JP2012228084A

JP2012228084A - 密封ステータおよび密封ロータ

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Publication number: JP2012228084A
Application number: JP2011094090A
Authority: JP
Inventors: Mineo Takahashi; 岑夫高橋; Takeo Masumoto; 武雄桝本
Original assignee: KOWA SHOJI KK
Current assignee: KOWA SHOJI KK
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2031-04-20
Also published as: JP5917823B2

Abstract

【課題】被覆材の厚さを小さくすることができる密封ステータを提供する。
【解決手段】ステータ３のステータ鉄心１にステータコイル２が巻回され、ステータコイル２部にシリコン樹脂からなる充填材４が充填され、ステータ３および充填材４からなる円筒状体の両端部にリング部材５が設けられ，リング部材５の内周フランジ部５ａと外周フランジ部５ｂとの間の開口部はステータ３の軸方向に開口し、ステータ３および充填材４からなる円筒状体並びにリング部材５の内周フランジ部５ａの内周面が内周被覆材６により覆われ、ステータ３および充填材４からなる円筒状体並びにリング部材５の外周フランジ部５ｂの外周面が外周被覆材７により覆われ、リング部材５の内周フランジ部５ａと内周被覆材６の端部とが耐密溶接により接合され、リング部材５の外周フランジ部５ｂと外周被覆材７の端部とが耐密溶接により接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は電動機のステータを密封した密封ステータおよび電動機のロータを密封した密封ロータに関するものである。

従来の密封ステータ、密封ロータにおいては、特許文献１に示されるように、ステータ鉄心とステータコイルとを有するステータ、ロータをそれぞれ第１、第２の被覆材で包み、第１の被覆材の端部と第２の被覆材の端部とを耐密溶接により接合している。

特開２００１−８６６６７号公報

しかし、このような密封ステータ、密封ロータにおいては、第１の被覆材の端部と第２の被覆材の端部とを耐密溶接により接合するには、第１、第２の被覆材の厚さを所定値すなわち２００μｍ以上にする必要がある。このため、電動機のステータ鉄心の内周面とロータの外周面との間の磁気回路のギャップが大きくなり、電動機の効率が低くなる。

本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、被覆材の厚さを小さくすることができる密封ステータ、密封ロータを提供することを目的とする。

この目的を達成するため、発明の実施形態は、密封ステータにおいて、ステータ鉄心にステータコイルが巻回されたステータと、上記ステータコイル部に充填された充填材と、上記ステータおよび上記充填材からなる円筒状体の両端部に設けられかつ内周フランジ部および外周フランジ部を有するリング部材と、上記円筒状体および上記内周フランジ部の内周面を覆い、かつ端部が上記内周フランジ部と耐密溶接により接合された内周被覆材と、上記円筒状体および上記外周フランジ部の外周面を覆い、かつ端部が上記外周フランジ部と耐密溶接により接合された外周被覆材とを有し、上記内周フランジ部の厚さが上記内周被覆材の厚さよりも大きいことを特徴とする。

また、上記内周被覆材の端部を上記内周フランジ部の外周面側に曲げたことを特徴としてもよい。
また、上記内周フランジ部の先端部に密閉材を設け、上記内周被覆材の端部を上記内周フランジ部の外周面側に曲げ、上記内周被覆材の端部により上記密閉材を覆ったことを特徴としてもよい。
また、上記内周被覆材の外側面に耐磨耗性を有する膜を積層したことを特徴としてもよい。

また、発明の実施形態は、密封ロータにおいて、ロータと、上記ロータの両端部に設けられかつ内周フランジ部および外周フランジ部を有するリング部材と、上記ロータおよび上記内周フランジ部の内周面を覆い、かつ端部が上記内周フランジ部と耐密溶接により接合された内周被覆材と、上記ロータおよび上記外周フランジ部の外周面を覆い、かつ端部が上記外周フランジ部と耐密溶接により接合された外周被覆材とを有し、上記外周フランジ部の厚さが上記外周被覆材の厚さよりも大きいことを特徴とする

本発明に係る密封ステータにおいては、内周フランジ部と内周被覆材の端部とが耐密溶接により接合されており、リング部材の内周フランジ部の厚さが内周被覆材の厚さよりも大きいから、内周被覆材の厚さを小さくすることができる。

また、内周被覆材の端部を内周フランジ部の外周面側に曲げたことを特徴とするときには、内周フランジ部と内周被覆材との耐密溶接部に液が浸入するのを防止することができるから、内周フランジ部と内周被覆材との耐密溶接部に隙間腐食が発生するのを防止することができる。
また、内周フランジ部の先端部に密閉材を設け、内周被覆材の端部を内周フランジ部の外周面側に曲げ、内周被覆材の端部により密閉材を覆ったことを特徴とするときには、外周フランジ部と外周被覆材との耐密溶接部に液が浸入するのを確実に防止することができるから、外周フランジ部と外周被覆材との耐密溶接部に隙間腐食が発生するのを確実に防止することができる。
また、内周被覆材の外側面に耐磨耗性を有する膜を積層したことを特徴とするときには、異物による内周被覆材の損傷を防止することができる。

また、本発明に係る密封ロータにおいては、外周フランジ部と外周被覆材の端部とが耐密溶接により接合されており、外周フランジ部の厚さが外周被覆材の厚さよりも大きいから、外周被覆材の厚さを小さくすることができる。

図１は本発明の実施の形態に係る密封ステータを示す概略断面図である。図２は本発明の実施の形態に係る密封ロータを示す概略断面図である。図３は電動機を示す概略断面図である。図４は本発明の他の実施の形態に係る密封ステータの一部を示す断面図である。図５は本発明の他の実施の形態に係る密封ステータの一部を示す断面図である。図６は本発明の他の実施の形態に係る密封ステータの一部を示す断面図である。

図１により本発明の実施の形態に係る密封ステータ８を説明する。ステータ鉄心１にステータコイル２が巻回されている。ステータ鉄心１とステータコイル２とでステータ３が構成されている。ステータコイル２部にシリコン樹脂からなる充填材４が充填されている。ステータ３および充填材４によって円筒状体が構成されている。ステータ３および充填材４からなる円筒状体の両端部にリング部材５が設けられている。リング部材５は断面がコ字状であり、環状板の内周部に内周フランジ部５ａが設けられ、環状板の外周部に外周フランジ部５ｂが設けられている。リング部材５の内周フランジ部５ａの内径はステータ３および充填材４からなる円筒状体の内径と同一であり、リング部材５の外周フランジ部５ｂの外径はステータ３および充填材４からなる円筒状体の外径と同一である。リング部材５の内周フランジ部５ａと外周フランジ部５ｂとの間の開口部はステータ３の軸方向（図１紙面左右方向）に開口している。リング部材５はオーステナイト組織のステンレス鋼からなり、リング部材５の内周フランジ部５ａ、外周フランジ部５ｂの厚さは１〜１．５ｍｍたとえば１．２ｍｍである。ステータ３および充填材４からなる円筒状体並びにリング部材５の内周フランジ部５ａの内周面が内周被覆材６により覆われている。ステータ３および充填材４からなる円筒状体並びにリング部材５の外周フランジ部５ｂの外周面が外周被覆材７により覆われている。内周被覆材６、外周被覆材７はオーステナイト組織のステンレス鋼からなり、内周被覆材６、外周被覆材７の厚さは４０〜９０μｍたとえば６０μｍである。すなわち、リング部材５の内周フランジ部５ａ、外周フランジ部５ｂの厚さは内周被覆材６、外周被覆材７の厚さよりも大きい。リング部材５の内周フランジ部５ａと内周被覆材６の端部とが耐密溶接により接合されている。リング部材５の外周フランジ部５ｂと外周被覆材７の端部とが耐密溶接により接合されている。ステータコイル２の導線（図示せず）はリング部材５の環状板を耐密に貫通している。

図１に示した密封ステータ８の製造方法について説明する。まず、ステータ３および充填材４からなる円筒状体の両端部にリング部材５を設ける。つぎに、ステータ３および充填材４からなる円筒状体並びにリング部材５の内周フランジ部５ａの内周面を内周被覆材６により覆い、またステータ３および充填材４からなる円筒状体並びにリング部材５の外周フランジ部５ｂの外周面を外周被覆材７により覆う。つぎに、リング部材５の内周フランジ部５ａと内周被覆材６の端部とを耐密溶接により接合し、リング部材５の外周フランジ部５ｂと外周被覆材７の端部とを耐密溶接により接合する。この耐密溶接は周波数１０００〜１００００Ｈｚ、実効電流値１０００〜３００００Ａの交流または直流を印加するシーム溶接により行なう。つぎに、内周被覆材６、外周被覆材７の外面に流体圧を作用させるとともに、リング部材５の環状板に設けた真空接続口（図示せず）に真空装置を接続して、リング部材５および内周被覆材６、外周被覆材７により密封された部分を真空としたのち、真空接続口に封止栓を設ける。

つぎに、図２により本発明の実施の形態に係る密封ロータ１５を説明する。ロータ１１の両端部にリング部材１２が設けられている。リング部材１２は断面がコ字状であり、環状板の内周部に内周フランジ部１２ａが設けられ、環状板の外周部に外周フランジ部１２ｂが設けられている。リング部材１２の内周フランジ部１２ａの内径はロータ１１の内径と同一であり、リング部材１２の外周フランジ部１２ｂの外径はロータ１１の外径と同一である。リング部材１２の内周フランジ部１２ａと外周フランジ部１２ｂとの間の開口部はロータ１１の軸方向（図２紙面左右方向）に開口している。リング部材１２はオーステナイト組織のステンレス鋼からなり、リング部材１２の内周フランジ部１２ａ、外周フランジ部１２ｂの厚さは１〜１．５ｍｍたとえば１．２ｍｍである。ロータ１１およびリング部材１２の内周フランジ部１１ａの内周面が内周被覆材１３により覆われている。ロータ１１およびリング部材１２の外周フランジ部１２ｂの外周面が外周被覆材１４により覆われている。内周被覆材１３、外周被覆材１４はオーステナイト組織のステンレス鋼からなり、内周被覆材１３、外周被覆材１４の厚さは４０〜９０μｍたとえば６０μｍである。すなわち、リング部材１２の内周フランジ部１２ａ、外周フランジ部１２ｂの厚さは内周被覆材１３、外周被覆材１４の厚さよりも大きい。リング部材１２の内周フランジ部１２ａと内周被覆材１３の端部とが耐密溶接により接合されている。リング部材１２の外周フランジ部１２ｂと外周被覆材１４の端部とが耐密溶接により接合されている。

図２に示した密封ロータ１５の製造方法について説明する。まず、ロータ１１の両端部にリング部材１２を設ける。つぎに、ロータ１１およびリング部材１２の内周フランジ部１２ａの内周面を内周被覆材１３により覆い、またロータ１１およびリング部材１２の外周フランジ部１２ｂの外周面を外周被覆材１４により覆う。つぎに、リング部材１２の内周フランジ部１２ａと内周被覆材１３の端部とを耐密溶接により接合し、リング部材１２の外周フランジ部１２ｂと外周被覆材１４の端部とを耐密溶接により接合する。この耐密溶接は周波数２０００〜８０００Ｈｚ、実効電流値１０００〜１２０００Ａの交流を印加するシーム溶接により行なう。つぎに、内周被覆材１３、外周被覆材１４の外面に流体圧を作用させるとともに、リング部材１２の環状板に設けた真空接続口（図示せず）に真空装置を接続して、リング部材１２および内周被覆材１３、外周被覆材１４により密封された部分を真空としたのち、真空接続口に封止栓を設ける。

図３により電動機を説明する。オーステナイト組織のステンレス鋼からなるケーシング２１にオーステナイト組織のステンレス鋼からなる回転軸２２が軸受２３、２４を介してケーシング２１に回転可能に支持されている。ケーシング２１に密封ステータ８が取り付けられている。回転軸２２に密封ロータ１５が取り付けられている。

図１に示した密封ステータ８においては、リング部材５の内周フランジ部５ａ、外周フランジ部５ｂと内周被覆材６、外周被覆材７の端部とが耐密溶接により接合されており、リング部材５の内周フランジ部５ａ、外周フランジ部５ｂの厚さが内周被覆材６、外周被覆材７の厚さよりも大きいから、内周被覆材６の端部と外周被覆材７の端部とを直接耐密溶接により接合する場合と比較して、内周被覆材６、外周被覆材７の厚さを小さくすることができる。

また、図２に示した密封ロータ１５においては、リング部材１２の内周フランジ部１２ａ、外周フランジ部１２ｂと内周被覆材１３、外周被覆材１４の端部とが耐密溶接により接合されており、リング部材１２の内周フランジ部１２ａ、外周フランジ部１２ｂの厚さが内周被覆材１３、外周被覆材１４の厚さよりも大きいから、内周被覆材１３の端部と外周被覆材１４の端部とを直接耐密溶接により接合する場合と比較して、内周被覆材１３、外周被覆材１４の厚さを小さくすることができる。

また、図３に示した電動機においては、密封ステータ８の内周被覆材６の厚さおよび密封ロータ１５の外周被覆材１４の厚さを小さくすることができるから、ステータ鉄心１の内周面とロータ１１の外周面との間の磁気回路のギャップを小さくすることができるので、効率が高くなる。

なお、内周被覆材６、外周被覆材１４の外側面に厚さが３〜４０μｍたとえば２０μｍの耐磨耗性を有する膜を積層すれば、異物による内周被覆材６、外周被覆材１４の損傷を防止することができる。

つぎに、図４により本発明の他の実施の形態に係る密封ステータを説明する。内周被覆材６の端部がリング部材５の内周フランジ部５ａの外周面側に曲げられている。

同様に、図示しないが、外周被覆材７の端部がリング部材５の外周フランジ部５ｂの内周面側に曲げられている。また、図示しないが、内周被覆材１３の端部がリング部材１２の内周フランジ部１２ａの外周面側に曲げられ、外周被覆材１４の端部がリング部材１２の外周フランジ部１２ｂの内周面側に曲げられている。

この密封ステータ、密封ロータにおいては、リング部材５の内周フランジ部５ａと内周被覆材６の耐密溶接部、リング部材５の外周フランジ部５ｂと外周被覆材７との耐密溶接部、リング部材１２の内周フランジ部１２ａと内周被覆材１３との耐密溶接部、リング部材１２の外周フランジ部１２ｂと外周被覆材１４との耐密溶接部に液が浸入するのを防止することができるから、リング部材５の内周フランジ部５ａと内周被覆材６の耐密溶接部、リング部材５の外周フランジ部５ｂと外周被覆材７との耐密溶接部、リング部材１２の内周フランジ部１２ａと内周被覆材１３との耐密溶接部、リング部材１２の外周フランジ部１２ｂと外周被覆材１４との耐密溶接部に隙間腐食が発生するのを防止することができる。

つぎに、図５により本発明の他の実施の形態に係る密封ステータを説明する。リング部材５の内周フランジ部５ａの先端部にシリコン樹脂からなる密閉材３１が設けられている。内周被覆材６の端部がリング部材５の内周フランジ部５ａの外周面側に曲げられ、内周被覆材６の端部が密閉材３１を覆っている。

同様に、図示しないが、リング部材５の外周フランジ部５ｂの先端部にシリコン樹脂からなる密閉材が設けられ、外周被覆材７の端部がリング部材５の外周フランジ部５ｂの内周面側に曲げられ、外周被覆材７の端部が密閉材を覆っている。また、図示しないが、リング部材１２の内周フランジ部１２ａ、外周フランジ部１２ｂの先端部にシリコン樹脂からなる密閉材が設けられ、内周被覆材１３の端部がリング部材１２の内周フランジ部１２ａの外周面側に曲げられ、外周被覆材１４の端部がリング部材１２の外周フランジ部１２ｂの内周面側に曲げられ、内周被覆材１３、外周被覆材１４の端部が密閉材を覆っている。

この密封ステータ、密封ロータにおいては、リング部材５の内周フランジ部５ａと内周被覆材６の耐密溶接部、リング部材５の外周フランジ部５ｂと外周被覆材７との耐密溶接部、リング部材１２の内周フランジ部１２ａと内周被覆材１３との耐密溶接部、リング部材１２の外周フランジ部１２ｂと外周被覆材１４との耐密溶接部に液が浸入するのを確実に防止することができるから、リング部材５の内周フランジ部５ａと内周被覆材６の耐密溶接部、リング部材５の外周フランジ部５ｂと外周被覆材７との耐密溶接部、リング部材１２の内周フランジ部１２ａと内周被覆材１３との耐密溶接部、リング部材１２の外周フランジ部１２ｂと外周被覆材１４との耐密溶接部に隙間腐食が発生するのを確実に防止することができる。

つぎに、図６により本発明の他の実施の形態に係る密封ステータを説明する。リング部材５の内周フランジ部５ａの内周面の先端部に段差部４１が設けられている。内周被覆材６の端部がリング部材５の内周フランジ部５ａの外周面側に曲げられている。この場合、段差部４１が内周被覆材６によって覆われている。円環状のクリップ４２がリング部材５の内周フランジ部５ａの先端部に設けられている。すなわち、内周フランジ部５ａの先端部とクリップ４２との間に内周被覆材６が挟まれている。内周被覆材６の外側面とクリップ４２の内周面とは同一の円筒面上ある。すなわち、内周被覆材６の外側面の直径とクリップ４２の内周面の直径とは等しい。

この密封ステータにおいては、リング部材５の内周フランジ部５ａと内周被覆材６の耐密溶接部に液が浸入するのを確実に防止することができるから、リング部材５の内周フランジ部５ａと内周被覆材６の耐密溶接部に隙間腐食が発生するのを確実に防止することができる。

なお、上述実施の形態においては、内周被覆材６、外周被覆材７、内周被覆材１３、外周被覆材１４の厚さを４０〜９０μｍとし、耐磨耗性を有する膜の厚さを３〜４０μｍとしたが、これらはあくまでも例示であって、内周被覆材６、外周被覆材７、内周被覆材１３、外周被覆材１４の厚さ、耐磨耗性を有する膜の厚さは適宜決定することができる。

また、上述実施の形態においては、内周被覆材６、外周被覆材７、内周被覆材１３、外周被覆材１４の厚さをたとえば６０μｍとしたが、外周被覆材７の厚さを内周被覆材６の厚さよりも大きくしてもよく、内周被覆材１３の厚さを外周被覆材１４の厚さよりも大きくしてもよい。

また、上述実施の形態においては、リング部材５、１２の厚さを１〜１．５ｍｍとしたが、これらはあくまでも例示であって、リング部材５、１２の厚さは適宜決定することができる。

また、上述実施の形態においては、リング部材５、１２、内周被覆材６、外周被覆材７、内周被覆材１３、外周被覆材１４、ケーシング２１、回転軸２４がオーステナイト組織のステンレス鋼からなる場合について説明したが、他の非磁性材料からなるリング部材、内周被覆材、外周被覆材、ケーシング、回転軸を用いることができる。

また、上述実施の形態においては、回転軸２２に密封ロータ１５を取り付けたが、回転軸２２に通常のロータを取り付けてもよい。

また、上述実施の形態においては、リング部材５および内周被覆材６、外周被覆材７により密封された部分、リング部材１２および内周被覆材１３、外周被覆材１４により密封された部分を真空としたが、リング部材５および内周被覆材６、外周被覆材７により密封された部分、リング部材１２および内周被覆材１３、外周被覆材１４により密封された部分を真空としなくともよい。

１…ステータ鉄心、２…ステータコイル、３…ステータ、４…充填材、５…リング部材、６…内周被覆材、７…外周被覆材、８…密封ステータ、１１…ロータ、１２…リング部材、１３…内周被覆材、１４…外周被覆材、１５…密封ロータ、２１…ケーシング、２２…回転軸

Claims

ステータ鉄心にステータコイルが巻回されたステータと、
上記ステータコイル部に充填された充填材と、
上記ステータおよび上記充填材からなる円筒状体の両端部に設けられかつ内周フランジ部および外周フランジ部を有するリング部材と、
上記円筒状体および上記内周フランジ部の内周面を覆い、かつ端部が上記内周フランジ部と耐密溶接により接合された内周被覆材と、
上記円筒状体および上記外周フランジ部の外周面を覆い、かつ端部が上記外周フランジ部と耐密溶接により接合された外周被覆材とを有し、
上記内周フランジ部の厚さが上記内周被覆材の厚さよりも大きい
ことを特徴とする密封ステータ。
上記内周被覆材の端部を上記内周フランジ部の外周面側に曲げたことを特徴とする請求項１に記載の密封ステータ。
上記内周フランジ部の先端部に密閉材を設け、上記内周被覆材の端部を上記内周フランジ部の外周面側に曲げ、上記内周被覆材の端部により上記密閉材を覆ったことを特徴とする請求項１に記載の密封ステータ。
上記内周被覆材の外側面に耐磨耗性を有する膜を積層したことを特徴とする請求項１、２または３に記載の密封ステータ。
ロータと、
上記ロータの両端部に設けられかつ内周フランジ部および外周フランジ部を有するリング部材と、
上記ロータおよび上記内周フランジ部の内周面を覆い、かつ端部が上記内周フランジ部と耐密溶接により接合された内周被覆材と、
上記ロータおよび上記外周フランジ部の外周面を覆い、かつ端部が上記外周フランジ部と耐密溶接により接合された外周被覆材とを有し、
上記外周フランジ部の厚さが上記外周被覆材の厚さよりも大きい
ことを特徴とする密封ロータ。