JP4265017B2

JP4265017B2 - 整流子用フェノール樹脂成形材料及び製造方法

Info

Publication number: JP4265017B2
Application number: JP01706399A
Authority: JP
Inventors: 晃上野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2019-01-26
Also published as: JP2000212386A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動モーターの整流子（コンミテータ）を成形するために用いられるフェノール樹脂成形材料及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電動モーターの整流子は、銅セグメント１とシリカ等の絶縁物２とを交互に配置して成形金型内にリング状にセットし、この内側に樹脂成形材料を射出成形して、銅セグメント１と絶縁物２とを樹脂成形品３で一体化することによって、図１に示すように形成されている。樹脂成形品３の中央にはシャフトを圧入する孔４が設けてある。ここで、樹脂成形品３を成形する成形材料としては、耐熱性や強度の面からフェノール樹脂成形材料を用いるのが一般的である。
【０００３】
そして、整流子は電動モーターの中心部に位置しており、直流電流が連続的に流れ、使用温度は１００℃以上になる。特に電動モーターが設置される場所が高温であるとその場合には使用温度は２００℃以上にもなる。また整流子は４００００ｒｐｍ以上の高速で回転するため、銅セグメント１とブラシの間でアークが発生し、発熱する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように整流子に高温や発熱が作用すると、銅セグメント１を固定・絶縁している樹脂成形品３の強度が低下し、遠心力で剥離する力が作用している銅セグメント１を抑えきれなって、整流子はばらばらに破壊されてしまうおそれがある。また、整流子が長時間、高湿にさらされると、樹脂成形品３が吸湿して強度低下が起こり、この破壊が一層発生し易くなるものであった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、回転強度が高く、特に高温時や吸湿時においても回転強度が高い整流子を成形することができる整流子用フェノール樹脂成形材料及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る整流子用フェノール樹脂成形材料は、重量平均分子量を数平均分子量で割った数値が１．１５以下であるノボラック型フェノール樹脂を有機主成分とし、有機主成分以外の樹脂のポリエチレングリコールを有機充填材として含有すると共に無機充填材を含有して成ることを特徴とするものである。
【０００８】
また請求項２の発明は、上記無機充填材がガラス繊維と鉱物の少なくとも一方であることを特徴とするものである。
【０００９】
また請求項３の発明は、上記鉱物が、石膏、カオリンから選ばれるものであることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項４に係る整流子用フェノール樹脂成形材料の製造方法は、上記の請求項１乃至３のいずれかに記載の各材料をロールによって加熱・混練することを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
本発明において有機主成分の樹脂としてはノボラック型フェノール樹脂を用いるものであり、このノボラック型フェノール樹脂として重量平均分子量を数平均分子量で割った数値が１．１５以下のものを使用するものである。このように有機主成分として重量平均分子量を数平均分子量で割った数値が１．１５以下のノボラック型フェノール樹脂を用いることによって、整流子を成形する際に成形材料の均一な溶融状態を得ることができ、整流子の回転強度を向上させることができるものである。すなわち、重量平均分子量を数平均分子量で割った数値が１．１５以下のノボラック型フェノール樹脂は分子量がかなり一定であると考えられるので、溶融粘度も一定であり、この結果、均一な溶融状態を得ることができるのである。重量平均分子量を数平均分子量で割った数値の下限は特に設定されないが、実用的には下限は１．０５程度である。またこのノボラック型フェノール樹脂の重量平均分子量は２３００〜２８００の範囲、数平均分子量は２０００〜２６００の範囲であることが望ましい。
【００１３】
本発明において有機充填材として含有される有機主成分以外の樹脂としては、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）とポリエチレングリコール（ＰＥＧ）のうち少なくとも一方を用いるのが好ましい。有機充填材としてＮＢＲを用いることによって、整流子を成形する際に成形材料の均一な溶融状態を得ることができ、整流子の回転強度を向上させることができるものである。また有機充填材料としてＰＥＧを用いることによって、整流子を成形する際の成形材料の溶融粘度が低くなり、より均一な溶融状態を得ることができ、整流子の回転強度を向上させることができるものである。
【００１４】
本発明において無機充填材としては、ガラス繊維と鉱物の少なくとも一方を用いるのが好ましい。無機充填材としてこのようにガラス繊維や鉱物を用いることによって、熱変形温度の高い成形品を得ることができ、整流子の高温時での回転強度を向上させることができるものである。またこの鉱物としては、石膏とカオリンの少なくとも一方を用いるのが好ましい。このように石膏やカオリンを無機充填材として配合すると、成形品の吸湿率を低下させることができ、整流子の吸湿後の回転強度を向上させることができるものである。
【００１５】
そして上記の有機主成分としてノボラック型フェノール樹脂、有機充填材、無機充填材、さらに必要に応じて離型剤、増量剤、顔料などを配合し、これを加熱混練して反応させることによって、本発明に係る整流子成形用フェノール樹脂成形材料を得ることができるものである。このとき、この加熱、混練、反応は、ロールによって行なうのが好ましく、材料の混練や分散を均一に行なうことができ、整流子の回転強度を向上させることができるものである。このロールによる混練の条件は、特に限定されるものではないが、温度９０〜１４０℃、時間２〜５分の範囲が好ましい。また各材料の配合割合は、特に制限されるものではないが、有機主成分としてのノボラック型フェノール樹脂を２５〜３５重量％、有機充填材を４〜１０％、無機充填材を５０〜６５％の範囲に設定するのが好ましい。
【００１６】
【実施例】
次に本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００１７】
表１の実施例１、参考例１〜４、比較例１の材料を２軸のロールで加熱・混練し、この混練品を粉砕機で粉砕造粒することによって、整流子成形用フェノール樹脂成形材料を得た。このとき、ロール混練は、ロールの表面温度１００〜１３０℃、混練時間３分の条件で行なった。
【００１８】
また表１の比較例２の材料をボールミルにより１時間混合して混合粉末を調製した後、これを１軸混練押出機で温度８０〜１００℃の条件で混練押し出し、この混練品を粉砕機で粉砕造粒することによって、整流子成形用フェノール樹脂成形材料を得た。
【００１９】
ここで表１において、ノボラック型フェノール樹脂として、住友ケミカル（株）製「ＳＫＲ−Ｈ−１７」（重量平均分子量Ｍｗ：２４００、数平均分子量Ｍｎ：２２００、Ｍｗ／Ｍｎ：１．１）、松下電工（株）製「ＰＡＲ」（重量平均分子量Ｍｗ：２４５０、数平均分子量Ｍｎ：２０５０、Ｍｗ／Ｍｎ：１．２）を用いた。また、ＮＢＲはゼオン・ケミカル・インコーポレイテッド製「ハイカ１４１１」を、ＰＥＧは三洋化成工業（株）製「ＰＥＧ６０００Ｐ」を、ガラス繊維は日本電気硝子（株）製「ＲＥＳ０３」（平均直径８μｍ、平均長さ１．８ｍｍ）を、石膏は睦化学（株）製「Ａ級睦石膏」を、カオリンはストーン・コンテナー・コーポレーション製「ＥＰＫカオリン」を、タルクは竹原化学工業（株）製「ＴＴタルク」を用いた。尚、表１の各実施例や各比較例には、さらに、離型剤（ステアリン酸：堺化学工業（株）製「ＳＺ−Ｐ」）、増量剤（水酸化カルシウム：昭和電工（株）製「Ｈ３２」）、顔料（カーボン：三菱化成（株）製「＃４５」）が合計５重量部配合してある。
【００２０】
【表１】

【００２１】
上記のようにして得た実施例１、参考例１〜４、比較例１〜２の成形材料をタブレット化し、プレヒートをかけた後、トランスファー成形金型で成形温度１７５±５℃、硬化時間１５０秒の条件で成形し、図１のような直径３３ｍｍ、内径２３ｍｍ、高さ３０ｍｍのリング形の整流子成形品を得た。この整流子成形品の孔にシャフトを取り付けて回転させ、回転数を１０００ｒｐｍ／１０秒の割合で増加させて回転強度の試験を行ない、破壊が発生したときの回転数を回転強度とみなし、常温回転破壊強度、熱時回転破壊強度、吸湿後回転破壊強度をそれぞれ測定した。常温回転破壊強度とは、室温雰囲気で試験を行なったときの回転強度、熱時回転破壊強度とは、雰囲気が２５０℃の中に整流子成形品を１０分間放置した後、２５０℃を保ちながら試験を行なったときの回転強度、吸湿後回転破壊強度とは、整流子成形品を温度８０℃、湿度８０％ＲＨの雰囲気中に２５０時間放置した後、試験を行なったときの回転強度である。これらの結果を表２に示す。
【００２２】
【表２】

【００２３】
表２にみられるように各実施例のものは、常温、熱時、吸湿後のいずれにおいても回転強度が高いものであった。
【００２４】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１に係る整流子用フェノール樹脂成形材料は、重量平均分子量を数平均分子量で割った数値が１．１５以下であるノボラック型フェノール樹脂を有機主成分とし、有機主成分以外の樹脂を有機充填材として含有すると共に無機充填材を含有するので、有機主成分として重量平均分子量を数平均分子量で割った数値が１．１５以下のノボラック型フェノール樹脂を用いることによって、整流子を成形する際に成形材料の均一な溶融状態を得ることができ、整流子の回転強度を向上させることができるものである。
【００２５】
また有機充填材料としてポリエチレングリコールを用いることによって、整流子を成形する際の成形材料の溶融粘度が低くなり、より均一な溶融状態を得ることができ、整流子の回転強度を向上させることができるものである。
【００２６】
また請求項２の発明は、上記無機充填材がガラス繊維と鉱物の少なくとも一方であるので、熱変形温度の高い成形品を得ることができ、整流子の高温時での回転強度を向上させることができるものである。
【００２７】
また請求項３の発明は、上記鉱物が、石膏、カオリンから選ばれるものであるので、成形品の吸湿率を低下させることができ、整流子の吸湿後の回転強度を向上させることができるものである。
【００２８】
本発明の請求項４に係る整流子用フェノール樹脂成形材料の製造方法は、上記の請求項１乃至３のいずれかに記載の各材料をロールによって加熱・混練するようにしたので、材料の混練や分散を均一に行なうことができ、整流子の回転強度を向上させることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】整流子の一例を示すものであり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１銅セグメント
２絶縁板
３樹脂成形品
４孔

Claims

重量平均分子量を数平均分子量で割った数値が１．１５以下であるノボラック型フェノール樹脂を有機主成分とし、有機主成分以外の樹脂のポリエチレングリコールを有機充填材として含有すると共に無機充填材を含有して成ることを特徴とする整流子用フェノール樹脂成形材料。
上記無機充填材がガラス繊維と鉱物の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の整流子用フェノール樹脂成形材料。
上記鉱物が、石膏、カオリンから選ばれるものであることを特徴とする請求項２に記載の整流子用フェノール樹脂成形材料。
請求項１乃至３のいずれかに記載の各材料をロールによって加熱・混練することを特徴とする整流子用フェノール樹脂成形材料の製造方法。