JPS5936497B2 - 回転電気機械の固定複合構造体および固定子機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に優れた構造的一体性を有する回転電気機
械用固定子複合体に関するものである。

運転能率および信頼度が高（、しかも製造コストの安い
回転電気機械を得ようとすれば、さまざまな時には矛盾
する条件を満たさなければならないことが知られている
。

たとえば、固定子枠、固定子ケース、固定子ハウジング
等の静止ないしは固定構造物は固定子に取付けである巻
線を製造、輸送、あるいは正規の運転中に受けることの
ある衝撃から守るにたる構造的一体性を備えていなけれ
ばならない。

なお、用語の混乱を避けるために、以下においては、「
固定子複合構造体」という言葉を、巻線支持部材（たと
えば、固定子鉄心）、巻線支持部材に支持されている巻
線、およびこの巻線および／または巻線支持部材を物理
的に包囲して保護するためのハウジングのごときものを
含めた意味で使用する。

回転子（これも一種の「複合構造体」である）を包囲す
る固定子複合構造体は遮音効果、すなわち回転電気機械
の運転中に発生する雑音を抑える性質を有するものであ
るのが望ましい。

この複合構造体は軸受機構を正確かつ確実に支えること
ができ、それにより該構造体の特定表面と該構造体に関
して運動可能に支持される他の複合構造体、たとえば回
転子の特定表面とのあいだにあらかじめ定められたすき
間を確保するのを可能ならしめることのできるものでな
ければならない。

回転電気機械には、たとえば、交流誘導電動機において
不可避的にみられるように、熱サイクルあるいは脈動ト
ルクに帰因するさまざまなストレスが繰返し加えられる
。

従って、固定複合構造体は、これらのストレスに耐え得
るものである必要がある。

さらに、巻線や端子装置を運転中に生じる機械的衝撃、
高湿度、腐蝕性雰囲気 その他のさまざまな環境条件か
ら積極的、確実に保護するための手段を備えているのが
望ましい。

上に述べた好ましい条件を備えているほかに、固定子複
合構造体は、少なくともそのハウジング部分において、
巻線、軸受装置および回転子の発する熱を迅速、能率的
に放散できるものであれば非常に好都合である。

長年にわたる研究開発活動の結果一般に到達した結論は
、上に述べたような回転電気機械に関するさまざまな問
題点を満足に解決できる方法はごくわずかしか存在しな
いということである。

そして、一般に実用化されている方法は、固定子鉄心に
精確に組み合せることのできる寸法に作られた成形ない
しは鋳造金属部品を使用することであるが、このような
金属部品を用いて組み立てた回転電気機械は、取扱上の
ミスによりおどろくほど容易に損傷されることが欠点で
ある。

本発明の対象となる回転電気機械は、成層板を一体に積
み重ねてなり、中心開口と巻線収容スロットを有する巻
線支持部材、即ち、固定磁気鉄心およびその固定磁気鉄
心のスロットに収容された複数の巻線とからなる固定子
機構と、この固定子機構を収容するハウジングとで構成
される固定子複合構造体を備えている。

固定子複合構造体のハウジング部分に、無数の粒状物質
、たとえば砂を感熱性接着剤を用いて固定子機構を取り
囲むようにして一体に接着固結してなる粒状物質の塊り
である。

粒状物質は巻線、巻線支持部材の周囲に押し固められる
とともに、相互に一体に固結さね。

一個の強固な有隙性固形体を形成する。

固形体内部の無数のすき間は接着剤で占められている。

このようにして作られる固定子複合構造体の場合には、
従来の回転機において必要であったように、ハウジング
と固定子機構とのあいだに厳密な寸法上の公差を設ける
ことを考える必要がなくなる。

また、その構造的一体性および耐腐蝕性は、従来の成形
鋼や鋳鉄を用いて作った固定子ハウジングにくらべては
るかにすぐれている。

しかも、このような優れた特徴のために、雑音解消効果
や放熱効果が犠牲にされることはなく、場合によっては
従来の鋼ないしは鋳鉄製の固定子ハウジングよりも優れ
た雑音解消効果を発揮することがある。

本発明では特に粒状物質を詰め固める、あるいは押し固
めるに際し、粒状物質の少なくとも５０重量％を粒子サ
イズ４０メツシユ〜１００メツシユの範囲のものとする
。

このように使用する粒状物質の半分以上を４０メツシユ
〜１００メツシユのものとすることにより粒状物質を実
質１互いに接触させるように詰め固めて形成した空隙性
固形体は緻密な組織のものとなり空隙部に接着剤（樹脂
物質）を充填して固結せしめて得られるものは実質上剛
性の中実な部材を形成し、金属外被容器なしでそれ自体
十分な自己保形性を備えており、あたかも岩石のような
十分な機械的強度を有し、しかも粒状物質が細粒あるい
は破片となって欠落して内部の回転子を損傷することも
なく、更に十分な熱放散性を備えることができるもので
ある。

以下添附の図面を参照して、本発明の実施例について詳
しく説明する。

なお、以下ではモータを例にとって説明するが、本発明
はあらゆる種類の回転電気機械に適用可能であり、モー
タに限定されるものではない。

まず、第１，２図に示すのは本発明の実施例になる回転
電気機械、特に、回転機構と一体化された軸受を有する
モータ２０である。

このモータ２２０は固定子複合構造体２２と軸受機構２
３とを有し、軸受機構は上記固定子複合構造体２２に取
付けた軸受支持部材２４、この支持部材にはめ入れて固
定したスリーブベアリング２６および給油芯２７とオイ
ルカバー２８とからなる潤滑装置より構成される。

モータ２１は、さらに、回転子２９とシャフト３０吉か
らなる回転機構を備えている。

回転子２９は磁気成層板から作られており、周知のかご
彫工次巻線を備えている。

軸受支持部材２４には植込ボルト３１，３２，３３が点
溶接等の方法により固着してあり、これらのボルトはモ
ータを所定の支持部材に取付けるのに利用される。

潤滑装置のカバー２８内に形成される油溜めにはウール
のフェルトのごとき周知の含油材料が入れてあり、ここ
から給油芯２７を通じてモータオイル等の潤滑油かシャ
フト３０および軸受機構２３に給油される。

カバー２８は、このカバーに設けたファスナ３６と軸受
支持部材２４にあけた開口３４との鎖錠作用によって軸
受支持部材２４に固着される。

固定子複合構造体２２は、固定子巻線と成層固定子鉄心
３７とからなる固定子機構を含んでいる。

固定子鉄心３７はくま取り磁極形であり、環状の継鉄部
と、この継鉄部の内側に相互に間隔をおいて形成された
歯ないしは突極磁極部３８を有し、これらの突極磁極部
のあいだには巻線を収めるための巻線スロットが作られ
る。

また、突極部３８の先端は弓状面になっており、これら
によって回転子収納用の開口３９が形成される。

巻線スロットは鉄心３７の全ての成層板を軸方向に貫通
してのびており、巻線４１のコイル辺部分を収容する。

図示の例においては、巻線４１は４つの磁極を形成する
コイルからなり、これらのコイルは絶縁線を各磁極部の
まわりに所定数だけ巻回することによって作られている
。

この４極巻線４１の両端は端子部材４２に接続される。

成形プラスチックその他の材料で作った細長いピン４０
が鉄心３７を貫通し、かつ各突出磁極部ないしは突極部
３８を軸方向に越えてのびており、巻線スロットに収容
された巻線コイルをそのスロットから回転子用中心開口
３９に逃げ出ることのないように保留している。

端子装置４２は固定複合構造体２２の内部に動かないよ
うにしっかりと埋込まれている。

すなわち、端子装置４２は導電性端子４３．４４と繊維
板、熱硬化性プラスチック、マイカ等の電気絶縁材料で
作ったほど平担な絶縁性端子支持板４６とからなり、端
子４３．４４の一部分はリベット等により支持板４６に
固着され、他の部分は複合構造体２２の外部に突出して
いる。

こうして、端子４３．４４は、電源に容易かつ迅速に接
続することのできる速結（クイックコネクト）形端子装
置を構成する。

端子装置４２は実質上完全に固定子複合構造体２２の内
部に埋込み固定されているので、端子４３．４４をこの
複合構造体から取り外すことは不可能ではないとしても
極めて困難である。

逆にいえば、巻線４１と端子装置のあいだの電気接続が
断線することは実質上越り得ないのであり、このこ吉が
より重要である。

従来のモータにおける磁界障害すなわち磁界に関する故
障の約５０％（大端子装置の故障、特に、端子がゆるん
だり、端子と巻線との接続が切れたりすることに帰因す
るものであることが知られている。

従って、上に述べたモータの端子装置の構成は従来の端
子装置にくらべて著るしい長所を有するものである。

モータの運転中には、回転子が固定子鉄心の中心開口内
で機械的運動をするために、雑音が発生する。

また、従来の構造のモータにおいては、巻線に励磁電流
が流れると、巻線や成層板が振動したりうなり音を発し
たりする傾向がある。

さらに、運転中にモータの静止部分や軸受機構が発熱す
る。

図示の実施例になるモータはこれらの問題点を解消し、
運転中の放熱ないしは放熱効果および雑音解消効果が非
常に優れている。

固定子複合構造体２２は、巻線支持材すなわち固定子３
０、巻線４１および端子装置４２の周囲に一体に詰め固
めた不活性粒状物質の集結体あるいは塊りからなる空隙
性ハウジングを有する。

なおここで「空隙性」とは、その内部にすき間、割れ目
等を有することを意味するものとする。

不活性粒状物質の塊りの無数のすき間には接着剤が注入
さね、この接着剤が不活性粒状物質を相互に一体に結合
して１個の強固な集結体ないしは固形体に作りあげる。

そして、集結体ないしは固形体は固定子複合構造体２２
の主要な構成部材たるハウジングを形成する。

なお、空隙性固形体に注入された接着剤は、この固形体
と、巻線支持材（固定子鉄心）、巻線および端子装置と
を一体に接着する働きもする。

上述の集結固形体を作るのには、さまざまな不活性粒状
物質を利用することができる。

ただし、必要な条件としては、製造工程中に生じる温度
に耐え得ること、巻線支持部材、巻線端子装置、ならび
に巻線および巻線支持部材に用いられている絶縁物に有
害な影響をおよぼさないこと、および磁性体ならびに導
電体であってはならないことである。

そして、これらの要件は、不活性粒状物質を固結するの
に用いる接着剤を選ぶ場合にもそのままあてはまる。

一般に容易に入手できる安価な不活性粒状物質としては
、粒状耐火材が特に適している。

その例としては、各種の鉱石、岩石、砂等がある。

第３図は、普通の砂を任意に集結して第１図の複合構造
体２２のハウジングを作った場合の当該ハウジングの構
造組織を示すもので、これはそのハウジングの表面の顕
微鏡写真から再現したものである。

砂の集結固形体内の無数のすき間に注入された感熱性接
着剤は実質上透明であった。

第３図かられかるように、隣接する砂の粒子、たとえば
、粒子４７，４８，４９，５０のあいだのすき間は接着
剤で占められており、この接着剤が粒状砂に一体に接着
結合するとともに、固定子鉄心３７および巻線４１（第
２図参照）にも一体に接着する。

微小な粒子５１の存在が観察されたが、これらは砂の微
細粒ないしは砂に含まれていた不純物であると思われる
。

第３図は前述した空隙性ハウジングすなわち不活性粒状
物質の集結固形体の表面を７０倍の倍率を有する顕微鏡
で拡大した顕微鏡写真の等率再現図であり、これを肉眼
で見れば粒状砂、たとえ（ず、粒状砂４７．４８．４９
．５０等の物理的な相互関係が一目瞭然である。

そして、透明なために図では良くわからないが、それら
無数の砂は砂のあいだのすき間を埋め尽した接着剤によ
り強固に一体に結合されている。

本発明によれば、使用する粒状物質の約５０重量係以Ｅ
が４０〜１００メツシユの粒子サイズを有することが必
要とされる。

さらに、粒状物質はアメリカ鋳造業者協会（Ａｍｅｒｉ
ｘａｎ Ｆｏｕｎｄｒｙｍｅｎｓ ５ｏｃｉｅｔｙ）規
格の細粒度数（ＡＦＳＧｒａｉｎ Ｆｉｎｅｓｓ Ｎｕ
ｍｂｅｒ と呼ばれるもので平均粒子サイズ（メツシュ
）を意味する）で４５〜５５範囲内の細かさを有するも
のであるのが望ましい。

この程度の細かさを有する粒状物質を用いると、できあ
がった集結固形体の表面組織は鋳鉄の表面組織とほとん
ど見分けがつかない。

第１図の実施例のモータを作るのに使用した粒状物質は
、９０〜９８重量％のシリカ（Ｓ１０２）と、約２重関
係の粘土と、その細微少量の各種成分を含んだ川砂であ
って、金属塩や銅は実質上全く含まれていなかった。

このような天然砂を使用する場合には、あらかじめ十分
に乾燥させるとともに、極端に粗らい砂は除去しておい
て不規則な表面組織ができるのを防ぐのがよい。

そのため、周知のフエリス車（Ｆｅｒｒｉｓ ｗｈｅｅ
ｌ）強制乾燥機を用いて砂を約２０５℃（４００下）の
温度で加熱乾燥した。

この処理のあと砂に含まれていた水分は０．０３重量％
、塵埃は０．３重量係であった。

そのあと、砂をメツシュサイズ３００のスクリーンでふ
るいにかけ、これを通過したものだけ使用した。

使用した砂のサンプルによるふるい分は試験の結果を参
考のために第１表にかかげである。

この試験を行うにあたっては標準化されている方法を採
用した。

なお、３０メツシユより大きい砂は試験に先立ってすで
に除去されているので、供試したサンプルの砂は全て３
０メツシユのスクリーンを通過した。

第１表には２つのサンプルの試験結果が列挙してあり、
それとともにこれら２つのサンプルの試験結果の平均屓
もあげである。

図示の本発明実施例においては砂を用いたが、他の不活
性粒状物質を用いることも可能である。

もつとも、その場合には経済性の点で差異が生じるかも
知れない。

スレート、チョーク、ジルコニア、アルミナ、炭酸カル
シウム、マイカ、酸化ベリラム、酸化マグネシウム、あ
るいはこれらの組み合せ、自然に存在する鉱物、たとえ
ば鉱石類の組み合せ等も利用できないことはない。

たとえば、砂のかわりに実際にクロマイト鉱を使ってみ
たが、でさあかったハウジングは黒色で、その表面組織
は鋳鉄の表面組織と非常に似かよっていた。

また、その鋳造上の諸特徴も上記の砂で作った実施例に
匹適するものであった。

図示の実施例のモータを作るのには経済性の観点から上
に述べた範囲の種々の犬ぎさのものを含んだ砂を使用し
たのであるが、実質上同一の大きさを有する粒状物質を
用いても満足できる結果が得られる。

粒状物質を選らぶ場合に考慮すべき主な要因は、経済的
要因の他に、その物質を用いて作った構造物の構造的一
体性および外観である。

たとえば、３０メツシユより大きな粒状物質のみ使用し
た場合には、これらの粒状物質を一体に結合し、かつで
きあがる集結固形体の表面部分における粒子間のすき間
を完全に埋め尽すに足る大量の接着剤を使用するのでな
けれ・ば、当該集結固形体の表面がめざわりなほど粗ら
くざらざらしたものとなる。

しかし、大量の接着剤を使用すると不経済であるのみな
らず、集結固形体の表面が後に詳しく説明する「樹脂過
剰面」となる。

他方、上記のサンプルテストから考えると、粒状物質の
大きさが全て１００メツシユよりかなり小さいと、でき
あがった集結固形体の構造的一体性あるいは強度が著る
しく低下する。

その明らかな証拠は、接着剤が硬化したあと集結固形体
にひびや表面割れが生じることである。

ただし、粒状物質のサイズが実質上１００メツシユであ
る場合には、十分な構造的一体性を有するものが得られ
た。

従って、使用する粒状物質のかなりの部分が１００メツ
シユより細かい場合には、できあがる集結固形体にひび
や割れ目が生じないような措置を施しておく必要がある
。

そのためには、たとえば、米国特許第２，８２０，９１
４号に開示されているようなガラス繊維を利用すればよ
い。

本発明において、粒状物質を相互に一体に結合し、かつ
これらを巻線や巻線支持材とも一体に接着するための接
着剤としては、いろいろなものを使用することができる
。

しかし、接着剤としてはその組成に関係なく次のような
性質を備えたものであるのが望ましい。

不活性粒状物質を一個の固形体に経済的に集結結合でき
ること、不活性粒状物質を複合体の他の構成部品に一体
に接着できること、複合体の他の構成部品、たとえば、
巻線、鉄心、絶縁物等と両立し得ることができ、かつこ
れらに有害な影響をおよぼさないこと（いいかえれば複
合体中の他の構成部品に関して不活性であること）、製
造工程、テスト工程および運転中に生じる温度に耐え得
ることなどである。

さらに、接着剤は粒状物質間のすき間に完全に入り込め
る程度の粘着性を有し、硬化の後は実質上無孔質の集結
固形体を形成できることが望まれる。

熱硬化性合成樹脂タイプの二成分形感賊接着剤が上記の
性質を備えていることをみいだした。

二成分型熱硬化性樹脂接着剤を使用する場合には、基材
としてフタル酸または非フタル酸タイプのポリエステル
類、エポキシ類（たとえば、ビスフェノール人１ ノ
ボラック、シフロアリファチック）、ある種のフェノー
ル樹脂、ポリブタジェン横風 エポキシアクリル樹月賦
エポキシポリエステル樹脂等が使える。

さらに、上記の基材に、接着剤が硬化したときのたわみ
強度を増大させるための成分、接着剤を硬化ないしは固
化させるに必要な時間を短縮させるための触媒、および
できあがった固形体をモールド（型）から離脱させるの
を容易ならしめるための離脱剤を加えると効果的である
。

実施例モータを作るのに用いた接着剤は、次のようなも
のであった。

基材としてのポリエステル樹脂５５重量％に、たわみ強
度を増大させるための成分として４５重量％のスチレン
を混合し、この混合物９９重量％に対して触媒として１
重量％の第三ブルチ・過酸化ベンゾアートを加えた。

さらに、上記混合物９９．４５重量％に対して０．５５
重量％の離型剤を混ぜ合わせた。

離型剤としては、デュポン社の有機化学薬品事業部から
「ＺｅｌｅｃＪの名で市販されているものが入手可能で
ある。

モールド（型）としてテフロン加工したものあるいはし
ていないもののいずれを用いる場合でも、離型剤を使用
しないでも所定の集結固形体を作ることができる。

本発明の実施例において使用したポリエステル樹脂は、
モノ塩基性およびポリ塩基性酸類と多価アルコール類と
からなる非フタルポリエステルであり、アメリカ合衆国
、メリランド州、バルチモアのコン ケムコ社（Ｃｏｎ
Ｃｈｅｍｃｏ ）からポリエステル成形剤４５１９
Ｃ１１１の名で市販されているものであった。

樹脂性基材としては、ほかにミシガン州のダウケミカル
社から［ＤｅｒａｋａｎｅＪの名で市販されている。

これについては米国特許第３，３６７，９９２号に詳し
く開示しである。

固定子複合構造体２２の主要構成部材たるハウジングは
、約７１．２重量係の砂と、２８．８重量係の接着剤と
を用いて作った。

砂の塊り内部のすき間や孔に接着剤を注入したあと、こ
れを１９０℃の温度で２５分間加熱して接着剤を硬化さ
せた。

硬化時間を必要に応じて短縮したり引き延ばしたりする
ために、加熱温度や触媒使用量を適当に変えてもよい。

実際に使用する粒状物質と接着剤の重量％は必要に応じ
て適宜変えることができ、図示の実施例の場合には両者
の間の比率をさまざまに変えて試験的にいくつかの固形
複合体を形成し、それらの物理特性の比較に基づいて適
当な比率を決定した。

接着へ粒状物質、固定子鉄心、巻線は互いに共存可能で
あり、使用する粒状物質と接着剤の望ましい量的相互関
係はできあがった固形体の物理的検査および構造テスト
によって定めることができる。

一般的にいえば、粒状物質の量が多く、接着剤の量が少
ないほど、できあがった固形体の放熱性および構造的一
体性（すなわち、表面のひび割れがなく、表面組織が均
一で比較的なめらかで、かつ打凧粉砕、破壊に対する抵
抗が強いこと）が良くなる。

必要最少限の接着剤を使用すれば、固形体中の隣接する
粒状物質相互間のすき間ないしは孔を埋めるに必要な以
上の接着剤が該固形体内に存在しないことになる。

この接着剤の量が多いと、できあがる固形体が全体的に
多孔質となり表面の粒状物質がはがれやすくなり、極端
な場合には落したとき固形体がこなごなにくだける。

他方、モータの中心開口と回転子とのあいだのすき間な
いしは遊びが時にはわずか０．２７９４ｍしかないこと
を考えると、モータに使用する構造体においてはその表
面から１粒の粒状物質も剥れ落ちることのないようにし
なければならない。

粒状物質、特に研磨性を有する耐火材の粒子がモータの
回転中止に述べたすき間に入り込むと、モータが破壊さ
れることはないが大きな故障が生じる可能性がある。

たとえば、雑音が発生したり、モータシャフトが軸受で
拘束され、回転子が動かなくなる恐れがある。

また、接着剤を余り多く使いすぎると、できあがった固
形構造体の外表面「樹脂過剰」となってガラス面のよう
にすべすべする。

この状態は、他の部品装置を接着しようとする場合など
に支障となる。

粒状物質を上述のように集結して得られる空隙性固形体
の体積は、主に粒状物質の占める見掛けの体積によって
定まる。

従って、接着剤を含浸した空隙性固形体の密度ないしは
比重は粒状物質の単位容量重量よりも犬ぎくなる。

たとえば、図示の実施例のモータを作るに際して使用し
た乾燥砂の単位容量重量は約１６１であったが、この砂
を集結して作った固定子複合構造体２２の接着剤を硬化
させたあとの単位容積当りの密度は約１．９′ｉ？であ
った。

また、上記の砂の集結する前のバラバラな状態での空隙
容積すなわち有孔率は約３４係であった。

そして、砂を集結して作った固形体内部のすき間ないし
は孔は全て接着剤によって占められるはずであるので、
この接着剤を硬化させたあとの固形体は、容積を基準に
していえば、約３４係の接着剤と約６６％の砂とから成
ることになる。

本発明になる複合構造体を備えたモータの長所は、この
モータの特性ど鋳鉄および引抜鋼の部品で形成されたハ
ウジングを有する従来のモータの特性とを比較すれば明
らかになる。

たとえば、モータの構造的一体性、すなわち機械的、電
気的部品に損傷をきたすことなく物理的酷使に耐え得る
能力を例にとってみる。

そのような酷使の例としては製造中ないしは輸送中の取
扱いミスがあり、その際モータには過酷な衝撃負荷が加
わる。

衝撃負荷の影響を調べるために、本発明の実施例に沿っ
て作った２５個の固定子複合構造体と、鋳鉄枠を固定子
鉄心にはめ入れて成る従来の固定子２５個とを約１．２
ｏｍ （４ｆｔ）の高さから鉄ブロックのうえに落し
てみた。

１１回落下させてみると、従来の固定子の約半数が完全
に分解され、鋳鉄枠が固定子鉄心から外れてしまった。

さらに、全ての固定子巻線が切断してしまった。

これに反して、本発明の複合構造体は耐衝撃性を有し、
７０回落下させても固定子巻線が切れるようなことはな
かった。

さらに加えて、外表面に点状に傷がつき、若干削られた
以外には何の構造上の損傷も受けなかった。

本発明の複合構造体を組込んだモータは、さらに、雑音
抑止ないしは解消の点でも、少なくとも従来のモータと
同等の効果を発揮する。

雑音試験はいくつかのモータを無音響室内で柔軟な弾力
性のあるひもでつるして行った。

各モータの雑音試験中にはモータを無負荷で運転し、モ
ータの雑音の最も大きな部分から約１５ｃｍ（６インチ
）の所にマイクロフォンを立てた。

そして、各モータの発する雑音の音圧レベルをデシベル
単位で記録した。

なお、試験したのは本発明になる複合構造体を備えたモ
ータ２０台と、従来の鋳鉄枠を有するモータ１５台であ
る。

これらの試験中に記録されたデータおよび計算値から、
従来のモータの雑音レベルは本発明のモータのそれより
も犬ぎいばかりではなく不規則であることがわかった。

同じ供試モータを使って相対的な放熱特性を測定してみ
た。

その結果は、本発明モータでは固定複合構造体に粒状物
質（砂）が使用してあり、この砂は良好な断熱材である
にもかかわらず、これらのモータにおける一定の入力に
対する温度上昇は従来のモータにおける温度上昇よりも
低かった。

さらに詳しく説明すると、本発明モータは巻線温度が周
囲温度より約３０℃高くなるあいだ１℃上昇する毎に０
．８７９Ｗ費消し、他方従来のモータは巻線温度が１℃
上昇する毎に０．７６３Ｗ費消した。

このデータは、２５℃〜４０℃の周囲温度に対して巻線
を３０℃の定常温度に保つためにモータに供給しなけれ
ばならない定常電力を測定することによって得られた。

巻線温度の他に、回転子の回転を拘束した状態の固定複
合構造体の外表面の定常温度を迎淀したが、これは本発
明モータでは１５０℃、従来のモータでは１３０℃であ
った。

本発明モータの場合には一定の巻線温度上昇に対して従
来のモータにくらべて１５係も多くの電力を供給できる
ことからして明らかなように、本発明モータにおける固
定子鉄心の放熱効果は従来のモータよりも１５係も高い
。

このように本発明モータにおいて放熱効果が優れている
理由の少なくとも一部は固定子および固定子巻線と粒状
物質で作られた空隙性固形体たるハウジ？グとが広い範
囲にわたって緊密に機械的に接触しているためであると
考えられる。

さらに、本発明のモータがさびその他の腐蝕で侵される
可能性は著るしく少い。

次に、第４図から第８図を参照して、本発明の複合構造
体を組込んだモータを製造する方法の一つについて詳述
する。

まず、固定子６１と固定子巻線６２とからなる固定子装
置をバネ６６により弾力的に支持されているモールド６
４の空所６３内に配置する。

バネ６６は支持台６７にはめ入れてあり、かつフレーム
６９に取付けである位置決ボス６８を取り巻いている。

フレーム６９はモールド６４に固着されている。

固定子装置をモールドの空所６３に入れたとき、巻線６
２と空所６３の底とのあいだに空間ができるようにする
ために、固定子鉄心６１はモールド内に作られた係止肩
７１のうえに乗るようになっている。

次に、第８図に示す複合構造体の中心開口に対応する外
形面を有するプラグ７２を固定子鉄心６１の中心開口に
挿入する。

プラグ７２には三角形の板７３が固着してあり、この板
７３により完成した複合構造体の表面に後述する目的に
使用する凹所部分が形成される。

中心開口に巻線ピンが突き出る場合には、プラグ７２の
テーパ部分７２ｂをピンを開口外に移動保持するために
利用する。

鉄心と巻線とをモールド内に収めたあと、一定量の粒状
耐火材、たとえば砂をモールド６４と鉄心６１および巻
線６２とのあいだに計量分配する。

計量手段はホッパー７４と、あらかじめ定められた量の
砂がホッパー７４からシュート７７に送られたことを示
す計量ダイヤルとからなる。

モールド空所６３を埋めるにたる一定量の砂７８が３本
の供給管７９ａ、７９ｂ、７９ｃを通じて空所６３に供
給され鉄心６１の周囲を埋め尽すと、モールド６４はパ
イブレーク８０ａ、８０ｂによって励振され、砂が隣接
する巻線コイル間のすき間や巻線と鉄心のあいだのすき
間に積極的に分配導入される。

パイブレークには市販されている適当なものを使用すれ
ばよい。

なお、モールド６４は垂直方向のみならず水平方向にも
振動させる。

バイブレータ８０ａはモールド６４を水平に振動させ、
パイブレーク８０ｂはモールドに取付けた溝板８１ａ、
８１ｂを通じてこれを垂直に振動させる。

モールド６４に振動が付与されると、モールド内の係止
肩７１と固定子鉄心６１とのあいだにも砂が入り込み薄
い砂の層を作る。

こうして、固定子鉄心６１は砂の集まりによって完全に
包囲される。

砂を充填したあと、モールド６４を第６図に示す注入場
へ移す。

そこで、空気供給孔８３と接着剤供給孔８４を有するカ
バープレート８２を止めネジ８８その他によってモール
ド６４に取付ける。

そのあと、まず一定量の接着剤を接着剤溜め８８から供
給管８７を通じてモールド内に注入する。

接着剤８９は砂の表面上にたまってモールド空所６３の
頂部をシールする。

モールド内に注入された接着剤８９がその自重によって
自然に砂７８の間のすき間に浸透するにまかせておいて
もよいが、できれば充填された砂７８の内部における圧
力差を増大させることによって接着剤８９が砂のあいだ
に浸透するのを促進させるのがよい。

そのため、接着剤８９がモールド内の砂７８の表面上に
たまった時点において、圧力調整器９１を通じてモール
ドの内部に圧力２８〜４２ｋｑ／ｃｒｉｔ （４〜６
ｐＳ ｉｇ ）の空気を供給する。

この空気圧により接着剤８９は砂７８のあいだのすき間
に強制的に注入さへ砂と接着剤とが一体に固められる。

砂のあいだのすき間にもともと存在していた空気は、プ
ラグ７２の終端７２ａとモールド６４（！ｌ：のあいだ
の空隙９２から外部に漏れ出る。

空気出口として利用するこの空隙９２の大きさは、モー
ルドの入口側と出口側とのあいだに２８〜４２ｋｇ／ｃ
ｒＡの圧力差が維持されている場合であっても内部の砂
や接着剤が多量に流出することのない程度に十分に狭く
しておくのが望ましい。

第１図の実施例に関して述べた上記の砂や接着剤を使用
する場合には、この空隙は約０．０６３５問とする。

モールド６４の内部に所定の圧力差を引き起すのには、
モールドの入口側に正の圧力を付加するのが望ましいが
、その出口側に負の圧力を加える、すなわち真空状態を
引き起すことによっても所定の圧力差を作り出すことが
できる。

接着剤８９がモールド内の砂の内部に浸透したら、これ
を硬化ないしは固化させて第８図に示すような強固で、
耐衝撃性および放熱性の優れた複合構造体９３を成形す
る。

そのためには、カバー８２を取りはずしてモールド６４
を第７図に示すオープン９４の中に入れ、ここで２５分
間にわたって１９０℃に加熱する。

２５分経過するとモールド内部の砂が接着剤によって一
体に固結さね、第８図に示すような形を有する１個の固
形複合構造体９３をモールド６４から取り出すことがで
きる。

上にあげた加熱温度および加熱時間はほんの一例であり
、これらは必要に応じて適当に変えればよい。

固形複合構造体９３における凹所９５は三角形板７３に
よって作られたものであり、次に述べるように、この凹
所９５内に軸受支持材が配置される。

従って、凹所９５の形状は三角形に限るものではなく、
取付けようとする軸受支持材の形に対応する形に作れが
よい。

以上のようにして固形複合構造体９３を成形したら、次
に、これに他の構成部品を組み合せてモータを完成する
。

第１，２図を参照して説明すると、粒状物質を集結して
モータのハウジングたる固形複合構造体２２を成形した
ら、まず、止めワッシャー９６，９７を介して回転子２
９を軸受機構に組み合せる。

次に、エポキシ樹脂９８その他の適当な接着剤を軸受支
持板２４力入 これと接する複合構造体２２の面９９に
塗布する。

そのあと、シム（図示せず）によって回転子２９を中心
開口３９の中心に保持した状態のままで、軸受支持板２
４を表面９９に固着する。

エポキシ樹脂９８が完全に硬化したら、シムを軸受支持
板２４にあけた開口３４を通じて取り出す。

このため、開口３４は回転子２９の周囲の空隙と軸方向
に整合するようにあけておく。

最後に、潤滑装置を取り付はカバー２８でおおう。

このカバー２８は、既に述べたように、ファスナー３６
を開口３４にはめ入れることによって軸受支持板２４に
固着する。

このようにしてモータ２０の組立てが終ったら、モータ
の外表面に洗浄、エツチング、下塗り等の処理を施して
彩色のための準備をする。

そのあとペイント等を塗って乾燥させる。

モータ２０のハウジングたる複合構造体２２は腐蝕剤に
対する耐性を有し、水によっても悪影響を受けないので
、これに保護被膜をかぶせることは必ずしも必要ではな
い。

従って、場合によっては上の彩色およびそのための準備
処理はいっさい省いてもよい。

使用する粒状耐火材および／または接着剤の選択如何に
よって１．完全モータ２０に好みの色を付与することも
できる。

たとえば、クロマイト鉱を用いればハウジングないしは
複合構造体２２の色は黒となり、白砂を用いればほぼ白
色となり、褐色の川砂を用いればベージュ色となる。

使用する接着剤に染料、顔料等を添加すれば、それが色
彩決定要素となって好みの白のモータができあがる。

第９図にモータハウジングたる固形複合構造体を作る別
の方法が図示しである。

同図において、モールド１２１は上部モールド１２２と
下部モールド１２３とからなり、これらがクランプ１２
４により一体に保持される。

モールド１２１はモータ１２７のシャフト１２６に取付
ける。

すなわち、モールド１２１はネジ１２８によりシャフト
１２６に取り外し自在に取付けら札 モータ１２７によ
り回転駆動される。

まず、巻線１３１と端子装置１３２を一体に取付けた固
定子鉄心１２９を下部モールド１２３内に配置し、次に
、上部モールド１２２を下部モールド１２３の上にのせ
てクランプ１２４により両者を一体に固着する。

上部モールドを下部モールド上にのせるときには、端子
装置１３２を上部モールド１２２にあけた開口１３３か
ら外部に突出させる。

モータ１２７を始動させたモールド１２１が所定の速度
で回転するようになったら、可動式の粒状物質供給ノズ
ル１３４を第９図に示す位置まで。

降ろして、所定量の粒状物質をモールド１２１内に放出
する。

さらに、可動式の接着剤供給管１３６も第９図に示す位
置まで降下させてモールド１２１の内部に接着剤を放出
する。

モールド１２１の回転速度は使用する粒状物質および接
着剤の種類に応じて適当に変えればよい。

第１図の実施例に関して述べた材料を用いる場合には、
モールド１２１を１６０Ｏｒｐｍの速度で回転させると
良好な結果が得られる。

砂１３８および接着剤１３７が回転中のモールド１２１
に同時もしくは実質上同時に放出されているあいだ、送
風機１３９によって加温空気をモールド１２１にあてて
モールドを加熱する。

モールドの回転運動によってモールド内の砂および接着
剤に遠心力が加わり、砂および接着剤はモールド１２１
の壁、固定子鉄心１２９、巻線１３１および端子装置１
３２に向って押しつけられる。

あらかじめ定められた量の砂および接着剤がモールド１
２１内に供給されたら、供給ノズル１３４および供給管
１３６は上に引きあげられる。

モールドの回転中に接着剤１３７は砂１３８のあいだの
すき間に浸透する。

モールドの回転は、接着剤が十分に硬化し、砂が一体に
集結されてモールドから取り外し可能な程度に固まるま
で続ける。

このようにして成形される多数の砂からなる固形体は、
第８図に示す固形体と同じ形のものとなる。

第９図では、砂１３８と接着剤１３７とが同時にモール
ド１２１の内部に供給されるようになっているが、まず
最初に砂を人ね、そのあとに接着剤を入れるようにして
もよい。

いずれの場合でも、砂と接着剤が所定のごとく投入され
て接着剤を硬化させるあいだは、モールドの回転数を６
０Ｏｒｐｍ程度にまで低下させる。

第１０〜１３図は本発明の別の実施例になる固定子複合
構造体を備えたモータで、このモータ１４０は、固定子
鉄心１４２、巻線１４３、端子１４４゜１４６、および
粒状物質を一体に集結してなるハウジングとからなる固
定複合構造体１４１を有している。

周知の構造の回転子１４７がシャフト１４８に取付けて
あり、シャフト１４８は一対の軸受１４９，１５１によ
り回転可能に支承されている。

モータの回転中に生じる軸端スラストを吸収するために
、スラストリング１５２，１５３がシャフト１４８に取
付けてあり、このスラストリングは軸受１４９，１５１
と共働して軸端スラストを解消する。

外部オイルカバー１５９，１６１、軸受支持板１６２，
１６３、および内部オイルカバー１６４，１６６とのあ
いだに油室１５１゜１５８が形成さへ その油室１５７
、１５８に入れたフェルト芯１５４にオイル等の軸受
潤滑剤かたくわえられる。

内部オイルカバー１６４，１６６には供給管１６７．１
６８がそれぞれ取付けである。

また、潤滑油の損失を防ぐために、シャフト１４８に周
知のオイルスリンガ１６９，１７０゜１７１ａが取付け
である。

第１０図、第１２図を見ればわかるように、軸受支持材
１６２，１６３は板であり、この軸受支持板１６２ 、
１６３が、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂接着剤によつ
ηモータの主要構成部材たるハウジング１７４の端面１
７２，１７３に固着されている。

ハウジング１７４は、上述の方法により、粒状物質や鉄
心や巻線と一体に集結固着してなる空隙性固形体である
。

第１２図、第１３図に示すように、固定複合構造体１４
１の正面では、軸受支持板１６３が該正面の突出部１７
６に固着さ払従って、支持板１６３が正面部分１７７か
ら隔って支持されるようにしである。

このようにすると、給油管１６８を通じて油室１５８に
到る空間が確保されるのみならず、空気等の冷却流体を
モータに送り込むための流路も確保される。

モータ内への冷却空気の流通、および回転子の位置決め
に使用したシムの取り外しを容易にするために、軸受支
持板１６２，１６３に複数の開口１７９．１８１が相互
に間隔をおき、かつ回転子周囲の空間と軸方向に整合す
るようにあけである。

これらの開口１７９，１８１はシムを通すにたる大きさ
を有し、第１図のモータにおける開口３４と同様に回転
子１４７の周囲の空間に到る通路を形成する。

複合構造体１７４の背面も、参照符号１８２で示す部分
において給油管１６７に到達できるような形に作っであ
る。

第１０．１１図には、モータ１４０を他の適当な部分に
取付ける手段として植込ボルト１８３が図示しであるが
、これ以外の取付具も使用できることはもちろんである
。

第１４．１５図は本発明のさらに別の実施例であって、
この実施例においては軸受支持板２０１゜２０２が固定
複合構造体２０６のハウジング部分に接着剤を用いて固
着しである。

複合構造体２０６は粒状物質を上述のように一体に集結
固定してなり、固定子鉄心２０８、巻線２０９、油溜め
２１１゜２１２、オイルカバー２１３，２１４等の機能
は全て上に述べたものと同じである。

第１５図に示すように、複合構造体２０６の端面２０４
は参照符号２０５で示す部分においてへこませてあり、
この部分に取付ボルト２１７の変形頭部２１６がはまり
込む。

取付ボルト２１７は、リベットまたは溶接によって軸受
支持板２θ２に固着してもよい。

また、既に述べた実施例におけると同じように、モータ
の組立中に回転子２１９を中心開口２２１内に配置する
のに使用したシムを取り出すための開口２１８が設けで
ある（第１４図参照）。

以上の実施例においては、軸受がモータの端枠ないしは
端枠を兼ねる軸受支持部材に取付けてあったが、そのよ
うな別個に独立した軸受を用いないで、端枠そのものを
軸受として利用してもよい。

また、粒状物質として細粒状のものを使用するのであれ
ば、上に述べた実施例における砂のように形の不規則な
ものであっても、あるいは同一の形を有するものであっ
てもさしつかえない。

以上に詳述したように、本発明の回転電気機械で哄粒状
物質を樹脂物質で一体に固め、かつ固定子機構に直接固
着して成る空隙性固形体によりハウジングを構成した。

このようにハウジングを構成する固形体はそれ自体が実
質上剛性であるのみならず、耐衝ｍ、放射性および自己
保形性を有している。

本発明の回転電気機械では、このように粒状物質を固め
て成る空隙性固形体を固定子機構に直接固着したので、
ハウジングと固定子機構とは一体構造をなしており、機
械的に安定しており強度も優れている。

また粒状物質の固形体ハウジングは固定子機構に直接一
体的に固着しているので、運転中に固定子機構の発する
熱はハウジングを通じて外部に急速に放熱される。

特に、固定子機構と直接かつ一体的に固着しているハウ
ジング全体がいわば放熱体（ヒートシンク）として作用
するので、本発明の回転電気機械は放熱性が極めて良好
で運転中にもほとんど温度があがらない。

回転子が収まっている内部空間に熱がこもることもない
。

さらに固定子機構とハウジングが一体構造になっている
ので、運転中に振動が生じにくいばかりではなく、ハウ
ジングが粒状物質を樹脂で一体に固めて成る構造である
ので１回転子およびこれを支える軸受装置の運転時の振
動を吸収して騒音の発生を抑える効果もある。

このため本発明の回転電気機械の運転音は、従来の金属
製のハウジングを備えた同種の回転電気機械に比べて非
常に静かで、静けさが要求される用途に幅広く使用でき
る。

ハウジングを構成する粒状物質の固形体と固定子機構と
を直接一体的に固着して、ハウジングと固定子機構とを
構造的に一体化したので、従来のように固定子の外側に
別個のハウジングや金属製の枠を取付ける必要はなく、
構造が簡単であるだけでなく、外形がコンパクトになる
。

特に本発明では粒状物質を詰め固めて空隙性の固形体を
形成するに際し、粒状物質の少なくとも５０重量％を粒
子サイズ４０メツシユ〜１００メツシユのものを選択し
て使用する。

好ましくは粒状物質の少なくとも５９重量％をＡＦＳ規
格の細粒度数で４５〜５５のものとするものである。

粒状物質の大部分が４０メツシユより大きい（例えば３
０メツシユより犬ぎい）と粒状物質を詰め固めて形成さ
れる空隙性固形体は空隙部分が犬ぎく、その空隙部に樹
脂を充填して固形体を形成しても、出来上がったものは
樹脂過剰で十分な機械的強度が得られず、また自己保形
性が十分でなく、金属外被容器の使用が必要であって、
更に粒状物質が細粒あるいは破片となり欠落しやすい欠
点を有する。

一方、粒状物質の大部分が１００メツシユより小さいと
粒状物質を詰め固めて形成される空隙性固形体の空隙部
分が著しく小さくなり、この空隙部に樹脂を充填するこ
とができず、本発明の目的とする構造的一体性のある集
結固形体を形成することができない。

あるいは集結固形体が形成されたとしても樹脂接着剤が
硬化した後集結固形体にひびや表面割れが生じ、機械的
強度は著しく低下したものとならざるを得ない。

これに対し、本発明の特定の粒子サイズのものを使用す
ると粒状物質を実質１互いに接触させるように詰め固め
て得られる空隙性固形体は緻密な組織のものとなり、空
隙部に樹脂接着剤を充填して固結せしめたとき実質上剛
性の中実な部材が形成さ払全く金属外被容器なしでもそ
れ自体で十分な自己保形性を備え、かつ十分な機械的強
度を有し、しかも粒状物質が欠落して回転子の運転に支
障を与えるおそれもなく、更に十分な熱放散性を備える
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になる固定子複合構造体を組
込んだモータの背面図、第２図は第１図の２−２線で切
断した断面図、第３図は第１図に図示のモータの固定複
合構造体部分の表面組織を示す顕微鏡写真の再現図、第
４．５，６．７図は第１図のモータを製造するのに用い
られる方法を示す図、第８図は第４〜７図に図示の方法
により製造された固定子複合構造体の斜視図、第９図は
固定子複合構造体の他の製造法を示す図、第１０図は本
発明の他の実施例になる固定子複合構造体を備えたモー
タの背面図、第１１図は第１０図の１１−１１線に沿っ
て切断した断面図、第１２図は第１０図のモータの部分
正面図、第１３図は第１２図の１３−１３線に沿って切
断した断面図、第１４図は本発明のさらに別の実施例に
なる固定子複合構造体を備えたモータの背面図、第１５
図は第１４図の１５−１５線に沿って切断した断面図で
ある。 ２０・・・・・・モータ、２２・・・・・・複合構造体
、２４・・・・・・軸受支持体、２８・・・・・・カバ
ー、２９・・・・・・回駄虱３７・・・・・・固定子、
４１・・・・・・巻線、４３・・・・・・導電性端子、
９６，９７・・・・・・止めワッシャー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固定磁気鉄心および固定磁気鉄心に配設された電気
   巻線とからなる固定子機構と、 前記固定子機構の少なくとも一部分を収容し、かつ回転
   子を支持するハウジングとからなり、前記ハウジングが
   外被金属容器を持たない実質上剛性で耐衝撃性、放熱性
   かつ自己保形性のある中実固形体で構成さへ 前記固形体は、非磁性、非導電性で化学的に不活性の粒
   状物質を主成分とし、これを樹脂物質で一体に固め、か
   つ前記固定子機構ｔこ対して固着したものであって、前
   記粒状物質は詰め固められて実質上互いに接触して空隙
   性固形体を構成し、その空隙性固形体の空隙部分に前記
   樹脂物質が充填されている構成となっており、 前記固形体を構成する前記粒状物質の少なくとも５０重
   量係を粒子サイズ４０メツシユ〜１００メツシユの範囲
   のものとしたことを特徴とする固定子機構を機械的損傷
   から保護し、電気巻線の励磁中に発する熱を効果的に放
   散せしめると共に、固定子機構に対して回転子の回転自
   在な支持を支障なく行う回転電気機械の固定子複合構造
   体。