JP2003319613A - 回転電機およびその製造方法 - Google Patents

回転電機およびその製造方法

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JP2003319613A
JP2003319613A JP2002118012A JP2002118012A JP2003319613A JP 2003319613 A JP2003319613 A JP 2003319613A JP 2002118012 A JP2002118012 A JP 2002118012A JP 2002118012 A JP2002118012 A JP 2002118012A JP 2003319613 A JP2003319613 A JP 2003319613A
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Kazuhiro Ogawa
和宏 小川
Atsushi Ehira
淳 江平
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数枚の電磁鋼板を積層して成るコアを備え
た回転電機において、コアのスロット内壁面とコイルの
間に生じる隙間を排除することができる回転電機を提供
する。 【解決手段】 複数枚の電磁鋼板1Aを積層して成ると
ともにコイル装着用のスロット3を有するコア1を備
え、スロット内壁面とスロット3に装着したコイル4と
の間に、スロット内壁面に接触する密着層8と、密着層
8とコイル4の間に介在し且つ多数の貫通孔11を有す
る受容層9を備えた回転電機とし、密着層8のはみ出し
を防止すると共に、スロット内壁面とコイル4の間に生
じる隙間を確実に排除した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータや発電機と
して用いられる回転電機に関し、とくに、コイルの放熱
性を改良した回転電機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、モータのステータコアは、プレ
スにより打ち抜き成形した電磁鋼板を複数枚積層し、周
方向に一定間隔で形成した各スロットにコイルを装着す
る。ところで、このようなステータコアでは、電磁鋼板
の端面に、プレスによるばりや積層時の位置ずれによる
凹凸が生じていることがある。そこで、ばりによるコイ
ルの損傷を防ぐために、スロット内壁面とコイルとの間
に絶縁シートを設けている。しかし、スロット内壁面の
凹凸によって同内壁面と絶縁シートの間に隙間が生じ、
このような隙間は、モータの運転中にコイルで発生する
熱に対して断熱層として作用し、結果としてモータの効
率低下を招くものとなっていた。
【0003】これに対して、従来の回転電機としては、
例えば特開2000−50552号公報に記載されてい
るように、スロット内壁面と絶縁シートの間に、同内壁
面の凹凸量以上の厚みを有するシリコーン密着層を設
け、この密着層によってスロット内壁面と絶縁シートの
間の隙間を排除するものがあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来の回転電機にあっては、シリコーン製の密
着層を未硬化の状態でスロット内壁面に押付けるため、
密着層がスロット内壁面と絶縁シートの間からはみ出
し、さらに、密着層が硬化した状態となるので、運転中
に密着層が剥がれ落ちる恐れがあり、これにより隙間が
生じてコイルの放熱性が損なわれることがあるという問
題があった。
【0005】
【発明の目的】本発明は、上記従来の状況に鑑みて成さ
れたもので、複数枚の電磁鋼板を積層して成るコアを備
えた回転電機において、コアのスロット内壁面とコイル
の間に生じる隙間をより確実に排除することができる回
転電機を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる回転電機
は、請求項1に記載しているように、複数枚の電磁鋼板
を積層して成るとともにコイル装着用のスロットを有す
るコアを備え、スロット内壁面とスロットに装着したコ
イルとの間に、スロット内壁面に接触する密着層と、密
着層とコイルの間に介在し且つ多数の貫通孔を有する受
容層を備えたことを特徴とし、請求項2に記載している
ように、密着層に、受容層よりも熱伝導率が高く且つス
ロット内壁面の凹凸量よりも小さい粒径を有する絶縁性
粒子を混合したことを特徴とし、請求項3に記載してい
るように、受容層の貫通孔の直径が絶縁性粒子の粒径よ
りも大きいことを特徴とし、請求項4に記載しているよ
うに、密着層は、その端部が受容層の端部よりも内側で
あり、且つスロット内に配置した際に端部がスロットの
端部よりも内側であることを特徴とし、請求項5に記載
しているように、受容層の貫通孔が、密着層およびコイ
ルに充填する充填材の少なくとも一方によって埋められ
ていることを特徴としている。
【0007】本発明に係わる回転電機の製造方法は、請
求項6荷記載しているように、請求項1〜5のいずれか
に記載の回転電機を製造するに際し、コアのスロットに
密着層および受容層を設け、これらの層を介してスロッ
トにコイルを装着した後、コイルに充填材を充填し、そ
の後、加熱処理を行うことを特徴としている。
【0008】上記構成において、密着層は、熱により溶
融もしくは柔軟性を有する材料で構成されていることが
望ましく、例えば、ポリエチレンイソフタレート(PE
I)や共重合ナイロン等の溶融可能な樹脂、もしくはシ
リコーンなどの柔軟性を有する材料が使用可能である。
この際、熱溶融樹脂の溶融温度は回転電気の使用温度よ
りも高いことが望ましい。
【0009】受容層は、スロット内壁面とコイルの間を
絶縁する絶縁シートに相当するものであって、例えばア
ラミド紙(商品名:ノーメックス)や、ポリエチレンテ
レフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート
(PEN)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)お
よびポリイミド(PI)等の材料が使用可能である。
【0010】絶縁性粒子は、絶縁性や熱伝導率の観点か
ら、例えば、アルミナ、シリカ、酸化マグネシウム、酸
化ベリリウム、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪
素、炭化珪素およびダイヤモンド等の材料が使用可能で
ある。
【0011】
【発明の効果】本発明の請求項1に係わる回転電機によ
れば、複数枚の電磁鋼板を積層して成るコアを備えた回
転電機において、密着層と貫通孔を有する受容層を採用
したことにより、製造時における密着層のはみ出しを防
止することができると共に、スロット内壁面とコイルの
間に生じる隙間をより確実に排除することができ、コイ
ルの良好な放熱性や良好な運転効率を長期にわたって維
持することができる。
【0012】本発明の請求項2に係わる回転電機によれ
ば、請求項1と同様の効果を得ることができるうえに、
密着層に混合した絶縁性粒子により、密着層と受容層か
ら成る絶縁層部分での熱伝達性能の向上を実現すること
ができる。また、絶縁性粒子の粒径をスロット内壁面の
凹凸量よりも小さくしたことから、絶縁性粒子を含む密
着層によってスロット内壁面と受容層の間の隙間をより
確実に排除することができる。
【0013】本発明の請求項3に係わる回転電機によれ
ば、請求項2と同様の効果を得ることができるうえに、
受容層の貫通孔の直径を絶縁性粒子の粒径よりも大きく
したことから、絶縁性粒子を含む密着層が貫通孔を通し
てコイル側へ円滑に進入可能となり、熱伝達性能のさら
なる向上を実現することができる。
【0014】本発明の請求項4に係わる回転電機によれ
ば、請求項1〜3と同様の効果を得ることができるうえ
に、スロット内壁面と受容層の間からの密着層のはみ出
しをより確実に防ぐことができる。
【0015】本発明の請求項5に係わる回転電機によれ
ば、請求項1〜4と同様の効果を得ることができるうえ
に、密着層およびコイルの充填材の少なくとも一方で受
容層の貫通孔を埋めることで、スロット内壁面とコイル
の間の隙間をより確実に排除することができ、コイルの
放熱効率のさらなる向上を実現することができる。
【0016】本発明の請求項6に係わる回転電機の製造
方法によれば、請求項1〜5のいずれかに記載の回転電
機を製造するに際して、従来既知の一般的な製造工程と
同様の工程によりスロット内壁面とコイルの間の隙間を
確実に排除することができ、また、加熱処理を経ること
で密着層が溶融してスロット内面と密着層とのより確実
な密着を図ることができ、これにより、コイルの放熱性
および運転効率がきわめて良好な回転電機を提供するこ
とができる。
【0017】
【実施例】以下、図面に基づいて、本発明に係わる回転
電機およびその製造方法の一実施例を説明する。なお、
この実施例では、回転電機としてモータを示し、そのス
テータコアのスロット内壁面にに密着層や受容層を設け
た場合を示している。
【0018】図1に示すステータコア1は、プレスによ
り環状に打ち抜き成形した電磁鋼板1Aを複数枚積層し
たものである。電磁鋼板1Aは、プレス成形において、
突極形成部2Aとスロット形成部3Aが円周方向に交互
に形成してあり、積層した状態において、コイル装着用
の内向きの突極2とスロット3を形成する。
【0019】上記のステータコア1は、突極2に、エナ
メルコーティングした銅線から成るコイル4を巻き付け
ることで、図2に示すようにスロット3内にコイル4が
装着され、この際、スロット内壁面とコイル4の間に絶
縁シート5を設けて、スロット内壁面とコイル4との接
触を防いでいる。また、スロット3の開放部分には、コ
イル4をスロット3内に保持するために絶縁性材料から
成るウエッジ6が装着してあり、さらに、コイル4に
は、当該コイル4を固定するために絶縁性材料から成る
充填材7が充填してある。
【0020】ここで、ステータコア1は、プレス成形し
た複数枚の電磁鋼板1Aを積層していることから、従来
技術の項で説明したように、スロット3の内壁面に、プ
レスによるばりや電磁鋼板1A同士の位置ずれによる凹
凸が生じている、そこで、当該回転電機では、凹凸によ
って発生する隙間(図5に示す符号12)を排除するた
めに絶縁シート5に工夫を凝らしている。
【0021】絶縁シート5は、図3および図4に示すよ
うに、密着層8と受容層9の2層構造を有している。密
着層8は、例えば、ポリエチレンイソフタレート(PE
I)や共重合ナイロン等の溶融可能な樹脂、もしくはシ
リコーンなどの柔軟性を有する材料で形成してあると共
に、受容層9よりも熱伝導率が高い絶縁性粒子10が混
合してある。
【0022】絶縁性粒子10は、例えば、アルミナ、シ
リカ、酸化マグネシウム、酸化ベリリウム、窒化アルミ
ニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、炭化珪素およびダイヤ
モンド等の材料で形成してあると共に、スロット内壁面
の凹凸量よりも小さい粒径を有している。
【0023】受容層9は、例えばアラミド紙(商品名:
ノーメックス)や、ポリエチレンテレフタレート(PE
T)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリフェ
ニレンサルファイド(PPS)およびポリイミド(P
I)等の材料で形成してあると共に、表裏に連通する多
数の貫通孔11がほぼ均一な分布で形成してある。この
とき、貫通孔11は、絶縁性粒子10の粒径よりも大き
い直径を有している。
【0024】上記のステータコアを備えた回転電機を製
造するには、図5に示すように、スロット3の内壁面
に、密着層8が接触するように絶縁シート5を配置し、
この際、密着層8の端部が受容層9の端部よりも内側に
なるようにし、なお且つ密着層8の端部がスロット3の
端部よりも内側になるようにした後、突極2およびスロ
ット3にコイル4を装着する。さらに、コイル4には充
填材7を充填し、その後、密着層8や充填材7に対して
加熱処理を行う。
【0025】これにより、図6に示すように、溶融した
密着層8が凹凸状のスロット内壁面に密着すると共に、
密着層8が受容層9の貫通孔11内に進入し、また、コ
イル4側からは貫通孔11内に充填材7が進入し、密着
層8と充填材7で貫通孔11が埋められた状態になると
共に、スロット内壁面とコイル4の間の隙間が完全に排
除されたものとなる。なお、最終的に密着層8や充填材
7は硬化する。
【0026】このとき、当該回転電機では、貫通孔11
を有する受容層9を用いると共に、密着層8の端部を受
容層9の端部およびスロット3の端部よりも内側に配置
しているので、密着層8が溢れ出すような事態が確実に
防止される。
【0027】また、絶縁性粒子10の粒径がスロット内
壁面の凹凸量よりも小さいので、スロット内壁面と受容
層9との間隔が最小限になる。これにより、スロット内
壁面とコイル4との間隔が絶縁性能上で必要最小限とな
り、コイル4の放熱性を確保するうえで非常に好ましい
ものになるほか、スロット3内の容積が拡大されるの
で、コイル4の占積率を増大させてモータの効率向上を
図ることができる。
【0028】さらに、絶縁性粒子10の粒径が貫通孔1
1の直径よりも小さいので、絶縁性粒子10が貫通孔1
1を塞ぐこともなく、同粒子10を含む密着層8が貫通
孔11に円滑に進入する。これにより、受容層9よりも
熱伝導率が高い絶縁性粒子10がコイル4側に導入さ
れ、コイル4からステータコア1側への熱伝達性能がよ
り高められる。
【0029】このように、上記実施例によれば、複数枚
の電磁鋼板1Aを積層して成るステータコア1を備えた
回転電機において、絶縁性粒子10を混合した密着層8
と貫通孔11を有する受容層9を採用したことにより、
製造時における密着層8のはみ出しを防ぐと共に、スロ
ット内壁面とコイル4の間に生じた隙間を確実に排除す
るので、コイル4の良好な放熱性や良好な運転効率を長
期にわたって維持し得るものとなる。また、スロット3
内に各層8,9を設けることから、電磁鋼板1Aのばり
取り工程の簡素化あるいは廃止が可能となる。
【0030】ここで、上記実施例による回転電機の作用
効果をより明確にするために、図7に比較例を示す。図
7(a)は、受容層9に貫通孔を形成していない場合を
示す図である。この場合、加熱処理において、受容層9
側への密着層8の流れが生じないので、スロット内壁面
とコイル4との間隔が大きくなり、また、図中の矢印A
で示すように密着層8がはみ出すことがある。
【0031】図7(b)は、受容層9の貫通孔11の直
径が絶縁性粒子10の粒径よりも大きい場合を示す図で
ある。この場合、絶縁性粒子10が貫通孔11を閉塞
し、貫通孔11への密着層8の進入が妨げられるので、
スロット内壁面とコイル4との間隔が大きくなり、ま
た、図中の矢印Aで示すように密着層8がはみ出すこと
がある。
【0032】図7(c)は、絶縁性粒子10の直径がス
ロット内壁面の凹凸量よりも大きい場合を示す図であ
る。この場合、絶縁性粒子10自体によってスロット内
壁面とコイル4との間隔が大きくなる。
【0033】図7(d)は、密着層8の端部を受容層9
の端部あるいはスロット3の端部に合わせた場合を示す
図である。この場合、図中の矢印Aで示すように密着層
8のはみ出しが発生する。
【0034】これらの比較例に対して、先の実施例で説
明した回転電機では、各比較例において生じる不具合を
完全に解決できることが明らかである。なお、本発明に
係わる回転電機は、その詳細な構成が上記実施例のみに
限定されることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる回転電機の一実施例においてス
テータを一部拡大して説明する平面図である。
【図2】スロットにコイルを装着した状態の断面図であ
る。
【図3】絶縁シートを説明する断面図である。
【図4】絶縁シートを説明する斜視図である。
【図5】スロット内に絶縁シートを配置した状態を示す
断面図である。
【図6】図5の状態に対して加熱処理を行った後の状態
を示す断面図である。
【図7】比較例を説明する各々断面図(a)〜(d)で
ある。
【符号の説明】
1 ステータコア(コア) 1A 電磁鋼板 3 スロット 4 コイル 7 充填材 8 密着層 9 受容層 10 絶縁性粒子 11 貫通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H002 AA10 AB01 AB06 AD06 AD08 AE06 AE08 5H603 AA11 AA14 BB01 BB02 BB12 CA01 CB02 CC11 CC17 FA27 FA30 5H609 BB01 PP06 PP09 QQ23 RR58 RR69 RR74 5H615 AA01 BB01 BB02 BB14 PP01 PP08 PP13 RR01 SS24 TT37

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数枚の電磁鋼板を積層して成るととも
    にコイル装着用のスロットを有するコアを備え、スロッ
    ト内壁面とスロットに装着したコイルとの間に、スロッ
    ト内壁面に接触する密着層と、密着層とコイルの間に介
    在し且つ多数の貫通孔を有する受容層を備えたことを特
    徴とする回転電機。
  2. 【請求項2】 密着層に、受容層よりも熱伝導率が高く
    且つスロット内壁面の凹凸量よりも小さい粒径を有する
    絶縁性粒子を混合したことを特徴とする請求項1に記載
    の回転電機。
  3. 【請求項3】 受容層の貫通孔の直径が絶縁性粒子の粒
    径よりも大きいことを特徴とする請求項2に記載の回転
    電機。
  4. 【請求項4】 密着層は、その端部が受容層の端部より
    も内側であり、且つスロット内に配置した際に端部がス
    ロットの端部よりも内側であることを特徴とする請求項
    1〜3のいずれかに記載の回転電機。
  5. 【請求項5】 受容層の貫通孔が、密着層およびコイル
    に充填する充填材の少なくとも一方によって埋められて
    いることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の
    回転電機。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5のいずれかに記載の回転電
    機を製造するに際し、コアのスロットに密着層および受
    容層を設け、これらの層を介してスロットにコイルを装
    着した後、コイルに充填材を充填し、その後、加熱処理
    を行うことを特徴とする回転電機の製造方法。
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