JP2005210838A

JP2005210838A - 回転電機

Info

Publication number: JP2005210838A
Application number: JP2004015286A
Authority: JP
Inventors: Isamu Takeda; 勇武田
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2004-01-23
Filing date: 2004-01-23
Publication date: 2005-08-04

Abstract

【課題】高価な樹脂製のモールド材１６の使用量を削減して、冷却性能を維持した状態でコストを低減する。
【解決手段】固定子鉄心１２及び固定子鉄心１２の端部から露出する部位１３aのコイル１３（ステータコア全体）を覆うようにモールド材１６を設け、モールド材１６に充填材２１を充填し、高価な樹脂製のモールド材１６の使用量を削減して放熱を促進してコイル１３の温度上昇を抑制する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステータコアとフレームとの間にモールド材が設けられた回転電機に関する。

固定子鉄心にコイルが巻回されてステータコアが構成され、強制冷却されるフレーム(外被)にステータコアが固定されると共に、ステータコアの内周にロータコアが配置される一方、ステータコアとフレームとの間に樹脂製のモールド材が設けられた回転電機が従来から知られている(例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等参照)。このような回転電機は、コイルの温度上昇を抑制するため(放熱を促進するため)にモールド材がステータコアとフレームとの間に設けられている。

即ち、従来の回転電機の要部断面を表す図６に示すように、回転電機には固定子鉄心２が備えられ、固定子鉄心２にはコイル３が巻回されてステータコア４が構成されている。ステータコア４はブラケット７により回転電機のフレーム１に固定されている。ステータコア４の内周にはロータコア５が配置され、ステータコア４とフレーム１との間には樹脂製のモールド材６が設けられている。

一般に、モールド材６は、固定子鉄心２及び固定子鉄心２の端部から露出する部位３aのコイル３（ステータコア全体）を覆うように設けられ、冷却性能を向上させている。尚、ステータコア４を固定するためのブラケット７までモールド材６に覆われている場合もある。

特開２００２−１１８９９１号公報特開２００２−１５３００８号公報特開２００３−９４６８号公報

上述した回転電機では、一般に樹脂製のモールド材６が使用されているが、モールド材６は鉄、アルミニウム、銅等の金属材料に比べて価格が数倍高く、コストが嵩んでいた。また、モールド材６(樹脂)の伝熱率は金属材料に比べて１桁から２桁小さいので、高価な材料を使用しているにも拘らず冷却性能は高くならないのが現状である。

また、固定子鉄心２の外径が３００mmを超えるような大型の回転電機では、固定子鉄心２及びコイル３からなるステータコア４の全体をモールド材６で覆う場合、モールド材６である樹脂が大量(例えば、数kg以上)に必要となりコストが嵩んでいた。

また、モールド材６の厚みが５mm以上の部分（例えば、部位３aとフレーム１との間の部位a）はモールド材６の使用量が増大するが、熱伝導率が１Ｗ/ｍ℃以上の材料でも熱抵抗が大きく冷却の効果が低い。逆に、コイル３や固定子鉄心２の部位のように隙間が小さい（例えば、１mm以下）の部分は少量のモールド材６であっても熱抵抗が小さく冷却の効果が高い。

つまり、図６において、黒矢印で示した部位は熱抵抗が大きく冷却効果が低く、白抜き矢印で示した部位は熱抵抗が小さく冷却効果が高く、熱を多量に通すようになっている。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、少量のモールド材であっても十分な冷却性能を確保することができる回転電機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に係る本発明の回転電機は、
固定子鉄心にコイルが巻回されてステータコアが構成され、該ステータコアがフレームに固定されると共に、前記ステータコアの内周にロータコアが配置される一方、前記ステータコアと前記フレームとの間にモールド材が設けられた回転電機において、
前記モールド材に充填材を充填した
ことを特徴とする。

そして、請求項２に係る回転電機は、
請求項１に記載の回転電機において、
前記充填材は金属製の長尺部材である
ことを特徴とする。

また、請求項３に係る回転電機は、
請求項１に記載の回転電機において、
前記充填材は金属製の多数の小塊部材である
ことを特徴とする。

また、請求項４に係る回転電機は、
請求項２もしくは請求項３に記載の回転電機において、
前記充填材はアルミニウムもしくは銅である
ことを特徴とする。

また、請求項５に係る回転電機は、
請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の回転電機において、
前記充填材の周囲には前記コイルとの間を絶縁するための絶縁材が設けられている
ことを特徴とする。

また、請求項６に係る回転電機は、
請求項１に記載の回転電機において、
前記充填材は非金属製の部材である
ことを特徴とする。

また、請求項７に係る回転電機は、
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の回転電機において、
前記充填材は前記固定子鉄心の端部から露出する前記コイルの部位と前記フレームとの間に配されている
ことを特徴とする。

請求項１の本発明では、固定子鉄心にコイルが巻回されてステータコアが構成され、ステータコアがフレームに固定されると共に、ステータコアの内周にロータコアが配置される一方、ステータコアとフレームとの間にモールド材が設けられた回転電機において、モールド材に充填材を充填したので、高価なモールド材の使用量を削減することができる。この結果、冷却性能を維持した状態でコストを低減することができる。また、モールド部を薄肉化することができるので、内部の残留応力が低下し、熱収縮による割れを防止することができる。

請求項２の本発明では、請求項１に記載の回転電機において、充填材は金属製の長尺部材であるので、熱伝達率の高い金属材料により冷却性能を向上させることができると共に、円周方向に均一に充填材を配することができる。

請求項３の本発明では、請求項１に記載の回転電機において、充填材は金属製の多数の小塊部材であるので、熱伝達率の高い金属材料により冷却性能を向上させることができると共に、任意の部位に充填材を配することができる。

請求項４の本発明では、請求項２もしくは請求項３に記載の回転電機において、充填材はアルミニウムもしくは銅であるので、安価な材料を用いることができる。

請求項５の本発明では、請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の回転電機において、充填材の周囲にはコイルとの間を絶縁するための絶縁材が設けられているので、充填材として金属材料を用いてもコイルとの間を絶縁することができる。

請求項６の本発明では、請求項１に記載の回転電機において、充填材は非金属製の部材であるので、コイルとの絶縁を考慮する必要がない。

請求項７の本発明では、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の回転電機において、充填材は固定子鉄心の端部から露出するコイルの部位とフレームとの間に配されているので、冷却の効果が低くなりやすい部位の熱抵抗を小さくすることができ、冷却効果を高めることができる。

以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

図１には本発明の一実施形態例に係る回転電機の要部断面、図２には図１中のI-I線矢視、図３には図１中の矢印III部の詳細状況、図４には充填材の外観説明を示してある。

図１、図２に示すように、回転電機には固定子鉄心１２が設けられ、固定子鉄心1２にはコイル１３が巻回されてステータコア１４が構成されている。ステータコア１４はブラケット１７により回転電機のフレーム１１に固定されている。ステータコア１４の内周にはロータコア１５が配置され、ステータコア１４とフレーム１１との間には樹脂製のモールド材１６が設けられている。

一般に、モールド材１６は、固定子鉄心１２及び固定子鉄心１２の端部から露出する部位１３aのコイル１３（ステータコア全体）を覆うように設けられ、冷却性能を向上させている。尚、ステータコア１４を固定するためのブラケット１７までモールド材１６に覆われている場合もある。

図１乃至図３に示すように、モールド材１６には充填材２１が充填され、充填材２１を充填した後にモールド材１６がステータコア１４とフレーム１１との間に被覆される。図４に示すように、充填材２１は長尺部材としての金属製(例えば、アルミニウムや銅)の棒材２２が複数本束ねられて構成され、棒材２２の周囲には絶縁材としての樹脂製のネット２３が設けられている。樹脂製のネット２３で覆われて束ねられた棒材２２は固定子鉄心１２の端部から露出するコイル１３の部位１３aとフレーム１１との間で円周方向に配置されている。

尚、充填材としては、非金属製の長尺部材で構成してネット２３を省略することも可能である。また、図５に示すように、ネット２３のなかに金属製（例えば、アルミニウムや銅)の小塊部材２４(例えば、球状、小豆状)を収容して、全体としてコイル１３の部位１３aとフレーム１１との間で円周方向に配置することも可能である。また、小石等の非金属製部材をネット２３に収容して全体としてコイル１３の部位１３aとフレーム１１との間で円周方向に配置することも可能である。更に、棒材２２で構成される充填材２１と小塊部材２４や小石等で構成される充填部材とを併用することも可能である。また、充填材を充填する部位は任意である。

上述した回転電機では、ステータコア１４とフレーム１１との間にモールド材１６が設けられているので、放熱が促進されコイル１３の温度上昇を抑制することができる。そして、モールド材１６に充填材２１を充填したので、高価な樹脂製のモールド材１６の使用量を削減することができる。このため、冷却性能を維持した状態でコストを低減することができる。

また、樹脂製のネット２３で覆われて束ねられた棒材２２で構成される充填材２１は、固定子鉄心１２の端部から露出するコイル１３の部位１３aとフレーム１１との間で円周方向に配置されているので、冷却の効果が低くなりやすい部位の熱抵抗を小さくすることができ、冷却効果を高めることができる。また、モールド材１６が被覆されたモールド部を薄肉化することができるので、内部の残留応力が低下し熱収縮による割れを防止することができる。

また、充填材２１は長尺部材としての金属製(例えば、アルミニウムや銅)の棒材２２が複数本束ねられ、コイル１３とフレーム１１との間で円周方向に配置されているので、熱伝達率の高い安価な金属材料により冷却性能を向上させることができると共に、円周方向に均一に充填材２１を配することができる。また、棒材２２の周囲には樹脂製のネット２３が設けられているので、充填材として金属材料を用いてもコイル１３との間を絶縁することができる。

充填材として金属製の多数の小塊部材２４を用いた場合、熱伝達率の高い金属材料により冷却性能を向上させることができると共に、任意の部位に充填材を配することができる。また、充填材として小石等の非金属製の部材を用いた場合、コイル１３との絶縁を考慮する必要がない。

本発明は、ステータコアとフレームとの間にモールド材が設けられた回転電機の産業分野で利用することができる。

本発明の一実施形態例に係る回転電機の要部断面図である。図１中のII-II線矢視図である。図１中の矢印III部の詳細説明図である。充填材の外観説明図である。他の実施形態例に係る充填材の外観説明図である。従来の回転電機の要部断面

符号の説明

１１フレーム
１２固定子鉄心
１３コイル
１４ステータコア
１５ロータコア
１６モールド材
１７ブラケット
２１充填材
２２棒材
２３ネット
２４小塊部材

Claims

固定子鉄心にコイルが巻回されてステータコアが構成され、該ステータコアがフレームに固定されると共に、前記ステータコアの内周にロータコアが配置される一方、前記ステータコアと前記フレームとの間にモールド材が設けられた回転電機において、
前記モールド材に充填材を充填した
ことを特徴とする回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記充填材は金属製の長尺部材である
ことを特徴とする回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記充填材は金属製の多数の小塊部材である
ことを特徴とする回転電機。
請求項２もしくは請求項３に記載の回転電機において、
前記充填材はアルミニウムもしくは銅である
ことを特徴とする回転電機。
請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載の回転電機において、
前記充填材の周囲には前記コイルとの間を絶縁するための絶縁材が設けられている
ことを特徴とする回転電機。
請求項１に記載の回転電機において、
前記充填材は非金属製の部材である
ことを特徴とする回転電機。
請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の回転電機において、
前記充填材は前記固定子鉄心の端部から露出する前記コイルの部位と前記フレームとの間に配されている
ことを特徴とする回転電機。