(57)【要約】【課題】冷却効果の向上を図った回転機を提供する。【解決手段】コイル３２が巻回されたステータコア３１をモータフレーム４に保持させると共に、上記コイル３２で発生した熱を上記ステータコア３１を介して上記モータフレーム４から放熱する外部冷却式の回転機１において、上記ステータコア３１の軸方向両端より突出するコイルエンド３２ａを覆うよう、かつ上記モータフレーム４の内面と接するようにエンドモールド５を形成すると共に、該エンドモールド５を形成する樹脂に、その樹脂よりも熱伝導率が高いフィラーを混入させたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが巻回されたステータコアをモータフレームに保持させると共に、上記コイルで発生した熱を上記ステータコアを介して上記モータフレームから放熱する外部冷却式の回転機において、
上記ステータコアの軸方向両端より突出するコイルエンドを覆うよう、かつ上記モータフレームの内面と接するようにエンドモールドを形成すると共に、該エンドモールドを形成する樹脂に、その樹脂よりも熱伝導率が高いフィラーを混入したことを特徴とする回転機。
【請求項２】
上記ステータコアは、上記コイルが通る複数のスロット部を有し、そのスロット部内に、上記フィラーを混入した樹脂が充填されてスロットモールドが形成された請求項１記載の回転機。
【請求項３】
上記エンドモールドは、上記フィラーが所定の混入率で混入された樹脂から形成され、上記スロットモールドは、上記エンドモールドよりもフィラーの混入率が低い樹脂から形成された請求項２記載の回転機。
【請求項４】
上記モータフレームは、上記ステータコアを外周側から嵌合して支持すると共にそのステータコアから突出する上記コイルエンドを囲うように形成された外筒部を有し、かつその外筒部の両端部に、ロータの回転軸を軸受を介して支持する軸受筒部を、端板部で連結して形成され、上記コイルエンドは、上記外筒部と上記端板部と上記軸受筒部とで区画される空間部に配置され、上記エンドモールドは、上記空間部に上記フィラーが混入された樹脂を充填して形成された請求項１から３いずれかに記載の回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コイルが巻回されたステータコアをモータフレームに保持させると共に、上記コイルで発生した熱を上記ステータコアを介して上記モータフレームから放熱する回転機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動モータなどの回転機において、コイルが巻回されたステータコアを保持するモータフレームに、冷却水路などの冷却手段が形成された外部冷却式のものがある。その回転機では、コイルで発生した熱を、モータフレーム内の空気或いはステータコアを介して、モータフレームに伝熱するようにしているが、空気の熱伝導率が低いことから冷却効果があまり高くなかった。
【０００３】
ところで、ステータコアに巻回されたコイルに、樹脂を充填してモールドを形成し、コイルとモータフレームとを電気絶縁した回転機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５８８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のモールドが形成された回転機において、コイルからモータフレームへの熱伝導率を高めるために、コイルを覆うモールドをモータフレームの内面に接するように形成することが考えられる。これによると、ステータのコイルとモータフレームとを電気絶縁しつつ、コイルからモータフレームへの伝熱効率の向上を図れる。
【０００６】
しかしながら、モールドを形成するエポキシ樹脂などは、空気に比べると熱伝導率が高いものの、一般に熱伝導率が低く、あまり冷却効果を向上させることができない。つまり、モールドをモータフレームに接触させるだけでは、例えば、回転機の小型化を図る場合には、冷却効果が不十分となる。
【０００７】
また、従来のモールド材の充填は、ステータのコイルとモータフレームとの電気絶縁を主目的としており、モールド材の充填によって回転機の冷却効果を向上させるような改良案はなかった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、冷却効果の向上を図った回転機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、コイルが巻回されたステータコアをモータフレームに保持させると共に、上記コイルで発生した熱を上記ステータコアを介して上記モータフレームから放熱する外部冷却式の回転機において、上記ステータコアの軸方向両端より突出するコイルエンドを覆うよう、かつ上記モータフレームの内面と接するようにエンドモールドを形成すると共に、該エンドモールドを形成する樹脂に、その樹脂よりも熱伝導率が高いフィラーを混入したものである。
【００１０】
好ましくは、上記ステータコアは、上記コイルが通る複数のスロット部を有し、そのスロット部内に、上記フィラーを混入した樹脂が充填されてスロットモールドが形成されたものである。
【００１１】
好ましくは、上記エンドモールドは、上記フィラーが所定の混入率で混入された樹脂から形成され、上記スロットモールドは、上記エンドモールドよりもフィラーの混入率が低い樹脂から形成されたものである。
【００１２】
好ましくは、上記モータフレームは、上記ステータコアを外周側から嵌合して支持すると共にそのステータコアから突出する上記コイルエンドを囲うように形成された外筒部を有し、かつその外筒部の両端部に、ロータの回転軸を軸受を介して支持する軸受筒部を、端板部で連結して形成され、上記コイルエンドは、上記外筒部と上記端板部と上記軸受筒部とで区画される空間部に配置され、上記エンドモールドは、上記空間部に上記フィラーが混入された樹脂を充填して形成されたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、冷却効果が向上した回転機を実現できるという優れた効果を発揮するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１５】
本実施形態の回転機は、コイルが巻回されたステータコアをモータフレームに保持させると共に、コイルで発生した熱をステータコアを介してモータフレームから放熱するのもであり、例えば、水冷式の電動モータなどである。
【００１６】
まず、図１および図２に基づき本実施形態の回転機の概略構造を説明する。なお、図２は、コイルの一部を省略して示した。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の回転機１は、回転軸２１を有するロータ２と、そのロータ２の外周側に配置されたステータ３と、そのステータ３を保持するモータフレーム４とを備える。
【００１８】
モータフレーム４は、後述するステータコア３１を外周側から嵌合して支持する外筒部４１と、その外筒部４１の軸方向両端部に各々配置されロータ２の回転軸２１を支持する軸受筒部４２、４２と、それら軸受筒部４２、４２を外筒部４１の両端部に各々連結させる端板部４３、４３とを備える。本実施形態では、軸方向の一方（回転軸２１の出力側、図１において左側）の軸受筒部４２および端板部４３が外筒部４１と一体的に形成され、全体として他方（図１において右側）が開放した筒体状に形成される。その外筒部４１の開放側端部に、一体的に形成された他方の軸受筒部４２および端板部４３が、嵌め込まれてボルトなどの固定部材４４により固定される。
【００１９】
外筒部４１には、ステータ３などから伝えられた熱を放熱するための冷却手段が設けられる。具体的には、アルミから形成されモータフレーム４の外筒部４１に、冷却手段をなし冷却水を流通させる環状水路４５が設けられる。各軸受筒部４２には、回転軸２１を支持する軸受４６が各々設けられる。回転軸２１の出力側（図１において左側）の軸受筒部４２には、回転軸２１と嵌合するリング状のシール部材４７が設けられる。
【００２０】
ロータ２は、回転軸２１とその回転軸２１に取り付けられたロータ本体２２とを有し、そのロータ本体２２には、図示しない永久磁石が設けられる。なお、回転機は、永久磁石モータに限定されず、かご型の誘導機など様々なタイプの回転機が考えられる。
【００２１】
ステータ３は、ロータ本体２２の外周面と対向して配置された筒体状のステータコア３１と、そのステータコア３１に巻回されたコイル３２とを備える。本実施形態のステータコア３１は、例えば、電磁鋼板などを軸方向に積層して形成され、アルミから形成されたモータフレーム４にやき嵌めて取り付けられる。
【００２２】
図２に示すように、ステータコア３１は、コイル３２が通される複数（図例では、２４）のスロット部３３を有する。それらスロット部３３は、周方向に間隔を隔てて配置され、ステータコア３１を軸方向に貫通する。具体的には、ステータコア３１には、外周部から径方向内側に延出するティース部３４が周方向に間隔を隔てて複数形成され、それらティース部３４間にスロット部３３が区画形成される。
【００２３】
コイル３２は、エナメル線などの巻き線を、スロット部３３を通してステータコア３１に巻きつけて形成される。図１に戻り、そのコイル３２は、ステータコア３１の軸方向両端より各々突出するコイルエンド３２ａ、３２ａを有し、そのコイルエンド３２ａ、３２ａは、外筒部４１と端板部４３、４３と軸受筒部４２、４２とで区画される空間部Ｓ、Ｓに配置される。したがって、外筒部４１は、コイルエンド３２ａを囲うように形成されることになる。
【００２４】
本実施形態では、ステータコア３１の軸方向両端より突出するコイルエンド３２ａ、３２ａを覆うよう、かつモータフレーム４の内面と接するようにエンドモールド５が形成され、そのエンドモールド５を形成する樹脂（モールド材）に、その樹脂よりも熱伝導率が高いフィラーが混入される。具体的には、エンドモールド５は、コイルエンド３２ａが配置された空間部Ｓに、フィラーが混入された樹脂を充填して形成される。さらに、本実施形態では、樹脂の充填後に、空間部Ｓを真空引きすることにより樹脂に混在している空気を抜き去ってエンドモールド５が形成される。
【００２５】
樹脂およびフィラーは絶縁性を有するものが好ましく、例えば、樹脂としては、エポキシ系樹脂などが、フィラーとしては、アルミナ粉末、マグネシア粉末、窒化ケイ素粉末、窒化アルミ粉末、ＢＮ粉末、ＴｉＮ粉末などが考えられる。そのフィラーを樹脂に所定の混入率で混入してエンドモールド５が形成される。
【００２６】
また、ステータコア３１のスロット部３３内には、スロット部３３の内面とスロット部３３内のコイル３２との両方に接するように、上記フィラーを混入した樹脂が充填されてスロットモールド６が形成される。そのスロットモールド６は、エンドモールド５よりも上記フィラーの混入率が低い樹脂から形成される。ここで、フィラーの混入率をエンドモールド５よりも低くしたのは、スロットモールド６が形成されるスロット部は、エンドモールド５が形成される上記空間部Ｓよりもスペースが狭く、樹脂がコイル３２の巻き線間などに入り込み難くいため、エンドモールド５と同じフィラー混入率では、樹脂の充填性が悪化するためである。スロットモールド６は、スロット部３３にフィラー入りの樹脂を充填した後、スロット部３３を真空引きすることにより樹脂に混在している空気を抜き去って形成される。
【００２７】
このように、本実施形態では、モータフレーム４或いはステータコア３１と、コイル３２との間に、絶縁材と伝熱材とを兼ねるエンドモールド５およびスロットモールド６が設けられる。そのエンドモールド５およびスロットモールド６では、樹脂が主に絶縁材として、フィラーが主に伝熱材として働く。
【００２８】
次に、本実施形態の回転機１の作用を説明する。
【００２９】
図１および図２に示すように、回転機１の駆動によりコイル３２で発生した熱は、エンドモールド５とスロットモールド６とに伝わり、その後、ステータコア３１を介して、直接或いはモータフレーム４に伝達されて放熱される。より詳細には、コイルエンド３２ａの熱が、エンドモールド５を介して、モータフレーム４の外筒部４１と軸受筒部４２と端板部４３とに伝達される。また、スロット部３３内のコイル３２の熱は、スロットモールド６およびステータコア３１を介して、モータフレーム４の外筒部４１に伝達される。
【００３０】
このように、本実施形態では、エンドモールド５とスロットモールド６とをフィラーを混入した樹脂から形成して、それらモールド５、６の熱伝導率を高めることで、コイル３２からモータフレーム４に熱が伝わり易くなり、回転機１の冷却効率を向上させることができる。
【００３１】
さらに、本実施形態では、スロット部３３など狭い箇所にはフィラーの少ない樹脂を使用し、コイルエンド３２ａとモータフレーム４との間など広い箇所にはフィラーが十分に混入された樹脂を使用することで、高熱伝導のフィラー入りモールドを最大限適用でき、コイル３２からモータフレーム４までの全体の熱伝導率を高めることができる。
【００３２】
すなわち、フィラーは樹脂に比べると粒子サイズが大きく、フィラーの混入により樹脂の粘度が高くなる。したがって、フィラーの混入率が高いほど、樹脂の充填性が悪化してしまう。モータフレーム４内に充填される樹脂のフィラー混入率が均一である場合、熱伝導率を高めるべくフィラーの混入率を上げると、ステータコア３１の内側やスロット部３３内などの隙間が狭い高発熱密度部に樹脂が充填されなくなってしまう。一方、スロット部３３内などに樹脂が十分に充填されるように、フィラーの混入率を下げざると、モールドの熱伝導率が全体的に低下してしまうことになる。このように、樹脂の充填し易さを考慮してフィラーの混入率を調整したとしても、混入率を均一としたのでは、回転機の冷却効果を十分に高めることができない。これに対して、本実施形態では、樹脂の充填しやすさに合わせて、フィラーの混入率が異なる樹脂を充填して、スロットモールド６およびエンドモールド５を形成しているので、回転機１の冷却効果を高めることができる。
【００３３】
また、本実施形態では、樹脂を充填後、真空引きしてモールド（樹脂）の中に混在している空気を抜き去ることで、モールド密度を上げることができ、さらなる熱伝導率の向上を図ることができる。
【００３４】
このように、コイル３２からモータフレーム４までの熱伝導率を向上させることで、回転機１の冷却効果を高めることができる。その結果、小型大容量の回転機を実現することが可能となる。また回転機の連続運転時間を向上することができる。
【００３５】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されず、様々な変形例や応用例が考えられるものである。
【００３６】
例えば、スロット部にフィラーを混入していない樹脂を充填して、スロットモールドを形成するようにしてもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、エンドモールドとスロットモールドとで、樹脂に混入されるフィラーの混入率を変更したが、フィラーの大きさを変更するようにしてもよい。つまり、スロットモールドを形成する樹脂に混入されるフィラーの大きさを、エンドモールドを形成する樹脂に混入されるフィラーよりも小さくすることが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る一実施形態による回転機の側面断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  回転機
２  ロータ
３  ステータ
４  モータフレーム
５  エンドモールド
６  スロットモールド
３１  ステータコア
３２  コイル
３３  スロット部
３２ａ  コイルエンド
４１  外筒部
４２  軸受筒部
４３  端板部
Ｓ  空間部
【図１】
2007143245.tif 000003
【図２】
2007143245.tif 000004