(57)【要約】【課題】冷媒による放熱効率を向上させることのできる電動機のステータ構造、及び電動機ステータの製造方法を提供する。【解決手段】スロットを備え、該スロットにコイル６を挿入した後、コイル６にワニス８を含浸し、加熱して固化する電動機のステータ構造において、コイル６のコイルエンド部のワニス表面を、例えばクレータ状等の凹凸形状にして表面積を大きくする。これにより、冷媒を用いて冷却する際に、冷媒の表層流を乱流化させることができ、冷却効率が向上する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットを備え、該スロットにコイルを挿入した後、コイルに熱硬化性樹脂を含浸し、加熱して固化する電動機のステータ構造において、
前記コイルのコイルエンド部の前記ワニス表面を凹凸形状にして表面積を大きくすることを特徴とする電動機のステータ構造。
【請求項２】
前記凹凸形状は、クレータ形状であることを特徴とする請求項１に記載の電動機のステータ構造。
【請求項３】
前記ワニスに高熱伝導性の粒状部材を混入することにより、前記ワニス表面を凹凸形状にすることを特徴とする請求項１に記載の電動機のステータ構造。
【請求項４】
前記粒状部材は、非導電材料で構成されることを特徴とする請求項３に記載の電動機のステータ構造。
【請求項５】
前記粒状部材は、球状であることを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の電動機のステータ構造。
【請求項６】
前記粒状部材は、コンペイトウ形状であることを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の電動機のステータ構造。
【請求項７】
前記粒状部材は、チューブ形状であることを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の電動機のステータ構造。
【請求項８】
電動機ステータを製造する製造方法において、
スロット内にコイルを挿入する工程と、前記コイルに熱硬化性樹脂を含浸する工程と、前記コイルのエンド部に、気泡が混入した熱硬化性樹脂を含浸する工程と、熱を加えて前記熱硬化性樹脂を固化させる工程と、を有することを特徴とする電動機ステータの製造方法。
【請求項９】
電動機ステータを製造する製造方法において、
スロット内にコイルを挿入する工程と、
前記コイルに、高熱伝導性の粒状部材を混入した熱硬化性樹脂を含浸する工程と、熱を加えて前記熱硬化性樹脂を硬化させる工程と、を有することを特徴とする電動機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、電動機のステータ構造及び電動機ステータの製造方法に係り、特に冷媒によるコイルの冷却効率を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来における電動機のステータは、スロット内に絶縁紙及びコイルを挿入し、レーシング材で緊縛した後に、コイルに熱硬化性樹脂としてのワニスを含浸させる。その後、ワニスを１５０℃程度に昇温して固化させる。これにより、コイルを固定させ、更にはコイルの熱伝導性を向上させている（例えば、特開平９−３２２４９５号公報、特開２００３−１８９５２３号公報参照）。
【特許文献１】特開平９−３２２４９５号公報
【特許文献２】特開２００３−１８９５２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来における電動機のステータ構造では、コイルエンド部の表面のワニス部分が滑らかであるため、ワニスの表面積が小さくなり、空気或いは油等の冷媒を流すことによりコイルを冷却する場合に、冷媒の流れが層流状態となり、放熱特性が悪いという欠点があった。
【０００４】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、冷媒による放熱効率を向上させることのできる電動機のステータ構造、及び電動機ステータの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明は、スロットを備え、該スロットにコイルを挿入した後、コイルに熱硬化性樹脂を含浸し、加熱して固化する電動機のステータ構造において、前記コイルのコイルエンド部の前記ワニス表面を凹凸形状にして表面積を大きくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る電動機のステータ構造及び電動機ステータの製造方法では、コイルエンド部に含浸させる熱硬化性樹脂の表面を、クレータ状等の凹凸形状とするので、冷媒を用いてステータコアを冷却する際に冷媒の表層流を乱流化することができ、コイルエンド部からの放熱性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明が適用される電動機のステータ構造を有する電動機の断面図である。図示のように、この電動機は、円筒状のステータ１と、該ステータ１と同心円状に配置されたロータ２が設けられており、ステータ１に捲回したコイルに電流を流すことにより回転磁界を発生し、永久磁石を有するロータ２を回転させ、ひいては該ロータ２と連結された回転軸１２を回転駆動させることができるものである。
【０００８】
図２は、ステータコア３にコイル６を捲回し、更にワニス（熱硬化性樹脂）８を含浸してステータ１を製造する際の一般的な処理工程を示す説明図である。同図（ａ）に示すように、まず各ステータコア３のコア間となるスロット内部に絶縁紙４を挿入し、ステータコア３にコイル６を捲回する。更に、捲回したコイル６がスロット内から出ないように、ウェッジ５を被せる。
【０００９】
その後、同図（ｂ）に示すように、コイルエンド部をレーシング材７により緊縛する。次いで、同図（ｃ）に示すようにコイル６の捲回部分にワニス８を含浸させ、更に、同図（ｄ）に示すように、ワニス８を１５０℃程度まで加熱して、該ワニス８を硬化させる。これにより、コイル６がスロット内部で固着され、更に、コイル６の放熱性を向上させることができる。
【００１０】
そして、本発明の第１の実施形態では、図３に示すように、コイルエンド部に含浸するワニス８の表面をクレータ状（凹凸形状）に形成して表面積を大きくし、空気或いは油等の冷媒を流してステータ１を冷却する際の冷却効率を向上させるものである。
【００１１】
以下、図４を参照して、コイルエンド部のワニス８表面をクレータ状に形成する際の処理手順について説明する。まず、同図（ａ）に示すように、液体状のワニス８を攪拌機９で攪拌させながら、エアポンプ１０を用いてワニス８内に空気を送り込む。
【００１２】
これにより、同図（ｂ）に示すように、内部に多数の気泡が発生した液体状のワニス８が生成される。そして、同図（ｃ）に示すように、スロット内部となるコイル６の捲回部分に通常のワニス８（気泡を含まないワニス）を含浸させ（図２の（ｃ）までの処理手順による）、コイルエンド部に、図４（ｂ）に示した気泡が発生したワニス８を含浸させる。その後、１５０℃程度まで加熱することにより、ワニス８を硬化させる。その結果、同図（ｄ）に示すように、コイルエンド部に含浸させたワニス８の表面にクレータ状の凹凸部が形成された状態となる。
【００１３】
このようにして、本実施形態に係る電動機のステータ構造では、コイルエンド部に含浸させるワニス８の表面をクレータ状としているので、冷媒を用いてステータコアを冷却する際に冷媒の表層流を乱流化することができ、コイルエンド部からの放熱性能を向上させることができる。
【００１４】
なお、通常のワニス８をコイル６に含浸させた時点で一旦このワニス８を加熱して固化し、その後、コイルエンド部に気泡を含むワニス８を含浸させて固化する手順とすることも可能である。
【００１５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、図５に示すように、コイルエンド部に含浸するワニス８の表面に、常温で高熱伝導性を有する粒状部材１１を固着する。粒状部材１１は、図７（ａ）に示すように、球形をなしている。そして、粒状部材１１が固着することにより、ワニス８の表面に凹凸が生じ、冷媒を乱流化することができるので、放熱性能を向上させることができる。
【００１６】
以下、粒状部材１１を固着する際の処理手順を、図６を参照しながら説明する。まず、同図（ａ）に示すように、液体状のワニス８を攪拌機９で攪拌させながら、粒状部材１１を混入させる。
【００１７】
これにより、同図（ｂ）に示すように、内部に多数の粒状部材１１が略均一に混入した液体状のワニス８が生成される。そして、同図（ｃ）に示すように、コイル６に粒状部材１１を混入させたワニス８を含浸させる。すると、粒状部材１１は毛細管現象により、コイルエンド部に移動し、コイルエンド部に粒状部材が固着した状態となる。その後、１５０℃程度まで加熱することにより、ワニス８を硬化させる。その結果、同図（ｄ）に示すように、コイルエンド部には、粒状部材１１が混入したワニス８が形成され、表面積を大きくすることができる。
【００１８】
このようにして、第２の実施形態に係る電動機のステータ構造では、コイルエンド部に含浸するワニス８に粒状部材１１を混入させるので、この部分でのワニス８の表面に凹凸が形成され、表面積が大きくなるので、冷媒を用いてステータコアを冷却する際に冷媒の表層流を乱流化することができ、コイルエンド部からの放熱性能を向上させることができる。
【００１９】
更に、粒状部材１１の形状として球形のものを用いるので、形状が単純で安価であり、また、角部がなく該粒状部材１１が混入したワニス８を含浸させる際にコイル６に傷を付けることがない。
【００２０】
また、上記の粒状部材１１を樹脂部材等の非導電性部材で構成すれば、コイル６により発生する磁界を乱すことを防止することができる。即ち、粒状部材１１を非導電性部材とすることにより、コイル６により励起される回転磁界の影響下であっても、粒状部材１１の内部に渦電流が発生しないため、粒状部材１１自身が発熱することがなくなり、電動機の効率低下を防止することができる。
【００２１】
次に、第２の実施形態の変形例について説明する。上述した第２の実施形態では、粒状部材１１の形状として、図７（ａ）に示した如くの球形のものを用いる例について説明したが、粒状部材１１の形状の変形例として、図７（ｂ）に示すように、コンペイトウ形状のもの、或いは同図（ｃ）に示すように、端面角部を丸く或いは面取り加工チューブ形状のものを用いることもできる。
【００２２】
そして、コンペイトウ形状のものを用いることにより、表面積を大きくすることができ、放熱効率を向上させることができる。また、角部を有しないので、ワニス８を含浸させる際にコイル６に傷を付けることがない。
【００２３】
また、チューブ形状のものを用いることにより、前述したコンペイトウ形状と同様に表面積を大きくすることができ、放熱効率を向上させることができる。
【００２４】
また、上記した第２の実施形態では、高導電性を有する粒状部材１１を混入したワニス８をコイル６に含浸させ、毛細管現象で粒状部材１１がコイルエンド部に移動する例について説明したが、粒状部材１１が混入していない通常のワニス８をコイル６に含浸させた後、コイルエンド部に高伝導性の粒状部材１１を振りかけるようにして付着させ、その後加熱、固化させるようにしても良い。
【００２５】
更に、スロット内部のコイル６に通常のワニス８を含浸させて加熱、固化させた後、コイルエンド部に粒状部材１１を混入したワニス８を含浸させ、再度加熱、固化させるようにすることも可能である。
【００２６】
以上、本発明の電動機のステータ構造、及び電動機ステータの製造方法を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【００２７】
例えば、第１の実施形態では、コイルエンド部のワニス表面を凹凸形状にする一例としてクレータ状にする場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の形状でワニス表面凹凸形状とし、表面積を大きくするようにしても良い。
【００２８】
また、第２の実施形態では、粒状部材１１の形状として、図７（ａ）〜（ｃ）に示した如くの球形状、コンペイトウ形状、及びチューブ形状を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その他の形状のものを用いてワニス表面に凹凸形状を形成し、表面積を大きくすることも可能である。
【００２９】
更に、上記した各実施形態では、熱硬化性樹脂としてワニス８を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の熱硬化性樹脂を用いても同様の硬化を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
ステータの冷却効率を向上させる上で極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る電動機のステータ構造が採用される電動機の構造を示す説明図である。
【図２】ステータコアにコイルを捲回し、且つワニスを含浸させる際の一般的な手順を示す説明図である。
【図３】コイルエンド部のワニスにクレータ状の凹凸部が形成された様子を示す説明図である。
【図４】コイルエンド部のワニスにクレータ状の突起を形成する際の手順を示す説明図である。
【図５】コイルエンド部のワニスに粒状部材が混入した様子を示す説明図である。
【図６】コイルエンド部のワニスに粒状部材を混入する際の手順を示す説明図である。
【図７】粒状部材の形状を示す説明図であり、（ａ）は球形状、（ｂ）はコンペイトウ形状、（ｃ）はチューブ形状を示す。
【符号の説明】
【００３２】
１  ステータ
２  ロータ
３  ステータコア
４  絶縁紙
５  ウェッジ
６  コイル
７  レーシング材
８  ワニス（熱硬化性樹脂）
９  攪拌機
１０  エアポンプ
１１  粒状部材
１２  回転軸
【図１】
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【図２】
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【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】
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