JP2006015628A - 部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 部分強化樹脂モールド部品の全体強度、あるいは部分強化樹脂モールド部品の全体強度および耐熱性を確実に高めることができる部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】 部分強化樹脂モールド部品は、被モールド部品を熱硬化性樹脂と一体に成形してなる樹脂モールド部品であって、前記熱硬化性樹脂と被モールド部品との界面附近の樹脂の強度、あるいは強度および耐熱性を高めた。部分強化樹脂モールド部品の製造方法は、予め被モールド部品であるステータ骨格体の表面にフラーレンを塗布しておき、熱硬化性樹脂と一体に成形した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、被モールド部品を熱硬化性あるいは熱可塑性の樹脂と一体に成形してなる樹脂モールド部品およびその製造方法の技術分野に属する。

従来の樹脂モールド技術としては、例えば、モールド金型に一切の彫込加工を施すことなく、金型の突出ピンとこれのピン穴とで樹脂モールド電子部品の外装に凸部を成形するみ樹脂モールド電子部品の外装凸部の成形法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、電気絶縁性能，放熱性能などの向上を図るため、従来のボビンに代えて複数のコイル部支持体を用いた樹脂モールドコイルが知られている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、モータ内で一番温度の高くなりやすい電機子を効果的に冷却し、ひいてはモータ全体を効率良く冷却することを目的とし、モールドステータと負荷側のエンドブラケットとの対向部分に電機子鉄心のコアバック部を露出させ、負荷側のエンドブラケットに直接接触させる構造を有する回転電機が知られている（例えば、特許文献３参照）。
特開平１０−８６１７２号公報 特開２０００−１８４６４７号公報 特開２００２−１５３００８号公報

しかしながら、これらの従来の樹脂モールド技術にあっては、樹脂と被モールド部品との界面附近の樹脂の強度や耐熱性を考慮したものではないため、被モールド部品を熱硬化性あるいは熱可塑性の樹脂と一体に成形してなる樹脂モールド部品では、部品全体の必要強度が得られなかったり、部品全体の必要耐熱性が得られなかったりする。

また、樹脂モールド部品を大量に製造する場合、同じ製造条件が常に確保されないと、一部の樹脂モールド部品では部品全体の必要強度や必要耐熱性が得られても、それ以外の樹脂モールド部品では部品全体の必要強度や必要耐熱性が得られないというように、製品バラツキが製造条件に大きく左右されるという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、部分強化樹脂モールド部品の全体強度、あるいは部分強化樹脂モールド部品の全体強度および耐熱性を確実に高めることができる部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の部分強化樹脂モールド部品では、被モールド部品を熱硬化性あるいは熱可塑性樹脂と一体に成形してなる樹脂モールド部品であって、前記樹脂と被モールド部品との界面附近の樹脂の強度、あるいは強度および耐熱性を高めた。

本発明の部分強化樹脂モールド部品の製造方法では、予め被モールド部品の表面にナノカーボンを塗布しておき、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂と一体に成形する。

よって、本発明の部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法にあっては、強度や耐熱性で問題となる樹脂と被モールド部品との界面部分に着目し、界面附近の樹脂の強度、あるいは強度および耐熱性を高めることで、部分強化樹脂モールド部品の全体強度、あるいは部分強化樹脂モールド部品の全体強度および耐熱性を確実に高めることができる。

また、本発明の部分強化樹脂モールド部品の製造方法にあっては、被モールド部品との界面附近の樹脂にのみナノカーボンを分布させることができ、高価なナノカーボンの使用量を少なくして、全体強度、あるいは全体強度および耐熱性を確実に高めた部分強化樹脂モールド部品を製造することがができる。

以下、本発明の部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法を実施するための最良の形態を、図面に示す実施例１および実施例２に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１及び図２は実施例１の部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法が適用された埋込磁石同期回転電機の集中巻きステータを示す縦断側面図および縦断正面図である。

実施例１の埋込磁石同期回転電機の集中巻きステータ１（部分強化樹脂モールド部品）は、ステータコア２と、絶縁キャップ３と、コイル４と、モールド樹脂壁５と、冷媒通路６と、を備えている。

前記ステータコア２は、図外の回転電機ケースに複数個（実施例１では９個）固定されるもので、ケース固定側のコアバック部２ａと、該コアバック部２ａから回転中心に向かって突出し、図外の永久磁石を埋め込んだロータと対向するステータティース２ｂと、を有して構成される。

前記コイル４は、前記各ステータティース２ｂに対し、絶縁キャップ３を介してそれぞれ巻き回される。

前記モールド樹脂壁５は、ステータコア２と絶縁キャップ３およびコイル４により構成されたステータ骨格体（被モールド部品）を成形型に入れ、熱硬化性樹脂を注入・硬化することで成形される。このモールド樹脂壁５は、隣接するステータティース２ｂ，２ｂ間に形成されるスロット部を冷媒通路６として利用するために、スロット開口部およびエンドコイル部に連続した構造である。

実施例１では、前記熱硬化性樹脂と被モールド部品（ステータ骨格体）との界面附近の樹脂の強度、あるいは強度および耐熱性を高めている。すなわち、前記熱硬化性樹脂と被モールド部品との界面附近の樹脂に、炭素原子が球状または筒状に繋がり直径がナノサイズ（10億分の１メートル）であるナノカーボンが添加され、少なくとも強度が高くなっている。

ここで、実施例１では、「ナノカーボン」として、６０個以上の炭素原子がカゴ状に繋がった直径約１ナノメートルの中空な粒子による「フラーレン」を用いている。このフラーレンは、グラファイト（黒鉛）、ダイヤモンドに次ぐ第三の炭素とも呼ばれ、代表的な炭素原子が６０個繋がったＣ60は、直径約0.7ナノメートルのサッカーボールと同じ形をした球形分子である。フラーレンの性質としては、様々な性質が見出されているが、少なくとも高強度材料、超耐熱材料であると共に、電気絶縁体である。

そして、前記被モールド部品は、コイル４が巻き回しされたステータティース２ｂを有するステータ骨格体であり、図１乃至図４に示すように、前記ステータティース２ｂの先端部近傍を、熱硬化性樹脂と被モールド部品との界面附近とし、ここを要強化部７としている。

次に、作用を説明する。
実施例１の集中巻きステータ１の製造方法は、予め被モールド部品であるステータ骨格体の表面にフラーレンを塗布しておき、熱硬化性樹脂と一体に成形する方法としている。

詳しく述べると、ステータティース２ｂの先端部近傍の樹脂強度を高める必要があるため、図３及び図４に示すように、予めステータティース２ｂの先端部近傍の要強化部７にフラーレンを溶かした有機溶媒を塗布・乾燥しておく。次に、このステータティース２ｂの先端部近傍の要強化部７にフラーレンを塗布したステータ骨格体を、モールド樹脂壁５を作るための成形型に入れ、そこに熱硬化性樹脂を注入する。次に、熱硬化性樹脂が硬化すると、成形型を外すことで、図１に示すような部分強化樹脂モールド部品としての集中巻きステータ１を得た。

したがって、強度や耐熱性で問題となる熱硬化性樹脂とステータ骨格体との界面部分に着目し、界面附近の熱硬化性樹脂の強度および耐熱性を高めることで、集中巻きステータ１の全体強度および耐熱性を確実に高めることができる。

また、要強化部７であるステータ骨格体のステータティース２ｂの先端部近傍にのみフラーレンを塗布することで、高価なフラーレンの使用量を少なくして、全体強度および耐熱性を確実に高めた集中巻きステータ１を製造することができる。

次に、効果を説明する。
実施例１の部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。

(1) 被モールド部品を熱硬化性樹脂と一体に成形してなる樹脂モールド部品であって、前記熱硬化性樹脂と被モールド部品との界面附近の樹脂の強度、あるいは強度および耐熱性を高めたため、部分強化樹脂モールド部品の全体強度、あるいは部分強化樹脂モールド部品の全体強度および耐熱性を確実に高めることができる。

(2) 前記熱硬化性樹脂と被モールド部品との界面附近の樹脂に、炭素原子が球状または筒状に繋がり直径がナノサイズであるナノカーボンが添加され、少なくとも強度が高くなっているため、部分強化樹脂モールド部品の全体強度、あるいは部分強化樹脂モールド部品の全体強度および耐熱性を、ナノカーボンの持つ高強度性や超耐熱性により飛躍的に高めることができる。

(3) 前記ナノカーボンは、６０個以上の炭素原子がカゴ状に繋がった直径約１ナノメートルの中空な粒子によるフラーレンであるため、必要強度と必要耐熱性が得られると共に、電気的な絶縁性も確保することができる。つまり、ナノカーボンとしてフラーレンを選択することで、電気絶縁が必要とされる被モールド部品に有用である。

(4) 前記被モールド部品は、コイル４が巻き回しされたステータティース２ｂを有するステータ骨格体であり、前記ステータティース２ｂの先端部近傍を、熱硬化性樹脂と被モールド部品との界面附近としたため、ステータ骨格体のうち樹脂との境界表面全体にフラーレンを塗布する場合に比べ、高価なフラーレンの使用量を少なくして、集中巻きステータ１の全体強度、あるいは集中巻きステータ１の全体強度および耐熱性を確実に高めることができるし、コイル４の絶縁性も確保することができる。

(5) 予め被モールド部品であるステータ骨格体の表面にフラーレンを塗布しておき、熱硬化性樹脂と一体に成形するため、熱硬化性樹脂へフラーレンを混入や含浸する場合に比べ、ステータ骨格体に塗布する高価なフラーレンの使用量を少なくして、全体強度、あるいは全体強度および耐熱性を確実に高めた被モールド部品を製造することができる。

(6) 前記被モールド部品は、コイル４が巻き回しされたステータティース２ｂを有する埋込磁石同期回転電機のステータ骨格体であり、前記ステータティース２ｂの先端部近傍のみにフラーレンを塗布しておき、熱硬化性樹脂と一体に成形するため、ステータ骨格体に塗布する高価なフラーレンの使用量を最小限としながら、全体強度、あるいは全体強度および耐熱性を確実に高めた集中巻きステータ１を製造することができる。

実施例２は、要強化部と要耐熱部に対応してフラーレンの塗布濃度を異ならせた例である。

まず、構成を説明すると、図５に示すように、実施例２のモールド樹脂８は、集中巻ステータ１’の隣接するステータティース２ｂ間に形成されるスロット部に冷却配管９を通し、ステータ骨格体の全体を樹脂モールドした構造である。

図６に実施例２のステータ骨格体を示すが、ステータ骨格体は、実施例１と同様に、コアバック部２ａとステータティース２ｂを有するステータコア２と、絶縁キャップ３と、コイル４と、を備えている。

図７に実施例２でのフラーレンの塗布状態を示すが、ステータティース２ｂの先端部近傍の樹脂は、剥離や脱落が起らないように、強度を向上させる必要があるため、ステータティース２ｂの先端部近傍の要強化部７にフラーレンを塗布した。また、コイル近傍は電動機駆動時に高温になるため、耐熱性を強化しておく必要があるため、コイル近傍の要耐熱部１０には、要強化部７よりも、高濃度のフラーレンを塗布した。なお、他の構成は実施例１と同様であるので対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。

次に、作用を説明する。
実施例２の集中巻きステータ１’の製造方法は、熱硬化性樹脂とステータ骨格体との界面附近のうち使用時に高温になる部分に塗布するフラーレンの量をそれ以外の部分に塗布するフラーレンの量より多くし、熱硬化性樹脂と一体に成形する方法としている。

詳しく述べると、フラーレンを溶かした有機溶媒として、予めフラーレン濃度が低濃度の有機溶媒とフラーレン濃度が高濃度の有機溶媒を用意しておく。そして、図７に示すように、ステータティース２ｂの先端部近傍の要強化部７にフラーレン濃度が低濃度の有機溶媒を塗布し、コイル近傍の要耐熱部１０に高濃度の有機溶媒を塗布し、乾燥するまで持つ。次に、要強化部７と要耐熱部１０とに異なるフラーレン濃度による有機溶媒を塗布したステータ骨格体を、モールド樹脂８を作るための成形型に入れ、そこに熱硬化性樹脂を注入する。次に、熱硬化性樹脂が硬化すると、成形型を外すことで、図８に示すような部分強化樹脂モールド部品としての集中巻きステータ１’を得た。

したがって、強度や耐熱性で問題となる熱硬化性樹脂とステータ骨格体との界面部分に着目し、さらに、界面附近のうち強度を向上させる必要がある部分（要強化部７）と、耐熱性を強化しておく必要がある部分（要耐熱部１０）とに分け、フラーレン濃度を異ならせることで、界面附近の全体を高濃度フラーレンの有機溶媒を塗布する場合に比べ、フラーレンの使用量を少なくしながら、集中巻きステータ１’の必要全体強度および必要耐熱性を得ることができる。

次に、効果を説明する。
実施例２の部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法にあっては、実施例１の(1)〜(5)の効果に加えて、下記に列挙する効果を得ることができる。

(7) 前記ナノカーボンは、フラーレンであり、樹脂と被モールド部品との界面附近のうち使用時に高温になる部分に塗布するフラーレンの量をそれ以外の部分に塗布するフラーレンの量より多くし、熱硬化性樹脂と一体に成形するため、界面附近の全体を高濃度フラーレンの有機溶媒を塗布する場合に比べ、ステータ骨格体に塗布するフラーレンの使用量を少なくしながら、必要全体強度および必要耐熱性が得られる集中巻きステータ１’を製造することができる。

(8) 前記被モールド部品は、コイル４が巻き回しされたステータティース２ｂを有する埋込磁石同期回転電機のステータ骨格体であり、前記ステータ骨格体のうち、コイル近傍の要耐熱部１０に塗布するフラーレンの量を、ステータティース２ｂの先端部近傍の要強化部７に塗布するフラーレンの量より多くし、熱硬化性樹脂と一体に成形するため、ステータ骨格体に塗布するフラーレンの使用量を最小限としながら、必要全体強度および必要耐熱性がバランス良く得られる集中巻きステータ１’を製造することができる。

以上、本発明の部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法を実施例１および実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１，２においては、熱硬化性樹脂を使用した例を示したが、これに限るものではなく、熱可塑性樹脂を使用しても良い。

実施例１，２においては、フラーレンの塗布は、フラーレンが有機溶媒に可溶であることから、フラーレンを溶かした有機溶媒を塗布・乾燥することにより、フラーレンを塗布した。しかし、必ずしもこれに限るものではなく、必要な量のフラーレンを必要な個所に塗布できる方法であれば、どのような方法であれ、使用することができる。

実施例１，２においては、樹脂の要強化部位近傍に、高電圧が印加されるステータコイルがあるため、電気的な絶縁体であるフラーレンを使用した。しかし、電気的な絶縁性に対する要求が厳しくない場合には、フラーレン以外のナノカーボン（例えば、カーボン・ナノチューブ：炭素原子６個のベンゼン環で構成されるグラファイトシートが螺旋状に丸まり、円筒状に成長した炭素結晶であり、直径は約１ナノメートルから数十ナノメートル程度のもの。）を使用することができる。

実施例１，２では、部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法を回転電機のステータに適用した示したが、回転電機のステータ以外にも樹脂モールドにより製造される様々な樹脂モールド部品に本発明を適用することができる。

実施例１の部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法が適用された埋込磁石同期回転電機の集中巻きステータを示す縦断側面図である。 実施例１の部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法が適用された埋込磁石同期回転電機の集中巻きステータを示す縦断正面図である。 実施例１でフラーレンが塗布されるステータ骨格体のステータコア要素を示す斜視図である。 実施例１でフラーレンが塗布されるステータ骨格体のステータコア要素を示す正面図である。 実施例２の部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法が適用された集中巻きステータのモールド樹脂を示す正面図である。 実施例２の部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法が適用された集中巻きステータのステータ骨格体を示す正面図である。 実施例２の部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法が適用されたステータ骨格体のフラーレン塗布部を示す正面図である。 実施例２の部分強化樹脂モールド部品およびその製造方法が適用された埋込磁石同期回転電機の集中巻きステータを示す正面図である。

符号の説明

１，１’ 集中巻きステータ（部分強化樹脂モールド部品）
２ ステータコア
２ａ コアバック部
２ｂ ステータティース
３ 絶縁キャップ
４ コイル
５ モールド樹脂壁
６ 冷媒通路
７ 要強化部
８ モールド樹脂
９ 冷却配管
１０ 要耐熱部

Claims (8)

1. 被モールド部品を熱硬化性あるいは熱可塑性樹脂と一体に成形してなる樹脂モールド部品であって、
   前記樹脂と被モールド部品との界面附近の樹脂の強度、あるいは強度および耐熱性を高めたことを特徴とする部分強化樹脂モールド部品。
2. 請求項１に記載の部分強化樹脂モールド部品において、
   前記樹脂と被モールド部品との界面附近の樹脂に、炭素原子が球状または筒状に繋がり直径がナノサイズであるナノカーボンが添加され、少なくとも強度が高くなっていることを特徴とする部分強化樹脂モールド部品。
3. 請求項２に記載の部分強化樹脂モールド部品において、
   前記ナノカーボンは、６０個以上の炭素原子がカゴ状に繋がった直径約１ナノメートルの中空な粒子によるフラーレンであることを特徴とする部分強化樹脂モールド部品。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の部分強化樹脂モールド部品において、
   前記被モールド部品は、コイルが巻き回しされたステータティースを有する回転電機のステータ骨格体であり、
   前記ステータティースの先端部近傍を、樹脂と被モールド部品との界面附近とすることを特徴とする部分強化樹脂モールド部品。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の部分強化樹脂モールド部品の製造方法であって、
   予め被モールド部品の表面にナノカーボンを塗布しておき、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂と一体に成形することを特徴とする部分強化樹脂モールド部品の製造方法。
6. 請求項５に記載の部分強化樹脂モールド部品の製造方法において、
   前記被モールド部品は、コイルが巻き回しされたステータティースを有する回転電機のステータ骨格体であり、
   前記ステータティースの先端部近傍のみにフラーレンを塗布しておき、熱硬化性樹脂あるいは熱可塑性樹脂と一体に成形することを特徴とする部分強化樹脂モールド部品の製造方法。
7. 請求項５に記載の部分強化樹脂モールド部品の製造方法において、
   前記ナノカーボンは、フラーレンであり、樹脂と被モールド部品との界面附近のうち使用時に高温になる部分に塗布するフラーレンの量をそれ以外の部分に塗布するフラーレンの量より多くし、熱硬化性あるいは熱可塑性樹脂と一体に成形することを特徴とする部分強化樹脂モールド部品の製造方法。
8. 請求項７に記載の部分強化樹脂モールド部品の製造方法において、
   前記被モールド部品は、コイルが巻き回しされたステータティースを有する回転電機のステータ骨格体であり、
   前記ステータ骨格体のうち、コイル近傍に塗布するフラーレンの量を、ステータティースの先端部近傍に塗布するフラーレンの量より多くし、熱硬化性あるいは熱可塑性樹脂と一体に成形することを特徴とする部分強化樹脂モールド部品の製造方法。
   

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