JP2011259591A - Motor and method of fixing motor coil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コア材のスロット部内にコイルが挿入され、固定膜によりコイル同士が固定されている電動機およびそのコイルの固定化方法に係り、特に、固定膜の形成技術に関する。 The present invention relates to an electric motor in which a coil is inserted into a slot portion of a core material and the coils are fixed to each other by a fixed film, and a method for fixing the coil, and more particularly to a technique for forming a fixed film.
電動機は、たとえばコア材として中央部に孔部を有するステータコアを備え、内周部に所定の間隔をおいてスロット部が形成されている。スロット部には複数のコイル（励磁コイル）が配置されている。 The electric motor includes, for example, a stator core having a hole in the center as a core material, and slot portions are formed at predetermined intervals on the inner peripheral portion. A plurality of coils (excitation coils) are arranged in the slot portion.
スロット部内では、機械的振動や電磁的振動等によりコイル同士が接触し、その絶縁が破壊される虞があるため、次のような手法によりコイルの固定化が行われている。たとえば、特許文献１の技術では、スロット部を通じてコイルの巻線を行い、ワニス等の液体状樹脂を含浸させた後（コイル間に浸透させた後）、樹脂を硬化させることによりコイルの固着を行っている。また、たとえば特許文献２の技術では、コイル自体に自己融着樹脂層を形成し、スロット部を通じてコイルの巻線を行った後、熱処理により自己融着樹脂層を硬化させて、コイルの固着を行っている。また、たとえば特許文献３の技術では、コイルをスロット部内に配置した後、ステータコア全体をモールドしている。
In the slot portion, coils are brought into contact with each other by mechanical vibration, electromagnetic vibration, or the like, and the insulation thereof may be broken. Therefore, the coil is fixed by the following method. For example, in the technique of
しかしながら、特許文献１の技術では、含浸処理において、たとえばマスキング、滴下冶具取付、ワーク予熱、液体状樹脂の滴下、余滴、液体状樹脂の不要な付着部の除去、硬化冶具取付、液体状樹脂の硬化 液体状樹脂の補填、液体状樹脂の硬化、冷却、および、外観・重量検査を行う必要があり、工程数が多い。しかも、液体状樹脂は、外気温によりその粘度が大きく変化するため、稼動時間や季節等の影響が大きく、含浸処理での吐出量の制御やワークの回転速度等をその都度変更する必要がある。その結果、多大な労力が必要となっていた。
However, in the technique of
特許文献２の技術では、分布巻きモータを用いる場合、自己融着樹脂層を有するコイルのスロット部内への挿入時、滑り性が悪くなり、挿入が困難となる。また、コイル表面に自己融着層を形成する必要があるため、スロット部内でのコイルの占積率を低下させる要因となる。 In the technique of Patent Document 2, when using a distributed winding motor, the slipping property is deteriorated when the coil having the self-bonding resin layer is inserted into the slot portion, and the insertion becomes difficult. Further, since it is necessary to form a self-bonding layer on the coil surface, it becomes a factor of reducing the coil space factor in the slot portion.
特許文献３の技術では、ステータコア全体を樹脂モールドする必要があるため、樹脂量が多くなり、ステータコアの重量が増大し、かつ材料コストが増大する。
In the technique of
したがって、本発明は、スロット部内でのコイルの占積率の向上、ステータコアの軽量化および材料コストの削減を図ることができるのはもちろんのこと、工程数の低減および労力の低減を図ることができる電動機および電動機コイルの固定化方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention can improve the space factor of the coil in the slot portion, reduce the weight of the stator core and reduce the material cost, and can reduce the number of steps and labor. An object of the present invention is to provide an electric motor and a method for fixing an electric motor coil.
本発明の電動機コイルの固定化方法は、コア材のスロット部内にコイルを挿入し、樹脂材料を含有する磁性流体および樹脂材料を含有する磁性粉体の少なくとも一方からなる磁性材料をコイルに供給するとともに、磁性材料に磁場を印加することにより、コイル同士の隙間に磁性材料を含浸させ、磁性材料に交流磁場を印加して磁性材料に交流磁場による発熱を生じさせることによって、樹脂材料の硬化により固定膜を形成してコイル同士を固定することを特徴とする。 According to the method for fixing an electric motor coil of the present invention, a coil is inserted into a slot portion of a core material, and a magnetic material comprising at least one of a magnetic fluid containing a resin material and a magnetic powder containing a resin material is supplied to the coil. At the same time, by applying a magnetic field to the magnetic material, the gap between the coils is impregnated with the magnetic material, and by applying an alternating magnetic field to the magnetic material and generating heat by the alternating magnetic field, the resin material is cured. A fixed film is formed to fix the coils to each other.
本発明の電動機コイルの固定化方法では、コイルが挿入されたコア材のスロット部に、樹脂材料を含有する磁性材料を供給するとともに、その磁性材料に磁場を印加することにより、コイル同士の隙間に磁性材料を含浸させる。 In the motor coil fixing method of the present invention, a magnetic material containing a resin material is supplied to the slot portion of the core material into which the coil is inserted, and a magnetic field is applied to the magnetic material, whereby a gap between the coils is obtained. Is impregnated with a magnetic material.
従来技術の液体状樹脂の含浸では、磁性材料のスロット部内部への含浸駆動力として毛管浸透および重力浸透のみを利用しているため、樹脂の粘度低下のためにワークの予熱工程を必要とするとともに、スロット部内部からの液垂れを抑制するために、回転機構を用いてワークの回転させていた。これに対して本発明の電動機コイルの固定化方法では、磁性材料に磁場を印加しているから、上記駆動力として磁力浸透も利用することができる。すなわち、磁場により磁性材料を引き付けてスロット部内部に誘導することができる。したがって、磁性材料の含浸を常温で行うことができるので、樹脂の粘度低下のための予熱工程が不要となる。その結果、製造時間の短縮化を図ることができるから、労力の低減を図ることができる。また、磁性材料の含浸を磁場で制御することができるから、スロット部内部からの液垂れを抑制することができ、これにより、ワークの回転機構が不要となる。また、ワークの回転速度変更作業が不要となるから、労力の低減をさらに図ることができる。 In the conventional liquid resin impregnation, only the capillary penetration and gravity penetration are used as the driving force for impregnation of the magnetic material into the slot, and therefore a work preheating step is required to reduce the viscosity of the resin. At the same time, in order to suppress liquid dripping from the inside of the slot portion, the work is rotated using a rotation mechanism. On the other hand, in the method for fixing an electric motor coil according to the present invention, since a magnetic field is applied to the magnetic material, magnetic permeation can also be used as the driving force. That is, the magnetic material can be attracted by the magnetic field and guided into the slot portion. Therefore, since the magnetic material can be impregnated at room temperature, a preheating step for reducing the viscosity of the resin is not necessary. As a result, the manufacturing time can be shortened, and the labor can be reduced. Further, since the impregnation of the magnetic material can be controlled by a magnetic field, liquid dripping from the inside of the slot portion can be suppressed, thereby eliminating the need for a workpiece rotation mechanism. In addition, since the work for changing the rotation speed of the work is not required, the labor can be further reduced.
磁性材料の含浸後、交流磁場を磁性材料に印加すると、磁性材料中の磁性微粒子特有の発熱機構である交流磁場下のネール緩和およびブラウン緩和が生じ、磁性材料が発熱するから、磁性材料のみを加熱することができる。これにより、磁性材料中の熱硬化性樹脂を加熱硬化させることができるから、磁性材料からなる固定膜を形成することができる。したがって、硬化工程後に行う冷却工程の短縮化を図ることができ、その結果、製造時間の短縮化をさらに図ることができる。なお、この場合、従来技術と同様、ワーク（コア材、コイル、および、磁性材料）全体を加熱硬化してもよい。 When an alternating magnetic field is applied to the magnetic material after impregnation with the magnetic material, Neal relaxation and Brownian relaxation under the alternating magnetic field, which is a heat generation mechanism unique to the magnetic fine particles in the magnetic material, occur and the magnetic material generates heat. Can be heated. Thereby, since the thermosetting resin in the magnetic material can be cured by heating, a fixed film made of the magnetic material can be formed. Therefore, the cooling process performed after the curing process can be shortened, and as a result, the manufacturing time can be further shortened. In this case, as in the prior art, the entire workpiece (core material, coil, and magnetic material) may be heat-cured.
さらに、硬化後の磁性材料中の磁性微粒子は電動機の使用時に交流磁場下にさらされるが、電動機の使用時の交流磁場の周波数は、たとえば１００Ｈｚ以下に設定することができる。これにより、電動機の使用時、磁性微粒子の発熱を防止することができる。しかも、近接効果による磁束が、コイル周囲における硬化した磁性微粒子を通過するから、近接効果による損失を低減することができ、これによりコイルの温度上昇の抑制を図ることができる。したがって、コイルとして太線コイルを用いた場合でも、近接効果による損失増分が発生しなく、コイルの損失を防止することができる。また、磁性微粒子からなる磁性体部は、熱硬化性樹脂からなる樹脂部よりも誘電率が高いから、磁性体部に部分放電が集中することにより、耐部分放電性の向上を図ることができる。 Furthermore, although the magnetic fine particles in the magnetic material after curing are exposed to an alternating magnetic field when the electric motor is used, the frequency of the alternating magnetic field when the electric motor is used can be set to 100 Hz or less, for example. Thereby, the heat generation of the magnetic fine particles can be prevented when the electric motor is used. In addition, since the magnetic flux due to the proximity effect passes through the hardened magnetic fine particles around the coil, loss due to the proximity effect can be reduced, thereby suppressing the temperature rise of the coil. Therefore, even when a thick coil is used as the coil, loss increase due to the proximity effect does not occur, and loss of the coil can be prevented. In addition, since the magnetic part made of magnetic fine particles has a higher dielectric constant than the resin part made of thermosetting resin, partial discharge resistance can be improved by concentrating the partial discharge on the magnetic part. .
本発明の電動機コイルの固定化方法は種々の構成を用いることができる。たとえば磁性材料中に含まれる磁性微粒子の粒径を１ｎｍ〜５００μｍの範囲内に設定することが好適であり、より好適な範囲は１ｎｍ〜５μｍである。磁性微粒子の粒径を１ｎｍ以上に設定すると、交流磁場下での磁性微粒子の発熱効率が良好となる。５μｍ以下に設定すると磁性材料としての機能が得られやすくなり、超常磁性体として振舞い、交流磁場下での磁性微粒子の発熱効率が良好となる。樹脂材料としてエポキシ樹脂を用いることができる。この態様では、耐熱性向上および製造コスト低減を図ることができるのはもちろんのこと、含浸時の粘度が低いから、含浸を良好に行うことができる。 The electric coil fixing method of the present invention can use various configurations. For example, it is preferable to set the particle size of the magnetic fine particles contained in the magnetic material within a range of 1 nm to 500 μm, and a more preferable range is 1 nm to 5 μm. When the particle size of the magnetic fine particles is set to 1 nm or more, the heat generation efficiency of the magnetic fine particles under an alternating magnetic field is improved. When the thickness is set to 5 μm or less, the function as a magnetic material can be easily obtained, behave as a superparamagnetic material, and heat generation efficiency of magnetic fine particles under an alternating magnetic field is improved. An epoxy resin can be used as the resin material. In this embodiment, not only can the heat resistance be improved and the production cost can be reduced, but also the viscosity during impregnation is low, so that the impregnation can be carried out satisfactorily.
また、磁性材料中に分散剤および界面活性剤の少なくとも一方を添加することができる。さらに、磁性材料中にフィラーを添加することができる。この態様では、部分放電をフィラーに集中させることができるから、耐部分放電性の向上をさらに図ることができる。また、磁性材料のコイルへの供給では、滴下管の周囲に滴下用コイルが巻かれた滴下手段を用いることができる。この態様では、滴下用コイルに流す電流を調整することにより、滴下管内部からの磁性材料の滴下を制御することができるから、たとえば外部気温の変化等により磁性材料の粘度が変化した場合でも、吐出量を精度良く調整することができる。 Further, at least one of a dispersant and a surfactant can be added to the magnetic material. Further, a filler can be added to the magnetic material. In this aspect, since the partial discharge can be concentrated on the filler, the partial discharge resistance can be further improved. Further, in supplying the magnetic material to the coil, a dropping means in which a dropping coil is wound around the dropping tube can be used. In this aspect, since the dropping of the magnetic material from the inside of the dropping tube can be controlled by adjusting the current flowing through the dropping coil, for example, even when the viscosity of the magnetic material changes due to a change in the external temperature, etc. The discharge amount can be adjusted with high accuracy.
本発明の電動機では、本発明の電動機コイルの固定化方法によりコイル同士が固定されている。すなわち、本発明の電動機は、スロットを有するコア材と、スロット内に挿入されたコイルと、コイル同士の隙間に含浸されるとともに、樹脂材料を含有する磁性流体および樹脂材料を含有する磁性粉体の少なくとも一方からなる固定膜とを備え、コイル同士は、固定膜により固定されていることを特徴とする。本発明の電動機は、本発明の電動機コイルの固定化方法と同様な効果を得ることができる。 In the electric motor of the present invention, the coils are fixed by the electric motor coil fixing method of the present invention. That is, the electric motor of the present invention includes a core material having a slot, a coil inserted into the slot, a magnetic fluid containing a resin material and a magnetic powder containing a resin material while being impregnated in a gap between the coils. And a coil is fixed by a fixed film. The electric motor of the present invention can obtain the same effect as the electric motor coil fixing method of the present invention.
本発明の電動機あるいは電動機コイルの固定化方法によれば、含浸処理によりコイルを固定するので、スロット部内でのコイルの占積率の向上、ステータコアの軽量化および材料コストの削減を図ることができるのはもちろんのこと、磁場を用いた含浸処理および広隆寺場を用いた硬化により、工程数の低減等を図ることができるから、製造時間の短縮化および労力の低減を図ることができる。しかも、近接硬化によるコイルの損失を防止することができる等の効果を得ることができる。 According to the motor or the motor coil fixing method of the present invention, the coil is fixed by the impregnation process, so that the space factor of the coil in the slot portion can be improved, the stator core can be reduced in weight, and the material cost can be reduced. Of course, the number of steps can be reduced by the impregnation treatment using a magnetic field and the curing using the Goryuji Temple, so that the manufacturing time can be shortened and the labor can be reduced. In addition, effects such as prevention of coil loss due to proximity hardening can be obtained.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る電動機コイルの固定化方法が適用されるコア材であるステータコア１の概略構成を表す上面図である。図２は、図１のステータコア１のスロット部２Ａ内部にコイル３および絶縁紙４を挿入し、そこに磁性材料として磁性流体５を供給した状態を表す側断面図である。図３は、滴下装置１０の概略構成を表す斜視図である。図４は、本発明の一実施形態に係る電動機コイルの固定化方法での磁場印加の状態を説明するための図であって、（Ａ）はステータコア１の上面図、（Ｂ）は（Ａ）の４Ｂ−４Ｂ線の側断面の概略構成を表す図である。図５は、本発明の一実施形態に係る電動機コイルの固定化方法での磁場印加の状態を説明するための図であって、図４（Ａ）の５Ａ−５Ａ線の側断面の概略構成を表す図である。なお、図４，５では、ステータコア１のみを図示している。ステータコア１は、たとえば中央部に孔部１Ａを有し、内周部には、たとえばスロット部２Ａが等間隔に形成され、スロット部２Ａの間にティース部２Ｂが形成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a top view illustrating a schematic configuration of a
本実施形態の電動機コイルの固定化方法では、図２に示すように、ステータコア１のスロット２Ａ内部にコイル３を設け、スロット部２Ａ内周面とコイル３との間に絶縁紙４を設ける。なお、本実施形態では、絶縁紙４を用いた形態について説明しているが、特にその形態に限定されるものではなく、絶縁紙４を用いなくてもよく、あるいは、その他部材を用いてもよい。
In the motor coil fixing method of this embodiment, as shown in FIG. 2, the
次いで、図２に示すように、樹脂材料を含有する磁性流体５をコイル３に供給するとともに、磁性流体５に磁場を印加することにより、コイル３同士の隙間に磁性流体５を含浸させる。
Next, as shown in FIG. 2, the
磁性流体５としては、たとえばマトリックス樹脂である液体状樹脂材料に磁性微粒子を混合させたものである。磁性微粒子は、たとえば常温で磁性を有する金属（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇｄ、および、それらの合金）や、金属酸化物（各種フェライト等）、金属窒化物（ＦｅｘＮ、Ｆｅ１６Ｎ２等）、金属間化合物（Ｓｍ−Ｃｏ、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ等）が挙げられる。金属酸化物としては、微粒子化が容易で、かつ交流磁場下での発熱率が高いマグネタイトおよびマグヘマタイトが好適である。磁性微粒子の粒径は、１ｎｍ〜５００μｍの範囲内に設定されていることが好適であり、１ｎｍ〜５μｍの範囲内に設定されていることがより好適である。磁性微粒子の粒径を１ｎｍ以上に設定すると、交流磁場下での磁性微粒子の発熱効率が良好となる。５μｍ以下に設定すると磁性流体としての機能が得られやすくなり、超常磁性体として振舞い、交流磁場下での磁性微粒子の発熱効率が良好となる。
As the
樹脂材料は、たとえばポリアミド樹脂や、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタラート樹脂（ＰＥＴ）、シリコーン樹脂、ポリエチレンオキシド樹脂（ＰＥＯ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）等の重合成樹脂が挙げられる。その他には、ポリオレフィン系樹脂（ＰＥ、ＰＰ、ＥＶＡ）、ビニル樹脂系（ＰＶＣ、ＰＭＭＡ）、液晶樹脂、生分解樹脂（ポリ乳酸）、プルラン、アセチル化プルラン等を用いることも可能である。エポキシ樹脂を用いた場合、耐熱性向上および製造コスト低減を図ることができるのはもちろんのこと、含浸時の粘度が低いから、含浸を良好に行うことができる。 Examples of the resin material include polyamide resin, epoxy resin, polyethylene terephthalate resin (PET), silicone resin, polyethylene oxide resin (PEO), polycarbonate resin (PC), and polystyrene resin (PS). In addition, it is also possible to use polyolefin resin (PE, PP, EVA), vinyl resin system (PVC, PMMA), liquid crystal resin, biodegradable resin (polylactic acid), pullulan, acetylated pullulan, and the like. When an epoxy resin is used, the heat resistance can be improved and the production cost can be reduced. In addition, since the viscosity at the time of impregnation is low, the impregnation can be performed satisfactorily.
磁性流体５には、必要に応じて、各磁性粒子や樹脂材料に適した分散剤や界面活性剤等を含有させてもよい。また、磁性流体にはフィラーを添加してもよい。フィラーとして、誘電率の高いナノフィラーを添加した場合、部分放電をナノフィラーに集中させることができから、耐部分放電性の向上を図ることができる。ナノフィラーとしては、クレイや、層状シリケート、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、バリウムフェライト、酸化マグネシウム、フラーレン、化学修飾フラーレン等が挙げられる。層状シリケートは、特に耐部分放電性が高いから、好適である。
The
磁性流体５は、上記材料のなかから適宜選択して作製する。磁性流体５の作製手法としては、層間挿入法や、ゾルゲル法、モレキュラーコンポジット形成法、ナノ粒子直接分散法、共沈法、粉砕法等が挙げられる。
The
このように作製された磁性流体５をステータコア１の上面側から滴下する。滴下手段としては、たとえば図３に示す滴下装置１０を用いることが好適である。なお、図３中の矢印は、磁性流体５の滴下方向である。滴下装置１０は、滴下管１１と、滴下管１１の外周部に巻かれたコイル１１と、滴下管１１内部に収容された磁性流体５とを備えている。滴下装置１０では、たとえばコイル１１に流す電流を調整することにより、滴下管１１内部からの磁性流体５の滴下を制御することができる。
The
ステータコア１の上面側から磁性流体５を滴下すると、コイル３およびステータコア１の上面に付着する。ここで本実施形態では、図４に示すように、各スロット部２Ａ内に磁場が発生するように、各ティース部２Ｂに通電を行う。通電は、電流が各ティース部２Ｂの積層方向に一様になるように行ってもよいし、あるいは、必要に応じて、電流が各ティース部２Ｂの積層方向に変化するように行ってもよい。通電中のステータコア１には、水冷、油冷、あるいは、強制空冷を行うことが好適である。
When the
このようにティース部２Ｂに通電を行うことにより、スロット部２Ａ内部において図４Ｂに示す方向の磁場を発生させている。すなわち、スロット部２Ａ内部において図４（Ｂ）の左側（図４（Ａ）でのスロット部２Ａの上面側）がＮ極側、図４（Ｂ）の右側（図４（Ａ）でのスロット部２Ａの下面側）がＳ極側となる磁場を発生させている。これにより、ステータコア１の上面に付着した磁性流体５は、上面において径方向内側に向かう磁場に引きつけられる。このように磁性流体５のスロット部内部２Ａへの駆動力として毛管浸透および重力浸透に加えて、磁力浸透を利用することができるから、磁性流体５をスロット部２Ａ内部へ誘導することができる。また、スロット部２Ａ内部では、図４（Ｂ）に示すように左側から右側への方向（図４（Ａ）での上面から下面へ向かう方向）の磁場を発生させているから、スロット部２Ａ内部での磁性流体５は、そのような方向の磁場に引きつけられる。これにより、磁性流体５の駆動力として毛管浸透および重力浸透に加えて、磁力浸透を利用することができる。
By energizing the
ここでスロット部２Ａの下側では、図５に示すように、磁場の方向は、隣接するティース部２Ｂの下面側を通過し、ティース部２Ｂの外周側側面の上側方向に向かう方向であるから、スロット部２Ａ内部を下降した磁性流体５は、ティース部２Ｂの下面側に誘導されるから、磁性流体５のスロット部２Ａ内部からの垂れを防止することができる。
Here, on the lower side of the
このようにしてスロット部２Ａ内部の各部材同士の間に磁性流体５が含浸される。次いで、磁性流体５に交流磁場を印加して磁性流体５に交流磁場による発熱を生じさせることにより、磁性流体５中の樹脂材料を硬化させる。具体的には、磁性流体５への交流磁場の印加は、たとえばステータコア１のティース部２Ｂに通電することにより行う。交流磁場による磁性流体５の発熱は、磁性流体中の磁性微粒子によるネール緩和およびブラウン緩和により生じる。
Thus, the
ここで、ネール緩和およびブラウン緩和は、交流磁場の周波数が十分に高く、磁性微粒子が超常磁性として振舞うときに生じる。具体的には、ネール緩和は、外部磁界によって粒子内部における磁気モーメントが緩和する時に生じる。ネール緩和では、交流磁場の周期が十分に短い場合、磁気モーメントが交流磁場に追従できなくなり、その蓄積されたエネルギーが熱として放出される。ブラウン緩和は、磁性微粒子全体が外部磁界によって回転させられる場合に生じる。ブラウン緩和では、ネール緩和と同様、磁性微粒子の回転が追従できなくなった時に余剰エネルギーが熱として放出される。 Here, Neel relaxation and Brownian relaxation occur when the frequency of the alternating magnetic field is sufficiently high and the magnetic fine particles behave as superparamagnetism. Specifically, Neel relaxation occurs when the magnetic moment inside the particle is relaxed by an external magnetic field. In Neel relaxation, when the period of the alternating magnetic field is sufficiently short, the magnetic moment cannot follow the alternating magnetic field, and the stored energy is released as heat. Brownian relaxation occurs when the entire magnetic particle is rotated by an external magnetic field. In Brownian relaxation, surplus energy is released as heat when rotation of magnetic fine particles can no longer follow, as in Neel relaxation.
また、磁性流体５への交流磁場の印加は、ステータコア１にもなされ、この場合、ステータコア１に渦電流が生じ、その渦電流によりステータコア１が発熱するから、磁性流体５をさらに加熱することが可能である。この場合、ネール緩和およびブラウン緩和による磁性流体５の自己発熱およびステータコア１への通電によるジュール熱により、樹脂材料の硬化が効率的に行われる。
The application of an alternating magnetic field to the
このように磁性流体５を硬化させることにより磁性流体５からなる固定膜をスロット部２Ａ内部で形成することができるから、スロット部２Ａ内でコイル３および絶縁紙４の固定を行うことができる。
By hardening the
以上のように本実施形態では、磁性流体５の含浸駆動力として毛管浸透および重力浸透に加えて、磁力浸透も利用することができるから、磁性流体５の含浸を常温で行うことができる。したがって、樹脂材料の粘度低下のための予熱工程が不要となるから、製造時間の短縮化を図ることができ、その結果、労力の低減を図ることができる。また、磁性流体５の含浸を磁場で制御することができるから、スロット部２Ａ内部からの液垂れを抑制することができ、これによりワークの回転機構が不要となる。また、ワークの回転速度変更作業が不要となるから、労力の低減をさらに図ることができる。
As described above, in this embodiment, in addition to capillary penetration and gravity penetration as the impregnation driving force of the
磁性流体５の含浸後、交流磁場を磁性流体５に印加することにより、磁性流体５が発熱するから、磁性流体５のみを加熱することができる。これにより、磁性流体５中の樹脂材料を加熱硬化させることができるから、硬化工程後に行う冷却工程の短縮化を図ることができ、その結果、製造時間の短縮化をさらに図ることができる。
After the
さらに、電動機の使用時の交流磁場の周波数は、たとえば１００Ｈｚ以下に設定することができるから、電動機の使用時の磁性微粒子の発熱を防止することができる。しかも、近接効果による磁束が、コイル３周囲における硬化した磁性微粒子を通過するから、近接効果による損失を低減することができ、これによりコイル３の温度上昇の抑制を図ることができる。したがって、コイル３として太線コイルを用いた場合でも、近接効果による損失増分が発生しなく、コイルの損失を防止することができる。また、磁性微粒子からなる磁性体部は、樹脂材料からなる樹脂部よりも誘電率が高いから、磁性体部に部分放電が集中することにより、耐部分放電性の向上を図ることができる。
Furthermore, since the frequency of the alternating magnetic field when the electric motor is used can be set to 100 Hz or less, for example, the heat generation of the magnetic fine particles when the electric motor is used can be prevented. Moreover, since the magnetic flux due to the proximity effect passes through the hardened magnetic fine particles around the
特に、磁性流体５中にフィラーを添加することにより、部分放電をフィラーに集中させることができるから、耐部分放電性の向上をさらに図ることができる。また、磁性流体５のコイル３への供給では、滴下管１１の周囲に滴下用コイル１２が巻かれた滴下装置１０を用い、滴下用コイル１２に流す電流を調整することにより、滴下管１１内部からの磁性流体５の滴下を制御することができるから、たとえば外部気温の変化等により磁性流体５の粘度が変化した場合でも、吐出量を精度良く調整することができる。
In particular, by adding a filler to the
上記実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず種々の変形が可能である。たとえば上記実施形態では、磁性材料として磁性流体を用いたが、磁性粉体を用いてもよい。磁性粉体は、磁性微粒子を含有する固定化材料を微粒子化させることにより得られる。固定化材料の微粒子化方法としては、低温で固定化材料を脆性破壊させ脆性破壊されたものを噴射する手法や、液状材料を細いノズルから高圧で噴射させるとともにその液状材料にエアーを衝突させることにより微粒子化する手法等が挙げられる。磁性粉体に樹脂材料を含有させ、上記実施形態の磁性流体と同様に含浸を行うことができる。また、磁性流体と磁性粉体を組み合わせて用いてもよい。さらに、磁性流体５の硬化では、熱風乾燥炉を用いて、ワーク全体を加熱してもよい。
Although the present invention has been described using the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, magnetic fluid is used as the magnetic material, but magnetic powder may be used. The magnetic powder is obtained by atomizing an immobilizing material containing magnetic fine particles. As a method for making fine particles of the immobilizing material, a method in which the immobilizing material is brittlely fractured at a low temperature and a brittle fracture is injected, or a liquid material is ejected from a thin nozzle at a high pressure and air is collided with the liquid material. And the like. A resin material is contained in the magnetic powder, and impregnation can be performed in the same manner as the magnetic fluid of the above embodiment. Moreover, you may use combining a magnetic fluid and magnetic powder. Furthermore, in hardening of the
以下、具体的な実施例を参照して本発明の実施形態をさらに詳細に説明する。本発明の固定化手法を用いて試料を作製し、従来技術の固定化手法を用いて比較試料を作製し、その作製方法の比較を行った。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. A sample was prepared using the immobilization method of the present invention, a comparative sample was prepared using a conventional immobilization method, and the preparation methods were compared.
本発明の試料の作製では、市販のワニス（エポキシ系樹脂）を用い、そのワニスに分散剤とともにマグヘマタイト（約３０ｎｍ程度）を約３０wt.%添加して均一に分散させることにより、磁性流体ワニスを得た。ワークとしてはレーシング後の分布巻ステータコアを用い、そのステータコアに本実施実施形態の手法による通電を行いながら、磁性流体ワニスを滴下することにより、分布巻ステータコアのコイル同士の間に含浸を行った（含浸工程）。磁性流体ワニスの滴下は、コイルの上端部側から４点で行った。次いで、分布巻ステータコアに通電を行うことにより、スロット部内部に６００Ｈｚ、４．０ｋＡ／ｍの交流磁場を発生させ、磁性流体ワニスの加熱硬化を行った（硬化工程）。続いて、自然空冷により、分布巻ステータコアの冷却を行った（冷却工程）。 In the preparation of the sample of the present invention, a commercially available varnish (epoxy resin) is used, and about 30 wt.% Of maghematite (about 30 nm) is added to the varnish together with a dispersing agent to uniformly disperse the magnetic fluid varnish. Got. As a workpiece, a distributed winding stator core after racing was used, and the magnetic fluid varnish was dropped while energizing the stator core according to the method of the present embodiment, thereby impregnating between the coils of the distributed winding stator core ( Impregnation step). The magnetic fluid varnish was dropped at four points from the upper end side of the coil. Next, by energizing the distributed winding stator core, an alternating magnetic field of 600 Hz and 4.0 kA / m was generated inside the slot portion, and the magnetic fluid varnish was heated and cured (curing step). Subsequently, the distributed winding stator core was cooled by natural air cooling (cooling step).
このような本発明の試料の作製では、図６に示す処理時間と温度の関係で含浸工程および硬化工程を行い、含浸工程の時間は５分、硬化工程の時間は２８分（昇温時間３分、硬化時間１５分、その他予備時間１０分）であり、磁性流体ワニスの硬化まで約３３分要した。
In the preparation of such a sample of the present invention, the impregnation step and the curing step are performed according to the relationship between the treatment time and temperature shown in FIG. 6, the impregnation step time is 5 minutes, and the curing step time is 28 minutes (temperature increase time 3). Minutes, curing time 15 minutes, other
比較試料の作製では、市販のワニス（エポキシ系樹脂）を用い、ワークとしてはレーシング後の分布巻ステータを用いた。比較試料の作製では、分布巻ステータの予熱を行い（予熱工程）、ワニスを滴下することにより、分布巻ステータコアのコイル同士の間に含浸を行った（含浸工程）。含浸工程では、ワニスの滴下は、含浸したワニスの垂れを防止するために、従来技術と同様な手法で分布巻ステータコアを軸線回りに回転させながら行った。続いて、熱風連続乾燥炉を用いてワニスの硬化を行った（硬化工程）。続いて、自然空冷により、分布巻ステータコアの冷却を行った（冷却工程）。 In the production of the comparative sample, a commercially available varnish (epoxy resin) was used, and a post-racing distributed winding stator was used as the workpiece. In the preparation of the comparative sample, the distributed winding stator was preheated (preheating process), and varnish was dropped to impregnate the coils of the distributed winding stator core (impregnation process). In the impregnation step, the varnish was dropped while rotating the distributed winding stator core around the axis in the same manner as in the prior art in order to prevent the impregnated varnish from dripping. Subsequently, the varnish was cured using a hot air continuous drying furnace (curing step). Subsequently, the distributed winding stator core was cooled by natural air cooling (cooling step).
このような比較試料の作製では、図７に示す処理時間と温度の関係で予熱工程、含浸工程、硬化工程を行った。ワニスを含浸しやすくするために、分布巻ステータコア全体を予熱する工程が含浸工程前に別途必要となり、分布巻ステータコア全体を２段階で加熱する必要が生じ、ワニスの硬化まで約６０分要した。 In the preparation of such a comparative sample, the preheating step, the impregnation step, and the curing step were performed according to the relationship between the processing time and temperature shown in FIG. In order to facilitate the impregnation of the varnish, a step of preheating the entire distributed winding stator core is separately required before the impregnation step, and the entire distributed winding stator core needs to be heated in two stages, and it took about 60 minutes to cure the varnish.
以上のように本発明の試料の作製では、予熱工程の削減による工程数低減、磁性流体ワニスの高速自己発熱による硬化工程の短縮化により、硬化工程までの処理時間は、比較試料の作製の場合と比較して、略半減することができた。また、硬化工程は、熱風連続乾燥炉を用いてワーク全体を加熱する比較試料の作製とは異なり、磁性流体ワニスの自己発熱により局所的加熱に行うことができるから、図６，７から判るように、冷却工程の短縮化を図ることができることを確認した。また、含浸時、通電による磁場を発生させることにより、含浸した磁性流体ワニスの垂れを抑制することができ、これにより、ワニスの垂れを防止するためのワーク回転機構が不要となることを確認した。 As described above, in the preparation of the sample of the present invention, the number of steps by reducing the preheating step and the shortening of the hardening step by high-speed self-heating of the magnetic fluid varnish, the processing time until the hardening step is the same as in the case of preparing a comparative sample. Compared with, it was able to be halved. Further, unlike the preparation of a comparative sample in which the entire workpiece is heated using a hot air continuous drying furnace, the curing process can be performed by local heating by self-heating of the magnetic fluid varnish, and as can be seen from FIGS. In addition, it was confirmed that the cooling process can be shortened. In addition, by generating a magnetic field by energization during impregnation, it was confirmed that the impregnated magnetic fluid varnish can be prevented from dripping, thereby eliminating the need for a work rotation mechanism for preventing the varnish from dripping. .
１…ステータコア（コア材）、２Ａ…スロット部、２Ｂ…ティース部、３…コイル、５…磁性流体（磁性材料）、１０…滴下装置、１１…滴下管、１２…滴下用コイル
DESCRIPTION OF
Claims (8)
樹脂材料を含有する磁性流体および樹脂材料を含有する磁性粉体の少なくとも一方からなる磁性材料を前記コイルに供給するとともに、前記磁性材料に磁場を印加することにより、コイル同士の隙間に前記磁性材料を含浸させ、
前記磁性材料に交流磁場を印加して前記磁性材料に前記交流磁場による発熱を生じさせることによって、前記樹脂材料の硬化により固定膜を形成して前記コイル同士を固定することを特徴とする電動機コイルの固定化方法。 Insert the coil into the slot of the core material,
A magnetic material comprising at least one of a magnetic fluid containing a resin material and a magnetic powder containing a resin material is supplied to the coil, and a magnetic field is applied to the magnetic material, whereby the magnetic material is placed in a gap between the coils. Impregnate,
An electric motor coil characterized in that an alternating magnetic field is applied to the magnetic material to cause the magnetic material to generate heat by the alternating magnetic field, thereby forming a fixed film by curing the resin material and fixing the coils to each other. Immobilization method.
前記スロット部内に挿入されたコイルと、
前記コイル同士の隙間に含浸されるとともに、樹脂材料を含有する磁性流体および樹脂材料を含有する磁性粉体の少なくとも一方からなる磁性材料から形成された固定膜とを備え、
前記コイル同士は、前記固定膜により固定されていることを特徴とする電動機。 A core material having a slot portion;
A coil inserted into the slot portion;
A fixed film formed of a magnetic material made of at least one of a magnetic fluid containing a resin material and a magnetic powder containing a resin material, and being impregnated in a gap between the coils,
The motor is characterized in that the coils are fixed by the fixed film.
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|---|---|---|---|
| JP2010131229A JP2011259591A (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Motor and method of fixing motor coil |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014217168A (en) * | 2013-04-25 | 2014-11-17 | アイシン精機株式会社 | Stator of superconduction rotary electric machine |
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2010
- 2010-06-08 JP JP2010131229A patent/JP2011259591A/en active Pending
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