JPH0797706B2 - 電気機器等の封止構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はソレノイド、トランス、半導体素子等の電気機
器等の封止構造に関するものである。

（従来の技術） ソレノイドはスプールの駆動手段として電磁弁に組込ま
れたり、ソレノイド自身でアクチュエータとして使用さ
れる。そして、一般に防水、防塵、絶縁及び所定位置へ
の取付けを容易とするため第１図に示すように、コイル
１が巻かれたコイルボビン２を組付けたヨーク３の周囲
を樹脂で封止してケーシング４が形成されている。従
来、樹脂による封止はコイル１で発生する熱の放散を円
滑に行うため及び水分の侵入を防止するため、ヨーク３
の周囲に熱硬化性樹脂を充填した後加熱硬化することに
より樹脂をヨーク３に固着させていた。

又、ソレノイドに限らず、トランス、半導体素子等の電
気機器等においても、防水、防塵、絶縁等のため樹脂に
よる封止が行われている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、前記従来製品ではソレノイドの使用に伴い樹
脂製のケーシング４にクラックが発生し絶縁性が損われ
る場合があった。この原因としては、ケーシング４内に
封入されるヨーク３の素材として鋼板あるいはケイ素鋼
板が使用され防錆のため亜鉛メッキ等が施されている
が、プレス等で成形されるためノッチ部が多く、ソレノ
イド使用時におけるコイルの発熱に伴うヨーク３とケー
シング４との熱膨張の差によりノッチ部において応力集
中が生じ、ケーシング４にクラックが発生することが考
えられる。従って、ヨーク３の材質及びケーシング４の
材質の熱膨張率が同じものを使用することにより前記ケ
ーシング４に発生するクラックを防止することができる
と考えられるが、現在の技術では両者の熱膨張率を同程
度にすることは不可能である。

又、トランス等樹脂による封止構造を採用している他の
電気機器等においても、同様な問題がある。

本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的はヨーク等の金属部品の周囲を樹脂で封止
した場合、使用に伴うクラックの発生を防止することが
できる電気機器等の樹脂封止構造を提供することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 前記の目的を達成するため本発明においては、使用時に
熱膨張を生じる金属部品の表面に電着塗装による樹脂皮
膜を形成し、該金属部品を熱硬化性樹脂で封止した。電
着塗装としてはアニオン電着塗装及びカチオン電着塗装
の両者が採用可能であるが、カチオン電着塗装の方が好
ましい。又、封止用の熱硬化性樹脂としては硬化成形の
操作性の容易さ、硬化時の収縮が少ない点、機械的強
度、電気絶縁性、耐化学薬品性等の点からエポキシ樹脂
が好ましい。

（作用） 金属部品の表面に電着塗装により形成された皮膜は金属
との密着性が高いため例えば、ソレノイド使用時におけ
るコイルの発熱により金属部品としてのヨークが熱膨張
を起こした場合にも、ヨーク表面との密着状態が保持さ
れる。又、電着塗装により形成された皮膜は樹脂である
ため、封止材料として使用される熱硬化性樹脂との親和
性が従来の金属メッキの層に比べて高く、電着塗装によ
り形成された皮膜と封止材料に使用される熱硬化性樹脂
との密着性が高くなる。従って、ソレノイド等の電気機
器の使用時の発熱により金属部品と封止用の樹脂の熱膨
張率の差によって生ずる内部押力が塗装皮膜と封止用樹
脂との密着表面全体で吸収され、クラックの発生が防止
される。

（実施例） 以下ソレノイドに具体化した実施例及び試験例により本
発明をより詳細に説明する。コイル外径18.5mm、コイル
寸法26mmのコイルを組付けるヨークをカチオン電着塗装
によりその表面に電着塗装皮膜を形成した。電着塗装に
はアミノ基が導入されたエポキシ樹脂を主体樹脂とし、
硬化剤としてブロックイソシアネート樹脂を含有する通
常のカチオン電着塗料を使用した。このヨークにコイル
を組付けた後、従来と同様な方法によりエポキシ樹脂で
封止して第２図に示す直方体状の試験試料Ｓを製作し
た。又、比較試料として電着塗装を行わないヨークを使
用して同様の試料Ｓを製作した。そして、これらの試料
について次の条件で温度サイクル試験を行い１サイクル
毎にクラックが発生しているか否かのチェックを行っ
た。

試料を−25℃の恒温槽内に２時間保持した後、常温に30
分間放置し、次に70℃の恒温槽に２時間入れた後再び常
温に30分放置することにより１サイクルが完了する。

電着塗装を行った試料については15サイクルが完了した
時点でもクラックが観察されなかったのに対し、電着塗
装なしの試料は１サイクル終了後の観察で第３図
（ａ），（ｂ）に示すようにクラックＣの発生が観察さ
れた。又、15サイクル完了後の試料に対して断線、絶縁
性のチェックを行ったが異常はなかった。又、ヨーク表
面の電着塗装皮膜の厚さが従来の防錆用メッキの厚さと
ほぼ同等であり、磁気抵抗増大による磁気効率低下も生
じなかった。

次にエポキシ樹脂と電着塗装皮膜間の密着性を調べるた
めの試験を行った。試験方法は第４図に示すように炭素
鋼（S45C）製の金具５の表面に電着塗装による皮膜６を
形成し、両金具５間に内部に破損起点用としてワッシャ
７を埋め込んだ状態でエポキシ樹脂８を硬化させて引張
り試験用の試料を製作し、該試料を50トン用引張り試験
機で5mm/分の引張り速度で引張り試験を行い、破断強度
及び破損部の箇所を調べた。なお、電着塗装としてカチ
オン電着塗装とアニオン電着塗装の両者について行う共
に、比較試料として金具５の表面に亜鉛メッキを施した
もの及びメラミン焼付け塗装を施したものについても同
様な試験を行った。試料数はいずれも３個で行った。試
験結果を表に示す。

亜鉛メッキあるいはメラミン焼付け塗装により金具５の
表面に皮膜を形成した試料の場合には、試料を手で引張
っただけでメッキ部分と樹脂との界面あるいは金属と皮
膜との界面から剥離が生じた。一方、カチオン電着塗装
による皮膜を形成した場合には破断はエポキシ樹脂の部
分で発生し、その強度はエポキシ樹脂破断（ノッチ付
き）強度の計算値190Kg/cm²と対応する値となりカチオ
ン電着塗装皮膜と金属との密着性及びカチオン電着塗装
皮膜とエポキシ樹脂との密着性が極めて強いことが裏づ
けられた。又、アニオン電着塗装皮膜の場合にはカチオ
ン電着塗装の場合と異なり電着塗装皮膜とエポキシ樹脂
との界面で破断が生じており、電着塗装皮膜とエポキシ
樹脂との密着性がカチオン電着塗装の場合と比べて弱い
が実用的には十分な強度がある。

なお、前記実施例では封止用樹脂としてエポキシ樹脂を
使用した例について述べたが、エポキシ樹脂以外の熱硬
化性樹脂を使用してもよい。又、ソレノイド以外のトラ
ンスや半導体素子等他の電気機器等の封止構造に適用し
てもよい。

（発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば使用時に熱膨張を
生じる金属部品の表面に形成された電着塗装皮膜の作用
により封止用樹脂と電着塗装皮膜との密着性が向上し、
例えば電気機器としてのソレノイド使用時におけるコイ
ルの発熱によるヒートショックに対する抵抗性が増大し
クラック等の発生が確実に防止されるとともに、防水、
防湿、絶縁性も向上し、かつ金属部品の露出部の防錆効
果も高くなる。又、電着塗装による樹脂皮膜のみによっ
てクラック等の発生を防止できるため、樹脂により封止
された電気機器等のコンパクト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はソレノイド封止構造を示す断面図、第２図はヒ
ートショック試験用試料の概略斜視図、第３図（ａ），
（ｂ）はヒートショック試験により比較用の試料に発生
したクラックの位置を示す概略斜視図、第４図は引張強
度測定用試料の断面図である。 コイル１、ヨーク３、ケーシング４。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】使用時に熱膨張を生じる金属部品（３）の
   表面に電着塗装による樹脂皮膜を形成し、該金属部品
   （３）を熱硬化性樹脂で封止したことを特徴とする電気
   機器等の封止構造。