(57)【要約】【課題】 回転電機の固定子において、鉄心板が不要で製作工程が短縮でき、電気特性を向上させるものである。【解決手段】コイル５を周方向に所定間隔で配置し、コイル５の全周囲を、金属材からなる磁性粉３と熱硬化性樹脂４との混合材である磁性体樹脂２で包囲し、加熱成形して固定子容器１を一体で形成する。この一体型固定子容器１に回転子６を組立てて回転電機を構成する。【選択図】      図１
2005224035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻回されたコイルを周方向に沿って所定間隔で配設し、これらコイルの全周囲を磁性粉と熱硬化性樹脂との混合材で成る磁性体樹脂で包囲固定したことを特徴とする回転電機の一体型固定子容器。
【請求項２】
第１項のものにおいて、磁性体樹脂で形成された一体型固定子容器の外表部および内周部を所定厚みの熱硬化性樹脂のみで形成したことを特徴とする回転電機の一体型固定子容器。
【請求項３】
第１項のものにおいて、固定子容器の外形を異形状で形成したことを特徴とする回転電機の一体型固定子容器。
【請求項４】
巻回成形されたコイルを固定子容器形成装置の型枠と中子間に周方向に沿って所定間隔で設置し、磁性粉と熱硬化性樹脂とを混合した磁性体樹脂を注入した後、熱処理により固定子を一体成形したことを特徴とする回転電機の一体型固定子容器の製造方法。
【請求項５】
第４項のものにおいて、中子と型枠との下部嵌合部の嵌合隙間を磁性粉より小としたことを特徴とする回転電機の一体型固定子容器の製造方法。
【請求項６】
第４項のものにおいて、型枠を非金属材で形成したことを特徴とする回転電機の一体型固定子容器の製造方法。
【請求項７】
第４項のものにおいて、固定子容器形成装置に磁性体樹脂を注入した後に、含浸されているコイルの口出線から所定電流を印加して、磁性粉を界磁容易に配向性を付与したことを特徴とする回転電機の一体型固定子容器の製造方法。
【請求項８】
第４項のものにおいて、固定子容器形成装置の内面で、一体型固定子容器の外表部および内周部を形成する部位に、熱硬化性樹脂を所定厚み塗布した後、磁性体樹脂を注入して、同時に加熱成形したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動機および発電機等の回転電機の固定子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図７〜図９は例えば公開特許公報昭４９−９５１０３号公報に示された従来の固定子とその製造装置を示すもので、図において、２は例えば鉄粉等の磁性金属からなる磁性粉３と、熱硬化性樹脂４とを混合した磁性体樹脂、５は表面が電気絶縁された導体を所定形状に形成されたコイル、５１は固定子鉄心で、内径部に周方向に沿って所定数のスロット５２が設けられた薄鋼板からなる円形鉄心板５１ａを軸方向に所定枚数積層して、外周を溶接等で固着されている。５３は絶縁シート、５４は絶縁材からなるコイル止めである。
５５、５６は分割型のモールディング金型で、分割面に周方向に沿って溝部５５a、５６aが形成され、空間５５b、５６bを形成する。５７は磁性体樹脂２の充?材料を流し込む流路、５８は延在流路で、流路５７の先端部に設けられ固定子鉄心５１の内周面の中央部に延在している。そして該延在流路５８の先端をスロット５２の位置に合わせ、かつ、数カ所等ピッチで設けてある。
【０００３】
次に動作について説明する。薄鋼板からなる円形鉄心板５１aを所定枚数積層して外周を溶接等で固着し形成された固定子鉄心５１のスロット５２に、まず絶縁シート５３を挿入し、次に、コイル５を挿入した後、絶縁材のコイル止め５４を挿入してコイル５をスロット５２内に固定する。これにより、コイル５が巻装された固定子が形成される。
次に、分割型の一方のモールディング金型５５を溝部５５aを上面にして設置する。この状態のモールディング金型５５の溝部５５aに、固定子鉄心５１に巻装されたコイル５が入るようにして設置する。
次に、流路５７が設けられた他方のモールディング金型５６を溝部５６aが上方に突出したコイル５を覆うようにして、下方のモールディング金型５５の上に積層して設置する。
この状態を図９に示す。次に、充填材料である磁性粉３と熱硬化性樹脂４とを混合した磁性体樹脂２をモールディング金型５６の流路５７から圧力をかけて内部に送り込む。
これにより、磁性体樹脂２は流路５７から延在流路５８を介して固定子の幅方向の中央部からスロット５２内を両側の端面方向に分流し、モールディング金型５５、５６のそれぞれの空間５５b、５６bを埋め、さらにコイル５の隙間、コイル５とスロット５２との隙間を流れながら充填する。
このように、磁性体樹脂２の注入が終了すると、モールディング金型５５、５６を所定温度で所定時間加熱して磁性体樹脂２を硬化させる。
次に、分割型のモールディング金型５５、５６を開いて固定子を取り出す。
【特許文献１】特開昭４９−９５１０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の回転電機の固定子は以上のように構成されているので、薄鋼板からなる円形鉄心板およびスロットの形成に金型およびプレス打抜き作業が必要で、かつ、これら円形鉄心板を積層して溶接等で固着しなければならず、費用が増加すると共に、製作工程が多く、製作日数が長くかかり、又、スロットに挿入容易なコイル材料形状しか送択できず、さらに、コイル占積率を大きくとることが出来ない等の問題点があった。
【０００５】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、固定子鉄心が不要となるので、費用が低減され、また、製作日数も短縮でき、さらに、コイル材料形状が自由に送択できる回転電機の一体型固定子容器を得ることを目的としており、さらにこの装置に適した製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る回転電機の一体型固定子容器の第１の目的は、巻回されたコイルを周方向に沿って所定間隔で配設し、これらコイルの全周囲を磁性粉と熱硬化性樹脂との混合材でなる磁性体樹脂で包囲し、固定すると共に固定子鉄心部を形成したものである。
この発明の第２の目的は、一体型固定子容器の外周部と内周部および両側面部の表面部を所定厚みの熱硬化性樹脂のみで形成したので、漏電等の電気的安全性を向上するものである。
この発明の第３の目的は、一体型固定子容器の外形を通常の円筒形状や角形状でなく、自由な異形状、例えば置物のように美観で、観賞対象となるように形成したものである。
この発明の第４の目的は、製造方法において、巻回成形されたコイルを固定子容器形成装置の中子に固定し、型枠内に挿入して密閉し、磁性粉と熱硬化性樹脂とを混合した磁性体樹脂を注入口より注入した後、熱処理によって硬化させ固定子として一体成形したものである。
この発明の第５の目的は、製造方法において、固定子容器形成装置の中子と型枠との下部嵌合部の嵌合隙間を磁性粉より小とすることにより、磁性体樹脂を注入した際に、上記嵌合隙間から熱硬化性樹脂のみが流出して、磁性粉は残留するように形成したので電気的ロスが発生しないものである。
この発明の第６の目的は、製造方法において、固定子容器形成装置の型枠の材料を非金属、例えば石膏部材で形成して固定子容器の外形を異型状に容易に形成するものである。
この発明の第７の目的は、製造方法において、固定子容器形成装置にコイルを配設し、磁性体樹脂を注入した後に、樹脂に含浸されているコイルの口出線に所定電流を印加して、磁性体樹脂内の磁性粉に電気的作用を与えて電磁性を向上させるものである。
この発明の第８の目的は、製造方法において、固定子容器形成装置の内面で、固定子容器の外表部及び内周部と相対する面に熱硬化性樹脂を所定厚み塗布した後、注入された磁性体樹脂に同時に熱成形するものである。
【発明の効果】
【０００７】
以上のように、この発明の請求項１によればコイルの全周囲を磁性粉と熱硬化性樹脂との混合材で硬化成形して一体型固定子容器を構成したので、固定子鉄心が不要となり、これにより高価な抜型製作費、抜き作業、鉄心積層作業、鉄心溶接作業が不要となり、さらにスロットが無いのでコイル材料形状の選択が自由となり、また、コイル止めも不要なのでコイルと固定子内径部との間隔を小とすることができ、またスロット間の鉄心強度を考慮する必要がないので、コイル占積率を大きくできる効果がある。さらに、固定子を固定する固定子枠も不要となり、直接外気と接触できるので放熱性が向上する効果がある。
このように、製作に要する費用が低減でき、また、製作工程が短縮でき、さらに電気的特性が向上できる効果がある。
また、この発明の請求項２によれば、磁性体樹脂で一体化された固定子容器の外表全面を熱硬化性樹脂で皮膜するように構成したので、電気的絶縁が良く、注水冷却ができるので稼働効率が向上し、また、水中でも使用出来る効果がある。
また、この発明の請求項３によれば、固定子容器の外形を異形状で構成したので、置物等の意外性のある観賞効果が得られる。
また、この発明の請求項４によれば、巻回成形されたコイルの全面を磁性粉と熱硬化性樹脂を混合した磁性体樹脂で固形する製造方法を構成したので、固定子の製造が簡単にできる効果がある。
また、この発明の請求項５によれば、磁性体樹脂を注入する部品の嵌合隙間の寸法を磁性粉の粒径よりも小に構成したので、磁性粉が流出することなく、電気的特性の減少を防止できる効果がある。
また、この発明の請求項６によれば、固定子容器形成装置の型枠を非金属材で設けるように構成したので、固定子容器の外形が複雑であっても、石膏等を使用すれば簡単で早く製作できる効果がある。
さらに、この発明の請求項７によれば、固定子容器形成装置に磁性体樹脂を注入した後に、コイルに所定電流を印加するように構成したので、熱硬化性樹脂内に混合されている磁性粉が電気的対応により磁束の流れ方向に移動集中するので、電気効率の良い界磁部が得られる効果がある。
また、この発明の請求項８によれば、一体型固定子容器の製造時に、固定子容器の外表部および内周部に熱硬化性樹脂による電気絶縁の皮膜を形成するように構成したので、注水冷却による稼働効率の向上および水中使用等の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。図１、図２においては、１は回転電機の一体型固定子容器、３は磁性金属、例えば微細な１００ミクロンの鉄粉等からなる磁性粉、６は回転子、７は回転子の一方を支承する軸受、８は回転子の他の一方を支承する軸受、９は一方の軸受７を固定する押え板、１０は他方の軸受８を固定する押え板である。なお、その他の記号は従来と同称なので説明を省略する。
【実施例１】
【０００９】
次に、動作について説明する。回転電機の一体型固定子容器１は、周方向に沿って所定間隔で配設された所定個数のコイル５のコイル間、また、コイル５の外周部と内周部、さらにコイルエンドの両側部を包囲して、磁性体樹脂２が充填されるので、部材はコイル５と磁性体樹脂のみで形成される。この磁性体樹脂２は、微細な磁性粉３と熱硬化性樹脂４とを混合し、熱処理によって固形化されたものである。
次に、回転子６の一方の段部に軸受７を挿入固着し、他方の段部に軸受８を挿入固着する。この状態の回転子６を固定子容器１内に挿入し、押え板９、１０を図示しないボルトで固定子容器１に取付け、これにより軸受７、８が固定され、この軸受７、８で回転子６が支承され回転電機が形成される。
このように、固定子容器１は固定子鉄心５１がないので、抜き型が不要で、積層作業、溶接作業も不要となり、さらにコイル止め５４も不要なのでコイル５と内径部との間隔を小とすることができる。
【実施例２】
【００１０】
また、上記発明の実施の形態１では、コイル５を、磁性粉３と熱硬化性樹脂４とを混合した磁性体樹脂２で全体的に包囲して、一体型固定子容器１を形成したものを示したが、図３に示すように、磁性体樹脂２で形成された一体型固定子容器１の外周部と両側面部からなる外表部と内周部にそれぞれ所定厚みの熱硬化性樹脂４の被膜部１７を設けたものである。
なお、被膜部１７の厚みは、外表部よりも内周部が薄く形成され、電磁効率を減じないように設けてある。
このように、一体型固定容器１の全外面に電気絶縁部を形成したので漏電防止が出来る。
【実施例３】
【００１１】
また、上記発明の実施の形態１では、磁性体樹脂２で全体的に包囲して形成された一体型固定子容器１の外形状は、断面が通常の角状のものを示したが、自由な異形状、例えば観賞対象となる置物に適用すると美観価値を増大させることが出来る。
図４に、その一例を示す。図において、１８は立形回転電機、１９は固定子の外形が磁性体樹脂２で花びん状に形成された花びん形固定子容器、２０は回転子、２１は回転子２０の軸端に固着して設けられた花びん、２２は花である。
次に、動作について説明する。立形回転電機１８は多極、つまり低速用に設けられており、稼働により回転子２０が回動し、花２２が投入されている花びん２１が回転することにより、花２２が色んな角度から観賞できる。このように、形状加工が容易な熱硬化性樹脂４を活用して固定子容器１の外形を観賞用の置物の形状とすることにより意外性による観賞効果がある。また、回転子６を固定して、固定子容器１を回転させることもよく、より意外性と観賞効果が増大する。
【実施例４】
【００１２】
次に、この発明の実施の形態１に示された一体型固定子容器１の製造方法について説明する。図８において、１１は固定子容器形成装置、１２は一体型固定子容器１の内径部を形成する円筒状の中子、１３は一体型固定子容器１の外形部と一方の側面部を形成する型枠で、この実施例では内面に角状の内面１３aが設けられている。１４は角板状の下型で、型枠１３の底部と接して図示しないボルト等で固定されている。１５は一体型固定子容器１の他方の側面部を形成する上型で、下面に角状の内面１５aが設けられ、厚み方向に貫通して注入部１６が設けられ、下面が型枠１３の上面と接して取り外し容易に、例えばボルト等で取り付けられる。これら部品材料は、例えば鉄鋼材で設けられている。
次に、動作について説明する。所定形状に形成されたコイル５を中子１２を中心にして、周方向に沿って所定間隔で配置し固定する。この際、コイル５と中子１２間に所定厚みの絶縁材を介し、軸方向に所定位置となるように配設して、絶縁紐等で固定する。
次に、下型１４に固定された型枠１３の中にコイル５装着した中子１２を挿入し、コイル５の口出線５aを上方へ取り出して上型１５に設けられた貫通穴部から外方へ引き出して上型１５を型枠１３の上に取り付ける。
次に、金属材からなる粒径約１００ミクロンの磁性粉３とエポキシ樹脂からなる熱硬化性樹脂４とを混合したものを上型１５の注入部１６から型枠１３内に流し込み内部空間が充満するまで続行する。注入が完了した時点で固定子容器形成装置１１を約１００℃まで加熱して、注入されている熱硬化性樹脂４を硬化して磁性粉３を固定させ、コイル５を磁性体樹脂２で全体的に包合した一体型固定子容器１が形成される。
次に、上型１５および型枠１３を順次取り外して、型枠１３内からコイル５を内蔵した一体型固定子容器１の完成品を取り出す。
このように、固定子の構成部材が少なくないので、製作工数および製作時間が大幅に短縮できると共に、製造が簡単となる。
【実施例５】
【００１３】
また、上記発明の実施の形態４において、固定子容器形成装置１１の中子１２と型枠１３とが下部で嵌合して位置決めしたものを示したが、その嵌合隙間１２aを１００ミクロン以下、例えば５０ミクロンとしたものである。
磁性粉３の粒径は約１００ミクロンなので、固定子容器形成装置１１の内部に熱硬化性樹脂４と一緒に注入されても、中子１２と型枠１３の嵌合隙間１２aから外方へ流出することがなく、磁気的損失が生じない。（図６）
【実施例６】
【００１４】
また、上記発明の実施の形態４では、固定子容器形成装置１１の型枠１３および上型１５の材料を鉄鋼材で設けたものを示したが、非金属材、例えば石膏材または樹脂材で設けてもよく、これにより固定子容器１の外形が従来の回転電機の外観とは異なる種々のデザインになっても製作が容易なので、すぐ対応ができる。上記実施の形態３で示した花びん形固定子容器の製作に最適となる。
このように、型枠１３を石膏等で設けると複雑な外形であっても簡単に製作可能であり、特に単品製作の場合に有効である。
また、後述する実施の形態７の際に電気絶縁性のある型枠の提供に寄与できる。
【実施例７】
【００１５】
また、上記発明の実施の形態４では、固定子容器形成装置１１内に磁性粉３と熱硬化性樹脂４を注入してから熱処理により硬化させたものを示したが、固定子容器形成装置１１内に磁性粉３と熱硬化性樹脂４を注入した後、コイル５の口出線５aに所定装置から電流を印加する。これにより、コイル５の周囲に界磁が発生し、その磁束により熱硬化性樹脂４に混入されている磁性粉３が誘発されて、この磁束の流れに沿って移動集中し強力な界磁部が構成される。（図７）
これにより、電気特性の高効率のものが得られる。
【実施例８】
【００１６】
また、上記発明の実施の形態４では、固定子容器形成装置１１内に磁性粉３と熱硬化性樹脂４を注入してから熱処理により硬化させたものを示したが、図６に示すように、固定子容器形成装置１１の内面部、つまり、中子１２の所定の外周面、型枠１３の内面部１３aおよび上型１５の内面部１５aに、あらかじめ所定厚み量の熱硬化性樹脂４のみを塗布固着して、これら部品を所定通り組立てる。
次に、この状態で設けられた固定子容器形成装置１１内に磁性粉３と熱硬化性樹脂４との混合材を注入してから熱処理により硬化させると、外表面および内周が電気絶縁の皮膜で覆われた一体型固定子容器１が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００１７】
一体型固定子容器は耐水性に優れており、自然のエネルギーを利用した風力発電や水力発電用の発電装置として利用できる。
また、電気自動車や電動二輪車のホイール一体型モーターとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明の実施の形態１による回転電機の一体型固定子容器を示す正面断面図である。
【図２】この発明の図１の側面図である。
【図３】この発明の実施の形態２による一体型固定子容器を示す正面断面図である。
【図４】この発明の実施の形態３による一体型固定子容器を示す正面断面図である。
【図５】この発明の実施の形態４による一体型固定子容器の製造方法を示す正面断面図である。
【図６】この発明の実施の形態５による固定子容器形成装置部品の嵌合部を示す部分正面断面図である。
【図７】この発明の実施の形態７による一体型固定子容器の製造方法を示す部分側面図である。
【図８】この発明の実施の形態８による一体型固定子容器の外周被膜の製造方法を示す正面断面図である。
【図９】従来の回転電機の固定子を示す部分正面図である。
【図１０】従来の回転電機の固定子を示す側面図である。
【図１１】従来の回転電機の固定子の製造方法を示す正面断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１． 一体型固定子容器
２． 磁性体樹脂
３． 磁性粉
４． 熱硬化性樹脂
５． コイル
６． 回転子
１１．固定子容器形成装置
１２．中子
１２ａ．嵌合隙間
１３．型枠
１３ｂ．内面部
１４．下型
１５．上型
１５a．内面部  
１６．注入部
１７．被膜部
【図１】
2005224035.tif 000003
【図２】
2005224035.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005224035.tif 000009
【図８】
2005224035.tif 000010
【図９】
2005224035.tif 000011
【図１０】
2005224035.tif 000012
【図１１】
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