JPWO2021006200A1 - 回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法および回転電機の製造方法 - Google Patents

Abstract

回転電機（１００）の固定子（２０）は、複数のコイル（２５ｂ）の電線端末（２５ｂｔ）を結線する回路基板（５０）と、固定子鉄心（２５ａ）と、絶縁部品（２５ｃ、２５ｄ）と、コイル（２５ｂ）と、回路基板（５０）とを封止する樹脂部（９０）とを備え、樹脂部（９０）の中に、第一端面（４０ｔ１）が回路基板（５０）に接触し、第二端面（４０ｔ２）が樹脂部（９０）から露出するピン（４０）を備え、ピン（４０）は、有底、かつ中空の筒状をしており、内部には、第二端面（４０ｔ２）において開口する空洞部（４４）が形成されている。

Description

本願は、回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法および回転電機の製造方法に関するものである。

近年、回転電機には小型化、高精度化の要望が増しており、回転電機のコイルの結線及びロータの位置検出素子を回路基板上に組み込み、樹脂で封止することで、回転電機の軸長方向のサイズを小型化する構造が採用されている。電線を配線することで構成されていた電気回路から、金属製のバスバー、接点端子、電子回路基板への置き換えが進んでおり、コイルから導出される端末を配置、固定する作業を軽減し、安価な回転電機を得ることができる。

また、回路基板にセンサなどの集積回路を組み付け、樹脂で封止することによって、外部からの衝撃、浸水から回路基板を保護する効果が得られるため、上述の構造は、多くの回転電機に適用されている。回転電機の小型化に欠かせない技術として、回路基板の固定構造が挙げられる。

回路基板、バスバーなどの板状部品を樹脂材料を用いて回転電機の内部に封止し、予め定められた位置に固定する方法として、特許文献１のように、インシュレータに配置した支持ピンにコイルの端末を接続し、この支持ピンに回路基板のスルーホールを通し、半田で接続、固定し、樹脂でモールドする構造が提案されている。

特開昭６３−２９９７３８号公報

しかし、特許文献１に記載された従来技術では、回路基板を固定できる部位が、インシュレータに支持ピンを配置できる部分に限定されるため、回路基板を樹脂によってモールドする際の射出圧力によって回路基板が変形することを防止できない。

そして、この回路基板の変形によって、回転電機の外周部に回路基板が露出し、電気的に短絡したり、回路基板が変形してコイルと接触し電気的に短絡したり、更に、回路基板の変形によってプリント回路が破損し、回転電機の機能を損ねるという課題があった。

本願は、上記の様な課題を解決するためになされたものであり、信頼性の高い回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法および回転電機の製造方法を提供することを目的とする。

本願に開示させる回転電機の固定子は、
固定子鉄心と、
前記固定子鉄心に装着し、前記固定子鉄心と前記固定子鉄心のティースに巻回されるコイルとを電気的に絶縁する絶縁部品と、
複数の前記コイルの電線端末を結線する回路基板と、
前記固定子鉄心と、前記絶縁部品と、前記コイルと、前記回路基板とを封止する樹脂部とを備え、
前記樹脂部の中に、第一端面が前記回路基板に接触し、第二端面が前記樹脂部から露出するピンを備え、
前記ピンは、有底、かつ中空の筒状をしており、内部には、前記第二端面において開口する空洞部が形成されているものである。
また、本願に開示される回転電機は、前記固定子の内側に回転可能に設けられた回転子とを備えるものである。
また、本願に開示させる回転電機の固定子の製造方法は、
前記絶縁部品を装着し前記コイルを巻回した固定子鉄心に、前記回路基板を取り付ける、回路基板組立工程と、
前記回路基板に前記コイルの電線端末を接続する結線工程と、
前記回路基板に前記ピンを取り付けるピン取付工程と、
以上全ての工程を終えて形成された固定子中間体を前記ピンの前記第二端面が一体成形金型の天面に接触するように、前記一体成形金型の中に配置する金型内配置工程と、
前記一体成形金型と前記固定子中間体との間の隙間に樹脂材を注入する樹脂射出工程とを有するものである。
また、本願に開示させる回転電機の製造方法は、
前記回転電機の固定子の製造方法によって製造した前記固定子の内側に、回転子を回転可能に取り付けるものである。

本願に開示される回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法および回転電機の製造方法によれば、樹脂材による一体成形時に、回路基板の変形を防止できるので、回転電機の固定子および回転電機の電気的な信頼性を向上できる。

実施の形態１による回転電機の斜視図である。 実施の形態１による固定子の斜視図である。 図２を軸方向反対側から見た斜視図である。 実施の形態１による樹脂部で封止する前の固定子中間体の斜視図である。 実施の形態１による固定子中間体を構成するコイル巻装体の斜視図である。 実施の形態１による固定子中間体の平面図である。 図６のＡ−Ａ線による断面図である。 実施の形態１による中空ピンの斜視図である。 実施の形態１による樹脂部で封止された固定子の要部断面模式図である。 実施の形態１による固定子の製造工程を示す図である。 実施の形態１による一体成形金型内に装着された固定子中間体の断面図である。 図１１の要部拡大図と中空ピンの拡大図である。 実施の形態１によるクサビピンの斜視図である。 実施の形態１による中空ピンの断面図である。 実施の形態１によるクサビピンの断面図である。 図１４Ａの中空ピンと図１４Ｂのクサビピンとの関係を示す図である。 実施の形態１による中空ピンの他の例を示す断面図である。 実施の形態１によるクサビピンの他の例を示す断面図である。 図１５Ａの中空ピンと図１５Ｂのクサビピンとの関係を示す図である。 実施の形態１による中空ピンの他の例を示す断面図である。 実施の形態１によるクサビピンの他の例を示す断面図である。 図１６Ａの中空ピンと図１６Ｂのクサビピンとの関係を示す図である。 実施の形態１による中空ピンの他の例を示す断面図である。 実施の形態１によるクサビピンの他の例を示す断面図である。 図１７Ａの中空ピンと図１７Ｂのクサビピンとの関係を示す図である。 実施の形態１による中空ピンの他の例を示す断面図である。 実施の形態１によるクサビピンの他の例を示す断面図である。 図１８Ａの中空ピンと図１５８のクサビピンとの関係を示す図である。 実施の形態１による中空ピンの他のバリエーションを示す断面図である。 実施の形態１による中空ピンの他のバリエーションを示す断面図である。 実施の形態１によるピンの他のバリエーションを示す斜視図である。 実施の形態１による中空ピンの他の例を示す図である。 図２２Ａの中空ピンを樹脂部で封止した状態を示す図である。 実施の形態１による中空ピンの他の例を示す断面図である。 実施の形態１による中空ピンの他の例を示す断面図である。 実施の形態１による中空ピンの他の例を示す断面図である。

実施の形態１．
実施の形態１による回転電機の固定子、回転電機、回転電機の固定子の製造方法および回転電機の製造方法を図を用いて説明する。
本明細書において、特に断り無く「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」、というときは、それぞれ、固定子２０の「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」をいうものとする。また、この明細書で、特に断り無く上下関係に言及するときは、基準となる場所において、軸方向に垂直な面を想定し、その面を境界として固定子２０の中心点が含まれる側を「下」、その反対を「上」とする。

図１は、回転電機１００の斜視図である。
図２は、固定子２０の斜視図である。
図３は、図２を軸方向反対側から見た斜視図である。
回転電機１００は、固定子２０と回転子３０とを備える。回転子３０は、固定子２０内側に回転可能に取り付けられている。

図４は、樹脂で封止する前の固定子中間体２１の斜視図である。固定子中間体２１は、コイル巻装体２５と、回路基板５０と、ピンとしての中空ピン４０とを備える。なお、中空ピン４０についての詳細は後述する。そして、図４に示す固定子中間体２１を樹脂部９０で封止した物が、固定子２０である。

固定子２０を封止する樹脂部９０には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、液状接着剤などを用いる。樹脂部９０は、固定子２０に内封する各構成部品を相互に固定する役割を果たすほか、外部の衝撃からの固定子２０の各構成部品を保護し、固定子２０の内部の気密性を保持し、固定子２０の放熱性の向上などを目的として用いられる。樹脂部９０の外形状および材質は、回転電機１００の機能に合わせて変えてもよい。

また、上記各図では、固定子２０の外周面は、樹脂部９０のみで構成されているが、回転電機１００の性能に合わせて、樹脂部９０の更に外側に、別途フレームを配置してもよい。フレームは、金属（例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス、銅、黄銅、マグネシウムなど）、樹脂（例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリアセタール、液晶ポリマ、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂など）、或いは炭素繊維等を用いて形成した円筒状部品である。

図２に示すように、固定子２０の内周面２０ｉｎには、樹脂部９０が内封する分割固定子鉄心２５ａの内周面が露出している。なお、回転電機１００の性能に影響のない範囲で、固定子２０の内周面２０ｉｎを樹脂で全て覆ってもよい。固定子２０の外周面２０ｏｕｔについても、回転電機１００の性能に影響のない範囲で、分割固定子鉄心２５ａの外周面が樹脂部９０から外部に露出していてもよい。

図５は、固定子中間体２１を構成するコイル巻装体２５の斜視図である。
コイル巻装体２５は、回転電機１００の磁束が通る分割固定子鉄心２５ａと、磁界を発生させるコイル２５ｂと、分割固定子鉄心２５ａとコイル２５ｂとを電気的に絶縁する結線側絶縁部品２５ｃ及び反結線側絶縁部品２５ｄとを有する。結線側絶縁部品２５ｃは、各分割固定子鉄心２５ａにそれぞれの絶縁部品を介して巻き回されるコイル２５ｂの各電線端末２５ｂｔを結線する側に装着する絶縁部材である。反結線側絶縁部品２５ｄは、分割固定子鉄心２５ａの結線側絶縁部品２５ｃが装着させる側とは軸方向反対側に装着される絶縁部材である。

結線側絶縁部品２５ｃ及び反結線側絶縁部品２５ｄの材質は、回転電機１００の機能と用途に応じて、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のほか、紙、フィルム等である。また、分割固定子鉄心２５ａへの絶縁塗装などの方法を採用してもよい。コイル２５ｂは、回転電機１００の性能によって所望の回数だけ、電線を巻回して配置される。

電線は、電流を流すための導体であり、例えば、その材質として、銅、アルミニウムなどを、回転電機１００の性能に合わせて選択するとよい。コイル２５ｂからは、回路基板５０へ結線するための電線端末２５ｂｔが引き出され、結線側絶縁部品２５ｃの端末引き出し溝２５ｃｒに沿って、径方向外側へ引き出された後、上方に折り返されている。結線側絶縁部品２５ｃは、回路基板５０を組み付ける際に、周方向及び径方向の位置を決めるための軸方向に突出する突起２５ｃｐを備える。これにより、後述する回路基板５０を組み立てる位置精度を向上させる効果がある。固定子２０では、１２個のコイル巻装体２５が環状に組み合わされている。

次に、回路基板５０の取り付け状態と電線端末２５ｂｔとの接続構造について説明する。
図６は、固定子中間体２１の平面図である。
図７は、図６のＡ−Ａ線による断面図である。
円環状の回路基板５０は、各コイル巻装体２５のコイル２５ｂの電線端末２５ｂｔを結線するために使用するものである。回路基板５０は、環状に組み合わせた１２個のコイル巻装体２５の結線側絶縁部品２５ｃの上に配置されている。そして、回路基板５０の外周寄りには、周方向に、等間隔に設けられた、各結線側絶縁部品２５ｃと回路基板５０との位置決め用の１２個の第一穴５０ｈ１を備える。また、それぞれの第一穴５０ｈ１の位置よりも、それぞれ径方向内側に、周方向に等間隔に設けられた１２個の第二穴５０ｈ２を備える。

各結線側絶縁部品２５ｃの突起２５ｃｐは、第一穴５０ｈ１に挿入されている。したがって、回路基板５０は、突起２５ｃｐの周囲の一部分に接するように配置されている。そして、コイル巻装体２５から引き出されたコイル２５ｂの電線端末２５ｂｔは、回路基板５０の図示しない回路に半田付けによって固定されている。

図８は、中空ピン４０の斜視図である。
中空ピン４０は、円筒状の中空ピン本体４０ａと、中空ピン本体４０ａと同軸に長手方向に突出する円筒状の凸部４０ｂとからなる。凸部４０ｂの外径Ｌ１は、中空ピン本体４０ａの外径Ｌ２よりも小さい。中空ピン４０の内部には空洞部４４が形成されている。空洞部４４は、長手方向の一方が開口部４０ｈにより外部に開放されている。すなわち、中空ピン本体４０ａは、有底、かつ中空の筒状をしており、中空ピン本体４０ａの空洞部４４が開放されていない側の長手方向の端面を第一端面４０ｔ１とし、開放されている側の長手方向の端面を第二端面４０ｔ２とする。開口部４０ｈから始まる空洞部４４は、回路基板５０と接触する面である第一端面４０ｔ１と第二端面４０ｔ２との間の長さに概ね相当する深さで配置される。

中空ピン４０は、第二穴５０ｈ２に、凸部４０ｂを挿入した状態で配置されている。第二穴５０ｈ２の内径は、凸部４０ｂの外径と概略等しい。そして、上述のように凸部４０ｂの外径は、中空ピン本体４０ａの外径よりも小さいので、中空ピン本体４０ａの開放されていない側の第一端面４０ｔ１は、回路基板５０の上面５１に接触する状態である。

図９は、樹脂部９０で封止された固定子２０の要部断面模式図である。
回路基板５０の形状、コイル２５ｂの巻線位置によって、中空ピン４０と回路基板５０とが接触する部位が限定される。図９では、固定子２０の径方向の外側寄りの位置で回路基板５０と結線側絶縁部品２５ｃの突起２５ｃｐ及びその周囲が接触し、さらに、コイル２５ｂから引き出された電線端末２５ｂｔと回路基板５０とが半田付けなどで接続されている。

固定子２０の内側に回転子３０を有する回転電機１００においては、図９のように、コイル２５ｂから引き出される電線端末２５ｂｔが、固定子２０の径方向の外周寄りに配置され、回路基板５０との接続位置も固定子２０の径方向の外周寄りとなる。これにより、回路基板５０の内周側付近が、樹脂部９０による封止前には固定されない状態となる。

そこで、本実施の形態１における回路基板５０の固定構造においては、図７、図９に示すように、回路基板５０と電線端末２５ｂｔとを接続した固定箇所の内周寄りに中空ピン４０を、回路基板５０の上面５１に配置している。この中空ピン４０は、コイル巻装体２５と回路基板５０とが既に固定されている場所以外の場所であって、樹脂部９０を構成する樹脂材の射出圧力によって回路基板５０に変形が起きやすい場所に配置する。これにより、後述の樹脂一体成形工程において、樹脂注入圧力で回路基板５０が変形することを防止することができるという画期的な効果が得られる。

次に、固定子２０の製造方法について説明する。
図１０は、固定子２０の製造工程を示す図である。
まず、分割固定子鉄心２５ａの製造方法について説明する。
予め、金属製の薄板（例えば、電磁鋼板、珪素鋼板）を打ち抜き（ステップＳ００１：プレス工程）、複数の鉄心片を積層する（ステップＳ００２：積層工程）。
次に、積層工程で形成された分割固定子鉄心に、結線側絶縁部品２５ｃと反結線側絶縁部品２５ｄとを組み立てて、後に巻き回すコイル２５ｂとの電気的絶縁構造を形成する（ステップＳ００３：絶縁物取付工程）。

この結線側絶縁部品２５ｃと反結線側絶縁部品２５ｄとは、予め樹脂成形工程において、熱可塑性樹脂（例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリアセタール、液晶ポリマーなど）、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂、ＢＭＣ（Ｂｕｌｋ Ｍｏｌｄｉｎｇ Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂など）で製造されるほか、紙、フィルムなどで形作られる。また、回転電機１００に要求される機能を達成するために必要であれば、結線側絶縁部品２５ｃと反結線側絶縁部品２５ｄとともに、絶縁フィルムを組み合わせて絶縁構造を構成してもよい。

次に、コイルの巻線工程（ステップＳ００４）について、図５を用いて説明する。
このように構成された結線側絶縁部品２５ｃと反結線側絶縁部品２５ｄを介して分割固定子鉄心２５ａのティースに電線（例えば、材質が銅、アルミなど）を巻回することによってコイル２５ｂが形成される。なお、電線は、回転電機１００の機能と用途に合わせて、予め定められた回数だけ巻回される。

巻回されたコイル２５ｂの電線端末２５ｂｔは、電気的に結線するために、結線側絶縁部品２５ｃの端末引き出し溝２５ｃｒに沿って外周側に引き出す。なお、電線端末２５ｂｔの端部は切断されて図示されているが、巻線の製造方法によっては一端が隣の分割固定子鉄心２５ａのコイルに連続して繋がっていてもよい。以上の各工程を経て、図５に示すコイル巻装体２５を得る。

次に、１２個のコイル巻装体２５を円環状に配置して固定する。固定方法としては、溶接（例えば、レーザー溶接、Ｔｉｇ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｉｎｅｒｔ Ｇａｓ）溶接、アーク溶接など）する。また、接着、金属製の帯状部品（例えば、鉄、ステンレス、銅など）による外周の締結、樹脂製の帯状部品（例えば、材質がポロプロピレン、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィドなど）による外周の締結をしてもよい。また、分割固定子鉄心の接触面に設けた嵌合溝での締結、円筒状の部品（例えば、材質がアルミ二ウム、銅、黄銅など）への焼き嵌め等のいずれか、または、それらを組み合わせることによって固定してもよい。

次に、回路基板５０の組立工程（ステップＳ００５）について図６、図７を用いて説明する。分割固定子鉄心２５ａの一端面上に配置された結線側絶縁部品２５ｃの上に、回路基板５０を組み立てる。このとき、回路基板５０の位置決め用の第一穴５０ｈ１を、結線側絶縁部品２５ｃの位置決め用の突起２５ｃｐに合わせて挿入することによって、回路基板５０の周方向の位置を精度よく合わせることができる。また、全ての第一穴５０ｈ１に全ての突起２５ｃｐを挿入することによって、固定子２０の軸心と回路基板５０の中心を一致させることができる。

次に、コイルの巻線工程（ステップＳ００４）において、端末引き出し溝２５ｃｒに沿って外周側に引き出しておいた電線端末２５ｂｔを、回路基板５０の上面に設けられた接続位置に向けて曲げる（電線端末折曲げ工程：ステップＳ００６）。次に、回路基板５０の上面に折り曲げられた電線端末２５ｂｔと、回路基板５０に施されている電気回路接点とを電気的に接続（例えば、半田付け、溶接などで固定）する（結線工程：ステップＳ００７）。

この接続を電線端末２５ｂｔの数だけ施すことで、回転電機１００の固定子２０の結線を成すことができる。全ての電線端末２５ｂｔと回路基板５０とを接続することによって、回路基板５０は、全てのコイル巻装体２５に固定される。

次に、回路基板５０への中空ピン４０の組立工程（ピン取付工程：ステップＳ００８）について、図７を用いて説明する。上述の結線工程を終えた状態では、図７に示すように、コイル２５ｂから引き出される電線端末２５ｂｔが、固定子２０の径方向の外周寄りに配置され、当該部分が回路基板５０に固定されている。そこで、回路基板５０の上面５１の電線端末２５ｂｔとの固定位置よりも径方向内側に中空ピン４０を取り付ける。

回路基板５０の第一穴５０ｈ１よりも径方向内側に設けた、第二穴５０ｈ２に対し、図８に示す中空ピン４０の凸部４０ｂを挿入する。これにより、後述する樹脂材による一体成形工程における回路基板５０の変形を防止する効果が得られる。例えば、図９に示すように、中空ピン４０を、前記回路基板５０と電線端末２５ｂｔの固定位置よりも径方向内側のコイル２５ｂの軸方向上側に配置することができ、自在な固定構造を得ることができる。

次に、上記各工程を経て製造された固定子中間体２１を樹脂材によって一体成形する一体成形工程について、図１１、図１２を用いて説明する。
図１１は、一体成形金型７０内に装着された固定子中間体２１の断面図である。
図１２は、図１１の要部拡大図と中空ピン４０の拡大図である。
まず、回路基板５０と中空ピン４０とを装着して形成された固定子中間体２１を、一体成形金型７０内に配置する（金型内配置工程：ステップＳ００９）。一体成形金型７０は、下型７０ａと上型７０ｂとからなる。下型７０ａの下部中央から上方に突出する支持部７０ａ１に固定子中間体２１の内周面が接するように、固定子中間体２１を下型７０ａに装着する。そして、下型７０ａに上型７０ｂを被せる。このとき、中空ピン４０の開口部４０ｈ側の第二端面４０ｔ２は、上型７０ｂの天面７０ｂｕに接触している。

一体成形金型７０は、固定子中間体２１を封止するために射出される樹脂材が、一体成形金型７０の外部に漏れ出さないように密閉されている。そして、固定子中間体２１の内周面を除く周囲に樹脂材が注入される空間が形成されている。一体成形金型７０には、図示されるように、樹脂材を射出するための注入口７１が設けられている。注入口７１の位置、数は任意である。

次に、図１１に示すように、注入口７１から一体成形金型７０内に加圧した樹脂材を射出する（樹脂射出工程：ステップＳ０１０）。射出された樹脂材は、射出圧力によって流動し、一体成形金型７０と固定子中間体２１との間の隙間（例えば０．１〜２０ｍｍ）に流れ込む。このとき、上記隙間が狭い流路においては、流動抵抗が発生し、回路基板５０を変形させる方向に圧力が加わる。

図１２では、回路基板５０の下側から樹脂材が流動し、まず回路基板５０の下の空間に樹脂材が流動する。このとき回路基板５０の上面には未だ樹脂材が充填されていないため、射出圧力によって回路基板５０には、軸方向上方に向かって回路基板５０を変形させる力Ｆが働く。

ところで、回路基板５０の上面には中空ピン４０が配置されている。配置されている場所は、回路基板５０の径方向の内周寄りの位置であり、回路基板５０がコイル巻装体２５の電線端末２５ｂｔに固定されている場所から離れた位置である。

上述のように中空ピン４０の開口部４０ｈ側の第二端面４０ｔ２は、上型７０ｂの天面７０ｂｕに接触している。中空ピン本体４０ａの軸長方向の長さをＨ１、中空ピン４０が配置されている場所の回路基板５０の上面５１から、その上方の上型７０ｂの天面７０ｂｕまでの長さをＨ２とすると、Ｈ１は、Ｈ２よりもやや大きい程度とする。中空ピン４０は弾性を有するので、上型７０ｂを装着すると、若干、長手方向に縮む。このときのつっぱり力により、樹脂材の充填時に脱落することもない。

樹脂材を充填するための射出圧力が、回路基板５０の下面に加わった時の力に対し、十分に耐えられる場所に、中空ピン４０を配置することで、樹脂材の充填中における回路基板５０の上方への変形を防止する効果が得られる。

中空ピン４０の材質と断面積は、中空ピン４０を圧縮する方向に加わる力に対し、十分な強度を持たせることができればよい。

中空ピン４０は、樹脂材に対して大きな弾性を有するゴム、熱可塑性樹脂（例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリアセタール、液晶ポリマーなど）で構成され、あらかじめ射出成形法で製造される。

樹脂材は、比較的粘度が低い熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ＢＭＣ樹脂、液状接着剤、ワニスなど）を用いることで射出圧力を低く抑えることが可能である。回転電機１００の機能、用途に応じて、熱可塑性樹脂（例えば、ポリフェニレンスルフィド、ポリブチレンテレフタレート、液晶ポリマー、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレートなど）を用いてもよい。

樹脂材が固まって樹脂部９０が形成された後、一体成形金型７０から固定子２０を取り出す（ステップＳ０１１：取出工程）。このとき、硬化した樹脂部９０の中で、中空ピン４０の第一端面４０ｔ１は、回路基板５０の上面５１に接触し、第二端面４０ｔ２は、樹脂部９０から露出している。

次に、樹脂部９０によって封止した固定子２０へのクサビピンの挿入方法について、図１３、図１４を用いて説明する。
図１３は、クサビピン６０の斜視図である。
図１４Ａは、中空ピン４０の断面図である。
図１４Ｂは、クサビピン６０の断面図である。
図１４Ｃは、図１４Ａの中空ピンと図１４Ｂのクサビピン０との関係を示す図である。
樹脂成形後の固定子２０の上面には、中空ピン４０の開口部４０ｈが現れる。これは中空ピン本体４０ａの高さＨ１を隙間Ｈ２よりも若干大きく設計することによって、中空ピン４０の第二端面４０ｔ２が一体成形金型７０の上型７０ｂの天面７０ｂｕに接触した状態で樹脂部９０によって封止されることによる。

樹脂部９０によって周囲を封止された中空ピン４０の空洞部４４にクサビピン６０を挿入する（クサビピン挿入工程：ステップＳ０１２）。クサビピン６０は、挿入側（奥側）に第一テーパ部６１を設けており、空洞部４４への組立性が良くなるように設計されている。

また、中空ピン４０の空洞部４４の直径Ｄ１に対して、クサビピン６０の最大直径Ｄ２が大きくなるように設計されている。下記に説明する他の例についてもＤ１、Ｄ２の当該関係を同様に有している。図１４の破線で囲まれる部分は、もし、中空ピン４０が樹脂部９０で封止されていないと仮定してクサビピン６０を挿入した場合の、中空ピン４０の変形状態を誇張して表現している。クサビピン６０を、空洞部４４に挿入することによって、空洞部４４の内径が拡大されると、中空ピン４０の外径Ｌ２が拡大する方向に力が働くが、既に中空ピン４０の周囲の樹脂部９０が硬化しているため、弾性を有する材質から成る中空ピン４０の外周面４０ｓが、樹脂部９０に押さえつけられる方向に力が働く。

これにより、中空ピン４０の外周面４０ｓが、樹脂部９０に密着し、固定子２０の外部から、内部への浸水経路を塞ぐ効果が得られる。

中空ピン４０の開口部側の第二テーパ部６２のテーパ角度（例えば、０．２°〜８９°）は、挿入側の第一テーパ部６１のテーパの角度（例えば、０．１°〜３０°）よりも、大きく設定するとよい。これにより、弾性を有する中空ピン４０の反発力で、クサビピン６０が抜けようとする力を押えることができる。

次に、中空ピンとクサビピンの形状のバリエーションについて、図を用いて説明する。
図１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃから、図１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃは、中空ピンとクサビピンの他の組み合わせの例を示す図である。

図１５Ａに示す中空ピン２４０は、開口部２４０ｈの直径が小さく、奥側に向けて直径が次第に大きくなる逆テーパ形状の空洞部２４４を有する。このような中空ピン２４０とクサビピン６０とを組み合わせることによって図１５Ｃに示すように、中空ピン２４０の外周面２４０ｓが拡大する方向に力が働き、樹脂部９０と固定子中間体２１とが密着する。これにより、固定子２２０に封止した構成部品の気密性を向上させることができる。
なお、逆テーパ形状の空洞部２４４は、弾性を有するゴムなどの材質を選定することによって、所謂、無理抜き成形にて製造することができる。

図１６Ａ、１６Ｂは、開口部３４０ｈ側の直径が奥側の直径よりも小さくなるように、空洞部３４４の内周面に段差部３４４ｄを有する中空ピン３４０と断面卵形のクサビピン３６０の組み合わせを示す図である。このような中空ピン３４０とクサビピン３６０とを組み合わせることによって図１６Ｃに示すように、中空ピン３４０の外周面３４０ｓが拡大する方向に力が働き、樹脂部９０と固定子中間体２１とが密着する。これにより、固定子３２０に封止した構成部品の気密性を向上させることができる。クサビピン３６０は、挿入側がテーパ形状ではなく、球面形状としている。また、開口部側をテーパ形状とし、テーパ角度を小さく、クサビピン３６０が抜けやすい方向に力が働く組み合わせであってもよい、中空ピン３４０に段差部３４４ｄをも設けて開口部３４０ｈの直径を、空洞部の中央部分よりも小さくすることで、クサビピン３６０の脱落を防ぐことができる。

図１７Ａ、図１７Ｂは、上述の中空ピン３４０と断面四角形状のクサビピン４６０の組み合わせを示す図である。
このような中空ピン３４０とクサビピン４６０とを組み合わせることによって図１７Ｃに示すように、中空ピン３４０の外周面３４０ｓが拡大する方向に力が働き、樹脂部９０と固定子中間体２１とが密着する。これにより、固定子４２０に封止した構成部品の気密性を向上させることができる。

クサビピン４６０のように、挿入側と開口部側とを同形状に設計することによって、クサビピン挿入時に向きを整列させる必要がなく、固定子の組立作業性が向上する効果が得られ、安価な回転電機を得ることができる。

また、中空ピン３４０とクサビピン４６０のように、抜けやすい方向に力が働く中空ピンとクサビピンの組み合わせであっても、図１７Ａのように空洞部３４４に段差部３４４ｄをも設けて開口部３４０ｈの直径を小さくすることで、クサビピン４６０の脱落を防ぐことができる。

図１８Ａ、図１８Ｂは、中空ピン４４０と球状のクサビピン５６０の組み合わせを示す図である。
図に示すように、中空ピン４４０は、開口部４４０ｈの直径寸法が小さく、空洞部４４４に段差部４４４ｄを有する。このような中空ピン４４０と球状のクサビピン５６０とを組み合わせることによって、図１８Ｃに示すように、中空ピン４４０の外周面４４０ｓが拡大する方向に力が働き、樹脂部９０と固定子中間体２１とが密着する。これにより、固定子５２０に封止した構成部品の気密性を向上させることができる。

クサビピン５６０のように、どこから挿入しても同じ形状となるようにクサビピンを設計することによって、クサビピン５６０の挿入時の向きを整列する必要がなく、固定子の組立作業性が向上する効果が得られ、安価な回転電機を得ることにつながる。

また、中空ピン４４０とクサビピン５６０のように、抜けやすい方向に力が働く組み合わせであっても、クサビピン５６０の形状に合わせて開口部４４０ｈの直径を小さくすることで、クサビピン５６０の脱落を防ぐことができる。

図１９、図２０は、中空ピンの他のバリエーションを示す図である。
図１９、図２０に示すように、中空ピン５４０、中空ピン６４０の凸部５４０ｂ、凸部６４０ｂは、第二穴５０ｈ２を貫通している。また、先端の直径は、第二穴５０ｈ２の直径よりも大きいフランジ形状に設計している。このような大きさ、形状の凸部５４０ｂ、凸部６４０ｂを中空ピン５４０、中空ピン６４０に設けることによって、回路基板５０に中空ピン５４０、中空ピン６４０を組に立てた後のハンドリング中に、これらの部品の脱落を防止することができる。

これにより組立作業性を改善することができ、安価な回転電機を得ることにつながる。
また、中空ピン５４０、中空ピン６４０の材質として弾性を有するゴムなどの材質を選定することで、凸部５４０ｂ、凸部６４０ｂのようにフランジ形状を有する凸部であっても無理抜き成形で製造できる。

実施の形態１に係る回路基板の固定構造は、サーボモータ、空調用ファンモータ、車載用モータ、巻上機用モータなど、回路基板を封止する回転電機に広く適用可能であり、回路基板を適用する回転電機の固定子、回転電機の信頼性と防水性を向上させ、高機能な回転電機の固定子および回転電機を得ることができる。

図２１は、空洞部４４を省略したピン７４０の斜視図である。回転電機１００の機能と用途に応じて、防水性が必要ない場合は、ピン７４０のみを配置し、クサビピン６０を利用しなくてもよい。また、中空ピン４０を、第二穴５０ｈ２に挿入して固定する例を説明したが、中空ピン４０の凸部４０ｂを省略し、中空ピンの長手方向の第一端面を回路基板５０の上面５１に接着してもよい。

図２２Ａは、中空ピン８４０の断面図である。
図２２Ｂは、図２２Ａの中空ピン８４０を樹脂部９０で封止した状態を示す断面図である。
図２３Ａは、中空ピン９４０の断面図である。
図２３Ｂは、中空ピン１０４０の断面図である。
図２３Ｃは、中空ピン１１４０の断面図である。
これまで説明した中空ピン４０〜６４０の外周面は、テーパ角がない円筒形状になっていたが、中空ピン８４０〜１１４０外周面８４０ｓ、９４０ｓ、１０４０ｓ、１１４０ｓを、空洞部８４４、９４４、１０４４、１１４４の開口部８４０ｈ、９４０ｈ、１０４０ｈ、１１４０ｈ側から空洞部８４４〜１１４４の奥側に向けて（第二端面４０ｔ２側から第一端面４０ｔ１側に向けて）、直径が次第に大きくなる逆テーパ形状（テーパ角は、例えば０．１°〜１０°）としてもよい。これにより樹脂材が固まって一体成形金型から取り出した際に、樹脂部９０から中空ピン８４０〜１１４０が軸方向に抜け出る力に対抗することができ、より安定した固定機能が得られる。

また、本実施の形態でコイル巻装体２５を円環状に１２個配置する構成を示したが。固定子鉄心の分割数、つまり、配置する分割固定子鉄心２５ａの数は、回転電機１００の特性に応じて任意に設計される。また、図中の分割固定子鉄心２５ａは、１ティースが独立した構造で図示しているが、あらかじめ円環状にプレスして積層された一体型の積層鉄心を用いる構成であっても、中空ピン４０を用いて回路基板５０を固定することができる。

また、分割固定子鉄心のコアバック側の周方向一端部が、局所的に繋がった電磁鋼板を複数枚積層し、絶縁部品を装着してコイルを巻回した後に、電磁鋼板で繋がった部分を塑性変形させて円環状を成す固定子鉄心を用いる場合であっても、本実施の形態１における中空ピン４０を用いて回路基板５０を固定することができる。

また、これまで、回路基板５０を用いて、複数のコイル巻装体２５の電線端末２５ｂｔを接続する例について説明したが、回路基板５０に代えて金属製結線端子を用いる構成とし、金属製結線端子の上面に中空ピン４０を配置し、一体成形金型７０を用いて同様に樹脂部９０で封止してもよい。

実施の形態１による、回転電機１００の固定子２０、回転電機１００および回転電機１００の固定子２０の製造方法によれば、固定子中間体２１を樹脂材によって封止する樹脂射出工程において、中空ピン４０によって回路基板５０の変形を防止できるので、回転電機１００の固定子２０および回転電機１００の電気的な信頼性を向上できる。また、クサビピン６０によって気密性の高い回転電機１００の固定子２０および回転電機１００を得ることができる。

本願は、例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１００ 回転電機、２０，２２０，３２０，４２０，５２０ 固定子、２０ｉｎ 内周面、２０ｏｕｔ 外周面、２１ 固定子中間体、２５ コイル巻装体、２５ａ 分割固定子鉄心、２５ｂ コイル、２５ｂｔ 電線端末、２５ｃ 結線側絶縁部品、２５ｃｐ 突起、２５ｃｒ 端末引き出し溝、２５ｄ 反結線側絶縁部品、３０ 回転子、４０，２４０，３４０，４４０，５４０，６４０，８４０〜１１４０ 中空ピン、７４０ ピン、４０ａ 中空ピン本体、４０ｂ，５４０ｂ，６４０ｂ 凸部、４０ｈ，２４０ｈ，３４０ｈ，４４０ｈ，８４０ｈ〜１１４０ｈ 開口部、４０ｓ，２４０ｓ，３４０ｓ，４４０ｓ，８４０ｓ〜１１４０ｓ 外周面、４０ｔ１ 第一端面、４０ｔ２ 第二端面、４４，２４４，３４４，４４４，８４４〜１１４４ 空洞部、３４４ｄ，４４４ｄ 段差部、５０ 回路基板、５０ｈ１ 第一穴、５０ｈ２ 第二穴、５１ 上面、６０，３６０，４６０，５６０ クサビピン、６１ 第一テーパ部、６２ 第二テーパ部、７０ 一体成形金型、７０ａ 下型、７０ｂ 上型、７０ａ１ 支持部、７０ｂｕ 天面、７１ 注入口、９０ 樹脂部、Ｄ１ 直径、Ｄ２ 最大直径、Ｈ２ 隙間、Ｌ１，Ｌ２ 外径。

Claims (14)

1. 固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心に装着し、前記固定子鉄心と前記固定子鉄心のティースに巻回されるコイルとを電気的に絶縁する絶縁部品と、
   複数の前記コイルの電線端末を結線する回路基板と、
   前記固定子鉄心と、前記絶縁部品と、前記コイルと、前記回路基板とを封止する樹脂部とを備え、
   前記樹脂部の中に、第一端面が前記回路基板に接触し、第二端面が前記樹脂部から露出するピンを備え、
   前記ピンは、有底、かつ中空の筒状をしており、内部には、前記第二端面において開口する空洞部が形成されている回転電機の固定子。
2. 前記ピンは、ピン本体と、前記ピン本体の前記第一端面から前記ピン本体の長手方向に突出する凸部とを有し、
   前記回路基板には、前記凸部を挿入する第二穴を備えた請求項１に記載の回転電機の固定子。
3. 前記ピンの前記空洞部は、前記空洞部の開口部から前記空洞部の奥側に向けての直径が次第に大きくなる逆テーパ形状である請求項２に記載の回転電機の固定子。
4. 前記ピンの前記空洞部は、前記空洞部の開口部側の直径が、前記空洞部の奥側の直径よりも小さくなるように前記空洞部の内周面に設けた段差部を有する請求項２に記載の回転電機の固定子。
5. 前記空洞部に、前記空洞部の直径よりも大きな直径を有するクサビピンを挿入した請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
6. 前記クサビピンは、前記空洞部の奥側にテーパ部を有する請求項５に記載の回転電機の固定子。
7. 前記凸部は、前記第二穴を貫通し、前記凸部の先端の直径は、前記第二穴の直径よりも大きい請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
8. 前記ピン本体の外周面は、前記第二端面側から前記第一端面側に向けて、直径が次第に大きくなる逆テーパ形状である請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
9. 前記絶縁部品は、軸方向に突出する突起を有し、
   前記回路基板は、前記絶縁部品と前記回路基板との位置関係を決定する第一穴を有し、
   前記突起は、前記第一穴に挿入されている請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
10. 前記ピンは、前記回路基板と前記電線端末との固定位置よりも径方向内側に配置されている請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の回転電機の固定子と、
    前記固定子の内側に回転可能に設けられた回転子とを備える回転電機。
12. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の回転電機の固定子の製造方法であって、
    前記絶縁部品を装着し前記コイルを巻回した固定子鉄心に、前記回路基板を取り付ける、回路基板組立工程と、
    前記回路基板に前記コイルの電線端末を接続する結線工程と、
    前記回路基板に前記ピンを取り付けるピン取付工程と、
    以上全ての工程を終えて形成された固定子中間体を前記ピンの前記第二端面が一体成形金型の天面に接触するように、前記一体成形金型の中に配置する金型内配置工程と、
    前記一体成形金型と前記固定子中間体との間の隙間に樹脂材を注入する樹脂射出工程とを有する回転電機の固定子の製造方法。
13. 請求項５又は請求項６に記載の回転電機の固定子の製造方法であって、
    前記絶縁部品を装着し前記コイルを巻回した固定子鉄心に、前記回路基板を取り付ける、回路基板組立工程と、
    前記回路基板に前記コイルの電線端末を接続する結線工程と、
    前記回路基板に前記ピンを取り付けるピン取付工程と、
    以上全ての工程を終えて形成された固定子中間体を前記ピンの前記第二端面が一体成形金型の天面に接触するように、前記一体成形金型の中に配置する金型内配置工程と、
    前記一体成形金型から取り出した前記固定子の前記ピンの前記空洞部に、前記クサビピンを挿入するクサビピン挿入工程を有する回転電機の固定子の製造方法。
14. 請求項１２又は請求項１３に記載の回転電機の固定子の製造方法によって製造した前記固定子の内側に、回転子を回転可能に取り付ける回転電機の製造方法。

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