JPS6012857B2 - 電動機の固定子機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、回転電気機械、特に電動機の固定子機構に関
するものである。

運転能率および信頼度が高く、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
等の静止ないいま固定構造物は固定子に取付けてある巻
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、「固定複合構造体」という言葉を、巻線支持
部村（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、高温度、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にしか存在し
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
いま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する回転電気機械は、成層板を一体
に積み重ねてなり、中心関口と巻線収容スロットを有す
る巻線支持部材および巻線支持部材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複合構造体
を備えている。

固定複合構造体のハウジング部分は、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れ、一個の強固な
有職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
にすぐぜている。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いま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
。 本発明では不活性粒状物質を実質上互いに接触する
よう詰め固めて空隙性固形体を形成し、空隙部に樹脂材
料を充填して実質上剛性の中実な都材として、これをも
ってハウジングを構成するものであるが、樹脂材料を実
質上固形体の空隙を埋めるだけの量とすると共に、粒状
物質のすべてないしはかなりの部分を１００メッシュよ
り細かくし、かつ不活性物質中にガラス繊維を含ませる
ことにより「使用する不活性粒状物質がかなり細かくて
も十分な機械的強度と自己保形性および熱放散性を確保
することを可能にしたものである。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−
夕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固定子機構を備えた回転電気
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２０は固定複合構造体２２と軸受機構２３と
を有し、軸受機横は上記固定複合構造体２２に取付けた
軸受支持部材２４、この支持部村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２０
は、さらに、回転子２９とシャフト３０とからなる回転
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、周知のかご形二次巻線を備えている。軸受支持
部材２４には棺込ボルト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２
７を通じてモータオィ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
ーに設けたフアスナ３６と軸受支持部材２４にあげた開
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。

固定複合構造体２２は、固定子巻線と成層固定子鉄Ｄ３
７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
転子収納用の関口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万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ビン４
０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関
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、マィカ等の電気絶縁材料で
作ったほど平坦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連結（クイックコネクト）形
端子装置を構成する。端子装置４２な実質上完全に固定
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
実質上起り得ないのであり、このことがより重要である
。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％は、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〈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□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
たりする煩向がある。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、運転中の放熱ないいま散熱効
果および雑音解消効果が非常に優れている。固定複合構
造体２２は、巻線支持材すなわち固定子３０、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
の魂りの無数のすき間には接着剤が注入され、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
な集結体ないいま固形体に作りあげる。そして、集結体
ないいま固形体は固定複合構造体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）、巻線および端子装魔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
露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図からわかるように、
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。最小な粒子５１の存在が観察されたが、これらは
砂の微細粒ないいま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７ぴ音の倍率を有す
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、たとえば、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。一般的には幅広い各種
の大きさを有する砂、その他の粒状物質を使用すること
ができるのであるが、できれば、使用量のうちの約５の
重量％が４０〜１００メッシュの粒子サイズを有する粒
状物質を便用するのが望ましい。

さらに アメリカ鋳造業者協会（ＡｍｅｒｉｃａｎＦｏ
肌ｄひｍｅｎ′ｓＳｏｃｉｅツ）規格の４５〜５頚範囲
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〜斑重量％のシリカ（Ｓｉ０２）と
、約２重量％の粘土と、その他微少量の各種成分を含ん
だ川砂であって、金属塩や鋼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、極端に粗らし、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（Ｆｅｍｉｓｗｈｅｅ
ｌ）強制乾燥機を用いて砂を約２０５℃（４０００Ｆ）
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０．０紅重量％、塵挨は０．３重量％であった
。そのあと、砂をメッシュサイズ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け試験の結果を参考の
ために第１表にかかげてある。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メッ
シュ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３０メッシュのス
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の２つのサン
プルの試験結果の平均値もあげてある。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。

もっとも、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、マィカ、酸化べリウム、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ィト鉱を使ってみ
たが、できあが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
構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大きさのものを含ん
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
物質を霧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メッシュより大きな
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
ＳＩわりなほど粗ら〈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メッシュよりかなり小さい
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ようである。

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メッシュである場合には、十
分な構造的一体性を有するものが得られた。従って、使
用する粒状物質の全てないいまかなりの部分が１００メ
ッシュ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、本発明によれば、たとえば米国特許明
細書第２８２０９１４号に開示されているようなガラス
繊維を補強材料として前記の不活性物質に含まれる。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
響をおよぼこないこと（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礼質の
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熱性接着剤が上記の性質を備え
ていることをみいだした。二成分形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、ェポキシ類（たとえば、
ビスフエノールＡ、ノボラツク、シクロアリフアチツク
）、ある種のフェノール樹脂、ポリブタジェン樹脂、ェ
ボキシアクリル樹脂、ェボキシポリェステル樹脂等が使
える。

さらに、上記の基材に、接着村が硬化したときのたわみ
強度を増大させるための成分、接着剤を硬化ないいま固
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９塁重量％に対して触媒として１
重量％の第三ブルチ・過酸化ペ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％の離型剤を潟れ合わせた。離型剤としては、デュポ
ン社の有機化学薬品事業部から「Ｚｅｌｅｅ」の名で市
飯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〜隣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
ェステルであり、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（Ｃｏｎｃｈｅｍｃｏ）からポ
リエステル成形剤Ｍ．５１９一Ｃ−１１１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「Ｄｅｒａｋａｎｅ」の名で市販されている。こ
れについては米国特許第３３６７９９２号に詳しく開示
してある。固定複合構造体２２の主要構成部材たるハウ
ジングは、約７１．２重量％の砂と、２８．８重量％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１９０ｑｏ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。

接着剤、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
、かつ打撃、粉砕、破壊に対する抵抗が強いこと）が長
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いま孔を埋めるに
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０．２７９４肋しかないこ
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
回転中上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
外表面が「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
比量は粒状物質の単位容量重量よりも大きくなる。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１．６夕であったが、この砂を
集結して作った固定複合構造体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夕であった。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％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いま孔は全て接着
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％の接着剤と約６６％の砂とから成ることになる。
本発明になる固定子機構を備えたモータの長所は、この
モータの特性と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いま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２３固の
固定複合横造体と、鋳鉄枠を固定子鉄心にはめ入れて或
る従来の固定子２劫固とを約１．２０肌（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、従釆の固定子の約半数が完全に分解され、鋳
鉄枠が固定子鉄０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
固定子機構を備えたモータは、さらに、雑音抑止ないい
ま解消の点でも、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１５肌（６インチ）の所にマイクロフオン
を立てた。そして、各モータの発する雑音の音圧しベル
をデシベル単位で記録した。なお、試験したのは本発明
になる固定子機構を備えたモータ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−夕のそれよりも大きいばかりではな
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、
これらのモー外こ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３０ｑｏ高くなるあいだ１℃上昇する毎に０．８
７９Ｗ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、２６０
〜４０午○の周囲温度に対して巻線を３０ｑｏ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での固定複合構造体の外表
薗の定常温度を測定したが、これは本発明モータでは１
５０ｑｏ、従釆のモータでは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％も多くの電力を供繋合できること
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釆のモータよりも１５％も高い。こ
のように本発明モータにおいて放熱効果が擬れている理
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ングとが広い範囲
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触
で侵される可能性は箸るしく少し、。

次に、第４図から第８図を参照して、本発明の固定子機
構を備えた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により断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に取付けてある位置決
ボス６８を取り巻いている。フレーム６９はモールド６
４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６２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関口に対応す
る外形面を有するプラグ７２を固定子鉄心６１の中心関
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。中心閉
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をピンを関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。

計量手段はホツパ−７４と、あらかじめ定められた量の
砂がホツバ−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Ｖ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はパイプレータ８０ａ，８０
ｂ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。パイプレー夕には市販されている通当なものを使
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。パイプレータ８０ａはモー
ルド６４を水平に振動させ、パイプレータ８０ｂはモー
ルドに取付けた横板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
６４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６４１こ取付ける。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２８〜４２ｋ９／地（４〜６ｐｓｉｇ）
の空気を供給する。この空気圧により接着剤８９は砂７
８のあいだのすき間に強制的に注入され、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Ｌていた空気は、プラグ７２の終端７２ａとモ−ルド
６４とのあいだの空隙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／地の圧力
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誌の砂や
接着剤を使用する場合には、この空隙は約０．０６３５
肋とする。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、これを硬化ないいま固化させて第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‘まずしてモールド６
４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１９０００に加熱する。２ｇ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れ、
第８図に示すような形を有する１個の固形複合構造体９
３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ば
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−９６，９７を介して回転子２
９を軸受機構に組み合せる。次に、ェポキシ樹脂９８そ
の他の適当な接着剤を軸受支持板２４か、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を中心関口３９の中心に
保持した状態のままで、軸受支持板２４を表面９９に固
着する。ェポキシ樹脂９８が完全に硬化したら、シムを
軸受支持板２４にあげた閉口３４を通じて取り出す。こ
のため、閉口３４は回転子２９の周囲の空隙と軸万向に
整合するようにあげておく。最後に、潤滑装置をを取り
付けカバー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
ー夕２０の組立てが終ったら、モータの外表面に洗浄、
エッチング、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、ここに保護
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、完成モータ２０‘こ好み
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いま複合構造体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
色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てある。

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１
２７のシャフト１２６に取付ける。すなわち、モールド
１２１はネジ１２８によりシヤフト１２６に取り外し自
在に取付けられ、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１
３２を上部モールド１２２にあげた関口１３３から外部
に突出させる。モータ１２７を始動させモールド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１６０仇ｐｍ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○１２９、巻線１
３１および端子装置１３２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１２
１内に供給されたら、供ｖ給ノズル１３４および供聯合
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
最初に砂を入れ、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
０びｐｍ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機構を備えたモータで、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あ
るハウジングとからなる固定子複合構造体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
鞠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と共動して麹端スラスト
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１５７，１５８が形成され、そ
の油室１５７，１５８に入れたフェルト芯１５４にオイ
ル等の軸受潤滑剤がたくわえられる。内部オイルカバー
１６４，１６６には供給管１６７，１６８がそれぞれ取
付けてある。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１６９’１７０，１７
１ａが取付けてある。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、ェポキシ樹脂等の熱硬化
性樹脂接着剤によって、モータの主要構成部材たるハウ
ジング１７４の端面１７２，１７３に固着されている。

ハウジング１７４は、上述の方法により、粒状物質を鉄
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１
４１の正面では、軸受支持板１６３が該正面の突出部１
７６に固着され、従って、支持板１６３が正面部分１７
７から隔つて支持されるようにしてある。

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Ｍ外こ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に複数の閉口１７９，１８１が相互に間隔をお
き、かつ回転子周囲の空間と鶴方向に整合するようにあ
げてある。

これらの関口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と同機に回転
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てある。

第１０，１１図には、モーター４０を他の適当な部分に
取付ける手段として楯込ボルト１８３が図示してあるが
、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
固着してある。

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、固定止鉄心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２０
２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□２１８が設けてある。（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いま端枠を
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。以上詳述したように、本発明の回
転電気機械では、化学的に不活性な粒状物質とガラス繊
維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、耐衝撃性、放熱性および自己
保形性を有している。粒状物質およびガラス繊維は化学
的に不活性であるので、樹脂物質を用いて固定子機構に
直接固着させても、固定子鉄心や巻線自体あるいはその
絶縁被覆を腐蝕したり、酸化させたり、その他何らかの
意味で化学的に悪影響を及ぼす恐れはない。本発明の回
転電気機械では、このように粒状物質とガラス繊維を固
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
とガラス繊維からなる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、固定子機構と直後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にばかりではなく、ハウジングが
不活性粒状物質とガラス繊維を樹脂で一体に固めて成る
構造であるので、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不活性粒状物質とガラス繊
維を主成分とする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。粒状物質のみ
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５の重量％を粒子サイズ４０メッシュ〜
１００メッシュのものを選択して使用すると、得られる
空隙性固形体は繊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
部材が形成され、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。

しかしながら粒状物質の大部分が１００メッシュより小
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ｑ・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
発明では、不活性粒状物質と共にガラス繊維を使用して
固形体を形成するので、粒状の物質のすべてないしはか
なりの塁（５０％以上）が１００メッシュより細いもの
を使用するにも拘わらず、前述したような利益を失うこ
となく、十分な機械的強度と金属外被なしでの十分な自
己味形性および良好な熱放散性を確保できるものである
。

【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機構を備えたモ
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
部分の表面紐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
造された固定複合機造体の斜視図、第９図は固定複合構
造体の他の製造法を示す図、第１０図は本発明の他の実
施例になる固定子機構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図のモー夕の部分正面図、第１３図は
第１２図の１３−１３線に沿って切断した断面図、第１
４図は本発明のさらに別の実施例になる固定子機構を備
えたモ−夕の背面図、第１５図は第１４図の１５一１５
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・・・・・・…軸受支持板、２８・
・・・…・・カバー、２９・・・……回転子、３７……
…固定子、４１………巻線、４３・・・・・・・・・導
軍性端子、９６，９７・・・・・・・・・止めワツシヤ
ー。 ＦＩＧ．１４ Ｆ’１６．１５ ｆ「′６．Ｚ ＦＩＧ．３ Ｆ′Ｇ．９ ‘ウ○〃 〆′Ｇ．舷

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁気鉄心と、磁気鉄心に配設された少なくとも一つ
   の電気巻線と、少なくとも一つの電気巻線の少なくとも
   一部分を収容し回転子部材をその内部に支持するハウジ
   ングとからなり、前記ハウジングを樹脂材料及び不活性
   物質からなる空隙性固形体で構成し、前記不活性物質は
   互いに詰め固め、かつ実質上互いに接触している粒状物
   質を含み、この粒状物質は前記磁気鉄心及び電気巻線の
   うちの少なくとも一方の少なくとも一部分に対して詰め
   固められると共に固着されていて一つの実質上剛性で金
   属外被容器を持たない自己保形性のある中実部材を構成
   し、前記空隙性固形体中の樹脂材料の量は実質上前記固
   形体の空隙を埋めるだけの量とすると共に、前記粒状物
   質のすべてないしはかなりの部分を１００メツシユより
   細かくし、更に前記不活性物質は更にガラス繊維を含み
   、このようにすることにより前記磁気鉄心及び電気巻線
   の少なくともいずれか一方の少なくとも前記一部分を機
   械的損傷から保護し、前記巻線の励磁中に発生する熱を
   放散せしめると共に、前記磁気鉄心に関して前記回転子
   部材の支持を行なうものであることを特徴とする電動機
   の固定子機構。