コイルエンド用熱伝導部材、回転機、及び、回転機の組立方法
【課題】ステータコイルのコイルエンド部をケーシング側に曲げた回転機におけるコイルエンド部からケーシングへの伝熱効率を向上させる構成を実現すること。
【解決手段】ステータコア３の周方向における全周に亘って、コイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａとケーシングとの間に熱伝導部材１５を配置し、ステータコア３をケーシングに挿入して、各コイルエンド１３ａとケーシングに熱伝導部材１５の金属ブロック１９ａと外周絶縁部材２１ａを当接させる。これにより、コイルエンド１３ａどうしの相間絶縁を確保した状態で、絶縁性のモールド樹脂等よりも高い伝熱効率で、コイルエンド１３ａとケーシングとの間を熱伝導部材１５により熱的に接続する。その際、コイルエンド１３ａに熱伝導部材１５を当接させてステータコア３をケーシングに挿入し、コイルエンド部１３の折曲部分１３ｂをケーシング側に折曲したままの形状に保つ。
【解決手段】ステータコア３の周方向における全周に亘って、コイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａとケーシングとの間に熱伝導部材１５を配置し、ステータコア３をケーシングに挿入して、各コイルエンド１３ａとケーシングに熱伝導部材１５の金属ブロック１９ａと外周絶縁部材２１ａを当接させる。これにより、コイルエンド１３ａどうしの相間絶縁を確保した状態で、絶縁性のモールド樹脂等よりも高い伝熱効率で、コイルエンド１３ａとケーシングとの間を熱伝導部材１５により熱的に接続する。その際、コイルエンド１３ａに熱伝導部材１５を当接させてステータコア３をケーシングに挿入し、コイルエンド部１３の折曲部分１３ｂをケーシング側に折曲したままの形状に保つ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコイルのコイルエンドの発熱をケーシングに伝熱する回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機や発電機等のステータコアに巻回されるステータコイルは、ステータコアの端面に形成したスロットから回転軸方向外側に導出されるコイルエンド部を有している。このコイルエンド部は、コア内のコイル部分とは異なりステータコアに接触しないので、通電に伴う発熱をいかに効率的に抜熱するかが重要となる。
【０００３】
コイルエンド部の冷却には、密閉空間内においてコイルエンドにオイル等の冷却媒体を散布する等の方法があるが、オイルフリーの要求がある場合やコイルエンド部に冷却媒体を供給する構造とするのが困難な場合には採用できない。そこで、コイルエンド部を絶縁封止するモールド材として比較的熱伝導率が高い樹脂を用い、モールド材を介してケーシングにコイルエンド部の熱を逃がすことが行われている。
【０００４】
また、ケーシングに筒状の金属リングを挿入してモールド材とモータケースとの間に介在させ、コイルエンド部からケーシングへの伝熱効率を高める提案も行われている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３２６２７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ステータコイルについては、コイルエンド部の根元（ステータコアの端面寄りの部分）を除いた部分をケーシング側に曲げることが行われる。そのようにすることは、モータ全長の短小化によるコストダウンを図る上で有利である。また、高速モータに関しては、モータ全長を短小化することはロータダイナミクスの上でも有利になる。
【０００７】
コイルエンド部をケーシング側に曲げたステータコイルを有する回転機では、ケーシングとコイルエンド部との間隔が狭まることから、それらの間に上述した筒状の金属リングを挿入して伝熱効率を高めることが困難であり、あるいは、挿入できる金属リングの厚さに制約が生じ、伝熱効率の十分な改善効果が見込めなくなる。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ステータコイルのコイルエンド部をケーシング側に曲げた回転機におけるコイルエンド部からケーシングへの伝熱効率を向上させる構成を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材は、
筒状のステータコアの端面から中心軸方向に沿って延出し前記ステータコアの径方向外側に折曲したコイルエンド部の発熱を、前記ステータコアが収容される筒状のケーシングに伝熱するコイルエンド用熱伝導部材において、
前記コイルエンド部の前記中心軸方向に沿って延在する根元部分に当接するコイル側当接部と、
前記ステータコアを前記ケーシングに収容した状態で該ケーシングに当接するケーシング側当接部とを有し、
前記コイル側当接部を内周面とすると共に前記ケーシング側当接部を外周面とし扇形の端面を有する柱状体を構成しており、
前記柱状体は、前記コイルエンド部の相間短絡を防止する絶縁部と、該絶縁部と一体に形成されて絶縁部よりも熱伝導率が高い金属部とを有しており、
前記ステータコアを前記ケーシングに収容した状態で、前記ステータコアの周方向における一部の部分において、前記ケーシングと前記コイルエンド部の前記根元部分との間に配置される、
ことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材によれば、ステータコアをケーシングに収容した状態で、ステータコアの周方向における一部の部分において、ケーシングとコイルエンド部の根元部分との間に配置される。なお、コイルエンド部の根元部分とは、筒状のステータコアの径方向外側に折曲したコイルエンド部のうち、ステータコアの中心軸方向に沿って延在する部分である。
【００１１】
コイルエンド部の根元部分にはコイル側当接部が当接し、また、ステータコアをケーシングに収容した状態でケーシングには、ケーシング側当接部が当接する。したがって、コイルエンド部の根元部分とケーシングとの間に、コイルエンド用熱伝導部材による伝熱経路が形成される。そして、コイルエンド用熱伝導部材は、熱伝導率が高い金属部を有しており、かつ、金属部によるコイルエンド部の相間短絡を防止する絶縁部を有している。
【００１２】
したがって、コイルエンド部とケーシングとの間に絶縁性の樹脂をモールド等によって充填するよりも高い伝熱効率で、コイルエンド部の相間絶縁を確保した状態でコイルエンド部の根元部分とケーシングとの間を熱的に接続することができる。しかも、コイルエンド部の根元部分だけにコイルエンド用熱伝導部材が当接するので、コイルエンド部のケーシング側に折曲した部分をそのままの形状に保つことができる。
【００１３】
このため、ステータコイルのコイルエンド部をケーシング側に曲げた回転機におけるコイルエンド部からケーシングへの伝熱効率を向上させる構成を実現することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材は、請求項１に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材において、前記金属部は、前記周方向に間隔をおいて複数配置されて前記コイルエンド部の各コイルエンドにそれぞれ当接する複数の金属ブロックを有しており、前記絶縁部は、前記周方向において隣り合う２つの金属ブロックを連結する複数の相間絶縁部材と、該各相間絶縁部材と接続されて前記柱状体の前記外周面を構成する外周絶縁部材とを有していることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材によれば、請求項１に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材において、外周絶縁部材によりケーシング及び各金属ブロックを介した各コイルエンドの相間短絡を防ぎつつ、各金属ブロックの高い熱伝導率によってコイルエンド部の発熱を効率的にケーシングに伝熱することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材は、請求項２に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材において、前記各金属ブロックは、対応する前記コイルエンドに当接する部分に、該コイルエンドの外形に対応する凹部を有していることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材によれば、請求項２に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材において、コイルエンド部の根元部分にコイルエンド用熱伝導部材のコイル側当接部を当接させると、各金属ブロックの凹部が対応するコイルエンドに当接する。
【００１８】
コイルエンド部の根元部分はステータコアの中心軸方向に沿って延在していることから、各金属ブロックの凹部がコイルエンドに当接すると、ステータコアの周方向においてコイルエンド用熱伝導部材がコイルエンド部に対して位置決めされる。したがって、コイルエンド部の根元部分とケーシングとの間にコイルエンド用熱伝導部材を位置決めされた状態で配置して、コイルエンド部からケーシングへの伝熱をコイルエンド用熱伝導部材により確実に行わせることができる。
【００１９】
また、請求項４に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材は、請求項１に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材において、前記金属部は、前記柱状体の前記外周面を構成する外周金属部材を有しており、前記絶縁部は、前記外周金属部材の内周側に連なり前記柱状体の前記内周面を構成する内周絶縁部材を有していることを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材によれば、請求項１に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材において、内周絶縁部材により各コイルエンドの相間短絡を防ぎつつ、外周金属部材の高い熱伝導効率によってコイルエンド部の発熱を効率的にケーシングに伝熱することができる。
【００２１】
また、上記目的を達成するため、請求項５に記載した本発明の回転機は、
筒状のステータコアの端面から中心軸方向に沿って延出し前記ステータコアの径方向外側に折曲したコイルエンド部の発熱を、前記ステータコアを収容した筒状のケーシングに伝熱する回転機において、
前記ケーシングと前記コイルエンド部の前記中心軸方向に沿って延在する根元部分との間に、請求項１、２、３又は４記載のコイルエンド用熱伝導部材が、前記ステータコアの周方向における全周に亘って複数連ねて配置されている、
ことを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載した本発明の回転機によれば、ステータコアの周方向における全周に亘って、ケーシングとコイルエンド部の根元部分との間に、請求項１、２、３又は４に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材が複数連ねて配置される。なお、コイルエンド部の根元部分とは、筒状のステータコアの径方向外側に折曲したコイルエンド部のうち、ステータコアの中心軸方向に沿って延在する部分である。
【００２３】
コイルエンド部の根元部分には各コイルエンド用熱伝導部材のコイル側当接部がそれぞれ当接し、また、ケーシングには各コイルエンド用熱伝導部材のケーシング側当接部がそれぞれ当接する。したがって、コイルエンド部の根元部分とケーシングとの間に、ステータコアの周方向における全周に亘って、コイルエンド用熱伝導部材による伝熱経路が形成される。そして、コイルエンド用熱伝導部材は、熱伝導率が高い金属部を有しており、かつ、金属部によるコイルエンド部の相間短絡を防止する絶縁部を有している。
【００２４】
したがって、コイルエンド部とケーシングとの間に絶縁性の樹脂をモールド等によって充填するよりも高い伝熱効率で、コイルエンド部の相間絶縁を確保した状態でコイルエンド部の根元部分とケーシングとの間を熱的に接続することができる。しかも、コイルエンド部の根元部分だけにコイルエンド用熱伝導部材が当接するので、コイルエンド部のケーシング側に折曲した部分をそのままの形状に保つことができる。
【００２５】
このため、ステータコイルのコイルエンド部をケーシング側に曲げた回転機におけるコイルエンド部からケーシングへの伝熱効率を向上させる構成を実現することができる。
【００２６】
さらに、上記目的を達成するため、請求項６に記載した本発明の回転機の組立方法は、
請求項５記載の回転機の組立方法であって、
請求項１、２、３又は４記載のコイルエンド用熱伝導部材のコイル側当接部が前記コイルエンド部の前記根元部分に当接するように前記径方向外側から前記コイルエンド用熱伝導部材の柱状体を前記コイルエンド部に組み付ける第１ステップと、
前記柱状体を前記コイルエンド部に組み付けた前記ステータコアを前記ケーシングに挿入し該ケーシングに前記ケーシング側当接部を当接させる第２ステップと、
を含むことを特徴とする。
【００２７】
請求項６に記載した本発明の回転機の組立方法によれば、ステータコアをケーシングに挿入するよりも先に、コイルエンド部の根元部分にコイルエンド用熱伝導部材の柱状体を組み付ける。このため、ステータコアをケーシングに挿入したときに、コイルエンド部のステータコア径方向外側に折曲した部分とケーシングとの間に、コイルエンド用熱伝導部材を通過させるのに必要な寸法が空かなくても、コイルエンド部の根元部分にコイルエンド用熱伝導部材を組み付けて、ケーシング側当接部をケーシングに当接させることができる。
【００２８】
したがって、コイルエンド用熱伝導部材をコイルエンド部の根元部分に組み付けるために、コイルエンド部のステータコア径方向外側に折曲した部分を径方向内側に変形させなくても、コイルエンド部の根元部分とケーシングとに接触するようにコイルエンド用熱伝導部材を配置することができる。
【００２９】
このため、ステータコイルのコイルエンド部をケーシング側に曲げた回転機におけるコイルエンド部からケーシングへの伝熱効率を向上させる構成を実現することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、ステータコイルのコイルエンド部をケーシング側に曲げた回転機におけるコイルエンド部からケーシングへの伝熱効率を向上させる構成を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転機の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１のステータコアの端面部分を拡大して示す斜視図である。
【図３】図２のコイルエンド用熱伝導部材の概略構成を示す平面図である。
【図４】図１のコイルエンド部の構成を拡大して示す断面図である。
【図５】図４のコイルエンド用熱伝導部材の一例を示す斜視図である。
【図６】図２のコイルエンド部に図５のコイルエンド用熱伝導部材を組み付けた状態を示す斜視図である。
【図７】図１の回転機の組立工程におけるコイルエンド用熱伝導部材のコイルエンド部に対する組み付け工程を示す説明図である。
【図８】図１の回転機の組立工程におけるステータコアのケーシングに対する挿入工程を示す説明図である。
【図９】図１の回転機の組立工程の概略を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るコイルエンド用熱伝導部材の概略構成を示す斜視図である。
【図１１】図２のコイルエンド部に図１０のコイルエンド用熱伝導部材を組み付けた状態を示す斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る回転機の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る回転機を示す説明図である。本実施形態の回転機は、電動モータとしても使用でき、発電機としても使用できる。
【００３３】
そして、本実施形態の回転機は、円筒状のケーシング１の内部に円筒状のステータコア３を収容している。ケーシング１の両開放端には側壁部材５，５がそれぞれ取り付けられており、各側壁部材５は、軸受７によりシャフト９の両端を回転可能に支持している。このシャフト９には円柱状のロータ１１が固定されており、このロータ１１は、ステータコア３の内側に、必要なエアギャップを持たせて配置されている。
【００３４】
ステータコア３の中心軸方向の両端面は、図２の斜視図に示すように、円環状を呈しており、各端面は、ステータコア３の周方向に等間隔をおいて複数のスロット３ａ，３ａ，…を有している。各スロット３ａには、図３の平面図に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の何れかのコイルエンド１３ａが挿通されており、各コイルエンド１３ａは、ステータコア３の端面の外側で、不図示の絶縁紙により相互に絶縁した状態で束ねられ、ステータコア３の端面に沿って延在する円環状のコイルエンド部１３を構成している。
【００３５】
コイルエンド部１３は、各コイルエンド１３ａのステータコア３の中心軸方向に延在する部分を根元部分としており、各コイルエンド１３ａを円環状に束ねた部分を、図４の断面図に示すように、ケーシング１側（ステータコア３の径方向外側）に向けて折曲した折曲部分１３ｂとしている。
【００３６】
コイルエンド部１３は、各側壁部材５から突設された円筒状の隔壁部５ａと、ケーシング１及びステータコア３とによって構成された密閉空間に配置される。この密閉空間は、コイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａ（コイルエンド部１３の根元部分）に熱伝導部材１５（請求項中のコイルエンド用熱伝導部材に相当）をステータコア３の径方向外側から組み付けた状態で、例えばエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂１７の充填により封止される。なお、絶縁性樹脂１７が硬化性の樹脂であれば、絶縁性樹脂１７を充填した後に隔壁部５ａを取り払ってもよい。
【００３７】
熱伝導部材１５は、図３に示すように、４つで円環状を呈する扇形の柱状体で構成されている。各熱伝導部材１５の外周面はステータコア３の外周面と同一径であり、各熱伝導部材１５の内周面は、ステータコア３の各スロット３ａの最深部を通る円よりも若干小さい径である。また、各熱伝導部材１５は、コイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａの延出長さに対応する厚さを有している。
【００３８】
図５の斜視図に示すように、各熱伝導部材１５は、多数の金属ブロック１９ａを有する金属部１９と、各金属ブロック１９ａを絶縁状態で連結する樹脂製の絶縁部２１とを有している。各熱伝導部材１５の外周面は、絶縁部２１の外周絶縁部材２１ａで薄く覆われたケーシング側当接部１５ａを構成している。また、各熱伝導部材１５の内周面は、金属ブロック１９ａと絶縁部２１の相間絶縁部材２１ｂとが交互に配置されたコイル側当接部１５ｂを構成している。
【００３９】
各金属ブロック１９ａは、熱伝導部材１５のコイル側当接部１５ｂを構成する部分に、熱伝導部材１５の厚さ方向に沿って延在する凹部１９ｂを有している。この凹部１９ｂは、ステータコア３の各スロット３ａの最深部に対応する半円形の断面形状を有している。コイル側当接部１５ｂの隣り合う２つの凹部１９ｂ，１９ｂは、図３に示すように、ステータコア３の隣り合うスロット３ａ，３ａの最深部に対応する間隔を有している。
【００４０】
このように構成された４つの熱伝導部材１５は、コイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａにステータコア３の径方向外側から組み付けられる。この組み付けにより、各熱伝導部材１５のコイル側当接部１５ｂの各凹部１９ｂは、図６の斜視図に示すように、対応するコイルエンド１３ａにそれぞれ当接する。また、各熱伝導部材１５のケーシング側当接部１５ａは、図４に示すように、ケーシング１の内周面１ａに当接する。
【００４１】
このとき、ケーシング１の内周面１ａに当接するケーシング側当接部１５ａが絶縁部２１の外周絶縁部材２１ａで構成されているので、各金属ブロック１９ａどうしがケーシング１を介して短絡することはない。また、各金属ブロック１９ａどうしも相間絶縁部材２１ｂで絶縁されているので、金属ブロック１９ａを介して各コイルエンド１３ａどうしが短絡することもない。
【００４２】
ところで、ステータコア３をケーシング１内に収容すると、図４に示すように、コイルエンド部１３の折曲部分１３ｂとケーシング１との間には、熱伝導部材１５を挿入する間隔が確保できない。そこで、本実施形態の回転機を組み立てる際には、まず、図７の説明図に示すように、ステータコア３をケーシング１内に収容する前に、熱伝導部材１５をコイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａに組み付ける。そして、熱伝導部材１５をコイルエンド１３ａに組み付けた状態で、図８の説明図に示すように、ステータコア３をケーシング１に挿入する。
【００４３】
したがって、本実施形態の回転機の組立工程の概略は、図９のフローチャートに示すように、まず、ステータコア３にコイルを巻回し、各コイルエンド１３ａを束ねてコイルエンド部１３とする際に、ステータコア３の径方向外側に折曲させる。これにより、コイルエンド１３ａに連なる折曲部分１３ｂを形成する（ステップＳ１）。次に、ケーシング１に収容する前のステータコア３のコイルエンド部１３に熱伝導部材１５を組み付ける（ステップＳ３）。続いて、ステータコア３をケーシング１に挿入し、熱伝導部材１５をケーシング１の内周面１ａに当接させる（ステップＳ５）。その後、必要なその他の組立工程を行って（ステップＳ７）、回転機を得る。
【００４４】
以上に説明した本実施形態の回転機によれば、ステータコア３の周方向における全周に亘って、ステータコア３の中心軸方向に沿って延在するコイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａ（根元部分）とケーシング１との間に、４つの熱伝導部材１５を連ねて配置した。そして、各コイルエンド１３ａに、各熱伝導部材１５のコイル側当接部１５ｂを構成する金属ブロック１９ａをそれぞれ当接させ、ケーシング１に、各熱伝導部材１５のケーシング側当接部１５ａを構成する外周絶縁部材２１ａをそれぞれ当接させた。
【００４５】
したがって、コイルエンド１３ａとケーシング１との間に、ステータコア３の周方向における全周に亘って、熱伝導率が高い金属ブロック１９ａを有する熱伝導部材１５による伝熱経路を形成することができる。このため、コイルエンド部１３とケーシング１との間に絶縁性の樹脂をモールド等によって充填するよりも高い伝熱効率で、コイルエンド１３ａどうしの相間絶縁を確保した状態で、コイルエンド１３ａとケーシング１との間を熱的に接続することができる。しかも、コイルエンド部１３のうちコイルエンド１３ａだけに熱伝導部材１５を当接させるので、コイルエンド部１３のケーシング側に折曲した折曲部分１３ｂをそのままの形状に保つことができる。
【００４６】
このため、コイルエンド部１３の一部をケーシング１側に曲げた回転機におけるコイルエンド部１３からケーシング１への伝熱効率を向上させる構成を実現することができる。
【００４７】
また、本実施形態の熱伝導部材１５によれば、相間絶縁部材２１ｂを介して金属ブロック１９ａどうしを接続し、全体の外周部分を外周絶縁部材２１ａにより被覆した。このため、ケーシング１及び各金属ブロック１９ａを介した各コイルエンド１３ａどうしの相間短絡を防ぎつつ、各金属ブロック１９ａの高い熱伝導率によってコイルエンド部１３の発熱を効率的にケーシング１に伝熱することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態の熱伝導部材１５によれば、各金属ブロック１９ａに形成した凹部１９ｂを対応する各コイルエンド１３ａに当接させる構成とした。このため、ステータコア３の周方向において熱伝導部材１５をコイルエンド部１３に対して位置決めすることができる。これにより、コイルエンド１３ａとケーシング１との間に熱伝導部材１５を位置決めされた状態で配置して、コイルエンド部１３からケーシング１への伝熱を熱伝導部材１５により確実に行わせることができる。
【００４９】
なお、上述した各金属ブロック１９ａの凹部１９ｂは省略してもよい。また、コイルエンド１３ａとケーシング１との間を熱的に接続してコイルエンド部１３の発熱を効率的にケーシング１に伝達する熱伝導部材は、上述した熱伝導部材１５と異なる構成とすることもできる。
【００５０】
例えば、図１０の斜視図に示す熱伝導部材１５Ａでは、外周面を金属部１９の外周金属部材１９ｃで構成し、内周面を絶縁部２１の内周絶縁部材２１ｃで構成して、外周金属部材１９ｃと内周絶縁部材２１ｃとの単純な二層構造としている。
【００５１】
このように構成された熱伝導部材１５Ａは、コイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａにステータコア３の径方向外側から４つ組み付けられる。この組み付けにより、各熱伝導部材１５Ａのコイル側当接部１５ｂを構成する内周絶縁部材２１ｃは、図１１の斜視図に示すように、対応する各コイルエンド１３ａに当接する。また、各熱伝導部材１５のケーシング側当接部１５ａを構成する外周金属部材１９ｃは、ケーシング１の内周面１ａに当接する。
【００５２】
このとき、各コイルエンド１３ａに当接するコイル側当接部１５ｂが絶縁部２１の内周絶縁部材２１ｃで構成されているので、各コイルエンド１３ａどうしが熱伝導部材１５Ａ（の外周金属部材１９ｃ）を介して短絡することはない。
【００５３】
このように構成した本実施形態の熱伝導部材１５Ａによっても、コイルエンド１３ａとケーシング１との間に、ステータコア３の周方向における全周に亘って、熱伝導率が高い外周金属部材１９ｃを有する熱伝導部材１５Ａによる伝熱経路を形成することができる。このため、コイルエンド部１３とケーシング１との間に絶縁性の樹脂をモールド等によって充填するよりも高い伝熱効率で、コイルエンド１３ａどうしの相間絶縁を確保した状態で、コイルエンド１３ａとケーシング１との間を熱的に接続することができる。しかも、コイルエンド部１３のうちコイルエンド１３ａだけに熱伝導部材１５Ａを当接させるので、コイルエンド部１３のケーシング側に折曲した折曲部分１３ｂをそのままの形状に保つことができる。
【００５４】
このため、コイルエンド部１３の一部をケーシング１側に曲げた回転機におけるコイルエンド部１３からケーシング１への伝熱効率を向上させる構成を実現することができる。
【００５５】
なお、以上に説明した各実施形態では、図１に示すように、ケーシング１の両開放端の側壁部材５，５の軸受７，７により回転可能に支持されたシャフト９にロータ１１が固定された回転機を例に取って説明した。しかし、例えば図１２の説明図に示すように、側壁部材５，５の支持部５ｂ，５ｂにより両端を固定支持したシャフト９により、筒状のロータ１１を軸受７Ａ，７Ａを介して回転可能に支持する構成の回転機にも、上述した各実施形態の構成を適用することができる。
【００５６】
また、図１２の構成による回転機においても、以上に説明した各実施形態の熱伝導部材１５，１５Ａをコイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａに、ステータコア３の径方向外側から当接させる組付工程を含む回転機の組立工程は、図１の構成による回転機の場合と同様に、図７及び図８の説明図に示す工程を含む、図９のフローチャートに示す組立工程を採用することができる。
【００５７】
そして、図９のフローチャートに示す組立工程を採用することで、ステータコア３をケーシング１に挿入したときに、コイルエンド部１３の折曲部分１３ｂとケーシング１との間に、熱伝導部材１５，１５Ａを通過させるのに必要な寸法が空かなくても、コイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａに熱伝導部材１５，１５Ａを組み付けて、ケーシング側当接部１５ａをケーシング１の内周面１ａに当接させることができる。
【００５８】
したがって、熱伝導部材１５，１５Ａをコイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａに組み付けるために、コイルエンド部１３の折曲部分１３ｂを内側に変形させなくても、コイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａとケーシング１とに接触するように熱伝導部材１５，１５Ａを配置することができる。
【００５９】
さらに、上述した各実施形態では、熱伝導部材１５，１５Ａを、４つで円環状を呈する扇形の柱状体で構成した。これは、全体で円弧状を呈する各コイルエンド１３ａの外周部に熱伝導部材１５，１５Ａの円弧状の内周面であるコイル側当接部１５ｂを当接させる際の作業性に考慮したためである。したがって、必要な作業性を確保できる限り、熱伝導部材１５，１５Ａは、２つ以上で円環状を呈する種々の扇形の柱状体で構成することができる。そして、各熱伝導部材１５，１５Ａがそれぞれ、ステータコア３の周方向における一部の部分において、ケーシング１とコイルエンド１３ａとの間に周方向に連ねて配置されて、ケーシング１とコイルエンド１３ａとの間を全周に亘り埋めることになる。
【符号の説明】
【００６０】
１ ケーシング
１ａ 内周面
３ ステータコア
３ａ スロット
５ 側壁部材
５ａ 隔壁部
５ｂ 支持部
７，７Ａ 軸受
９ シャフト
１１ ロータ
１３ コイルエンド部
１３ａ コイルエンド
１３ｂ 折曲部分
１５，１５Ａ 熱伝導部材
１５ａ ケーシング側当接部
１５ｂ コイル側当接部
１７ 絶縁性樹脂
１９ 金属部
１９ａ 金属ブロック
１９ｂ 凹部
１９ｃ 外周金属部材
２１ 絶縁部
２１ａ 外周絶縁部材
２１ｂ 相間絶縁部材
２１ｃ 内周絶縁部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステータコイルのコイルエンドの発熱をケーシングに伝熱する回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動機や発電機等のステータコアに巻回されるステータコイルは、ステータコアの端面に形成したスロットから回転軸方向外側に導出されるコイルエンド部を有している。このコイルエンド部は、コア内のコイル部分とは異なりステータコアに接触しないので、通電に伴う発熱をいかに効率的に抜熱するかが重要となる。
【０００３】
コイルエンド部の冷却には、密閉空間内においてコイルエンドにオイル等の冷却媒体を散布する等の方法があるが、オイルフリーの要求がある場合やコイルエンド部に冷却媒体を供給する構造とするのが困難な場合には採用できない。そこで、コイルエンド部を絶縁封止するモールド材として比較的熱伝導率が高い樹脂を用い、モールド材を介してケーシングにコイルエンド部の熱を逃がすことが行われている。
【０００４】
また、ケーシングに筒状の金属リングを挿入してモールド材とモータケースとの間に介在させ、コイルエンド部からケーシングへの伝熱効率を高める提案も行われている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３２６２７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ステータコイルについては、コイルエンド部の根元（ステータコアの端面寄りの部分）を除いた部分をケーシング側に曲げることが行われる。そのようにすることは、モータ全長の短小化によるコストダウンを図る上で有利である。また、高速モータに関しては、モータ全長を短小化することはロータダイナミクスの上でも有利になる。
【０００７】
コイルエンド部をケーシング側に曲げたステータコイルを有する回転機では、ケーシングとコイルエンド部との間隔が狭まることから、それらの間に上述した筒状の金属リングを挿入して伝熱効率を高めることが困難であり、あるいは、挿入できる金属リングの厚さに制約が生じ、伝熱効率の十分な改善効果が見込めなくなる。
【０００８】
本発明は前記事情に鑑みなされたもので、本発明の目的は、ステータコイルのコイルエンド部をケーシング側に曲げた回転機におけるコイルエンド部からケーシングへの伝熱効率を向上させる構成を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材は、
筒状のステータコアの端面から中心軸方向に沿って延出し前記ステータコアの径方向外側に折曲したコイルエンド部の発熱を、前記ステータコアが収容される筒状のケーシングに伝熱するコイルエンド用熱伝導部材において、
前記コイルエンド部の前記中心軸方向に沿って延在する根元部分に当接するコイル側当接部と、
前記ステータコアを前記ケーシングに収容した状態で該ケーシングに当接するケーシング側当接部とを有し、
前記コイル側当接部を内周面とすると共に前記ケーシング側当接部を外周面とし扇形の端面を有する柱状体を構成しており、
前記柱状体は、前記コイルエンド部の相間短絡を防止する絶縁部と、該絶縁部と一体に形成されて絶縁部よりも熱伝導率が高い金属部とを有しており、
前記ステータコアを前記ケーシングに収容した状態で、前記ステータコアの周方向における一部の部分において、前記ケーシングと前記コイルエンド部の前記根元部分との間に配置される、
ことを特徴とする。
【００１０】
請求項１に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材によれば、ステータコアをケーシングに収容した状態で、ステータコアの周方向における一部の部分において、ケーシングとコイルエンド部の根元部分との間に配置される。なお、コイルエンド部の根元部分とは、筒状のステータコアの径方向外側に折曲したコイルエンド部のうち、ステータコアの中心軸方向に沿って延在する部分である。
【００１１】
コイルエンド部の根元部分にはコイル側当接部が当接し、また、ステータコアをケーシングに収容した状態でケーシングには、ケーシング側当接部が当接する。したがって、コイルエンド部の根元部分とケーシングとの間に、コイルエンド用熱伝導部材による伝熱経路が形成される。そして、コイルエンド用熱伝導部材は、熱伝導率が高い金属部を有しており、かつ、金属部によるコイルエンド部の相間短絡を防止する絶縁部を有している。
【００１２】
したがって、コイルエンド部とケーシングとの間に絶縁性の樹脂をモールド等によって充填するよりも高い伝熱効率で、コイルエンド部の相間絶縁を確保した状態でコイルエンド部の根元部分とケーシングとの間を熱的に接続することができる。しかも、コイルエンド部の根元部分だけにコイルエンド用熱伝導部材が当接するので、コイルエンド部のケーシング側に折曲した部分をそのままの形状に保つことができる。
【００１３】
このため、ステータコイルのコイルエンド部をケーシング側に曲げた回転機におけるコイルエンド部からケーシングへの伝熱効率を向上させる構成を実現することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材は、請求項１に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材において、前記金属部は、前記周方向に間隔をおいて複数配置されて前記コイルエンド部の各コイルエンドにそれぞれ当接する複数の金属ブロックを有しており、前記絶縁部は、前記周方向において隣り合う２つの金属ブロックを連結する複数の相間絶縁部材と、該各相間絶縁部材と接続されて前記柱状体の前記外周面を構成する外周絶縁部材とを有していることを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材によれば、請求項１に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材において、外周絶縁部材によりケーシング及び各金属ブロックを介した各コイルエンドの相間短絡を防ぎつつ、各金属ブロックの高い熱伝導率によってコイルエンド部の発熱を効率的にケーシングに伝熱することができる。
【００１６】
さらに、請求項３に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材は、請求項２に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材において、前記各金属ブロックは、対応する前記コイルエンドに当接する部分に、該コイルエンドの外形に対応する凹部を有していることを特徴とする。
【００１７】
請求項３に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材によれば、請求項２に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材において、コイルエンド部の根元部分にコイルエンド用熱伝導部材のコイル側当接部を当接させると、各金属ブロックの凹部が対応するコイルエンドに当接する。
【００１８】
コイルエンド部の根元部分はステータコアの中心軸方向に沿って延在していることから、各金属ブロックの凹部がコイルエンドに当接すると、ステータコアの周方向においてコイルエンド用熱伝導部材がコイルエンド部に対して位置決めされる。したがって、コイルエンド部の根元部分とケーシングとの間にコイルエンド用熱伝導部材を位置決めされた状態で配置して、コイルエンド部からケーシングへの伝熱をコイルエンド用熱伝導部材により確実に行わせることができる。
【００１９】
また、請求項４に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材は、請求項１に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材において、前記金属部は、前記柱状体の前記外周面を構成する外周金属部材を有しており、前記絶縁部は、前記外周金属部材の内周側に連なり前記柱状体の前記内周面を構成する内周絶縁部材を有していることを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材によれば、請求項１に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材において、内周絶縁部材により各コイルエンドの相間短絡を防ぎつつ、外周金属部材の高い熱伝導効率によってコイルエンド部の発熱を効率的にケーシングに伝熱することができる。
【００２１】
また、上記目的を達成するため、請求項５に記載した本発明の回転機は、
筒状のステータコアの端面から中心軸方向に沿って延出し前記ステータコアの径方向外側に折曲したコイルエンド部の発熱を、前記ステータコアを収容した筒状のケーシングに伝熱する回転機において、
前記ケーシングと前記コイルエンド部の前記中心軸方向に沿って延在する根元部分との間に、請求項１、２、３又は４記載のコイルエンド用熱伝導部材が、前記ステータコアの周方向における全周に亘って複数連ねて配置されている、
ことを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載した本発明の回転機によれば、ステータコアの周方向における全周に亘って、ケーシングとコイルエンド部の根元部分との間に、請求項１、２、３又は４に記載した本発明のコイルエンド用熱伝導部材が複数連ねて配置される。なお、コイルエンド部の根元部分とは、筒状のステータコアの径方向外側に折曲したコイルエンド部のうち、ステータコアの中心軸方向に沿って延在する部分である。
【００２３】
コイルエンド部の根元部分には各コイルエンド用熱伝導部材のコイル側当接部がそれぞれ当接し、また、ケーシングには各コイルエンド用熱伝導部材のケーシング側当接部がそれぞれ当接する。したがって、コイルエンド部の根元部分とケーシングとの間に、ステータコアの周方向における全周に亘って、コイルエンド用熱伝導部材による伝熱経路が形成される。そして、コイルエンド用熱伝導部材は、熱伝導率が高い金属部を有しており、かつ、金属部によるコイルエンド部の相間短絡を防止する絶縁部を有している。
【００２４】
したがって、コイルエンド部とケーシングとの間に絶縁性の樹脂をモールド等によって充填するよりも高い伝熱効率で、コイルエンド部の相間絶縁を確保した状態でコイルエンド部の根元部分とケーシングとの間を熱的に接続することができる。しかも、コイルエンド部の根元部分だけにコイルエンド用熱伝導部材が当接するので、コイルエンド部のケーシング側に折曲した部分をそのままの形状に保つことができる。
【００２５】
このため、ステータコイルのコイルエンド部をケーシング側に曲げた回転機におけるコイルエンド部からケーシングへの伝熱効率を向上させる構成を実現することができる。
【００２６】
さらに、上記目的を達成するため、請求項６に記載した本発明の回転機の組立方法は、
請求項５記載の回転機の組立方法であって、
請求項１、２、３又は４記載のコイルエンド用熱伝導部材のコイル側当接部が前記コイルエンド部の前記根元部分に当接するように前記径方向外側から前記コイルエンド用熱伝導部材の柱状体を前記コイルエンド部に組み付ける第１ステップと、
前記柱状体を前記コイルエンド部に組み付けた前記ステータコアを前記ケーシングに挿入し該ケーシングに前記ケーシング側当接部を当接させる第２ステップと、
を含むことを特徴とする。
【００２７】
請求項６に記載した本発明の回転機の組立方法によれば、ステータコアをケーシングに挿入するよりも先に、コイルエンド部の根元部分にコイルエンド用熱伝導部材の柱状体を組み付ける。このため、ステータコアをケーシングに挿入したときに、コイルエンド部のステータコア径方向外側に折曲した部分とケーシングとの間に、コイルエンド用熱伝導部材を通過させるのに必要な寸法が空かなくても、コイルエンド部の根元部分にコイルエンド用熱伝導部材を組み付けて、ケーシング側当接部をケーシングに当接させることができる。
【００２８】
したがって、コイルエンド用熱伝導部材をコイルエンド部の根元部分に組み付けるために、コイルエンド部のステータコア径方向外側に折曲した部分を径方向内側に変形させなくても、コイルエンド部の根元部分とケーシングとに接触するようにコイルエンド用熱伝導部材を配置することができる。
【００２９】
このため、ステータコイルのコイルエンド部をケーシング側に曲げた回転機におけるコイルエンド部からケーシングへの伝熱効率を向上させる構成を実現することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、ステータコイルのコイルエンド部をケーシング側に曲げた回転機におけるコイルエンド部からケーシングへの伝熱効率を向上させる構成を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転機の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１のステータコアの端面部分を拡大して示す斜視図である。
【図３】図２のコイルエンド用熱伝導部材の概略構成を示す平面図である。
【図４】図１のコイルエンド部の構成を拡大して示す断面図である。
【図５】図４のコイルエンド用熱伝導部材の一例を示す斜視図である。
【図６】図２のコイルエンド部に図５のコイルエンド用熱伝導部材を組み付けた状態を示す斜視図である。
【図７】図１の回転機の組立工程におけるコイルエンド用熱伝導部材のコイルエンド部に対する組み付け工程を示す説明図である。
【図８】図１の回転機の組立工程におけるステータコアのケーシングに対する挿入工程を示す説明図である。
【図９】図１の回転機の組立工程の概略を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の他の実施形態に係るコイルエンド用熱伝導部材の概略構成を示す斜視図である。
【図１１】図２のコイルエンド部に図１０のコイルエンド用熱伝導部材を組み付けた状態を示す斜視図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る回転機の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る回転機を示す説明図である。本実施形態の回転機は、電動モータとしても使用でき、発電機としても使用できる。
【００３３】
そして、本実施形態の回転機は、円筒状のケーシング１の内部に円筒状のステータコア３を収容している。ケーシング１の両開放端には側壁部材５，５がそれぞれ取り付けられており、各側壁部材５は、軸受７によりシャフト９の両端を回転可能に支持している。このシャフト９には円柱状のロータ１１が固定されており、このロータ１１は、ステータコア３の内側に、必要なエアギャップを持たせて配置されている。
【００３４】
ステータコア３の中心軸方向の両端面は、図２の斜視図に示すように、円環状を呈しており、各端面は、ステータコア３の周方向に等間隔をおいて複数のスロット３ａ，３ａ，…を有している。各スロット３ａには、図３の平面図に示すように、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の何れかのコイルエンド１３ａが挿通されており、各コイルエンド１３ａは、ステータコア３の端面の外側で、不図示の絶縁紙により相互に絶縁した状態で束ねられ、ステータコア３の端面に沿って延在する円環状のコイルエンド部１３を構成している。
【００３５】
コイルエンド部１３は、各コイルエンド１３ａのステータコア３の中心軸方向に延在する部分を根元部分としており、各コイルエンド１３ａを円環状に束ねた部分を、図４の断面図に示すように、ケーシング１側（ステータコア３の径方向外側）に向けて折曲した折曲部分１３ｂとしている。
【００３６】
コイルエンド部１３は、各側壁部材５から突設された円筒状の隔壁部５ａと、ケーシング１及びステータコア３とによって構成された密閉空間に配置される。この密閉空間は、コイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａ（コイルエンド部１３の根元部分）に熱伝導部材１５（請求項中のコイルエンド用熱伝導部材に相当）をステータコア３の径方向外側から組み付けた状態で、例えばエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂１７の充填により封止される。なお、絶縁性樹脂１７が硬化性の樹脂であれば、絶縁性樹脂１７を充填した後に隔壁部５ａを取り払ってもよい。
【００３７】
熱伝導部材１５は、図３に示すように、４つで円環状を呈する扇形の柱状体で構成されている。各熱伝導部材１５の外周面はステータコア３の外周面と同一径であり、各熱伝導部材１５の内周面は、ステータコア３の各スロット３ａの最深部を通る円よりも若干小さい径である。また、各熱伝導部材１５は、コイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａの延出長さに対応する厚さを有している。
【００３８】
図５の斜視図に示すように、各熱伝導部材１５は、多数の金属ブロック１９ａを有する金属部１９と、各金属ブロック１９ａを絶縁状態で連結する樹脂製の絶縁部２１とを有している。各熱伝導部材１５の外周面は、絶縁部２１の外周絶縁部材２１ａで薄く覆われたケーシング側当接部１５ａを構成している。また、各熱伝導部材１５の内周面は、金属ブロック１９ａと絶縁部２１の相間絶縁部材２１ｂとが交互に配置されたコイル側当接部１５ｂを構成している。
【００３９】
各金属ブロック１９ａは、熱伝導部材１５のコイル側当接部１５ｂを構成する部分に、熱伝導部材１５の厚さ方向に沿って延在する凹部１９ｂを有している。この凹部１９ｂは、ステータコア３の各スロット３ａの最深部に対応する半円形の断面形状を有している。コイル側当接部１５ｂの隣り合う２つの凹部１９ｂ，１９ｂは、図３に示すように、ステータコア３の隣り合うスロット３ａ，３ａの最深部に対応する間隔を有している。
【００４０】
このように構成された４つの熱伝導部材１５は、コイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａにステータコア３の径方向外側から組み付けられる。この組み付けにより、各熱伝導部材１５のコイル側当接部１５ｂの各凹部１９ｂは、図６の斜視図に示すように、対応するコイルエンド１３ａにそれぞれ当接する。また、各熱伝導部材１５のケーシング側当接部１５ａは、図４に示すように、ケーシング１の内周面１ａに当接する。
【００４１】
このとき、ケーシング１の内周面１ａに当接するケーシング側当接部１５ａが絶縁部２１の外周絶縁部材２１ａで構成されているので、各金属ブロック１９ａどうしがケーシング１を介して短絡することはない。また、各金属ブロック１９ａどうしも相間絶縁部材２１ｂで絶縁されているので、金属ブロック１９ａを介して各コイルエンド１３ａどうしが短絡することもない。
【００４２】
ところで、ステータコア３をケーシング１内に収容すると、図４に示すように、コイルエンド部１３の折曲部分１３ｂとケーシング１との間には、熱伝導部材１５を挿入する間隔が確保できない。そこで、本実施形態の回転機を組み立てる際には、まず、図７の説明図に示すように、ステータコア３をケーシング１内に収容する前に、熱伝導部材１５をコイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａに組み付ける。そして、熱伝導部材１５をコイルエンド１３ａに組み付けた状態で、図８の説明図に示すように、ステータコア３をケーシング１に挿入する。
【００４３】
したがって、本実施形態の回転機の組立工程の概略は、図９のフローチャートに示すように、まず、ステータコア３にコイルを巻回し、各コイルエンド１３ａを束ねてコイルエンド部１３とする際に、ステータコア３の径方向外側に折曲させる。これにより、コイルエンド１３ａに連なる折曲部分１３ｂを形成する（ステップＳ１）。次に、ケーシング１に収容する前のステータコア３のコイルエンド部１３に熱伝導部材１５を組み付ける（ステップＳ３）。続いて、ステータコア３をケーシング１に挿入し、熱伝導部材１５をケーシング１の内周面１ａに当接させる（ステップＳ５）。その後、必要なその他の組立工程を行って（ステップＳ７）、回転機を得る。
【００４４】
以上に説明した本実施形態の回転機によれば、ステータコア３の周方向における全周に亘って、ステータコア３の中心軸方向に沿って延在するコイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａ（根元部分）とケーシング１との間に、４つの熱伝導部材１５を連ねて配置した。そして、各コイルエンド１３ａに、各熱伝導部材１５のコイル側当接部１５ｂを構成する金属ブロック１９ａをそれぞれ当接させ、ケーシング１に、各熱伝導部材１５のケーシング側当接部１５ａを構成する外周絶縁部材２１ａをそれぞれ当接させた。
【００４５】
したがって、コイルエンド１３ａとケーシング１との間に、ステータコア３の周方向における全周に亘って、熱伝導率が高い金属ブロック１９ａを有する熱伝導部材１５による伝熱経路を形成することができる。このため、コイルエンド部１３とケーシング１との間に絶縁性の樹脂をモールド等によって充填するよりも高い伝熱効率で、コイルエンド１３ａどうしの相間絶縁を確保した状態で、コイルエンド１３ａとケーシング１との間を熱的に接続することができる。しかも、コイルエンド部１３のうちコイルエンド１３ａだけに熱伝導部材１５を当接させるので、コイルエンド部１３のケーシング側に折曲した折曲部分１３ｂをそのままの形状に保つことができる。
【００４６】
このため、コイルエンド部１３の一部をケーシング１側に曲げた回転機におけるコイルエンド部１３からケーシング１への伝熱効率を向上させる構成を実現することができる。
【００４７】
また、本実施形態の熱伝導部材１５によれば、相間絶縁部材２１ｂを介して金属ブロック１９ａどうしを接続し、全体の外周部分を外周絶縁部材２１ａにより被覆した。このため、ケーシング１及び各金属ブロック１９ａを介した各コイルエンド１３ａどうしの相間短絡を防ぎつつ、各金属ブロック１９ａの高い熱伝導率によってコイルエンド部１３の発熱を効率的にケーシング１に伝熱することができる。
【００４８】
さらに、本実施形態の熱伝導部材１５によれば、各金属ブロック１９ａに形成した凹部１９ｂを対応する各コイルエンド１３ａに当接させる構成とした。このため、ステータコア３の周方向において熱伝導部材１５をコイルエンド部１３に対して位置決めすることができる。これにより、コイルエンド１３ａとケーシング１との間に熱伝導部材１５を位置決めされた状態で配置して、コイルエンド部１３からケーシング１への伝熱を熱伝導部材１５により確実に行わせることができる。
【００４９】
なお、上述した各金属ブロック１９ａの凹部１９ｂは省略してもよい。また、コイルエンド１３ａとケーシング１との間を熱的に接続してコイルエンド部１３の発熱を効率的にケーシング１に伝達する熱伝導部材は、上述した熱伝導部材１５と異なる構成とすることもできる。
【００５０】
例えば、図１０の斜視図に示す熱伝導部材１５Ａでは、外周面を金属部１９の外周金属部材１９ｃで構成し、内周面を絶縁部２１の内周絶縁部材２１ｃで構成して、外周金属部材１９ｃと内周絶縁部材２１ｃとの単純な二層構造としている。
【００５１】
このように構成された熱伝導部材１５Ａは、コイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａにステータコア３の径方向外側から４つ組み付けられる。この組み付けにより、各熱伝導部材１５Ａのコイル側当接部１５ｂを構成する内周絶縁部材２１ｃは、図１１の斜視図に示すように、対応する各コイルエンド１３ａに当接する。また、各熱伝導部材１５のケーシング側当接部１５ａを構成する外周金属部材１９ｃは、ケーシング１の内周面１ａに当接する。
【００５２】
このとき、各コイルエンド１３ａに当接するコイル側当接部１５ｂが絶縁部２１の内周絶縁部材２１ｃで構成されているので、各コイルエンド１３ａどうしが熱伝導部材１５Ａ（の外周金属部材１９ｃ）を介して短絡することはない。
【００５３】
このように構成した本実施形態の熱伝導部材１５Ａによっても、コイルエンド１３ａとケーシング１との間に、ステータコア３の周方向における全周に亘って、熱伝導率が高い外周金属部材１９ｃを有する熱伝導部材１５Ａによる伝熱経路を形成することができる。このため、コイルエンド部１３とケーシング１との間に絶縁性の樹脂をモールド等によって充填するよりも高い伝熱効率で、コイルエンド１３ａどうしの相間絶縁を確保した状態で、コイルエンド１３ａとケーシング１との間を熱的に接続することができる。しかも、コイルエンド部１３のうちコイルエンド１３ａだけに熱伝導部材１５Ａを当接させるので、コイルエンド部１３のケーシング側に折曲した折曲部分１３ｂをそのままの形状に保つことができる。
【００５４】
このため、コイルエンド部１３の一部をケーシング１側に曲げた回転機におけるコイルエンド部１３からケーシング１への伝熱効率を向上させる構成を実現することができる。
【００５５】
なお、以上に説明した各実施形態では、図１に示すように、ケーシング１の両開放端の側壁部材５，５の軸受７，７により回転可能に支持されたシャフト９にロータ１１が固定された回転機を例に取って説明した。しかし、例えば図１２の説明図に示すように、側壁部材５，５の支持部５ｂ，５ｂにより両端を固定支持したシャフト９により、筒状のロータ１１を軸受７Ａ，７Ａを介して回転可能に支持する構成の回転機にも、上述した各実施形態の構成を適用することができる。
【００５６】
また、図１２の構成による回転機においても、以上に説明した各実施形態の熱伝導部材１５，１５Ａをコイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａに、ステータコア３の径方向外側から当接させる組付工程を含む回転機の組立工程は、図１の構成による回転機の場合と同様に、図７及び図８の説明図に示す工程を含む、図９のフローチャートに示す組立工程を採用することができる。
【００５７】
そして、図９のフローチャートに示す組立工程を採用することで、ステータコア３をケーシング１に挿入したときに、コイルエンド部１３の折曲部分１３ｂとケーシング１との間に、熱伝導部材１５，１５Ａを通過させるのに必要な寸法が空かなくても、コイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａに熱伝導部材１５，１５Ａを組み付けて、ケーシング側当接部１５ａをケーシング１の内周面１ａに当接させることができる。
【００５８】
したがって、熱伝導部材１５，１５Ａをコイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａに組み付けるために、コイルエンド部１３の折曲部分１３ｂを内側に変形させなくても、コイルエンド部１３の各コイルエンド１３ａとケーシング１とに接触するように熱伝導部材１５，１５Ａを配置することができる。
【００５９】
さらに、上述した各実施形態では、熱伝導部材１５，１５Ａを、４つで円環状を呈する扇形の柱状体で構成した。これは、全体で円弧状を呈する各コイルエンド１３ａの外周部に熱伝導部材１５，１５Ａの円弧状の内周面であるコイル側当接部１５ｂを当接させる際の作業性に考慮したためである。したがって、必要な作業性を確保できる限り、熱伝導部材１５，１５Ａは、２つ以上で円環状を呈する種々の扇形の柱状体で構成することができる。そして、各熱伝導部材１５，１５Ａがそれぞれ、ステータコア３の周方向における一部の部分において、ケーシング１とコイルエンド１３ａとの間に周方向に連ねて配置されて、ケーシング１とコイルエンド１３ａとの間を全周に亘り埋めることになる。
【符号の説明】
【００６０】
１ ケーシング
１ａ 内周面
３ ステータコア
３ａ スロット
５ 側壁部材
５ａ 隔壁部
５ｂ 支持部
７，７Ａ 軸受
９ シャフト
１１ ロータ
１３ コイルエンド部
１３ａ コイルエンド
１３ｂ 折曲部分
１５，１５Ａ 熱伝導部材
１５ａ ケーシング側当接部
１５ｂ コイル側当接部
１７ 絶縁性樹脂
１９ 金属部
１９ａ 金属ブロック
１９ｂ 凹部
１９ｃ 外周金属部材
２１ 絶縁部
２１ａ 外周絶縁部材
２１ｂ 相間絶縁部材
２１ｃ 内周絶縁部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のステータコアの端面から中心軸方向に沿って延出し前記ステータコアの径方向外側に折曲したコイルエンド部の発熱を、前記ステータコアが収容される筒状のケーシングに伝熱するコイルエンド用熱伝導部材において、
前記コイルエンド部の前記中心軸方向に沿って延在する根元部分に当接するコイル側当接部と、
前記ステータコアを前記ケーシングに収容した状態で該ケーシングに当接するケーシング側当接部とを有し、
前記コイル側当接部を内周面とすると共に前記ケーシング側当接部を外周面とし扇形の端面を有する柱状体を構成しており、
前記柱状体は、前記コイルエンド部の相間短絡を防止する絶縁部と、該絶縁部と一体に形成されて絶縁部よりも熱伝導率が高い金属部とを有しており、
前記ステータコアを前記ケーシングに収容した状態で、前記ステータコアの周方向における一部の部分において、前記ケーシングと前記コイルエンド部の前記根元部分との間に配置される、
ことを特徴とするコイルエンド用熱伝導部材。
【請求項２】
前記金属部は、前記周方向に間隔をおいて複数配置されて前記コイルエンド部の各コイルエンドにそれぞれ当接する複数の金属ブロックを有しており、前記絶縁部は、前記周方向において隣り合う２つの金属ブロックを連結する複数の相間絶縁部材と、該各相間絶縁部材と接続されて前記柱状体の前記外周面を構成する外周絶縁部材とを有していることを特徴とする請求項１記載のコイルエンド用熱伝導部材。
【請求項３】
前記各金属ブロックは、対応する前記コイルエンドに当接する部分に、該コイルエンドの外形に対応する凹部を有していることを特徴とする請求項２記載のコイルエンド用熱伝導部材。
【請求項４】
前記金属部は、前記柱状体の前記外周面を構成する外周金属部材を有しており、前記絶縁部は、前記外周金属部材の内周側に連なり前記柱状体の前記内周面を構成する内周絶縁部材を有していることを特徴とする請求項１記載のコイルエンド用熱伝導部材。
【請求項５】
筒状のステータコアの端面から中心軸方向に沿って延出し前記ステータコアの径方向外側に折曲したコイルエンド部の発熱を、前記ステータコアを収容した筒状のケーシングに伝熱する回転機において、
前記ケーシングと前記コイルエンド部の前記中心軸方向に沿って延在する根元部分との間に、請求項１、２、３又は４記載のコイルエンド用熱伝導部材が、前記ステータコアの周方向における全周に亘って複数連ねて配置されている、
ことを特徴とする回転機。
【請求項６】
請求項５記載の回転機の組立方法であって、
請求項１、２、３又は４記載のコイルエンド用熱伝導部材のコイル側当接部が前記コイルエンド部の前記根元部分に当接するように前記径方向外側から前記コイルエンド用熱伝導部材の柱状体を前記コイルエンド部に組み付ける第１ステップと、
前記柱状体を前記コイルエンド部に組み付けた前記ステータコアを前記ケーシングに挿入し該ケーシングに前記ケーシング側当接部を当接させる第２ステップと、
を含むことを特徴とする回転機の組立方法。
【請求項１】
筒状のステータコアの端面から中心軸方向に沿って延出し前記ステータコアの径方向外側に折曲したコイルエンド部の発熱を、前記ステータコアが収容される筒状のケーシングに伝熱するコイルエンド用熱伝導部材において、
前記コイルエンド部の前記中心軸方向に沿って延在する根元部分に当接するコイル側当接部と、
前記ステータコアを前記ケーシングに収容した状態で該ケーシングに当接するケーシング側当接部とを有し、
前記コイル側当接部を内周面とすると共に前記ケーシング側当接部を外周面とし扇形の端面を有する柱状体を構成しており、
前記柱状体は、前記コイルエンド部の相間短絡を防止する絶縁部と、該絶縁部と一体に形成されて絶縁部よりも熱伝導率が高い金属部とを有しており、
前記ステータコアを前記ケーシングに収容した状態で、前記ステータコアの周方向における一部の部分において、前記ケーシングと前記コイルエンド部の前記根元部分との間に配置される、
ことを特徴とするコイルエンド用熱伝導部材。
【請求項２】
前記金属部は、前記周方向に間隔をおいて複数配置されて前記コイルエンド部の各コイルエンドにそれぞれ当接する複数の金属ブロックを有しており、前記絶縁部は、前記周方向において隣り合う２つの金属ブロックを連結する複数の相間絶縁部材と、該各相間絶縁部材と接続されて前記柱状体の前記外周面を構成する外周絶縁部材とを有していることを特徴とする請求項１記載のコイルエンド用熱伝導部材。
【請求項３】
前記各金属ブロックは、対応する前記コイルエンドに当接する部分に、該コイルエンドの外形に対応する凹部を有していることを特徴とする請求項２記載のコイルエンド用熱伝導部材。
【請求項４】
前記金属部は、前記柱状体の前記外周面を構成する外周金属部材を有しており、前記絶縁部は、前記外周金属部材の内周側に連なり前記柱状体の前記内周面を構成する内周絶縁部材を有していることを特徴とする請求項１記載のコイルエンド用熱伝導部材。
【請求項５】
筒状のステータコアの端面から中心軸方向に沿って延出し前記ステータコアの径方向外側に折曲したコイルエンド部の発熱を、前記ステータコアを収容した筒状のケーシングに伝熱する回転機において、
前記ケーシングと前記コイルエンド部の前記中心軸方向に沿って延在する根元部分との間に、請求項１、２、３又は４記載のコイルエンド用熱伝導部材が、前記ステータコアの周方向における全周に亘って複数連ねて配置されている、
ことを特徴とする回転機。
【請求項６】
請求項５記載の回転機の組立方法であって、
請求項１、２、３又は４記載のコイルエンド用熱伝導部材のコイル側当接部が前記コイルエンド部の前記根元部分に当接するように前記径方向外側から前記コイルエンド用熱伝導部材の柱状体を前記コイルエンド部に組み付ける第１ステップと、
前記柱状体を前記コイルエンド部に組み付けた前記ステータコアを前記ケーシングに挿入し該ケーシングに前記ケーシング側当接部を当接させる第２ステップと、
を含むことを特徴とする回転機の組立方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−９９１５０（Ｐ２０１３−９９１５０Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４０９５６（Ｐ２０１１−２４０９５６）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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