特開 2023-163371 ステータおよびキャンドモータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023163371

(43)【公開日】2023-11-10

(54)【発明の名称】ステータおよびキャンドモータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/487 20060101AFI20231102BHJP

   H02K 3/34 20060101ALI20231102BHJP

【ＦＩ】

H02K3/487

H02K3/34 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022074248

(22)【出願日】2022-04-28

(71)【出願人】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100118500

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 哲也

(74)【代理人】

【識別番号】100091498

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 勇

(74)【代理人】

【識別番号】100174089

【弁理士】

【氏名又は名称】郷戸 学

(74)【代理人】

【識別番号】100186749

【弁理士】

【氏名又は名称】金沢 充博

(72)【発明者】

【氏名】黒沼 隆行

【テーマコード（参考）】

5H604

【Ｆターム（参考）】

5H604AA05

5H604BB01

5H604BB03

5H604BB14

5H604CC01

5H604CC05

5H604CC15

5H604DA14

5H604DA25

5H604DB02

5H604DB03

5H604DB15

5H604DB28

5H604PB03

5H604PE07

5H604QA01

5H604QC01

5H604QC02

5H604QC09

(57)【要約】

【課題】ポッティング材の、スロット開口部からのはみ出しを防止することができるステータが提供される。
【解決手段】ステータコア１５と、巻線２６と、ポッティング材２７と、スロット開口部２５を塞ぐスペーサ３２と、を備えるステータ４が提供される。スペーサ３２は、絶縁材料から構成されており、かつポッティング材２７よりも低い線膨張係数を有している。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

スロット開口部を有するステータコアと、
前記ステータコアに装着された巻線と、
前記ステータコアのステータ室に封入されたポッティング材と、
前記スロット開口部を塞ぐスペーサと、を備え、
前記スペーサは、絶縁材料から構成されており、かつ前記ポッティング材よりも低い線膨張係数を有している、ステータ。

【請求項2】

前記ステータは、前記スペーサに隣接し、かつ前記巻線に接触するクサビを備えている、請求項１に記載のステータ。

【請求項3】

前記スペーサおよび前記クサビは、一体成形部材であり、
前記スペーサは、前記クサビから前記スロット開口部に向かって延びている、請求項２に記載のステータ。

【請求項4】

前記スペーサは、スポンジから構成されている、請求項１に記載のステータ。

【請求項5】

主軸と、
前記主軸に固定されたロータと、
前記ロータを取り囲むキャンと、
前記キャンの外周面に接触する、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のステータと、を備える、キャンドモータ。

【請求項6】

前記キャンおよび前記スペーサは、一体成形部材である、請求項５に記載のキャンドモータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステータおよびキャンドモータに関する。

【背景技術】

【0002】

巻線をステータコアに装着したステータが知られている。発熱、騒音、絶縁などの対策として、樹脂から構成されたポッティング材をステータコアに形成されたステータ室に封入する場合がある。この場合、ステータコアの内周面に形成されたスロット開口部（すなわち、ステータコアに設けられた複数のティースの間の隙間）は、ポッティング材で埋められている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６１－１３５３４３号公報

【特許文献2】実全昭５２－４０９０８号公報

【特許文献3】特開昭５２－７２４０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ポッティング材は、金属と比較して、一般的に大きな線膨張係数を有している。したがって、巻線の発熱による温度上昇に伴い、ステータ室に封入されたポッティング材が膨張し、結果として、ポッティング材は、スロット開口部からステータの内周側に向かってはみ出してしまうおそれがある。

【0005】

一般的なモータの場合、ステータの内周側には、ロータが配置されている。したがって、ポッティング材がスロット開口部からはみ出してしまうと、ポッティング材がロータに接触してしまうおそれがある。キャンドモータの場合、ステータの内周側には、円筒状のキャンが配置されている。したがって、ポッティング材がスロット開口部からはみ出してしまうと、キャンはポッティング材の押し付け力を受けてしまい、結果として、キャンが内側に変形してしまうおそれがある。

【0006】

そこで、本発明は、ポッティング材の、スロット開口部からのはみ出しを防止することができるステータおよびキャンドモータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一態様では、スロット開口部を有するステータコアと、前記ステータコアに装着された巻線と、前記ステータコアのステータ室に封入されたポッティング材と、前記スロット開口部を塞ぐスペーサと、を備えるステータが提供される。前記スペーサは、絶縁材料から構成されており、かつ前記ポッティング材よりも低い線膨張係数を有している。

【0008】

一態様では、前記ステータは、前記スペーサに隣接し、かつ前記巻線に接触するクサビを備えている。
一態様では、前記スペーサおよび前記クサビは、一体成形部材であり、前記スペーサは、前記クサビから前記スロット開口部に向かって延びている。
一態様では、前記スペーサは、スポンジから構成されている。

【0009】

一態様では、主軸と、前記主軸に固定されたロータと、前記ロータを取り囲むキャンと、前記キャンの外周面に接触する、上記ステータと、を備える、キャンドモータが提供される。

【0010】

一態様では、前記キャンおよび前記スペーサは、一体成形部材である。

【発明の効果】

【0011】

スペーサは、スロット開口部を塞ぐように構成されているため、ポッティング材の、スロット開口部からのはみ出しを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】回転機械の一実施形態を示す図である。

【図2】図１に示す回転機械の拡大図である。

【図3】スペーサアッセンブリを示す斜視図である。

【図4】一体的に構成されたキャンおよびスペーサを示す図である。

【図5】スペーサの他の実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下で説明する図面において、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

【0014】

図１は、回転機械の一実施形態を示す図である。図２は、図１に示す回転機械の拡大図である。図１に示すように、回転機械１は、主軸２と、主軸２に固定されたロータ３と、ロータ３を取り囲むキャン４１と、ロータ３の周囲に配置され、かつキャン４１の外周面に接触するステータ４と、ステータ４の周囲に配置された筒状のフレーム５と、を備えている。本実施形態では、回転機械１は、キャンドモータであるが、一実施形態では、回転機械１は、キャンドモータ以外のモータであってもよく、発電機であってもよい。

【0015】

一実施形態では、回転機械１は液体を移送するポンプに連結されてもよい。図示しないが、ポンプは、羽根車と、羽根車が固定された回転軸と、羽根車が収容されたポンプケーシングと、を備えている。この回転軸は、回転機械１の主軸２に連結され、回転機械１の駆動によって、主軸２とともに回転軸および羽根車が回転する。このようなポンプおよび回転機械１の組み合わせはポンプ装置と呼ばれる。

【0016】

ステータ４は、フレーム５の半径方向内側に配置されており、ロータ３と同心状に配置されている。ロータ３はステータ４の半径方向内側に回転可能に配置されている。ロータ３とステータ４との間には、ロータ３の回転を許容するための隙間が形成されており、キャン４１は、この隙間に配置されている。

【0017】

ロータ３は、主軸２と同心状であり、主軸２の軸方向と平行に延びている。ロータ３は、ステータ４に発生する回転磁界によって回転し、ロータ３とともに主軸２が回転する。

【0018】

図２に示すように、ステータ４は、スロット開口部２５を有するステータコア１５と、ステータコア１５に装着された複数の巻線（線材）２６と、を備えている。ステータコア１５は、フレーム５の内面に固定された円筒状の円筒部２１と、円筒部２１の半径方向内側に配置された複数の（本実施形態では６つの）ティース２２と、を備えている。円筒部２１およびティース２２は主軸２およびロータ３と同心状に配置されている。ティース２２は、その先端部分に形成された幅広部２２ａを有しており、スロット開口部２５は、互いに隣接する幅広部２２ａの間に形成されている。

【0019】

ステータコア１５は、互いに隣接するティース２２の間に形成されたステータ室２４を有しており、ステータ室２４はスロット開口部２５に接続されている。巻線２６および絶縁紙３５（図２参照）はステータ室２４に配置されている。ステータ４は、ステータ室２４に封入されたポッティング材２７を備えている。ポッティング材２７は、発熱、騒音、絶縁対策として配置されており、ステータコア１５および巻線２６に密着している。

【0020】

図１および図２に示すように、ステータ４は、スロット開口部２５を塞ぐスペーサ３２を備えている。スペーサ３２は、キャン４１の外周面に沿うように、円弧形状を有する内面３２ａを有しており（図２参照）、スペーサ３２の内面３２ａは、キャン４１に接触している。スペーサ３２は、絶縁材料から構成されており、かつポッティング材２７よりも低い線膨張係数を有している。

【0021】

本実施形態によれば、スペーサ３２をスロット開口部２５に配置することにより、ポッティング材２７をスロット開口部２５から排除することができる。したがって、ステータ室２４内のポッティング材２７が膨張したとしても、スロット開口部２５にはポッティング材２７が存在していないため、ステータ４は、ポッティング材２７の、スロット開口部２５からのはみ出しを防止することができる。結果として、ポッティング材２７の押し付け力に起因するキャン４１の変形を防止することができる。回転機械１がキャン４１を備えていない場合であっても、本実施形態によれば、ポッティング材２７の、ロータ３との接触を防止することができる。

【0022】

スペーサ３２は、巻線２６の発熱の影響と、ポッティング材２７の膨張の影響と、を受けるため、耐熱性および機械強度を有していることが望ましい。スペーサ３２として、熱可塑性樹脂（または熱硬化性樹脂）の一例である、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂を挙げることができる。

【0023】

図１および図２に示す実施形態では、ステータ４は、スペーサ３２に隣接し、かつ巻線２６の姿勢を維持するクサビ３１を備えている。クサビ３１は、絶縁機能を有しており、巻線２６に接触している。スペーサ３２およびクサビ３１は、一体成形部材であり、これらスペーサ３２およびクサビ３１の組み合わせは、スペーサアッセンブリ３０である。一実施形態では、ステータ４の構成に応じて、ステータ４は、クサビ３１を備えていなくてもよい。例えば、巻線２６が樹脂などの絶縁材から構成されたボビンに巻き付けられている場合、ステータ４は、クサビ３１を備えていなくてもよい。

【0024】

図３は、スペーサアッセンブリを示す斜視図である。図３に示すように、クサビ３１は、ティース２２の幅広部２２ａで支持可能な板形状を有しており、スペーサ３２は、クサビ３１からスロット開口部２５に向かって凸状に延びている。クサビ３１は、ステータコア１５の積層方向に延びる長方形状を有しており、スペーサ３２もクサビ３１と同様に長方形状を有している。

【0025】

図４は、一体的に構成されたキャンおよびスペーサを示す図である。図４に示すように、キャンドモータとしての回転機械１は、互いに一体的に構成されたキャン５１およびスペーサ５２を備えてもよい。これらキャン５１およびスペーサ５２の組み合わせは、スペーサアッセンブリ５０である。スペーサアッセンブリ５０は、円筒状のキャン５１の外周面から外側に向かって凸状に延びるスペーサ５２を備えている。スペーサアッセンブリ５０をステータ４に装着したとき、スペーサ５２は、スロット開口部２５を塞ぐように構成されている。キャン５１およびスペーサ５２は、一体成形部材であり、例えば、樹脂成形などの方法により製造される。

【0026】

図５は、スペーサの他の実施形態を示す図である。本実施形態において、上述した実施形態と同様の構成は、同一の符号を付して、詳細な説明を省略する。図５に示すように、ステータ４は、スポンジから構成されたスペーサ６２を備えてもよい。本実施形態では、スポンジ状のスペーサ６２は、クサビ３１とは別部材から構成されている。一実施形態では、ステータ４は、クサビ３１を備えておらず、スペーサ６２のみを備える構造を有してもよい。

【0027】

スペーサ６２の一例として、シリコン製の耐熱スポンジを挙げることができる。スペーサ６２は、柔軟な形状を有しており、スロット開口部２５に挿入される。スロット開口部２５に挿入されたスペーサ６２は、ポッティング材２７の、スロット開口部２５への侵入を防止するとともに、ポッティング材２７の膨張を吸収することができる。

【0028】

これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。

【符号の説明】

【0029】

１ 回転機械
２ 主軸
３ ロータ
４ ステータ
５ フレーム
１５ ステータコア
２１ 円筒部
２２ ティース
２２ａ 幅広部
２４ ステータ室
２５ スロット開口部
２６ 巻線
２７ ポッティング材
３０ スペーサアッセンブリ
３１ クサビ
３２ スペーサ
３２ａ 内面
３５ 絶縁紙
４１ キャン
５０ スペーサアッセンブリ
５１ キャン
５２ スペーサ
６２ スペーサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】