JP2000050552A

JP2000050552A - 回転電機

Info

Publication number: JP2000050552A
Application number: JP10212160A
Authority: JP
Inventors: Yukimasa Nishide; 行正西出; Tsuneyuki Tanizawa; 恒幸谷澤; Hiroshi Miyazaki; 寛宮崎; Yasumi Kawabata; 康己川端; Tetsuya Miura; 徹也三浦
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2000-02-18

Abstract

(57)【要約】【課題】コイルで発生する熱を積層鉄心側に効率的に
伝達し放熱することができる回転電機を提供する。【解決手段】複数の電磁鋼板１４を積層して形成した
ステータコア１２（積層鉄心）に形成されるスロット１
２ａの内壁面に接触し当該スロット１２ａ内壁面の凹凸
量以上の厚みを有する密着層２０と、前記密着層２０と
接触し前記スロット１２ａとコイル１６との絶縁を確保
する絶縁シート１８を配置する。前記密着層２０はシリ
コーンで形成される。このシリコーンは、スロット１２
ａ内壁面の凹凸を完全に埋め、凹凸による空気層を完全
に排除し、コイル１６側からステータコア１２への熱伝
達を容易に行い効率的な放熱を行う。

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、特にコ
イル等で発生する熱の放熱性を向上することのできる回
転電機構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータ等の回転電機のステータや
ロータは、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積層鉄心のス
ロットに複数のコイルを配置して構成される。

【０００３】図３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４に
示すように複数枚積層して積層鉄心とした後、この積層
鉄心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の絶縁が行われて
いる。

【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、前述のようなに絶縁
破壊等の不具合を防止することができる。

【０００６】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５に示すように、各電磁鋼板１００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１０８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。

【０００８】そこで、例えば、特開昭５４−１５９６０
５号公報には、スロット内に挿入する絶縁物（絶縁紙）
に熱接着性フィルム（共重合ナイロン）を貼り合わせ、
その後、加熱処理することで前記熱接着性フィルムを融
着硬化させている。その結果、融けた熱融着フィルムに
よって前記絶縁物とスロット内壁面との間に形成される
空気層を埋めてコイルの放熱性を向上することのできる
回転電機のステータ構造が示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した熱接
着性フィルムは非常に薄いため電磁鋼板の積層状態によ
る凹凸（空気層）を完全に埋めることは困難であり、十
分な放熱を行うことができないという問題がある。ま
た、電気自動車等に使用する回転電機は非常に高温（１
２０℃以上）になるため、回転電機の使用中に熱接着性
フィルムが再度融け出し新たに空隙（空気層）を形成し
てしまい放熱性が低下してしまうという問題がある。さ
らに、共重合ナイロン等の熱接着性フィルムは融点温度
以下では、非常に硬質であり、コイルに含浸される絶縁
樹脂１０６やステータコア１０２の熱膨張による応力を
受け硬質の熱接着性フィルムや絶縁樹脂１０６にクラッ
クが発生し絶縁信頼性が低下してしまうという問題もあ
る。

【００１０】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、積層鉄心とコイルとの確実な
絶縁を維持しつつ、迅速かつ信頼性の高い放熱性を確保
することのできる回転電機を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【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、複数枚の電磁鋼板を積層し
てコイルを装着可能なスロットを形成する積層鉄心を含
む回転電機であって、前記スロット内壁面に接触し当該
スロット内壁面の凹凸量以上の厚みを有する密着層と、
前記スロット内で前記密着層と接触可能に配置され、前
記スロットと前記コイルとの絶縁を確保する絶縁シート
と、を含むことを特徴とする。

【００１２】ここで、積層鉄心とは、回転電機のステー
タまたはロータの少なくとも一方を意味し、密着層及び
絶縁シートは、積層鉄心に形成されるスロット内に配置
される。この構成によれば、絶縁シートとスロットとの
間に形成される電磁鋼板の積層状態による凹凸による空
気層を密着層で完全に埋めることが可能であり、コイル
等で発生した熱を確実に積層鉄心側に伝達し放熱するこ
とができる。なお、コイルと絶縁シートとの間には、通
常絶縁樹脂が含浸されるので、両者間に空気層は形成さ
れない。

【００１３】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、前記密着層は、柔軟性を
有する材料で形成されることを特徴とする。

【００１４】また、上記目的を達成するために、第３の
発明は、第２の発明において、前記密着層は、シリコー
ンで形成されることを特徴とする。

【００１５】これらの構成によれば、コイルに含浸され
る絶縁樹脂や積層鉄心等の熱膨張による応力が発生した
場合でも柔軟性（弾性）を有する密着層が発生した応力
を吸収可能なので、構成部材を破壊することはなく絶縁
信頼性や放熱性を維持することができる。

【００１６】また、上記目的を達成するために、第４の
発明は、第１から第３のいずれかの発明において、前記
絶縁シートは、前記密着層より耐熱性が高いことを特徴
とする。

【００１７】ここで、前記絶縁シートとは、例えば、耐
熱温度が高く電気絶縁性に優れたポリイミド樹脂等で構
成される。この構成によれば、密着層が劣化した場合で
も積層鉄心とコイルとの絶縁は確実に維持することがで
きる。

【００１８】また、上記目的を達成するために、第５の
発明は、第１から第４のいずれかの発明において、前記
密着層は、前記絶縁シート上に形成した後、前記スロッ
トと前記コイルとの間に挿入配置されることを特徴とす
る。

【００１９】この構成によれば、スロット内における密
着層の配置を容易かつ確実に行うことが可能で、良好な
放熱性を確保できる。

【００２０】

【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。本
実施形態においては、放熱構造を回転電機のステータに
適用した場合を例に取り説明する。

【００２１】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（積層鉄心）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３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１２のティース部分に直接巻回さ
れることにより形成される。

【００２２】本実施形態の特徴的事項は、ステータコア
（積層鉄心）に形成されるスロット（図３のスロット形
成部１００ｂが連続して形成されるコイル収納溝）に、
前記スロット内壁面に接触し当該スロット内壁面の凹凸
量以上の厚みを有する密着層と、前記密着層と接触し前
記スロットと当該スロットに装着されるコイルとの絶縁
を確保する絶縁シートとを配置し、スロット内壁面と絶
縁シートとの間に形成される空気層を前記密着層によっ
て排除するところである。

【００２３】図１に示すように、ステータコア１２のス
ロット１２ａには、当該スロット１２ａの形状に一致す
るように、断面略コの字状に折り曲げられた絶縁シート
１８が配置されている。この絶縁シート１８は、例え
ば、耐熱温度が４００℃以上と高く、また電気絶縁性に
優れたポリイミド樹脂等が好ましく、その厚さは、コイ
ル１６側からの放熱性を考慮するとできるだけ薄いもの
が好ましく、例えば３０μｍ程度が好適である。

【００２４】本実施形態において、前記絶縁シート１８
のスロット１２ａの内壁面側（図１における絶縁シート
１８の略コの字形状の外周側）には、図２に示すよう
に、密着層２０が配置される。この密着層２０は、柔軟
性を有する材料、例えば、シリコーン等で構成されてい
る。また、電気自動車に用いる回転電機（例えばステー
タ１０）の動作時の温度が１２０℃以上になることを考
慮すると、前記密着層２０を構成するシリコーンの種類
は、２００〜２６０℃程度の耐熱性を有するフェニル系
やメチル系のものが望ましい。また、密着層２０の厚さ
は、電磁鋼板１４の積層時の積層ズレによるスロット１
２ａの内壁面の凹凸量に応じて適宜選択することが好ま
しい。通常の作業手順によりプレス加工された電磁鋼板
１４を積層する場合、スロット１２ａの内壁面に発生す
る凹凸量は、３０μｍ程度に押さえ込むことが可能であ
るため、密着層２０の厚さは、前記凹凸量を埋める程
度、すなわち、４０μｍ程度が好ましい。

【００２５】図２に示すように、前述した絶縁シート１
８に前述した密着層（シリコーン）２０を塗布し、当該
密着層２０がスロット１２ａの内壁面に接触するように
貼り付けることによって、硬化前のシリコーンがスロッ
ト１２ａの凹凸の空気層を完全に埋める。前述したシリ
コーンは、吸湿性の常温硬化タイプの材料であるので、
硬化後はスロット１２ａの内壁面と絶縁シート１８との
密着性を維持することができる。このように予め絶縁シ
ート１８にシリコーン（密着層２０）を塗った後、スロ
ット１２ａに絶縁シート１８と共に挿入することによ
り、密着層２０のスロット１２ａへの配置を容易かつ確
実に行うことができる。なお、ステータコア１２に装着
するコイル１６には、コイル１６の装着後、絶縁性を向
上するためにエポキシ樹脂やワニス等の絶縁樹脂２２が
含浸注入されるので、コイル１６と絶縁シート１８との
間の空気層は完全に排除される。

【００２６】従って、スロット１２ａ側の絶縁シート１
８上にシリコーン等で構成される密着層２０を配置する
ことにより、コイル１６とステータコア１２との間に空
気層が存在しない完全な一体構造とすることが可能にな
るため、コイル１６等で発生した熱を確実かつスムーズ
にステータコア１２側に伝達し迅速かつ効率的な放熱を
行うことができる。

【００２７】なお、前述した実施形態においては、絶縁
シート１８に予めシリコーン等の密着層２０を塗布する
例を示したが、シリコーンのみを先にスロット１２ａの
内壁面に塗布してもよい。この場合、スロット１２ａの
内壁面の状態を確認しながら最適な厚みの密着層２０を
形成することが可能になり、空気層排除をより確実に行
うことができる。

【００２８】また、シリコーンは硬化後でも柔軟性（弾
性）を有するため、回転電機の動作中の発熱によりステ
ータコア１２や絶縁樹脂２２等が膨張し応力を発生して
しまう場合でも、その応力をシリコーンが吸収可能なの
で、硬質の絶縁樹脂２２等にクラック等を生じさせるこ
とはなく、コイル１６等の絶縁性を低下させることはな
い。また、ステータコア１２の積層ズレによる変形も柔
軟性（弾性）を有するシリコーンで吸収可能なので、回
転電機の回転時のうなり音等も低減することが可能にな
る。

【００２９】なお、本実施形態では、回転電機のステー
タ１０を示して説明したが、スロットを有し、当該スロ
ットにコイル等を装着するロータの場合も、絶縁シート
と密着層を配置することにより、ステータ１０と同様の
放熱効果等を得ることができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、柔軟性を有する密着層
と絶縁シートを積層鉄心のスロット内に配置することに
より、良好な絶縁性を維持しつつ、積層鉄心の積層の結
果形成される空気層を確実に排除することが可能であ
り、コイル等で発生する熱を確実かつ効率的に積層鉄心
側に伝達し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密
着層及び絶縁シート挿入部分を説明する説明図である。

【図３】ステータコアを構成する電磁鋼板の平面図で
ある。

【図４】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５】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、１２ａスロッ
ト、１４電磁鋼板、１６コイル、１８絶縁シー
ト、２０密着層、２２絶縁樹脂。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮崎寛愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者川端康己愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者三浦徹也愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 5H604 AA03 BB14 CC01 CC05 CC11 DA15 DA25 PB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数枚の電磁鋼板を積層してコイルを装
着可能なスロットを形成する積層鉄心を含む回転電機で
あって、前記スロット内壁面に接触し当該スロット内壁面の凹凸
量以上の厚みを有する密着層と、前記スロット内で前記密着層と接触可能に配置され、前
記スロットと前記コイルとの絶縁を確保する絶縁シート
と、を含むことを特徴とする回転電機。
【請求項２】前記密着層は、柔軟性を有する材料で形成されることを特徴とする請求
項１記載の回転電機。
【請求項３】前記密着層は、シリコーンで形成されることを特徴とする請求項２記載
の回転電機。
【請求項４】前記絶縁シートは、前記密着層より耐熱性が高いことを特徴とする請求項１
から請求項３のいずれかに記載の回転電機。
【請求項５】前記密着層は、前記絶縁シート上に形成した後、前記スロットと前記コ
イルとの間に挿入配置されることを特徴とする請求項１
から請求項４のいずれかに記載の回転電機。