特許 7654412 電動機

(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】

(24)【登録日】2025-03-24

(45)【発行日】2025-04-01

(54)【発明の名称】電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 5/10 20060101AFI20250325BHJP

   B05D 7/14 20060101ALI20250325BHJP

   B05D 7/24 20060101ALI20250325BHJP

   H05K 5/02 20060101ALI20250325BHJP

   H01F 30/10 20060101ALI20250325BHJP

   H01F 41/00 20060101ALI20250325BHJP

   H01F 27/02 20060101ALI20250325BHJP

   H02K 15/14 20250101ALI20250325BHJP

【ＦＩ】

H02K5/10

B05D7/14 P

B05D7/24 302T

H05K5/02 L

H01F30/10 Z

H01F41/00 B

H01F27/02 Z

H01F30/10 S

H02K15/14

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021008498

(22)【出願日】2021-01-22

(65)【公開番号】P2022112636

(43)【公開日】2022-08-03

【審査請求日】2023-12-11

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000203977

【氏名又は名称】日鉄テックスエンジ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090273

【弁理士】

【氏名又は名称】國分 孝悦

(72)【発明者】

【氏名】松坂 一志

(72)【発明者】

【氏名】岡林 清志

(72)【発明者】

【氏名】能登 宏

(72)【発明者】

【氏名】増田 匡一

(72)【発明者】

【氏名】加藤 直哉

(72)【発明者】

【氏名】相馬 祐介

【審査官】保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－０４９２８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０２４４０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２８８３５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２０１４７２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｄ１／００－７／２６

Ｈ０１Ｆ２７／００－２７／０６

３０／００－３８／１２

３８／１６

４１／００－４１／０４

４１／０８

４１／１０

Ｈ０２Ｋ５／００－５／２６

１５／００－１５／０２

１５／０４－１５／１６

Ｈ０５Ｋ５／００－５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機であって、
金属製の筐体を有する電動機本体と、前記電動機本体に設けられた出力軸とを備え、
前記筐体は、固定子を収納する略筒状のハウジングと、前記ハウジングの端部に設けられ、前記出力軸を挿通、支持するカバーとを備え、
前記筐体の表面及び前記筐体に設けられたフィンの表面にポリウレア層が設けられることを特徴とする電動機。

【請求項2】

前記ポリウレア層は、前記ハウジングと前記カバーとの継ぎ目を覆うように設けられることを特徴とする請求項１に記載の電動機。

【請求項3】

前記出力軸の表面にはポリウレア層が設けられていないことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機。

【請求項4】

前記筐体に固定台が設けられており、
前記固定台を含む前記筐体の表面に前記ポリウレア層が設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動機。

【請求項5】

製鉄所の熱延ラインに用いられる電動機であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機に関する。

【背景技術】

【0002】

産業界で使用される電動機や変圧器といった電気機器の設置環境は広範囲に渡り、水、雰囲気ガス、ミスト、粉塵等が存在する環境下で使用されることがある。従来、電気機器の表面塗装は、シンナー系やポリウレタン系が主流であり、その塗膜の厚さや強度、更には伸縮性に課題がある。そのため、水、雰囲気ガス、ミスト、粉塵等の侵入（以下、浸水等という）、粉塵等の衝突、浸食の影響で塗膜が損傷しやすく、錆からの腐食進行が速くなるおそれがある。

【0003】

特許文献１には、液体タンクの補修方法として、塗装部分にプライマーを塗布し、次いで噴射可能な瞬間硬化型樹脂（例えばポリウレア樹脂）を吹付け塗装することが開示されている。
特許文献２には、高温材料を移動させるための電磁リフタにおいて、コイルが、例えばポリウレアまたは他の同等の樹脂などの防水製品によるスプレー塗装によって外側および内側から絶縁されることが開示されている。
特許文献３には、ＣＮＴ塗布型融雪・凍結防止用平面状ヒーターにおいて、保護塗料であるポリウレタン－ポリウレア樹脂を塗装することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１７－１０１５２７号公報

【文献】特表２０１７－５１９７０１号公報

【文献】特開２０１９－１２５４８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１乃至３はいずれも、電動機又は変圧器である電気機器において浸水等、粉塵等の衝突、腐食、錆への対策を採るものではない。

【0006】

本発明は、電動機における防水、防塵、防食、防錆の効果を高めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の電動機は、金属製の筐体を有する電動機本体と、前記電動機本体に設けられた出力軸とを備え、前記筐体は、固定子を収納する略筒状のハウジングと、前記ハウジングの端部に設けられ、前記出力軸を挿通、支持するカバーとを備え、前記筐体の表面及び前記筐体に設けられたフィンの表面にポリウレア層が設けられることを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、電動機における防水、防塵、防食、防錆の効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る電動機を示す図である。

【図2】各種塗装の伸び率と引張り強さとの関係の例を示す特性図である。

【図3】ポリウレア層の密着性について説明するための図である。

【図4】実施形態に係る別のタイプの電動機を示す図である。

【図5】間欠運転時の塗膜の温度変化の例を示す特性図である。

【図6】電動機内のコイルカバーの腐食穿孔の補修のためにポリウレアを塗布する例を説明するための図である。

【図7】実施形態に係る変圧器を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
［第1の実施形態］
図１に、実施形態に係る電気機器である電動機１００を示す。本実施形態では、製鉄所において常に水を浴びて運転している熱延ラインに用いられる電動機１００を対象とする。既述したように、水、雰囲気ガス、ミスト、粉塵等が存在する環境下で使用される電動機１００では、浸水等、粉塵等の衝突、浸食の影響で塗膜が損傷しやすく、錆からの腐食進行が速いという課題がある。また、電動機１００に継ぎ目や孔がある場合には、浸水等しやすくなる。

【0011】

そこで、本実施形態では、以下に詳述するように、電動機１００の電動機本体１０１の筐体１０１ａの表面にポリウレア層１０６を設ける。

【0012】

図１に示すように、電動機１００は、鋼板等からなる金属製の筐体１０１ａを有する電動機本体１０１と、電動機本体１０１に設けられた出力軸１０２とを備える。筐体１０１ａは、固定子を収納する略筒状のハウジング１０３と、ハウジング１０３の両端に着脱自在に設けられ、出力軸１０２を挿通、支持するカバー１０４とを備え、全体として略円柱形状を有する。また、ハウジング１０３の下部には、電動機１００を固定するための固定台１０５が設けられる。

【0013】

このような電動機１００において、固定台１０５を含む筐体１０１ａの表面に、略一定の厚みのポリウレア層１０６が設けられる。なお、固定台１０５や筐体１０１ａの表面に、後述する継ぎ目１０７や孔と比較して大きな凹凸がある場合、この凹凸に倣うようにして略一定の厚みのポリウレア層１０６が設けられるようにする。
また、筐体１０１ａの表面には、ハウジング１０３とカバー１０４との継ぎ目１０７が形成されるが、ポリウレア層１０６は、継ぎ目１０７を覆うように設けられる。すなわち、ハウジング１０３側のポリウレア層１０６と、カバー１０４側のポリウレア層１０６とが、継ぎ目１０７を跨いで連続的につながるようになっている。なお、ここでは継ぎ目１０７を例としたが、筐体１０１ａの表面に孔がある場合、ポリウレア層１０６が孔を覆うように設けられる。

【0014】

一方、出力軸１０２の表面にはポリウレア層は設けられていない。出力軸１０２は、電動機本体１０１に対して回転するものであり、出力軸１０２の表面に筐体１０１ａ側から連続的につながるポリウレア層があると、出力軸１０２の回転が妨げられることになるからである。なお、電動機本体１０１内の軸受と出力軸１０２との間にはグリスが充填されており、電動機本体１０１と出力軸１０２との間からの浸水等は生じない。

【0015】

ここで、ポリウレアは、イソシアネートとポリアミンの化学変化によって形成された樹脂化合物であり、防水、防塵、防食、防錆に効果を有する。
筐体１０１ａの表面に、ポリウレア層１０６を形成するために、塗装を兼ねてポリウレアを刷毛塗りする。このとき、筐体１０１ａの表面の継ぎ目１０７を覆うようにポリウレアを連続塗布する。なお、筐体１０１ａの表面にポリウレアを刷毛塗りする際に、出力軸１０２をウエスで被覆してポリウレアがつかないようにする等の処置を施してもよい。また、ポリウレアを刷毛塗りするとしたが、吹き付けるようにしてもよい。

【0016】

図２に、各種塗装の伸び率［％］と引張り強さ［ＭＰａ］との関係の例を示す。ポリウレアは、エポキシ樹脂の強い強度（耐久性）とポリウレタンの高い伸び率（弾性）との中間的位置にあり、ポリウレア層は、柔軟性、伸縮性を備えた可撓性の高い物質特性を有する塗膜といえる。

【0017】

また、ポリウレア層は、耐熱温度が－３０℃～１２０℃と幅広く、熱延ラインに用いられる電動機１００への適用にも適している。

【0018】

また、ポリウレア層は、高い密着性を保持することができる。ポリウレア層の密着性を検討した。図３に示すように、直径３０ｍｍの孔３０１を形成した鉄板３０２に、孔３０１を覆って塞ぐかたちでポリウレアを１ｍｍ厚で刷毛塗りし、ポリウレア層３０３を形成した。図３（ａ）に示すように、ポリウレア層３０３が設けられた側から油圧により加圧を行い（以下、外側加圧と呼ぶ）、また、（ｂ）に示すように、ポリウレア層３０３が設けられた側と反対側から油圧による加圧を行った（以下、内側加圧と呼ぶ）。
図３（ｂ）に示す内側加圧では、圧力が高くなると徐々にポリウレア層３０３の膨張が進み、０．２４ＭＰａを境に、図中の点線で囲む領域で剥離が始まって、膨張が一気に加速して接着力を失う結果になった。なお、０．２４ＭＰａ付近までにポリウレア層３０３に膨張が生じても、ポリウレア層３０３の変形量で接着力をカバーし、その後、剥離に繋がっても、高い可撓性によりポリウレア層３０３が破壊することはなかった。
一方、図３（ａ）に示す外側加圧では、ポリウレア層３０３が鉄板３０２に押し付けられるかたちになり、０．７０ＭＰａまで全く膨張せず、高い密着性を保持する結果になった。これより、ポリウレアを塗布する金属面を挟んで一方の側の圧力が他方の側の圧力よりも高くなる状況になる場合、当該金属面の高圧になる側の面にポリウレアを塗布するのが好適である。電動機１００の筐体１０１ａには外圧しかかからないことを考えると、継ぎ目や孔のある筐体１０１ａの表面に防水、防塵、防食、防錆のためのポリウレア層１０６を設けることは有効といえる。

【0019】

以上のように、電動機１００の電動機本体１０１の筐体１０１ａの表面にポリウレア層１０６を設けることにより、防水、防塵、防食、防錆の効果を高めることができる。腐食、錆の発生は、水に限らず粉塵、雰囲気のガス、ミスト（含海水）等でも進行する経験から、多種の環境下でポリウレアを塗布した鉄板を放置した防食、防錆実験を試みた。例えば酸ミスト環境下にポリウレアを塗布した供試鉄板に置き、ポリウレア層に地金まで届く疵をいれて、４カ月放置した。４カ月放置した後、ポリウレア層を剥いで視認したところ、疵まわりに錆の広がりが見られたが、ポリウレア層下での防錆には問題ないがことが確認された。このように、熱延ラインに用いられる電動機１００において、ポリウレア層による防水、防塵対策だけでなく、防食、防錆対策での有効性を確認することができた。

【0020】

なお、新品の電動機に対してポリウレアを塗布することに限られず、使用中の電動機に対してポリウレアを塗布するようにしてもよい。電動機では限界設計による構造の小型薄肉化が進み、補修で耐久力を補完する技術、つまり設置後数年経たないと出ない症状に対する保全技術が期待されている。例えば使用中の電動機の筐体の表面に腐食穿孔がある場合、その補修のためにポリウレアを塗布する。このように腐食穿孔に対して、現場でポリウレアの塗布以外の治工具を必要とせず、腐食欠落部の蓋養生を短工期にて施工することが可能である。

【0021】

また、図１に示す電動機１００は、電動機の一例に過ぎず、電動機の形状やサイズ等は限定されるものではない。
図４に、実施形態に係る別のタイプの電動機４００を示す。なお、図１に示す電動機１００と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。電動機４００では、電動機本体１０１の筐体１０１ａに、冷却のためのフィン４０１が設けられている。この場合、フィン４０１の表面にも、略一定の厚みのポリウレア層１０６が設けられるようにする。フィン４０１の表面にポリウレア層１０６が設けられることにより、例えば自冷風による粉塵等の衝突によるフィン４０１の損傷を防止することができる。

【0022】

ポリウレア塗装の塗膜を１ｍｍとする場合と、従来から使われているエポキシ防蝕塗装の塗膜を０．５ｍｍとする場合とで、電動機の４０分稼働、２０分停止の間欠運転を繰り返し、塗膜の温度変化の追従性を捉えることで熱伝導の差異を確認した。図５に示すように、ポリウレア塗装及びエポキシ防蝕塗装は、間欠運転負荷に即応する格好で温度差なくシンクロしており、熱伝導に大きな差がない結果になった。フィン４０１でも温度推移の傾向は変わらず、熱伝導だけでなく熱放散でも遜色ない知見が得られた。

【0023】

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、電動機１００の電動機本体１０１の筐体１０１ａの表面にポリウレアを塗布する形態を説明したが、他の金属面にポリウレアを塗布するようにしてもよい。
図６を参照して、電動機内のコイルカバーの腐食穿孔の補修のためにポリウレアを塗布する例を説明する。電動機内には、固定子枠６０１で支持される固定子６０２と、出力軸６０３につながる回転子６０４とが設置される。固定子６０２の周囲には、固定子鉄心６０２ａに巻回されたコイル６０２ｂを保護するためのコイルカバー６０５が配置される。

【0024】

コイルカバー６０５に腐食穿孔６０６が生じた場合、その補修のために、腐食穿孔６０６を含む領域に、腐食穿孔６０６を覆って塞ぐかたちでポリウレアを塗布してポリウレア層６０７を形成する。
腐食穿孔６０６が大きい場合（例えば直径３０ｍｍを超えるような場合）、腐食穿孔６０６を当て板６０８で塞いだ状態にしてから、当て板６０８を含む領域にポリウレアを塗布してポリウレア層６０７を形成するようにしてもよい。
なお、コイルカバー６０５を例示したが、電動機内の風向風量調整用の仕切り板等、耐振強度を必要としない部材の腐食穿孔等の補修を目的として、ポリウレアを塗布することが可能である。

【0025】

電動機内のコイルカバーや風向風量調整用の仕切り板等に腐食穿孔が生じた場合、取付状態のままでの補修は手入れ粉や溶接スパッタ等で絶縁物始めとして品質への影響が大きく、また、取り外し新製は工程に影響を与え、補修解体時以外での損傷把握が困難である。そのため、従来の補修では、短工期及び補修周期長期化の実現は厳しい。それに対して、本実施形態のようにポリウレアを塗布する補修により、現場でポリウレアの塗布以外の治工具を必要とせず、腐食欠落部の蓋養生を短工期にて施工することが可能である。

【0026】

［第３の実施形態］
上記実施形態では電動機を対象としたが、本発明を適用可能な電気機器はこれに限られず、例えば変圧器を対象としてもよい。図７に、実施形態に係る電気機器の例である変圧器７００を示す。図７に示すように、変圧器７００は、油入式の変圧器であり、鋼板等からなる金属製の筐体７０１ａを有する変圧器本体７０１と、変圧器本体７０１の側部に接続されたラジエータ７０２と、変圧器本体７０１の上部に接続されたコンサベータ７０３とを備える。

【0027】

このような変圧器７００において、変圧器本体７０１の筐体７０１ａの表面、ラジエータ７０２の表面、コンサベータ７０３の表面に、略一定の厚みのポリウレア層７０４が設けられる。この場合も、筐体７０１ａの表面、ラジエータ７０２の表面、コンサベータ７０３の表面に大きな凹凸があれば、この凹凸に倣うようにして略一定の厚みのポリウレア層７０４が設けられるようにする。また、筐体７０１ａの表面、ラジエータ７０２の表面、コンサベータ７０３の表面に継ぎ目や孔があれば、ポリウレア層７０４は、継ぎ目や孔を覆うように設けられる。

【0028】

以上、本発明を実施形態と共に説明したが、上記実施形態は本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【符号の説明】

【0029】

１００：電動機、１０１：電動機本体、１０１ａ：筐体、１０２：出力軸、１０６：ポリウレア層、１０７：継ぎ目、４０１：フィン、６０５：コイルカバー、６０７：ポリウレア層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】