TW201351847A - 用於馬達之捲軸 - Google Patents

Abstract

一種用於馬達之捲軸，其具有：捲軸本體部，其係使捲線回捲；凸緣部，其係一體地設置於其兩端部，其特徵為：該捲軸係由樹脂成型體及絕緣紙所構成，該樹脂成型體係使用具有醯胺鍵之聚合物所成形，該絕緣紙係包含由芳族聚胺纖條體與芳族聚胺短纖維所構成之芳族聚胺紙，且該樹脂成型體表面與該芳族聚胺紙為直接黏結。此用於馬達之捲軸，可耐受馬達發電機等之高效率化、大輸出化。

Description

用於馬達之捲軸

本發明係關於用於馬達之捲軸，進一步詳言之，係一種用於馬達之捲軸，其例如在混合動力車(hybrid car)或電動汽車等之構成馬達發電機(motor generator)之馬達定子(motor stator)等中，在使捲線(winding wire)回捲之狀態下，嵌入磁心捲線等之芯材者。

在混合動力車或電動汽車，搭載有選擇地作用為電動馬達及發電機的馬達發電機。此等馬達發電機，例如具備：圓柱狀轉子，其係固定於支持軸心周圍為可旋轉的輸出軸；馬達定子，其相對於該轉子之外周面，具有隔開預定間隙的內周面；馬達外殼，其係容置該馬達定子。

構成此種馬達發電機之馬達定子，一般係由芯材與捲線所構成，為了使該芯材及捲線之間絕緣，則將捲線回捲於用於馬達之捲軸，並使該捲線所回捲的捲軸嵌入芯材。

先前，以此種用於馬達之捲軸而言，例如已有提出如專利文獻1或專利文獻2般之專利申請案，此種先前之用於馬達之捲軸，一般由合成樹脂所構成，例如只要是集中繞組定子(concentrated winding stator)之情形，則可使用聚苯硫等。

但是，在以此種合成樹脂構成捲軸之情形，該捲軸之厚度，0.6mm左右被視為下限，未必能充分的對應近年來馬達發電機等之日益高效 率化、大輸出化及小型化。

在此種狀況下，關於小型化，係提供一種用於馬達之捲軸，其捲軸本體部及凸緣部(flange)由絕緣紙所構成，且由該絕緣紙所構成之捲軸本體部及凸緣部之至少與捲線接觸之面，係以芳香族聚醯胺纖維所構成(專利文獻3)。在此技術，係使用絕緣紙，其包含在基材內外兩側，經由黏結劑(10)、(10)，設置包含芳香族聚醯胺纖維之抗熱片(9)、(9)的構成，以黏結劑而言，係使用熱硬化性樹脂組成物，其含有丙烯酸系黏結劑或環氧樹脂成分、酚樹脂成分、丙烯酸樹脂成分及咪唑系硬化劑成分。

在要求高效率及大輸出之用於馬達之捲軸，吾人認為需同時滿足下列四項特性1)要薄(低厚度)；2)要防止捲線與芯材之接地故障(earth fault)(高抗電壓、抗部分放電)；3)要可耐受捲線之發熱(抗熱性)；及4)要具有機械強度

尤其是低厚度，若為薄，從而吾人認為在可增量捲線，並增加線積率，可行大輸出化之意義上，極為重要。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2005-102454號公報

[專利文獻2]日本特開2002-142399號公報

[專利文獻3]日本特開2008-263704號公報

本發明之目的係提供一種用於馬達之捲軸，其可耐受馬達發電機等之高效率化、大輸出化。

本發明人等，鑑於此等狀況，為要開發出可耐受馬達發電機等之高效率化、大輸出化之用於馬達之捲軸，經戮力進行研討，結果而完成本發明。

在第一態樣，本發明係提供一種用於馬達之捲軸，其具有：捲軸本體部，其係使捲線回捲；凸緣部，其係一體地設置於該兩端部，其特徵為：該捲軸係由樹脂成型體及絕緣紙所構成，其中該樹脂成型體係使用具有醯胺鍵結之聚合物所成形，該絕緣紙係含有由芳族聚胺(aramid)纖條體及芳族聚胺短纖維所構成之芳族聚胺紙，且該樹脂成型體表面及該芳族聚胺紙為直接黏結。

在第二態樣，本發明係提供第一態樣之用於馬達之捲軸，其中在與樹脂成型體接觸之面之絕緣紙上，浸染有形成樹脂成型體的樹脂。

在第三態樣，本發明係提供第一態樣或第二態樣之用於馬達之捲軸，其中在樹脂成型體上有捲線之定位用之溝。

在第四態樣，本發明係提供第一至第三態樣中任一態樣之用於馬達之捲軸之製造方法，其特徵為在將樹脂成型體成型時，同時進行與絕緣紙之黏結。

在第五態樣，本發明係提供一種馬達，其特徵為使用定子，其係組裝芯材於第一至第三態樣中任一態樣之用於馬達之捲軸，並將捲線 回捲於用於馬達之捲軸。

在第六態樣，本發明係提供一種馬達發電機，其特徵為使用定子，其係組裝芯材於第一至第三態樣中任一態樣之用於馬達之捲軸，並回捲捲線於用於馬達之捲軸。

在第七態樣，本發明係提供一種發電機，其特徵為使用定子，其係組裝芯材於第一至第三態樣中任一態樣之用於馬達之捲軸，並回捲捲線於用於馬達之捲軸。

1‧‧‧捲軸凸緣部

2‧‧‧捲軸凸緣部

3‧‧‧捲線之定位用溝

4‧‧‧將捲軸嵌入定子芯時用以組裝之凸突起

5‧‧‧將捲軸嵌入定子芯時用以組裝之凹突起

第一圖係一實施形態之用於馬達之捲軸之斜視圖。

第二圖係表示另一態樣，其顯示與成對的用於馬達之捲軸組合時(在中央容納定子芯)之實施型態。

第三圖係構成捲軸之被折彎的絕緣紙之斜視圖。

第四圖係構成捲軸之樹脂成型體之斜視圖。

(絕緣紙)

在本發明中，絕緣紙係指至少單側之面，係由芳族聚胺纖條體及芳族聚胺短纖維所構成之芳族聚胺紙之意，芳族聚胺紙本身或者含有芳族聚胺紙之積層片與此相當。

(芳族聚胺)

在本發明，芳族聚胺係指醯胺鍵之60%以上直接鍵結於芳香環的線狀高分子化合物(芳香族聚醯胺)之意。以此種芳族聚胺而言，可列舉例如聚間伸苯基異酞醯胺及其共聚物、聚對伸苯對酞醯胺及其共聚物、聚(對 伸苯基)-共聚(3,4’-二苯醚)對酞醯胺等。該等芳族聚胺，可根據例如使用了異酞酸氯化物及間苯二胺的先前已知之界面聚合法、溶液聚合法等而進行工業上製造，且以市售品取得，但並非限定於此。在該等之芳族聚胺之中，以聚間伸苯基異酞醯胺，其具備良好的成型加工性、熱黏結性、難燃性、抗熱性等特性之點，可適當使用。

(芳族聚胺纖條體)

在本發明，芳族聚胺纖條體係指具有抄紙性之薄膜狀芳族聚胺微粒，亦稱為芳族聚胺紙漿(參照日本特公昭35-11851號公報、日本特公昭37-5732號公報等)。

芳族聚胺纖條體與通常的木材紙漿相同，廣為所知係實施分解(disintegration)、打漿處理，並使用作為抄紙原料，可基於保持適於抄紙的品質之目的，實施所謂打漿處理。該打漿處理可藉由碟形磨漿機(disc refiner)、打漿機(beater)、可獲致其他機械式切斷作用的抄紙原料處理機器而實施。在此之操作，纖條體之形態變化，可以日本工業規格P8121規定之游離度(freeness)試驗方法(打漿度)加以監視。在本發明，實施打漿處理後芳族聚胺纖條體之游離度，較佳為在10cm³至300cm³之範圍內。在較該範圍更大的游離度之纖條體，會有使由該等所成形之多熱性電絕緣片材料之強度降低之可能性。一方面，若欲獲得較10cm³為小的游離度，則投入之機械動力之利用效率減小，換句話說，通常為每單位時間之處理量變少，進一步地，由於纖條體之微細化過度進行，故易招致黏著劑功能之降低。因此，如此方式即使欲獲得較10cm³為小的游離度，也無法確認特別的優點。

(芳族聚胺短纖維)

芳族聚胺短纖維，係切斷將芳族聚胺作為材料之纖維之物，以此種纖維而言，可例舉例如以帝人股份有限公司之「Teijin Conex(註冊商標)」、杜邦公司之「Nomex(註冊商標)」等之商品名取得之物，但並非限定於該等。

芳族聚胺短纖維之長度，一般可自1mm以上小於50mm，較佳為2至10mm之範圍內選擇。短纖維長度較1mm小時，薄片材料之力學特性降低，另一方面，50mm以上之物，在以濕式法之芳族聚胺紙之製造時，容易發生「糾結(entanglement)」、「結束(bundling)」等之易於造成缺陷之原因。

(芳族聚胺紙)

在本發明，芳族聚胺紙係指主要由前述芳族聚胺纖條體及芳族聚胺短纖維所構成之薄片狀物，一般具有20μm至1000μm，較佳為具有25至200μm之範圍內之厚度。進一步，芳族聚胺紙一般具有10g/m²至1000g/m²，較佳為具有15至200g/m²範圍內之基重。尤其是，較佳為芳族聚胺纖條體/芳族聚胺短纖維=30/70至70/30(重量比)。

芳族聚胺紙，一般可根據將前述的芳族聚胺纖條體與芳族聚胺短纖維混合後予以薄片化之方法來製造。具體言之，例如將上述芳族聚胺纖條體及芳族聚胺短纖維予以乾式摻合後，利用氣流形成薄片之方法，將芳族聚胺纖條體及芳族聚胺短纖維在液體介質中予以分散混合後，排出至液體透過性之支持體，例如網或帶上，予以薄片化，除去液體，予以乾燥之方法等，較佳為選擇在該等中使用水作為介質之所謂濕式抄製法。

在濕式抄製法，係將至少含有芳族聚胺纖條體、芳族聚胺短 纖維之單一或混合物之水性漿液，輸送液至抄紙機，予以分散後，藉由脫水、擠壓水(Water-squeezing)及乾燥操作，而捲繞作為薄片之方法為一般。以抄紙機而言，可利用長網抄紙機、圓網抄紙機、傾斜型抄紙機及組合該等的組合抄紙機等。在以組合抄紙機之製造之情形，藉由將調配比率不同之漿液進行薄片成形，合而為一，則可獲得由複數層紙層所構成之複合體片。在抄製時可依照需要使用分散性提高劑、消泡劑、紙力增強劑等之添加劑。

如上述方式所得之芳族聚胺紙，係藉由在一對輥間，以高溫高壓進行熱壓，而可提高密度、機械強度。熱壓之條件，例如在使用金屬製輥之情形，可例示溫度100至400℃、線壓50至400kg/cm之範圍內，但並非限定於該等。在熱壓時，亦可積層複數層芳族聚胺紙。上述熱壓加工亦可以任意之順序進行複數次。

在本發明中之絕緣紙，其包含由與該絕緣紙之樹脂成型體黏結之側之面的芳族聚胺纖條體及芳族聚胺短纖維所構成之芳族聚胺紙，該絕緣紙係指，除了該芳族聚胺紙單體之外，可列舉聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚醯亞胺、聚四氟乙烯、聚伸苯硫醚、聚醯胺、半芳香族聚醯胺、苯氧基等之聚合物或者該等聚合物之混合物(blend)、合金等之薄膜與芳族聚胺紙積層，並以黏結劑等黏結的薄片。在此，以使用之黏結劑而言，為了積層芳族聚胺紙，可任意使用該技術領域所通常使用之適合的黏結劑，可列舉例如環氧類、丙烯酸類、酚類、聚烏拉坦類、矽類、聚酯類、醯胺類等之黏結劑，但並無限定於該等黏結劑。以較佳之前述芳族聚胺紙之積層物的黏結組成物而言，可例舉[丙烯酸類、矽類、聚烏拉坦類、 聚酯類、環氧類]。又，在與上述薄膜之黏結劑所致積層之情形，薄膜為延伸狀態是大部分之情形，係以其後所述捲軸製作時之熔融射出成型法，製造本發明之用於馬達之捲軸之情形，因易於產生收縮所致積層片之變形，故較佳為使用：預先將使上述聚合物經熔融製膜的薄膜與上述芳族聚胺紙疊合，予以加熱加壓，並將聚合物熔融浸染於芳族聚胺紙中之方法；將聚合物之抄製物(網狀物)與芳族聚胺紙予以抄合，或予以疊合，進行加熱加壓，在芳族聚胺紙中使樹脂熔融浸染之方法；在芳族聚胺紙上將樹脂熔融擠壓，予以熱熔融之方法等。

積層之層數可依照積層物之用途、目的而適宜選擇，不過至少單方之表層為芳族聚胺紙之層時，由於滑動性良好，故在馬達，例如馬達定子之芯材及捲線之間，亦即具有在設置於芯材之凹槽(slot)之間，成為易於***上述般之捲軸的效果較佳。可列舉例如在如日本特開2006-321183所記載，由芳香族聚醯胺樹脂及含環氧基苯氧基樹脂所構成，該芳香族聚醯胺樹脂係在芳族聚胺紙上，將樹脂熔融擠壓，予以熱熔融之方法所製作，而含環氧基苯氧基樹脂係分子內具有環氧基者，該含環氧基苯氧基樹脂之比率為30至50質量%之聚合物及芳族聚胺紙之2層積層片；芳族聚胺紙與該聚合物與芳族聚胺紙之3層積層片，但無限定於該等。

積層物之厚度，可依積層物之用途及目的而適宜選擇，在折彎、捲繞等之加工性上若無問題，則可選擇任意之厚度。一般而言，由加工性之觀點觀之，較佳為50μm至1000μm(特佳為70至200μm)範圍內之厚度之物，而並非限定於此。

(樹脂成型體)

在本發明，樹脂成型體係表示含有醯胺鍵之聚醯胺6、聚醯胺66、聚醯胺612、聚醯胺11、聚醯胺12、共聚聚醯胺、聚醯胺MXD6、聚醯胺46、甲氧基甲基化聚醯胺、半芳香族聚醯胺等之聚合物；或者日本特開2006-321951所示，藉由將含有聚醯胺樹脂組成物之聚合物或者該等混合物；或該聚合物及玻璃纖維等無機物之混合物，在熔融之狀態，***所期望之鑄模，冷卻後自鑄模卸下的熔融射出成型法，而製作的成型體。尤其是半芳香族聚醯胺與玻璃纖維之混合物的成型體，因抗熱性高故佳。作為此種混合物之例，可列舉杜邦公司之Zytel(註冊商標)HTN51G、52G等，不過並非限定於該等。

藉由在使樹脂成型體與捲線接觸之部分，使捲線之定位用之溝成型，而使捲線之位置穩定，可進行精度高的整列捲繞，具有提高馬達發電機等之效率的效果，較佳。

(用於馬達之捲軸之製造方法)

藉由在上述鑄模內預先配置該絕緣紙，以使至少一部分與熔融的聚合物接觸，而使熔融的聚合物浸染於絕緣紙之至少表面之部分，藉此，而可製作使樹脂成型體之部分及絕緣紙黏結的用於馬達之捲軸，亦無必要使用黏結劑，因在樹脂成型體製作時可同時黏結，故可適當地實施。

茲就本發明，列舉實施例加以說明。此外，該等之實施例，係舉例用以說明本發明之內容之物，並非對本發明之內容有任何限定。

[實施例] (參考例) (原料調製)

使用日本特開昭52-15621號公報記載之定子與轉子之組合所構成之紙漿微粒之製造裝置(濕式沈澱機)，來製造聚間伸苯基異酞醯胺之纖條體。使其以分解機(disintegrator)、打漿機處理，將長度加權平均纖維長調節為0.9mm。所得之芳族聚胺纖條體之游離度為90cm³。

一方面，將杜邦公司製甲基芳族聚胺纖維(Nomex(註冊商標)、單絲纖度2丹尼)，切斷成長度6mm(以下記載為「芳族聚胺短纖維」)。

(絕緣紙之製造)

將已調製的芳族聚胺纖條體及芳族聚胺短纖維在各自之水中分散，製成漿液。將該等漿液混合，以使纖條體及芳族聚胺短纖維成為1/1之調配比率(重量比)，以Tappi式手工抄紙機(剖面積625cm²)製作薄片狀物。接著，將此以金屬製砑光輥(calendar roll)，於溫度330℃、線壓300kg/cm進行熱壓加工，獲得表1之實施例1及2所示芳族聚胺紙。

又，以日本特開2006-321183號公報記載之方法，使用含有50重量%該芳族聚胺紙與含環氧基苯氧基樹脂之半芳香族聚醯胺樹脂組成物，獲得表1中實施例3及4所示積層片，其含有芳族聚胺紙，其係由配置芳族聚胺紙於外側的芳族聚胺紙/樹脂組成物/芳族聚胺紙之3層結構所構成。

又，以黏結劑貼合芳族聚胺紙與東麗公司製聚對苯二甲酸乙二酯薄膜(S28#16、厚度16μm)，獲得表1中實施例5及6所示積層片，其包含芳族聚胺紙，其係由配置芳族聚胺紙於外側之芳族聚胺紙/聚對苯二甲酸乙二酯薄膜/芳族聚胺紙之3層結構所構成。

(實施例) (用於馬達之捲軸之製造)

使用在參考例製造的絕緣紙、與作為聚合物之杜邦公司製半芳香族聚醯胺(Zytel(註冊商標)HTN51G35G35EF)，以表1所示條件實施挿入成型，獲得第一圖所示用於馬達之捲軸。亦即，在相當於用於馬達之捲軸成形用鑄模內捲軸本體部之兩側端面的部分，預先置入參考例製造的絕緣紙，在此導入杜邦公司製半芳香族聚醯胺，以熔融射出成型法予以射出成型，獲得捲軸本體部(第四圖所示)，其係樹脂成型體及絕緣紙為一體成型而成；使熔融的聚合物浸染於絕緣紙之至少表面之部分，並直接黏結於樹脂成型體之表面，而獲得第一圖所示用於馬達之捲軸。如此所得之用於馬達之捲軸之主要特性值係以下述方法評價。結果如表1所示。

(測定方法)

(1)基重、厚度之測定

按照JIS C2300-2實施。

(2)密度之計算

以基重÷厚度計算。

(3)黏結性

以目視觀察絕緣紙與樹脂成型體之黏結部分，在黏結部分無皺摺(絕緣紙之***)之物判斷為「良好」，有皺摺之物判斷為「不良」。

(4)絕緣紙部分之外觀

以目視判定絕緣紙之部分之成型時因熱所致翹曲之程度。

由表1之結果可知，實施例之用於馬達之捲軸，因捲軸本體部係由絕緣紙所構成，故厚度小(最大厚度135至140μm)，可期待捲線之高線積化所致高效率化，因絕緣紙及樹脂間之黏結亦為充分，故絕緣破壞電壓亦充分地高，進一步吾人考慮因使用的芳族聚胺紙與聚合物之抗熱性高，故亦可充分耐受捲線之發熱，故吾人可知作為可耐受馬達發電機等之高效率化、大輸出化的用於馬達之捲軸極為有用。

(比較例) (用於馬達之捲軸之製造)

使用作為上述絕緣紙與聚合物之Polyplastics社公司製聚伸苯硫醚(Fortron(註冊商標)1140A64)，在表2所示條件，與實施例同樣地實施挿入成型，獲得用於馬達之捲軸。如此所得之用於馬達之捲軸之主要特性值與實施例1同樣地評價。結果如表2所示。

由表2之結果可知，比較例之用於馬達之捲軸，在絕緣紙上無樹脂浸染之部分，以目視可確認在絕緣紙與樹脂成型體之間有間隙之部分。吾人考慮此係在使用於馬達等時，因部分放電發生、或間隙之部分變厚，故招致捲線之線積率減少所致效率之降低、嵌入芯時之障礙之原因等，故以可耐受馬達發電機等之高效率化、大輸出化之用於馬達之捲軸而言，並不適合。

1‧‧‧捲軸凸緣部

2‧‧‧捲軸凸緣部

3‧‧‧捲線之定位用溝

Claims (7)

1. 一種用於馬達之捲軸，其具有：捲軸本體部，其係使捲線回捲；及凸緣部，其係一體地設置於其兩端部，其特徵為該捲軸係由樹脂成型體及絕緣紙所構成，該樹脂成型體係使用具有醯胺鍵之聚合物所成形，該絕緣紙包含由芳族聚胺纖條體及芳族聚胺短纖維所構成之芳族聚胺紙，且該樹脂成型體表面與該芳族聚胺紙為直接黏結。
2. 如申請專利範圍第1項之用於馬達之捲軸，其中在與該樹脂成型體接觸之面之絕緣紙上，浸染形成樹脂成型體之樹脂。
3. 如申請專利範圍第1或2項之用於馬達之捲軸，其係在該樹脂成型體設置捲線之定位用溝。
4. 一種如申請專利範圍第1至3項中任一項之用於馬達之捲軸之製造方法，其特徵為在將樹脂成型體成型時，係同時進行與絕緣紙之黏結。
5. 一種馬達，其特徵為使用定子，其係組裝芯材於如申請專利範圍第1至3項中任一項之用於馬達之捲軸，並將捲線回捲於該用於馬達之捲軸。
6. 一種馬達發電機，其特徵為使用定子，其係組裝芯材於如申請專利範圍第1至3項中任一項之用於馬達之捲軸，並將捲線回捲於該用於馬達之捲軸。
7. 一種發電機，其特徵為使用定子，其係組裝芯材於如申請專利範圍第1至3項中任一項之用於馬達之捲軸，並將捲線回捲於該用於馬達之捲軸。