JP2005269782A - Stator structure of motor and manufacturing method of motor stator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電動機のステータ構造及び電動機ステータの製造方法に係り、特に冷媒によるコイルの冷却効率を向上させる技術に関する。 The present invention relates to a stator structure of an electric motor and a method for manufacturing the electric motor stator, and more particularly to a technique for improving the cooling efficiency of a coil by a refrigerant.
従来における電動機のステータは、スロット内に絶縁紙及びコイルを挿入し、レーシング材で緊縛した後に、コイルに熱硬化性樹脂としてのワニスを含浸させる。その後、ワニスを150℃程度に昇温して固化させる。これにより、コイルを固定させ、更にはコイルの熱伝導性を向上させている(例えば、特開平9−322495号公報、特開2003−189523号公報参照)。
しかしながら、従来における電動機のステータ構造では、コイルエンド部の表面のワニス部分が滑らかであるため、ワニスの表面積が小さくなり、空気或いは油等の冷媒を流すことによりコイルを冷却する場合に、冷媒の流れが層流状態となり、放熱特性が悪いという欠点があった。 However, in the conventional motor stator structure, since the varnish portion on the surface of the coil end portion is smooth, the surface area of the varnish is reduced, and when the coil is cooled by flowing a refrigerant such as air or oil, There was a drawback that the flow became laminar and the heat dissipation characteristics were poor.
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、冷媒による放熱効率を向上させることのできる電動機のステータ構造、及び電動機ステータの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve such a conventional problem. An object of the present invention is to provide a stator structure of an electric motor capable of improving the heat dissipation efficiency by the refrigerant, and a method of manufacturing the electric motor stator. It is to provide.
上記目的を達成するため、本発明は、スロットを備え、該スロットにコイルを挿入した後、コイルに熱硬化性樹脂を含浸し、加熱して固化する電動機のステータ構造において、前記コイルのコイルエンド部の前記ワニス表面を凹凸形状にして表面積を大きくすることを特徴とする。 To achieve the above object, according to the present invention, there is provided a stator structure of an electric motor comprising a slot, the coil being inserted into the slot, the coil being impregnated with a thermosetting resin, and solidified by heating. The surface of the varnish of the portion is made uneven to increase the surface area.
本発明に係る電動機のステータ構造及び電動機ステータの製造方法では、コイルエンド部に含浸させる熱硬化性樹脂の表面を、クレータ状等の凹凸形状とするので、冷媒を用いてステータコアを冷却する際に冷媒の表層流を乱流化することができ、コイルエンド部からの放熱性能を向上させることができる。 In the electric motor stator structure and electric motor stator manufacturing method according to the present invention, the surface of the thermosetting resin impregnated in the coil end portion is formed into an uneven shape such as a crater. Therefore, when cooling the stator core using a refrigerant, The surface layer flow of the refrigerant can be turbulent, and the heat dissipation performance from the coil end portion can be improved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は、本発明が適用される電動機のステータ構造を有する電動機の断面図である。図示のように、この電動機は、円筒状のステータ1と、該ステータ1と同心円状に配置されたロータ2が設けられており、ステータ1に捲回したコイルに電流を流すことにより回転磁界を発生し、永久磁石を有するロータ2を回転させ、ひいては該ロータ2と連結された回転軸12を回転駆動させることができるものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of an electric motor having a stator structure of an electric motor to which the present invention is applied. As shown in the figure, this electric motor is provided with a cylindrical stator 1 and a rotor 2 arranged concentrically with the stator 1, and a rotating magnetic field is generated by passing an electric current through a coil wound around the stator 1. Thus, the rotor 2 having permanent magnets is rotated, so that the rotating shaft 12 connected to the rotor 2 can be driven to rotate.
図2は、ステータコア3にコイル6を捲回し、更にワニス(熱硬化性樹脂)8を含浸してステータ1を製造する際の一般的な処理工程を示す説明図である。同図(a)に示すように、まず各ステータコア3のコア間となるスロット内部に絶縁紙4を挿入し、ステータコア3にコイル6を捲回する。更に、捲回したコイル6がスロット内から出ないように、ウェッジ5を被せる。 FIG. 2 is an explanatory view showing general processing steps when the stator 1 is manufactured by winding the coil 6 around the stator core 3 and further impregnating the stator core 3 with a varnish (thermosetting resin) 8. As shown in FIG. 1A, first, the insulating paper 4 is inserted into the slots between the cores of the stator cores 3, and the coil 6 is wound around the stator cores 3. Further, the wedge 5 is covered so that the wound coil 6 does not come out of the slot.
その後、同図(b)に示すように、コイルエンド部をレーシング材7により緊縛する。次いで、同図(c)に示すようにコイル6の捲回部分にワニス8を含浸させ、更に、同図(d)に示すように、ワニス8を150℃程度まで加熱して、該ワニス8を硬化させる。これにより、コイル6がスロット内部で固着され、更に、コイル6の放熱性を向上させることができる。 Thereafter, as shown in FIG. 5B, the coil end portion is fastened with the racing material 7. Next, as shown in FIG. 4C, the wound portion of the coil 6 is impregnated with the varnish 8, and as shown in FIG. 5D, the varnish 8 is heated to about 150 ° C. To cure. Thereby, the coil 6 is fixed inside the slot, and the heat dissipation of the coil 6 can be further improved.
そして、本発明の第1の実施形態では、図3に示すように、コイルエンド部に含浸するワニス8の表面をクレータ状(凹凸形状)に形成して表面積を大きくし、空気或いは油等の冷媒を流してステータ1を冷却する際の冷却効率を向上させるものである。 In the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, the surface of the varnish 8 impregnated in the coil end portion is formed into a crater shape (uneven shape) to increase the surface area, and air or oil is used. The cooling efficiency at the time of cooling the stator 1 by flowing a refrigerant is improved.
以下、図4を参照して、コイルエンド部のワニス8表面をクレータ状に形成する際の処理手順について説明する。まず、同図(a)に示すように、液体状のワニス8を攪拌機9で攪拌させながら、エアポンプ10を用いてワニス8内に空気を送り込む。 Hereinafter, with reference to FIG. 4, the process sequence at the time of forming the varnish 8 surface of a coil end part in a crater shape is demonstrated. First, as shown in FIG. 2A, air is fed into the varnish 8 using an air pump 10 while stirring the liquid varnish 8 with a stirrer 9.
これにより、同図(b)に示すように、内部に多数の気泡が発生した液体状のワニス8が生成される。そして、同図(c)に示すように、スロット内部となるコイル6の捲回部分に通常のワニス8(気泡を含まないワニス)を含浸させ(図2の(c)までの処理手順による)、コイルエンド部に、図4(b)に示した気泡が発生したワニス8を含浸させる。その後、150℃程度まで加熱することにより、ワニス8を硬化させる。その結果、同図(d)に示すように、コイルエンド部に含浸させたワニス8の表面にクレータ状の凹凸部が形成された状態となる。 As a result, as shown in FIG. 5B, a liquid varnish 8 in which a large number of bubbles are generated is generated. Then, as shown in FIG. 2C, the wound portion of the coil 6 inside the slot is impregnated with a normal varnish 8 (varnish containing no bubbles) (according to the processing procedure up to FIG. 2C). The coil end portion is impregnated with the varnish 8 in which bubbles are generated as shown in FIG. Then, the varnish 8 is hardened by heating to about 150 degreeC. As a result, as shown in FIG. 4D, a crater-like uneven portion is formed on the surface of the varnish 8 impregnated in the coil end portion.
このようにして、本実施形態に係る電動機のステータ構造では、コイルエンド部に含浸させるワニス8の表面をクレータ状としているので、冷媒を用いてステータコアを冷却する際に冷媒の表層流を乱流化することができ、コイルエンド部からの放熱性能を向上させることができる。 Thus, in the stator structure of the electric motor according to the present embodiment, the surface of the varnish 8 impregnated in the coil end portion is crater-like, so that the surface layer flow of the refrigerant is turbulent when the stator core is cooled using the refrigerant. It is possible to improve the heat dissipation performance from the coil end portion.
なお、通常のワニス8をコイル6に含浸させた時点で一旦このワニス8を加熱して固化し、その後、コイルエンド部に気泡を含むワニス8を含浸させて固化する手順とすることも可能である。 It is also possible to use a procedure in which when the ordinary varnish 8 is impregnated in the coil 6, the varnish 8 is once heated and solidified, and then the coil end portion is impregnated with the varnish 8 containing bubbles and solidified. is there.
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、図5に示すように、コイルエンド部に含浸するワニス8の表面に、常温で高熱伝導性を有する粒状部材11を固着する。粒状部材11は、図7(a)に示すように、球形をなしている。そして、粒状部材11が固着することにより、ワニス8の表面に凹凸が生じ、冷媒を乱流化することができるので、放熱性能を向上させることができる。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In 2nd Embodiment, as shown in FIG. 5, the granular member 11 which has high thermal conductivity at normal temperature adheres to the surface of the varnish 8 which impregnates a coil end part. As shown in FIG. 7A, the granular member 11 has a spherical shape. And since the granular member 11 adheres, an unevenness | corrugation arises in the surface of the varnish 8 and a refrigerant | coolant can be made turbulent, Therefore Heat dissipation performance can be improved.
以下、粒状部材11を固着する際の処理手順を、図6を参照しながら説明する。まず、同図(a)に示すように、液体状のワニス8を攪拌機9で攪拌させながら、粒状部材11を混入させる。 Hereinafter, a processing procedure for fixing the granular member 11 will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 5A, the granular member 11 is mixed while stirring the liquid varnish 8 with the stirrer 9.
これにより、同図(b)に示すように、内部に多数の粒状部材11が略均一に混入した液体状のワニス8が生成される。そして、同図(c)に示すように、コイル6に粒状部材11を混入させたワニス8を含浸させる。すると、粒状部材11は毛細管現象により、コイルエンド部に移動し、コイルエンド部に粒状部材が固着した状態となる。その後、150℃程度まで加熱することにより、ワニス8を硬化させる。その結果、同図(d)に示すように、コイルエンド部には、粒状部材11が混入したワニス8が形成され、表面積を大きくすることができる。 As a result, as shown in FIG. 5B, a liquid varnish 8 in which a large number of granular members 11 are mixed substantially uniformly is generated. Then, as shown in FIG. 2C, the coil 6 is impregnated with the varnish 8 in which the granular member 11 is mixed. Then, the granular member 11 moves to the coil end portion by capillary action, and the granular member is fixed to the coil end portion. Then, the varnish 8 is hardened by heating to about 150 degreeC. As a result, as shown in FIG. 4D, a varnish 8 mixed with the granular member 11 is formed at the coil end portion, and the surface area can be increased.
このようにして、第2の実施形態に係る電動機のステータ構造では、コイルエンド部に含浸するワニス8に粒状部材11を混入させるので、この部分でのワニス8の表面に凹凸が形成され、表面積が大きくなるので、冷媒を用いてステータコアを冷却する際に冷媒の表層流を乱流化することができ、コイルエンド部からの放熱性能を向上させることができる。 Thus, in the stator structure of the electric motor according to the second embodiment, since the granular member 11 is mixed into the varnish 8 impregnated in the coil end portion, irregularities are formed on the surface of the varnish 8 at this portion, and the surface area is increased. Therefore, when the stator core is cooled using the refrigerant, the surface layer flow of the refrigerant can be turbulent, and the heat dissipation performance from the coil end portion can be improved.
更に、粒状部材11の形状として球形のものを用いるので、形状が単純で安価であり、また、角部がなく該粒状部材11が混入したワニス8を含浸させる際にコイル6に傷を付けることがない。 Further, since the spherical shape of the granular member 11 is used, the shape is simple and inexpensive, and the coil 6 is scratched when impregnating the varnish 8 mixed with the granular member 11 with no corners. There is no.
また、上記の粒状部材11を樹脂部材等の非導電性部材で構成すれば、コイル6により発生する磁界を乱すことを防止することができる。即ち、粒状部材11を非導電性部材とすることにより、コイル6により励起される回転磁界の影響下であっても、粒状部材11の内部に渦電流が発生しないため、粒状部材11自身が発熱することがなくなり、電動機の効率低下を防止することができる。 Further, if the granular member 11 is made of a non-conductive member such as a resin member, the magnetic field generated by the coil 6 can be prevented from being disturbed. That is, by using the granular member 11 as a non-conductive member, no eddy current is generated inside the granular member 11 even under the influence of the rotating magnetic field excited by the coil 6, so that the granular member 11 itself generates heat. Thus, the efficiency of the electric motor can be prevented from decreasing.
次に、第2の実施形態の変形例について説明する。上述した第2の実施形態では、粒状部材11の形状として、図7(a)に示した如くの球形のものを用いる例について説明したが、粒状部材11の形状の変形例として、図7(b)に示すように、コンペイトウ形状のもの、或いは同図(c)に示すように、端面角部を丸く或いは面取り加工チューブ形状のものを用いることもできる。 Next, a modification of the second embodiment will be described. In the second embodiment described above, an example in which a spherical member as shown in FIG. 7A is used as the shape of the granular member 11 has been described. However, as a modification of the shape of the granular member 11, FIG. As shown in b), it is also possible to use a complex toe shape, or as shown in FIG.
そして、コンペイトウ形状のものを用いることにより、表面積を大きくすることができ、放熱効率を向上させることができる。また、角部を有しないので、ワニス8を含浸させる際にコイル6に傷を付けることがない。 Further, by using a complex tow shape, the surface area can be increased and the heat radiation efficiency can be improved. Moreover, since it does not have a corner | angular part, when impregnating the varnish 8, the coil 6 is not damaged.
また、チューブ形状のものを用いることにより、前述したコンペイトウ形状と同様に表面積を大きくすることができ、放熱効率を向上させることができる。 Moreover, by using a tube-shaped thing, a surface area can be enlarged similarly to the complex tow shape mentioned above, and heat dissipation efficiency can be improved.
また、上記した第2の実施形態では、高導電性を有する粒状部材11を混入したワニス8をコイル6に含浸させ、毛細管現象で粒状部材11がコイルエンド部に移動する例について説明したが、粒状部材11が混入していない通常のワニス8をコイル6に含浸させた後、コイルエンド部に高伝導性の粒状部材11を振りかけるようにして付着させ、その後加熱、固化させるようにしても良い。 In the second embodiment described above, an example in which the coil 6 is impregnated with the varnish 8 mixed with the granular member 11 having high conductivity and the granular member 11 moves to the coil end portion by capillary action has been described. After impregnating the coil 6 with a normal varnish 8 in which the granular member 11 is not mixed, the highly conductive granular member 11 may be sprinkled on the coil end portion and then heated and solidified. .
更に、スロット内部のコイル6に通常のワニス8を含浸させて加熱、固化させた後、コイルエンド部に粒状部材11を混入したワニス8を含浸させ、再度加熱、固化させるようにすることも可能である。 Furthermore, after the coil 6 inside the slot is impregnated with a normal varnish 8 and heated and solidified, the coil end portion can be impregnated with the varnish 8 mixed with the granular member 11 and heated and solidified again. It is.
以上、本発明の電動機のステータ構造、及び電動機ステータの製造方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。 As mentioned above, although the stator structure of the motor of this invention and the manufacturing method of the motor stator were demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to this, The structure of each part has the same function. It can be replaced with any configuration.
例えば、第1の実施形態では、コイルエンド部のワニス表面を凹凸形状にする一例としてクレータ状にする場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の形状でワニス表面凹凸形状とし、表面積を大きくするようにしても良い。 For example, in the first embodiment, the case where the varnish surface of the coil end portion is made crater-like as an example of making the varnish surface uneven is described as an example, but the present invention is not limited to this, The shape may be a varnish surface uneven shape to increase the surface area.
また、第2の実施形態では、粒状部材11の形状として、図7(a)〜(c)に示した如くの球形状、コンペイトウ形状、及びチューブ形状を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の形状のものを用いてワニス表面に凹凸形状を形成し、表面積を大きくすることも可能である。 Further, in the second embodiment, as the shape of the granular member 11, the spherical shape, the complex toe shape, and the tube shape as illustrated in FIGS. The invention is not limited to this, and it is also possible to increase the surface area by forming irregularities on the varnish surface using other shapes.
更に、上記した各実施形態では、熱硬化性樹脂としてワニス8を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の熱硬化性樹脂を用いても同様の硬化を得ることができる。 Further, in each of the above-described embodiments, the varnish 8 has been described as an example of the thermosetting resin. However, the present invention is not limited to this, and the same curing can be performed even when other thermosetting resins are used. Can be obtained.
ステータの冷却効率を向上させる上で極めて有用である。 This is extremely useful for improving the cooling efficiency of the stator.
1 ステータ
2 ロータ
3 ステータコア
4 絶縁紙
5 ウェッジ
6 コイル
7 レーシング材
8 ワニス(熱硬化性樹脂)
9 攪拌機
10 エアポンプ
11 粒状部材
12 回転軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stator 2 Rotor 3 Stator core 4 Insulating paper 5 Wedge 6 Coil 7 Racing material 8 Varnish (thermosetting resin)
9 Stirrer 10 Air pump 11 Granular member 12 Rotating shaft
Claims (9)
前記コイルのコイルエンド部の前記ワニス表面を凹凸形状にして表面積を大きくすることを特徴とする電動機のステータ構造。 In a stator structure of an electric motor comprising a slot, and after inserting a coil into the slot, impregnating the coil with a thermosetting resin and heating and solidifying the coil,
A stator structure for an electric motor, wherein the surface of the varnish of a coil end portion of the coil is made uneven to increase the surface area.
スロット内にコイルを挿入する工程と、前記コイルに熱硬化性樹脂を含浸する工程と、前記コイルのエンド部に、気泡が混入した熱硬化性樹脂を含浸する工程と、熱を加えて前記熱硬化性樹脂を固化させる工程と、を有することを特徴とする電動機ステータの製造方法。 In a manufacturing method for manufacturing an electric motor stator,
Inserting a coil into the slot, impregnating the coil with a thermosetting resin, impregnating the end portion of the coil with a thermosetting resin mixed with air bubbles, and applying heat to the heat And a step of solidifying the curable resin.
スロット内にコイルを挿入する工程と、
前記コイルに、高熱伝導性の粒状部材を混入した熱硬化性樹脂を含浸する工程と、熱を加えて前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、を有することを特徴とする電動機ステータの製造方法。 In a manufacturing method for manufacturing an electric motor stator,
Inserting a coil into the slot;
A method of manufacturing an electric motor stator, comprising: impregnating the coil with a thermosetting resin mixed with a highly heat-conductive granular member; and applying heat to cure the thermosetting resin. .
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WO2020017133A1 (en) * | 2018-07-18 | 2020-01-23 | 株式会社日立製作所 | Distributed-winding, radial-gap-type rotary electric machine and stator thereof |
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