JPH036733B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱硬化性樹脂の重合硬化により、少な
くとも電機子巻線部分を一体剛体化する無鉄心電
機子の製造方法に関する。

電機子巻線は、電線を所定数巻装してワニス等
の結着剤により、その支持鉄心と共に一体的に固
着してその剛体化を図るのが一般である。しか
し、無鉄心電機子の如く支持鉄心のない電機子巻
線の場合は、何等かの方法で電機子巻線自身の一
体的剛体化を図らなければならない。特に数ワツ
トから数百ワツトに至る比較的大形の無鉄心電機
子としての電機子巻線の場合は、一体剛体化に要
求される特性も高度であり、高温における強度、
寸法安全性耐熱衝撃性、電気絶縁性、長時間にわ
たる耐熱劣化性等に応えられる一体剛体化が要求
される。従つて、上記無鉄心電機子の少なくとも
電機子巻線部分には無機質充填剤を通常50％以上
含む熱硬化性樹脂成形材料による移送成形を適用
した無鉄心電機子が実用化されていた。

このような無鉄心電機子に用いる移送成形は、
まず金型内に電機子巻線を配置し、金型外部から
圧力をかけて熱硬化性樹脂を注入して一体的剛体
化を図るものである。

また、上記数ワツトから数百ワツトまでの比較
的大形の無鉄心電機子はモータとして、その応答
性が早い利点を生かしてインクリメンタル動作を
行わせるものが多く、パルスモータでは追従でき
ない分野、例えば磁気デイスク、フアクシミリ、
自動溶接機、工業ロボツト、工作機械等の分野に
使われることが多いが、これ等の機器の高性能化
や高精度化の背景から、一段と制御応答性を高め
たモータ、すなわち低慣性無鉄心電機子の出現が
望まれていた。

本発明は上記要請に鑑みてなされたもので、熱
硬化性樹脂の重合硬化により、少なくとも電機子
巻線部分を一体的剛体化する無鉄心電機子の低慣
性化を目的とした製造方法に関するものである。

即ち、金型内で、熱硬化性樹脂を重合硬化さ
せ、少なくとも電機子巻線部分を一体剛体化する
無鉄心電機子の製造方法において、少なくとも基
本樹脂に、この基本樹脂を加熱によつて重合硬化
させる材料と、加熱によつて発泡する発泡剤と、
無機質からなる微小直径の複数の微小中空球体と
を含有させた熱硬化性樹脂を用い、この熱硬化性
樹脂を金型内の電機子巻線の整流子側巻線端末部
に載置又は充填するとともに型締め時の圧力によ
つて一部の前記微小中空球体を破壊し、型締め後
に加熱することによつて前記熱硬化性樹脂に内包
された発泡剤を膨張させ、この膨張圧力によつて
前記熱硬化性樹脂を反整流子側コイル端末部を含
む金型内に充満させるとともに重合硬化による一
体的剛体化を行うことを特徴とするものである。

以下本発明を更に詳しく説明する。

本発明で対象とする無鉄心電機子は数ワツトか
ら数百ワツトに至るモータとして使用されるもの
であつて、巻線式の無鉄心電機子であれば電機子
巻線は偏平状であつても、或いはカツプ状であつ
ても差支えない。また電機子巻線は所定形状に整
形されていない未整形の電機子巻線であつても、
整形された電機子巻線であつても差支えない。

また本発明において熱硬化性樹脂は室温で固形
或いはパテ状のものでも差支えないが、熱硬化性
樹脂製造時に微小中空球体の破壊が少ないパテ状
のものが好ましい。また、固形のものは移送或い
は射出成形、パテ状のものは圧縮成形を採ること
が望ましい。

本発明で用いる熱硬化性樹脂とは基本樹脂と、
これを加熱によつて重合硬化せしめる化合物或い
は重合開始剤、発泡剤、微小中空球体及び必要に
応じて加える添加剤を配合したものを言うが、更
に無鉄心電機子の電機子巻線の一部表面に有機或
いは無機質からなる織布または不織布、或いはそ
れ等を基材としたプリプレグ体を適宜用いて電機
子巻線の片側或いは両表面にプリプレグ硬化層を
配する構成のものとしても差支えない。

本発明で用いる熱硬化性樹脂について以下説明
する。

基本樹脂とは不飽和ポリエステル、ジアリルフ
タレート、ウレタン、フエノール、エポキシなど
であり、中でも不飽和ポリエステル樹脂が好まし
い。本発明で用いる不飽和ポリエステル樹脂とは
α，β不飽和カルボン酸又はこれ等と飽和ジカル
ボン酸、更には飽和、不飽和モノカルボン酸を含
む有機酸類とアルコール類、即ちグリコール類、
多価アルコール類及び一価アルコール類とのエス
テル化反応により得られる不飽和ポリエステル
を、これと重合可能な架橋単量体に溶解したもの
で通常少量の重合禁止剤を含むもので、更に所望
ならば低収縮剤としてポリスチレン、ポリエチレ
ン、ポリメタクリル酸メチル及び共重合体、ポリ
塩化ビニルポリカプロラクトン飽和ポリエステル
を含有するものを言う。

上記基本樹脂の場合には、重合開始剤として有
機過酸化物、例えばベンゾイルパーオキサイド、
τ−ブチルパーベンゾエート等があり、促進剤と
してはコバルトナフテネート、コバルトオクトエ
ート等の金属塩、トリエタノールアミン、ジエチ
ルアニリン等のアミン類が任意に使用される。

発泡剤としては、例えばジニトロリペンタメチ
レンテトラミン、アゾジカルボンアミド、トルエ
ンスルホニルヒドラジド、アゾイソブチルニトリ
ル等の加熱時ガスを発生させる物質、或いはアク
リルニトリル−塩化ビニリデン共重合体、アクリ
ルニトリル−MMA共重合体、ポリスチレン、ポ
リα−メチルスチレン、ポリイソブチレン等の微
細カプセル中に前記加熱時ガスを発生させる物
質、もしくはプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキ
サンヘプタン、ジクロルペンタジエン、石油エー
テルの如き微細カプセル物質を溶解させない脂肪
族及び環状脂肪族炭化水素を発泡剤として含浸さ
せたものが使用される。

微小中空球体としては硼硅酸ガラス、不溶性ガ
ラス、硅酸塩、アルミノシリケート系、シラス、
硅砂、黒曜石、アルミナ等の無機質でかつ微小直
径の中空球体が使用される。

この外、必要に応じて加える添加剤として炭酸
カルシウム、水和アルミナ、シリカ等の粒状充填
剤、ガラス、ビニロン等の繊維充填剤、ステアリ
ン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛等の離型剤、
酸化チタン、フタロシアンブルーなどの着色剤が
適宜必要に応じて使用される。

本発明は上記成分により構成された熱硬化性樹
脂、即ち発泡剤と微小中空球体及び必要に応じて
加える添加剤とを配合した熱硬化性樹脂を電機子
巻線の整流子側巻線端末部分から充填することを
特徴とする。パテ状の熱硬化性樹脂の場合には電
機子巻線の整流子側巻線端末部分に直接載置した
後、予め加熱された金型を型締めする。また室温
で固形の熱硬化性樹脂の場合には、樹脂を予め可
塑化した後、電機子巻線の整流子側巻線端末部分
に載置（金型開放状態）または充填（金型型締状
態）する。

上記電機子巻線の整流子側巻線端末部分に載置
した熱硬化性樹脂は、金型の型締めによつて圧力
が加わり、電機子巻線の整流子側巻線端末部から
充填し始めると共に、金型からの熱伝導によつて
樹脂の重合硬化、発泡剤の発泡が開始され、発泡
剤の膨張圧力によつて電機子巻線の反整流子側巻
線端末部を含む金型内に充満する。

一方、型締め時に熱硬化性樹脂に加わる圧力の
ため、一部の微小中空球体が破壊されてソリツド
フイラーとしてそのほとんどが電機子巻線の整流
子側巻線端末部分に残り、破壊されていない微小
中空球体は樹脂の流れに従つて反整流子側巻線端
末部を含む部分に移動する。

上記熱硬化性樹脂は、金型の型締め完了によつ
て型締め時の圧力がなくなり、電機子巻線の反整
流子側巻線端末方向へ流動が規制される。そして
漸次電機子巻線各部を熱硬化性樹脂が充填してゆ
くが、この充填圧力は熱硬化性樹脂内部の発泡剤
による発泡圧力によるものである。即ち、電機子
巻線の反整流子側巻線端末に近い部分ほど必然的
に発泡が激しく行われ、熱硬化性樹脂中に生じる
気孔、或いは発泡剤を含有する微細カプセルが破
壊されて部分的に気孔が連続化し易くなり、更に
大きな空隙に生長する可能性があり、機械的強度
を下げる恐れがある。しかし、熱硬化性樹脂中の
微小中空球体が前記気孔間の隔壁となつて不均一
な部分的連続気孔化を防止し、均一で且つ微小な
独立気孔を保つことができるのである。

上記の様に金型内で熱硬化性樹脂を完全充填し
た後、同時に進行していた樹脂の重合硬化を完了
し、電機子巻線の一体剛体化を行うのが本発明の
製造方法である。この製造方法によつて得られた
無鉄心電機子において、電機子巻線の整流子側巻
線端末部の熱硬化性樹脂硬化物は、一部の破壊さ
れた微小中空球体によるソリツドフイラーを有
し、また、この部分は樹脂の充満度合が大きく発
泡剤の発泡度合が低くくなつているので高密度、
即ち高強度の硬化物となつている。そして電機子
巻線の反整流子側巻端末方向の熱硬化性樹脂は、
この方向に沿つて漸次発泡剤の発泡圧力による樹
脂の膨張度合が高くなり、また、微小中空球体が
隔壁となるため、均一な独立気孔を有する低密
度、即ち軽量且つ強度の変動の少ない硬化物とな
つているのである。

更に上記無鉄心電機子はモータとして騒音や振
動の少ないことが望ましく、そのために無鉄心電
機子の外周、即ち電機子巻線の反整流子側巻線端
末部分に熱硬化性樹脂硬化物によるリブを設け、
これを切削することによつて無鉄心電機子全体の
重量バランスを修正する工程を採る場合が多い。
当該作業において、本発明の如く微小中空球が隔
壁となつて発泡剤の発泡による連続気孔化を防止
した微小な独立気孔を有する構造の無鉄心電機子
であるならば、作業能率に何等支障をきたさな
い。しかし、微小中空球体のみ含まなかつた場合
には、発泡剤の発泡が最も激しく行われる当該部
分は連続気孔化が増大し粗大な空隙が部分的に生
じるため、無鉄心電機子の重量バランスを均等に
する当該作業が極めて困難になるのである。

更に上記の如く熱硬化性樹脂中に微小中空球体
が含まれない場合には、無鉄心電機子の最外周方
向、即ち電機子巻線の反整流子側巻線端末方向で
の発泡剤の発泡による連続気孔化を上記の理由等
により防止する必要があるため、熱硬化性樹脂の
所要量を増加して金型内の圧力を増して膨張度合
を小さくする必要が生じ、結果として無鉄心電機
子の外周方向の熱硬化性樹脂の発泡度合が少なく
なるため無鉄心電機子の慣性モーメントが大きく
なつてしまうのである。

以下実施例を示す。

実施例 電線径0.25mmの自己融着層を有する絶縁電線を
50回巻回した単コイルを23個偏平状に積層配列し
た電機子巻線群と整流子からなる電機子巻線を用
意した。

別に重合可能な架橋単量体としてスチレンに溶
解した不飽和ポリエステル樹脂70重量部（商品名
＃7596、日本ユピカ製）、低収縮剤30重量部（Ａ
−80、日本ユピカ製）に対し発泡剤としてMMA
−アクリルニトリル共重合体中にイソプタンを含
有する微細カプセル10重量部、微小中空球体とし
てアルミノシリケート系バルーン５重量部（商品
名200／７、フイライト社製）、重合開始剤として
τ−ブチルパーベンゾエート１重量部、充填剤と
して炭酸カルシウム200重量部、離型剤としてス
テアリン酸亜鉛３重量部をニーダで混合してパテ
状の熱硬化性樹脂を用意した。

上記電機子巻線を予め150℃±3degに加熱した
金型にセツトし、その電機子巻線の中央部分、即
ち電機子巻線の整流子側巻線端末部分に熱硬化性
樹脂を載置した。次いで金型を型締めし、５分間
その状態で保持したのち金型を開放することによ
つて熱硬化性樹脂で一体剛体化された最小厚２
mm、外径92mmの偏平状無鉄心電機子を得た。

上記無鉄心電機子において電機子巻線の整流子
側巻線端末部分の熱硬化性樹脂硬化物の密度は
1.78ｇ／c.c.、反整流子側巻線端末部分の硬化物の
密度は1.05ｇ／c.c.であつた。またこの無鉄心電機
子の慣性モーメントは0.760Kg−cm²であり、120℃
で10000rpmの遠心力にも耐えるものであつた。

比較例 １ 実施例と同じ電機子巻線を移送成形金型にセツ
トし、エポキシ樹脂成形材料で150℃、５分の成
形を行うことにより実施例と同一寸法の無鉄心電
機子を得た。この無鉄心電機子において電機子巻
線の整流子側巻線端末部分および反整流子側巻線
端末部分の熱硬化性樹脂硬化物の密度はいずれも
1.80ｇ／c.c.であつた。また、この無鉄心電機子の
慣性モーメントは0.937Kg−cm²であつた。

以上の如く本発明の製造方法によれば、従来の
無鉄心電機子に用いられた無機質充填剤を含有す
る熱硬化性樹脂と本来同等な密度（1.8ｇ／c.c.程
度）のものを用いて、基本的に要求される無鉄心
電機子としての特性、即ち高温における強度、寸
法安定性等を同等に維持しながら約20％もの低慣
性化を実現したのである。これにより従来より一
段と制御応答性の優れた無鉄心モータが容易に得
られるのである。

比較例 ２ 上述した本発明の実施例の条件のうち、微小中
空球体を用いないで、他の条件は同じにして電機
子を製造し、上述した実施例での電機子Ａと比較
例２での電機子Ｂとの機械的強度を比較した。電
機子Ｂは120℃の条件下でクラツクが7000rpmで
発生したのに対して上述したように本発明による
電極子Ａは120℃の条件下で10000rpmまでクラツ
クを生じなかつた。

このように本発明は信頼性、強度の優れた無鉄
心モータを容易に得ることができるのである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 金型内で、熱硬化性樹脂を重合硬化させ、少
   なくとも電機子巻線部分を一体剛体化する無鉄心
   電機子の製造方法において、少なくとも基本樹脂
   に、この基本樹脂を加熱によつて重合硬化させる
   材料と、加熱によつて発泡する発泡剤と、無機質
   からなる微小直径の複数の微小中空球体とを含有
   させた熱硬化性樹脂を用い、この熱硬化性樹脂を
   金型内の電機子巻線の整流子側巻線端末部に載置
   又は充填するとともに型締め時の圧力によつて一
   部の前記微小中空球体を破壊し、型締め後に加熱
   することによつて前記熱硬化性樹脂に内包された
   発泡剤を膨張させ、この膨張圧力によつて前記熱
   硬化性樹脂を反整流子側コイル端末部を含む金型
   内に充満させるとともに重合硬化による一体的剛
   体化を行うことを特徴とする無鉄心電機子の製造
   方法。