(57)【要約】【課題】  コイルの温度上昇を軽減することが可能なモータステータを提供する。【解決手段】  モータステータ１Ａは、ティース部２ａが形成されるステータコア２と、ティース部２ａに巻装されるコイル３と、ティース部２ａとコイル３との間に配置される絶縁体４と、ティース部２ａと絶縁体３との間に形成される合金層５Ａとを有する。【選択図】図１
2006320112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティース部が形成されるステータコアと、
前記ティース部に巻装されるコイルと、
前記ティース部と前記コイルとの間に配置される絶縁体と、
前記ティース部と前記絶縁体との間に形成される合金層と、
を有することを特徴とするモータステータ。
【請求項２】
前記合金層は、前記ティース部および前記絶縁体と少なくとも一部において溶着されることを特徴とする請求項１に記載のモータステータ。
【請求項３】
前記合金層は、はんだ合金材が加熱されて溶融した後、硬化することによって形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のモータステータ。
【請求項４】
前記はんだ合金材の融点は、前記モータステータが組み立てられるために加熱されるときの前記モータステータの最高温度以下であることを特徴とする請求項３に記載のモータステータ。
【請求項５】
前記はんだ合金材は、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ−Ｃｄ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｐｂ−Ｉｎ系、Ｂｉ−Ｉｎ系、およびＩｎ系からなる群から選択される１種によって形成されることを特徴とする請求項３または４に記載のモータステータ。
【請求項６】
前記コイルの周囲に充填されたコイル充填材が加熱されることによって形成され、前記コイルを固定するためのコイル固定部をさらに有し、
前記はんだ合金材の融点は、前記コイル充填材を加熱するために前記モータステータが加熱されるときの前記モータステータの最高温度以下であることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載のモータステータ。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のモータステータを有することを特徴とするモータ。
【請求項８】
ステータコアのティース部に、絶縁体および前記ティース部と前記絶縁体との間に配置されるはんだ合金材を介して、コイルを巻装する巻装ステップと、
前記はんだ合金材を加熱して溶融させた後、硬化させることによって合金層を形成する合金層形成ステップと、
を有することを特徴とするモータステータの製造方法。
【請求項９】
前記ティース部に巻装されたコイルの周囲にコイル充填材を充填する充填ステップと、
前記コイルの周囲に充填されたコイル充填材を加熱することによって、前記コイルを固定するためのコイル固定部を形成するコイル固定部形成ステップと、
をさらに有し、
前記合金層形成ステップにおいて、前記はんだ合金材は、前記コイル充填材が加熱される熱が利用されることによって加熱されることを特徴とする請求項８に記載のモータステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータステータ、モータステータの製造方法、およびモータステータを用いたモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、モータのステータコアは、プレス加工によって環状に打ち抜かれた電磁鋼板が複数枚積層されることによって形成される。このステータコアの内周部には、ティース部が形成され、ティース部にコイルが巻装される。コイルの表面には、絶縁のためにエナメル材が塗布されるが、モータの運転時にコイルが発熱するジュール熱によってエナメル材は熱劣化し得る。このため、コイルが発熱する熱（以下、コイル熱）を効率よく放熱して、コイル温度を低減させることが、モータの信頼性の観点から重要となる。
【０００３】
ティース部の端面には、プレスばりや電磁鋼板の積層の位置ずれによって、凹凸が形成される。この凹凸は、ティース部に巻装されるコイルを損傷し得るものである。このコイルの損傷を回避することを目的として、コイルとティース部との間に、コイルを防護するための絶縁体を配置するものがある（特許文献１）。
【０００４】
しかし、絶縁体が配置された状態において、絶縁体とティース部との間には、上述した凹凸のために空隙が存在する。この空隙は、コイル熱の放熱に対して断熱層として作用するため、空隙が多く存在する場合には、モータの運転時においてコイル熱が充分放熱されずにコイル温度が上昇し、熱劣化によってコイルが損傷してしまう虞がある。
【０００５】
また、ステータコアは、通常、円筒状を呈するハウジングの内部に配置されるが、このステータコアとハウジングとの間にも空隙が存在し得る。この空隙も、ティース部と絶縁体との間の空隙と同様に、コイル熱の放熱に対して断熱層として作用する。上記に鑑み、ハウジングの内部にステータコアが配置された状態で、ステータコアの外周面に塗布されたはんだペーストを溶融させた後、硬化させることによって、ステータコアとハウジングとの間の空隙を埋めるものがある（特許文献２）。
【０００６】
しかし、ステータコアとハウジングとの間の空隙は、絶縁体とティース部との間の空隙よりも、熱源であるコイルから離隔するため、絶縁体とティース部との間の空隙に対して放熱方向の下流側に位置するものである。そのため、ステータコアとハウジングとの間の空隙が埋められたとしても、絶縁体とティース部との間の空隙が存在する場合には、コイル熱の放熱効果は発揮されない。
【０００７】
また、ステータコアは、ハウジングの内部に焼き嵌め固定されることが一般的である。このため、ステータコアとハウジングとは、通常メタルタッチをしており、ハウジングとステータコアとの間の熱伝導性は、本来的にある程度確保されているものと考えられる。よって、上記の技術は、放熱効果を顕著に向上させるものではない。
【特許文献１】特開２００４−１８８８３９号公報
【特許文献２】特開２０００−９２７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、コイルの温度上昇を軽減することが可能なモータステータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【００１０】
（１）ティース部が形成されるステータコアと、前記ティース部に巻装されるコイルと、前記ティース部と前記コイルとの間に配置される絶縁体と、前記ティース部と前記絶縁体との間に形成される合金層とを有することを特徴とするモータステータ。
【００１１】
（２）前記合金層は、前記ティース部および前記絶縁体と少なくとも一部において溶着されることを特徴とする（１）に記載のモータステータ。
【００１２】
（３）前記合金層は、はんだ合金材が加熱されて溶融した後、硬化することによって形成されることを特徴とする（１）または（２）に記載のモータステータ。
【００１３】
（４）前記はんだ合金材の融点は、前記モータステータが組み立てられるために加熱されるときの前記モータステータの最高温度以下であることを特徴とする（３）に記載のモータステータ。
【００１４】
（５）前記はんだ合金材は、Ｓｎ−Ｐｂ系、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ−Ｃｄ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｕ系、Ｓｎ−Ｉｎ系、Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｐｂ−Ｉｎ系、Ｂｉ−Ｉｎ系、およびＩｎ系からなる群から選択される１種によって形成されることを特徴とする（３）または（４）に記載のモータステータ。
【００１５】
（６）前記コイルの周囲に充填されたコイル充填材が加熱されることによって形成され、前記コイルを固定するためのコイル固定部をさらに有し、前記はんだ合金材の融点は、前記コイル充填材を加熱するために前記モータステータが加熱されるときの前記モータステータの最高温度以下であることを特徴とする（３）〜（５）のいずれか１つに記載のモータステータ。
【００１６】
（７）（１）〜（６）のいずれかに記載のモータステータを有することを特徴とするモータ。
【００１７】
（８）ステータコアのティース部に、絶縁体および前記ティース部と前記絶縁体との間に配置されるはんだ合金材を介して、コイルを巻装する巻装ステップと、前記はんだ合金材を加熱して溶融させた後、硬化させることによって合金層を形成する合金層形成ステップとを有することを特徴とするモータステータの製造方法。
【００１８】
（９）前記ティース部に巻装されたコイルの周囲にコイル充填材を充填する充填ステップと、前記コイルの周囲に充填されたコイル充填材を加熱することによって、前記コイルを固定するためのコイル固定部を形成するコイル固定部形成ステップとをさらに有し、前記合金層形成ステップにおいて、前記はんだ合金材は、前記コイル充填材が加熱される熱が利用されることによって加熱されることを特徴とする（８）に記載のモータステータの製造方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ステータコアのティース部と絶縁体との間に合金層が形成される。これにより、ティース部に巻装されたコイルが発熱する熱は合金層を介して放熱され、コイルの温度上昇を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の第１の実施形態におけるモータステータ１Ａの水平断面図である。
【００２２】
モータステータ１Ａは、ティース部２ａが形成されるステータコア２と、ティース部２ａに巻装されるコイル３と、ティース部２ａとコイル３との間に配置される絶縁体４と、ティース部２ａと絶縁体４との間に形成される合金層５Ａと、ティース部２ａに巻装されたコイル３を固定するためのコイル固定部６Ａと、ティース部２ａに巻装されたコイル３を絶縁体４とともに保持するためのウェッジ７と、円筒状を呈し、ステータコア２を内部に焼き嵌め固定するためのハウジング８とを有する。
【００２３】
ステータコア２は、環状を呈する電磁鋼板２０が複数枚積層されることによって形成され、ステータコア２の内周部には複数のティース部２ａが所定の間隔をあけて形成される。
【００２４】
コイル３は、図示しないロータに回転磁界を発生させるために設けられ、エナメルコーティングされた銅線によって形成され、ステータコア２のティース部２ａに巻装される。
【００２５】
ステータコア２の端面には、プレスばりや電磁鋼板２０の積層の位置ずれによって形成される凹凸がある。この凹凸によってコイル３が損傷を受けることを防止するために、ティース部２ａとコイル３との間に、高分子材料から形成される絶縁体４が、コイル３を囲うようにコの字状に折り曲げられて配置される。
【００２６】
コイル固定部６Ａは、ティース部２ａに巻装されたコイル３を固定するために設けられ、絶縁性および熱硬化性を有し、例えば樹脂からなるコイル充填材６ａ（図３参照）が加熱されて硬化することによって形成される。
【００２７】
合金層５Ａは、絶縁体４のティース部２ａ側の表面に塗布されたはんだ合金材５ａ（図２，３参照）が溶融した後、硬化することによって形成され、ティース部２ａおよび絶縁体４に溶着する。はんだ合金材５ａは、Ｓｎ（６３）−Ｐｂ（３７）系の材料によって形成され、はんだ合金材５ａの融点温度は、モータステータ１Ａが組み立てられるために加熱されるときのモータステータ１Ａの最高温度以下である（カッコ内の数値は、化学組成率（％表示）を示す）。具体的には、本実施形態において、はんだ合金材５ａの融点温度は、コイル充填材６ａが加熱されるときのモータステータ１Ａの最高温度以下であり、はんだ合金材５ａの融点温度は１８３度、コイル充填材６ａが加熱されるときのモータステータ１Ａの最高温度は１９５度である。また、はんだ合金材５ａの熱伝導率は、絶縁体４の熱伝導率よりも圧倒的に高く、２０Ｗ／ｍＫ以上、さらに好ましくは５０Ｗ／ｍＫ以上である。
【００２８】
ウェッジ７は、絶縁材から形成され、絶縁体４とティース部２ａとの間において、コの字状を呈する絶縁体４の開口部を塞ぐように配置される。これにより、コイル３およびコイル固定部６Ａは、絶縁体４とウェッジ７とによって保持される。
【００２９】
次に、第１の実施形態におけるモータステータ１Ａの製造方法について、図２〜４を用いて説明する。
【００３０】
図２は、第１の実施形態において、ティース部２ａにコイル３が巻装されたモータステータ１Ａの状態を部分的に拡大して示す断面図であり、図３は、第１の実施形態において、コイル充填材６ａが充填されたモータステータ１Ａの状態を部分的に拡大して示す断面図であり、図４は、第１の実施形態において、合金層５Ａおよびコイル固定部６Ａが形成されたモータステータ１Ａの状態を部分的に拡大して示す断面図である。
【００３１】
はじめに、図２に示すように、複数枚の電磁鋼板２０を積層して、ステータコア２を形成する。次に、ステータコア２の内周部に形成されたティース部２ａに、絶縁体４およびティース部２ａと絶縁体４との間に配置されるはんだ合金材５ａを介して、コイル３を巻装する。具体的には、本実施形態において、はんだ合金材５ａは絶縁体４の表面に塗布されており、はんだ合金材５ａの塗布された絶縁体４の表面がティース部２ａに対向するように絶縁体４を配置した状態で、コイル３を、絶縁体４を介してティース部２ａに巻装する。このとき、絶縁体４の表面に塗布されたはんだ合金材５ａとティース部２ａとの間には、電磁鋼板２０の積層の位置ずれ等によって形成される凹凸によって、空隙Ｂが存在する。
【００３２】
次に、図３に示すように、ティース部２ａに巻装されたコイル３の周囲にコイル充填材６ａを充填する。このとき、絶縁体４は、ティース部２ａに巻装されたコイル３の弾性力やコイル３の周囲に充填されたコイル充填材６ａの押圧力によって、図２に示す状態からティース部２ａ側に押し付けられる。これにより、空隙Ｂの体積は、図２に示す状態から減少する。
【００３３】
次に、コイル３の周囲に充填されたコイル充填材６ａを加熱して硬化させることによって、図４に示すように、コイルを固定するためのコイル固定部６Ａが形成される。このコイル充填材６ａの加熱時において、モータステータ１Ａの最高温度は、上述したように１９３度に達し、はんだ合金材５ａの融点温度である１８３度よりも１０度以上も高くなる。これにより、はんだ合金材５ａは、コイル充填材６ａが加熱されることに伴ない溶融する。この溶融時において、絶縁体４はティース部２ａ側に押し付けられているため、溶融したはんだ合金材５ａは空隙Ｂに流入して、空隙Ｂは消滅する。
【００３４】
次に、はんだ合金材５ａが完全に溶融し、かつコイル充填材６ａが硬化したことが確認されたときに、コイル充填材６ａの加熱を中止する。これにより、溶融して熱せられた状態にあるはんだ合金材５ａは冷却されて硬化する。この結果、ティース部２ａおよび絶縁体４に溶着する合金層５Ａが、ティース部２ａと絶縁体４との間に、空隙の無い状態で形成される。
【００３５】
以上の後、ステータコア２をハウジング８の内部に焼き嵌め固定することにより、モータステータ１Ａは完成し、この焼き嵌め固定によって、ステータコア２とハウジング８とは、メタルタッチする。
【００３６】
本実施形態によれば、ティース部２ａおよび絶縁体４に溶着する合金層５Ａが、ティース部２ａと絶縁体４との間に空隙の無い状態で形成される。これにより、モータの運転時において、コイル３の熱は合金層５Ａを介して放熱されて、コイル３の温度上昇が軽減され、コイル３が熱劣化によって損傷を受けることがない。
【００３７】
また、はんだ合金材５ａの融点温度が、コイル充填材６ａが加熱されるときのモータステータ１Ａの最高温度以下であるため、はんだ合金材５ａを、コイル充填材６ａが加熱されるときのモータステータ１Ａの熱を利用して溶融することができる。これにより、モータステータ１Ａを製造するにあたって、はんだ合金材５ａを溶融するための加熱工程を新たに追加する必要が無く、工程の短縮化が図られる。
【００３８】
また、コイル充填材６ａが加熱されるときのモータステータ１Ａの最高温度が、はんだ合金材５ａの融点温度よりも１０度以上高いことから、はんだ合金材５ａをコイル充填材６ａの加熱時において完全に溶融することができる。これにより、はんだ合金材５ａを、ティース部２ａと絶縁体４との間に存在する空隙Ｂに充分流入させて、合金層５Ａを空隙のない状態でティース部２ａと絶縁体４との間に形成することができる。
【００３９】
また、はんだ合金材５ａは、絶縁体４がティース部２ａ側に押し付けられた状態で溶融する。これにより、溶融したはんだ合金材５ａを、空隙Ｂに充分流入させて、合金層５Ａを空隙のない状態でティース部２ａと絶縁体４との間に形成することができる。
【００４０】
また、本実施形態において、はんだ合金材５ａの融点温度は１８３度であるために、モータの運転時において、モータステータ１Ａの温度が１６０度程度に上昇しても、合金層５Ａが溶融することはない。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施形態におけるモータステータを説明する。
【００４２】
図５は、第２の実施形態におけるモータステータ１Ｂを部分的に拡大して示す断面図である。
【００４３】
なお、第２の実施形態におけるモータステータ１Ｂの基本構成および基本的な製造方法は、第１の実施形態に示すものと同様である。よって、第２の実施形態におけるモータステータ１Ｂの基本構成および基本的な製造方法に関する説明は省略する。
【００４４】
また、以下の説明において、第１の実施形態と共通する部材について、同じ名称および符号を用いる。
【００４５】
本実施形態において、第１の実施形態と同様に、はんだ合金材が絶縁体４の表面に塗布され、合金層５Ｂは、コイル３が絶縁体４を介してティース部２ａに巻装された状態において、はんだ合金材が溶融・硬化することによって形成される。また、コイル固定部６Ｂは、第１の実施形態と同様に、絶縁性および熱硬化性を有するコイル充填材が加熱されて硬化することによって形成される。
【００４６】
はんだ合金材は、Ｓｎ（４８）−Ｉｎ（５２）系の材料が用いられ、はんだ合金材の融点温度は１１７度である。
【００４７】
また、本実施形態において、コイル充填材が加熱されるときのモータステータ１Ｂの最高温度は、はんだ合金材の融点温度よりも１０度以上高い１３０度まで達する。これにより、本実施形態においても、はんだ合金材は、コイル充填材の加熱時において溶融する。また、この溶融時において、第１の実施形態と同様に、ティース部２ａに巻装されたコイル３の弾性力やコイル３の周囲に充填されたコイル充填材の押圧力によって、絶縁体４はティース部２ａ側に押し付けられている。これにより、溶融したコイル充填材は、ティース部２ａと絶縁体４との間に存在する空隙に流入し、当該空隙は消滅する。さらに、はんだ合金材が完全に溶融して、かつコイル充填材が硬化したことが確認されたときに、加熱を中止することによって、溶融したはんだ合金材は冷却されて硬化し、ティース部２ａおよび絶縁体４に溶着する合金層５Ｂがティース部２ａと絶縁体４との間に空隙の無い状態で形成される。
【００４８】
本実施形態においても、ティース部２ａおよび絶縁体４に溶着する合金層５Ｂが、ティース部２ａと絶縁体４との間に空隙の無い状態で形成される。これにより、モータの運転時において、コイル３の熱は合金層５Ｂを介して放熱されて、コイル３の温度上昇が軽減され、コイル３が熱劣化によって損傷を受けることがない。
【００４９】
また、はんだ合金材の融点温度は、コイル充填材が加熱されるときのモータステータ１Ｂの最高温度以下であるため、はんだ合金材を、コイル充填材が加熱されるときのモータステータ１Ｂの熱を利用して溶融することができる。これにより、モータステータ１Ｂを製造するにあたって、はんだ合金材を溶融するための加熱工程を新たに追加する必要が無く、工程の短縮化が図られる。
【００５０】
また、コイル充填材が加熱されるときのモータステータ１Ｂの最高温度が、はんだ合金材の融点温度よりも１０度以上高いことから、コイル充填材を加熱するときに、はんだ合金材を完全に溶融することができる。これにより、はんだ合金材を、ティース部２ａと絶縁体４との間に存在する空隙に充分流入させて、合金層５Ｂを空隙のない状態でティース部２ａと絶縁体４との間に形成することができる。
【００５１】
また、本実施形態においても、はんだ合金材は、絶縁体４がティース部２ａ側に押し付けられた状態で溶融する。これにより、溶融したはんだ合金材を、ティース部２ａと絶縁体４との間に存在する空隙に充分流入させて、合金層５Ｂを空隙のない状態でティース部２ａと絶縁体４との間に形成することができる。
【００５２】
また、本実施形態において、はんだ合金材の融点は１１７度であるために、モータの運転時において、モータステータ１Ｂの温度が１００度程度にまで上昇しても、合金層５Ｂが溶融することはない。
【００５３】
次に、本発明の第３の実施形態におけるモータステータを説明する。
【００５４】
図６は、第３の実施形態におけるモータステータ１Ｃを部分的に拡大して示す断面図である。
【００５５】
なお、第３の実施形態におけるモータステータ１Ｃの基本構成および基本的な製造方法は、第１の実施形態に示したものと同様である。よって、第３の実施形態におけるモータステータ１Ｃの基本構成および基本的な製造方法に関する説明は省略する。
【００５６】
また、以下の説明において、第１の実施形態と共通する部材について、同じ名称および符号を用いる。
【００５７】
本実施形態において、第１の実施形態と同様に、はんだ合金材が絶縁体４の表面に塗布され、合金層５Ｃは、コイル３が絶縁体４を介してティース部２ａに巻装された状態において、はんだ合金材が溶融・硬化することによって形成される。また、コイル固定部６Ｃも、第１の実施形態と同様に、絶縁性および熱硬化性を有するコイル充填材が加熱されて硬化することによって形成される。
【００５８】
はんだ合金材は、Ｓｎ（９６）−Ａｇ（４）系の材料が用いられ、はんだ合金材の融点は２２１度である。
【００５９】
本実施形態において、コイル充填材を加熱するときに、モータステータ１Ｃの最高温度は１８０度までしか達せず、はんだ合金材の融点温度を上回らない。これにより、コイル充填材の加熱時において、はんだ合金材は溶融しない。
【００６０】
このため、本実施形態においては、コイル充填材が加熱されてコイル固定部６Ｃが形成された後に、はんだ合金材を溶融するための加熱工程が新たに加えられる。この加熱工程において、モータステータ１Ｃの最高温度は、はんだ合金材の融点温度よりも１０度以上高い２３５度に達して、はんだ合金材は溶融する。また、この溶融時に、絶縁体４は、第１の実施形態と同様に、ティース部２ａ側に押し付けられている。これにより、本実施形態においても、溶融したはんだ合金材が、ティース部２ａと絶縁体４との間に存在する空隙に流入して、当該空隙は消滅する。さらに、はんだ合金材が完全に溶融したことが確認されたときに、加熱を中止することによって、溶融したはんだ合金材は冷却されて硬化する。これにより、ティース部２ａおよび絶縁体４に溶着する合金層５Ｃが、ティース部２ａと絶縁体４との間に空隙の無い状態で形成される。なお、コイル固定部６Ｃは、熱硬化性のコイル充填材が硬化することによって形成されるため、上述した加熱工程において、コイル固定部６Ｃが新たに加熱されても、コイル固定部６Ｃが溶融することは無い。
【００６１】
本実施形態によれば、ティース部２ａおよび絶縁体４に溶着する合金層５Ｃが、ティース部２ａと絶縁体４との間に、空隙の無い状態で形成される。これにより、モータの運転時において、コイル３の熱は合金層５Ｃを介して放熱されて、コイル３の温度上昇が軽減され、コイル３が熱劣化によって損傷を受けることがない。
【００６２】
また、はんだ合金材を加熱するための加熱工程において、モータステータ１Ｃの最高温度は、はんだ合金材の融点温度よりも１０度以上高いことから、当該加熱工程において、はんだ合金材を完全に溶融することができる。これにより、はんだ合金材を、溶融時にティース部２ａと絶縁体４との間に存在する空隙に充分流入させて、合金層５Ｃを空隙のない状態でティース部２ａと絶縁体４との間に形成することができる。
【００６３】
また、絶縁体４がティース部２ａ側に押し付けられた状態で、はんだ合金材は溶融する。これにより、溶融したはんだ合金材を、ティース部２ａと絶縁体４との間に存在する空隙に充分流入させて、合金層５Ｃを空隙のない状態でティース部２ａと絶縁体４との間に形成することができる。
【００６４】
また、本実施形態において、はんだ合金材の融点温度は２２１度であるために、モータの運転時において、モータステータ１Ｃの温度が２００度程度まで上昇しても、合金層５Ｃが溶融することはない。
【００６５】
次に、本発明の第４の実施形態におけるモータステータを説明する。
【００６６】
図７は、第４の実施形態におけるモータステータ１Ｄを部分的に拡大して示す断面図である。
【００６７】
なお、第４の実施形態におけるモータステータ１Ｄの基本構成および基本的な製造方法については、第１の実施形態に示したものと同様である。よって、第４の実施形態におけるモータステータの基本構成および基本的な製造方法に関する説明は省略する。
【００６８】
また、以下の説明において、第１の実施形態と共通する部材について、同じ名称および符号を用いる。
【００６９】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、はんだ合金材が絶縁体４の表面に塗布され、合金層５Ｄは、コイル３が絶縁体４を介してティース部２ａに巻装された状態において、はんだ合金材が溶融・硬化することによって形成される。また、コイル固定部６Ｄも、第１の実施形態と同様に、絶縁性および熱硬化性を有するコイル充填材が加熱されて硬化することによって形成される。
【００７０】
はんだ合金材は、Ｓｎ（６３）−Ｐｂ（３７）系の材料が用いられ、はんだ合金材の融点温度は、１８３度である。
【００７１】
本実施形態において、コイル充填材を加熱するときに、モータステータ１Ｄの最高温度は１８０度までしか達せず、はんだ合金材の融点温度を上回らない。これにより、コイル充填材の加熱時において、はんだ合金材は溶融しない。
【００７２】
このため、本実施形態において、第３の実施形態と同様に、コイル充填材が加熱されてコイル固定部６Ｄが形成された後に、はんだ合金材を溶融するための加熱工程が新たに加えられる。この加熱工程において、モータステータの最高温度は、はんだ合金材の融点温度よりも１０度以上高い１９５度に達して、はんだ合金材は溶融する。また、本実施形態においても、この溶融時に、絶縁体４は、ティース部２ａ側に押し付けられている。これにより、溶融したはんだ合金材は、ティース部２ａと絶縁体４との間に存在する空隙に流入して、当該空隙は消滅する。さらに、はんだ合金材が完全に溶融したことが確認されたときに加熱を中止することによって、溶融したはんだ合金材は冷却されて硬化する。これにより、ティース部２ａおよび絶縁体４に溶着する合金層５Ｄが、ティース部２ａと絶縁体４との間に空隙の無い状態で形成される。なお、第３の実施形態と同様に、コイル固定部６Ｄは、熱硬化性のコイル充填材が硬化することによって形成されることから、上述した加熱工程において、コイル固定部６Ｄが溶融することは無い。
【００７３】
本実施形態においても、ティース部２ａおよび絶縁体４に溶着する合金層５Ｄが、ティース部２ａと絶縁体４との間に、空隙の無い状態で形成される。これにより、モータの運転時において、コイル３の熱は合金層５Ｄを介して放熱されて、コイル３の温度上昇が軽減され、コイル３が熱劣化によって損傷を受けることがない。
【００７４】
また、はんだ合金材を加熱するための加熱工程において、モータステータ１Ｄの最高温度は、はんだ合金材の融点温度よりも１０度以上高いことから、当該加熱工程において、はんだ合金材を完全に溶融することができる。これにより、はんだ合金材を、ティース部２ａと絶縁体４との間に存在する空隙に充分流入させて、合金層５Ｄを空隙のない状態でティース部２ａと絶縁体４との間に形成することができる。
【００７５】
また、絶縁体４がティース部２ａ側に押し付けられた状態で、はんだ合金材は溶融する。これにより、溶融したはんだ合金材を、ティース部２ａと絶縁体４との間に存在する空隙に充分流入させて、合金層５Ｄを空隙のない状態でティース部２ａと絶縁体４との間に形成することができる。
【００７６】
また、本実施形態において、はんだ合金材の融点温度は１８３度であるために、モータの運転時において、モータステータ１Ｄの温度が１６０度程度にまで上昇しても、合金層５Ｄが溶融することはない。
【００７７】
次に、本発明の第５の実施形態におけるモータステータを説明する。
【００７８】
図８は、第５の実施形態におけるモータステータ１Ｅを部分的に拡大して示す断面図である。
【００７９】
なお、第５の実施形態におけるモータステータ１Ｅの基本構成および基本的な製造方法については、第１の実施形態に示したものと同様である。よって、第５の実施形態におけるモータステータ１Ｅの基本構成および基本的な製造方法に関する説明は省略する。
【００８０】
また、以下の説明において、第１の実施形態と共通する部材について、同じ名称および符号を用いる。
【００８１】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、はんだ合金材が絶縁体４の表面に塗布され、合金層５Ｅは、コイル３が絶縁体４を介してティース部２ａに巻装された状態において、はんだ合金材が溶融・硬化することによって形成される。また、コイル固定部６Ｅも、第１の実施形態と同様に、絶縁性および熱硬化性を有するコイル充填材が加熱されて硬化することによって形成される。
【００８２】
はんだ合金材は、Ｓｎ（６３）−Ｐｂ（３７）系の材料が用いられ、はんだ合金材の融点温度は１８３度である。
【００８３】
本実施形態では、コイル固定部６Ｅを形成するためコイル充填材を加熱するときに、モータステータ１Ｅの最高温度は、はんだ合金材の融点温度よりも高い１８５度に達する。これにより、コイル充填材の加熱時において、はんだ合金材は溶融する。しかし、上記から明らかなように、本実施形態において、はんだ合金材の融点温度とコイル充填材を加熱するときのモータステータ１Ｅの最高温度とは２度しか差がない。このため、上記加熱時において、はんだ合金材の溶融は不十分なものとなり、溶融したはんだ合金材が硬化して合金層５Ｅが形成された状態において、合金層５Ｅは、ティース部２ａおよび絶縁体４に一部において溶着するものの、ティース部２ａと絶縁体４との間には空隙Ｃが残存する。
【００８４】
本実施形態によれば、上述したように、合金層５Ｅが、ティース部２ａと絶縁体４との間に空隙Ｃが残存する状態で形成される。しかし、合金層５Ｅの熱伝導性は、高分子材料から形成される絶縁体４の熱伝導性と比較して圧倒的に大きい。これにより、本実施形態のモータステータ１Ｅは、合金層５Ｅが形成されずに絶縁体とティース部とが接触し、その接触部を介してコイル熱が放熱されるモータステータよりも、コイル熱の放熱機能において優れる。これにより、本実施形態においても、コイル３の温度上昇は軽減されて、コイル３が熱劣化によって損傷を受けることがない。
【００８５】
また、はんだ合金材の融点温度は、コイル充填材が加熱されるときのモータステータ１Ｅの最高温度以下であるため、はんだ合金材を、コイル充填材が加熱されるときのモータステータ１Ｅの熱を利用して溶融することができる。これにより、モータステータ１Ｅを製造するにあたって、はんだ合金材を溶融するための加熱工程を新たに追加する必要が無く、工程の短縮化が図られる。
【００８６】
また、本実施形態において、はんだ合金材の融点温度は１８３度であるために、モータの運転時において、モータステータ１Ｅの温度が１６０度程度にまで上昇しても、合金層５Ｅが溶融することはない。
【００８７】
本発明は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。
【００８８】
たとえば、はんだ合金材を溶融するために、ステータユニットをハウジングに焼き嵌め固定するときのモータステータの熱が利用されてもよい。  また、合金層を形成するために用いられるはんだ合金材は、上記の実施形態に示すものに限られない。はんだ合金材は、上記の実施形態に示すもののほか、Ｓｎ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｂｉ−Ｃｄ系、Ｓｎ−Ｐｂ−Ｃｕ系、Ｐｂ−Ｂｉ系、Ｐｂ−Ｉｎ系、Ｂｉ−Ｉｎ系、およびＩｎ系からなる群から選択される１種によって形成されてもよい。以下に、上記のはんだ合金材の特徴およびモータステータの製造に適用するはんだ合金材を選択するときの留意事項を、表１を用いて説明する。
【００８９】
なお、表１は、上記の実施形態に示すはんだ合金材も含めて示すものである。
【００９０】
【表１】
2006320112.tif 000003
【００９１】
表に示すはんだ合金材の融点温度（液相線）は、いずれも２００度以下である。コイル充填材を加熱するときや、ステータユニットをハウジングに焼き嵌め固定するときなど、モータステータが組み立てられるために加熱されるときのモータステータの最高温度は、絶縁体の耐熱温度を考慮して、通常、２００度程度に抑えられる。したがって、例えば第１の実施形態に示すように融点温度が２００度以下であるはんだ合金材が適用される場合には、新たな加熱工程を追加することなく、はんだ合金材を溶融することができる。
【００９２】
また、モータの運転時において、コイルが発生するジュール熱により、モータステータの温度は上昇する。このモータの運転時におけるモータステータの最高温度よりも、はんだ合金材の融点温度が低い場合には、モータの運転時において合金層が溶融する虞がある。これにより、モータの運転時におけるモータステータの最高温度よりも融点温度が高いはんだ合金材が適用されることが好ましい。
【００９３】
また、モータステータが組み立てられるために加熱されるときのモータステータの最高温度およびモータの運転時におけるモータステータの最高温度は、モータの仕様によって変更され得るものであるが、これらの温度に応じて、所望の融点温度を有するはんだ合金材が適用されることが好ましい。
【００９４】
また、以上に示した本発明のモータステータをモータに適用した場合には、モータ全体の熱抵抗の低減が可能となる。
【００９５】
＜実施例＞
上記の第１〜５の実施形態に示したモータステータの放熱効果を確認するために、モータステータを実際に製造して確認試験を行なった。製造したモータステータは、第１〜５の実施形態にそれぞれ基づく実施例１〜５のモータステータと、実施例１〜５のモータステータと比較するための比較例１〜３のモータステータである。
【００９６】
本実施例において、実施例１〜５と比較例１〜３との放熱効果に関する比較は、放熱特性の指標である熱抵抗（Ｒ）に基づいて行った。熱抵抗（Ｒ）は、コイルエンド温度（Ｔｃ）と冷却水温度（Ｔｗ）との差を電力量（Ｑ）で割った値で定義され、数値が小さいことが、放熱特性に優れることを示す。
【００９７】
なお、実施例１〜５として製造したモータステータの特徴は、上記の第１〜５の実施形態に示すものであり、説明を省略する。
【００９８】
また、比較例の説明において、上述した実施形態と共通する部材について、同じ名称および符号を用いる。
【００９９】
図９は、比較例１のモータステータ１Ｆを部分的に拡大して示す断面図である。
【０１００】
モータステータ１Ｆにおいて、絶縁体４とティース部２ａとの間に、合金層は形成されずに、空隙Ｄが存在している。
【０１０１】
モータステータ１Ｆにおける熱抵抗（Ｒ）は、実施例１〜５のモータステータにおける熱抵抗（Ｒ）と比較して大きいことが把握された。この理由として、空気の熱伝導率が、はんだ合金材の熱伝導率より小さいことが考えられる。
【０１０２】
図１０は、比較例２のモータステータ１Ｇを部分的に拡大して示す断面図である。
【０１０３】
モータステータ１Ｇにおいて、絶縁体４とティース部２ａに溶着する樹脂フィルム層１０が、ティース部２ａと絶縁体４との間に空隙が存在しない状態で形成される。
【０１０４】
モータステータ１Ｇにおける熱抵抗（Ｒ）は、比較例１のモータステータ１Ｆに対して小さいものの、実施例１〜５のモータステータに対して大きいことが把握された。この理由として、樹脂フィルム層１０の熱伝導率が、空気の熱伝導率より大きいものの、はんだ合金材の熱伝導率より小さいことが考えられる。
【０１０５】
図１１は、比較例３のモータステータ１Ｈを部分的に拡大して示す断面図である。
【０１０６】
モータステータ１Ｈにおいて、導電性接着剤層１１が、ティース部２ａと絶縁体４との間に空隙の無い状態で形成されている。
【０１０７】
モータステータ１Ｈにおける熱抵抗（Ｒ）は、比較例１および２のモータステータ１Ｆ，１Ｇに対して小さいものの、実施例１〜５のモータステータに対して大きいことが把握された。この理由として、導電性接着剤層１１の熱伝導率が、空気や樹脂フィルム層１０の熱伝導率より大きいものの、はんだ合金材の熱伝導率より小さいことが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるモータステータの水平断面図である。
【図２】第１の実施形態において、ティース部にコイルが巻装されたモータステータの状態を部分的に拡大して示す断面図である。
【図３】第１の実施形態において、コイル充填材が充填されたモータステータの状態を部分的に拡大して示す断面図である。
【図４】第１の実施形態において、合金層およびコイル固定部が形成されたモータステータの状態を部分的に拡大して示す断面図である。
【図５】第２の実施形態におけるモータステータを部分的に拡大して示す断面図である。
【図６】第３の実施形態におけるモータステータを部分的に拡大して示す断面図である。
【図７】第４の実施形態におけるモータステータを部分的に拡大して示す断面図である。
【図８】第５の実施形態におけるモータステータを部分的に拡大して示す断面図である。
【図９】比較例１のモータステータを部分的に拡大して示す断面図である。
【図１０】比較例２のモータステータを部分的に拡大して示す断面図である。
【図１１】比較例３のモータステータを部分的に拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ    モータステータ、
２    ステータコア、
２ａ    ティース部、
３    コイル、
４    絶縁体、
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ，５Ｅ    合金層、
５ａ    はんだ合金材、
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ    コイル固定部、
６ａ    コイル充填材。
【図１】
2006320112.tif 000004
【図２】
2006320112.tif 000005
【図３】
2006320112.tif 000006
【図４】
2006320112.tif 000007
【図５】
2006320112.tif 000008
【図６】
2006320112.tif 000009
【図７】
2006320112.tif 000010
【図８】
2006320112.tif 000011
【図９】
2006320112.tif 000012
【図１０】
2006320112.tif 000013
【図１１】
2006320112.tif 000014