JP2010239707A - 電動機用ステータ又はロータとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コイルをスロットに一体化し、コイルがスロット内で移動することを防ぐことができる電動機用ステータ又はロータとその製造方法とを提供する。
【解決手段】電動機用ステータ又はロータ１１は、スロット１２の壁面を被覆する第１の樹脂材料からなる絶縁被覆層１４と、スロット１２内に充填された第２の樹脂材料からなる充填層１５と、充填層１５に埋設され、充填層１５及び絶縁被覆層１４を介してスロット１２に一体化されたコイル１３とを備える。電動機用ステータ又はロータ１１は、第１の樹脂材料で被覆されたスロット１２内にコイル１３を収容する工程と、該スロット１２内に第２の樹脂材料を充填する工程と、コイル１３が収容されるとともに第２の樹脂材料が充填されたスロット１２を熱処理して、絶縁被覆層１４及び充填層１５を介してコイル１３をスロット１２に一体化する工程とを備える方法により、有利に製造することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、スロット内にコイルを備える電動機用ステータ又はロータとその製造方法とに関するものである。

スロット内にコイルを備える電動機用ステータは、一般的に、スロット内に樹脂製絶縁体、紙と樹脂材料とを複合化してなる絶縁紙等の絶縁部材が設けられ、該絶縁部材によりコイルとコアとの間が絶縁されている。また、スロット内にコイルを備える電動機用ステータにおいて、全体に絶縁ワニスが塗布されたコイルを備えるものが知られている（例えば特許文献１参照）。

そこで、コイルがスロット内で移動して絶縁不良が生じることを防ぐために、スロット内に前記絶縁部材が設けられた電動機用ステータにおいて、コイルを絶縁ワニスで絶縁部材に一体化することが考えられる。

しかしながら、絶縁ワニスで絶縁部材に一体化されたコイルを備える電動機用ステータは、絶縁ワニスと絶縁部材とで材料が異なるために絶縁ワニスと絶縁部材との間の結合力が低く、コイルの絶縁部材への固着が不十分となるという不都合がある。また、絶縁部材とスロットとが別体であるので、コイルがスロット内で移動することを防ぐことができないという不都合もある。

さらに、絶縁部材とスロットとが別体であり、絶縁部材とスロットとの間に間隙があるために、コイルで発生したジュール熱が電動機用ステータへ放熱されにくいという不都合もある。

また、スロット内にコイルを備える電動機用ロータにおいても、前記電動機用ステータと同一の前記不都合がある。

特開２００４−１９４３９８号公報

本発明は、かかる不都合を解消して、コイルをスロットに一体化し、コイルがスロット内で移動することを防ぐことができるとともに、高い放熱性を備える電動機用ステータ又はロータとその製造方法とを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、第１発明の電動機用ステータ又はロータは、スロット内にコイルを備える電動機用ステータ又はロータにおいて、該スロットの壁面を被覆する第１の樹脂材料からなる絶縁被覆層と、該絶縁被覆層で被覆されたスロット内に充填された第２の樹脂材料からなる充填層と、該充填層に埋設され、該充填層及び該絶縁被覆層を介して該スロットに一体化されたコイルとを備えることを特徴とする。

第１発明の電動機用ステータ又はロータは、スロットの壁面に絶縁被覆層が固着され、該絶縁被覆層で被覆されたスロット内に充填層が形成されている。このとき、前記絶縁被覆層と前記充填層とがいずれも樹脂材料からなり親和性に優れることにより、該絶縁被覆層と該充填層とが互いに強固に固着し一体化している。

そして、コイルは、前記充填層に埋設され、該充填層と該絶縁被覆層とを介してスロットに一体化されている。したがって、第１発明の電動機用ステータ又はロータによれば、コイルがスロット内で移動することを防ぐことができる。

また、第１発明の電動機用ステータ又はロータにおいて、絶縁被覆層は、第１の樹脂材料からなり、スロットの壁面を被覆するとともに該壁面に密着している。また、コイルが埋設されている充填層は、第２の樹脂材料からなり、絶縁被覆層で被覆されたスロット内に充填されるとともに該絶縁被覆層に密着している。したがって、第１発明の電動機用ステータ又はロータによれば、良好な熱伝導性を得ることができ、高い放熱性を得ることができる。

また、第１発明の電動機用ステータ又はロータにおいて、第１の樹脂材料は、熱可塑性樹脂であってもよいが、金属であるスロットとの接着性に優れていることから、熱硬化性樹脂であることが好ましい。また、第１の樹脂材料に熱硬化性樹脂を用いた場合には、前記電動機用ステータ又はロータが高温下にあるときでも、前記絶縁被覆層の溶融や劣化が抑制され、該絶縁被覆層とスロットとの間の接着を維持することができる。

また、第１発明の電動機用ステータ又はロータにおいて、第２の樹脂材料は、第１の樹脂材料とは異なる樹脂であってもよいが、第１の樹脂材料と同一樹脂であることが好ましい。第２の樹脂材料が第１の樹脂材料と同一樹脂である場合には、前記絶縁被覆層と前記充填層とがより強固に密着することとなり、コイルがスロット内で移動することを確実に防ぐことができる。

また、前記目的を達成するために、第２発明の電動機用ステータ又はロータは、スロット内にコイルを備える電動機用ステータ又はロータにおいて、該スロットの壁面を被覆する第１の樹脂材料からなる絶縁被覆層と、該絶縁被覆層上に設けられた第２の樹脂材料からなる樹脂層と、該絶縁被覆層及び該樹脂層で被覆されたスロット内に充填された第３の樹脂材料からなる充填層と、該充填層と該樹脂層と該絶縁被覆層とを介して該スロットに一体化されたコイルとを備えることを特徴とする。

第２発明の電動機用ステータ又はロータにおいて、スロットの壁面に絶縁被覆層が固着され、該絶縁被覆層上に樹脂層が形成されている。さらに、樹脂層で被覆されたスロット内に充填層が形成されている。このとき、前記絶縁被覆層と前記樹脂層と前記充填層とがいずれも樹脂材料からなり親和性に優れることにより、該絶縁被覆層と該樹脂層と該充填層とが互いに強固に固着し一体化している。

そして、コイルは、前記充填層に埋設され、該充填層と該樹脂層と該絶縁被覆層とを介してスロットに一体化されている。したがって、第２発明の電動機用ステータ又はロータによれば、コイルがスロット内で移動することを防ぐことができる。

また、第２発明の電動機用ステータ又はロータにおいて、絶縁被覆層は、第１の樹脂材料からなり、スロットの壁面を被覆するとともに該壁面に密着している。絶縁被覆層上に設けられた樹脂層は、第２の樹脂材料からなり、該絶縁被覆層に密着している。また、コイルが埋設されている充填層は、第３の樹脂材料からなり、絶縁被覆層及び樹脂層で被覆されたスロット内に充填されるとともに該樹脂層に密着している。したがって、第２発明の電動機用ステータ又はロータによれば、良好な熱伝導性を得ることができ、高い放熱性を得ることができる。

また、第２発明の電動機用ステータ又はロータにおいて、第１の樹脂材料は、熱可塑性樹脂であってもよいが、金属であるスロットとの接着性に優れていることから、熱硬化性樹脂であることが好ましい。また、第１の樹脂材料に熱硬化性樹脂を用いた場合には、前記電動機用ステータ又はロータが高温下にあるときでも、前記絶縁被覆層の溶融や劣化が抑制され、該絶縁被覆層とスロットとの間の接着を維持することができる。

また、第２発明の電動機用ステータ又はロータにおいて、第２の樹脂材料及び第３の樹脂材料は、第１の樹脂材料とは異なる樹脂であってもよいが、第１の樹脂材料と同一樹脂であることが好ましい。第２の樹脂材料及び第３の樹脂材料が第１の樹脂材料と同一樹脂である場合には、前記絶縁被覆層と前記樹脂層と前記充填層とがより強固に密着することとなり、コイルがスロット内で移動することを確実に防ぐことができる。

また、前記第１，第２発明の電動機用ステータ又はロータにおいて、前記樹脂材料は、該樹脂材料よりも高い熱伝導性を備える添加物を含有することが好ましい。前記構成を備える第１発明の電動機用ステータ又はロータによれば、第１の樹脂材料からなる絶縁被覆層と、第２の樹脂材料からなる充填層との熱伝導性を向上させることができ、より高い放熱性を得ることができる。

また、前記構成を備える第２発明の電動機用ステータ又はロータによれば、第１の樹脂材料からなる絶縁被覆層と、第２の樹脂材料からなる樹脂層と、第３の樹脂材料とからなる充填層との熱伝導性を向上させることができ、より高い放熱性を得ることができる。

また、前記第１発明の電動機用ステータ又はロータは、該スロットの壁面を第１の樹脂材料で被覆する工程と、第１の樹脂材料で被覆されたスロット内に該コイルを収容する工程と、第１の樹脂材料で被覆されたスロット内に第２の樹脂材料を充填する工程と、該コイルが収容されるとともに第２の樹脂材料が充填されたスロットを熱処理して、該スロットの壁面を被覆する絶縁被覆層と、該絶縁被覆層の上に該コイルを埋設させる充填層とを形成すると共に、該絶縁被覆層及び該充填層を介して該コイルを該スロットに一体化する工程とを備える方法により、有利に製造することができる。

前記電動機用ステータ又はロータの製造方法において、スロットの壁面を第１の樹脂材料で被覆する工程を行った後に、まず、該スロット内にコイルを収容する工程を行い、次に、該スロット内に第２の樹脂材料を充填する工程を行うようにしてもよい。或いは、スロットの壁面を第１の樹脂材料で被覆する工程を行った後に、まず、該スロット内に第２の樹脂材料を充填する工程を行い、次に、該スロット内にコイルを収容する工程を行うようにしてもよい。

また、前記第２発明の電動機用ステータ又はロータは、該スロットの壁面を第１の樹脂材料で被覆した後、熱処理して絶縁被覆層を形成する工程と、該絶縁被覆層を第２の樹脂材料で被覆する工程と、該絶縁被覆層及び第２の樹脂材料で被覆されたスロット内に該コイルを収容する工程と、該絶縁被覆層及び第２の樹脂材料で被覆されたスロット内に第３の樹脂材料を充填する工程と、該コイルが収容されるとともに第３の樹脂材料が充填されたスロットを熱処理して、該絶縁被覆層を被覆する樹脂層と、該樹脂層の上に該コイルを埋設させる充填層とを形成すると共に、該絶縁被覆層と該樹脂層と該充填層とを介して該コイルを該スロットに一体化する工程とを備える方法により、有利に製造することができる。

前記電動機用ステータ又はロータの製造方法において、スロットの壁面を第１の樹脂材料で被覆した後、熱処理して絶縁被覆層を形成する工程を行うことにより、該絶縁被覆層を該スロットの壁面に確実に固着することができる。

また、前記電動機用ステータ又はロータの製造方法において、絶縁被覆層を第２の樹脂材料で被覆する工程を行った後に、まず、該スロット内にコイルを収容する工程を行い、次に、該スロット内に第３の樹脂材料を充填する工程を行うようにしてもよい。或いは、絶縁被覆層を第２の樹脂材料で被覆する工程を行った後に、まず、該スロット内に第３の樹脂材料を充填する工程を行い、次に、該スロット内にコイルを収容する工程を行うようにしてもよい。

また、前記いずれかの電動機用ステータ又はロータの製造方法において、前記熱処理は、前記コイルを前記スロットの壁面に押圧した状態で行うことが好ましい。このようにすることにより、コイルをスロットへより強固に固着することができる。

電動機用ステータ全体を示す説明的断面図。 第１実施形態の電動機用ステータの要部を拡大して示す説明的断面図。 図２に示す電動機用ステータの初期状態を示す説明的断面図。 図２に示す電動機用ステータの製造方法の第１工程を示す工程図。 図２に示す電動機用ステータの製造方法の第２工程を示す工程図。 図２に示す電動機用ステータの製造方法の第３工程を示す工程図。 第２実施形態の電動機用ステータの要部を拡大して示す説明的断面図。 図７に示す電動機用ステータの初期状態を示す説明的断面図。 図７に示す電動機用ステータの製造方法の第１工程を示す工程図。 図７に示す電動機用ステータの製造方法の第２工程を示す工程図。 図７に示す電動機用ステータの製造方法の第３工程を示す工程図。 図７に示す電動機用ステータの製造方法の第４工程を示す工程図。 図７に示す電動機用ステータの製造方法の第５工程を示す工程図。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。まず、図１を参照して電動機用ステータ１について説明する。電動機用ステータ１は、積層電磁鋼板からなる環状体であって、内周面に雫形状の凹部からなるスロット２を複数備えるとともに、スロット２内に図示しないコイルを備えている。前記コイルは、絶縁被膜で被覆された導線からなり、スロット２に収容されている。

電動機用ステータ１の内周側には、電動機用ステータ１の内周面から所定の間隔を存して、環状のロータ３が配置される。また、電動機用ステータ１の内周面とロータ３の外周面との間には、環状の永久磁石４が配置される。

尚、電動機用ステータ１は、環状体の内周面にスロット２を備えるとしているが、内周面に代えて、外周面にスロット２を備えていてもよい。その場合には、環状のロータ３は、電動機用ステータ１の外周側に、電動機用ステータ１の外周面から所定の間隔を存して配置され、環状の永久磁石４は、電動機用ステータ１の外周面とロータ３の内周面との間に配置される。

次に、図２を参照して、第１実施形態の電動機用ステータ１１について説明する。図２は、電動機用ステータ１１において図１示の電動機用ステータ１のＡ部に対応する部分の拡大図である。第１実施形態の電動機用ステータ１１は、スロット２に代えてスロット１２を備え、図示しないコイルに代えてコイル１３を備える以外は、図１に示す電動機用ステータ１と同一の構成を備えている。

図２に示す電動機用ステータ１１において、スロット１２は、壁面が第１の樹脂材料からなる絶縁被覆層１４により被覆されている。絶縁被覆層１４で被覆されたスロット１２内には、第２の樹脂材料が充填されてなる充填層１５が形成されている。充填層１５には、コイル１３が埋設されている。

コイル１３は、充填層１５に埋設されるとともに、該充填層１５と絶縁被覆層１４とを介してスロット１２に一体化されている。このとき、絶縁被覆層１４と充填層１５とがいずれも樹脂材料からなり親和性に優れることにより、絶縁被覆層１４と充填層１５とが互いに強固に固着し一体化している。

したがって、第１実施形態の電動機用ステータ１１によれば、コイル１３がスロット１２内で移動することを防ぐことができる。

また、電動機用ステータ１１において、絶縁被覆層１４は、第１の樹脂材料からなり、スロット１２の壁面を被覆するとともに該壁面に密着している。また、コイル１３が埋設されている充填層１５は、第２の樹脂材料からなり、絶縁被覆層１４で被覆されたスロット１２内に充填されるとともに該絶縁被覆層１４に密着している。

したがって、電動機用ステータ１１によれば、良好な熱伝導性を得ることができ、高い放熱性を得ることができる。

絶縁被覆層１４を構成する第１の樹脂材料としては、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。しかし、金属であるスロット１２との接着性に優れていることから、第１の樹脂材料は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂であることが好ましい。また、第１の樹脂材料に熱硬化性樹脂を用いた場合には、電動機用ステータ１１が高温下にあるときでも、絶縁被覆層１４の溶融や劣化が抑制され、該絶縁被覆層１４とスロット１２との間の接着を維持することができる。

また、第１の樹脂材料だけでなく、第２の樹脂材料もまた、前記熱硬化性樹脂であることが好ましい。第２の樹脂材料に熱硬化性樹脂を用いた場合には、電動機用ステータ１１が高温下にあるときでも、充填層１５の溶融や劣化が抑制され、該充填層１５とコイル１３との間の接着を維持することができる。

また、電動機用ステータ１１において、第２の樹脂材料は、第１の樹脂材料とは異なる樹脂であってもよいが、第１の樹脂材料と同一樹脂であることが好ましい。第２の樹脂材料が第１の樹脂材料と同一樹脂である場合には、絶縁被覆層１４と充填層１５とがより強固に密着することとなり、コイル１３がスロット１２内で移動することを確実に防ぐことができる。

また、絶縁被覆層１４を構成する第１の樹脂材料と、充填層１５を構成する第２の樹脂材料とは、該樹脂材料よりも高い熱伝導性を備える添加物を含有することが好ましい。前記構成を備える電動機用ステータ１１によれば、絶縁被覆層１４及び充填層１５の熱伝導性を向上させることができ、より高い放熱性を得ることができる。前記添加物としては、例えば、炭酸カルシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、タルク、マイカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、カーボンナノチューブ等を挙げることができる。

図２に示す第１実施形態の電動機用ステータ１１は、次のようにして製造することができる。まず、図３に示すステータコア１１ａのスロット１２の壁面を、図４に示すように、第１の樹脂材料で被覆し、１０〜１０００μｍの範囲の厚さを有する樹脂塗膜１４ａを形成する。第１の樹脂材料は、例えばエポキシ樹脂であり、エポキシ樹脂よりも高い熱伝導性を備える添加物としての窒化ケイ素を、８０質量％以下の範囲で含有している。

次に、図５に示すように、樹脂塗膜１４ａが形成されたスロット１２内に、前記絶縁被膜で被覆された導線からなるコイル１３を挿入し収容する。

次に、図６に示すように、樹脂塗膜１４ａが形成されるとともにコイル１３が収容されたスロット１２内に、第２の樹脂材料１５ａを充填する。これにより、コイル１３は第２の樹脂材料１５ａに埋没される。第２の樹脂材料１５ａは、例えばエポキシ樹脂であり、エポキシ樹脂よりも高い熱伝導性を備える添加物としての窒化ケイ素を、８０質量％以下の範囲で含有している。

次に、コイル１３をスロット１２の壁面に押圧した状態で、第２の樹脂材料１５ａが充填されたスロット１２を５０〜２００℃の範囲の温度で１０〜１２０分間熱処理する。前記熱処理により、樹脂塗膜１４ａから溶融した第１の樹脂材料が硬化し、スロット１２の壁面を被覆する絶縁被覆層１４が形成される。また、前記熱処理により、コイル１３が埋設された第２の樹脂材料１５ａが硬化し、充填層１５が形成される。

このとき、絶縁被覆層１４と充填層１５とがいずれも樹脂材料からなり親和性に優れることにより、絶縁被覆層１４と充填層１５とが互いに強固に固着し一体化される。

この結果、図２に示すように、スロット１２内に絶縁被覆層１４と充填層１５とが形成されるとともに、該充填層１５に埋設されたコイル１３が、該充填層１５及び絶縁被覆層１４を介してスロット１２に一体化されて固着された電動機用ステータ１１を製造することができる。

前記熱処理は、コイル１３をスロット１２の壁面に押圧した状態で行わなくてもよいが、コイル１３をスロット１２の壁面に押圧した状態で行うことにより、コイル１３をスロット１２へより強固に固着することができる。

また、本実施形態の製造方法では、スロット１２の壁面に樹脂塗膜１４ａを形成した後、まず、スロット１２内にコイル１３を収容し、次に、第２の樹脂材料１５ａを充填するようにしているが、スロット１２の壁面に樹脂塗膜１４ａを形成した後、まず、スロット１２内に第２の樹脂材料１５ａを充填し、次に、コイル１３を収容するようにしてもよい。

次に、図７を参照して、第２実施形態の電動機用ステータ２１について説明する。図７は、電動機用ステータ２１において図１示の電動機用ステータ１のＡ部に対応する部分の拡大図である。第２実施形態の電動機用ステータ２１は、スロット２に代えてスロット２２を備え、図示しないコイルに代えてコイル２３を備える以外は、図１に示す電動機用ステータ１と同一の構成を備えている。

図７に示す電動機用ステータ２１において、スロット２２は、壁面が第１の樹脂材料からなる絶縁被覆層２４により被覆されている。絶縁被覆層２４の上には、第２の樹脂材料からなる樹脂層２５が設けられている。絶縁被覆層２４及び樹脂層２５で被覆されたスロット２２内には、第３の樹脂材料が充填されてなる充填層２６が形成されている。充填層２６には、コイル２３が埋設されている。

コイル２３は、充填層２６に埋設されるとともに、該充填層２６と樹脂層２５と絶縁被覆層２４とを介してスロット２２に一体化されている。このとき、絶縁被覆層２４と樹脂層２５と充填層２６とがいずれも樹脂材料からなり親和性に優れることにより、絶縁被覆層２４と樹脂層２５と充填層２６とが互いに強固に固着し一体化している。

したがって、第２実施形態の電動機用ステータ２１によれば、コイル２３がスロット２２内で移動することを防ぐことができる。

また、電動機用ステータ２１において、絶縁被覆層２４は、第１の樹脂材料からなり、スロット２２の壁面を被覆するとともに該壁面に密着している。樹脂層２５は、第２の樹脂材料からなり、絶縁被覆層２５を被覆するとともに、該絶縁被覆層２５に密着している。また、コイルが埋設されている充填層２６は、第３の樹脂材料からなり、絶縁被覆層２４及び樹脂層２５で被覆されたスロット２２内に充填されるとともに該樹脂層２５に密着している。

したがって、電動機用ステータ２１によれば、良好な熱伝導性を得ることができ、高い放熱性を得ることができる。

絶縁被覆層２４を構成する第１の樹脂材料としては、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の熱可塑性樹脂を挙げることができる。しかし、金属であるスロット２２との接着性に優れていることから、第１の樹脂材料は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂であることが好ましい。また、第１の樹脂材料に熱硬化性樹脂を用いた場合には、電動機用ステータ２１が高温下にあるときでも、絶縁被覆層２４の溶融や劣化が抑制され、該絶縁被覆層２４とスロット２２との間の接着を維持することができる。

さらに、第１の樹脂材料だけでなく、第２の樹脂材料及び第３の樹脂材料もまた、前記熱硬化性樹脂であることが好ましい。第２の樹脂材料に熱硬化性樹脂を用いた場合には、電動機用ステータ２１が高温下にあるときでも、樹脂層２５の溶融や劣化が抑制され、該樹脂層２５と絶縁被覆層２４との間の接着及び該樹脂層２５と充填層２６との間の接着を維持することができる。また、第３の樹脂材料に熱硬化性樹脂を用いた場合には、電動機用ステータ２１が高温下にあるときでも、充填層２６の溶融や劣化が抑制され、該充填層２６とコイル２３との間の接着を維持することができる。

また、電動機用ステータ２１において、第２の樹脂材料及び第３の樹脂材料は、第１の樹脂材料とは異なる樹脂であってもよいが、第１の樹脂材料と同一樹脂であることが好ましい。第２の樹脂材料及び第３の樹脂材料が第１の樹脂材料と同一樹脂である場合には、絶縁被覆層２４と樹脂層２５と充填層２６とがより強固に密着することとなり、コイル２３がスロット２２内で移動することを確実に防ぐことができる。

また、絶縁被覆層２４を構成する第１の樹脂材料と、樹脂層２５を構成する第２の樹脂材料と、充填層２６を構成する第３の樹脂材料とは、該樹脂材料よりも高い熱伝導性を備える添加物を含有することが好ましい。前記構成を備える電動機用ステータ２１によれば、絶縁被覆層２４と樹脂層２５と充填層２６との熱伝導性を向上させることができ、より高い放熱性を得ることができる。前記添加物としては、例えば、炭酸カルシウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、タルク、マイカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素、カーボンナノチューブ等を挙げることができる。

図７に示す第２実施形態の電動機用ステータ２１は、次のようにして製造することができる。まず、図８に示すステータコア２１ａのスロット２２の壁面を、図９に示すように、第１の樹脂材料で被覆し、１０〜５００μｍの範囲の厚さを有する第１の樹脂塗膜２４ａを形成する。第１の樹脂材料は、例えばフェノール樹脂であり、フェノール樹脂よりも高い熱伝導性を備える添加物としての酸化アルミニウムを、８０質量％以下の範囲で含有している。

次に、図９に示す第１の樹脂塗膜２４ａが形成されたスロット２２を、５０〜２２０℃の範囲の温度で１０〜１２０分間熱処理する。前記熱処理により、第１の樹脂塗膜２４ａが硬化して、図１０に示すように、スロット２２の壁面を被覆する絶縁被覆層２４が形成され、該絶縁被覆層２４がスロット２２の壁面に確実に固着される。

次に、図１１に示すように、スロット２２の壁面を被覆する絶縁被覆層２４を、第２の樹脂材料で被覆し、１０〜５００μｍの範囲の厚さを有する第２の樹脂塗膜２５ａを形成する。第２の樹脂材料は、例えばフェノール樹脂であり、フェノール樹脂よりも高い熱伝導性を備える添加物としての酸化アルミニウムを、８０質量％以下の範囲で含有している。

次に、図１２に示すように、前記絶縁被膜で被覆された導線をステータコア２１ａに巻き回すことにより、絶縁被覆層２４及び第２の樹脂塗膜２５ａが形成されたスロット２２内にコイル２３を挿入し収容する。

次に、図１３に示すように、絶縁被覆層２４及び第２の樹脂塗膜２５ａが形成されるとともにコイル２３が収容されたスロット２２内に、第３の樹脂材料２６ａを充填する。これにより、コイル２３は第３の樹脂材料２６ａに埋没される。第３の樹脂材料２６ａは、例えばフェノール樹脂であり、フェノール樹脂よりも高い熱伝導性を備える添加物としての酸化アルミニウムを、８０質量％以下の範囲で含有している。

次に、コイル２３をスロット２２の壁面に押圧した状態で、第３の樹脂材料２６ａが充填されたスロット２２を５０〜２５０℃の範囲の温度で１０〜１２０分間熱処理する。前記熱処理により、第２の樹脂塗膜２５ａから溶融した第２の樹脂材料が硬化し、絶縁被覆層２４の上に樹脂層２５が形成される。また、前記熱処理により、コイル１３が埋設された第３の樹脂材料２６ａが硬化し、充填層２６が形成される。

このとき、絶縁被覆層２４と樹脂層２５と充填層２６とがいずれも樹脂材料からなり親和性に優れることにより、絶縁被覆層２４と樹脂層２５と充填層２６とが互いに強固に固着し一体化される。

この結果、図７に示すように、スロット２２内に絶縁被覆層２４と樹脂層２５と充填層２６とが形成されるとともに、該充填層２６に埋設されたコイル２３が、該充填層２６と該樹脂層２５と該絶縁被覆層２４を介してスロット２２に一体化されて固着された電動機用ステータ２１を製造することができる。

前記熱処理は、コイル２３をスロット２２の壁面に押圧した状態で行わなくてもよいが、コイル２３をスロット２２の壁面に押圧した状態で行うことにより、コイル２３をスロット２２へより強固に固着することができる。

また、本実施形態の製造方法では、スロット２２の壁面を被覆する絶縁被覆層２４の上に第２の樹脂塗膜２５ａを形成した後、まず、スロット２２内にコイル２３を収容し、次に、第３の樹脂材料を充填するようにしているが、スロット２２の壁面を被覆する絶縁被覆層２４の上に第２の樹脂塗膜２５ａを形成した後、まず、スロット２２内に第３の樹脂材料を充填し、次に、コイル２３を収容するようにしてもよい。

尚、本実施形態の製造方法では、第１の樹脂塗膜２４ａが形成されたスロット２２を熱処理して、第１の樹脂塗膜２４ａを硬化させるようにしているが、第１の樹脂塗膜２４ａは予め熱処理して半硬化の状態にされていてもよい。

また、本実施形態では、スロット１２，２２内にコイル１３，２３を備える電動機用ステータ１１，２１及びその製造方法について説明しているが、スロット内にコイルを備える電動機用ロータ及びその製造方法についても同一の方法が適用可能である。

次に、本発明の実施例及び比較例を示す。

本実施例では、まず、積層電磁鋼板製の環状体からなるステータコア１１ａのスロット１２の壁面を、第１の樹脂材料としての熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂で被覆し、５００μｍの厚さを有する樹脂塗膜１４ａを形成した。

次に、樹脂塗膜１４ａが形成されたスロット１２内に、絶縁被膜で被覆され０．５ｍｍの直径を有する導線からなるコイル１３を挿入し収容した。

次に、樹脂塗膜１４ａが形成されるとともにコイル１３が収容されたスロット１２内に第２の樹脂材料１５ａを充填し、コイル１３を第２の樹脂材料１５ａに埋没させた。第２の樹脂材料１５ａとして、第１樹脂材料と同一のエポキシ樹脂を用いた。

次に、第２の樹脂材料１５ａが充填されたスロット１２を、１８０℃の温度で１時間熱処理した。前記熱処理により、樹脂塗膜１４ａから溶融した第１の樹脂材料が硬化し、スロット１２の壁面を被覆する絶縁被覆層１４が形成された。また、前記熱処理により、コイル１３が埋設された第２の樹脂材料１５ａが硬化し、充填層１５が形成された。

以上により、スロット１２内に絶縁被覆層１４と充填層１５とが形成されるとともに、該充填層１５に埋設されたコイル１３が、該充填層１５及び絶縁被覆層１４を介してスロット１２に一体化されて固着された電動機用ステータ１１を得た。

次に、本実施例で得られた電動機用ステータ１１に対して、次のようにして振動耐久試験を行った。前記振動耐久試験は、振動数が１３３Ｈｚ、振動加速度が９０ｍ／ｓ^２、振動時間が上下方向４時間、左右方向２時間、前後方向２時間の条件で行われた。

次に、電動機用ステータ１１に対して、目視によりクラックの有無を観察した。本実施例の電動機用ステータ１１において、クラックは観察されなかった。

次に、本実施例で得られた電動機用ステータ１１に対して、コイル１３に１０Ａの電流を１時間印加することにより、コイル１３からジュール熱を発生させた。電動機用ステータ１１の表面温度を測定することにより、放熱性試験を行った。本実施例の電動機用ステータ１１の表面温度は１０５℃であった。

本実施例では、まず、積層電磁鋼板製の環状体からなるステータコア２１ａのスロット２２の壁面を、第１の樹脂材料としての熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂で被覆し、５００μｍの厚さを有する第１の樹脂塗膜２４ａを形成した。

次に、第１の樹脂塗膜２４ａが形成されたスロット２２を、１８０℃の温度で１時間熱処理した。前記熱処理により、第１の樹脂塗膜２４ａが硬化し、スロット２２の壁面を被覆する絶縁被覆層２４が形成され、該絶縁被覆層２４がスロット２２の壁面に確実に固着された。

次に、スロット２２の壁面を被覆する絶縁被覆層２４を、第２の樹脂材料として第１樹脂材料と同一のエポキシ樹脂で被覆し、２００μｍの厚さを有する第２の樹脂塗膜２５ａを形成した。

次に、絶縁被覆層２４及び第２の樹脂塗膜２５ａが形成されたスロット２２内に、絶縁被膜で被覆され０．５ｍｍの直径を有する導線からなるコイル２３を挿入し収容した。

次に、絶縁被覆層２４及び第２の樹脂塗膜２５ａが形成されるとともにコイル２３が収容されたスロット２２内に第３の樹脂材料２６ａを充填し、コイル２３を第３の樹脂材料２６ａに埋没させた。第３の樹脂材料２６ａとして、第１樹脂材料と同一のエポキシ樹脂を用いた。

次に、第３の樹脂材料２６ａが充填されたスロット２２を、１８０℃の温度で１時間熱処理した。前記熱処理により、第２の樹脂塗膜２５ａから溶融した第２の樹脂材料が硬化し、絶縁被覆層２４の上に樹脂層２５が形成された。また、前記熱処理により、コイル２３が埋設された第３の樹脂材料２６ａが硬化し、充填層２６が形成された。

以上により、スロット２２内に絶縁被覆層２４と樹脂層２５と充填層２６とが形成されるとともに、該充填層２６に埋設されたコイル２３が、該充填層２６と該樹脂層２５と該絶縁被覆層２４を介してスロット２２に一体化されて固着された電動機用ステータ２１を得た。

次に、本実施例で得られた電動機用ステータ２１に対して、実施例１と全く同一にして、振動耐久試験を行った。本実施例の電動機用ステータ２１において、クラックは観察されなかった。

次に、本実施例で得られた電動機用ステータ２１に対して、実施例１と全く同一にして、放熱性試験を行った。本実施例の電動機用ステータ２１の表面温度は１１０℃であった。

本実施例では、実施例２と全く同一にして、積層電磁鋼板製の環状体からなるステータコア２１ａのスロット２２の壁面に、絶縁被覆層２４と第２の樹脂塗膜２５ａとを形成した。

次に、絶縁被覆層２４及び第２の樹脂塗膜２５ａが形成されたスロット２２を、１２０℃の温度で１０分間熱処理した。前記熱処理により、第２の樹脂塗膜２５ａが半硬化状態になり、より安定化された。

次に、絶縁被覆層２４及び半硬化状態の第２の樹脂塗膜２５ａが形成されたスロット２２内に、絶縁被膜で被覆され０．５ｍｍの直径を有する導線からなるコイル２３を挿入し収容した。

次に、実施例２と全く同一にして、コイル２３が収容されたスロット２２内に第３の樹脂材料２６ａを充填し、コイル２３を第３の樹脂材料２６ａに埋没させた。

次に、第３の樹脂材料２６ａが充填されたスロット２２を、実施例２と全く同一にして熱処理した。以上により、スロット２２内に絶縁被覆層２４と樹脂層２５と充填層２６とが形成されるとともに、該充填層２６に埋設されたコイル２３が、該充填層２６と該樹脂層２５と該絶縁被覆層２４を介してスロット２２に一体化されて固着された電動機用ステータ２１を得た。

次に、本実施例で得られた電動機用ステータ２１に対して、実施例１と全く同一にして、振動耐久試験を行った。本実施例の電動機用ステータ２１において、クラックは観察されなかった。

次に、本実施例で得られた電動機用ステータ２１に対して、実施例１と全く同一にして、放熱性試験を行った。本実施例の電動機用ステータ２１の表面温度は１１０℃であった。
〔比較例〕
本比較例では、まず、積層電磁鋼板製の環状体からなる電動機用ステータのスロットの壁面に、紙と樹脂材料とを複合化してなる絶縁紙を挿入した。

次に、絶縁紙が挿入されたスロット内に、絶縁被膜で被覆され０．５ｍｍの直径を有する導線からなるコイルを挿入し収容した。

次に、コイルが収容されたスロット内に、絶縁ワニスとしての不飽和ポリエステルワニスを滴下しながら１５０℃の温度で１時間加熱した後、さらに、該絶縁ワニスを滴下し、１８０℃の温度で１時間加熱した。前記加熱により、絶縁ワニスが硬化し、絶縁ワニスでコイルが絶縁紙に一体化された電動機用ステータを得た。

次に、本比較例で得られた電動機用ステータに対して、実施例１と全く同一にして、振動耐久試験を行った。本比較例の電動機用ステータでは、絶縁紙と絶縁ワニスとの間にクラックが観察された。

次に、本比較例で得られた電動機用ステータに対して、実施例１と全く同一にして、放熱性試験を行った。本比較例の電動機用ステータの表面温度は１３０℃であった。

前記振動耐久試験の結果から、実施例１の電動機用ステータ１１及び実施例２，３の電動機用ステータ２１は、コイル１３，２３がスロット１２，２２内で移動することを防ぐことができることが明らかである。一方、比較例の電動機用ステータは、コイルがスロット内で移動することを防ぐことができないことが明らかである。

また、前記放熱性試験の結果から、実施例１の電動機用ステータ１１及び実施例２，３の電動機用ステータ２１は、比較例の電動機用ステータと比較して、高い放熱性を備えることが明らかである。

１１…電動機用ステータ又はロータ、 １２…スロット、 １３…コイル、 １４…絶縁被覆層、 １５…充填層、 ２１…電動機用ステータ又はロータ、 ２２…スロット、 ２３…コイル、 ２４…絶縁被覆層、 ２５…樹脂層、 ２６…充填層。

Claims (15)

1. スロット内にコイルを備える電動機用ステータ又はロータにおいて、
   該スロットの壁面を被覆する第１の樹脂材料からなる絶縁被覆層と、
   該絶縁被覆層で被覆されたスロット内に充填された第２の樹脂材料からなる充填層と、
   該充填層に埋設され、該充填層及び該絶縁被覆層を介して該スロットに一体化されたコイルとを備えることを特徴とする電動機用ステータ又はロータ。
2. 第１の樹脂材料は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１記載の電動機用ステータ又はロータ。
3. 第２の樹脂材料は、第１の樹脂材料と同一樹脂であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動機用ステータ又はロータ。
4. スロット内にコイルを備える電動機用ステータ又はロータにおいて、
   該スロットの壁面を被覆する第１の樹脂材料からなる絶縁被覆層と、
   該絶縁被覆層上に設けられた第２の樹脂材料からなる樹脂層と、
   該絶縁被覆層及び該樹脂層で被覆されたスロット内に充填された第３の樹脂材料からなる充填層と、
   該充填層と該樹脂層と該絶縁被覆層とを介して該スロットに一体化されたコイルとを備えることを特徴とする電動機用ステータ又はロータ。
5. 第１の樹脂材料は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項４記載の電動機用ステータ又はロータ。
6. 第２の樹脂材料及び第３の樹脂材料は、第１の樹脂材料と同一樹脂であることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の電動機用ステータ又はロータ。
7. 前記樹脂材料は、該樹脂材料よりも高い熱伝導性を備える添加物を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の電動機用ステータ又はロータ。
8. スロット内にコイルを備える電動機用ステータ又はロータの製造方法において、
   該スロットの壁面を第１の樹脂材料で被覆する工程と、
   第１の樹脂材料で被覆されたスロット内に該コイルを収容する工程と、
   第１の樹脂材料で被覆されたスロット内に第２の樹脂材料を充填する工程と、
   該コイルが収容されるとともに第２の樹脂材料が充填されたスロットを熱処理して、該スロットの壁面を被覆する絶縁被覆層と、該絶縁被覆層の上に該コイルを埋設させる充填層とを形成すると共に、該絶縁被覆層及び該充填層を介して該コイルを該スロットに一体化する工程とを備えることを特徴とする電動機用ステータ又はロータの製造方法。
9. 第１の樹脂材料は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項８記載の電動機用ステータ又はロータの製造方法。
10. 第２の樹脂材料は、第１の樹脂材料と同一樹脂であることを特徴とする請求項８又は請求項９記載の電動機用ステータ又はロータの製造方法。
11. スロット内にコイルを備える電動機用ステータ又はロータの製造方法において、
    該スロットの壁面を第１の樹脂材料で被覆した後、熱処理して絶縁被覆層を形成する工程と、
    該絶縁被覆層を第２の樹脂材料で被覆する工程と、
    該絶縁被覆層及び第２の樹脂材料で被覆されたスロット内に該コイルを収容する工程と、
    該絶縁被覆層及び第２の樹脂材料で被覆されたスロット内に第３の樹脂材料を充填する工程と、
    該コイルが収容されるとともに第３の樹脂材料が充填されたスロットを熱処理して、該絶縁被覆層を被覆する樹脂層と、該樹脂層の上に該コイルを埋設させる充填層とを形成すると共に、該絶縁被覆層と該樹脂層と該充填層とを介して該コイルを該スロットに一体化する工程とを備えることを特徴とする電動機用ステータ又はロータの製造方法。
12. 第１の樹脂材料は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１１記載の電動機用ステータ又はロータの製造方法。
13. 第２の樹脂材料及び第３の樹脂材料は、第１の樹脂材料と同一樹脂であることを特徴とする請求項１１又は請求項１２記載の電動機用ステータ又はロータの製造方法。
14. 前記樹脂材料は、該樹脂材料よりも高い熱伝導性を備える添加物を含有することを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれか１項に記載の電動機用ステータ又はロータの製造方法。
15. 前記熱処理は、前記コイルを前記スロットの壁面に押圧した状態で行うことを特徴とする請求項８乃至請求項１４のいずれか１項に記載の電動機用ステータ又はロータの製造方法。

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