JPS6040256B2 - サンドイツチ構造の電機子のコイルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は樹脂成形により一体岡山体化した電機子コイル
の製造方法に関する。

電機子コイルは、電線を複数回巻回して、ワニス等の結
着剤によりその支持鉄心と共に一体固着して剛体化を図
るのが一般である。

しかし、機器としての特性上、支持体のない電機子コイ
ルが必要である場合は何等かの方法でコイル自身の一体
岡山体化を図らなければならない。特に電動機用回転子
としての無鉄心電機子コイルの場合は、一体剛体化に要
求される特性も高度であり、高温における機械的強度、
寸法安定性および長時間の耐熱劣化特性に応えられる一
体剛体化が要求される。従来は、上記無鉄心電機子の剛
体化に、熱硬化性樹脂の梓型や成形を適用し、一部その
表面に、ガラスクロスによる複合効果を応用してきた。
しかしながら機器としての過負荷特性を十分に満足する
に至っておらず、特に、電機子が長時間１５０℃以上も
の高温度に曝らされたり、短時間温度上昇による耐熱衝
撃性を付与されたり、高速回転による遠心力を与えられ
たりすることに対する特性上の問題は多かった。すなわ
ち、電機子としての寸法安定性であり、耐遠心力性であ
って、耐熱寿命劣化と共に非常に不安定要素が強いもの
であった。この原因を種々検討するに、磁器コイルの一
体剛体化を単に熱硬化性樹脂成形材料のみにたよる方法
では、その構造上コイルを構成する電線が成形材料中に
完全に埋め込まれないこともあって十分でないので、こ
れを解決するために成形品表面に樹脂含浸シートを使用
して岡山体化をはかっている。従ってこのものはシート
使用による複合効果はあるものの従来の樹脂含浸シート
では、その含浸樹脂の特性上から、その複合効果が低い
。すなわち試験の結果高温雰囲気で極度に低下し、かつ
長時間高温曝露によっても減少してくることが判明した
。換言すると成形品表面における樹脂含浸シートにおい
て、含浸樹脂の耐熱特性が優れたものを適用することに
よる成形品特性への複合効果が非常に大きいことを見し
、出すことができた。本発明は、上記樹脂成形で一体剛
体化された雷磯子コイルにおいて、その表面にあって成
形品をサンドイッチ状にはさんでいる樹脂含浸シートの
含浸樹脂の耐熱性向上の観点から検討をすすめて開発し
た、従来のポリアマィド系ェポキシ樹脂含浸シートの特
性をはるかに上まわる、機械的、熱寿命特性に優れた樹
脂含浸シートを得たものである。そして、硬化剤にエチ
レングリコ‐ルビスピロメリティトを用い、主剤にェポ
キシ当量４５０〜５５０のビスフェノールＡから成るェ
ポキシ樹脂をシートの含浸樹脂としたことと、かっこの
樹脂の含浸シートを、鞍無水物硬化ェポキシ樹脂成形材
料と共に適用させて、前記樹脂舎浸シートを表面に有す
るサンドイッチ構造の樹脂成形電機子コイルを得たこと
にある。以下、その詳細を説明する。

第１図は、成形材料と樹脂含浸シートとのサンドイッチ
構造を有する成形板の曲げ強さを示すもので、そのサン
ドイッチ構造の断面を第２図に示す。

１は表面の樹脂含浸シートで、２は成形材料である。

試験片は、厚さ２肋、中ＩＷ帆、長さ１００柳で、表面
シート厚さは、２５〜３０一である。第１図におて、Ａ
は、本発明のもので、基材にガラス密度２０夕／め、２
５仏厚の平織ガラスクロスを用い、含浸樹脂としてビス
フェノールＡに４０ＰＨＲのエチレングリコ‐ルビスピ
ロメリティトを配合したェポキシ樹脂を用い、この樹脂
を基材に８０±５重量％舎浸したシートを、酸無水物硬
化ェポキシ樹脂成形材料と共に成形したサンドイッチ構
造を有する成形品である。Ｂは、従来品であって、基材
にＡと同じガラスクロスを用い、含浸樹脂として、ポリ
アマィド硬化ェポキシ樹脂を用い、これをＡと同量基材
に含浸したシートを、Ａと同じ成形材料にて成形したサ
ンドイッチ構造を有する成形品である。Ｃは、Ａと同じ
成形材料による成形品で、表面にシートを有しない成形
材料単独のものである。第１図にみられる如く、成形品
の曲げ強度に与える表面シートの複合効果は室温近くで
も大きい。しかし、１６０ｑｏもの高温になると、耐熱
性を有しない従釆品Ｂは、その効果が全くなくなり、成
形材料のみの成形品Ｃと同等の値になる。一方、本発明
の成形品Ａは、高温程その効果は顕著であり、成形材料
のみの成形品Ｃに対しての向上率は室温近くで２０％の
ものが、１６０ｑｏにもなると５０％に達している。第
３図は、第１図と同じ曲げ試験によって、各温度で強度
低下を測定し、初期値の５０％まで劣化したときを寿命
としてｌＥＥＥＩＯＩ−１９７２によって寿命曲線を求
めた図である。

Ａ，Ｂ，Ｃは、第１図と同じ試料を示している。２万時
間での使用可能温度を推定すると、Ａ＝１４５００、Ｂ
＝１５５００となり、本発明の耐熱性ェポキシ樹脂含浸
シートによる効果の大きいことがわかる。

すなわち、成形材料のみの成形品Ｃや、従来品Ｂの場合
は、耐熱寿命においてＦ種としての使用が不可能であっ
たが、本発明のものは、それを可能とした。第４図は、
本発明の主題となる含浸樹脂の種々の配合のものの動的
粘弾測定ＴＢＡ（ＴｏｎｉｏｎａＩＢｒａｉｄＡＭ１＄
ｉｓ）による高温度における力学的検討結果を示したも
のである。

主剤に、ェポキシ当量４５０〜５５０のビスフェノール
Ａを、硬化剤にエチレングリコ一ルビスピロメリテイト
を用い、その樹脂への添加量を変えて検討した。Ａ，，
Ａ２，Ａ３は、硬化剤の添加量をそれぞれ３０，４０，
５のｈｒとしたものである。この範囲の添加量において
は、高温での力学的特性に大きな差を生じていないこと
がわかる。また１７０ｑｏまでは大きな力学的減衰が生
じないと推定される。なお、主剤のビスフェノールＡに
おいても各種ヱポキシ当量につき検討し、本発明の４５
０〜５５０ェポキシ当量での特性が、優れていることを
確認した。

本発明の場合、樹脂含浸基材は、ガラスクロスをもって
述べて来たが、この他、耐熱性に優れているガラス不織
布、アスベスト紙、マィカシート等を基材シートとした
樹脂含浸シートでも、その特性を損うこともなく、樹脂
舎浸シートとして十分適用が可能である。

また、本発明の含浸樹脂の成形材料との相性は、その融
合性、硬化作業条件、成形品としての耐熱特性等の諸特
性上、酸無水物硬化ェポキシ樹脂成形材料が特に優れて
おり、各種検討も上記成形材料によって行なわれている
。以上の如く、本発明は、ビスフェノールＡにエチレン
グリコ‐ルビスピロメリティト配合ェポキシ樹脂を含浸
した樹脂含浸シートを、成形品表面に用い、酸無水物硬
化ェポキシ樹脂成形材料とのサンドイッチ構造を有する
成形品を提供したもので、その高温時での強度特性およ
び熱寿命特性上での効果を非常に高めたものである。

特に、高温、高速回転での苛酷な条件での使用を要求さ
れる整流子電動機において、カップ形あるいはフラット
形無鉄心電機子の性能向上への効果は、非常に大きいも
のがある。

以下に、平板状無鉄心電機子コイルに適用した場合の実
施例を示す。

実施例 １ 第５図は巻線式無鉄心電機子を示したもので、第６図に
その一断面を示す。

１は電機子表面を覆う横脂含浸シート、２は成形材料、
３は前記成形材料中２に埋め込まれた電機子コイル、４
は電機子外周部の凸部、５は電機子の平板部、６は中央
凸部、７は整流子、８はシャフトであって、樹脂成形電
機子コイル３および整流子７の一部は、シャフト８と共
に成形材料２を介して一体剛体化されている。

この巻線式無鉄心電機子の製造は、まず表面に融着層を
有する自己融着電線を所定数複数した後、加熱して電線
同志を表面の融着層によって接着させ単コイルを得る。
次に、この単コイルを順次円形に整列させた後、各単コ
イルの端末と整流子とを電気的、機械的に接続し、所定
形状の金型で加熱、加圧させ、所定寸法にコイルを整形
すると共に単コイル同志を一体固着させ、電機子コイル
を得る。次に、電機子コイルを所定形状のキャビティを
有する樹脂成形金型にシャフト６と共にセットする。こ
のとき、少なくとも電機子の平板部５は、半硬化樹脂含
浸シートーによって両面からサンドイッチされた状態で
セットされる。この状態でトランスファー成形等によっ
て電機子コイル、半硬化樹脂舎浸シート１およびシャフ
ト８をェポキシ樹脂成形材料２によって一体剛体化する
。直径９５で、平板部厚さ２．０肋の成形材料無鉄心電
機子を作成し、シャフト８の一端を保持して、１５００
０雰囲気中で１５，００仇ｐｍの回転試験を行なった。

前記電機子温度が、設定温度になって後、１０分間回転
を行ない、試験前後の平板部５のシャフト８に対する直
角度によって、面ぶれを測定した。その結果を表１に示
す。表 １ 実施例 ２ 前記実施例１と同様な形状を有する電機子を用い、加熱
劣化による平板部面ブレを測定した。

電機子外径１３４で、厚さ１８０ｏ０雰囲気中で、各種
シートを表面に適用して、１８０ｑｏ雰囲気中で劣化さ
せた。その結果を第７図に示す。Ａは、厚さ２５仏のガ
ラスクロスに、ビスフエノールＡ（エポキシ当量４５０
〜５５０）とエチレングリコールピロメリティト（４０
ｐｈｒ）との配合樹脂を、樹脂量が８０重量％になるよ
う合浸して半硬化状にした樹脂含浸ガラスクロスを電機
子表面シートとして用いたものである。Ａ′は、前記Ａ
のガラスク。スの代わりにガラス密度約１２タノでのガ
ラス不織布を用いたもので、含浸樹脂はＡと同一のもの
である。Ｂは、Ａと同じガラスクロスを用い、含濠樹脂
にポリアマィド硬化ェポキシ樹脂を用いたものである。
Ｃは、樹脂含浸シートを用いていないものである。いず
れも成形材料は、酸無水物硬化ェポキシ樹脂であり、樹
脂成形後に、１６０００で５時間の後硬化を行なった。
電機子コイルの電線は、ェステルィミド樹脂絶縁層に、
フェノキシ樹脂系融着層を塗布した自己融着電線である
。ＡおよよびＡに示す本発明のものは、高温における長
時間劣化においても、寸法安定性に優れた値を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種の成形材料と樹脂含浸シートとのサンドイ
ッチ構造を有する成形板の測定温度に対する曲げ強さを
示す特性図、第２図は上記成形板のサンドイッチ構造を
示す断面図、第３図は各種試料における曲げ強さが初期
値の５０％に低下した時を寿命とした耐熱寿命を示す特
性図、第４図は含浸樹脂の種々のＴＢＡによる高温度に
おける力学的特性図、第５図は巻線式無鉄心電機子の斜
視図、第６図は第５図の一部断面斜視図、第７図は加熱
劣化時間に対する成形電機子の平板部面ぶれ変化を示す
特性図である。 １・・・・・・樹脂含浸シート、２・・…・成形材料、
３・・・・・・電機子コイル。 第１図 第２図 第５図 第６図 第３図 第７図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電線を複数回巻回してなる単コイルを１個または２
   個以上整列させて電機子コイルとし、この電機コイルを
   樹脂含浸シートと共に成形材料にて樹脂成形して一体化
   し、前記電機コイルを埋設した成型品の表面に前記樹脂
   含浸シートを形成してなるサンドイツチ構造の電機コイ
   ルの製造方法において、前記樹脂含浸シートは、エポキ
   シ当量４５０〜５５０のビスフエノールＡとエチレング
   リコールビスピロメリテイトから成るエポキシ樹脂配合
   物を含浸樹脂とした半硬化樹脂含浸シートにて構成し、
   かつ、前記成形材料は酸無水物硬化エポキシ樹脂にて構
   成してなるサンドイツチ構造の電機子コイルの製造方法
   。