密閉型駆動モータ用コイルとその製造方法
【課題】高温での絶縁破壊等が抑制され、信頼性に優れる密閉型駆動モータ用コイルを提供すること。
【解決手段】コイルワイヤの外周に絶縁テープを巻回してなる巻線体に熱硬化性樹脂組成物を真空加圧含浸処理してなる密閉型駆動モータ用コイルで、熱硬化性樹脂組成物が、（ａ）ジマレイミド化合物、（ｂ）エポキシ樹脂、（ｃ）不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および（ｄ）酸無水物を必須成分として含有し、かつ硬化後の３００℃×２４時間処理後の加熱減量が１０％以下であるもの。
【解決手段】コイルワイヤの外周に絶縁テープを巻回してなる巻線体に熱硬化性樹脂組成物を真空加圧含浸処理してなる密閉型駆動モータ用コイルで、熱硬化性樹脂組成物が、（ａ）ジマレイミド化合物、（ｂ）エポキシ樹脂、（ｃ）不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および（ｄ）酸無水物を必須成分として含有し、かつ硬化後の３００℃×２４時間処理後の加熱減量が１０％以下であるもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型駆動モータに用いられる密閉型駆動モータ用コイルとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両用モータ、発電機等の稼動中に大きな振動が加わる回転機において、コイルの絶縁処理に酸無水物硬化型のエポキシ樹脂ワニスが多用されている。酸無水物硬化型のエポキシ樹脂ワニスは、高温時の機械特性、電気絶縁性、高電圧特性に優れており、稼動中に大きな振動が加わる回転機におけるコイルの絶縁処理に用いることで、その性能や信頼性を向上させることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
近年、このような回転機について従来以上に性能および信頼性の向上が要求されている。例えば、従来の鉄道車両等における駆動モータについては、大出力なものとしつつ小型・軽量なものとするために十分な冷却を行う必要があり、このような観点から駆動モータ内に外気を通す開放型が採用されていた。しかし、開放型駆動モータについては、外気に含まれる塵埃が内部に入り込んで悪影響を与えることから定期的な分解清掃が必要であり、また内部のファン等による風切り音が外部へ漏れるという問題がある。
【０００４】
このため、省メンテナンス化と低騒音化の観点から、駆動モータとして密閉型の採用が検討されている。密閉型駆動モータによれば、内部への塵埃の入り込みが抑制されるため、分解清掃の周期を長くすることができる。また、内部のファン等による風切り音が外部へと漏れにくいため、低騒音化が可能になる（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平10−60084号公報
【非特許文献１】東芝レビュー vol.60，N0.12 p28-31(2005)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、密閉型駆動モータについては、密閉されたモータ内の空気を循環させて用いることから、従来の開放型駆動モータに比べて高温になりやすい。このような事情から、稼働中のステータ、ロータ等におけるコイルには絶縁破壊等が発生しやすく、高温での信頼性を向上させることが要求されている。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、密閉型駆動モータに用いられる密閉型駆動モータ用コイルであって、高温での絶縁破壊等が抑制され、信頼性に優れるものを提供することを目的としている。また、本発明は、このような信頼性に優れる密閉型駆動モータ用コイルを製造する方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の密閉型駆動モータ用コイルは、コイルワイヤの外周に絶縁テープを巻回してなる巻線体に熱硬化性樹脂組成物を真空加圧含浸処理してなるものであって、前記熱硬化性樹脂組成物が、（ａ）一般式（１）で示されるジマレイミド化合物、（ｂ）エポキシ樹脂、（ｃ）不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および（ｄ）酸無水物を必須成分として含有し、かつ硬化後の３００℃×２４時間処理後の加熱減量が１０％以下であることを特徴としている。
【化１】
（但し、Ｒ１〜Ｒ４は水素またはアルキル基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｘは２価の脂肪族または芳香族残基を示す。）
【０００８】
前記（ａ）一般式（１）で示されるジマレイミド化合物は、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミド、ビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン、および２，２−ビス［４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロパンの中から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【０００９】
前記（ｂ）エポキシ樹脂は、エポキシ当量が８０以上５００以下の液状樹脂であって、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、および脂環式エポキサイドの中から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００１０】
また、前記熱硬化性樹脂組成物は、４０℃における粘度が０．１ｄＰａ・ｓ以上１０ｄＰａ・ｓ以下、かつ１５０℃におけるゲル化時間が１５０秒以上１２００秒以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明の密閉型駆動モータ用コイルの製造方法は、コイルワイヤの外周に絶縁テープを巻回して巻線体を得る工程と、前記巻線体に熱硬化性樹脂組成物を真空加圧含浸処理する工程とを有するものであって、前記熱硬化性樹脂組成物として、（ａ）一般式（１）で示されるジマレイミド化合物、（ｂ）エポキシ樹脂、（ｃ）不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および（ｄ）酸無水物を必須成分として含有するものを用いることを特徴としている。
【化２】
（但し、Ｒ１〜Ｒ４は水素またはアルキル基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｘは２価の脂肪族または芳香族残基を示す。）
【００１２】
前記真空加圧含浸処理は、真空含浸処理が温度４０℃以上８０℃以下、圧力１００Ｐａ以上４５０Ｐａ以下、時間３０分以上１２０分以下で行われ、加圧処理が圧力２×１０５Ｐａ以上１０×１０５Ｐａ以下、時間１５分以上１２０分以下で行われることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、含浸処理に用いられる熱硬化性樹脂組成物として、特定のジマレイミド化合物、エポキシ樹脂、不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および酸無水物を必須成分として含有し、かつ硬化後の３００℃×２４時間処理後の加熱減量が１０％以下であるものを用いることによって、高温での絶縁破壊等が抑制され、信頼性に優れた密閉型駆動モータ用コイルを提供することができる。また、本発明によれば、高温での絶縁破壊等が抑制され、信頼性に優れた密閉型駆動モータ用コイルを製造する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の密閉型駆動モータ用コイルについて説明する。
図１は、本発明の密閉型駆動モータ用コイル（以下、単にコイルと呼ぶ）が用いられる密閉型駆動モータ１０の一例を示した断面図である。
【００１５】
ステータフレーム１１の一方の端部（駆動側）に軸受１２を内蔵したベアリングブラケット１３が設けられ、他方の端部（反駆動側）に軸受１４を内蔵したハウジング１５が設けられている。この軸受１２、１４によってロータシャフト１６が支持されている。ロータシャフト１６の中央部にはロータ鉄心１７が固定され、ロータ鉄心１７の外径側に設けられた複数個の溝にロータバー１８が収納されている。ステータフレーム１１の内周面には円筒状のステータ鉄心１９が固定され、ステータ鉄心１９の内径側に設けられた複数個の溝にはステータコイル２０が収納されている。本発明のコイルは、例えばこのようなステータコイル２０として用いられる。
【００１６】
ロータシャフト１６の反駆動側には通風ファン２１が取り付けられている。また、ステータフレーム１１の外周部にはカバー２２が設けられて冷却風道２３が形成されている。冷却風道２３の反駆動側の端部は通風ファン２１の外周部空間に連通され、駆動側の端部はステータフレーム１１の外周空間に開放されている。冷却風道２３内のステータフレーム１１の外周面には、複数個の冷却フィン２４が設けられている。
【００１７】
ステータフレーム１１の外周部のうちカバー２２が設けられていない部分には支持腕２５が設けられており、この支持腕２５が鉄道車両等の台車枠にボルトによって固定されることで密閉型駆動モータ１０が支持される。ロータシャフト１６の一端１６ａは機外に張り出すように設けられており、この部分が継ぎ手を介して図示しない車軸に設けられた歯車駆動装置と直結される。
【００１８】
運転時には、密閉型駆動モータ１０の回転力をロータシャフト１６ａより歯車駆動装置を介して車軸に伝達することで、車輪が回転させられ、車両はレールに沿って走行する。この際、通風ファン２１の回転によって冷却外気を冷却風道２３に流通させ、内部で発生した熱を冷却フィン２４より外気に放出することで、密閉型駆動モータ１０の温度上昇が抑制される。
【００１９】
このようなステータコイル２０として用いられる本発明のコイルは、コイルワイヤの外周に絶縁テープを巻回してなる巻線体にワニスとしての熱硬化性樹脂組成物を真空加圧含浸処理してなるものであり、該熱硬化性樹脂組成物として、（ａ）一般式（１）で示されるジマレイミド化合物、（ｂ）エポキシ樹脂、（ｃ）不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および（ｄ）酸無水物を必須成分として含有し、かつ硬化後の３００℃×２４時間処理後の加熱減量が１０％以下であるものを用いたことを特徴としている。
【化３】
（但し、Ｒ１〜Ｒ４は水素またはアルキル基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｘは２価の脂肪族または芳香族残基を示す。）
【００２０】
本発明のコイルでは、真空加圧含浸処理に用いられるワニスとして、上記した特定のジマレイミド化合物、エポキシ樹脂、不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および酸無水物を含有し、かつ硬化後の３００℃×２４時間処理後の加熱減量が１０％以下であるものを用いることで、高温での絶縁破壊等を抑制し、信頼性に優れたものとできる。従って、従来の開放型駆動モータに比べて高温になりやすい密閉型駆動モータ１０におけるステータコイル２０等として用いることで、該密閉型駆動モータ１０の信頼性を向上させることができる。
【００２１】
以下、本発明に用いられる熱硬化性樹脂組成物について説明する。
（ａ）成分のジマレイミド化合物は、上記した一般式（１）で示されるものであり、具体的にはＮ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミド、ビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン、２，２−ビス［４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロパン等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２２】
（ｂ）成分のエポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものである限り、分子構造、分子量等は特に制限されるものではなく、広く公知のものを使用することができるが、環境保全性の点からはハロゲン元素を含まないエポキシ樹脂が好ましい。
【００２３】
（ｂ）成分のエポキシ樹脂としては、具体的にはビスフェノール型、ノボラック型、ビフェニル型の芳香族系、ポリカルボン酸のグリシジルエーテル、シクロヘキサン誘導体のエポキシ化によって得られる脂環属系等が挙げられる。特に、エポキシ当量が８０以上５００以下の液状樹脂であって、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、脂環式エポキサイドが好ましい。これらのエポキシ樹脂は単独または２種以上を混合して使用することができる。またこれらの他に必要に応じて液状のモノエポキシ樹脂等を併用成分として使用することができる。
【００２４】
（ｃ）成分の不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体は、イソシアヌル酸骨格を有するものであって、窒素原子に結合する少なくとも１つの水素原子が二重結合をもつ他の基で置換されている構造のものが包含される。このようなものとしては、具体的にはトリアリルイソシアヌレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート、モノアリルモノグリシジルイソシアヌレート等が挙げられる。このようなイソシアヌル酸誘導体は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２５】
（ｄ）成分の酸無水物は、分子中に酸無水物基を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば無水マレイン酸、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ドデシルコハク酸無水物、メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸無水物が挙げられる。これらの酸無水物硬化剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２６】
本発明に用いられる熱硬化性樹脂組成物は、上記（ａ）〜（ｄ）成分を必須成分とするが、必要に応じて、かつ本発明の目的に反しない範囲において、他の成分、例えばラジカル重合開始剤、硬化促進剤、重合禁止剤、無機充填剤、顔料、染料、消泡剤、レベリング剤等を添加配合することができる。
【００２７】
ラジカル重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等のアシルパーオキサイド、ターシャリーブチルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等のアルキルパーオキサイド、ターシャリーブチルパーオキシベンゾエート、ターシャリーブチウパーオキシアセテート等のオキシパーオキサイド等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２８】
硬化促進剤としては、上記（ａ）〜（ｄ）成分の反応を促進する作用を有するものであれば、特に制限されるものではない。このような硬化促進剤としては、例えば２−エチル−４−エチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−エチルイミダゾール、ベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール等のイミダゾール類、１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン（ＤＢＵ）およびそのオクチル酸塩等の３級アミン類、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、鉄、コバルト、鉛、マンガン、ニッケル、錫、亜鉛、カルシウム等のナフテン酸塩、オクテン酸塩等が挙げられ、これらは単独または２種以上混合して使用することができる。
【００２９】
硬化促進剤としては市販されている商品を使用することもでき、このようなものとしては例えば２Ｅ４ＭＺ、１Ｂ２ＭＺ（いずれも四国化成工業株式会社、商品名）等のイミダゾール類のほか、ＨＸ−３７４２（旭化成ケミカルズ株式会社、商品名）等の潜在性硬化促進剤も使用できる。
【００３０】
重合禁止剤としてはハイドロキノン、パラターシャリブチルカテコール、ピロガロール等のキノン類が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。また、無機充填剤としては、例えば石英ガラス粉末、水和アルミナ粉末、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、マイカ紛、合成雲母、合成雲母紛、酸化アルミナ、シリカ粉末等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３１】
本発明に用いられる熱硬化性樹脂組成物は、上記（ａ）〜（ｄ）成分を必須成分としつつ、その硬化物の３００℃で２４時間処理後の加熱減量が１０％以下となるものである。硬化物の加熱減量が１０％を超える場合、コイルとして実際に使用した際に固着力の減少が著しく、十分な信頼性を得ることができない。また、後述するＩＥＥＥ３０４法による３００℃でのサイクル試験で絶縁破壊が発生するまでのサイクル数が１０サイクル未満となるおそれがあり、十分な信頼性を得ることができない。なお、加熱減量は、以下の式で定義されるものである。
加熱減量（％）＝（加熱前の硬化物の質量−加熱後の硬化物の質量）／
（加熱前の硬化物の質量）×１００
【００３２】
本発明に用いられる熱硬化性樹脂組成物は、さらに４０℃における粘度が０．１ｄＰａ・ｓ以上１０ｄＰａ・ｓ以下であることが好ましく、１５０℃におけるゲル化時間が１５０秒以上１２００秒以下であることが好ましい。熱硬化性樹脂組成物の粘度が０．１ｄＰａ・ｓ未満の場合、巻線体に真空加圧含浸処理した際、該巻線体から垂れ落ちる量が多くなり、結果として熱硬化性樹脂組成物の含浸率が低下し、コイルの信頼性が十分でなくなるおそれがある。一方、熱硬化性樹脂組成物の粘度が１０ｄＰａ・ｓを超える場合、巻線体に真空加圧含浸処理した際、巻線体に十分含浸させることができず、含浸率が低くなることから、コイルの信頼性が十分でなくなるおそれがある。
【００３３】
また、熱硬化性樹脂組成物の１５０℃におけるゲル化時間が１５０秒未満の場合、急激な硬化発熱によりクラックが発生し、コイルの信頼性が低下するおそれがある。一方、ゲル化時間が１２００秒を超える場合、長時間の加熱を必要とするためにコイルの生産性が低く、また従来の硬化条件では熱硬化性樹脂組成物が十分に硬化せず、コイルの信頼性が十分でなくなるおそれがある。
【００３４】
熱硬化性樹脂組成物における各成分の配合量は、例えば（ｂ）成分のエポキシ樹脂１００重量部に対して、（ａ）成分のジマレイミド化合物が好ましくは３０重量部以上７０重量部以下、より好ましくは４０重量部以上６０重量部以下であり、（ｃ）成分のイソシアヌル酸誘導体が好ましくは３０重量部以上７０重量部以下、より好ましくは４０重量部以上６０重量部以下である。また、（ｄ）成分の酸無水物は、（ｄ）酸無水物の酸無水物当量／（ｂ）エポキシ樹脂のエポキシ当量の比をＸとしたとき、Ｘが好ましくは０．６以上１．０以下、より好ましくは０．８以上０．９５以下である。なお、酸無水物当量は、酸無水物の分子量／酸無水物基の数で示されるものである。各成分の配合量が上記範囲から外れる場合、硬化物の３００℃で２４時間処理後の加熱減量が１０％以下とならないおそれがあり、また粘度やゲル化時間も上記範囲内とならないおそれがある。
【００３５】
本発明に用いられる熱硬化性樹脂組成物は、例えば（ａ）成分のジマレイミド化合物と（ｂ）成分のエポキシ樹脂とを１５０℃以上１８０℃以下で加熱、反応させた後、この反応物に（ｃ）成分のイソシアヌル酸誘導体と（ｄ）酸無水物とを加えて均一に混合することで容易に製造することができる。
【００３６】
そして、本発明のコイルは、コイルワイヤの外周に絶縁テープを巻回してなる巻線体に、このような熱硬化性樹脂組成物を真空加圧含浸処理することで製造することができる。コイルワイヤ、絶縁テープとしては、鉄道車両等における一般的な駆動モータに使用されるものと同様なものを用いることができ、このようなものであれば特に限定されるものではない。
【００３７】
真空加圧含浸処理は、例えば浸漬槽に収容された熱硬化性樹脂組成物中に巻線体を浸漬し、真空含浸処理（減圧含浸処理）と加圧処理とを行うことによって行われる。この際、真空含浸処理は、例えば温度４０℃以上８０℃以下、圧力１００Ｐａ以上４５０Ｐａ以下、時間３０分以上１２０分以下で行うことが好ましい。また、加圧処理は、例えば圧力２×１０５Ｐａ以上１０×１０５Ｐａ以下、時間１５分以上１２０分以下で行うことが好ましい。
【００３８】
真空含浸処理時の温度が４０℃を下回る場合、熱硬化性樹脂組成物の粘度が高くなり、含浸率が低くなる。一方、８０℃を超える場合、熱硬化性樹脂組成物がゲル化するおそれがあるため好ましくない。また、真空含浸処理時の圧力が１００Ｐａ未満の場合、酸無水物が蒸発することによりエポキシ樹脂との適正な配合がずれ、硬化物の特性が優れないおそれがある。また、４５０Ｐａを超える場合、十分な含浸率が得られないおそれがあるため好ましくない。さらに、真空含浸処理の時間が３０分未満の場合、十分な含浸率が得られないおそれがあり、１２０分を超える場合、酸無水物が蒸発することによりエポキシ樹脂との適正な配合がずれ、硬化物の特性が優れないおそれがあるため好ましくない。
【００３９】
また、加圧処理の圧力が２×１０５Ｐａ未満の場合、常圧に戻した後に巻線体に熱硬化性樹脂組成物を十分に保持させることができず、熱硬化性樹脂組成物の垂れ落ちが多くなるおそれがあるため好ましくない。一方、加圧処理の圧力は１０×１０５Ｐａ程度あれば十分であり、それを超えるものとしても特性の向上は望めない。さらに、加圧処理の時間が１５分未満の場合についても、常圧に戻した後に巻線体に熱硬化性樹脂組成物を十分に保持させることができず、熱硬化性樹脂組成物の垂れ落ちが多くなるおそれがあるため好ましくない。一方、加圧処理の時間は１２０分程度あれば十分であり、それを超えるものとしても特性の向上は望めず、かえって生産性が低下するため好ましくない。
【００４０】
そして、真空加圧含浸処理された巻線体は浸漬槽から取り出され、常圧に戻された後、含浸処理された熱硬化性樹脂組成物の乾燥、硬化が行われる。乾燥、硬化は、例えば１００℃以上２００℃以下の温度で行うことが好ましい。乾燥、硬化手段としては、公知の方法を採用することができ、例えば熱風加熱、通電加熱等の公知の加熱方法を採用して行うことができる。このようにして製造されたコイル（密閉型駆動モータ用コイル）は、例えば図１に示されるような密閉型駆動モータ１０の製造に用いられ、ステータ鉄心１９の内径側に設けられた複数個の溝に配置されてステータコイル２０として用いられる。
【００４１】
以上、本発明のコイルとその製造方法について説明したが、本発明のコイルが適用される密閉型駆動モータは必ずしも図１に示される密閉型駆動モータ１０に限定されるものではなく、密閉型である限り他の形態のものであっても構わない。また、本発明のコイルについても、必ずしも図１に示される形態のステータコイル２０に限られず、他の形態のステータコイルであってもよく、また密閉型駆動モータ内に配置されるものであればステータコイル以外のものであってもよい。
【実施例】
【００４２】
次に、本発明を実施例により説明する。なお、本発明は以下の実施例によって制限されるものではない。
【００４３】
（実施例１）
エポキシ当量１６０のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂３５重量部、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミド１５重量部を１容積リットルのフラスコに入れ、１５０〜２００℃に加熱し、粘度２００ｄＰａ・ｓ（５０℃）となるまで反応させて均一な反応物を得た。この反応物にトリアリルイソシアヌレート１５重量部、メチルテトラヒドロキシ無水フタル酸３５重量部を投入し、均一な液状物を得た。この液状物に対し、ジクミルパーオキサイド０．３重量部、潜在性硬化促進剤としてのＨＸ−３７４２（旭化成ケミカルズ株式会社、商品名）０．１重量部を添加し、均一に混合してワニス（熱硬化性樹脂組成物）を得た。
【００４４】
次に、予め５０℃に暖めたワニス中に、１．２ｍｍ×５．０ｍｍ平角銅線からなるコイルワイヤの外周に絶縁テープ（厚さ０．１ｍｍ、マイカ）を巻回して形成した巻線体を浸漬し、圧力２００Ｐａまで減圧した。圧力２００Ｐａに達してから６０分間放置し、巻線体から脱気した。圧力を大気圧に戻した後、３×１０５Ｐａまで加圧し、３０分放置した。常圧に戻した後、１８０℃で２時間硬化乾燥させ、コイル（密閉型駆動モータ用コイル）を得た。
【００４５】
（実施例２）
ジマレイミド化合物として、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミドの代わりにビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン１５重量部を用いた以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００４６】
（実施例３）
エポキシ樹脂として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の代わりにエポキシ当量１９０のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂３５重量部を用いた以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００４７】
（実施例４）
Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミドとビスフェノールＦ型エポキシ樹脂との反応物の粘度が４００ｄＰａ・ｓ（５０℃）となるように反応させた以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００４８】
（実施例５）
ジクミルパーオキサイド、潜在性硬化促進剤としてのＨＸ−３７４２（旭化成ケミカルズ株式会社、商品名）の添加量をそれぞれ０．０５重量部へと変更した以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００４９】
（実施例６）
ワニス中に巻線体を浸漬して脱気する際の圧力を５００Ｐａへと変更した以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００５０】
（比較例１）
Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミドの配合量を１０重量部へと変更した以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００５１】
（比較例２）
ワニスとしてエポキシ当量１６０のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂５５重量部にメチルテトラヒドロキシ無水フタル酸４５重量部と１Ｂ２ＭＺ（四国化成工業株式会社、商品名）０．５重量部を均一に混合したものを用いた以外は実施例１と同様にしてコイルを製造した。
【００５２】
（比較例３）
トリアリルイソシアヌレートを添加しなかった以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００５３】
（比較例４）
ワニス中への巻線体の浸漬において、真空加圧含浸処理（真空含浸処理および加圧処理）を行う代わりに、５０℃に暖められたワニス中に単に巻線体を浸漬して６０分間放置した以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００５４】
実施例、比較例において製造したワニスの粘度、ゲルタイム、安定性、ガラス転移温度、加熱減量、絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）を表１に示す。また、実施例、比較例において製造したコイルの特性を合わせて表１に示す。さらに、実施例、比較例において製造したワニスを用いたＩＥＥＥ３０４試験の結果を合わせて表１に示す。なお、各特性の測定方法は以下に示す通りである。
【００５５】
（ワニスの特性）
［粘度］
シリンダーにワニスを約２００ｃｍ３いれて密栓し、４０℃の恒温槽に２時開静置した。そして、Ｂ型粘度計を用いて粘度を測定した。
［ゲル化時間］
胴外形１８ｍｍの試験管にワニスを１０ｇ計りとり、径約３ｍｍのガラス棒を挿入した。１５０℃の恒温槽にワニスを入れた試験管を入れ、同時にストップウオッチを作動させ、試験管内のガラス棒を１０秒おきに引き上げて、試験管がガラス棒とともに容易に持ち上がったときを終点とした。
［安定性］
容積０．５リットルのブリキ製缶にワニスを入れて密栓し、４０℃の恒温槽で保管した。所定の時間ごとに試料の粘度を測定し、１０ｄＰａ・ｓに達する時間（日数）を計測した。
［ガラス転移温度］
硬化物を８ｍｍ×８ｍｍ×２ｍｍに切り出したものを試験片とした。試験片の熱機械分析（ＴＭＡ）により線膨脹係数の変曲点を外挿点により求め、ガラス転移温度（Ｔｇ）とした。
［加熱減量］
硬化物を５０ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍに切り出し、表面をエチルアルコールで清浄にし、５０℃で乾燥させたものを試験片とした。試験片の質量をｌｍｇの単位まで測り、３００℃、２４時間加熱した後取り出し、デシケーター内で室温まで冷却して質量を計測した。計算は次式によって行った。
加熱減量（％）＝（加熱前の試験片の質量−加熱後の試験片の質量）／
（加熱前の試験片の質量）×１００
［ＢＤＶ（絶縁破壊電圧）］
厚さ２ｍｍ、直径１００ｍｍ以上の硬化物を作製し、試験片とした。昇圧速度５００Ｖ／ｓｅｃで電圧を上げ、絶縁破壊した電圧を計測した。
【００５６】
（コイルの特性）
［ワニス付着量］
ワニス処理前の質量と、ワニス処理後の質量を計測し、その差を求めた。
［コイルエンドの塗膜厚さ］
コイルエンド部のワニスを削り取り、マイクロメーターにて厚さを測定した。
［ワニスの充填率］
ワニス処理時にコイルのメグ値を測定した。
［ＩＥＥＥ３０４試験］
３００ｍｍにカットした平角銅線に絶縁テープを巻き、スロットを模した鉄心にはめ込み、ワニスを上記条件で真空加圧含浸処理したものを試験片とした。試験片を加熱・加振・加湿・耐圧チェックを１サイクルとして所定の温度条件で絶縁が破壊されるサイクル数を求めた。
＜試験条件＞
加熱：４８ｈ（３００℃）
加振：３Ｇ×ｌｈ
加湿：室温４８ｈ、１００％ＲＨ
耐圧：３ｋＶ交流×ｌｍｉｎ
【００５７】
【表１】
【００５８】
表１から明らかなように、所定の組成および加熱減量を有するワニスを用いて真空加圧含浸処理した実施例１〜６のコイルついては、高温での絶縁破壊が有効に抑制され、比較例１〜４のコイルとほぼ同等あるいはそれ以上の特性を有していることがわかる。特に、４０℃における粘度が０．１ｄＰａ・ｓ以上１０ｄＰａ・ｓ以下、かつ１５０℃におけるゲル化時間が１５０秒以上１２００秒以下であるワニスを用い、真空加圧含浸処理における真空含浸処理の圧力を１００Ｐａ以上４５０Ｐａ以下とした実施例１〜３のコイルついては、ＩＥＥＥ３０４試験のサイクル数が１０以上となり、高温での絶縁性が優れていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の密閉型駆動モータ用コイルが用いられる密閉型駆動モータの一例を示す断面図。
【符号の説明】
【００６０】
１０…密閉型駆動モータ、１１…ステータフレーム、１２…軸受、１３…ベアリングブラケット、１４…軸受、１５…ハウジング、１６…ロータシャフト、１７…ロータ鉄心、１８…ロータバー、１９…ステータ鉄心、２０…ステータコイル、２１…通風ファン、２２…カバー、２３…冷却風道、２４…冷却フィン、２５…支持腕
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉型駆動モータに用いられる密閉型駆動モータ用コイルとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両用モータ、発電機等の稼動中に大きな振動が加わる回転機において、コイルの絶縁処理に酸無水物硬化型のエポキシ樹脂ワニスが多用されている。酸無水物硬化型のエポキシ樹脂ワニスは、高温時の機械特性、電気絶縁性、高電圧特性に優れており、稼動中に大きな振動が加わる回転機におけるコイルの絶縁処理に用いることで、その性能や信頼性を向上させることができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
近年、このような回転機について従来以上に性能および信頼性の向上が要求されている。例えば、従来の鉄道車両等における駆動モータについては、大出力なものとしつつ小型・軽量なものとするために十分な冷却を行う必要があり、このような観点から駆動モータ内に外気を通す開放型が採用されていた。しかし、開放型駆動モータについては、外気に含まれる塵埃が内部に入り込んで悪影響を与えることから定期的な分解清掃が必要であり、また内部のファン等による風切り音が外部へ漏れるという問題がある。
【０００４】
このため、省メンテナンス化と低騒音化の観点から、駆動モータとして密閉型の採用が検討されている。密閉型駆動モータによれば、内部への塵埃の入り込みが抑制されるため、分解清掃の周期を長くすることができる。また、内部のファン等による風切り音が外部へと漏れにくいため、低騒音化が可能になる（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平10−60084号公報
【非特許文献１】東芝レビュー vol.60，N0.12 p28-31(2005)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、密閉型駆動モータについては、密閉されたモータ内の空気を循環させて用いることから、従来の開放型駆動モータに比べて高温になりやすい。このような事情から、稼働中のステータ、ロータ等におけるコイルには絶縁破壊等が発生しやすく、高温での信頼性を向上させることが要求されている。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、密閉型駆動モータに用いられる密閉型駆動モータ用コイルであって、高温での絶縁破壊等が抑制され、信頼性に優れるものを提供することを目的としている。また、本発明は、このような信頼性に優れる密閉型駆動モータ用コイルを製造する方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の密閉型駆動モータ用コイルは、コイルワイヤの外周に絶縁テープを巻回してなる巻線体に熱硬化性樹脂組成物を真空加圧含浸処理してなるものであって、前記熱硬化性樹脂組成物が、（ａ）一般式（１）で示されるジマレイミド化合物、（ｂ）エポキシ樹脂、（ｃ）不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および（ｄ）酸無水物を必須成分として含有し、かつ硬化後の３００℃×２４時間処理後の加熱減量が１０％以下であることを特徴としている。
【化１】
（但し、Ｒ１〜Ｒ４は水素またはアルキル基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｘは２価の脂肪族または芳香族残基を示す。）
【０００８】
前記（ａ）一般式（１）で示されるジマレイミド化合物は、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミド、ビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン、および２，２−ビス［４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロパンの中から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【０００９】
前記（ｂ）エポキシ樹脂は、エポキシ当量が８０以上５００以下の液状樹脂であって、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、および脂環式エポキサイドの中から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。
【００１０】
また、前記熱硬化性樹脂組成物は、４０℃における粘度が０．１ｄＰａ・ｓ以上１０ｄＰａ・ｓ以下、かつ１５０℃におけるゲル化時間が１５０秒以上１２００秒以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明の密閉型駆動モータ用コイルの製造方法は、コイルワイヤの外周に絶縁テープを巻回して巻線体を得る工程と、前記巻線体に熱硬化性樹脂組成物を真空加圧含浸処理する工程とを有するものであって、前記熱硬化性樹脂組成物として、（ａ）一般式（１）で示されるジマレイミド化合物、（ｂ）エポキシ樹脂、（ｃ）不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および（ｄ）酸無水物を必須成分として含有するものを用いることを特徴としている。
【化２】
（但し、Ｒ１〜Ｒ４は水素またはアルキル基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｘは２価の脂肪族または芳香族残基を示す。）
【００１２】
前記真空加圧含浸処理は、真空含浸処理が温度４０℃以上８０℃以下、圧力１００Ｐａ以上４５０Ｐａ以下、時間３０分以上１２０分以下で行われ、加圧処理が圧力２×１０５Ｐａ以上１０×１０５Ｐａ以下、時間１５分以上１２０分以下で行われることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、含浸処理に用いられる熱硬化性樹脂組成物として、特定のジマレイミド化合物、エポキシ樹脂、不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および酸無水物を必須成分として含有し、かつ硬化後の３００℃×２４時間処理後の加熱減量が１０％以下であるものを用いることによって、高温での絶縁破壊等が抑制され、信頼性に優れた密閉型駆動モータ用コイルを提供することができる。また、本発明によれば、高温での絶縁破壊等が抑制され、信頼性に優れた密閉型駆動モータ用コイルを製造する方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の密閉型駆動モータ用コイルについて説明する。
図１は、本発明の密閉型駆動モータ用コイル（以下、単にコイルと呼ぶ）が用いられる密閉型駆動モータ１０の一例を示した断面図である。
【００１５】
ステータフレーム１１の一方の端部（駆動側）に軸受１２を内蔵したベアリングブラケット１３が設けられ、他方の端部（反駆動側）に軸受１４を内蔵したハウジング１５が設けられている。この軸受１２、１４によってロータシャフト１６が支持されている。ロータシャフト１６の中央部にはロータ鉄心１７が固定され、ロータ鉄心１７の外径側に設けられた複数個の溝にロータバー１８が収納されている。ステータフレーム１１の内周面には円筒状のステータ鉄心１９が固定され、ステータ鉄心１９の内径側に設けられた複数個の溝にはステータコイル２０が収納されている。本発明のコイルは、例えばこのようなステータコイル２０として用いられる。
【００１６】
ロータシャフト１６の反駆動側には通風ファン２１が取り付けられている。また、ステータフレーム１１の外周部にはカバー２２が設けられて冷却風道２３が形成されている。冷却風道２３の反駆動側の端部は通風ファン２１の外周部空間に連通され、駆動側の端部はステータフレーム１１の外周空間に開放されている。冷却風道２３内のステータフレーム１１の外周面には、複数個の冷却フィン２４が設けられている。
【００１７】
ステータフレーム１１の外周部のうちカバー２２が設けられていない部分には支持腕２５が設けられており、この支持腕２５が鉄道車両等の台車枠にボルトによって固定されることで密閉型駆動モータ１０が支持される。ロータシャフト１６の一端１６ａは機外に張り出すように設けられており、この部分が継ぎ手を介して図示しない車軸に設けられた歯車駆動装置と直結される。
【００１８】
運転時には、密閉型駆動モータ１０の回転力をロータシャフト１６ａより歯車駆動装置を介して車軸に伝達することで、車輪が回転させられ、車両はレールに沿って走行する。この際、通風ファン２１の回転によって冷却外気を冷却風道２３に流通させ、内部で発生した熱を冷却フィン２４より外気に放出することで、密閉型駆動モータ１０の温度上昇が抑制される。
【００１９】
このようなステータコイル２０として用いられる本発明のコイルは、コイルワイヤの外周に絶縁テープを巻回してなる巻線体にワニスとしての熱硬化性樹脂組成物を真空加圧含浸処理してなるものであり、該熱硬化性樹脂組成物として、（ａ）一般式（１）で示されるジマレイミド化合物、（ｂ）エポキシ樹脂、（ｃ）不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および（ｄ）酸無水物を必須成分として含有し、かつ硬化後の３００℃×２４時間処理後の加熱減量が１０％以下であるものを用いたことを特徴としている。
【化３】
（但し、Ｒ１〜Ｒ４は水素またはアルキル基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｘは２価の脂肪族または芳香族残基を示す。）
【００２０】
本発明のコイルでは、真空加圧含浸処理に用いられるワニスとして、上記した特定のジマレイミド化合物、エポキシ樹脂、不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および酸無水物を含有し、かつ硬化後の３００℃×２４時間処理後の加熱減量が１０％以下であるものを用いることで、高温での絶縁破壊等を抑制し、信頼性に優れたものとできる。従って、従来の開放型駆動モータに比べて高温になりやすい密閉型駆動モータ１０におけるステータコイル２０等として用いることで、該密閉型駆動モータ１０の信頼性を向上させることができる。
【００２１】
以下、本発明に用いられる熱硬化性樹脂組成物について説明する。
（ａ）成分のジマレイミド化合物は、上記した一般式（１）で示されるものであり、具体的にはＮ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミド、ビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン、２，２−ビス［４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロパン等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２２】
（ｂ）成分のエポキシ樹脂は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有するものである限り、分子構造、分子量等は特に制限されるものではなく、広く公知のものを使用することができるが、環境保全性の点からはハロゲン元素を含まないエポキシ樹脂が好ましい。
【００２３】
（ｂ）成分のエポキシ樹脂としては、具体的にはビスフェノール型、ノボラック型、ビフェニル型の芳香族系、ポリカルボン酸のグリシジルエーテル、シクロヘキサン誘導体のエポキシ化によって得られる脂環属系等が挙げられる。特に、エポキシ当量が８０以上５００以下の液状樹脂であって、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、脂環式エポキサイドが好ましい。これらのエポキシ樹脂は単独または２種以上を混合して使用することができる。またこれらの他に必要に応じて液状のモノエポキシ樹脂等を併用成分として使用することができる。
【００２４】
（ｃ）成分の不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体は、イソシアヌル酸骨格を有するものであって、窒素原子に結合する少なくとも１つの水素原子が二重結合をもつ他の基で置換されている構造のものが包含される。このようなものとしては、具体的にはトリアリルイソシアヌレート、ジアリルモノグリシジルイソシアヌレート、モノアリルモノグリシジルイソシアヌレート等が挙げられる。このようなイソシアヌル酸誘導体は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２５】
（ｄ）成分の酸無水物は、分子中に酸無水物基を有するものであれば特に限定されるものではなく、例えば無水マレイン酸、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、メチルヘキサヒドロ無水フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ドデシルコハク酸無水物、メチルエンドメチレンテトラヒドロフタル酸無水物が挙げられる。これらの酸無水物硬化剤は、単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２６】
本発明に用いられる熱硬化性樹脂組成物は、上記（ａ）〜（ｄ）成分を必須成分とするが、必要に応じて、かつ本発明の目的に反しない範囲において、他の成分、例えばラジカル重合開始剤、硬化促進剤、重合禁止剤、無機充填剤、顔料、染料、消泡剤、レベリング剤等を添加配合することができる。
【００２７】
ラジカル重合開始剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等のアシルパーオキサイド、ターシャリーブチルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンヒドロパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド等のアルキルパーオキサイド、ターシャリーブチルパーオキシベンゾエート、ターシャリーブチウパーオキシアセテート等のオキシパーオキサイド等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００２８】
硬化促進剤としては、上記（ａ）〜（ｄ）成分の反応を促進する作用を有するものであれば、特に制限されるものではない。このような硬化促進剤としては、例えば２−エチル−４−エチルイミダゾール、１−シアノエチル−２−エチル−４−エチルイミダゾール、ベンジルジメチルアミン、２−（ジメチルアミノメチル）フェノール等のイミダゾール類、１，８−ジアザ−ビシクロ（５，４，０）ウンデセン（ＤＢＵ）およびそのオクチル酸塩等の３級アミン類、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジフェニルホスフィン、鉄、コバルト、鉛、マンガン、ニッケル、錫、亜鉛、カルシウム等のナフテン酸塩、オクテン酸塩等が挙げられ、これらは単独または２種以上混合して使用することができる。
【００２９】
硬化促進剤としては市販されている商品を使用することもでき、このようなものとしては例えば２Ｅ４ＭＺ、１Ｂ２ＭＺ（いずれも四国化成工業株式会社、商品名）等のイミダゾール類のほか、ＨＸ−３７４２（旭化成ケミカルズ株式会社、商品名）等の潜在性硬化促進剤も使用できる。
【００３０】
重合禁止剤としてはハイドロキノン、パラターシャリブチルカテコール、ピロガロール等のキノン類が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。また、無機充填剤としては、例えば石英ガラス粉末、水和アルミナ粉末、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、マイカ紛、合成雲母、合成雲母紛、酸化アルミナ、シリカ粉末等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３１】
本発明に用いられる熱硬化性樹脂組成物は、上記（ａ）〜（ｄ）成分を必須成分としつつ、その硬化物の３００℃で２４時間処理後の加熱減量が１０％以下となるものである。硬化物の加熱減量が１０％を超える場合、コイルとして実際に使用した際に固着力の減少が著しく、十分な信頼性を得ることができない。また、後述するＩＥＥＥ３０４法による３００℃でのサイクル試験で絶縁破壊が発生するまでのサイクル数が１０サイクル未満となるおそれがあり、十分な信頼性を得ることができない。なお、加熱減量は、以下の式で定義されるものである。
加熱減量（％）＝（加熱前の硬化物の質量−加熱後の硬化物の質量）／
（加熱前の硬化物の質量）×１００
【００３２】
本発明に用いられる熱硬化性樹脂組成物は、さらに４０℃における粘度が０．１ｄＰａ・ｓ以上１０ｄＰａ・ｓ以下であることが好ましく、１５０℃におけるゲル化時間が１５０秒以上１２００秒以下であることが好ましい。熱硬化性樹脂組成物の粘度が０．１ｄＰａ・ｓ未満の場合、巻線体に真空加圧含浸処理した際、該巻線体から垂れ落ちる量が多くなり、結果として熱硬化性樹脂組成物の含浸率が低下し、コイルの信頼性が十分でなくなるおそれがある。一方、熱硬化性樹脂組成物の粘度が１０ｄＰａ・ｓを超える場合、巻線体に真空加圧含浸処理した際、巻線体に十分含浸させることができず、含浸率が低くなることから、コイルの信頼性が十分でなくなるおそれがある。
【００３３】
また、熱硬化性樹脂組成物の１５０℃におけるゲル化時間が１５０秒未満の場合、急激な硬化発熱によりクラックが発生し、コイルの信頼性が低下するおそれがある。一方、ゲル化時間が１２００秒を超える場合、長時間の加熱を必要とするためにコイルの生産性が低く、また従来の硬化条件では熱硬化性樹脂組成物が十分に硬化せず、コイルの信頼性が十分でなくなるおそれがある。
【００３４】
熱硬化性樹脂組成物における各成分の配合量は、例えば（ｂ）成分のエポキシ樹脂１００重量部に対して、（ａ）成分のジマレイミド化合物が好ましくは３０重量部以上７０重量部以下、より好ましくは４０重量部以上６０重量部以下であり、（ｃ）成分のイソシアヌル酸誘導体が好ましくは３０重量部以上７０重量部以下、より好ましくは４０重量部以上６０重量部以下である。また、（ｄ）成分の酸無水物は、（ｄ）酸無水物の酸無水物当量／（ｂ）エポキシ樹脂のエポキシ当量の比をＸとしたとき、Ｘが好ましくは０．６以上１．０以下、より好ましくは０．８以上０．９５以下である。なお、酸無水物当量は、酸無水物の分子量／酸無水物基の数で示されるものである。各成分の配合量が上記範囲から外れる場合、硬化物の３００℃で２４時間処理後の加熱減量が１０％以下とならないおそれがあり、また粘度やゲル化時間も上記範囲内とならないおそれがある。
【００３５】
本発明に用いられる熱硬化性樹脂組成物は、例えば（ａ）成分のジマレイミド化合物と（ｂ）成分のエポキシ樹脂とを１５０℃以上１８０℃以下で加熱、反応させた後、この反応物に（ｃ）成分のイソシアヌル酸誘導体と（ｄ）酸無水物とを加えて均一に混合することで容易に製造することができる。
【００３６】
そして、本発明のコイルは、コイルワイヤの外周に絶縁テープを巻回してなる巻線体に、このような熱硬化性樹脂組成物を真空加圧含浸処理することで製造することができる。コイルワイヤ、絶縁テープとしては、鉄道車両等における一般的な駆動モータに使用されるものと同様なものを用いることができ、このようなものであれば特に限定されるものではない。
【００３７】
真空加圧含浸処理は、例えば浸漬槽に収容された熱硬化性樹脂組成物中に巻線体を浸漬し、真空含浸処理（減圧含浸処理）と加圧処理とを行うことによって行われる。この際、真空含浸処理は、例えば温度４０℃以上８０℃以下、圧力１００Ｐａ以上４５０Ｐａ以下、時間３０分以上１２０分以下で行うことが好ましい。また、加圧処理は、例えば圧力２×１０５Ｐａ以上１０×１０５Ｐａ以下、時間１５分以上１２０分以下で行うことが好ましい。
【００３８】
真空含浸処理時の温度が４０℃を下回る場合、熱硬化性樹脂組成物の粘度が高くなり、含浸率が低くなる。一方、８０℃を超える場合、熱硬化性樹脂組成物がゲル化するおそれがあるため好ましくない。また、真空含浸処理時の圧力が１００Ｐａ未満の場合、酸無水物が蒸発することによりエポキシ樹脂との適正な配合がずれ、硬化物の特性が優れないおそれがある。また、４５０Ｐａを超える場合、十分な含浸率が得られないおそれがあるため好ましくない。さらに、真空含浸処理の時間が３０分未満の場合、十分な含浸率が得られないおそれがあり、１２０分を超える場合、酸無水物が蒸発することによりエポキシ樹脂との適正な配合がずれ、硬化物の特性が優れないおそれがあるため好ましくない。
【００３９】
また、加圧処理の圧力が２×１０５Ｐａ未満の場合、常圧に戻した後に巻線体に熱硬化性樹脂組成物を十分に保持させることができず、熱硬化性樹脂組成物の垂れ落ちが多くなるおそれがあるため好ましくない。一方、加圧処理の圧力は１０×１０５Ｐａ程度あれば十分であり、それを超えるものとしても特性の向上は望めない。さらに、加圧処理の時間が１５分未満の場合についても、常圧に戻した後に巻線体に熱硬化性樹脂組成物を十分に保持させることができず、熱硬化性樹脂組成物の垂れ落ちが多くなるおそれがあるため好ましくない。一方、加圧処理の時間は１２０分程度あれば十分であり、それを超えるものとしても特性の向上は望めず、かえって生産性が低下するため好ましくない。
【００４０】
そして、真空加圧含浸処理された巻線体は浸漬槽から取り出され、常圧に戻された後、含浸処理された熱硬化性樹脂組成物の乾燥、硬化が行われる。乾燥、硬化は、例えば１００℃以上２００℃以下の温度で行うことが好ましい。乾燥、硬化手段としては、公知の方法を採用することができ、例えば熱風加熱、通電加熱等の公知の加熱方法を採用して行うことができる。このようにして製造されたコイル（密閉型駆動モータ用コイル）は、例えば図１に示されるような密閉型駆動モータ１０の製造に用いられ、ステータ鉄心１９の内径側に設けられた複数個の溝に配置されてステータコイル２０として用いられる。
【００４１】
以上、本発明のコイルとその製造方法について説明したが、本発明のコイルが適用される密閉型駆動モータは必ずしも図１に示される密閉型駆動モータ１０に限定されるものではなく、密閉型である限り他の形態のものであっても構わない。また、本発明のコイルについても、必ずしも図１に示される形態のステータコイル２０に限られず、他の形態のステータコイルであってもよく、また密閉型駆動モータ内に配置されるものであればステータコイル以外のものであってもよい。
【実施例】
【００４２】
次に、本発明を実施例により説明する。なお、本発明は以下の実施例によって制限されるものではない。
【００４３】
（実施例１）
エポキシ当量１６０のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂３５重量部、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミド１５重量部を１容積リットルのフラスコに入れ、１５０〜２００℃に加熱し、粘度２００ｄＰａ・ｓ（５０℃）となるまで反応させて均一な反応物を得た。この反応物にトリアリルイソシアヌレート１５重量部、メチルテトラヒドロキシ無水フタル酸３５重量部を投入し、均一な液状物を得た。この液状物に対し、ジクミルパーオキサイド０．３重量部、潜在性硬化促進剤としてのＨＸ−３７４２（旭化成ケミカルズ株式会社、商品名）０．１重量部を添加し、均一に混合してワニス（熱硬化性樹脂組成物）を得た。
【００４４】
次に、予め５０℃に暖めたワニス中に、１．２ｍｍ×５．０ｍｍ平角銅線からなるコイルワイヤの外周に絶縁テープ（厚さ０．１ｍｍ、マイカ）を巻回して形成した巻線体を浸漬し、圧力２００Ｐａまで減圧した。圧力２００Ｐａに達してから６０分間放置し、巻線体から脱気した。圧力を大気圧に戻した後、３×１０５Ｐａまで加圧し、３０分放置した。常圧に戻した後、１８０℃で２時間硬化乾燥させ、コイル（密閉型駆動モータ用コイル）を得た。
【００４５】
（実施例２）
ジマレイミド化合物として、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミドの代わりにビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン１５重量部を用いた以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００４６】
（実施例３）
エポキシ樹脂として、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂の代わりにエポキシ当量１９０のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂３５重量部を用いた以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００４７】
（実施例４）
Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミドとビスフェノールＦ型エポキシ樹脂との反応物の粘度が４００ｄＰａ・ｓ（５０℃）となるように反応させた以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００４８】
（実施例５）
ジクミルパーオキサイド、潜在性硬化促進剤としてのＨＸ−３７４２（旭化成ケミカルズ株式会社、商品名）の添加量をそれぞれ０．０５重量部へと変更した以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００４９】
（実施例６）
ワニス中に巻線体を浸漬して脱気する際の圧力を５００Ｐａへと変更した以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００５０】
（比較例１）
Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミドの配合量を１０重量部へと変更した以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００５１】
（比較例２）
ワニスとしてエポキシ当量１６０のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂５５重量部にメチルテトラヒドロキシ無水フタル酸４５重量部と１Ｂ２ＭＺ（四国化成工業株式会社、商品名）０．５重量部を均一に混合したものを用いた以外は実施例１と同様にしてコイルを製造した。
【００５２】
（比較例３）
トリアリルイソシアヌレートを添加しなかった以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００５３】
（比較例４）
ワニス中への巻線体の浸漬において、真空加圧含浸処理（真空含浸処理および加圧処理）を行う代わりに、５０℃に暖められたワニス中に単に巻線体を浸漬して６０分間放置した以外は実施例１と同様にしてワニスを製造し、コイルを製造した。
【００５４】
実施例、比較例において製造したワニスの粘度、ゲルタイム、安定性、ガラス転移温度、加熱減量、絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）を表１に示す。また、実施例、比較例において製造したコイルの特性を合わせて表１に示す。さらに、実施例、比較例において製造したワニスを用いたＩＥＥＥ３０４試験の結果を合わせて表１に示す。なお、各特性の測定方法は以下に示す通りである。
【００５５】
（ワニスの特性）
［粘度］
シリンダーにワニスを約２００ｃｍ３いれて密栓し、４０℃の恒温槽に２時開静置した。そして、Ｂ型粘度計を用いて粘度を測定した。
［ゲル化時間］
胴外形１８ｍｍの試験管にワニスを１０ｇ計りとり、径約３ｍｍのガラス棒を挿入した。１５０℃の恒温槽にワニスを入れた試験管を入れ、同時にストップウオッチを作動させ、試験管内のガラス棒を１０秒おきに引き上げて、試験管がガラス棒とともに容易に持ち上がったときを終点とした。
［安定性］
容積０．５リットルのブリキ製缶にワニスを入れて密栓し、４０℃の恒温槽で保管した。所定の時間ごとに試料の粘度を測定し、１０ｄＰａ・ｓに達する時間（日数）を計測した。
［ガラス転移温度］
硬化物を８ｍｍ×８ｍｍ×２ｍｍに切り出したものを試験片とした。試験片の熱機械分析（ＴＭＡ）により線膨脹係数の変曲点を外挿点により求め、ガラス転移温度（Ｔｇ）とした。
［加熱減量］
硬化物を５０ｍｍ×５０ｍｍ×２ｍｍに切り出し、表面をエチルアルコールで清浄にし、５０℃で乾燥させたものを試験片とした。試験片の質量をｌｍｇの単位まで測り、３００℃、２４時間加熱した後取り出し、デシケーター内で室温まで冷却して質量を計測した。計算は次式によって行った。
加熱減量（％）＝（加熱前の試験片の質量−加熱後の試験片の質量）／
（加熱前の試験片の質量）×１００
［ＢＤＶ（絶縁破壊電圧）］
厚さ２ｍｍ、直径１００ｍｍ以上の硬化物を作製し、試験片とした。昇圧速度５００Ｖ／ｓｅｃで電圧を上げ、絶縁破壊した電圧を計測した。
【００５６】
（コイルの特性）
［ワニス付着量］
ワニス処理前の質量と、ワニス処理後の質量を計測し、その差を求めた。
［コイルエンドの塗膜厚さ］
コイルエンド部のワニスを削り取り、マイクロメーターにて厚さを測定した。
［ワニスの充填率］
ワニス処理時にコイルのメグ値を測定した。
［ＩＥＥＥ３０４試験］
３００ｍｍにカットした平角銅線に絶縁テープを巻き、スロットを模した鉄心にはめ込み、ワニスを上記条件で真空加圧含浸処理したものを試験片とした。試験片を加熱・加振・加湿・耐圧チェックを１サイクルとして所定の温度条件で絶縁が破壊されるサイクル数を求めた。
＜試験条件＞
加熱：４８ｈ（３００℃）
加振：３Ｇ×ｌｈ
加湿：室温４８ｈ、１００％ＲＨ
耐圧：３ｋＶ交流×ｌｍｉｎ
【００５７】
【表１】
【００５８】
表１から明らかなように、所定の組成および加熱減量を有するワニスを用いて真空加圧含浸処理した実施例１〜６のコイルついては、高温での絶縁破壊が有効に抑制され、比較例１〜４のコイルとほぼ同等あるいはそれ以上の特性を有していることがわかる。特に、４０℃における粘度が０．１ｄＰａ・ｓ以上１０ｄＰａ・ｓ以下、かつ１５０℃におけるゲル化時間が１５０秒以上１２００秒以下であるワニスを用い、真空加圧含浸処理における真空含浸処理の圧力を１００Ｐａ以上４５０Ｐａ以下とした実施例１〜３のコイルついては、ＩＥＥＥ３０４試験のサイクル数が１０以上となり、高温での絶縁性が優れていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の密閉型駆動モータ用コイルが用いられる密閉型駆動モータの一例を示す断面図。
【符号の説明】
【００６０】
１０…密閉型駆動モータ、１１…ステータフレーム、１２…軸受、１３…ベアリングブラケット、１４…軸受、１５…ハウジング、１６…ロータシャフト、１７…ロータ鉄心、１８…ロータバー、１９…ステータ鉄心、２０…ステータコイル、２１…通風ファン、２２…カバー、２３…冷却風道、２４…冷却フィン、２５…支持腕
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルワイヤの外周に絶縁テープを巻回してなる巻線体に熱硬化性樹脂組成物を真空加圧含浸処理してなる密閉型駆動モータ用コイルであって、
前記熱硬化性樹脂組成物が、（ａ）一般式（１）で示されるジマレイミド化合物、（ｂ）エポキシ樹脂、（ｃ）不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および（ｄ）酸無水物を必須成分として含有し、かつ硬化後の３００℃×２４時間処理後の加熱減量が１０％以下であることを特徴とする密閉型駆動モータ用コイル。
【化１】
（但し、Ｒ１〜Ｒ４は水素またはアルキル基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｘは２価の脂肪族または芳香族残基を示す。）
【請求項２】
前記（ａ）一般式（１）で示されるジマレイミド化合物は、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミド、ビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン、および２，２−ビス［４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロパンの中から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１項記載の密閉型駆動モータ用コイル。
【請求項３】
前記（ｂ）エポキシ樹脂は、エポキシ当量が８０以上５００以下の液状樹脂であって、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、および脂環式エポキサイドの中から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２項記載の密閉型駆動モータ用コイル。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂組成物は、４０℃における粘度が０．１ｄＰａ・ｓ以上１０ｄＰａ・ｓ以下、かつ１５０℃におけるゲル化時間が１５０秒以上１２００秒以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の密閉型駆動モータ用コイル。
【請求項５】
コイルワイヤの外周に絶縁テープを巻回して巻線体を得る工程と、前記巻線体に熱硬化性樹脂組成物を真空加圧含浸処理する工程とを有する密閉型駆動モータ用コイルの製造方法であって、
前記熱硬化性樹脂組成物として、（ａ）一般式（１）で示されるジマレイミド化合物、（ｂ）エポキシ樹脂、（ｃ）不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および（ｄ）酸無水物を必須成分として含有するものを用いることを特徴とする密閉型駆動モータ用コイルの製造方法。
【化２】
（但し、Ｒ１〜Ｒ４は水素またはアルキル基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｘは２価の脂肪族または芳香族残基を示す。）
【請求項６】
前記真空加圧含浸処理において、真空含浸処理が温度４０℃以上８０℃以下、圧力１００Ｐａ以上４５０Ｐａ以下、時間３０分以上１２０分以下で行われ、加圧処理が圧力２×１０５Ｐａ以上１０×１０５Ｐａ以下、時間１５分以上１２０分以下で行われることを特徴とする請求項５項記載の密閉型駆動モータ用コイルの製造方法。
【請求項１】
コイルワイヤの外周に絶縁テープを巻回してなる巻線体に熱硬化性樹脂組成物を真空加圧含浸処理してなる密閉型駆動モータ用コイルであって、
前記熱硬化性樹脂組成物が、（ａ）一般式（１）で示されるジマレイミド化合物、（ｂ）エポキシ樹脂、（ｃ）不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および（ｄ）酸無水物を必須成分として含有し、かつ硬化後の３００℃×２４時間処理後の加熱減量が１０％以下であることを特徴とする密閉型駆動モータ用コイル。
【化１】
（但し、Ｒ１〜Ｒ４は水素またはアルキル基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｘは２価の脂肪族または芳香族残基を示す。）
【請求項２】
前記（ａ）一般式（１）で示されるジマレイミド化合物は、Ｎ，Ｎ’−（４，４’−ジフェニルメタン）ビスマレイミド、ビス（３−エチル−５−メチル−４−マレイミドフェニル）メタン、および２，２−ビス［４−（４−マレイミドフェノキシ）フェニル］プロパンの中から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１項記載の密閉型駆動モータ用コイル。
【請求項３】
前記（ｂ）エポキシ樹脂は、エポキシ当量が８０以上５００以下の液状樹脂であって、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、および脂環式エポキサイドの中から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または２項記載の密閉型駆動モータ用コイル。
【請求項４】
前記熱硬化性樹脂組成物は、４０℃における粘度が０．１ｄＰａ・ｓ以上１０ｄＰａ・ｓ以下、かつ１５０℃におけるゲル化時間が１５０秒以上１２００秒以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の密閉型駆動モータ用コイル。
【請求項５】
コイルワイヤの外周に絶縁テープを巻回して巻線体を得る工程と、前記巻線体に熱硬化性樹脂組成物を真空加圧含浸処理する工程とを有する密閉型駆動モータ用コイルの製造方法であって、
前記熱硬化性樹脂組成物として、（ａ）一般式（１）で示されるジマレイミド化合物、（ｂ）エポキシ樹脂、（ｃ）不飽和結合を有する官能基を少なくとも一つ有するイソシアヌル酸誘導体、および（ｄ）酸無水物を必須成分として含有するものを用いることを特徴とする密閉型駆動モータ用コイルの製造方法。
【化２】
（但し、Ｒ１〜Ｒ４は水素またはアルキル基を示し、互いに同一であっても異なっていてもよく、Ｘは２価の脂肪族または芳香族残基を示す。）
【請求項６】
前記真空加圧含浸処理において、真空含浸処理が温度４０℃以上８０℃以下、圧力１００Ｐａ以上４５０Ｐａ以下、時間３０分以上１２０分以下で行われ、加圧処理が圧力２×１０５Ｐａ以上１０×１０５Ｐａ以下、時間１５分以上１２０分以下で行われることを特徴とする請求項５項記載の密閉型駆動モータ用コイルの製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００９−１１２１５９（Ｐ２００９−１１２１５９Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８４０８６（Ｐ２００７−２８４０８６）
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（３９００２２４１５）京セラケミカル株式会社 (424)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月３１日（２００７．１０．３１）
【出願人】（３９００２２４１５）京セラケミカル株式会社 (424)
【Ｆターム（参考）】
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