JPH08214514A - かご形誘導電動機、そのステータ鋳造金型およびステータ鋳造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実験的試行錯誤を繰り返すことなく、コイル
やスロットセルに熱損傷を与えないステータを容易に成
形可能にする。 【構成】 ロータ１の周囲に隙間を介して対向配置した
ステータコア２の内周側に、内部にスロットセル５を介
してコイル３を収納するステータコアスロット２ａを設
け、上記ステータコア２の外周部にアルミフレーム４を
設けて、ステータコアスロット２ａの頂点およびステー
タコア２の外周部間のコアバックの厚みと、放熱フィン
４ａを除くアルミニウム系フレーム４の厚みとの比を、
スロットセル５の熱損傷を回避できる一定値に設定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、モータフレームをア
ルミニウムまたはアルミニウム合金の鋳造によって作成
したかご形誘導電動機、そのステータ鋳造金型およびス
テータ鋳造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、汎用のかご形誘導電動機はあら
ゆる用途に用いられるため、駆動力の強い、いわゆるト
ルクの大きな誘導電動機が求められている。過去には、
ロータの二次導体が導電率１００％程度の銅バーを用い
た銅ロータが主流の時期があったが、現在では、生産性
が良い導電率６０％程度のアルミニウムを用いたアルミ
ダイキャストロータが用いられている。

【０００３】このアルミダイキャストロータの場合は導
電率が６０％程度と銅バーを用いたロータに比べて落ち
るが、二次導体の二次抵抗が大きいため、始動トルクが
大きくなる特性を有している。

【０００４】しかし、一方では二乗トルク負荷特性を持
つ機器、例えばファン、ポンプのように始動トルクは低
くても十分使用できる用途では、余分なトルクを出さず
に、より小形で軽量なかご形誘導電動機が求められてい
る。

【０００５】このような場合には、二次抵抗の低い銅ロ
ータを採用する方がより小さなロータで定格トルクを必
要分得ることができるため、結果としてかご形誘導電動
機の大きさを定格出力を変えずに小型化することができ
る。しかし、小型化したために、各種損失で生じる発熱
により、かご形誘導電動機の温度が上昇する。そこで効
率的に内部の発熱を外気に逃がす必要がある。

【０００６】図１８は例えば実開昭６０―７７２４８号
公報に示された、ステータをアルミダイキャスト材のア
ルミニウム系フレームによって同時に鋳ぐるんだかご形
誘導電動機を示す正面断面図で、図において、４はステ
ータコア２の外周側に、このステータコア２と一体にア
ルミニウム鋳ぐるみでダイキャスト鋳造成形されたアル
ミニウム系フレームである。また、３はステータコア２
に取り付けられたコイルである。

【０００７】この例では、ステータコア２をアルミニウ
ム系フレーム４で一体にアルミニウム鋳ぐるみしている
が、アルミニウム系フレーム４の長さがステータコア２
を若干上回るだけの短いフレーム幅によるステータコア
２のアルミニウム鋳ぐるみ例が開示されているだけであ
る。また、このステータコア２は磁束を通すため、磁化
特性の優れた材質で、鉄損を小さくする電気鋼板の薄板
を積層して形成したものである。

【０００８】ところが、かかる従来のステータコア２の
アルミニウムで鋳ぐるんだアルミニウム系フレーム４の
場合、ステータコア２の外径Ｄ（ｃｍ）およびアルミニ
ウム系フレーム４の肉厚ｔ（ｃｍ）の関係ｔ／Ｄが０．
０３よりかなり大きいものとなっている。

【０００９】また、図１９に示すような全閉外扇形のか
ご形誘導電動機も従来から広く提供されている。このか
ご形誘導電動機は運転中において主にコイル３で発熱す
るが、この熱はステータコア２を経由して、ブラケット
１８間に取り付けられたフレーム１７から外部に放熱さ
れている。

【００１０】しかし、フレーム１７の内周にステータコ
ア２を焼きばめ等で嵌合させた場合、フレーム１７とス
テータコア２の締め代が大きくできず、また、ステータ
コア２は鉄系金属で熱膨張率が大きいため、両者の温度
が高くなるとステータコア２とフレーム１７の間に隙間
を生じ、空気の断熱層ができる。

【００１１】このため、コイル３からステータコア２お
よびフレーム１７への熱伝達が阻害され、コイル３の温
度が高くなる。これに対して、図１８のステータコア２
上のアルミニウム系フレーム４の場合、溶融したアルミ
ニウム系フレーム４で鋳ぐるむため、計算上では焼きば
めする場合の約１０倍の締め代が得られ、アルミニウム
系フレーム４とステータコア２との間に隙間ができるこ
とはない。さらに、大きな力でアルミニウム系フレーム
４はステータコア２を締め付けているので、打ち込みね
じも不要となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来のアルミニウムで
鋳ぐるんだステータを有するかご型誘導電動機は以上の
ように構成されているので、約７００℃の溶融したアル
ミニウム系フレーム４をステータコア２の外周に一体に
形成することにより、アルミニウム系フレーム４の熱影
響でステータコア２の特性が変化して鉄損が増加した
り、ステータコアのコイル３が熱損傷を受けたりするな
どの問題点があった。

【００１３】また、このアルミニウム系フレーム４につ
いて、放熱フィン付きの高冷却のフレームを有効利用す
るためや、ストックする場合等にコイルエンドを保護す
るためおよび口出し線引きだしの自動化を容易にするた
め等から、長さをコイルエンドより長くすることが望ま
れる。

【００１４】しかし、アルミニウム系フレームを長くす
ると、フレーム鋳ぐるみ後のコイルの巻線や結線作業が
困難となる。従来の製造工程は、ステータコア完成→フ
レーム鋳ぐるみ→機械加工→コイル巻線→ワニス処理→
ワニス落し→洗浄（下地処理）→リード通し→かご形誘
導電動機組立→塗装の順となっているが、これではワニ
スの上に塗装がのりにくいほか、機械加工面にワニスが
付着し、ワニス落し工程が必要になるなどの問題点があ
った。

【００１５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、コアバックの厚さとアルミ
ニウム系フレームの厚さの比を設定値に選ぶことで、実
験的試行錯誤を繰り返すことなく、アルミ系フレームの
鋳造時にコイルやスロットセルに熱損傷を与えないステ
ータを容易に成形できるかご形誘導電動機を得ることを
目的とする。

【００１６】この発明は熱堰穴によりアルミニウム系フ
レームからステータコアへの熱伝導を確実に抑えること
ができるかご形誘導電動機を得ることを目的とする。

【００１７】この発明は冷却用ガスによるステータコア
の冷却により、アルミニウム系フレームからステータコ
アへの熱伝導を確実に抑えることができるかご形誘導電
動機を得ることを目的とする。

【００１８】この発明はセラミックスの断熱層によりア
ルミニウム系フレームからステータコアへの熱伝導を確
実に抑えることができるかご形誘導電動機を得ることを
目的とする。

【００１９】この発明はステータコアスロットの対応部
にそれぞれ設けた断熱層によって、そのステータコアス
ロット内のコイルやスロットセルがアルミニウム系フレ
ームの鋳造熱によって熱損傷するのを十分に防止できる
かご形誘導電動機を得ることを目的とする。

【００２０】この発明はステータコアスロット内の頂点
付近に断熱材を介装することで、アルミニウム系フレー
ムの鋳造熱によってステータスロット内のコイルやスロ
ットセルが熱損傷するのを確実に回避できるかご形誘導
電動機を得ることを目的とする。

【００２１】この発明はステータスロットの頂点から内
部のスロットセルやコイルにアルミニウム系フレームの
鋳造熱が伝わるのを空気層によって十分に抑えることが
できるかご形誘導電動機を得ることを目的とする。

【００２２】この発明はステータコアに伝わったアルミ
ニウム系フレームからの熱をワニスにより分散させるこ
とで、コイルの熱損傷を確実に防止できるかご形誘導電
動機を得ることを目的とする。

【００２３】この発明はスロットセルに予め設けた金属
薄膜によって、スロットセルおよびコイルの温度上昇を
十分に抑制できるかご形誘導電動機を得ることを目的と
する。

【００２４】この発明はステータコアからの熱輻射を抑
えて、スロットセルの耐熱グレードを下げることができ
るかご形誘導電動機を得ることを目的とする。

【００２５】この発明はアルミニウム系フレームの鋳造
熱を積極的に金型材料へ逃がして、ステータコアの温度
上昇を抑制することができるかご形誘導電動機のステー
タ鋳造金型を得ることを目的とする。

【００２６】この発明はステータコアに対するアルミニ
ウム系フレームの鋳造時に、一部を突出させてスロット
セルとステータコアスロットの壁面との間に断熱用の空
気層を形成することができるかご形誘導電動機のステー
タ鋳造金型を得ることを目的とする。

【００２７】この発明はステータコアに伝わったアルミ
ニウム系フレームからの熱を効率的に金型に逃がしなが
ら、このアルミニウム系フレームの鋳造を行うことがで
きるかご形誘導電動機のステータ鋳造方法を得ることを
目的とする。

【００２８】この発明はアルミニウム系フレームの鋳造
時におけるコイルおよびスロットセルの冷却を十分に行
えるかご形誘導電動機のステータ鋳造方法を得ることを
目的とする。

【００２９】この発明はスロットセルに塗布されたオイ
ルの気化熱によって、このスロットセルおよびコイルの
アルミニウム系フレームからの鋳造熱による熱障害を効
果的に回避可能にするかご形誘導電動機のステータ鋳造
方法を得ることを目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るか
ご形誘導電動機は、ロータの周囲に隙間を介して対向配
置したステータコアの内周側に、内部にスロットセルを
介してコイルを収納するステータコアスロットを設け、
上記ステータコアの外周部にアルミニウム系フレームを
設けて、ステータコアスロットの頂点とステータコアの
外周部間のコアバックの厚みと、放熱フィンを除くアル
ミニウム系フレームの厚みとの比を、アルミニウム系フ
レームの鋳造時にスロットセルの熱損傷を回避できる一
定値に設定したものである。

【００３１】請求項２の発明に係るかご形誘導電動機
は、ステータコアの外周部とステータコアスロットとの
間の上記ステータコアの肉厚内に熱堰穴を設けたもので
ある。

【００３２】請求項３の発明に係るかご形誘導電動機
は、ステータコアの外周部とステータコアスロットとの
間の上記ステータコアの肉厚内に、冷却用ガスを流す熱
堰穴を設けものである。

【００３３】請求項４の発明に係るかご形誘導電動機
は、ステータコアの外周にセラミックスの断熱層を設け
たものである。

【００３４】請求項５の発明に係るかご形誘導電動機
は、複数のステータコアスロットに対応する各位置のス
テータコアの外周に、セラミックスの断熱層を設けたも
のであめる。

【００３５】請求項６の発明に係るかご形誘導電動機
は、スロットセルおよびステータコアスロットの壁面間
の全部または一部に断熱材を配置したものである。

【００３６】請求項７の発明に係るかご形誘導電動機
は、スロットセルのステータコアスロットの頂点に対向
する部分に、上記ステータコアスロットの壁面との間に
空気層を形成する折り目を設けたものである。

【００３７】請求項８の発明に係るかご形誘導電動機
は、ステータコアスロット内にスロットセルを介して収
容されたコイルの線間に、高分子絶縁材料を流し込んで
形成したものである。

【００３８】請求項９の発明に係るかご形誘導電動機
は、ステータコアスロットの壁面に対向するスロットセ
ルの外側面の全体または一部に熱伝導性の良好な金属薄
膜を配置したものである。

【００３９】請求項１０の発明に係るかご形誘導電動機
は、スロットセルをアルミニウムを蒸着した高分子フィ
ルムとしたものである。

【００４０】請求項１１の発明に係るかご形誘導電動機
のステータ鋳造金型は、ロータの周囲に対向配置された
ステータコアの外周部にアルミニウム系フレームを形成
するためのステータ鋳造金型であって、上記アルミニウ
ム系フレームを鋳込む少なくとも金型キャビティ部分を
熱伝導性の良好な金属材料で形成したものである。

【００４１】請求項１２の発明に係るかご形誘導電動機
のステータ鋳造金型は、ステータコアのステータコアス
ロットの壁面とこのステータコアスロット内にコイルを
収容するスロットセルとの間に、断熱用の空気層を形成
するための突起を一体に設けたものである。

【００４２】請求項１３の発明に係るかご形誘導電動機
のステータ鋳造方法は、ロータの周囲に対向配置され、
かつコイルを収容するステータコアスロットを持ったス
テータコアの外周部を鋳ぐるんでアルミニウム系フレー
ムを形成し、この鋳ぐるみ時に、上記ステータコアの内
周面に導電性の中子を配置するようにしたものである。

【００４３】請求項１４の発明に係るかご形誘導電動機
のステータ鋳造方法は、ロータの周囲に対向配置され、
かつコイルを収容するステータコアスロットを持ったス
テータコアの外周部を鋳ぐるんでアルミニウム系フレー
ムを形成し、この鋳ぐるみ時に、上記コイルの線間に冷
却気を流すようにしたものである。

【００４４】請求項１５の発明に係るかご形誘導電動機
のステータ鋳造方法は、アルミニウム系フレームの鋳ぐ
るみ前に、スロットセルにおけるステータコアスロット
の壁面に対向する側の周面の全部または一部に、低温で
揮発する揮発物質を塗布するようにしたものである。

【００４５】

【作用】請求項１の発明におけるかご形誘導電動機は、
ステータコアのコアバックの厚さと冷却フィン付きのア
ルミニウム系フレームの肉厚との関係から、熱伝導解析
および実験結果をもとに上記ステータコアのコイル部分
の温度上昇を求めることにより、そのコイル部分とステ
ータコアスロットの壁面との間に設けられたスロットセ
ルが耐熱温度を越えないような鋳造条件下で、アルミニ
ウム系フレームの鋳込みを可能にする。

【００４６】請求項２の発明におけるかご形誘導電動機
は、アルミニウム系フレームで鋳ぐるまれるステータコ
アの外周部で最も温度が上昇する部位付近に熱堰穴を設
けることで、この熱堰穴によりステータコアの内部へ熱
伝導しようとする熱流を防ぐようにし、アルミニウム系
フレームの鋳込み時におけるスロットセルやコイルの熱
損傷を回避可能にする。

【００４７】請求項３の発明におけるかご形誘導電動機
は、アルミニウム系フレームで鋳ぐるまれるステータコ
アの外周部で最も温度が上昇する部位付近に熱堰穴を設
け、この熱堰穴に冷却用ガスを流すことでその熱堰穴付
近の熱を奪い、ステータコアの内部へ熱伝導しようとす
る熱流を防ぐようにして、ステータコア内部の温度上昇
を抑制する。

【００４８】請求項４の発明におけるかご形誘導電動機
は、アルミニウム系フレームで鋳ぐるまれるステータコ
アの外周部に施したセラミックスの断熱層により、アル
ミニウム系フレームの鋳造時のステータコアへの過度的
な入熱を抑制し、ステータコアの温度上昇を抑えて、コ
イルの熱損傷を防ぐ。

【００４９】請求項５の発明におけるかご形誘導電動機
は、セラミックスコーティングした断熱層を、ステータ
コア外周面に局所的に施すことで、アルミニウム系フレ
ームの鋳造時のステータコアへの過度的な入熱を抑制
し、ステータコアの温度上昇を抑えて、巻線部の熱損傷
を防ぐとともに、定常運転時の損失による放熱を阻害し
ないようにする。

【００５０】請求項６の発明におけるかご形誘導電動機
は、ステータコアスロットに配置されたコイルとステー
タコアの間に設けられたスロットセルの外周面側の全部
もしくは一部に、セラミックス繊維等でできた断熱材を
配置することで、放熱フィンを有するアルミニウム系フ
レームをダイキャスト法で鋳込みを行ったときの熱がス
テータコアおよびコイルに伝わらないようにする。

【００５１】請求項７の発明におけるかご形誘導電動機
は、アルミニウム系フレームの鋳造時にステータコアと
スロットセルの間で最も温度が高くなる部分で、スロッ
トセルに折り目をつけることによって空気層が形成され
ていることで、スロットセルによるステータコアスロッ
トの壁面への直接接触を避け、コイルに熱が伝わらない
ようにする。

【００５２】請求項８の発明におけるかご形誘導電動機
は、ステータコアを鋳ぐるむ前に、ステータコアスロッ
トに配置されたコイルに予めワニス等の硬化可能な高分
子絶縁材料を流し込んでおき、その後にアルミニウム系
フレームを鋳造することで、このアルミニウム系フレー
ムからステータコアに伝わり、さらにコイルに伝わって
くる熱をコイルと高分子絶縁材料に分散してコイルの温
度上昇を抑制する。

【００５３】請求項９の発明におけるかご形誘導電動機
は、ステータコアスロットに配置されたコイルとステー
タコアスロットの壁面との間に設けられたスロットセル
と呼ばれる絶縁紙もしくは絶縁用フィルムの外周面側の
全部もしくは一部に、銅、アルミニウムなどの熱伝導の
良い金属薄膜を配置することで、放熱フィンを有するア
ルミニウム系フレームをダイキャスト法で成形したとき
に、熱伝導によるコイルでの温度上昇が局所的に起こら
ないようにする。

【００５４】請求項１０の発明におけるかご形誘導電動
機は、スロットセルに銅、アルミニウムを蒸着した高分
子フィルムを使用することで、ステータコアからの輻射
によるスロットセルの温度上昇を防ぐようにする。

【００５５】請求項１１の発明におけるかご形誘導電動
機のステータ鋳造金型は、アルミニウム系フレームでス
テータコアを鋳ぐるむための金型構造において、アルミ
ニウム系フレームを形成する金型キャビティを厚さ５ｍ
ｍ以上の熱伝導の良い銅および銅合金、タングステン合
金等で構成することにより、鋳物の凝固冷却に伴う伝熱
量を外型に多く伝導するようにする。

【００５６】請求項１２の発明におけるかご形誘導電動
機のステータ鋳造金型は、アルミニウム系フレームの鋳
造時にステータコアを鋳造金型に組み込む際に突起部分
をスロットセルとステータコアの間に挿入することによ
り、この間に断熱層としての空気層を形成させて、アル
ミニウム系フレームからコイルへ熱が伝わりにくいよう
にする。

【００５７】請求項１３の発明におけるかご形誘導電動
機のステータ鋳造方法は、アルミニウム系フレームでス
テータコアを鋳ぐるむ場合において、ステータコアを金
型内にセットしたときに、ステータコアの内径部に銅お
よび銅合金、タングステン合金等の熱伝導の良い金属材
料でできた中子を挿入することで、アルミニウム系フレ
ームを鋳造するときに、ステータコアに入る熱を積極的
に中子に逃がせるようにし、これによってステータコア
の温度上昇を抑制させる。

【００５８】請求項１４の発明におけるかご形誘導電動
機のステータ鋳造方法は、ステータコアのコイルの線間
に冷却用ガスを流すことで、放熱フィンを有するアルミ
ニウム系フレームをダイキャスト法で鋳造するときのス
テータコアの温度上昇を抑制可能にする。

【００５９】請求項１５の発明におけるかご形誘導電動
機のステータ鋳造方法は、スロットセルの外側表面にオ
イルを塗布し、このオイルの気化潜熱でステータコアを
冷却し、アルミニウム系フレームの鋳造熱による巻線の
熱損傷を抑制させる。

【００６０】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１および図２において、１は全閉外扇形かご形
誘導電動機のロータ、２はロータ１の外側に僅かな隙間
１ａを介して対向配置され、かつ珪素鋼板が多数枚積層
されたステータコア、３はステータコア２の内周部に放
射状に設けたステータコアスロット２ａに巻線されたコ
イルである。

【００６１】また、４は筒状部の外周に多数の放射フィ
ン４ａが設けられ、上記筒状部の内径部にステータコア
２の外周を鋳ぐるむアルミニウム系フレームである。な
お、図２中のＤはステータコアスロット２ａの頂点であ
る、アルミニウム系フレーム４を鋳ぐるんだ時にステー
タコアスロット付近でも最も温度の高くなる部分２ｂ
と、ステータコア２の外周部との間（以下、コアバック
という）の厚みを示している。

【００６２】さらに、ｄはアルミニウム系フレーム４の
厚さを示し、５はスロットセルと呼ばれる絶縁紙もしく
は絶縁フィルムで、これがステータコア２とコイル３の
間に挿入されて、これらを電気的に絶縁している。

【００６３】なお、この実施例ではスロットセル５に耐
熱温度２６０℃の高分子フィルムを使用しており、アル
ミニウム系フレーム４をダイキャスト成形した場合に、
ステータコアスロットの頂点２ｂの温度が２６０℃以下
になるようなステータコア２とアルミニウム系フレーム
４の設計条件を与えるものである。

【００６４】次に動作について説明する。この実施例の
場合には、ステータコア２の直径として１００〜２５０
ｍｍを前提とし、この時のコアバックの厚さＤとアルミ
ニウム系フレーム４の厚さｄの関係を実験で求めると、
図３に示すようになる。この図３は上記のようにコアバ
ックＤとアルミニウム系フレーム４の厚さに対してステ
ータコアスロット２ａの頂点温度が２６０℃付近となる
点を実験的に求めて、頂点温度曲線ｌとして示してあ
る。

【００６５】すなわち、この図３に示す実験結果によれ
ば、例えばコアバックの厚さＤが６ｍｍの時、アルミニ
ウム系フレーム４の厚さを７．５ｍｍにしてダイキャス
トで鋳ぐるむと、ステータコアスロット２ａの頂点２ｂ
の最高到達温度が２６０℃となることが分かる。

【００６６】従って、コアバックの厚さＤが６ｍｍの時
にはアルミニウム系フレーム４の厚さが７．５ｍｍ以下
であれば、絶縁フィルム５を介してのアルミニウム系フ
レーム４への熱伝導が良好となり、コイル３および絶縁
フィルム５が熱損傷を免れることができる。なお、この
図３の場合、アルミニウム系フレーム４の厚さｄとコア
バックの厚さＤの間には、ｄ＝１．０６Ｄ＋１．１３な
る関係がある。

【００６７】実施例２．図４はこの発明の他の実施例を
示す。この実施例では、ステータコア２外周部とステー
タコアスロット２ａとの間に熱堰穴６を設けてある。こ
れによって、アルミニウム系フレーム４をダイキャスト
で成形したときのステータコア２への入熱量を制限する
ことができ、その結果、ステータコアスロット２ａの頂
点２ｂの温度上昇を抑制できる。

【００６８】従って、この実施例の場合、例えばステー
タコア２の外形を１５０ｍｍ、コアバックの厚さＤを１
５ｍｍ、アルミニウム系フレーム４の厚さを３ｍｍとし
て鋳ぐるみ実験をした場合には、上記熱堰穴６を設けな
い場合、ステータコアスロット２ａの頂点２ｂの最高到
達温度が１８０℃となるのに対して、直径３ｍｍの上記
熱堰穴６をコア外周付近に設けることによって、１６０
℃まで下がることが確かめられた。

【００６９】なお、この熱堰穴６の位置はステータコア
スロット２ａの頂点に近いほど効果はあるが、ステータ
コア２としての磁気特性に影響があるため、ステータコ
ア２の外周付近に設けても効果は十分に期待できる。ま
た、上記熱堰穴６の穴形状は円に限らず、どのような形
状のものでも良い。

【００７０】実施例３．図５はこの発明の他の実施例を
示す。この実施例では、上記熱堰穴６と同様の熱堰穴６
Ａに冷却用ガス、例えば窒素ガスを流してアルミニウム
系フレーム４からの熱を上記窒素ガスで冷却するように
したものである。従って、この実施例はコアバックの厚
さＤの小さいステータコア２の場合などにおいて、熱堰
穴６Ａの大きさが制限される場合に有効となる。なお、
この実施例においては、冷却用ガスとして窒素ガスを用
いた場合を示したが、空気やアルゴンガスなどを用いて
も良く、同様の効果が得られる。

【００７１】実施例４．図６はこの発明の他の実施例を
示す。この実施例では、ステータコア２の外周面にアル
ミナセラミックスの溶射による断熱層７を設けてあり、
その断熱層７の厚さは１０〜１００μｍ程度である。従
って、この実施例の場合には、上記のようにステータコ
ア２を使ったアルミニウム系フレーム４の鋳ぐるみ実験
を行った結果、ステータコアスロット２ａの頂点２ｂの
最高到達温度が１６０℃程度に抑えられることが確かめ
られた。

【００７２】なお、この実施例の断熱層７はモータとし
て運転したときの内部発熱を外部に逃がすときの妨げと
なるが、モータのロータ回転軸および軸方向面からも熱
が逃げるため定常運転には全く支障はない。

【００７３】また、上記のアルミナセラミックスの他
に、ＳｉＯ₂ の粉末等をコーティングして断熱層７とし
ても良い。さらに、断熱層７を形成できるものなら耐熱
性の良好なアルミナセラミックスのほかのセラミックス
を用いることができる。なお、上記コーティングの方法
としては、溶射の他に印刷と乾燥工程を組み合わせたも
のを任意に選択して実施できる。

【００７４】実施例５．図７はこの発明の他の実施例を
示す。この実施例では、上記断熱層７と同様の断熱層７
Ａを分離してステータコアスロット２ａの位置と合わせ
るように縞模様状に配置してある。これによれば、アル
ミニウム系フレーム４による鋳ぐるみ時の入熱を抑制す
る効果を得ることができるほか、モータとして定常運転
時に内部発熱を効率良く外部に逃がすことができ、運転
時の冷却特性を向上できる。

【００７５】実施例６．図８はこの発明の他の実施例を
示す。この実施例はステータコア２の内周部分に銅およ
び銅合金、タングステン合金などの熱伝導率の良い材料
でできた中子８を配置したものであり、アルミニウム系
フレーム４を鋳ぐるむ時に、ステータコア２の温度が上
昇する際には、ステータコア鉄心２ｃに伝わる熱を積極
的に中子８に逃がすことで、コイル付近のステータコア
スロット２ａの温度を下げることができる。

【００７６】また、この実施例において、図２に示した
ステータコア２を使って、上記アルミニウム系フレーム
４による鋳ぐるみ実験を行った結果、ステータコアスロ
ット２ａの頂点２ｂの最高到達温度が１７０℃程度に抑
えられることが確認された。

【００７７】実施例７．図９はこの発明の他の実施例を
示す。この実施例では、アルミニウム系フレーム４を成
形する金型の外型９の全体または少なくとも金型キャビ
ティ部分９ｃを銅および銅合金、タングステン合金など
の熱伝導率の良い金属材料で構成することにより、アル
ミニウム系フレーム４によるステータコア２を鋳ぐるむ
時に、積極的に熱を外型９に逃がすようにしている。こ
れにより、コイル３付近のステータコアスロット２ａの
温度を効果的に下げることができる。

【００７８】また、この実施例において、金型キャビテ
ィ部分９ｃに厚さ５ｍｍのタングステン合金材料ででき
た内張りを施した金型を使用し、図２に示したステータ
コア２を使ったアルミニウム系フレーム４の鋳ぐるみ実
験を行った結果、ステータコアスロット２ａの頂点２ｂ
における最高到達温度が１６０℃程度に抑えられること
が確認された。

【００７９】実施例８．図１０はこの発明の他の実施例
を示す。この実施例は、ステータコアスロット２ａの内
面とコイル３との間に、絶縁用のスロットセル５を設
け、さらにこのスロットセル５の熱損傷を防ぐために、
スロットセル５とステータコアスロット２ａの内面との
間にセラミックペーパーでできた断熱材１０を挿入した
ものである。

【００８０】この実施例によれば、ステータコア２をア
ルミニウム系フレーム４で鋳ぐるんだ場合、熱伝導によ
りステータコアスロット２ａ周辺の温度が上昇し、スロ
ットセル５の耐熱温度を越えてスロットセル５が熱損傷
を受け、さらにコイル３が熱損傷し、電気絶縁が破れる
ことがあり、特に、この現象はステータコアスロット２
ａの頂点２ｂで起こる。

【００８１】この実施例では、上記のようにステータコ
アスロット２ａの頂点２ｂ付近に幅８ｍｍのアルミナセ
ラミックペーパーを配置し、図２に示したステータコア
２を使ったアルミニウム系フレーム４の鋳ぐるみ実験を
行った結果、スロットセル５およびコイル３が熱損傷を
受けないことが確認された。なお、この実施例では、幅
８ｍｍのアルミナセラミックペーパーを使用した場合に
ついて説明したが、必要に応じて幅を変えても良いし、
スロットセル５の全体を覆うサイズとしてもよい。

【００８２】実施例９．図１１はこの発明の他の実施例
を示す。この実施例は、アルミニウム系フレーム４の鋳
造時に、最も熱損傷を受けるスロットセル５の頂点部分
にスロットセル折り目５ａを設けることで、ステータコ
アスロット２ａの内面との間に空気層Ａを設けたもので
ある。従って、この空気層Ａがスロットセル５の熱損傷
を確実に防ぐことができる。

【００８３】実施例１０．図１２はステータコアスロッ
ト２ａとスロットセル５との間に図９に示すような空気
層Ｂを設ける金型構造を示す。この実施例では、アルミ
ニウム系フレーム４を成形する外型９を固定型９ａおよ
び移動型９ｂから構成し、これらにステータコアスロッ
ト２ａの内面とスロットセル５との間に入り込む断熱用
突起１１を設けたものである。

【００８４】従って、アルミニウム系フレーム４を鋳造
する時には、上記断熱用突起１１がステータコアスロッ
ト２ａとスロットセル５との間に常に空気層Ｂをつくる
ような状態となっており、上記鋳造熱を受けるステータ
コア２の温度上昇によるスロットセル５の熱損傷を防ぐ
ことができる。

【００８５】実施例１１．図１３はこの発明の他の実施
例を示す。この実施例では、ステータコアスロット２ａ
内にスロットセル５を介して、コイル３を巻線した後、
コイル３の間に高分子絶縁材料としてのワニス１２を流
し込んでおき、この状態でアルミニウム系フレーム４を
鋳込むようにしている。こうすることによって、ステー
タコア２の温度が上昇した場合でも、この温度上昇に伴
いワニス１２自体の温度が上がり、スロットセル５の急
激な温度上昇および最高到達温度が抑制される。

【００８６】従来のダイキャストフレームを持つステー
タコアの製作は、ステータ鉄芯積み→フレームダイキャ
スト→コイル巻線→ワニス含浸の順番であったが、この
実施例では、ステータ鉄芯積み→コイル巻線→ワニス含
浸→フレームダイキャストの順番となる。

【００８７】実施例１２．図１４はこの発明の他の実施
例を示すもので、スロットセル５の外側全面にアルミニ
ウムや銅などの金属薄膜１３を一層設けたものであり、
これによれば金属薄膜１３の熱伝導特性と輻射特性によ
りスロットセル５の熱吸収を抑制することで、スロット
セル５の熱損傷を防ぐことができる。

【００８８】なお、この実施例では図示のように、スロ
ットセル５の全体を金属薄膜１３で覆ったものを示した
が、最も温度上昇が大きい一部分だけを覆うようにして
もよく、同様の効果が期待できる。

【００８９】実施例１３．図１５はこの発明の他の実施
例を示すもので、ここでは上記スロットセル５の代わり
にアルミニウムを蒸着した高分子フィルム１４をスロッ
トセルとして使用している。この実施例によれば、熱伝
達の遮断には金属薄膜を蒸着することだけでもかなりの
有効性があり、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）
のフィルムにアルミニウムを１μｍ蒸着したものを使っ
て、コイル３が熱損傷を受けないことが、実験によって
確かめられた。なお、上記アルミニウムの他に銅、白
金、金、銀、クロム等の蒸着薄膜もしくはメッキ層とし
ても、同様の効果が得られる。

【００９０】実施例１４．図１６はこの発明の他の実施
例を示す。この実施例では、アルミニウム系フレーム４
の鋳造中にコイル３部分の線間に冷却用ガス１５を流す
ことで、コイル３の熱損傷を防ぐようにしている。この
実施例では、冷却用ガスとして窒素ガスのほか空気やア
ルゴンガスなどの冷却気を選択して用いることができ
る。なお、この方法は、上記の各実施例と組み合わせる
ことで、さらにスロットセル５およびコイル３の大きな
冷却効果が期待できる。

【００９１】実施例１５．図１７はこの発明の他の実施
例を示すもので、スロットセル５の外側にオイルを塗布
して、オイル膜（揮発物質）１６を形成したものであ
る。これによれば、ステータコア２の温度上昇により、
揮発物質としてのオイル膜１６の温度が上昇し、従っ
て、オイルが蒸発することとなるため、オイルの気化熱
が奪われ、オイルの沸点以上にスロットセル５が温度上
昇することが抑制される。

【００９２】なお、実験によれば、沸点１６０℃のオイ
ルを刷毛でスロットセル５の外側に塗布した場合には、
アルミニウム系フレーム４の鋳造後にオイルは蒸発して
おり、コイル３やスロットセル５に熱損傷が発生してい
ないことが確かめられた。

【００９３】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
ロータの周囲に隙間を介して対向配置したステータコア
内周側に、内部にスロットセルを介してコイルを収納す
るステータコアスロットを設け、上記ステータコアの外
周部にアルミニウム系フレームを設けて、ステータコア
スロットの頂点とステータコアの外周部間のコアバック
の厚みと、放熱フィンを除くアルミニウム系フレームの
厚みとの比を、アルミニウム系フレームの鋳造時にスロ
ットセルの熱損傷を回避できる一定値に設定するように
構成したので、コアバックの厚さとアルミニウム系フレ
ームの厚さの比を設定値に選ぶことで、実験的試行錯誤
を繰り返すことなく、コイルやスロットセルに熱損傷を
与えないステータを容易に成形できるものが得られる効
果がある。

【００９４】請求項２の発明によれば、ステータコアの
外周部とステータコアスロットとの間の上記ステータコ
アの肉厚内に熱堰穴を設けるように構成したので、熱堰
穴によりアルミニウム系フレームからステータコアへの
熱伝導を確実に抑えることができるものが得られる効果
がある。

【００９５】請求項３の発明によれば、ステータコアの
外周部とステータコアスロットとの間の上記ステータコ
アの肉厚内に、冷却用ガスを流す熱堰穴を設けるように
構成したので、冷却用ガスによるステータコアの冷却に
より、アルミニウム系フレームからステータコアへの熱
伝導を確実に抑えることができるものが得られる効果が
ある。

【００９６】請求項４の発明によれば、かご形誘導電動
機は、ステータコアの外周にセラミックスの断熱層を設
けるように構成したので、セラミックスの断熱層により
アルミニウム系フレームからステータコアへの熱伝導を
十分に抑えることができるものが得られる効果がある。

【００９７】請求項５の発明によれば、複数のステータ
コアスロットに対応する各位置のステータコアの外周
に、セラミックスの断熱層を設けるように構成したの
で、ステータコアスロットの対応部にそれぞれ設けた断
熱層によって、そのステータコアスロット内のコイルや
スロットセルがアルミニウム系フレームの鋳造熱によっ
て熱損傷するのを十分に防止できるものが得られる効果
がある。

【００９８】請求項６の発明によれば、スロットセルお
よびステータコアスロットの壁面間の全部または一部に
断熱材を配置するように構成したので、ステータコアス
ロット内の頂点付近に断熱材を介装することで、アルミ
ニウム系フレームの鋳造熱によってステータスロット内
のコイルやスロットセルが熱損傷するのを確実に回避で
きるものが得られる効果がある。

【００９９】請求項７の発明によれば、スロットセルの
ステータコアスロットの頂点に対向する部分に、上記ス
テータコアスロットの壁面との間に空気層を形成する折
り目を設けるように構成したので、ステータスロットの
頂点から内部のスロットセルやコイルにアルミニウム系
フレームの鋳造熱が伝わるのを空気層によって確実に抑
えることができるものが得られる効果がある。

【０１００】請求項８の発明によれば、ステータコアス
ロット内にスロットセルを介して収容されたコイルの線
間に、高分子絶縁材料を流し込んで形成するように構成
したので、ステータコアに伝わったアルミニウム系フレ
ームからの熱をワニスにより分散させることで、コイル
の熱損傷を確実に防止できるものが得られる効果があ
る。

【０１０１】請求項９の発明によれば、ステータコアス
ロットの壁面に対向するスロットセルの外側面の全体ま
たは一部に熱伝導性の良好な金属薄膜を配置するように
構成したので、スロットセルに予め設けた金属薄膜によ
って、スロットセルおよびコイルの温度上昇を十分に抑
制できるものが得られる効果がある。

【０１０２】請求項１０の発明によれば、スロットセル
をアルミニウムを蒸着した高分子フィルムとするように
構成したので、ステータコアからの熱輻射を抑えて、ス
ロットセルの耐熱グレードを下げることができるものが
得られる効果がある。

【０１０３】請求項１１の発明によれば、ロータの周囲
に対向配置されたステータコアの外周部に、アルミニウ
ム系フレームを形成するためのステータ鋳造金型であっ
て、上記アルミニウム系フレームを鋳込む少なくとも金
型キャビティ部分を熱伝導性の良好な金属材料で形成す
るように構成したので、アルミニウム系フレームの鋳造
熱を積極的に金型材料へ逃がして、ステータコアの温度
上昇を抑制することができるものが得られる効果があ
る。

【０１０４】請求項１２の発明によれば、ステータコア
のステータコアスロットの壁面とこのステータコアスロ
ット内にコイルを収容するスロットセルとの間に、断熱
用の空気層を形成するための突起を一体に設けるように
構成したので、ステータコアに対するアルミニウム系フ
レームの鋳造時に、一部を突出させてスロットセルとス
テータコアスロットの壁面との間に断熱用の空気層を形
成することができるものが得られる効果がある。

【０１０５】請求項１３の発明によれば、ロータの周囲
に対向配置され、かつコイルを収容するステータコアス
ロットを持ったステータコアの外周部を、アルミニウム
またはアルミニウム合金によって鋳ぐるんでアルミニウ
ム系フレームを形成し、この鋳ぐるみ時に、上記ステー
タコアの内周面に導電性の中子を配置するようにしたの
で、ステータコアに伝わったアルミニウム系フレームか
らの熱を効率的に金型に逃がしながら、このアルミニウ
ム系フレームの鋳造を行うことができるものが得られる
効果がある。

【０１０６】請求項１４の発明によれば、ロータの周囲
に対向配置され、かつコイルを収容するステータコアス
ロットを持ったステータコアの外周部を、アルミニウム
またはアルミニウム合金により鋳ぐるんでアルミニウム
系フレームを形成し、この鋳ぐるみ時に、上記コイルの
線間に冷却気を流すように構成したので、アルミニウム
系フレームの鋳造時におけるコイルおよびスロットセル
の冷却を十分に行えるものが得られる効果がある。

【０１０７】請求項１５の発明によれば、鋳ぐるみ前
に、スロットセルにおけるステータコアスロットの壁面
に対向する側の周面の全部または一部に、低温で揮発す
る揮発物質を塗布するように構成したので、スロットセ
ルに塗布されたオイルの気化熱によって、このスロット
セルおよびコイルのアルミニウム系フレームからの鋳造
熱による熱障害を効果的に回避できるものが得られる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の一実施例によるかご形誘導電動機
を示す正面断面図である。

【図２】 図１におけるかご形誘導電動機を示す側面断
面図である。

【図３】 この発明におけるスロットセルを２６０℃以
下にするためのコアバック厚さとアルミニウム系フレー
ム厚さの関係を示す説明図である。

【図４】 この発明におけるステータコアを示す側面断
面図である。

【図５】 この発明における他のステータコアを示す側
面断面図である。

【図６】 この発明における他のステータコアを示す側
面断面図である。

【図７】 この発明における他のステータコアを示す側
面断面図である。

【図８】 この発明における他のステータコアを示す側
面断面図である。

【図９】 この発明における他のステータコアを示す側
面断面図である。

【図１０】 この発明におけるスロットセルとステータ
コアスロットとの断熱構造の一実施例を拡大して示す要
部の側面断面図である。

【図１１】 この発明におけるスロットセルとステータ
コアスロットとの断熱構造の他の実施例を拡大して示す
要部の側面断面図である。

【図１２】 この発明におけるアルミニウム系フレーム
を鋳造する金型を示す断面図である。

【図１３】 この発明におけるステータコアスロットと
コイルとの断熱構造の一実施例を拡大して示す要部の側
面断面図である。

【図１４】 この発明におけるステータコアスロットと
コイルおよびスロットセルとの断熱構造の一実施例を拡
大して示す要部の側面断面図である。

【図１５】 この発明におけるステータコアスロットと
コイルおよびスロットセルとの断熱構造の他の実施例を
拡大して示す要部の側面断面図である。

【図１６】 この発明におけるステータコアスロットと
コイルとの断熱構造の他の実施例を拡大して示す要部の
側面断面図である。

【図１７】 この発明におけるステータコアスロットと
コイルおよびスロットセルとの断熱構造の他の実施例を
拡大して示す要部の側面断面図である。

【図１８】 従来のかご形誘導電動機を示す断面正面図
である。

【図１９】 従来の全閉外扇形誘導電動機を示す半断面
側面図である。

【符号の説明】

１ ロータ、２ ステータコア、２ａ ステータコアス
ロット、２ｂ 頂点、３ コイル、４ アルミニウム系
フレーム、４ａ 放熱フィン、５ スロットセル、５ａ
折り目、６，６Ａ 熱堰穴、７，７Ａ 断熱層、８
中子、９ｃ 金型キャビティ部分、１０ 断熱材、１１
突起、１２ 高分子絶縁材料（ワニス）、１３ 金属
薄膜、１４ 高分子フィルム、１５ 冷却用ガス（冷却
気）、１６ オイル膜（揮発物質）、Ａ，Ｂ 空気層。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｋ 15/12 Ｃ 15/14 Ｚ (72)発明者 吉田 章男 尼崎市塚口本町八丁目１番１号 三菱電機 株式会社生産技術センター内 (72)発明者 樋口 芳則 名古屋市東区矢田南五丁目１番14号 三菱 電機株式会社名古屋製作所内 (72)発明者 杉浦 三千雄 名古屋市東区矢田南五丁目１番14号 三菱 電機株式会社名古屋製作所内 (72)発明者 倉田 裕次 名古屋市東区矢田南五丁目１番14号 三菱 電機株式会社名古屋製作所内

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロータの周囲に隙間を介して対向配置さ
   れたステータコアと、該ステータコアの内周側に設けら
   れて、内部にスロットセルを介してコイルを収納するス
   テータコアスロットと、上記ステータコアの外周部を鋳
   ぐるんで成形された放熱フィンを有するアルミニウム系
   フレームとを備えたかご形誘導電動機において、上記ス
   テータコアスロットの頂点と上記ステータコアの外周部
   間のコアバックの厚みと上記放熱フィンを除く上記アル
   ミニウム系フレームの厚みとの比を、アルミニウム系フ
   レームの鋳造時に上記スロットセルの熱損傷を回避でき
   る一定値に選定したことを特徴とするかご形誘導電動
   機。
2. 【請求項２】 ステータコアの外周部とステータコアス
   ロットとの間の上記ステータコアの肉厚内に熱堰穴を設
   けたことを特徴とする請求項１に記載のかご形誘導電動
   機。
3. 【請求項３】 ステータコアの外周部とステータコアス
   ロットとの間の上記ステータコアの肉厚内に、冷却用ガ
   スを流す熱堰穴を設けたことを特徴とする請求項１に記
   載のかご形誘導電動機。
4. 【請求項４】 ステータコアの外周にセラミックスの断
   熱層を設けたことを特徴とする請求項１に記載のかご形
   誘導電動機。
5. 【請求項５】 複数のステータコアスロットに対応する
   各位置のステータコアの外周に、セラミックスの断熱層
   を設けたことを特徴とする請求項１に記載のかご形誘導
   電動機。
6. 【請求項６】 スロットセルおよびステータコアスロッ
   トの壁面間の全部または一部に断熱材を配置したことを
   特徴とする請求項１に記載のかご形誘導電動機。
7. 【請求項７】 スロットセルのステータコアスロットの
   頂点に対向する部分に、ステータコアスロットの壁面と
   の間に空気層を形成する折り目を形成したことを特徴と
   する請求項１に記載のかご形誘導電動機。
8. 【請求項８】 ステータコアスロット内にスロットセル
   を介して収容されたコイルの線間に、高分子絶縁材料が
   流し込まれていることを特徴とする請求項１に記載のか
   ご形誘導電動機。
9. 【請求項９】 ステータコアスロットの壁面に対向する
   スロットセルの外側面の全体または一部に熱伝導性の良
   好な金属薄膜を配置したことを特徴とする請求項１に記
   載のかご形誘導電動機。
10. 【請求項１０】 スロットセルをアルミニウムを蒸着し
    た高分子フィルムとしたことを特徴とする請求項１に記
    載のかご形誘導電動機。
11. 【請求項１１】 ロータの周囲に対向配置されたステー
    タコアの外周部を鋳ぐるんでアルミニウム系フレームを
    形成するかご形誘導電動機のステータ鋳造金型におい
    て、上記アルミニウム系フレームを鋳込む少なくとも金
    型キャビティ部分が熱伝導性の良好な金属材料とされて
    いることを特徴とするかご形誘導電動機のステータ鋳造
    金型。
12. 【請求項１２】 ロータの周囲に対向配置されたステー
    タコアの外周部を鋳ぐるんでアルミニウム系フレームを
    形成するかご形誘導電動機のステータ鋳造金型におい
    て、上記ステータコアのステータコアスロットの壁面と
    このステータコアスロット内にコイルを収容するスロッ
    トセルとの間に、断熱用の空気層を形成するための突起
    を一体に設けたことを特徴とするかご形誘導電動機のス
    テータ鋳造金型。
13. 【請求項１３】 ロータの周囲に対向配置され、かつコ
    イルを収容するステータコアスロットを持ったステータ
    コアの外周部を鋳ぐるんでアルミニウム系フレームを形
    成し、この鋳ぐるみ時に、上記ステータコアの内周面に
    導電性の中子を配置するかご形誘導電動機のステータ鋳
    造方法。
14. 【請求項１４】 ロータの周囲に対向配置され、かつコ
    イルを収容するステータコアスロットを持ったステータ
    コアの外周部を鋳ぐるんでアルミニウム系フレームを形
    成し、この鋳ぐるみ時に、上記コイルの線間に冷却気を
    流すかご形誘導電動機のステータ鋳造方法。
15. 【請求項１５】 ロータの周囲に対向配置され、かつコ
    イルを収容するステータコアスロットを持ったステータ
    コアの外周部を鋳ぐるんでアルミニウム系フレームを形
    成し、この鋳ぐるみ前に、スロットセルにおけるステー
    タコアスロットの壁面に対向する側の周面の全部または
    一部に、低温で揮発する揮発物質を塗布するかご形誘導
    電動機のステータ鋳造方法。