JP2000041353A - 回転電機のステータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コイルで発生する熱をステータ外部に効率的
に放熱することができる回転電機のステータを提供す
る。 【解決手段】 複数の電磁鋼板１４を積層する時に当該
電磁鋼板１４の間に所定間隔で絶縁プレート１８を挿入
する。この絶縁プレート１８はステータコア１２のスロ
ット内壁面に沿って突出部１８ａを形成可能で、装着さ
れるコイル１６と前記スロットの内壁面との間にコイル
１６側に開放口を有する空間２０を形成する。空間２０
はコイル１６に対して開放されているので、コイル１６
に絶縁樹脂２２を含浸させることにより、コイル１６と
スロットとの間にも容易に絶縁樹脂２２を注入すること
が可能になり、ステータ内部の空気層を排除し、コイル
１６の熱をステータ外部に効率よく放熱することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回転電機のステー
タ、特に放熱性を向上することのできる回転電機のステ
ータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータ等の回転電機のステータ
は、ポンチプレス加工等によって形成された平板状の電
磁鋼板を複数枚積層して形成されるステータコアに、ロ
ータを回転させるための回転磁界を発生する複数のコイ
ルを配置して構成される。

【０００３】図４は、従来のステータコアを構成する電
磁鋼板１００の平面図である。この電磁鋼板１００は、
略環状を呈し、内周部には複数のティース形成部１００
ａが等間隔で形成され、当該ティース形成部１００ａに
挟まれた部分がコイルの配置されるスロット形成部１０
０ｂになっている。通常、前記電磁鋼板１００を図５に
示すように複数枚積層して積層体とした後、この積層体
の例えば外周部の所定の位置に積層方向に沿ったスポッ
ト溶接を施して、ステータコア１０２とする。

【０００４】完成したステータコア１０２のスロットに
は、別工程で巻回形成されたり、直接ステータコア１０
２のティースに巻回されるコイル１０４が配置される。
コイル１０４には絶縁樹脂（例えば、ワニスやエポキ
シ）１０６が含浸され、コイル１０４の絶縁が確保され
る。

【０００５】なお、前述したように、電磁鋼板１００は
ポンチプレス加工等によって形成されるため、加工端面
（特にスロットを構成する部分）にはバリが残っている
ことが多い。そのため、スロットにコイル１０４を配置
する時に、コイル１０４を構成する電線材の絶縁被覆が
前記バリによって傷つけられ、絶縁破壊を起こす危険が
ある。そのため、通常、スロット部分を覆うように、絶
縁紙１０８を配置している。この絶縁紙１０８が配置さ
れることによって、コイル１０４と電磁鋼板１００のバ
リが直接接触することが防止され、前述のような絶縁破
壊等の不具合を防止することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ステータコア
１０２は、前述したようにプレス加工して形成した平板
状の電磁鋼板１００を複数枚積層して形成するため、加
工部に残るバリにより積層を完全に密着して行うことが
困難であると共に、図６に示すように、各電磁鋼板１０
０の端面を完全に揃えた状態で積層することは困難であ
る。その結果、積層面には凹凸部が形成され、絶縁紙１
０８との間に空気層１１０が形成されてしまう。

【０００７】回転電機が動作する場合、コイル１０４部
分が発熱する。コイル１０４の温度上昇はコイル抵抗の
上昇を招き効率の低下につながる。従って、コイル１０
４の放熱は十分かつ確実に行う必要がある。しかし、前
記空気層１１０が断熱層として機能してしまうため放熱
を阻害してしまうという問題がある。前述したように、
コイル１０４には絶縁樹脂１０６が含浸されるが、前記
絶縁紙１０８が存在するため前記空気層１１０を埋める
ことはできない。特開昭５７−１２２６４５号公報等に
は多孔質の絶縁紙を使用し、絶縁樹脂の含浸率を向上さ
せる構成が開示されているが、絶縁紙が存在するため十
分な絶縁樹脂を含浸させることは困難であり、ステータ
コアとコイルとの間に形成される空気層を完全に排除す
ることは困難であり、ステータ外部にコイルの熱を放熱
することが困難であるという問題があった。

【０００８】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、ステータコアとコイルとの間
に形成される空気層を完全に排除し、ステータ外部にコ
イルの熱を効率的に放熱することができる回転電機のス
テータを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、第１の発明は、複数の電磁鋼板を積層して
形成されるステータコアのスロットにコイルを装着して
形成する回転電機のステータにおいて、積層される前記
電磁鋼板の間に所定間隔で挿入可能で前記ステータコア
のスロット内壁面に沿って突出部を形成可能なプレート
であって、装着されるコイルと前記スロットの内壁面と
の間に所定の空間を形成する絶縁プレートと、少なくと
も前記絶縁プレートによって形成される空間に注入され
る絶縁樹脂と、を含むことを特徴とする。

【００１０】ここで、絶縁プレートは、少なくとも回転
電機の使用に耐え得る耐熱性と回転電機組立時に突出部
の形状を維持できる強度を有する材料で形成され、電磁
鋼板の積層途中に任意に挿入される。

【００１１】この構成によれば、絶縁プレートによって
ステータコアのスロット内壁面とコイルとの間に形成さ
れる空間はコイルに対して開放された空間になるので、
コイル側に絶縁樹脂を注入することによりコイルとスロ
ットとの間にも容易に絶縁樹脂を注入することが可能に
なり、電磁鋼板の積層状態に関係なくステータ内部の空
気層を排除することが可能になり、コイル及びその周辺
の熱をステータ外部に効率よく放熱することができる。
また、絶縁プレートの突起部によってステータコアとコ
イルとは直接接触しないため製造時等にステータコアの
バリ等によりコイルの絶縁被覆を破壊してしまうことが
ない。

【００１２】また、上記目的を達成するために、第２の
発明は、第１の発明において、前記絶縁プレートの突出
部は、電磁鋼板積層方向に複数の貫通孔を有しているこ
とを特徴とする。

【００１３】この構成によれば、前記貫通孔を介して、
絶縁樹脂が電磁鋼板の下層側にも容易に注入できるの
で、短時間で放熱性に優れた回転電機のステータを得る
ことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。

【００１５】図１は、本実施形態の回転電機のステータ
１０の構成を模式的に示した断面図である。ステータ１
０のステータコア１２を構成する電磁鋼板１４は、従来
と同様にポンチプレス等により平板状の材料から図４に
示すような所定形状に加工される。また、コイル１６も
従来と同様に、別工程で所定形状に巻回されたり、ステ
ータコアのティースに直接巻回されることにより形成さ
れる。

【００１６】本実施形態の特徴的事項は、電磁鋼板１４
を積層する時に、ステータコアのスロット内壁面に突出
部を形成可能な絶縁プレートを所定間隔で挟み込み、当
該突出部によって、スロットに装着されるコイルとステ
ータコアとの間に所定の空間を形成し、さらに形成され
た空間に絶縁樹脂を注入するところである。

【００１７】前記電磁鋼板１４の間に挿入される絶縁プ
レート１８は、電磁鋼板１４と類似の略環状形状を呈す
る板状の部品である。しかし、スロット形成部（凹形
状）が電磁鋼板１４のスロット形成部よりも小さく形成
されている。つまり、電磁鋼板１４に絶縁プレート１８
を混ぜて積層したときに、図１に示すように、スロット
内周面から所定量突出した突出部１８ａを形成すること
が可能となる。

【００１８】前記絶縁プレート１８は、回転電機の駆動
時に上昇し得る温度、例えば１８０℃程度の耐熱性を有
すると共に、電磁鋼板１４の積層時の積層圧力及びコイ
ル１６の装着時に受ける圧力等に耐え得る強度を有して
いることが好ましく、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレン
サルファイド）等のプラスチックが好ましい。また、絶
縁プレート１８の厚みは、材料の固有強度にもよるが、
電磁鋼板１４と同等またはそれ以上が好ましく、例え
ば、電磁鋼板１４が０．３ｍｍの場合、絶縁プレート１
８は０．５ｍｍ程度が好ましい。また、突出部１８ａの
突出量は、電磁鋼板１４を積層した時の当該電磁鋼板１
４の積層面の凹凸量より大きな量、例えば０．５ｍｍ程
度が好ましい。また、絶縁プレート１８の挿入間隔は任
意であり、ステータコア１２に装着するコイル１６が撓
んだ時に、隣接する絶縁プレート１８間に入り込まない
間隔を選択することが望ましい。つまり、装着するコイ
ル１６の剛性に応じて間隔を選択し、撓んだコイル１６
と電磁鋼板１４とが接触しない程度の間隔を選択するこ
とが好ましい。

【００１９】このように構成される絶縁プレート１８は
電磁鋼板１４の積層時に所定間隔で挟み込まれ、電磁鋼
板１４及び絶縁プレート１８を図１に示すように溶接接
合してステータコア１２を形成する。その結果、スロッ
トにコイル１６を装着した時に、図２に示すように、コ
イル１６は絶縁プレート１８の突出部１８ａで所定間隔
で支持され、当該コイル１６は直接電磁鋼板１４に接触
することが防止される。また、絶縁プレート１８の突出
部１８ａによって形成される空間２０は、コイル１６に
対して開放口を有することになる。従って、コイル１６
に対して、従来と同様にワニスやエポキシ等の絶縁樹脂
２２を含浸することによって、容易に空間２０にも絶縁
樹脂２２を注入することができる。空間２０に進入した
絶縁樹脂２２は空間２０を完全に満たすと共に、積層さ
れた電磁鋼板１４の間（バリにより形成された隙間）に
も容易に進入することができる。

【００２０】この状態で、絶縁樹脂２２を硬化させるこ
とにより、コイル１６とステータコア１２とは空気層を
形成することなく絶縁樹脂２２によって完全に一体化さ
れる。ここで、ワニスやエポキシ等の絶縁樹脂２２で構
成される層は、空気層に比べて熱伝導率に優れているの
で、コイル１６で発生した熱をステータ（ステータコア
１２）の外部に効率よく放熱することができる。なお、
図５に示す従来の構成に比べて、本実施形態の構成は、
ステータ全体として熱抵抗が１／１０程度に減少する。

【００２１】また、前記絶縁プレート１８の突出部１８
ａには、図３に示すように、積層方向に貫通した貫通孔
２４を設けてもよい。この貫通孔２４を設けることによ
って、空間２０に対する絶縁樹脂２２の進入は、コイル
１６側からのみならず、隣接する空間２０間でも可能に
なり、よりスムーズかつ確実に空間２０に絶縁樹脂２２
を注入することができる。また、絶縁樹脂２２の含浸注
入を実質的な真空状態中で行うことによって、より確実
な含浸注入が可能になり、ステータ内の空気層（ボイ
ド）等を確実に排除し、放熱効率を向上することができ
る。

【００２２】本実施形態では、ステータコアを形成する
電磁鋼板が略リング状を呈し、絶縁プレートもそれに類
似する略リンク形状を呈する場合を説明したが、電磁鋼
板を複数のピースに分割して、各ピースが１個ら数個の
ティースを有するようにして、積層後に各ピースを組み
合わせてリング状にステータコアにする、いわゆる分割
ステータコアにも本実施形態は適用可能であり絶縁プレ
ートも各ピースに対応する形状に形成される。分割ステ
ータコアを利用することにより、コイルの装着がより容
易になる。

【００２３】なお、各電磁鋼板１４は従来も個々に絶縁
被膜を有しているので、積層時に絶縁プレート１８を介
在させることは、ステータコアとしての機能を阻害する
ものではない。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、電磁鋼板を積層すると
きにスロット内周面に突出部を形成可能な絶縁プレート
を所定間隔で挟み込むことにより、ステータコアとコイ
ルとの間に、前記コイル側に開放した空間を形成し、コ
イル側に絶縁樹脂を注入することによりコイルとスロッ
トとの間にも容易に絶縁樹脂を注入することが可能にな
り、ステータ内部の空気層を排除することが可能にな
る。その結果、コイルの熱をステータ外部に効率よく放
熱することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態の回転電機のステータの構
成を模式的に示す断面図である。

【図２】 本発明の実施形態の回転電機のステータの絶
縁プレート挿入部分を説明する説明図である。

【図３】 本発明の実施形態の回転電機のステータの絶
縁プレートの他の形態を説明する説明図である。

【図４】 ステータコアを構成する電磁鋼板の平面図で
ある。

【図５】 従来の回転電機のステータの構成を模式的に
示す断面図である。

【図６】 従来の回転電機のステータの絶縁紙挿入部分
の拡大図である。

【符号の説明】

１０ ステータ、１２ ステータコア、１４ 電磁鋼
板、１６ コイル、１８絶縁プレート、１８ａ 突出
部、２０ 空間、２２ 絶縁樹脂。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の電磁鋼板を積層して形成されるス
   テータコアのスロットにコイルを装着して形成する回転
   電機のステータにおいて、 積層される前記電磁鋼板の間に所定間隔で挿入可能で前
   記ステータコアのスロット内壁面に沿って突出部を形成
   可能なプレートであって、装着されるコイルと前記スロ
   ットの内壁面との間に所定の空間を形成する絶縁プレー
   トと、 少なくとも前記絶縁プレートによって形成される空間に
   注入される絶縁樹脂と、 を含むことを特徴とする回転電機のステータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のステータにおいて、 前記絶縁プレートの突出部は、電磁鋼板積層方向に複数
   の貫通孔を有していることを特徴とする回転電機のステ
   ータ。