WO2020213053A1

WO2020213053A1 - モータの製造方法及びモータ

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Publication number: WO2020213053A1
Application number: PCT/JP2019/016309
Authority: WO
Inventors: 後藤　隆
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2019-04-16
Publication date: 2020-10-22
Also published as: JPWO2020213053A1; JP6976483B2

Abstract

第１外装部材（１１）に設けられた溝部（１１ａ）に、抵抗発熱体（１４，１５）が配置される。溝部（１１ａ）に連通する凹部（１１ｃ）に抵抗発熱体（１４，１５）の端部（１４ｂ，１５ｂ）が配置され、溝部（１１ａ）と凹部（１１ｃ）とを連通させる連通部（１１ｄ）に設けられた位置決め部（１１ｂ）が、端部（１４ｂ，１５ｂ）間に位置して端部（１４ｂ，１５ｂ）を位置決めする。抵抗発熱体（１４，１５）の端部（１４ｂ，１５ｂ）に電極（２０）が接続されて電圧が印加された状態で、第２外装部材（１２）に設けられた突条部（１２ａ）が第１外装部材（１１）の溝部（１１ａ）に押圧される。

Description

モータの製造方法及びモータ

　この発明は、モータの製造方法及びモータに関するものである。

　モータのケースは、ロータ及びステータ等を収納している第１外装部材と、制御回路等を収納している第２外装部材とで構成されている。第１外装部材と第２外装部材とは、溶着、溶接、又はネジ締結等によって固定されている。

　外装部材同士を溶着する方法の一つに、熱可塑性樹脂から成る外装部材間に抵抗発熱体を配置し、抵抗発熱体に通電した状態で外装部材を押圧することにより、抵抗発熱体周辺の外装部材を溶融させて凝固させることで外装部材同士を固定させる方法がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０－４４２４６号公報

　モータの第１外装部材と第２外装部材とが上記溶着方法により固定される場合、第１外装部材には、抵抗発熱体の両端部が配置されて電極が接続される電極受け部が設けられ、この電極受け部に配置された抵抗発熱体の両端部に電極が接続されて通電されることになる。抵抗発熱体の両端部の位置は電極受け部内でばらつくため、溶け代が安定せず、溶着後に両端部間に隙間が生じていることがあった。その場合、第１外装部材と第２外装部材との間の気密性が低下してしまう。

　また、上記溶着方法においては、充填率、つまり必要充填空間に対する溶融樹脂の容積の割合が１００％以上である必要がある。そのため、溶着後に抵抗発熱体の両端部間にバリが生じていることがあった。このバリには気泡が含まれているため、見栄え向上のためにバリが除去されることによって気泡が露出すると、この気泡により内外が連通して気密性が低下してしまう。

　この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、抵抗発熱体によって外装部材同士が溶着される際に、外装部材間の気密性の低下を抑制することを目的とする。

　この発明に係るモータの製造方法は、熱可塑性樹脂により構成された第１外装部材と第２外装部材とを備えるモータの製造方法であって、第１外装部材に設けられた溝部に、抵抗発熱体が配置される第１の工程と、溝部に連通する凹部に抵抗発熱体の両端部が配置され、溝部と凹部とを連通させる連通部に設けられた位置決め部が、両端部間に位置して両端部を位置決めする第２の工程と、抵抗発熱体の両端部に電極が接続されて電圧が印加された状態で、第２外装部材に設けられた突条部が第１外装部材の溝部に押圧される第３の工程とを備えるものである。

　この発明によれば、抵抗発熱体の両端部を位置決めするようにしたので、抵抗発熱体によって外装部材同士が溶着される際に、外装部材間の気密性の低下を抑制することができる。

実施の形態１に係るモータの構成例を示す外観図であり、第１外装部材と第２外装部材が固定される前の状態である。実施の形態１に係るモータの構成例を示す外観図であり、第１外装部材と第２外装部材が固定された状態である。実施の形態１に係るモータの構成例を示す断面図である。図３に枠線Ｐで囲った部分の拡大図である。図１の矢印Ｘの方向から見た第１外装部材の矢視図である。実施の形態１に係るモータの理解を助けるための参考例であり、図５に枠線Ｒで囲った部分に相当する拡大図である。図６の参考例において抵抗発熱体の両端部の位置がずれた状態を示す図である。実施の形態１に係るモータの構成例であり、図５に枠線Ｒで囲った部分の拡大図である。図８に示される抵抗発熱体の両端部に電極が接続された状態を示す拡大図である。図９に示される要部をＡ－Ａ線に沿って切断した断面図である。

　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係るモータ１の構成例を示す外観図であり、第１外装部材１１と第２外装部材１２が固定される前の状態である。図２は、実施の形態１に係るモータ１の構成例を示す外観図であり、第１外装部材１１と第２外装部材１２が固定された状態である。図３は、実施の形態１に係るモータ１の構成例を示す断面図である。図４は、図３に枠線Ｐで囲った部分の拡大図である。

　実施の形態１に係るモータ１は、第１外装部材１１、第２外装部材１２、ステータ１３、及び抵抗発熱体１４，１５等を備える。熱可塑性樹脂により構成される第１外装部材１１には、ステータ１３及びロータ（不図示）等が収納される。熱可塑性樹脂により構成される第２外装部材１２には、制御回路（不図示）等が収納される。なお、実施の形態１に係るモータ１は、ブラシレスモータであってもよいし、ブラシ付きモータであってもよい。また、実施の形態１に係るモータ１は、インナーロータ型であってもよいし、アウターロータ型であってもよい。このように、実施の形態１に係るモータ１の種類は問われない。

　第１外装部材１１及び第２外装部材１２は、モータケース１０を構成する外装部材である。例えば、第１外装部材１１及び第２外装部材１２は、それぞれ、熱可塑性樹脂を射出成形することで成形される。第１外装部材１１と第２外装部材１２とは、抵抗発熱体１４，１５を用いた溶着により固定され、一体になる。

　図５は、図１の矢印Ｘの方向から見た第１外装部材１１の矢視図である。抵抗発熱体１４は、半円形状の本体部１４ａと、本体部１４ａの両端部が折り曲がった形状の端部１４ｂとを有する。抵抗発熱体１５は、半円形状の本体部１５ａと、本体部１５ａの両端部が折り曲がった形状の端部１５ｂとを有する。抵抗発熱体１４，１５は、金属製のワイヤ、又は板金の打ち抜き材である。

　第１外装部材１１の第２外装部材１２に対向する面には、環状の溝部１１ａが設けられている。第２外装部材１２の第１外装部材１１に対向する面には、環状の突条部１２ａが設けられている。第１外装部材１１の溝部１１ａには、抵抗発熱体１４，１５が環状に配置され、その後、第２外装部材１２の突条部１２ａが嵌る。

　第１外装部材１１の第２外装部材１２に対向する面には、２つの電極受け部１６が対角位置に設けられている。電極受け部１６は、第１外装部材１１から外側へ突出した形状である。なお、図示例の電極受け部１６は、第１外装部材１１の上端部から下端部まで伸びた形状であるが、この形状に限定されるものではなく、少なくとも第１外装部材１１の上端部に存在する形状であればよい。抵抗発熱体１４，１５の隣り合う一方の端部１４ｂ，１５ｂは、一方の電極受け部１６に配置される。抵抗発熱体１４，１５の隣り合うもう一方の端部１４ｂ，１５ｂは、もう一方の電極受け部１６に配置される。一方の電極受け部１６に配置された両端部１４ｂ，１５ｂと、もう一方の電極受け部１６に配置された両端部１４ｂ，１５ｂとは、図２に示されるように第１外装部材１１と第２外装部材１２とが組み合わされた状態において、モータケース１０の外部に露出する。モータケース１０の外部に露出した一方の両端部１４ｂ，１５ｂ及びもう一方の両端部１４ｂ，１５ｂにそれぞれ電極（不図示）が接続されて電圧が印加されることで、抵抗発熱体１４，１５が発熱する。発熱した抵抗発熱体１４，１５は、第１外装部材１１及び第２外装部材１２のうちの図４に破線枠Ｑで囲まれた部分を溶融させ、溶融樹脂にする。抵抗発熱体１４，１５への通電中、第２外装部材１２が図１の矢印Ｘの方向に押圧され、押圧のストロークが管理されることにより、溝部１１ａと突条部１２ａとで囲まれた必要充填空間に充填される溶融樹脂の容積が調整される。電極への電圧印加が終了すると、溶融樹脂が凝固し、第１外装部材１１と第２外装部材１２とが固定されてモータケース１０となる。

　第１外装部材１１と第２外装部材１２との間の気密性確保のために、つまりモータケース１０の気密性確保のために、上記必要充填空間には溶融樹脂が１００％以上充填される必要がある。そのため、必要充填空間から溢れた溶融樹脂により、第１外装部材１１と第２外装部材１２との対向部分に内バリ又は外バリが発生する。モータ１の場合、モータケース１０の内部にロータがあり、このロータが内バリに接触するとロックする可能性があるため、外バリが発生するように構成されることが好ましい。具体的には、図４に示されるように、第１外装部材１１の第２外装部材１２に対向する面のうち、溝部１１ａより外側が低く、溝部１１ａより内側が高くなっている。この高低差により、溶融樹脂が溝部１１ａより外側へ流出しやすくなり、外バリが発生しやすくなる。

　バリは、第１外装部材１１と第２外装部材１２との対向部分だけでなく、電極受け部１６にも発生する場合がある。

　図６は、実施の形態１に係るモータ１の理解を助けるための参考例であり、図５に枠線Ｒで囲った部分に相当する拡大図である。図７は、図６の参考例において抵抗発熱体１４，１５の端部１４ｂ，１５ｂの位置がずれた状態を示す図である。

　図６の参考例に示されるように、溝部１１ａと本体部１４ａとの間、及び溝部１１ａと本体部１５ａとの間には、それぞれ、隙間Ｄ１，Ｄ２が存在する。これらの隙間Ｄ１，Ｄ２は、抵抗発熱体１４，１５を溝部１１ａに配置する際の作業性向上のために必要である。しかしながら、これらの隙間Ｄ１，Ｄ２が存在することにより、溝部１１ａ及び電極受け部１６における本体部１４ａ，１５ａ及び端部１４ｂ，１５ｂの位置が定まらない。そのため、電極受け部１６に配置された端部１４ｂと端部１５ｂとの間に隙間Ｄ３が生じる場合があった。また、一方の端部１４ｂがもう一方の端部１５ｂに乗り上がってしまう場合もあった。

　図７の参考例に示されるように、端部１４ｂと端部１５ｂとの隙間Ｄ３が大きく、かつ、必要充填空間への溶融樹脂の充填率が高い場合、隙間Ｄ３から電極受け部１６へ溶融樹脂が流れ出て、バリが発生することがあった。このバリには気泡が含まれているため、バリが除去されたことによって気泡が露出すると、この気泡によりモータケース１０の内外が連通して気密性が低下する場合があった。

　なお、端部１４ｂと端部１５ｂとの隙間Ｄ３が大きく、かつ、必要充填空間への溶融樹脂の充填率が低い場合には、端部１４ｂ，１５ｂ間に溶融樹脂が充填されず、隙間Ｄ３が残ることがあった。この場合、隙間Ｄ３の存在により、モータケース１０の気密性が低下する。

　これに対し、実施の形態１に係るモータ１は、端部１４ｂ，１５ｂが位置決めされることによって、参考例のようなモータケース１０の気密性の低下が抑制される構成である。
　図８は、実施の形態１に係るモータ１の構成例であり、図５に枠線Ｒで囲った部分の拡大図である。電極受け部１６には、溝部１１ａに連通する凹部１１ｃが設けられている。凹部１１ｃは、端部１４ｂ，１５ｂ間の隙間Ｄ３から流れ出る溶融樹脂を溜める機能を持つ。なお、溝部１１ａと凹部１１ｃとは、第１外装部材１１の溝部１１ａより外側の一部が切り欠かれた形状の連通部１１ｄにより、連通されている。また、第１外装部材１１の溝部１１ａと凹部１１ｃとを連通する連通部１１ｄには、抵抗発熱体１４，１５の端部１４ｂ，１５ｂの位置決めを行う位置決め部１１ｂが設けられている。電極受け部１６、溝部１１ａ、位置決め部１１ｂ、凹部１１ｃ、及び連通部１１ｄは、例えば、第１外装部材１１が射出成形される際に一体成形される。

　抵抗発熱体１４の端部１４ｂと抵抗発熱体１５の端部１５ｂとの間に位置決め部１１ｂが存在することにより、連通部１１ｄと位置決め部１１ｂとの間に端部１４ｂ，１５ｂが嵌り込み、端部１４ｂ，１５ｂが位置決めされる。端部１４ｂ，１５ｂが位置決めされることにより、隙間Ｄ３のばらつきが抑制される。そのため、必要充填空間の容積のばらつきも抑制される。よって、第２外装部材１２の押圧ストローク管理により、充填率が精度よく調整可能となり、隙間Ｄ３が残ることがなくなる。

　次に、モータ１の製造方法について説明する。
　第１の工程において、第１外装部材１１に設けられた溝部１１ａに、抵抗発熱体１４，１５が配置される。なお、第１の工程より前に、第１外装部材１１にはステータ１３等が設置され、第２外装部材１２には制御回路（不図示）等が設置されたものとする。

　第２の工程において、溝部１１ａに連通する凹部１１ｃに、抵抗発熱体１４，１５の両端部１４ｂ，１５ｂが配置される。この際、溝部１１ａと凹部１１ｃとを連通させる連通部１１ｄに設けられた位置決め部１１ｂが、両端部１４ｂ，１５ｂ間に位置して両端部１４ｂ，１５ｂを位置決めする。

　第３の工程において、抵抗発熱体１４，１５の両端部１４ｂ，１５ｂに電極が接続されて電圧が印加された状態で、第２外装部材１２に設けられた突条部１２ａが第１外装部材１１の溝部１１ａに押圧される。通電されて発熱した抵抗発熱体１４，１５は、第１外装部材１１及び第２外装部材１２のうちの図４に破線枠Ｑで囲まれた部分を溶融させ、溶融樹脂にする。抵抗発熱体１４，１５への通電中、図１の矢印Ｘの方向への第２外装部材１２の押圧ストロークが管理されることにより、溶融樹脂の充填率が調整される。電極への電圧印加が終了すると、溶融樹脂が凝固し、第１外装部材１１と第２外装部材１２とが固定される。

　前述の通り、充填率は１００％以上になるように調整されるため、両端部１４ｂ，１５ｂの隙間Ｄ３から凹部１１ｃへ溶融樹脂が流れ出て、凹部１１ｃに溜まる。凹部１１ｃに溜まった溶融樹脂が凝固することにより、端部１４ｂ，１５ｂ間の隙間Ｄ３がより確実に塞がれる。また、凹部１１ｃに溶融樹脂が溜まることにより、溶融樹脂の電極受け部１６からのはみ出しが抑制されるため、バリの発生が抑制される。よって、見栄え向上のためのバリ除去作業が不要となり、バリの気泡が露出せず、モータケース１０の気密性が確保される。

　なお、充填率が低く溶融樹脂が足りない場合には、位置決め部１１ｂが溶融することにより両端部１４ｂ，１５ｂの隙間Ｄ３を塞ぐ。これにより、モータケース１０の気密性が確保される。

　さらなる見栄え向上のために、凹部１１ｃ外へ溶融樹脂が流出することを防止するためのカバーが、電極に設けられてもよい。
　図９は、図８に示される抵抗発熱体１４，１５の端部１４ｂ，１５ｂに電極２０が接続された状態を示す拡大図である。図１０は、図９に示される要部をＡ－Ａ線に沿って切断した断面図である。電極２０の外周面には、凹部１１ｃの開口を塞ぐ、カバー２１が設けられている。カバー２１は、絶縁性の熱硬化性樹脂で構成されている。凹部１１ｃの開口がカバー２１により塞がれた状態で電極２０に電圧が印加されることにより、端部１４ｂ，１５ｂ間の隙間Ｄ３から凹部１１ｃに流れ出た溶融樹脂は、凹部１１ｃからはみ出ない。そのため、バリが生じず、見栄え向上のためのバリ除去作業が不要となる。

　以上のように、実施の形態１に係るモータ１は、第１外装部材１１と、第２外装部材１２と、抵抗発熱体１４，１５とを備える。第１外装部材１１は、第２外装部材１２と対向する面に設けられた溝部１１ａ、及び溝部１１ａに連通する凹部１１ｃを備える。第２外装部材１２は、第１外装部材１１と対向する面に設けられた、溝部１１ａに嵌る突条部１２ａを備える。抵抗発熱体１４，１５は、本体部１４ａ，１５ａが溝部１１ａに配置されると共に、本体部１４ａ，１５ａの端部１４ｂ，１５ｂが凹部１１ｃに配置される。端部１４ｂ，１５ｂに電極２０が接続されて電圧が印加されることによって、抵抗発熱体１４，１５は、溝部１１ａと突条部１２ａとを溶着する。この構成により、凹部１１ｃに溜まった溶融樹脂が端部１４ｂ，１５ｂ間の隙間Ｄ３を塞ぐため、モータケース１０の気密性低下が抑制される。また、凹部１１ｃに溶融樹脂が溜まることにより、溶融樹脂の電極受け部１６からのはみ出しが抑制され、見栄え向上のためのバリ除去作業が不要となる。そのため、バリに含まれる気泡が露出せず、モータケース１０の気密性低下が抑制される。

　また、実施の形態１に係るモータ１は、第１の工程、第２の工程、及び第３の工程により製造される。第１の工程では、第１外装部材１１に設けられた溝部１１ａに、抵抗発熱体１４，１５が配置される。第２の工程では、溝部１１ａに連通する凹部１１ｃに抵抗発熱体１４，１５の端部１４ｂ，１５ｂが配置され、溝部１１ａと凹部１１ｃとを連通させる連通部１１ｄに設けられた位置決め部１１ｂが、端部１４ｂ，１５ｂ間に位置して端部１４ｂ，１５ｂを位置決めする。第３の工程では、抵抗発熱体１４，１５の端部１４ｂ，１５ｂに電極２０が接続されて電圧が印加された状態で、第２外装部材１２に設けられた突条部１２ａが第１外装部材１１の溝部１１ａに押圧される。この製造方法において、位置決め部１１ｂによって端部１４ｂ，１５ｂが位置決めされることで、端部１４ｂ，１５ｂ間の隙間Ｄ３のばらつきが抑制される。よって、第２外装部材１２の押圧ストローク管理により、溶融樹脂の充填率が精度よく調整可能となり、隙間Ｄ３が残ることなく確実に塞がれ、モータケース１０の気密性低下が抑制される。また、上記同様、凹部１１ｃに溶融樹脂が溜まることにより、モータケース１０の気密性低下が抑制される。

　また、実施の形態１によれば、電極２０は、凹部１１ｃの開口を塞ぐ、絶縁体のカバー２１を備える。カバー２１によって凹部１１ｃが塞がれることにより、溶融樹脂の凹部１１ｃからのはみ出しが抑制され、見栄え向上のためのバリ除去作業が不要となる。そのため、バリに含まれる気泡が露出せず、モータケース１０の気密性低下が抑制される。また、カバー２１が絶縁体で構成されることにより、カバー２１が電極２０と同じ導体で構成された場合に比べて電力消費量が抑制される。

　なお、本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、又は実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

　実施の形態１に係るモータ１は、２つの半円形状の抵抗発熱体１４，１５が溝部１１ａに環状に配置される構成であったが、３つ以上の円弧形状の抵抗発熱体が溝部１１ａに環状に配置される構成であってもよいし、１つの円形状の抵抗発熱体が溝部１１ａに環状に配置される構成であってもよい。使用される抵抗発熱体の数に応じて、電極受け部１６等の数及び位置が変更されることとなる。なお、使用される抵抗発熱体が２つ以上である場合、ひと続きに配置された２つの抵抗発熱体（例えば、抵抗発熱体１４，１５）のうち、抵抗発熱体１４の一方の端部１４ｂと、この端部１４ｂに隣り合う抵抗発熱体１５の端部１５ｂとで、１つの「両端部」が構成され、この「両端部」の間に１つの位置決め部１１ｂが配置される。使用される抵抗発熱体が１つの場合、この抵抗発熱体の一方の端部ともう一方の端部とで、１つの「両端部」が構成され、この「両端部」の間に１つの位置決め部１１ｂが配置される。

　この発明に係るモータは、気密性の低下を抑制するようにしたので、水滴等が存在する車両等での使用に適している。

　１　モータ
　１０　モータケース
　１１　第１外装部材
　１１ａ　溝部
　１１ｂ　位置決め部
　１１ｃ　凹部
　１１ｄ　連通部
　１２　第２外装部材
　１２ａ　突条部
　１３　ステータ
　１４，１５　抵抗発熱体
　１４ａ，１５ａ　本体部
　１４ｂ，１５ｂ　端部
　１６　電極受け部
　２０　電極
　２１　カバー
　Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３　隙間

Claims

　熱可塑性樹脂により構成された第１外装部材と第２外装部材とを備えるモータの製造方法であって、
　前記第１外装部材に設けられた溝部に、抵抗発熱体が配置される第１の工程と、
　前記溝部に連通する凹部に前記抵抗発熱体の両端部が配置され、前記溝部と前記凹部とを連通させる連通部に設けられた位置決め部が、前記両端部間に位置して前記両端部を位置決めする第２の工程と、
　前記抵抗発熱体の前記両端部に電極が接続されて電圧が印加された状態で、前記第２外装部材に設けられた突条部が前記第１外装部材の前記溝部に押圧される第３の工程とを備えることを特徴とするモータの製造方法。
　前記電極は、前記凹部の開口を塞ぐ、絶縁体のカバーを備えることを特徴とする請求項１記載のモータの製造方法。
　熱可塑性樹脂により構成された第１外装部材と第２外装部材とが溶着されたモータであって、
　前記第１外装部材の前記第２外装部材と対向する面に設けられた溝部及び前記溝部に連通する凹部と、
　前記第２外装部材の前記第２外装部材と対向する面に設けられた、前記溝部に嵌る突条部と、
　本体部が前記溝部に配置されると共に前記本体部の両端部が前記凹部に配置され、前記両端部に電極が接続されて電圧が印加されることによって前記溝部と前記突条部とを溶着する抵抗発熱体とを備えることを特徴とするモータ。