JP2016171636A - ステータおよびステータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータの貫通孔を容易にシールする。
【解決手段】ステータ（１０）は、ステータコア（１１）と、ステータコアの両端に配置された一対のハウジング（３１、３２）と、ステータコアに形成された貫通孔（１７）に挿入されるロッド（１８）と、ハウジングの貫通孔（３７）に挿入されると共にステータコアの両端面から突出したロッドの突出部に結合して、ステータコアとハウジングとを締結するボルト（１９）とを含む。加熱により膨張して硬化するシール剤からなるシール部材（４１）がロッド周りに少なくとも部分的に配置される。
【選択図】図３Ｂ

Description

本発明は電動機のステータおよびその製造方法に関する。

特許文献１に開示される電動機のステータは、ステータコアと、ステータコアの両端部に配置された二つのハウジングとを含んでいる。ステータコアの周面近傍には複数の貫通孔が電動機の軸方向に延びるよう形成されている。これら貫通孔には、両端にネジ山部が形成されたロッドが挿入される。そして、二つのハウジングに形成された貫通孔にボルトをそれぞれ通してロッドのネジ山部に螺合し、それにより、ステータコアとハウジングとを締結している。特許文献１には、そのような構造を有する電動機が開示されている。

ところで、電動機には気密性および液密性が要求される。ステータコアは積層された鋼板から形成されるので、ハウジングおよびステータコアにそれぞれ形成された貫通孔は、積層された鋼板の間の隙間を通じて、電動機の内部空間に連通する可能性がある。このため、これら貫通孔周りをシールする必要がある。

特開２００６−６０５４号公報

しかしながら、一般に、ステータコアに形成された貫通孔と該貫通孔に挿入されたロッドとの間に十分なシール面積を確保することができない。その理由は、ステータコアに巻付けられたコイルとロッドとの間の絶縁を維持するために、貫通孔をステータコアの外周近傍に形成する必要があるためである。また、シール面積を確保するためには、ステータの外径を大きくする必要がある。しかしながら、この場合には、電動機が大型化すると共に、その製造費用も増すこととなる。

さらに、ステータコアに形成された貫通孔内部にシール剤を塗布してシールすることが考えられる。しかしながら、貫通孔は軸方向に細長いので、貫通孔の内部全体にシール剤を塗布する塗布作業には多大な時間がかかり、またそのような作業を自動化するのは困難である。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、貫通孔を容易にシールすることのできる、ステータおよびそのようなステータを製造する製造方法を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、ステータコアと、該ステータコアの両端に配置された一対のハウジングと、前記ステータコアに形成された貫通孔に挿入されるロッドと、前記ハウジングの貫通孔に挿入されると共に前記ステータコアの両端面から突出した前記ロッドの突出部に結合して、前記ステータコアと前記ハウジングとを締結するボルトと、を具備するステータにおいて、加熱により膨張して硬化するシール剤からなるシール部材が前記ロッド周りに少なくとも部分的に配置されるようにした、ステータが提供される。
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記シール部材は、前記ロッドの前記突出部周りに配置されるようにした。
３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記シール部材は、前記ステータコアの前記貫通孔と該貫通孔に挿入された前記ロッドとの間に配置されるようにした。
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかのステータを有する電動機が提供される。
５番目の発明によれば、ステータコアに形成された貫通孔にロッドを挿入し、前記ステータコアの両端に配置されるハウジングに形成された貫通孔にボルトを挿入し、加熱により膨張して硬化するシール剤からなるシール部材を前記ロッド周りに少なくとも部分的に配置し、前記ロッドの突出部と前記ボルトとを結合させ、それにより、前記ステータコアと前記ハウジングとを締結し、前記シール部材を加熱により膨張して硬化させる、ステータの製造方法が提供される。

１番目および５番目の発明においては、加熱により膨張して硬化するシール剤からなるシール部材をロッド周りに単に配置することにより、貫通孔とロッドとの間を容易にシールすることが可能となる。このため、このような作業を自動化するのも容易である。
２番目の発明においては、シール剤の量を少なくすることができる。
３番目の発明においては、貫通孔の内部全体を容易にシールすることができる。
４番目の発明においては、シール性の高い電動機を提供することができる。

添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれら目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明解になるであろう。

本発明に基づくステータを含む電動機の軸方向断面図である。 図１に示される電動機のステータの断面図である。 本発明の第一の実施形態におけるステータの部分拡大図である。 本発明の第一の実施形態におけるステータの他の部分拡大図である。 本発明の第二の実施形態におけるステータの部分拡大図である。 本発明の第二の実施形態におけるステータの他の部分拡大図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づくステータを含む電動機の軸方向断面図である。図１に示されるように、電動機１は、ステータ１０と、ステータ１０内に回転可能に配置されたロータ２０とを含んでいる。

図２は図１に示される電動機のステータの断面図である。簡潔にする目的で、図２においてはロータ２０および後述するハウジングの図示を省略している。図１および図２から分かるように、ステータ１０のステータコア１１は、八角形状の複数の磁性鋼板を積層することにより作成されている。

図２に示されるように、ステータ１０の内周面には複数、例えば十二個のスロット１５が等間隔で形成されている。隣接するスロット１５の間のステータティース１６には、コイル１２（図１を参照されたい）が絶縁紙を介して巻回されている。さらに、ステータコア１１の中心には中空孔１３が形成されている。

図１から分かるように、ステータコア１１の上端および下端には第一ハウジング３１および第二ハウジング３２がそれぞれ取付けられている。図１に示される第一ハウジング３１および第二ハウジング３２は断面Ｕ字形状の部材であるが、第一ハウジング３１および第二ハウジング３２が蓋状の部材であってもよい。本発明においては、ステータ１０のステータコア１１、第一ハウジング３１および第二ハウジング３２によって電動機１の外形が規定されている。

第一ハウジング３１および第二ハウジング３２の中心には、軸受２２、２３が配置された中心孔がそれぞれ形成されている。そして、これら軸受２２、２３は、ロータ２０の回転軸２１を回転可能に支持している。

図２に示されるように、ステータコア１１のスロット１５の半径方向外側には、複数の貫通孔１７が周方向に等間隔で形成されている。そして、図１から分かるように、これら貫通孔１７にはロッド１８がそれぞれ挿入されている。ロッド１８の両端部はステータコア１１から突出する突出部１８ａである。突出部１８ａにはネジ山部、例えば雌ネジ部が形成されているものとする。

また、第一ハウジング３１および第二ハウジング３２には、複数の貫通孔３７がステータコア１１の貫通孔１７に対応して形成されている。そして、ボルト１９が第一ハウジング３１および第二ハウジング３２の外方から貫通孔３７に挿入されて、突出部１８ａのネジ山部に螺合する。これにより、ステータコア１１と第一ハウジング３１および第二ハウジング３２とが互いに締結するようになる。なお、他の手法によりステータコア１１と第一ハウジング３１および第二ハウジング３２とを締結させてもよい。

ここで、図３Ａおよび図３Ｂは本発明の第一の実施形態におけるステータの部分拡大図である。なお、以下においては簡潔にする目的で、第一ハウジング３１とステータコア１１との間の締結箇所近傍について説明するが、第二ハウジング３２とステータコア１１との間の締結箇所についても同様であるものとする。また、以下の図面においては、理解を容易にするために、蓋状の第一ハウジング３１が図示されている。

図３Ａに示されるように、ステータコア１１に対面する第一ハウジング３１の接合面には、凹部３３が形成されている。図示されるように、凹部３３は、ロッド１８の突出部１８ａを含むように寸法決めされている。そして、シール部材４１が突出部１８ａ周りに配置されている。シール部材４１は、加熱により膨張して硬化するシール剤から形成されており、図３Ａには筒型のシール部材４１が示されている。

シール部材４１を形成するシール剤として、例えば熱硬化性のエポキシ樹脂内に膨張性フィラーを配合した材料などを用いることができる。膨張性フィラーとして、例えば、加熱により熱分解して気化して膨張する物質や、加熱により気化する液状の物質を樹脂等で包み込んだカプセルなどを用いることができる。

本発明においては、ステータコア１１にロッド１８を挿入した後で、ロッド１８の突出部１８ａにシール部材４１を取付ける。次いで、中空孔１３にロータ２０を配置した後で、第一ハウジング３１および第二ハウジング３２をステータコア１１の両端部に配置する。次いで、ボルト１９をロッド１８の突出部１８ａに螺合させて、ステータコア１１と第一ハウジング３１および第二ハウジング３２とを互いに締結させる。図３Ａにおいては、そのような状態のステータ１０および電動機１の一部分が示されている。

前述したように、ステータコア１１は複数の磁性鋼板を積層することにより作成されている。従って、隣接する磁性鋼板の間には微少な隙間が存在し得る。このため、図３Ａに矢印Ａ１で示されるように、液体などの流体が電動機１の外部から第一ハウジング３１とステータコア１１との間の隙間を通って浸入し、貫通孔１７に沿って進行する。そして、そのような流体は、ステータコア１１の或る場所で電磁鋼板の間の隙間を通って流入し、中空孔１３およびロータ２０に到達する可能性がある。

このため、本発明においては、シール部材４１を突出部１８ａ周りに配置した後で、電動機１全体を加熱する。シール部材４１を加熱すると、膨張性フィラーが膨張してシール部材の体積が増加する。これにより、図３Ｂに示されるように、シール部材４１が凹部３３全体を概ね塞ぎ、その状態で硬化するようになる。

従って、図３Ｂに矢印Ａ２で示されるように、液体などの流体が電動機１の外部から浸入したとしても、流体の流れはシール部材４１によって凹部３３内で停止される。それゆえ、そのような流体が中空孔１３およびロータ２０に到達するのを防止することができる。また、第一の実施形態においては、第一ハウジング３１の凹部３３内にシール部材４１が配置されている。従って、シール部材４１の量は比較的少なくて足りる。

さらに、図４Ａおよび図４Ｂは本発明の第二の実施形態におけるステータの部分拡大図である。これら図面から分かるように、第二の実施形態におけるステータコア１１の貫通孔１７の断面積は、第一の実施形態の場合よりも大きい。そして、第二の実施形態においては、シール部材４１は筒型に巻かれたシート状の部材であり、貫通孔１７内でロッド１８周りに巻付けられるように配置されている。シール部材４１が配置されるタイミングは前述したのと同様である。

この場合には、図４Ａに矢印Ｂ１で示されるように、液体などの流体が電動機１の外部から第一ハウジング３１とステータコア１１との間の隙間を通って凹部３３まで浸入し、貫通孔１７に沿って進行する。そして、そのような流体は、ステータコア１１の或る場所で電磁鋼板の間の隙間を通って流入し、中空孔１３およびロータ２０に到達する可能性がある。

第二の実施形態においても、シール部材４１をロッド１８周りに配置した後で、電動機１全体を加熱する。これにより、図４Ｂに示されるように、シール部材４１が加熱により膨張して硬化し、ロッド１８と貫通孔１７との間の隙間を概ね塞ぐようになる。従って、図４Ｂに矢印Ｂ２で示されるように、液体などの流体が電動機１の外部から浸入したとしても、流体の流れはシール部材４１によって貫通孔１７の上端で停止される。それゆえ、前述したのと同様な効果が得られるのが分かるであろう。また、第二の実施形態においては、シール部材４１が貫通孔１７とロッド１８との間の隙間全体にシール部材４１が配置されている。従って、貫通孔１７の内部全体を容易にシールできるのが分かるであろう。

このように、本発明においては、加熱により膨張して硬化するシール剤からなるシール部材４１をロッド１８周りに単に配置することにより、貫通孔１７の位置に関わらずに、ロッド周りを容易にシールすることが可能となる。このため、シール部材４１をロッド１８の突出部１８ａまたはロッド１８と貫通孔１７との間に配置する配置作業を自動化することもできる。

さらに、電動機のステータのコイルにワニスを含浸させる際に、コイルなどを加熱するのが一般的に行われている。従って、シール部材４１を膨張させて硬化させる加熱作用と、コイルの加熱作用とを兼ねることができるので、シール部材４１のみの加熱工程を別途設ける必要がない。このため、追加の設備および追加の時間を必要とすることなしに、シール性の高いステータ１０および電動機１を提供できる。

典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、前述した変更および種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。

１ 電動機
１０ ステータ
１１ ステータコア
１２ コイル
１３ 中空孔
１５ スロット
１６ ステータティース
１７ 貫通孔
１８ ロッド
１８ａ 突出部
１９ ボルト
２０ ロータ
２１ 回転軸
２２、２３ 軸受
３１ 第一ハウジング
３２ 第二ハウジング
３３ 凹部
３７ 貫通孔
４１ シール部材

Claims (5)

1. ステータコア（１１）と、
   該ステータコアの両端に配置された一対のハウジング（３１、３２）と、
   前記ステータコアに形成された貫通孔（１７）に挿入されるロッド（１８）と、
   前記ハウジングの貫通孔（３７）に挿入されると共に前記ステータコアの両端面から突出した前記ロッドの突出部に結合して、前記ステータコアと前記ハウジングとを締結するボルト（１９）と、を具備するステータ（１０）において、
   加熱により膨張して硬化するシール剤からなるシール部材（４１）が前記ロッド周りに少なくとも部分的に配置されるようにした、ステータ。
2. 前記シール部材は、前記ロッドの前記突出部周りに配置されるようにした、請求項１に記載のステータ。
3. 前記シール部材は、前記ステータコアの前記貫通孔と該貫通孔に挿入された前記ロッドとの間に配置されるようにした、請求項１に記載のステータ。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のステータを有する電動機（１）。
5. ステータコア（１１）に形成された貫通孔（１７）にロッド（１８）を挿入し、
   加熱により膨張して硬化するシール剤からなるシール部材（４１）を前記ロッド周りに少なくとも部分的に配置し、
   前記ステータコアの両端に配置されるハウジング（３１、３２）に形成された貫通孔（３７）にボルト（１９）を挿入し、
   前記ロッドの突出部（１８）と前記ボルトとを結合させ、それにより、前記ステータコアと前記ハウジングとを締結し、
   前記シール部材を加熱により膨張して硬化させる、ステータ（１０）の製造方法。

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