JP2011139555A

JP2011139555A - モータ、及びその製造方法

Info

Publication number: JP2011139555A
Application number: JP2009296662A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Kurahara; 吉美倉原; Koji Ohata; 功治尾畑
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2011-07-14
Also published as: US20110156504A1

Abstract

【課題】本発明は、コイルとフレーム間に絶縁層を形成し、絶縁特性を確保しつつ放熱性を高めたモータ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】１スロットのコアのティースに収めるように巻かれた集中巻のコイルは、高熱伝導樹脂でモールド成型し、その成型してできたモールドコイルの両端に絶縁層を形成している。このモールドコイルはオープンスロットのステータコアにはめ込まれ、２分割したモータの第一フレームと第二フレームを両側からモールドコイル端面を押し圧することで、モールドコイルの絶縁層とフレームを接触させる。
【効果】高熱伝導樹脂でモールドした集中巻のコイルの両端に絶縁層を形成し、モールドコイルの絶縁層がフレームと直に接触することでモータの絶縁特性を確保しつつ、放熱性を向上できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイルとフレーム間に絶縁層を形成し、絶縁特性を確保しつつ放熱性を高めたモータ及びその製造方法に関する。

従来は、コイルで発生した熱はコアとフレームを介して外気によって自然冷却しているか、又は、モータに通風孔を設けて外部に設置した冷却装置により通風冷却していた。〔特許文献１〕のようなモータ内部に羽を設置し、ロータの回転で発生した風によって冷却する方法がある。しかし、モータ内部に冷却ファンを設置した場合、モータを大型設計しなければならない問題がある。

コイルの熱を直接フレームへ逃がす方法では、〔特許文献２〕のようにコイルとフレームの間にシートを介在する方法がある。この〔特許文献２〕の場合、コイルとフレームの間だけでは熱伝達面積が限定されてしまい、シートと接触しない部分では高温となってしまう問題がある。〔特許文献３〕のようにコイルとフレームの空間に樹脂を充填する方法では、コイルとフレームの間を薄くして放熱性を高めようとすると、樹脂がうまく注入できず、コイルとフレーム間の絶縁が確保できなくなる問題があった。

特開２００５−１０４６２０号公報特開２００２−３６４４９号公報特開２００５−５７８４０号公報

本発明が解決しようとする課題は、コイルとフレームの間に樹脂を充填する従来の方法では、コイルとフレームの間を薄くした場合、樹脂がうまく注入できない問題を解決し、絶縁特性と放熱性が両立したモータ、及びその製造方法を提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明は永久磁石と、コイルと、該永久磁石と該コイルを収めるフレームを備えたモータにおいて、前記コイルは、１スロットのコアのティースに収めて巻かれた集中巻の形状とし、かつ、高熱伝導樹脂でモールド成型し、該モールドされた前記コイルは、該コイルのコイルエンドの端面に絶縁層を形成し、モールドされた前記コイルの両端の絶縁層と前記フレームが接触されていることを特徴とするものである。

更に、本発明はモータにおいて、前記モールドされたコイル端面と前記フレームまでのモールド層の最適な絶縁厚みを０.１〜ｄ（＝熱伝導率λ／２００）mmとしたことを特徴とするものである。

更に、本発明はモータにおいて、前記モールドしたコイルを、オープンスロットコアの前記ティースにはめ込む構成としたことを特徴とするものである。

更に、本発明はモータにおいて、前記モールドしたコイルを、脱落防止のためのつばを有し、本体のステータコアに装着するための凸部を有した分割構造の前記ティースにはめ込み、凹部を有するステータコア本体に装着したことを特徴とするものである。

更に、本発明はモータにおいて、前記コイルをモールドする樹脂として、アルミナフィラを混入した高熱伝導のエポキシまたは不飽和ポリエステル樹脂を採用したことを特徴とするものである。

更に、本発明はモータにおいて、前記フレームは２分割とし、両側から押し圧することで、前記モールドコイル端面と前記フレームを接触させることを特徴とするものである。

また、上記課題を達成するために、本発明は永久磁石と、コイルと、該永久磁石と該コイルを収めるフレームを備えたモータの製造方法において、前記コイルは１スロットのコアのティースに収めて巻かれた集中巻の形状とし、高熱伝導樹脂でモールド成型し、該モールドされた前記コイルのコイルエンドの端面に絶縁層を形成し、モールドされた前記コイルの両端の絶縁層と前記フレームを接触させることを特徴とするものである。

更に、本発明はモータの製造方法において、前記モールドされたコイル端面と前記フレームまでのモールド層の最適な絶縁厚みを０.１〜ｄ（＝熱伝導率λ／２００）mmとしたことを特徴とするものである。

更に、本発明はモータの製造方法において、前記モールドしたコイルを、オープンスロットコアの前記ティースにはめ込み構成することを特徴とするものである。

更に、本発明はモータの製造方法において、前記モールドしたコイルを、脱落防止のためのつばを有し、本体のステータコアに装着するための凸部を有した分割構造の前記ティースにはめ込んだ後に、凹部を有するステータコア本体に装着したことを特徴とするものである。

更に、本発明はモータの製造方法において、前記コイルをモールドする樹脂として、アルミナフィラを混入した高熱伝導のエポキシまたは不飽和ポリエステル樹脂を採用したことを特徴とするものである。

更に、本発明はモータの製造方法において、前記フレームは２分割とし、両側から押し圧して、前記モールドコイル端面と前記フレームを接触させることを特徴とするものである。

本発明のモータステータは、コイルとフレームが高熱伝導樹脂によって介しており、モールドコイル両端が絶縁層を形成しているため、コイルとフレームへの絶縁を確保しつつ、放熱性を向上できる。

また、１スロットごとの集中巻のコイルをモールドするため、コイル両端に薄い絶縁層を形成できるという利点がある。

以上の結果、絶縁特性を確保しつつ放熱性を向上した小型化を図れるモータ、及びその製造方法を提供できる。

本体発明によるモータ実施例の説明図である。（実施例１）モールド層とフレームの接触部を拡大した説明図である。（実施例１）部分放電開始電圧と放熱性と絶縁層厚みの関係を示したグラフである。（実施例２）モールドコイルの成型方法を示した説明図である。（実施例３）モールドコイルをステータコアに装着する方法を示した説明図である。（実施例４）モールドコイルをステータコアに装着する方法を示した説明図である。（実施例４）

以下本発明の詳細を実施するための最良な形態を図面を用いて説明する。

図１に本発明の実施例１のモータの断面図を示す。モータ１００は、ロータ５の外面にマグネット４を配置した永久磁石同期モータの形態を示す。ステータコア３に高熱伝導樹脂８でモールドしたコイル６をはめ込み、２分割したモータの第一フレーム１と第二フレーム２を両側からモールドコイル端面７を押し圧することで、モールドコイル端面７とフレーム１とフレーム２を接触させた構成になっている。

図２に実施例１のモータのモールドコイル端面とフレームの接触部の拡大図を示し、図３に部分放電開始電圧と放熱性と絶縁厚みの関係図を示す。図２のモールドコイル端面７と第二フレーム２の端面までの絶縁層９の厚みは、図３のように部分放電開始電圧が３００Ｖ以下のモータでは、０.１mmとする。これは、モールドコイル端面７の外皮膜厚み０.１mm以下では成型が困難であるため、最短の絶縁層９の厚みを０.１mmとしたものである。部分放電開始電圧３００Ｖを越えるモータでは、特性に応じて絶縁層９を厚くする。モールドコイルの絶縁層９を厚くしていくと、放熱性が低下する問題がある。そこで、一般的な油冷相当の単位面積当たりの熱伝達率を２００Ｗ／Ｋとし、モールド材に熱伝導率λＷ／ｍＫの樹脂を適用した場合、最長の絶縁厚みをλ／２００mmとする。

図４に実施例１のモールドコイルの成型方法を示す。図４のような１スロットのコアのティースを模った金型１０を用いて、コイル６を金型１０の中で集中巻の形状にし、高熱伝導のアルミナフィラを混入したエポキシ樹脂または不飽和ポリエステルからなる高熱伝導樹脂８を金型１０に注入しモールド成型を施す。

図５と図６にモールドコイルをステータコアに装着する制作工程を示す。成型してできたモールドコイル１１をオープンスロットのステータコア３のティース１２にはめ込む。または、成型してできたモールドコイル１１を、脱落防止のために設けたつば１３と本体のステータコア３に装着するための凸部１４を有する分割ティース１５にはめ込み、これを別体の凹部１６を有する本体のステータコア３に装着して全体を構成する。

本発明は絶縁特性及び放熱性の向上を図るモータ、及びその製造方法に適用することが可能である。

１第一フレーム
２第二フレーム
３ステータコア
４マグネット
５ロータ
６コイル
７モールドコイル端面
８高熱伝導樹脂
９絶縁層
１０金型
１１モールドコイル
１２ティース
１３つば
１４凸部
１５分離ティース
１６凹部

Claims

永久磁石と、コイルと、該永久磁石と該コイルを収めるフレームを備えたモータにおいて、
前記コイルは、１スロットのコアのティースに収めて巻かれた集中巻の形状とし、かつ、
高熱伝導樹脂でモールド成型し、該モールドされた前記コイルは、該コイルのコイルエンドの端面に絶縁層を形成し、モールドされた前記コイルの両端の絶縁層と前記フレームが接触されていることを特徴とするモータ。
請求項１のモータにおいて、
前記モールドされたコイル端面と前記フレームまでのモールド層の最適な絶縁厚みを０.１〜ｄ（＝熱伝導率λ／２００）mmとしたことを特徴とするモータ。
請求項１のモータにおいて、
前記モールドしたコイルを、オープンスロットコアの前記ティースにはめ込む構成としたことを特徴とするモータ。
請求項１のモータにおいて、
前記モールドしたコイルを、脱落防止のためのつばを有し、本体のステータコアに装着するための凸部を有した分割構造の前記ティースにはめ込み、凹部を有するステータコア本体に装着したことを特徴としたモータ。
請求項１のモータにおいて、
前記コイルをモールドする樹脂として、アルミナフィラを混入した高熱伝導のエポキシまたは不飽和ポリエステル樹脂を採用したことを特徴とするモータ。
請求項１のモータにおいて、
前記フレームは２分割とし、両側から押し圧することで、前記モールドコイル端面と前記フレームを接触させることを特徴とするモータ。
永久磁石と、コイルと、該永久磁石と該コイルを収めるフレームを備えたモータの製造方法において、
前記コイルは１スロットのコアのティースに収めて巻かれた集中巻の形状とし、
高熱伝導樹脂でモールド成型し、該モールドされた前記コイルのコイルエンドの端面に絶縁層を形成し、モールドされた前記コイルの両端の絶縁層と前記フレームを接触させることを特徴とするモータの製造方法。
請求項７のモータの製造方法において、
前記モールドされたコイル端面と前記フレームまでのモールド層の最適な絶縁厚みを０.１〜ｄ（＝熱伝導率λ／２００）mmとしたことを特徴とするモータの製造方法。
請求項７のモータの製造方法において、
前記モールドしたコイルを、オープンスロットコアの前記ティースにはめ込み構成することを特徴とするモータの製造方法。
請求項７のモータの製造方法において、
前記モールドしたコイルを、脱落防止のためのつばを有し、本体のステータコアに装着するための凸部を有した分割構造の前記ティースにはめ込んだ後に、凹部を有するステータコア本体に装着したことを特徴とするモータの製造方法。
請求項７のモータの製造方法において、
前記コイルをモールドする樹脂として、アルミナフィラを混入した高熱伝導のエポキシまたは不飽和ポリエステル樹脂を採用したことを特徴とするモータの製造方法。
請求項７のモータの製造方法において、
前記フレームは２分割とし、両側から押し圧して、前記モールドコイル端面と前記フレームを接触させることを特徴とするモータの製造方法。