JP2004222409A

JP2004222409A - ステータ鉄心

Info

Publication number: JP2004222409A
Application number: JP2003006595A
Authority: JP
Inventors: Takashi Mogi; 尚茂木; Tsutomu Kaido; 力開道; Masao Yabumoto; 政男籔本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2003-01-15
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】鉄損による発熱を抑えるためにステータコア全体に冷却風が送られることにより、モータの温度上昇を抑えることができるモータのステータ鉄心を提供すること。
【解決手段】コイルが巻回されるティースを備えたステータ形状に打抜かれた電磁鋼板を複数枚、厚さ方向に積層してなるモータのステータ鉄心であって、積層の固定のために接着コ−ティングを用い、ある層間には空隙と電磁鋼板が互い違いに配置されるようにモータのステータ鉄心を構成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコアの冷却改善を図った各種モータのステータ鉄心に関し、詳しくはモータのステータを形成する際に接着コ−ティングにより部分的に空隙を設けてコアを空冷する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば三相同期モータのステータは、電磁鋼板の薄板を回転軸の軸方向に積層して構成されている。積層される鋼板は、表面に絶縁層と一部の例において接着層が形成されており、組立後に機械的にかしめたり、接着層を加熱溶融することで積層・固定される。こうしたモータの一例としては、特許文献１に示された「可変リラクタンスモータ」などが知られている。
モータコアの鋼板固定法には電磁鋼板を積層して、かしめや溶接することが一般的であるが、かしめや溶接等の加工を施した場合、コアの磁気特性劣化が問題となる。また、かしめや溶接等の積層コアの固定方法では、部分的に固定するため十分な機械的特性が確保されているとは言えず、振動や騒音の原因となる可能性がある。
【０００３】
電磁鋼板の表面には、渦電流損の低減を目的として絶縁被膜が施されている。この絶縁被膜には、本来の絶縁性のほかに耐食性や打抜き性などの各種機能が付与されているが、これらの被膜特性にさらに接着剤としての機能を付与することが可能で、古くから様々な技術が提案されている。すなわち、電磁鋼板に塗布されている絶縁被膜を加圧と同時に加熱することにより被膜が溶融・融着して鋼板同士を固定し、コアを固定できるいわゆる接着コーティングが考案されている。この接着コーティングはかしめや溶接で生じる問題を軽減でき、最近浸透し始めた技術である。
また、従来のモータにおいて小型化、高出力化を図るとモータの発熱が大きくなるためにモータの体格あたりの出力を大きくできないという問題がある。その対策としてファンを設置して送風することにより温度上昇を抑えている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−１１９５６１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
モータの効率の向上、例えば三相同期モータの出力トルクの増大、形状の小型化を図るためには、磁束密度が高くなり鉄損が増加する。鉄損による発熱を抑えるために冷却ファンを大きくするとモータ全体が大きくなる。また、ファンによる冷却は一方向からの送風になり冷却風のあたらない部分では冷却効率が低いという問題がある。本発明の目的はステータコア全体に冷却風が送られることによりモータを効率的に冷却することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の具体的な手段は以下の通りである。
（１）コイルが巻回されるティースを備えたステータ形状に打抜かれた電磁鋼板を複数枚、厚さ方向に積層してなるモータのステータ鉄心で、積層の固定のために接着コ−ティングを用い、ある層間には空隙と電磁鋼板が互い違いに配置されていることを特徴とするモータのステータ鉄心。
【０００７】
【発明の実施の形態】
コアを効果的に冷却するには、冷媒とコアの接触面積を広くすることが有効であると考えた。一例としてコア表面だけではなくコアの内部に冷媒が接触する面を設けることでコア内部の熱を放散することが可能である。コア内部に冷媒を流す方法は、空間を設けるために非磁性体のスペーサを用いる。磁性体の場合は周りに渦電流が流れ鉄損が大きくなるためあまり使用されない。非磁性体のスペーサでは透磁率は低くなる。そこで接着電磁鋼板を用い図１のコアを試作した。１は電磁鋼板をスペーサにしたもので、ここでは１枚の板厚分の空隙２をとることができる。
下の層は一体物のコアである。空隙を設ける層数は多くすれば冷却能力は上がるが、透磁率は低下するので、適当な層数を挿入すれば良い。本発明実験ではコア厚に対して１／３〜１／２０の空隙層数を入れて試作している。
【０００８】
冷媒の通りを良くするため図２に示す工夫を行った。上はモータのロータを示しているが、ロータの軸から放射状に羽根をとりつけ、回転することで冷媒が外部へ放射状に強制的に流されるようにした。また、ケースに関しても、スリットを開け、半径方向に流れ出る冷媒が止められないように工夫した。
図３は冷媒の流れる方向を示している。軸中心から入り回転による遠心力で外へ放出されている状況がわかる。
【０００９】
以下、実施例にもとづき本発明を説明する。
【実施例】
［実施例１］
本発明を適用し、実験に用いたモータのステータは鋼板厚さ０．５ｍｍ、積層厚が５０ｍｍ、ロータ径φ５０ｍｍ、外径φ２００ｍｍである。この間に５層等間隔に空隙をあけて本発明のダクトを設け、鋼板を積層した。その後、ステータコアの表面に熱電対をつけて温度を測定した。その結果を図４に示す。空隙があるものと無いもので２０００ｒｐｍ、１００Ｎｍの条件で回転させた場合、空隙が無い場合は２０分後常温から９８℃まで温度が上昇した。また、外部より５℃の空冷用空気を軸方向から強制的に注入したところ温度は７２℃に下がった。
一方、本発明の接着鋼板を用いた空隙付きステータコアでは、常温から５４℃までの上昇に抑えられ、かつ外気に強制的に入れることで２８℃まで下がった。
【００１０】
［実施例２］
以下本発明の第２の実施例について、図面を参照しながら説明する。
鋼板厚さ０．５ｍｍ、ロータ径φ４０ｍｍ、外径φ１５０ｍｍで積層厚が５０ｍｍになるように重ねた。この間に５層等間隔に空隙をあけて本発明のダクトを設け、鋼板を積層した。その後、ステータコアの表面に熱電対をつけて温度を測定した。その結果を図５に示す。空隙があるものと無いもので１０００ｒｐｍ、６０Ｎｍの条件で回転させた場合、空隙が無い場合は１時間後常温から８２℃まで温度が上昇した。本発明の接着鋼板を用いた空隙付きステータコアでは、５１℃までの上昇に止まり、また外部より５℃の空冷用空気を軸方向から強制的に注入したところ温度は２６℃に下がった。
【００１１】
同様に０．２ｍｍ厚の鋼板を用いた場合、空隙が無い場合は１時間後常温から６８℃まで温度が上昇した。本発明の接着鋼板を用いた空隙付きステータコアでは、３７℃までの上昇に止まった。また、外部より５℃の空冷用空気を軸方向から強制的に注入したところ温度は２２℃に下がった。板厚が薄い０．２ｍｍ厚の場合は、空気に触れている表面積が広いため０．５ｍｍ厚の鋼板でステータを形成した場合より温度の低減効率が高かったと考えられる。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、積層の固定のために接着コ−ティングを用い、規則的にある層間には空隙と電磁鋼板が互い違いに配置されている層を設けることで温度上昇を抑える効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】空隙層を示す図である。
【図２】空隙層の効果を高めるスリットを示した図である。
【図３】空隙層を通る空気の流れを示す図である。
【図４】実施例１の効果を示す図である。
【図５】実施例２の効果を示す図である。
【符号の説明】
１スペーサ
２空隙

Claims

コイルが巻回されるティースを備えたステータ形状に打抜かれた電磁鋼板を複数枚、厚さ方向に積層してなるモータのステータ鉄心で、積層の固定のために接着コーティングを用い、ある層間には空隙と電磁鋼板が互い違いに配置されていることを特徴とするモータのステータ鉄心。