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【発明の名称】 |
回転電機 |
| 【発明者】 |
【氏名】関根 昭裕
【氏名】妹尾 正治
【氏名】山中 桂介
【氏名】鈴木 利文
【氏名】須川 英一郎
【氏名】川島 琢也
【氏名】小俣 剛 |
【課題】
【解決手段】 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 円筒形の内周面を有するハウジングフレームと、このハウジングフレームの内周面に嵌合した固定子とを備えた回転電機において、固定子は、固定子コイルエンドにその周面が固定子鉄心の周面と同じ高さの円筒形に前記ハウジングフレームと略同じ熱膨張係数のモールド部材を用いてモールド成形してえた得たモールド部を備え、ハウジングフレームの内周面に、固定子鉄心およびモールドされた固定子コイルエンドを嵌合して接触させたことを特徴とする回転電機。
【請求項２】 ハウジングフレームをアルミニウムのダイカストで形成し、モールド部をポリエステル系樹脂でモールド形成した請求項１記載の回転電機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハウジングフレームの内周面に固定子を嵌合して組み立てた回転電機に係り、特にハウジングフレームと固定子との熱伝導の改良して、放熱性を良好とした回転電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の誘導電動機の固定子の形状を示す斜視図である図３と、この固定視を用いた従来の誘導電動機の構造を示す図４を用いて、従来の回転電機の固定視の構造を説明する。図３に示すように、回転電気の固定子１は、中央部の固定子鉄心１Ａとその両端部に設けた固定子コイルエンド１Ｃとから構成されている。固定子１は、通常固定子コイルエンド１Ｃの外周が固定子鉄心１Ａの外周より小さくなるように造られている。
【０００３】図４は、上記固定子を用いた誘導電動機の上半分を破断した全体構成図である。誘導電動機は、固定子１と、ハウジングフレーム２と、エンドブラケット３と、軸受４と、回転軸５と、回転子６と、エンドリング７と、羽根８とから構成されている。上記固定子１は、ほぼ円筒形をしたハウジングフレーム２の内側に保持される。回転子６は、回転子鉄心６Ａと当該回転子鉄心６Ａのスロット内に設けられたかご形巻線等からなり、固定子１に対応してその内部に配置される。また、かご形巻線は、エンドリング７に接続されていると共に、当該エンドリング７に冷却用のファン８が取り付けられている。ハウジングフレーム２の両端には、軸受４Ａ、４Ｂが設けられたエンドブラケット３Ａ、３Ｂが嵌め込まれ、ボルト等によって結合されている。中央部に回転軸５が挿入された回転子６は、回転軸５の両端近傍で、ボールベアリングからなる軸受４Ａ、４Ｂを介してエンドブラケット３Ａ、３Ｂに回動自在に支持される。
【０００４】回転軸５の中央付近には、回転子６の回転子鉄心６Ａが嵌合などにより固定され、これにより固定子鉄心１Ａと共に磁路が形成される。そして、この回転子６には、図示されていないが、回転子バーがエンドリング７と一体にダイキャストなどにより施されている。さらに、上記エンドリング７には、内部冷却用のファンを形成している羽根８が設けられている。そこで、回転電機は、固定子１に施されている固定子コイルに所定の交流電流が供給されると、回転磁界を発生し、回転子６のバーに交流の二次電流を流し、トルクを発生し、回転子６と共に回転軸５を回転させることになる。
【０００５】回転機の固定子の構造の従来例として、例えば、特開昭６４−６０２４１号公報、実開平４−２１１６３号公報、および特開平８−４７２１８号公報に示される固定子がある。上記各公報の固定子は、固定子コイルおよび固定子鉄心形なる固定子をハウジングフレームに嵌め込んだ後、固定子コイルエンドを樹脂部材によりモールドするものであり、固定子コイルの発熱は、上記モールド樹脂を介してハウジングフレームから放熱している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】回転電機の運転時には、内部で発生する同損によって発熱し、温度が上昇する。この回転電機内部の発熱の大部分は、固定子鉄心１Ａからハウジングフレーム２を通して外部に放熱されるか、固定子コイルエンド１Ｃから空気の層を通りハウジングフレーム２を通して外部に放熱される。図３および図４に示す従来技術における放熱の径路は、図４に矢印９として示されている。すなわち、固定子コイルエンド１Ｃからの放熱は、最終的にハウジングフレーム２を通して外部に放熱されるまでの間に、空気の層を通ることから、固定子鉄心１Ａからの放熱のように、固定子鉄心１Ａとハウジングフレーム２の金属どうしが直接接触している場合と比較して熱伝導が著しく悪く、効率の良い放熱ができなくなっている。
【０００７】近年、回転電機の重量を軽量化するために、ハウジングフレームをアルミニウムによって成形するようになってきた。アルミニウムの熱膨張係数は鉄心より大きいことから、回転電機の内部の温度が上昇すると、鉄心とハウジングフレームとの間に隙間が発生し、熱伝導が劣ることとなる。さらに、空気は、熱伝導が悪いことから、上記隙間の発生が回転電機の放熱性を悪化させるという問題を有していた。上記各公報に示す固定子に関する従来技術は、固定子をハウジングフレームに嵌め込んだ後、固定子コイルエンドを樹脂部材を用いてモールドしているが、発熱によってハウジングフレームとモールド樹脂とが熱膨張し両者の接触が悪くなることを考慮していない。
【０００８】本発明は、以上のような課題を解決するためのもので、ハウジングフレームと固定子との間の熱伝導を改良し、放熱性能の良い回転電機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、本発明の回転電機は、円筒形の内周面を有するハウジングフレーム２と、このハウジングフレームの内周面に嵌合した固定子１とを備えた回転電機において、固定子１を、固定子コイルエンドにその周面が固定子鉄心１Ａの周面と同じ高さの円筒形に前記ハウジングフレームと略同じ熱膨張係数のモールド部材を用いてモールド成形して得たモールド部１Ｂを備え、ハウジングフレーム２の内周面に、固定子鉄心１Ａおよびモールドされた固定子コイルエンド１Ｂを嵌合して接触させたことを特徴とする。さらに、本発明は、上記回転電機の固定子の構造において、ハウジングフレーム２をアルミニウムのダイカストで形成し、モールド部１Ｂをポリエステル系樹脂でモールド形成したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】円筒形のハウジングフレームには、その内周面に固定子鉄心と固定子コイルとからなる固定子が嵌合されている。固定子は、固定子鉄心の周面と固定子コイルエンドの周面が同じ高さになるようにモールド樹脂を用いて円筒形にモールド成形されている。該モールド樹脂の熱膨張係数は、ハウジングフレームの熱膨張係数と略同じになる材料を使用しているので、回転電機内に発生した熱は、ハウジングフレームに接触している固定子鉄心とモールド樹脂を介して外部に放熱する。さらに、ハウジングフレームとモールド樹脂の熱膨張係数が同じであることから、回転電機の内部に発生した熱によってハウジングフレームが膨張してもモールド部も同様に膨張するので、モールド部とハウジングフレームとの間に隙間ができず、常に良好な放熱を行うことができる。また、ハウジングフレームをアルミダイカスト製とし、モールド部材をポリエステル系樹脂としたとき、両者の熱膨張係数が略等しくなり、ハウジングフレームとモールド部に隙間が発生せずに、放熱性能が特に良好であった。
【００１１】
【実施例】本発明にかかる誘導電動機における固定子の一実施例を示す斜視図である図１、および、この固定子を用いた誘導電動機の構造を示す上半分を破断した全体図である図２を用いて、本発明の一実施例を説明する。図１において、固定子１は、中央部の固定子鉄心１Ａと、その両端をモールド樹脂によってモールドした固定子コイルエンド１Ｂとから構成されている。固定子コイルエンド１Ｂは、その周面が固定子鉄心１Ａの周面と同じ高さになるように円筒形にモールド成形されモールド部１Ｂを形成している。図２において、誘導電動機は、図１に示す固定子１と、たとえば、アルミダイカストからなるハウジングフレーム２と、エンドブラケット３と、軸受４と、回転軸５と、回転子６と、エンドリング７と、内部冷却用ファンとなる羽根８とから構成されている。
【００１２】図２に示すように、図１に示したモールド部１Ｂを有する固定子１は、ハウジングフレーム２に、たとえば、焼き嵌め等によって嵌合される。予め固定子コイルエンド１Ｂが固定子鉄心１Ａの周面と同じ高さにモールドされている固定子１をハウジングフレーム２に嵌合することによって、従来、接触していなかった固定子１のモールドされた固定子コイルエンド１Ｂは、ハウジングフレーム２と接触する。したがって、回転電機内部で発生した熱は、固定子鉄心１Ａからだけでなく、固定子コイルエンド１Ｂからも、図２における矢印９のように、熱伝達の悪い空気の層を通すことなく、より効率良くハウジングフレーム２に伝わり、放熱することができる。
【００１３】鉄製のハウジングフレーム２は、同じく鉄製である固定子鉄心１Ａとその熱膨張係数はほとんど同じであり、運転時の発熱によりハウジングフレーム２が膨張しても固定子鉄心１Ａとの接触面に大きな変化はない。厳密に言えば、固定子鉄心１Ａの外周とハウジングフレーム２の内周は、完全に密着しているわけではなく、加工上の誤差などにより微小な隙間が存在している。そのため、ハウジングフレーム２の材質を鉄からアルミニウムのダイカストとした場合、その線膨張係数は、たとえば、ＡＤＣ１２の場合２．１×１／１０5（１／Ｋ）で鉄材の１．０〜１．３×１／１０5（１／Ｋ）の約２倍であり、この微小な隙間が運転時の熱膨張により拡大し、放熱性能を悪化させてしまう。
【００１４】しかし、本発明によれば、固定子コイルエンド１Ｂは、ハウジングフレーム２に接触するように予めモールド成形されているので、モールド樹脂の線膨張係数をハウジングフレーム２と同じにしておけば、上述のような問題は解決される。例えば、モールド樹脂に、線膨張係数がＡＤＣ１２とほとんど同じポリエステル系レジン（商品番号＝ＢＭＣ１５５１：線膨張係数＝２．０×１／１０5（１／Ｋ））などを使用すれば、固定子コイルエンド１Ｂとハウジングフレーム２は、常に最適の状態で接触しており、放熱性能を悪化させることなく運転することができる。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、モールド成形された固定子コイルエンドの周面を、固定子鉄心の周面と同じ高さになるように円筒形にモールド成形して、ハウジングフレームに固定子を嵌合することで、回転電機内部の放熱性能を向上させることができた。さらに、本発明によれば、回転電機内部の放熱性能を向上させたことにより、回転電機を小型化することができた。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
【識別番号】０００２３３２１７
【氏名又は名称】日立京葉エンジニアリング株式会社
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| 【出願日】 |
平成８年（１９９６）９月２０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】沼形 義彰 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１０−９８８４４ |
| 【公開日】 |
平成１０年（１９９８）４月１４日 |
| 【出願番号】 |
特願平８−２４９８１５ |
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