(57)【要約】【課題】  モータの温度上昇を低減する樹脂成形体およびその樹脂成形体により封止された樹脂モールドモータを提供する。【解決手段】  金型４の内部を充填材１ａ、充填材１ｂの順で充填し満たした後、樹脂材料を注形する。充填材１ａはＡｌ２Ｏ３などの高熱伝導セラミックス、充填材１ｂはＺｒＯ２などの低熱伝導セラミックスである。なお、充填材１を充填時に、金型４に超音波やその他機械的手法などにより適度に振動を与えることにより、充填材１を金型内部に積層することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填材と、樹脂材料とを混合してなる樹脂成形体において、
前記充填材と前記樹脂材料とが混合された混合物層と、前記樹脂材料のみの樹脂層とからなることを特徴とする樹脂成形体。
【請求項２】
充填材と、樹脂材料とを混合してなる樹脂成形体において、
前記充填材と前記樹脂材料とが混合された混合物層が少なくとも二層からなり、前記混合物層は、前記充填材の粒度分布、充填率および材質の少なくとも一つが異なることを特徴とする樹脂成形体。
【請求項３】
前記混合物の層が二層からなり、第一層が高熱伝導率層であり、第二層が低熱伝導率層であることを特徴とする請求項２記載の樹脂成形体。
【請求項４】
前記高熱伝導率層の熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、前記低熱伝導率層の熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする請求項３記載の樹脂成形体。
【請求項５】
前記第一層の充填材がＡｌ２Ｏ３またはＡｌＮであり、前記第二層の充填材がＺｒＯ２またはＳｉＯ２の粒子であることを特徴とする請求項３または４記載の樹脂成形体。
【請求項６】
前記樹脂材料がエポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の樹脂成形体。
【請求項７】
充填材と樹脂材料とを混合して樹脂成形体を製造する方法において、
前記充填材を型内に少なくとも一層の状態にして装入する第１工程と、前記樹脂材料を前記型内に注入する第２工程と、前記注入した樹脂材料を前記充填材の間に浸透させて成形する第３工程とからなることを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
【請求項８】
前記第１工程は、前記金型に振動を与える工程を含むことを特徴とする請求項７記載の樹脂成形体の製造方法。
【請求項９】
固定子鉄心と固定子巻線とこれらを絶縁性のモールド樹脂で成形したフレームとからなるモールド体と、前記フレームの両端部に設けた負荷側および反負荷側のブラケットと、前記両ブラケットに軸受を介して支持された回転子と、前記反負荷側のブラケットに設けた回転検出器とからなる樹脂モールドモータにおいて、
前記モールド樹脂は、少なくとも二層からなり、前記負荷側に高熱伝導率層が、前記反負荷側に低熱伝導率層がそれぞれ形成されていることを特徴とする樹脂モールドモータ。
【請求項１０】
前記高熱伝導率層の熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、前記低熱伝導率層の熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする請求項９記載の樹脂モールドモータ。
【請求項１１】
前記高熱伝導率層はＡｌ２Ｏ３またはＡｌＮの充填材を含んだ樹脂成形体であり、前記低熱伝導率層はＺｒＯ２またはＳｉＯ２の充填材を含んだ樹脂成形体であることを特徴とする請求項９記載の樹脂モールドモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形体およびモールドモータなど樹脂成形体の応用製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のモールドモータの一例として、図６に示すようなものがある。図６において、５はモールド体、６はシャフト、７は永久磁石、８は負荷側ブラケット、９は反負荷側ブラケット、１０は軸受、１１は回転検出器、１２は検出器カバーである。
モールド体５は、固定子鉄心５１と固定子巻線５２を絶縁性のモールド樹脂５３でモールドされている。回転検出器１１はシャフト６の反負荷側軸端部に取り付けられている。
このようなモールドモータでは固定子が樹脂でモールドされているため、固定子巻線で発生した熱が放出されにくくなり、モータの温度上昇が大きいという問題があった。また、回転検出器は熱に弱く、モータ使用時の固定子の発生熱が回転検出器に伝わらないようにすることが要求されている。
この熱対策として断熱材をモールド体と反負荷側ブラケットの間に挟む方法があるが、この場合、工程が増え、生産性が低下するという問題がある。
これら問題を解決する方法として、１種類以上の充填材を含んだ複合樹脂材料を用い、樹脂注形時に樹脂材料と充填材の比重差により充填材を樹脂材料内で浮上、もしくは沈降させて加熱硬化することにより、熱伝導率が互いに異なる２層以上の層を有する硬化物を得る方法がある（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開平０９−１５７４４０公報（第４項、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１による樹脂成形体では、充填材の充填量を増やした場合、複合樹脂材料の粘度が上がり、充填材の浮上、沈降が抑制されるので、所望の構成を得ることができない、もしくは所望の構成を得るのに時間を要し、生産性が低下する。そのため、充填材の充填量には上限があり、この方法によって得られる樹脂成形体の熱伝導率は１Ｗ／ｍ・Ｋ程度と低いため、固定子によるモータの温度上昇の問題を改善することはできない。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、生産性を低下させることなく低熱伝導率層と高熱伝導率層を同時に得て、モータの温度上昇を低減するとともに、温度上昇を避けるべき部分への伝熱を抑えることができる樹脂成形体およびその樹脂成形体により封止された樹脂モール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】
【０００４】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、充填材と、樹脂材料とを混合してなる樹脂成形体において、  前記充填材と前記樹脂材料とが混合された混合物層と、前記樹脂材料のみの樹脂層とからなるものである。
請求項２に記載の発明は、充填材と、樹脂材料とを混合してなる樹脂成形体において、前記充填材と前記樹脂材料とが混合された混合物層が少なくとも二層からなり、前記混合物層は、前記充填材の粒度分布、充填率および材質の少なくとも一つが異なるようにしたものである。
請求項３に記載の発明は、前記混合物の層を二層とし、第一層が高熱伝導率層、第二層が低熱伝導率層としたものである。
請求項４に記載の発明は、前記高熱伝導率層の熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、前記低熱伝導率層の熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以下としたものである。
請求項５に記載の発明は、前記第一層の充填材をＡｌ２Ｏ３またはＡｌＮとし、前記第二層の充填材をＺｒＯ２またはＳｉＯ２の粒子としたものである。
請求項６に記載の発明は、前記樹脂材料をエポキシ系樹脂としたものである。
請求項７に記載の発明は、充填材と樹脂材料とを混合して樹脂成形体を製造する方法において、前記充填材を型内に少なくとも一層の状態にして装入する第１工程と、前記樹脂材料を前記型内に注入する第２工程と、前記注入した樹脂材料を前記充填材の間に浸透させて成形する第３工程とからなるものである。
請求項８に記載の発明は、前記第１工程が、前記金型に振動を与える工程を含むものである。
請求項９に記載の発明は、固定子鉄心と固定子巻線とこれらを絶縁性のモールド樹脂で成形したフレームとからなるモールド体と、前記フレームの両端部に設けた負荷側および反負荷側のブラケットと、前記両ブラケットに軸受を介して支持された回転子と、前記反負荷側のブラケットに設けた回転検出器とからなる樹脂モールドモータにおいて、前記モールド樹脂は、少なくとも二層からなり、前記負荷側に高熱伝導率層が、前記反負荷側に低熱伝導率層がそれぞれ形成されたものである。
請求項１０に記載の発明は、前記高熱伝導率層の熱伝導率が５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、前記低熱伝導率層の熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以下としたものである。
請求項１１に記載の発明は、前記高熱伝導率層がＡｌ２Ｏ３またはＡｌＮの充填材を含んだ樹脂成形体とし、前記低熱伝導率層がＺｒＯ２またはＳｉＯ２の充填材を含んだ樹脂成形体としたものである。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１から７に記載の発明によると、高熱伝導性充填材を高密度に充填できるので、従来の注形樹脂やプリミックス成形材料を用いる方法に比べて、放熱効果を大きくすることができる。また、樹脂成形体が特性の異なる複数の層から構成されるため、例えば、断熱層を得たい場合などにおいて、工程を増やしたり、別部材を取り付けたりすることが不要になり、部品点数の削減および、生産性の向上が達成できる。
請求項８に記載の発明によると、成型金型に振動を加えることにより、充填材を、金型内部に凹凸なく敷き均すことができ、複数種類の充填材を金型内部に積層することができる。
請求項９から１１に記載の発明によると、モールド部が熱伝導率の異なる２層から構成されるため、固定子の発生熱が低熱伝導率層と接する反負荷側ブラケットから外部へ放出されにくくなるので、反負荷側ブラケットに取り付けられた回転検出器の温度上昇を抑えることができ、かつ、高熱伝導性充填材を高密度に充填しているため、従来のモールドモータに比べ放熱効果が大きく、モータの温度上昇を抑えることができ、モータの効率、性能をよくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【実施例１】
【０００７】
図１は、本発明の第１の実施例を示す樹脂成形体の成形時の状態を模式的に示す断面図である。
図において、１は充填材、２は樹脂、３は混合物層、４は金型である。充填材１は材質の異なる１ａ、１ｂからなり、混合物層３１，３２を形成している。なお、金型４は上金型４ａと下金型４ｂからなる。
充填材１ａは低熱伝導率で嵩比重の大きいＺｒＯ２（嵩比重２．０〜４．５ｇ／ｃｃ、平均粒径１０〜５００μｍ）を、充填材１ｂは高熱伝導率で嵩比重の小さいＡｌ２Ｏ３（嵩比重１.２〜３.０ｇ／ｃｃ、平均粒径１０〜５００μｍ）を用いた。熱伝導率の相違を得る方法としては、充填材自体の物性以外に、充填密度の相違、中空と中実など充填材の形状的構成の相違などもある。
樹脂２は、機械強度が強く、電気絶縁性がよいエポキシ樹脂を用いた。
本実施例の２層構造体を有するモールド体は、まず、金型４に充填材１ａ、充填材１ｂの順で充填し、内部を満たす。つぎに樹脂２を注入する。そうすると、樹脂２が充填材の中に浸透してゆき、モールド材を作製できる。なお、充填材１ａ、充填材１ｂを充填時に、下金型４に超音波やその他機械的手法などにより適度に振動を与えることにより、充填材１ａ、充填材１ｂを図のように金型内部に積層することができる。
このとき、金型内部を占める充填材の充填量は、充填材の嵩比重と真比重の比から得ることができ、例えば、嵩比重３.０ｇ／ｃｃ、真比重３.９８ｇ／ｃｃのＡｌ２Ｏ３充填材の場合、体積分率にして約７５ｖｏｌ％の充填が可能となる。この充填率は、従来の充填材を単に混合したモールド樹脂の約５０ｖｏｌ％に比べ大きくとれるので、充填材の物性をより発揮でき、Ａｌ２Ｏ３充填材の場合では、充填率が５０ｖｏｌ％のとき熱伝導率は１Ｗ／ｍ・Ｋ程度だったのに対し、充填率が７０ｖｏｌ％以上になると熱伝導率は５Ｗ／ｍ・Ｋ以上になる。
また、樹脂材料注形時に金型を真空雰囲気に置いて行うことにより、モールド体内部の気泡を取り去ることができる。
【０００８】
本実施例に従えば、従来の注形樹脂やプリミックス成形材料を用いる方法に比べて、高熱伝導性充填材を高密度に充填できる製造方法であるため、従来技術に比べて放熱効果が大きい。また、特性の異なる複数種の充填材を金型内部に層状に充填した後、樹脂材料を注形することにより、例えば、断熱層を得たい場合などにおいて、工程を増やしたり、別部材を取り付けたりすることが不要になり、部品点数の削減および、生産性の向上が達成できる。
なお、本実施例では、モールド体内部で熱伝導率差を有する２層を例として挙げたが、これは、熱伝導率に限定するものではなく、他の例として、比重差、熱膨張率差、機械的強度差などを用いてもよい。
例えば、図１のように隙間なく充填材を充填する必要はなく、図２のように、樹脂材料のみで構成される層と充填材樹脂複合層間で所望の物性差を得ることもできる。さらに、図３に示すように、充填材の粒度を変えて充填量を調節することもできる。
また、充填材としてＺｒＯ２とＡｌ２Ｏ３を用いたが、ＡｌＮ、ＢＮ、ＭｇＯ、ＳｉＯ２などのセラミックス、マイカ、ガラス繊維、など種々の無機材料、および有機材料の粉末、微粒子または繊維を用いてもよく、樹脂材料としてエポキシ樹脂の他にアクリル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂やエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を用いてもよい。
【実施例２】
【０００９】
図４は本発明の第２の実施例を示す樹脂モールドモータのモールド成形時の状態を模式的に示す断面図である。図において、５はモールド体、５３はモールド樹脂である。モールド樹脂５３は、モールド樹脂（低熱伝導層）５３１およびモールド樹脂（高熱伝導層）５３２からなる。  
モールド成形時に使用する金型は、従来技術のものと同一構造のものであるが、本実施例では、充填材を下金型４ｂに充填した後、上金型４ａを取り付け、樹脂材料を注形する。なお、モールド体の材料構成および成形方法は、実施例１で挙げた方法と同じであるので、説明を省略する。
【００１０】
図５は、本実施例の樹脂モールドモータを模式的に示した断面図であり、前述の図４のようにして作製したモールド体５を用いてモータを組立てたものである。図中の符号は、従来例を示す図６および前述の図４と同じであるため、説明を省略する。
モールド体５は、反負荷側の端部が低熱伝導率のモールド樹脂（低熱伝導層）５３１で形成されており、その他の部位は高熱伝導率のモールド樹脂（高熱伝導層）５３２で形成されている。モータ使用時に固定子巻線５２で発生する熱はモールド体５および負荷側ブラケット８を介してモータ外部へ放出される。このとき、モールド体５の低熱伝導率層５０３により、固定子巻線５２で発生した熱は反負荷側には伝わりにくく、そのため、反負荷側ブラケット９に取り付けられた回転検出器１１の温度上昇を抑えることができる。
なお、モータの温度上昇を抑える方法として空冷ファンなどの冷却装置を使用した場合の冷却効果も従来のモールドモータに比べ高まるのは言うまでもない。
【００１１】
本実施例に従えば、モールド部が熱伝導率の異なる２層から構成されるため、固定子の発生熱が低熱伝導率層と接する反負荷側ブラケットから外部へ放出されにくくなるので、反負荷側ブラケットに取り付けられた回転検出器の発熱を抑えることができる。また、高熱伝導性充填材を高密度に充填しているため、従来のモールドモータに比べ放熱効果が大きく、モータの温度上昇を抑えることができ、モータの効率、性能をよくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
高熱伝導率層と低熱伝導率層の組み合わせにより、不必要な部分の発熱を抑え、かつ効率よく外部へ放熱させることができるので、コイルや半導体デバイスを封止するモールド樹脂に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施例を示す樹脂成形体の成型時の断面図
【図２】第１実施例の変形例を示す断面図
【図３】第１実施例の他の変形例を示す断面図
【図４】本発明の第２実施例を示すモールド体の成型状態の断面図
【図５】図４のモールド体を樹脂モールドモータに組込んだ状態を示す断面図
【図６】従来の樹脂モールドモータを示す断面図
【符号の説明】
【００１４】
１、１ａ、１ｂ  充填材
２  樹脂
３、３１、３２  混合物層
４  金型
５  モールド体
５１  固定子鉄心
５２  固定子巻線
５３  モールド樹脂
５３１  モールド樹脂（低熱伝導層）
５３２  モールド樹脂（高熱伝導層）
６  シャフト
７  永久磁石
８  負荷側ブラケット
９  反負荷側ブラケット
１０  軸受
１１  回転検出器
１２  検出器カバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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