JP2007215334A - Stator for motor, and motor - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、電動機用固定子に関するものである。詳しくは、巻線体とコアとの間に設けられる樹脂製インシュレータに代えて、熱伝導性及び電気絶縁性を有する被覆層を設けた電動機用固定子に関するものである。 The present invention relates to a stator for an electric motor. Specifically, the present invention relates to a stator for an electric motor provided with a coating layer having thermal conductivity and electrical insulation instead of a resin insulator provided between a winding body and a core.
ハイブリッド自動車や電気自動車では、自動車駆動のために電動機が用いられる。この駆動用電動機は、高出力・高効率化はもちろんのこと、小型化及び軽量化が求められる。このため、出力を低下させることなく、グラム単位及びミリメートル単位の減量及び小型化が要求される。 In hybrid vehicles and electric vehicles, an electric motor is used to drive the vehicle. This drive motor is required to be small in size and light in weight as well as high output and high efficiency. For this reason, weight reduction and downsizing in units of grams and millimeters are required without reducing the output.
電動機においては、固定子のコアに巻線を巻き回して巻線体(コイル)が形成されるが、高い出力で、より小型化を実現するために、固定子等の巻線体の占積率を極限まで向上させることが求められる。また、磁力を高めて大きな出力を得るために、巻線には大きな電流が流される。 In an electric motor, a winding body (coil) is formed by winding a winding around a core of a stator. However, in order to realize further downsizing at a high output, the space of the winding body such as a stator is increased. It is required to improve the rate to the limit. Also, a large current is passed through the windings to increase the magnetic force and obtain a large output.
ところが、大きな電流を流すことにより、巻線の抵抗に起因して発生する熱量も大きくなり、また、占積率が大きくなるほど単位体積あたりの発熱量も大きくなる。巻線で発生した熱は隣接する各巻線間を横断して伝わり、一部は巻線体の外層部から放熱され、一部はインシュレータを介してコアに伝わって固定子外周部に設けた放熱部等から放熱される。また、巻線の軸方向に伝わって、巻線の導入部(コイルエンド部)からも放熱される。 However, when a large current flows, the amount of heat generated due to the resistance of the winding increases, and the amount of heat generated per unit volume increases as the space factor increases. Heat generated in the windings is transmitted across adjacent windings, part of the heat is dissipated from the outer layer of the winding body, and part of the heat is transferred to the core via the insulator to dissipate heat on the outer periphery of the stator. Heat is dissipated from the parts. Further, the heat is transmitted in the axial direction of the winding and is also radiated from the introduction portion (coil end portion) of the winding.
上記巻線体の外層部や上記コアの外周部は、冷却媒体で冷却するように構成されているが、上記巻線体内部で発生する熱を、上記巻線体の外周部や上記コアに効率よく逃がすことができないと巻線体内部の温度が上昇する。 The outer layer part of the winding body and the outer peripheral part of the core are configured to be cooled with a cooling medium, but heat generated inside the winding body is transferred to the outer peripheral part of the winding body and the core. If it cannot escape efficiently, the temperature inside the winding body will rise.
一方、上記コアには、電気絶縁性を確保するために筒状の樹脂製インシュレータが被着されている。上記コアは金属で形成されているため熱伝導性が高いが、上記樹脂製インシュレータの熱伝導性が低く、巻線内部で発生した熱がコアへ放熱されるのを妨げている。このため、巻線体の内部に熱がこもって温度上昇が大きくなりやすい。巻線体内部の温度が上昇すると、巻線の絶縁被覆に悪影響を及ぼして絶縁性能を低下させ、さらに、電動機の出力低下や寿命の低下につながる。 On the other hand, a cylindrical resin insulator is attached to the core in order to ensure electrical insulation. Although the core is made of metal and has high thermal conductivity, the resin insulator has low thermal conductivity and prevents heat generated inside the winding from being radiated to the core. For this reason, heat is trapped inside the winding body and the temperature rise is likely to increase. When the temperature inside the winding body rises, it adversely affects the insulation coating of the windings and lowers the insulation performance, and further leads to a reduction in the output and life of the motor.
上記問題を解決するため、上記インシュレータを高熱伝導性の部材を用いて形成したものが提案されている。 In order to solve the above problems, a structure in which the insulator is formed using a highly heat conductive member has been proposed.
上記特許文献に記載されている発明は、インシュレータの一部を高熱伝導体で置き換えたものである。すなわち、上記特許文献に記載されているインシュレータには、上記高熱伝導体を配置するための穴部が設けられており、この穴部に、熱伝導率の高い金属板や樹脂シートが嵌め込まれる。上記金属板や樹脂シートは、巻線内周部から作用する圧力によって、上記穴部から露出するコア表面に押し付けられ、コアとの接地を確実にして熱の伝導を高めることができるとしている。 In the invention described in the above patent document, a part of the insulator is replaced with a high thermal conductor. That is, the insulator described in the above-mentioned patent document is provided with a hole for arranging the high thermal conductor, and a metal plate or a resin sheet having a high thermal conductivity is fitted into the hole. The metal plate and the resin sheet are pressed against the core surface exposed from the hole portion by the pressure acting from the inner peripheral portion of the winding, so that the grounding with the core can be ensured and heat conduction can be enhanced.
しかしながら、上記特許文献の構成では、上記高熱伝導体が上記巻線体の内周部から作用する圧力で変形できる量は限られている。したがって、上記巻線体内周部と上記高熱伝導体との間に、巻き線に沿う隙間が形成されるのは明らかである。このため、巻線の巻き回しによって生じる凹凸面の多くは、上記高熱伝導体と接触させることはできない。したがって、巻線体から上記高熱伝導体へ、熱を効率よく伝導させることはできない。 However, in the configuration of the above-mentioned patent document, the amount that the high heat conductor can be deformed by the pressure acting from the inner peripheral portion of the winding body is limited. Therefore, it is clear that a gap along the winding is formed between the inner periphery of the winding body and the high thermal conductor. For this reason, many of the uneven surfaces generated by winding of the winding cannot be brought into contact with the high thermal conductor. Therefore, heat cannot be efficiently conducted from the winding body to the high thermal conductor.
また、上記高熱伝導体の一部を上記穴部からインシュレータの外側に露出させて、巻線体の内周部から圧力が作用するように構成しているが、巻線体の内周部から上記高熱伝導体に均等な圧力が作用するとは考えられない。したがって、上記高熱伝導体を上記コア表面に対して、充分な圧力で均等に密着させることはできないことになり、上記高熱伝導体からコア表面へも効率よく熱を伝導させることはできない。 Further, a part of the high thermal conductor is exposed to the outside of the insulator from the hole, and the pressure is applied from the inner periphery of the winding body. It is not considered that a uniform pressure acts on the high heat conductor. Therefore, the high heat conductor cannot be uniformly adhered to the core surface with sufficient pressure, and heat cannot be efficiently conducted from the high heat conductor to the core surface.
また、コアへの熱伝導性を高めるには、上記インシュレータの厚さをできる限り薄くするのが望ましい。ところが、上記インシュレータは樹脂を射出成形等して形成されるため、成形時やコアに装着する際にある程度の強度が要求される。したがって、インシュレータの厚さを薄くするにも限界がある。 In order to increase the thermal conductivity to the core, it is desirable to make the insulator as thin as possible. However, since the insulator is formed by injection molding of resin, a certain degree of strength is required at the time of molding or mounting on the core. Therefore, there is a limit to reducing the thickness of the insulator.
しかも、上記特許文献の構成では、インシュレータに穴部を形成し、さらに、この穴部に上記高熱伝導体を嵌め込まなければならないため、製造作業あるいは装着作業が極めて面倒になることは明らかである。 Moreover, in the configuration of the above-mentioned patent document, it is obvious that the manufacturing operation or the mounting operation is very troublesome because a hole is formed in the insulator and the high heat conductor is inserted into the hole.
本願発明は、上記問題を解決し、従来のインシュレータを用いることなく、巻線体内部で生じた熱を、上記コアに効率よく逃がすことのできる、電動機用固定子を提供することを課題とする。 This invention solves the said problem, and makes it a subject to provide the stator for motors which can make the said core generate | occur | produce efficiently the heat | fever which generate | occur | produced inside the winding body, without using the conventional insulator. .
本願発明は、磁性体から形成されたコアに、巻線を巻き回して形成される電動機用固定子であって、上記コア表面に形成された熱伝導性及び電気絶縁性を有する被覆層と、上記被覆層に上記巻線を巻き回すことにより形成される巻線体とを備えて構成される。 The present invention is a stator for an electric motor formed by winding a winding around a core formed of a magnetic material, and a coating layer having thermal conductivity and electrical insulation formed on the core surface; And a winding body formed by winding the winding around the coating layer.
上記被覆層は、直接コア表面に被覆材料を塗着等することによって形成することができる。このため、上記被覆層の厚さは、従来のインシュレータに比べて格段に小さく、巻線体の内周部をコア表面に近接させて保持できる。したがって、上記被覆層が従来のインシュレータと同等の熱伝導率を有していたとしても、熱伝導性が厚さの減少分だけ向上する。また、巻線内周部をコアの表面に近接して保持できる結果、巻線の占積率も向上する。 The coating layer can be formed by directly applying a coating material on the core surface. For this reason, the thickness of the said coating layer is remarkably small compared with the conventional insulator, and can hold | maintain the inner peripheral part of a winding body close to the core surface. Therefore, even if the coating layer has a thermal conductivity equivalent to that of a conventional insulator, the thermal conductivity is improved by a reduction in thickness. Moreover, as a result of being able to hold the inner periphery of the winding close to the surface of the core, the space factor of the winding is also improved.
しかも、上記被覆層は、高い熱伝導性と電気絶縁性を備えるように形成される。この結果、電気絶縁性を確保しながら、巻線体内周部からコアに伝導される熱量を格段に増加させることが可能となり、巻線体内部の温度上昇を極めて有効に防止することができる。 Moreover, the coating layer is formed to have high thermal conductivity and electrical insulation. As a result, it is possible to remarkably increase the amount of heat conducted from the inner periphery of the winding body to the core while ensuring electrical insulation, and it is possible to extremely effectively prevent the temperature inside the winding body from rising.
上記被覆層は、巻線体を外周に巻き回すことができるとともに、高い熱伝導性と電気絶縁性を確保できるものであれば、種々の材料を用いて形成することができる。 The coating layer can be formed using various materials as long as the winding body can be wound around the outer periphery and high thermal conductivity and electrical insulation can be secured.
たとえば、請求項2に記載したように、上記被覆層を、無機フィラーを含む樹脂から形成することができる。上記巻線体の発熱温度に耐えることができ、また、使用温度での保形性があれば、種々の樹脂材料を採用することができる。たとえば、請求項3に記載した発明のように、上記被覆層を構成する樹脂材料として、ポリイミド樹脂又はポリアミドイミド樹脂の少なくともいずれかを採用することができる。
For example, as described in
また、上記フィラーは、絶縁材料であって、これが配合される樹脂材料よりも熱伝導率が高いものを採用する。たとえば、請求項4に記載した発明のように、上記無機フィラーとして、シリカ又はアルミナの少なくともいずれかを採用するのが好ましい。
Moreover, the said filler is an insulating material, Comprising: The thing whose heat conductivity is higher than the resin material with which this is mix | blended is employ | adopted. For example, as in the invention described in
上記樹脂材料及び上記無機フィラーの配合割合も特に限定されることはなく、巻き線を巻き回すことができるとともに、電動機作動の際の所要の強度と耐久性を確保できればよい。上記樹脂被覆層は、請求項16に記載した発明のように、上記樹脂の有機溶剤溶液中に上記無機フィラーを添加して調査される被覆材料を上記コア表面に塗着する塗着工程と、上記有機溶剤を除去する有機溶剤除去工程を含んで形成することができる。 The mixing ratio of the resin material and the inorganic filler is not particularly limited as long as the winding can be wound and the required strength and durability can be ensured when the motor is operated. The resin coating layer, as in the invention described in claim 16, is a coating step of coating the core surface with a coating material to be investigated by adding the inorganic filler in an organic solvent solution of the resin; It can be formed including an organic solvent removing step for removing the organic solvent.
請求項5に記載した発明のように、上記被覆層を、少なくとも機械的特性の異なる複数の層を備えて構成することができる。熱伝導性及び電気絶縁性を高めるとともに巻線をコア外周に確実に保持するために、種々の機械的特性が異なる層を設けることができる。たとえば、上記目的を達成するため、機械的強度、変形特性、耐熱性、接着特性等が異なる被覆層を形成することができる。
As in the invention described in
すなわち、上記外層には巻線が巻き回されるため、ある程度の変形能がなければ巻き回し作業の際等に巻線を傷める恐れがあり、また、巻線と被覆層との密着性を得ることもできない。一方、上記被覆層は、全体として巻線体を確実に保持できるとともに、絶縁破壊等があってはならない。このため、巻線側とコア側とに、異なる機械的特性を備える複数の層を形成するのが好ましい。 That is, since the winding is wound around the outer layer, there is a risk of damaging the winding during the winding work or the like unless there is a certain degree of deformability, and the adhesion between the winding and the coating layer is obtained. I can't do that either. On the other hand, the covering layer can reliably hold the winding body as a whole, and should not have dielectric breakdown or the like. For this reason, it is preferable to form a plurality of layers having different mechanical characteristics on the winding side and the core side.
請求項6に記載した発明のように、上記被覆層を、上記コア表面に形成される内層と、上記内層に積層形成される外層とを備えて構成し、上記内層を、上記外層より高い機械的強度を備えるように設定するのが好ましい。 According to a sixth aspect of the present invention, the covering layer includes an inner layer formed on the core surface and an outer layer formed on the inner layer, and the inner layer is a machine higher than the outer layer. It is preferable to set so as to provide the desired strength.
たとえば、無機フィラーの配合割合を多くすることにより、電気絶縁性と機械的強度とを高めた内層と、自己潤滑性能を有するポリアミドイミド樹脂等で上記巻線に対する保護層として機能する外層を形成することができる。 For example, by increasing the blending ratio of the inorganic filler, an inner layer with improved electrical insulation and mechanical strength, and an outer layer that functions as a protective layer for the windings with a polyamideimide resin having self-lubricating performance are formed. be able to.
また、請求項7に記載した発明のように、上記外層を、高熱伝導性と接着性とを有する接着層として機能させることもできる。
Moreover, like the invention described in
一般に、フィラーの配合割合を増加させれば、熱伝導性及び電気絶縁性のみならず、機械的強度も向上する。すなわち、請求項8に記載した発明のように、上記内層のフィラー配合割合を、上記外層のフィラー配合割合より大きく設定することにより、上記内層の機械的強度を上記外層の機械的強度より大きく設定することができる。ただし、あまりに多量のフィラーを配合した場合には、脆性が出現してクラック等が発生する場合がある。なお、上記内層より柔軟な樹脂で上記外層を設けることにより、上記クラックの発生を防止する効果を期待できる。
In general, if the blending ratio of the filler is increased, not only thermal conductivity and electrical insulation properties but also mechanical strength is improved. That is, as in the invention described in
また、請求項9に記載したように、上記内層と上記外層とを異なる樹脂材料を用いて形成することにより、機械的強度のみならず変形能等の機械的特性が異なる層を形成することができる。
Further, as described in
上記被覆層は、樹脂材料を用いたものに限定されることはない。請求項10に記載したように、上記被覆層を、上記コア表面に無機質材料を焼成付着させた無機質焼成層で構成することができる。 The coating layer is not limited to one using a resin material. According to a tenth aspect of the present invention, the coating layer can be composed of an inorganic fired layer in which an inorganic material is fired and adhered to the core surface.
たとえば、上記無機質焼成層を、炭化ケイ素や窒化ケイ素等の絶縁性セラミックあるいは結晶ガラスセラミック等で形成することができる。コアを構成する部材と上記被覆層の熱膨張率が異なる場合には、軟質金属等の応力緩和層を設けることもできる。 For example, the inorganic fired layer can be formed of an insulating ceramic such as silicon carbide or silicon nitride, or a crystalline glass ceramic. When the members constituting the core and the coating layer have different thermal expansion coefficients, a stress relaxation layer such as a soft metal can be provided.
無機質焼成層は一般に硬質である。このため、無機質焼成層に直接巻線を巻き回すと、巻線を傷める恐れがある。また、そのままでは、巻線の被覆層に対する接触面積も小さい。この場合、請求項11に記載した発明のように、上記無機質焼成層の外面に、無機フィラーを含む高熱伝導性の樹脂からなる外層を形成するのが好ましい。さらに好ましくは、上記外層を巻線内周部に対する接着層として機能させるのがよい。この構成によって、巻線から上記被覆層ないしコアへ熱を効率よく逃がすことが可能となる。
The inorganic fired layer is generally hard. For this reason, if the winding is wound directly around the inorganic fired layer, the winding may be damaged. Further, as it is, the contact area of the winding with the coating layer is small. In this case, as in the invention described in
本願発明では、巻線がコアとほぼ一体化された被覆層に対して巻き回される。したがって、コア自体及び上記被覆層を、巻線を巻き回すのに適する形状に成形するのが好ましい。 In the present invention, the winding is wound around a coating layer that is substantially integrated with the core. Therefore, it is preferable to mold the core itself and the coating layer into a shape suitable for winding the winding.
たとえば、請求項12に記載した発明のように、上記コア表面又は上記被覆層に、巻線の断面形状に対応する巻き回し溝を設けることができる。上記巻き回し溝を設けることにより、巻線を精度高く巻き回すことが可能となり、占積率も向上する。また、巻線体の内周部を、上記被覆層あるいは上記コアにより近接させて保持することが可能となる。 For example, as in the invention described in claim 12, winding grooves corresponding to the cross-sectional shape of the winding can be provided on the core surface or the coating layer. By providing the winding groove, the winding can be wound with high accuracy and the space factor is improved. In addition, the inner periphery of the winding body can be held closer to the covering layer or the core.
上記巻回し溝を形成する方法は特に限定されることはない。上記コアを粉体冶金法で形成する場合には、粉体材料を圧縮成形する際に上記巻き回し溝を形成することができる。 The method for forming the winding groove is not particularly limited. When the core is formed by a powder metallurgy method, the winding groove can be formed when the powder material is compression-molded.
また、被覆層を構成する被覆材料を塗着等した後に、上記巻き回し溝に対応する型板等を押し当てることにより、上記巻回し溝を形成することができる。 Moreover, after the coating material which comprises a coating layer is applied, the said winding groove | channel can be formed by pressing the template etc. corresponding to the said winding groove | channel.
さらに、請求項13に記載した発明のように、コアの巻線を巻き回す角部に巻線を直接巻き回すことができる曲面を形成することができる。 Furthermore, as in the invention described in claim 13, it is possible to form a curved surface on which the winding can be directly wound around the corner where the winding of the core is wound.
この構成により、コア自体の形状で巻線を保護することが可能となり、従来のインシュレータの巻き線保護機能を代替することが可能となる。また、巻線体に無用な応力等が発生することもなくなり、被覆層の厚さを薄くすることも可能となる。この結果、被覆層の熱伝導性能を高めることができるとともに、占積率をより向上させることもできる。コアの上記形態は、コアを金属粉末冶金法で形成する場合には、成形段階で上記形状を付加することができる。 With this configuration, the winding can be protected by the shape of the core itself, and the winding protection function of the conventional insulator can be replaced. Further, unnecessary stress or the like is not generated in the winding body, and the thickness of the coating layer can be reduced. As a result, the heat conduction performance of the coating layer can be enhanced, and the space factor can be further improved. The said form of a core can add the said shape in a shaping | molding step, when forming a core with a metal powder metallurgy method.
本願発明は、種々の固定子に適用できる。たとえば、請求項14に記載したように、環状に組み付けられて上記固定子を構成する各分割固定子のコアに上記被覆層を形成することができる。これにより、小型・高出力の電動機を製造することができる。 The present invention can be applied to various stators. For example, as described in claim 14, the coating layer can be formed on the core of each divided stator that is assembled in an annular shape and constitutes the stator. Thereby, a small and high output electric motor can be manufactured.
図1に示すように、本実施の形態は、各々巻線体を設けた複数の分割固定子を環状に組合せて構成される電動機用集中巻固定子1の各分割固定子2に本願発明を適用したものである。
As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the present invention is applied to each divided
上記固定子1は、複数の分割固定子2を環状に組み合わせた後、図示しないリング部材等を用いて外側から囲みこんで固定されて組み立てられる。上記固定子1の内部に、永久磁石を設けた図示しないロータを配置して電動機が構成される。なお、図1は、分割固定子2から構成される固定子1の全体構造が理解できるように、上記環状の固定子の軸に直角な断面を示している。
The stator 1 is assembled by assembling a plurality of
図2に、各分割固定子2の断面を示す。分割固定子2は、粉体金属を圧縮成形した後に焼結して形成される強磁性体のコア3と、このコア3のティース部4に、巻線6を巻き回して形成される巻線体7とを備えて構成される。
FIG. 2 shows a cross section of each split
従来の固定子では、インシュレータを介して巻線6が巻き回されて巻線体7が形成されていた。上記インシュレータは、電気絶縁性を確保することを主たる目的として設けられるものであるが、同時にこれに巻き回される巻線を保護する機能も有していた。
In the conventional stator, the winding 6 is wound through the insulator to form the winding
一方、本願発明では、上記インシュレータは装着されておらず、インシュレータに比べて非常に厚さの薄い被覆層5を介してコア3に巻線6が巻き回される。このため、従来のティース部の形状では、巻線を傷める恐れがある。
On the other hand, in the present invention, the insulator is not mounted, and the winding 6 is wound around the
上記問題を回避するため、本実施の形態では、上記ティース部4の隅部8を、上記巻線6の外面形状に対応する曲面状に形成し、上記隅部で巻線6が傷むのを防止している。
In order to avoid the above problem, in the present embodiment, the
図3に、図2の III−III 線に沿う断面を示す。この図に示すように、巻線6が巻き回される断面の角部9も大きな曲率半径を有する曲面状に形成されており、これに巻き回される巻線6が傷むのを防止している。また、この実施の形態では、上記ティース部4の外面を段付き状に形成することにより、これに巻き回される巻線6を隙間なく配列させ、占積率を向上させることができるように構成している。上述した上記ティース部4の各形状は、粉体の圧縮成形時に付与できる。
FIG. 3 shows a cross section taken along line III-III in FIG. As shown in this figure, the
上記被覆層5は、上記ティース部4の上記表面形態に対応して、ほぼ均一な厚さで形成されている。そして、上記被覆層5を介して上記巻線6がティース部4に巻き回されて、巻線体7が形成される。
The
上記被覆層5は、樹脂材料を溶媒に溶かした樹脂溶液に高熱伝導性を有するフィラーを配合して被覆材を形成し、この被覆材を上記ティース部4の表面に塗着し、その後上記溶媒を除去することにより形成することができる。
The
上記樹脂材料は、少なくとも上記巻線体7で発生する温度に対する耐熱性を備えているものを採用すればよく、たとえば、ポリイミド樹脂やポリアミドイミド樹脂等を採用できる。具体的には、上記樹脂材料として住友スリーエム社製のジェット・メルト接着材のハイメルトシリーズ7375を採用し、これにアルミナ、シリカ等のフィラーを配合して、上記樹脂被覆材を構成することができる。
What is necessary is just to employ | adopt what has the heat resistance with respect to the temperature which generate | occur | produces at the said winding
上記無機フィラーは、高い熱伝導性と電気絶縁性を確保するため、シリカやアルミナを採用するのが好ましい。上記樹脂材料に、上記無機フィラーを配合することにより、熱伝導性能が高まるばかりでなく、被覆層を形成した際の機械的強度も向上し、巻線体を確実に保持することができる。 The inorganic filler is preferably made of silica or alumina in order to ensure high thermal conductivity and electrical insulation. By blending the inorganic filler with the resin material, not only the heat conduction performance is improved, but also the mechanical strength when the coating layer is formed is improved, and the winding body can be reliably held.
図4に上記被覆層の第1の実施例を示す。なお、この図では、理解を容易にするため、被覆層5の厚さを大きく表している。
FIG. 4 shows a first embodiment of the coating layer. In this figure, the thickness of the
図4に示すように、上記巻線体7の内周部が上記被覆層5に接触して保持されている。上記被覆層5は、高い熱伝導性を備えるため、上記巻線体7の内周部から、上記コアに向けて熱を伝導させることができる。これにより、上記巻線体7の内部温度が上昇するのを防止することができる。また、上記被覆層5は、上記の樹脂をベースとしているため、硬化後に巻線を巻き回した場合であっても、ある程度は弾性あるいは塑性変形することができる。このため、被覆層表面が各巻線6の外面に対応して変形させられ、被覆層5に対する巻線6の接触面積が増加するのを期待できる。しかも、上記被覆層5は、厚さが従来のインシュレーに比べて極めて小さいため、熱伝導性は格段に高まる。
As shown in FIG. 4, the inner peripheral portion of the winding
上記巻線は、上記被覆材料が完全に硬化してから巻き回すこともできるし、上記被覆材料が完全に硬化しない状態で巻線6を巻き回すこともできる。被覆層5が完全に硬化しない状態で巻線6を巻き回すことにより、上記被覆層5に巻線の一部を埋め込んだ状態で巻線体を形成することができる。このように構成すると、巻線6の被覆層5に対する接触面積が増加して熱伝導性も大きくなる。また、上記巻線体7が上記被覆層5を介して上記コア3に接着固定されることになるため、巻線体7の変形や移動を防止できる。また、巻線6の被覆層が傷むのを防止することもできる。
The winding can be wound after the coating material is completely cured, or the winding 6 can be wound in a state where the coating material is not completely cured. By winding the winding 6 in a state where the
図5に、被覆層の第2の実施例を示す。 FIG. 5 shows a second embodiment of the coating layer.
この実施例では、上記被覆層5を、上記巻線体7の内周部に対接する外層5Aと、上記コアのティース部4の表面に形成される内層5Bとを備えて構成されている。上記外層5Aは、上記巻線体6に接触させられ、少なくとも巻線体内周部から作用する圧力を支持できるように構成される。なお、上記外層5Aは、圧力を支持して巻線体7を保持できればよく、ある程度の変形は許容される。一方、上記内層5Bは、上記外層5Aよりより高い機械的強度を備え、上記巻線体7が、上記コア3表面に接触するのを阻止できるように形成されている。
In this embodiment, the
上記フィラーは樹脂材料に比べて変形能が低いため、フィラーの割合が増加するほど、被覆材の硬度も上がる。また、フィラーの添加量が増加するほど、熱伝導性及び電気絶縁性も向上する。したがって、上記内層5Bの形成材料に対する無機フィラーの配合割合を、上記外層5Aの形成材料の配合割合より多くすることによって、上記内層5Bの機械的強度を高めることができる。一方、フィラーの添加量があまりに多いと、脆性が出現してクラック等が生じやすくなる。また、硬度が大きくなると、巻線を傷める恐れも生じる。
Since the filler has a lower deformability than the resin material, the hardness of the covering material increases as the proportion of the filler increases. Further, as the amount of filler added increases, the thermal conductivity and electrical insulation properties also improve. Therefore, the mechanical strength of the
本実施例では、上記問題を緩和するため、上記内層5Bよりフィラーの配合割合を少なくした外層5Aを形成している。上記外層5Aは、フィラーの配合量が少ないため、内層5Bに比べて変形しやすい。したがって、巻線体7の内周部によく馴染み、接触面積が増加して密着性が高まる。この結果、被覆層全体としての熱伝導性を高めることができる。
In this example, in order to alleviate the above problem, the
さらに、上記外層5Aを、高熱伝導性と接着性を有し、巻線6と上記内層5Bの密着性を高める接着層とすることができる。具体的には、上記内層5Bを硬化させてから、上記外層5Aの被覆材料を塗着し、これが硬化しない間に巻線6を巻き回すことにより、上記外層5Aを介して巻線体7がコア3に接着固定されることになる。これにより、巻線6の内周部がコア3に一体性に固着されて熱伝導性も向上する。
Furthermore, the
外層5Aと内層5Bの機械的強度は、フィラーの配合量を変えるばかりでなく、異なる種類の樹脂材料を用いて調整することができる。たとえば、上記内層5Bに、外層5Aに採用される樹脂材料より硬度や機械的強度の高い樹脂材料を採用すればよい。
The mechanical strength of the
さらに、本願発明では、被覆層5として、無機質焼成層を採用することができる。上記無機質焼成層は、上記コア表面に無機質材料を焼成付着させて成形されるものである。上無機質焼成層を構成する材料として、たとえば、炭化ケイ素や窒化ケイ素等の絶縁性セラミックあるいは結晶ガラスセラミック等を採用できる。
Furthermore, in the present invention, an inorganic fired layer can be adopted as the
セラミック焼成層はコア3を構成する金属より硬度が高く、また、熱膨張係数は小さい。このため、境界層で熱応力が発生する恐れがある。上記問題を緩和するために、上記コア3の表面と上記焼成層との間に軟質金属等の応力緩和層を設けることができる。
The ceramic fired layer is harder than the metal constituting the
図6に、被覆層の第3の実施例を示す。この実施例では、コアのティース部4の表面に、巻線6の断面形状に対応した巻き回し溝11を設け、この巻き回し溝11の表面に、ほぼ均一な厚さの被覆層5Cを設けている。この構成を採用することにより、巻線6の内周部とコア3の表面との接触面積を増加させることができる。また、コア3を構成する金属と、上記巻線6とをさらに近接させることが可能となり、熱伝導性がさらに高まる。
FIG. 6 shows a third embodiment of the coating layer. In this embodiment, a winding
上記巻き回し溝11は、種々の手法を用いて形成することができる。たとえば、金属粉体を焼結して形成されるコアを採用するのであれば、粉体の成形段階で付加することができる。また、成形後に機械加工等で上記巻き回し溝11を形成することもできる。
The winding
2 固定子
3 コア
5 被覆層
6 巻線
7 巻線体
2
Claims (16)
上記コア表面に形成された熱伝導性及び電気絶縁性を有する被覆層と、
上記被覆層に上記巻線を巻き回すことにより形成される巻線体とを備える、電動機用固定子。 A stator for an electric motor formed by winding a winding around a core formed of a magnetic material,
A coating layer having thermal conductivity and electrical insulation formed on the core surface;
A stator for an electric motor, comprising: a winding body formed by winding the winding around the covering layer.
上記内層は、上記外層より高い機械的強度を備えて構成されている、請求項5に記載の電動機用固定子。 The coating layer is configured to include an inner layer formed on the core surface and an outer layer stacked on the inner layer,
The stator for an electric motor according to claim 5, wherein the inner layer is configured to have higher mechanical strength than the outer layer.
上記樹脂の有機溶剤溶液中に上記無機フィラーを添加して調整される被覆材料を上記コア表面に塗着する塗着工程と、
上記有機溶剤を除去する有機溶剤除去工程とを含む、電動機用固定子の製造方法。
A method for manufacturing a stator for an electric motor in which a resin coating layer having thermal conductivity and electrical insulation is provided on the surface of a core formed of a magnetic material and wound with a winding,
A coating step of coating the surface of the core with a coating material prepared by adding the inorganic filler to the organic solvent solution of the resin;
The manufacturing method of the stator for electric motors including the organic solvent removal process of removing the said organic solvent.
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