JP7109573B2 - 回転電機の絶縁構造体および回転電機の絶縁構造体の製造方法 - Google Patents
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Description
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成され、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成された膨出部を備え 、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所の最大厚さが、前記積層鉄心の軸方向に沿って形成された箇所の最大厚さよりも厚く、かつ、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所に樹脂注入口痕を備えるものである。
また、本願に開示される回転電機の絶縁構造体は、
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆う樹脂絶縁部が軸方向の2方向以上から組み立てられ、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所の最大厚さが、前記積層鉄心の軸方向に沿って形成された箇所の最大厚さよりも厚く、かつ、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所に樹脂注入口痕を有し、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面の形成された箇所の厚さが均一に形成され、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成されたものである。
また、本願に開示される回転電機の絶縁構造体の製造方法は、
鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成され、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体を製造方法であって、
前記樹脂絶縁部の射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の内部に前記積層鉄心を配置した後、前記成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入して前記樹脂絶縁部を成形するものである。
また、本願に開示される回転電機の絶縁構造体の製造方法は、
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆う樹脂絶縁部が軸方向の2方向以上から組み立てられ、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体の製造方法であって、
前記樹脂絶縁部を軸方向の2方向以上に分割した射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入して軸方向の2方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を成形し、前記成形金型から軸方向の2方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を取り出した後、前記積層鉄心に軸方向の2方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を軸方向の2方向以上から組み立てるものである。
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成され、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成された膨出部を備え、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の両端面に形成された箇所の最大厚さが、前記積層鉄心の軸方向に沿って形成された箇所の最大厚さよりも厚く、かつ、前記積層鉄心の軸方向の両端面に形成された箇所に樹脂注入口痕と、軸方向の両端面における前記樹脂注入口痕の位置から注入され前記樹脂絶縁部を形成する絶縁用樹脂同士が前記膨出部において接して硬化された樹脂流動末端部とを備えるものである。
また、本願に開示される回転電機の絶縁構造体の製造方法は、
鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成され、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体を製造方法であって、
前記樹脂絶縁部の射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の内部に前記積層鉄心を配置し
た後、前記成形金型において、前記積層鉄心の軸方向の両端面側に設けられた樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入し、前記絶縁用樹脂同士が前記膨出部形成用の凹部において接して硬化された樹脂流動末端部を備える前記樹脂絶縁部を成形するものである。
余分なコストアップまたは性能低下を招来することなく、小型で高効率、かつ絶縁性能を有することができる。
図1は、本願の実施の形態1の回転電機の絶縁構造体として固定子に適用した場合の半周分である6個のティース分を示す斜視図、図2は図1の固定子を構成する分割固定子の一つを示す斜視図、図3は図2の分割固定子を構成する絶縁分割鉄心を示す斜視図である。また、図4は図3の絶縁分割鉄心を周方向から見た正面図、図5は図4の絶縁分割鉄心をA-A線に沿って切断した場合の斜視図である。また、図6は図3の絶縁分割鉄心を構成する積層鉄心の斜視図、図7は実施の形態1において絶縁分割鉄心にコイルが巻装された状態を示す断面図である。なお、ここでは固定子または分割固定子の軸方向を符号X、径方向を符号D、周方向を符号Rでそれぞれ示すものとする。
ここに、積層鉄心5は、図6に示すように、厚み寸法が0.1mm~3.0mm程度の電磁鋼板、または珪素鋼板からなる所定枚数の鋼板を所望の軸長寸法L0に合わせて積層して構成されている。そして、積層鉄心5は、周方向Rに沿って平面視で扇状に広がるバックヨーク部5a、このバックヨーク部5aから固定子1の中心方向に突出するティース部5b、およびティース部5bから周方向Rに沿って延びる突出部5cを有する。
図9は本願の実施の形態1における固定子の製造方法の工程を示すフローチャート、図10A~図10Fは成形金型を用いて積層鉄心ごとに樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図、図11は成形金型を用いて絶縁用樹脂を積層鉄心に注入する場合の部分拡大断面図、図12は成形金型を用いて絶縁用樹脂を積層鉄心に注入する場合の絶縁用樹脂の流動状態を示す説明図である。
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成されている回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成された膨出部を備えるので、
また、回転電機の絶縁構造体の製造方法によれば、
鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成されている回転電機の絶縁構造体の製造方法であって、
前記樹脂絶縁部の射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の内部に前記積層鉄心を配置した後、前記成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入して前記樹脂絶縁部を成形するので、
巻回されるコイルの軸方向の中央部分が弾性変形により巻膨らむが、膨出部は、その軸方向の両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となるように形成されているため、コイルのコイル占積率を低下させることなく絶縁性能を向上することができ、同じ性能で小型の回転電機の絶縁構造体、ひいては回転電機を得られることができる。また、コイルと樹脂絶縁部との間の空気層を減らすことで、コイルによる発熱を積層鉄心に伝達する効率が向上するため、従来構造に対し、余分なコストアップまたは性能低下を招来することなく、同じサイズで高効率、放熱部品を削減した回転電機の絶縁構造体、ひいては回転電機を得ることができる。
さらに、成形金型の金型内壁には積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、成形金型の内部に積層鉄心を配置した後、成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入するので、
絶縁用樹脂を充填する際の流動抵抗の増加に起因した圧力損失を低減することができる。このため、絶縁用樹脂の充填性が向上するので、流動性が良い高価な絶縁用樹脂を選定する必要がなく、また、絶縁用樹脂の流動性を向上するために成形金型の局所加熱を行う必要性もないので、材料費および設備費を抑制することができ、安価な回転電機の絶縁構造体、ひいては回転電機を提供することができる。
絶縁用樹脂の充填性をさらに向上できる。
積層鉄心の軸方向の両端において、樹脂絶縁部とコイルとの絶縁性を確保することができる。
膨出部は、コイルのコイル占積率を確実に低下させることなく絶縁性能を確実に向上することができ、同じ性能で小型の回転電機を確実に得ることができる。また、コイルと樹脂絶縁部との間の空気層を確実に減らすことで、コイルによる発熱を積層鉄心に伝達する効率が確実に向上するため、従来構造に対し、余分なコストアップまたは性能低下を招来することなく、同じサイズで高効率、放熱部品を削減した回転電機の絶縁構造体、ひいては回転電機を確実に得ることができる。
膨出部を簡便に形成することができる。
絶縁用樹脂の充填性をさらに向上できる。
膨出部を簡便に形成することができる。
膨出部を簡便に形成することができる。
図17は本願の実施の形態2の回転電機の絶縁構造体として回転子に適用した場合の斜視図、図18は回転子を構成する絶縁鉄心とシャフトを示す分解斜視図、図19は図17の回転子の平面図、図20は図19の回転子をB-B線に沿って切断した場合の斜視図である。また、図21は図17の固定子の絶縁鉄心を構成する積層鉄心の斜視図、図22は実施の形態2において絶縁鉄心の上にコイルが巻装された状態を示す断面図である。なお、ここでは回転子および絶縁鉄心の軸方向を符号X、径方向を符号D、周方向を符号Rでそれぞれ示すものとする。
ここに、積層鉄心15は、図21に示すように、厚み寸法が0.1mm~3.0mm程度の電磁鋼板、または珪素鋼板からなる所定枚数の鋼板を所望の軸長寸法に合わせて積層して構成されており、シャフト12の挿入穴15aが形成された円筒状の鉄心中央部15b、この鉄心中央部15bから径方向Dの外周側に突出するティース部15c、およびティース部15cから周方向Rに沿って延びる平面視で扇型の鉄心外周部15dを有する。
図24は本願の実施の形態2における回転子の製造方法の工程を示すフローチャート、図25A~図25Fは成形金型を用いて積層鉄心ごとに樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図、図26は成形金型を用いて絶縁用樹脂を積層鉄心に注入する場合の部分拡大断面図、図27は成形金型を用いて絶縁用樹脂を積層鉄心に注入する場合の絶縁用樹脂の流動状態を示す説明図である。
絶縁用樹脂の充填性をさらに向上できる。
図34は、本願の実施の形態3の回転電機の絶縁構造体として固定子に適用した場合の半周分である6個のティース分を示す斜視図、図35は図34の固定子を構成する分割固定子の一つを示す斜視図、図36は図35の分割固定子を構成する絶縁分割鉄心を示す斜視図である。また、図37は図36の絶縁分割鉄心を周方向から見た正面図、図38は図37の絶縁分割鉄心をC-C線に沿って切断した場合の斜視図である。また、図39は図36の絶縁分割鉄心を構成する積層鉄心の斜視図、図40は実施の形態3において絶縁分割鉄心にコイルが巻装された状態を示す断面図である。なお、ここでは固定子または分割固定子の軸方向を符号X、径方向を符号D、周方向を符号Rでそれぞれ示すものとする。
ここに、積層鉄心105は、図39に示すように、厚み寸法が0.1mm~3.0mm程度の電磁鋼板、または珪素鋼板からなる所定枚数の鋼板を所望の軸長寸法L100に合わせて積層して構成されている。そして、積層鉄心5は、周方向Rに沿って平面視で扇状に広がるバックヨーク部105a、このバックヨーク部105aから固定子101の中心方向に突出するティース部105b、およびティース部105bから周方向Rに沿って延びる突出部105cを有する。
図42は本願の実施の形態3における固定子の製造方法の工程を示すフローチャート、図43A~図43Cは固定子の組み立て手順を示す説明図、図44A~図44Eは成形金型を用いて樹脂絶縁部を射出成形する場合の手順を示す説明図、図45は成形金型を用いて絶縁用樹脂を注入する場合の部分拡大断面図、図46は成形金型を用いて絶縁用樹脂を注入する場合の絶縁用樹脂の流動状態を示す説明図である。
複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆う樹脂絶縁部が軸方向の2方向以上から組み立てられる回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所の最大厚さが、前記積層鉄心の軸方向に沿って形成された箇所の最大厚さよりも厚く、かつ、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所に樹脂注入口痕を有し、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面の形成された箇所の厚さが均一に形成され、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成された膨出部を備えるので、
また、複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆う樹脂絶縁部が軸方向の2方向以上から組み立てられる回転電機の絶縁構造体の製造方法であって、
前記樹脂絶縁部を軸方向の2方向以上に分割した射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入して軸方向の2方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を成形し、前記成形金型から軸方向の2方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を取り出した後、前記積層鉄心に軸方向の2方向以上に分割された前記樹脂絶縁部を軸方向の2方向以上から組み立てるので、
巻回されるコイルの軸方向の中央部分が弾性変形により巻膨らむが、膨出部は、その軸方向の両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となるように形成されているため、コイルのコイル占積率を低下させることなく絶縁性能を向上することができ、同じ性能で小型の回転電機の絶縁構造体、ひいては回転電機を得られることができる。また、コイルと樹脂絶縁部との間の空気層を減らすことで、コイルによる発熱を積層鉄心に伝達する効率が向上するため、従来構造に対し、余分なコストアップまたは性能低下を招来することなく、同じサイズで高効率、放熱部品を削減した回転電機の絶縁構造体、ひいては回転電機を得ることができる。
さらに、成形金型の金型内壁には積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、成形金型の内部に積層鉄心を配置した後、成形金型の樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入するので、
絶縁用樹脂を充填する際の流動抵抗の増加に起因した圧力損失を低減することができる。このため、絶縁用樹脂の充填性が向上するので、流動性が良い高価な絶縁用樹脂を選定する必要がなく、また、絶縁用樹脂の流動性を向上するために成形金型の局所加熱を行う必要性もないので、材料費および設備費を抑制することができ、安価な回転電機の絶縁構造体ひいては回転電機を提供することができる。
Claims (11)
- 複数枚の鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成され、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体において、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚に形成された膨出部を備え、
前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の両端面に形成された箇所の最大厚さが、前記積層鉄心の軸方向に沿って形成された箇所の最大厚さよりも厚く、かつ、前記積層鉄心の軸方向の両端面に形成された箇所に樹脂注入口痕と、軸方向の両端面における前記樹脂注入口痕の位置から注入され前記樹脂絶縁部を形成する絶縁用樹脂同士が前記膨出部において接して硬化された樹脂流動末端部とを備える回転電機の絶縁構造体。 - 前記樹脂注入口痕は、前記積層鉄心の前記コイルが巻装される箇所を覆う前記樹脂絶縁部の軸方向の両端面に設けられている請求項1に記載の回転電機の絶縁構造体。
- 前記樹脂絶縁部は、前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所の厚さが均一に形成されている請求項1または請求項2に記載の回転電機の絶縁構造体。
- 前記積層鉄心の前記コイルが巻装される箇所は、軸方向の両端側の周方向の長さよりも、軸方向の中央側において周方向の長さが短く形成された箇所を有する請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の回転電機の絶縁構造体。
- 前記膨出部は、前記積層鉄心と前記コイルとの間の巻膨れ隙間よりも小さい範囲内で施されている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の回転電機の絶縁構造体。
- 前記コイルと、前記樹脂絶縁部のうち前記積層鉄心の軸方向の端面に形成された箇所に設けられた前記樹脂注入口痕との間には、隙間が形成されている請求項2に記載の回転電機の絶縁構造体。
- 前記膨出部は、前記積層鉄心の周方向に対面するティース側面部に対応する箇所に形成されている請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の回転電機の絶縁構造体。
- 前記膨出部は、前記軸方向の中央を頂点として前記両端面に向かって厚さが次第に減少する断面が半紡錘状に形成されている請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の回転電機の絶縁構造体。
- 前記膨出部は、断面が台形状に形成されている請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の回転電機の絶縁構造体。
- 前記膨出部は、断面が突起状に形成されている請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の回転電機の絶縁構造体。
- 鋼板が積層されてなる積層鉄心を備えるとともに、前記積層鉄心には少なくともコイルが巻装される箇所の表面部を覆って樹脂絶縁部が一体形成され、前記樹脂絶縁部上に前記コイルが巻装されている回転電機の絶縁構造体の製造方法であって、
前記樹脂絶縁部の射出成形用の成形金型を適用し、この成形金型の金型内壁には前記積層鉄心の軸方向に沿って両端面よりも中央側において周方向に向けて肉厚となる膨出部形成用の凹部を予め形成しておき、前記成形金型の内部に前記積層鉄心を配置した後、前記成形金型において、前記積層鉄心の軸方向の両端面側に設けられた樹脂注入口から絶縁用樹脂を注入し、前記絶縁用樹脂同士が前記膨出部形成用の凹部において接して硬化された樹脂流動末端部を備える前記樹脂絶縁部を成形する回転電機の絶縁構造体の製造方法。
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