JP7511372B2 - 回転電機ロータコアの磁石固定用結晶性ラジカル重合性組成物、当該組成物を使用した回転電機ロータコア、及び当該回転電機ロータコアの製造方法 - Google Patents
回転電機ロータコアの磁石固定用結晶性ラジカル重合性組成物、当該組成物を使用した回転電機ロータコア、及び当該回転電機ロータコアの製造方法 Download PDFInfo
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Description
前記結晶性ラジカル重合性組成物は結晶性ラジカル重合性化合物Aと無機充填材Bとシランカップリング剤Cとラジカル重合開始剤Dとを少なくとも含み、
前記結晶性ラジカル重合性化合物Aは23℃で固体でありかつ加熱により流動性を付与できる特性をもつものであり、
前記無機充填材Bは前記結晶性ラジカル重合性組成物全量に対して50~90質量%含有されており、
高化式フローテスタにより測定される前記結晶性ラジカル重合性組成物の溶融粘度が90℃、せん断速度1/sにおいて500Pa・s以上であり、かつ、高化式フローテスタにより測定される結晶性ラジカル重合性組成物の溶融粘度が90℃、せん断速度250/sにおいて100Pa・s以下である、ことを特徴とする。
(A)せん断速度1/sにおける溶融粘度
(B)せん断速度250/sにおける溶融粘度
積層鋼板で形成される回転電機のロータコアに設けられる磁石収容部に挿入される磁石と前記積層鋼板とを固定する結晶性ラジカル重合性組成物であって、
前記結晶性ラジカル重合性組成物は結晶性ラジカル重合性化合物Aと無機充填材Bとシランカップリング剤Cとラジカル重合開始剤Dとを少なくとも含み、
前記結晶性ラジカル重合性化合物Aは23℃で固体でありかつ加熱により流動性を付与できる特性をもつものであり、
前記無機充填材Bは前記結晶性ラジカル重合性組成物全量に対して50~90質量%含有されており、
高化式フローテスタにより測定される前記結晶性ラジカル重合性組成物の溶融粘度が90℃、せん断速度1/sにおいて500Pa・s以上である、
ことを特徴とする。これは、結晶性ラジカル重合性組成物の使用により、後述する実施例に示されているように、流動特性、取扱性に優れる重合性組成物を実現可能なためである。
(A)せん断速度1/sにおける溶融粘度
(B)せん断速度250/sにおける溶融粘度
本発明に使用される不飽和ポリエステルとしては、例えば、不飽和多塩基酸、飽和多塩基酸とグリコール類との公知の脱水縮合反応を行うことにより得ることができる。通常、2~40mg―KOH/gの酸価を有することができる。不飽和ポリエステルの製造において、不飽和多塩基酸、飽和多塩基酸の酸成分の選択や組合せ、及びグリコール類の選択や組合せ、それらの配合割合等を適宜選択することにより結晶性を有する23℃で固体でありかつ加熱により流動性を付与できる特性をもつ不飽和ポリエステルとすることができる。
本発明に使用されるエポキシ(メタ)アクリレートとしては、それ自体公知の方法で製造することが出来る。公知の重合禁止剤、公知のエステル化触媒の存在下又は非存在下、不活性ガス気流中又は空気雰囲気下にてエポキシ樹脂と不飽和一塩基酸とを反応させることにより得ることができる。エポキシ樹脂および不飽和一塩基酸を適宜選択することにより、23℃で固体でありかつ加熱により流動性を付与できる特性をもつ結晶性を有するエポキシ(メタ)エポキシアクリレートとすることが出来る。必要に応じて反応系の溶融粘度を下げる目的で他のラジカル重合性化合物や有機溶剤を入れて反応させることが出来る。
本発明におけるウレタン(メタ)アクリレートは、例えば、一分子中に2個以上の水酸基を有するポリアルコール及び/またはポリエステルポリオール及び/またはポリエーテルポリオールとジイソシアネートとを反応させた分子末端のイソシアネート、及び/または 一分子中に1個以上のイソシアネートにアルコール性水酸基と1個以上のアクリレート基またはメタクリレート基を有する化合物を反応させるか、または先ずアルコール性水酸基と1個以上のアクリレート基またはメタクリレート基を有する化合物とジイソシアネートとをイソシアネート基が残るように反応させ、残ったイソシアネート基と一分子中に2個以上の水酸基を有するポリアルコール及び/またはポリエステルポリオール及び/またはポリエーテルポリオールとを反応させて得られる分子末端にアクリレートまたはメタクリレートの二重結合を有するウレタンアクリレートとすることができる。ウレタン(メタ)アクリレートの製造において、イソシアネートと、ポリアルコール及び/またはポリエステルポリオール及び/またはポリエーテルポリオールの組み合わせ、及びアルコール性水酸基と1個以上のアクリレート基またはメタクリレート基を有する化合物を適宜選択する事により結晶性を有するウレタン(メタ)エポキシアクリレートとすることが出来る。ウレタンアクリレート、またはウレタンメタクリレートを、スチレン、ジエチレングリコールジメタクリレートなどのラジカル重合性化合物に溶解したウレタン(メタ)アクリレート樹脂でもよい。これらは単独で、または2種以上の混合物で使用することができる。これらの化合物は、その構成成分を適宜調整することにより、23℃で固体でありかつ加熱により流動性を付与できる特性を持たせることができる。
本発明におけるポリエステル(メタ)アクリレートは、一例として、例えば、ポリエステルポリオールとアクリル酸あるいはメタクリル酸とのエステル化、あるいは酸末端ポリエステルとグリシジル基を有するアクリレートまたはメタクリレートとの反応により得られる分子末端にアクリレートまたはメタクリレートの二重結合を有するポリエステルアクリレート、またはポリエステルメタクリレートとすることができる。ポリエステル(メタ)アクリレート の製造において、ポリエステルポリオールと アクリル酸あるいはメタクリル酸、あるいは 酸末端ポリエステルとグリシジル基を有するアクリレートまたはメタクリレートを適宜選択する事により結晶性を有するポリエステル(メタ)アクリレート とすることが出来る。ポリエステルアクリレート、またはポリエステルメタクリレートを例えばスチレン、ジエチレングリコールジメタクリレートなどのラジカル重合性化合物に溶解したポリエステルアクリレート樹脂、またはポリエステルメタクリレート樹脂でもよい。これらは単独で、または2種以上の混合物で使用することができる。これらの化合物は、その構成成分を適宜調整することにより、23℃で固体でありかつ加熱により流動性を付与できる特性を持たせることができる。
本発明におけるポリエーテル(メタ)アクリレートは、一例として、例えば、ポリエーテルポリオールとアクリル酸あるいはメタクリル酸とのエステル化、あるいは酸末端ポリエーテルとグリシジル基を有するアクリレートまたはメタクリレートとの反応により得られる分子末端にアクリレートまたはメタクリレートの二重結合を有するポリエーテルアクリレート、またはポリエーテルメタクリレートとすることができる。ポリエーテル(メタ)アクリレートの製造において、ポリエーテルポリオールとアクリル酸あるいはメタクリル酸、あるいは酸末端ポリエステルとグリシジル基を有するアクリレートまたはメタクリレートを適宜選択する事により結晶性を有するポリエステル(メタ)アクリレートとすることが出来る。ポリエーテルアクリレート、またはポリエーテルメタクリレートを例えばスチレン、ジエチレングリコールジメタクリレートなどのラジカル化合物に溶解したポリエーテルアクリレート樹脂、またはポリエーテルメタクリレート樹脂でもよい。これらは単独で、または2種以上の混合物で使用することができる。これらの化合物は、その構成成分を適宜調整することにより、23℃で固体でありかつ加熱により流動性を付与できる特性を持たせることができる。
本発明の回転電機ロータコアの磁石固定用結晶性ラジカル重合性組成物は、各成分を配合して、ミキサー、ブレンダー等を用いて十分均一に混合した後、加熱加圧可能な混練機、押し出し機等にて調製し、造粒して製造することができる。
実施例1~4、及び比較例1
表2に示す実施例1~4の結晶性ラジカル重合性組成物、及び表3に示す比較例1の非晶性ラジカル重合性組成物は、下記表2、及び3に記載の配合量にて配合し、加圧加熱・冷却可能な混練機を用いて均一に調製した後、調製物を押し出し機に投入してホットカットして粒状物とした。一部の粒状物、塊状のラジカル重合性組成物は粉砕機を用いて粉末とした。
(1)ラジカル重合性化合物
1.結晶性ラジカル重合性化合物1:ウレタンメタクリレート(1,6-ヘキサメチレンジイソシアネートの2-ヒドロキシエチルメタクリレート付加物)
2.結晶性ラジカル重合性化合物2:エトキシ化イソシアヌル酸トリアクリレート(新中村化学(株)製 A-9300)
3.非晶性ラジカル重合性化合物3:ビスフェノールA型エポキシアクリレート(ビスフェノールA型エポキシのアクリル酸付加物 エポキシ当量450g/eq.)
1.無機充填材1:溶融シリカ(デンカ(株)製 平均粒子径24μm)
2.無機充填材2:酸化マグネシウム(宇部マテリアル(株)製 平均粒子径70μm)
1.シランカップリング剤:メタクリル系シラン(信越化学工業(株)製 KBM-503)
2.ラジカル重合開始剤:ジクミルパーオキサイド(日油(株)製 パークミルD)
3.滑剤:ステアリン酸亜鉛(日油(株)製 GF-200)
4.重合禁止剤:パラベンゾキノン(精工化学(株)製 PBQ)
5.着色剤:カーボンブラック(三菱化学(株)製 CB40)
ラジカル重合性化合物の特性を表1に示した。
表1に示すラジカル重合性化合物を示差走査熱量分析計「DSC6220」(セイコーインスツル(株)製)にて、測定試料10mgをアルミパンに入れ、蓋を押さえて密封し、-60℃から200℃まで、10℃/minの昇温速度で測定した。得られた曲線の吸熱ピークを融点とした。その結果を表1に示す。
また、ガラス転移点はJIS K 7121に従い求め、中間点ガラス転移温度とした。
表1に示すラジカル重合性化合物の重量平均分子量はラジカル重合性化合物をテトラヒドロフラン(THF)に1.0質量%にて溶解させ、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いてポリスチレン換算により測定した。測定条件を下記に示す。その結果を表1に示す。
機器装置:昭和電工(株)製 Shodex GPC-101
カラム:昭和電工(株)製 KF-802、803、804、805
溶媒、キャリア液:THF
流量:1.0ml/分
サンプル濃度:1.0%
温度:40℃
サンプル注入量:200μl
検出器:示差屈折率検出器
測定方法はJIS K 7215を参考とした。表2に示す実施例1~4の結晶性ラジカル重合性組成物、及び表3に示す比較例1の非晶性ラジカル重合性組成物の硬さをデュロメーター(西東京精密(株) WR-105D)にて測定した。90℃に温調したラジカル重合性組成物を約100mm×100mm×10mmの平板状にして23℃の恒温室で冷却固化した。23℃に温調した硬化前のラジカル重合性組成物を水平な硬い台の上に設置した。デュロメーターの加圧基準面を、ラジカル重合性組成物表面に平行を保ちながら、衝撃を伴うことなく、できるだけ速やかにラジカル重合性組成物表面に押し付け、加圧基準面とラジカル重合性組成物とをよく密着させた。1秒以内に速やかに指示装置の指針の最大指示値を読み取った。その結果を表2、及び3に示す。目標とする硬さは、20以上を固体として、30以上を優、20以上を可とした。但し、前記厳格な基準をクリアせずとも、所望の用途、要求される品質等によっては、20未満の条件が適合する場合もあるので、一つの目安として検討すればよいものである。
表2に示す実施例1~4の結晶性ラジカル重合性組成物、及び表3に示す比較例1の非晶性ラジカル重合性組成物を高化式フローテスタ((株)島津製作所製 CFT-100EX)にて溶融粘度を測定した。直径2mmで長さ10mmダイスを備え、90℃に加熱したシリンダー試料挿入孔にラジカル重合性組成物を入れ、240秒の予備加熱後に圧力を3水準以上変えて、せん断速度と溶融粘度の関係を得た。0.2、0.3、0.4MPaの圧力で測定した。測定結果が得られない場合は、1、2、3MPaまたは3MPa以上の圧力にて測定を行い、外挿法によりせん断速度1/sの溶融粘度を求めた。その結果を表2、及び3に示す。目標とするせん断速度1/sの溶融粘度は500Pa・s以上とし、700Pa・s以上を優、500Pa・s以上を可とした。
表2に示す実施例1~4の結晶性ラジカル重合性組成物、及び表3に示す比較例1の非晶性ラジカル重合性組成物を高化式フローテスタ((株)島津製作所製 CFT-100EX)にて溶融粘度を測定した。直径2mmで長さ10mmダイスを備え、90℃に加熱したシリンダー試料挿入孔にラジカル重合性組成物を入れ、240秒の予備加熱後に圧力を3水準以上変えて、せん断速度と溶融粘度の関係を得た。0.2、0.3、0.4MPaの圧力で測定した。測定結果が得られない場合は、1、2、3MPaまたは3MPa以上の圧力にて測定を行い、内挿法によりせん断速度250/sの溶融粘度を求めた。その結果を表2、及び3に示す。目標とするせん断速度250/sの溶融粘度は100Pa・s以下とし、80Pa・s以下を優、100Pa・s以下を可とした。但し、前記厳格な基準をクリアせずとも、所望の用途、要求される品質等によっては、100以外で条件が適合する場合もあるので、一つの目安として検討すればよいものである。
表2に示す実施例1~4の結晶性ラジカル重合性組成物、及び表3に示す比較例1の非晶性ラジカル重合性組成物に関し、高化式フローテスタによるせん断速度1/sの溶融粘度をAとし、せん断速度250/sの溶融粘度をBとした。溶融粘度A/Bの商をチクソ性とした。その結果を表2、及び3に示す。目標とするチクソ性は10~100とし、20~90を優、10~100を可とした。但し、前記厳格な基準をクリアせずとも、所望の用途、要求される品質等によっては、10~100以外で条件が適合する場合もあるので、一つの目安として検討すればよいものである。
表2及び表3に示すように、本発明における回転電機ロータコア磁石固定用結晶性ラジカル重合性組成物は、常温で固体状であるため常温付近での取扱性に優れ、磁石挿入孔に磁石を挿入後し、溶融状態の結晶性ラジカル重合性組成物を注入してもロータコアを構成する積層された電磁鋼板同士の間隙に浸透することなく、また硬化工程への移送過程においても液だれしないためロータコアの生産性に優れることが判明した。本発明における電気電子部品固定用結晶性ラジカル重合性組成物は、全体的に優れた結果を示すことが判明した。
次に、本発明の回転電機ロータコアの磁石固定用結晶性ラジカル重合性組成物を用いて、実際に磁石を固定した回転電機ロータコアを製造した。
(ロータコアの構造)
まず、図1を参照して、本実施形態のロータコア4の構造について説明する。
次に、図3を参照して、本実施形態のロータコア4を製造するためのロータコア4の製造システム200について説明する。
2a ステータコア
2b コイル
3 シャフト
4 ロータコア
4a 電磁鋼板
4c 下端面
4d 積層コア
5 永久磁石
6 樹脂材
10 磁石収容部
20 治具
21 上方プレート
21a 貫通孔
21b 樹脂注入孔
22 押圧ばね
23 押圧プレート
23a 貫通孔
23b 樹脂注入孔
24 下方プレート
24a 貫通孔
24b 切り欠き部
25 断熱部材
25a 貫通孔
26 位置決めプレート
27 クランプ部材
101 組立装置
102 予熱用加熱装置
103 樹脂注入装置
104 硬化用加熱装置
105 搬送用コンベア
200 製造システム
A 回転軸線
C 積層コア4dの周方向
Claims (7)
- 積層鋼板で形成される回転電機のロータコアに設けられる磁石収容部に挿入される磁石と前記積層鋼板とを固定する結晶性ラジカル重合性組成物であって、
前記結晶性ラジカル重合性組成物は結晶性ラジカル重合性化合物Aと無機充填材Bとシランカップリング剤Cとラジカル重合開始剤Dとを少なくとも含み、
前記結晶性ラジカル重合性化合物Aは23℃で固体でありかつ加熱により流動性を付与できる特性をもつものであり、
前記無機充填材Bは前記結晶性ラジカル重合性組成物全量に対して50~90質量%含有されており、
高化式フローテスタにより測定される前記結晶性ラジカル重合性組成物の溶融粘度が90℃、せん断速度1/sにおいて500Pa・s以上であり、かつ、高化式フローテスタにより測定される結晶性ラジカル重合性組成物の溶融粘度が90℃、せん断速度250/sにおいて100Pa・s以下である、回転電機ロータコアの磁石固定用結晶性ラジカル重合性組成物。 - 高化式フローテスタにより測定される結晶性ラジカル重合性組成物の溶融粘度の商(A)/(B)が10~100の範囲であることを特徴とする請求項1記載の回転電機ロータコアの磁石固定用結晶性ラジカル重合性組成物。
(A)せん断速度1/sにおける溶融粘度
(B)せん断速度250/sにおける溶融粘度 - 前記無機充填材Bは、非晶質球状シリカを少なくとも含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の回転電機ロータコアの磁石固定用結晶性ラジカル重合性組成物。
- 前記非晶質球状シリカの含有量が、前記無機充填材Bに対して、50~100質量%であることを特徴とする、請求項4記載の回転電機ロータコアの磁石固定用結晶性ラジカル重合性組成物。
- 前記結晶性ラジカル重合性組成物は、滑剤Eを含むことを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載の回転電機ロータコアの磁石固定用結晶性ラジカル重合性組成物。
- 請求項1~5のいずれか1項に記載の回転電機ロータコア磁石固定用結晶性ラジカル重合性組成物を用いて磁石を固定した回転電機ロータコア。
- 積層鋼板で形成されている回転電機のロータコアに設けられた磁石収容部に加熱により流動性を付与した結晶性ラジカル重合性組成物を注入する工程を有する回転電機ロータコアの製造方法であって、前記結晶性ラジカル重合性組成物は請求項1~5のいずれか1項に記載の回転電機ロータコア磁石固定用結晶性ラジカル重合性組成物であり、前記注入は射出成形法、トランスファー成形法、又は注型法によるインサート成形法によるものである、回転電機ロータコアの製造方法。
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