JP2002535476A - 逆の膨張率を持つ大面積の加工部品の接合方法及び複合構造 - Google Patents

逆の膨張率を持つ大面積の加工部品の接合方法及び複合構造

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Abstract

(57)【要約】 逆の膨張率を有する大面積の部品を耐久的に接合する方法と、電気機械の鉄磁極の場合、こうして製造された複合構造、例えば永久磁石素子と強磁性材料との接合物を提供する。この複合構造は耐熱性で、低応力であり、高温でも５．７Ｎ／ｍｍ2迄の高い剪断力に耐える。この複合構造は、船舶の駆動装置内にある永久磁石同期電動機での使用に特に適する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、例えば船舶の駆動装置内の永久磁石同期電動機の鉄磁極上に“VACO
DYM ” 素子を接合するような、逆の膨張率を有する大面積の加工部品を接合す
る方法及びこうして製造される複合構造に関する。
【０００２】 ドイツ特許出願公開第１９５３８４６８．７号明細書から、磁石の部分をエポ
キシベースのシリコン接着剤、所謂二重硬化（紫外線及び熱により硬化）するシ
リコン接着剤により接着する方法が公知である。しかしこの方法は、例えば鉄の
磁極にバコディム（“VACODYM” ）のような特定の大面積の加工部品を耐久的に
接合するには不適である。と言うのはシリコン接着剤の熱−機械特性レベルは接
着すべき素子の逆の熱膨張率に適合していないからである。特にこのようにして
製造される接合部の弾力性は−３０〜１５０℃の温度範囲で使用される、逆の熱
膨張率を有する２つの接合された部品に対する厳しい要件を満たすものではない
。上記温度範囲での永久磁石同期電動機の使用を考えた場合、例えば熱的原因に
より、２つの接着された加工部品間に、接着箇所又は接合結合部の弾力性を許容
せざるを得ない数１００μｍ迄の長さの差が生じる。
【０００３】 従って本発明の課題は、広い温度範囲について十分な弾性を、同時に磁石の部
分へ良好に接着しながら保証する接合方法を提供することにある。更に本発明の
課題は、広い温度範囲にわたり安定している、逆の膨張率を有する大面積の加工
部品から成る複合構造を提供することにある。
【０００４】 この課題は、逆の熱膨張率を持つ大面積の加工部品を耐熱的に接合するため、
付加的に網目状に結合するシリコン接着剤を使用することにより解決される。更
に本発明は、逆の膨張率を有する２つの加工部品を、 −これらの加工部品の一方に付加的に網目状に結合するシリコン接着剤を施し、
−双方の加工部品が所望の間隔をとるようにそれらを接合し、 −接着結合物を硬化させる 加工工程を有する、逆の熱膨張率を有する大面積の加工部品を耐熱的に接合する
方法を対象とする。
【０００５】 最後に本発明は、付加的に網目状に結合するシリコン接着剤により弾力的に、
かつ−３０〜１５０℃の温度範囲で耐久的に接合される、逆の熱膨張率を有する
２つの加工部品から成る複合構造を対象とする。
【０００６】 シリコン接着剤の使用により、磁石の加工部品上に極めて良好に接着する、高
度の弾力性を有する接着結合物が得られる。
【０００７】 １つの有利な実施形態では、例えばアエロジル（Aerosi1）等の火炎加水分解
したケイ酸を、それぞれ全シリコン接着コンパウンドについて、０．１〜２０重
量％、好ましくは０．５〜１０重量％又は特に好ましくは２〜５重量％の比率で
シリコン接着剤中に加える。こうするとシリコン接着剤の濡れ性が向上する。
【０００８】 シリコンの接着剤としては一成分系及び／又は自己接着性のシリコン接着剤を
使用すると有利である。ダウコーニング（Dow‐Cornig）社製の“Ｑ３−６６１
１”のシリコン接着剤を使用すると特に有利である。
【０００９】 このシリコン接着剤を接合すべき加工部品の一方だけに塗布すると有利である
。どちらの加工部品に塗布するかは重要ではない。シリコン接着剤を１０〜５０
０μm、好ましくは７０〜１５０μm、特に好ましくは１００〜１２５μｍの層厚
で塗布すると有利であることが判明した。
【００１０】 このシリコン接着剤を、例えばドクタブレード法又はディスペンサ法により加
工部品上に塗布する。
【００１１】 一定の接合間隔を調整するために、例えばガラス球のような間隔保持材を付加
すると有利であることが判明している。その際接合間隔の寸法に相当する直径の
ガラス球を使用すると極めて実際的である。例えば１００〜１２５μｍの直径の
ガラス及び／又はセラミックス球を付加するとシリコン接着剤層の層厚及び接合
間隔をそのレベルの大きさに形成できる。
【００１２】 シリコンの接着剤を加工部品の一方に施す前に、ガラス及び／又はセラミック
ス球を接着剤中に加えるか又は加工部品上への塗布完了後のシリコン接着剤床上
に、その接合部がまだ開いている間にガラス球又はセラミックス球を散布する。
【００１３】 シリコン接着剤中の間隔保持材の比率は０．５〜５重量％であると有利である
。全シリコン接着剤コンパウンドに対して０．７５〜３重量％、特に約１重量％
の比率が特に有利であることが判明している。
【００１４】 ２つの加工部品を接合した後、引続きシリコン接着剤を１７０℃以下の温度で
硬化させる。好ましい実施形態では接着剤を１５０℃で硬化させる。
【００１５】 この接合法は多種多様な素子の接合に適するものである。特に永久磁石の素子
を、例えば電気機械の鉄の磁極のような強磁性材料と接合することは本発明の適
用分野である。しかしながらまたガラス、プラスチック、セラミックス及び金属
上でも高い接着強度が達成される。例えば鋼と“VACODYM ”の接合の場合、５．
７Ｎ／ｍｍ2以上の剪断強度が測定されている。
【００１６】 本発明の一実施形態では、鉄の磁極及び例えば粉末冶金法で製造された、１０
００ｍｍ2以上の接着表面積を有する希土類の永久磁石材料（“VACODYM ”）の
ような磁石材料から成る複合構造が形成される。接合に関する課題の困難性は、
極めて異なる熱膨張率を有する大面積の接合物同士、即ち −１×１０-6／Kの“VＡCODYM ”と １４．５×１０-6／Kの鉄 を接合する点にある。
【００１７】 これは使用温度範囲内でシリコン接着剤が、数１００μｍの磁石部分の寸法に
対し長さの変化を調整せねばならないことを意味する。弾力性が不十分な場合、
接合結合部の強度の減損及び時期尚早の故障を招く応力が接着結合物に生じる。
これは、接合結合物の特に温度変化負荷による剪断強度テストで確認している。
【００１８】 本発明を、方法の実施例に基づき以下に詳述する。
【００１９】 まず一方の加工部品上にシリコン接着剤床を形成する。それには一方の加工部
品上に１００〜１２５μｍの層厚でシリコン接着剤層をナイフ塗布する。 シリ
コン接着剤の場合自己接着性の、即ち内部に接着仲介物を備えたシリコン接着剤
が有利であることから、接合面に前もって下塗剤（プライマー）を供給する必要
はない。基板表面を例えば溶媒で通常のように脱脂した後、シリコン接着剤を直
接加工部品上にナイフ塗布してもよい。必要なら、火炎加水分解したケイ酸の添
加により濡れ性を更に改善することもできる。完成したシリコン接着剤床上に１
００〜１２５μｍの直径のガラス球を、全シリコン接着剤コンパウンドに対し約
１重量％の比率で散乱させる。 この層上に更に第２の加工部品を、間隔を開け
て接合する。この複合構造の最終強度は、シリコン接着剤を約１５０℃で２時間
硬化させることにより達成される。
【００２０】 こうして製造された複合構造の剪断強度をテストした。この剪断強度は初期状
態の値であり、５日間１５０℃で貯蔵した後も５．７Ｎ／ｍｍ2以上であって室
温で測定しても、或いは１５０℃で測定しても影響されることはなかった。
【００２１】 付加的に網目状に結合するシリコン樹脂ベースのシリコン接着剤は、その網状
化の際に副次的産物を分離することはなかった。こうして製造した複合構造は、
１５０℃で１Ｎ／ｍｍ2以上の接着要件を満たし、耐熱性に対し船舶の駆動装置
内にこうして製造された永久磁石同期電動機に設定された要件を満たした。
【００２２】 この複合構造は網状化状態で殆ど機械的応力を免れており、また−３０〜１５
０℃の全ての温度範囲について要求される強度を示した。と言うのは好んで使用
されるダウコーニング社製の“Ｑ３−６６１１”のシリコン接着剤は１７０℃以
下の温度で、特に１５０℃でも、高度の伸長力（２５０％）と高い更なる抗張力
を有するエラストマーに網状化するからである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴィプフェルダー、エルンスト ドイツ連邦共和国 デー‐81673 ミュン ヘン ノイマルクターシュトラーセ 84 ／アー (72)発明者 ハイン、ペーター ドイツ連邦共和国 デー‐13629 ベルリ ン レンターシュタイク 24 (72)発明者 ヴィルケ、ラルフ ドイツ連邦共和国 デー‐13351 ベルリ ン ドゥアラシュトラーセ 15 Ｆターム(参考） 4J040 EK031 HA316 HA346 KA03 LA08 LA09 MA02 MA04 MA05 MA10 PA30 PA33

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 付加的に網目状に結合するシリコン接着剤を使用し、逆の熱
    膨張率を有する大面積の加工部品を耐熱的に接合する方法。
  2. 【請求項２】 −加工部品の一方に、付加的に網目状に結合するシリコン接
    着剤を施し、 −双方の加工部品が所望の間隔をとるように、それらの工作部品を接合し、 −この接着結合物を硬化させる 加工工程を特徴とする 逆の熱膨張率を有する大面積の加工部品を耐熱性に接合する方法。
  3. 【請求項３】 シリコンの接着剤が一成分系及び／又は自己接着性であるこ
    とを特徴とする請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 シリコンの接着剤に火炎加水分解したケイ酸を添加すること
    を特徴とする請求項２又は３記載の方法。
  5. 【請求項５】 シリコン接着剤を７０〜１５０μｍの層厚になるように塗布
    することを特徴とする請求項２乃至４の１つに記載の方法。
  6. 【請求項６】 電気機械の組立てに使用することを特徴とする２乃至５の
    １つに記載の方法。
  7. 【請求項７】 付加的に網目状に結合するシリコン接着剤により弾力性にか
    つ−３０〜１５０℃の温度範囲で安定して接合されていることを特徴とする逆の
    膨張率を有する２個の塊状加工部品から成る複合構造。
  8. 【請求項８】 一方の加工部品が希土類の永久磁石からなり、他方の加工部
    品が強磁性材料からなることを特徴とする２個の加工部品から成る複合構造。
JP2000596096A 1999-01-28 2000-01-20 逆の膨張率を持つ大面積の加工部品の接合方法及び複合構造 Ceased JP2002535476A (ja)

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DE (1) DE50000308D1 (ja)
ES (1) ES2180512T3 (ja)
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