(57)【要約】【課題】  放電による絶縁性能の低下を抑制可能なオイルを用いた回転電機を提供する。【解決手段】  回転電機１００は、ケース１と、ステータ２と、ロータ４と、オイル９とを備える。ステータ２は、ステータコア２１と、コイル２２とからなる。オイル９は、１０２〜１０９Ωｃｍの範囲の体積抵抗率を有し、ケース１の底部に溜められる。そして、コイル２２の一部は、オイル９に浸漬される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルと、
絶縁材料によって被覆され、かつ、一部が前記オイルに浸漬されたコイルを含むステータと、
前記ステータに対して回転自在に設けられたロータとを備え、
前記オイルは、前記絶縁材料の誘電率との差に起因して生じる放電を抑制するための導電材料を含む、回転電機。
【請求項２】
前記オイルは、常用温度領域において半導電特性の体積抵抗率を有する、請求項１に記載の回転電機。
【請求項３】
前記体積抵抗率は、前記オイルの誘電率と前記絶縁材料の誘電率との差を平滑化するように選定される、請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記体積抵抗率は、１０２〜１０９Ωｃｍの範囲である、請求項３に記載の回転電機。
【請求項５】
前記オイルは、１０〜５０ｎｍの範囲の粒径を有するカーボンブラックを前記導電材料として含む、請求項３または請求項４に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、回転電機に関し、特に、放電による絶縁性能の低下を抑制可能なオイルを用いた回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、密閉形電動圧縮機を開示する。この密閉形電動圧縮機は、密閉容器と、固定子と、回転子と、クランクシャフトと、潤滑油とを備える。潤滑油は、密閉容器の底部に貯溜される。クランクシャフトは、一方端が潤滑油に浸漬されている。
【０００３】
回転子は、クランクシャフトに固定されている。固定子は、回転子の外周側に配置される。固定子は、コイルを含み、コイルの２つのコイルエンドのうち、一方のコイルエンドは、潤滑油に接している。
【０００４】
クランクシャフトは、中空構造からなり、潤滑油に浸漬される一方端の中空内部には、潤滑油をくみ上げるポンプ部材を内蔵している。ポンプ部材は、クランクシャフトの回転により潤滑油をくみ上げる。そして、ポンプ部材によって汲み上げられた潤滑油は、回転によって発生する遠心力によりクランクシャフトの内部を上昇する。
【０００５】
上昇した潤滑油は、クランクシャフトの他方端に設けられた穴を通って滴下され、固定子のコイルエンド等を冷却して密閉容器の底部に戻る。
【０００６】
このように、密閉形電動圧縮機においては、密閉容器の底部に貯溜された潤滑油を循環してコイルエンド等を冷却する。
【特許文献１】特開平８−２６１１５２号公報
【特許文献２】特開２００１−１３９９７１号公報
【特許文献３】特開２００２−１４７４７７号公報
【特許文献４】特開平４−１５２９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、潤滑油によってコイルエンドを冷却する場合、コイルを被覆する絶縁材料の誘電率と潤滑油の誘電率との差によって、電界強度の断続的な変化が生じるため、その界面において放電が発生し、絶縁材料が損傷する可能性がある。
【０００８】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、放電による絶縁性能の低下を抑制可能なオイルを用いた回転電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明によれば、回転電機は、オイルと、ステータと、ロータとを備える。ステータは、絶縁材料によって被覆され、かつ、一部がオイルに浸漬されたコイルを含む。ロータは、ステータに対して回転自在に設けられる。そして、オイルは、絶縁材料の誘電率との差に起因して生じる放電を抑制するための導電材料を含む。
【００１０】
好ましくは、オイルは、常用温度領域において半導電特性の体積抵抗率を有する。
【００１１】
好ましくは、体積抵抗率は、オイルの誘電率と絶縁材料の誘電率との差を平滑化するように選定される。
【００１２】
好ましくは、体積抵抗率は、１０２〜１０９Ωｃｍの範囲である。
【００１３】
好ましくは、オイルは、１０〜５０ｎｍの範囲の粒径を有するカーボンブラックを導電材料として含む。
【発明の効果】
【００１４】
この発明による回転電機においては、ステータのコイルの一部は、オイルに浸漬される。そして、オイルは、コイルを被覆する絶縁材料の誘電率との差に起因して生じる放電を抑制する。
【００１５】
したがって、この発明によれば、コイルを被覆する絶縁材料の放電による損傷を防止できる。その結果、回転電機において放電による絶縁性能の低下を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１７】
図１は、この発明の実施の形態による回転電機の概略断面図である。図１を参照して、この発明による回転電機１００は、ケース１と、ステータ２と、ロータ４と、クランクシャフト５と、連結部６と、オイル９とを備える。
【００１８】
ステータ２は、ステータコア２１と、コイル２２とを含む。コイル２２は、ステータコア２１に巻回される。ステータコア２１は、ねじ３によってケース１に固定される。これによってステータ２は、ケース１に固定される。
【００１９】
ロータ４は、ステータ２の内周側に配置される。そして、ロータ４は、ロータコア４１と、ロータシャフト４２とを含む。ロータコア４１は、ステータコア２１に対向して配置される。ロータシャフト４２は、ロータコア４１を保持する。そして、ロータシャフト４２は、その内周端がクランクシャフト５にスプライン嵌合される。
【００２０】
クランクシャフト５にスプライン嵌合したロータシャフト４２は、ベアリング７，８によって回転可能に支持される。クランクシャフト５は、その一方端が連結部６に接続されており、ロータ４の回転により生じたトルクを連結部６へ伝達する。
【００２１】
連結部６は、クランクシャフト５をクラッチを介して駆動輪に接続し、ロータ４の回転により発生したトルクを駆動輪に伝達する。
【００２２】
オイル９は、ケース１の底部に溜められる。そして、ステータ２の一部は、オイル９に浸漬される。すなわち、ステータ２のコイル２２は、その一部がオイル９に浸漬される。
【００２３】
オイル９は、粒径が１０〜５０ｎｍの範囲であるカーボンブラックを５〜５０％重量部程度含む。その結果、オイル９は、常用温度領域において１０２〜１０９Ωｃｍの範囲の体積抵抗率を有する。つまり、オイル９は、半導電特性を有する。
【００２４】
図２は、この発明の実施の形態におけるオイルを用いた場合の電界強度の分布図である。また、図３は、従来のオイルを用いた場合の電界強度の分布図である。図２および図３において、横軸は、距離を表し、縦軸は、電界強度を表す。また、領域ＲＧＥ１は、ステータ２のコイル２２を被覆する絶縁材料の領域であり、領域ＲＧＥ３は、空気の領域である。図２において、領域ＲＧＥ２は、オイル９の領域であり、図３において、領域ＲＧＥ４は、潤滑油の領域である。なお、潤滑油は、オイル９のようにカーボンブラックを含まない体積抵抗率が１０９Ωｃｍよりも高い油である。
【００２５】
潤滑油の場合、絶縁材料の領域ＲＧＥ１と潤滑油の領域ＲＧＥ４との境界、および潤滑油の領域ＲＧＥ４と空気の領域ＲＧＥ３との境界で電界強度が急峻に変化する。その結果、潤滑油の領域ＲＧＥ４と空気の領域ＲＧＥ３との境界で放電が生じ易い。
【００２６】
一方、半導電特性を有するオイル９を用いた場合、絶縁材料の領域ＲＧＥ１とオイル９の領域ＲＧＥ２との境界、およびオイル９の領域ＲＧＥ２と空気の領域ＲＧＥ３との境界において、電界強度は、急峻に変化せず、平滑化される。その結果、コイル２２を被覆する絶縁材料とオイル９との間で放電が生じ難く、コイル２２の絶縁性能の低下を抑制可能である。
【００２７】
上述したように、オイル９は、１０２〜１０９Ωｃｍの範囲の体積抵抗率を有するが、１０２Ωｃｍの体積抵抗率および１０９Ωｃｍの体積抵抗率は、それぞれ、オイル９と空気との間で放電が生じない体積抵抗率の下限値および上限値である。すなわち、下限値は、体積抵抗率がさらに低下すると、オイル９が導体としての電気特性を有する体積抵抗率であり、上限値は、体積抵抗率がさらに高くなると、オイル９が絶縁体としての電気特性を有する体積抵抗率である。
【００２８】
オイル９が導体または絶縁体としての電気特性を有すると、コイル２２の絶縁材料とオイル９との境界およびオイル９と空気との境界において電界強度が急激に変化する。したがって、コイル２２の絶縁材料とオイル９との境界およびオイル９と空気との境界において、電界強度の急激な変化を抑制するためにオイル９の体積抵抗率を１０２〜１０９Ωｃｍの範囲に設定することにしたものである。
【００２９】
その結果、図２に示すように、オイル９の領域ＲＧＥ２では、電界強度が平滑化される。電界強度の急激な変化は、オイル９の誘電率とコイル２２を被覆する絶縁材料の誘電率との差によって生じるので、１０２〜１０９Ωｃｍの範囲の体積抵抗率は、オイル９の誘電率と絶縁材料の誘電率との差を平滑化する体積抵抗率である。そして、この発明においては、オイル９の体積抵抗率を、オイル９の誘電率と絶縁材料の誘電率との差を平滑化する体積抵抗率に設定することを特徴とする。
【００３０】
そして、オイル９の体積抵抗率を、オイル９の誘電率と絶縁材料の誘電率との差を平滑化する体積抵抗率に設定するために、粒径が１０〜５０ｎｍの範囲であるカーボンブラックをオイル中に含有することにしたものである。
【００３１】
このカーボンブラックは、１０９Ωｃｍの体積抵抗率よりも高い体積抵抗率を有するオイルにおいて放電が生じるのを抑制する導電材料である。つまり、カーボンブラックは、オイルの誘電率と絶縁材料の誘電率との差に起因して生じる放電を抑制するための導電材料である。
【００３２】
このように、オイル９は、オイルの誘電率と絶縁材料の誘電率との差に起因して生じる放電を抑制するためのカーボンブラックを含むことによってコイル２２を被覆する絶縁材料の損傷を防止する。
【００３３】
なお、オイルの誘電率と絶縁材料の誘電率との差に起因して生じる放電を抑制するための導電材料として、カーボンブラックの他に金属粉および半導体の粉等を用いることができる。
【００３４】
再び、図１を参照して、インバータ（図示せず）からステータ２のコイル２２に交流電流が供給されると、ステータ２は、回転磁界を発生してロータ４の磁石（図示せず）に磁界を及ぼす。そうすると、ロータ２は、回転磁界と磁石との磁気的相互作用により回転し、所定のトルクを出力する。
【００３５】
ロータ４によって発生された所定のトルクは、クランクシャフト５を介して連結部６に伝達される。連結部６は、クランクシャフト５を介して受けたトルクをクラッチを介して駆動輪に伝達し、駆動輪を駆動する。
【００３６】
また、ケース１の底部に溜められたオイル９は、油路（図示せず）を介して回転電機１００の上側に供給され、ステータ２の背後からコイル２２に供給される。そして、オイル９は、重力によって落下し、コイル２２を冷却するとともに、連結部６に含まれるギアおよびクラッチとベアリング７，８とを潤滑する。その後、オイル９は、再び、ケース１の底部に溜まる。
【００３７】
このように、オイル９は、回転電機１００の内部で循環しながらコイル２２を冷却するとともに、連結部６に含まれるギアおよびクラッチとベアリング７，８とを潤滑する。
【００３８】
そして、回転電機１００の動作中において、オイル９は、コイル２２を被覆する絶縁材料の領域ＲＧＥ１と空気の領域ＲＧＥ３との間における電界強度を平滑化して放電の発生を抑制し、絶縁材料の損傷を防止する。その結果、回転電機において放電による絶縁性能の低下を抑制できる。
【００３９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
この発明は、放電による絶縁性能の低下を抑制可能なオイルを用いた回転電機に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施の形態による回転電機の概略断面図である。
【図２】この発明の実施の形態におけるオイルを用いた場合の電界強度の分布図である。
【図３】従来のオイルを用いた場合の電界強度の分布図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  ケース、２  ステータ、３  ねじ、４  ロータ、５  クランクシャフト、６  連結部、７，８  ベアリング、９  オイル、２１  ステータコア、２２  コイル、４１  ロータコア、４２  ロータシャフト、１００  回転電機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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