WO2016068019A1 - 結合方法、結合体、回転電機の固定子、および、回転電機の固定子の製造方法 - Google Patents

Abstract

熱可塑性樹脂材にて形成され第一開口部（３１）を有する絶縁ホルダ（３０）と、熱可塑性樹脂材にて形成され第二開口部（４１）を有する結線リング（４０）と、第一開口部（３１）と第二開口部（４１）とに跨がるように挿入された、熱可塑性樹脂材の融点より高い融点を有する金属材にて形成されるとともに、絶縁ホルダ（３０）および結線リング（４０）の剛性より高い剛性を有する結合部品（８０）とを備え、絶縁ホルダ（３０）および結線リング（４０）の結合部品（８０）と接する箇所のそれぞれの少なくとも一部に溶着して形成される溶着箇所を有するものである。

Description

結合方法、結合体、回転電機の固定子、および、回転電機の固定子の製造方法

　この発明は、樹脂製部品どうしを結合する際に、結合位置の高さ方向にばらつきが生じても簡便に結合し必要な強度を確保することができる結合方法、結合体、回転電機の固定子、および、回転電機の固定子の製造方法に関するものである。

　従来の特許文献１の接合方法および接合体は、第一の分割体と第二の分割体とが結合されることで構成される結合部品であって、第一の分割体には、取付部が設けられ、第二の分割体には、その取付部に嵌合可能な嵌合部が設けられている。そして、取付部と嵌合部との間には、高周波ないし超音波が加えられることで溶融する溶着部が設けられている。そして。取付部と嵌合部とが嵌合した状態で、これら取付部と嵌合部とが溶着部によって溶着されることで、第一の分割体と第二の分割体とが結合されているものである。

　また、他の従来の特許文献２の接合方法および接合体は、第１および第２のワークの互いに対向する面に設けられた接合部を、互いに接触させた状態で超音波振動を印加することによって、これらのワーク同士を溶着する超音波接合方法であって、第１および第２のワークの少なくとも一方の接合部は受け溝を有し、第１のワーク接合部は、第１および第２のリブの間に形成されており、超音波接合装置により前記第１のリブと第２のワークの接合部を接触させて超音波振動を印加することによって、前記第１のリブから溶融した溶融部材を前記第１のリブと前記第２のリブの間に充填させ、前記第２のリブの先端が第２のワークの接合部に接触した時点から、第１および第２のワークの受け溝を除く対向面が互いに接触するよりも前のいずれかの時点で、超音波振動の印加を終了し、前記受け溝は少なくとも第１のリブから溶融した溶融部材を収容する超音波接合方法である。

　また、他の従来の特許文献３の接合方法および接合体は、物体の開口部の、開口部から遠ざかって延在する略円筒形のまたは若干円錐形の壁に接合要素を固着するために、接合要素は略円筒形または若干円錐形の壁固着部分を含み、それは形状およびサイズに関して上述の壁に適合されており、その周囲面は熱可塑性材料を含み、エネルギディレクタ、すなわち、多少鋭いエッジまたは先端となるよう外側に向かって先細りするリブおよび／または隆起を装備している。固着のために、断面が開口部の壁の断面よりも若干大きいこの壁固着領域は、接合要素の近位端に機械的振動を加え、同時に接合要素の壁固着部分の周囲面の熱可塑性材料は少なくとも部分的に液化して、壁の孔、でこぼこ、または特別に設けられた空洞に押込まれ、再固化時に接合要素をそこに固着するものである。

特開２００３－２６０７３９号公報 特開２０１１－２１８５８３号公報 特許第５２４６６２６号公報

　例えば、回転電機の固定子が分割鉄心であり、各分割鉄心に樹脂部品が組み付けられ、その樹脂部品に別の樹脂部品を組み付ける箇所の接合においては、分割鉄心には加工および組立による高さ方向にばらつきがあり、樹脂を組み付ける面の高さが平面ではない。よって、上記に示した従来の接合方法および接合体によれば、高さにばらつきがある面に対して数か所を溶着する場合、数か所を同時に溶着しなければならない。そのため非常に大きなエネルギーが必要となり、１箇所ずつ溶着する場合に比べて装置能力が過大となり、設備費がかかりかつ設備面積が大きくなるという問題点があった。

　また、高さにばらつきがある場合、各溶着部で接触状態が過剰な部分や不足な部分が発生し、溶着状態が不安定となり、必要な強度を満たさなくなる箇所が出てくるという問題点があった。

　また、数か所を同時に溶着しない方法を用いる場合は、１箇所溶着するごとに樹脂部品を押し付けることとなる。よって、溶着していない溶着部に過剰な応力が加わり、樹脂部品が変形した状態で溶着をすることとなり残留応力が発生したり、樹脂部品が破損したりするという問題点があった。

　さらに、上記に示した従来の接合方法および接合体では、樹脂部品および結合要素の形状が複雑であり、かつ、樹脂部品および結合要素の形状に高い精度が必要であり、加工および成形が難しく、加工費がかかるという問題点があった。

　また、数か所を同時に溶着しない場合でも、樹脂部品単品の加工精度に応じて形状誤差を含んでいるため、同一条件で溶着を実施しても、条件が安定しないという問題点があった。

　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あり、結合位置の高さ方向にばらつきが生じても簡便に結合し必要な強度を確保することができる結合方法、結合体、回転電機の固定子、および、回転電機の固定子の製造方法を提供することを目的とする。

　この発明の結合方法は、
熱可塑性樹脂材にて構成される第一樹脂部品および第二樹脂部品を結合するための結合方法において、
前記第一樹脂部品に形成されている第一開口部と前記第二樹脂部品に形成されている第二開口部とを連通方向に設置する、または、前記第一樹脂部品および前記第二樹脂部品に連通する第一開口部および第二開口部を形成する開口設置工程と、
前記第一開口部内および前記第二開口部内に跨がるように、前記熱可塑性樹脂材の融点より高い融点を有する金属材にて形成されるとともに、前記第一樹脂部品および前記第二樹脂部品の剛性より高い剛性を有する結合部品を挿入する挿入工程と、
前記結合部品に振動を印加することにより前記結合部品が前記第一樹脂部品および前記第二樹脂部品の前記結合部品と接する箇所のそれぞれに溶着箇所を形成する溶着工程とを有するものである。

　また、この発明の結合体は、
熱可塑性樹脂材にて形成され第一開口部を有する第一樹脂部品と、
熱可塑性樹脂材にて形成され第二開口部を有する第二樹脂部品と、
前記第一樹脂部品の前記第一開口部と前記第二樹脂部品の前記第二開口部とに跨がるように挿入された、前記熱可塑性樹脂材の融点より高い融点を有する金属材にて形成されるとともに、前記第一樹脂部品および前記第二樹脂部品の剛性より高い剛性を有する結合部品とを備え、
前記第一樹脂部品および前記第二樹脂部品の前記結合部品と接する箇所のそれぞれに少なくとも一部に溶着して形成される溶着箇所を有するものである。

　また、この発明の回転電機の固定子の製造方法は、
環状に形成されている固定子鉄心と、
前記固定子鉄心を覆う絶縁ホルダと、
前記絶縁ホルダに巻回されるコイルと、
前記コイルの端部に配置され、導電部を保持する結線リングとを備え、
熱可塑性樹脂材にて構成される前記絶縁ホルダおよび前記結線リングを結合するための回転電機の固定子の製造方法において、
前記絶縁ホルダに形成されている第一開口部と前記結線リングに形成されている第二開口部とを連通方向に設置する、または、前記絶縁ホルダおよび前記結線リングに連通する第一開口部および第二開口部を形成する開口設置工程と、
前記第一開口部内および前記第二開口部内に跨がるように、前記熱可塑性樹脂材の融点より高い融点を有する金属材にて形成されるとともに、前記結線リングおよび前記絶縁ホルダの剛性より高い剛性を有する結合部品を挿入する挿入工程と、
前記結合部品に振動を印加することにより前記結合部品が前記絶縁ホルダおよび前記結線リングの前記結合部品と接する箇所のそれぞれに溶着箇所を形成する溶着工程とを備えたものである。

　また、この発明の回転電機の固定子は、
環状に形成された固定子鉄心と、
前記固定子鉄心を覆う絶縁ホルダと、
前記絶縁ホルダに巻回されるコイルと、
前記コイルの端部に配置され、導電部を保持する結線リングとを備えた回転電機の固定子であって、
前記絶縁ホルダは、熱可塑性樹脂材にて形成され第一開口部を有し、
前記結線リングは、熱可塑性樹脂材にて形成され第二開口部を有し、
前記絶縁ホルダの前記第一開口部と前記結線リングの前記第二開口部とに跨がるように挿入された、前記熱可塑性樹脂材の融点より高い融点を有する金属材にて形成されるとともに、前記絶縁ホルダおよび前記結線リングの剛性より高い剛性を有する結合部品とを備え、
前記絶縁ホルダおよび前記結線リングの前記結合部品と接する箇所のそれぞれの少なくとも一部に溶着して形成される溶着箇所を有するものである。

　この発明の結合方法、結合体、回転電機の固定子、および、回転電機の固定子の製造方法によれば、
　結合位置の高さ方向にばらつきが生じても簡便に結合し必要な強度を確保することができる。

この発明の実施の形態１の回転電機の固定子の構成を示す図である。 図１に示した固定子の結合部品挿入前の状態を示す部分斜視図である。 図１に示した固定子の構成を示す部分断面図である。 この発明の実施の形態１による結合方法を示す工程図である。 この発明の実施の形態１による結合方法によって結合された結合体を示す断面図である。 この発明の実施の形態２における固定子（結合体）の構成を示す断面図である。 図６に示した固定子の構成を示す拡大断面図である。 この発明の実施の形態３における固定子（結合体）の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態３における他の固定子（結合体）の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態３における他の固定子（結合体）の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態４における固定子（結合体）の構成を示す断面図である。 図１１に示した結合部品の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態５における固定子（結合体）の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態６における固定子（結合体）の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態７における固定子（結合体）の構成を示す断面図である。 図１５に示した結合部品の構成を示す斜視図である。 図１５に示した固定子（結合体）の融着箇所を説明するための断面図である。 この発明の実施の形態７における他の固定子（結合体）の構成を示す断面図である。 図１８に示した結合部品の構成を示す斜視図である。

実施の形態１．
　以下、本願発明の実施の形態について説明する。まず本願発明は、第一樹脂部品と第二樹脂部品とを結合するための結合方法およびこの結合方法よって結合された結合体を示すものである。本実施の形態においては、この結合体は、例えば、車両用または産業用機械に搭載される回転電機の固定子を例に説明する。そして、第一樹脂部品および第二樹脂部品は、この回転電機を構成している部分、例えば、絶縁ホルダおよび結線リングを例に説明する。

　尚、本願発明は本実施の形態において示した例に限られるものではなく、第一樹脂部品と第二樹脂部品と結合部品とが採用可能な構成であれば、同様に実施することができ、同様の効果を奏することができるものあり、このことについての説明は適宜省略する。

　図１は回転電機の固定子の構成を示す斜視図である。図２は図１に示した回転電機の固定子の第一開口部および第二開口部に結合部品を挿入する前の状態を示す部分斜視図である。図３は図１に示した固定子の第一開口部および第二開口部に結合部品を挿入する前および結合部品を挿入し結合した後の状態をそれぞれ示す部分断面図である。図４はこの発明の実施の形態１による結合方法を示す工程図である。図５はこの発明の実施の形態１による結合方法によって結合された結合体を示す断面図である。

　図において、回転電機の固定子１０は、固定子鉄心２０と、絶縁ホルダ３０と、結線リング４０と、コイル５０と、ハウジング６０と、導電部７０とを備えている。よって、本実施の形態１においては、固定子１０が結合体、絶縁ホルダ３０が第一樹脂部品、結線リング４０が第二樹脂部品に相当する。そして、絶縁ホルダ３０および結線リング４０は熱可塑性樹脂材にて形成されている。

　この実施の形態１の回転電機では、固定子鉄心２０が複数の分割コア２０Ａが環状に配設されて形成する例を示している。よって、これら分割コア２０Ａを円形に配置して連結し固定子鉄心２０を形成するために、固定子鉄心２０の外周側がハウジング６０内に収められている。ここでは、固定子鉄心２０の分割コア２０Ａの個数が１２個の場合を図示している。

　Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相、中性点の導電部７０は結線リング４０に装着されている。尚、本実施の形態１においては、固定子鉄心２０を分割コア２０Ａにて構成される例にて示したが、これに限られることはなく、一体型の固定子鉄心であっても同様に適用することができる。また、固定子鉄心２０を分割コア２０Ａにて構成した場合、絶縁ホルダ３０は分割コア２０Ａ毎に分割して形成することも可能である。

　固定子鉄心２０は、電磁鋼板を積層して形成される。固定子鉄心２０には、その側面周囲を囲むように、絶縁ホルダ３０が設けられている。コイル５０は、固定子鉄心２０に装着された絶縁ホルダ３０に電線を複数層巻回すことにより形成される。コイル５０の端部としてのコイルエンドに結線リング４０は配置される。そして、結線リング４０は、固定子鉄心２０に巻回されたコイル５０を電気的に接続する。結線リング４０は、リング状の中性点用導電部７１Ｎ、Ｕ相用導電部７２Ｕ、Ｖ相用導電部７３Ｖ、Ｗ相用導電部７４Ｗを絶縁しつつ、固定支持できるように構成されている。コイル５０と各導電部７２Ｕ、７３Ｖ、７４Ｗとは、溶接により結合されている。

　絶縁ホルダ３０および結線リング４０には、第一開口部３１および第二開口部４１がそれぞれ形成されている。そして、第一開口部３１および第二開口部４１は、お互いを結合するための結合部品８０を挿入可能にそれぞれ形成されている。ここでは、各分割コア２０Ａに対応する位置に第二開口部４１、当該第二開口部４１に対応する第一開口部３１がそれぞれ形成されている例を示している。そして、これら第一開口部３１および第二開口部４１は連通するように配設されている。尚、結合位置の高さ方向とは、第一開口部３１および第二開口部４１の連通方向を示すものである。そして、結合部品８０は第一開口部３１内および第二開口部４１内に跨がるように挿入されている。

　図３（ａ）に示すように、結合部品８０を挿入する前においては、第一開口部３１および第二開口部４１の開口の大きさＷ１、Ｗ２は、結合部品８０の第一開口部３１および第二開口部４１に挿入される箇所の外形の最大箇所の大きさＷ３より若干小さい形状にて形成されている。具体例にて説明すると、結合部品８０を挿入する前において、第一開口部３１および第二開口部４１の開口の大きさＷ１、Ｗ２は、２ｍｍから４ｍｍ程度にて形成される。そして、結合部品８０の外形の最大箇所の大きさＷ３は、第一開口部３１および第二開口部４１の開口の大きさＷ１、Ｗ２より、０．１ｍｍ以上１ｍｍ未満大きく形成することが考えられる。

　結合部品８０の外形形状は、略円柱状または略直方体状に構成されている。この結合部品８０は、絶縁ホルダ３０および結線リング４０を形成する熱可塑性樹脂材の融点より高い融点を有する金属材にて形成されている。また、結合部品８０は、絶縁ホルダ３０および結線リング４０の剛性より高い剛性を有している。ここで、剛性とは曲げ剛性のことを指し、ある荷重で部材を押した際に、たわみが小さい材料を剛性が高い、たわみが大きい材料を剛性が低いとする。尚、結合部品８０を形成するための金属材は、例えば、銅、真鍮、鉄、アルミニウム、銀、金、白金、および、これらの合金などが考えられる。

　結合部品８０は、第一開口部３１および第二開口部４１への挿入性を向上させるために、結合部品８０の前端部８０ｂが面取りにて形成されている。また、結合部品８０の後端部８０ａは、後述する共振体９０が設置しやすくなるような面にて形成されている。また、第二開口部４１の下端側には、結合部品８０が挿入されないポケット部３３が設定されている。尚、結合部品８０の前端部８０ｂおよび後端部８０ａとは、第二開口部４１に最初に挿入される側を前端部８０ｂ、反対側を後端部８０ａとする。また、結合部品８０の後端部８０ａは第二開口部４１内に、前端部８０ｂは第一開口部３１内に挿入されている。

　次に上記のように構成された実施の形態１の結合体の結合方法について説明する。まず、絶縁ホルダ３０と結線リング４０とを、第一開口部３１および第二開口部４１が連通するように位置決めする（開口設置工程）。尚、位置決め方法は、絶縁ホルダ３０および結線リング４０同士、または、絶縁ホルダ３０および結線リング４０を設置するための治具のどちらで決定してもよい。次に、図４（ａ）に示すように、結合部品８０の前端部８０ｂを結線リング４０の第二開口部４１上にセットする。

　次に、図４（ｂ）に示すように、結合部品８０の後端部８０ａに、超音波発生装置または高周波発生装置に接続された共振体９０を押し当て、超音波または高周波を発振させる。これにより、結合部品８０には超音波または高周波により振動が印加される。そして、結合部品８０を介して結線リング４０に超音波ないし高周波の振動が印加される。そして、結合部品８０と結線リング４０との間に摩擦が生じる。この摩擦により、結合部品８０と結線リング４０との間には、摩擦熱が発生する。そして、結合部品８０と当接している結線リング４０の第二開口部４１の内側が溶融する。

　よって、結合部品８０の大きさＷ３が第二開口部４１の大きさＷ２より若干大きく形成されているものの、結合部品８０は第二開口部４１内を下方に挿入されていく。さらに続けて、超音波または高周波を印加することで、上記に示した場合と同様に、図４（ｃ）に示すように、結合部品８０と絶縁ホルダ３０との間に摩擦が生じる。この摩擦により、結合部品８０と絶縁ホルダ３０との間には、摩擦熱が発生する。そして、結合部品８０と当接している絶縁ホルダ３０の第一開口部３１の内側が溶融する。よって、結合部品８０の大きさＷ３が第一開口部３１の大きさＷ１より若干大きく形成されているものの、結合部品８０は第一開口部３１内に挿入されていく（挿入工程および溶着工程）。

　よって、結合部品８０は、第一開口部３１内および第二開口部４１内に跨がるように挿入されている。また、結合部品８０の後端部８０ａは第二開口部４１内に、前端部８０ｂは第一開口部３１内に挿入されている。よって、結合部品８０の後端部８０ａおよび前端部８０ｂは、第一開口部３１および第二開口部４１から外に配設されることは無い。

　このように、結合部品８０の大きさＷ３は、第一開口部３１および第二開口部４１の開口の大きさＷ１、Ｗ２より若干大きく形成されている。このため、結合部品８０に下方方向の力を印加しない限り第一開口部３１および第二開口部４１内に結合部品８０は移動しない。よって、結合部品８０の下方方向の力の印加を停止すると、その位置で結合部品８０はとどまることができる。

　次に、共振体９０による超音波または高周波の発振を止める。そして、所定の時間が経過すると、溶融した熱可塑性樹脂材が固化して溶着箇所が形成される。その結果、結線リング４０および絶縁ホルダ３０と結合部品８０とが結合され、結合部品８０を介して絶縁ホルダ３０と結線リング４０とのそれぞれに溶着箇所が形成されて結合される。

　尚、実施の形態１においては、この溶着箇所の図示は省略している。これは、実施の形態１における溶着箇所は、結合部品８０の表面に数μｍの表面粗さが存在し、この表面粗さを微細な凹凸部分として、熱可塑性樹脂材が溶け込みことにより、後述する実施の形態と同様の溶着箇所Ｘが形成されており、図示することが困難なためである。

　尚、上記に示したように、金属材にて形成された結合部品８０と絶縁ホルダ３０および結線リング４０とは強固に結合する。このため、固定子１０において、分割コア２０Ａ毎に形成されている全ての第二開口部４１および第一開口部３１において、絶縁ホルダ３０と結線リング４０とを結合する必要はなく、結合に必要な数の第二開口部４１および第一開口部３１に対して絶縁ホルダ３０と結線リング４０との結合を行うようにすればよい。また、第二開口部４１および第一開口部３１の複数箇所の結合は、複数箇所を別々に行う、また、複数箇所を同時に行うことのいずれの方法でも可能である。

　また、従来までは結線リング４０と絶縁ホルダ３０とを結合するためには、結線リング４０と絶縁ホルダ３０とを当接していることが必須であった。そのためには、結線リング４０の切削加工および成形による平面の精度や、絶縁ホルダ３０の切削加工および成形による平面の精度が非常に必要であり製造コストがかかっていた。さらに、このように精度よく作成したとしても、固定子１０の絶縁ホルダ３０の組立時の高さ方向のばらつきや、各固定子鉄心２０の組立時の高さ方向のばらつきにより、結線リング４０と絶縁ホルダ３０との当接が不安定となっていた。よって、従来の場合は、結線リング４０と絶縁ホルダ３０とを当接していなければ、不安定な固定となっていた。

　本実施の形態では、例えば図５（ａ）に示すように、絶縁ホルダ３０と結線リング４０とが当接している場合であれば、上記に示したように、絶縁ホルダ３０と結線リング４０とが結合部品８０にて結合され、十分な結合を得ることができる。さらに、図５（ｂ）に示すように、絶縁ホルダ３０と結線リング４０とが当接していない場合であっても、絶縁ホルダ３０と結合部品８０とが結合され、結線リング４０と結合部品８０とが結合され、結合部品８０が金属材にて形成されているので、結線リング４０と絶縁ホルダ３０とを結合部品８０にて固定することができる。

　その結果、絶縁ホルダ３０および結線リング４０の加工が容易になり、回転電機の製造コストを抑えることができる。また、固定子１０と絶縁ホルダ３０の組立時の高さ方向のばらつきや各固定子鉄心２０の組立時の高さ方向のばらつきを吸収できるので、組立が容易となり設備費を抑えることができる。

　また、結線リング４０を固定する絶縁ホルダ３０の面に結合位置の高さ方向にばらつきがある場合は、結線リング４０が絶縁ホルダ３０に対して当接していない状態で固着されている箇所と当接している状態で固着されている箇所が存在する。よって、固着を満足するためには、当接していない状態での固着力が必要となる。このため、当接していない状態に比べて当接している状態では、結合部品８０が絶縁ホルダ３０の熱可塑性樹脂材を多く溶かすこととなる。このようにして、多く溶かされた熱可塑性樹脂材は、逃げ場がないと絶縁ホルダ３０と結線リング４０との間から漏れ出してくる。このため、本実施の形態１においては、絶縁ホルダ３０に樹脂を溜めこむための、結合部品８０が挿入されないポケット部３３を設けることで、熱可塑性樹脂材が漏れ出てくることを防いでいる。

　上記のように構成された実施の形態１の結合方法、結合体、回転電機の固定子、および、回転電機の固定子の製造方法によれば、金属材にて形成された結合部品を、第一樹脂部品および第二樹脂部品に形成された第一開口部および第二開口部に挿入して溶着により結合しているため、第一樹脂部品および第二樹脂部品が離反していても、結合部品が金属材にて形成されるため強固に固着して結合することができる。このため、回転電機を簡便な構成にて必要な強度で結合することができ、回転電機の製造コストを抑えることができる。尚、第一樹脂部品および第二樹脂部品が離反している場合とは、結合位置の高さ方向にばらつきが生じることを含むものである。

　さらに、このような結合部品による結合を１つの結合体において多点にて行う場合でも、結合方法を同時に行う必要がなく、エネルギーを抑えることができるので設備費を低減できる。また、結合部分のワーク形状の精度が悪くても、高さ方向のばらつきを吸収できるため、強度が安定する。

　さらに、結合部品の前端部および後端部を、第一開口部内および第二開口部内に設置するように構成する。このため、結合部品が第一開口部および第二開口部から外部に露出しないため、ボルトや溶接で固定するのに比べて、回転電機を小型化できる。

　尚、上記実施の形態１においては、第一開口部および第二開口部が、第一樹脂部品および第二樹脂部品にあらかじめそれぞれ形成されている例を示したが、これに限られることはなく、第一樹脂部品および第二樹脂部品を設置した後に、第一開口部および第二開口部を連通するように形成してもよい。また、このことは以下の実施の形態においても同様であるためその説明は適宜省略する。

　また、上記実施の形態１においては、結合部品の第一開口部および第二開口部に挿入される箇所の外形の最大箇所の大きさが、第一開口部および前記第二開口部の開口の大きさより大きく形成されているため、挿入工程および溶着工程とを同時に行う例を示したが、これに限られることはなく、結合部品の第一開口部および第二開口部に挿入される箇所の外形の最大箇所の大きさが、第一開口部および前記第二開口部の開口の大きさと同様にまたは若干小さく形成されている場合には、結合部品を第一開口部および第二開口部に挿入する挿入工程の後に、結合部品を振動させて溶着する溶着工程と行うようにしてよい。

実施の形態２．
　図６はこの発明の実施の形態２における固定子（結合体）の構成を示す断面図である。図７は図６に示した固定子の構成を示す拡大断面図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。結合部品８０の表面には複数の凹凸部８１ａが形成されている。結合部品８０の各凹凸部８１ａは、切削や鍛造で形成することができる。また、ショットブラスト加工またはエッチング加工にて形成することができる。

　上記のように構成された実施の形態２の凹凸部８１ａを有する結合部品８０を上記実施の形態１と同様な結合方法を用いると、結合部品８０を超音波ないし高周波で振動させる。そして、結合部品８０と結線リング４０および絶縁ホルダ３０との摩擦により、結線リング４０および絶縁ホルダ３０の熱可塑性樹脂材が凹凸部８１ａの凸部側で溶融される。その後、図７に示すように表面の凹凸部８１ａの凹部側に溶融した結線リング４０および絶縁ホルダ３０の熱可塑性樹脂材が流れ込む。そして、流れ込んだ熱可塑性樹脂は、固化して溶着する。よって、凹凸部８１ａに溶着箇所Ｘが形成されることとなる。

　上記のように構成された実施の形態２の結合方法、結合体、回転電機の固定子、および、回転電機の固定子の製造方法によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、結合部品に凹凸部がない場合に比べて、熱可塑性樹脂材が結合部品の凹凸部に入り込んで引っ掛かることで結合部品と結線リングおよび絶縁ホルダとの固着力を高めることができる。また、固着力を高めることができるため、従来と同様の固着力を得る場合であれば、固定子全体においては、結合部品によって結合する結合位置の数を減らすことができ、製造の工数を削減できる。尚、溶着箇所Ｘは凹凸部以外にも形成される場合はあり、このことについては、以下の実施の形態においても同様であるためその説明は適宜省略する。

　但し、結合部品の凹凸部に確実に熱可塑性樹脂材が入り込むように形成し、この凹凸部に溶着箇所を形成する場合には、結合部品の第一開口部および第二開口部に挿入される箇所の外形の最大箇所の大きさを、第一開口部および前記第二開口部の開口の大きさより大きく形成し、挿入工程および溶着工程とを同時に行う結合方法を採用する必要がある。尚、このことは以下の実施の形態においても同様であるため、その説明については適宜省略する。

実施の形態３．
　本実施の形態３においては、結合部品の表面の凹凸部を各種のローレット加工にて実施する例について説明する。図８はこの発明の実施の形態３における固定子（結合体）の構成を示す断面図である。図９はこの発明の実施の形態３における他の固定子（結合体）の構成を示す断面図である。図１０はこの発明の実施の形態３における他の固定子（結合体）の構成を示す断面図である。

　図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態３においては、結合部品８０の表面にローレット加工により凹凸部が形成されている例を示している。図８においては、複数の凹凸部８２ａは、切削および転造および鍛造方式で平目ローレット加工が施されている。また、図９においては、複数の凹凸部８３ａは、切削および転造および鍛造方式で斜めローレット加工が施されている。また、図１０においては、複数の凹凸部８４ａは、切削および転造および鍛造方式で綾目ローレット加工が施されている。

　上記のように構成された実施の形態３の凹凸部８２ａ、凹凸部８３ａまたは凹凸部８４ａを有する結合部品８０を上記各実施の形態と同様な結合方法を用いると、結合部品８０を超音波ないし高周波で振動させる。そして、結合部品８０と結線リング４０および絶縁ホルダ３０との摩擦により、結線リング４０および絶縁ホルダ３０の熱可塑性樹脂材が溶融する。その際に、各図に示すように表面の凹凸部８２ａ、凹凸部８３ａまたは凹凸部８４ａに溶融した結線リング４０および絶縁ホルダ３０の熱可塑性樹脂材が流れ込み固化して溶着する。そして、凹凸部８２ａ、凹凸部８３ａまたは凹凸部８４ａに溶着箇所Ｘが形成されることとなる。

　上記のように構成された実施の形態３の結合方法、結合体、回転電機の固定子、および、回転電機の固定子の製造方法によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、結合部品の平目ローレット加工された凹凸部にて溶着することにより、結合部品と結線リングおよび絶縁ホルダとの結合部品の軸の回転方向における固着力を高めることができる。

　また、結合部品の斜めローレット加工された凹凸部にて溶着することにより、結合部品と結線リングおよび絶縁ホルダとの結合部品の軸の回転方向に対する固着力を高めることができる。

　また、結合部品の綾目ローレット加工された凹凸部にて溶着することにより、結合部品と結線リングおよび絶縁ホルダとの結合部品の軸方向および軸の回転方向に対する固着力を高めることができる。

　よって、さらに結合体の固着力を高めることができ、耐久性が向上する。固着力を高めることで、結合部品の数をさらに減らすことができ、製造の工数をさらに削減できる。

実施の形態４．
　図１１はこの発明の実施の形態４における固定子（結合体）の構成を示す断面図である。図１２は図１１に示した結合部品の構成を示す斜視図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態４においては、結合部品８０の表面の絶縁ホルダ３０の第一開口部３１内に対応する箇所であって、結合部品８０の外周を一周するように形成された溝状の凹凸部８５ｂを備えている。

　さらに、結合部品８０の表面の結線リング４０の第二開口部４１内に対応する箇所であって、結合部品８０の外周を一周するように形成された溝状の凹凸部８５ａを備えている。尚、凹凸部８５ａ、８５ｂの溝の形状は、図に示した断面が矩形状以外にも、例えば、二面幅を有する二面取り穴の形状、円弧または多角形にて形成することが可能である。また、凹凸部８５ａおよび凹凸部８５ｂは、切削および鍛造および転造方式にて形成することができる。

　上記のように構成された実施の形態４の凹凸部８５ａおよび凹凸部８５ｂを有する結合部品８０を上記各実施の形態と同様な結合方法を用いると、結合部品８０を超音波ないし高周波で振動させる。そして、結合部品８０と結線リング４０および絶縁ホルダ３０との摩擦により、結線リング４０および絶縁ホルダ３０の熱可塑性樹脂材が溶融する。その際に、図１１に示すように表面の凹凸部８５ｂ、凹凸部８５ａに溶融した結線リング４０および絶縁ホルダ３０の熱可塑性樹脂材が流れ込み固化して溶着する。そして、凹凸部８５ａ、凹凸部８５ｂに溶着箇所Ｘが形成されることとなる。

　上記のように構成された実施の形態４の結合方法、結合体、回転電機の固定子、および、回転電機の固定子の製造方法によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、凹凸部が最小限の数にて、結合部品と結線リングおよび絶縁ホルダとの固着力を高めることができる。

実施の形態５．
　図１３はこの発明の実施の形態５における固定子（結合体）の構成を示す断面図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。結合部品８０の後端部８０ａに第二開口部４１の開口より大きい形状にて形成されるフランジ部８７ａを備えている。

　上記のように構成された実施の形態５のフランジ部８７ａを有する結合部品８０を上記各実施の形態と同様な結合方法を用いると、結合部品８０のフランジ部８７ａは第二開口部４１の開口より大きく形成されているため、第二開口部４１内に挿入されない。すなわち、結合部品８０が第二開口部４１内に落ち込まない。よって、結合部品８０を第一開口部３１および第二開口部４１に対して自立した状態にて保持することができる。この状態にて、結合部品８０を超音波ないし高周波で振動させる。そして、結合部品８０と結線リング４０および絶縁ホルダ３０との摩擦により、結線リング４０および絶縁ホルダ３０の熱可塑性樹脂材が溶融して再固化して溶着する。

　上記のように構成された実施の形態５の結合方法、結合体、回転電機の固定子、および、回転電機の固定子の製造方法によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、結合部品にフランジ部が形成されているため、結合部品の位置決めが行いやすい。さらに、第一開口部および第二開口部に結合部品を挿入した際に、フランジ部と結線リングとが接触することにより結合部品の軸方向の位置決めの役割を果たす。これにより、設備側に位置決めする機構や高さを検知するセンサーを構成する必要がなく、設備費を抑制できる。また、結合部品の位置決めが結合体側で可能となるため、組立性が容易となる。

実施の形態６．
　図１４はこの発明の実施の形態６における固定子の第一開口部および第二開口部に結合部品を挿入する前および結合部品を挿入し結合した後の状態をそれぞれ示す部分断面図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。上記各実施の形態においては、第一開口部３１と第二開口部４１との開口の大きさＷ１とＷ２とを同一の大きさにて形成する例を示したが、これに限られることはなく、本実施の形態６では、第一開口部３１Ａの大きさＷ４が、第二開口部４１Ａの大きさＷ５より小さく構成される場合について説明する。

　図１４（ａ）に示すように、結合部品８０を挿入する前においては、第一開口部３１Ａの大きさＷ４より、第一開口部３１Ａに挿入される第一挿入部８Ａの大きさＷ６は、若干大きい形状に形成されている。また、同様に、第二開口部４１Ａの大きさＷ５より、第二開口部４１Ａに挿入される第二挿入部８Ｂの大きさＷ７は、若干大きい形状に形成されている。よって、第一挿入部８Ａの大きさＷ６が、第二挿入部８Ｂの大きさＷ７より小さく形成されている。

　具体例にて説明すると、結合部品８０を挿入する前において、第一開口部３１Ａの大きさＷ４は、２．３ｍｍ、第二開口部４１Ａの開口の大きさＷ５は、２．９ｍｍにて形成され、第一開口部３１Ａの大きさＷ４より第二開口部４１Ａの開口の大きさＷ５が大きく形成される。そして、結合部品８０の第一挿入部８Ａの外形の最大箇所の大きさＷ６は、第一開口部３１Ａの開口の大きさＷ４より、大きく、例えば、２．６ｍｍにて形成することが考えられる。そして、結合部品８０の第二挿入部８Ｂの外形の最大箇所の大きさＷ７は、第二開口部４１Ａの開口の大きさＷ５より、大きく、例えば、３．２ｍｍにて形成することが考えられる。

　上記のように構成された実施の形態６の開口の大きさの異なる第一開口部３１Ａおよび第二開口部４１Ａに対して、それぞれに対応する第一挿入部８Ａおよび第二挿入部８Ｂを備えた結合部品８０を上記各実施の形態と同様な結合方法を用いると、結合部品８０を超音波ないし高周波で振動させる。そして、結合部品８０と結線リング４０および絶縁ホルダ３０との摩擦により、結線リング４０および絶縁ホルダ３０の熱可塑性樹脂材が溶融して溶着箇所が形成されることとなる。

　上記のように構成された実施の形態６の結合方法、結合体、回転電機の固定子、および、回転電機の固定子の製造方法によれば、開口の大きさが異なる第一開口部および第二開口部が形成されている場合であっても、それぞれに対応する第一挿入部および第二挿入部を結合部品に備えているため、上記各実施の形態と同様の効果を奏することができる。

実施の形態７．
　図１５はこの発明の実施の形態７における固定子の第一開口部および第二開口部に結合部品を挿入する前および結合部品を挿入し結合した後の状態をそれぞれ示す部分断面図である。図１６は図１５に示した固定子の構成を示す部分断面図である。図１７は図１５に示した結合部品の構成を示す斜視図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。

　本実施の形態７は、上記実施の形態６と同様に、第一開口部３１Ａの大きさＷ４が、第二開口部４１Ａの大きさＷ５より小さく形成されている結合方法について説明する。本実施の形態７においては、結合部品８０は、結合部品８０の第一開口部３１Ａに挿入される箇所の外形の最大箇所の大きさＷ６が、第一開口部３１Ａと第二開口部４１Ａとを跨がるように形成されているものである。

　さらに、結合部品８０は、結合部品８０の第一開口部３１Ａに挿入される第一挿入部８Ａの下部に、外形の周方向の溝部としての凹凸部８５ｂを備えている。また、第一挿入部８Ａと第二挿入部８Ｂとの間にも外形の周方向の溝部としての凹凸部８５ａを備えている。よって、溶着箇所Ｘは結合部品８０の凹凸部８５ａ、８５ｂに形成される。また、凹凸部８５ｂより下部の第三挿入部８Ｃの大きさＷ８は、第一挿入部８Ａの大きさＷ６より小さく、第一開口部３１Ａの大きさＷ４と同一の大きさにて形成する。

　具体例にて説明すると、結合部品８０を挿入する前において、上記実施の形態６と同様に、第一開口部３１Ａの大きさＷ４が２．３ｍｍ、第二開口部４１Ａの開口の大きさＷ５が２．９ｍｍ、第一挿入部８Ａの大きさＷ６が２．６ｍｍ、第二挿入部８Ｂの大きさＷ７が３．２ｍｍに形成されている場合、第三挿入部８Ｃの大きさＷ８は、第一挿入部８Ａの大きさＷ６より小さく、第一開口部３１Ａの大きさＷ４と同一の大きさ、例えば、２．３ｍｍにて形成することが考えられる。

　このように、凹凸部８５ｂを形成するとともに、凹凸部８５ｂの下部に、第三挿入部８Ｃを形成すると、第三挿入部８Ｃから下部に溶融した熱可塑性樹脂材が流れ出さなく、凹凸部８５ｂの凹部側に熱可塑性樹脂材が留まりやすくなる。また、第三挿入部８Ｃの大きさＷ８が第一開口部３１Ａの大きさＷ４と同様であるため、結合部品８０の第二開口部４１Ａおよび第一開口部３１Ａへの挿入がスムーズになる。

　上記のように構成された実施の形態７の開口の大きさの異なる第一開口部３１Ａおよび第二開口部４１Ａに対して、第一挿入部８Ａ、第二挿入部８Ｂおよび第三挿入部８Ｃを備え、さらに第二挿入部８Ｂが第一開口部３１Ａおよび第二開口部４１Ａに跨がって形成されている結合部品８０を上記各実施の形態と同様な結合方法を用いる。よって、結合部品８０を超音波ないし高周波で振動させる。そして、結合部品８０と結線リング４０および絶縁ホルダ３０との摩擦により、結線リング４０および絶縁ホルダ３０の熱可塑性樹脂材が凹凸部８５ａ、８５ｂの凸部側で溶融される。

　そして、図１６に示すように表面の凹凸部８５ａ、８５ｂの凹部側に溶融した結線リング４０および絶縁ホルダ３０の熱可塑性樹脂材が流れ込む。そして、流れ込んだ熱可塑性樹脂は、固化して溶着する。よって、凹凸部８５ａ、８５ｂに溶着箇所Ｘが形成されることとなる。

　尚、上記実施の形態７においては、凹凸部８５ａ、８５ｂを形成する例を示しが、これに限られることは無く、図１８および図１９に示すように、凹凸部８５ａ、８５ｂを形成しない場合も考えられる。その場合は、第三挿入部８Ｃが存在せず、第一挿入部８Ａは第一開口部３１Ａおよび第二開口部４１Ａに跨がって形成されるものである。

　上記のように構成された実施の形態７の結合方法、結合体、回転電機の固定子、および、回転電機の固定子の製造方法によれば、上記各実施の形態と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、第一開口部および第二開口部に跨がった位置に、第一開口部に挿入される外形の最大箇所である第一挿入部が形成されているため、第一樹脂部品および第二樹脂部品が離反しても、十分に対応することができる。

　尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

Claims (19)

1. 熱可塑性樹脂材にて構成される第一樹脂部品および第二樹脂部品を結合するための結合方法において、
   前記第一樹脂部品に形成されている第一開口部と前記第二樹脂部品に形成されている第二開口部とを連通方向に設置する、または、前記第一樹脂部品および前記第二樹脂部品に連通する第一開口部および第二開口部を形成する開口設置工程と、
   前記第一開口部内および前記第二開口部内に跨がるように、前記熱可塑性樹脂材の融点より高い融点を有する金属材にて形成されるとともに、前記第一樹脂部品および前記第二樹脂部品の剛性より高い剛性を有する結合部品を挿入する挿入工程と、
   前記結合部品に振動を印加することにより前記結合部品が前記第一樹脂部品および前記第二樹脂部品の前記結合部品と接する箇所のそれぞれに溶着箇所を形成する溶着工程とを備えた結合方法。
2. 前記結合部品は、前記第一開口部および前記第二開口部に挿入される前において、前記結合部品の前記第一開口部および前記第二開口部に挿入される箇所の外形の最大箇所の大きさが、前記第一開口部および前記第二開口部の開口の大きさよりそれぞれ大きく形成されている部分を有する結合方法であって、
   前記結合部品を振動させながら前記第一開口部および前記第二開口部に挿入することにより前記挿入工程と前記溶着工程とを同時に行う請求項１に記載の結合方法。
3. 前記第一開口部の大きさが、前記第二開口部の大きさより小さく形成されている結合方法であって、
   前記結合部品は、前記結合部品の前記第一開口部に挿入される箇所の外形の最大箇所が、前記第一開口部と前記第二開口部とを跨がる位置に形成されている請求項２に記載の結合方法。
4. 前記結合部品は、前記結合部品の前記第一開口部に挿入される箇所の外形の最大箇所の下部に、外形の周方向の溝部を有し、
   前記溶着工程において、前記溶着箇所を前記結合部品の前記溝部に形成する請求項３に記載の結合方法。
5. 前記結合部品は表面に凹凸部が形成されており、
   前記溶着工程において、前記溶着箇所を前記結合部品の前記凹凸部に形成する請求項２から請求項４のいずれか１項に記載の結合方法。
6. 前記結合部品の前記凹凸部が、前記結合部品の前記第一開口部内および前記第二開口部内に対応する箇所のいずれにも形成されている請求項５に記載の結合方法。
7. 前記結合部品の前記凹凸部が、綾目形状、または、平目形状、または、外形の周方向の溝形状にて形成されている請求項５または請求項６に記載の結合方法。
8. 前記挿入工程において、前記結合部品の前端部および後端部が前記第一開口部内および前記第二開口部内に挿入されるように形成する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の結合方法。
9. 前記結合部品の後端部が、前記第二開口部の開口の大きさより大きいフランジ部にて形成されている結合方法において、
   前記挿入工程において、前記結合部品を前記結合部品の前端部から前記第二開口部を介して前記第一開口部に挿入されるとともに、前記フランジ部が前記第二開口部の外部にとどまるように形成される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の結合方法。
10. 熱可塑性樹脂材にて形成され第一開口部を有する第一樹脂部品と、
    熱可塑性樹脂材にて形成され第二開口部を有する第二樹脂部品と、
    前記第一樹脂部品の前記第一開口部と前記第二樹脂部品の前記第二開口部とに跨がるように挿入された、前記熱可塑性樹脂材の融点より高い融点を有する金属材にて形成されるとともに、前記第一樹脂部品および前記第二樹脂部品の剛性より高い剛性を有する結合部品とを備え、
    前記第一樹脂部品および前記第二樹脂部品の前記結合部品と接する箇所のそれぞれの少なくとも一部に溶着して形成される溶着箇所を有する結合体。
11. 前記結合部品の表面には凹凸部が形成され、前記溶着箇所は前記凹凸部に形成されている請求項１０に結合体。
12. 前記結合部品の前記凹凸部は、前記結合部品の前記第一開口部内および前記第二開口部内に対応する箇所のいずれにも形成されている請求項１１に記載の結合体。
13. 前記結合部品の前記凹凸部は、綾目形状、または、平目形状、または、外形の周方向の溝形状にて形成されている請求項１１または請求項１２に記載の結合体。
14. 前記結合部品の前端部および後端部は、前記第一開口部内および前記第二開口部内に形成される請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の結合体。
15. 前記結合部品の後端部が、前記第二開口部の開口の大きさより大きく形成されているフランジ部にて形成され、
    前記結合部品の前記フランジ部は、前記第二開口部の外部にとどまるように形成される請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の結合体。
16. 環状に形成されている固定子鉄心と、
    前記固定子鉄心を覆う絶縁ホルダと、
    前記絶縁ホルダに巻回されるコイルと、
    前記コイルの端部に配置され、導電部を保持する結線リングとを備え、
    熱可塑性樹脂材にて構成される前記絶縁ホルダおよび前記結線リングを結合するための回転電機の固定子の製造方法において、
    前記絶縁ホルダに形成されている第一開口部と前記結線リングに形成されている第二開口部とを連通方向に設置する、または、前記絶縁ホルダおよび前記結線リングに連通する第一開口部および第二開口部を形成する開口設置工程と、
    前記第一開口部内および前記第二開口部内に跨がるように、前記熱可塑性樹脂材の融点より高い融点を有する金属材にて形成されるとともに、前記結線リングおよび前記絶縁ホルダの剛性より高い剛性を有する結合部品を挿入する挿入工程と、
    前記結合部品に振動を印加することにより前記結合部品が前記絶縁ホルダおよび前記結線リングの前記結合部品と接する箇所のそれぞれに溶着箇所を形成する溶着工程とを備えた回転電機の固定子の製造方法。
17. 前記固定子鉄心は、複数の分割コアが環状に配置され形成されている請求項１６に記載の回転電機の固定子の製造方法。
18. 環状に形成された固定子鉄心と、
    前記固定子鉄心を覆う絶縁ホルダと、
    前記絶縁ホルダに巻回されるコイルと、
    前記コイルの端部に配置され、導電部を保持する結線リングとを備えた回転電機の固定子であって、
    前記絶縁ホルダは、熱可塑性樹脂材にて形成され第一開口部を有し、
    前記結線リングは、熱可塑性樹脂材にて形成され第二開口部を有し、
    前記絶縁ホルダの前記第一開口部と前記結線リングの前記第二開口部とに跨がるように挿入された、前記熱可塑性樹脂材の融点より高い融点を有する金属材にて形成されるとともに、前記絶縁ホルダおよび前記結線リングの剛性より高い剛性を有する結合部品とを備え、
    前記絶縁ホルダおよび前記結線リングの前記結合部品と接する箇所のそれぞれの少なくとも一部に溶着して形成される溶着箇所を有する回転電機の固定子。
19. 前記固定子鉄心は、複数の分割コアが環状に配置され形成されている請求項１８に記載の回転電機の固定子。

Images