JPS6323535A - 磁石一体型無鉄心電機子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は無鉄心モータの中、とくにＯＡ分野で使用され
ることの多い制御用無鉄心モータの電機子に関し、更に
詳しくは、少なくとも電機子巻線部分を封止する熱重合
性樹脂の成形圧力により、予め熱軟化せしめた熱重合性
樹脂磁石組成物を直接加圧せしめ、双方の熱硬化物樹脂
成分のゲル化以前で互いに溶着・硬化する磁石一体型無
ａ（心電接子の製造方法に関する。

従来の技術 無鉄心モータは、その制御応答性が極めて速い利点を生
かしてインクリメンタル動作を行わせることが多（パル
スモータでは追従できない制御分野で使用される例が多
い。このような制御用途に使用されろ無鉄心電機子は絶
縁電線や自己融着性絶縁電線によって形成した電機子巻
線を熱重合性樹脂組成物で封止し、且つ当該熱重合性樹
脂組成物に環状多極着磁磁石（ＦＧ）を必要に応して磁
気シールド部材を介して接着したものが実用に供されて
いた。かかる環状多極着磁磁石は電機子よ共に回転し、
該動作を着磁面に対向したホール素子或は磁気抵抗素子
などを介して制御回路に遂次信号をフィードバックする
動作を行う。

−上記無鉄心モータの特１１ｇ並びに信頼性は、通常電
機子部分に負うところが大きい。とくに高頻度、且つ高
精度の制御動作を行わせる場合にはモータ機能の維持確
保のため、電機子巻線を封止する熱重合性樹脂組成物の
高温下での安定性や環状多極着磁磁石の該着磁面の電機
子軸に対する寸法精度が重要である。

従来、一般に電機子巻線を封止ずろ熱重合性樹脂組成物
としてはエポキシ樹脂に充填剤、内部離型剤および、そ
の他必要に応して加える添加剤からなる多成分系の複合
材オ′１か使用されていた。ぞして一方の環状多極着磁
磁石としては一般弐ＭＯＦ　ｅ　１２０１８（但し、式
中ＭはＢａ、Ｓｒなどから選ばれろ１種または２種以上
、１１ば４５〜６．２の整数〉で示されるフェライト磁
石粉末をポリアミド樹脂のような熱可塑１１ｇ　（／Ｉ
＋脂に分散・造打１した複合物の射出成形品である所謂
、熱可塑性樹脂磁石が使用されていた。

熱可塑性樹１１ｔ’ｆ磁石は必要に応して磁気シールド
部拐を介し、電機子巻線を予め封止した熱重合性樹脂組
成物の成形硬化物表面に接着した構成が採られていた。

先ず、電機子巻線を封止する熱重合性樹脂組成物として
エポキシ樹脂組成物が好んて使用される理由について述
へる。

エポキシ樹脂は耐熱性・機械的強度・耐薬品性の優れた
重合硬化物が得られることや電機子巻線とのコンパティ
ヒリティに優れたものであることは周知である。中でも
開環重合によって比較的緩やかに重合硬化する特性は硬
化歪が少なく高度な寸法精度と耐熱衝撃性とを有する無
鉄心電機子を得るために有利である。更に電機子巻線封
１」−時の溶融粘度が低いので緻密な構造の電機子巻線
封止が容易であり、このため電機子巻線の変形少なくモ
ータ特性をＲ＋Ｉ＃、持するために有利だからである。

更に溶融粘度が低いことはアルミナ、水酸化アルミニュ
ウム、シリノＪ１硅酸ジルコニウムなどの充填剤をＪ、
を較的多量に添加することができるので電機子巻線の導
体と、これを封止する熱重合性樹脂♀［１成物との熱膨
張差が減小し、或はまた熱重合性樹脂組成物の熱伝導率
が比較的大きくなるなと無鉄心電機子としての実用的な
寸法ｋｈ度の維持・確保などに有利である。

発明か解決しようとする問題点 上記の如くエポキシ樹脂組成物はモータとしての高度な
信頼性、並びに耐久性を確保するための重要な無鉄心電
機子構成部材である反面、エポキシ樹脂の重合硬化が比
較的緩やかに進行するという事実は電機子巻線封止作業
の観点から生産性−＼の重大な欠点となっていた。

一方、上記電機子巻線部分部拐に環状多極着磁磁石を直
接らしくは必要に応して用いる磁気シールド部４Ａを介
して接着するという事実は、該磁石の多極着磁面の電機
子軸に対する寸法精度の確保か困Ｆｌｆであるばかりか
、当該作業自体が生産性の観点からみろと障害であった
。

上記、環状多極着磁磁石の該着磁面の電機子軸に対する
寸法ｔｉ〜度の変動はポール素子や磁気抵抗虫暦子との
空隙変動を意味ずろから制御回路・＼均−一　　５　− な信号を遂次フィードバックすることが難しく、モータ
特性として、特に回転ムラやワウフラッタに重大な影響
を及ぼずものであった。

本発明は高頻度、月つ高精度の制御動作に対応可能な高
精度の環状多極着磁磐石を極めて能率的に生産するため
製造方法を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、少なくとら電機子巻線部分を封止する熱重合
性樹脂組成物の成形圧力により、予め金型からの熱伝導
によって熱軟化した下記（ａ）　、　（ｂ）　。

（ｃ）群からなる熱重合性樹脂磁石組成物を加圧せしめ
、双方の熱硬化性成分のケル化以前で互いに溶着、硬化
するものである。

（ａ）　　磁石粉末・７０〜９０重量％（ｂ）　　カラ
ス繊維・１〜］Ｏ重量％（ｃ）　　（！Ｊ脂絹成代物１
０〜２０重量％作用 先ず、本発明で言う電機子巻線とは絶縁電線もしくは自
己融着性絶縁電線によって巻装した巻線−６＝ 群であり、その巻線端末は通常整流子に電気的に接続さ
れたものを言う。このような電機子巻線の形状は偏平状
からカップ状まで無鉄心モータの設計思想に基づき任意
の形状を選択することかできろ。更に電機子巻線は整流
子と共に電機子軸をも包含した構成であっても差し支え
ない。

次に、本発明で言う熱重合性樹脂組成物とはエポキシ樹
脂でも差し支えはないが、生産性確保の観点で特開昭６
０−２５５０３０号公報で開示されているような典型的
なラジカル重合機構で硬化する不飽和ポリエステル樹脂
が好ましい。ここで言う好ましい不飽和ポリエステル樹
脂とは不飽和ポリエステルアルキドのアリル系共重合１
１−単量体溶液であり、更に重合禁止剤等種々の添加剤
を必要に応じて添加したものである。ここで不飽和ポリ
エステルアルキドとはカルボン酸成分として不飽和ジカ
ルボン酸と必要により飽和ジカルボン酸とからなりアル
コール成分としてグリコール成分とからなる。不飽和ジ
カルボン酸としてはフマル酸、マレイン酸、イタコン酸
、シトラコン酸などがある。飽和ジカルボン酸としては
オルソフタル酸、イソフタル酸なども使用できるが好ま
しくはテレフタル酸である。テレフタル酸が好ましい理
由は該分子構造が対称であるため不飽和ポリエステルア
ルキドか直鎖状になるため不飽和酸量を増やさなくとも
共重合性単量体との反応性に冨み、その硬化物の耐熱性
が優れたものとなるからである。更には結晶性が高いの
で室温で非粘着、且つ固体のものが得やすいために取り
扱い易いためである。またグリコール成分としてはエチ
レングリコールド２−および１・３−プロパンジオール
、］・３−および１・４−−ブタンジオール、ジエチレ
ングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチル
グリコール、ビスフェノール類およびそのアルキレンオ
キサイド付加物、水素化ビスフェノール類およびそのア
ルキレンオキサイド付加物、ハロゲン化ヒスフェノール
のアルキレンオキサイド付加物、１・４−シクロヘキザ
ンジメタノールなどがある。

」二記不飽和ポリエステルアルキドの共重合性単量体溶
液としてはアリル系共重合性単量体を使用する。アリル
系共重合性単量体が好ましい理由はアリル基の共鳴（退
化性連鎖移動反応）により室温では極めて不活性である
から貯蔵性に優れたものが得られるからである。

以上の不飽和ポリエステル樹脂は炭酸カルシウム、溶融
石英、クレー、タルク、硅酸ジルコニウム、アルミナ、
水酸化アルミニウム、硅砂、寒水石なとの無機質粒状充
填剤、内部離型剤、補強剤、着色剤、重合開始剤などと
常法に従って混練し多成分系の複合材料とする。これ等
の構成成分や、その具体的な組成は無鉄心電機子の特性
並びに信頼性を満足する範囲で適宜決定されるものであ
る。

次に本発明で言う（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）　３
群から成る熱重合性樹脂磁石組成物とは基本的には少な
くとも電機子巻線を封止する熱重合性樹脂組成物の熱重
合性樹脂組成分と相容性のあるものが望ましい。従って
、例えば熱重合性樹脂組成物の当該熱重合性樹脂が不飽
和ポリエステル樹脂であれば、それと同じ系のものとす
ることが望ましい。以下、（ａ）　、　（ｂ）　。

−９＝ （ｃ）３群を個別に説明する。

（ａ）群・・・磁石粉末・７０〜９０重・量％、本発明
で言う磁石粉末とは一般式ＭＯＦＢ＋２０＋ｅ（但し式
中ＭはＢａ、Ｓｒなどから選ばれる一種または２種以上
、ｎは４．５〜６．２の整数）で示されるフェライト磁
石粉末、或はＳｍ（ｃｏ、Ｃｏ。

Ｆｅ、Ｍ）ｎ（但し式中Ｍは周期律表の■族、Ｖ族、■
族、■族に属する元素の１種または２種以、ｎは５〜９
の整数）で例示される希土類コバルト磁石粉末など一般
に樹脂磁石の磁石素材として使用される全ての磁石粉末
を使用するこ七ができる。

また、それらの磁石粉末はカーボンファンクショナルシ
ランや有機チタネート化合物で表面処理したものであっ
ても差し支えない。

上記磁石粉末は熱重合性樹脂組成物の７０〜９０重量％
を占めろ。７０重量％未満であると環訣多極着磁磁石と
しての磁気特性が不十分きなり、９０重量％を越えると
磁気特性のバラツキが大きくなって多極着磁後の磁束が
均質とならない欠点が生しる。また、流動性が低下する
ため電機子巻線を封１にする熱重合Ｐ４：樹脂絹成物の
成形圧力と金型からの熱伝導とては表面状態が良好で、
旧っ均質な熱重合性樹脂磁石組成物の成形硬化物が得ら
れなくなるからである。

（ｂ）群・・・ガラス繊維　１〜］Ｏ重量％本発明で言
うガラス繊維とは単繊維径１０μ■〕程度の通常無アル
カリカラス繊維であって、これをカーボンファンクショ
ナルシランなとを添加した集束剤にて４００本捏度に紡
糸し０．５〜６１ＩＩＩｎにストランドノノットシた原
料状態のものが好」；シい。しかし該ガラス繊維は熱重
合性樹脂磁石組成物中においては均質に分散させる必要
かある。このようなカラス繊維、ば熱重合性樹脂磁石組
成物の１〜１０重量％を占める。１重量％未満であると
熱重合性（６１脂磁石組成物の成形硬化物の１制熱衝撃
１１−か低下するばかりか磁気シールド部材を併用した
無鉄心電機子においては着磁面に亀裂か発生し、この亀
裂が原因となって着磁面の磁束レヘルが極端に変動し結
果的に制御性を著しく世う。一方、１０重量％を越える
と熱重合性樹脂磁石組成物の流動性が低下し電機子巻線
を封止する熱重合性樹脂組成物の成形圧力と金型からの
熱伝導とからは表面状態か良好であって、しかも均質な
成形硬化物とすることが困難となる。更にガラス繊維の
局在的な凝集はとくに着磁幅（極間ピッチ）５０μｍ以
下の微細着磁において着磁面の磁束レベルの極端な変動
の原因となり、結果的に制御性を著しく損なう重大な影
響をもたらす。

（ｃ）・・・樹脂組成物・１０〜２０重量％本発明て言
う樹脂組成物とはモータ特性、並びに信頼性を満足する
範囲で決定された磁石粉末並びにカラス繊維を均質に分
散せしめるものであり、これにより樹脂磁石組成物とす
るものである。このような樹脂♀［１成物は熱重合性樹
脂成分と加工助剤なとの添加剤成分とに区分されろ。熱
重合性樹脂組成分は基本的に電機子巻線を封止する熱重
合性樹脂組成物の熱重合性樹脂成分と相溶性があること
が好ましい。従って電機子巻線を封止する熱重合１１：
　ａｔ脂絹成代物熱重合性樹脂成分かアリル系不飽和ポ
リエステル樹脂てあれば熱重合性樹脂磁石組成物の熱重
合性樹脂成分もアリル系不飽和ポリエステル樹脂とする
ことか好ましい。一方の添加剤成分は加工助剤として高
級アルコール４頂、高級脂肪酸類、高級脂肪酸エステル
類或は脂肪酸の金属石鹸類なとを適宜必要に応じて用い
ることができる。これ等は熱重合性樹脂磁石組成物の混
練方式や混線条件によって適宜使用することがてきるか
モータ特性や信頼性の維持・確保に重大な影響を及ぼさ
ない範囲でなければならない。尚、添卯剤成分としは前
述した加工助剤に限定するものてないことは勿論である
。

実施例 以下、本発明を実施例を用いて更に詳しく説明する。

但し、、本発明は実施例によって限定されるらのではな
い。

先ず本発明の対像となる磁石一体型無鉄心電機子の構成
を第１図に示す。図において、１は自己融着性絶縁電線
を偏平状に巻装した電機子巻線である。２は整流子で、
電機子巻線１と電気的に接続されている。３は少なくと
ら電機子巻線１を封止してなる熱重合性樹脂組成物の成
形硬化物、４ａは熱重合性樹脂磁石組成物の環状予備成
形品、４−ｂは金型からの熱伝導と電機子巻線１を封止
する熱重合性樹脂組成物３の成形圧力とて熱軟化並びに
所定の状態に成形され、且つ前記熱重合性樹脂組成物３
のゲル化以前で互いに溶着・硬化した熱重合性樹脂磁石
♀■成代物成形硬化物である。該成形硬化物４ｂは例示
のように外周面に多極着磁が施される。５は熱重合性樹
脂磁石組成物と熱重合性樹脂組成物との双方が互いに溶
着・硬化し一体化した付近に環状に設けられた磁気シー
ルド部材である。磁気シールド部材５は一般に界磁磁石
による多極着磁の外乱防護や電機子巻線１のリアクタン
スが起因ずろ多極着磁の外乱防護に有効な部月てあり、
この場合のように多極着磁面に沿うような環状構造を採
用するのが普通である。但し磁気シールド部材５は熱重
合性樹脂磁石組成物４ｂと熱重合性樹脂組成物３との双
方が互いに溶着・硬化し、一体化するのに必要な小さな
１通孔５′が段げられている。このような貫通孔５′は
磁気シールド部材５のシールド機能と磁石一体型無鉄心
電機子の機械的な強度や耐熱衝撃性なとモータ特性と信
頼性との両者が満足する範囲で構造決定されるものであ
る。６は電機子軸、７は軸受であり、それ等は通常磁石
一体型無鉄心電機子の成形工程を経たのちに機械的に取
り付けられる。

上記のような磁石一体型無鉄心電機子の実施例に用いた
電機子巻線１を封止する熱重合性樹脂組成物３および熱
重合性樹脂磁石組成物４ｂの熱重合性樹脂成分としては
いずれもテレフタル酸系不飽和ポリエステルアルキドの
アリル系共重合性単量体溶液である所謂、アリル系不飽
和ポリエステルＫ１ｌ１脂とした。ここで熱重合性樹脂
磁石組成物を成形硬化物４ｂとする段階て当該組成物・
＼の磁界印加は行わないのが通常である。従ってアリル
系不飽和ポリエステル樹脂中の共重合性単量体濃度は当
該組成物の成形硬化物の磁気特性に何等影響を及ぼすこ
とはない。すなわちアリル系不飽和ポリエステル樹脂中
の共重合性単量体の濃度は当該組成物或はその成形硬化
物の取り扱い性や作業性を加味しなからモータ特性や信
頼性を維持・確保できる範囲で決定する。尚、実施例に
おけるアリル系不飽和ポリエステル樹脂中の共重合性単
量体はシアリルオルソフタレートとし、その濃度は１５
％とした。１５％とした理由はアリル系不飽和ポリエス
テル樹脂が室温で固体となるので取り扱い易く、且つ当
該組成物の成形硬化物の収縮率の増大成は機械的強度の
低下を招かない範囲であって、しかも表面状態の良好な
ものが得やすいからである。

先ず、実施例に用いた電機子巻線を封止する熱重合性樹
脂組成物の組成はテレフタル酸系不飽和ポリエステル（
１，５、７２重量％〉、重合開始剤（０，１，６重量％
〉、無機質粒状充填剤（７５゜４−６重量％）、無機質
繊維状充填剤（６，２９重量％）、加工助剤（０，７９
重量％）、内部離型剤（１，、５８重量％）である。

次に本発明の要点となる熱重合性樹脂磁石組成物の組成
を（ａ）　、　Ｃｂ）　、　（ｃ）群に区分し、−括し
て第１表に示す。但し表中には本発明例の比較例も示し
た。表中ａ群の磁石粉末はＳ　ｒ　ＯＦ　ｅ１２０１８
、Ｂ群はカラス繊維、０群の加工助剤成分はペンタエリ
スリト−ルＣＩ７トリエステル、内部離型剤成分はステ
アリン酸ノｌルシウム、表面光沢剤成分はポリエチレン
粉末、化学繊維成分は３　ｍｍ長のビニロンチョンブト
ストランドであり、それ等の数値の重量％を示ずもので
ある。

−］、７− 」二記熱重合性樹脂磁石絹代物は混練方式として押出機
によるものをＥ１０−ルによるものをＲとして第１表に
一括表示した。また、熱重合性樹脂磁石組成物は混練後
に７　ｍｅｓｈ全通程度に粗粉砕し第１図４．　ａの如
き環状に賦形する。この段階での精度を含めた取り扱い
性を第１表に一括表示した。

但し取り扱い性の良好なものを○、そうでないものが×
である。第１表のように（ｂ）群のガラス繊維の代替と
して化学繊維成分を使用すると著しく取り扱い性か阻害
されろ。

上記熱重合性樹脂磁石組成物の成形硬化物の磁気特性を
最大エネルギー積（Ｂｌ（）ｍａｘて代表させ第１表に
一括表示した。磁石粉末量が９０重量％を越えると磁気
性能の変動が大きくなる。

上記熱重合性樹脂磁石組成物々電機子巻線並びにそれを
釘止する熱重合性樹脂組成物とて第１図のような磁石一
体型無鉄心電機子を製造し、熱重合性樹脂磁石組成物の
成形硬化物の外観並びに亀裂の有無を第１表に一括表示
した、成形硬化物の表面状態や均質さが良好なものは○
、そうでない＝　１８　＝ ものが×である。このような表面状態や均質さは主とし
て熱重合性樹脂磁石組成物の熱軟化性や流動性に依存す
るものであるから、そのような特性が損なわれる９０重
量％を越える磁石粉末量の範囲で×となる。

また熱重合性樹脂磁石組成物の成形硬化物に亀裂がない
ものがＱｌそうでないものが×である。

この亀裂は着磁面にも及ぶものであるからモータ特性に
重大な影響を与える。亀裂が生じないのはガラス繊維を
１重量％以上とした場合である。しかしガラス繊維が１
０重量％を越えると成形硬化物の外観が劣るため着研後
の磁束量の変動が大となり好ましくない。

」１記、磁石一体型無鉄心電機子の耐熱衝撃性は１２０
℃と一３０℃との間で２０回繰り返し、熱重合性樹脂磁
石組成物の成形硬化物に亀裂が発生しないことを確かめ
た。

上記、磁石一体型無鉄心電機子をモータとし、その代表
特性としての回転ムラ、ワウフラッタ、ＦＧ出力を第１
表に一括表示した。表から明らか＝２０＝ なように本発明例では安定したモータ特性が得られるも
のである。

発明の効果 以−１−の実施例でも明らかなように本発明に係る磁石
一体型無鉄心電機子は、制御モータとして、とくに磁気
シールド部材を併用しても高度な特性、並びに信頼性が
確保できるものである。そして、電機子巻線を熱重合性
樹脂組成物て封止する作業段階で熱重合性樹脂磁石組成
物を成形硬化物とするものであるから製造手段としても
極めて合理的であると言える。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁石一体型無鉄心電機子の斜視図、第２図は同
要部断面図、第３図は同要部分解斜視図である。 １・・・・・・電機子巻線、３・・・・・・熱重合性樹
脂組成物の成形硬化物、４ａ・・・・・・熱重合性樹脂
磁石組成物の環状賦形体、４゜ｂ・・・・・・熱重合性
樹脂磁石組成物の成形硬化物、５・・・・・・磁気シー
ルド部材。 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも電機子巻線を封止する熱重合性樹脂組
   成物の成形圧力により、予め熱軟化せしめた下記（ａ）
   、（ｂ）、（ｃ）群から成る熱重合性樹脂磁石組成物を
   加圧し、双方の熱硬化性樹脂成分のゲル化以前で互いに
   溶着・硬化する磁石一体型無鉄心電機子の製造方法。 （ａ）磁石粉末：７０〜９０重量％ （ｂ）ガラス繊維：１〜１０重量％ （ｃ）樹脂組成物：１０〜２０重量％
2. （２）熱重合性樹脂組成物と熱重合性樹脂磁石組成物と
   の溶着部分に磁気シールド部材を介在せしめる特許請求
   の範囲第１項記載の磁石一体型無鉄心電機子の製造方法
   。