JP2005094841A

JP2005094841A - モールド電動機

Info

Publication number: JP2005094841A
Application number: JP2003321366A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Takada; 昌亨高田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】電気機器に搭載される熱硬化性樹脂で一体的にモールド成形した電動機において、低圧射出成形してもウェルド部などの機械的強度を高くするとともに、電子部品から発生する熱の放熱効果を高めることを目的とする。
【解決手段】熱硬化性樹脂１２のウェルド部７に凸部８を設け、発熱するスイッチング素子を内蔵する駆動ＩＣ１５の近傍に凸部１３を設け、凸部８および凸部１３を形成する樹脂分がゲートシールのタイミングにて、硬化前に潰されることによって、ウェルド部７および発熱する電子部品近傍のミクロボイドを減少させるとともに、樹脂密度を高くでき、低圧射出成形しても機械的強度が高く、クラック等の発生がなく、電子部品から発生する熱を十分に放熱させて、高効率化、高出力化した高品質のモールド電動機が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に電気機器に搭載される熱硬化性樹脂で一体的にモールド成形した電動機に関する。

従来、この種の電動機は、ウェルドラインの発生を防止したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その電動機について図５および図６を参照しながら説明する。

図に示すように、成形型１０１の下型１０２に第１の凸部１０２ａを設け、第１の凸部１０２ａの上端部に第２の凸部１０２ｂを設け、第２の凸部１０２ｂと上型１０３の内面との間に空隙１０７を形成する。そして、モールドモータを製造するにあたっては、第１の凸部１０２ａに固定子鉄心１０４ａにコイル１０４ｂを装着してなる固定子１０４の内周面を嵌合するとともに、第２の凸部１０２ｂに軸受け支持部材１０６の内周面を嵌合し、この状態でキャビティ１０１ａ内に樹脂をゲート１０１ｂより注入して樹脂層１０８を形成し、その後、樹脂層１０８に回転子１０５の回転軸１０５ｂが挿通される挿通穴１０９を機械加工により形成した電動機の構成としている。

また、この種の電動機にはフレームの上側部をテーパ状にし、気泡が滞らないよう形成しているものもある（例えば、特許文献２参照）。

以下、その電動機について図７を参照しながら説明する。

図に示すように、固定子鉄心１１１に絶縁体１１２を被覆して巻線１１３を巻装し、この巻線１１３に電気的に接続された電子部品１１４を実装する回路基板１１５を固定子１１６に所定間隔を有して配設し、固定子１１６および回路基板１１５をエポキシ樹脂等の電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂から成るモールド樹脂１１７により一体的にモールドしてフレームを形成し、このフレームの上面側にはテーパ状部１１８を形成した電動機の構成としている。
特開平５−２６０７０８号公報特開平２−２５０６４９号公報

このような従来の電動機によれば、環状の固定子をモールド成形する時には必ずウェルドが発生することになる。また、モールド樹脂に用いる熱硬化性樹脂は常温での硬化を防止するために、内部に空気を含む状態で練られて製造されているので、モールド成形時には成形の射出圧力により空気を押し出す必要があり、電子部品１１４をモールド成形する場合においては、電子部品１１４への射出圧力の影響を避けるために、低圧射出成形を行うことから、モールド樹脂に含まれている空気を十分に押し出すことができないので、成形体にはミクロボイドが発生するため、密度が低下してウェルド部の機械的強度は一段と低くなるという課題があり、ウェルド部の機械的強度が高いモールド電動機とすることが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、モールド樹脂のウェルド部の密度を高くすることによって、機械的強度が高く、クラック等の発生がない高品質のモールド電動機を提供することを目的としている。

また、機器への取り付け用の穴を開口する電動機においては、穴の周りにはウェルドが発生するうえ、低圧射出成形により生じるミクロボイドの影響によって、穴部の機械的強度が低下することから、モールド樹脂の肉厚を厚くするなどの対策が必要となるため、モールド成形における熱硬化性樹脂の硬化時間が長くなるほか、小型化できないという課題があり、機器への取り付け用穴部における機械的強度の低下を防止するとともに、モールド樹脂の成形に要する時間が短縮でき、小型化を実現できるモールド電動機とすることが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、機器への取り付け用の穴を開口するモールド電動機において、穴部の密度を高くすることによって、機械的強度を高くでき、モールド樹脂の成形に要する時間が短縮でき、小型化を実現できる高品質のモールド電動機を提供することを目的としている。

また、ミクロボイドの発生により、モールド樹脂の熱伝導率が低下するので、電子部品１１４から発生する熱を十分に放熱できなくなり、電動機の効率低下や出力低下を招くという課題があり、高効率、高出力化を実現できるモールド電動機とすることが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、発熱する電子部品近傍のモールド樹脂の密度を高くすることにより、モールド樹脂本来の熱伝導率を維持して、電子部品から発生する熱を十分に放熱させて、高効率化、高出力化したモールド電動機を提供することを目的としている。

本発明のモールド電動機は上記目的を達成するために、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装し、電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂で射出成形により一体的にモールド成形固化した固定子と、前記固定子鉄心に対向して回転可能に保持された回転子とを備え、前記固定子のウェルド部には凸部を設け、この凸部は前記熱硬化性樹脂が硬化する前に潰したことを特徴とするモールド電動機の構成としたものである。

この手段により熱硬化性樹脂のウェルド部に位置する凸部を形成する樹脂分が硬化前に潰されることによって、ウェルド部のミクロボイドを減少させるとともに、密度を高くでき、機械的強度が高く、クラック等の発生がない高品質のモールド電動機が得られる。

また、本発明のモールド電動機は上記目的を達成するために、取り付け用の穴を開口する電動機であって、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装し、電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂で射出成形により一体的にモールド成形固化した固定子と、前記固定子鉄心に対向して回転可能に保持された回転子とを備え、前記穴は前記熱硬化性樹脂が硬化する前に開口したことを特徴とするモールド電動機の構成としたものである。

この手段により熱硬化性樹脂にて形成する固定子の穴部において、穴部を形成する部分に存在する樹脂分が硬化前に穴部の周りに押し出されることによって、穴部近傍のミクロボイドを減少させるとともに、密度を高くできることとなり、機械的強度を高くでき、また、熱硬化性樹脂の肉厚を厚くする必要がないので、モールド成形に要する時間が短縮でき、小型化を実現できる高品質のモールド電動機が得られる。

また、本発明のモールド電動機は上記目的を達成するために、固定子鉄心に絶縁体を介して巻装した駆動コイルと、駆動回路用部品を含む電子部品を実装したプリント基板と、このプリント基板と前記固定子鉄心と前記駆動コイルとを電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂で射出成形により一体的にモールド成形固化した固定子と、前記固定子鉄心に対向して回転可能に保持された回転子とを備え、前記固定子に内蔵される前記電子部品のうち発熱部品の近傍には凸部を設け、この凸部は前記熱硬化性樹脂が硬化する前に潰したことを特徴とするモールド電動機の構成としたものである。

この手段により固定子において、発熱する電子部品近傍に位置する凸部を形成する樹脂分が硬化前に潰されることによって、発熱する電子部品近傍の熱硬化性樹脂のミクロボイドを減少させるとともに、密度を高くでき、モールド樹脂本来の熱伝導率を維持して、電子部品から発生する熱を十分に放熱させて、高効率化、高出力化したモールド電動機が得られる。

本発明によればウェルド部の機械的強度が高く、クラック等の発生がなく高品質化できるという効果のあるモールド電動機を提供できる。

また、穴部近傍の機械的強度が高く、モールド成形に要する時間が短縮でき、小型化を実現でき、高品質化できるという効果のあるモールド電動機を提供できる。

また、電子部品から発生する熱を十分に放熱させて、高効率化、高出力化できるという効果のあるモールド電動機を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装し、電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂で射出成形により一体的にモールド成形固化した固定子と、前記固定子鉄心に対向して回転可能に保持された回転子とを備え、前記固定子のウェルド部には凸部を設け、この凸部は前記熱硬化性樹脂が硬化する前に潰したことを特徴とするモールド電動機の構成としたものであり、熱硬化性樹脂のウェルド部に位置する凸部を形成する樹脂分が硬化前に潰されることによって、ウェルド部のミクロボイドを減少させるとともに、密度を高くするという作用を有する。

また、取り付け用の穴を開口する電動機であって、固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装し、電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂で射出成形により一体的にモールド成形固化した固定子と、前記固定子鉄心に対向して回転可能に保持された回転子とを備え、前記穴は前記熱硬化性樹脂が硬化する前に開口したことを特徴とするモールド電動機の構成としたものであり、熱硬化性樹脂にて形成する固定子の穴部において、穴部を形成する部分に存在する樹脂分が硬化前に穴部の周りに押し出されることによって、穴部近傍のミクロボイドを減少させるとともに、密度を高くするという作用を有する。

また、固定子鉄心に絶縁体を介して巻装した駆動コイルと、駆動回路用部品を含む電子部品を実装したプリント基板と、このプリント基板と前記固定子鉄心と前記駆動コイルとを電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂で射出成形により一体的にモールド成形固化した固定子と、前記固定子鉄心に対向して回転可能に保持された回転子とを備え、前記固定子に内蔵される前記電子部品のうち発熱部品の近傍には凸部を設け、この凸部は前記熱硬化性樹脂が硬化する前に潰したことを特徴とするモールド電動機の構成としたものであり、発熱する電子部品近傍に位置する凸部を形成する樹脂分が硬化前に潰されることによって、発熱する電子部品近傍の熱硬化性樹脂のミクロボイドを減少させるとともに、密度を高くするという作用を有する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１および図２に示すように、１はモールド電動機で、複数のスロットを有する珪素鋼板などの薄板鋼板を積層した固定子鉄心１０に絶縁材にて形成されたインシュレータ６を介して駆動コイル２を巻装している。１１はブラケットで軸受け１６を保持している。３はプラスチックマグネットを射出成形時に極配向させてシャフト９と一体成形して形成した磁石回転子であり、固定子鉄心１０内周側に回転自在に配置されている。４は磁石回転子３の磁極位置を検知するホール素子で、１５はホール素子４の出力信号に基づいて駆動コイル２への通電を制御するスイッチング素子を内蔵する駆動ＩＣである。１４はホール素子４、駆動ＩＣ１５、その他電子部品を実装したプリント基板で、モールド電動機１に内蔵されている。固定子鉄心１０、インシュレータ６、駆動コイル２、プリント基板１４は不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂１２にて一体的にモールド成形されて外被１２ａを形成して、固定子５を構成しており、１７は外被１２ａをモールド成形する際に成形機ノズル１８から熱硬化性樹脂１２を射出注入するゲートで、７はゲート１７から最も遠い位置に位置するウェルド部であり、凸部８を形成している。凸部８は成形機ノズル１８から熱硬化性樹脂１２の射出が終了し、ゲートシールするタイミングで、成形機の押し出し機構（図示せず）を利用して成形金型の上型に配置された押し出しピン１９にて押し潰されている。また、発熱部品であるスイッチング素子を内蔵する駆動ＩＣ１５の近傍にも凸部１３を形成し、ウェルド部７の凸部８と同様に、この凸部１３も押し潰した構成である。

このような本発明のモールド電動機１によれば、熱硬化性樹脂１２のウェルド部７に凸部８を設け、この凸部８を形成する樹脂分が硬化前に潰されることによって、ウェルド部７のミクロボイドを減少させるとともに、樹脂密度を高くできるので、低圧射出成形しても機械的強度が高く、クラック等の発生がない高品質のモールド電動機を実現できる。

また、発熱するスイッチング素子を内蔵する駆動ＩＣ１５の近傍に凸部１３を設け、この凸部１３を形成する樹脂分が硬化前に潰されることによって、発熱する電子部品（駆動ＩＣ１５）近傍の熱硬化性樹脂のミクロボイドを減少させるとともに、樹脂密度を高くできるので、低圧射出成形しても熱硬化性樹脂本来の熱伝導率を維持して、電子部品から発生する熱を十分に放熱させて、高効率化、高出力化したモールド電動機が実現できる。

なお、実施の形態１では固定子の内周側に配置された回転子が回転する内転型のモールド電動機としたが、固定子の外周側に配置された回転子が回転する外転型のモールド電動機としても良く、その作用効果に差異を生じない。

また、実施の形態１では駆動回路を内蔵するモールド電動機の構成としたが、駆動回路を内蔵しないセンサレス型のモールド電動機としても良く、ウェルド部の機械的強度を高くするという作用効果に差異を生じない。

また、実施の形態１では回転子に永久磁石を配した直流電動機の構成としたが、永久磁石を使用しない誘導電動機や、リラクタンスモータとしても良く、その作用効果に差異を生じない。

また、実施の形態１では凸部８および凸部１３を潰した後に、図に示すように、若干、凸となるように形成したが、凹となるように形成しても、平坦になるように形成しても良く、十分な樹脂密度になるよう凸部を設けて潰すことにより、その作用効果に差異を生じない。

また、潰す前の凸部の高さと潰す高さは、凸部８と凸部１３とも同じにすることが成形金型の構造を簡単にできるので、同じにすることが望ましい。仮に、潰す樹脂量を変えたい場合には、径を変更するなど、断面積を変更して対応することで可能になる。

（実施の形態２）
図３および図４に示すように、２１はモールド電動機で、複数のスロットを有する珪素鋼板などの薄板鋼板を積層した固定子鉄心３０に絶縁材にて形成されたインシュレータ２６を介して駆動コイル２２を巻装している。３１はブラケットで軸受け３６を保持している。２３はプラスチックマグネットを射出成形時に極配向させてシャフト２９と一体成形して形成した磁石回転子であり、固定子鉄心３０内周側に回転自在に配置されている。２４は磁石回転子２３の磁極位置を検知するホール素子で、３５はホール素子２４の出力信号に基づいて駆動コイル２２への通電を制御するスイッチング素子を内蔵する駆動ＩＣである。３４はホール素子２４、駆動ＩＣ３５、その他電子部品を実装したプリント基板で、モールド電動機２１に内蔵されている。固定子鉄心３０、インシュレータ２６、駆動コイル２２、プリント基板３４は不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂３２にて一体的にモールド成形されて外被３２ａを形成して、固定子２５を構成しており、３７は外被３２ａをモールド成形する際に成形機ノズル３８から熱硬化性樹脂３２を射出注入するゲートで、２７は機器に取り付けるために開口された穴であり、成形機ノズル３８から熱硬化性樹脂３２の射出が終了し、ゲートシールするタイミングで、成形機の押し出し機構（図示せず）を利用して成形金型の上型に配置された押し出しピン３９を押し出すことによって、穴部２７を形成する部分に存在する熱硬化性樹脂３２を穴部２７の周りに圧縮しながら押し出すようにして穴部２７を開口して形成する。また、発熱部品であるスイッチング素子を内蔵する駆動ＩＣ３５の近傍には凸部３３を形成し、穴２７の開口と同様にして、この凸部３３は押し出しピン２８によって押し潰した構成である。

このような本発明のモールド電動機２１によれば、穴部２７を形成する部分に存在する熱硬化性樹脂３２を樹脂の硬化前に穴部２７の周りに押し出すことによって、穴部２７を形成する構成とすることにより、穴部２７近傍のミクロボイドを減少させるとともに、樹脂密度を高くできるので、低圧射出成形するとともに、熱硬化性樹脂３２の肉厚を厚くしなくても、機械的強度が高く、クラック等の発生がなく、高品質のモールド電動機が実現できる。また、熱硬化性樹脂３２の肉厚を薄くできることから、モールド成形に要する時間が短縮できるので、生産性が高く、小型化を実現したモールド電動機が得られる。

また、発熱するスイッチング素子を内蔵する駆動ＩＣ３５の近傍に凸部３３を設け、この凸部３３を形成する樹脂分が硬化前に潰されることによって、発熱する電子部品（駆動ＩＣ３５）近傍の熱硬化性樹脂のミクロボイドを減少させるとともに、樹脂密度を高くできるので、低圧射出成形しても熱硬化性樹脂本来の熱伝導率を維持して、電子部品から発生する熱を十分に放熱させて、高効率化、高出力化したモールド電動機が実現できる。

なお、実施の形態２では固定子の内周側に配置された回転子が回転する内転型のモールド電動機としたが、固定子の外周側に配置された回転子が回転する外転型のモールド電動機としても良く、その作用効果に差異を生じない。

また、実施の形態２では駆動回路を内蔵するモールド電動機の構成としたが、駆動回路を内蔵しないセンサレス型のモールド電動機としても良く、ウェルド部の機械的強度を高くするという作用効果に差異を生じない。

また、実施の形態２では回転子に永久磁石を配した直流電動機の構成としたが、永久磁石を使用しない誘導電動機や、リラクタンスモータとしても良く、その作用効果に差異を生じない。

また、実施の形態２では凸部３３を潰した後に、図に示すように、若干、凹となるように形成したが、凸となるように形成しても、平坦になるように形成しても良く、十分な樹脂密度になるよう凸部を設けて潰すことにより、その作用効果に差異を生じない。

また、開口する穴部の高さと潰す前の凸部の高さは、同じにすることが成形金型の構造を簡単にできるので、同じにすることが望ましく、潰す樹脂量を変えたい場合には、径を変更するなど、断面積を変更して対応することで可能となる。

以上のように、本発明にかかるモールド電動機は、熱硬化性樹脂の成形時に生じるウェルド部に凸部を設け、この凸部を形成する樹脂分が硬化前に潰されることによって、ウェルド部のミクロボイドを減少させるとともに、樹脂密度を高くでき、機械的強度が高く、クラック等の発生がない高品質のモールド電動機が得られることから、換気装置など２４時間連続運転する機器への搭載や、ファンヒータなど高温下での使用や、冷凍・冷蔵機器など低温下での使用や、エアコンなど高耐久性を必要とする機器への搭載が有用である。

また、取り付け用の穴を開口する電動機において、穴部を形成する部分に存在する樹脂分が硬化前に穴部の周りに押し出すことによって、穴部を形成する構成により、穴部近傍のミクロボイドを減少させるとともに、密度を高くできることとなり、機械的強度を高くでき、また、熱硬化性樹脂の肉厚を厚くする必要がないので、モールド成形に要する時間が短縮でき、小型化を実現できる高品質のモールド電動機が得られることから、換気装置など２４時間連続運転する機器への搭載や、ファンヒータなど高温下での使用や、冷凍・冷蔵機器など低温下での使用や、エアコンなど高耐久性を必要とする機器への搭載が有用である。

また、発熱する電子部品近傍に凸部を設け、この凸部を形成する樹脂分が硬化前に潰されることによって、発熱する電子部品近傍の熱硬化性樹脂のミクロボイドを減少させるとともに、樹脂密度を高くでき、モールド樹脂本来の熱伝導率を維持して、電子部品から発生する熱を十分に放熱させて、高効率化、高出力化したモールド電動機が得られることから、換気装置など２４時間連続運転する機器への搭載や、ファンヒータなど高温下での使用や、冷凍・冷蔵機器など低温下での使用や、エアコンなど高耐久性を必要とする機器への搭載が有用である。

本発明の実施例１におけるモールド電動機を示す断面図同モールド電動機のモールド成形時の状態を示す断面図本発明の実施例２におけるモールド電動機を示す断面図同モールド電動機のモールド成形時の状態を示す断面図従来の電動機の製造方法に用いる成形金型を示す断面図同電動機を示す断面図従来の他の電動機を示す断面図

符号の説明

１モールド電動機
２駆動コイル
３磁石回転子
４ホール素子
５固定子
６インシュレータ
７ウェルド部
８凸部
９シャフト
１０固定子鉄心
１１ブラケット
１２熱硬化性樹脂
１２ａ外被
１３凸部
１４プリント基板
１５駆動ＩＣ
１６軸受け
１７ゲート
１８成形機ノズル
１９押し出しピン
２１モールド電動機
２２駆動コイル
２３磁石回転子
２４ホール素子
２５固定子
２６インシュレータ
２７穴部
２８押し出しピン
２９シャフト
３０固定子鉄心
３１ブラケット
３２熱硬化性樹脂
３２ａ外被
３３凸部
３４プリント基板
３５駆動ＩＣ
３６軸受け
３７ゲート
３８成形機ノズル
３９押し出しピン

Claims

複数のスロットを有する固定子鉄心と、この固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装し、電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂で射出成形により一体的にモールド成形固化した固定子と、前記固定子鉄心に対向して回転可能に保持された回転子とを備え、前記固定子のウェルド部には凸部を設け、この凸部は前記熱硬化性樹脂が硬化する前に潰したことを特徴とするモールド電動機。
取り付け用の穴を開口する電動機であって、複数のスロットを有する固定子鉄心と、この固定子鉄心に絶縁体を介して駆動コイルを巻装し、電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂で射出成形により一体的にモールド成形固化した固定子と、前記固定子鉄心に対向して回転可能に保持された回転子とを備え、前記穴は前記熱硬化性樹脂が硬化する前に開口したことを特徴とするモールド電動機。
複数のスロットを有する固定子鉄心と、この固定子鉄心に絶縁体を介して巻装した駆動コイルと、駆動回路用部品を含む電子部品を実装したプリント基板と、このプリント基板と前記固定子鉄心と前記駆動コイルとを電気絶縁性を有する熱硬化性樹脂で射出成形により一体的にモールド成形固化した固定子と、前記固定子鉄心に対向して回転可能に保持された回転子とを備え、前記固定子に内蔵される前記電子部品のうち発熱部品の近傍には凸部を設け、この凸部は前記熱硬化性樹脂が硬化する前に潰したことを特徴とするモールド電動機。