JP5832695B2 - 積層鉄心への樹脂注入装置及び樹脂注入方法 - Google Patents

積層鉄心への樹脂注入装置及び樹脂注入方法 Download PDF

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Description

この発明は、回転電機に用いられる積層鉄心への樹脂注入装置、及び積層鉄心への樹脂注入方法に関するものである。
回転電機の固定子及び回転子には、一般的に積層鉄心が用いられており、この積層鉄心は、回転電機の運転時の渦電流損を低減するため、表面に絶縁ワニスが塗布された薄いケイ素鋼板を積層して構成されている。この積層された積層鉄心板は、ボルト等で締め付けられて固定されるが、回転電機が大形化し、積層鉄心が大きくなるにしたがって、積層鉄心板間に微少な隙間が発生しやすくなる。このような微少隙間が存在すれば、積層鉄心の剛性が低下したり、回転電機の運転時に振動が大きくなったりする弊害が発生する可能性がある。
このため、積層鉄心板間の隙間を埋める手段として、積層鉄心自体を樹脂の入ったタンクに浸けて隙間に樹脂を含浸させる方法が知られており、また、固定鉄心とブラケットで形成される空間に樹脂を注入して剛性を高めるようにした技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)
特開平3−112344号公報(第3頁、第3図)
しかしながら、積層鉄心板間の隙間を埋めるために、積層鉄心自体を樹脂の入ったタンクに浸漬する方法や、特許文献1のように、ブラケット内に樹脂を注入して固定子鉄心部全体を樹脂で覆う方法は、回転電機が小さい場合には有効であるが、大容量の発電機のように回転電機自体が大形化してくると、製造装置が大型になり、また、大掛かりな作業となるため、上述の方法をそのまま適用することは難しいという課題があった。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、回転電機の積層鉄心に容易に樹脂を注入でき、積層鉄心の剛性を高めることが可能な積層鉄心への樹脂注入装置及び樹脂注入方法を提供することを目的としている。
この発明に係る積層鉄心への樹脂注入装置は、回転電機の積層鉄心に設けられた軸方向穴を利用し、積層鉄心の隙間に樹脂を注入する積層鉄心への樹脂注入装置であって、樹脂を貯留する樹脂容器及びポンプを有する樹脂供給部と、樹脂供給部から供給された樹脂を積層鉄心の軸方向穴へ注入する樹脂注入部とを備え、樹脂注入部は、軸方向穴に挿入可能な外径及び樹脂通路となる中心穴を有する注入パイプと、注入パイプの外周に装着された弾性リングとを有し、注入パイプを軸方向穴に挿入して弾性リングの外周を軸方向穴の内周に密着させた状態で、樹脂供給部から注入パイプに樹脂を供給し、軸方向穴の内部を通じて積層鉄心の隙間に樹脂を注入するように構成したものである。
また、この発明に係る積層鉄心への樹脂注入方法は、回転電機の積層鉄心に設けられた軸方向穴を利用し、積層鉄心の隙間に樹脂を注入する積層鉄心への樹脂注入方法であって、樹脂を貯留する樹脂容器及びポンプを有する樹脂供給部と、樹脂供給部から供給された樹脂を積層鉄心の軸方向穴へ注入する樹脂注入部とを備え、樹脂注入部の注入パイプを軸方向穴の一端から挿入し、注入パイプの外周に設けた弾性リングにより注入パイプの外周側と軸方向穴の内周側の隙間を塞いだ状態で樹脂供給部から圧力をかけて注入パイプに樹脂を注入し、樹脂注入後、注入パイプにエアを供給して軸方向穴に残留した樹脂を排出するようにしたものである。
この発明の積層鉄心への樹脂注入装置によれば、樹脂注入部は、樹脂通路となる中心穴及び軸方向穴に挿入可能な外径を有し樹脂供給部に接続された注入パイプと、注入パイプの外周に装着された弾性リングとを有し、注入パイプを軸方向穴に挿入し弾性リングの外周を軸方向穴の内周に密着させた状態で樹脂供給部から注入パイプに樹脂を供給し、軸方向穴の内部を通じ積層鉄心の隙間に樹脂を注入するように構成したので、大形の回転電機の積層鉄心の場合でも積層鉄心の隙間に容易に樹脂を注入することができ、積層鉄心の剛性を高めることができる。
また、この発明の積層鉄心への樹脂注入方法によれば、樹脂を貯留する樹脂容器及びポンプを有する樹脂供給部と、樹脂供給部から供給された樹脂を積層鉄心の軸方向穴へ注入する樹脂注入部とを備え、樹脂注入部の注入パイプを軸方向穴の一端から挿入し、注入パイプの外周に設けた弾性リングにより注入パイプの外周側と軸方向穴の内周側との隙間を塞いだ状態で樹脂供給部から圧力をかけて注入パイプに樹脂を注入し、樹脂注入後、注入パイプにエアを供給して軸方向穴に残留した樹脂を排出するようにしたので、剛性の高い積層鉄心を効率的に製造することができる。
この発明が適用される回転電機の概略構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態1である積層鉄心への樹脂注入装置を適用した状態を示す概要図およびB−B線に沿った部分概要図である。 図2における積層鉄心への樹脂注入装置の動作過程を示す概要図である。 図3における積層鉄心への樹脂注入装置の要部構成を分解して示す正面図および側面図である。 この発明の実施の形態1である積層鉄心への樹脂注入方法を説明するための断面図である。 図1と異なる積層鉄心に樹脂注入装置を適用する例を示す断面図である。 図6における積層鉄心の変形例に樹脂注入装置を適用する例を示す断面図およびB−B線に沿った部分断面図である。 この発明の実施の形態2である積層鉄心への樹脂注入装置の構成を示す概要図である。 図8の樹脂注入装置による注入作業を説明するための概要図である。 この発明の実施の形態3である積層鉄心への樹脂注入装置の動作過程を示す概要図である。 図10における積層鉄心への樹脂注入装置の要部構成を分解して示す正面図および側面図である。 この発明の実施の形態4である積層鉄心への樹脂注入方法を説明するための断面図である。 図12における積層鉄心への樹脂注入装置の要部構成を分解して示す正面図および側面図である。 この発明の実施の形態5である積層鉄心への樹脂注入装置の要部構成を示す正面図および側面図である。 図14における積層鉄心への樹脂注入装置の要部構成を分解して示す正面図および側面図である。 図14における樹脂注入方法を説明する概要図である。 図14における樹脂注入方法を説明する概要図である。 この発明の実施の形態6である積層鉄心への樹脂注入方法を説明するための断面図である。 この発明の実施の形態7である積層鉄心への樹脂注入装置の要部構成を示す概要図である。
実施の形態1.
以下、この発明を図面に基づいて説明する。
先ず、この発明に係る樹脂注入装置が適用される回転電機の概略構成について図1を用いて説明する。
図1は、一般的な回転電機の一例として大型の発電機を示しており、回転軸の軸線に直交する方向から見た断面図である。回転電機1は、冷却ガスが封入されたケーシング2と、このケーシング2内に配設された固定子3と、固定子3の内周側に所定の間隙を介して配置された回転子4と、ケーシング2内に冷却ガスを循環させるファン5とを備えている。また、図示していないが、冷却ガスの通路には熱交換器が配置される場合がある。
固定子3は、磁性鋼板が軸方向に積層された積層鉄心からなる固定子鉄心6と、固定子鉄心6の内周部に形成したスロットに挿入された固定子コイル7とを有している。また、固定子コイル7の両端側のコイルエンド7aの一方(図では左方)の下部側にはメインリード7bが接続され、ケーシング2の外部に引き出されている。
一方、回転子4は、回転軸8と、回転軸8に装着された回転子鉄心9と、回転子鉄心9の軸方向に形成したスロットに挿入された回転子コイル(図示せず)とで構成され、ケーシング2に取り付けられた軸受10により回転軸8の両端部が回転自在に支持されている。
図2は、図1において一点鎖線で囲った部分Aを拡大して示し、図2(A)は、この発明の実施の形態1である積層鉄心への樹脂注入装置を組み合わせた状態を示す概要図、図2(B)は、図2(A)におけるB−B線に沿って見た要部概要図である。
図において、固定子鉄心6は、多数の磁性鋼板が軸方向に積層された積層鉄心11で構成されており、以下では、積層鉄心を指すときは積層鉄心11、個々の積層鉄心板を指すときは積層鉄心板11aと符号を付して説明する。ここで、積層鉄心板11aは、小形の回転電機の場合であれば、板状磁性鋼板を一度に打ち抜いて円板状に形成することができるが、大形になると、一度に打ち抜いて形成することができず、このため、図2(B)に示すように、板状磁性鋼板を扇状に打ち抜き、これを円周方向にラップさせながら円形に組み合わせて形成されることになる。
このような積層鉄心板11aを複数積層し、これらを貫通する貫通孔にスルーボルト12やコアボルト13等のボルトを挿入して積層方向に締め付け、一体の積層鉄心11とする。このとき、積層鉄心11が大型になればなる程、それぞれの積層鉄心板11aの間に微少な隙間が生じることは避けられない。また、経年の使用により隙間が拡大していく場合もある。
さらに、積層鉄心11は、特に大形になれば、積層鉄心11に冷却ガスを通すため軸方向穴14が形成されている場合が多い。本願発明では基本的にこの軸方向穴14を利用し、積層鉄心板11a間の微小な隙間に樹脂注入装置を用いて樹脂を注入し、回転電機1の積層鉄心11の剛性を高めるようにしたものである。
なお、軸方向穴14は、冷却ガスを通す以外の他の用途で設けられている場合もあるが、その場合でも本願発明の適用対象とすることができる。また、図2(A)には、次に説明する樹脂注入装置の樹脂注入部15が軸方向穴14の1箇所に装着された状態を示している。
図3は、実施の形態1による積層鉄心への樹脂注入装置の動作過程を示す概要図で、図3(A)は積層鉄心に対して樹脂注入装置を挿入して固定する前の状態を示し、図3(B)は固定完了時の状態を示している。また、図4は、図3における樹脂注入装置の要部構成を分解して示す正面図および側面図、図5(A)、図5(B)、図5(C)は、樹脂注入過程を示す断面図である。
図において、樹脂注入装置を構成する樹脂注入部15は、内側パイプ16、外側パイプ17、ナット18、弾性リング19、及びチューブ継手20により構成されている。
内側パイプ16は、金属又は合成樹脂等をストレートの筒状に形成して構成され、一端側には外径がストレート部より大きい段状のストッパ部16aが設けられるとともに、他端側には雄ねじからなるねじ部16bが形成されている。なお、内側パイプ16の長さ方向に貫通した中心穴16cは、樹脂を注入するための通路となる。
外側パイプ17も、同様に金属又は合成樹脂等をストレートの筒状に形成して構成され、外側パイプ17の内径は、内側パイプ16の外径D3より僅かに大きくし、外側パイプ17内を内側パイプ16が移動できるようにしている。また、外側パイプ17の外径D2は、回転電機1の積層鉄心11に設けられた軸方向穴14の内径D1より若干小さくし、軸方向穴14内に自由に挿抜可能となるようにしている。
ナット18は、内側パイプ16のねじ部16bに螺合する雌ねじ18aが形成されている。また、ナット18の外形は、図4では、矩形状に形成されているが、この形状に限定するものではなく、通常の六角ナットでも良い。
弾性リング19は、弾性変形が可能な部材を筒状に形成して構成され、内径は内側パイプ16が貫通可能な大きさとし、外形は軸方向穴14の内径D1より若干小さくしている。
なお、弾性リング19の材質は、柔らかい弾性を有するものであれば良いが、弾力性が大きい方が締付時に膨張しやすくシール性もよいので、例えば、ウレタン樹脂が代表材料として挙げられる。また、弾性リング19の締付前の外径は、大き過ぎると軸方向穴14に挿入するときの作業性が悪くなり、逆に小さすぎると締付後のシール性が悪くなる。
したがって、弾性リング19の締付前の外径は、軸方向穴14の内径よりも、例えば2〜3mm程度小さくすることが望ましい。具体的には外側パイプ17の外径D2と同じ程度にすればよい。
チューブ継手20は、一端側が内側パイプ16のねじ部16bに螺合されて接続され、他端側はチューブ21が接続されている。なお、内側パイプ16との接続は、ねじ結合によらずに溶接や接着でもよい。
樹脂注入装置は、図3,図4に示す樹脂注入部15に加え、例えば、図8で説明するような、樹脂を貯留する樹脂容器及び樹脂を送り出すためのポンプ等で構成される樹脂供給部を備えており、これら全体でこの発明の樹脂注入装置が構成されている。
図4に示す各部品が組み合わされて図3に示すような樹脂注入部15が構成され、積層鉄心11の軸方向穴14に挿入したときには、図3(A)に示すように外側パイプ17の外径と内側パイプ16のストッパ部16aの外径と弾性リング19の外径は、ほほ同じ寸法D2とし、かつ、軸方向穴14の内径D1より若干小さくして軸方向穴14に容易に挿抜できる寸法としている。また、弾性リング19は、内側パイプ16のストッパ部16aと外側パイプ17の一端とで挟まれた状態に保持される。
次に、樹脂注入装置の回転電機への組み付けについて説明する。
図3(A)に示すように、樹脂注入装置の樹脂注入部15を回転電機1の積層鉄心11に形成された軸方向穴14に挿入する。なお、この時、樹脂注入部15のチューブ継手20に接続されたチューブ21の先には、樹脂供給部が連結されている。
この状態から、ナット18を内側パイプ16のねじ部16bに沿って回すと、ナット18が図中の右側に移動し、このナット18に押されて外側パイプ17が右側に移動する。これにより、内側パイプ16のストッパ部16aと外側パイプ17の先端部とに挟まれた弾性リング19が圧縮されて径方向に膨張し、図3(B)に示すようにその外周側が軸方向穴14の内周に密着して弾性リング19と軸方向穴14との隙間が埋められた状態となる。
次に、図5により、樹脂注入動作について説明する。図5(A)は注入前、図5(B)は注入途中、図5(C)は注入後における樹脂の除去工程を示している。
まず、樹脂注入部15を積層鉄心11の軸方向穴14の両端に装着してナット18を軸方向に移動させ、外側パイプ17を移動させて弾性リング19を変形させる。この結果、図5(A)に示すように、弾性リング19が軸方向穴14の内周壁に圧接し、軸方向穴14の両端を封止する。
なお、図中、右側の樹脂注入部15は、樹脂の排出側になるため、実際の機能としては樹脂排出部であるが、左側の樹脂注入部15と同じものであり、同一符号を付して説明する。
次に、図5(B)に示すように、左側の樹脂注入部15に樹脂供給部(図示せず)から樹脂22を供給して軸方向穴14に注入し、軸方向穴14の弾性リング19で囲まれた空間に充填していく。このとき、軸方向穴14の両端が弾性リング19により密閉されているため、充填された樹脂22は、軸方向穴14から外側に流れ出すことはなく、軸方向穴14の空間部が全て充填されると、矢印で示すように積層鉄心11の積層鉄心板11a間に存在する隙間に浸透していく。
なお、ここで使用する樹脂22としては、狭い隙間への浸透性の観点から、粘度の低いものが望ましく、例えば1000mPa・S程度の粘度を有するエポキシ樹脂が適している。
次に、所定量の樹脂注入などにより樹脂22の注入が終わると、図5(C)に示すように、左側の樹脂注入部15のチューブ21から樹脂22に替えてエアを送り込む。これにより、軸方向穴14の内部に溜まっている樹脂22を右側の樹脂注入部15およびチューブを通して外部へ排出する。このときに送り込むエアの圧力としては、5kgf/cm程度が妥当である。
なお、エアの注入だけで軸方向穴14の内部に溜まった樹脂22を完全に排出することが難しい場合は、必要に応じ、清掃ブラシや布片などにより軸方向穴14内を清掃して残った樹脂22を除去すればよい。
次に、積層鉄心11の構成が図5と異なる場合の積層鉄心11に本実施の形態の樹脂注入装置を適用する場合の使用例について説明する。
回転電機によっては、図6に示すように、積層鉄心11の軸方向の端部近傍に半径方向のダクト23が設けられている場合がある。この場合は、樹脂注入部15の長さを積層鉄心11の端からダクト23までの長さよりも長くしておき、樹脂注入部15を軸方向穴14に装着したとき、樹脂注入部15の弾性リング19がダクト23よりも奥側に位置するように挿入する。このように構成することによって、ダクト23の奥側で軸方向穴14が弾性リング19により封止されることになり、樹脂注入の際に樹脂22がダクト23に流れ込むことを防止して、矢印で示すように奥側の積層鉄心板11aの隙間へ樹脂を注入することができる。
また、積層鉄心11の軸方向の端部近傍に半径方向のダクト23が設けられている場合でも、例えば、図7に示すように、ダクト23内に軸方向穴14を覆うダクトピース24が設けられている場合がある。図7(B)は図7(A)におけるB−B線に沿った部分断面を示しており、図のようにダクトピース24は軸方向穴14の外径より大きい内径のリング状をしている。このような積層鉄心11であれば、軸方向穴14のダクト23の手前側に弾性リング19を位置させても、ダクト23に樹脂22が漏れることなく、樹脂注入が可能である。
なお、上述では、積層鉄心11を回転電機1の固定子鉄心6として説明したが、回転電機1の回転子4の回転子鉄心9であっても、軸方向穴を有するものであれば、同様に製造することができ、同様の効果を得ることが可能である。
また、回転電機1としては、図1に示す構成に限定されるものではなく、積層鉄心に軸方向穴が形成されているものであれば適用することが可能である。
以上のように、実施の形態1の積層鉄心への樹脂注入装置によれば、回転電機の積層鉄心に設けられた軸方向穴を利用し、積層鉄心の隙間に樹脂を注入する積層鉄心への樹脂注入装置であって、樹脂を貯留する樹脂容器及びポンプを有する樹脂供給部と、樹脂供給部から供給された樹脂を積層鉄心の軸方向穴へ注入する樹脂注入部とを備え、樹脂注入部は、軸方向穴に挿入可能な外径及び樹脂通路となる中心穴を有する注入パイプと、注入パイプの外周に装着された弾性リングとを有し、注入パイプを軸方向穴に挿入し弾性リングの外周を軸方向穴の内周に密着させた状態で、樹脂供給部から注入パイプに樹脂を供給し、軸方向穴の内部を通じて積層鉄心の隙間に樹脂を注入するように構成したので、大形の回転電機の積層鉄心の場合でもその積層鉄心の隙間に容易に樹脂を注入することができ、積層鉄心の剛性を高めることができる。
また、樹脂注入部の注入パイプは、先端部の外周に外径が段状に大きくなったストッパ部を有し中心穴が樹脂通路となる内側パイプと、内側パイプの外周側にスライド可能に挿入された外側パイプとからなり、ストッパ部と外側パイプの端部との間に弾性リングが装着されており、外側パイプで押圧されることにより弾性リング外径が膨張して軸方向穴の内周と密着するように構成されているので、弾性リングで容易に軸方向穴の隙間を塞ぐことができ、上記効果を得ることができる。
また、実施の形態1の積層鉄心への樹脂注入方法によれば、樹脂を貯留する樹脂容器及びポンプを有する樹脂供給部と、樹脂供給部から供給された樹脂を積層鉄心の軸方向穴へ注入する樹脂注入部とを備え、樹脂注入部の注入パイプを軸方向穴の一端から挿入し、注入パイプの外周に設けた弾性リングにより注入パイプの外周側と軸方向穴の内周側の隙間を塞いだ状態で樹脂供給部から圧力をかけて注入パイプに樹脂を注入し、樹脂注入後は注入パイプにエアを送り込んで軸方向穴に残留した樹脂を排出するようにしたので、大形の回転電機の積層鉄心の場合でもその積層鉄心の隙間に容易に樹脂を注入することができるため、積層鉄心の剛性を高めることができる。
また、実施の形態1の回転電機によれば、固定子巻線が巻回された固定子鉄心を有する固定子と、固定子鉄心を取り囲むフレームと、固定子鉄心の内側に空隙を介して対向する回転子鉄心を有する回転子とを備え、固定子鉄心及び回転子鉄心は薄板を積層した積層鉄心により構成された回転電機において、固定子鉄心及び回転子鉄心の少なくとも一方を上記の積層鉄心の樹脂注入方法により製作しているため、積層鉄心の剛性を高めることができ、運転時の振動を低減させた回転電機を得ることができる。
実施の形態2.
図8は、この発明の実施の形態2である積層鉄心への樹脂注入装置の全体構成を示す概要図である。
図において、樹脂注入装置における樹脂注入部15の構成は、実施の形態1と同様であるため、詳細な図示および説明を省略する。
上述したように、積層鉄心11の軸方向穴14は、複数個形成されており、大形の回転電機では数十個になる場合もある。本実施の形態は、このような回転電機に容易に対応できるようにしたものである。
図8において、樹脂供給部25は、樹脂22を貯留する樹脂容器26と、その近傍に設けられ、樹脂22を送り出すためのポンプ27と、このポンプ27に注入ホース29を介して接続されたホース接続部28aを有するマニホールド28とを備えている。また、このマニホールド28には、複数のチューブ21(図では10個)が接続されたホース接続部28bが設けられ、マニホールド28の長手方向の他端側には、エアホース30を介してエア源(図示せず)が接続されたエアホース接続部28cが設けられている。
また、マニホールド28の各接続部28a、28b、28cのそれぞれには、樹脂22又はエアの流れをコントロールするためのバルブ28dが取り付けられており、バルブ28dを開けているときはそれぞれの接続部に樹脂22またはエアを流し、閉めているときは流れを阻止するように構成され、これによって樹脂容器26またはエア源から樹脂注入部15に樹脂またはエアが選択的に供給されることになる。
次に、図9を用いて、本実施の形態の樹脂注入作業について説明する。
図9においては、軸方向穴14の樹脂注入側の反対側、すなわち樹脂排出側にも注入側と同様な排出側のマニホールド28を設けたものを示している。ここで、排出側のマニホールド28は必須ではなく、これを設けた場合の作用については後述する。また、図では、複数の軸方向穴14のうちの1箇所に樹脂22を注入する場合を示しているが、積層鉄心11に設けられた複数の軸方向穴14のそれぞれに樹脂注入部15を装着して、複数の軸方向穴14に同時に樹脂22を注入する。
図において、まず、ホース接続部28aのバルブ28dを開き、ポンプ27を起動させると、樹脂容器26に貯留された樹脂22が注入ホース29に送られ、マニホールド28内に導かれる。ここでエアホース接続部28cのバルブ28dを閉め、チューブ接続部28bのバルブ28dを開けておくと、樹脂22は樹脂注入部15に送られ、図5で説明したように、軸方向穴14を経由して積層鉄心板11aの隙間へ樹脂22が注入されることになる。
次に、所定量の樹脂注入などにより樹脂注入が完了すると、ホース接続部28aのバルブ28dを閉め、エアホース接続部28cのバルブ28dを開けて、エアをマニホールド28内に供給する。この結果、エアがチューブ21を通って樹脂注入部15へ流れ、軸方向穴14に残留した樹脂22を排出側の樹脂注入部15(実際は樹脂排出部)を通して外部へ押し出すことになる。
このようなマニホールド28を備えた樹脂注入装置とすることによって、一度に複数の軸方向穴14への樹脂注入が可能となり、また、バルブ28dの開閉により樹脂の注入、エアによる樹脂排出の切り換え作業を容易に行わせることができ、作業性を向上させることができる。
ところで、樹脂22を注入する際は、注入側のマニホールド28のチューブ接続部28bのバルブを開いて樹脂供給部25から樹脂22を注入するが、このとき、排出側のマニホールド28のチューブ接続部28bのバルブ28dを閉じておけば、行き場を失った樹脂22に圧力が加わり、これによって積層鉄心板11aの隙間への樹脂22の浸透がよりいっそう促進される。また、注入後、軸方向穴14に残留した樹脂22を排出するときは、排出側のマニホールド28のチューブ接続部28bのバルブ28dを開ければよい。このとき、排出側のマニホールド28は、特別なものを用意する必要はなく、注入側のマニホールド28と同じものを使用することができる。
以上のように、実施の形態2の積層鉄心への樹脂注入装置によれば、樹脂供給部と樹脂注入部との間に注入側のマニホールドを介在させ、注入側のマニホールドには、樹脂注入部の注入パイプに接続可能な複数の接続部と、複数の接続部に繋がるエア接続部と、接続を切り替えるバルブとが設けられ、複数の軸方向穴に同時に樹脂注入が可能であると共に樹脂注入後はバルブの切換により軸方向穴にエアを送り込んで残留した樹脂を排出するように構成したため、一度に複数の軸方向穴への樹脂注入が可能となるとともに、樹脂の注入後にマニホールドのバルブを開閉することによってエアによる残留樹脂の除去を行なわせることができ、効率よく作業を行わせることができる。
また、軸方向穴の樹脂注入側とは反対側に、軸方向穴に挿入可能な排出パイプと、排出パイプに接続可能な複数の接続部及び接続部を開閉するバルブを有する排出側のマニホールドを備えたため、樹脂注入時に排出側マニホールドのバルブを閉じることで軸方向穴の内部の樹脂圧を高めることができ、積層鉄心板の隙間への樹脂の浸透をより促進させることができる。
実施の形態3.
図10は、この発明の実施の形態3である積層鉄心への樹脂注入装置を示す概要図あり、図10(A)は積層鉄心への取り付け途中を、図10(B)は取り付け完了時を示している。また、図11は、図10の樹脂注入装置の要部構成を分解して示す正面図および側面図である。なお、実施の形態1と同等部分は同一符号を付して説明は省略する。
先ず、図11により構成部品から説明すると、樹脂注入装置の樹脂注入部15は、外側パイプ31、内側パイプ32、ナット18、弾性リング33、及びチューブ継手20により構成されている。このうち、ナット18とチューブ継手20は、図4で説明したものと同等である。
外側パイプ31は、筒状をしており、内径は内側パイプ32のストレート部の外径より僅かに大きくして、内側パイプ32のストレート部を自由に挿入可能としている。また、外径は、積層鉄心11に設けられた軸方向穴14の内径より小さくし、弾性リング33を装着した状態で軸方向穴14に自由に挿抜可能な寸法としている。さらに、樹脂注入先側となる先端部には、パイプの周方向に対して一定間隔で複数のスリットが設けられている。以下、このスリットが設けられた部分をスリット部31aと呼ぶ。なお、外側パイプの材質は、若干可撓性を有するものが望ましい。
内側パイプ32は、金属や合成樹脂からなり、樹脂を通すための通路となる中心穴32aを有する筒状に形成されている。また、一端側(図で左側)は雄ねじからなるねじ部32bが形成され、他端側は先端に向かって漏斗状に広がる面を持つテーパ部32cが形成されている。ここで、ねじ部32bからテーパ部32cに至るまでの外面は同径である。
弾性リング33は、例えば、ウレタン樹脂からなり、内径は外側パイプ31に嵌合可能な大きさ、外径は軸方向穴14の内径より若干小さい大きさとしている。
なお、内側パイプ32とチューブ継手20とは、溶接や接着で結合されている。
次に、図10により、注入時の動作について説明する。
まず、図10(A)に示すように、内側パイプ32のストレート部に外側パイプ31を挿入し、外側パイプ31のスリット部31aに弾性リング33を嵌め込んで組み合わせ、軸方向穴14内に挿入する。その後、ナット18を内側パイプ32のねじ部32bに沿って回し、ナット18を図中の右側へ移動させる。このナット18の移動により外側パイプ31が押されて右側に移動することになり、外側パイプ31のスリット部31aが内側パイプ32のテーパ部32cに乗り上げる形になる。この結果、図10(B)に示すように、スリット部31aの外径が拡開し、弾性リング33の径が膨張して外周側が軸方向穴14の内周に密着して軸方向穴14を封止することになる。以後の樹脂注入動作及び樹脂排出動作は、実施の形態1と同様である。
以上のように、実施の形態3の積層鉄心への樹脂注入装置によれば、先端部の外周に外径がテーパ状に拡開するテーパ部を有する筒状の内側パイプと、内側パイプの外周側にスライド可能に挿入され、テーパ部と接触する側の端部の周方向に複数のスリットが形成されたスリット部を有する外側パイプとからなる注入パイプを備え、外側パイプをテーパ部側にスライドさせて先端部を拡開させることにより外側パイプのスリット部に装着された弾性リングを膨張させ、軸方向穴の内周と密着させるように構成したので、弾性リングの拡開により軸方向穴を封止して積層鉄心の隙間に容易に樹脂を注入させることができ、積層鉄心の剛性を高めることができる。
実施の形態4.
図12は、この発明の実施の形態4である積層鉄心への樹脂注入装置の樹脂注入方法を説明するための断面図であり、図13は、図12における積層鉄心への樹脂注入装置の要部構成を分解して示す正面図および側面図である。なお、図中、実施の形態1と同等部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
本実施の形態の樹脂注入部15は、筒状をした注入パイプ34と、弾性リングであるOリング35と、チューブ継手20により構成されている。ここで、チューブ継手20は図1及び図2と同等である。
図において、注入パイプ34は、金属又は樹脂等からなり、樹脂を通すための通路となる中心穴34aを有するストレートの筒状に形成されている。また、注入パイプ34の長手方向の一端側はチューブ継手20と接続する雄ねじが形成されるとともに他端側にはOリング35を固定するための外周溝34bが形成されている。Oリング35の外径寸法は、軸方向穴14の内径よりも若干大きくしている。
まず、注入パイプ34の外周溝34bにOリング35を嵌合してチューブ継手20を接続し、これらを積層鉄心11の軸方向穴14に挿入すれば、図12に示すようにOリング35の外径が縮まり、軸方向穴14の内周に密着して軸方向穴14が封止される。
その後、実施の形態1と同様に注入パイプ34に樹脂22を注入し、図中矢印で示すように積層鉄心板11aの隙間へ樹脂22を浸透させる。
なお、Oリング35はシール性を考慮して2個設けたものを示したが、1個でも良い。また、チューブ継手20の接続は、溶接や接着でも良い。
以上のように、実施の形態4による積層鉄心への樹脂注入装置によれば、樹脂注入部の注入パイプは、先端部近傍に外周溝を有し中心穴が樹脂通路となる一本のパイプからなり、弾性リングは、軸方向穴の内径より大きい外径を有するOリングで構成されて外周溝に装着されており、樹脂注入部を軸方向穴に挿入したとき、Oリングが軸方向穴の内周と密着するように構成したので、実施の形態1と比較して構成部品を減らすことができ、同様の効果を得ることができる。
実施の形態5.
図14は、この発明の実施の形態5である樹脂注入装置の要部構成を示す正面図および側面図、図15は、図14における積層鉄心への樹脂注入装置の要部構成を分解して示す正面図および側面図である。なお、実施の形態1と同等部分は同一符号で示し、その説明は省略する。
上記の実施形態1においては、弾性リング19の押圧用として1個の外側パイプ17を用いているため、積層鉄心11の軸方向穴14の入り口付近に、例えばコイルエンド7a(図1参照)等がある場合、コイルエンド7aが障害となって、樹脂注入部15を軸方向穴14に挿入し難く、又は挿入が不可能な場合も起こる。本実施の形態の樹脂注入装置は、このような障害物のある場合に適用するためのものである。
図15において、樹脂注入装置の樹脂注入部15は、内側パイプ36、外側パイプ37、弾性リング19、フランジ38、ナット39、チューブ継手20から構成されている。弾性リング19とチューブ継手20は実施の形態1と同等である。
内側パイプ36は、可撓性を有する例えば合成樹脂部材からなり、一端側はチューブ継手20が接合され、他端側は一段外径の大きい段状のストッパ部36aが形成されている。中心穴36bは樹脂を通すための通路となる。
外側パイプ37は、硬質の部材からなり、複数個の短い筒状に分断して構成されている。また、外側パイプ37の内径は、内側パイプ36にスライド可能に嵌合する大きさに形成され、外径は、軸方向穴14の内径より小さく形成されている。
フランジ38は、外形が矩形状のフランジ本体部38aとその一面に固着されたねじ部38bからなり、中心部には内側パイプ36の外径より大きな内径の貫通穴38cが設けられている。
ナット39は、フランジ38のねじ部38bに螺合するものである。
このような各部品を組み合わせて一体にする。すなわち、図14に示すように、内側パイプ36に弾性リング19、外側パイプ37、フランジ38を挿入してナット39をねじ込み、一端側にチューブ継手20を接着等により接合する。この状態においては、複数の外側パイプ37同士が離れているため、可撓性を有する内側パイプ36は、自由に湾曲させることができる。
次に、図16に示すように、軸方向穴14の入口近傍にある障害物40がある場合、障害物40を避け、樹脂注入部15の内側パイプ36を曲げて軸方向穴14に挿入する。
次に、フランジ38もしくはナット39を回し、ねじ部38bによりフランジ38とナット39の間隔を広げる。これにより、フランジ38は図中右側に移動し、複数個の外側パイプ37は、曲がった内側パイプ36に沿って右側に押されていく。複数の外側パイプ37同士の隙間がなくなると、弾性リング19がストッパ部36aと外側パイプ37とに挟まれて圧縮され、外径が膨張して図17に示すように軸方向穴14の内周と密着することになる。その後の樹脂注入は、実施の形態1などと同様に行うことになる。
なお、障害物40は、模式的に矩形で示しているが、実際には、例えば積層鉄心11に巻回されたコイルのコイルエンド部7aが相当する。
また、このように外側パイプ37を複数の短いパイプに分割する方法は、図10で説明した樹脂注入部15にも適用することができ、この場合は、可撓性を有する部材で内側パイプ32を構成し、外側パイプ31を複数の短いパイプに分割すれば良く、本実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
以上のように、実施の形態5による積層鉄心への樹脂注入装置によれば、樹脂注入部の注入パイプは、可撓性部材からなり先端部に外径が段状に大きくなったストッパ部を有し中心穴が樹脂通路となる内側パイプと、内側パイプにスライド可能に挿入された複数の外側パイプとからなり、内側パイプのストッパ部と外側パイプの先端部の間に弾性リングが装着されており、内側パイプが直線状のときは複数の外側パイプ同士が隙間を有し、軸方向穴に挿入したときは複数の外側パイプが接触して押圧されることで弾性リングの外径が膨張し軸方向穴の内周と密着するように構成したので、積層鉄心の軸方向穴の入口近傍に障害物がある場合でも、障害物を避けて軸方向穴に樹脂を注入することが可能になり、積層鉄心の剛性を高めることができる。
実施の形態6.
図18は、この発明の実施の形態6である積層鉄心への樹脂注入方法を説明するための断面図で、積層鉄心11に冷却用の複数のダクト23が設けられた場合を示している。
図において、注入パイプ41は、金属又は合成樹脂等をストレートの筒状に形成して構成され、樹脂を通すための中心穴の先端部は穴が塞がった構造としている。
また、注入パイプ41の外周の2箇所には、ダクト23に挟まれた積層鉄心11の厚さより若干短い寸法の外周溝が設けられ、この外周溝に弾性リングであるOリング35が嵌め込まれている。
ここで、Oリング35の外径は、積層鉄心11の軸方向穴14の内径よりも若干大きく形成されており、また、注入パイプ41の2箇所の外周溝の間には、図18(B)に示すように中心穴から径方向へ貫通する複数の注入穴41aが開けられている。
このような樹脂注入部15を積層鉄心11の軸方向穴14に挿入し、ダクト23に挟まれた部分に2個のOリング35が収まるように位置決めする。このとき、Oリング35の外径が積層鉄心11の軸方向穴14よりも大きいため、Oリング35を圧入することによって、Oリング35の外径が縮まり、軸方向穴14の内周に密着して軸方向穴14内が封止されることになる。その後、実施の形態1の場合と同様に、注入パイプ41に樹脂22を注入すれば、複数の注入穴41aを通してダクト23に挟まれた積層鉄心11の隙間に矢印で示すように樹脂22を浸透させることができる。その後、注入パイプ41を引き抜くことによってOリング35により樹脂を掻き出すことになり、軸方向穴14に樹脂を残留させることがない。また、必要に応じ、清掃ブラシや布片などにより軸方向穴14内を清掃して残った樹脂22を除去することもできる。
以上のように、実施の形態6による積層鉄心への樹脂注入装置によれば、先端部が閉鎖された注入パイプの長さ方向の2箇所の外周に溝を設けるとともにこの外周溝間に径方向に貫通する注入穴を形成し、かつ、この外周溝に軸方向穴の内径より大きい外径を有するOリングからなる弾性リングを装着して構成されているため、注入パイプを軸方向穴に挿入したとき、弾性リングが軸方向穴の内周と密着することになり、ダクトに挟まれた積層鉄心の部分の軸方向穴内部に注入穴を通して樹脂を効果的に注入することができ、積層鉄心の半径方向に複数のダクトが設けられている積層鉄心の剛性を高めることができる。
また、実施の形態6による積層鉄心への樹脂注入方法によれば、樹脂注入部の注入パイプに設ける弾性リングを2個配置し、弾性リングの間の注入パイプに径方向に貫通する注入穴を設けておき、ダクトに挟まれた間の軸方向穴に2個の弾性リングが収まるように樹脂注入部を挿入して樹脂を注入するようにしたので、積層鉄心の半径方向に複数のダクトが設けられている場合に、上記と同様の効果を得ることができる。
また、実施の形態6による回転電機によれば、積層鉄心に複数の半径方向のダクトを有する場合でも、積層鉄心からなる固定子鉄心及び回転子鉄心の少なくとも一方は、上記の樹脂注入方法により製作されているので、積層鉄心の剛性を高めることができ、運転時の振動を低減させた回転電機を得ることができる。
なお、この実施の形態6による積層鉄心への樹脂注入装置は、ダクト23を有しない積層鉄心においても使用可能である。
実施の形態7.
図19は、この発明の実施の形態7である積層鉄心への樹脂注入装置の要部構成を示す概要図である。
図において、樹脂注入部15は、例えば図3と同様に構成されているため、相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
上述したような樹脂を注入する作業においては、膨張した弾性リング19と積層鉄心11の軸方向穴14との間に摩擦力が働いているが、樹脂の注入時における注入圧の反力により、樹脂注入部15が軸方向穴14から抜ける方向に力が働くことになる。本実施の形態では、図19に示すように、樹脂注入部の脱落を防止するための支持具45を設けたものである。
積層鉄心11を形成する場合、通常、積層鉄心11の両端面には、締付板42が設けられており、この締付板42にボルト穴を設け、図19(A)に示すように、このボルト穴に支え棒43の一端をねじ込み、樹脂注入部15のナット18を支持する支え板44を連結して締付板42に固定する。このように締付板42に支え棒43および支え板44からなる支持具45を設けることによって、樹脂注入時の反力によって樹脂注入部15が脱落する恐れを防止できる。
また、積層鉄心11の端面に締付板42がない場合や、締付板42があっても適当な位置にボルト穴がない場合には、図19(B)に示すように、支え棒43の一端にマグネット46を固着し、このマグネット46を積層鉄心11の端面に吸着させるように構成してもよい。
なお、支持具45の形状は一例を示すもので、図に限定されるものではない。
以上のように、実施の形態7の積層鉄心への樹脂注入装置によれば、樹脂注入部を積層鉄心の軸方向端面に固定する支持具を備えたので、樹脂注入時に樹脂注入部が積層鉄心から脱落する恐れを防止することができる。
なお、本願発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変更、省略したりすることが可能である。
1:回転電機、 3:固定子、 4:回転子、 5:ファン、
6:固定子鉄心、 7:固定子コイル、 7a:コイルエンド、
8:回転軸、 9:回転子鉄心、 10:軸受、
11:積層鉄心、 11a:積層鉄心板、 12:スルーボルト、
13:コアボルト、 14:軸方向穴、 15:樹脂注入部、
16:内側パイプ、 16a:ストッパ部、 16b:ねじ部、
16c:中心穴、 17:外側パイプ、 18:ナット、
18a:雌ねじ、 19:弾性リング、 20:チューブ継手、
21:チューブ、 22:樹脂、 23:ダクト、
25:樹脂供給部、 26:樹脂容器、 27:ポンプ、
28:マニホールド、 28d:バルブ、 29:注入ホース、
30:エアホース、 31:外側パイプ、 31a:スリット部、
32:内側パイプ、 32a:中心穴、 32b:ねじ部、
32c:テーパ部、 33:弾性リング、 34:注入パイプ、
34a:中心穴、 34b:外周溝、 35:Oリング、
36:内側パイプ、 36a:ストッパ部、 36b:中心穴、
37:外側パイプ、 38:フランジ、 38b:ねじ部、
38c:貫通穴、 41:注入パイプ、 41a:注入穴、
42:締付板、 43:支え棒、 44:支え板、
45:支持具、 46:マグネット。

Claims (11)

  1. 回転電機の積層鉄心に設けられた軸方向穴を利用し、前記積層鉄心の隙間に樹脂を注入する積層鉄心への樹脂注入装置であって、
    前記樹脂を貯留する樹脂容器及びポンプを有する樹脂供給部と、前記樹脂供給部から供給された樹脂を前記積層鉄心の前記軸方向穴へ注入する樹脂注入部とを備え、
    前記樹脂注入部は、前記軸方向穴に挿入可能な外径及び樹脂通路となる中心穴を有する注入パイプと、前記注入パイプの外周に装着された弾性リングとを有し、前記注入パイプを前記軸方向穴に挿入し前記弾性リングの外周を前記軸方向穴の内周に密着させた状態で、前記樹脂供給部から前記注入パイプに樹脂を供給し、前記軸方向穴の内部を通じて前記積層鉄心の隙間に樹脂を注入するように構成したことを特徴とする積層鉄心への樹脂注入装置。
  2. 請求項1記載の積層鉄心への樹脂注入装置において、
    前記樹脂供給部と前記樹脂注入部との間に注入側のマニホールドを介在させ、前記注入側のマニホールドに、前記樹脂注入部の前記注入パイプに接続可能な複数の接続部と、前記複数の接続部に繋がるエア接続部と、前記樹脂供給部または前記エア接続部の接続を切り替え、複数の前記軸方向穴に同時に樹脂またはエアの供給を可能とする切換バルブとを設けたことを特徴とする積層鉄心への樹脂注入装置。
  3. 請求項1または2に記載の積層鉄心への樹脂注入装置において、
    前記軸方向穴の樹脂注入側とは反対側の前記軸方向穴に挿入される排出側のマニホールドを備え、前記排出側のマニホールドは、前記軸方向穴に注入された樹脂を排出する排出パイプと、前記排出パイプに接続された接続部及び前記接続部を開閉するバルブを有することを特徴とする積層鉄心への樹脂注入装置。
  4. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の積層鉄心への樹脂注入装置において、
    前記樹脂注入部の前記注入パイプは、先端部の外周に外径が段状に大きくなったストッパ部を有し中心穴が樹脂通路となる内側パイプと、前記内側パイプの外周側にスライド可能に挿入された外側パイプとからなり、前記ストッパ部と前記外側パイプの端部との間に前記弾性リングを装着し、前記外側パイプを押圧して前記弾性リングの外径を膨張させ、前記軸方向穴の内周と密着させるように構成したことを特徴とする積層鉄心への樹脂注入装置。
  5. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の積層鉄心への樹脂注入装置において、
    前記樹脂注入部の前記注入パイプは、先端部の外周に外径がテーパ状に拡開するテーパ部を有し中心穴が樹脂通路となる内側パイプと、前記内側パイプの外周側にスライド可能に挿入され前記テーパ部と接触する側の端部の周方向に複数のスリットが形成されたスリット部を有する外側パイプとからなり、前記外側パイプの前記スリット部に前記弾性リングを装着し、前記外側パイプをスライドさせて前記テーパ部により先端部を拡開させ、前記弾性リングを前記軸方向穴の内周と密着させるように構成したことを特徴とする積層鉄心への樹脂注入装置。
  6. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の積層鉄心への樹脂注入装置において、
    前記樹脂注入部の前記注入パイプは、先端部近傍に外周溝を有し中心穴が樹脂通路となるパイプからなり、前記弾性リングは、前記軸方向穴の内径より大きい外径を有するOリングで構成されて前記外周溝に装着されたことを特徴とする積層鉄心への樹脂注入装置。
  7. 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の積層鉄心への樹脂注入装置において、
    前記樹脂注入部の前記注入パイプは、可撓性部材からなり先端部に外径が段状に大きくなったストッパ部を有し中心穴が樹脂通路となる内側パイプと、前記内側パイプにスライド可能に挿入され、軸方向に分割された複数の外側パイプとからなり、前記内側パイプの前記ストッパ部と前記外側パイプの先端部の間に前記弾性リングが装着され、前記内側パイプが直線状のときは複数の前記外側パイプ同士が隙間を有し、前記軸方向穴に挿入したときは複数の前記外側パイプが接触して押圧されることで前記弾性リングの外径が膨張し前記軸方向穴の内周と密着するように構成したことを特徴とする積層鉄心への樹脂注入装置。
  8. 請求項1に記載の積層鉄心への樹脂注入装置において、
    前記樹脂注入部の前記注入パイプは、長さ方向の2箇所に間隔を開けて外周溝が形成されるとともに中心穴の先端部が閉鎖され、かつ、2箇所の前記外周溝の間に径方向に貫通する注入穴が形成され、前記弾性リングは、前記軸方向穴の内径より大きい外径を有するOリングで構成されて前記外周溝に装着されており、前記Oリングを前記軸方向穴の内周に密着させ、前記注入穴を通して前記軸方向穴の内部に樹脂を注入するように構成したことを特徴とする積層鉄心への樹脂注入装置。
  9. 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の積層鉄心への樹脂注入装置において、
    前記樹脂注入部を前記積層鉄心の軸方向端面に固定する支持具を備えたことを特徴とする積層鉄心への樹脂注入装置。
  10. 回転電機の積層鉄心に設けられた軸方向穴を利用し、前記積層鉄心の隙間に樹脂を注入する積層鉄心への樹脂注入方法であって、
    樹脂を貯留する樹脂容器及びポンプを有する樹脂供給部と、前記樹脂供給部から供給された樹脂を前記積層鉄心の前記軸方向穴へ注入する樹脂注入部とを備え、
    前記樹脂注入部の注入パイプを前記軸方向穴の一端から挿入し、前記注入パイプの外周に設けた弾性リングにより前記注入パイプの外周側と前記軸方向穴の内周側の隙間を塞いだ状態で前記樹脂供給部から圧力をかけて前記注入パイプに樹脂を注入し、樹脂注入後、前記注入パイプにエアを供給して前記軸方向穴に残留した樹脂を排出するようにしたことを特徴とする積層鉄心の樹脂注入方法。
  11. 請求項10記載の積層鉄心への樹脂注入方法において、
    前記樹脂注入部の前記注入パイプに間隔を開けて前記弾性リングを2個配置するとともに2個の前記弾性リング間の前記注入パイプに径方向に貫通する注入穴を設けておき、前記注入穴を通して前記軸方向穴に樹脂を注入するようにしたことを特徴とする積層鉄心の樹脂注入方法。
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