JP7369909B2 - 固定子構成体、電動機 - Google Patents

Description

本発明は、電動機に関し、固定子と固定子枠体とを含む固定子構成体に関する。

家庭用電気機器の分野、産業用電気機器の分野、あるいは、車載用電気機器の分野などにおいては、電動機や変成器などのようにコイルを有するデバイスが用いられる。近年、これらのデバイスには、より一層の、小型化、薄型化および高出力化が求められる。

従来の技術を示す一例として、図１２から図１４に、電動機及び電動機に含まれる固定子構成体を示す。

図１２は、従来の電動機に含まれる固定子構成体の概要を示す概念図である。図１３は、従来の電動機の主要部を示す概念図である。図１４は、図１３に示す従来の電動機の要部拡大図である。

図１２に示すように、電動機の固定子構成体１００１は、固定子枠体１１４の内部に、固定子１１７を含む固定子中間組立体１２０を収容する構成である。なお、図面を見易くするために、図１２には、回転子を描画していない。

図１３に示すように、固定子１１７は、固定子鉄心１１０と、インシュレータ１１１と、固定子巻線１１２と、を備える。そして、固定子中間組立体１２０は、固定子１１７と、印刷配線板１１３と、を含む構成体である。

固定子鉄心１１０には、インシュレータ１１１を介して絶縁電線１１６が巻装される。巻装された絶縁電線１１６は、コイルである固定子巻線１１２を形成する。固定子巻線１１２と印刷配線板１１３とは、後述するように、電気的に接続される。図１２に示すように、固定子巻線１１２が巻装された固定子鉄心１１０は、固定子枠体１１４に挿入される。固定子枠体１１４は、金属等で形成される。

固定子巻線１１２とコネクタ１１５とは、印刷配線板１１３を介して、電気的に接続される。

図１４に示すように、固定子巻線１１２の端部１１２ａは、はんだ１１３ａにより、印刷配線板１１３と電気的に接続される。

図１２に示すように、固定子１１７は、一組の固定用ピン１１８により、固定子枠体１１４の内部に固定される。固定子１１７と固定子枠体１１４が含む壁面１１４ａとの間には、隙間１１９が存在する。換言すれば、固定子１１７は、一組の固定用ピン１１８により、壁面１１４ａと離れて、固定子枠体１１４と接することなく固定される。

電動機の構成要素としては、図１２に示す構成要素以外に、回転子、回転軸である出力軸、一対の軸受、ブラケット等が用いられる。

回転子は、固定子鉄心１１０の内部に形成された空間に位置する。回転子は、固定子１１７と向かい合って、位置する。回転子は、回転軸を回転中心として、回転自在に支持される。

一対の軸受は、回転軸の両端を回転自在に支持する。一方の軸受は、軸受を構成する外輪がブラケットに形成された収容部に固定される。他方の軸受は、軸受を構成する外輪が固定子枠体の底面に形成された収容部に固定される。

上述した、回転子、回転軸である出力軸、一対の軸受、ブラケット等は、広く知られたものが使用できる。

ところで、図１２に示す固定子構成体１００１において、各構成要素の間に生じる隙間には、特に、充填材は用いられていない。換言すれば、固定子構成体１００１において、各構成要素の間に生じる隙間には、空気層が形成される。

この空気層は、空気層の厚み寸法や空気層の容積が過大になれば、熱抵抗が大きくなる。熱抵抗が大きくなった空気層は、放熱を阻害する要因となる。

また、電動機を小型化、薄型化および高出力化するには、つぎの点に関する考察が必要となる。

すなわち、そのひとつは、固定子鉄心に巻装された固定子巻線が抵抗成分を有することである。固定子巻線が有する抵抗成分は、固定子巻線に電流が流されるとき、熱を発生する。この固定子巻線が有する抵抗成分による発熱は、銅損ともいう。

他のひとつは、固定子鉄心に生じる、渦電損とヒステリシス損による発熱である。この渦電損とヒステリシス損による発熱は、鉄損ともいう。

固定子巻線に生じる熱が過大であれば、電動機が取り付けられる電気機器は、電力効率が低下する。また、固定子巻線に生じる熱が過大であれば、電動機が取り付けられる電気機器は、安全性の低下や短寿命化を招く。

つまり、電動機には、小型化や薄型化と高い信頼性とを併せ持つため、放熱特性の向上が強く求められる。

このような要求を満たすために、例えば、特許文献１及び特許文献６等における電動機では、固定子巻線と固定子枠体との間に、充填された樹脂が存在する。

また、例えば、特許文献２から特許文献５等においては、電動機における固定子巻線のコイルエンドとブラケットとの間の隙間部分に、高熱伝導性の樹脂を配置し、固定子巻線からの発熱を高熱伝導性の樹脂を介してブラケットからの放熱を促す技術思想が記されている。

特開昭６０－２８７５５号公報 特開平８－２２３８６６号公報 特開２０００－１１６０６３号公報 特開２００２－３６９４４９号公報 特開２００４－２７４８８４号公報 特開２００７－６０８３４号公報

電動機全体の放熱性を高めるために、従来の電動機においては、空気層が位置する固定子巻線と固定子枠体との間に、樹脂を充填する方法が提案されている。この構成によって、固定子巻線と固定子枠体との間に生じる熱抵抗を低減できるため、放熱性は良好なものとなる。

一方、特許文献１等に記された技術には、つぎの検討事項が存在する。すなわち、固定子と固定子枠体との間に樹脂を充填する場合、特許文献１等に示す電動機においては、充填される樹脂に、周囲の空気が気泡として混入し易い。

特に、充填される樹脂にフィラーが含まれる場合は、フィラーの含有率が高くなるほど、樹脂の粘度は高くなる。粘度が高い樹脂を用いれば、樹脂に気泡が混入する量が多くなる。つまり、熱伝導率のみを重要視した場合は、フィラーの含有率が高く、粘度も高い樹脂が採用されることが考えられる。

充填される樹脂に気泡が混入することを防止するには、関連する製造工程を真空状態で行うための設備が必要となる。つまり、特許文献１等に記された電動機の効果を期待するには、大規模な設備が必要となる。

従って、特許文献１等に記された電動機を製造するには、製造設備に対して多額の投資が必要となる。また、特許文献１等に記された電動機を製造するには、製造工程における工数が増加することも懸念される。

換言すれば、特許文献１等に記された電動機は、設備投資によるコスト上昇や、工数増加に伴う経営的課題を内包している。

また、特許文献２から特許文献５等に記された技術においては、電動機の固定子巻線におけるコイルエンドの不均質な形状に起因する隙間が生じることについて、この隙間を抑制する具体的な態様を示すことは無く、不詳であった。

本発明は、上記の課題を解決するものであり、固定子構成体の熱抵抗を低減する新規な構成を具備する固定子構成体及び電動機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の発明は、固定子磁心と、前記固定子磁心が有するティースの各々を覆うインシュレータと、前記インシュレータ毎に絶縁電線を巻装する巻装体とを含む固定子と、この固定子の巻装体と電気的に接続される印刷配線板とを含む固定子中間組立体と、前記固定子中間組立体を収容する固定子枠体と、前記固定子枠体の内の底部と前記底部と相対する前記固定子中間組立体の対向部との間に位置し且つ前記巻装体における前記固定子枠体の内の底部側に位置するコイルエンド部の各々と前記固定子枠体の底部とを熱結合する熱伝導体と、を含み、前記熱伝導体が含む複数の放熱結合部の各々が前記コイルエンドの各々のうち相対する一つ毎に当接し、前記巻装体における前記固定子枠体の開口側に位置するコイルエンドの各々に充填樹脂が接し、前記充填樹脂と前記熱伝導体とが接する、固定子構成体である。

また、第２の発明は、第１の発明において、前記コイルエンド部と前記熱伝導体とが衝合する衝合部における隙間の一部又は全部に前記充填樹脂が含む固定子構成体である。

また、第３の発明は、第１の発明において、前記固定子枠体が、前記固定子枠体の底部部分の中央部に位置する軸受収容部を含む固定子構成体である。

また、第４の発明は、第１の発明において、前記固定子枠体が、前記固定子枠体の底部部分と前記底部部分の中央部に位置する軸受収容部とを含む底部と、前記固定子枠体から前記底部を除く枠部分を含む枠部とを含む固定子構成体である。

また、第５の発明は、第１の発明において、前記固定子枠体が、前記固定子枠体の底部部分の中央部に位置する軸受収容部とを含み、更に、前記底部部分における前記孔部及び前記軸受収容部を除く部分に前記熱伝導体が配置され、前記底部部分の一部分に前記熱伝導体の配置位置を規制する位置規制部と、前記熱伝導体の一部分に前記位置規制部に対応する被位置規制部と、を含む固定子構成体である。

また、第６の発明は、第１の発明において、前記固定子枠体が、前記固定子枠体の底部部分と前記底部部分の中央部に位置する軸受収容部とを含む底部と、前記固定子枠体から前記底部を除く枠部分を含む枠部とを含み、更に、前記底部の底部部分の前記孔部及び前記軸受収容部を除く部分に前記熱伝導体が配置され、前記底部部分の一部分に前記熱伝導体の配置の位置を規制する位置規制部と、前記熱伝導体の一部分に前記位置規制部に対応する被位置規制部と、を含む固定子構成体である。

また、第７の発明は、第１の発明において、前記固定子枠体が、前記固定子枠体の底部部分の中央部に位置する孔部と前記孔部の縁部に位置する軸受収容部とを含み、更に、前記固定子枠体の底部部分の前記孔部及び前記軸受収容部を除く部分に前記熱伝導体が配置され、前記底部部分における前記熱伝導体と当接する底部部分被当接面が平坦面を有し、前記熱伝導体における前記底部部分と当接する熱伝導体被当接面に平坦面を有する構成と、を含む固定子構成体である。

また、第８の発明は、第１の発明において、前記固定子枠体が、前記固定子枠体の底部部分と前記底部部分の中央部に位置する孔部と前記孔部の縁部に位置する軸受収容部とを含む底部と、前記固定子枠体から前記底部を除く枠部分を含む枠部とを含み、更に、前記底部の底部部分の前記孔部及び前記軸受収容部を除く部分に前記熱伝導体が配置され、前記底部部分における前記熱伝導体と当接する底部部分被当接面が平坦面を有し、前記熱伝導体における前記底部部分と当接する熱伝導体被当接面に平坦面を有する構成と、を含む固定子構成体である。

また、第９の発明は、第１の発明において、前記放熱結合部の構成において、前記コイルエンドの各々の凸状コイルエンド形状に対応する凹状形状を含む固定子構成体である。

また、第１０の発明は、第１の発明において、前記放熱結合部の構成において、前記コイルエンドと前記熱結合部とが押圧当接する箇所における前記熱伝導体の表層部分に変形し易い弾性当接部を含む固定子構成体である。

また、第１１の発明は、第１の発明において、前記弾性当接部の構成において、複数の溝状凹部を列設する構成を含む固定子構成体である。

また、第１２の発明は、第１の発明において、前記弾性当接部の構成において、複数の畝状凸部を列設する構成を含む固定子構成体である。

また、第１３の発明は、第１の発明において、前記弾性当接部の構成において、複数の四角錘を市松模様状に配置する構成を含む固定子構成体である。

また、第１４の発明は、第１の発明において、前記弾性当接部の構成において、複数の台形錘を市松模様状に配置する構成を含む固定子構成体である。

また、第１５の発明は、第１の発明の固定子構成体を含む電動機である。

本発明によれば、固定子の巻装体の放熱構成について、固定子構成体を低コスト及び低工数で実現可能であり、産業的価値の大いなるものである。

実施の形態１及び実施の形態２における固定子構成体の概要を示す断面図 熱伝導体の形状の一例の概要を示す平面図 熱伝導体を示す図２ＡにおけるＡ－Ａ間の断面図 熱伝導体の凹構造部及び凸構造部の概要を示す平面図 熱伝導体を示す図３ＡにおけるＢ－Ｂ間の断面図 放熱結合部の一例とコイルエンドとの当接状態を示す図 放熱結合部の他の例とコイルエンドとの当接状態を示す図 溝状凹部を列設する弾性当接部の概要を示す平面図 溝状凹部を列設する弾性当接部の概要を示す正面図 畝状凸部を列設する弾性当接部の概要を示す平面図 畝状凸部を列設する弾性当接部の概要を示す正面図 四角錘を市松模様状に配置する弾性当接部を示す平面図 四角錘を市松模様状に配置する弾性当接部を示す正面図 固定子枠体の底部部分に配置する熱伝導体の配置を規制する熱伝導体の被位置規制部の概要を示す図 固定子枠体の底部部分に配置する熱伝導体の配置を規制する位置規制部の概要を示す図 実施の形態１における固定子構成体を含む電動機の要部を示す斜視組立図 固定子鉄心に含むセグメントコアを説明する斜視図 本発明における固定子構成体を含む電動機の外観を示す正面図 本発明における固定子構成体を含む電動機の外観を示す側面図 一従来例の電動機の概要を示す概念図 一従来例の電動機の主要部を示す概念図 一従来例の電動機の要部拡大図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に記す実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１には、本実施の形態における固定子構成体１００の概要を示す。電動機に含む固定子構成体１００の構成は、固定子枠体４０の内部に、固定子８０を含む固定子中間組立体９０と、熱伝導体６０と、充填樹脂９５とを含む。固定子中間組立体９０の構成は、固定子８０と、印刷配線板７０と、を含む。固定子８０の構成は、固定子磁心１０と、インシュレータ２０と、巻装体３０と、を含む。固定子枠体４０の構成は、底部４０ａと、回転軸挿通孔４０ｂと、軸受収容部４０ｃと、枠部５０と、を含む。

図１において、固定子枠体４０の開口端を上方に図示し、一方、下方には固定子枠体４０の底部４０ａを図示する。この図示した状態の固定子枠体４０の中に、固定子枠体４０の開口端の側から固定子中間組立体９０を納置する。このとき、固定子中間組立体９０は、印刷配線板７０の配置側を固定子枠体４０の開口端の側に位置させる。

なお、図１では図示していないが、固定子枠体４０の開口端の近傍には、コネクタを配置するコネクタ窓部を設けている。このコネクタ窓部に配置されたコネクタと、固定子中間組立体９０とは電気的に接続される構成である。

固定子磁心１０は、回転軸に沿う方向に鋼板を積層して構成される。固定子磁心１０は、積層された鋼板と同様の作用効果を得ることができれば、他の構成を採用しても良い。固定子磁心１０には、インシュレータ２０を介して、巻装体３０が巻き回される。インシュレータ２０は、固定子磁心１０と巻装体３０とを電気的に絶縁するために設置されている。また、上記のインシュレータ２０の材料には、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリエーテルケトン、液晶ポリマーなどで高強度とする他、これらの材料の剛性を上げるために、ガラス繊維や無機充填剤などのフィラーを加えた樹脂を用いる。

固定子磁心１０は、枠部５０に円形に固定される。この固定には、圧入や焼きバメ、接着剤の硬化による固定など、種々の方法を採用可能である。

固定子枠体４０は、枠部５０と、底部４０ａと、回転軸挿通孔４０ｂと、軸受収容部４０ｃとを含む。なお、本実施の形態においては、軸受収容部４０ｃの構造は円筒状であるが、固定子枠体４０等の仕様に応じて適宜に好適な構造が選択可能である。

固定子枠体４０に含む底部４０ａは、固定子磁心１０と巻装体３０の回転軸に沿う方向を覆うように、枠部５０に固定されている。なお、図１においては、固定子枠体４０の底部４０ａと枠部５０を別体の部材として図示しているが、固定子枠体４０の底部４０ａと枠部５０とを一体に構成しても良い。固定子枠体４０の底部４０ａは、一般的にアルミや炭素鋼といった金属部材で構成されている。底部４０ａの中央部には、図示していない回転軸を挿通するための回転軸挿通孔４０ｂを具備している。そして、回転軸挿通孔４０ｂの縁部には、図示していない軸受を収容し且つ保持を安定化する軸受収容部４０ｃを具備している。図示していない軸受によって回転自在に支承された回転軸の一方端であり、この回転軸の一方端は、軸受の軸方向端面から僅かながら突出する場合もある。そして、その回転軸の一方端の一部分は、回転軸挿通孔４０ｂを挿通する。なお、軸受の軸方向端面から回転軸の一方端が突出しない構成などを採用する場合おいては、回転軸挿通孔４０ｂは、特に設けなくとも良い。

巻装体３０と固定子枠体４０の底部４０ａとの間は、絶縁性を考慮し、数ｍｍから数ｃｍの距離を設ける。固定子枠体４０の底部４０ａの形状は、設置される軸受けの大きさや種類に合わせて、設計される。また、必要最低限の剛性が保てればよいため、軽量化と材料費削減のために、肉抜き構造やリブ構造を設けてもよい。以上のような形状を有するため、シート状の物体では、巻装体３０と固定子枠体４０の底部４０ａとの隙間を埋めることは困難である。

熱伝導体６０は、巻装体３０と固定子枠体４０の底部４０ａとの間に配置される。巻装体３０と固定子枠体４０の底部４０ａの間の空間に収まるように、あらかじめ成型されているため、固定子枠体４０の底部の設計自由度を損なうことなく、配置が可能となる。また、材質は、ゴム弾性を有し、空気の熱伝導率（０．０２５Ｗ／ｍ・Ｋ）よりも大きな値の熱伝導率を有するもので構成される。そしてこの熱伝導体６０は、ゴム弾性を有するため、形状が不安定なコイルエンド３１にも、熱伝導体６０が変形することで、良好に接触できる。また、空気以上の熱伝導率を有するため、巻装体３０で発生する発熱（銅損）を固定子枠体４０の底部４０ａに良好に伝導することが可能となり、巻装体３０の放熱効果を高めることができる。

樹脂材料の硬化物である充填樹脂９５は、固定子磁心１０、インシュレータ２０、巻装体３０の少なくとも一部を埋設させている。この充填樹脂９５に採用する樹脂材料は一般的に、エポキシ樹脂、ＢＭＣ、ＰＰＴ等である。樹脂材料の硬化物である充填樹脂９５は、電動機の動作時に固定子磁心１０および巻装体３０から発生する熱を、外部に伝導する役割を有している。また、電動機の動作時に発生する巻装体３０の巻き線の振動を防止する効果も有する。

樹脂材料の硬化物である充填樹脂９５を設けるに際に採用される工法は、主に２つの方法に大別される。

一例としては、ポッティングと呼称される方法である。充填樹脂９５が形成される前の固定子構成体１００の内部に液状の樹脂を流し込んだ後に、固定子構成体１００と伴に液状の樹脂を加熱することで硬化させ、充填樹脂９５を形成する手法である。

他の例としては、インサート成型と呼称される方法である。充填樹脂９５が形成される前の固定子構成体１００を金型にセッティングし、液状、もしくは半液状化した樹脂を流し込み樹脂を硬化させた後、冷却して金型から取り出す方法である。本発明の電動機の固定子構成体１００では、上記いずれの手法を用いて、充填樹脂９５を形成しても良い。

熱伝導体６０は、充填樹脂９５が形成される前に、コイルエンド３１と底部４０ａとの間に設置されるため、熱伝導体６０の少なくとも一部は、充填樹脂９５に埋没する構造になる。熱伝導体６０が充填樹脂９５に埋没することで、電動機の振動等に起因する熱伝導体６０の脱落を防止することができる。

熱伝導体６０は、例えば、エポキシ樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＴ（ポリプロピレンテレフタレート）、ＢＭＣ（不飽和ポリエステル樹脂）といった樹脂材料で構成され、充填樹脂９５と比較して、熱伝導率が高い、強度が低いという特徴を持つ。

例えば、コイルエンド３１と底部４０ａとの間に生じ易い、比較的容積の大きい隙間空間において、流動状態の樹脂を硬化させて充填樹脂９５を構成すると、樹脂の硬化に伴う樹脂自体の容積の収縮のため、充填樹脂９５にひび割れ等の不具合が生じ易い。そこで、充填樹脂９５よりも強度が低い熱伝導体６０を配置することで、コイルエンド３１と底部４０ａとの空間を埋め、さらに充填樹脂９５の硬化収縮によって発生する応力を強度が低い熱伝導体６０の外形変形で吸収することで緩和し、充填樹脂９５のひび割れを抑制可能である。

また、例えば、熱伝導体６０は、底部４０ａに形成されている軸受を収容するための軸受収容部４０ｃの外周部と接触していることが好ましい。本構成を採用することで、充填樹脂９５の硬化収縮によって発生する応力を強度が低い熱伝導体６０の外形変形で吸収することで緩和し、充填樹脂９５の硬化収縮による軸受収容部４０ｃの変形を抑制可能である。

また、充填樹脂９５を形成するために採用する流動状態の樹脂は、低粘度である方が好ましい。その理由は、巻装体３０の巻き線間の隙間部分までも充填樹脂９５にて満たしたい為である。そして、巻装体３０の巻き線間の隙間部分の寸法は、凡そ巻装体３０を構成する導線の直径程度の僅かな隙間である。従って、この隙間に流動状態の樹脂を満たすためには、流動状態の樹脂は、低粘度である方が好ましい。一方、充填樹脂９５の熱伝導率を高めるためには、充填樹脂９５に無機フィラーを含有させることで可能である。しかし、無機フィラーの含有量を増すと流動状態における樹脂の粘度も高まり、流動状態の樹脂
が低粘度であることが好ましいことと相反する。

なお、熱伝導体６０を形成する場合は、射出成型、トランスファ成型、圧縮成型等といった高粘性の樹脂にも適応可能な一般的な成型方法を採用可能である。そのため、充填樹脂９５に比べて、熱伝導体６０の熱伝導率を高めることが可能である。この場合においては、熱伝導体６０を配置することで、熱伝導体６０を配置しない場合よりも、コイルエンド３１と底部４０ａ間の熱伝導性が高められ、巻装体３０の放熱性を向上することが可能である。

なお、熱伝導体６０は、充填樹脂９５と接着性を有する材質であることが好ましい。本構成を有することで、熱伝導体６０が充填樹脂９５に接着され、熱伝導体６０の脱落の可能性が低減可能である。また、熱伝導体６０と充填樹脂９５との間の密着性も高まり、コイルエンド３１と底部４０ａ間の熱伝導性を高めることが可能である。

なお、熱伝導体６０の表面に、樹脂硬化前の流動状態である充填樹脂９５の充填時に充填樹脂９５を流動させるための樹脂流動溝（図示なし）を配置しても良い。樹脂流動溝（図示なし）を配置することで、充填樹脂９５の充填時に、熱伝導体６０による充填樹脂９５の流動の阻害、未埋没領域の発生といった現象が抑制可能となる。

なお、熱伝導体６０の内部に、充填樹脂９５の形成時に充填樹脂９５が流れ込む樹脂流動孔（図示なし）を配置しても良い。樹脂流動孔（図示なし）を配置することで、充填樹脂９５形成時に、熱伝導体６０による充填樹脂９５の流動の阻害、未埋没領域の発生といった現象が抑制可能となる。そして、樹脂流動孔（図示なし）に硬化した充填樹脂９５が入り込む構造となるため、充填樹脂９５によって熱伝導体６０が固定され、熱伝導体６０の脱落を抑止する効果が期待される。

印刷配線板７０と巻装体３０とは電気的に接続され、この接続によって各々のインシュレータ２０に巻装された巻装体３０に含む固定子巻線は、三相回路におけるＹ結線又はΔ結線を構成する。

図２Ａ及び図２Ｂは、熱伝導体６０の形状の一例について概要を示す断面図及び平面図である。コイルエンド３１は、インシュレータ２０などの周辺の構造物に対して、凹構造となっている。そのため、熱伝導体６０は、インシュレータ２０などを避け、コイルエンド３１と接近するため、凸構造の放熱結合部６１を有することが好ましい。放熱結合部６１を有することで、コイルエンド３１と熱伝導体６０をより近接することが可能となり、巻装体の放熱効果を高めることができる。一方、コイルエンド３１が周辺の構造物に対して凸構造となっている電動機の場合には、放熱結合部６１は凹構造とする。

また、熱伝導体６０は、放熱結合部６１を環状に配列し且つ放熱結合部６１同士の間を連結する連結部６２を有することが好ましい。連結部６２を有することで、熱伝導体６０は環状の一体化構造となるため、熱伝導体６０の配置に際しての工数を削減可能である。

なお、熱伝導体６０の内部に、熱伝導体６０よりも熱伝導性の高い金属板によるドーナツ状の金属環（図示なし）を埋設してもよい。本構成を有することで、熱伝導体６０の熱伝導性能を高め、巻装体３０と固定子枠体４０の底部４０ａとの間の熱伝導性を高めることが可能である。

図３Ａ及び図３Ｂは、熱伝導体６０に含む凹構造部６３及び凸構造部６４の概要を示す正面図及び断面図である。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、熱伝導体６０は、固定子枠体４０の底部４０ａに設けられた肉抜き構造（図示なし）やリブ構造（図示なし）と嵌め合
うように成型された凹構造部６３及び凸構造部６４を有することが好ましい。凹構造部６３及び凸構造部６４を有することで、熱伝導体６０と固定子枠体４０に含む底部４０ａとの当接状態が良好なものとなり、巻装体３０と固定子枠体４０に含む底部４０ａとの間の熱伝導性を高めることが可能である。

図４には、本発明の実施の形態１におけるコイルエンド３１のＲ形状に沿う形状をしている放熱結合部６１とコイルエンド３１との接触状態の概要を示す。図４に示すように、コイルエンド３１と熱伝導体６０とが衝合する衝合部３２が構成される。なお、放熱結合部６１の表面形状は、コイルエンド３１のＲ形状であり且つ凸状コイルエンド形状３１ａに沿う形状である凹状形状６１ｄを有していることが好ましい。この表面形状を有することで、コイルエンド３１と熱伝導体６０との接触面積が増加し、巻装体３０と固定子枠体４０の底部４０ａとの間の熱伝導性を高めることが可能である。また、コイルエンド３１と放熱結合部６１とが衝合する衝合部３２には、隙間３３とこの隙間３３の一部分又は全部を埋める充填樹脂９５が流れ込んで、硬化していることが好ましい。本構成を有することで、コイルエンド３１とコイルエンド嵌合部７２との間の熱伝導が促進され、コイルエンド３１の熱を底部４０ａに効率よく伝導することが可能となり、放熱性が向上する。

図５には、放熱結合部６１の表面に規則的な凹凸状の成型体によって構成する弾性当接部６１ａを有する場合について、放熱結合部６１とコイルエンド３１との接触状態を示す。図５に示すように、放熱結合部６１の表面に規則的な凹凸状の成型体による弾性当接部６１ａが構成されていることが好ましい。このような規則的な凹凸状の成型体による弾性当接部６１ａが構成されていることで、コイルエンド３１の有する凹凸状の外形形状に対しても、互いに嵌め合う構造を形成して、コイルエンド３１と放熱結合部６１との接触面積が増加し、巻装体３０と固定子枠体４０の底部４０ａとの間の熱伝導性を高めることが可能である。

図９Ａには、本実施の形態における熱伝導体６０の被位置規制部６５の概要を示す。図９Ｂには、固定子枠体４０の底部部分に配置する熱伝導体６０の配置を規制する位置規制部４０ｄの概要を示す。図９Ａ及び図９Ｂに示すように、熱伝導体６０には、放熱結合部６１とコイルエンド３１とが当接するように熱伝導体６０の配置の方向性を規制する被位置規制部６５を備える。被位置規制部６５は、固定子枠体４０の底部４０ａの一部分に配置する特定の形状部分である位置規制部４０ｄと互いに嵌め合い、位置及び配置方向を規制する構造であれば良く、その構造は、特に限定しない。図９Ｂの例においては、固定子枠体４０の底部４０ａの一部分に配置する特定の形状部分である位置規制部４０ｄを配置し、この位置規制部４０ｄと嵌め合うように、熱伝導体６０一部に被位置規制部６５を構成している。被位置規制部６５を有することで、熱伝導体６０を設置する際に、熱伝導体６０の位置及び配置方向について、微調整などの煩雑な工程の簡易化が可能となり、製造工程における工数の削減及び誤配置の防止が可能である。

なお、コイルエンド３１の端部における絶縁導線の外形を包絡する仮想包絡面は、ほぼ平面であることが好ましい。本構成とすることで、熱伝導体６０とコイルエンド３１との当接部分における隙間が生じることが無く、巻装体３０と固定子枠体４０の底部４０ａとの間の熱伝導性を高めることが可能である。

また、巻装体３０を構成する銅線が自己融着線であることが好ましい。本構成とすることで、コイルエンド３１表面の平坦度が向上するため、熱伝導体６０とコイルエンド３１との接触面積を増加させ、巻装体３０と固定子枠体４０の底部４０ａとの間の熱伝導性を高めることが可能である。

また、放熱結合部６１とコイルエンド３１との間に、熱伝導体６０とは異なる樹脂が充
填されていることが好ましい。本構成とすれば、ゴム弾性では追従できない細かな凸凹形状がコイルエンド３１に存在する場合においても、放熱結合部６１とコイルエンド３１との間に、充填樹脂９５が充填されるため、コイルエンド３１と熱伝導体６０との間の熱伝導性を高めることが可能である。

また、放熱結合部６１の表面とコイルエンド３１の少なくとも片方の表面に、放射率を向上する塗料が塗布されていることが好ましい。本構成とすれば、ゴム弾性では追従できない細かな凸凹形状がコイルエンド３１に存在しても、熱放射によりコイルエンド３１と熱伝導体６０との間の熱伝導性を高めることが可能である。

図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、固定子鉄心１１０は、複数のセグメントコア２２ａが円環状に連結されて形成される。なお、図１０Ａにおいては、セグメントコア２２ａにインシュレータ２０を装着した後に、インシュレータ２０の巻装部に絶縁導線を巻装して、巻装体３０を具備した複数のセグメントコア２２ａを円環状に連結して、固定子枠体４０の内部空間へ収容する。

図１０Ｂに示すように、セグメントコア２２ａは、ヨーク２２と、ティース２３と、鍔部２３ａと、を含む。セグメントコア２２ａは、電磁鋼板などの磁性体を積層して形成される。

図１０Ａに示すように、ティース２３には、インシュレータ２０を介して、固定子巻線１１２が巻装される。固定子巻線１１２を成す絶縁電線には、絶縁被膜が施されている。よって、セグメントコア２２ａと絶縁電線の導体部とは、絶縁被膜とインシュレータ２０とにより、高い絶縁性を有する。

なお、それぞれのセグメントコアは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示した構成以外に、他の連結構成でも実現できる。

図１１Ａは、本発明の固定子構成体を含む電動機の外観を示す正面図である。図１１Ｂは、本発明の固定子構成体を含む電動機の外観を示す側面図である。図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、本発明の固定子構成体を含む電動機１０１は、固定子枠体４０の内部に軸受のほか各構成要素を有する。固定子枠体４０の外部には、回転子が有する回転軸２４と、コネクタ１１５と、が図示される。

（実施の形態２）
図１には、本実施の形態における固定子構成体１００の概要を示す。なお、本実施の形態における固定子構成体１００は、上述の実施の形態１における固定子構成体１００と同一の構造である。なお、実施の形態１における固定子構成体１００と同様の構成については、同じ符号を付して、説明を援用する。

本実施の形態における電動機に含む固定子構成体１００の構成は、実施の形態１における固定子構成体１００と同様である。固定子枠体４０の内部に、固定子８０を含む固定子中間組立体９０と、熱伝導体６０と、充填樹脂９５とを含む。固定子中間組立体９０の構成は、固定子８０と、印刷配線板７０と、を含む。固定子８０の構成は、固定子磁心１０と、インシュレータ２０と、巻装体３０と、を含む。固定子枠体４０の構成は、底部４０ａと、回転軸挿通孔４０ｂと、軸受収容部４０ｃと、枠部５０と、を含む。

実施の形態１においては、熱伝導体６０は、例えば、エポキシ樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＴ（ポリプロピレンテレフタレート）、ＢＭＣ（不飽和ポリエステル樹脂）といった樹脂材料で構成した。

本実施の形態２においては、熱伝導体６０は、例えば、ニトリルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、フッ素ゴムといったゴム材料を採用する。この、ゴム材料は、実施の形態１における熱伝導体６０の構成と比べて、熱伝導率が高く、強度が低い、という特性を有する。また、ゴム弾性を有するため、実施の形態１における構成と比較して、充填樹脂９５の硬化収縮によって発生する応力を熱伝導体６０で緩和する作用が向上し、充填樹脂９５の割れをさらに抑制可能である。

実施の形態２においても、実施の形態１の場合と同様に、図４に示すように、コイルエンド３１と熱伝導体６０とが衝合する衝合部３２が構成される。なお、放熱結合部６１の表面形状は、コイルエンド３１のＲ形状に沿う形状を有していることが好ましい。この表面形状を有することで、コイルエンド３１と熱伝導体６０との接触面積が増加し、巻装体３０と固定子枠体４０の底部４０ａとの間の熱伝導性を高めることが可能である。そして、熱伝導体６０に採用する樹脂は、ゴム弾性を有するため、コイルエンド３１と接触しても、巻き線の被膜層を損なうことも抑制される。コイルエンド３１と放熱結合部６１とが衝合する衝合部３２には、隙間３３とこの隙間３３の一部分又は全部を埋める充填樹脂９５が流れ込んで、硬化していることが好ましい。本構成を有することで、コイルエンド３１とコイルエンド嵌合部７２との間の熱伝導が促進され、コイルエンド３１の熱を底部４０ａに効率よく伝導することが可能となり、放熱性が向上する。

そして、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ及び図８Ｂには、実施の形態１における放熱結合部６１の表面に配置する弾性当接部の構成の概要を示す。図６Ａ及び図６Ｂには、弾性当接部６１ａとして複数の凹部を列設する構成を示す。図７Ａ及び図７Ｂには、弾性当接部６１ｂとして複数の四角錘又は複数の台形錘を市松模様状に配置する構成を示す。図８Ａ及び図８Ｂには、弾性当接部６１ｃとして複数の畝状凸部を列設する構成を示す。この弾性当接部の構成によって、巻装体３０と固定子枠体４０の底部４０ａとの間の熱伝導性を高めることが可能である。

本発明は、家庭用機器、産業用機器などに搭載される電動機に適用可能である。

１０ 固定子磁心
２０ インシュレータ
２２ ヨーク
２２ａ セグメントコア
２３ ティース
２４ 回転軸
３０ 巻装体
３１ コイルエンド
３１ａ 凸状コイルエンド形状
３２ 衝合部
３３ 隙間
４０ 固定子枠体
４０ａ 底部
４０ｂ 回転軸挿通孔
４０ｃ 軸受収容部
４０ｄ 位置規制部
５０ 枠部
６０ 熱伝導体
６１ 放熱結合部
６１ａ 弾性当接部
６１ｂ 弾性当接部
６１ｃ 弾性当接部
６１ｄ 凹状形状
６２ 連結部
６３ 凹構造部
６４ 凸構造部
６５ 被位置規制部
７０ 印刷配線板
８０ 固定子
９０ 固定子中間組立体
９５ 充填樹脂
１００ 固定子構成体
１０１ 電動機
１１０ 固定子鉄心
１１１ インシュレータ
１１２ 固定子巻線
１１２ａ 端部
１１３ 印刷配線板
１１３ａ はんだ
１１４ 固定子枠体
１１４ａ 壁面
１１５ コネクタ
１１６ 絶縁電線
１１７ 固定子
１１８ 固定用ピン
１１９ 隙間
１２０ 固定子中間組立体
１００１ 固定子構成体

Claims (14)

1. 固定子磁心と、前記固定子磁心が有するティースの各々を覆うインシュレータと、前記インシュレータ毎に絶縁電線を巻装する巻装体とを含む固定子と、この固定子の巻装体と電気的に接続される印刷配線板とを含む固定子中間組立体と、前記固定子中間組立体を収容する固定子枠体と、前記固定子枠体の内の底部と前記底部と相対する前記固定子中間組立体の対向部との間に位置し且つ前記巻装体における前記固定子枠体の内の底部側に位置するコイルエンドの各々と前記固定子枠体の底部とを熱結合する熱伝導体と、を含み、前記熱伝導体が含む複数の放熱結合部の各々が前記コイルエンドの各々のうち相対する一つ毎に当接し、前記巻装体における前記固定子枠体の開口側に位置する前記コイルエンドの各々に充填樹脂が接し、前記充填樹脂と前記熱伝導体とが接する、固定子構成体。
2. 前記コイルエンドと前記熱伝導体とが衝合する衝合部における隙間の一部又は全部に前記充填樹脂が含まれる請求項１に記載の固定子構成体。
3. 前記固定子枠体が、前記固定子枠体の底部部分の中央部に位置する軸受収容部と、を含む請求項１に記載の固定子構成体。
4. 前記固定子枠体が、前記固定子枠体の底部部分と前記底部部分の中央部に位置する軸受収容部とを含む底部と、前記固定子枠体から前記底部を除く枠部分を含む枠部と、を含む請求項１に記載の固定子構成体。
5. 前記固定子枠体が、前記固定子枠体の底部部分の中央部に位置する軸受収容部とを含み、更に、前記底部部分における孔部及び前記軸受収容部を除く部分に前記熱伝導体が配置され、前記底部部分の一部分に前記熱伝導体の配置位置を規制する位置規制部と、前記熱伝導体の一部分に前記位置規制部に対応する被位置規制部と、を含む請求項１に記載の固定子構成体。
6. 前記固定子枠体が、前記固定子枠体の底部部分と前記底部部分の中央部に位置する軸受収容部とを含む底部と、前記固定子枠体から前記底部を除く枠部分を含む枠部とを含み、更に、前記底部の底部部分の孔部及び前記軸受収容部を除く部分に前記熱伝導体が配置され
   、前記底部部分の一部分に前記熱伝導体の配置の位置を規制する位置規制部と、前記熱伝導体の一部分に前記位置規制部に対応する被位置規制部と、を含む請求項１に記載の固定子構成体。
7. 前記固定子枠体が、前記固定子枠体の底部部分の中央部に位置する孔部と前記孔部の縁部に位置する軸受収容部とを含み、更に、前記固定子枠体の底部部分の前記孔部及び前記軸受収容部を除く部分に前記熱伝導体が配置され、前記底部部分における前記熱伝導体と当接する底部部分被当接面が平坦面を有し、前記熱伝導体における前記底部部分と当接する熱伝導体被当接面に平坦面を有する、請求項１に記載の固定子構成体。
8. 前記固定子枠体が、前記固定子枠体の底部部分と前記底部部分の中央部に位置する孔部と前記孔部の縁部に位置する軸受収容部とを含む底部と、前記固定子枠体から前記底部を除く枠部分を含む枠部とを含み、更に、前記底部の底部部分の前記孔部及び前記軸受収容部を除く部分に前記熱伝導体が配置され、前記底部部分における前記熱伝導体と当接する底部部分被当接面が平坦面を有し、前記熱伝導体における前記底部部分と当接する熱伝導体被当接面に平坦面を有する、請求項１に記載の固定子構成体。
9. 前記放熱結合部に、前記コイルエンドの各々の凸状コイルエンド形状に対応する凹状形状を含む請求項１に記載の固定子構成体。
10. 前記放熱結合部に、前記コイルエンドと前記放熱結合部とが押圧当接する箇所における前記熱伝導体の表層部分に変形し易い弾性当接部を含む請求項１に記載の固定子構成体。
11. 前記放熱結合部の表面に配置する弾性当接部に、複数の溝状凹部が列設されている請求項１に記載の固定子構成体。
12. 前記放熱結合部の表面に配置する弾性当接部に、複数の畝状凸部が列設されている請求項１に記載の固定子構成体。
13. 前記放熱結合部の表面に配置する弾性当接部に、複数の四角錘が市松模様状に配置されている請求項１に記載の固定子構成体。
14. 前記放熱結合部の表面に配置する弾性当接部に、複数の台形錘が市松模様状に配置されている請求項１に記載の固定子構成体。
    

Images