特許 5942585 電動機及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5942585

(24)【登録日】2016年6月3日

(45)【発行日】2016年6月29日

(54)【発明の名称】電動機及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/44 20060101AFI20160616BHJP

【ＦＩ】

   H02K3/44 B

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-112302(P2012-112302)

(22)【出願日】2012年5月16日

(65)【公開番号】特開2013-240215(P2013-240215A)

(43)【公開日】2013年11月28日

【審査請求日】2015年3月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000246273

【氏名又は名称】コベルコ建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100109058

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 敏郎

(72)【発明者】

【氏名】中住 晃

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 誠司

(72)【発明者】

【氏名】小岩井 一茂

(72)【発明者】

【氏名】唐田 良輝

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 洋一郎

【審査官】 宮地 将斗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１９３７６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２７９２２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ ３／３０−３／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機シャフトを中心として回転するロータと、
このロータの外周に配置され、コイルエンドを有するステータと、
上記ステータを収容するケーシングと、
上記ステータの上記コイルエンドに接続され、上記ケーシングの外部に導出されるリード線と、
伝熱性及び電気絶縁性を備えた合成樹脂材料からなり、少なくとも上記コイルエンドを覆う状態で上記ケーシング内に注入された封止剤と、
上記封止剤が注入される封止空間を封止剤が注入されない非封止空間に対して区画するとともに、貫通穴が設けられた隔壁と、
上記貫通穴を塞ぐプラグと、を具備し、
上記プラグは、弾力性に富む材料によって、上記封止空間側から非封止空間側に向かって先すぼまりとなるテーパ状でかつ中心部にリード線通し穴を備えた筒状に形成され、上記リード線が上記リード線通し穴に通されかつ上記テーパ状のプラグの大径側が上記封止空間に位置する状態で上記貫通穴に嵌め込まれていることを特徴とする電動機。

【請求項2】

上記隔壁は、弾力性を備えた材料からなることを特徴とする請求項１記載の電動機。

【請求項3】

上記隔壁の貫通穴は、上記封止空間側から非封止空間側に向かって先すぼまりとなる、上記プラグに対応するテーパ状であることを特徴とする請求項１または２記載の電動機。

【請求項4】

上記隔壁は上記ケーシングの周壁の一部に設けられ、上記電動機は、上記非封止空間としての空洞部をケーシング外周に形成するように上記隔壁の外周に設けられる端子台取付部と、この端子台取付部に設けられて上記リード線と外部配線とを接続する端子台と、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動機。

【請求項5】

電動機シャフトを中心として回転するロータと、このロータの外周に配置されたステータがケーシング内に収容され、上記ステータのコイルエンドに接続されたリード線が上記ケーシングの外部に導出されるとともに、上記ケーシング内に伝熱性及び電気絶縁性を備えた合成樹脂材料からなる封止剤が、少なくとも上記コイルエンドを覆う状態で注入される電動機の製造方法において、上記封止剤が注入される封止空間を封止剤が注入されない非封止空間に対して区画する隔壁を設けるとともに、この隔壁に、上記封止空間側から上記非封止空間側に向かって先すぼまりとなるテーパ状の貫通穴を設け、弾力性に富む材料によって上記貫通穴に対応するテーパ状でかつ中心部にリード線通し穴を備えた筒状に形成されたプラグを、上記リード線が上記リード線通し穴に通されかつ上記大径側が上記封止空間に位置する状態で上記貫通穴に嵌め込み、この状態で上記封止剤を上記封止空間に注入することを特徴とする電動機の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はコイルエンドを含むステータ全体またはステータの一部が封止剤でモールドされる電動機及びその製造方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

電動機は、図６に示すように電動機シャフト１を中心として回転するロータ２と、このロータ２の外周に配置されたステータ３がケーシング４に収容され、このケーシング４の軸方向の一端にカバー５が装着されて構成される。

【0003】

ここでは、ショベルの旋回電動機のように電動機シャフト１が鉛直となる縦置き姿勢で設置される電動機を例にとっている。

【0004】

以下、これを前提として、図６に示す従来技術、及び後述する本発明の実施形態において、この電動機の軸方向を上下方向として説明する。また、図の上側、下側をそのまま電動機の「上部(または上側)」、「下部(または下側)」として表記する。

【0005】

また、この明細書において「電動機」とは、電動機と同一原理の発電機及び発電電動機を含むものとする。

【0006】

カバー５は、ケーシング４の上端面に図示しないボルトによって取付けられ、電動機シャフト１の上部がこのカバー５に、下部がケーシング４の下部にそれぞれ軸受６，７を介して回転自在に支持される。

【0007】

ステータ３は、電磁鋼板を積層して成るステータコア８と、このステータコア８に上下方向(電動機シャフトの軸方向。以下、電動機軸方向という場合がある)に巻装されたステータコイル９とによって構成される。

【0008】

ステータコイル９は、上下両側の折り返し部分であるコイルエンド９ａがステータコア８の軸方向両端面から電動機軸方向に突出する状態で巻装される。

【0009】

このコイル巻装後、ステータ３がケーシング４内に挿入され、ケーシング４を受け型(下型)として、上型から封止剤(電気絶縁性と伝熱性を備えた不飽和ポリエステル等の合成樹脂材料)１０が注入・充填される。

【0010】

これにより、ステータ３全体またはコイルエンド９ａを含むステータ一部が封止剤１０で覆われ、ステータ３からケーシング４への伝熱性が高められる(特許文献１参照)。

【0011】

この場合、封止材料は、ステータコイル間等、封止が必要な部分に確実に浸透するように一定の圧力をかけて注入される。

【0012】

この電動機において、コイルエンド９ａには、外部配線とステータコイル９とをつなぐための図示しないリード線が接続され、このリード線が、ケーシング周壁に設けられた貫通穴を通って外部に取り出され、ケーシング外周壁に設けられた端子台に接続される。

【0013】

このリード線の取り出し構造として、特許文献２に示されているように貫通穴にシール部材(グロメット)を詰め、このシール部材の中心部に設けられたリード線通し穴にリード線を通す構造をとるのが一般的である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特開２００２−１２５３３７号公報

【特許文献2】特開２００２−１６５４０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

ところが、上記リード線取り出し構造をとると、封止剤注入時に封止剤１０が、その注入圧力(流動圧力)によってシール部材のリード線通し穴、またはシール部材と貫通穴周面の間から外部に漏れ出す可能性があった。

【0016】

この封止剤の漏洩が生じると、注入圧力が低下してステータ封止効果が低くなるとともに、端子台に封止剤が入り込み、電気絶縁性が低下する等の問題が生じる。

【0017】

そこで本発明は、リード線取り出し部分からの封止剤の漏洩を防止することができる電動機及びその製造方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0018】

上記課題を解決する手段として、本発明に係る電動機は、電動機シャフトを中心として回転するロータと、このロータの外周に配置され、コイルエンドを有するステータと、上記ステータを収容するケーシングと、上記ステータの上記コイルエンドに接続され、上記ケーシングの外部に導出されるリード線と、伝熱性及び電気絶縁性を備えた合成樹脂材料からなり、少なくとも上記コイルエンドを覆う状態で上記ケーシング内に注入された封止剤と、上記封止剤が注入される封止空間を封止剤が注入されない非封止空間に対して区画するとともに、貫通穴が設けられた隔壁と、上記貫通穴を塞ぐプラグと、を具備する。上記プラグは、弾力性に富む材料によって、上記封止空間側から非封止空間側に向かって先すぼまりとなるテーパ状でかつ中心部にリード線通し穴を備えた筒状に形成され、上記リード線が上記リード線通し穴に通されかつ上記テーパ状のプラグの大径側が上記封止空間に位置する状態で上記貫通穴に嵌め込まれている。

【0019】

また、本発明に係る電動機の製造方法は、電動機シャフトを中心として回転するロータと、このロータの外周に配置されたステータがケーシング内に収容され、上記ステータのコイルエンドに接続されたリード線が上記ケーシングの外部に導出されるとともに、上記ケーシング内に伝熱性及び電気絶縁性を備えた合成樹脂材料からなる封止剤が、少なくとも上記コイルエンドを覆う状態で注入される電動機の製造方法において、上記封止剤が注入される封止空間を封止剤が注入されない非封止空間に対して区画する隔壁を設けるとともに、この隔壁に、上記封止空間側から上記非封止空間側に向かって先すぼまりとなるテーパ状の貫通穴を設け、弾力性に富む材料によって上記貫通穴に対応するテーパ状でかつ中心部にリード線通し穴を備えた筒状に形成されたプラグを、上記リード線が上記リード線通し穴に通されかつ上記大径側が上記封止空間に位置する状態で上記貫通穴に嵌め込み、この状態で上記封止剤を上記封止空間に注入するものである。

【0020】

この電動機及びその製造方法によれば、隔壁の貫通穴に嵌め込んだプラグが、封止剤の注入圧力によって貫通穴に押し込まれ、テーパ面の作用によって貫通穴周面に密着するととともに、その反力により縮径方向に弾性変形してリード線通し穴が閉塞されるため、リード線取り出し部分からの封止剤の漏れ出しを防止することができる。

【0021】

本発明において、上記隔壁は弾力性を備えた材料からなるのが望ましい。

【0022】

この構成によれば、プラグと隔壁の双方の弾力により、上記密着力とリード線通し穴の閉塞力がともに強くなるため、封止剤の漏れ防止効果が一層高いものとなる。

【0023】

また本発明においては、上記隔壁の貫通穴が、上記封止空間側から非封止空間側に向かって先すぼまりとなる、上記プラグに対応するテーパ状であるのが望ましい。

【0024】

この構成によると、テーパ面による上記密着力とプラグの縮径方向の力がプラグ全長部分で働くため、封止剤の漏れ防止効果をさらに高めることができる。

【0025】

一方、本発明において、上記隔壁が上記ケーシングの周壁の一部に設けられるとともに、上記電動機が、上記非封止空間としての空洞部をケーシング外周に形成するように上記隔壁の外周に設けられる端子台取付部と、この端子台取付部に設けられて上記リード線と外部配線とを接続する端子台と、をさらに備えるのが望ましい。

【0026】

このように、リード線の取り出し部分と端子台の間に空洞部、すなわち電気絶縁性の高い空気層を確保することにより、万一、封止剤注入初期等に封止剤がリード線取り出し部分から漏れ出た場合でも、漏れ出た封止剤が端子台に到達して電気絶縁性が低下するおそれがない。

【発明の効果】

【0027】

本発明によると、リード線取り出し部分からの封止剤の漏洩を防止し、確実なステータ封止効果と端子台の電気絶縁性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の第１実施形態に係る電動機の断面図である。

【図2】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図3】(ａ)は封止剤注入前、(ｂ)は注入後における図１の丸囲い部分の拡大図である。

【図4】隔壁とプラグの斜視図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係る電動機の断面図である。

【図6】従来の電動機の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

本発明の実施形態を図１〜図５によって説明する。

【0030】

実施形態は、背景技術の説明に合わせて、ショベルの旋回電動機のように電動機シャフトが鉛直となる縦置き姿勢で設置される電動機を適用対象としている。

【0031】

実施形態に係る電動機において、次の点は図６に示す従来技術と同じである。

【0032】

(ｉ) 電動機シャフト１１を中心として回転するロータ１２と、このロータ１２の外周に配置されたステータ１３がケーシング１４に収容され、このケーシング１４の軸方向の一端にカバー１５が装着される点。

【0033】

(ｉｉ) カバー１５は、ケーシング１４の上端面に図示しないボルトによって取付けられ、電動機シャフト１１の上部がこのカバー１５に、下部がケーシング１４の下部にそれぞれ軸受１６，１７を介して回転自在に支持される点。

【0034】

(ｉｉｉ) ステータ１３は、電磁鋼板を積層して成るステータコア１８と、このステータコア１８に上下方向に巻装されたステータコイル１９とによって構成される点。

【0035】

(ｉｖ) ステータコイル１９は、上下両側の折り返し部分であるコイルエンド１９ａがステータコア１８の軸方向両端面から電動機軸方向に突出する状態で巻装され、ステータ全体または両側コイルエンド１９ａを含むステータ一部が、電気絶縁性と伝熱性を備えた不飽和ポリエステル等の合成樹脂からなる封止剤２０で覆われる点。

【0036】

第１実施形態(図１〜図４参照)
第１実施形態においては、ケーシング１４の周壁上部が一部切り欠かれ、シリコンゴム等の弾力性に富む材料によって厚肉の四角板状に形成され隔壁２１が、この切り欠き部分を埋める状態で、かつ、封止剤２０が注入される封止空間(ケーシング内の空間)Ｓ１を封止剤２０注入されない非封止空間(ケーシング外の空間)に対して区画する状態で設けられている。

【0037】

この隔壁２１には、上下方向の中心部に複数(図例では三つ)の貫通穴２２が水平方向に間隔を置いて設けられている。

【0038】

各貫通穴２２は、封止空間Ｓ１側から非封止空間側に向かって先すぼまりとなるテーパ穴として形成され、この各貫通穴２２がそれぞれプラグ２３によって閉塞される。

【0039】

各プラグ２３は、隔壁２１と同様にシリコンゴム等の弾力性に富む材料により、封止空間Ｓ１側から非封止空間側に向かって貫通穴２２と同じ角度で先すぼまりとなるテーパ状(円錐台形)で、かつ、中心部にリード線通し穴２４を備えた筒状に形成されている。

【0040】

一方、上側のコイルエンド１９ａに接続された複数本(図例では三本)リード線２５が、プラグ２３のリード線通し穴２４に通される。

【0041】

また、ケーシング１４における隔壁２１の外周側に、底壁と三方の側壁を備えた端子台取付部２６が、非封止空間としての空洞部Ｓ２をケーシング外周に形成する状態で設けられている。

【0042】

この端子台取付部２６の底壁に端子台２７が取付けられ、リード線２５と外部配線２８がこの端子台２７で接続される。

【0043】

組立手順は次の通りである。

【0044】

(Ｉ) ステータコア１８にステータコイル１９を巻装してステータ１３を構成した後、このステータ１３を、予め隔壁２１が取付けられたケーシング１４内の所定位置に挿入する。

【0045】

(ＩＩ) 図３(ａ)に示すように、リード線２５をプラグ２３のリード線通し穴２４に通した状態でプラグ２３を隔壁２１の貫通穴２２に嵌め込む。

【0046】

(ＩＩＩ) ケーシング１４を下型としてケーシング上面に上型(注入型)をセットし、図３(ｂ)に示すように封止剤２０をこの上型からケーシング１４内に注入する。

【0047】

このとき、封止剤２０の注入(流動)圧力によってプラグ２３が貫通穴２２に押し込まれ、テーパ面の作用によって貫通穴周面に密着するととともに、その反力により縮径方向に弾性変形してリード線通し穴２４が閉塞される。

【0048】

これにより、リード線通し穴２４からの封止剤２０の漏れ出しが防止される。

【0049】

この場合、
１) プラグ２３と隔壁２１の双方の弾力が上記密着力及びリード線通し穴２４を閉塞する力として作用すること、
２) 両者が相対応するテーパ状に形成されているため、テーパ面による密着力と縮径方向の力がプラグ全長部分で働くこと
により、封止剤の漏れ防止効果をさらに高めることができる。

【0050】

一方、リード線２５の取り出し部分と端子台２７の間に空洞部Ｓ２、すなわち電気絶縁性の高い空気層が確保されるため、万一、封止剤注入初期等に封止剤２０が漏れ出た場合でも、漏れ出た封止剤が端子台２７に到達して電気絶縁性が低下するおそれがない。

【0051】

第２実施形態(図５参照)
第１実施形態との相違点のみを説明する。

【0052】

第２実施形態においては、ケーシング１４の底壁が一部切り欠かれて隔壁２１が設けられ、この隔壁２１の貫通穴２２にプラグ２３が嵌め込まれるとともに、下側のコイルエンド１９ａに接続されたリード線２５がプラグ２３のリード線通し穴２４を通ってケーシング外部に導出され、図示しない端子台に接続されている。

【0053】

隔壁２１及びプラグ２３がシリコンゴム等の弾力性に富む材料にて形成される点、貫通穴２２及びプラグ２３が封止空間Ｓ１から非封止空間(ケーシング外部)に向かって先すぼまりのテーパ状に形成される点は第１実施形態と同じである。

【0054】

この第２実施形態によっても、基本的効果として、封止剤２０の注入圧力によりプラグ２３が押し込まれて、プラグ２３と貫通穴周面が密着するとともにリード線通し穴２４が閉塞され、リード線取り出し部分からの封止剤２０の漏れ出しが防止される点は第１実施形態と同じである。

【0055】

他の実施形態
(１) 隔壁２１の貫通穴２２を全長部分で同径の直穴とし、これにテーパ状のプラグ２３を嵌め込む構成をとってもよい。

【0056】

(２) 隔壁２１を、弾力性を持たない(あるいは低い)金属等にて形成し、プラグ２３をそれ自身のみの弾力と封止剤注入圧力によって縮径方向に弾性変形させるようにしてもよい。

【0057】

この場合、ケーシング１４の周壁一部そのものを隔壁２１として貫通穴２２を設けてもよい。

【0058】

(３) 本発明は、縦置き配置される電動機に限らず、横置き配置される電動機にも、また前記のように同一原理の発電機及び発電電動機にも上記同様に適用することができる。

【符号の説明】

【0059】

１１ 電動機シャフト
１２ ロータ
１３ ステータ
１４ ケーシング
１８ ステータコア
１９ ステータコイル
１９ａ コイルエンド
Ｓ１ 封止空間
Ｓ２ 空洞部
２０ 封止剤
２１ 隔壁
２２ 貫通穴
２３ プラグ
２４ リード線通し穴
２５ リード線
２６ 端子台取付部
２７ 端子台
２８ 外部配線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】