JPH07298538A - 電動機の固定子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動機の固定子において、信頼性，安全性に
優れたものを提供することを目的とする。 【構成】 （ａ）(i) イソフタル酸系不飽和ポリエステ
ル、(ii) スチレンモノマーおよび、(iii) 飽和ポリエ
ステル、(iv) ポリエチレン微粉末からなり、かつその
配合割合は(i) が４０〜５０重量％、(ii) が４７〜２
１重量％、(iii)が１０〜２０重量％、(iv) が３〜９重
量％である低収縮性不飽和ポリエステル樹脂、（ｂ）粉
末の水酸化アルミニウムおよび（ｃ）粉末の炭酸カルシ
ウムおよび（ｄ）ガラス繊維および、かつその配合割合
が（ａ）が２０〜３０重量％、（ｂ）が６５〜４５重量
％、（ｃ）が０〜１５重量％、（ｄ）が１５〜１０重量
％であるモールド材料により、コイルエンド部およびス
ロット部を均一にモールドした構成にすることにより特
に熱放散性に優れ、かつ信頼性，安全性に優れた電動機
の固定子とすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はエアコンや給湯機等に使
用され、樹脂によってモールドされた電動機の固定子に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電動機の固定子はその防振性・形
状任意性・信頼性の良さにより、固定子全体を樹脂もし
くは樹脂複合材（以下モールド材という）によりモール
ドすることが広く採用されている。その代表的な構造を
図４を参照しながら説明する。

【０００３】図４は電動機を示す。図に示すように電動
機は固定子鉄心２と巻線３と、固定子鉄心２と巻線３を
モールドしているモールド材１とで固定子が構成され、
前記固定子に取り付けられている固定子枠には軸５が固
定された回転子４が軸受６を介して回転自在に取り付け
られている。

【０００４】上記構成で使用されているモールド材１は
従来、不飽和ポリエステル，熱可塑性樹脂，ガラス繊
維，炭酸カルシウム，クレー，タルク等の混合物から構
成されており、そのモールド材の熱伝導率が低いことが
原因となり電動機の固定子鉄心や巻線から発生する熱が
外部に放散しがたいという課題があった。

【０００５】図５（ａ）に従来の電動機の上面図、図５
（ｂ）に従来の電動機の断面図を示す。

【０００６】前記電動機の固定子鉄心や巻線から発生す
る熱が外部に放散しがたいという課題に対して、電動機
の外周に図５（ａ）の７に示すような熱放散用のフィン
などを取り付け対策を行っていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、電動機の形状が複雑になりかつ大きくなる
ことやまた部品数が増加もしくはフィンを一体にモール
ドする場合には金型構造が複雑になることや作業性が低
下するという課題を有していた。

【０００８】本発明は従来の課題を解決するもので、電
動機の形状が複雑になりかつ大きくなることや部品数が
増加もしくは作業性が低下することなく、特に熱放散性
に優れ、またヒートサイクルなどに対する信頼性と耐炎
性に優れた電動機の固定子を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の電動機の固定子は、少なくともコイルエンド
部およびスロット部が一体にモールドされた電動機の固
定子において、（ａ）(i) イソフタル酸系不飽和ポリエ
ステル、(ii) スチレンモノマーおよび、(iii)飽和ポリ
エステル、(iv) ポリエチレン微粉末からなり、かつそ
の配合割合は(i)が４０〜５０重量％、(ii) が４７〜２
１重量％、(iii) が１０〜２０重量％、(iv) が３〜９
重量％である低収縮性不飽和ポリエステル樹脂、（ｂ）
粉末の水酸化アルミニウムおよび、（ｃ）粉末の炭酸カ
ルシウムおよび、（ｄ）ガラス繊維および、かつその配
合割合が（ａ）が２０〜３０重量％、（ｂ）が６５〜４
５重量％、（ｃ）が０〜１５重量％、（ｄ）が１５〜１
０重量％であるモールド材料により、コイルエンド部お
よびスロット部が均一にモールドした構成としたもので
ある。また、平均粒子径が１μｍの水酸化アルミニウム
と平均粒子径が８μｍの水酸化アルミニウムを１：４で
混合した水酸化アルミニウムを使用したモールド材であ
ることが好ましい。

【００１０】

【作用】本発明は上記構成において、特にモールド材に
よってモールドされた固定子鉄心や巻線から発生する熱
を外部に放散しやすくし、かつ優れたヒートサイクルな
どに対する信頼性と耐炎性を有したものである。以下に
その作用を説明する。

【００１１】まず本発明で使用するイソフタル酸系不飽
和ポリエステルと飽和ポリエステルとポリエチレン微粉
末について説明する。

【００１２】一般に各種不飽和ポリエステル樹脂に低収
縮化剤としての各種の熱可塑性樹脂を配合することによ
り樹脂の収縮率を低減させることができるが、硬化物の
耐熱性の低下，色ムラ，信頼性の低下等に問題が生じや
すい。しかしながら本発明で使用するイソフタル酸系不
飽和ポリエステル樹脂は、テレフタル酸系またはオルソ
フタル酸系不飽和ポリエステル樹脂と比較してその硬化
物の耐熱性が極めて良好であるので、低収縮化のために
熱可塑性樹脂を配合しても電動機としての耐熱性は十分
確保できる。また、低収縮化剤としての飽和ポリエステ
ルはイソフタル酸系不飽和ポリエステルと相溶性が極め
て良く、また充填剤として使用している水酸化アルミニ
ウムなどと相性が良いからである。また、ポリエチレン
の微粉末を低収縮化剤として使用する理由は、ポリエチ
レンの微粉末を配合することにより低収縮効果が著しく
向上するからである。

【００１３】本発明におけるイソフタル酸系不飽和ポリ
エステルはその化学成分のうち、飽和ジカルボン酸成分
としてはイソフタル酸を用い、また不飽和ジカルボン酸
成分としてはフマール酸もしくはマレイン酸、リコー成
分としてエチレングリコールもしくはプロピレングリコ
ール等を用いて合成されたものである。また、本発明に
おける飽和ポリエステルはフタル酸成分とグリコール類
等を用いて合成されたものである。

【００１４】本発明における低収縮性不飽和ポリエステ
ル樹脂の配合割合について説明する。イソフタル酸系不
飽和ポリエステルを４０〜５０重量％にする理由は４０
重量％以下にすると樹脂の耐熱性が著しく低下し、５０
重量％以上にすると低収縮効果が得られないからであ
る。またスチレンモノマーを４７〜２１重量％にする理
由は、４７重量％以上にするとモールド材の粘度が低下
しすぎて成形した際に巣が発生したり樹脂成分と充填剤
が分離しやすくなるからであり、また２１重量％以下に
するとモールド材の粘度が増加することや不飽和ポリエ
ステルの架橋成分としての役割を充分に果たせなくな
り、硬化物の信頼性が低下するからである。また、飽和
ポリエステルを１０〜２０重量％にする理由は１０重量
％以下にすると低収縮効果が低下するからであり、２０
重量％以上にすると耐熱性，色ムラなどが問題となるか
らである。また、ポリエチレン微粉末を３〜９重量％に
する理由は３重量％以下では低収縮効果が充分に発揮さ
れないからであり、９重量％以上にすると耐熱性や強度
が低下するからである。

【００１５】次に、本発明におけるモールド材の配合成
分について説明する。前記低収縮性不飽和ポリエステル
樹脂を２０〜３０重量％にする理由は、２０重量％以下
ではモールド材の粘度が低下し成形が困難になるからで
あり、３０重量％以上にするとモールド材の収縮率およ
び線膨張係数が大きくなり、特にヒートサイクル等に対
する信頼性が低下するからである。

【００１６】また水酸化アルミニウム，炭酸カルシウム
は４５μｍ以下で、３mm以下のガラス繊維を使用したほ
うが好ましい。この理由は安価であることと、４５μｍ
以上の水酸化アルミニウム，炭酸カルシウム，３mm以上
のガラス繊維を使用するとモールド材が巻線間やスロッ
ト間に含浸しにくくなるためと、樹脂成分と充填剤が分
離しやすくなるためと、ヒートサイクルなどに対する信
頼性が低下するからである。また、水酸化アルミニウム
を６５〜４５重量％にする理由は、４５重量％以上配合
することによりモールド材の熱伝導率を著しく向上させ
ることが可能となり、電動機の固定子鉄心や巻線からの
発熱を効率良く放散させることが可能となるからである
ことと、耐炎性も著しく良化し安全性が向上するからで
あり、６５重量％以上にするとモールド材の収縮率や特
にヒートサイクルに対する信頼性が低下するからであ
る。また、水酸化アルミニウムの平均粒子径が１μｍの
ものと８μｍのものとを１：４に混合した水酸化アルミ
ニウムを使用することにより、巣・ボイドなどを発生さ
せずにモールド材の流動性を良化させることができる。
また、炭酸カルシウムを０〜１５重量％にする理由は炭
酸カルシウムが安価であるため、モールド材の流動性な
どが低下しない範囲で配合することによりコストダウン
が可能となるからである。また、ガラス繊維を１５〜１
０重量％にした理由は１５重量％以上にするとモールド
材の流動性が低下し成形が困難になるからであり、１０
重量％以上配合しないと強度や特にヒートサイクルに対
する信頼性や収縮率が悪化するからである。

【００１７】本発明におけるモールド材料には上記各成
分の他に不飽和ポリエステルの硬化触媒として有機過酸
化物、例えばメチルエチルケトンパーオキシド，ヒドロ
キシヘプチルパーオキシド，ジクミルパーオキシド，第
３級ブチルパーベンゾエート等の１種以上を低収縮性不
飽和ポリエステル樹脂に対して０．１〜３重量％配合す
ることができ、また離型剤としてステアリン酸，ステア
リン酸カルシウム，ステアリン酸亜鉛、着色剤として酸
化チタン，カーボンブラック等をモールド材に対して
０．１〜２重量％配合することができる。

【００１８】また、上記成分の混合はニーダによる湿式
混練方式が用いられ、所定時間混練することにより安定
したモールド材を製造することができる。

【００１９】

【実施例】

（１．飽和ポリエステルの効果）イソフタル酸系不飽和
ポリエステル１１重量％、スチレンモノマー９重量％、
低収縮化剤４重量％、ポリエチレン微粉末１重量％、炭
酸カルシウム１０重量％、水酸化アルミニウム５３重量
％、ガラス繊維１０重量％、ステアリン酸亜鉛１．２重
量％、カーボンブラック０．５重量％、ジクミルパーオ
キシド０．３重量％を基本配合とし、前記低収縮化剤を
飽和ポリエステル系，酢酸ビニル系，ゴム系，ポリスチ
レン系にした場合の各モールド材の収縮率と色ムラを評
価した。

【００２０】

【表１】

【００２１】得られた結果を（表１）に示す。この場合
成形収縮率はＪＩＳ−Ｋ−６９１１に準拠して測定し、
モールド材の成形は金型温度１５０℃、硬化時間５分の
条件で行った。また、色ムラの判定は目視により良・可
・不可の３段階評価を行った。（表１）より飽和ポリエ
ステル系の低収縮化剤を使用することにより、優れたモ
ールド材が得られることがわかる。

【００２２】（２．ポリエチレン微粉末の効果）イソフ
タル酸系不飽和ポリエステルとスチレンモノマーと飽和
ポリエステルとポリエチレン微粉末からなる低収縮性不
飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して、炭酸カル
シウム４２重量部、水酸化アルミニウム２１０重量部、
ステアリン酸亜鉛５重量部、カーボンブラック１．５重
量部、ジクミルパーオキシド１重量部を基本配合とし、
低収縮性不飽和ポリエステル樹脂の配合をイソフタル酸
系不飽和ポリエステルが４５重量％、スチレンモノマー
が３５重量％とし、飽和ポリエステルとポリエチレン微
粉末の合計が２０重量％となるようにポリエチレンの微
粉末の量を０〜１５重量％となるよう調整しモールド材
とした。

【００２３】次にこれらのモールド材につき、ＪＩＳ−
Ｋ−６９１１に準拠して成形収縮率と、室温時測定に対
する１６０℃時測定時の曲げ強度保持率を測定した。こ
の場合モールド材の成形は金型温度１５０℃、硬化時間
５分の条件で行った。得られた結果を図１に示す。

【００２４】図１よりポリエチレン微粉末が低収縮性不
飽和ポリエステル樹脂に対して３重量％以上配合すると
低収縮化効果が著しくなるが、９重量％を越えると１６
０℃における曲げ強度の保持率が低下する。したがっ
て、ポリエチレン微粉末を低収縮性不飽和ポリエステル
樹脂に対して３〜９重量％配合することにより優れた効
果があることがわかる。

【００２５】（３．水酸化アルミニウムの効果）イソフ
タル酸系不飽和ポリエステル４５重量％、スチレンモノ
マー３５重量％、飽和ポリエステル１４重量％、ポリエ
チレン微粉末６重量％からなる低収縮性不飽和ポリエス
テル樹脂２０重量％とガラス繊維１０重量％、ステアリ
ン酸亜鉛１．２重量％、カーボンブラック０．５重量
％、ジクミルパーオキシド０．３重量％と４５μｍ以下
の炭酸カルシウムと水酸化アルミニウムの合計が６８重
量％を基本配合とし、水酸化アルミニウムの配合量を０
〜６８重量％になるように調整しモールド材とした。

【００２６】次に、これらのモールド材につき熱伝導率
と収縮率と耐ヒートサイクル性，耐炎性を評価した。な
お、この場合熱伝導率はシュレーダー法により測定し、
耐ヒートサイクル性は各モールド材によって成形された
電動機の固定子を１００℃に昇温させ、次に−１０℃の
メタノール中で急冷させることを１サイクルとしてクラ
ックが発生したサイクル数を測定し、耐炎性はＵＬ９４
規格に準拠し厚さ１．５mmの場合の最大燃焼時間を測定
した。得られた結果を図２に示す。

【００２７】図２より水酸化アルミニウムを４５重量％
以上にした場合、水酸化アルミニウムを配合しない場合
と比べ熱伝導率が２倍以上の値を示し電動機の固定子鉄
心および巻線から発生する熱が放散しやすくなり、かつ
収縮率，ヒートサイクルに対する信頼性も悪化すること
なく、かつ最大燃焼時間より優れた耐炎性を有している
ことが分かる。また、水酸化アルミニウムを６５重量％
以上配合した場合収縮率が悪化し、耐ヒートサイクル性
より信頼性も低下することが分かる。よって、水酸化ア
ルミニウムを４５〜６５重量％配合することにより特に
熱放散性に優れ、かつ収縮率，耐ヒートサイクル性，耐
炎性等、電動機の信頼性，安全性が確保できる。

【００２８】（４．ガラス繊維の効果）イソフタル酸系
不飽和ポリエステル４５重量％、スチレンモノマー３５
重量％、飽和ポリエステル１４重量％、ポリエチレン微
粉末６重量％からなる低収縮性不飽和ポリエステル樹脂
２３重量％と水酸化アルミニウム５５重量％、ステアリ
ン酸亜鉛１．２重量％、カーボンブラック０．５重量
％、ジクミルパーオキシド０．３重量％と、炭酸カルシ
ウムとガラス繊維の合計が２０重量％を基本配合とし、
ガラス繊維が配合量を５〜２０重量％となるよう調整し
モールド材とした。

【００２９】次に、これらのモールド材につき耐ヒート
サイクル性とモールド材の流動性を示すスパイラルフロ
ーを測定した。得られた結果を図３に示す。

【００３０】図３よりガラス繊維を１０〜１５重量％に
した場合が、流動性を著しく低下させずに耐ヒートサイ
クル性が良好なモールド材が得られることがわかる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は以上の実施例の説明から明らか
なように、モールド材でモールドする電動機の固定子に
おいて、そのモールド材を（ａ）(i) イソフタル酸系不
飽和ポリエステル、(ii) スチレンモノマーおよび、(ii
i) 飽和ポリエステル、(iv) ポリエチレン微粉末からな
り、かつその配合割合は(i) が４０〜５０重量％、(ii)
が４７〜２１重量％、(iii) が１０〜２０重量％、(iv)
が３〜９重量％である低収縮性不飽和ポリエステル樹
脂、（ｂ）粉末の水酸化アルミニウムおよび、（ｃ）粉
末の炭酸カルシウムおよび、（ｄ）ガラス繊維および、
かつその配合割合が（ａ）が２０〜３０重量％、（ｂ）
が６５〜４５重量％、（ｃ）が０〜１５重量％、（ｄ）
が１５〜１０重量％にすることにより部品数や電動機の
形状を複雑かつ大きくすることなく特に熱放散性に優
れ、かつ耐炎性，ヒートサイクルなどに対する信頼性に
優れた電動機の固定子が提供可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ポリエチレン微粉末の配合量に対する収縮率と
室温時測定に対する１６０℃時測定曲げ強度保持率を示
す特性図

【図２】水酸化アルミニウムの配合量に対する熱伝導率
と収縮率と耐ヒートサイクルと最大燃焼時間を示す特性
図

【図３】ガラス繊維の配合量に対するスパイラルフロー
と耐ヒートサイクル性を示す特性図

【図４】従来のモールド材によりモールドされた固定子
と、回転子からなる電動機の断面図

【図５】（ａ）従来の電動機の上面図 （ｂ）従来の電動機の断面図

【符号の説明】

１ モールド材 ２ 固定子鉄心 ３ 巻線 ４ 回転子 ５ 軸 ６ 軸受 ７ フィン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともコイルエンド部およびスロット
   部が一体にモールドされた電動機の固定子において、
   （ａ）(i) イソフタル酸系不飽和ポリエステル、(ii)
   スチレンモノマーおよび、(iii) 飽和ポリエステル、(i
   v) ポリエチレン微粉末からなり、かつその配合割合は
   (i) が４０〜５０重量％、(ii) が４７〜２１重量％、
   (iii) が１０〜２０重量％、(iv) が３〜９重量％であ
   る低収縮性不飽和ポリエステル樹脂、（ｂ）粉末の水酸
   化アルミニウムおよび（ｃ）粉末の炭酸カルシウムおよ
   び（ｄ）ガラス繊維および、かつその配合割合が（ａ）
   が２０〜３０重量％、（ｂ）が６５〜４５重量％、
   （ｃ）が０〜１５重量％、（ｄ）が１５〜１０重量％で
   あるモールド材料により、コイルエンド部およびスロッ
   ト部が均一にモールドされていることを特徴とする電動
   機の固定子。
2. 【請求項２】平均粒子径が１μｍの水酸化アルミニウム
   と平均粒子径が８μｍの水酸化アルミニウムを１：４で
   混合した水酸化アルミニウムを使用した請求項１記載の
   電動機の固定子。