(57)【要約】【課題】直流電動機の小型化を実現すること。【解決手段】固定子と回転子とを備える直流電動機のうち、固定子は、外部電源から直流電圧が印加されるブラシ４８を備え、回転子は、電流により磁力を生じさせる巻線４６と、ブラシ４８の接触により電流を巻線４６に流す整流子４７とを備える。整流子４７は、所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片４７ａ，４７ｂ，４７ｃと、複数の間隙の夫々に埋設され、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す保護部６１ａ，６１ｂ，６１ｃとを備える。【選択図】図４
2017028755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と回転子とを備える直流電動機であって、
前記固定子は、外部電源から直流電圧が印加されるブラシを備え、
前記回転子は、電流により磁力を生じさせる巻線と、前記ブラシの接触により前記電流を前記巻線に流す整流子とを備え、
前記整流子は、
所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片と、
複数の前記間隙の夫々に埋設され、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す保護部と、
を有する直流電動機。
【請求項２】
前記整流子のうち、前記ブラシとの接触部位は、前記複数の整流子片であり、前記ブラシとの非接触部位は、前記保護部である、
【請求項３】
樹脂組成物であって、
熱硬化性樹脂と、半導体セラミックス粒子と、を含み、
前記半導体セラミック粒子は、粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部と、を有し、
前記樹脂組成物の硬化物は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、
ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機のうち、所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する前記整流子において、複数の前記間隙の夫々に埋設される保護部に成形されるために用いられる樹脂組成物。
【請求項４】
樹脂組成物から成形され、保護対象回路に対する過渡電圧を保護する保護部材であって、
前記樹脂組成物は、
熱硬化性樹脂と、半導体セラミックス粒子と、を含み、
前記半導体セラミック粒子は、粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部と、を有し、
前記保護部材は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、
ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機に対する部材であって、
所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する前記整流子において、複数の前記間隙の夫々に埋設される
保護部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電動機、樹脂組成物及び保護部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種装置の駆動源として直流電動機が用いられている。例えば、直流電動機は、プリンタや複写機等の事務機器、電動シェーバー等の家電製品、自動車の各種電装部品等の駆動源として用いられている。
【０００３】
直流電動機の多くは、ブラシを備えており、回転する整流子に当該ブラシを摺動接触させてロータの巻線に電流を流しつつその方向を切り替えている。
このようなブラシ付き直流電動機では、回転時の整流子の断続によって誘導される高電圧によって火花が発生する。この火花の発生により、ブラシや整流子が消耗したり、ノイズが発生したりする。
そこで、この火花を抑制するためのリングバリスタを備えた直流電動機が普及している（特許文献１参照）。
【０００４】
図１は、このようなリングバリスタを備えた従来の直流電動機のうち、ブラシと整流子との摺動部近傍を拡大した模式図である。
従来の直流電動機１の回転子には、シャフト１１と、コア１２と、巻線１３と、整流子１４と、リングバリスタ１５とが含まれる。
【０００５】
シャフト１１は、図示せぬ軸受を介して、回転子を支持する回転軸として機能すると共に、出力軸としても機能する。
コア１２は、複数の鋼板を積層して構成されている。コア１２の中心には、シャフト１１が貫通した状態で固定される。
巻線１３は、コア１２の溝１２ａに巻き回されており、電流が流れることで磁力を生じさせる。
【０００６】
整流子１４は、コア１２と共にシャフト１１に固定されており、接触するブラシ１６を介して電流を巻線１３に適切なタイミングで流す接点として機能する。整流子１４のうちブラシ１６との摺動部は、例えば銀含有金属で構成される。
【０００７】
ブラシ１６は、従来の直流電動機１の固定子側に配置される。図１の例では、ブラシ１６として、貴金属等を主成分とするフォーク状の金属ブラシが採用されている。なお、ブラシ１６は、カーボンブラシが採用される場合もあり得る。
【０００８】
リングバリスタ１５は、コア１２と整流子１４との間に配置され、整流子１４とブラシ１６との間での火花の発生を抑制する。リングバリスタ１５として、例えばディスク状のセラミックバリスタが採用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４―１９５３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、近年、直流電動機の駆動対象の小型化に伴い直流電動機の小型化も要求
されているところ、リングバリスタの存在は直流電動機の小型化を妨げる要因となっていた。
【００１１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、直流電動機の小型化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の一態様の直流電動機は、
固定子と回転子とを備える直流電動機であって、
前記固定子は、外部電源から直流電圧が印加されるブラシを備え、
前記回転子は、電流により磁力を生じさせる巻線と、前記ブラシの接触により前記電流を前記巻線に流す整流子とを備え、
前記整流子は、
所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片と、
複数の前記間隙の夫々に埋設され、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す保護部と、
を有することを特徴とする。
【００１３】
前記整流子のうち、前記ブラシとの接触部位は、前記複数の整流子片であり、前記ブラシとの非接触部位は、前記保護部であるようにすることができる。
【００１４】
本発明の一態様は、樹脂組成物であって、
熱硬化性樹脂と、半導体セラミックス粒子と、を含み、
前記半導体セラミック粒子は、粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部と、を有し、
前記樹脂組成物の硬化物は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、
ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機のうち、所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する前記整流子において、複数の前記間隙の夫々に埋設される保護部に成形されるために用いられる樹脂組成物である。
【００１５】
本発明の一態様は、樹脂組成物から成形され、保護対象回路に対する過渡電圧を保護する保護部材であって、
前記樹脂組成物は、
熱硬化性樹脂と、半導体セラミックス粒子と、を含み、
前記半導体セラミック粒子は、粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部と、を有し、
前記保護部材は、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、
ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機に対する部材であって、
所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する前記整流子において、複数の前記間隙の夫々に埋設される保護部材である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、直流電動機の小型化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】リングバリスタを備えた従来の直流電動機のうち、ブラシと整流子との摺動部近傍を拡大した模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る直流電動機の一例を示す一部破断面図である。
【図３】図１の直流電動機のうち、ブラシと整流子との摺動部近傍を拡大した模式図である。
【図４】図１の直流電動機のうち、回転子をシャフトの軸方向から見たブラシと整流子との接触状態、及び保護部を説明するための模式図である。
【図５】図１の直流電動機の回転子の回路構成の一例を示す図である。
【図６】図１の直流電動機のうち、回転子をシャフトの軸方向から見たブラシと整流子との接触状態、及び保護部における拡大した模式図である。
【図７】本実施形態に係る半導体セラミックス粒子の拡大断面図である。
【図８】本実施形態に係る構造体の一例を示す模式図である。
【図９】本実施形態に係る構造体の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
図２は、本発明の一実施形態に係る直流電動機の一例を示す一部破断面図である。
図３は、図１の直流電動機のうち、ブラシと整流子との摺動部近傍を拡大した模式図である。
【００２０】
本実施形態では、直流電動機３０は、２極３溝のモータであり、例えば０．４Ｗ〜１５Ｗ出力が対応可能な仕様であり、直径２４ｍｍ、長さ３８ｍｍのサイズを有している。なお、当該サイズは例示であり、仕様等に応じて各種各様のサイズの半導体素子を提供することができる。
直流電動機３０は、筒状のハウジング４１の内壁にマグネット４２が１個または複数個配置されている。マグネット４２は、内側に磁極（Ｎ極及びＳ極）が位置するように配置されており、ハウジング４１の内壁の周方向に沿ってＮ極とＳ極が交互に並んでいる。
即ち、ハウジング４１とマグネット４２は、直流電動機３０の固定子の一構成要素である。
【００２１】
ハウジング４１の中央部には、回転子４３が配置されている。
回転子４３は、シャフト４４と、コア４５と、巻線４６と、整流子４７と、を備える。
【００２２】
シャフト４４は、軸受４９ａ，４９ｂを介して、回転子４３を支持する回転軸として機能すると共に、出力軸としても機能する。
コア４５は、複数の鋼板を積層して構成されている。コア４５の中心には、シャフト４４が貫通した状態で固定されている。
巻線４６は、コア４５の溝４５ａに巻き回されており、電流が流れることで磁力を生じさせる。
【００２３】
整流子４７は、コア４５と共にシャフト４４に固定されており、接触するブラシ４８を介して電流を巻線４６に適切なタイミングで流す接点として機能する。整流子４７のうちブラシ４８との摺動部（後述の図４の整流子片４７ａ，４７ｂ，４７ｃ）は、例えば銀含有金属で構成される。
【００２４】
ブラシ４８は、端子となるブラシベース５１と接続された状態で、ブラシホルダ５２に固定されている。ブラシホルダ５２は、ハウジング４１内に装着される。そして、エンドベル５０でハウジング４１の開口部が蓋をされる。
即ち、ブラシ４８、ブラシベース５１、及びブラシホルダ５２は、直流電動機３０の固定子の一構成要素である。
本実施形態では、ブラシ４８として、貴金属等を主成分とするフォーク状の金属ブラシ
が採用されている。なお、ブラシ４８は、カーボンブラシが採用される場合もあり得る。
【００２５】
ここで、本実施の形態では、コア４５と整流子４７との間には、従来のようなリングバリスタ１５（図１）は配置されていない。即ち、本実施形態の直流電動機３０は、リングバリスタ１５（図１）が不要であるため、従来の直流電動機１と比較して小型化することができる。
ただし、整流子４７とブラシ４８との間での火花の発生を抑制する必要はあるため、本実施形態では、従来のリングバリスタ１５と同機能を有する保護部６１が、整流子４７に設けられている。
そこで以下、図４乃至図６を参照して、保護部６１の詳細について説明する。
【００２６】
図４は、回転子４３をシャフト４４の軸方向から見たブラシ４８と整流子４７との接触状態、及び保護部６１を説明するための模式図である。
図４の例では、整流子４７は、所定の間隙を設けて夫々配置される３つの整流子片４７ａ，４７ｂ，４７ｃを有する。
【００２７】
保護部６１ａは、整流子片４７ａ，４７ｂの間隙に埋設され、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す高電圧保護部材から成形される。保護部６１ｂは、整流子片４７ｂ，４７ｃの間隙に埋設され、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す高電圧保護部材から成形される。保護部６１ｃは、整流子片４７ｃ，４７ａの間隙に埋設され、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す高電圧保護部材から成形される。
【００２８】
なお、本明細書において、「電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す高電圧保護部材」を「バリスタ機能付絶縁材料」ともいう。
バリスタ機能付絶縁材料は、所定電圧以下の電圧が印加されるまでは絶縁材料として機能するが、当該所定電圧を超えた電圧が印加されると導電材料として機能する。バリスタ機能付絶縁材料の詳細については、図７乃至図９を参照して後述する。
ここで「接続される」とは、当該所定電圧を超えた電圧が印加された場合に電気的に接続されることを意味する。
【００２９】
図５は、本実施形態の直流電動機３０の回転子４３の回路構成の一例を示す図である。
整流子片４７ａ，４７ｂには、バリスタ機能付絶縁材料の保護部６１ａと巻線４６ａとが並列的に接続される。
整流子片４７ｂ，４７ｃには、バリスタ機能付絶縁材料の保護部６１ｂと巻線４６ｂとが並列的に接続される。
整流子片４７ｃ，４７ａには、バリスタ機能付絶縁材料の保護部６１ｃと巻線４６ｃとが並列的に接続される。
なお、図２や図３に示すように、保護部６１ａ，６１ｂ，６１ｃを個々に区別する必要が無い場合、これらをまとめて「保護部６１」と呼ぶ。
【００３０】
ここで、図４の状態では、一対のブラシ４８のうち一方のブラシ４８ｂが１つの整流子片４７ａと接触し、他方のブラシ４８ｂが他の１つの整流子片４７ｂと接触している。
このため、例えばブラシ４８ａが正極側でブラシ４８ｂが負極側であるものとすると、電流は、外部の図示せぬ直流電源の正極側から流れだし、ブラシ４８ａ、整流子片４７ｂ巻線４６ｂ、巻線４６ａ、整流子片４７ａ、及びブラシ４８ｂの順に流れて、当該直流電源の負極側に戻る。
実際には、回転子４３全体が回転するに伴い整流子４７も回転することで、各ブラシ４８ａ，４８ｂと接触する整流子片が入れ替わり、整流が行われる。
【００３１】
このような回転子４３の回転により、整流子４７とブラシ４８との接触部（整流子片４７ａ，４７ｂ，４７ｃのうち任意の２つ）では、ブラシ４８と接触した後に離間する際に火花が発生することがある。
この火花は、瞬間的な過電圧が発生することに起因する。このため、当該過電圧が発生した際に、バリスタ機能付絶縁材料の保護部６１に電流が流れることで、火花発生が抑制される。
【００３２】
（保護部の製造方法）
整流子４７の整流子片４７ａ，４７ｂ，４７ｃ自体の製造方法は、従来の整流子と基本的に同様であるため、ここではその説明を省略する。
つまり先ず、従来と同様に、整流子片４７ａ，４７ｂ，４７ｃを所定の間隙を設けて夫々配置させる。
その後、バリスタ機能付絶縁材料を夫々の間隙に流し込むことで、当該間隙に埋設された保護部６１ａ，６１ｂ，６１ｃの夫々を製造する。
【００３３】
図６は、図１の直流電動機のうち、回転子をシャフトの軸方向から見たブラシと整流子との接触状態、及び保護部における拡大した模式図である。
ここで仮にバリスタ機能付絶縁材料を多量に流し込むと、回転子４３の回転時に保護部６１もブラシ４８と接触してしまうことになる。この場合、ブラシ４８と整流子片４７ａ，４７ｂ，４７ｃとの接触不良等を引き起こす可能性がある。このような接触不良等を防止すべく、図６に示すように、保護部６１はブラシ４８に対して非接触部位となるように製造すると好適である。
つまり、回転子４３の回転時に保護部６１がブラシ４８と接触しない量だけのバリスタ機能付絶縁材料を、整流子片４７ａ，４７ｂ，４７ｃの夫々の間隙に流し込みをして、保護部６１ａ，６１ｂ，６１ｃの夫々を製造するとよい。
換言すると、ブラシ４８との接触部位は整流子片４７ａ，４７ｂ，４７ｃであり（図６においては整流子片４７ｂ，４７ｃのみ図示）、ブラシ４８との非接触部位は保護部６１ａ，６１ｂ，６１ｃ（図６においては保護部６１ｂのみ図示）であるように、整流子４７を製造すると好適である。
【００３４】
ここで、本発明が適用される直流電動機は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００３５】
例えば、上述の実施形態では、２極３溝モータの直流電動機３０が採用されたが、特にこれに限定されず、極数や溝数は特にこれに限定されない。
即ち、本発明が適用される直流電動機は、次のような構成を有すれば足り、各種各様の実施形態を取ることができる。
【００３６】
本発明が適用される直流電動機は、
固定子と回転子とを備える直流電動機であって、
前記固定子は、外部電源から直流電圧が印加されるブラシを備え、
前記回転子は、電流により磁力を生じさせる巻線と、前記ブラシの接触により前記電流を前記巻線に流す整流子とを備え、
前記整流子は、
所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片と、
複数の前記間隙の夫々に埋設され、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す保護部と、
を有する直流電動機である。
【００３７】
このように、整流子とブラシとの間での火花の発生を抑制するための保護部は、当該整
流子の間隙に埋設されて設けられている。
その結果、コアと整流子との間に、従来のようなリングバリスタ１５（図１）を配置する必要はなくなる。即ち、本発明が適用される直流電動機は、リングバリスタ１５（図１）が不要であるため、従来の直流電動機１と比較して小型化することができる。
また、成形性に優れるバリスタ機能付絶縁材料を用いることで、整流子の間隙に埋め込む作業等は非常に容易になる。換言すると、成形性に優れるバリスタ機能付絶縁材料を用いることができるので、各種各様な設計の要求に応えることができ、その結果、直流電動機の設計の自由度が大きくなる。
【００３８】
また、バリスタ機能付絶縁材料から成形される保護部は、次のような樹脂組成物であれば足りる。
即ち、本発明に係る樹脂組成物は、熱硬化性樹脂、及び粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部とを有する半導体セラミックス粒子を含み、硬化物が電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示す樹脂組成物であって、ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機のうち、所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する前記整流子において、複数の前記間隙の夫々に埋設される保護部に成形されるために用いられる。上記樹脂組成物は、上記で一例を示したバリスタ機能付絶縁材料に相当するものである。
【００３９】
かかる構成を採用した樹脂組成物を用いることによって、整流子内に保護部を歩留りよく具備させることが可能となるため、従来のように、直流電動機においてコアと整流子との間にリングバリスタを配置する必要がなくなり、結果的に、直流電動機の小型化を実現させることができる。
【００４０】
ここで、本実施形態に係る製造方法により得られる構造体が有する、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性（バリスタ特性）とは、少なくとも２つの電極端子を備えた電子部品に対して徐々に増大する電圧を印加した際に、一般的にバリスタ素子と呼ばれている過電圧保護素子に流れる電流が非直線的に増大する特性のことを指す。本実施形態において、上記バリスタ特性を有した構造体とは、具体的には、第１の端子と第２の端子とを有する電子部品に搭載させる構造体であり、上記構造体を電子部品に搭載させた時、第１の端子と第２の端子との間の電圧が装置の耐電圧未満である場合には絶縁性を示し、かつ第１の端子と第２の端子との間の電圧が装置の駆動電圧以上である場合には導電性を示すものを指す。なお、本実施形態に係る構造体の有する特性が、上述したように絶縁性から導電性に変換される電圧や、導電性から絶縁性に変換される電圧のことを、以下、バリスタ電圧と称する。
【００４１】
以下、本実施形態に係る樹脂組成物について、詳細に説明する。
【００４２】
従来は、上記発明が解決しようとする課題の項で述べたように、火花発生抑制対策として、直流電動機においてコアと整流子との間にリングバリスタを配置する構成を採用することが通常であった。そのため、従来は、火花発生抑制素子を配置する空間を確保する必要があった。それ故、直流電動機の小型化の実現については、限界を有していた。こうした事情に鑑みて、本発明者は、整流子内に、保護部を具備させることができれば、直流電動機の小型化を実現できると考えた。具体的には、本発明者は、ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機のうち、所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する前記整流子において、複数の前記間隙の夫々に埋設されるように配することの可能な、たとえば、薄片状であり、かつバリスタ特性を示す部材を実現することが、設計指針として有効であることを見出した。
【００４３】
しかし、上述したバリスタ特性を示す部材（構造体）を作製するためには、以下の３つ
の特性を有する樹脂組成物を作製する必要があった。上記樹脂組成物に要求される第１の特性は、バリスタ特性を示す部材の使用対象である整流子中に搭載されている整流子片の形状に対応できるように上記部材の形状を制御できる程度に優れた成形性である。上記樹脂組成物に要求される第２の特性は、従来の電子部品において電極端子を保護するために使用されていた封止材の有する機能、すなわち、耐熱性、耐温度サイクル性、絶縁信頼性などの耐久性、密着性、寸法安定性等の要求特性を保持していることである。上記樹脂組成物に要求される第３の特性は、当該樹脂組成物が十分なバリスタ特性を発現できることである。
【００４４】
こうした事情に鑑みて、本発明者は、上述した３つの要求特性を満たす樹脂材料を作製するための設計指針について鋭意検討した結果、バリスタ特性を備えた半導体セラミックス粒子１００を（図７参照）、樹脂組成物中に配合すれば、整流子内に、火花や外部環境から加わる応力の外的負荷から上記整流子を保護する機能を有した構成を具備させることのできる部材を歩留りよく作製することが可能であるとの知見を得た。くわえて、本発明者は、上述した第１の特性を満たす観点、すなわち、十分な成形性を実現する観点から、上述したバリスタ特性を示す部材を作製する方法としては、トランスファー成形法を採用することが望ましいことも知見した。それ故、本樹脂組成物は、タブレット状の形態に加工されたものであることが望ましい。
【００４５】
＜熱硬化性樹脂＞
本発明に係る樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂の具体例としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ビスフェノールＡノボラック樹脂、トリアジン骨格含有フェノールノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂；未変性のレゾールフェノール樹脂、桐油、アマニ油、クルミ油などで変性した油変性レゾールフェノール樹脂などのレゾール型フェノール樹脂などのフェノール樹脂；ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＥ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＭ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＰ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＺ型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂；フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂などのノボラック型エポキシ樹脂；ビフェニル型エポキシ樹脂、ビフェニルアラルキル型エポキシ樹脂、アリールアルキレン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、アントラセン型エポキシ樹脂、フェノキシ型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ノルボルネン型エポキシ樹脂、アダマンタン型エポキシ樹脂、フルオレン型エポキシ樹脂などのエポキシ樹脂；ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂などのトリアジン環を有する樹脂；不飽和ポリエステル樹脂；ビスマレイミド化合物などのマレイミド樹脂；ポリウレタン樹脂；ジアリルフタレート樹脂；シリコーン樹脂；ベンゾオキサジン樹脂；シアネートエステル樹脂；ポリイミド樹脂；ポリアミドイミド樹脂；ベンゾシクロブテン樹脂、ノボラック型シアネート樹脂、ビスフェノールＡ型シアネート樹脂、ビスフェノールＥ型シアネート樹脂、テトラメチルビスフェノールＦ型シアネート樹脂等のビスフェノール型シアネート樹脂などが挙げられる。これらの中の１種類を単独で用いてもよいし、異なる重量平均分子量を有する２種類以上を併用してもよく、１種類または２種類以上と、それらのプレポリマーを併用してもよい。
【００４６】
熱硬化性樹脂の含有量は、本発明に係る樹脂組成物全量に対して、好ましくは、１質量％以上３８質量％以下であり、さらに好ましくは、１．５質量％以上３５質量％以下であり、より好ましくは、２質量％以上３０質量％以下であり、最も好ましくは、３質量％以上２５質量％以下である。熱硬化性樹脂の含有量を上記数値範囲以上とすることにより、樹脂組成物の流動性を向上させることができる。また、熱硬化性樹脂の含有量を上記数値範囲以下とすることにより、樹脂組成物の熱放散性を向上させることができるとともに、本発明に係る樹脂組成物からなる構造体の備えるバリスタ特性を向上させることが可能で
ある。
【００４７】
本発明に係る樹脂組成物に含まれる熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂を用いることが好ましい。上記エポキシ樹脂としては、その分子量、分子構造に関係なく、１分子内にエポキシ基を２個以上有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般を使用することが可能である。このようなエポキシ樹脂の具体例としては、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、スチルベン型エポキシ樹脂、ハイドロキノン型エポキシ樹脂等の結晶性エポキシ樹脂；クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、ナフトールノボラック型エポキシ樹脂等のノボラック型エポキシ樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格含有ナフトールアラルキル型エポキシ樹脂等のフェノールアラルキル型エポキシ樹脂；トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、アルキル変性トリフェノールメタン型エポキシ樹脂等の３官能型エポキシ樹脂；ジシクロペンタジエン変性フェノール型エポキシ樹脂、テルペン変性フェノール型エポキシ樹脂等の変性フェノール型エポキシ樹脂；トリアジン核含有エポキシ樹脂等の複素環含有エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００４８】
本樹脂組成物は、離型剤を含有してもよい。こうすることで、バリスタ特性を示す部材（構造体３００）を更に歩留りよく作製することが可能となる。この理由は、以下の通りである。本樹脂組成物は、上述したように、好ましくは、トランスファー成形法によりバリスタ特性を示す部材（構造体３００）を作製するための原材料として使用することを想定したものである。上記トランスファー成形法を採用する場合には樹脂金型を用いて上記部材（構造体３００）を作製することになる。この場合、本樹脂組成物を用いて上記部材（構造体３００）を成形した後、金型から成形物を離型する必要がある。そして、成形金型から成形物を離型する際の離型力が強くなると、得られた成形物が破損するという不都合が生じやすくなる傾向にある。そのため、離型剤を含む樹脂組成物を使用した場合には、上述した不都合が生じることを抑制することが可能であり、結果として、バリスタ特性を示す部材（構造体３００）を歩留りよく作製することが可能となる。
【００４９】
本実施形態に係る離型剤の具体例としては、天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸もしくはその金属塩類、パラフィン、酸化ポリエチレン等が挙げられる。離型剤の含有量は、樹脂組成物全量に対して、好ましくは、０．０１質量％以上１質量％以下であり、さらに好ましくは、０．０３質量％以上０．８質量％以下である。
【００５０】
本発明に係る樹脂材料２００（図８および図９参照）には、硬化剤を含有させてもよい。上記硬化剤は、熱硬化性樹脂と反応して硬化させるものであればよく、ここで、熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合に使用可能な硬化剤の具体例としては、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等の炭素数２〜２０の直鎖脂肪族ジアミン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、パラキシレンジアミン、４，４■−ジアミノジフェニルメタン、４，４■−ジアミノジフェニ
ルプロパン、４，４■−ジアミノジフェニルエーテル、４，４■−ジアミノジ
フェニルスルホン、４，４■−ジアミノジシクロヘキサン、ビス（４−アミノ
フェニル）フェニルメタン、１，５−ジアミノナフタレン、メタキシレンジアミン、パラキシレンジアミン、１，１−ビス（４−アミノフェニル）シクロヘキサン、ジシアノジアミド等のアミノ類；アニリン変性レゾール樹脂やジメチルエーテルレゾール樹脂等のレゾール型フェノール樹脂；フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含
有フェノールアラルキル樹脂等のフェノールアラルキル樹脂；ナフタレン骨格やアントラセン骨格のような縮合多環構造を有するフェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン；ヘキサヒドロ無水フタル酸（ＨＨＰＡ）、メチルテトラヒドロ無水フタル酸（ＭＴＨＰＡ）などの脂環族酸無水物、無水トリメリット酸（ＴＭＡ）、無水ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸（ＢＴＤＡ）などの芳香族酸無水物などを含む酸無水物等；ポリサルファイド、チオエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物；イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物；カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類等が挙げられる。これらは１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。中でも構造体３００の耐湿性、信頼性を向上させる観点から、１分子内に少なくとも２個のフェノール性水酸基を有する化合物が好ましく、その具体例としては、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、ｔｅｒｔ−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂等のノボラック型フェノール樹脂；レゾール型フェノール樹脂；ポリパラオキシスチレン等のポリオキシスチレン；フェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格含有フェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格含有ナフトールアラルキル型フェノール樹脂等が挙げられる。
【００５１】
本樹脂組成物中に含まれる樹脂材料２００には、硬化促進剤を含有させてもよい。上記硬化促進剤は、たとえば、エポキシ基等の官能基と硬化剤との硬化反応を促進させるものであればよく、その具体例としては、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７等のジアザビシクロアルケン及びその誘導体；トリブチルアミン、ベンジルジメチルアミン等のアミン系化合物；２−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物；トリフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン等の有機ホスフィン類；テトラフェニルホスホニウム・テトラフェニルボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラ安息香酸ボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイックアシッドボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフトイルオキシボレート、テトラフェニルホスホニウム・テトラナフチルオキシボレート等のテトラ置換ホスホニウム・テトラ置換ボレート；ベンゾキノンをアダクトしたトリフェニルホスフィン等が挙げられる。これらは１種類を単独で用いても２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００５２】
また、本樹脂組成物中に含まれる樹脂材料２００には、上記の成分以外に、必要に応じて、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のカップリング剤；カーボンブラック等の着色剤；天然ワックス、合成ワックス、高級脂肪酸もしくはその金属塩類、パラフィン、酸化ポリエチレン等の離型剤；シリコーンオイル、シリコーンゴム等の低応力剤；ハイドロタルサイト等のイオン捕捉剤；水酸化アルミニウム等の難燃剤；酸化防止剤等の各種添加剤を配合させてもよい。
【００５３】
＜半導体セラミックス粒子＞
図７は、本実施形態に係る半導体セラミックス粒子の拡大断面図である。
図７に示すように、本実施形態に係る半導体セラミックス粒子１００は、粒界部１２０と、上記粒界部１２０によって離隔された複数の結晶部１１０とを有する粒子である。言い換えれば、本実施形態に係る半導体セラミックス粒子１００は、粒界部１２０と、上記粒界部１２０を介して互いに離間するように配置される２以上の結晶部１１０とからなる複数の結晶が凝集した粒子であるともいえる。かかる半導体セラミックス粒子１００は、当該粒子に対してバリスタ電圧未満の電圧が印加された場合には、粒界部１２０が抵抗として作用するため電流を通さないが、バリスタ電圧以上の電圧が印加された場合には、トンネル効果が生じて図７に示す矢印のように電流を通すという特性を有する粒子である。なお、本実施形態に係る半導体セラミックス粒子１００のようにバリスタ特性を備えた部材については、従来の電子部品において電子素子とともに同回路に搭載させる耐電圧保護素子（バリスタ素子等）中に含まれていた。しかし、以下の２つの要求特性を満たす上記
半導体セラミックス粒子１００を含む樹脂組成物からなる部材を歩留りよく製造する方法については、これまでに報告されていなかった。上述した１つ目の要求特性は、電子部品内に実装される回路中に搭載する電子素子自体の内部に具備させることが可能なことである。上述した２つ目の要求特性は、当該部材を電子素子自体の内部に具備させた場合に、静電気等の過電圧にくわえて、外部環境から加わる応力から上記電子素子を保護できる機能を備えていることである。
【００５４】
半導体セラミックス粒子１００の平均粒子径Ｄ５０は、例えば、０．０１μｍ以上、１５００μｍ以下であり、好ましくは、０．１μｍ以上、１０００μｍ以下であり、さらに好ましくは１μｍ以上、５００μｍ以下であり、特に好ましくは５μｍ以上、１５０μｍ以下である。こうすることで、半導体セラミックス粒子１００を含む樹脂組成物により形成された構造体３００の形状に依存することなく、バリスタ特性を発現することが可能となる。
【００５５】
また、半導体セラミックス粒子１００は、球状粒子であることが好ましい。これにより、バリスタ特性の制御を容易に行うことができる。
【００５６】
半導体セラミックス粒子１００において結晶部１１０は、酸化亜鉛、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム、および、チタン酸バリウムからなる群より選択される１種以上を含む材料により形成されていることが好ましい。中でも、酸化亜鉛を主成分として含む材料は、半導体セラミックス粒子１００自体の非直線性係数やエネルギー耐量を向上させる観点から好ましい。炭化ケイ素を主成分として含む材料は、絶縁破壊電圧が高いため、バリスタ電圧を高電圧に設定する場合には好適である。また、チタン酸ストロンチウムを主成分として含む材料は、高電圧・高周波ノイズの吸収や抑制という点において、好適である。
【００５７】
半導体セラミックス粒子１００において粒界部１２０は、ビスマス、プラセオジム、アンチモン、マンガン、コバルトおよびニッケル、またはこれらの化合物からなる群より選択される１種以上を含む材料により形成されていることが好ましい。中でも、粒界部１２０は、非直線性抵抗特性が良好であるという観点から、ビスマス、プラセオジム、またはこれらの化合物からなる群より選択される１種以上を含む材料により形成されていることが好ましい。なお、上記これらの化合物としては、酸化物、窒化物、有機化合物、その他の無機化合物等の形態が挙げられるが、バリスタ特性を良好に発現させる観点から、酸化物であることが好ましい。
【００５８】
半導体セラミックス粒子１００の含有量は、確実に構造体３００のバリスタ特性を発現させる観点から、本樹脂組成物全量に対して、好ましくは６０質量％以上９７質量％以下であり、さらに好ましくは、７０質量％以上９５質量％以下であり、特に好ましくは、７５質量％以上９５質量％以下である。半導体セラミックス粒子１００の含有量を上記数値範囲内となるよう制御することにより、図８に示す模式図のように、２つの導電部１３０間（例えば図４の整流子片４７ａ，４７ｂ，４７ｃのうち２つの間）が、複数の粒子同士が互いに接するように半導体セラミックス粒子１００により埋め尽くされた構造体３００を実現することができる。すなわち、半導体セラミックス粒子１００の含有量を上記数値範囲内となるよう制御した場合には、構造体のバリスタ特性を確実に発現させることが可能となる。
【００５９】
本樹脂組成物中には、導電粒子を含有させることが好ましい。こうすることで、本樹脂組成物により形成された構造体３００を備える整流子に対して、バリスタ電圧を超える高電圧が印加された際に、当該構造体３００の電気伝導性をより一層良好なものとすることができる。具体的には、図９に示すように、２つの導電部１３０間を埋め尽くすように配
される複数の半導体セラミックス粒子１００同士の隙間領域に、導電粒子１５０を入り込ませることが可能となる。これにより、構造体３００のバリスタ特性をより一層良好なものとすることができる。
【００６０】
導電粒子１５０の含有量は、確実に構造体３００のバリスタ特性を発現させる観点から、本樹脂組成物全量に対して、好ましくは、１質量％以上２０質量％以下であり、さらに好ましくは、２質量％以上１５質量％以下であり、最も好ましくは、２質量％以上１０質量％以下である。導電粒子１５０の含有量を上記数値範囲内となるよう制御することにより、図９に示す模式図のように、２つの導電部１３０間を埋め尽くすように配される複数の半導体セラミックス粒子１００の隙間領域に、万遍なく導電粒子１５０を入り込ませることが可能となる。
【００６１】
導電粒子１５０の平均粒子径Ｄ５０は、確実に構造体のバリスタ特性を発現させる観点から、例えば、０．０１μｍ以上、５００μｍ以下であり、好ましくは、０．０２μｍ以上、３００μｍ以下であり、さらに好ましくは０．０５μｍ以上、２００μｍ以下であり、特に好ましくは０．１μｍ以上、１００μｍ以下である。
【００６２】
導電粒子１５０を形成する材料の具体例としては、ニッケル、カーボンブラック、アルミニウム、銀、金、銅、グラファイト、亜鉛、鉄、ステンレス鋼、錫、黄銅、及び、それらの合金からなる群より選択される導電材料や、酸化亜鉛、炭化ケイ素、チタン酸ストロンチウム、および、チタン酸バリウムからなる群より選択される半導電材料等が挙げられる。
【００６３】
また、本樹脂組成物に含まれる半導体セラミックス粒子１００と、導電粒子１５０の大きさは、以下の条件を満たすものであることが好ましい。具体的には、半導体セラミックス粒子１００の平均粒子径Ｄ５０をＸとし、導電粒子１５０の平均粒子径Ｄ５０をＹとした時、Ｙ／Ｘの値が、０．０５以上１未満であることが好ましく、０．１以上０．８以下であるとさらに好ましい。こうすることで、図９に示す模式図のように、２つの導電部１３０間を埋め尽くすように配される複数の半導体セラミックス粒子１００の隙間領域に、導電粒子１５０を入り込ませやすくなる。
【００６４】
本実施形態に係る樹脂組成物は、熱硬化性樹脂とともに、特定量のバリスタ特性を示す半導体セラミックス粒子を含む構成を採用している。かかる構成を採用した樹脂組成物を用いることによって、整流子内に、火花や外部環境から加わる応力の外的負荷から上記整流子を保護する機能を有した構成を具備させることが可能となるため、従来の直流電動機のように、コアと整流子との間にリングバリスタを配置する必要がなくなり、結果的に、直流電動機の小型化を実現させることができる。
【００６５】
以下、本実施形態に係る樹脂組成物を用いて、整流子中に保護部（以下、「バリスタ特性を示す部材」及び／又は「構造体３００」ともいう。）を作製する方法について、説明する。
【００６６】
本実施形態に係る樹脂組成物を用いる場合、樹脂成形方法としてトランスファー成形法を用いることにより、バリスタ特性を示す部材（構造体３００）を整流子中に歩留りよく作製することができる。そのため、電極端子の形状に対応した構造体３００を作製することが可能である。ここで、構造体３００を作製するために、樹脂組成物をトランスファー成形する手法を採用する場合には、上記樹脂組成物は、タブレット状に加工されたものであることが好ましい。
【００６７】
整流子中にバリスタ特性を示す部材（構造体３００）を作製する方法の一例としては、
たとえば、ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機のうち、所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する前記整流子において、複数の前記間隙の夫々に埋設されるように、本樹脂組成物をトランスファー成形することにより構造体３００（高電圧保護部材）を形成する工程を含む方法が挙げられる。
【００６８】
以下、本実施形態に係る構造体３００を整流子内に搭載させる方法の一例について、タブレット状の樹脂組成物を用いてトランスファー成形することにより構造体３００を製造する場合を例に挙げて説明する。
なお、構造体３００を整流子内に搭載させる方法として、以下に説明するトランスファー成形による方法はあくまでも例示に過ぎず、その他例えば、予め該当する形状に成形したものを整流子間にはめ込むような方法を採用することもできる。
【００６９】
まず、前記複数の整流子片を設置した成形金型を準備する。ここで準備する成形金型は、タブレット状の樹脂組成物を仕込むポットと、その後、圧力をかけて樹脂組成物を溶融させるためにポットに挿入する補助ラムを備えたプランジャーと、溶融させた樹脂組成物を成形空間内に送り込むスプルーとが設けられているものである。
【００７０】
次いで、成形金型を閉じた状態で、ポット内にタブレット状の樹脂組成物を仕込む。ここで、ポット内に仕込む樹脂組成物の形態は、予め、プレヒーター等によって予熱することにより半溶融の状態にされていてもよい。次に、ポット内に仕込んだ樹脂組成物を溶融させるために、樹脂組成物に対して、補助ラムを備えたプランジャーをポットに挿入して圧力をかける。その後、溶融した樹脂組成物を、スプルーを介して成形空間内に導入する。次に、成形空間内に充填された樹脂組成物は、加熱加圧されることにより硬化する。樹脂組成物が硬化した後、成形金型を開くことにより、樹脂組成物が確実にバリスタ特性を発現する構造体３００を備えた整流子を得ることができる。
【００７１】
また、トランスファー成形における成形温度は、特に限定されるわけではないが、５０〜２５０℃が好ましく、５０〜２００℃がさらに好ましく、８０〜１８０℃が特に好ましい。成形温度を上記範囲とすることで、溶融状態の樹脂組成物が充填されない部分が発生することと整流子片が位置ずれしてしまうことの両方を防止することができる。
【００７２】
本発明に係る保護部材は、熱硬化性樹脂、及び、粒界部と、前記粒界部によって離隔された複数の結晶部とを有する半導体セラミックス粒子を含む樹脂組成物から成形され、電圧−電流特性がオームの法則に従わない非直線性を示し、ブラシと、巻線と、前記ブラシの接触により電流を巻線に流す整流子とを備える直流電動機に対する保護部材であって、所定の間隙を設けて夫々配置される複数の整流子片を有する前記整流子において、複数の前記間隙の夫々に埋設される。上記樹脂組成物としては、本発明に係る樹脂組成物を用いることができる。
【００７３】
本発明に係る保護部材は、本実施形態に係る樹脂組成物を用いて、整流子中に保護部を作製する上述の方法と同様にして、製造することができる。
【符号の説明】
【００７４】
３０・・・直流電動機
４１・・・ハウジング
４２・・・マグネット
４３・・・回転子
４４・・・シャフト
４５・・・コア
４６・・・巻線
４７・・・整流子
４８・・・ブラシ
４９・・・軸受
５０・・・エンドベル
５１・・・ブラシベース
５２・・・ブラシホルダ
６１・・・保護部
１００・・・半導体セラミックス粒子
１１０・・・結晶部
１２０・・・粒界部
１３０・・・導電部
１５０・・・導電粒子
２００・・・樹脂材料
３００・・・バリスタ特性を示す部材（構造体）
【図１】
2017028755.tif 000003
【図２】
2017028755.tif 000004
【図３】
2017028755.tif 000005
【図４】
2017028755.tif 000006
【図５】
2017028755.tif 000007
【図６】
2017028755.tif 000008
【図７】
2017028755.tif 000009
【図８】
2017028755.tif 000010
【図９】
2017028755.tif 000011