(57)【要約】【課題】固定子枠体と放熱樹脂材料を一体化することで、巻装体の発熱を効率良く放熱しながらも、放熱樹脂材料と電気的接続部との間に放熱樹脂材料の非充填空間部を有する構成とし、信頼性の高い固定子構成体を提供すること。【解決手段】固定子中間組立体は、固定子磁心１、インシュレータ２及び巻装体３を含む固定子と、印刷配線板５とから構成される。この固定子中間組立体は、軸方向の片側に、印刷配線板５に配置され、巻装体３同士の結線部の接続線端部、コネクタ６と接続する巻装体３の接続線端部及び印刷配線板５と接続する巻装体３の接続線、いずれも印刷配線板５の配置側に配線される。印刷配線板５は、環状、扇型形状などであり、中央に中空部を有し、この中空部には回転子や電動機の出力軸が遊挿される。固定子枠体４の開口端を上方に設置し、一方、下方には固定子枠体４のシャフト孔を設置する。【選択図】図４
2016163393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子磁心と、この固定子磁心の複数のティース部の各々を覆うインシュレータと、前記インシュレータ毎に巻装される巻装体とを含む固定子と、この固定子の巻装体と電気的に接続される印刷配線板とを含む固定子中間組立体と、この固定子中間組立体と電気的に接続されるコネクタと、前記固定子中間組立体を収容しかつ前記コネクタを具備する固定子枠体と、前記固定子枠体の壁部の一部又は複数の箇所の各々に具備するセルフクローズ弁と、前記固定子枠体の内の底部と前記固定子中間組立体の下部との隙間の下部空間に充填される樹脂材料と、前記固定子枠体の内壁と前記固定子磁心との空隙に充填される樹脂材料と、隣り合う巻装体同士の隙間に充填される樹脂材料とを含む固定子構成体において、前記巻装体の引き出し接続線の活電部、前記印刷配線板の配線パターンの活電部及び前記コネクタの電気的接続箇所である活電部、これら活電部を含む空間であり且つ前記樹脂材料を非充填とする樹脂非充填空間部を具備する固定子構成体。
【請求項２】
請求項１記載の固定子構成体において、樹脂材料には熱硬化性樹脂を含む固定子構成体。
【請求項３】
請求項１記載の固定子構成体において、樹脂材料には熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又はポリウレタン樹脂のいずれかを含む固定子構成体。
【請求項４】
請求項１記載の固定子構成体において、樹脂材料には酸化アルミニウム又は窒化珪素のいずれかを含む固定子構成体。
【請求項５】
請求項１から請求項４記載の固定子構成体を含む電動機。
【請求項６】
請求項１から請求項４記載の固定子構成体を含む電動機を搭載する装置。
【請求項７】
固定子磁心と、この固定子磁心の複数のティース部の各々を覆うインシュレータと、前記インシュレータ毎に巻装される巻装体とを含む固定子と、この固定子の巻装体と電気的に接続される印刷配線板とを含む固定子中間組立体と、この固定子中間組立体と電気的に接続されるコネクタと、前記固定子中間組立体を収容しかつ前記コネクタを具備する固定子枠体と、前記固定子枠体の壁部の一部又は複数の箇所の各々に具備するセルフクローズ弁と、前記固定子枠体の内の底部と前記固定子中間組立体の下部との隙間の下部空間に充填される樹脂材料と、前記固定子枠体の内壁と前記固定子磁心との空隙に充填される樹脂材料と、隣り合う巻装体同士の隙間に充填される樹脂材料とを含む固定子構成体の製造方法において、前記巻装体の引き出し接続線の活電部、前記印刷配線板の配線パターンの活電部及び前記コネクタの電気的接続箇所である活電部、これら活電部を含む空間であり且つ前記樹脂材料を非充填とする樹脂非充填空間部を具備する固定子構成体の製造方法であり、前記固定子磁心の中空部の内壁に、円柱状の中心治具を密着した状態で挿入する工程と、前記セルフクローズ弁の弁を開いて前記樹脂材料を前記固定子枠体の内部へ注入し且つ前記樹脂材料の注入量は前記樹脂非充填空間部を形成する程度に制御する工程と、前記樹脂材料の注入を終えた後に前記樹脂を硬化させる工程と、前記固定子磁心の中空部の内壁に挿入した前記中心治具を取り外す工程とを含む固定子構成体の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の固定子構成体の製造方法において、樹脂材料には熱硬化性樹脂を含む固定子構成体の製造方法。
【請求項９】
請求項７記載の固定子構成体の製造方法において、樹脂材料には熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又はポリウレタン樹脂のいずれかを含む固定子構成体の製造方法。
【請求項１０】
請求項７記載の固定子構成体の製造方法において、樹脂材料には酸化アルミニウム又は窒化珪素のいずれかを含む固定子構成体の製造方法。
【請求項１１】
請求項７から請求項４記載の固定子構成体の製造方法を含む電動機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関し、特に固定子と固定子枠体等とから構成される固定子構成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電分野、産業機器分野、電装分野などにおいて、電動機、変成器などの巻装体を具備するデバイスの小型化、薄型化及び高出力化は、恒常的に希求されるところである。
【０００３】
一例として、図１及び図２には電動機の固定子構成体を示す。図１において、電動機の固定子は、固定子磁心１にインシュレータ２を介して絶縁電線を巻装して、巻装体３を設けることにより構成される。この固定子を、金属等にて形成した固定子枠体４に挿入することによって、固定子構成体を形成している。巻装体３とコネクタ６は、印刷配線板５を介して電気的に接続されている。図２において、巻装体の末端３ａは、はんだ７により印刷配線板５と電気的に接続されている。
【０００４】
電動機及び固定子構成体の小型化、薄型化及び高出力化に際しては、固定子磁心に巻装された巻装体の発熱が課題なる。巻装体の発熱が過大であると、機器の電力効率の低下だけでなく、機器部材の安全性低下や、機器の寿命の短命化に影響し好ましくない。機器の小型化・薄型化の実現と、高い信頼性とを両立するために、電動機及び固定子構成体の放熱特性の向上が強く求められている。
【０００５】
このような要求に応えるために、以下のような従来技術が知られている。
【０００６】
例えば、特許文献１などには、固定子枠体と固定子巻線の間に放熱材料を真空状態で充填することにより、放熱性を高めた固定子構成体を得ることが記されている。
【０００７】
また、例えば、特許文献２などには、固定子枠体に樹脂充填に対する排気孔を設け、この固定子枠体及び固定子に樹脂を注形・充填・成形等を施すことにより、放熱性を高めた固定子構成体を得ることが記されている。
【０００８】
また、例えば、特許文献３などには、電動機のエンドブラケットに設けられた樹脂注入口を通して、放熱材料を注入することにより放熱性を高めた固定子構成体を得ることが記されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−２８７５５号公報
【特許文献２】特開平１−１４４８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１０４２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の固定子構成体では、固定子巻線と固定子枠体の間の空気層が存在し、この空気層による熱抵抗が生じていた。そのため、固定子構成体全体の熱抵抗の合成値は、空気層の熱抵抗の影響が支配的であり、このままの構成では、固定子構成体の放熱性を高めることに限界があった。
【００１１】
そこで、固定子構成体の放熱性を高めるために、固定子巻線と固定子枠体の間の空気層に放熱材料を充填することで、この部分の熱抵抗を低減することによって、放熱性を高めた固定子構成体が提案されてきた。
【００１２】
しかしながら、特許文献１などに記された技術のように、固定子と固定子枠体の間に放熱樹脂を充填する場合は、放熱樹脂への気泡の含入を防ぐため、固定子及び固定子枠体の周囲全体を真空状態に保つ真空設備を要し、製造設備は大型化する。この場合、設備投資の額は高騰し、経営的観点での課題を招く。また、製造工程の工数増加も招き、生産性の点でも、経営的観点の課題を招く。
【００１３】
また、特許文献２などに記された技術のように、注型金型の下方部に排気孔を設置し、金型上方部より樹脂を注型した場合は、樹脂の流動を制御することに高度な製造技術を要する。このため、固定子枠体内の空気が固定子枠体外に全て排出することを為し得ず、樹脂が硬化する際に樹脂の内部に空気溜まり(ボイド)が形成される。樹脂中の空気溜まりは、固定子巻線の絶縁性及び放熱性の妨げとなり、好ましくない。空気溜まり(ボイド)を除くために、真空設備による脱泡を施せば良いが、上述の特許文献１などに記された技術と同様のことであり、新たな経営的観点での課題を招く。
【００１４】
さらに、特許文献３などに記された技術のように、固定子巻線の全体を熱硬化性樹脂材料で覆う場合に、固定子巻線と駆動電源を結ぶ電気的接続部である活電部は放熱材料（樹脂）に覆われ、密閉構造になる。そのため、過負荷で機器が使用された場合や機器の使用環境が高温である場合などでは、熱硬化性樹脂材料を含む絶縁材料の分解ガス等により電気的接続部である活電部での劣化反応が加速度的に進行することも考察され、信頼性の確認検証などには多大なコストを要してしまう。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、固定子枠体と放熱材料（樹脂）を一体化することで、巻装体の発熱を効率良く放熱しながらも、放熱材料（樹脂）と電気的接続部との間に放熱材料（樹脂）の非充填空間部を有する構成とし、信頼性の高い固定子構成体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】
【００１６】
上記課題を解決するために、第一の発明は、固定子磁心と、この固定子磁心の複数のティース部の各々を覆うインシュレータと、前記インシュレータ毎に巻装される巻装体とを含む固定子と、この固定子の巻装体と電気的に接続される印刷配線板とを含む固定子中間組立体と、この固定子中間組立体と電気的に接続されるコネクタと、前記固定子中間組立体を収容しかつ前記コネクタを具備する固定子枠体と、前記固定子枠体の壁部の一部又は複数の箇所の各々に具備するセルフクローズ弁と、前記固定子枠体の内の底部と前記固定子中間組立体の下部との隙間の下部空間に充填される樹脂材料と、前記固定子枠体の内壁と前記固定子磁心との空隙に充填される樹脂材料と、隣り合う巻装体同士の隙間に充填される樹脂材料とを含む固定子構成体において、前記巻装体の引き出し接続線の活電部、前記印刷配線板の配線パターンの活電部及び前記コネクタの電気的接続箇所である活電部、これら活電部を含む空間であり且つ前記樹脂材料を非充填とする樹脂非充填空間部を具備する固定子構成体である。
【００１７】
また、第二の発明は、第一の発明の固定子構成体において、樹脂材料には熱硬化性樹脂を含む。
【００１８】
また、第三の発明は、第一の発明の固定子構成体において、樹脂材料には熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又はポリウレタン樹脂のいずれかを含む。
【００１９】
また、第四の発明は、第一の発明の固定子構成体において、樹脂材料には酸化アルミニウム又は窒化珪素のいずれかを含む。
【００２０】
また、第五の発明は、第一の発明から第四の発明の固定子構成体を含む電動機である。
【００２１】
また、第六の発明は、第一の発明から第四の発明の固定子構成体を含む電動機を搭載する装置である。
【００２２】
また、第七の発明は、固定子磁心と、この固定子磁心の複数のティース部の各々を覆うインシュレータと、前記インシュレータ毎に巻装される巻装体とを含む固定子と、この固定子の巻装体と電気的に接続される印刷配線板とを含む固定子中間組立体と、この固定子中間組立体と電気的に接続されるコネクタと、前記固定子中間組立体を収容しかつ前記コネクタを具備する固定子枠体と、前記固定子枠体の壁部の一部又は複数の箇所の各々に具備するセルフクローズ弁と、前記固定子枠体の内の底部と前記固定子中間組立体の下部との隙間の下部空間に充填される樹脂材料と、前記固定子枠体の内壁と前記固定子磁心との空隙に充填される樹脂材料と、隣り合う巻装体同士の隙間に充填される樹脂材料とを含む固定子構成体の製造方法において、前記巻装体の引き出し接続線の活電部、前記印刷配線板の配線パターンの活電部及び前記コネクタの電気的接続箇所である活電部、これら活電部を含む空間であり且つ前記樹脂材料を非充填とする樹脂非充填空間部を具備する固定子構成体の製造方法であり、前記固定子磁心の中空部の内壁に、円柱状の中心治具を密着した状態で挿入する工程と、前記セルフクローズ弁の弁を開いて前記樹脂材料を前記固定子枠体の内部へ注入し且つ前記樹脂材料の注入量は前記樹脂非充填空間部を形成する程度に制御する工程と、前記樹脂材料の注入を終えた後に前記樹脂を硬化させる工程と、前記固定子磁心の中空部の内壁に挿入した前記中心治具を取り外す工程とを含む固定子構成体の製造方法である。
【００２３】
また、第八の発明は、第七の発明の固定子構成体の製造方法において、樹脂材料には熱硬化性樹脂を含む。
【００２４】
また、第九の発明は、第七の発明の固定子構成体の製造方法において、樹脂材料には熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又はポリウレタン樹脂のいずれかを含む。
【００２５】
また、第十の発明は、第七の発明の固定子構成体の製造方法において、樹脂材料には酸化アルミニウム又は窒化珪素のいずれかを含む。
【００２６】
また、第十一の発明は、第一の発明から第四の発明の固定子構成体の製造方法を含む電動機の製造方法である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の固定子構成体は、固定子枠体の内側に巻装体が巻装された磁心からなる固定子巻線を内接した固定子構成体において、前記固定子巻線と前記フレームの空間層、前記固定子巻線の電線と固定子磁心の空間層、巻線の線間  電気的接続部と放熱材料との間に空気層または空間層を設けることにより、放熱材料が電気的接続部と接触することを防ぎ、固定子巻線から発生する通電時の発熱を効率的に放熱しながらも、信頼性の高い固定子構成体を提供する。
【００２８】
さらに、固定子フレームの下側の一部に前記放熱材料の注型口を有することにより、放熱材料の高圧注入装置や真空装置等の特別な装置を必要とすることなく、放熱材料の内部に空気溜まり(ボイド)を発生させずに、放熱材料を充填することが可能であり、設備投資
を抑えながらも信頼性及び生産性の高い固定子構成体を提供することが可能となる。
【００２９】
このように、本発明の固定子構成体は、従来の固定子構成体と比べ、高い放熱性と信頼性を有することにより、温度上昇は抑制され、高温度の環境での使用も可能となり、産業的価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の電動機の断面図
【図２】従来の電気的接続部の断面図
【図３】本発明の電動機を製造する際の断面図
【図４】本発明の電動機の断面図
【図５】本発明の電気的接続部の断面図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態又は実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００３２】
固定子中間組立体は、固定子磁心１、インシュレータ２及び巻装体３を含む固定子と、印刷配線板５とから構成される。この固定子中間組立体においては、軸方向の片側に、印刷配線板５に配置され、巻装体３同士の結線部の接続線端部、コネクタ６と接続する巻装体３の接続線端部及び印刷配線板５と接続する巻装体３の接続線、いずれも印刷配線板５の配置側に配線される。
【００３３】
なお、印刷配線板５は、環状（ドーナツ型形状）、扇型形状（円弧状）、Ｃの字状の形状などであり、中央に中空部を有し、この中空部には回転子や電動機の出力軸が遊挿される。
【００３４】
そして、固定子枠体４の開口端を上方に設置し、一方、下方には固定子枠体４のシャフト孔を設置する。この状態の固定子枠体４の中に、固定子枠体４の開口端の側から固定子中間組立体を納置する。このとき、固定子中間組立体は、印刷配線板５の配置側を固定子枠体４の開口端の側に位置させる。また、固定子枠体４の開口端の近傍には、コネクタ６を配置するコネクタ窓部を設けている。このコネクタ窓部に配置されたコネクタ６と、固定子中間組立体とは電気的に接続される構成である。
【００３５】
そして、固定子磁心１の中空部の内壁には、円柱状の中心治具８を密着した状態で挿入する。次に、固定子枠体４の壁部の一部又は複数の箇所の各々に設けた樹脂注入口９にはセルフクローズ弁１０を設け、ディスペンサーのノズルをセルフクローズ弁１０に挿入し、液状の樹脂１１を注入する。
【００３６】
固定子枠体４の下部空間部へ樹脂１１が供給され、さらに、樹脂１１は、固定子磁心１と固定子枠体４との空隙及び巻装体３同士の隙間へ流入する。この際、固定子中間組立体の上部側から空隙内部の空気を排出しつつ、樹脂１１が流動するため、樹脂１１への気泡の含入は生じず、硬化した樹脂への空気溜まり(ボイド)も少なく、樹脂１１の硬化後は安定した放熱特性を有し、かつ、信頼性の高い固定子構成体を、安価に提供することが可能である。
【００３７】
なお、固定子磁心１の中空部のに挿入した、円柱状の中心治具８は、樹脂１１の硬化後に取り除く。
【００３８】
樹脂１１の注入方法について、更に説明する。固定子枠体４のセルフクローズ弁１０に、樹脂注入用ディスペンサーのニードルを挿入し、液状のエポキシ樹脂等の放熱性を有する樹脂１１をニードル経由で注入する。樹脂１１は、固定子が位置する箇所の下部空間内に供給され、この下部空間部から主に固定子磁心１の外周面と固定子枠体との空隙及び隣り合う巻装体３同士の空隙を流路とし、かつこれら空隙にも充填される。
【００３９】
セルフクローズ弁１０は，ゴム弾性等を利用した開閉機構を有するため、樹脂注入後に、ディスペンサーのニードルを抜いた際にニードル挿入時に空いたセルフクローズ弁１０は自動的に閉じられ、固定子内部から固定子外部へ注入した樹脂１１が逆流や漏れを起こすことがない。このため、生産ラインの設備や製品自体への飛散樹脂の付着などは生じず、清掃等の手間や製造設備の不具合動作も抑制されることから、生産ラインの生産能力は高いものとなる。当然、生産タクトの増加や、製造工程の工数の増加もなく、安価に信頼性の高い製品を提供することが可能であり、産業的価値は大いなるものである。
【００４０】
なお、セルフクローズ弁１０であるが、樹脂注入の前後において、樹脂漏れを防ぐ機能を有するものであれば、他の構成物でもよい。例えば、簡便なものとしては、弾性体による栓体による打栓・開栓によって樹脂の注入口の開閉を行う構成でもよい。
【００４１】
図４は、本発明の固定子構成体の断面図である。図４における樹脂１１の主要な樹脂成分は、エポキシやポリエステル、ポリウレタン等の熱硬化性の樹脂材料である。固定子の放熱特性を向上させるため、樹脂１１には、酸化アルミニウム（通称はアルミナ）や窒化珪素等の高熱伝導率を示す充填材を配合している。また、隣り合う巻装体３同士の空隙や、磁心と固定子枠体との微細な空隙等へ樹脂が入り込むことにより、固定子の放熱特性を阻害する固定子内部の空気の層を、熱抵抗の低い樹脂層にて置換する構成とすることによって、放熱性を高めている。
【００４２】
また、樹脂１１の粘性が高い場合は、上述の空隙への樹脂１１の浸透は困難性を伴う。このため、樹脂１１は低粘度で流動性の高いことが好ましい。なお、高粘度の樹脂材料であっても、固定子及び樹脂１１への予熱を施すことにより、樹脂１１の流動性を高めることで、空隙への樹脂１１の浸透は容易である。
【００４３】
図５は本発明の固定子構成体の断面図である。図４は電気的接続部の拡大図である。本発明の構成を製造する際には、本発明の構成に起因して、注入後に流動する樹脂１１の液面を管理することが容易であるため、巻装体３同士の結線部である電気的接続部や、巻装体３と印刷配線板５の配線パターンとの接続部である電気的接続部や、巻装体３とコネクタ６との接続部である電気的接続部などには、樹脂１１の付着は生じない。つまり、巻装体３同士の結線部や、巻装体３とコネクタ６との接続部等の電気的接続部の周囲には、樹脂１１が充填されないままである樹脂非充填空間部を設ける。
【００４４】
このように、これら、電気的接続部である活電部は、樹脂１１と直接に接する構成ではなく、空気（大気）を介する構成である。仮に、樹脂１１から何らかのガスが発生しても、活電部の周囲に滞留することはなく拡散消失し、不具合は生じない。これにより、電気的接続部の構成は、過酷な使用環境下にも適応したものとなり、信頼性をより高めた電動機及び固定子構成体を提供可能となる。
【００４５】
表１は、本発明を用いた固定子構成体と従来技術の固定子構成体を比較したものである。表１の比較例Ａは、樹脂を固定子上部より注型し、真空設備を用いて樹脂中の気泡を脱泡して、樹脂中の気泡を低減して作成した固定子構成体である。表１の比較例Ｂは、真空設備を用いることなく樹脂を固定子上部より注型したものであり、樹脂中には不可避的に含入した気泡を含むものである。比較例Ａ及び比較例Ｂと比較し、本発明は高い放熱性を
有し、生産性、信頼性ともに高い。
【００４６】
【表１】
2016163393.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の固定子構成体は、従来の固定子構成体と比べ、高い放熱性と信頼性を有するため、使用可能な用途や、機器の多様な仕様に適用可能であり、産業的価値は大いなるものである。
【符号の説明】
【００４８】
１  固定子磁心
２  インシュレータ
３  巻装体
４  固定子枠体
５  印刷配線板
６  コネクタ
７  はんだ
８  中心治具
９  樹脂注入口
１０  セルフクローズ弁
１１  樹脂
【図１】
2016163393.tif 000004
【図２】
2016163393.tif 000005
【図３】
2016163393.tif 000006
【図４】
2016163393.tif 000007
【図５】
2016163393.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年3月13日(2015.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子磁心と、この固定子磁心の複数のティース部の各々を覆うインシュレータと、前記インシュレータ毎に巻装される巻装体とを含む固定子と、この固定子の巻装体と電気的に接続される印刷配線板とを含む固定子中間組立体と、この固定子中間組立体と電気的に接続されるコネクタと、前記固定子中間組立体を収容しかつ前記コネクタを具備する固定子枠体と、前記固定子枠体の壁部の一部又は複数の箇所の各々に具備するセルフクローズ弁と、前記固定子枠体の内の底部と前記固定子中間組立体の下部との隙間の下部空間に充填される樹脂材料と、前記固定子枠体の内壁と前記固定子磁心との空隙に充填される樹脂材料と、隣り合う巻装体同士の隙間に充填される樹脂材料とを含む固定子構成体において、前記巻装体の引き出し接続線の活電部、前記印刷配線板の配線パターンの活電部及び前記コネクタの電気的接続箇所である活電部と、これら活電部を含む空間を前記樹脂材料によって非充填とする樹脂非充填空間部とを具備する固定子構成体。
【請求項２】
請求項１記載の固定子構成体において、樹脂材料には熱硬化性樹脂を含む固定子構成体。
【請求項３】
請求項１記載の固定子構成体において、樹脂材料には熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又はポリウレタン樹脂のいずれかを含む固定子構成体。
【請求項４】
請求項１記載の固定子構成体において、樹脂材料には酸化アルミニウム又は窒化珪素のいずれかを含む固定子構成体。
【請求項５】
請求項１から請求項４記載の固定子構成体を含む電動機。
【請求項６】
請求項１から請求項４記載の固定子構成体を含む電動機を搭載する装置。
【請求項７】
固定子磁心と、この固定子磁心の複数のティース部の各々を覆うインシュレータと、前記インシュレータ毎に巻装される巻装体とを含む固定子と、この固定子の巻装体と電気的に接続される印刷配線板とを含む固定子中間組立体と、この固定子中間組立体と電気的に接続されるコネクタと、前記固定子中間組立体を収容しかつ前記コネクタを具備する固定子枠体と、前記固定子枠体の壁部の一部又は複数の箇所の各々に具備するセルフクローズ弁と、前記固定子枠体の内の底部と前記固定子中間組立体の下部との隙間の下部空間に充填
される樹脂材料と、前記固定子枠体の内壁と前記固定子磁心との空隙に充填される樹脂材料と、隣り合う巻装体同士の隙間に充填される樹脂材料とを含む固定子構成体の製造方法において、前記巻装体の引き出し接続線の活電部、前記印刷配線板の配線パターンの活電部及び前記コネクタの電気的接続箇所である活電部と、これら活電部を含む空間を前記樹脂材料によって非充填とする樹脂非充填空間部とを具備する固定子構成体の製造方法であり、前記固定子磁心の中空部の内壁に円柱状の中心治具を密着した状態で挿入する工程と、前記セルフクローズ弁の弁を開いて前記樹脂材料を前記固定子枠体の内部へ注入し且つ前記樹脂材料の注入量は前記樹脂非充填空間部を形成する程度に制御する工程と、前記樹脂材料の注入を終えた後に前記樹脂を硬化させる工程と、前記固定子磁心の中空部の内壁に挿入した前記中心治具を取り外す工程と、を含む固定子構成体の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の固定子構成体の製造方法において、樹脂材料には熱硬化性樹脂を含む固定子構成体の製造方法。
【請求項９】
請求項７記載の固定子構成体の製造方法において、樹脂材料には熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又はポリウレタン樹脂のいずれかを含む固定子構成体の製造方法。
【請求項１０】
請求項７記載の固定子構成体の製造方法において、樹脂材料には酸化アルミニウム又は窒化珪素のいずれかを含む固定子構成体の製造方法。
【請求項１１】
請求項７から請求項４記載の固定子構成体の製造方法を含む電動機の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機に関し、特に固定子と固定子枠体等とから構成される固定子構成体に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電分野、産業機器分野、電装分野などにおいて、電動機、変成器などの巻装体を具備するデバイスの小型化、薄型化及び高出力化は、恒常的に希求されるところである。
【０００３】
一例として、図１及び図２には電動機の固定子構成体を示す。図１において、電動機の固定子は、固定子磁心１にインシュレータ２を介して絶縁電線を巻装して、巻装体３を設けることにより構成される。この固定子を、金属等にて形成した固定子枠体４に挿入することによって、固定子構成体を形成している。巻装体３とコネクタ６は、印刷配線板５を介して電気的に接続されている。図２において、巻装体の末端３ａは、はんだ７により印刷配線板５と電気的に接続されている。
【０００４】
電動機及び固定子構成体の小型化、薄型化及び高出力化に際しては、固定子磁心に巻装された巻装体の発熱が課題なる。巻装体の発熱が過大であると、機器の電力効率の低下だけでなく、機器部材の安全性低下や、機器の寿命の短命化に影響し好ましくない。機器の小型化・薄型化の実現と、高い信頼性とを両立するために、電動機及び固定子構成体の放
熱特性の向上が強く求められている。
【０００５】
このような要求に応えるために、以下のような従来技術が知られている。
【０００６】
例えば、特許文献１などには、固定子枠体と固定子巻線の間に放熱材料を真空状態で充填することにより、放熱性を高めた固定子構成体を得ることが記されている。
【０００７】
また、例えば、特許文献２などには、固定子枠体に樹脂充填に対する排気孔を設け、この固定子枠体及び固定子に樹脂を注形・充填・成形等を施すことにより、放熱性を高めた固定子構成体を得ることが記されている。
【０００８】
また、例えば、特許文献３などには、電動機のエンドブラケットに設けられた樹脂注入口を通して、放熱材料を注入することにより放熱性を高めた固定子構成体を得ることが記されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６０−２８７５５号公報
【特許文献２】特開平１−１４４８号公報
【特許文献３】特開２０１０−１０４２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来の固定子構成体では、固定子巻線と固定子枠体の間の空気層が存在し、この空気層による熱抵抗が生じていた。そのため、固定子構成体全体の熱抵抗の合成値は、空気層の熱抵抗の影響が支配的であり、このままの構成では、固定子構成体の放熱性を高めることに限界があった。
【００１１】
そこで、固定子構成体の放熱性を高めるために、固定子巻線と固定子枠体の間の空気層に放熱材料を充填することで、この部分の熱抵抗を低減することによって、放熱性を高めた固定子構成体が提案されてきた。
【００１２】
しかしながら、特許文献１などに記された技術のように、固定子と固定子枠体の間に放熱樹脂を充填する場合は、放熱樹脂への気泡の含入を防ぐため、固定子及び固定子枠体の周囲全体を真空状態に保つ真空設備を要し、製造設備は大型化する。この場合、設備投資の額は高騰し、経営的観点での課題を招く。また、製造工程の工数増加も招き、生産性の点でも、経営的観点の課題を招く。
【００１３】
また、特許文献２などに記された技術のように、注型金型の下方部に排気孔を設置し、金型上方部より樹脂を注型した場合は、樹脂の流動を制御することに高度な製造技術を要する。このため、固定子枠体内の空気が固定子枠体外に全て排出することを為し得ず、樹脂が硬化する際に樹脂の内部に空気溜まり(ボイド)が形成される。樹脂中の空気溜まりは、固定子巻線の絶縁性及び放熱性の妨げとなり、好ましくない。空気溜まり(ボイド)を除くために、真空設備による脱泡を施せば良いが、上述の特許文献１などに記された技術と同様のことであり、新たな経営的観点での課題を招く。
【００１４】
さらに、特許文献３などに記された技術のように、固定子巻線の全体を熱硬化性樹脂材料で覆う場合に、固定子巻線と駆動電源を結ぶ電気的接続部である活電部は放熱材料（樹脂）に覆われ、密閉構造になる。そのため、過負荷で機器が使用された場合や機器の使用環境が高温である場合などでは、熱硬化性樹脂材料を含む絶縁材料の分解ガス等により電
気的接続部である活電部での劣化反応が加速度的に進行することも考察され、信頼性の確認検証などには多大なコストを要してしまう。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、固定子枠体と放熱材料（樹脂）を一体化することで、巻装体の発熱を効率良く放熱しながらも、放熱材料（樹脂）と電気的接続部との間に放熱材料（樹脂）の非充填空間部を有する構成とし、信頼性の高い固定子構成体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】
【００１６】
上記課題を解決するために、第一の発明は、固定子磁心と、この固定子磁心の複数のティース部の各々を覆うインシュレータと、前記インシュレータ毎に巻装される巻装体とを含む固定子と、この固定子の巻装体と電気的に接続される印刷配線板とを含む固定子中間組立体と、この固定子中間組立体と電気的に接続されるコネクタと、前記固定子中間組立体を収容しかつ前記コネクタを具備する固定子枠体と、前記固定子枠体の壁部の一部又は複数の箇所の各々に具備するセルフクローズ弁と、前記固定子枠体の内の底部と前記固定子中間組立体の下部との隙間の下部空間に充填される樹脂材料と、前記固定子枠体の内壁と前記固定子磁心との空隙に充填される樹脂材料と、隣り合う巻装体同士の隙間に充填される樹脂材料とを含む固定子構成体において、前記巻装体の引き出し接続線の活電部、前記印刷配線板の配線パターンの活電部及び前記コネクタの電気的接続箇所である活電部と、これら活電部を含む空間を前記樹脂材料によって非充填とする樹脂非充填空間部とを具備する固定子構成体である。
【００１７】
また、第二の発明は、第一の発明の固定子構成体において、樹脂材料には熱硬化性樹脂を含む。
【００１８】
また、第三の発明は、第一の発明の固定子構成体において、樹脂材料には熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又はポリウレタン樹脂のいずれかを含む。
【００１９】
また、第四の発明は、第一の発明の固定子構成体において、樹脂材料には酸化アルミニウム又は窒化珪素のいずれかを含む。
【００２０】
また、第五の発明は、第一の発明から第四の発明の固定子構成体を含む電動機である。
【００２１】
また、第六の発明は、第一の発明から第四の発明の固定子構成体を含む電動機を搭載する装置である。
【００２２】
また、第七の発明は、固定子磁心と、この固定子磁心の複数のティース部の各々を覆うインシュレータと、前記インシュレータ毎に巻装される巻装体とを含む固定子と、この固定子の巻装体と電気的に接続される印刷配線板とを含む固定子中間組立体と、この固定子中間組立体と電気的に接続されるコネクタと、前記固定子中間組立体を収容しかつ前記コネクタを具備する固定子枠体と、前記固定子枠体の壁部の一部又は複数の箇所の各々に具備するセルフクローズ弁と、前記固定子枠体の内の底部と前記固定子中間組立体の下部との隙間の下部空間に充填される樹脂材料と、前記固定子枠体の内壁と前記固定子磁心との空隙に充填される樹脂材料と、隣り合う巻装体同士の隙間に充填される樹脂材料とを含む固定子構成体の製造方法において、前記巻装体の引き出し接続線の活電部、前記印刷配線板の配線パターンの活電部及び前記コネクタの電気的接続箇所である活電部と、これら活電部を含む空間を前記樹脂材料によって非充填とする樹脂非充填空間部とを具備する固定子構成体の製造方法であり、前記固定子磁心の中空部の内壁に円柱状の中心治具を密着した状態で挿入する工程と、前記セルフクローズ弁の弁を開いて前記樹脂材料を前記固定子枠体の内部へ注入し且つ前記樹脂材料の注入量は前記樹脂非充填空間部を形成する程度に
制御する工程と、前記樹脂材料の注入を終えた後に前記樹脂を硬化させる工程と、前記固定子磁心の中空部の内壁に挿入した前記中心治具を取り外す工程と、を含む固定子構成体の製造方法である。
【００２３】
また、第八の発明は、第七の発明の固定子構成体の製造方法において、樹脂材料には熱硬化性樹脂を含む。
【００２４】
また、第九の発明は、第七の発明の固定子構成体の製造方法において、樹脂材料には熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂又はポリウレタン樹脂のいずれかを含む。
【００２５】
また、第十の発明は、第七の発明の固定子構成体の製造方法において、樹脂材料には酸化アルミニウム又は窒化珪素のいずれかを含む。
【００２６】
また、第十一の発明は、第一の発明から第四の発明の固定子構成体の製造方法を含む電動機の製造方法である。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の固定子構成体は、固定子枠体の内側に巻装体が巻装された磁心からなる固定子巻線を内接した固定子構成体において、前記固定子巻線と前記固定子枠体との空間層、前記固定子巻線の電線と固定子磁心の空間層、巻線の線間の電気的接続部と放熱材料との間に空気層または空間層を設けることにより、放熱材料が電気的接続部と接触することを防ぎ、固定子巻線から発生する通電時の発熱を効率的に放熱しながらも、信頼性の高い固定子構成体を提供する。
【００２８】
さらに、固定子フレームの下側の一部に前記放熱材料の注型口を有することにより、放熱材料の高圧注入装置や真空装置等の特別な装置を必要とすることなく、放熱材料の内部に空気溜まり(ボイド)を発生させずに、放熱材料を充填することが可能であり、設備投資を抑えながらも信頼性及び生産性の高い固定子構成体を提供することが可能となる。
【００２９】
このように、本発明の固定子構成体は、従来の固定子構成体と比べ、高い放熱性と信頼性を有することにより、温度上昇は抑制され、高温度の環境での使用も可能となり、産業的価値は高い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】従来の電動機の断面図
【図２】従来の電気的接続部の断面図
【図３】本発明の電動機を製造する際の断面図
【図４】本発明の電動機の断面図
【図５】本発明の電気的接続部の断面図
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態又は実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００３２】
固定子中間組立体は、固定子磁心１、インシュレータ２及び巻装体３を含む固定子と、印刷配線板５とから構成される。この固定子中間組立体においては、軸方向の片側に、印刷配線板５に配置され、巻装体３同士の結線部の接続線端部、コネクタ６と接続する巻装体３の接続線端部及び印刷配線板５と接続する巻装体３の接続線、いずれも印刷配線板５の配置側に配線される。
【００３３】
なお、印刷配線板５は、環状（ドーナツ型形状）、扇型形状（円弧状）、Ｃの字状の形状などであり、中央に中空部を有し、この中空部には回転子や電動機の出力軸が遊挿される。
【００３４】
そして、固定子枠体４の開口端を上方に設置し、一方、下方には固定子枠体４のシャフト孔を設置する。この状態の固定子枠体４の中に、固定子枠体４の開口端の側から固定子中間組立体を納置する。このとき、固定子中間組立体は、印刷配線板５の配置側を固定子枠体４の開口端の側に位置させる。また、固定子枠体４の開口端の近傍には、コネクタ６を配置するコネクタ窓部を設けている。このコネクタ窓部に配置されたコネクタ６と、固定子中間組立体とは電気的に接続される構成である。
【００３５】
そして、固定子磁心１の中空部の内壁には、円柱状の中心治具８を密着した状態で挿入する。次に、固定子枠体４の壁部の一部又は複数の箇所の各々に設けた樹脂注入口９にはセルフクローズ弁１０を設け、ディスペンサーのノズルをセルフクローズ弁１０に挿入し、液状の樹脂１１を注入する。
【００３６】
固定子枠体４の下部空間部へ樹脂１１が供給され、さらに、樹脂１１は、固定子磁心１と固定子枠体４との空隙及び巻装体３同士の隙間へ流入する。この際、固定子中間組立体の上部側から空隙内部の空気を排出しつつ、樹脂１１が流動するため、樹脂１１への気泡の含入は生じず、硬化した樹脂への空気溜まり(ボイド)も少なく、樹脂１１の硬化後は安定した放熱特性を有し、かつ、信頼性の高い固定子構成体を、安価に提供することが可能である。
【００３７】
なお、固定子磁心１の中空部に挿入した円柱状の中心治具８は、樹脂１１の硬化後に取り除く。
【００３８】
樹脂１１の注入方法について、更に説明する。固定子枠体４のセルフクローズ弁１０に、樹脂注入用ディスペンサーのニードルを挿入し、液状のエポキシ樹脂等の放熱性を有する樹脂１１をニードル経由で注入する。樹脂１１は、固定子が位置する箇所の下部空間内に供給され、この下部空間部から主に固定子磁心１の外周面と固定子枠体との空隙及び隣り合う巻装体３同士の空隙を流路とし、かつこれら空隙にも充填される。
【００３９】
セルフクローズ弁１０は，ゴム弾性等を利用した開閉機構を有するため、樹脂注入後に、ディスペンサーのニードルを抜いた際にニードル挿入時に空いたセルフクローズ弁１０は自動的に閉じられ、固定子内部から固定子外部へ注入した樹脂１１が逆流や漏れを起こすことがない。このため、生産ラインの設備や製品自体への飛散樹脂の付着などは生じず、清掃等の手間や製造設備の不具合動作も抑制されることから、生産ラインの生産能力は高いものとなる。当然、生産タクトの増加や、製造工程の工数の増加もなく、安価に信頼性の高い製品を提供することが可能であり、産業的価値は大いなるものである。
【００４０】
なお、セルフクローズ弁１０であるが、樹脂注入の前後において、樹脂漏れを防ぐ機能を有するものであれば、他の構成物でもよい。例えば、簡便なものとしては、弾性体による栓体による打栓・開栓によって樹脂の注入口の開閉を行う構成でもよい。
【００４１】
図４は、本発明の固定子構成体の断面図である。図４における樹脂１１の主要な樹脂成分は、エポキシやポリエステル、ポリウレタン等の熱硬化性の樹脂材料である。固定子の放熱特性を向上させるため、樹脂１１には、酸化アルミニウム（通称はアルミナ）や窒化珪素等の高熱伝導率を示す充填材を配合している。また、隣り合う巻装体３同士の空隙や、磁心と固定子枠体との微細な空隙等へ樹脂が入り込むことにより、固定子の放熱特性を
阻害する固定子内部の空気の層を、熱抵抗の低い樹脂層にて置換する構成とすることによって、放熱性を高めている。
【００４２】
また、樹脂１１の粘性が高い場合は、上述の空隙への樹脂１１の浸透は困難性を伴う。このため、樹脂１１は低粘度で流動性の高いことが好ましい。なお、高粘度の樹脂材料であっても、固定子及び樹脂１１への予熱を施すことにより、樹脂１１の流動性を高めることで、空隙への樹脂１１の浸透は容易である。
【００４３】
図５は本発明の固定子構成体の断面図である。図４は電気的接続部の拡大図である。本発明の構成を製造する際には、本発明の構成に起因して、注入後に流動する樹脂１１の液面を管理することが容易であるため、巻装体３同士の結線部である電気的接続部や、巻装体３と印刷配線板５の配線パターンとの接続部である電気的接続部や、巻装体３とコネクタ６との接続部である電気的接続部などには、樹脂１１の付着は生じない。つまり、巻装体３同士の結線部や、巻装体３とコネクタ６との接続部等の電気的接続部の周囲には、樹脂１１が充填されないままである樹脂非充填空間部を設ける。
【００４４】
このように、これら、電気的接続部である活電部は、樹脂１１と直接に接する構成ではなく、空気（大気）を介する構成である。仮に、樹脂１１から何らかのガスが発生しても、活電部の周囲に滞留することはなく拡散消失し、不具合は生じない。これにより、電気的接続部の構成は、過酷な使用環境下にも適応したものとなり、信頼性をより高めた電動機及び固定子構成体を提供可能となる。
【００４５】
表１は、本発明を用いた固定子構成体と従来技術の固定子構成体を比較したものである。表１の比較例Ａは、樹脂を固定子上部より注型し、真空設備を用いて樹脂中の気泡を脱泡して、樹脂中の気泡を低減して作成した固定子構成体である。表１の比較例Ｂは、真空設備を用いることなく樹脂を固定子上部より注型したものであり、樹脂中には不可避的に含入した気泡を含むものである。比較例Ａ及び比較例Ｂと比較し、本発明は高い放熱性を有し、生産性、信頼性ともに高い。
【００４６】
【表１】
2016163393.tif 000009
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の固定子構成体は、従来の固定子構成体と比べ、高い放熱性と信頼性を有するため、使用可能な用途や、機器の多様な仕様に適用可能であり、産業的価値は大いなるものである。
【符号の説明】
【００４８】
１  固定子磁心
２  インシュレータ
３  巻装体
４  固定子枠体
５  印刷配線板
６  コネクタ
７  はんだ
８  中心治具
９  樹脂注入口
１０  セルフクローズ弁
１１  樹脂