(57)【要約】特に電気機械および電気器具に用いられる金属薄板片から成る成層鉄心において、面状に重ね合わされて配置された複数の薄板片（２）と、該薄板片（２）に面状に配置された少なくとも１つの熱伝導層とが設けられており、該熱伝導層の熱伝導率が、薄板片（２）の熱伝導率よりも大きく形成されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に電気機械および電気器具に用いられる金属薄板片から成る成層鉄心において、
ａ）面状に重ね合わされて配置された複数の薄板片（２）が設けられており、
ｂ）該薄板片（２）に面状に配置された少なくとも１つの熱伝導層が設けられており、
ｃ）該熱伝導層の熱伝導率が、薄板片（２）の熱伝導率よりも大きく形成されている
ことを特徴とする成層鉄心、。
【請求項２】
熱伝導層が、アルミニウム、銅、銀、金またはこれらの成分を含んでいる合金から成っている、請求項１記載の成層鉄心。
【請求項３】
熱伝導層が、１つの薄板片（２）に配置された熱伝導膜（１０）として形成されている、請求項１または２記載の成層鉄心。
【請求項４】
前記熱伝導膜（１０）が、薄板片（２）と、接着、蒸着またはローラ被着により結合されている、請求項３記載の成層鉄心。
【請求項５】
各薄板片（２）に、熱伝導膜（１０）が形成されている、請求項３または４記載の成層鉄心。
【請求項６】
熱伝導膜（１０）上に、金属酸化物から成る絶縁層が設けられている、請求項３から５までのいずれか１項に記載の成層鉄心。
【請求項７】
熱伝導層が熱伝導プレート（６）として形成されている、請求項１または２記載の成層鉄心。
【請求項８】
薄板片（２）の間に周期的な間隔をおいて熱伝導プレート（６）が配置されている、請求項７記載の成層鉄心。
【請求項９】
薄板片（２）上に、熱伝導カバープレート（７）が設けられている、請求項１から８までのいずれか１項に記載の成層鉄心。
【請求項１０】
熱伝導層が、スリット付けされて形成されている、請求項１から９までのいずれか１項に記載の成層鉄心。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、特に電気機械および電気器具に用いられる、金属薄板片から成る成層鉄心に関する。
【０００２】
電気機械を冷却するためには、種々の冷却システムが知られており、これらの冷却システムは使用事例に応じて使用される。簡単な機械においては、しばしば冷却のために、開いた構造が選択される。開いた構造に基づき、空気流は機械を通って、機械の熱源を成すアクティブな部分の傍らを通って案内され得る。熱源とは、通常、巻き線であり、これらの巻き線で最大損失が生じる。冷却空気流は電気機械に流入して、直接に巻き線および成層鉄心の傍らを通って流れ、熱を吸収する。電気機械からの流出時に冷却空気流は熱を連行し、そしてこの熱を周囲に導出する。冷却空気流はこの場合、自然の対流またはファンによって助成され得る。閉じた状態に形成された電気機械では、冷却空気流を電気機械に通してアクティブな構成部分の傍らを案内することが不可能である。このような閉じられた電気機械では、巻き線の熱はステータを介してハウジングへ導出される。大型の電気機械では、部分的に内部の冷却回路が設けられており、この冷却回路内ではガスが冷却のために循環する。内部の冷却回路は製作に手間がかかる。
【０００３】
本発明の根底を成す課題は、電気機械の冷却が改善されているような、電気機械のための成層鉄心を提供することである。
【０００４】
この課題は、請求項１の特徴部に記載の特徴により解決される。本発明の本質は、成層鉄心の金属薄板から成る薄板片の間に、薄板片の熱伝導率よりも大きな熱伝導率を有する熱伝導層を設けることにある。
【０００５】
本発明の別の有利な構成は請求項２以下に記載されている。
【０００６】
本発明の付加的な特徴および詳細な構成は図面に示した２つの実施例の説明から明らかである。
【０００７】
たとえば電動モータおよび発電器のような電気機械ならびにたとえば変圧器のような電気器具においては、金属薄板から成る成層鉄心１が使用される。この成層鉄心１には、部分的に巻き線が巻き付けられている。電流により通流された巻き線は磁界を発生させ、この磁界は成層鉄心１の一部または全体に案内される。図１には典型的な成層鉄心１が図示されている。この成層鉄心は電動モータの位置固定の機械ステータである。このためには、個々の薄板片２が円環状に形成されていて、半径方向外側に向かって延びる、全周にわたって分配された複数の溝３を有している。これらの溝３は種々の薄板片２に関して、互いに合致するように配置されている。溝３は巻き線を収容しており、この巻き線は両方の端面側の端部４，５において１つの溝３から次の溝３内へ案内される。個々の薄板片２は鋼薄板から成っており、これらの鋼薄板は比損失を減少させるために、ケイ素と合金されている。電磁鋼板（Ｄｙｎａｍｏ−Ｂｌｅｃｈ）とも呼ばれる薄板片２の比熱伝導率は典型的には２０〜３０Ｗ／Ｋｍの範囲にある。面状に積み重ねられてかつたとえば接着によって互いに結合されている薄板片２は、互いに絶縁されており、このことはしばしばラッカ層を塗布することによって達成される。各薄板片２の間には、図２に示したように、規則的な間隔をおいて、熱伝導層として形成された熱伝導プレート６が配置されている。この熱伝導プレート６は面状に薄板片２の間に配置されていて、薄板片２と直接的に接触している。熱伝導プレート６は、薄板片２の材料よりも大きな熱伝導率を有する材料から成っている。このために特に適した材料はアルミニウムである。アルミニウムは、２３０Ｗ／Ｋｍの極めて良好な熱伝導率を有している。しかし、たとえば銅、銀および金のような高い熱伝導率を有する別の材料を使用することもできる。図２に示した配置形式では、薄板片２がそれぞれ５つ毎に熱伝導プレート６によって分離されている。熱伝導プレート６の相互の間隔は、成層鉄心１の所望の熱伝導率と、成層鉄心１内で案内されるべき磁界とに関連して選択される。それぞれ１０個目の薄板片２がアルミニウムから成る熱伝導プレート６によって代えられる場合、単に薄板片２からしか成っていない成層鉄心に比べて、成層鉄心１の熱伝導率の倍加が得られる。非磁性材料から成る熱伝導プレート６によって、鉄の充てん係数、換言すれば単位体積当たりの成層鉄心１中に含まれる磁性鉄の割合が減少させられる。しかし、熱伝導プレート６の良好な導電率により、相応する電気機械の渦電流損失は高められない。なぜならば、磁束がアルミニウム内に案内されるのではなく、アルミニウムに対して平行に電磁鋼板内に案内されるからである。軸方向で磁束が発生し、そしてこれによって熱伝導プレート６内に渦電流を庄瀬しめた場合には、熱伝導プレート６内に半径方向に延びるスリットをコーム（櫛）状に設け、これにより渦電流を減少させることができる。このことは特に、両端部４，５に配置された熱伝導プレート６において重要となる。なぜならば、両端部４，５では巻き線ヘッドの下で、巻き線ヘッドの通電により軸方向の磁界成分も生じる恐れがあるからである。成層鉄心１の両端部４，５には、熱伝導層として形成されたカバープレート７が設けられている。このカバープレート７は熱伝導プレート６よりも厚く形成されている。しばしば、熱伝導率を高めるためには、熱伝導プレート６を有していない成層鉄心１において、単に両端部４，５にカバープレート７を設けるだけで十分となる。巻き線の、改善された受容のためには、カバープレート７が各溝３の間に丸く面取りされた角隅８を有していてよい。これにより、巻き線を損傷なしに巻き掛けることができると同時に、カバープレート７に対する大きな接触面積、ひいてはカバープレート７に対する大きな熱伝達を達成することができる。また、溝３に対して引っ込められた縁部９を設け、これによりカバープレート７への巻き線の巻付けを容易にすることも可能である。より厚いカバープレート７を使用することにより、同時に成層鉄心１の安定性も高められる。
【０００８】
以下に、成層鉄心１の機能について説明する。閉じた電気機械、特に特別に案内された内部冷却回路のない電気機械においては、損失個所からヒートシンクへの熱搬出が熱伝導により行われる。ヒートシンクは、たとえば水冷されるハウジングにより形成され得る。したがって、熱は巻き線から、巻き線の絶縁層を介して成層鉄心に流れ込む。成層鉄心は、しばしば歯形の突起を有している。そして、これらの歯から熱はステータヨークを介してハウジングに流れ込み、そしてハウジングで冷却剤によって搬出される。熱伝導経路において、前記歯は隘路となる。熱損失の大部分はこれらの歯を介して搬送される。成層鉄心１では、成層鉄心１の熱伝導率が全体的に著しく高められているので、熱は成層鉄心１から、特に歯からステータヨークおよびハウジングへ一層良好に導出され得るようになる。したがって、ハウジングに対する巻き線の良好な熱結合が得られる。こうして、電気機械内の温度レベルを低下させ、これにより耐用寿命および効率を改善することができる。しかし、熱伝導層のない成層鉄心を備えた出力機械の温度レベルが達成されるまで、機械出力を増大させることもできる。
【０００９】
次に、図４につき本発明の第２実施例について説明する。同一の構成部分は第１実施例の場合と同じ符号を有しており、これらの構成部分の再度の説明は省略する。第１実施例の場合とは同一ではないが、しかし同類の機能を具備している構成部分については、第１実施例の場合と同じ符号にダッシュ（′）を付けて示してある。第１実施例に対する大きな相違点は、熱伝導層が、薄板片２の一部または全ての薄板片２に設けられている熱伝導膜１０として形成されていることにある。熱伝導膜１０は接着、蒸着、ロールがけ被着または特にアルミニウムの電解質析出によって薄板片２上に形成することができる。熱伝導膜１０を隣接の薄板片２に対して絶縁するためには、熱伝導膜１０に酸化アルミニウムの陽極酸化膜が被着されていてよい。このことは、それ自体絶縁されていない薄板片２を使用することができるという利点を有している。したがって、改善された熱伝導率および片側の絶縁を有する薄板片２を１回で製造することができる。薄板片２ならびに熱伝導膜１０は、互いに直接的な物理的接触状態にあり、つまり熱伝導膜１０と薄板片２との間にはエアギャップが存在していない。熱伝導膜１０は当然ながら、薄板片２と直接に結合されていることなく、薄板片２の間に配置されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
第１実施例による機械ステータの成層鉄心を示す平面図である。
【図２】
図１に示した成層鉄心の横断面図である。
【図３】
図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った横断面図である。
【図４】
第２実施例による成層鉄心の横断面図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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