JP2003264951A

JP2003264951A - モータコア

Info

Publication number: JP2003264951A
Application number: JP2002062607A
Authority: JP
Inventors: Yoshitomo Tatematsu; 義知立松; Shigemasa Sato; 成真佐藤
Original assignee: Nidec Copal Corp
Current assignee: Nidec Precision Corp
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】エッジカバー率を改善して、エッジ部での絶縁
破壊を抑制する一方、平坦部での膜厚を少なくして、コ
イルの巻数を大きく取れる様にする。【解決手段】モータコア１は、電動機に組み込む為磁性
材２からなり且つコイルを巻回可能な立体形状を有す
る。立体形状の内少くともコイルを巻き付ける巻付部位
３は、複数の平坦部４１，４２，４３，４４とこれらを
区切るエッジ部５１，５２，５３，５４とで構成されて
いる。巻付部位３の表面をコイルから絶縁する為に、平
坦部とエッジ部とに渡って連続的に絶縁皮膜６が形成さ
れている。絶縁皮膜６は、ポリイミド樹脂及びエポキシ
樹脂を含む複合組成を有し、電着で２μｍ以上２０μｍ
未満の膜厚に塗工され、且つ平坦部に被着した膜厚ｔｐ
に対するエッジ部に被着した膜厚ｔｅの百分率で定義さ
れるエッジカバー率が５０％以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電動機（モータ）に
組み込まれるモータコアに関する。より詳しくは、モー
タコアのコイルを巻き付ける部分の絶縁構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】モータコアは磁性材からなり且つコイル
を巻回可能な立体形状を有する。立体形状の内、少くと
もコイルを巻き付ける巻付部位（突極）は、複数の平坦
部とこれらを区切るエッジ部とで構成されている。例え
ば、突極が直方体形状の場合、平面、底面及び両側面で
計４面の平坦部と、各面を区切る４辺のエッジ部（角
部）とで構成される。係るモータコアの巻付部位の表面
をコイルから電気的に絶縁する為に、平坦部とエッジ部
とに亘って連続的に絶縁皮膜が形成されている。一般
に、この絶縁皮膜は電着によりモータコアの表面に塗装
されることが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】電着塗装の場合、一般
的にエッジ部よりも平坦部の膜厚が大きくなる。本明細
書では、平坦部に被着した膜厚に対するエッジ部に被着
した膜厚の百分率で、エッジカバー率を定義している。
エッジカバー率が低いと、エッジ部での絶縁性が不十分
となり、短絡欠陥などが発生する恐れがある。そこで、
従来はエッジカバー率が低い分を補う為、総体的な絶縁
皮膜の厚みを大きくしていた。これにより、エッジ部で
の電気絶縁性を確保できるが、副作用として平坦部での
膜厚が必要以上に大きくなり過ぎてしまう。この結果、
絶縁皮膜を含めた巻付部位の外周寸法が大きくなり、そ
の分コイル（巻線）の巻付回数（巻数）が犠牲になって
しまう。そこで本発明は、エッジカバー率を改善して、
エッジ部での絶縁破壊を抑制する一方、平坦部での膜厚
を少なくしてコイルの巻数を大きく取れる様にすること
を目的とする。従来から、絶縁皮膜の肥大化に伴うコイ
ルの巻太りは、特に外径が４ｍｍ以下の小型モータにお
いては、その悪影響が顕著になっている。

【０００４】以下、従来例を具体的に挙げて、その問題
点を簡潔に示す。特開平５−２６８７３８号公報は、モ
ータ用コアを開示している。図２に示す様に、モータ用
コアのコア本体２に、エポキシ樹脂やアクリル樹脂を用
いて電着塗装によって厚さ２０〜１００μｍの絶縁塗膜
３が形成されている。コア本体平坦部Ｆの膜厚をｔ１、
エッジ部ｅの膜厚をｔ２とした時、エッジカバー率＝ｔ
２／ｔ１×１００％は、３０％以上とされている。この
エッジカバー率を３０％以上に高める為、電着塗装前
に、コア本体２のエッジ部にバレル加工などによって所
定の丸みを付与している。しかしながら、この従来例で
は、絶縁塗膜３の厚みが２０〜１００μｍであり、小型
モータの場合には膜厚が大き過ぎる。又、エッジカバー
率が３０％程度では、不十分である。

【０００５】特開平６−３２７１９９号公報は皮膜形成
方法を開示している。これは、短絡防止の為にモータな
どに使用される電子部品の巻線と金属部との間に絶縁皮
膜を形成する方法である。具体的には、バリのある電子
部品用金属の表面に、少くともカチオン樹脂エマルジョ
ン、ゲル微粒子分散液及び顔料ペーストからなる電着塗
料を電着塗装し、一定条件下で焼付けを行ない、平均膜
厚が２０〜１００μｍの絶縁皮膜を形成している。カチ
オン樹脂は、ビスフェノールＡ残基含有エポキシ樹脂及
び、それらのエステル化物、エーテル化物、イミド化物
と一価の第二級アミンとの反応生成物であるアミン基含
有ポリマーなどを用いている（段落００１２）。特開平
６−３２７１９９号公報の段落００４０によると、塗膜
のエッジカバー率は５０％以上、好ましくは７０％以上
あることが望ましい、と述べている。更に、エッジカバ
ー率５０％は塗膜に要求される最小膜厚である２０μｍ
厚に塗膜を形成した場合、最小要求絶縁耐圧７５０Ｖを
満たすエッジ部の塗膜厚１０μｍを保証する値である。
この従来例は、エッジカバー率を５０％以上に上げるこ
とを示唆しているものの、絶縁皮膜の平均膜厚は２０〜
１００μｍであり、小型モータ用途としては厚過ぎる。
尚特開平６−３２７１９９号公報によれば、塗膜厚みが
２０μｍより薄いと、金属部と巻線部の短絡を有効に防
止することができない（段落００３２）としている。

【０００６】特開平９−１１１１８２号公報は、絶縁性
塗膜を施した電子部品及びその塗装方法を開示してい
る。図１に示す様に、物品１０の表面に、電着塗装法に
より絶縁性塗膜１２を施す。この絶縁性塗膜１２におけ
る樹脂分は、その成分中の１０〜４０重量％をイミド樹
脂とし、残りをエポキシ樹脂に設定されている。又灰分
は、１０〜６０重量％に設定されている。絶縁性塗膜１
２は、灰分の配合比を多く設定することにより、硬度及
びエッジカバー率が向上し、高い絶縁性を確保すること
ができる。絶縁性塗膜１２の厚みについては具体的な開
示はないが、エッジカバー率については表に挙げてあ
り、１５．０％、２９．５％、３６．０％の数値が示さ
れている。これらの数値はいずれも５０％以下であり、
小型モータ用としては不十分である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題を解決し、本発明の目的を達成するために、以下の手
段を講じた。即ち、電動機に組み込む為磁性材からなり
且つコイルを巻回可能な立体形状を有し、該立体形状の
内少くともコイルを巻き付ける巻付部位は、複数の平坦
部とこれらを区切るエッジ部とで構成されており、該巻
付部位の表面をコイルから絶縁する為に、該平坦部とエ
ッジ部とに渡って連続的に絶縁皮膜が形成されているモ
ータコアでにおいて、前記絶縁皮膜は、ポリイミド樹脂
及びエポキシ樹脂を含む複合組成を有し、電着で２μｍ
以上２０μｍ未満の膜厚に塗工され、且つ平坦部に被着
した膜厚に対するエッジ部に被着した膜厚の百分率で定
義されるエッジカバー率が５０％以上であることを特徴
とする。好ましくは、前記立体形状は回転中心となる軸
を有し、該軸を通る外径寸法が３．５ｍｍ以下で、該軸
に沿った長手寸法が１５ｍｍ以下である。又、前記絶縁
皮膜は、印加電圧が５０〜１００Ｖの電着条件で該巻付
部位に塗工する。

【０００８】本発明によれば、コイルとコアを隔てる絶
縁皮膜が、電着で２μｍ以上２０μｍ未満の膜厚に塗工
されている。絶縁皮膜の全体的な厚みを２０μｍ未満と
することで、外径が４ｍｍ以下の小型モータに適した構
造を実現することができる。膜厚を２０μｍ未満と薄く
することで、その分コイルの巻回数を増やすことができ
る。この様に全体的な膜厚を薄くした上で、エッジカバ
ー率を５０％以上確保している。これにより、全体的な
膜厚を下げても、エッジ部で必要な膜厚を確保可能とな
り、短絡欠陥や絶縁破壊を防ぐことができる。以上の様
に、本発明は、絶縁皮膜の全体的な膜厚を落としつつ、
エッジ部のカバー性を確保していることが、大きな特徴
となっている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係るモータコ
アの形状を示す模式図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）
は断面図である。（Ａ）に示す様に、モータコア１は、
電動機に組み込む為磁性材２からなり且つコイルを巻回
可能な立体形状を有している。図示の例は、３極構造の
ロータであり、コイルを巻き付ける巻付部位３は３箇所
設けてある。ロータは軸Ｏを中心として回転可能な様
に、電動機（モータ）に取り付けられる。

【００１０】（Ｂ）は、（Ａ）に示したＢ−Ｂ線に沿っ
た断面図であり、巻付部位３の構造を示している。実際
には、巻付部位３は板状の磁性材料２を重ねた積層構造
となっている。各板材は、例えばプレス抜きで成形され
たものであり、抜き跡にバリなどが含まれている。巻付
部位３は複数の平坦部４１，４２，４３，４４と、これ
らを区切るエッジ部５１，５２，５３，５４とで構成さ
れている。本例は、巻付部位３が直方体形状となってお
り、頂面となる平坦部４１、底面となる平坦部４３及び
両側面となる平坦部４２，４４で囲まれている。そし
て、頂面となる平坦部４１と側面となる平坦部４２は、
エッジ部（角部）５１で互いに隔てられている。他の平
坦部も同様に、各エッジ部５２，５３，５４で互いに隔
てられている。

【００１１】巻付部位３の表面をコイル（図示せず）か
ら電気的に絶縁する為に、絶縁皮膜６が形成されてい
る。絶縁皮膜６は、平坦部４１，４２，４３，４４とエ
ッジ部５１，５２，５３，５４とに亘って連続的に成膜
されている。この絶縁皮膜６は、ポリイミド樹脂及びエ
ポキシ樹脂を含む複合組成を有し、電着で２μｍ以上２
０μｍ未満の膜厚に塗工されている。膜厚を２０μｍ未
満とすることで、全体的な絶縁皮膜６の厚みを抑え、巻
付部位３の外周寸法を可能な限り小さくし、その分コイ
ルの巻回数を多く取れる様にしている。更に、この絶縁
皮膜６は、平坦部４１に被着した膜厚ｔｐに対するエッ
ジ部５１に被着した膜厚ｔｅの百分率で定義されるエッ
ジカバー率が５０％以上となる様に制御されている。こ
の様にエッジカバー率を５０％以上確保することで、平
坦部４１の膜厚ｔｐを２０μｍ未満に抑えても、エッジ
部５１の膜厚ｔｅが必要な数値を確保できる様にし、以
ってエッジ部における絶縁破壊や短絡欠陥を防止してい
る。

【００１２】好ましくは、モータコア１の立体形状は、
回転中心となる軸Ｏを有し、軸Ｏを通る外径寸法が、
３．５ｍｍ以下で、軸Ｏに沿った長手寸法が１５ｍｍ以
下である。本発明は、この様に小型のモータコアに適用
することで、優れた効果を発揮できる。又好ましくは、
絶縁皮膜６は、印加電圧が５０〜１００Ｖの電着条件で
巻付部位３に塗工することで、必要な膜厚２μｍ以上２
０μｍ未満を確保し且つ必要なエッジカバー率５０％以
上を確保している。

【００１３】図２は、モータコアの参考例を表わしてお
り、理解を容易にする為図１の（Ｂ）に示したモータコ
アと対応する部分には対応する参照番号を付してある。
この参考例は、絶縁皮膜６のエッジカバー率が低く５０
％以下である。この為、エッジ部５１の膜厚ｔｅが平坦
部４１の膜厚ｔｐに比べかなり薄い。エッジ部５１にお
ける膜厚ｔｅを必要なレベルまで確保する為、平坦部４
１での膜厚ｔｐは必要以上に厚くなってしまう。この結
果、図２と図１の（Ｂ）を比較すれば明らかな様に、参
考例の場合コイル巻付部位３の外周寸法が、絶縁皮膜６
の肥大化に伴って大きくなっており、その分コイルの巻
回数が犠牲になる。

【００１４】図３は、電着塗装を表わした模式図であ
る。図示する様に、モータコアの形状に加工された試料
片１Ｓは電着液を満たした電着槽１０１に浸漬される。
試料片１Ｓと向かい合う様にＳＵＳでできた電極１０２
が配置されている。試料片１Ｓと対向電極１０２との間
に電源１０３が接続されている。カチオン系の電着液を
用いた場合、試料片１Ｓは電源１０３の正極に接続さ
れ、対向電極１０２は負極に接続される。試料片１Ｓと
電極１０２に通電することで、電着液に含まれているカ
チオン系の樹脂が試料片１Ｓの表面に堆積する。係る電
着による成膜条件を安定化する為、電着槽１０１は恒温
槽１０４に浸漬されている。恒温槽１０４の温度は例え
ば２５℃に設定されている。試料片１Ｓに堆積する膜の
厚みは、電源１０３が供給する印加電圧のレベル及び通
電時間により適宜設定できる。尚、電着塗装後は、試料
片１Ｓを電着槽１０１から引き上げ、十分に水洗してエ
アー噴射により水切りをする。この後、焼付炉にて例え
ば１１０℃で１５分予備乾燥を行ない、更に２１０℃で
６０分焼付けを行なう。これにより、試料片１Ｓに電着
した樹脂膜は熱硬化し、十分な付着力と硬度が得られ
る。

【００１５】続いて、電着槽１０１に満たされる電着液
の組成を明らかにする。電着液は樹脂分としてポリイミ
ド樹脂及びエポキシ樹脂を含んでいる。この結果、試料
片１Ｓの表面に形成される絶縁皮膜は、ポリイミド樹脂
とエポキシ樹脂の複合組成となっている。これらの樹脂
成分はいずれも分子中にカチオン感応基が導入されてお
り、電着で試料片１Ｓに堆積する様になっている。電着
液は樹脂分に加え、所望の顔料分を含んでいる。顔料と
してはカーボンブラックや酸化チタンを用いることがで
きる。更に、あらかじめ樹脂分を溶解してエマルジョン
とする為、アルコール系や芳香族系の溶剤を用いてい
る。これら樹脂分、顔料分及び溶剤分を含むエマルジョ
ンを純水中に分散して、電着液を調製している。この様
なカチオン型ポリイミド樹脂及びエポキシ樹脂を含む水
溶性電着液として、例えば株式会社シミズ（大阪市東成
区東小橋１丁目９番１８号）の製品名「エレコートＰ
Ｉ」が挙げられる。本明細書では、以下に述べる実施例
で、この株式会社シミズ製のエレコートＰＩを用いてい
る。尚、比較例としては、同じく株式会社シミズのエレ
コートＡＭを用いている。これは、エポキシ樹脂とアク
リル樹脂の複合組成となっている。

【００１６】図４は、カチオン系ポリイミド樹脂の一例
を示す模式的な化学構造図である。図示する様に、電着
に用いるポリイミド樹脂は、イミド結合を含むポリマー
中に、カチオン感応基を導入した構造となっている。こ
のカチオン系ポリイミド樹脂とエポキシ樹脂の複合組成
からなる絶縁皮膜は、膜厚１０μにて１分間、１０００
Ｖの耐圧試験もクリアする高絶縁材料であり、薄膜絶縁
特性に極めて優れている。

【００１７】最後に本発明の実施例を比較例とともに説
明する。比較結果を図５に示す。まず実施例１では、株
式会社シミズ製のエレコートＰＩを用いて、ロータ径が
３ｍｍの３極コアに電着塗装で、ポリイミド樹脂とエポ
キシ樹脂の複合組成を有する絶縁塗膜３．５μｍを形成
した。この絶縁塗膜のエッジ部における膜厚は２．５μ
ｍであり、エッジカバー率は７１％となる。このコアに
直径０．０３ｍｍの銅線を巻いたところ、１９０回の巻
線が可能であった。１００Ｖを印加した絶縁破壊試験を
施したところ、所望の絶縁性を維持していた。この様
に、エッジカバー率が７０％を超えて高いので、平坦部
の膜厚を３．５μｍまで薄くしても、エッジ部の膜厚を
２．５μｍまで確保可能である。この結果１００Ｖ絶縁
破壊試験にも耐える絶縁性能を得ることができた。又、
鉛筆硬度も５Ｈ程度で十分な硬さがある。

【００１８】実施例２では、同じく株式会社シミズ製の
エレコートＰＩを用いて、ロータ径が３ｍｍの３極コア
に電着塗装を施し、ポリイミド樹脂とエポキシ樹脂の複
合組成を有する絶縁塗膜７．５μｍを得た。この塗膜の
エッジ部膜厚は５μｍであり、エッジカバー率は６７％
であった。このコアに直径０．０３ｍｍの銅線を巻いた
ところ、１８０回の巻付が可能であった。１００Ｖ絶縁
破壊試験を施したところ、絶縁性を維持していた。鉛筆
硬度も５Ｈと十分であった。実施例１と実施例２を比較
すれば明らかな様に、平坦部膜厚を大きくすると、その
分銅線巻回数が少なくなる。この様に、絶縁性と巻回数
は互いにトレードオフの関係にある。いずれにしても、
平坦部膜厚が２０μｍ未満でも、エッジカバー率が大き
い為、十分な絶縁耐圧を確保することができた。

【００１９】比較例１では、株式会社シミズ製のエレコ
ートＡＭを用いて、ロータ径３ｍｍの３極コアに電着塗
装を施し、アクリル樹脂とエポキシ樹脂の複合組成を有
する絶縁塗膜２０μｍを得た。この絶縁塗膜のエッジ部
膜厚は７μｍであり、エッジカバー率は３５％になる。
このコアに直径０．０３ｍｍの銅線を巻き付けたとこ
ろ、１６５回の巻数が可能であった。１００Ｖ絶縁破壊
試験を施したところ、絶縁性を維持していた。この様
に、比較例１ではエッジカバー率が比較的低い電着液を
用いている為、平坦部膜厚は２０μｍに達している。こ
の結果必要な絶縁耐圧を確保できるが、その分巻回数が
犠牲となり、実施例１及び実施例２と比較して１６５回
と少なくなっている。

【００２０】比較例２では、同じく株式会社シミズ製の
エレコートＡＭを用いて、ロータ径３ｍｍの３極コアに
電着塗装を施し、アクリル樹脂とエポキシ樹脂の複合組
成を有する絶縁塗膜５μｍを得た。この絶縁塗膜のエッ
ジ部膜厚は１μｍでありエッジカバー率は２０％とな
る。このコアに直径０．０３ｍｍの銅線を巻き付けたと
ころ、１９０回の巻回数を実現できた。しかし、１００
Ｖ絶縁破壊試験を施したところ、絶縁性を維持できなか
った。この様に、比較例２ではエッジカバー率が低い
為、平坦部膜厚を２０μｍ未満にすると、絶縁破壊が生
じる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、ポ
リイミド樹脂とエポキシ樹脂の複合組成からなる電着塗
装を施すことで、エッジ部でも平坦部の５０％以上の塗
装厚みが確保でき、平坦部２μｍ以上２０μｍ未満の塗
膜厚で十分な絶縁性を備えたモータコアが得られる。こ
れにより、銅線の巻回数を増加することが可能である。
あるいは、同じ巻数の場合モータを小型化できる。以上
により、小型モータの性能向上やコンパクト化に寄与で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るモータコアの平面図及び断面図で
ある。

【図２】参考例に係るモータコアの断面図である。

【図３】本発明に係るモータコアの製造方法を示す模式
図である。

【図４】本発明に係るモータコアの製造に用いるポリイ
ミド樹脂の化学構造図である。

【図５】本発明の実施例及び比較例の諸特性をまとめた
表図である。

【符号の説明】

１・・・モータコア、２・・・磁性材料、３・・・巻付
部位、６・・・絶縁皮膜、４１，４２，４３，４４・・
・平坦部、５１，５２，５３，５４・・・エッジ部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H002 AA09 AB01 5H604 BB01 BB14 CC02 CC05 CC16 DA15 DA21 DB02 PB03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機に組み込む為磁性材からなり且つ
コイルを巻回可能な立体形状を有し、該立体形状の内少くともコイルを巻き付ける巻付部位
は、複数の平坦部とこれらを区切るエッジ部とで構成さ
れており、該巻付部位の表面をコイルから絶縁する為に、該平坦部
とエッジ部とに渡って連続的に絶縁皮膜が形成されてい
るモータコアであって、前記絶縁皮膜は、ポリイミド樹脂及びエポキシ樹脂を含
む複合組成を有し、電着で２μｍ以上２０μｍ未満の膜
厚に塗工され、且つ平坦部に被着した膜厚に対するエッ
ジ部に被着した膜厚の百分率で定義されるエッジカバー
率が５０％以上であることを特徴とするモータコア。
【請求項２】前記立体形状は回転中心となる軸を有
し、該軸を通る外径寸法が３．５ｍｍ以下で、該軸に沿
った長手寸法が１５ｍｍ以下であることを特徴とする請
求項１記載のモータコア。
【請求項３】前記絶縁皮膜は、印加電圧が５０〜１０
０Ｖの電着条件で該巻付部位に塗工することを特徴とす
る請求項１記載のモータコア。