JP5434316B2 - 回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ＡＣサーボモータのような回転電機に関するもので、特に固定子コイルの冷却に関するものである。

従来の回転電機は、固定子鉄心に装着された板状導体からなる固定子コイルにおいて発生した熱を、負荷側ブラケットを通して、効果的に放熱し、冷却効果を向上し、固定子コイルの許容温度に対してより大きな通電を可能として、定格出力を向上しているものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−５０８５３号公報（図１、図２）

しかしながら、特許文献１に示した従来の回転電機においては、固定子コイルにおいて発生した熱を、負荷側ブラケットを通して、効果的に放熱し、冷却効果を向上させているが、絶縁被膜を有する銅板をプレスで打ち抜いて製作された固定子コイルを用いているため高価であるという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、安価で、絶縁性能を確保しながら、固定子コイルにおいて発生した熱を効果的に放熱して、冷却効果を向上させた回転電機を提供することを目的とするものである。

上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、固定子鉄心と、ボビンに巻回されて前記固定子鉄心に装着される固定子コイルとを備えた固定子と、前記固定子の負荷側に取付けられた負荷側ブラケットと、前記負荷側ブラケットに回転自在に支持された回転子とを備え、前記負荷側ブラケットは、ボビンの負荷側部を嵌合するリング状の溝を有し、前記ボビンは、セラミック製であり、前記ボビンの負荷側部は、前記負荷側ブラケットの溝に嵌合し、前記ボビンの負荷側部の外周面は、負荷側ブラケットの溝に密着し、前記固定子コイルは、ボビンの負荷側部の巻回部に段差を有し、固定子コイルの負荷側部の端面が巻線の層の段差がない、前記回転子の回転軸に対して垂直な、テーパのない略一平面となるような略平坦に巻回されていることを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明は、前記ボビンの負荷側部の外周面が、略円筒面を形成することを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、前記固定子コイルは、固定子コイルの負荷側部の端面が、略平坦に成形されていることを特徴とするものである。

請求項１に記載の発明によると、前記ボビンは、セラミック製にて形成されているので、絶縁性能を確保することができる。前記固定子コイルは、従来の巻線を用いて安価に巻回することができる。前記外周面は、前記溝に密着し、セラミックは熱伝導性能が高いので、前記固定子コイルにおいて発生した熱を効果的に放熱して、冷却効果を向上し、前記固定子コイルの許容温度に対してより大きな通電を可能として、定格出力を格段に向上する回転電機を提供することができる。また、前記固定子コイルは、固定子コイルの負荷側部の端面が巻線の層の段差がない略平坦に巻回されているので、前記外周面に加えて、前記端面は、絶縁体を介して、前記負荷側ブラケットの前記溝に密着することができ、前記固定子コイルにおいて発生した熱を効果的に放熱して、冷却効果をさらに向上し、前記固定子コイルの許容温度に対してより大きな通電を可能として、定格出力を格段に向上する回転電機を提供することができる。また、負荷側ブラケットの溝の回転軸方向の底面も、前記回転軸に対して垂直な、テーパのない略一平面となるので、加工が容易となる。

請求項２に記載の発明によると、前記負荷側ブラケットは、前記外周面が各々略円筒面を形成しているので、ボビンの負荷側部を嵌合するリング状の溝を精度よく加工することができる。前記外周面は、前記溝により密着することができるので、前記固定子コイルにおいて発生した熱を効果的に放熱して、冷却効果を向上し、前記固定子コイルの許容温度に対してより大きな通電を可能として、定格出力を格段に向上する回転電機を提供することができる。

請求項３に記載の発明によると、前記固定子コイルは、固定子コイルの負荷側部の端面が略平坦に成形されているので、前記外周面に加えて、前記端面は、絶縁体を介して、前記負荷側ブラケットの前記溝に密着することができ、前記固定子コイルにおいて発生した熱を効果的に放熱して、冷却効果をさらに向上し、前記固定子コイルの許容温度に対してより大きな通電を可能として、定格出力を格段に向上する回転電機を提供することができる。

本発明の実施例１における回転電機を示す軸方向断面図である。 本発明の実施例１における回転電機を示す径方向断面図である。 ボビンの負荷側部を示す拡大図である。 本発明の実施例２における回転電機を示す軸方向断面図のうち、ボビンの負荷側部を示す拡大図である。 本発明の実施例３における回転電機を示す軸方向断面図ののうち、ボビンの負荷側部を示す拡大図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施例における回転電機を示す軸方向断面図である。
図１において、回転電機１は、埋込磁石型同期電動機であり、固定子鉄心１１と、ボビン１６に巻回された固定子コイル１２とを備えた固定子４と、前記固定子４の負荷側に取付けられた負荷側ブラケット６と、前記固定子４の反負荷側に取付けられた反負荷側ブラケット７と、回転自在に支持された回転軸２を有する円筒形の回転子３とを備えている。前記回転子３は、回転軸２に設置された負荷側軸受８と反負荷側軸受９を介して、負荷側ブラケット６と反負荷側ブラケット７に回転自在に支持され、前記回転軸２の反負荷側には、回転位置検出のためのエンコーダ部１０が設置されている。

前記固定子４は、絶縁被膜を有する巻線をボビン１６に巻回されて固定子コイル１２としたのち、固定子鉄心１１のティース部１１ａに装着し、フレーム５の内周に保持されている。前記固定子コイル１２の前記ボビン１６は、セラミック製である。前記ボビン１６の負荷側部１６ａは、内周面１６ａａと外周面１６ａｂが各々略円筒面を形成している。前記負荷側ブラケット６は、ボビンの負荷側部１６ａを嵌合するリング状の溝６ａを有している。前記ボビンの負荷側部１６ａは、前記溝６ａに嵌合している。前記内周面１６ａａ、および前記外周面１６ａｂは、前記負荷側ブラケット６の前記溝６ａに密着している。前記固定子コイル１２は、固定子コイルの反負荷側部１２ｂの近傍の結線部１３において結線されている。前記固定子４は、前記固定子４と前記負荷側ブラケット６をモールド樹脂１４にて一体化されている。

セラミックの種類は、アルミナ、窒化アルミニウムが望ましい。前記ボビン１６は、セラミック製にて形成されているので、絶縁性能を高く、熱伝導性能を高くすることができ、絶縁性能を確保することができる。前記固定子コイル１２は、熱伝導性能を高くするために熱伝導体等のスペースの必要がないので、絶縁性能を確保しながら小型化できる。前記負荷側ブラケット６は、前記内周面１６ａａと前記外周面１６ａｂが各々略円筒面を形成しているので、ボビンの負荷側部１６ａを嵌合するリング状の溝６ａを精度よく加工することができる。前記内周面１６ａａ、および前記外周面１６ａｂは、前記溝６ａを精度よく加工することができるので、前記負荷側ブラケット６の前記溝６ａにより密着することができる。前記内周面１６ａａ、および前記外周面１６ａｂは、前記溝６ａに密着し、セラミックは熱伝導性能が高いので、前記固定子コイル１２において発生した熱を効果的に放熱して、冷却効果を向上し、前記固定子コイル１２の許容温度に対してより大きな通電を可能として、定格出力を格段に向上する回転電機を提供することができる。

前記内周面１６ａａ、および前記外周面１６ａｂは、前記外周面１６ａｂのみ、前記負荷側ブラケット６の前記溝６ａに密着していても前記固定子コイル１２において発生した熱を効果的に放熱して、冷却効果を向上し、前記固定子コイル１２の許容温度に対してより大きな通電を可能として、定格出力を格段に向上する回転電機を提供することができる。

図２は、前記回転電機を示す径方向断面図である。
図２において、回転軸２を有する円筒形の回転子３は、前記回転子３の内部に永久磁石１５を埋設した埋込磁石型回転子である。固定子４は、絶縁被膜を有する巻線をボビン１６に巻回されて固定子コイル１２としたのち、固定子鉄心１１のティース部１１ａに装着し、フレーム５の内周に保持されている。

図３は、前記回転電機のボビンの負荷側部を示す拡大図である。
図３において、前記固定子４は、絶縁被膜を有する巻線をボビン１６に巻回されて固定子コイル１２としたのち、固定子鉄心１１のティース部１１ａに装着し、フレーム５の内周に保持されている。前記固定子コイル１２の前記ボビン１６は、セラミック製である。前記ボビン１６の負荷側部１６ａは、内周面１６ａａと外周面１６ａｂが各々略円筒面を形成している。前記負荷側ブラケット６は、ボビンの負荷側部１６ａを嵌合するリング状の溝６ａを有している。前記ボビンの負荷側部１６ａは、前記溝６ａに嵌合している。前記内周面１６ａａ、および前記外周面１６ａｂは、前記負荷側ブラケット６の前記溝６ａに密着している。前記固定子４は、前記固定子４と前記負荷側ブラケット６をモールド樹脂１４にて一体化されている。前記固定子コイル１２の負荷側部の端面１２ａｃは、前記端面１２ａｃと前記溝６ａとの間のモールド樹脂１４によって、前記固定子コイル１２と前記負荷側ブラケット６との間の絶縁性能を確保している。
前記固定子コイル１２は、前記ボビン１６に巻回されているので、前記固定子コイル１２において発生した熱を前記ボビン１６に熱伝導することができる。前記固定子コイル１２は、前記ボビン１６に巻回されているので、巻線の順序、および形状が変わっても前記固定子コイル１２において発生した熱を前記ボビン１６に熱伝導することができ、従来の巻線を用いて安価に巻回することができる。

図４は、本発明の実施例２における回転電機の固定子コイルを示す拡大図である。
図４において、前記固定子３４は、絶縁被膜を有する巻線をボビン４６に巻回されて固定子コイル４２としたのち、固定子鉄心４１のティース部４１ａに装着し、フレーム３５の内周に保持されている。前記固定子コイル４２の負荷側部の端面４２ａｃは、前記端面４２ａｃが巻線による凸凹が少ない略一円錐面となるような略平坦に成形されている。前記固定子コイル４２の前記ボビン４６は、セラミック製である。前記ボビン４６の負荷側部４６ａは、内周面４６ａａと外周面４６ａｂが各々略円筒面を形成している。前記負荷側ブラケット３６は、ボビンの負荷側部３６ａを嵌合するリング状の溝３６ａを有している。前記ボビンの負荷側部４６ａは、前記溝３６ａに嵌合している。前記内周面４６ａａ、および前記外周面４６ａｂは、前記負荷側ブラケット３６の前記溝３６ａに密着している。前記端面４２ａｃは、絶縁体４７を介して、前記溝３６ａに密着している。前記固定子３４は、前記固定子３４と前記負荷側ブラケット３６をモールド樹脂４４にて一体化されている。

前記内周面４６ａａ、および前記外周面４６ａｂは、前記溝３６ａに密着し、前記端面４２ａｃは、絶縁体４７を介して、前記溝３６ａに密着しているので、前記固定子コイル４２において発生した熱を効果的に放熱して、冷却効果を向上し、前記固定子コイル４２の許容温度に対してより大きな通電を可能として、定格出力を格段に向上する回転電機を提供することができる。

図５は、本発明の実施例３における回転電機の固定子コイルを示す拡大図である。
図５において、前記固定子５４は、絶縁被膜を有する平角巻線をボビン６６に巻回されて固定子コイル６２としたのち、固定子鉄心６１のティース部６１ａに装着し、フレーム５の内周に保持されている。前記固定子コイル６２は、前記ボビン６６の負荷側部６６ａの巻回部６６ａｄに、巻線の大きさと同じ高さの段差を有し、前記固定子コイル６２の負荷側部の端面６２ａｃが巻線の層の段差がない、前記回転軸２に対して垂直な、テーパのない略一平面となるような略平坦に巻回されている。これにより、負荷側ブラケット５６の溝５６ａの回転軸方向の底面も、前記回転軸２に対して垂直な、テーパのない略一平面となるので、加工が容易となる。なお、前記ボビン６６の周方向の側部は、図２で示す実施例１と同じ段差のない構成をしている。前記固定子コイル６２の前記ボビン６６は、セラミック製である。前記ボビン６６の負荷側部６６ａは、内周面６６ａａと外周面６６ａｂが各々略円筒面を形成している。前記負荷側ブラケット５６は、ボビンの負荷側部５６ａを嵌合するリング状の溝５６ａを有している。前記ボビンの負荷側部６６ａは、前記溝５６ａに嵌合している。前記内周面６６ａａ、および前記外周面６６ａｂは、前記負荷側ブラケット５６の前記溝５６ａに密着している。前記端面６２ａｃは、絶縁体を介して、前記溝５６ａに密着している。前記固定子５４は、前記固定子５４と前記負荷側ブラケット５６をモールド樹脂６４にて一体化されている。

前記内周面６６ａａ、および前記外周面６６ａｂは、前記溝５６ａに密着し、前記端面６２ａｃは、絶縁体６７を介して、前記溝５６ａに密着しているので、前記固定子コイル６２において発生した熱を効果的に放熱して、冷却効果を向上し、前記固定子コイル６２の許容温度に対してより大きな通電を可能として、定格出力を格段に向上する回転電機を提供することができる。また、
前記ボビンの負荷側部６６ａの巻回部６６ａｄの段差の高さは、巻線の順序、および形状に合わせて変更することにより、固定子コイルの負荷側部の端面６２ａｃが巻線の層の段差がない略一平面となるような略平坦に巻回することができる。前記ボビンは、前記ボビンの巻回部の全体に段差を有してもよい。

１ 回転電機
２ 回転軸
３ 回転子
４ 固定子
５ フレーム
６ 負荷側ブラケット
６ａ 負荷側ブラケットの溝
７ 反負荷側ブラケット
８ 負荷側軸受
９ 反負荷側軸受
１０ エンコーダ部
１１ 固定子鉄心
１１ａ 固定子鉄心のティース部
１２ 固定子コイル
１２ｂ 固定子コイルの反負荷側部
１３ 結線部
１４ モールド樹脂
１６ ボビン
１６ａ ボビンの負荷側部
１６ａａ ボビンの負荷側部の内周面
１６ａｂ ボビンの負荷側部の外周面

Claims (3)

1. 固定子鉄心と、ボビンに巻回されて前記固定子鉄心に装着される固定子コイルとを備えた固定子と、
   前記固定子の負荷側に取付けられた負荷側ブラケットと、
   前記負荷側ブラケットに回転自在に支持された回転子とを備え、
   前記負荷側ブラケットは、ボビンの負荷側部を嵌合するリング状の溝を有し、
   前記ボビンは、セラミック製であり、
   前記ボビンの負荷側部は、前記負荷側ブラケットの溝に嵌合し、前記ボビンの負荷側部の外周面は、負荷側ブラケットの溝に密着し、
   前記固定子コイルは、ボビンの負荷側部の巻回部に段差を有し、固定子コイルの負荷側部の端面が巻線の層の段差がない、前記回転子の回転軸に対して垂直な、テーパのない略一平面となるような略平坦に巻回されていることを特徴とする回転電機。
2. 前記ボビンの負荷側部の外周面が、略円筒面を形成することを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記固定子コイルは、固定子コイルの負荷側部の端面が、略平坦に成形されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機。

Images