JP2013136725A - 固定用樹脂組成物、ロータ、自動車、及びロータの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の板部材が積層した積層体を有しており、回転シャフトに固設され、回転シャフトの周縁部に沿って配置されている複数の穴部150が積層体に設けられている、ローターコア110と、穴部150に挿入された磁石120と、穴部150と磁石120との離間部に充填されている、固定用樹脂組成物を硬化してなる固定部材130と、を備える、ロータを構成する固定部材に用いる固定用樹脂組成物であって、エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂(A)と、硬化剤(B)と、無機充填材(C)と、を含み、エポキシ樹脂の150℃におけるICI粘度が3poise以下である。
【選択図】図1
Description
いて、回転シャフトの周縁部に沿って配置されている複数の穴部150が当該積層体に設けられている。磁石120は、穴部150に挿入される。固定部材130は、穴部150と磁石120との離間部に充填された、固定用樹脂組成物を硬化してなる。
これに対して、充填特性に優れる本発明の固定用樹脂組成物を用いることにより、幅狭領域において、樹脂の未充填が発生することを抑制することができる。これにより、穴部150と磁石120との間隙に固定部材130が良好に充填されるので、ロータ100の剛性を向上させることができる。したがって、回転時のロータから発生する騒音を低減させることが可能となる。
図5に示すように、エンドプレート114は、シャフト170に固定され、ロータ−コア110を軸方向に挟持する。エンドプレート114は、カシメ部160によりシャフト170に固定される。このような態様に限定されず、図6に示すように、エンドプレート118a,118bは、シャフト170に溶接などにより固定されていてもよい。また、穴部150内において、磁石120の外周縁側の側壁上に固定部材130が形成されていなくてもよいが、図6に示すように、磁石120の外周縁側及び内周縁側の両側壁上に固定部材130が形成されていてもよい。
以下、本発明のロータ100を構成する固定用樹脂組成物の各成分について説明する。
この固定用樹脂組成物は、ロータの形成及びロータを備える車両の形成に使用される。すなわち、固定用樹脂組成物は、電磁鋼板で構成されたローターコア内に形成された穴部に配置された磁石を固定するために用いられるものである。
(固定用樹脂組成物)
本発明に係る固形の固定用樹脂組成物は、エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂(A)と、硬化剤(B)と、無機充填材(C)と、を含む。この固定用樹脂組成物は、エポキシ樹脂の150℃におけるICI粘度が3poise以下であることにより特定される。また、この固定用樹脂組成物は、金型温度175℃、成形圧力6.9MPa、注入時間20秒の条件で、幅3mm、厚さ80μmの断面形状を有する流路に固定用樹脂組成物を注入した際のスリット流動長が75mm以上である。なお、この際におけるスリット流動長は、75mm以上300mm以下であることが好ましく、80mm以上300mm以下であることがより好ましい。
[熱硬化性樹脂(A)]
まず、熱硬化性樹脂(A)について説明する。
エポキシ樹脂の分子量や構造は、特に限定されないが、固定用樹脂組成物の粘度を低下させるものであることが好ましい。エポキシ樹脂(A1)は、150℃におけるICI粘度の上限値が、3poise以下であり、好ましくは1.5poise以下である。下限値は特に限定されないが好ましくは0poise以上であり、より好ましくは0.01poise以上である。これにより、固定用樹脂組成物の充填特性を向上させることが可能となり、穴部と磁石との間隙が狭い場合であっても鋼板と磁石との接着面積を充分に確保することができるので、高い機械的強度を付与することが可能となる。
ノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、テトラメチルビスフェノール型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂、ビスナフトール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ジヒドロアントラセンジオール型エポキシ樹脂、及びトリフェニルメタン型エポキシ樹脂が挙げられる。
この中でも、エポキシ樹脂(A1)は、ビフェニル型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂等の結晶性を有するエポキシ樹脂のほか、フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、トリフェニルメタン型エポキシ樹脂であることが好ましい。これらは単独でも2種以上混合して使用しても良い。
[硬化剤(B)]
次に、硬化剤(B)について説明する。硬化剤(B)は、熱硬化性樹脂(A)に含まれるエポキシ樹脂(A1)を三次元架橋させるために用いられるものである。硬化剤(B)は、特に限定されないが、固定用樹脂組成物の粘度を低下させるものであることが好ましい。硬化剤(B)は、例えば、150℃におけるICI粘度の上限値が、好ましくは2poise以下であり、より好ましくは1.8poise以下であり、さらに好ましくは1.7poise以下である。下限値は特に限定されないが好ましくは0poise以上であり、より好ましくは0.01poise以上である。
また、硬化剤(B)は、例えば、ノボラック型フェノール樹脂、フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、フェニレン骨格を有するナフトールアラルキル樹脂、ヒドロキシベンズアルデヒドとホルムアルデヒドとフェノールの反応生成物を主とするフェノール樹脂、およびトリフェニルメタン型フェノール化合物とノボラック型フェノール化合物との共重合体等のフェノール樹脂とすることができる。これらは、1種類を単独で用いても2種類以上を併用してもよい。このようなフェノール樹脂系硬化剤により、耐燃性、耐湿性、電気特性、硬化性、保存安定性等のバランスが良好となる。特に、硬化性の点から、たとえばフェノール樹脂系硬化剤の水酸基当量は、90g/eq以上、250g/eq以下とすることができる。
オエステル、チオエーテルなどのポリメルカプタン化合物;イソシアネートプレポリマー、ブロック化イソシアネートなどのイソシアネート化合物;カルボン酸含有ポリエステル樹脂などの有機酸類などが挙げられる。
[無機充填材(C)]
本発明に係る固定用樹脂組成物に用いられる無機充填材(C)としては、固定用樹脂組成物の技術分野で一般的に用いられる無機充填材を使用することができる。例えば、溶融破砕シリカ及び溶融球状シリカ等の溶融シリカ、結晶シリカ、アルミナ、カオリン、タルク、クレイ、マイカ、ロックウール、ウォラストナイト、ガラスパウダー、ガラスフレーク、ガラスビーズ、ガラスファイバー、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミ、カーボンブラック、グラファイト、二酸化チタン、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム、セルロース、アラミド、木材、フェノール樹脂成形材料やエポキシ樹脂成形材料の硬化物を粉砕した粉砕粉等が挙げられる。この中でも、好ましくは、溶融破砕シリカ、溶融球状シリカ、結晶シリカ等のシリカであり、より好ましくは溶融球状シリカを使用することができる。また、この中でも、炭酸カルシウムがコストの面で好ましい。無機充填材(C)としては、一種で使用しても良いし、または二種以上を併用してもよい。
する。また、無機充填材(C)の平均粒径の上限値を75μm以下とすることにより、さらに充填性が向上する。
[その他の成分]
本発明に係る固定用樹脂組成物は、硬化促進剤(D)を含んでもよい。硬化促進剤(D)は、エポキシ樹脂のエポキシ基とフェノール樹脂系硬化剤(B)の水酸基との反応を促進するものであればよく、一般に使用される硬化促進剤(D)を用いることができる。
塩などに代表される窒素原子含有化合物が挙げられる。これらのうち、硬化性の観点からはリン原子含有化合物が好ましく、流動性と硬化性のバランスの観点からは、テトラ置換ホスホニウム化合物、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物等の潜伏性を有する硬化促進剤がより好ましい。流動性という点を考慮するとテトラ置換ホスホニウム化合物が特に好ましく、また耐半田性の観点では、ホスホベタイン化合物、ホスフィン化合物とキノン化合物との付加物が特に好ましく、また潜伏的硬化性という点を考慮すると、ホスホニウム化合物とシラン化合物との付加物が特に好ましい。また、連続成形性の観点では、テトラ置換ホスホニウム化合物が好ましい。また、コスト面を考えると、有機ホスフィン、窒素原子含有化合物も好適に用いられる。
る。入手しやすさの観点からはトリフェニルホスフィンが好ましい。
、X3は、基Y4及びY5と結合する有機基である。Y2及びY3はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基Y2及びY3が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。同様にY4及びY5はプロトン供与性基がプロトンを放出してなる基であり、同一分子内の基Y4及びY5が珪素原子と結合してキレート構造を形成するものである。基X2及びX3は互いに同一であっても異なっていてもよく、基Y2、Y3、Y4、及びY5は互いに同一であっても異なっていてもよい。このような一般式(4)中の−Y2−X2−Y3−、及び−Y4−X3−Y5−で表される基は、プロトン供与体が、プロトンを2個放出してなる基で構成されるものである。プロトン供与体としては、好ましくは分子内にカルボキシル基または水酸基を少なくとも2個有する有機酸が好ましく、さらに芳香環を構成する炭素上にカルボキシル基または水酸基を少なくとも2個有する芳香族化合物が好ましく、さらには芳香環を構成する隣接する炭素上に水酸基を少なくとも2個有する芳香族化合物がより好ましい。例えば、カテコール、ピロガロール、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン、2,2’−ビフェノール、1,1’−ビ−2−ナフトール、サリチル酸、1−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、クロラニル酸、タンニン酸、2−ヒドロキシベンジルアルコール、1,2−シクロヘキサンジオール、1,2−プロパンジオール及びグリセリン等が挙げられる。これらの中でも、原料入手の容易さと硬化促進効果のバランスという観点では、カテコール、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレンがより好ましい。
練中での反応を抑えることができ、安定して固定用樹脂組成物を得ることができる。また、化合物(E)は、固定用樹脂組成物の溶融粘度を下げ、流動性を向上させる効果も有するものである。化合物(E)としては、下記一般式(5)で表される単環式化合物、又は下記一般式(6)で表される多環式化合物等を用いることができ、これらの化合物は水酸基以外の置換基を有していてもよい。
の場合、化合物(E)を、具体的には、例えば、1,2−ジヒドロキシナフタレン、2,3−ジヒドロキシナフタレン及びその誘導体等のナフタレン環を有する化合物とすることができる。これらの化合物(E)は1種類を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
しくは0.1質量%以上である。シランカップリング剤等のカップリング剤(F)の含有量の下限値が上記範囲内であれば、エポキシ樹脂(A1)と無機充填材(C)との界面強度が低下することがなく、良好な耐振動性を得ることができる。また、シランカップリング剤等のカップリング剤(F)の含有量の上限値としては、全固定用樹脂組成物の合計値100質量%に対して、1質量%以下が好ましく、より好ましくは0.8質量%以下、特に好ましくは0.6質量%以下である。シランカップリング剤等のカップリング剤(F)の含有量の上限値が上記範囲内であれば、エポキシ樹脂(A1)と無機充填材(C)との界面強度が低下することがなく、良好な耐振動性を得ることができる。また、シランカップリング剤等のカップリング剤(F)の含有量が上記範囲内であれば、固定用樹脂組成物の硬化物の吸水性が増大することがなく、良好な防錆性を得ることができる。
固定用樹脂組成物を175℃180秒で成形硬化後、粉砕機で粉砕し硬化物の粉末を得る。得られた硬化物粉末を純水中で120℃、24時間処理し、純水中にイオンを抽出した後、ICP−MS(誘導結合プラズマイオン源質量分析装置)を用い測定できる。
300秒後までの最大硬化トルク値をTmaxとしたとき、測定開始300秒後までの最大硬化トルク値に対する測定開始60秒後の硬化トルク値の比T60/Tmax(%)が、40%以上であることが好ましく、45%以上であることがより好ましく、50%以上であることがさらに好ましい。上記硬化トルク値の比の上限値としては、とくに限定されないが100%以下が好ましく、95%以下がより好ましい。上記下限値以上であれば、生産性向上が期待できる。
以下、温度25℃、負荷速度1.0mm/minという条件で引張試験を行った際に得られる破断エネルギーを、破断エネルギーa、とする。また、温度150℃、負荷速度1.0mm/minという条件で引張試験を行った際に得られる破断エネルギーを、破断エネルギーbとする。さらに、破断エネルギーaの測定条件における破断強度を、破断強度a、破断エネルギーbの測定条件における破断強度を、破断強度bとする。
破断エネルギーとは、引張試験時における垂直応力(stress)と垂直歪み(strein)との関係を、グラフ化した曲線(応力−歪曲線)を作成し、算出した。
具体的には、歪みを変数とし、引張試験の開始点から破断点までの応力の積分値を算出するものである。この破断エネルギーが大きい程、得られるローターコアは、硬さおよび粘り強さを備え、耐久性に優れたものとなる。なお、単位は、×10−4J/mm3である。
本発明に係る固定用樹脂組成物の硬化物(固定部材)における破断エネルギーaは、1.5×10−4J/mm3以上であることが好ましい。かかる範囲の破断エネルギーaを有していることによって、硬さおよび粘り強さを備えた耐久性に優れたローターコアが得られる。
また、破断エネルギーaは、1.9×10−4J/mm3以上であることがより好ましい。破断エネルギーaが、この範囲にあることによって、高温下、長時間にわたって高速回転させる環境下において、十分な耐久性を示すローターコアを実現できる。なお、上限値については特に制限されるものではないが、15.0×10−4J/mm3程度であれば十分である。
なお、破断エネルギーbは、1.2×10−4J/mm3以上であることが好ましい。破断エネルギーaと比較して高温で測定している破断エネルギーbが、上記範囲内である場合、温度変化にも強く、かつ硬さと粘り強さを備えた耐久性に優れたロータを得ることができる。また、破断エネルギーbは、1.5×10−4J/mm3以上であることがより好ましい。破断エネルギーbが、この範囲にあることによって、高速回転時における耐久性が、より一層向上する。破断エネルギーbについても、破断エネルギーaと同様に、上限値については特に制限されるものではないが、8.0×10−4J/mm3程度であれば十分である。
破断エネルギーaおよびbを向上させるためには、以下の手法が有効である。
まず、本発明に係るエポキシ樹脂およびその硬化剤の組み合わせを用いることにより、樹脂成分の強度および粘り強さを向上することができる。これに加え、無機充填材の表面をシランカップリング剤により改質し、樹脂と無機充填材の界面接着強度を向上させること
がより好ましい。また、無機充填材の粒径分布を調整することにより、樹脂硬化体内部に発生したマイクロクラックが進展し難い構造とすることがさらに好ましい。
本実施形態に係るロータは、本発明に係る固定用樹脂組成物の硬化物(固定部材)の破断強度aを50MPa以上の範囲に制御することによって、さらに耐久性を向上させることが可能である。具体的には、破断強度aがこの範囲にあることによって、高速回転時における耐久性が、より一層向上する。なお、破断強度aは、60MPa以上であると好ましい。上限値については特に制限されるものではないが、200MPa程度であれば十分である。
本発明に係る固定用樹脂組成物の硬化物の破断強度bについても、破断強度aと同様に、破断強度bを15MPa以上の範囲に制御することによって、高速回転時における耐久性が、より一層向上する。なお、破断強度bは、20MPa以上であることが好ましい。上限値については特に制限されるものではないが、100MPa程度であれば十分である。破断強度aおよびbについて上記特定の範囲に設定することによって、耐久性に優れたロータを提供することが可能である。特に、ロータの高速回転使用時における永久磁石の位置安定性に優れたロータを提供することが可能である。
ここで、ATFは、一般的に使用されているものであれば特に限定されるものではなく、基油に各種添加剤が配合されている。ここで基油は、鉱油系基油、合成油系基油、またはこれらの混合物が一般的である。添加剤成分としては、粘度調整剤、摩擦調整剤等が挙げられる。
本実施形態では、重量変化率測定用のATFとして、例えば、マチックフルードD(日産自動車社製)、オートフルードタイプT−IV(トヨタ自動車社製)、ATF DW−1(本田技研工業社製)などを用いることができる。
また、本発明に係る固定用樹脂組成物は、その硬化物をATF中に150℃で1000時間浸漬したときの重量変化率が、−0.05%以上であることが好ましい。より好ましくは−0.03%以上である。ATF浸漬前後の重量変化率が上記下限値以上であることにより、固定部材が高温で長時間にわたって潤滑油と接触しても、潤滑油中に固定部材の一部が流出するのを抑制することができる。さらに、ATF浸漬前後の重量変化率が上記下限値以上であることにより、潤滑油の特性が低下するのを抑制することができる。
したがって、ATF浸漬前後の重量変化率が上記範囲内であることにより、高温で長時間にわたって高速回転させる環境下でも、固定部材の寸法を一定に維持できる。その結果、長期間にわたり磁石の位置を一定に維持することができるため、長期信頼性に優れたロータを得ることができる。
また、本発明に係る固定用樹脂組成物は、その硬化物をATF中に150℃で2000時間浸漬したとき、ATF浸漬後の上記硬化物の重量をX3としたとき、(X3−X1)/X1×100で算出される重量変化率[%]が、好ましくは−0.1%以上、0.6%以下である。より好ましくは−0.07%以上、0.5%以下である。上記条件で測定した
重量変化率が上記範囲内であると、高温で長時間にわたって高速回転させる環境下でも、長期信頼性により一層優れたロータを得ることができる。
また、本発明に係る固定用樹脂組成物は、その硬化物をATF中に150℃で1000時間浸漬したとき、ATF浸漬前の上記硬化物の体積をY1とし、ATF浸漬後の上記硬化物の体積をY2としたとき、(Y2−Y1)/Y1×100で算出される体積変化率[%]が、好ましくは−0.2%以上、1.5%以下である。より好ましくは−0.1%以上、1%以下である。上記条件で測定した体積変化率が上記範囲内であると、高温で長時間にわたって高速回転させる環境下でも、長期信頼性により一層優れたロータを得ることができる。
本発明に係る固定用樹脂組成物は、例えば、ミキサー等を用いて常温で均一に混合し、その後、必要に応じて、加熱ロール、ニーダー又は押出機等の混練機を用いて溶融混練し、続いて必要に応じて冷却、粉砕することにより、所望の分散度や流動性等に調整することができる。
本発明に係る固定用樹脂組成物の製造方法は、特に制限は無いが、次のように行うことができる。
まず、熱硬化性樹脂(A)、フェノール樹脂系硬化剤(B)及び無機充填材(C)、ならびに好ましくはその他の添加剤等を、所定量配合し、固定用樹脂組成物を得る。次いで、配合したものを、たとえばミキサー、ジェットミル、ボールミル等を用いて常温で均一に粉砕、混合した後、加熱ロール、ニーダー又は押出機等の混練機を用いて90〜120℃程度まで加温しながら溶融し混練を行う。次いで、混練後の固定用樹脂組成物を冷却、粉砕し、顆粒又は粉末状の固形の固定用樹脂組成物を得ることができる。本発明に係る固定用樹脂組成物の粉末又は顆粒の粒度は、例えば5mm以下が好ましい。5mm以下とすることにより、打錠時に充填不良をおこし、タブレットの質量のバラツキが大きくなることを抑制することができる。
さらに、得られた固定用樹脂組成物の粉末又は顆粒を打錠成型することによりタブレットを得ることができる。打錠成型に用いる装置としては、単発式、又は多連ロータリー式の打錠機を用いることができる。タブレットの形状は特に限定はないが、円柱状が好ましい。打錠機のオス型、メス型及び環境の温度に特に制限はないが、35℃以下が好ましい。35℃を超えると固定用樹脂組成物が反応により粘度上昇し、流動性が損なわれる恐れがある。打錠圧力は400×104以上3000×104以下Paの範囲が好ましい。打錠圧力を上記上限値以下とすることにより、タブレット打錠直後に破壊が生じることを抑制できる。一方、打錠圧力を上記下限値以上とすることにより、十分な凝集力が得られないために、輸送中にタブレットの破壊が生じることを抑制することができる。打錠機のオス型、メス型の金型の材質、表面処理に特に限定はなく、公知の材質のものを使用することができ、表面処理の例としては、たとえば放電加工、離型剤のコーティング、メッキ処理、研磨などを挙げることができる。
また、本発明に係る固定部材のガラス転移温度(Tg)が、130℃以上であることが好ましく、140℃以上であることがより好ましい。上記下限値以上であれば、信頼性向上が期待できる。上記ガラス転移温度(Tg)の上限値としては、とくに限定されないが200℃以下が好ましく、190℃以下がより好ましい。これにより、耐久性に優れたロータが実現される。
また、本実施の形態においては、例えば、エポキシ樹脂、硬化剤の軟化点を上げることにより、上記ガラス転移温度(Tg)を増加することができる。
本発明に係る固定部材の150℃における曲げ強度が、70MPa以上であることが好ましく、100MPa以上であることがより好ましい。上記下限値以上であれば、クラックなどが発生しにくく信頼性向上が期待できる。上記曲げ強度の上限値としては、とくに限定されないが300MPa以下が好ましく、250MPa以下がより好ましい。これにより、耐久性に優れたロータが実現される。
また、本実施の形態においては、例えば、充填材の表面にカップリング剤を処理することにより、上記曲げ強度を増加することができる。
本発明に係る固定部材の150℃における曲げ弾性率の上限値が、1.6×104MPa以下であることが好ましく、1.3×104MPa以下であることがより好ましい。上記上限値以下であれば、応力緩和による信頼性向上が期待できる。上記曲げ弾性率の下限値としては、とくに限定されないが5000MPa以上が好ましく、7000MPa以上がより好ましい。これにより、耐久性に優れたロータが実現される。
また、本実施の形態においては、例えば、低応力剤の添加量を増やす、充填材の配合量を減らすなどにより、上記曲げ弾性率を低減することができる。
本発明に係る固定部材の、25℃以上ガラス転移温度(Tg)以下の領域における線膨張係数(α1)が、10ppm/℃以上、25ppm/℃以下であることが好ましく、15ppm/℃以上、20ppm/℃以下であることがより好ましい。上記範囲内であれば、電磁鋼板との熱膨張差が小さくかつマグネットの抜け落ちが防止できる。これにより、耐久性に優れたロータが実現される。
また、本実施の形態においては、例えば、充填材の配合量を増やすことにより、上記線膨張係数(α1)を低減することができる。
また、本実施の形態においては、例えば、充填材の配合量を増やすことにより、上記線膨張係数(α2)を低減することができる。
(ロータの製造方法)
本実施の形態に係るロータ100の製造方法は、回転シャフト(シャフト170)が貫通する貫通孔の周縁部に沿って配置されている複数の穴部150が設けられている、ローターコア110を準備する工程と、穴部150に磁石120を挿入する工程と、穴部150と磁石120との離間部に固定用樹脂組成物を充填する工程と、樹脂組成物を硬化して、固定部材130を得る工程と、ローターコア110の前記貫通孔にシャフト170を挿入するとともに、ローターコアにシャフト170を固設する工程と、を有する。
本実施の形態では、固定用樹脂組成物を充填する手法として、インサート成形を用いることが好ましい。以下、詳述する。
図2は、インサート成形に用いるインサート成形装置の上型200の断面図である。
固定部材130の形成方法の一例としては、タブレット状の固定用樹脂組成物を用い、インサート成形を行う方法を用いることができる。このインサート成形には、インサート成形装置を用いる。この成形装置は、タブレット状の固定用樹脂組成物が供給されるポット210と溶融状態の固定用樹脂組成物を移動させる流路220とを有する上型200と、下型と、これらの上型及び下型を加熱する加熱手段と、溶融状態の固定用樹脂組成物を押し出す押出機構と、を備える。インサート成形装置は、例えば、ローターコアなどを搬送する搬送機能を備えてもよい。
本実施の形態において、上型200及び下型は、ローターコア110の上面及び下面(すなわち、ローターコア110を構成する電磁鋼板の一面)と密着することが好ましく、例えば、板状であることが好ましい。本実施の形態の上型200及び下型は、ローターコア110の全体を覆わない、例えば、側面の一部を覆わない点で、半導体装置の製造方法に用いる通常のトランスファー形成の金型とは異なる。トランスファー形成の金型は、上型及び下型で構成されるキャビティ内に半導体チップ全体が配置されるように構成される。また、ポット210は、2つの別々の流路220を有してもよく、Y字状の流路220を有してもよい。これにより、1つのポット210から、2つの穴部に、本発明に係る固定用樹脂組成物を充填できる。なお、1つのポットは、1つの穴部に固定用樹脂組成物を充
填する1個の流路を有してもよいが、3以上の穴部に固定用樹脂組成物を充填する3個の流路を有してもよい。ただし、複数の流路は互いに独立してもよいが、連続していてもよい。
続いて、本実施の形態に係るインサート成形について説明する。
まず、ローターコアをオーブン又は熱盤上などで予熱後、不図示の成形装置の下型に固定する。続いて、ローターコアの穴部中に、磁石を挿入する。続いて、下型を上昇させ、ローターコアの上面に上型200を押しつける。これにより、上型200と下型とで、ローターコア110の上面及び下面を挟み込む。このとき、上型200中の流路220の先端部が、穴部と磁石との離間部上に配置される。また、ローターコアは、成形装置の下型と上型200からの熱伝導により加熱されることとなる。成形装置の下型及び上型200は、ローターコアが固定用樹脂組成物の成形、硬化に適した温度となるよう、例えば、150℃〜200℃程度に温調されている。この状態でタブレット状の固定用樹脂組成物を上型200のポット210内に供給する。上型200のポット210内に供給されたタブレット状の固定用樹脂組成物は、ポット210内で加熱され溶融状態となる。
続いて、プランジャ(押出機構)により、溶融状態の固定用樹脂組成物をポット210から押し出す。そして、固定用樹脂組成物は、流路220を移動して、穴部と磁石との離間部に充填される。この間、ローターコアは金型(下型と上型200)からの熱伝導により加熱され、それにより充填された固定用樹脂組成物を硬化させて、固定部材を形成する。このとき、温度条件としては、例えば、150℃〜200℃とすることができる。また、硬化時間としては、例えば、30秒〜180秒とすることができる。これにより、穴部150の内部に挿入された磁石120が固定部材130により固定される。この後、ローターコアの上面から上型200を離間する。次いで、ローターコア110の貫通孔にシャフト170を挿入するとともに、ローターコアにシャフト170を固設する。
以上により、本実施の形態のロータが得られる。
ここで、本実施の形態のインサート成形方法は、脱型する必要がない点で、半導体装置の製造に用いるトランスファー成形方法と異なる。
インサート成形方法では、ローターコア110の上面と上型200とが密着された状態で、上型200の流路を通って、ロータ−コア110の穴部に樹脂が充填される。このため、ローターコア110の上面と上型200との間に樹脂が多量に充填されず、上型200と上面との着脱が容易となる。
一方、トランスファー成形方法では、半導体チップと金型との間のキャビティに樹脂が充填されるので、成形品から金型をうまく脱型する必要がある。このため、半導体チップを封止する樹脂には、金型と成形品との離型性が特に要求されることになる。
本実施の形態のロータ100は、ハイブリッド車、燃料電池車および電気自動車等の電動車両、列車ならびに船舶、等の、乗り物に搭載することができる。
エポキシ樹脂1:ビフェニル型エポキシ(三菱化学製、YX4000K、150℃のICI粘度:0.11poise)
エポキシ樹脂2:テトラメチルビスフェノールF型エポキシ樹脂(新日鉄化学製、YSLV−80XY、150℃のICI粘度:0.03poise)
エポキシ樹脂3:オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC製、EPICLON N−665、150℃のICI粘度:3.06poise)
エポキシ樹脂4:フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ(日本化薬製、NC−2000、150℃のICI粘度:1.20poise)
エポキシ樹脂5:ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ(日本化薬製、NC3000、150℃のICI粘度:0.85poise)
エポキシ樹脂6:トリフェニルメタン型エポキシ樹脂(日本化薬製、E−1032H−60、150℃のICI粘度:1.30poise)
エポキシ樹脂7:オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂(DIC製、EPICLON N−670、150℃のICI粘度:4.28poise)
なお、150℃における溶融粘度(ICI粘度)は、コーンプレート型粘度計CV−1S(東亜工業株式会社製)で測定した。
フェノール樹脂系硬化剤1:ノボラック型フェノール樹脂(住友ベークライト製、PR−HF−3、150℃のICI粘度:1.08poise)
フェノール樹脂系硬化剤2:フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂(明和化成製、MEH−7800−4S、150℃のICI粘度:0.73poise)
フェノール樹脂系硬化剤3:ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂(明和化成製、MEH−7851SS、150℃のICI粘度:0.68poise)
フェノール樹脂系硬化剤4:2−ヒドロキシベンズアルデヒドとホルムアルデヒドとフェノールの反応生成物を主とするフェノール樹脂(エア・ウォーター製、HE910−20、150℃のICI粘度:1.5poise)
フェノール樹脂系硬化剤5:ノボラック型フェノール樹脂(住友ベークライト製、PR−51714、150℃のICI粘度:1.64poise)
(無機充填材(C))
球状シリカ1(電気化学工業製、FB−950、平均粒径D5023μm)
球状シリカ2(電気化学工業製、FB−35、平均粒径D5010μm)
球状シリカ3(アドマテックス製、SO−25R、平均粒径D500.5μm)
アルミナ(電気化学工業製、DAW−45、平均粒径D5043μm)
(硬化促進剤(D))
硬化促進剤1:トリフェニルホスフィン
硬化促進剤2:下記式(7)で表される硬化促進剤
カップリング剤1:フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング(株)製、CF4083)
カップリング剤2:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業(株)製、KBM−403)
(無機難燃剤(G))
水酸化アルミニウム(住友化学製、CL−303)
(その他の添加剤)
イオン捕捉剤:ハイドロタルサイト(協和化学工業製、商品名DHT−4H)
着色剤:カーボンブラック(三菱化学製、MA600)
離型剤:モンタン酸エステルワックス(ヘキスト製、ヘキストワックスE)
低応力剤1:シリコーンレジン(信越化学工業(株)製、KMP−594)
低応力剤2:シリコーンオイル(東レダウコーニング(株)製、TZ−8120)
(実施例)
実施例および比較例について、表1および表2に示す配合量に従って各成分を配合した
ものを、ミキサーを用いて常温で混合し、粉末状中間体を得た。得られた粉末状中間体を自動供給装置(ホッパー)に装填して、80℃〜100℃の加熱ロールへ定量供給し、溶融混練を行った。その後冷却し、次いで粉砕して、固定用樹脂組成物を得た。成型装置を用いて、得られた固定用樹脂組成物を打錠成型することによりタブレットを得た。
スパイラルフロー:低圧トランスファー成形機(コータキ精機(株)製、KTS−15)をインサート成形に転用して、ANSI/ASTM D 3123−72に準じたスパイラルフロー測定用金型に、175℃、注入圧力6.9MPa、保圧時間120秒の条件で固定用樹脂組成物を注入し、流動長を測定した。スパイラルフローは、流動性のパラメータであり、数値が大きい方が、流動性が良好である。表1、2中におけるスパイラルフローの単位はcmである。
75mm)にマグネットに見立てた金属片(幅28mm、厚み3.8mm、長さ74mm)を挿入したものを成形機にセットした後、金型が170℃に達したところで固定用樹脂組成物を注入成形し、硬化時間120秒後に金型を成形機から取り出した。成形品の外観を肉眼で観察しボイドなどの異常がないか確認し、ボイドなどの異常がなかったものを○、ボイドなどの異常があったものを×とした。
ATF浸漬試験(1000時間):成形機(コータキ精機株式会社製、KTS−30)を用いて、金型温度175℃、注入圧力9.8MPa、硬化時間120秒の条件で、固定用樹脂組成物を注入成形し、長さ80mm、幅10mm、厚さ4mmの成形品(硬化物)を得た。得られた成形品を、後硬化として175℃、4時間加熱処理したものを試験片とし、ATF浸漬前の重量X1、体積Y1を測定した。次に、その試験片を耐圧容器に入れ、ATFを充填させた状態で150℃、1000時間浸漬した。それから、耐圧容器から試験片を取り出し、表面に付着したATFを拭き取った後、ATF浸漬後の重量X2、体積
Y2を測定し、次式よりATF浸漬前後の重量変化率および体積変化率をそれぞれ算出した。
ATF浸漬前後の重量変化率[%]=(X2−X1)/X1×100
ATF浸漬前後の体積変化率[%]=(Y2−Y1)/Y1×100
なお、ATFとしては、マチックフルードD(日産自動車社製、オートフルードタイプT−IV(トヨタ自動車社製)、ATF DW−1(本田技研工業社製)をそれぞれ用いた。
ATF浸漬試験(2000時間):ATFへの浸漬時間を2000時間に変える以外は、上記ATF浸漬試験(1000時間)と同様にして、ATF浸漬前後の重量変化率および体積変化率をそれぞれ算出した。
無機充填材の脱離:上記ATF浸漬試験後に、ATFオイルを濾過し、濾紙上の無機充填材の有無を顕微鏡で確認した。
する固定用樹脂組成物を得ることができなかった。
110 ローターコア
112 鋼板
114 エンドプレート
116 溝部
118a、118b エンドプレート
120 磁石
121 側壁
123 側壁
130 固定部材
140 充填部
150 穴部
151 側壁
152 穴部
153 側壁
154a、154b 穴部
156 穴部
160 カシメ部
170 シャフト
200 上型
210 ポッド
220 流路
Claims (17)
- 複数の板部材が積層した積層体を有しており、回転シャフトに固設され、前記回転シャフトの周縁部に沿って配置されている複数の穴部が前記積層体に設けられている、ローターコアと、
前記穴部に挿入された磁石と、
前記穴部と前記磁石との離間部に充填されている、固定用樹脂組成物を硬化してなる固定部材と、
を備える、ロータを構成する前記固定部材に用いる前記固定用樹脂組成物であって、
エポキシ樹脂を含む熱硬化性樹脂(A)と、
硬化剤(B)と、
無機充填材(C)と、を含み、
前記エポキシ樹脂の150℃におけるICI粘度が3poise以下である、固形の固定用樹脂組成物。 - 請求項1に記載の固定用樹脂組成物において、
金型温度175℃、成形圧力6.9MPa、注入時間20秒の条件で、幅3mm、厚さ80μmの断面形状を有する流路に前記固定用樹脂組成物を注入した際のスリット流動長が75mm以上である、固定用樹脂組成物。 - 請求項1または2に記載の固定用樹脂組成物において、
前記無機充填材(C)の含有量が、前記固定用樹脂組成物の合計値100質量%に対して、50質量%以上である、固定用樹脂組成物。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の固定用樹脂組成物において、
前記エポキシ樹脂が、ビフェニル型エポキシ樹脂、フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、ビスナフトール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、ジヒドロアントラセンジオール型エポキシ樹脂、及びトリフェニルメタン型エポキシ樹脂からなる群から選択される少なくとも一種を含む、固定用樹脂組成物。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の固定用樹脂組成物において、
前記硬化剤(B)の150℃におけるICI粘度が2poise以下である、固定用樹脂組成物。 - 請求項1から5のいずれか1項に記載の固定用樹脂組成物において、
前記硬化剤(B)が、ノボラック型フェノール樹脂、フェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、ビフェニレン骨格を有するフェノールアラルキル樹脂、ナフトール型フェノール樹脂、及びヒドロキシベンズアルデヒドとホルムアルデヒドとフェノールの反応生成物を主とするフェノール樹脂からなる群から選択される少なくとも一種を含む、固定用樹脂組成物。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載の固定用樹脂組成物において、
前記エポキシ樹脂が、結晶性エポキシ樹脂である、固定用樹脂組成物。 - 請求項1から7のいずれか1項に記載の固定用樹脂組成物において、
高化式粘度測定装置を用いて、測定温度175℃、荷重10kgで測定した際の、前記固定用樹脂組成物の高化式粘度が、3Pa・s以上50Pa・s以下である、固定用樹脂
組成物。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載の固定用樹脂組成物において、
前記固定用樹脂組成物の175℃におけるゲルタイムが、10秒以上、50秒以下である、固定用樹脂組成物。 - 請求項1から9のいずれか1項に記載の固定用樹脂組成物において、
前記固定用樹脂組成物のスパイラルフローが、50cm以上である、固定用樹脂組成物。 - 請求項1から10のいずれか1項に記載の固定用樹脂組成物において、
キュラストメーターを用いて、測定温度175℃で前記固定用樹脂組成物の硬化トルクを経時的に測定した際の、測定開始60秒後の硬化トルク値をT60、測定開始300秒後までの最大硬化トルク値をTmaxとしたとき、測定開始300秒後までの最大硬化トルク値に対する測定開始60秒後の硬化トルク値の比T60/Tmax(%)が、40%以上である、固定用樹脂組成物。 - 請求項1から11のいずれか1項に記載の固定用樹脂組成物において、
粉末状、顆粒状、又はタブレット状である、固定用樹脂組成物。 - 請求項1から12のいずれか1項に記載の固定用樹脂組成物において、
上面視において、前記ロータの径方向における前記穴部と前記磁石との離間部の間隔が、20μm以上、500μm以下である前記ロータを構成する前記固定部材に用いる、固定用樹脂組成物。 - 複数の板部材が積層した積層体を有しており、回転シャフトに固設され、前記回転シャフトの周縁部に沿って配置されている複数の穴部が前記積層体に設けられている、ローターコアと、
前記穴部に挿入された磁石と、
前記穴部と前記磁石との離間部に充填されている、固定用樹脂組成物を硬化してなる固定部材と、
を備えるロータであって、
前記ロータを構成する前記固定部材に用いる前記固定用樹脂組成物が、請求項1から13のいずれか1項に記載の固定用樹脂組成物であることを特徴とするロータ。 - 請求項14に記載のロータにおいて、上面視において、前記ロータの径方向における前記穴部と前記磁石との離間部の間隔が、20μm以上、500μm以下であるロータ。
- 請求項14又は15に記載のロータを備える、自動車。
- 請求項1から13のいずれか1項に記載の固定用樹脂組成物を用いて行われるロータの製造方法であって、
複数の板部材が積層した積層体を有しており、回転シャフトが貫通する貫通孔の周縁部に沿って配置されている複数の穴部が前記積層体に設けられている、ローターコアを準備する工程と、
前記穴部に磁石を挿入する工程と、
前記穴部と前記磁石との離間部に、前記固定用樹脂組成物を充填する工程と、
前記ローターコアの前記貫通孔に前記回転シャフトを挿入するとともに、前記ローターコアに前記回転シャフトを固設する工程と、を備えるロータの製造方法。
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