(57)【要約】【課題】鉄芯コアに巻かれた電磁コイルをモールド成形するモールド構造体に関して、従来技術に比べて、更に小型化、高出力化が望まれ、かつ高温高湿環境下で使用されるモータ等に適するモールド構造体を提供すること。【解決手段】ベース樹脂として熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂、低収縮剤として熱可塑性ポリエステル樹脂を用い、両方のポリエステルの総含有率が重量で１９％（このとき熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂に対する熱可塑性ポリエステル樹脂の混合比率は２５％である）、湿潤分散剤１％、ガラス繊維７％、硬化剤０．４％、ステアリン酸亜鉛１．５％、反応禁止剤０．１％、水酸化アルミニウム７１％である。このモールド樹脂は分散剤を使用することで無機充填材を高充填することにより、熱伝導率１．６Ｗ／ｍ・Ｋを示す。また、低収縮剤にポリエステルを使用することで、寸法安定性が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄芯コアに巻装された電磁コイルをモールド材によって成形したモールド構造体において、少なくとも不飽和ポリエステル樹脂と、成形時の収縮を低減する熱可塑性樹脂と、電気絶縁性を有する無機充填材と、前記無機充填材の分散及び安定化のための分散剤とを用いて構成されるモールド材を成形して成るモールド構造体。
【請求項２】
請求項１記載のモールド構造体において、前記熱可塑性樹脂が飽和ポリエステルであるモールド構造体。
【請求項３】
請求項１記載のモールド構造体において、前記分散剤がアミン系湿潤分散剤であるモールド構造体。
【請求項４】
請求項３記載のモールド構造体において、前記湿潤分散剤の添加量が、無機充填剤の重量に対して０．５〜２％であるモールド構造体。
【請求項５】
請求項１記載のモールド構造体において、前記無機充填剤が、金属水和物を前記不飽和ポリエステル樹脂と前記熱可塑性樹脂の総含有量の２倍を超えて含有するモールド構造体。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のモールド構造体において、モールド構造体のモールド材に不可避不純物を含むモールド構造体。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかに記載のモールド構造体を含むモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄芯コアに巻かれた電磁コイルをモールド成形するモールド構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電機器用モータやトランス等は製品の小型化、薄型化及び高出力化の要望が強くなりつつある。また、その機器の使用環境の特性上、低騒音且つ低振動であることが要求されている。この要求に応えるため、鉄芯コアに巻かれた電磁コイルをモールド樹脂によりモールド成形された構造が提案されている。
【０００３】
近年、製品の小型化、薄型化及び高出力化の要望に伴い、モータの使用される環境が苛酷になりつつある。洗濯機用モータや食器洗い機用モータなどを始めとする高温高湿環境下で使用される製品は、モールド樹脂の加水分解について、何らかの改良を絶えず為されてきた。
【０００４】
従来の技術改良の一例を、以下に示す。特許文献１には、高温高湿時のモールド樹脂の特性劣化を防ぐため、ステータの一部を外部に露出し、モールド材の中に水分が溜まらないような構造が提案されている。
【０００５】
特許文献２には、低収縮剤としてスチレンを使用したモールド用樹脂が提案されている。
【０００６】
特許文献３には、耐加水分解性を向上させるために、モールド樹脂の主剤としてビスフェノールＡ型不飽和ポリエステルを使用したモールド樹脂が提案されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の技術のように、高温高湿時のモールド樹脂の特性劣化を防ぐためにステータの一部を外部に露出した構造では、モータの剛性が低下し、高速回転が必要とされるようなモータの場合、高速運転時に騒音が増大するといった点が考察される。また、ステータの一部が外部に露出されているため、コアに錆が発生する等の品質不良が起こる可能性も考察される。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術のように、低収縮剤としてスチレンを使用する場合、スチレンによるモールド成形体の低収縮効果は小さい。従って、例えば、モータやトランスのような寸法精度を必要とする製品を成形する場合や複雑な形状の製品を作る場合には、低収縮剤としてスチレンを使用することは適していない。
【０００９】
さらに、特許文献３に記載の技術のように、モールド樹脂の主剤としてビスフェノールＡ型不飽和ポリエステルを使用した場合、混練性が難しくなり、無機充填材を十分に配合できない現象が生じやすく、難燃性や熱伝導率といったモールド樹脂に必要な機能を付与することに困難性を伴っている。加えて、ビスフェノールＡは、環境ホルモン物質として、生態系や、人体への影響が懸念されており、環境負荷の観点での課題も有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開昭６１−６０６５５号公報
【特許文献２】特開２００１−２２６５７３号公報
【特許文献３】特開２００５−０１５６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、鉄芯コアに巻かれた電磁コイルをモールド成形するモールド構造体に関して、従来技術に比べて、更に小型化、高出力化が望まれ、かつ高温高湿環境下で使用されるモータ等に適するモールド構造体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
第１の発明のモールド構造体は、鉄芯コアに巻装された電磁コイルをモールド材によって成形したモールド構造体において、少なくとも不飽和ポリエステル樹脂と、成形時の収縮を低減する熱可塑性樹脂と、電気絶縁性を有する無機充填材と、前記無機充填材の分散及び安定化のための分散剤とを用いて構成されるモールド材を成形して成るものである。
【００１３】
第２の発明のモールド構造体は、第１の発明のモールド構造体において、上記熱可塑性樹脂が飽和ポリエステルである。
【００１４】
第３の発明のモールド構造体は、第１の発明のモールド構造体において、上記分散剤がアミン系湿潤分散剤である。
【００１５】
第４の発明のモールド構造体は、第３の発明のモールド構造体において、上記湿潤分散剤の添加量が、無機充填剤の重量に対して０．５〜２％である。
【００１６】
第５の発明のモールド構造体は、第１の発明のモールド構造体において、上記無機充填剤が、金属水和物を前記不飽和ポリエステル樹脂と前記熱可塑性樹脂の総含有量の２倍を超えて含有する。
【００１７】
第６の発明のモールド構造体は、第１〜第５の発明のモールド構造体において、モールド構造体のモールド材に不可避不純物を含む。
【００１８】
第７の発明は、第１〜第６の発明のモールド構造体を含むモータである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のモールド構造体は、モールド樹脂が少なくとも、熱硬化性樹脂と、電気絶縁性を有する無機充填剤と、分散剤とから構成されることを特徴としており、この分散剤を用いることによって無機充填剤の界面が活性化され、充填剤と樹脂の結合力が高まり、モールド樹脂の劣化が抑えられるという効果が得られる。さらに、これに加えて、分散剤として水に非相溶のアミン系湿潤分散剤を配合することによって、モールド樹脂内への水の浸入を防ぎ、モールド樹脂の耐湿性が向上可能である。また、上記のモールド樹脂によりモールド成形したモールド構造体は耐加水分解性に優れているため、高温高湿環境下での使用でも信頼性の高いモールドモータを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】モールドモータの外観図
【図２】モールド樹脂中のアミン系分散剤の有無によるプレッシャークッカー試験後の曲げ強度関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明について、図面及び表を参照しながら説明する。なお、以下の実施例によって本発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００２２】
図１は、本発明の実施の形態におけるモータの構成を示す断面図である。図１に示すように、モータは、固定子１と、駆動回路４と、外周に永久磁石７を有するロータ６とから構成されている。モータの固定子１は、鉄芯コア１ａに巻枠を介して巻線２が巻かれて構成され、鉄芯コア１ａの内周面を除いてモールド樹脂からなるモールド構造体３で包囲するように一体成形されている。このとき、固定子１の一方の端面側１ｂには、ロータ６を支持する軸受５ａを収納する軸受ハウジングがモールド樹脂からなるモールド構造体３で一体成形され、固定子の他方の端面側１ｃは開口部が設けられている。駆動回路４は、巻線２と軸受５ａとの間に配置され、固定子１とともにモールド樹脂からなるモールド構造体３で包囲するように一体成形されている。
【００２３】
また、ロータ６は、固定子１の開口部から軸受５ａにシャフト８の一端を挿入した後、シャフト８の他端は、軸受収納部を有するブラケット９に形成された軸受収納部に収納された軸受５ｂに挿入される。そして、固定子１の他方の端面側１ｃをブラケット９で蓋をすることにより、ロータ６のシャフト８が軸受５ａ、５ｂを介して固定子１に回転自在に支持される。
【００２４】
以上の構成により、ロータの回転に伴う、鉄芯コア１ａおよび巻線２に発生する振動を、固定子１を構成するモールド構造体３により抑制し、振動が少なく、静音性に優れたモータを実現している。
【００２５】
図１における、モールド樹脂は、樹脂と充填剤で構成されており、充填剤として使用する材質は、水酸化アルミニウム等の絶縁性を有する無機充填剤のみであるので、巻線に皮膜の欠陥（初期のピンホールや、巻線時の傷）が存在した場合でも、モールド成形時に絶縁耐圧が低下することを防止することができ、モールド構造体全体の絶縁耐圧を確保できる。
【００２６】
また、水酸化アルミニウム等の金属水和物を配合することにより、難燃性はＵＬ規格９４Ｖ−０（厚さ１／１６  ｉｎｃｈ）（以下、難燃性Ｖ−０と記載）を有しており、信頼性の高い小型モータを提供することが可能である（詳細は表４参照）。
【００２７】
また、本実施例では、プレッシャークッカー試験による評価結果も示す。なお、プレッシャークッカー試験の条件は、温度が１２０℃であり、気圧は、２気圧である。（以下、ＰＣＴと記載する。）
図２は、モールド樹脂中のアミン系分散剤の有無によるＰＣＴ後の曲げ強度関係を示すグラフである。つまり、モールド樹脂中のアミン系分散剤の有無によるＰＣＴ後の曲げ強度変化率を示すデータをグラフ化したものである。
モールド樹脂中にアミン系の湿潤分散剤を配合することで、モールド樹脂の耐湿性が向上し、高温高湿環境下でのモールド樹脂の劣化を抑えることができる。ここで、樹脂成形体の曲げ強度はＪＩＳ  Ｋ  ６９１１に準拠して測定を行い、テストピースの寸法は概ね  長さ１２７ｍｍ×幅１２．７ｍｍ×厚み３．２ｍｍとした。
【００２８】
モールド樹脂の組成の一例として、耐加水分解性・熱伝導率の高いモールド樹脂について説明する。ベース樹脂として熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂、低収縮剤として熱可塑性ポリエステル樹脂を用い、両方のポリエステルの総含有率が重量で１９％（このとき熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂に対する熱可塑性ポリエステル樹脂の混合比率は２５％である）、湿潤分散剤１％、ガラス繊維７％、硬化剤０．４％、ステアリン酸亜鉛１．５％、反応禁止剤０．１％、水酸化アルミニウム７１％である。このモールド樹脂は分散剤を使用することで無機充填材を高充填することにより、熱伝導率１．６Ｗ／ｍ・Ｋを示す。また、低収縮剤にポリエステルを使用することで、寸法安定性が得られる。このモールド樹脂を洗濯機用モータや食器洗い機用モータに適用することで、放熱対策と耐環境対策の両立が可能となる。
【００２９】
なお、上記のモールド樹脂は、上述の各成分のほかに、微量な不可避不純物を含む。この不可避不純物は、モールド樹脂の各成分毎に微量ながら不可避的に含有されたものに由来する。
【００３０】
本実施例で使用している不飽和ポリエステル樹脂は、粘度が３００ｍＰａ・ｓの不飽和ポリエステル樹脂であり、一般的な混錬機（羽の形状が、双腕型、シグマ型、Ｚ型等）により、容易に無機充填剤及びガラス繊維を均一分散することが可能である。
【００３１】
これにより、Ｖ−０（厚さ１／１６  ｉｎｃｈ）の難燃性を有するモールド構造体を実現できる。つまり、上記モールド樹脂を用いることにより、図１のモータのモールド構造体の最薄部１０を、例えば１．６ｍｍまで、従来に比べて２０％程度薄くできる。その結果、モータの小型化および難燃性Ｖ−０の両方を実現できる。
【００３２】
また、モールド樹脂は、熱硬化性樹脂と、絶縁性を有する無機充填剤のみで構成されている。そのため、巻線２に皮膜の欠陥（初期のピンホールや巻線時の傷など）が存在しても、モールド成形時の巻線２間の絶縁耐圧の低下を防止できる。その結果、モータを構成するモールド構造体全体の絶縁耐圧の低下を防ぐことができる。
【００３３】
表１にモールド樹脂に使用する低収縮剤の種類とモールド樹脂の成形収縮率の関係を示す。
【００３４】
【表１】
2014019779.tif 000003
モータやトランス等の製品に用いられるモールド樹脂は０．１％程度の成型収縮率が必要とされ、低収縮剤としてポリエステルを用いることが望ましいことが分かる。
【００３５】
表２に分散剤の種類と水溶性の関係を示す。
【００３６】
【表２】
2014019779.tif 000004
アミン系分散剤は水に不溶であるのに対し、エーテル系分散剤は水に一部溶ける。
【００３７】
表３に湿潤分散剤の添加量と耐加水分解性の関係を示す。耐加水分解性はモールド樹脂成形体の曲げ強度による比較を実施している。なお、この表３のデータは、ＰＣＴ後の曲げ強度である。
【００３８】
【表３】
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成形性・耐加水分解性を考慮すると無機充填材に対する湿潤分散剤の添加量は０．５〜２％が好ましいと考えられる。３％以上添加してもそれ以上の効果を得ることができないものがあり、過剰に添加すると初期の曲げ強度を低下させる場合がある。
【００３９】
表４に不飽和ポリエステル樹脂との総含有量と金属水和物含有量の比率における難燃性の関係を示す。
【００４０】
【表４】
2014019779.tif 000006
無機充填剤の成分として金属水和物である水酸化アルミニウムが、不飽和ポリエステル樹脂と低収縮剤の総含有量の２倍を超えて含有されていることで、難燃性Ｖ−０が確保できる。また、難燃剤として、水酸化アルミニウムを使用することで、一部の商品で環境負荷の観点から使用制限されているハロゲンやリンを含むことなく、難燃性Ｖ−０を確保できる。
【００４１】
表５にモールド樹脂中のアミン系分散剤の有無による高温高湿試験後の絶縁抵抗値（モータ単品）の関係を示す。なお、高温高湿試験条件は、温度が８５℃、相対湿度が８５％である。
【００４２】
【表５】
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モールド樹脂中にアミン系の湿潤分散剤を配合することで、モールド樹脂の耐絶縁性が向上し、モータ絶縁特性の劣化を抑えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の利用分野は、鉄芯コアに巻かれた電磁コイルをモールド成形するモールド構造体に用いられるもので、小型化、高出力化が望まれ、かつ高温高湿環境下で使用されるモータに特に有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１  固定子
２  巻線
３  モールド構造体
４  駆動回路
【図１】
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【図２】
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