JPWO2012081151A1 - モールド構造体及びそれを有するモータ - Google Patents

Abstract

熱硬化性樹脂と、該熱硬化性樹脂と非相溶の熱可塑性樹脂と、電気絶縁性を有する金属水和物とを少なくとも含有するモールド樹脂を用いて、鉄芯コアに巻かれた電磁コイルをモールド成形してなるモールド構造体であって、モールド樹脂の熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、かつ、ＵＬ９４Ｖ−０の優れた難燃性を有するモールド構造体であり、モールド樹脂中に環境負荷が高い物質を含むことなく、難燃性を実現した小型・薄型・高出力で機器を実現することができる。

Description

本発明は、鉄芯コアに巻かれた電磁コイルをモールド成形したモールド構造体に関するものである。

家電機器用モータやトランス等はその機器の使用環境の特性上、低騒音かつ低振動であることが要求されている。

この要求に応えるため、鉄芯コアに巻線された電磁コイルをモールド樹脂によりモールド成形したモールド構造体が提案されている。

以下に図１を用いて代表的なモールド構造体である家電機器用モータについて説明する。

固定子は鉄芯コア１に巻枠を介して巻線２を巻回し、鉄芯コア１の内周面を除いてモールド樹脂３で包囲するように一体成形した構成である。また駆動回路４は巻線２と軸受５ａの間に配され、固定子と共にモールド樹脂３で包囲するように一体成形されている。固定子の鉄芯コア１の内周面よりも内側はロータ６を収納するための空間になっている。また、固定子の一方の端面にはロータ６を回転自在に支持するための軸受５ａを収納する軸受ハウジングがモールド樹脂３により一体成形されている。固定子のもう一方の端面は開口部となっており、ロータ６を挿入した後に軸受５ｂを収納した軸受収納部を有するブラケット９により蓋をされる。ロータ６は外周に永久磁石７を配しており、ロータ６にはシャフト８が圧入され、シャフト８は軸受５ａと５ｂを介して固定子に回転自在に支持されている。

上記構成のモータは、鉄芯コア１及び巻線２に発生する振動がこれらを覆ったモールド樹脂３により抑制されるので、振動が少なく、静音性に優れたモータを提供できる。

しかし、近年、市場の環境意識の高まりにより、モータの小型・薄型化、高出力密度化だけでなく、安全性や低環境負荷に対する要望が強くなっている。このため、モールド樹脂においても、小型化を実現しながら温度上昇を抑える機能が求められており、そのためには、従来にない高い熱伝導率が要求される。また、安全性を確保するためには、高い耐電圧性能と難燃性を兼備する必要があるが、従来使用されてきた臭素などのハロゲン系難燃剤を使用すると、環境への負荷が増大してしまう。このため、環境負荷の少ない難燃剤の使用が求められている。

特許文献１には、モールド樹脂の高熱伝導率化と寸法安定化を目的として、不飽和ポリエステル樹脂、熱可塑性樹脂、及び、高熱伝導率の充填剤を含有したモールド樹脂が記載されている。

特許文献２には、高熱伝導率化を目的として、不飽和ポリエステル樹脂に、６５〜８０％の硬焼マグネシアを含有したモールド樹脂が記載されている。特許文献３には、高熱伝導率化と難燃化を目的として、不飽和ポリエステル樹脂に、アルミナと赤リンを含有したモールド樹脂が記載されている。特許文献４には、高熱伝導率化を目的として、エポキシ樹脂に金属粉を含有したモールド樹脂が記載されている。

しかしながら、特許文献１には、低収縮率化、高熱伝導率化、及び、難燃性を同時に満足するモールド樹脂については記載されていない。

また、特許文献２に記載の発明のように、不飽和ポリエステル樹脂に熱伝導率の高い硬焼マグネシア充填剤を６５％以上充填して配合したモールド樹脂では、家電機器用モータやトランス等のモールド樹脂に要求される難燃性を確保することが困難である。そして、特許文献３に記載の発明のように、不飽和ポリエステル樹脂に熱伝導率の高いアルミナ充填剤を充填し、赤リンを用いて難燃性を付与するモールド樹脂では、成形時に発生するガスによる金型の腐食の問題や、リンを含有するために環境配慮製品として認められないなどの問題がある。さらに、特許文献４に記載の発明のように、エポキシ樹脂に金属粉を含有したモールド樹脂を用いた場合、エポキシ樹脂自体の粘性が高いために、充填剤を混練により均一分散させることが困難である。均一に分散させるためには、エポキシ樹脂の分子量の制御が必要であるか、または、混練方法が制限されることで製造タクトが長くなる等の課題がある。また、鉄芯コアに巻線された電磁コイルをモールド成形する際に、巻線間に導電性を有する金属粉が入り込むため、その付近に、巻線皮膜のピンホールが存在した場合には、モールド構造体の絶縁耐圧の低下が生じる場合がある。そして、モールド樹脂に金属粉が充填されているために、モールド成形時に金型が短期間で傷んでしまうという課題がある。

特開２００１−２２６５７３号公報 特許第３６２２７２４号公報 特許第４１８６９３０号公報 特開２００４−１４３３６８号公報

本発明は、従来の課題を解決するものであり、少なくとも熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂と非相溶の熱可塑性樹脂、及び金属水和物を含む無機充填剤から構成されるモールド樹脂であって、成形により１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有し、かつ難燃性ＵＬ９４Ｖ−０の成形体が得られるモールド樹脂を用いて、鉄芯コアに巻かれた電磁コイルがモールド成形されたモールド構造体を提供するものである。

本発明のモールド構造体の一実施態様は、熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であり、金属水和物の配合量は不飽和ポリエステル樹脂及び熱可塑性樹脂の合計配合量の２倍以上であるモールド構造体である。

本発明のモールド構造体の他の実施態様は、熱可塑性樹脂がスチレン系樹脂であり、スチレン系樹脂が不飽和ポリエステル樹脂に対して非相溶である上記モールド構造体である。

本発明のモールド構造体の他の実施態様は、モールド樹脂中の不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対するスチレン系樹脂の配合量が、１１〜６７重量部である上記モールド構造体である。

本発明のモールド構造体の他の実施態様は、モールド樹脂中に無機充填剤を７０〜８０重量％含有する上記モールド構造体である。

本発明はまた、上記モールド樹脂により、モールド成形されたモールド構造体を有するモータに関する。

本発明の一実施態様のモールド構造体は、モールド樹脂が低粘度の不飽和ポリエステル樹脂と、該不飽和ポリエステル樹脂に非相溶の熱可塑性樹脂を含むことにより、無機充填剤と樹脂の密着性、熱伝導率が向上するという効果が得られる。さらに、熱可塑性樹脂の中でもスチレン系樹脂は低収縮効果を有するため、寸法安定性も向上させることができる。

また、モールド樹脂に用いる無機充填剤として金属水和物を使用することにより、製品が環境負荷の高い物質を含むことなく、ＵＬ９４Ｖ−０の難燃性を付与することが可能である。

上記のモールド樹脂によりモールド成形したモールド構造体は熱伝導性に優れているため、温度上昇による信頼性の低下が少なく、また焼損しにくい安全性の高いモールドモータを提供することができる。

図１は、モールドモータの断面図である。 図２は、本発明の一実施形態の小型空調モータにおける巻線温度とモールド樹脂の熱伝導率の関係を示すグラフである。

本発明の一実施形態のモールドモータを示す図１により具体的に説明する。

図１のモールドモータは、鉄芯コア１に巻枠を介して巻線２を巻回した固定子と、永久磁石７を備え固定子内周に収容されたロータ６とを備える。さらに、このモールドモータは、ロータ６に圧入されたシャフト８と、シャフト８の軸受５ａ及び５ｂと、軸受５ａを収納する軸受ハウジングと、軸受５ｂを収容する軸受収納部を有するブラケット９とを備える。そして、巻線２と軸受５ａとの間に駆動回路４が配置されている。鉄芯コア１の内周面を除く固定子と、軸受５ａを収納する軸受ハウジング及び駆動回路４はモールド樹脂３によって一体成形されている。成形時には、固定子、軸受ハウジング及び駆動回路を金型内にセットし、モールド樹脂を注入して加熱硬化させた。金型は、固定子内周側が樹脂モールドされないように設計された金型を用いた。

図１に示すモールド構造体の特徴部であるモールド樹脂について以下に説明する。

本発明モールド構造体に用いるモールド樹脂は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、及び金属水和物を含む無機充填剤を含有する。

熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などが挙げられるが、低粘度及び電磁コイルの絶縁性の観点から不飽和ポリエステル樹脂が好ましく、中でも、不飽和ポリエステルをエポキシ処理したエポキシ変性不飽和ポリエステル樹脂が特に好ましい。

以下、本発明のモールド樹脂として用いる不飽和ポリエステル樹脂組成物について説明する。

（不飽和ポリエステル樹脂組成物）
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、不飽和ポリエステル樹脂、重合開始剤、熱可塑性樹脂、及び電気絶縁性の金属水和物を少なくとも含み、さらに他の添加剤が添加されていても良い。

不飽和ポリエステル樹脂は、多価アルコール成分と飽和及び／又は不飽和多塩基酸成分とのエステル化反応によって得られる不飽和ポリエステル樹脂を特に制限することなく用いることができるが、好ましくはさらにエポキシ処理することによりエポキシ変性不飽和ポリエステル樹脂とする。また、架橋剤として付加重合性モノマーを配合できる。

用いる多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，３−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡプロピレンオキシド化合物、ジブロムネオペンチルグリコールなどが挙げられる。

不飽和多塩基酸としては、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸などが挙げられる。

飽和多塩基酸としては、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、ヘット酸、テトラブロム無水フタル酸などが挙げられる。

付加重合性モノマーとしては、スチレン、ジアリルフタレート、メタクリル酸メチル、酢酸ビニル、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、アクリル酸メチル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル等が挙げられる。付加重合性モノマーの配合量は、不飽和ポリエステルと付加重合性モノマーの混合物中、２５〜７５重量％とすることが、硬化物の機械的強度及び硬化時の収縮率の観点から好ましい。以下、不飽和ポリエステルと付加重合性モノマーとの混合物を不飽和ポリエステル樹脂ということがある。日本ユピカ（株）、日立化成工業（株）、昭和高分子（株）、ディーエイチ・マテリアル（株）製などの市販の不飽和ポリエステル樹脂の注入成形グレードなどを用いることも可能である。

良好な混練性の確保及び低収縮化の観点から、不飽和ポリエステル樹脂の２５℃での粘度は１００〜２０００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、１００〜１０００ｍＰａ・ｓがより好ましい。

重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、メチルエチルケトンパーオキシド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサノエート等を用いることができる。重合開始剤の配合量は、モールド樹脂の保存安定性が確保され、かつ、重合反応性が良好な配合範囲である０．１〜２重量％が好ましい。さらに、ナフテン酸コバルトなどの硬化促進剤を併用することもできる。

不飽和ポリエステル樹脂に添加する熱可塑性樹脂として、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体（ＡＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、スチレン−ブタジエン共重合体、酢酸ビニル−スチレン系ブロック共重合体、メチルメタクリレート−スチレン系ブロック共重合体などのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート、メタクリル酸メチル−多官能メタクリレート共重合体などのアクリル系樹脂、ポリカプロラクトン、ポリジプロピレンアジペート、ポリジプロピレンイソフタレートなどを用いることができる。熱可塑性樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂と相溶しない（非相溶の）熱可塑性樹脂が好ましく、不飽和ポリエステル樹脂に非相溶のスチレン系樹脂がより好ましく、スチレン系樹脂の中でも、特に、低分子量のものが好ましい。

熱可塑性樹脂の配合量は、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して１０〜７０重量部とすることが好ましい。より好ましくは１１〜６７重量部で、最も好ましくは２５〜６７重量部である。１０〜７０重量部の範囲とすることで、混練性、流動性を備え、成形収縮が抑制された不飽和ポリエステル樹脂組成物が得られる。

不飽和ポリエステル樹脂組成物中における、不飽和ポリエステル樹脂と熱可塑性樹脂との合計配合量は１６〜２５重量％が好ましく、２１〜２５重量％がより好ましい。１６〜２５重量％の範囲であれば、混練性及び成形性が共に良好である。

無機充填剤としては、水酸化アルミニウム、アルミナ、アルミナ水和物、塩化アルミニウム水和物、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、シリカ、窒化ホウ素、クレー、炭酸カルシウム、タルク、酸化ビスマス水和物、などが挙げられる。これらの充填剤中、熱伝導性及び難燃性の観点から、金属水和物は必須の構成要素であり、中でも、アルミナ水和物（すなわち、水酸化アルミニウム）がより好ましい。ここで、水酸化アルミニウムとしては、例えば、下記式：
Ａｌ_２Ｏ_３・ｎＨ_２Ｏ（式中、ｎは１〜３を表わす）
で示されるアルミナ水和物等を挙げることができる。なかでも、アルミナ三水和物等が好ましい。

無機充填剤の配合量は、不飽和ポリエステル樹脂組成物中の７０〜８０重量％であることが好ましい。配合量が上記範囲であれば、不飽和ポリエステル樹脂組成物の混練性が良好である。また、無機充填材中の金属水和物の配合量は、不飽和ポリエステル樹脂と熱可塑性樹脂の合計配合量に対して２倍以上とする。このようにすることで、ＵＬ９４Ｖ−０の難燃性を確保できる。無機充填剤の比表面積は、不飽和ポリエステル樹脂などへの分散性の観点から、５ｍ^２／ｇ以下であることが好ましく、２ｍ^２／ｇ以下がより好ましい。

無機充填剤は、シランカップリング剤で表面処理してもよい。シランカップリング剤として、例えば、Ｎ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。シランカップリング剤の添加量は、不飽和ポリエステル樹脂中０．１〜０．５重量％が好ましい。上記の範囲であれば、樹脂と無機充填剤との密着性が向上し、カップリング剤の過剰に起因するモールド樹脂の強度低下を抑えることができる。

本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、必要に応じて、さらにステアリン酸亜鉛などの内部離型剤、顔料、重合禁止剤、酸化防止剤、ガラス繊維などの充填剤などを含むことができる。

本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、無機充填剤及びガラス繊維を含む組成についても、一般的な混練機（羽根の形状が、双腕型、シグマ型、Ｚ型等）を用いて、均一分散することが可能である。

これに対して、モールド樹脂として、３０００ｍＰａ・ｓの高粘度のエポキシ樹脂を用いた場合、混練機を用いて混練しても、含有している無機充填剤及びガラス繊維の均一分散が困難である。分散させるために長時間混練すると、摩擦熱により硬化が始まり、モールド成形時に巻線間にモールド樹脂が入り込みにくくなる。そのため、モールド樹脂自体の熱伝導率は高くても、モールド構造体としては、巻線の温度上昇の抑制が不十分になることや、防振特性が低下することがある。

また、本発明のモールド樹脂は、金属粉などの導電性材料を含まず、絶縁性の樹脂と絶縁性の無機充填剤で構成される。このため、モールド成形時に巻線の被覆電線間に無機充填剤が入り込んだ場合でも、被覆電線の欠陥（初期のピンホールや、巻線時の傷）に起因する絶縁耐圧の低下を抑制することができ、モールド構造体全体として、高い絶縁耐圧を確保することができる。

モールド方法としては、上述の金型内に、モータなどのモールド対象物をセットした後、モールド樹脂を注入して硬化させるモールド成形法を用いることができる。モールド樹脂は、混練後２週間以内、より好ましく１週間以内に成形に供した。

以下、測定方法について説明する。

＜難燃性試験法＞
モールド樹脂の難燃性試験法は、公知のＵＬ９４規格に準拠して行った。垂直に保持した１／１６インチ厚の試料の下端に１０秒間ガスバーナーの炎を接炎させ、燃焼が３０秒以内に止まった場合、さらに１０秒間接炎させた。試験した試料ごとに、公知の判定基準に従って、ＵＬ９４Ｖ−０、Ｖ−１、Ｖ−２のいずれかにランク付けした。

＜熱伝導率の測定方法＞
調製した不飽和ポリエステル樹脂組成物を、離型処理した金型中に加熱加圧により充填し、１００〜１５０℃の恒温槽に１〜４時間保持して硬化させ、２００ｍｍ角、厚み１０ｍｍの板状成形物を得た。硬化物の熱伝導率はＪＩＳ Ａ−１４１２−２に基づき熱流計法により測定した。

＜粘度の測定方法＞
不飽和ポリエステル樹脂の２５℃における粘度は、ＢＨＩＩ形粘度計（東機産業（株）製）を用いて、回転数１０ｒｐｍの条件で測定した。

＜比表面積の測定方法＞
水酸化アルミニウムの比表面積は、窒素吸着法（ＢＥＴ法）で測定した。

＜巻線温度の測定方法＞
電磁コイルの巻線温度については、抵抗計（日置電機（株）製ディジタルハイテスタ３２２３）を用いて運転停止直後に巻線抵抗を測定し、運転時の巻線温度を抵抗法により推定した。

＜寸法安定性の評価方法＞
成形収縮率の測定には、ＪＩＳ Ｋ６９１１に規定される収縮円盤を、成形温度１５０℃、成形圧力１０ＭＰａ、成形時間３分で圧縮成形を行い、ＪＩＳ Ｋ６９１１に基づいて成形収縮率を算出した。寸法安定性は以下のように定義した。「良好」：成形収縮率０．１２％未満、「△」：同０．１２％〜０．２％、「×」：同０．２％超。

＜不飽和ポリエステル樹脂と熱可塑性樹脂との相溶性の評価＞
表１に、不飽和ポリエステル樹脂に各種熱可塑性樹脂を配合した混合物の相溶性、及び、作製された成形物の熱伝導率を示す。相溶性の判定は、不飽和ポリエステルと熱可塑性樹脂とを混ぜて攪拌した混合物について目視で評価した。判定基準は以下の通りである。

「非相溶」：不飽和ポリエステル樹脂全体に熱可塑性樹脂が微細な粒子状に均一に分散（白濁）
「相溶」：不飽和ポリエステル樹脂が熱可塑性樹脂と均一溶液形成
「一部相溶」：相溶状態と非相溶状態が混在（少し白濁）
（モールド構造体の性質）
上記不飽和ポリエステル樹脂組成物を用いて鉄芯コアに巻かれた電磁コイルをモールド成形した本発明の一実施態様のモールド構造体は、成形されたモールド樹脂の熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、難燃性がＵＬ９４Ｖ−０（厚さ１／１６ ｉｎｃｈ）を満足するため、高い放熱性と安全性を兼備する。

熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であれば、通電によりコイルが発熱した場合であっても、コイルをモールド成形したモールド構造体の巻線温度の上昇を１３０℃以下に抑えることができる。しかも、難燃性がＵＬ９４Ｖ−０であることにより、モールド樹脂の最薄部の厚さを薄くできるため、モールド構造体の小型、軽量化を達成することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面及び表を参照して説明する。以下、％表示及び部表示については、図、表中の記載も含めて、特に記載のない限り、それぞれ重量％及び重量部を表す。

（実施の形態１）
実施の形態１は、本発明のモールド構造体を、図１のモールドモータに適用したものである。

最初に、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して熱可塑性樹脂を３０重量部配合して混練し、混合物の相溶性を評価した。

その後、不飽和ポリエステル樹脂と熱可塑性樹脂の配合比は上記のままで、不飽和ポリエステル樹脂と熱可塑性樹脂の合計配合量２１重量％、ガラス繊維７重量％、シランカップリング剤（信越化学工業（株）製ＫＢＥ−４０３）０．２重量％、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン（重合開始剤）０．４重量％、ステアリン酸亜鉛１．３重量％、重合禁止剤０．１重量％、水酸化アルミニウム７０重量％（比表面積０．９ｍ^２／ｇ）からなるモールド樹脂を調製し、上記の熱伝導率測定方法に従って、試験用サンプルを作製した。

用いた材料は以下の通り：
不飽和ポリエステル樹脂：日立化成工業（株）製、エポキシ変性ポリエステル樹脂（サンドーマＰＢ２１０）
ポリエステル樹脂：日立化成工業（株）製、ポリエステル樹脂（サンドーマＰＢ９８７）
スチレン系樹脂ａ：日立化成工業（株）製
スチレン系樹脂ｂ：日立化成工業（株）製
アクリル系樹脂ｃ：日立化成工業（株）製
アクリル系樹脂ｄ：日立化成工業（株）製
相溶性の評価結果、及び、熱伝導率の測定結果を表１に示す。

表１から、上記不飽和ポリエステル樹脂に対して非相溶のスチレン系樹脂ａとアクリル樹脂ｃは、それぞれ、相溶性のあるスチレン系樹脂ｂ及びアクリル樹脂ｄよりも熱伝導率が増加していた。特に、上記不飽和ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂ａとの混合物は、他の配合組成が同等であるにもかかわらず、高い熱伝導性を示した。

次に、表２にモールド樹脂中の不飽和ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂の合計配合量及び水酸化アルミニウムの配合量に対する成形後の樹脂の難燃性の関係を示す。

表２中、不飽和ポリエステル樹脂は日立化成工業（株）製のエポキシ変性不飽和ポリエステル樹脂であり、不飽和ポリエステル樹脂に非相溶のスチレン系樹脂ａは日立化成工業（株）製（品番なし）を用いた。不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対するスチレン系樹脂ａの配合比は３０重量部とした。水酸化アルミニウムは比表面積０．９ｍ^２／ｇの品種を用いた。「その他」２重量％の内訳は、シランカップリング剤（信越化学工業（株）製ＫＢＥ−４０３）０．２重量％、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン（重合開始剤）０．４重量％、ステアリン酸亜鉛１．３重量％、重合禁止剤０．１重量％である。

表２に示すように、無機充填剤の成分として含まれる水酸化アルミニウムの配合量が、不飽和ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂ａの合計配合量の２倍以上であるサンプルＢ、Ｃ、Ｄでは、ＵＬ９４Ｖ−０の難燃性が確保された。一方、無機充填剤の全配合量がサンプルＢ、Ｃと同じく７０重量％であるが、水酸化アルミニウムの配合量が３５重量％であり、不飽和ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂ａとの合計配合量の２１重量％に対して２倍未満のサンプルＡはＵＬ９４Ｖ−２であり、難燃性は不十分であった。

以上説明したように、本実施の形態１のモールド樹脂は、難燃剤として、ハロゲンやリンなどの、環境負荷が高いと考えられ、一部の商品で使用制限されている物質を使用することなく、難燃性ＵＬ９４Ｖ−０を確保できる。すなわち、モールド樹脂に、不飽和ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂の合計配合量の２倍以上の水酸化アルミニウムを配合することで、環境負荷が高いと考えられる物質を含有することなく、難燃性ＵＬ９４Ｖ−０を確保できて、モールドモータの小型化が可能となる。

次に、表３に、不飽和ポリエステル樹脂組成物中の、不飽和ポリエステル樹脂に対するスチレン系樹脂の配合量と、寸法安定性及び熱伝導率の関係を示す。

用いたモールド樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂（日立化成工業（株）製、サンドーマＰＢ２１０）とスチレン系樹脂ａ（日立化成工業（株）製（品番なし））の合計配合量が１８〜２１重量％、水酸化アルミニウム７０〜８０重量％（比表面積０．９ｍ^２／ｇ）、ガラス繊維０または７重量％、その他２重量％［シランカップリング剤（信越化学工業（株）製ＫＢＥ−４０３）０．２重量％、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン（重合開始剤）０．４重量％、ステアリン酸亜鉛１．３重量％、重合禁止剤０．１重量％］である。

表３に示すように、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対するスチレン系樹脂ａの配合量が１１重量部であるサンプルＥは、不飽和ポリエステル樹脂と非相溶のスチレン系樹脂ａの配合量が少ないため、寸法安定性がやや不十分であった。一方、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対するスチレン系樹脂ａの配合量が８０重量部であるサンプルＩは、スチレン系樹脂ａの配合量が過多であることにより熱伝導性が不十分であった。これに対し、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対するスチレン系樹脂ａの配合量が１１重量部超〜８０重量部未満の範囲にあるサンプルＦ〜Ｈは寸法安定性が良好で、熱伝導率も１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高く、混練性・成形性も良好であった。また、表２、表３から、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対する、非相溶のスチレン系樹脂ａの配合量が２５重量部〜６７重量部の範囲であり、無機充填剤の配合量７０〜８０重量％の範囲で、かつ、水酸化アルミニウムの配合量が不飽和ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂ａの配合量の２倍以上の時には、寸法安定性、熱伝導率及び難燃性のすべてで良好な性能が得られることが示された。

また、図２は、モールド樹脂３以外は全て同一構成からなる図１の小型空調モータにおいて、熱伝導率の異なるモールド樹脂を用いて同一形状に成形してモールドモータを作製し、作製されたモールドモータを同一条件で駆動した場合の巻線温度とモールド樹脂３の熱伝導率の関係を示したグラフである。モールド樹脂３の熱伝導率を高くすることで、巻線２で発生する熱がより効果的に外部に放出されるため、巻線２の温度上昇及びモータ各部の温度上昇を抑制することができた。具体的には、熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であれば、巻線温度を１２５℃以下に維持することができた。このように巻線温度が低下することで、モータ基板の実装部品の温度が下がり、その効果として、実装部品の接合に使用されている、はんだ接合部の耐久性（耐クラック性）が向上する。その結果、故障の少ないモールドモータを提供することができる。

以上、実施の形態１により、具体的に説明したように、モールド樹脂中に７０〜８０重量％含まれる無機充填剤中の水酸化アルミニウムの配合量を、不飽和ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂の合計配合量の２倍以上とすることで、ＵＬ９４Ｖ−０の難燃性が確保できた。また、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対するスチレン系樹脂の配合量を１１〜６７重量部の範囲にすることで、モールド樹脂の寸法安定性及び熱伝導率がともに向上した。

すなわち、本発明の実施の形態１のモールド樹脂は、熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、ＵＬ規格９４Ｖ−０（厚さ１／１６ ｉｎｃｈ）の難燃性を示した。該モールド樹脂を用いてモータをモールド成形することにより、モールド樹脂最薄部１０の厚さを薄くすることができて、モータの小型化及び難燃性ＵＬ９４Ｖ−０の両立が可能となった。本発明により、駆動回路４の電子部品の耐久性の向上を含めて、モールドモータの小型・軽量化と信頼性の向上及び安全性の向上が可能となった。

本発明の利用分野は、チョークコイルなどのインダクタ、フライバックトランスなどの高圧トランス、各種モータなど鉄芯コアに巻かれた電磁コイルを備える装置のモールド成形するモールド構造体に用いられるもので、小型化、高出力化が望まれるモータに、特に好ましく利用できる。

１ 鉄芯コア
２ 巻線
３ モールド樹脂
４ 駆動回路
５ａ，５ｂ 軸受
６ ロータ
７ 永久磁石
８ シャフト
９ ブラケット
１０ モールド樹脂最薄部

本発明は、鉄芯コアに巻かれた電磁コイルをモールド成形したモールド構造体に関するものである。

家電機器用モータやトランス等はその機器の使用環境の特性上、低騒音かつ低振動であることが要求されている。

この要求に応えるため、鉄芯コアに巻線された電磁コイルをモールド樹脂によりモールド成形したモールド構造体が提案されている。

以下に図１を用いて代表的なモールド構造体である家電機器用モータについて説明する。

固定子は鉄芯コア１に巻枠を介して巻線２を巻回し、鉄芯コア１の内周面を除いてモールド樹脂３で包囲するように一体成形した構成である。また駆動回路４は巻線２と軸受５ａの間に配され、固定子と共にモールド樹脂３で包囲するように一体成形されている。固定子の鉄芯コア１の内周面よりも内側はロータ６を収納するための空間になっている。また、固定子の一方の端面にはロータ６を回転自在に支持するための軸受５ａを収納する軸受ハウジングがモールド樹脂３により一体成形されている。固定子のもう一方の端面は開口部となっており、ロータ６を挿入した後に軸受５ｂを収納した軸受収納部を有するブラケット９により蓋をされる。ロータ６は外周に永久磁石７を配しており、ロータ６にはシャフト８が圧入され、シャフト８は軸受５ａと５ｂを介して固定子に回転自在に支持されている。

上記構成のモータは、鉄芯コア１及び巻線２に発生する振動がこれらを覆ったモールド樹脂３により抑制されるので、振動が少なく、静音性に優れたモータを提供できる。

しかし、近年、市場の環境意識の高まりにより、モータの小型・薄型化、高出力密度化だけでなく、安全性や低環境負荷に対する要望が強くなっている。このため、モールド樹脂においても、小型化を実現しながら温度上昇を抑える機能が求められており、そのためには、従来にない高い熱伝導率が要求される。また、安全性を確保するためには、高い耐電圧性能と難燃性を兼備する必要があるが、従来使用されてきた臭素などのハロゲン系難燃剤を使用すると、環境への負荷が増大してしまう。このため、環境負荷の少ない難燃剤の使用が求められている。

特許文献１には、モールド樹脂の高熱伝導率化と寸法安定化を目的として、不飽和ポリエステル樹脂、熱可塑性樹脂、及び、高熱伝導率の充填剤を含有したモールド樹脂が記載されている。

特許文献２には、高熱伝導率化を目的として、不飽和ポリエステル樹脂に、６５〜８０％の硬焼マグネシアを含有したモールド樹脂が記載されている。特許文献３には、高熱伝導率化と難燃化を目的として、不飽和ポリエステル樹脂に、アルミナと赤リンを含有したモールド樹脂が記載されている。特許文献４には、高熱伝導率化を目的として、エポキシ樹脂に金属粉を含有したモールド樹脂が記載されている。

しかしながら、特許文献１には、低収縮率化、高熱伝導率化、及び、難燃性を同時に満足するモールド樹脂については記載されていない。

また、特許文献２に記載の発明のように、不飽和ポリエステル樹脂に熱伝導率の高い硬焼マグネシア充填剤を６５％以上充填して配合したモールド樹脂では、家電機器用モータやトランス等のモールド樹脂に要求される難燃性を確保することが困難である。そして、特許文献３に記載の発明のように、不飽和ポリエステル樹脂に熱伝導率の高いアルミナ充填剤を充填し、赤リンを用いて難燃性を付与するモールド樹脂では、成形時に発生するガスによる金型の腐食の問題や、リンを含有するために環境配慮製品として認められないなどの問題がある。さらに、特許文献４に記載の発明のように、エポキシ樹脂に金属粉を含有したモールド樹脂を用いた場合、エポキシ樹脂自体の粘性が高いために、充填剤を混練により均一分散させることが困難である。均一に分散させるためには、エポキシ樹脂の分子量の制御が必要であるか、または、混練方法が制限されることで製造タクトが長くなる等の課題がある。また、鉄芯コアに巻線された電磁コイルをモールド成形する際に、巻線間に導電性を有する金属粉が入り込むため、その付近に、巻線皮膜のピンホールが存在した場合には、モールド構造体の絶縁耐圧の低下が生じる場合がある。そして、モールド樹脂に金属粉が充填されているために、モールド成形時に金型が短期間で傷んでしまうという課題がある。

特開２００１−２２６５７３号公報 特許第３６２２７２４号公報 特許第４１８６９３０号公報 特開２００４−１４３３６８号公報

本発明は、従来の課題を解決するものであり、少なくとも熱硬化性樹脂、熱硬化性樹脂と非相溶の熱可塑性樹脂、及び金属水和物を含む無機充填剤から構成されるモールド樹脂であって、成形により１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有し、かつ難燃性ＵＬ９４Ｖ−０の成形体が得られるモールド樹脂を用いて、鉄芯コアに巻かれた電磁コイルがモールド成形されたモールド構造体を提供するものである。

本発明のモールド構造体の一実施態様は、熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であり、金属水和物の配合量は不飽和ポリエステル樹脂及び熱可塑性樹脂の合計配合量の２倍以上であるモールド構造体である。

本発明のモールド構造体の他の実施態様は、熱可塑性樹脂がスチレン系樹脂であり、スチレン系樹脂が不飽和ポリエステル樹脂に対して非相溶である上記モールド構造体である。

本発明のモールド構造体の他の実施態様は、モールド樹脂中の不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対するスチレン系樹脂の配合量が、１１〜６７重量部である上記モールド構造体である。

本発明のモールド構造体の他の実施態様は、モールド樹脂中に無機充填剤を７０〜８０重量％含有する上記モールド構造体である。

本発明はまた、上記モールド樹脂により、モールド成形されたモールド構造体を有するモータに関する。

本発明の一実施態様のモールド構造体は、モールド樹脂が低粘度の不飽和ポリエステル樹脂と、該不飽和ポリエステル樹脂に非相溶の熱可塑性樹脂を含むことにより、無機充填剤と樹脂の密着性、熱伝導率が向上するという効果が得られる。さらに、熱可塑性樹脂の中でもスチレン系樹脂は低収縮効果を有するため、寸法安定性も向上させることができる。

また、モールド樹脂に用いる無機充填剤として金属水和物を使用することにより、製品が環境負荷の高い物質を含むことなく、ＵＬ９４Ｖ−０の難燃性を付与することが可能である。

上記のモールド樹脂によりモールド成形したモールド構造体は熱伝導性に優れているため、温度上昇による信頼性の低下が少なく、また焼損しにくい安全性の高いモールドモータを提供することができる。

図１は、モールドモータの断面図である。 図２は、本発明の一実施形態の小型空調モータにおける巻線温度とモールド樹脂の熱伝導率の関係を示すグラフである。

本発明の一実施形態のモールドモータを示す図１により具体的に説明する。

図１のモールドモータは、鉄芯コア１に巻枠を介して巻線２を巻回した固定子と、永久磁石７を備え固定子内周に収容されたロータ６とを備える。さらに、このモールドモータは、ロータ６に圧入されたシャフト８と、シャフト８の軸受５ａ及び５ｂと、軸受５ａを収納する軸受ハウジングと、軸受５ｂを収容する軸受収納部を有するブラケット９とを備える。そして、巻線２と軸受５ａとの間に駆動回路４が配置されている。鉄芯コア１の内周面を除く固定子と、軸受５ａを収納する軸受ハウジング及び駆動回路４はモールド樹脂３によって一体成形されている。成形時には、固定子、軸受ハウジング及び駆動回路を金型内にセットし、モールド樹脂を注入して加熱硬化させた。金型は、固定子内周側が樹脂モールドされないように設計された金型を用いた。

図１に示すモールド構造体の特徴部であるモールド樹脂について以下に説明する。

本発明モールド構造体に用いるモールド樹脂は、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、及び金属水和物を含む無機充填剤を含有する。

熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂などが挙げられるが、低粘度及び電磁コイルの絶縁性の観点から不飽和ポリエステル樹脂が好ましく、中でも、不飽和ポリエステルをエポキシ処理したエポキシ変性不飽和ポリエステル樹脂が特に好ましい。

以下、本発明のモールド樹脂として用いる不飽和ポリエステル樹脂組成物について説明する。

（不飽和ポリエステル樹脂組成物）
本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、不飽和ポリエステル樹脂、重合開始剤、熱可塑性樹脂、及び電気絶縁性の金属水和物を少なくとも含み、さらに他の添加剤が添加されていても良い。

不飽和ポリエステル樹脂は、多価アルコール成分と飽和及び／又は不飽和多塩基酸成分とのエステル化反応によって得られる不飽和ポリエステル樹脂を特に制限することなく用いることができるが、好ましくはさらにエポキシ処理することによりエポキシ変性不飽和ポリエステル樹脂とする。また、架橋剤として付加重合性モノマーを配合できる。

用いる多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、１，３−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、水素化ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡプロピレンオキシド化合物、ジブロムネオペンチルグリコールなどが挙げられる。

不飽和多塩基酸としては、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸などが挙げられる。

飽和多塩基酸としては、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸、ヘット酸、テトラブロム無水フタル酸などが挙げられる。

付加重合性モノマーとしては、スチレン、ジアリルフタレート、メタクリル酸メチル、酢酸ビニル、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、アクリル酸メチル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル等が挙げられる。付加重合性モノマーの配合量は、不飽和ポリエステルと付加重合性モノマーの混合物中、２５〜７５重量％とすることが、硬化物の機械的強度及び硬化時の収縮率の観点から好ましい。以下、不飽和ポリエステルと付加重合性モノマーとの混合物を不飽和ポリエステル樹脂ということがある。日本ユピカ（株）、日立化成工業（株）、昭和高分子（株）、ディーエイチ・マテリアル（株）製などの市販の不飽和ポリエステル樹脂の注入成形グレードなどを用いることも可能である。

良好な混練性の確保及び低収縮化の観点から、不飽和ポリエステル樹脂の２５℃での粘度は１００〜２０００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、１００〜１０００ｍＰａ・ｓがより好ましい。

重合開始剤としては、例えば、過酸化ベンゾイル、メチルエチルケトンパーオキシド、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサノエート等を用いることができる。重合開始剤の配合量は、モールド樹脂の保存安定性が確保され、かつ、重合反応性が良好な配合範囲である０．１〜２重量％が好ましい。さらに、ナフテン酸コバルトなどの硬化促進剤を併用することもできる。

不飽和ポリエステル樹脂に添加する熱可塑性樹脂として、ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体（ＡＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）、スチレン−ブタジエン共重合体、酢酸ビニル−スチレン系ブロック共重合体、メチルメタクリレート−スチレン系ブロック共重合体などのスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート、メタクリル酸メチル−多官能メタクリレート共重合体などのアクリル系樹脂、ポリカプロラクトン、ポリジプロピレンアジペート、ポリジプロピレンイソフタレートなどを用いることができる。熱可塑性樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂と相溶しない（非相溶の）熱可塑性樹脂が好ましく、不飽和ポリエステル樹脂に非相溶のスチレン系樹脂がより好ましく、スチレン系樹脂の中でも、特に、低分子量のものが好ましい。

熱可塑性樹脂の配合量は、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して１０〜７０重量部とすることが好ましい。より好ましくは１１〜６７重量部で、最も好ましくは２５〜６７重量部である。１０〜７０重量部の範囲とすることで、混練性、流動性を備え、成形収縮が抑制された不飽和ポリエステル樹脂組成物が得られる。

不飽和ポリエステル樹脂組成物中における、不飽和ポリエステル樹脂と熱可塑性樹脂との合計配合量は１６〜２５重量％が好ましく、２１〜２５重量％がより好ましい。１６〜２５重量％の範囲であれば、混練性及び成形性が共に良好である。

無機充填剤としては、水酸化アルミニウム、アルミナ、アルミナ水和物、塩化アルミニウム水和物、酸化マグネシウム、窒化アルミニウム、シリカ、窒化ホウ素、クレー、炭酸カルシウム、タルク、酸化ビスマス水和物、などが挙げられる。これらの充填剤中、熱伝導性及び難燃性の観点から、金属水和物は必須の構成要素であり、中でも、アルミナ水和物（すなわち、水酸化アルミニウム）がより好ましい。ここで、水酸化アルミニウムとしては、例えば、下記式：
Ａｌ_２Ｏ_３・ｎＨ_２Ｏ（式中、ｎは１〜３を表わす）
で示されるアルミナ水和物等を挙げることができる。なかでも、アルミナ三水和物等が好ましい。

無機充填剤の配合量は、不飽和ポリエステル樹脂組成物中の７０〜８０重量％であることが好ましい。配合量が上記範囲であれば、不飽和ポリエステル樹脂組成物の混練性が良好である。また、無機充填材中の金属水和物の配合量は、不飽和ポリエステル樹脂と熱可塑性樹脂の合計配合量に対して２倍以上とする。このようにすることで、ＵＬ９４Ｖ−０の難燃性を確保できる。無機充填剤の比表面積は、不飽和ポリエステル樹脂などへの分散性の観点から、５ｍ^２／ｇ以下であることが好ましく、２ｍ^２／ｇ以下がより好ましい。

無機充填剤は、シランカップリング剤で表面処理してもよい。シランカップリング剤として、例えば、Ｎ−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）アミノプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。シランカップリング剤の添加量は、不飽和ポリエステル樹脂中０．１〜０．５重量％が好ましい。上記の範囲であれば、樹脂と無機充填剤との密着性が向上し、カップリング剤の過剰に起因するモールド樹脂の強度低下を抑えることができる。

本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、必要に応じて、さらにステアリン酸亜鉛などの内部離型剤、顔料、重合禁止剤、酸化防止剤、ガラス繊維などの充填剤などを含むことができる。

本発明の不飽和ポリエステル樹脂組成物は、無機充填剤及びガラス繊維を含む組成についても、一般的な混練機（羽根の形状が、双腕型、シグマ型、Ｚ型等）を用いて、均一分散することが可能である。

これに対して、モールド樹脂として、３０００ｍＰａ・ｓの高粘度のエポキシ樹脂を用いた場合、混練機を用いて混練しても、含有している無機充填剤及びガラス繊維の均一分散が困難である。分散させるために長時間混練すると、摩擦熱により硬化が始まり、モールド成形時に巻線間にモールド樹脂が入り込みにくくなる。そのため、モールド樹脂自体の熱伝導率は高くても、モールド構造体としては、巻線の温度上昇の抑制が不十分になることや、防振特性が低下することがある。

また、本発明のモールド樹脂は、金属粉などの導電性材料を含まず、絶縁性の樹脂と絶縁性の無機充填剤で構成される。このため、モールド成形時に巻線の被覆電線間に無機充填剤が入り込んだ場合でも、被覆電線の欠陥（初期のピンホールや、巻線時の傷）に起因する絶縁耐圧の低下を抑制することができ、モールド構造体全体として、高い絶縁耐圧を確保することができる。

モールド方法としては、上述の金型内に、モータなどのモールド対象物をセットした後、モールド樹脂を注入して硬化させるモールド成形法を用いることができる。モールド樹脂は、混練後２週間以内、より好ましく１週間以内に成形に供した。

以下、測定方法について説明する。

＜難燃性試験法＞
モールド樹脂の難燃性試験法は、公知のＵＬ９４規格に準拠して行った。垂直に保持した１／１６インチ厚の試料の下端に１０秒間ガスバーナーの炎を接炎させ、燃焼が３０秒以内に止まった場合、さらに１０秒間接炎させた。試験した試料ごとに、公知の判定基準に従って、ＵＬ９４Ｖ−０、Ｖ−１、Ｖ−２のいずれかにランク付けした。

＜熱伝導率の測定方法＞
調製した不飽和ポリエステル樹脂組成物を、離型処理した金型中に加熱加圧により充填し、１００〜１５０℃の恒温槽に１〜４時間保持して硬化させ、２００ｍｍ角、厚み１０ｍｍの板状成形物を得た。硬化物の熱伝導率はＪＩＳ Ａ−１４１２−２に基づき熱流計法により測定した。

＜粘度の測定方法＞
不飽和ポリエステル樹脂の２５℃における粘度は、ＢＨＩＩ形粘度計（東機産業（株）製）を用いて、回転数１０ｒｐｍの条件で測定した。

＜比表面積の測定方法＞
水酸化アルミニウムの比表面積は、窒素吸着法（ＢＥＴ法）で測定した。

＜巻線温度の測定方法＞
電磁コイルの巻線温度については、抵抗計（日置電機（株）製ディジタルハイテスタ３２２３）を用いて運転停止直後に巻線抵抗を測定し、運転時の巻線温度を抵抗法により推定した。

＜寸法安定性の評価方法＞
成形収縮率の測定には、ＪＩＳ Ｋ６９１１に規定される収縮円盤を、成形温度１５０℃、成形圧力１０ＭＰａ、成形時間３分で圧縮成形を行い、ＪＩＳ Ｋ６９１１に基づいて成形収縮率を算出した。寸法安定性は以下のように定義した。「良好」：成形収縮率０．１２％未満、「△」：同０．１２％〜０．２％、「×」：同０．２％超。

＜不飽和ポリエステル樹脂と熱可塑性樹脂との相溶性の評価＞
表１に、不飽和ポリエステル樹脂に各種熱可塑性樹脂を配合した混合物の相溶性、及び、作製された成形物の熱伝導率を示す。相溶性の判定は、不飽和ポリエステルと熱可塑性樹脂とを混ぜて攪拌した混合物について目視で評価した。判定基準は以下の通りである。

「非相溶」：不飽和ポリエステル樹脂全体に熱可塑性樹脂が微細な粒子状に均一に分散（白濁）
「相溶」：不飽和ポリエステル樹脂が熱可塑性樹脂と均一溶液形成
「一部相溶」：相溶状態と非相溶状態が混在（少し白濁）
（モールド構造体の性質）
上記不飽和ポリエステル樹脂組成物を用いて鉄芯コアに巻かれた電磁コイルをモールド成形した本発明の一実施態様のモールド構造体は、成形されたモールド樹脂の熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、難燃性がＵＬ９４Ｖ−０（厚さ１／１６ ｉｎｃｈ）を満足するため、高い放熱性と安全性を兼備する。

熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であれば、通電によりコイルが発熱した場合であっても、コイルをモールド成形したモールド構造体の巻線温度の上昇を１３０℃以下に抑えることができる。しかも、難燃性がＵＬ９４Ｖ−０であることにより、モールド樹脂の最薄部の厚さを薄くできるため、モールド構造体の小型、軽量化を達成することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面及び表を参照して説明する。以下、％表示及び部表示については、図、表中の記載も含めて、特に記載のない限り、それぞれ重量％及び重量部を表す。

（実施の形態１）
実施の形態１は、本発明のモールド構造体を、図１のモールドモータに適用したものである。

最初に、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対して熱可塑性樹脂を３０重量部配合して混練し、混合物の相溶性を評価した。

その後、不飽和ポリエステル樹脂と熱可塑性樹脂の配合比は上記のままで、不飽和ポリエステル樹脂と熱可塑性樹脂の合計配合量２１重量％、ガラス繊維７重量％、シランカップリング剤（信越化学工業（株）製ＫＢＥ−４０３）０．２重量％、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン（重合開始剤）０．４重量％、ステアリン酸亜鉛１．３重量％、重合禁止剤０．１重量％、水酸化アルミニウム７０重量％（比表面積０．９ｍ^２／ｇ）からなるモールド樹脂を調製し、上記の熱伝導率測定方法に従って、試験用サンプルを作製した。

用いた材料は以下の通り：
不飽和ポリエステル樹脂：日立化成工業（株）製、エポキシ変性ポリエステル樹脂（サンドーマＰＢ２１０）
ポリエステル樹脂：日立化成工業（株）製、ポリエステル樹脂（サンドーマＰＢ９８７）
スチレン系樹脂ａ：日立化成工業（株）製
スチレン系樹脂ｂ：日立化成工業（株）製
アクリル系樹脂ｃ：日立化成工業（株）製
アクリル系樹脂ｄ：日立化成工業（株）製
相溶性の評価結果、及び、熱伝導率の測定結果を表１に示す。

表１から、上記不飽和ポリエステル樹脂に対して非相溶のスチレン系樹脂ａとアクリル樹脂ｃは、それぞれ、相溶性のあるスチレン系樹脂ｂ及びアクリル樹脂ｄよりも熱伝導率が増加していた。特に、上記不飽和ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂ａとの混合物は、他の配合組成が同等であるにもかかわらず、高い熱伝導性を示した。

次に、表２にモールド樹脂中の不飽和ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂の合計配合量及び水酸化アルミニウムの配合量に対する成形後の樹脂の難燃性の関係を示す。

表２中、不飽和ポリエステル樹脂は日立化成工業（株）製のエポキシ変性不飽和ポリエステル樹脂であり、不飽和ポリエステル樹脂に非相溶のスチレン系樹脂ａは日立化成工業（株）製（品番なし）を用いた。不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対するスチレン系樹脂ａの配合比は３０重量部とした。水酸化アルミニウムは比表面積０．９ｍ^２／ｇの品種を用いた。「その他」２重量％の内訳は、シランカップリング剤（信越化学工業（株）製ＫＢＥ−４０３）０．２重量％、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン（重合開始剤）０．４重量％、ステアリン酸亜鉛１．３重量％、重合禁止剤０．１重量％である。

表２に示すように、無機充填剤の成分として含まれる水酸化アルミニウムの配合量が、不飽和ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂ａの合計配合量の２倍以上であるサンプルＢ、Ｃ、Ｄでは、ＵＬ９４Ｖ−０の難燃性が確保された。一方、無機充填剤の全配合量がサンプルＢ、Ｃと同じく７０重量％であるが、水酸化アルミニウムの配合量が３５重量％であり、不飽和ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂ａとの合計配合量の２１重量％に対して２倍未満のサンプルＡはＵＬ９４Ｖ−２であり、難燃性は不十分であった。

以上説明したように、本実施の形態１のモールド樹脂は、難燃剤として、ハロゲンやリンなどの、環境負荷が高いと考えられ、一部の商品で使用制限されている物質を使用することなく、難燃性ＵＬ９４Ｖ−０を確保できる。すなわち、モールド樹脂に、不飽和ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂の合計配合量の２倍以上の水酸化アルミニウムを配合することで、環境負荷が高いと考えられる物質を含有することなく、難燃性ＵＬ９４Ｖ−０を確保できて、モールドモータの小型化が可能となる。

次に、表３に、不飽和ポリエステル樹脂組成物中の、不飽和ポリエステル樹脂に対するスチレン系樹脂の配合量と、寸法安定性及び熱伝導率の関係を示す。

用いたモールド樹脂は、不飽和ポリエステル樹脂（日立化成工業（株）製、サンドーマＰＢ２１０）とスチレン系樹脂ａ（日立化成工業（株）製（品番なし））の合計配合量が１８〜２１重量％、水酸化アルミニウム７０〜８０重量％（比表面積０．９ｍ^２／ｇ）、ガラス繊維０または７重量％、その他２重量％［シランカップリング剤（信越化学工業（株）製ＫＢＥ−４０３）０．２重量％、１，１−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）シクロヘキサン（重合開始剤）０．４重量％、ステアリン酸亜鉛１．３重量％、重合禁止剤０．１重量％］である。

表３に示すように、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対するスチレン系樹脂ａの配合量が１１重量部であるサンプルＥは、不飽和ポリエステル樹脂と非相溶のスチレン系樹脂ａの配合量が少ないため、寸法安定性がやや不十分であった。一方、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対するスチレン系樹脂ａの配合量が８０重量部であるサンプルＩは、スチレン系樹脂ａの配合量が過多であることにより熱伝導性が不十分であった。これに対し、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対するスチレン系樹脂ａの配合量が１１重量部超〜８０重量部未満の範囲にあるサンプルＦ〜Ｈは寸法安定性が良好で、熱伝導率も１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上と高く、混練性・成形性も良好であった。また、表２、表３から、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対する、非相溶のスチレン系樹脂ａの配合量が２５重量部〜６７重量部の範囲であり、無機充填剤の配合量７０〜８０重量％の範囲で、かつ、水酸化アルミニウムの配合量が不飽和ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂ａの配合量の２倍以上の時には、寸法安定性、熱伝導率及び難燃性のすべてで良好な性能が得られることが示された。

また、図２は、モールド樹脂３以外は全て同一構成からなる図１の小型空調モータにおいて、熱伝導率の異なるモールド樹脂を用いて同一形状に成形してモールドモータを作製し、作製されたモールドモータを同一条件で駆動した場合の巻線温度とモールド樹脂３の熱伝導率の関係を示したグラフである。モールド樹脂３の熱伝導率を高くすることで、巻線２で発生する熱がより効果的に外部に放出されるため、巻線２の温度上昇及びモータ各部の温度上昇を抑制することができた。具体的には、熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であれば、巻線温度を１２５℃以下に維持することができた。このように巻線温度が低下することで、モータ基板の実装部品の温度が下がり、その効果として、実装部品の接合に使用されている、はんだ接合部の耐久性（耐クラック性）が向上する。その結果、故障の少ないモールドモータを提供することができる。

以上、実施の形態１により、具体的に説明したように、モールド樹脂中に７０〜８０重量％含まれる無機充填剤中の水酸化アルミニウムの配合量を、不飽和ポリエステル樹脂とスチレン系樹脂の合計配合量の２倍以上とすることで、ＵＬ９４Ｖ−０の難燃性が確保できた。また、不飽和ポリエステル樹脂１００重量部に対するスチレン系樹脂の配合量を１１〜６７重量部の範囲にすることで、モールド樹脂の寸法安定性及び熱伝導率がともに向上した。

すなわち、本発明の実施の形態１のモールド樹脂は、熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、ＵＬ規格９４Ｖ−０（厚さ１／１６ ｉｎｃｈ）の難燃性を示した。該モールド樹脂を用いてモータをモールド成形することにより、モールド樹脂最薄部１０の厚さを薄くすることができて、モータの小型化及び難燃性ＵＬ９４Ｖ−０の両立が可能となった。本発明により、駆動回路４の電子部品の耐久性の向上を含めて、モールドモータの小型・軽量化と信頼性の向上及び安全性の向上が可能となった。

本発明の利用分野は、チョークコイルなどのインダクタ、フライバックトランスなどの高圧トランス、各種モータなど鉄芯コアに巻かれた電磁コイルを備える装置のモールド成形するモールド構造体に用いられるもので、小型化、高出力化が望まれるモータに、特に好ましく利用できる。

１ 鉄芯コア
２ 巻線
３ モールド樹脂
４ 駆動回路
５ａ，５ｂ 軸受
６ ロータ
７ 永久磁石
８ シャフト
９ ブラケット
１０ モールド樹脂最薄部

Claims (6)

1. 鉄芯コアに巻かれた電磁コイルをモールド樹脂でモールド成形したモールド構造体において、前記モールド樹脂が、少なくとも熱硬化性樹脂、前記熱硬化性樹脂と非相溶の熱可塑性樹脂、及び金属水和物を含む無機充填剤から構成され、かつ熱伝導率が１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上で、ＵＬ９４Ｖ−０の難燃性を有することを特徴とするモールド構造体。
2. 前記熱硬化性樹脂が不飽和ポリエステル樹脂であり、前記金属水和物の配合量が前記不飽和ポリエステル樹脂及び前記熱可塑性樹脂の合計配合量の２倍以上であることを特徴とする、請求項１に記載のモールド構造体。
3. 前記熱可塑性樹脂がスチレン系樹脂であり、前記スチレン系樹脂が不飽和ポリエステル樹脂に対して非相溶であることを特徴とする、請求項１に記載のモールド構造体。
4. 前記モールド樹脂中の前記熱硬化性樹脂１００重量部に対する前記非相溶の熱可塑性樹脂の配合量が１１重量部超、６７重量部以下であることを特徴とする、請求項１に記載のモールド構造体。
5. 前記モールド樹脂中に前記無機充填剤を７０〜８０重量％含有することを特徴とする、請求項１に記載のモールド構造体。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載のモールド構造体を有することを特徴とする、モールド成形されたモータ。

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