのターミナル３１において、幅広に作られている基部がコアの突極に重なる保持部３１ａで、先端側がコイル端末接続部３１ｂである。そして前述のように保持部３１ａの部分で連結部材３２によって各ターミナル３１が相互に連結されて、互いの位置を保っている。ターミナル３１は、保持部３１ａとコイル端末接続部３１ｂとの中間部分にはＺ字状に曲がる２箇所の屈曲部３１ｃ、３１ｃがあり、これによってコイル端末接続部３１ｂを保持部３１ａからモータの軸方向にシフトさせている。また、保持部３１ａから連結部材３２に至る途中の部分にはモータの回転方向に部材３１ｆが一体に延び、さらにこの部材３１ｆの先端がモータの軸方向に曲げられて、渡り線のガイド部３１ｄを形成している。
【００４３】
ターミナル３１は、厚さ８０μｍ程の薄いリン青銅板などの銅系合金板を用いて作られている。そしてその表面の一部には紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などからなる絶縁皮膜３１ｅが形成されている。図２（ａ）でハッチングで表現した領域がその絶縁皮膜３１ｅである。図示のように、絶縁皮膜３１ｅは、屈曲部３１ｃよりも径方向の内側で、かつ、連結部材３２よりも径方向の外側の部分に形成されている。すなわち屈曲部３１ｃとコイル端末接続部３１ｂと連結部材３２とには絶縁処理が施されていない。
【００４４】
絶縁皮膜３１ｅは、薄さを最優先する場合にはたとえばポリイミド系材料を蒸着し形成する方法がある。これによれば、数μｍの厚さが実用可能であるが、絶縁皮膜に３００Ｖ程度の耐圧性を与えるには３μｍが薄さの限界と考えなければならない。図２に示したものでは、生産性を重視して、液状の熱硬化性樹脂をスクリーン印刷法により塗布して硬化させる方法によって、１０〜３０μｍの厚さの皮膜を形成している。さらに抜きバリを含んでの耐圧性や耐熱信頼性を優先させるならば、マスクスクリーンを厚くするか液の粘度をコントロールするなどして、１００μｍ程度の皮膜厚さとしてもよい。したがって絶縁皮膜３１ｅの厚さは、３μｍ以上１００μｍ以下であるのが好適である。
【００４５】
図３はこのターミナル３１をコア２１の表面に重ねた状態を示している。コア２１は、中央付近にある円環部２１ａと、この円環部２１ａから外方に向かって放射状に延びる６つの突極２１ｂとを有する。ターミナル３１はコアの突極２１ｂに接して配置され、接着剤などを用いて仮固着される。このときターミナル３１の厚さは絶縁皮膜を含んで０．１ｍｍ程度であってモータ厚さの増加は小さい。
【００４６】
ターミナル３１の形状をコア２１との関連において再度説明する。ターミナル３１のコイル端末接続部３１ｂは、屈曲部３１ｃによってコア２１の表面からモータの軸方向に離れ、さらにコア表面と平行な状態で放射状に延びている。屈曲部３１ｃは、コアの外周面２１ｃの近傍に位置するとともに、この外周面２１ｃから径方向の外向きに突出しないようになっている。連結部材３２はコアの円環部２１ａの内側にある。部材３１ｆはターミナル３１の保持部３１ａから円環部２１ａの上を通って延び、渡り線ガイド部３１ｄは、ちょうど突極２１ｂどうしの間の中央でモータの軸方向に突出するようにしてある。
【００４７】
図４は図３のものにコイル２２を巻回した状態を表わすものである。ここでモータは３相ブラシレスモータであって、３組のコイル２２（および突極２１ｂ）を持っている。図４（ａ）において、コイル２２は、たとえばこの図４（ａ）における右端の突極２１ｂに巻回され、渡り線２４が複数の渡り線ガイド部３１ｄにガイドされながら逆時計周りに引き回され、そして左端の突極２１ｂに巻回される。コイル端末２３は、それぞれの突極２１ｂの先端部付近にあるコイル端末接続部３１ｂに巻回される。これを３箇所において３回繰り返して、図のように組立が完了する。
【００４８】
このときターミナルの絶縁皮膜３１ｅは、ターミナル３１におけるコイル２２に接する部分および渡り線２４に接する部分を覆うように施してあって、ターミナル３１とコイル２２との絶縁を保っている。ターミナル３１はコイル２２だけでなくコア２１とも接しているが、コア２１の側にも絶縁皮膜を形成しておくことで、同様に絶縁を確保できる。したがってこの場合は、ターミナル３１におけるコア２１に接する部分には、必ずしも他の絶縁処理をおこなう必要はない。
【００４９】
次にコイル端末２３をコイル端末接続部３１ｂにアーク溶接によって接合する。それには、図４（ｂ）に示すように、まず溶接機のアース電極７１をターミナル３１の中央の連結部材３２に電気的に接続する。すなわち、このアース電極７１を、連結部材３２の中央にある位置決め孔３２ａに押し当てる。溶接電極７２は、コイル端末接続部３１ｂの先端に対向するように配置する。そしてアーク放電を起こさせて、コイル端末２３とコイル端末接続部３１ｂとを溶融接合する。この作業をコア２１を６０°ずつ回転させながら６度おこなって溶接が完了する。なお、溶接電極７２はタングステンなどの非消耗電極を用い、溶融部の周囲は溶接電極７２の外周の隙間７７から噴出するアルゴンなどの不活性ガスで被包して酸化を防ぐ。図５は溶接が完了した状態を示す。コイル端末接続部３１ｂの母材が溶融してコイル端末２３を包むように接合している。３１ｈは、そのアーク溶接接合部である。
【００５０】
そして、中央部の連結部材３２を図６に示すように切断工具７３によって切断除去する。図６において切断部すなわち内周端３１ｇは、円環部２１ａの内側にわずかに突出している。切断工具７３はコアの円環部２１ａの近傍をガイドしながら作動させ、突出残部ができるだけ小さくなるようにする。あるいはモータの大きさによっては、切断部３１ｇを突出させてモータベース１５に係合させ、これを軸方向または回転方向に保持させるようにする応用もあり得る。
【００５１】
このようにして完成した巻線組立体を、モータベース１５に取り付ける。この様子を図７に示す。ターミナル３１のアーク溶接接合部３１ｈをモータベース１５の給電端子１７に重ね、この部分を抵抗溶接ヘッド７６で挟み、電流を流すとジュール熱によって発熱する。溶解寸前まで加熱して加圧するとアーク溶接接合部すなわち溶融したコイル端末接続部３１ｂと給電端子１７とが溶着する。あとは冒頭に説明したように組立て、モータを完成させる。
【００５２】
このように、複数のターミナル３１を連結部材３２により連結しておき、連結部材３２にアース電極７１を接続してコイルの端末２３をアーク溶接接合し、その後連結部材３２を切断除去することで、複数のターミナル３１を一括してアーク溶接できる。切断除去領域にアース電極７１を接続するから、広い金属露出面を設けることができない超小型モータにおいてもアーク溶接をおこなうことができる。
【００５３】
また、ターミナル３１は、その内周端３１ｇがコアの円環部２１ａより内周に突出している。すなわち、ターミナル３１をモータの軸方向から見てコア２１またはコイル２２の輪郭よりも内側に突出させている。このため、アーク溶接した後に連結部材３２を切断除去する工法をとるときに、切断工具を挿入しやすく、作業性がよい。
【００５４】
また、ターミナル３１は、その保持部３１ａとコイル端末接続部３１ｂとの中間にモータの軸方向の屈曲形成部３１ｃ、３１ｃを設けているため、ターミナル３１とマグネット１２との接触を回避できる。また外部給電端子１７を配置しやすく接続しやすい位置にコイル端末接続部３１ｂを導くことができる。さらにアーク溶接部とコイル本体との距離を延長し、これによってコイル２２に溶接時の熱などの悪影響が及ぶことを低減できる。
【００５５】
また、ターミナル３１のコイル端末接続部３１ｂはモータ軸と垂直な方向に向けて形成されており、このため溶接工程において接合部分の長さがばらついても、給電端子１７との位置関係が変化しない。
【００５６】
またアーク溶接接合部３１ｈを給電端子１７に抵抗溶接しており、このアーク溶接接合部３１ｈは図示のようにおおよそ球状になるので、抵抗溶接における溶接条件を一定にすることができる。このため、ターミナル３１のコイル端末接続部３１ｂとの接続のみならず給電端子１７との接続においても半田材を不要とすることができる。
【００５７】
またターミナル３１は銅系合金からなり、これはコイル２２と同系の金属であるから、溶接接続において良好な接合品質を得ることができる。
またアーク溶接接合部３１ｈは、モータの軸方向から見てコア２１およびコイル２２の輪郭よりも径方向の外側に配置されているため、コア２１およびコイル２２の輪郭よりも径方向の外側にターミナルの端末接続部を配置することができ、このため抵抗溶接ヘッド７６をモータの軸方向に沿って接近させやすくなり、接続作業が容易になる。
【００５８】
以上説明したように本実施の形態のモータは、給電端子１７が機器の基板にリフロー実装できるものであって、その給電端子１７からコイルの端末に至る全ての電気接続部を溶接によって接合しているため、モータを機器にリフロー実装するにあたり、リフロー加熱による熱が伝わっても電気接続部および製品の品質が劣化しない、超小型ブラシレスモータを実現することができる。
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を説明する。図８はブラシレスモータの部品であるターミナル５１を連結部材５２で連結したものを示す。図９はそれをコア４１に重ねたものを示す。図１０は図９のものにコイル２２を巻回したものを示す。この第２の実施の形態は第１の実施の形態に対しターミナル５１の連結構造を変更し、それに伴って製造工程を変更したものである。以下において、第１の実施の形態に比べて、変更のない、あるいは冗長と思われる部分は図示と説明を省略する。
【００５９】
図８にターミナル５１の形状を示す。これは、６つのターミナル５１を放射状に配置し、それぞれのターミナル５１を、これらのターミナル５１の外側に置いたフレーム状の連結部材５２で一体に連結したものである。各ターミナル５１において、放射方向に沿った内側の部分に形成された基部がコアの突極に重なる保持部５１ａで、放射方向に沿った外側の部分に形成された先端部がコイル端末接続部５１ｂである。そして前述のようにコイル端末接続部５１ｂが連結部材５２で連結されて互いの位置を保っている。保持部５１ａとコイル端末接続部５１ｂとの中間部分には２箇所の屈曲部５１ｃがあり、これによってコイル端末接続部５１ｂをモータの軸方向にシフトさせている。５１ｄは渡り線のためのガイド部であり、部材５１ｆの先端に形成されている。ターミナル５１の表面の一部には絶縁皮膜５１ｅが形成されている。図８（ａ）でハッチングで表現した領域がその絶縁皮膜５１ｅである。ターミナル５１において、コア４１の円環部４１ａに重なる内周端部５１ｇでは絶縁皮膜を形成しておらず、金属面を露出させたままとしている。
【００６０】
図９はこのターミナル５１をコア４１の表面に重ねた状態を示している。図示のようにターミナル５１はコア４１の突極４１ｂに接して配置され、接着剤などを用いて固着される。次に、連結部材５２をターミナル５１から切断除去する。すなわち、コイル端末接続部５１ｂの先端部分５１ｈで、図のような切断工具７４を用いて切断する。
【００６１】
図１０は、このように連結部材５２が切断除去された後にコイル２２を巻回した状態を表わすものである。第１の実施の形態の場合と同様に工程を３回繰り返して、巻線作業が完了する。次にコイル端末接続部５１ｂとコイル端末２３とをアーク溶接によって接合する。まず溶接機のアース電極７５をターミナルの最内周部にある金属露出面すなわち内周部分５１ｇに接続する。それには、図１０（ｂ）に示したようなアース電極７５をもちいる。アース電極７５はコア４１の最内周の位置決め孔４１ｃに嵌合するガイド棒７５ａにリング状の電極７５ｂを外ばめしたものである。これをターミナル５１の金属露出面すなわち内周部分５１ｇに押し当てる。溶接電極７２はコイル端末接続部５１ｂの先端に対向するように配置する。そしてアーク放電を起こさせてコイル端末接続部５１ｂとコイル端末２３とを溶融接合する。コア４１を６０°ずつ回転させながらこの作業を６度おこなって、溶接が完了する。
【００６２】
このようにして完成した巻線組立体を、第１の実施の形態の場合と同様にモータベースに載せ、ターミナル５１のコイル端末接続部５１ｂを給電端子に接続して、モータを完成させる。
【００６３】
このようにして完成した巻線組立体を、第１の実施の形態の場合と同様にモータベースに載せ、給電端子に接続してモータを完成させる。
このように、ターミナル５１の一部に溶接のためのアース電極７５を接続できる金属露出面５１ｇを設けておき、コイルの端末２３をターミナルの一端３１ｂに巻回接続した後にアーク溶接して接合しているため、コイル端末接続部３１ｂはヒュージングよりも小さく剛性の小さいターミナル５１で接合でき、なおかつヒュージングよりも狭い作業領域で接合できる。
【００６４】
また、ターミナル５１の金属露出面５１ｇがコア４１の円環部４１ａ近傍に位置するため、超小型モータの薄く弱いターミナルでもアース電極を接続する際に円環部で支持でき、安定に作業できる。
【００６５】
また、ターミナル５１の金属露出面５１ｇはコア４１におけるモータの軸方向表面側に配置されている。各ターミナル５１に一括してアース電極７５を接続しようとしたときに、全てのターミナル５１に同時にアクセスするためには、軸方向からのアクセスが最も容易である。
【００６６】
また、全てのターミナル５１の金属露出面５１ｇはコア４１の中心からみて等距離にあるため、コア４１の中心と同軸に配置したリング状のアース電極７５をもちい、ワークを回転させ送りながら溶接をおこなうことができる。
【００６７】
以上本発明の実施の形態をいくつか説明したが、もとより本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲で様々に応用展開が可能である。実施の形態は薄板状ターミナル３１、５１をコア２１、４１の突極２１ｂ、４１ｂに保持した例のみを挙げたが、他の構造であっても適用できる。たとえば角ピンをもちいたターミナルをコアの円環部に保持したものでもよい。また、電気接続部の全てを溶接によって接合したことによる作用効果は、コアを備えない場合でも発揮される。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、給電端子からコイルの端末に至る全ての電気接続部を溶接によって接合することができるため、あるいはコイルの端末が前記ターミナルに巻回接続されたうえでアーク溶接により接合されているようにしたため、ターミナルを用いながらターミナルの周辺に十分なスペースを確保できない場合でも、半田材を用いることなく電気接続をおこなうことができ、もって環境汚染が小さく、リフロー実装などにおける再加熱によって品質が劣化しない小型ブラシレスモータの実現に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のブラシレスモータの構造を示す断面図
【図２】図１におけるターミナルを連結部材で連結したものを示す図
【図３】図２のものをコアに重ねた状態を示す図
【図４】図３のものにコイルを巻回した状態を示す図
【図５】図４におけるターミナルとコイル端末とをアーク溶接接合した状態を示す図
【図６】図５における連結部材を切断除去することを説明する図
【図７】図６におけるアーク溶接接合部を給電端子に抵抗溶接する様子を示す図
【図８】本発明の第２の実施の形態のブラシレスモータを製造するためのターミナルを連結部材で連結したものを示す図
【図９】図８のものをコアに重ねたうえで連結部材を切断除去することを説明する図
【図１０】図９のものにコイルを巻回してターミナルとコイル端末とをアーク溶接接合することを説明する図
【図１１】第１の従来例に係るモータのステータ組立体を示す図
【図１２】第２の従来例に係るモータのインシュレータを示す図
【図１３】第３の従来例に係るモータのステータ組立体の斜視図
【符号の説明】
２ ロータ
１７ 給電端子
２１ コア
２２ コイル
２３ コイル端末
３１ ターミナル
３１ｂ コイル端末接続部
３１ｈ アーク溶接接合部
７２ 溶接電極
【発明の属する技術分野】
本発明は主として携帯電子機器にもちいて好適な小型のブラシレスモータおよびその製造方法に係り、詳しくはそのコイルの線処理技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小型ブラシレスモータにおいてコイルの端末を外部給電端子に接続する工程では、ターミナルをもちいて線処理をおこない、その部分を半田付けして電気導通を図るのが一般的である。
【０００３】
たとえば特開平６−４６５４３号公報に開示されたものがその代表的な例である。これにおいては、図１１に示すように、コア１０１は円環部１０２から放射状に延びる複数の突極１０３を持っており、この突極１０３にコイル１０４を巻回している。そして突極１０３どうしの間のスロット部にはターミナル１０５が設けてあり、コイル端末１０６をこのターミナル１０５に巻回接続している。さらにターミナル１０５はそのコイル端末巻回部がコア１０１の軸方向に屈曲形成してあって、コア１０１の軸方向に沿ったコイル１０４の片側の位置に配置された外部給電端子１０７（この場合はフレキシブル印刷回路基板（以下、「ＦＰＣ」と称する）１０８上のランド）に半田付けできるようになっている。小型ブラシレスモータではこのようなターミナルがよく用いられる。
【０００４】
また他の従来例として、本出願人が特開平４−１９３０５３号公報に開示したものがある。これを図１２に示す。同図（ａ）は同図（ｂ）におけるＢ−Ｂ断面図である。従来からコアとコイルとの絶縁のためにコアの端面に樹脂成形インシュレータを配置することがよく行なわれているが、ここでは、そのインシュレータ１１１の突極１１４の部分に薄い金属板からなるターミナル１１２を埋め込んでいる。そして、図示しないが、突極１１４とターミナル１１２とを束ねるようにコイルを巻回して保持している。さらにターミナル１１２はその先端のコイル端末巻回部１１３が軸方向に屈曲形成してあって、このコイル端末巻回部１１３を、コイルの片側に隣接配置された印刷配線基板（の上の外部給電端子、いずれも図示せず）に半田付けしている。このような構成であると、ターミナル１１２を突極１１４に保持させているから、薄く小さいターミナルでも外部給電端子に正しく位置決めして半田付けできる。
【０００５】
ところで電子機器では、従来から、プリント基板に電子部品を実装するとき、半田槽にディップするかクリーム半田をリフロー加熱溶融するなどの方法で半田付けしてきたのであるが、近年地球環境汚染がクローズアップされるに伴い、半田材に含まれる鉛が問題となってきている。そのため部品実装工程では、鉛を含む半田材から鉛フリーの半田材への切り替えが進められている。そしてモータにも同様の要求があり、鉛フリーの半田材に切り替えるか、半田材を使わない接合方法への転換を迫られている。
【０００６】
ここで鉛フリーの半田材を選択してもよいのだが、モータには半田材を使わない接合方法への転換をせまる別の要因がある。たとえば携帯電話機の基板にリフロー実装できるように作られているモータでは、モータ内部に半田付け部分があると、このモータが極めて小さいが故に、リフロー加熱における熱がモータの半田付け部分に伝わって再溶融してしまう。このような問題はリフロー実装など念頭にない従来のモータでは存在しなかったものであるが、今後増加するであろう超小型モータでは重要な解決すべき事項となると予想される。そしてこれに対応するには、半田材を用いない接合方法に転換すべきと思われる。
【０００７】
巻線の線処理部分において半田材を使用しない電気接続方法としては、たとえば特開昭６３−２２８９３７号公報にあるようなヒュージング工法が知られている。これを図１３に示す。ここでターミナル１２１はコア１２２に巻回したコイル１２３に隣接して配置され、フック部１２４を持っている。コイルの巻線端末１２５はこのフック部１２４を経由してターミナル１２１に接続され、その後フック部１２４に通電加熱され加圧されることで接合される。
【０００８】
だがこのヒュージング工法は、ターミナル１２１の周辺にかなりの空きスペースを必要とする。ターミナル１２１のフック部１２４を両側から挟み込み加圧しながら通電加熱する工具を通さなければならないからである。したがって、ターミナルの周辺に十分なスペースをとれないほどに小型高密度化されたモータには適用できない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、ターミナルを用いながらターミナルの周辺に十分なスペースを確保できない場合でも、半田材を用いることなく電気接続をおこなうことのできる線処理技術を提供し、もって環境汚染が小さく、リフロー実装などにおける再加熱によって品質が劣化しない小型のブラシレスモータの実現に資することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のブラシレスモータは、マグネットを有したロータと、このロータを回転駆動するための磁界を発生するコイルと、このコイルが巻回されたコアと、金属部材からなり前記コイルの端末が接合された複数のターミナルと、前記コイルに外部から給電するための給電端子とを備え、前記コイルの端末とターミナルとがアーク溶接により接合され、このアーク溶接による接合部位が前記給電端子に抵抗溶接されているようにしたものである。
【００１１】
また本発明のブラシレスモータは、マグネットを有したロータと、このロータを回転駆動するための磁界を発生するコイルと、このコイルを巻回するためのコアと、金属部材からなる複数のターミナルとを備え、前記コアは、円環部と、この円環部から放射状に延びるとともに前記コイルが巻回される複数の突極とを有し、前記ターミナルは溶接のためのアース電極を接続できる金属露出面を有し、前記コイルの端末が前記ターミナルに巻回接続されたうえでアーク溶接により接合されているようにしたものである。
【００１２】
このような構成であると、コイルの端末から給電端子に至る全ての電気接続部を溶接によって接合することができるため、あるいはコイルの端末をターミナルに巻回接続したうえでアーク溶接により接合しているため、電気接続部における半田を排除できて、環境汚染が少なく、実装時や使用時の温度環境が苛酷な場合でも電気接続部の品質が劣化しない信頼性の高いモータを得ることができる。また、電気接続をおこなうには、半田付けや溶接のほかに、カシメ、圧着、ねじ締めなどの手段があるが、これらはいずれも接続構造部の占める体積が大きいところ、溶接構造はこれらの手段と異なり半田付けに匹敵する小さい占有スペースで電気接続できるから、小型でかつ信頼性の高いブラシレスモータを提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の本発明は、マグネットを有したロータと、このロータを回転駆動するための磁界を発生するコイルと、このコイルが巻回されたコアと、金属部材からなり前記コイルの端末が接合された複数のターミナルと、前記コイルに外部から給電するための給電端子とを備え、前記コイルの端末とターミナルとがアーク溶接により接合され、このアーク溶接による接合部位が前記給電端子に抵抗溶接されているようにしたものである。
【００１４】
このような構成であると、コイルの端末から給電端子に至る全ての電気接続部を溶接によって接合することができるため、電気接続部における半田を排除できて、環境汚染が少なく、実装時や使用時の温度環境が苛酷な場合でも電気接続部の品質が劣化しない信頼性の高いモータを得ることができる。また、電気接続をおこなうには、半田付けや溶接のほかに、カシメ、圧着、ねじ締めなどの手段があるが、これらはいずれも接続構造部の占める体積が大きいところ、溶接構造はこれらの手段と異なり半田付けに匹敵する小さい占有スペースで電気接続できるから、小型でかつ信頼性の高いブラシレスモータを提供することができる。
【００１５】
請求項２に記載の本発明は、給電端子はその一端がモータの底面に露出していて機器の基板にリフロー実装できるようにしたものである。
このような構成であると、給電端子は機器の基板にリフロー実装でき、その給電端子からコイルの端末に至る全ての電気接続部を溶接によって接合しているため、リフローによって溶融される可能性がある半田材をもちいないから、モータを機器にリフロー実装するにあたり、リフロー加熱による熱が伝わっても電気接続部の品質が劣化しない。また半田の再溶融による異物発生のおそれもない。
【００１６】
請求項３に記載の本発明は、マグネットを有したロータと、このロータを回転駆動するための磁界を発生するコイルと、このコイルを巻回するためのコアと、金属部材からなる複数のターミナルとを備え、前記コアは、円環部と、この円環部から放射状に延びるとともに前記コイルが巻回される複数の突極とを有し、前記ターミナルは溶接のためのアース電極を接続できる金属露出面を有し、前記コイルの端末が前記ターミナルに巻回接続されたうえでアーク溶接により接合されているようにしたものである。
【００１７】
このような構成であると、ターミナルの一部に溶接のためのアース電極を接続できる金属露出面を設けておき、コイルの端末をターミナルの一端に巻回接続した後アーク溶接して接合することができる。すなわち、レーザビームなどのスポット加熱では加熱溶融領域が小さく、コイルの断線が懸念されるが、アーク溶接は、ターミナルの一端にコイルの端末を巻回接続した後ターミナル母材を溶融してコイルの端末を包むように接合する。したがってコイルの断線などの虞がなく接合品質が安定する。またコイル端末接続部はヒュージングよりも小さく剛性の小さいターミナルで接合でき、なおかつヒュージングよりも狭い作業領域で接合できる。
【００１８】
請求項４に記載の本発明は、ターミナルがコアにおけるモータの軸方向に沿った一方の表面に配置されているようにしたものである。
このような構成であると、金属部材からなるターミナルをコアにおけるモータの軸方向に沿った一方の表面に配置することで、アース電極を接続できる金属露出面を設けるのに有利である。コアの円環部またはその近傍の空きスペースを利用して比較的広い金属露出面を形成することが容易にできるからである。また、各ターミナルに一括してアース電極を接続しようとしたとき、全てのターミナルに同時にアクセスするには軸方向からが最も容易である。
【００１９】
請求項５に記載の本発明は、ターミナルはコイルの端末を巻回接続するためのコイル端末接続部を有し、複数のターミナルは、あらかじめ放射状に配置されるとともに、前記コイル端末接続部とは異なる部分で連結部材により互いに連結されており、前記連結部材は、コイル端末接続部とこのコイル端末接続部に巻回接続されたコイル端末とがアーク溶接接合されたうえで各ターミナルから切断除去されているようにしたものである。
【００２０】
このような構成であると、複数のターミナルをあらかじめ放射状に配置して連結部材により連結しておき、たとえば連結部材にアース電極を接続してコイルの端末をターミナルの一端にアーク溶接接合し、その後連結部材を切断除去することで、アース電極を一箇所に接続すれば済むから、複数のターミナルを一括してアーク溶接できる。またモータを構成しない切断除去領域にアース電極を接続するから、広い金属露出面を設けることができない超小型モータにおいてもアーク溶接をおこなうことができる。
【００２１】
請求項６に記載の本発明は、ターミナルが、コイル端末接続部とは異なる位置で、モータの軸方向から見てコアまたはコイルの輪郭よりも外側に突出している部分を有するようにしたものである。
【００２２】
このような構成であると、ターミナルはコアまたはコイルよりも外側に突出した部分を有するから、アーク溶接した後連結部材を切断除去する工法をとるとき、切断工具を通しやすく作業性がよい。したがって小型薄型モータにおいて良好な組立性を実現することができる。
【００２３】
請求項７に記載の本発明は、ターミナルの金属露出面がコアの円環部の近傍に位置しているようにしたものである。
このような構成であると、超小型モータの薄く弱いターミナルでもアース電極を接続する際に円環部で支持でき、安定に作業できる。またアース電極を接続するに際し、コイルとの接触を避けられる。
【００２４】
請求項８に記載の本発明は、複数のターミナルの金属露出面が、コアの中心からみて略等距離にあるようにしたものである。
このような構成であると、すべてのターミナルに対して同一のアース電極をもちいることができる。また、コアの中心と同軸に配置したリング状のアース電極をもちい、ワークを回転させて送りながら溶接をおこなうことができる。
【００２５】
請求項９に記載の本発明は、ターミナルは、コアによって保持されるとともに、このコアによって保持された部分とコイルの端末を接続する部分との間の部分が、モータの軸方向に屈曲形成されているようにしたものである。
【００２６】
このような構成であると、コイル端末接続部が、コアからモータの軸方向に離れた位置にシフトすることになる。この点に関し、アウタロータタイプでは突極外周とマグネットとが近接しており、突極に保持されたターミナルもマグネットに近接する。したがってターミナルを屈曲させて両者の接触を回避する。また外部給電端子を配置しやすく接続しやすい位置にコイル端末保持部を導いており、これによって組立てやすさや使いやすさを向上させることができる。したがって、モータを、組立性に優れかつ機器製造者にとって使いやすいものとすることができる。さらにアーク溶接部とコイル本体との距離を延長することができ、これによってコイルに熱などの悪影響が及ぶことを低減できる。
【００２７】
請求項１０に記載の本発明は、ターミナルにおけるコイルの端末を巻回接続する部分が、モータ軸と垂直な方向に向けて形成されているようにしたものである。
【００２８】
このような構成であると、給電端子を有する基板をコイルにおけるモータの軸方向片側に隣接配置したとき、溶接工程において接合部分の長さがばらついても、給電端子との位置関係が変化しない。
【００２９】
請求項１１に記載の本発明は、給電端子はターミナルのコイル端末アーク溶接接合部に対応する位置に配置され、アーク溶接接合部が給電端子に抵抗溶接されているようにしたものである。
【００３０】
このような構成であると、アーク溶接部はおおよそ球状になるので、抵抗溶接における溶接条件を一定にすることができる。これにより、ターミナルのコイル端末接続部のみならず給電端子との接続において半田材を不要とすることができる。
【００３１】
請求項１２に記載の本発明は、ターミナルが銅系合金にて形成されているようにしたものである。
このような構成であると、ターミナルをコイルと同系の金属で形成したことから、溶接接続において良好な接合品質を得ることができる。
【００３２】
請求項１３に記載の本発明は、アーク溶接接合部が、モータの軸方向から見てコアおよびコイルの輪郭よりも径方向の外側に配置されているようにしたものである。
【００３３】
このような構成であると、ターミナルのアーク溶接接合部をコアおよびコイルの輪郭よりも径方向の外側に配置することで、外部給電端子への接続のための工具をモータの軸方向に沿って接近させやすくなり、接続作業が容易になる。
【００３４】
請求項１４に記載の本発明は、コアにコイルを巻回し、金属部材からなるターミナルに前記コイルの端末を巻回接続し、前記ターミナルの金属露出面に溶接のためのアース電極を接続して、前記コイルの端末をターミナルに巻回接続した部分をアーク溶接接合するものである。
【００３５】
このようにすると、ヒュージング工法を適用できない超小型モータにおいて半田材を用いることなく巻線端末を電気接続できる。
請求項１５に記載の本発明は、複数のターミナルを放射状に配置して連結部材により互いに連結しておき、円環部とこの円環部から放射状に伸びる複数の突極とを有するコアにおける前記突極の表面に各ターミナルを重ねて、これら突極とターミナルとを束ねるようにコイルを巻回し、前記コイルの端末をターミナルに巻回接続し、前記連結部材にアース電極を接続して前記コイルの端末をターミナルに巻回接続した部分をアーク溶接接合し、その後に前記連結部材を切断除去するものである。
【００３６】
このようにすると、アース電極を一箇所の連結部材に接続すれば済むから、複数のターミナルを一括してアーク溶接できる。またモータを構成しない除去領域にアース電極を接続するから、広い金属露出面を設けることができない超小型モータにおいてもアーク溶接をおこなうことができる。従って超小型モータを高い生産性でもって組立てることができる。
【００３７】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態のモータの構造を示す断面図である。図２はその部品であるターミナルを連結部材で連結した構造を示す図である。図３は図２のものにコアに重ねた構造を示す図である。図４は図３のものにコイルを巻回した構造を示す図である。図５は図４におけるターミナルとコイル端末とをアーク溶接接合した構造を示す図である。図６は図５におけるターミナル連結部材を切断除去した構造を示す図である。図７は図６におけるアーク溶接接合部を給電端子に抵抗溶接する様子を示した図である。
【００３８】
これらの図に示したモータは、たとえば外径がφ１０ｍｍほどの極めて小型薄型の形状に作られたブラシレスモータであって、携帯電話機などで振動報知用途に用いられるものである。図１において、このモータは、ステータ（非回転部分）１と、ロータ（回転部分）２と、カバー１８とで構成されている。ロータ２はロータフレーム１１を主体とし、リング状のマグネット１２をその内側に取り付けてある。さらにこのロータフレーム１１には偏心ウエイト１３が取り付けられている。そしてロータフレーム１１の中央に取り付けたシャフト１４を中心に回転する。
【００３９】
ステータ１はモータベース１５を主体とし、コア２１、コイル２２、ターミナル３１よりなる巻線組立体が取り付けられ、さらにシャフト１４を支持するためのメタル１６がその中央に取り付けられている。コイル端末２３はモータベース１５の給電端子１７に接続されている。そして上述のようにメタル１６にロータ２のシャフト１４が回転可能な状態で嵌合し、それをキャップ状のカバー１８で覆っている。モータの下面には給電端子１７が露出していて、機器の基板（図示せず）にリフロー接続できるようになっている。
【００４０】
完成したモータは上記のように機器（携帯電話）の基板にリフロー接続され、下面の金属製の給電端子１７を経由してコイル２２に通電され、これによってロータ２が回転する。そしてロータ２に取り付けられた偏心ウエイト１３により振動が発生して機器を振動させる。
【００４１】
本発明はステータ１の構造に関わるので、以下、ステータ１について詳述する。
図２にターミナルの形状を示す。ここでは、６つのターミナル３１を放射状に配置し、それを中央に置いた連結部材３２で一体に連結した状態を示している。連結部材３２は、その中心部に貫通状態の位置決め孔３２ａを有する。
【００４２】
それぞれのターミナル３１において、幅広に作られている基部がコアの突極に重なる保持部３１ａで、先端側がコイル端末接続部３１ｂである。そして前述のように保持部３１ａの部分で連結部材３２によって各ターミナル３１が相互に連結されて、互いの位置を保っている。ターミナル３１は、保持部３１ａとコイル端末接続部３１ｂとの中間部分にはＺ字状に曲がる２箇所の屈曲部３１ｃ、３１ｃがあり、これによってコイル端末接続部３１ｂを保持部３１ａからモータの軸方向にシフトさせている。また、保持部３１ａから連結部材３２に至る途中の部分にはモータの回転方向に部材３１ｆが一体に延び、さらにこの部材３１ｆの先端がモータの軸方向に曲げられて、渡り線のガイド部３１ｄを形成している。
【００４３】
ターミナル３１は、厚さ８０μｍ程の薄いリン青銅板などの銅系合金板を用いて作られている。そしてその表面の一部には紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂などからなる絶縁皮膜３１ｅが形成されている。図２（ａ）でハッチングで表現した領域がその絶縁皮膜３１ｅである。図示のように、絶縁皮膜３１ｅは、屈曲部３１ｃよりも径方向の内側で、かつ、連結部材３２よりも径方向の外側の部分に形成されている。すなわち屈曲部３１ｃとコイル端末接続部３１ｂと連結部材３２とには絶縁処理が施されていない。
【００４４】
絶縁皮膜３１ｅは、薄さを最優先する場合にはたとえばポリイミド系材料を蒸着し形成する方法がある。これによれば、数μｍの厚さが実用可能であるが、絶縁皮膜に３００Ｖ程度の耐圧性を与えるには３μｍが薄さの限界と考えなければならない。図２に示したものでは、生産性を重視して、液状の熱硬化性樹脂をスクリーン印刷法により塗布して硬化させる方法によって、１０〜３０μｍの厚さの皮膜を形成している。さらに抜きバリを含んでの耐圧性や耐熱信頼性を優先させるならば、マスクスクリーンを厚くするか液の粘度をコントロールするなどして、１００μｍ程度の皮膜厚さとしてもよい。したがって絶縁皮膜３１ｅの厚さは、３μｍ以上１００μｍ以下であるのが好適である。
【００４５】
図３はこのターミナル３１をコア２１の表面に重ねた状態を示している。コア２１は、中央付近にある円環部２１ａと、この円環部２１ａから外方に向かって放射状に延びる６つの突極２１ｂとを有する。ターミナル３１はコアの突極２１ｂに接して配置され、接着剤などを用いて仮固着される。このときターミナル３１の厚さは絶縁皮膜を含んで０．１ｍｍ程度であってモータ厚さの増加は小さい。
【００４６】
ターミナル３１の形状をコア２１との関連において再度説明する。ターミナル３１のコイル端末接続部３１ｂは、屈曲部３１ｃによってコア２１の表面からモータの軸方向に離れ、さらにコア表面と平行な状態で放射状に延びている。屈曲部３１ｃは、コアの外周面２１ｃの近傍に位置するとともに、この外周面２１ｃから径方向の外向きに突出しないようになっている。連結部材３２はコアの円環部２１ａの内側にある。部材３１ｆはターミナル３１の保持部３１ａから円環部２１ａの上を通って延び、渡り線ガイド部３１ｄは、ちょうど突極２１ｂどうしの間の中央でモータの軸方向に突出するようにしてある。
【００４７】
図４は図３のものにコイル２２を巻回した状態を表わすものである。ここでモータは３相ブラシレスモータであって、３組のコイル２２（および突極２１ｂ）を持っている。図４（ａ）において、コイル２２は、たとえばこの図４（ａ）における右端の突極２１ｂに巻回され、渡り線２４が複数の渡り線ガイド部３１ｄにガイドされながら逆時計周りに引き回され、そして左端の突極２１ｂに巻回される。コイル端末２３は、それぞれの突極２１ｂの先端部付近にあるコイル端末接続部３１ｂに巻回される。これを３箇所において３回繰り返して、図のように組立が完了する。
【００４８】
このときターミナルの絶縁皮膜３１ｅは、ターミナル３１におけるコイル２２に接する部分および渡り線２４に接する部分を覆うように施してあって、ターミナル３１とコイル２２との絶縁を保っている。ターミナル３１はコイル２２だけでなくコア２１とも接しているが、コア２１の側にも絶縁皮膜を形成しておくことで、同様に絶縁を確保できる。したがってこの場合は、ターミナル３１におけるコア２１に接する部分には、必ずしも他の絶縁処理をおこなう必要はない。
【００４９】
次にコイル端末２３をコイル端末接続部３１ｂにアーク溶接によって接合する。それには、図４（ｂ）に示すように、まず溶接機のアース電極７１をターミナル３１の中央の連結部材３２に電気的に接続する。すなわち、このアース電極７１を、連結部材３２の中央にある位置決め孔３２ａに押し当てる。溶接電極７２は、コイル端末接続部３１ｂの先端に対向するように配置する。そしてアーク放電を起こさせて、コイル端末２３とコイル端末接続部３１ｂとを溶融接合する。この作業をコア２１を６０°ずつ回転させながら６度おこなって溶接が完了する。なお、溶接電極７２はタングステンなどの非消耗電極を用い、溶融部の周囲は溶接電極７２の外周の隙間７７から噴出するアルゴンなどの不活性ガスで被包して酸化を防ぐ。図５は溶接が完了した状態を示す。コイル端末接続部３１ｂの母材が溶融してコイル端末２３を包むように接合している。３１ｈは、そのアーク溶接接合部である。
【００５０】
そして、中央部の連結部材３２を図６に示すように切断工具７３によって切断除去する。図６において切断部すなわち内周端３１ｇは、円環部２１ａの内側にわずかに突出している。切断工具７３はコアの円環部２１ａの近傍をガイドしながら作動させ、突出残部ができるだけ小さくなるようにする。あるいはモータの大きさによっては、切断部３１ｇを突出させてモータベース１５に係合させ、これを軸方向または回転方向に保持させるようにする応用もあり得る。
【００５１】
このようにして完成した巻線組立体を、モータベース１５に取り付ける。この様子を図７に示す。ターミナル３１のアーク溶接接合部３１ｈをモータベース１５の給電端子１７に重ね、この部分を抵抗溶接ヘッド７６で挟み、電流を流すとジュール熱によって発熱する。溶解寸前まで加熱して加圧するとアーク溶接接合部すなわち溶融したコイル端末接続部３１ｂと給電端子１７とが溶着する。あとは冒頭に説明したように組立て、モータを完成させる。
【００５２】
このように、複数のターミナル３１を連結部材３２により連結しておき、連結部材３２にアース電極７１を接続してコイルの端末２３をアーク溶接接合し、その後連結部材３２を切断除去することで、複数のターミナル３１を一括してアーク溶接できる。切断除去領域にアース電極７１を接続するから、広い金属露出面を設けることができない超小型モータにおいてもアーク溶接をおこなうことができる。
【００５３】
また、ターミナル３１は、その内周端３１ｇがコアの円環部２１ａより内周に突出している。すなわち、ターミナル３１をモータの軸方向から見てコア２１またはコイル２２の輪郭よりも内側に突出させている。このため、アーク溶接した後に連結部材３２を切断除去する工法をとるときに、切断工具を挿入しやすく、作業性がよい。
【００５４】
また、ターミナル３１は、その保持部３１ａとコイル端末接続部３１ｂとの中間にモータの軸方向の屈曲形成部３１ｃ、３１ｃを設けているため、ターミナル３１とマグネット１２との接触を回避できる。また外部給電端子１７を配置しやすく接続しやすい位置にコイル端末接続部３１ｂを導くことができる。さらにアーク溶接部とコイル本体との距離を延長し、これによってコイル２２に溶接時の熱などの悪影響が及ぶことを低減できる。
【００５５】
また、ターミナル３１のコイル端末接続部３１ｂはモータ軸と垂直な方向に向けて形成されており、このため溶接工程において接合部分の長さがばらついても、給電端子１７との位置関係が変化しない。
【００５６】
またアーク溶接接合部３１ｈを給電端子１７に抵抗溶接しており、このアーク溶接接合部３１ｈは図示のようにおおよそ球状になるので、抵抗溶接における溶接条件を一定にすることができる。このため、ターミナル３１のコイル端末接続部３１ｂとの接続のみならず給電端子１７との接続においても半田材を不要とすることができる。
【００５７】
またターミナル３１は銅系合金からなり、これはコイル２２と同系の金属であるから、溶接接続において良好な接合品質を得ることができる。
またアーク溶接接合部３１ｈは、モータの軸方向から見てコア２１およびコイル２２の輪郭よりも径方向の外側に配置されているため、コア２１およびコイル２２の輪郭よりも径方向の外側にターミナルの端末接続部を配置することができ、このため抵抗溶接ヘッド７６をモータの軸方向に沿って接近させやすくなり、接続作業が容易になる。
【００５８】
以上説明したように本実施の形態のモータは、給電端子１７が機器の基板にリフロー実装できるものであって、その給電端子１７からコイルの端末に至る全ての電気接続部を溶接によって接合しているため、モータを機器にリフロー実装するにあたり、リフロー加熱による熱が伝わっても電気接続部および製品の品質が劣化しない、超小型ブラシレスモータを実現することができる。
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を説明する。図８はブラシレスモータの部品であるターミナル５１を連結部材５２で連結したものを示す。図９はそれをコア４１に重ねたものを示す。図１０は図９のものにコイル２２を巻回したものを示す。この第２の実施の形態は第１の実施の形態に対しターミナル５１の連結構造を変更し、それに伴って製造工程を変更したものである。以下において、第１の実施の形態に比べて、変更のない、あるいは冗長と思われる部分は図示と説明を省略する。
【００５９】
図８にターミナル５１の形状を示す。これは、６つのターミナル５１を放射状に配置し、それぞれのターミナル５１を、これらのターミナル５１の外側に置いたフレーム状の連結部材５２で一体に連結したものである。各ターミナル５１において、放射方向に沿った内側の部分に形成された基部がコアの突極に重なる保持部５１ａで、放射方向に沿った外側の部分に形成された先端部がコイル端末接続部５１ｂである。そして前述のようにコイル端末接続部５１ｂが連結部材５２で連結されて互いの位置を保っている。保持部５１ａとコイル端末接続部５１ｂとの中間部分には２箇所の屈曲部５１ｃがあり、これによってコイル端末接続部５１ｂをモータの軸方向にシフトさせている。５１ｄは渡り線のためのガイド部であり、部材５１ｆの先端に形成されている。ターミナル５１の表面の一部には絶縁皮膜５１ｅが形成されている。図８（ａ）でハッチングで表現した領域がその絶縁皮膜５１ｅである。ターミナル５１において、コア４１の円環部４１ａに重なる内周端部５１ｇでは絶縁皮膜を形成しておらず、金属面を露出させたままとしている。
【００６０】
図９はこのターミナル５１をコア４１の表面に重ねた状態を示している。図示のようにターミナル５１はコア４１の突極４１ｂに接して配置され、接着剤などを用いて固着される。次に、連結部材５２をターミナル５１から切断除去する。すなわち、コイル端末接続部５１ｂの先端部分５１ｈで、図のような切断工具７４を用いて切断する。
【００６１】
図１０は、このように連結部材５２が切断除去された後にコイル２２を巻回した状態を表わすものである。第１の実施の形態の場合と同様に工程を３回繰り返して、巻線作業が完了する。次にコイル端末接続部５１ｂとコイル端末２３とをアーク溶接によって接合する。まず溶接機のアース電極７５をターミナルの最内周部にある金属露出面すなわち内周部分５１ｇに接続する。それには、図１０（ｂ）に示したようなアース電極７５をもちいる。アース電極７５はコア４１の最内周の位置決め孔４１ｃに嵌合するガイド棒７５ａにリング状の電極７５ｂを外ばめしたものである。これをターミナル５１の金属露出面すなわち内周部分５１ｇに押し当てる。溶接電極７２はコイル端末接続部５１ｂの先端に対向するように配置する。そしてアーク放電を起こさせてコイル端末接続部５１ｂとコイル端末２３とを溶融接合する。コア４１を６０°ずつ回転させながらこの作業を６度おこなって、溶接が完了する。
【００６２】
このようにして完成した巻線組立体を、第１の実施の形態の場合と同様にモータベースに載せ、ターミナル５１のコイル端末接続部５１ｂを給電端子に接続して、モータを完成させる。
【００６３】
このようにして完成した巻線組立体を、第１の実施の形態の場合と同様にモータベースに載せ、給電端子に接続してモータを完成させる。
このように、ターミナル５１の一部に溶接のためのアース電極７５を接続できる金属露出面５１ｇを設けておき、コイルの端末２３をターミナルの一端３１ｂに巻回接続した後にアーク溶接して接合しているため、コイル端末接続部３１ｂはヒュージングよりも小さく剛性の小さいターミナル５１で接合でき、なおかつヒュージングよりも狭い作業領域で接合できる。
【００６４】
また、ターミナル５１の金属露出面５１ｇがコア４１の円環部４１ａ近傍に位置するため、超小型モータの薄く弱いターミナルでもアース電極を接続する際に円環部で支持でき、安定に作業できる。
【００６５】
また、ターミナル５１の金属露出面５１ｇはコア４１におけるモータの軸方向表面側に配置されている。各ターミナル５１に一括してアース電極７５を接続しようとしたときに、全てのターミナル５１に同時にアクセスするためには、軸方向からのアクセスが最も容易である。
【００６６】
また、全てのターミナル５１の金属露出面５１ｇはコア４１の中心からみて等距離にあるため、コア４１の中心と同軸に配置したリング状のアース電極７５をもちい、ワークを回転させ送りながら溶接をおこなうことができる。
【００６７】
以上本発明の実施の形態をいくつか説明したが、もとより本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨の範囲で様々に応用展開が可能である。実施の形態は薄板状ターミナル３１、５１をコア２１、４１の突極２１ｂ、４１ｂに保持した例のみを挙げたが、他の構造であっても適用できる。たとえば角ピンをもちいたターミナルをコアの円環部に保持したものでもよい。また、電気接続部の全てを溶接によって接合したことによる作用効果は、コアを備えない場合でも発揮される。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、給電端子からコイルの端末に至る全ての電気接続部を溶接によって接合することができるため、あるいはコイルの端末が前記ターミナルに巻回接続されたうえでアーク溶接により接合されているようにしたため、ターミナルを用いながらターミナルの周辺に十分なスペースを確保できない場合でも、半田材を用いることなく電気接続をおこなうことができ、もって環境汚染が小さく、リフロー実装などにおける再加熱によって品質が劣化しない小型ブラシレスモータの実現に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のブラシレスモータの構造を示す断面図
【図２】図１におけるターミナルを連結部材で連結したものを示す図
【図３】図２のものをコアに重ねた状態を示す図
【図４】図３のものにコイルを巻回した状態を示す図
【図５】図４におけるターミナルとコイル端末とをアーク溶接接合した状態を示す図
【図６】図５における連結部材を切断除去することを説明する図
【図７】図６におけるアーク溶接接合部を給電端子に抵抗溶接する様子を示す図
【図８】本発明の第２の実施の形態のブラシレスモータを製造するためのターミナルを連結部材で連結したものを示す図
【図９】図８のものをコアに重ねたうえで連結部材を切断除去することを説明する図
【図１０】図９のものにコイルを巻回してターミナルとコイル端末とをアーク溶接接合することを説明する図
【図１１】第１の従来例に係るモータのステータ組立体を示す図
【図１２】第２の従来例に係るモータのインシュレータを示す図
【図１３】第３の従来例に係るモータのステータ組立体の斜視図
【符号の説明】
２ ロータ
１７ 給電端子
２１ コア
２２ コイル
２３ コイル端末
３１ ターミナル
３１ｂ コイル端末接続部
３１ｈ アーク溶接接合部
７２ 溶接電極
Claims (15)
- マグネットを有したロータと、このロータを回転駆動するための磁界を発生するコイルと、このコイルが巻回されたコアと、金属部材からなり前記コイルの端末が接合された複数のターミナルと、前記コイルに外部から給電するための給電端子とを備え、前記コイルの端末とターミナルとがアーク溶接により接合され、このアーク溶接による接合部位が前記給電端子に抵抗溶接されているブラシレスモータ。
- 給電端子はその一端がモータの底面に露出していて機器の基板にリフロー実装できるようになっている、請求項１記載のブラシレスモータ。
- マグネットを有したロータと、このロータを回転駆動するための磁界を発生するコイルと、このコイルを巻回するためのコアと、金属部材からなる複数のターミナルとを備え、前記コアは、円環部と、この円環部から放射状に延びるとともに前記コイルが巻回される複数の突極とを有し、前記ターミナルは溶接のためのアース電極を接続できる金属露出面を有し、前記コイルの端末が前記ターミナルに巻回接続されたうえでアーク溶接により接合されている、ブラシレスモータ。
- ターミナルはコアにおけるモータの軸方向に沿った一方の表面に配置されている、請求項３記載のブラシレスモータ。
- ターミナルはコイルの端末を巻回接続するためのコイル端末接続部を有し、複数のターミナルは、あらかじめ放射状に配置されるとともに、前記コイル端末接続部とは異なる部分で連結部材により互いに連結されており、前記連結部材は、コイル端末接続部とこのコイル端末接続部に巻回接続されたコイル端末とがアーク溶接接合されたうえで各ターミナルから切断除去されている、請求項３または４記載のブラシレスモータ。
- ターミナルは、コイル端末接続部とは異なる位置で、モータの軸方向から見てコアまたはコイルの輪郭よりも外側に突出している部分を有する、請求項３から５までのいずれか１項記載のブラシレスモータ。
- ターミナルの金属露出面がコアの円環部の近傍に位置している、請求項３から６までのいずれか１項記載のブラシレスモータ。
- 複数のターミナルの金属露出面が、コアの中心からみて略等距離にある、請求項３から７までのいずれか１項記載のブラシレスモータ。
- ターミナルは、コアによって保持されるとともに、このコアによって保持された部分とコイルの端末を接続する部分との間の部分が、モータの軸方向に屈曲形成されている、請求項３から８までのいずれか１項記載のブラシレスモータ。
- ターミナルにおけるコイルの端末を巻回接続する部分は、モータ軸と垂直な方向に向けて形成されている、請求項３から９までのいずれか１項記載のブラシレスモータ。
- 給電端子はターミナルのコイル端末アーク溶接接合部に対応する位置に配置され、アーク溶接接合部が給電端子に抵抗溶接されている、請求項３から１０までのいずれか１項記載のブラシレスモータ。
- ターミナルが銅系合金にて形成されている、請求項３から１１までのいずれか１項記載のブラシレスモータ。
- アーク溶接接合部は、モータの軸方向から見てコアおよびコイルの輪郭よりも径方向の外側に配置されている、請求項３から１２までのいずれか１項記載のブラシレスモータ。
- コアにコイルを巻回し、金属部材からなるターミナルに前記コイルの端末を巻回接続し、前記ターミナルの金属露出面に溶接のためのアース電極を接続して、前記コイルの端末をターミナルに巻回接続した部分をアーク溶接接合する、ブラシレスモータの製造方法。
- 複数のターミナルを放射状に配置して連結部材により互いに連結しておき、円環部とこの円環部から放射状に伸びる複数の突極とを有するコアにおける前記突極の表面に各ターミナルを重ねて、これら突極とターミナルとを束ねるようにコイルを巻回し、前記コイルの端末をターミナルに巻回接続し、前記連結部材にアース電極を接続して前記コイルの端末をターミナルに巻回接続した部分をアーク溶接接合し、その後に前記連結部材を切断除去する、ブラシレスモータの製造方法。
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