JP6804227B2 - 成形体、電気機器部品及び電気機器部品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、絶縁固着用の成形体、電気機器部品、及び電気機器部品の製造方法に関する。
モータ、発電機等の電気機器では、使用時における振動によって部品間に摩擦が生じる場合がある。そのため、例えばコイル等の絶縁被覆を有する部品では、摩擦による絶縁被覆の損傷を防ぎ、絶縁被覆の絶縁性を維持するために、樹脂材料を用いて部品同士を絶縁固着させることが検討されている（例えば、特許文献１）。
近年、電気機器の要求特性の向上及び製造工程の簡略化の観点から、電気機器部品の絶縁固着に際して、所望の位置に樹脂材料を容易に配置できること、狭い間隙にも十分に樹脂材料が充填されること等が求められている。
本発明の目的の一つは、電気機器部品の絶縁固着用の成形体であって、所望の位置に容易に樹脂材料を配置でき、狭い間隙にも十分に樹脂材料を充填することが可能な成形体を提供することにある。また、本発明の目的の一つは、上記成形体を用いて絶縁固着された電気機器部品、及び上記成形体を用いる電気機器部品の製造方法を提供することにある。
本発明の一側面は、電気機器部品の少なくとも一部を絶縁固着するための成形体に関する。この成形体は、２つ以上のエポキシ基を有する結晶性エポキシ化合物と、結晶性エポキシ化合物同士を架橋可能な硬化剤と、を含有する樹脂材料から構成され、電気機器部品の絶縁固着する部位に対応した形状に成形されている。
上記成形体は、電気機器部品上で加熱溶融される。加熱溶融により流れ落ちた樹脂材料は、電気機器部品の絶縁固着する部位に拡がり、拡がった樹脂材料を硬化することで電気機器部品が絶縁固着される。
上記成形体は、電気機器部品の絶縁固着する部位（絶縁固着部位）に対応した形状に成形されているため、電気機器部品上で成形体を加熱溶融することで、容易に樹脂材料を絶縁固着部位に配置することができる。また、上記成形体を構成する樹脂材料が結晶性エポキシ化合物を含有しているため、当該結晶性エポキシ化合物が固体状態となる温度（例えば、室温）では成形体の形状を維持でき、液体状態となる温度（例えば５０〜１５０℃）では樹脂材料を溶融させることができる。さらに、上記成形体では、溶融した樹脂材料が絶縁固着部位に濡れ拡がることで、狭い間隙にも十分に樹脂材料を充填することができる。
一態様において、樹脂材料は、毎分３５℃の昇温速度で１５０℃まで昇温したときの最低溶融粘度が１Ｐａ・ｓ以下であってよい。
一態様において、結晶性エポキシ化合物の融点は、５０℃以上１５０℃以下であってよい。
一態様において、結晶性エポキシ化合物の分子量は、２００以上７００以下であってよい。
一態様において、硬化剤は、フェノール性水酸基を２つ以上有していてよい。
一態様において、成形体は６０〜１８０℃で加熱溶融されてよく、樹脂材料は１２０〜２００℃で硬化されてよい。
本発明の他の一側面は、巻回されたコイル線と、当該コイル線を固着する固着材と、を備え、固着材が上記成形体を構成する樹脂材料の硬化物を含む、電気機器部品に関する。
本発明のさらに他の一側面は、巻回されたコイル線の上で上記成形体を加熱溶融する工程と、コイル線の表面及びコイル線の間隙に濡れ拡がった樹脂材料を硬化して、コイル線を固着する工程と、を備える、電気機器部品の製造方法に関する。
本発明によれば、所望の位置に容易に樹脂材料を配置でき、狭い間隙にも十分に樹脂材料を充填することが可能な、電気機器部品の絶縁固着用の成形体が提供される。また、本発明によれば、上記成形体を用いて絶縁固着された電気機器部品、及び上記成形体を用いる電気機器部品の製造方法が提供される。
以下、図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、図面は理解を容易にするため一部を誇張して描いており、寸法比率等は図面に記載のものに限定されるものではない。
本実施形態に係る成形体は、２つ以上のエポキシ基を有する結晶性エポキシ化合物と、結晶性エポキシ化合物同士を架橋可能な硬化剤と、を含有する樹脂材料から構成されている。また、成形体は、電気機器部品の絶縁固着する部位（以下、絶縁固着部位ともいう。）に対応した形状に成形されている。
成形体は、電気機器部品の少なくとも一部を絶縁固着するために用いられる。具体的には、成形体を電気機器部品上で加熱溶融することで、流れ落ちた樹脂材料が絶縁固着部位に拡がり、拡がった樹脂材料を硬化することで、絶縁固着部位が絶縁固着される。
成形体は、電気機器部品の絶縁固着部位に対応した形状に成形されている。このため、電気機器部品上で成形体を加熱溶融することで、容易に樹脂材料を絶縁固着部位に配置することができる。なお、絶縁固着部位に対応した形状とは、電気機器部品上で成形体を溶融させたとき、溶融した樹脂材料が絶縁固着部位に十分に拡がるように設計された形状であることを示す。
また、本実施形態では、成形体を構成する樹脂材料が結晶性エポキシ化合物を含有している。このため、結晶性エポキシ化合物が固体状態となる温度（例えば、室温）では成形体の形状が十分に維持される。また、結晶性エポキシ化合物が液体状態となる温度（例えば５０〜１５０℃）では樹脂材料が溶融し、成形体の形状が崩れ、溶融した樹脂材料が絶縁固着部位に流れ落ちて拡がる。このため、本実施形態に係る成形体は、絶縁固着の作業前には成形体として容易に取扱い可能であり、作業中には溶融して狭い間隙にも十分に樹脂材料を充填できる。
以下、本実施形態に係る成形体を構成する樹脂材料について詳述する。
樹脂材料は、２つ以上のエポキシ基を有する結晶性エポキシ化合物と、結晶性エポキシ化合物同士を架橋可能な硬化剤と、を含有する。
結晶性エポキシ化合物は、融点を有し、融点未満の温度で結晶性状を示す固体となり、融点以上の温度で液体となる化合物である。また、結晶性エポキシ化合物は、エポキシ基を２つ以上有しており、エポキシ基を介して架橋することで硬化可能な化合物である。
結晶性エポキシ化合物としては、例えば、下記式（１）で表される化合物が挙げられる。
式（１）中、ｎは０又は１以上の整数を示し、Ｒ１及びＲ２はそれぞれ独立に水素原子又はアルキル基を示し、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５、Ｒ１６、Ｒ１７及びＲ１８は水素原子又は一価の基を示し、Ｘは単結合又は二価の基を示す。ｎが２以上の整数であるとき、複数存在するＸ、Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６はそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよい。
ｎは、０〜３の整数であることが好ましく、０又は１であることがより好ましい。なお、ｎが０とは、式（１−１）で表される化合物を示し、ｎが１とは、式（１−２）で表される化合物を示す。
Ｒ１及びＲ２において、アルキル基の炭素数は１〜４であることが好ましく、１〜２であることがより好ましい。アルキル基は、直鎖状、分枝状又は環状であってよい。Ｒ１及びＲ２のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が挙げられる。
Ｒ１及びＲ２は、例えば、水素原子又は炭素数１〜２のアルキル基であってよく、水素原子又はメチル基であってもよく、水素原子であってもよい。
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１７及びＲ１８における一価の基は、例えば、ハロゲン原子、アルキル基、ハロゲン化アルキル基等であってよい。
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１７及びＲ１８において、ハロゲン原子としてはフッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、これらのうちフッ素原子が好ましい。
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１７及びＲ１８において、アルキル基の炭素数は１〜４であることが好ましく、１〜２であることがより好ましい。アルキル基は、直鎖状、分枝状又は環状であってよい。Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１７及びＲ１８のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が挙げられる。
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１７及びＲ１８において、ハロゲン化アルキル基は、上述のアルキル基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であってよい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、これらのうちフッ素原子が好ましい。
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１７及びＲ１８は、例えば、水素原子、フッ素原子、アルキル基又はフッ化アルキル基であってよく、水素原子又はアルキル基であってもよく、アルキル基であってもよい。
Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６における一価の基としては、Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１７及びＲ１８における一価の基と同じ基が例示できる。
Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６は、例えば、水素原子、フッ素原子、アルキル基又はフッ化アルキル基であってよく、水素原子又はアルキル基であってもよく、水素原子であってもよい。
Ｘは、単結合又は二価の基を示す。なお、Ｘが単結合とは、Ｘに結合するベンゼン環同士が直接結合していることを示す。
Ｘにおける二価の基は、例えば、酸素原子、硫黄原子、−ＳＯ２−、アルカンジイル基、ハロゲン化アルカンジイル基、９−フルオレニリデン基等であってよい。
Ｘにおいて、アルカンジイル基の炭素数は１〜３であることが好ましく、１〜２であることがより好ましい。アルカンジイル基としては、例えばメチレン基、エチレン基、１，１−エタンジイル基、２，２−プロパンジイル基等が挙げられる。
Ｘにおいて、ハロゲン化アルカンジイル基は、上述のアルカンジイル基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であってよい。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられ、これらのうちフッ素原子が好ましい。ハロゲン化アルカンジイル基としては、例えば、ジフルオロメチレン基等が挙げられる。
Ｘは、単結合、酸素原子、アルカンジイル基又はフッ化アルカンジイル基であってよく、単結合又はアルカンジイル基であってもよい。
結晶性エポキシ化合物は式（１）で表される化合物以外の化合物であってもよい。また、結晶性エポキシ化合物は、１種を単独で用いてよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
結晶性エポキシ化合物は、例えば、ビフェニル型エポキシ化合物、ビスフェノール型エポキシ化合物、ハイドロキノン型エポキシ化合物、チオエーテル型エポキシ化合物、ナフタレン型エポキシ化合物、アントラセン型エポキシ化合物等であってよい。
ビフェニル型エポキシ化合物としては、例えば、式（１）のｎが１、Ｘが単結合である化合物が挙げられる。ビスフェノール型エポキシ化合物としては、例えば、式（１）のｎが１、Ｘが二価の基である化合物が挙げられる。ハイドロキノン型エポキシ化合物としては、例えば、式（１）のｎが０である化合物が挙げられる。チオエーテル型エポキシ化合物としては、例えば、式（１）のｎが１以上、Ｘが硫黄原子である化合物が挙げられる。なお、これらの結晶性エポキシ化合物は、式（１）で表される化合物に限定されない。
商業的に入手可能な結晶性エポキシ化合物としては、例えば、「ＹＳＬＶ−８０ＸＹ」（新日鉄住金化学株式会社製、ビスフェノールＦ型エポキシ化合物、融点８１℃）、「ｊＥＲ（登録商標） ＹＸ４０００Ｋ」（ＹＸ４０００の粉砕グレード、三菱化学株式会社製、ビフェニル型エポキシ化合物、融点１０５℃）、「ｊＥＲ ＹＸ８８００」（三菱化学株式会社製、アントラセン型エポキシ化合物、融点１０９℃）、「ＹＤＣ−１３１２」（新日鉄住金化学株式会社製ハイドロキノン型エポキシ化合物、融点１４５℃）、「ＹＳＬＶ−１２０ＴＥ」（新日鉄住金化学株式会社製、ビスフェノールスルフィド型エポキシ化合物、融点１１８℃）等が挙げられる。
結晶性エポキシ化合物の融点は、成形体が室温（例えば２５℃）で安定に形状を維持でき、取扱い性に優れたものになる観点から、５０℃以上であることが好ましく、７０℃以上であることがより好ましい。また、結晶性エポキシ化合物の融点は、樹脂材料の混練及び溶融が容易となる観点から、１８０℃以下であることが好ましく、１５０℃以下であることがより好ましい。
結晶性エポキシ化合物の分子量は、好ましくは２００以上である。また、結晶性エポキシ化合物の分子量は、好ましくは７００以下であり、より好ましくは５５０以下である。このような分子量であると、融点以上の温度における溶融粘度がより低くなる傾向がある。
結晶性エポキシ化合物は、１５０℃での溶融粘度が、０．１Ｐａ・ｓ以下であることが好ましく、０．０５Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましい。これにより、樹脂材料の溶融時の粘度を一層低下させることができる。なお、結晶性エポキシ化合物の溶融粘度は、ＡＳＴＭ Ｄ４２８７に準拠して、ＩＣＩコーンプレート型粘度計で測定される値である。
結晶性エポキシ化合物の含有量は、樹脂材料の全量基準で、例えば２５質量％以上であってよく、３０質量％以上であることが好ましい。また、結晶性エポキシ化合物の含有量は、樹脂材料の全量基準で、例えば７０質量％以下であってよい。
樹脂材料は、結晶性エポキシ化合物以外のエポキシ化合物（例えば、非晶質のエポキシ化合物）を更に含有していてもよい。なお、エポキシ化合物は、エポキシ基を２以上有する化合物である。
樹脂材料に配合されるエポキシ化合物の合計量に対する、結晶性エポキシ化合物の割合は、好ましくは４０質量％以上であり、より好ましくは６０質量％以上である。また、結晶性エポキシ化合物の割合は、９０質量％以上であってよく、１００質量％であってもよい。
硬化剤は、エポキシ化合物同士を架橋可能な成分であればよい。硬化剤は、例えば、エポキシ基との付加反応が可能な官能基を２つ以上有する化合物であってよい。当該官能基としては、例えば、フェノール性水酸基、アミノ基、ヒドラジド基、酸無水物基、カルボキシル基等が挙げられる。硬化剤は、１種を単独で用いてよく、２種以上を併用してもよい。硬化剤は、室温（２５℃）で固形であることが望ましい。
硬化剤としては、フェノール系硬化剤を好適に用いることができる。フェノール系硬化剤は、フェノール性水酸基を２つ以上有する硬化剤である。フェノール系硬化剤としては、例えば、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、トリスフェノールメタン型フェノール樹脂等が挙げられる。硬化剤としては、結晶性のフェノール樹脂を使用してもよく、例えば、ビスフェノールＡ、多官能ヒンダードフェノール等を用いてもよい。
商業的に入手可能な硬化剤としては、例えば、「ＭＥＨ−７５００」（株式会社明和プラスチック工業製、トリスフェノールメタン型フェノール樹脂、フェノール当量：９８、軟化点：１０９℃）、「ＭＥＨＣ−７８４１−４Ｓ」（株式会社明和プラスチック工業製、ビフェニレン型フェノール樹脂、フェノール当量：１６７、軟化点：６５℃）、「ＤＬ−９２」（株式会社明和プラスチック工業製、フェノールノボラック樹脂、フェノール当量：１０５〜１０９、軟化点：９０℃）、「ＭＥＨ−７０００」（株式会社明和プラスチック工業製、ナフトール型フェノール樹脂、フェノール当量：１４３、軟化点：１２０℃）、「ＫＡ−１１６０」（ＤＩＣ株式会社製、クレゾールノボラック樹脂、フェノール当量：１１７、軟化点：８３℃）等が挙げられる。
硬化剤の含有量は、エポキシ化合物１００質量部に対して、例えば５質量部以上であってよく、１０質量部以上であることが好ましい。また、硬化剤の含有量は、エポキシ化合物１００質量部に対して、例えば１００質量部以下であってよく、７０質量部以下であることが好ましい。
樹脂材料は、硬化促進剤を更に含んでよい。硬化促進剤は、例えば、エポキシ化合物と硬化剤との反応を促進する化合物であってよい。硬化促進剤は１種を単独で用いてよく、２種以上を併用してもよい。
硬化促進剤としては、例えば、イミダゾール類、ジシアンジアミド誘導体、３級ホスフィン類、４級ホスホニウム塩等が挙げられる。これらのうち、硬化促進剤としてはイミダゾール類、ジシアンジアミド誘導体が好適に用いられる。
硬化促進剤の含有量は、エポキシ化合物１００質量部に対して、例えば０．５質量部以上であってよく、１質量部以上であってもよい。また、硬化促進剤の含有量は、エポキシ化合物１００質量部に対して、例えば１０質量部以下であってよく、５質量部以下であってもよい。
樹脂材料中には、様々な機能付与の目的で、有機フィラー、無機フィラー、金属フィラー等のフィラーが分散されていてよい。例えば、樹脂材料中には、熱伝導率を向上させるために無機フィラーが分散されていてよい。本実施形態では、絶縁固着の作業前は樹脂材料が固体状態であるため、事前に分散させたフィラーを均一な分散状態で維持できる。このため、本実施形態によれば、フィラーが均一に分散した固着材を容易に形成することできる。
無機フィラーとしては、例えば、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、窒化アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、窒化ほう素、結晶性シリカ、非晶性シリカ、ベーマイト等が挙げられる。無機フィラーは１種を単独で用いてよく、２種以上を併用してもよい。
無機フィラーの形状は特に限定されない。例えば、無機フィラーは、球状、針状、板状、粒状、鱗片状等であってよい。溶融粘度をできるだけ損なわず、フィラー充填率を高める目的では、無機フィラーの形状は、アスペクト比の低い（例えば、２以下）球状であることが好ましい。
無機フィラーの配合量は、樹脂材料１００質量部に対して、例えば１０質量部以上であってよく、２０質量部以上であってもよい。また、無機フィラーの配合量は、樹脂材料１００質量部に対して、例えば３００質量部以下であってよく、２００質量部以下であってもよい。
樹脂材料は、毎分３５℃の昇温速度で室温（例えば２５℃）から１５０℃まで昇温したときの最低溶融粘度が、１Ｐａ・ｓ以下であることが好ましい。樹脂材料がこのような最低溶融粘度を有すると、溶融した樹脂材料が狭い間隙に入り込み易くなり、樹脂材料による充填性が一層向上する。上記最低溶融粘度は、０．８Ｐａ・ｓ以下であることがより好ましく、０．４Ｐａ・ｓ以下であってもよい。また、上記最低溶融粘度は、例えば０．０５Ｐａ・ｓ以上であってよく、０．１Ｐａ・ｓ以上であってもよい。
成形体は、電気機器部品の絶縁固着部位に対応した形状に成形されている。成形体の形状は、電気機器部品上で成形体を溶融させたとき、溶融した樹脂材料が絶縁固着部位に十分に拡がるように設計された形状であればよい。例えば、成形体は、絶縁固着部位の上面を覆う平面形状を有していてよく、絶縁固着部位に十分に拡がる樹脂材料の量が確保できる厚さを有していてよい。成形体の平面形状は、絶縁固着部位の上面図形状に完全に一致していてよく、絶縁固着部位の上面図形状の一部と一致していてもよい。また、成形体の厚さを変化させることで、位置に応じて樹脂材料量を変化させてもよい。
成形体の成形方法は特に限定されない。例えば、成形体は、樹脂材料の塊を所定の形状に研削して成形してよい。また、成形体は、樹脂材料の溶融液を所定の形状の金型に充填して、冷却固化することで成形してよい。また、成形体は、樹脂材料の粉体物を所定の形状の金型に敷き詰めて加熱溶融させた後、冷却固化することで成形してもよい。また、成形体は、樹脂材料の粉体物を所定の形状の金型に敷き詰めて、加圧することで成形してもよい。
本実施形態に係る成形体は、電気機器部品の製造方法に好適に用いられる。
電気機器部品の製造方法は、例えば、電気機器部品の絶縁固着部位上に成形体を配置させる配置工程と、成形体を加熱溶融させる溶融工程と、加熱溶融により絶縁固着部位上に濡れ拡がった樹脂材料を硬化する硬化工程と、を備えていてよい。このような製造方法によれば、樹脂材料の硬化物によって絶縁固着された電気機器部品が得られる。
配置工程では、溶融工程で流れ落ちた樹脂材料が目的の部位（絶縁固着部位）に濡れ拡がるように、絶縁固着部位上に成形体を配置する。成形体は、絶縁固着部位に接するように配置されていてよい。また、成形体は、絶縁固着部位と直接接触しないで配置されていてもよい。例えば、成形体は、絶縁固着部位上に、樹脂材料の溶融液を透過可能な部材（例えばメッシュ素材からなる部材）を介して配置されていてよい。
溶融工程では、成形体を加熱溶融する。これにより、溶融した樹脂材料が絶縁固着部位上に拡がる。本実施形態では、成形体が上述のものであるため、溶融した樹脂材料が流動性に優れ、絶縁固着部位の狭い間隙にも充填される。加熱溶融の温度は特に限定されず、樹脂材料の粘度が十分に低下する温度であればよい。例えば、加熱溶融の温度は、６０℃以上であってよく、１２０℃以上であることが好ましい。また加熱溶融の温度は、硬化反応の急激な進行を抑え、樹脂材料が十分に拡がる時間を確保する観点から、１８０℃以下であることが好ましく、１５０℃以下であることがより好ましい。
硬化工程では、加熱溶融により絶縁固着部位上に濡れ拡がった樹脂材料を硬化して、絶縁固着部位を絶縁固着する。樹脂材料の硬化は加熱によって実施してよい。硬化温度は、絶縁固着部位上の樹脂材料を硬化できる温度であればよい。硬化温度は、例えば１２０℃以上であってよく、１４０℃以上であることが好ましい。また硬化温度は、２００℃以下であってよく、１８０℃以下であってもよい。
上記製造方法により製造される電気機器部品は、樹脂材料の硬化物と、当該硬化物で絶縁固着された絶縁固着部位と、を備える。本実施形態において、電気機器部品は、例えば、モータ、発電機、変圧器等であってよく、絶縁固着部位は、例えば、コイル、電磁鋼板等であってよい。
以下、図面を参照して成形体及び電気機器部品の一態様について説明する。
図１は、成形体の一態様を示す模式図であり、図２（ａ）及び図２（ｂ）は、電気機器部品の製造方法の一態様を示す模式図であり、図３は電気機器部品の一態様を示す模式図であり、図４は、図３のＣ部分のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面を示す部分断面図である。
図１に示す成形体１０は樹脂材料から構成されており、電気機器部品２０の絶縁固着部位であるコイル線３の形状に合わせて、円環状に成形されている。
図１〜３に示す態様において、電気機器部品２０は、円環状のコア部１と、コア部１の内周面上に形成された複数のティース部２と、ティース部２に巻回されたコイル線３とを備えている。本態様では、電気機器部品２０中で円環状に配置されたコイル線３が絶縁固着される。
図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、成形体１０は、電気機器部品２０のコイル線３上に配置される。コイル線３は電気機器部品２０中でコア部１の内周面に沿って円環状に配置されており、成形体１０はコイル線３の上部を覆うよう円環状に成形されている。電気機器部品２０上に配置された成形体１０を加熱溶融することで、成形体１０を構成する樹脂材料が溶融して流れ落ち、コイル線３の表面及びコイル線３の間隙に濡れ拡がる。濡れ拡がった樹脂材料を硬化することで、コイル線３が硬化される。
図３に示すように、絶縁固着された電気機器部品３０は、巻回されたコイル線３と、コイル線３を固着する固着材４とを備えたものとなる。図４に示すとおり、固着材４はコイル線３の表面を被覆し、かつ、コイル線３間の間隙を充填して、コイル線３を固着している。固着材４は、樹脂材料の硬化物５から構成されている。なお、固着材４は、コイル線３間の間隙を全て充填している必要はなく、隣接するコイル線３同士が固着材４によって固着される程度に、コイル線３間に充填されていればよい。
コイル線３は絶縁被覆されていてよい。絶縁被覆の材料は特に限定されず、例えば、ホルマール樹脂、ポリウレタン、ナイロン、ポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ガラス、集成マイカ等であってよい。コイル線３は絶縁被覆されていると、樹脂材料との密着性が良好となる傾向がある。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
［成形体の作製］
以下の表１及び表２に示す配合比でエポキシ化合物と硬化剤とをガラス容器に入れ、１２０℃のオーブン中で溶解させた。両者が溶融したら、熱い状態のまま撹拌混合機（Ｋｅｙｅｎｃｅ社Ｈｙｂｒｉｄ Ｍｉｘｅｒ ＨＭ−５００）で、６０秒間撹拌し、３０秒間脱泡した。均一になるまで、攪拌及び脱泡を数回繰り返し、溶融液を得た。１２０℃の溶融液に硬化促進剤を素早く添加し、すぐさま撹拌混合機で９０秒間撹拌し、３０秒間脱泡して後、テフロン（登録商標）シートの上に注ぎ出し放冷・固化させたものを乳鉢で粉砕・粉体化して粉体物を得た。絶縁固着すべき部位に対応する形状のシリコンゴム製の円形の型（外径２４５ｍｍ、内径２１５ｍｍ、深さ５ｍｍ）に、粉体物３５ｇを敷き詰め、８０℃のオーブン中で１０分間放置・溶解させた。放冷・固化して、図１に示すような形状を有する成形体Ｉを得た。
以下の表１及び表２に示す配合比でエポキシ化合物と硬化剤とをガラス容器に入れ、１２０℃のオーブン中で溶解させた。両者が溶融したら、熱い状態のまま撹拌混合機（Ｋｅｙｅｎｃｅ社Ｈｙｂｒｉｄ Ｍｉｘｅｒ ＨＭ−５００）で、６０秒間撹拌し、３０秒間脱泡した。均一になるまで、攪拌及び脱泡を数回繰り返し、溶融液を得た。１２０℃の溶融液に硬化促進剤を素早く添加し、すぐさま撹拌混合機で９０秒間撹拌し、３０秒間脱泡して後、テフロン（登録商標）シートの上に注ぎ出し放冷・固化させたものを乳鉢で粉砕・粉体化して粉体物を得た。絶縁固着すべき部位に対応する形状のシリコンゴム製の円形の型（外径２４５ｍｍ、内径２１５ｍｍ、深さ５ｍｍ）に、粉体物３５ｇを敷き詰め、８０℃のオーブン中で１０分間放置・溶解させた。放冷・固化して、図１に示すような形状を有する成形体Ｉを得た。
テフロンシートの上に注ぎ出し放冷・固化させたものを乳鉢で粉砕・粉体化して粉体物を得る代わりに、１２ｍｍφ×高さ８ｍｍのシリコン製の型に素早く流しこんで放冷・固化して成形体ＩＩを得た。また、１２ｍｍφ×高さ８ｍｍのシリコン製の型の代わりに、２５ｍｍφ×高さ３ｍｍのシリコン製の型を用いて成形体ＩＩＩを得た。
［最低溶融粘度の測定］
成形体ＩＩＩを、６０℃に予熱した２５ｍｍφのコーン上に置き、８０℃でＧａｐ間隔約１ｍｍにまで圧縮した状態から、昇温速度３５℃／分で１５０℃まで昇温した。昇温過程において、８秒毎に動的粘度を測定した。なお、測定には、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製の粘弾性測定装置ＡＲＥＳを用い、周波数：１Ｈｚで測定した。６０℃から１５０℃における動的粘度の最低値を最低溶融粘度とした。最低溶融粘度の値を表１及び２に示す。
成形体ＩＩＩを、６０℃に予熱した２５ｍｍφのコーン上に置き、８０℃でＧａｐ間隔約１ｍｍにまで圧縮した状態から、昇温速度３５℃／分で１５０℃まで昇温した。昇温過程において、８秒毎に動的粘度を測定した。なお、測定には、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製の粘弾性測定装置ＡＲＥＳを用い、周波数：１Ｈｚで測定した。６０℃から１５０℃における動的粘度の最低値を最低溶融粘度とした。最低溶融粘度の値を表１及び２に示す。
［硬化物のガラス転移温度の測定］
アルミ板の上にテフロンシートを敷き、その上に溶融液を注ぎ出し、放冷・固化させた。次いで、０．３ｍｍ厚のテフロン製スペーサーを介してテフロンシート及びアルミ板を重ね、１５０℃に予熱したプレスによって加熱加圧して、０．３ｍｍ厚の硬化物を得た。この硬化物を５ｍｍ×４０ｍｍに加工して、試験片を作製した。作製した試験片について、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製の粘弾性測定装置ＲＳＡ−ＩＩＩを用いて、以下の測定条件で動的粘弾性挙動を測定した。測定されたガラス転移温度は、表１及び表２に示した。
測定モード：Ｔｅｎｓｉｏｎ ｍｏｄｅ
測定周波数：１０Ｈｚ
アルミ板の上にテフロンシートを敷き、その上に溶融液を注ぎ出し、放冷・固化させた。次いで、０．３ｍｍ厚のテフロン製スペーサーを介してテフロンシート及びアルミ板を重ね、１５０℃に予熱したプレスによって加熱加圧して、０．３ｍｍ厚の硬化物を得た。この硬化物を５ｍｍ×４０ｍｍに加工して、試験片を作製した。作製した試験片について、ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製の粘弾性測定装置ＲＳＡ−ＩＩＩを用いて、以下の測定条件で動的粘弾性挙動を測定した。測定されたガラス転移温度は、表１及び表２に示した。
測定モード：Ｔｅｎｓｉｏｎ ｍｏｄｅ
測定周波数：１０Ｈｚ
［熱伝導率の測定］
アルミ板の上にテフロンシートを敷き、その上に溶融液を注ぎ出し、放冷・固化させた。次いで、０．３ｍｍ厚のテフロン製スペーサーを介してテフロンシート及びアルミ板を重ね、１５０℃に予熱したプレスによって加熱加圧して、０．３ｍｍ厚の硬化物を得た。この硬化物を６０ｍｍ×１５０ｍｍに加工して、試験片を作製した。作製した試験片について、京都電子社製迅速熱伝導率計Ｋｅｍｔｈｅｒｍ ＱＴＭ−Ｄ３を用いて熱伝導率を測定した。
アルミ板の上にテフロンシートを敷き、その上に溶融液を注ぎ出し、放冷・固化させた。次いで、０．３ｍｍ厚のテフロン製スペーサーを介してテフロンシート及びアルミ板を重ね、１５０℃に予熱したプレスによって加熱加圧して、０．３ｍｍ厚の硬化物を得た。この硬化物を６０ｍｍ×１５０ｍｍに加工して、試験片を作製した。作製した試験片について、京都電子社製迅速熱伝導率計Ｋｅｍｔｈｅｒｍ ＱＴＭ−Ｄ３を用いて熱伝導率を測定した。
［含浸性の評価］
成形体ＩＩ（約１ｇ）を、１２０℃又は１５０℃のオーブン中で予熱した金属メッシュ上に載せ、１２０℃又は１５０℃のオーブン中で１０分間加熱した。１０分後、成形体ＩＩが加熱溶融されて、メッシュ上から流れ落ちたか否かを観察した。結果を表１及び２に示す。なお、成形体ＩＩが加熱溶融されて、一部でも流れ落ちた場合を「Ａ」、全く流れ落ちずにメッシュ上に残った場合を「Ｂ」として評価した。
成形体ＩＩ（約１ｇ）を、１２０℃又は１５０℃のオーブン中で予熱した金属メッシュ上に載せ、１２０℃又は１５０℃のオーブン中で１０分間加熱した。１０分後、成形体ＩＩが加熱溶融されて、メッシュ上から流れ落ちたか否かを観察した。結果を表１及び２に示す。なお、成形体ＩＩが加熱溶融されて、一部でも流れ落ちた場合を「Ａ」、全く流れ落ちずにメッシュ上に残った場合を「Ｂ」として評価した。
［流動性の評価］
８ｍｍ厚のシリコンゴムにあけた１２ｍｍφ系穴に粉体物を入れ、６０℃のオーブンで１５分間加熱した。粉体物が加熱溶融され、シリコンゴムの穴内で一体化した場合を「Ａ」、粉体物が加熱により完全には溶融されず、元の形状が維持された場合を「Ｂ」として評価した。結果を表１及び２に示す。
８ｍｍ厚のシリコンゴムにあけた１２ｍｍφ系穴に粉体物を入れ、６０℃のオーブンで１５分間加熱した。粉体物が加熱溶融され、シリコンゴムの穴内で一体化した場合を「Ａ」、粉体物が加熱により完全には溶融されず、元の形状が維持された場合を「Ｂ」として評価した。結果を表１及び２に示す。
なお、表１及び２中の記号は、以下の成分を意味する。
（結晶性エポキシ化合物）
Ａ１：テトラメチルビスフェノールＦジグリシジルエーテル ＹＳＬＶ−８０ＸＹ（新日鉄住金化学株式会社製、エポキシ当量：１９２、融点：８１℃）
Ａ２：４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’，５，５’−テトラメチルビフェニル ｊＥＲ（登録商標） ＹＸ４０００Ｋ（三菱化学株式会社製、エポキシ当量：１８５、融点：１０５℃）
（非結晶性エポキシ化合物）
ｂ１：トリスフェノールメタン型フェノール樹脂 ＥＰＰＮ−５０２Ｈ（日本化薬株式会社製、エポキシ当量：１６９、軟化点：６７℃）
ｂ２：クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 ＹＤＣＮ−７００−３（新日鉄住金化学株式会社製、エポキシ当量：２００、軟化点：６２℃）
（硬化剤）
Ｃ１：トリスフェノールメタン型フェノール樹脂 ＭＥＨ−７５００（株式会社明和プラスチック工業製、フェノール当量：９８、軟化点：１０９℃）
Ｃ２：ビフェニレン型フェノール樹脂 ＭＥＨＣ−７８４１−４Ｓ（株式会社明和プラスチック工業製、フェノール当量：１６７、軟化点：６５℃）
Ｃ３：フェノールノボラック樹脂 ＤＬ−９２（株式会社明和プラスチック工業製、フェノール当量：１０５〜１０９、軟化点：９０℃）
（硬化促進剤）
ｄ１：２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール（微粉末） ２Ｐ４ＭＨＺ−ＰＷ（四国化成工業株式会社製）
（無機フィラー）
ｅ１：粒子径３μｍのアルミナフィラー ＡＸ３−３２（新日鉄住金マテリアルズ株式会社マイクロンカンパニー製）
（結晶性エポキシ化合物）
Ａ１：テトラメチルビスフェノールＦジグリシジルエーテル ＹＳＬＶ−８０ＸＹ（新日鉄住金化学株式会社製、エポキシ当量：１９２、融点：８１℃）
Ａ２：４，４’−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）−３，３’，５，５’−テトラメチルビフェニル ｊＥＲ（登録商標） ＹＸ４０００Ｋ（三菱化学株式会社製、エポキシ当量：１８５、融点：１０５℃）
（非結晶性エポキシ化合物）
ｂ１：トリスフェノールメタン型フェノール樹脂 ＥＰＰＮ−５０２Ｈ（日本化薬株式会社製、エポキシ当量：１６９、軟化点：６７℃）
ｂ２：クレゾールノボラック型エポキシ樹脂 ＹＤＣＮ−７００−３（新日鉄住金化学株式会社製、エポキシ当量：２００、軟化点：６２℃）
（硬化剤）
Ｃ１：トリスフェノールメタン型フェノール樹脂 ＭＥＨ−７５００（株式会社明和プラスチック工業製、フェノール当量：９８、軟化点：１０９℃）
Ｃ２：ビフェニレン型フェノール樹脂 ＭＥＨＣ−７８４１−４Ｓ（株式会社明和プラスチック工業製、フェノール当量：１６７、軟化点：６５℃）
Ｃ３：フェノールノボラック樹脂 ＤＬ−９２（株式会社明和プラスチック工業製、フェノール当量：１０５〜１０９、軟化点：９０℃）
（硬化促進剤）
ｄ１：２−フェニル−４−メチル−５−ヒドロキシメチルイミダゾール（微粉末） ２Ｐ４ＭＨＺ−ＰＷ（四国化成工業株式会社製）
（無機フィラー）
ｅ１：粒子径３μｍのアルミナフィラー ＡＸ３−３２（新日鉄住金マテリアルズ株式会社マイクロンカンパニー製）
１…コア部、２…ティース部、３…コイル線、４…固着材、５…硬化物、１０…成形体、２０，３０…電気機器部品。
Claims (8)
- 電気機器部品の少なくとも一部を絶縁固着するための成形体であり、
２つ以上のエポキシ基を有するエポキシ化合物と、前記エポキシ化合物同士を架橋可能なフェノール系硬化剤と、を含有する樹脂材料から構成され、
前記エポキシ化合物が、融点が５０℃以上１５０℃以下の結晶性エポキシ化合物を含み、
前記エポキシ化合物の合計量に対する前記結晶性エポキシ化合物の割合が６０質量％以上であり、
前記電気機器部品の絶縁固着する部位に対応した形状の型に前記樹脂材料を充填して成形された成形体であり、
前記電気機器部品上で加熱溶融され、流れ落ちた前記樹脂材料が硬化して前記電気機器部品を絶縁固着する、成形体。 - 前記樹脂材料は、毎分３５℃の昇温速度で１５０℃まで昇温したときの最低溶融粘度が１Ｐａ・ｓ以下である、請求項１に記載の成形体。
- 前記エポキシ化合物の合計量に対する前記結晶性エポキシ化合物の割合が９０質量％以上である、請求項１又は２に記載の成形体。
- 前記結晶性エポキシ化合物の分子量が、２００以上７００以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の成形体。
- 前記フェノール系硬化剤が、２５℃で固形であり、１２０℃以下の軟化点を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の成形体。
- 前記成形体は６０〜１８０℃で加熱溶融され、
前記樹脂材料は１２０〜２００℃で硬化される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の成形体。 - 巻回されたコイル線と、当該コイル線を固着する固着材と、を備え、
前記固着材が、請求項１〜６のいずれか一項に記載の成形体を構成する前記樹脂材料の硬化物を含む、電気機器部品。 - 巻回されたコイル線の上で請求項１〜６のいずれか一項に記載の成形体を加熱溶融する工程と、
前記コイル線の表面及び前記コイル線の間隙に濡れ拡がった前記樹脂材料を硬化して、前記コイル線を固着する工程と、
を備える、電気機器部品の製造方法。
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