KR20150108835A - 모터용 보빈 - Google Patents

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KR20150108835A
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신지 나루세
타츠시 후지모리
치히로 콘도
야스노리 다나카
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듀폰 테이진 어드밴스드 페이퍼 가부시끼가이샤
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Abstract

권선이 권회되는 모터용 보빈이며, 절연지와 수지 성형체를 포함하고, 상기 절연지와 수지 성형체는 접착제를 사용하지 않고 연결 고정되고, 상기 수지 성형체와 접촉하고 있는 상기 절연지의 면은 아라미드 파이브리드와 아라미드 단섬유를 포함하는 아라미드지로 구성되고, 상기 절연지는 아라미드 파이브리드와 아라미드 단섬유를 포함하는 아라미드지 위에 수지를 용융 압출하여 열 융착하고, 아라미드지로 구성된 면을 표면 처리함으로써 얻어지고, 아라미드지 위에 수지 성형체의 용융한 부분을 접촉시켜 이루어지는 상기 모터용 보빈을 제공한다.

Description

모터용 보빈{MOTOR BOBBIN}
본 발명은 모터용 보빈, 더욱 상세하게는, 예를 들어 하이브리드카나 전기 자동차 등의 모터 제너레이터를 구성하는 모터 스테이터 등에 있어서, 권선이 권회된 상태에서 자심 권선 등의 코어재에 끼워 넣어지는 모터용의 보빈에 관한 것이다.
하이브리드카나 전기 자동차에는 전기 모터 및 발전기로서 선택적으로 기능하는 모터 제너레이터가 탑재된다. 이러한 모터 제너레이터는, 예를 들어 축심 둘레에 회전 가능하게 지지된 출력축에 고정된 원주상의 로터와, 상기 로터의 외주면에 대하여 소정의 간극을 이격한 내주면을 갖는 모터 스테이터와, 상기 모터 스테이터를 수용하는 모터 하우징을 구비한 것이다. 이러한 모터 제너레이터를 구성하는 모터 스테이터는 일반적으로 코어재와 권선으로 구성되어 있고, 이 코어재와 권선 사이를 절연하기 위해, 권선을 모터용 보빈에 권회하고, 그 권선이 권회된 보빈을 코어재에 끼워 넣고 있다. 종래, 이러한 모터용 보빈으로서는 일반적으로 합성 수지로 구성되어 있고, 예를 들어 집중권 스테이터의 경우라면, 폴리페닐렌술피드 등이 사용되고 있다(예를 들어 일본 특허 공개 제2005-102454호 공보 및 일본 특허 공개 제2002-142399호 공보 참조).
그러나, 이러한 합성 수지로 보빈이 구성되는 경우, 그 보빈의 두께는 0.6mm정도가 하한으로 되어 있어, 최근의 모터 제너레이터 등의 점점 더한 고효율화, 대출력화 및 콤팩트화에는 반드시 충분한 대응이 되고 있지 않다. 고효율 및 대출력이 요구되는 모터 제너레이터용 보빈에는
1) 얇을 것(저두께),
2) 권선과 코어재의 지락을 방지할 것(고내전압, 내부분방전)
3) 권선의 발열에 견딜 것(내열성),
4) 기계적 강도를 가질 것
의 4가지 특성을 동시에 만족시키는 것이 필요하다고 여겨지고 있다. 특히, 저두께는 얇으면 그만큼 권선을 증량할 수 있고, 선적률(space factor)을 증가시켜, 대출력화가 가능하다는 의미에서 매우 중요하다고 생각된다.
본 발명은 모터 제너레이터 등의 고효율화·대출력화에 견딜 수 있는 모터용 보빈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 이러한 상황을 감안하여, 모터 제너레이터 등의 고효율화·대출력화에 견딜 수 있는 모터용 보빈을 개발하기 위해 예의 검토를 진행한 결과, 본 발명에 도달하였다.
제1 형태에 있어서, 본 발명은 권선이 권회되는 모터용 보빈이며,
절연지와 수지 성형체를 포함하고, 상기 절연지와 수지 성형체는 접착제를 이용하지 않고 연결 고정되며, 상기 수지 성형체와 접촉하고 있는 상기 절연지의 면은 아라미드 파이브리드와 아라미드 단섬유를 포함하는 아라미드지로 구성되고, 상기 절연지는 아라미드 파이브리드와 아라미드 단섬유를 포함하는 아라미드지 위에 수지를 용융 압출하여 열 융착하고, 아라미드지로 구성된 면을 표면처리함으로써 얻어지고, 아라미드지 위에 수지 성형체의 용융한 부분을 접촉시켜 이루어지는 상기 모터용 보빈을 제공한다.
제2 형태에 있어서, 본 발명은 적어도 그의 일부가 상기 절연지인 보빈 바디부를 구비한 제1 형태에 기재된 모터용 보빈을 제공한다.
제3 형태에 있어서, 본 발명은 상기 보빈 바디부의 양단에 연결된 한 쌍의 수지 성형체를 구비한 제1 형태에 기재된 모터용 보빈을 제공한다.
제4 형태에 있어서, 본 발명은 상기 표면 처리가 플라즈마 표면 처리인, 제1 형태에 기재된 모터용 보빈을 제공한다.
제5 형태에 있어서, 본 발명은 절연지와 수지 성형체가 접하는 면에 수지 성형체가 함침되어 있는, 제1 형태에 기재된 모터용 보빈을 제공한다.
제6 형태에 있어서, 본 발명은 수지 성형체에 권선의 위치 결정용 홈이 있는, 제1 형태에 기재된 모터용 보빈을 제공한다.
제7 형태에 있어서, 본 발명은 수지 성형체를 성형할 때에 절연지와의 접착을 동시에 행하는, 제1 형태에 기재된 모터용 보빈의 제조 방법을 제공한다.
제8 형태에 있어서, 본 발명은 코어재가 내장된, 제1 내지 제6 중 어느 하나의 형태에 기재된 모터용 보빈에 권선을 권회한 스테이터를 사용하고 있는 모터를 제공한다.
제9 형태에 있어서, 본 발명은 코어재가 내장된, 제1 내지 제6 중 어느 하나의 형태에 기재된 모터용 보빈에 권선을 권회한 스테이터를 사용하고 있는 모터 제너레이터를 제공한다.
제10 형태에 있어서, 본 발명은 코어재가 내장된, 제1 내지 제6 중 어느 하나의 형태에 기재된 모터용 보빈에 권선을 권회한 스테이터를 사용하고 있는 발전기를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 모터용 보빈의 사시도이다.
도 2는 도 1의 모터용 보빈을 구성하는 절곡된 절연지의 사시도이다.
도 3은 도 1의 모터용 보빈을 구성하는 수지 성형체의 사시도이다.
도 4는 스테이터 코어와 조합할 때의 도 1 모터용 보빈의 배치를 도시하는 사시도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태의 모터용 보빈에 대하여 상세하게 설명하지만, 특별히 여기에 한정되는 것은 아니다. 도 1은 본 발명의 바람직한 실시 형태의 모터용 보빈(1)의 사시도이다.
모터용 보빈(1)은 단면 ㄷ자 형상의 보빈 바디(2)와, 보빈 바디(2)의 양단에 설치된 한 쌍의 수지 성형체(4)를 구비하고 있다.
보빈 바디(2)의 사시도인 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 보빈 바디(2)는 직사각형의 절연지의 양측 가장자리부를 동일한 방향으로 향하게 하여 대략 직각으로 절곡함으로써 단면 ㄷ자 형상으로 성형되고, 중앙 부분(6)과, 양측 가장자리부의 한 쌍의 절곡부(8, 8)를 구비하고 있다.
수지 성형체(4)의 사시도인 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 수지 성형체(4)는 직육면체 형상의 본체부(10)와, 본체부(10)의 양단에 설치된 한 쌍의 차양부(12, 12)를 구비하고 있다. 본 실시 형태의 모터용 보빈(1)에서는 본체부(10)와 한 쌍의 차양부(12, 12)는 일체적으로 형성되어 있다. 각 차양부(12)는 동일 형상을 갖고, 차양부(12)의 선단측 부분은 본체부(10)로부터 돌출된 돌출부(12a)로 되어 있다. 이 결과, 수지 성형체(4)는 대략 ㄷ자 형상의 단면 형상을 갖고 있다. 그리고, 수지 성형체(4)는 각 차양부(12)의 돌출부(12a)의 내측면(12b)과 돌출부(12a)의 돌출 방향의 본체부(10)의 측면(10a)으로, 3 방향을 둘러싸인 단면이 직사각 형상인 공간을 형성하고 있다. 한 쌍의 차양부(12)의 돌출부(12a)의 내측면(12b)의 간격은 보빈 바디(2)의 중앙 부분(6)의 폭과 대략 동등하다.
보빈 바디(2)는 길이 방향의 양단이 각각 각 수지 성형체(4)에 연결되어 있다. 상세하게는, 단면 ㄷ자 형상의 보빈 바디(2)는 양단에서, 중앙 부분(6)의 외측면(6a)이 수지 성형체(4)의 본체부(10)의 측면(10a)에 접합하고, 각 절곡부(8)의 외측면(8a)이 수지 성형체(4)의 돌출부(12a)의 내측면(12b)에 접합함으로써, 각 수지 성형체(4)에 연결 고정되어 있다.
보빈 바디(2)는 각 수지 성형체(4)와의 접합부에 있어서 접착제를 개재하지 않고 각 수지 성형체(4)와 연결되어 있다. 또한, 수지 성형체(4)와 접합하고 있는 보빈 바디(2)의 면은 아라미드 파이브리드와 아라미드 단섬유를 포함하는 아라미드지로 구성되어 있다. 또한, 절연지는 아라미드 파이브리드와 아라미드 단섬유를 포함하는 아라미드지 위에 수지를 용융 압출하여 열 융착하고, 아라미드지로 구성된 면을 표면 처리함으로써 얻어진다.
본 실시 형태의 모터용 보빈(1)에서는 각 수지 성형체(4)의 본체부(10)의 외측을 향한 측면(10b)의 전체에는 수평 방향으로 연장하는 권선의 위치 결정용 홈(14)이 다수개 형성되어 있다.
도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시 형태의 모터용 보빈(1)에서는 한쪽 수지 성형체(4)의 본체부(10)의 이면(10c)에는 돌기(16)가, 다른 쪽 수지 성형체(4)의 본체부(10)의 이면(10c)에는 오목부(18)가 형성되어 있다. 이들 돌기(16) 및 오목부(18)는 도 4에 도시되어 있는 바와 같은 배치로, 한 쌍의 모터용 보빈(1)을 이격하여 배치하고, 이 한 쌍의 모터용 보빈 사이에 배치된 스테이터 코어에 모터용 보빈(1)을 연결할 때에 사용되는 것이다.
(아라미드)
본 발명에 있어서, 아라미드란, 아미드 결합의 60% 이상이 방향환에 직접 결합한 선상 고분자 화합물(방향족 폴리아미드)을 의미한다. 이러한 아라미드로서는, 예를 들어 폴리메타페닐렌이소프탈아미드 및 그의 공중합체, 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 및 그의 공중합체, 폴리(파라페닐렌)-코폴리(3,4'-디페닐에테르)테레프탈아미드 등을 들 수 있다. 이들 아라미드는, 예를 들어 이소프탈산 염화물 및 메타페닐렌디아민을 사용한 종래 기지된 계면 중합법, 용액 중합법 등에 의해 공업적으로 제조되고 있어, 시판품으로서 입수할 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다. 이들 아라미드 중에서, 폴리메타페닐렌이소프탈아미드가 양호한 성형 가공성, 열 접착성, 난연성, 내열성 등의 특성을 구비하고 있는 점에서 바람직하게 사용된다.
(아라미드 파이브리드)
본 발명에 있어서, 아라미드 파이브리드란 초지성을 갖는 필름상의 아라미드 입자이며, 아라미드 펄프라고도 불린다(일본 특허 공고 (소)35-11851호 공보, 일본 특허 공고 (소)37-5732호 공보 등 참조).
아라미드 파이브리드는 통상의 목재 펄프와 마찬가지로, 이해, 고해 처리를 실시하여 초지 원료로서 사용하는 것이 널리 알려져 있고, 초지에 적합한 품질을 유지할 목적으로 소위 고해 처리를 실시할 수 있다. 이 고해 처리는 디스크 리파이너, 비터, 그 밖의 기계적 절단 작용을 미치는 초지 원료 처리 기기에 의해 실시할 수 있다. 이 조작에 있어서, 파이브리드의 형태 변화는 일본 공업 규격 P8121에 규정된 여수도 시험 방법(프리니스(freeness))으로 모니터할 수 있다. 본 발명에 있어서, 고해 처리를 실시한 후의 아라미드 파이브리드의 여수도는 10cm3 내지 300cm3(카나디안 프리니스(JISP8121))의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이 범위보다 큰 여수도의 파이브리드에서는 그것으로부터 성형되는 아라미드지의 강도가 저하될 가능성이 있다. 한편, 10cm3보다 작은 여수도를 얻고자 하면, 투입하는 기계 동력의 이용 효율이 작아지고, 또한 단위 시간당의 처리량이 적어지는 경우가 많고, 또한 파이브리드의 미세화가 너무 진행되기 때문에 소위 결합제 기능의 저하를 초래하기 쉽다. 따라서, 이와 같이 10cm3보다 작은 여수도를 얻고자 하더라도 현저한 이점이 보이지 않는다.
(아라미드 단섬유)
아라미드 단섬유는 아라미드를 재료로 하는 섬유를 절단한 것으로서, 그러한 섬유로서는, 예를 들어 테이진(주)의 「테이진 코넥스(등록 상표)」, 듀폰사의 「노멕스(등록 상표)」 등의 상품명으로 입수할 수 있는 것을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
아라미드 단섬유의 길이는 일반적으로 1mm 이상 50mm 미만, 바람직하게는 2 내지 10mm의 범위 내로부터 선택할 수 있다. 단섬유의 길이가 1mm보다 작으면, 시트 재료의 역학 특성이 저하되고, 한편, 50mm 이상의 것은 습식법으로의 아라미드지의 제조에 있어서 「얽힘」, 「결속」 등이 발생하기 쉬워 결함의 원인이 되기 쉽다.
(아라미드지)
본 발명에 있어서, 아라미드지란 상기 아라미드 파이브리드 및 아라미드 단섬유로 주로 구성되는 시트상물이며, 일반적으로 20μm 내지 1000μm의 범위 내의 두께를 갖고 있다. 또한, 아라미드지는 일반적으로 10g/m2 내지 1000g/m2의 범위 내의 평량을 갖고 있다. 여기서, 아라미드 파이브리드와 아라미드 단섬유의 혼합 비율은 임의로 할 수 있지만, 아라미드 파이브리드/아라미드 단섬유의 비율(질량비)을 1/9 내지 9/1로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2/8 내지 8/2이지만, 이 범위로 한정되는 것은 아니다.
아라미드지는, 일반적으로 전술한 아라미드 파이브리드와 아라미드 단섬유를 혼합한 후 시트화하는 방법에 의해 제조된다. 구체적으로는, 예를 들어 상기 아라미드 파이브리드 및 아라미드 단섬유를 건식 블렌드한 후에, 기류를 이용하여 시트를 형성하는 방법, 아라미드 파이브리드 및 아라미드 단섬유를 액체 매체 중에서 분산 혼합한 후, 액체 투과성의 지지체, 예를 들어 망 또는 벨트 위에 토출하여 시트화하고, 액체를 제거하여 건조하는 방법 등을 적용할 수 있지만, 이들 중에서도 물을 매체로서 사용하는 소위 습식 초조법이 바람직하게 선택된다.
습식 초조법에서는 적어도 아라미드 파이브리드, 아라미드 단섬유를 함유하는 단일 또는 혼합물의 수성 슬러리를, 초지기에 송액하여 분산한 후, 탈수, 착수 및 건조 조작함으로써, 시트로서 권취하는 방법이 일반적이다. 초지기로서는 장망 초지기, 원망 초지기, 경사형 초지기 및 이들을 조합한 콤비네이션 초지기 등이 이용된다. 콤비네이션 초지기로의 제조의 경우, 배합 비율이 다른 슬러리를 시트 성형하여 합일함으로써 복수의 종이층을 포함하는 복합체 시트를 얻을 수 있다. 초조 시에 필요에 따라 분산성 향상제, 소포제, 지력 증강제 등의 첨가제가 사용된다.
상기와 같이 하여 얻어진 아라미드지는 한 쌍의 롤 사이에서 고온 고압으로 열압함으로써, 밀도, 기계 강도를 향상시킬 수 있다. 열압의 조건은, 예를 들어 금속제 롤 사용의 경우, 온도 100 내지 400℃, 선압 50 내지 400kg/cm의 범위 내를 예시할 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 열압 시에 복수의 아라미드지를 적층할 수도 있다. 상기의 열압 가공을 임의의 순서로 복수회 행할 수도 있다.
(절연지)
본 발명에 있어서, 절연지는 적어도 상기 절연지의 수지 성형체와 접착하고 있는 측의 면이 아라미드 파이브리드와 아라미드 단섬유를 포함하는 아라미드지로 구성되어 있고, 아라미드지 위에 수지를 용융 압출하여 열 융착한 절연지를 표면처리한 절연지가 여기에 해당한다. 상기 수지로서는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리이미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리페닐렌술피드, 폴리아미드, 반방향족 폴리아미드, 페녹시 등의 중합체, 혹은 이들 중합체의 블렌드, 얼로이 등이 바람직하게 사용되지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
아라미드지의 층과 수지의 층의 적층 층수는 적층체의 용도, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있지만, 적어도 한쪽 표층은 아라미드지의 층인 것이 미끄럼성이 양호해지기 때문에, 모터에 있어서 예를 들어 모터 스테이터의 코어재와 권선과의 사이, 즉 코어재에 설치한 슬롯 사이에 상기와 같은 보빈을 삽입하기 쉬워진다는 효과가 있어 바람직하다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2006-321183호 공보에 기재되어 있는 바와 같은 방향족 폴리아미드 수지와 분자 내에 에폭시기를 갖는 에폭시기 함유 페녹시 수지를 포함하고, 상기 에폭시기 함유 페녹시 수지의 비율이 30 내지 50질량%인 중합체와 아라미드지의 2층 적층 시트, 아라미드지와 상기 중합체와 아라미드지의 3층의 적층 시트를 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
적층체의 두께는 적층체의 용도 및 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 절곡, 권취 등의 가공성에 문제가 없으면, 임의의 두께를 선택할 수 있다. 일반적으로는 가공성의 관점에서 50μm 내지 1000μm의 범위 내의 두께가 바람직하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.
(표면 처리)
본 발명에서의 표면 처리란, 플라즈마 표면 처리, 코로나 표면 처리, 액체 침지에 의한 표면 처리 등을 들 수 있다. 이들과 같은 표면 처리를 실시함으로써, 절연지의 표면의 표면 에너지의 향상, 수지 성형체와의 계면 에너지의 저하 결과, 수지 성형체와의 접착성이 향상된다. 처리의 간편함 면에서는 특히 플라즈마 표면 처리가 바람직하다.
(플라즈마 표면 처리)
본 발명에서의 플라즈마 표면 처리란, 전극 사이에 직류 또는 교류의 고전압을 인가함으로써 개시 지속하는 방전, 예를 들어 대기압 하에서의 코로나 방전 혹은 진공에서의 글로우 방전 등에 처리 기재를 노출시킴으로써 이루어지는 처리를 말한다. 이때, 특별히 한정되지 않지만, 처리 가스의 선택이 넓은 진공에서의 처리가 바람직하다. 처리 가스로서는 특별히 한정되지 않지만, He, Ne, Ar, 질소, 산소, 탄산 가스, 공기, 수증기 등이 단독 혹은 혼합한 상태로 사용된다. 그 중에서도 Ar, 탄산 가스가 방전 개시 효율 면에서 바람직하다. 처리 압력은 특별히 한정되지 않지만, 0.1Pa 내지 1330Pa의 압력 범위에서 지속 방전하는 글로우 방전 처리, 소위 저온 플라즈마 처리가 처리 효율 면에서 바람직하다. 더욱 바람직하게는 1Pa 내지 266Pa의 범위이다.
본 발명에 있어서, 보다 구체적으로는, 아라미드지 표면에 있어서의 산소 원자(O)와 탄소 원자(C)와의 조성비 X(O/C)가 이론값의 120% 이상, 250% 이하의 범위에 있음으로써, 목적으로 하는 양호한 열융착성을 얻을 수 있다. 여기서, 조성비 X(O/C)란, 아라미드지 표면을 XPS(X선 전자광 분광법)로 측정한 탄소 원자수(C)와, 산소 원자수(O)와의 원자수의 비(측정값)를 말한다. 또한, 그의 이론값이란, 수지를 구성하는 수지 조성에 있어서의, 고분자 화학 구조식의 반복 단위로부터 산출되는 원자수 비율의 값을 말한다.
예를 들어, 노멕스(등록 상표)지의 경우, 주성분인 폴리메타페닐렌이소프탈아미드는 C/O/N=14/2/2가 되고, 탄소 원자수(C)와 산소 원자수(O)와의 조성비 X(O/C)의 이론값은 탄소(C) 기준으로 하면, 2/14=0.143이다. 통상적으로는 표면에 탄화수소계의 것이 미량 부착되어 있기 때문에 실측값은 이론값보다 작다고 여겨진다. 상기 조성비 X(O/C)가 이론값의 120% 이상, 250% 이하의 범위, 즉 20% 내지 150%의 범위에서 이론값보다 큰 값이면, 양호한 열융착성을 얻을 수 있었다. 보다 바람직하게는 150% 이상, 230% 이하의 범위이다. 조성비 X가 이론값의 120% 미만이면 양호한 열융착성이 얻어지지 않는다. 또한, 이론값의 250%를 초과한 경우에도 역시 양호한 열융착성이 얻어지지 않는다.
또한, 상기 조성비 X(O/C)가 전술한 범위 내인 아라미드지를 얻는 방법으로서는, 상술한 방법에 의해 얻어진 아라미드지에 대하여 저온 플라즈마 처리기에 의해 그의 표면을 저온 플라즈마 처리하는 방법 등을 들 수 있다. 이에 의해, 열융착성이 우수한 아라미드지를 얻을 수 있다.
이때, 내부 전극 방식의 플라즈마 처리기를 채용하여 아라미드지에 대한 저온 플라즈마 처리를 행하는 경우에 있어서는 저온 플라즈마 처리의 처리 강도(출력)를, 30W·분/m2 내지 1500W·분/m2의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 아라미드지의 표면에 있어서의 전술한 조성비 X(O/C)의 범위를 얻을 수 있다. 저온 플라즈마 처리의 강도가 상기 범위보다 낮은 경우, 상기한 조성비 X가 작아지고, 저온 플라즈마 처리의 강도가 상기 범위보다 높은 경우에는 상기한 조성비 X가 커져, 모두 양호한 열융착성이 얻어지지 않게 된다. 더욱 바람직하게는 130W·분/m2 내지 1200W·분/m2의 범위이다.
(수지 성형체)
본 발명에 있어서, 수지 성형체란, 예를 들어 PPS 수지(폴리페닐렌술피드 수지), 아크릴니트릴·부타디엔·스티렌 공중합체 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지, 폴리아세탈계 수지, 아미드 결합을 함유하는 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 612, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 공중합 폴리아미드, 폴리아미드 MXD6, 폴리아미드 46, 메톡시메틸화폴리아미드, 반방향족 폴리아미드 등의 중합체, 혹은 일본 특허 공개 제2006-321951호 공보에 개시된 바와 같은 폴리아미드 수지 조성물을 함유하는 중합체 혹은 그들의 혼합물 또는 상기 중합체와 유리 섬유 등의 무기물과의 혼합물을 용융시킨 상태에서 원하는 금형에 삽입하고, 냉각 후 형으로부터 떼어내는 용융 사출 성형법에 의해 제작된 성형체를 나타낸다. 특히 반방향족 폴리아미드와 유리 섬유의 혼합물의 성형체가 내열성이 높기 때문에 바람직하다. 이러한 혼합물의 예로서, 듀폰사의 자이텔(등록 상표) HTN51G, 52G 등을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
수지 성형체가 권선과 접하는 부분에 권선의 위치 결정용 홈을 성형함으로써, 권선의 위치가 안정되고, 정밀도가 높은 정렬 권취가 가능해져, 모터 제너레이터 등의 효율이 향상된다는 효과가 있어 바람직하다.
(모터용 보빈의 제조 방법)
상기 금형 내에 미리 상기 플라즈마 표면 처리한 절연지를 적어도 플라즈마 표면 처리한 일부분이 수지 성형체의 용융한 부분과 접촉하도록 배치함으로써, 용융한 중합체가 절연지의 적어도 플라즈마 표면 처리한 표면의 부분에 함침시킬 수 있다. 수지 성형체의 부분과 절연지가 연결 고정한 모터용 보빈을 이와 같이 하여 제작함으로써, 접착제를 사용할 필요도 없고, 수지 성형체 제작 시에 동시에 연결 고정할 수 있다. 또한, 바디 부분에 아라미드지를 사용함으로써, 바디 부분을 얇게 할 수 있어, 선적률이나 열전도성을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 모터용 보빈은 코어재를 내장하고, 권선을 권회하여 스테이터로 하여, 모터, 모터 제너레이터, 발전기 등으로서 사용할 수 있다.
이하, 본 발명에 대하여 실시예를 들어 설명한다. 또한, 이들 실시예는 본 발명의 내용을 예를 들어 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 내용을 아무런 한정하는 것은 아니다.
실시예
(측정 방법)
(1) 평량, 두께의 측정
JIS C2300-2에 준하여 실시하였다.
(2) 밀도의 계산
평량÷두께로 계산하였다.
(3) 접착성
절연지와 수지 성형체의 접착 부분을 육안에 의해 관찰하였다.
(4) 절연지 부분의 외관
절연지 부분의 성형 시의 열에 의한 휨의 정도를 육안에 의해 판정하였다.
(참고예)
(원료 제조)
일본 특허 공개 (소)52-15621호 공보에 기재된, 스테이터와 로터의 조합으로 구성되는 펄프 입자의 제조 장치(습식 침전기)를 사용하여, 폴리메타페닐렌이소프탈아미드의 파이브리드를 제조하였다. 이것을 이해기, 고해기로 처리하여 길이 가중 평균 섬유 길이를 0.9mm로 조절하였다. 얻어진 아라미드 파이브리드의 여수도는 90cm3였다.
한편, 듀폰사제 메타아라미드 섬유(노멕스(등록 상표), 단사 섬도 2 데니어)를, 길이 6mm로 절단(이하 「아라미드 단섬유」라고 기재)하였다.
(아라미드지의 제조)
제조한 아라미드 파이브리드와 아라미드 단섬유를 각각 수중에서 분산하여 슬러리를 제작하였다. 이들 슬러리를, 파이브리드와 아라미드 단섬유가 1/1의 배합 비율(중량비)이 되도록 혼합하고, 태피(TAPPI)식 수초기(단면적 625cm2)로 시트상물을 제작하였다. 계속해서, 이것을 금속제 캘린더 롤에 의해 온도 330℃, 선압 300kg/cm로 열압 가공하여, 표 1 및 표 2에 나타내는 아라미드지를 얻었다.
(절연지의 제조)
일본 특허 공개 제2006-321183호 공보의 단락 [0024]에 기재된 방법으로, 상기 아라미드지와 에폭시기 함유 페녹시 수지가 50 중량% 함유되어 있는 반방향족 폴리아미드 수지 조성물(일본 특허 공개 제2006-321183호 공보의 배합예 6)을 이용하여, 아라미드지를 외측에 배치한 아라미드지/수지 조성물/아라미드지(중량비로 37/54/37)의 3층 구조를 포함하는 아라미드지를 포함하는 표 1의 실시예 1 및 2, 및 표 2의 비교예 1 및 2에 나타내는 절연지를 얻었다.
(실시예 1 및 2)
(플라즈마 표면 처리된 절연지의 제조)
표 1에 나타내는 절연지를, 일본 특허 제4607826호 공보의 도 1에 기재된 내부 전극 방식의 저온 플라즈마 처리기에 통과시켜, 임의의 편측 표면에 처리 강도 650W·분/m2로 저온 플라즈마 처리를 실시하였다. 이때, 절연지 표면의, 산소 원자(O)와 탄소 원자(C)와의 원자수의 조성비 X(O/C)는 원자수 비율의 이론값의 206%였다.
(모터용 보빈의 제조)
상기 플라즈마 표면 처리된 절연지와 중합체로서 폴리플라스틱스사제 폴리페닐렌술피드(포트론(등록 상표) 1140A64))를 이용하여, 표 1에 나타내는 조건으로 삽입 성형을 실시하여 모터용 보빈을 얻었다. 이와 같이 하여 얻어진 모터용 보빈의 주요 특성값을 표 1에 나타내었다.
실시예의 모터용 보빈은 보빈 바디부는 절연지를 포함하기 때문에, 두께가 작고, 권선의 고선적화에 의한 고효율화를 기대할 수 있고, 절연지와 수지 성형체간의 연결 고정도 충분하고, 또한 절연지에 휨도 발생하지 않았으므로, 코어재와의 밀착성도 높기 때문에, 절연 파괴 전압도 충분히 높은 것을 기대할 수 있고, 또한 사용한 아라미드지와 중합체의 내열성이 높기 때문에, 권선의 발열에도 충분히 견딜 수 있다고 생각되는 점에서, 모터 제너레이터 등의 고효율화·대출력화에 견딜 수 있는 모터용 보빈으로서 유용하다.
Figure pct00001
(비교예 1 내지 6)
(절연지의 제조)
상기 아라미드지와 도레이사제 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(S28#16, 두께 16μm)을 접착제로 접합하고, 아라미드지를 외측에 배치한 아라미드지/폴리에틸렌테레프탈레이트 필름/아라미드지(중량비로 37/24/37)의 3층 구조를 포함하는 아라미드지를 포함하는 표 2의 비교예 3 내지 6에 나타내는 절연지를 얻었다.
(플라즈마 표면 처리된 절연지의 제조)
표 2의 비교예 5 및 6에 나타내는 절연지를, 일본 특허 제4607826호 공보의 도 1에 기재된 내부 전극 방식의 저온 플라즈마 처리기에 통과시켜, 임의의 편측 표면에 처리 강도 650W·분/m2로 저온 플라즈마 처리를 실시하였다. 이때, 절연지 표면의, 산소 원자(O)와 탄소 원자(C)와의 원자수의 조성비 X(O/C)는 원자수 비율의 이론값의 206%였다.
(모터용 보빈의 제조)
상기 절연지와 중합체로서 폴리플라스틱스사제 폴리페닐렌술피드(포트론(등록 상표) 1140A64))를 이용하여, 표 2에 나타내는 조건으로 삽입 성형을 실시하여 모터용 보빈을 얻었다. 이와 같이 하여 얻어진 모터용 보빈의 주요 특성값을 표 2에 나타낸다.
비교예 1 내지 4의 모터용 보빈은 절연지에 수지가 함침되어 있지 않은 부분이 있어, 육안으로 절연지와 수지 성형체 사이에 간극이 있는 부분을 확인할 수 있었다. 이것은 모터 등에 사용했을 때에 부분 방전 발생이나, 간극의 부분은 두꺼워지므로 권선의 선적률 감소에 의한 효율의 저하, 코어에 끼워 넣을 때의 장애의 원인 등을 초래한다고 생각되는 점에서, 모터 제너레이터 등의 고효율화·대출력화에 견딜 수 있는 모터용 보빈으로서는 적합하지 않다고 생각된다. 또한, 비교예 3 내지 6의 모터용 보빈은 아라미드지와 필름을 적층하고 있기 때문에, 필름 부분이 수축한 것에 의해 휨이 발생하였다. 휨은 코어재와의 밀착성을 저하시켜, 절연 파괴 전압이 내려갈 가능성이 있다. 또한, 휨이 크면 코어에 끼워 넣을 때의 장애의 원인 등을 초래한다고 생각되는 점에서, 모터 제너레이터 등의 고효율화·대출력화에 견딜 수 있는 모터용 보빈으로서는 적합하지 않다고 생각된다.
이와 같이 필름은 통상 연신되어 있는 경우가 대부분으로, 용융 사출 성형법으로 모터용 보빈의 수지 성형체의 제조와 동시에 절연지의 보빈 바디부와 연결 고정하는 경우, 열에 의해 완화, 수축하여, 절연지의 변형의 원인이 되는 경우가 있다.
Figure pct00002
1: 모터용 보빈
2: 보빈 바디
4: 수지 성형체
6: 중앙 부분
8: 절곡부
10: 본체부
12: 차양부
12a: 돌출부
14: 홈
16: 돌기
18: 오목부

Claims (10)

  1. 권선이 권회되는 모터용 보빈이며,
    절연지와 수지 성형체를 포함하고,
    상기 절연지와 수지 성형체는 접착제를 사용하지 않고 연결 고정되고,
    상기 수지 성형체와 접촉하고 있는 상기 절연지의 면은 아라미드 파이브리드와 아라미드 단섬유를 포함하는 아라미드지로 구성되고,
    상기 절연지는 아라미드 파이브리드와 아라미드 단섬유를 포함하는 아라미드지 위에 수지를 용융 압출하여 열 융착하고, 아라미드지로 구성된 면을 표면 처리함으로써 얻어지고,
    아라미드지 위에 수지 성형체의 용융한 부분을 접촉시켜 이루어지는 상기 모터용 보빈.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 그의 일부가 상기 절연지인 보빈 바디부를 구비한 모터용 보빈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 보빈 바디부의 양단에 연결된 한 쌍의 수지 성형체를 구비한 모터용 보빈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 표면 처리가 플라즈마 표면 처리인 모터용 보빈.
  5. 제1항에 있어서, 절연지와 수지 성형체가 접하는 면에 수지 성형체가 함침되어 있는 모터용 보빈.
  6. 제3항에 있어서, 수지 성형체에 권선의 위치 결정용 홈이 있는 모터용 보빈.
  7. 수지 성형체를 성형할 때에 절연지와의 접착을 동시에 행하는, 제1항에 기재된 모터용 보빈의 제조 방법.
  8. 코어재가 내장된, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 모터용 보빈에 권선을 권회한 스테이터를 사용하고 있는 모터.
  9. 코어재가 내장된, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 모터용 보빈에 권선을 권회한 스테이터를 사용하고 있는 모터 제너레이터.
  10. 코어재가 내장된, 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 모터용 보빈에 권선을 권회한 스테이터를 사용하고 있는 발전기.
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