CN101113754A - 转轴及具有转轴的马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可防止磨损的转轴以及使用该转轴的马达。在母材的周面上形成有丝杠的转轴(20)中，在构成与轴承(3、4)滑动的部分的球状突出部分(24)及圆棒状突出部分(25)、进而与运载件(10)滑动的丝杠(26)上形成有：由在聚酰亚胺类树脂中作为固体润滑剂而含有聚四氟乙烯粒子及石墨粒子的电沉积覆膜构成的树脂覆膜(202)、和/或由在环氧类树脂中添加有填充剂的电沉积覆膜构成的树脂覆膜(202)。

Description

转轴及具有转轴的马达

技术领域

本发明涉及一种在母材的周面上形成有丝杠的转轴以及具有转轴的马达。

背景技术

作为在CD播放器和DVD播放器中使用的马达，例如使用在转轴的输出侧部分的外周面上形成有丝杠的步进马达，在使转轴旋转时，嵌入丝杠的螺旋槽内的连接构件的齿条部、以及具有该齿条部的运载件(日文：キヤリア)移动(例如参照专利文献1)。

作为其它的步进马达，例如在转轴上安装永久磁体来构成转子，且在径向上与该永久磁体对置的位置上配置有定子。转轴被轴承可旋转地支撑(例如参照专利文献2)。

在用于在专利文献1所示的丝杠上形成螺旋槽的螺旋槽形成工序中，利用尺寸可到达转轴的螺旋槽的齿腹面的滚筒用介质来对转轴进行滚筒处理，从而在齿腹面上形成多个细小的凹部。在该凹部中保持有润滑脂，从而可防止磨损粉末的产生而防止润滑材料的变黑，并可防止齿条部的磨损。

专利文献2所示的转轴以往用不锈钢或黄铜构成。但近年来要求马达小型化、轻量化，作为应对这种要求的方法，可考虑用铝或铝合金来形成转轴。即，不锈钢的比重为7.6～8.0，黄铜的比重为8.2～8.8，而铝和铝合金的比重为2.6～2.8，因此如果用铝或铝合金来形成转轴则可实现转轴的轻量化。若使转轴轻量化，则在获得同一输出时也可实现永久磁体和定子的小型化，并可相应地实现永久磁体和定子的轻量化。

专利文献1：日本专利特开2006-144918号公报

专利文献2：日本专利特开2000-358350号公报

然而，在上述专利文献1中，在润滑脂没有均匀地保持在齿腹面上形成的凹部中时，会产生润滑脂附着较薄的部位，在该附着较薄的部位，齿腹面与齿条部可能会磨损。

在上述专利文献2中，若用铝或铝合金来制造转轴，则耐磨损性、滑动性差，因此即使在与轴承之间涂敷润滑脂或使轴承为树脂制，也会存在转轴侧的磨损快的问题。

若用铁或铁合金来制造转轴，则滑动性差，因此即使在与轴承之间涂敷润滑脂或使轴承为树脂制，也同样会存在转轴侧的磨损快的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的课题在于提供一种可防止磨损的转轴以及使用该转轴的马达。

本发明的另一课题在于提供一种可减少在转轴与轴承滑动的部分产生的噪声的马达。此外，还在于提供一种即使在用耐磨损性和滑动性差的材料构成转轴时也可防止与轴承滑动的部分的磨损的马达。

为了解决上述课题，本发明的在母材的周面上形成有丝杠的转轴，其特征在于，至少所述丝杠被树脂覆膜覆盖。在本发明中，树脂覆膜最好是电沉积覆膜。

在本发明中，转轴的丝杠被树脂覆膜覆盖，因此可防止由与对方滑动构件的滑动引起的丝杠的磨损。在用树脂覆膜覆盖丝杠时，就转轴的母材而言，具有可在转轴上形成螺旋槽的工序中省略滚筒处理和用于使齿腹面成为平滑面的精加工处理的优点。此外，如果树脂覆膜为电沉积覆膜，则具有在形状复杂的部分也可容易地以均匀的厚度形成的优点。

在本发明中，较好的是至少齿腹面处的所述树脂覆膜的膜厚为7μm以上。更好的是所述树脂覆膜的膜厚在10μm以上。此外，所述树脂覆膜的膜厚在20μm以下即可，即使比这还厚，防止磨损粉末产生的效果也会饱和。

在本发明中，作为所述树脂覆膜，可使用聚酰亚胺类树脂覆膜。作为所述树脂覆膜，也可采用含有作为热反应基具有环氧基的环氧类树脂的构成。

在本发明中，所述树脂覆膜最好含有固体润滑剂。作为固体润滑剂，可使用聚四氟乙烯(PTFE)粒子或石墨粒子，可提高固体润滑剂自身的自我润滑性和耐磨损性。

在本发明中，所述树脂覆膜最好含有填充剂。此时，作为所述填充剂，也可使用有机类的填充剂。

在本发明中，所述填充剂最好是改善树脂覆膜的流动性的流动调整剂。具体而言，作为流动调整剂，可使用丙烯酸-三聚氰胺类树脂。这样构成，所述填充剂作为流动调整剂而起作用，从而可改善树脂覆膜的流动性。在阴离子电沉积时，丙烯酸-三聚氰胺类树脂作为涂料胶体而包含于电沉积覆膜中，在热固化时抑制流动性，从而可形成均匀性高的覆膜。此外，还可提高边缘覆盖性。

在本发明中，所述母材最好由铝或铝合金构成。如果转轴的母材为铝或铝合金，则可使转轴轻量化。因此，在马达中使用本发明的转轴时，可实现马达的轻量化。若使转轴轻量化，则即使在获得相同的输出时也可使永久磁体和定子小型化，可实现马达的小型化，并与可实现永久磁体和定子的轻量化相应，可实现马达的轻量化。若使转轴轻量化，则即使在获得相同的输出时也可使永久磁体和定子小型化，从而可实现马达的小型化，并可实现永久磁体和定子的轻量化。

在本发明中，在所述转轴的所述树脂覆膜的下层侧最好形成有耐酸铝覆膜。由于耐酸铝覆膜质硬，因此如果形成耐酸铝覆膜，则可提高转轴的硬度。此外，耐酸铝覆膜作为保护膜而起作用，从而可提高耐腐蚀性。

在本发明中，所述母材最好由钢铁材料(铁或铁合金)构成。如果转轴的母材为铁或铁合金，则可用低成本来生产转轴。

在本发明中，在由钢铁材料(铁或铁合金)来构成所述母材时，最好在所述母材的表面的所述树脂覆膜的下层形成有化学生成覆膜。例如，在作为化学生成覆膜而形成磷酸锌覆膜、磷酸锰覆膜、磷酸铁覆膜等磷酸盐覆膜时，由于该覆膜多孔，因此利用粘固效应，可提高与树脂覆膜的密合度。此外，作为化学生成覆膜，如果形成耐腐蚀性高的覆膜，则可作为保护膜而起作用。

为了解决上述课题的另一本发明的马达，包括：具有转轴的转子、以及可旋转地支撑该转轴的轴承，其特征在于，所述转轴的至少与所述轴承滑动的部分被树脂覆膜覆盖。

在本发明中，由于转轴的与轴承滑动的部分被树脂覆膜覆盖，因此可抑制噪声的产生。在与轴承滑动的部分被树脂覆膜覆盖时，就转轴的母材而言，具有可省略用于使与转轴滑动的部分成为平滑面的精加工的优点。由于树脂覆膜为电沉积覆膜，因此与涂敷树脂的方法相比，具有在形状复杂的部分也可容易地以均匀的厚度形成的优点。此外，即使在转轴中使用铝或铝合金等这类耐磨损性和滑动性差的材料，也可防止与轴承滑动的部分的磨损。

在本发明中，所述树脂覆膜最好是电沉积覆膜，作为所述树脂覆膜可使用聚酰亚胺类树脂覆膜和作为热反应性基具有环氧基的环氧类树脂覆膜。

在本发明中，所述树脂覆膜最好含有固体润滑剂。作为固体润滑剂，可使用聚四氟乙烯(PTFE)粒子或石墨粒子，可提高固体润滑剂自身的自我润滑性和耐磨损性。

所述树脂覆膜最好含有填充剂，所述填充剂最好是改善树脂覆膜的流动性的流动调整剂。作为流动调整剂，可使用丙烯酸-三聚氰胺类树脂。这样构成，所述填充剂作为流动调整剂而起作用，可改善树脂覆膜的流动性。在阴离子电沉积时，丙烯酸-三聚氰胺类树脂作为涂料胶体而包含于电沉积覆膜中，在热固化时抑制流动性，从而可形成均匀性高的覆膜。此外，还可提高边缘覆盖性。填充剂也可以是有机类。

在本发明中，所述转轴的母材最好由铝或铝合金构成。如果转轴的母材为铝或铝合金，则可使转轴轻量化，从而可实现马达的轻量化。若使转轴轻量化，则即使在获得同一输出时也可使永久磁体和定子小型化，可实现马达的小型化，并与可实现永久磁体和定子的轻量化相应，可实现马达的轻量化。

在本发明中，在所述转轴的所述树脂覆膜的下层侧最好形成有耐酸铝覆膜。由于耐酸铝覆膜质硬，因此如果形成耐酸铝覆膜，则可提高转轴的硬度，并可提高耐腐蚀性。

本发明在所述母材由铁或铁合金构成时也可适用。

在所述母材的表面的所述树脂覆膜的下层侧最好形成有化学生成覆膜。例如，在作为化学生成覆膜而形成磷酸锌覆膜、磷酸锰覆膜、磷酸铁覆膜等磷酸盐覆膜时，由于该覆膜多孔，因此利用粘固效应，可提高与树脂覆膜的密合度。此外，作为化学生成覆膜，如果形成耐腐蚀性高的覆膜，则可作为保护膜而起作用。

在本发明中，在所述转轴上最好形成有被所述轴承支撑的球状部。若这样构成，则与使球体介于转轴与轴承之间时不同，不会发生因树脂覆膜的膜厚所引起的尺寸公差的影响而导致球体的位置产生偏差的问题，因此可获得稳定的轴承特性。

在本发明中，最好在所述转轴上形成有丝杠，该丝杠也被所述树脂覆膜覆盖。在转轴上形成有丝杠时，在丝杠上卡合有运载件，在丝杠的旋转下，运载件沿着丝杠移动。由此，在丝杠与运载件之间引起滑动。因此，若丝杠的与运载件滑动的部分也被树脂覆膜覆盖，则即使用铝和铝合金等这类耐磨损性和滑动性差的材料构成转轴，也可防止与运载件滑动的部分的磨损。在用树脂覆膜覆盖与运载件滑动的部分时，就转轴的母材而言，具有可省略用于使与运载件滑动的部分成为平滑面的精加工的优点。

在本发明中，由于转轴的丝杠被树脂覆膜覆盖，因此即使将铝和铝合金等这类耐磨损性和滑动性差的材料作为转轴的母材使用，也可防止丝杠的磨损。如果是电沉积覆膜，则具有在形状复杂的部分也可容易地以均匀的厚度形成的优点。在母材为铝或铝合金时，可使转轴轻量化，在马达中使用本发明的转轴时，可实现马达的轻量化。若使转轴轻量化，则即使在获得同一输出时也可使永久磁体和定子小型化，可实现马达的小型化，并与可实现永久磁体和定子的轻量化相应，可实现马达的轻量化。

在本发明中，由于转轴的与轴承滑动的部分被树脂覆膜覆盖，因此可抑制噪声的产生。在与轴承滑动的部分被树脂覆膜覆盖时，就转轴的母材而言，具有可省略用于使与转轴滑动的部分成为平滑面的精加工的优点。由于树脂覆膜为电沉积覆膜，因此与涂敷树脂的方法相比，具有在形状复杂的部分也可容易地以均匀的厚度形成的优点。此外，即使在转轴中使用铝或铝合金等这类耐磨损性和滑动性差的材料，也可防止与轴承滑动的部分的磨损。因此，可防止在转轴与轴承的滑动面上产生由磨损产生的磨损粉末和由腐蚀引起的杂质。

附图说明

图1(a)是应用了本发明的步进马达的半剖视图，图1(b)是从反输出侧看步进马达时的后视图，图1(c)是转轴的说明图。

图2(a)是在应用了本发明的步进马达的转轴上形成的丝杠的说明图，图2(b)是放大表示该丝杠的剖视图。

图3(a)是图1所示步进马达的输出侧轴承的说明图，图3(b)是反输出侧轴承的说明图。

图4(a)是示意地表示在应用了本发明的步进马达的转轴上形成的树脂覆膜的形状的说明图，图4(b)是示意地表示参考例的树脂覆膜的形状的说明图，图4(c)是示意地表示在本形态的转轴(丝杠)上形成的树脂覆膜的形状的说明图。

图5(a)、图5(b)是表示在应用了本发明的马达中使用的另一轴承结构的说明图。

(符号说明)

1步进马达

2转子

3反输出侧轴承

4输出侧轴承

5定子

10运载件

20转轴

24、25c球状突出部分(与轴承滑动的部分)

25圆棒状突出部分(与轴承滑动的部分)

26丝杠

27凹锥部(与轴承滑动的部分)

28、29永久磁体

40轴承

47刚球

48保持件

201转轴的母材

202树脂覆膜(电沉积覆膜)

260齿腹面

具体实施方式

下面参照附图对应用了本发明的马达进行说明。

[实施形态1]

(步进马达的整体结构)

图1(a)是应用了本发明的步进马达的半剖视图，图1(b)是从反输出侧(与输出侧相反的一侧)看步进马达时的后视图，图1(c)是转轴的说明图。

在图1(a)、图1(b)中，本形态的步进马达1大致包括：定子5、转子2、覆盖定子5周围的马达外壳50、以及固定在定子5输出侧的框架7。转子2包括转轴20及两个永久磁体28、29，永久磁体28、29相对于该转轴20的反输出侧的部分固定在轴线方向的相邻位置上，两个永久磁体28、29各自的N极和S极在周向上交替地被磁化。定子5包括两个定子组51、52，定子组51、52在与永久磁体28、29在外周侧对置的位置上在轴线方向上重叠配置。两个定子组51、52分别包括：外定子铁芯51a、52a；卷绕有线圈51b、52b的绕线管51c、52c；以及在与外定子铁芯之间夹持绕线管51c、52c的内定子铁芯51d、52d，外定子铁芯51a、52a及内定子铁芯51d、52d具有排列在定子5的内周部分上的多个极齿。

如图1(a)、图1(c)所示，转轴20具有小径轴部分22和大径轴部分21，在小径轴部分22上固定有永久磁体28、29。在转轴20中，小径轴部分22的后端部构成从马达外壳50朝反输出侧突出的反输出侧轴端20a。与此相对，大径轴部分21从马达外壳50的输出侧端板50b突出，在其外周面上形成有丝杠26。

框架7包括：与马达外壳50的输出侧端板50b固定的固定板部72、与该固定板部72在输出侧对置的对置板部71、以及连接该对置板部71与固定板部72的连接板部70。

(丝杠的结构)

图2(a)是在应用了本发明的步进马达的转轴上形成的丝杠的说明图，图2(b)是放大表示该丝杠的剖视图。

如图2(a)、图2(b)所示，在丝杠26上卡合有运载件10，在运载件10上形成有防止与丝杠26一起旋转的机构(未图示)。因此，在转轴20旋转时，运载件10沿着丝杠26在转轴20的轴线方向上移动。此时，运载件10与丝杠26的齿腹面260滑动。此外，可根据需要在丝杠26的内部注入润滑脂等润滑剂。

(轴承的结构)

图3(a)是图1所示步进马达的输出侧轴承的说明图，图3(b)是反输出侧轴承的说明图。

在图1中，本形态的步进马达1在转轴20的反输出侧具有反输出侧轴承3、轴承保持件6及施力构件9，另一方面，在输出侧具有输出侧轴承4。因此，转轴20的反输出侧轴端20a被与轴承保持件6嵌合的反输出侧轴承3支撑，转轴20的输出侧轴端20b被输出侧轴承4支撑，该输出侧轴承4被框架7的对置板部71保持。在此，反输出侧轴承3及输出侧轴承4均可为金属制或树脂制，但在本形态中由聚对苯二甲酸丁二醇酯形成。

如图3(a)所示，在转轴20的输出侧轴端20b上形成有小径圆棒状突出部分25，该圆棒状突出部分25具有与转轴20的轴线L平行的外周面，输出侧轴承4作为用圆形凹部41的内周侧面41a在径向上支撑所述圆棒状突出部分25的外周部分25a的第一轴承而形成。在此，圆形凹部41的内周侧面41a与转轴20的轴线L平行。圆棒状突出部分25的端面25b为球面，该端面25b(球面)被输出侧轴承4的圆形凹部41的底部41b在推力方向上支撑。此外，可根据需要在圆形凹部41的内侧注入润滑脂等润滑剂。

如图3(b)所示，在转轴20的反输出侧轴端20a上形成有球状突出部分24，反输出侧轴承3作为用凹锥部31的圆锥面31a在径向及推力方向上支撑所述球状突出部分24的轴线L的附近24a的第二轴承而形成。此外，可根据需要在凹锥部31的内侧注入润滑脂等润滑剂。

在马达外壳50的反输出侧端板50a上固定有轴承保持件6，在该轴承保持件6上形成有供反输出侧轴承3安装的通孔60。在轴承保持件6的反输出侧配置有由金属板构成的施力构件9。在施力构件9上从其外周缘延伸有多个爪部91，这些多个爪部91从轴承保持件6的外周侧起向相反面侧绕回而与轴承保持件6卡合，施力构件9固定在轴承保持件6上。在施力构件9上切起有板簧部92，该板簧部92朝着输出侧对反输出侧轴承3施力。因此，转轴20受到朝着输出侧轴承4的施力，可防止转轴20的晃动。

(转轴的详细结构)

在这样构成的的步进马达1中，转轴20的母材201由铝或铝合金构成。为了消除作为转轴20的母材201使用的铝或铝合金的耐磨损性和滑动性差的问题，在本形态中采用下面的结构。

首先，在本形态中，如图2(b)及图3(a)、图3(b)所示，在转轴20的大致整个表面上形成有由电沉积覆膜构成的树脂覆膜202。

因此，如图2(b)所示，丝杠26被由电沉积覆膜构成的树脂覆膜202覆盖，丝杠26的与运载件10滑动的齿腹面260(与运载件10滑动的部分)被由电沉积覆膜构成的树脂覆膜202覆盖。如图3(a)所示，在转轴20的输出侧轴端20b，与输出侧轴承4滑动的圆棒状突出部分25的表面(与轴承滑动的部分)被由电沉积覆膜构成的树脂覆膜202覆盖。如图3(b)所示，在转轴20的反输出侧轴端20a，与反输出侧轴承3滑动的球状突出部分24的表面(与轴承滑动的部分)也被由电沉积覆膜构成的树脂覆膜202覆盖。

在本形态中，作为树脂覆膜202使用的是聚酰亚胺类树脂覆膜。树脂覆膜202中作为固体润滑剂含有聚四氟乙烯(PTFE)粒子及石墨粒子，该固体润滑剂具有自我润滑性和耐磨损性。作为固体润滑剂可使用具有层间距离比较分开的层状分子结构的润滑剂，除聚四氟乙烯和石墨外，还可使用二硫化钼和二硫化钨。

(转轴的加工方法)

在这样构成的步进马达1的制造方法中，在制造转轴20时，在利用切削加工和滚压成形等方法获得了具有参照图1～图3说明过的丝杠26、转轴20的输出侧轴端20b、圆棒状突出部分25及球状突出部分24等的转轴20的母材201后，就此或在进行了改善表面粗糙度的精加工后转送到下面说明的电沉积工序中。

在进行电沉积工序时，预先准备电沉积涂敷材料。在本形态中，作为电沉积涂敷材料的基底的耐热性树脂材料为聚酰亚胺，该聚酰亚胺是如下所述合成的：使聚酰亚胺类材料的酸成分(例如二环辛烷-7-盐-2、3、5、6-四羧酸二酐(日文：ビシクロオクト-7-エン-2、3、5、6-テトラカルボン酸二無水物)等)溶解在溶剂(例如N-甲基吡咯烷酮等)中，搅拌该溶解液几个小时，将由此获得的溶解液放入渗析管内，并除去有机溶剂等杂质离子。在此进行的渗析一直进行到溶解液大致成为中性为止。在本形态中合成的聚酰亚胺为自身带正电的阳离子类聚酰亚胺，但本发明并不局限于此，也可以是自身带负电的阴离子类聚酰亚胺。

然后，在经上述工序获得的10～20重量百分比的聚酰亚胺中作为固体润滑剂材料而添加按聚酰亚胺的固态成分重量比来说为5～40重量百分比的聚四氟乙烯粒子。在此，聚四氟乙烯粒子最好以聚酰亚胺的固态成分重量比的10～30重量百分比(尤其是20±5重量百分比)来添加。由此，可防止溶解液成为凝胶(半固态)状或产生沉淀，液体的管理变得容易。在本形态中，在混合有聚四氟乙烯粒子的液体中例如按聚酰亚胺的固态成分重量比来说以3～15重量百分比来添加石墨粒子。考虑到与聚四氟乙烯粒子一起混合，石墨粒子的混合量最好按聚酰亚胺的固态成分重量比来说以3～5重量百分比来添加。若作为耐热性树脂材料的聚酰亚胺的含量小于10重量百分比，则作为固体润滑剂的聚四氟乙烯粒子在电沉积中容易沉淀，因此较好，若聚酰亚胺的含量大于20重量百分比，则表面能量变低，具有会产生凹陷等涂装外观不良的倾向，因此不佳。若聚四氟乙烯粒子的含量小于10重量百分比，则润滑性不足，因此不佳，若聚四氟乙烯粒子的含量大于30重量百分比，则聚四氟乙烯粒子或石墨粒子无法均匀分散，容易沉淀，因此不佳。若石墨粒子小于3重量百分比，则其效果不足，若大于5重量百分比，则容易沉淀，因此不佳。此外，为使经上述工序获得的电沉积涂敷材料成为水溶性，也可添加离子交换水、乳酸和醋酸等弱酸、异丙醇和丁二醇单丁醚等溶剂。

将这样获得的电沉积涂敷材料与水混合来调制电沉积液。另一方面，对转轴20的母材201进行脱脂工序和清洗工序。例如，在利用异丙醇(日文：イロプロピルアルコ一ル)进行了1分钟的超声波清洗后进行纯水清洗。

另外，在本形态中，由于电沉积液为阳离子型电沉积液，因此将转轴20的母材201浸渍在电沉积液中，并以母材201为阴极、以构成相对极的电解槽为阳极来施加直流电压。在进行这样的电沉积时，对母材201供电的部位为避开圆棒状突出部分25(与轴承滑动的部分)、球状突出部分24(与轴承滑动的部分)、以及丝杠26的齿腹面260(与运载件10滑动的部分)的位置。此时的电沉积液的温度例如设定成25℃，此外，为了使电沉积覆膜的厚度为3～50μm，最好至少齿腹面260处的膜厚为7μm以上，例如10μm，而将施加电压设定为50～200V，在定电压条件下以大致2分钟进行电沉积。其结果是，可在转轴20的母材201的表面上形成电沉积覆膜。边缘部201a也可在与上述相同的条件下的电沉积中使电沉积覆膜的膜厚为7μm以上。

然后，在进行了水清洗、纯水清洗、除水等后，在温度为110℃的条件下进行了15分钟的预加热后在温度为230℃的条件下加热40分钟，并在电沉积覆膜中使树脂成分固化。其结果是，制成在由铝或铝合金构成的母材201的表面上形成有由电沉积覆膜构成的树脂覆膜202的转轴20，树脂覆膜202在由聚酰亚胺类树脂构成的基底材料中作为固体润滑剂含有聚四氟乙烯粒子及石墨粒子。

(本形态的主要效果)

如上所述，在本形态的步进马达1中，转轴20的母材201由铝或铝合金构成。因此，与用不锈钢或黄铜来构成转子20时相比，可使转轴20轻量化，可实现步进马达1的轻量化。此外，若使转轴20轻量化，则即使在获得同一输出时也可实现永久磁体28、29和定子5的小型化，可实现步进马达1的小型化，并可与使永久磁体28、29和定子5小型化相应，实现步进马达1的轻量化。

在本形态中，由于转轴20的丝杠26被树脂覆膜202覆盖，因此即使在转轴20中使用铝或铝合金等这类耐磨损性和滑动性差的材料，也可防止与运载件10滑动的部分(齿腹面260)的磨损。因此，在运载件10的进给动作中，可防止产生因转轴20侧的磨损而引起的不良问题，此外，在丝杠26上涂敷了润滑脂时，也可防止因磨损粉末而引起的润滑脂的黑化。

如果与运载件10滑动的部分(齿腹面260)被树脂覆膜202覆盖，则与运载件10的接触面就可成为平滑面，从而运载件10侧的磨损也会消失，可始终与丝杠26稳定地啮合，因此可进行稳定的动作。

在本形态中，由于与轴承滑动的部分(圆棒状突出部分25、球状突出部分24)也被树脂覆膜202覆盖，因此即使在转轴20中使用了铝或铝合金等这类耐磨损性和滑动性差的材料，也可防止与轴承滑动的部分的磨损。因此，在轴承部分，可防止产生因转轴20侧的磨损而引起的不良问题。在与轴承滑动的部分上涂敷了润滑脂时，也可防止因磨损粉末而引起的润滑脂的黑化。

若使转子2轻量化，则起动性相对于脉冲频率提高，而且滑动性因树脂覆膜202而提高，进而起动性、响应性提高。

由于利用电沉积覆膜来形成树脂覆膜202，因此与用浸渍涂敷等方法形成的覆膜相比，具有在形状复杂的部分也可容易地以均匀的厚度形成树脂覆膜202的优点。若利用电沉积覆膜来形成树脂覆膜202，则与利用浸渍涂敷来形成的方法相比，可牢固且均匀地在短时间内形成树脂覆膜202，具有容易保持品质的优点。

如果与轴承滑动的部分(圆棒状突出部分25、球状突出部分24)以及与运载件10滑动的部分(齿腹面260)被树脂覆膜202覆盖，则就转轴20的母材201而言，具有可省略用于使这些滑动的部分成为平滑面的精加工的优点。此外，由于树脂覆膜202，母材201的耐腐蚀性也提高。

由于树脂覆膜202的基底材料为聚酰亚胺类树脂，因此可提高耐热性、耐磨损性。

[实施形态2]

由于本发明的基本结构与实施形态1相同，因此同样参照图1～图3进行说明，并省去对相同部分的说明。在图1～图3中，对于本形态的步进马达1，与实施形态1相同，转轴20的母材201也由铝或铝合金构成。在本形态中，与实施形态1相同，如图2(b)及图3(a)、图3(b)所示，在转轴20的大致整个表面上也形成有由电沉积覆膜构成的树脂覆膜202。因此，如图2(b)所示，丝杠26被由电沉积覆膜构成的树脂覆膜202覆盖，与运载件10滑动的丝杠26的齿腹面260(与运载件10滑动的部分)被由电沉积覆膜构成的树脂覆膜202覆盖。如图3(a)所示，在转轴20的输出侧轴端20b，与输出侧轴承4滑动的圆棒状突出部分25的表面(与轴承滑动的部分)被由电沉积覆膜构成的树脂覆膜202覆盖。如图3(b)所示，在转轴20的反输出侧轴端20a，与反输出侧轴承3滑动的球状突出部分24的表面(与轴承滑动的部分)也被由电沉积覆膜构成的树脂覆膜202覆盖。

在本形态中，作为树脂覆膜202使用的是作为热反应基具有环氧基的环氧类树脂覆膜。该环氧类树脂覆膜为利用阴离子电沉积形成的电沉积覆膜，例如是使用了环氧-丙烯酸类树脂(主剂)和三聚氰胺(固化剂)的热固性树脂。在此，环氧-丙烯酸类树脂为环氧树脂和丙烯酸类树脂的混合树脂，但作为环氧类树脂覆膜，也可使用环氧改性丙烯酸树脂等。树脂覆膜202含有下面的填充剂。

在本形态中，树脂覆膜202首先作为填充剂含有丙烯酸-三聚氰胺类树脂。该填充剂作为流动调整剂而起作用，可改善树脂覆膜202的流动性。在本形态中，在阴离子电沉积时，丙烯酸-三聚氰胺类树脂作为涂料胶体而包含于电沉积覆膜中，在热固化时抑制流动性，从而在齿腹面260中可形成均匀性高的覆膜。此外，还可提高边缘覆盖性。作为该流动调整剂(填充剂)，除了丙烯酸-三聚氰胺类树脂的粒子外，还可使用由聚乙烯、聚丙烯(日文：ポロプロピレン)或聚甲基丙烯酸乙酯等构成的粉末形状的聚合物粒子。

另外，树脂覆膜202作为填充剂含有氧化钛(TiO₂)粒子。该填充剂作为主颜料而起作用，在树脂覆膜202的加强和增量中使用。氧化钛也作为流动调整辅助剂使用，通过抑制使电沉积覆膜热固化时的流动性，可在齿腹面260中形成均匀性高的膜。另一方面，也作为提高边缘覆盖率的流动调整辅助剂使用。作为该填充剂(主颜料、流动调整辅助剂)，除了氧化钛外，还可使用滑石、云母、绢云母等粘土矿物、以及硫酸钡等。

另外，树脂覆膜202作为填充剂含有碳黑。该填充剂作为着色剂而起作用。

与实施形态1相同，树脂覆膜202也可采用含有聚四氟乙烯(PTFE)粒子、石墨粒子、二硫化钼、二硫化钨等固体润滑剂的构成。

在这样构成的步进马达1的制造方法中，在制造转轴20时，在利用切削加工和滚压成形等方法获得了具有参照图1～图3说明过的丝杠26、转轴20的输出侧轴端20b、圆棒状突出部分25及球状突出部分24等的转轴20的母材201后，就此或在进行了改善表面粗糙度的精加工后转送到下面说明的电沉积工序中。

在进行电沉积工序时，作为电沉积涂敷材料，例如准备由下面的组成构成的阴离子类电沉积液：

环氧类树脂(粘结剂)

环氧-丙烯酸类树脂(主剂)+三聚氰胺(固化剂)：7.5％

三聚氰胺类树脂(流动调整剂)

丙烯酸-三聚氰胺类树脂(主剂)+三聚氰胺(固化剂)：2.5％

氧化钛(主颜料/流动调整辅助剂)  2％(20ml/l)

碳黑(着色颜料)       1％(10ml/l)

其余部分：90％水+10％有机溶剂

在该状态下，环氧-丙烯酸类树脂(主剂)与三聚氰胺(固化剂)反应，形成尺寸为几百nm的涂料胶体，并分散到电沉积液中。丙烯酸-三聚氰胺类树脂(主剂)与三聚氰胺(固化剂)反应，形成尺寸为几μm的微凝胶粒子，并分散到电沉积液中。氧化钛作为尺寸为几百nm的粒子而分散到电沉积液中。碳黑(着色颜料)也分散到电沉积液中。

另一方面，对转轴20的母材201进行利用弱碱性脱脂剂的脱脂工序和清洗工序。

然后，将转轴20的母材201浸渍在电沉积液中，并以母材201为阳极、以构成相对极的电解槽为阴极来施加直流电压。在进行这样的电沉积时，对母材201供电的部位为避开圆棒状突出部分25(与轴承滑动的部分)、球状突出部分24(与轴承滑动的部分)、以及丝杠26的齿腹面260(与运载件10滑动的部分)的位置。此外，为了使电沉积覆膜的厚度为3～50μm，最好至少齿腹面260处的膜厚为7μm以上，例如10μm，而将施加电压设定为50～200V，在定电压条件下以大致2分钟进行电沉积。其结果是，可在转轴20的母材201的表面上形成电沉积覆膜。在该状态下，处于在环氧类树脂的电沉积覆膜中除了碳黑外还保持有粒径大的丙烯酸-三聚氰胺类树脂的粒子(流动调整剂)、以及氧化钛的粒子(流动调整辅助剂)的状态。

然后，在进行了水清洗、纯水清洗、除水等后，在温度为100℃的条件下进行了15分钟的预加热后在温度为180℃的条件下加热30分钟，并在电沉积覆膜中使树脂成分固化。其结果是，环氧类树脂一边流动一边固化，从而形成层，且丙烯酸-三聚氰胺类树脂也熔化。此时，丙烯酸-三聚氰胺类树脂及氧化钛抑制环氧类树脂过度的流动，从而防止下垂等。这样，制成在由铝或铝合金构成的母材201的表面上形成有由电沉积覆膜构成的树脂覆膜202的转轴20，树脂覆膜202在环氧树脂覆膜中作为填充剂而含有流动调整剂(丙烯酸-三聚氰胺类树脂)、氧化钛(流动调整辅助剂/主颜料)、以及碳黑(着色颜料)。

(本形态的主要效果)

图4(a)是示意地表示在应用了本发明的步进马达的转轴上形成的树脂覆膜的形状的说明图，图4(b)是示意地表示参考例的树脂覆膜的形状的说明图，图4(c)是示意地表示在本形态的转轴(丝杠)上形成的树脂覆膜的形状的说明图。在下面的说明中，母材201的平面(齿腹面260及螺纹牙的顶部230)处的树脂覆膜202的膜厚w1、以及边缘部201a处的树脂覆膜202的膜厚w2分别如图4所示地进行定义，边缘部201a的膜厚w2为边缘部201a的二等分线上的膜厚。

在本形态的步进马达1中，可仅通过电沉积工序形成树脂覆膜202来防止丝杠26的磨损。此外，可通过在丝杠26的内部注入润滑剂来提高滑动性。

在本形态的步进马达1中，转轴20的母材201由铝或铝合金构成。因此，能起到使转轴20轻量化、可实现步进马达1的轻量化等与实施形态1相同的效果。

在上述形态中，树脂覆膜202的基底材料为环氧类树脂，在环氧类树脂为基底材料时，与聚酰亚胺类树脂或其它树脂材料相比，可使树脂覆膜202变得平滑，具有滑动性高的优点。

尤其是在本形态中，由于树脂覆膜202含有流动调整剂及流动调整辅助剂，因此树脂覆膜202的流动性合适。因此，树脂覆膜202不会出现下垂或过度的流动，可进一步提高电沉积涂敷的覆膜均匀性。由此，如图4(a)及图4(c)所示，至少齿腹面260处的树脂覆膜202的膜厚w1可以是合适的膜厚(例如7μm以上)。在本形态中，由于树脂覆膜202含有流动调整剂及流动调整辅助剂，因此树脂覆膜202的流动性合适。由此，边缘部201a处的树脂覆膜202的膜厚w2可以是合适的膜厚(例如7μm以上)，因此可提高边缘部201a处的树脂覆膜202的边缘覆盖率((w2/w1)×100)。即，采用本形态，在边缘部201a处也可形成膜厚与母材201的齿腹面260上形成的树脂覆膜202大致相同的树脂覆膜202，可避免图4(b)所示的边缘部201a处膜厚变薄的情况。

这样，采用本发明，即使形状复杂，原材料的复制性也好，从而可获得尺寸精度优良的丝杠26。在本形态的转轴20中，对于丝杠26，在齿腹面260及其边缘部201a处也可形成足够厚度的、较佳的是7μm以上、更佳的是10μm以上的树脂覆膜202。树脂覆膜202的膜厚在20μm以下即可，即使比这还厚，效果也会饱和。若树脂覆膜202的膜厚过厚，则有时会有损丝杠26的形状，因此只要考虑槽深等来设定膜厚的上限值即可。

(常温下的评价)

对使用了本形态的转轴20的步进马达1定性地评价了在25℃的温度条件下进行了300万次查找操作(日文：シ一ク動作)后所涂敷的润滑脂的状态、运载件具有的齿条的磨损状态、以及丝杠的磨损状态。在表1中表示了其结果。

表1

	树脂覆膜的膜厚
									4μm	7μm	9μm	10μm	12μm	15μm	18μm	20μm
	润滑脂黑化	×	○	○	○	-	-	○									-
齿条磨损									×	○	○	○	-	-	○	-
	丝杠磨损	×	○	○	○	-	-	○									-

在表1的“润滑脂黑化”栏中，评价结果用下面的记号来表示。

“○标记”……“未发生润滑脂的黑化”

“×标记”……“润滑脂的黑化明显”

在表1的“齿条磨损”栏中，评价结果用下面的记号来表示。

“○标记”……“运载件10的齿条的磨损少，运载件10的卡合部的顶部并未到达丝杠26的槽的底部，未发生润滑脂的黑化”

“×标记”……“齿条进行着磨损，运载件10的卡合部的顶部到达丝杠26的槽的底部而使顶部与底部滑动，顶部磨损”

在表1的“丝杠磨损”栏中，评价结果用下面的记号来表示。

“○标记”……“在丝杠26上产生了磨损、滑动伤，但磨损未达到基体等”

“×标记”……“丝杠26进行着磨损，磨损到达基体等”

如表1所示，在使用了树脂覆膜202的膜厚为4μm的转轴20时，润滑脂的黑化以及运载件10的齿条的磨损明显，在丝杠26的滑动面的大致整个面上露出铝基体。另一方面，在使用了树脂覆膜202的膜厚为7μm以上(7μm、9μm、10μm、18μm)的转轴20时，未发生润滑脂的黑化，运载件10的齿条的磨损也少，在丝杠26的滑动面上也并未露出铝基体。

根据上面的结果，通过使树脂覆膜202的膜厚在7μm以上，可构成可靠性优良的转轴20。

(高温下的评价)

在步进马达1的转轴20上形成的树脂覆膜202的膜厚分别为7μm、12μm、20μm时，定性地评价了在70℃的温度条件下进行了300万次查找操作后所涂敷的润滑脂的状态、运载件具有的齿条的磨损状态、以及丝杠26的磨损状态。其结果是，对于树脂覆膜202的膜厚为7μm的转轴20，润滑脂的黑化以及运载件的齿条的磨损明显，丝杠26的铝基体露出。另一方面，对于树脂覆膜202的膜厚为12μm、20μm的转轴20，未发生润滑脂的黑化，运载件10的齿条的磨损也少。这样可以确认，若使树脂覆膜202的膜厚在10μm以上，则还可应对高温条件。

(低温下的评价)

在步进马达1的转轴20上形成的树脂覆膜202的膜厚分别为10μm、15μm时，定性地评价了在-5℃的温度条件下进行了300万次查找操作后所涂敷的润滑脂的状态、运载件10具有的齿条的磨损状态、以及丝杠26的磨损状态。其结果是，树脂覆膜202的膜厚为10μm及15μm的转轴20都未发生润滑脂的黑化，运载件10的齿条的磨损也少，在丝杠26的滑动面上也并未露出铝基体。这样可以确认，若使树脂覆膜202的膜厚在10μm以上，则还可应对低温条件。

(高湿下的评价)

在步进马达1的转轴20上形成的树脂覆膜202的膜厚分别为10μm、15μm时，定性地评价了温度为40℃、湿度为90％RH的条件下进行了300万次查找操作后所涂敷的润滑脂的状态、运载件10具有的齿条的磨损状态、以及丝杠26的磨损状态。其结果是，树脂覆膜202的膜厚为10μm及15μm的转轴20都未发生润滑脂的黑化，运载件10的齿条的磨损也少，在丝杠26的滑动面上也并未露出铝基体。这样可以确认，若使树脂覆膜202的膜厚在10μm以上，则还可应对高湿条件。

[实施形态3]

由于本发明的基本结构及电沉积工序与实施形态1及实施形态2相同，因此省去相同部分的说明。在本形态中，在步进马达1中，转轴20的母材201由不锈钢之外的钢铁材料构成。因此，与用不锈钢或黄铜来构成转轴20时相比，可用低成本来制造转轴20，可廉价地制造步进马达1。

不锈钢之外的钢铁材料作为母材201而就此形成丝杠进行使用时腐蚀性高，但通过形成树脂覆膜202、或利用在实施了热氧化膜处理等后形成树脂膜加工的复合膜，可提高耐腐蚀性。

作为转轴20的母材201，若使用钢铁材料中的不锈钢，则即使仅在转轴20的规定部分上形成有树脂覆膜202，也可实现在未被树脂覆膜202覆盖的部分具有足够的耐腐蚀性的转轴20。

(其它实施形态)

图5(a)、图5(b)是表示在应用了本发明的马达中使用的另一轴承结构的说明图。在上述形态中，在转轴20的输出侧轴端20b上形成有圆棒状突出部分25，但如图5(a)所示，也可在转轴20的输出侧轴端20b上形成球状突出部分25c，此时，只要用由电沉积覆膜构成的树脂覆膜202覆盖球状突出部分25c的表面即可。如图5(b)所示，当采用在转轴20的输出侧或反输出侧的端面上形成有凹锥部27、用具有刚球47及保持件48的轴承40来支撑所述凹锥部27的结构时，只要在至少凹锥部27的内表面上形成由电沉积覆膜构成的树脂覆膜202即可。

在上述实施形态中，在母材201的表面上通过直接进行电沉积来形成树脂覆膜202，但在转轴20的母材201由铝或铝合金构成的实施形态1及实施形态2中，也可在母材201的表面上形成铬酸盐覆膜或耐酸铝覆膜等底膜后在其表面上进行电沉积，从而形成树脂覆膜202。这些底膜中，若是耐酸铝覆膜则质硬，因此即使在树脂覆膜202剥落时，也可防止转轴20的磨损等。

在转轴20的母材201由钢铁材料构成的实施形态3中，也可在母材201的表面上形成磷酸盐覆膜(磷酸锌覆膜、磷酸锰覆膜、磷酸铁覆膜等)等底膜(化学生成覆膜)后在其表面上进行电沉积，从而形成树脂覆膜202。这些底膜中，由于磷酸盐覆膜致密且多孔，因此利用粘固效应，可提高树脂覆膜202与母材201的粘合力，并可防止树脂覆膜202从母材201脱落。

在上述形态中，在转轴20的大致整个表面上形成有树脂覆膜202，但也可仅在与轴承滑动的部分及丝杠26上形成树脂覆膜202，此外，也可仅在丝杠26上形成树脂覆膜202。在丝杠26中，也可仅在齿腹面260上形成树脂覆膜202。在上述形态中，在转轴20两轴端的与轴承滑动的部分上形成有树脂覆膜202，但也可仅在一个轴端的与轴承滑动的部分上形成树脂覆膜202。也可在作为轴承使用仅在径向上支撑转轴20的轴承、或仅在推力方向上支撑转轴20的轴承时应用本发明。

在转轴20上固接有永久磁体28、29，但在进行该固接时，若采用存在树脂覆膜202时容易固接的方法，则在转轴20的表面中只要在应固接永久磁体28、29的部分上也形成树脂覆膜202即可，若采用不存在树脂覆膜202时容易固接的方法，则在转轴20的表面中只要在避开了应固接永久磁体28、29的部分的区域中形成树脂覆膜202即可。

在上述形态中，作为树脂覆膜202的基底材料使用的是聚酰亚胺类树脂、环氧类树脂，但也可使用具有聚酰亚胺类树脂及环氧类树脂的复合成分的树脂材料，例如在包含酰亚胺键在内的聚合物中引入了阳离子感应基的结构的树脂材料。在树脂材料中也可添加作为粘结剂的树脂成分。

在上述形态中，在转轴20的母材201由铝或铝合金构成时应用了本发明，但也可在转轴20的母材201为不锈钢或黄铜时应用本发明。

在上述形态中说明了利用电沉积涂敷来形成树脂覆膜202的例子，但并不局限于此，涂敷方法也可使用粉体涂敷或喷涂。

在上述形态中对在步进马达中应用了本发明的例子进行了说明，但只要是包括具有转轴的转子以及可旋转地支撑转轴的轴承的马达，则都可应用本发明。

在上述形态中以在马达中使用的转轴为例进行了说明，但也可在来自马达的输出通过齿轮机构等传递的转轴中应用本发明。

在利用电沉积的涂膜形成方法中，由于可均匀地形成膜，因此可应用于上述形态中说明过的任一种树脂材料。

Claims (43)

1.一种转轴，在母材的周面上形成有丝杠，其特征在于，所述丝杠被树脂覆膜覆盖。

2.如权利要求1所述的转轴，其特征在于，所述树脂覆膜是电沉积覆膜。

3.如权利要求1所述的转轴，其特征在于，至少齿腹面处的所述树脂覆膜的膜厚为7μm以上。

4.如权利要求1所述的转轴，其特征在于，所述树脂覆膜是聚酰亚胺类树脂覆膜。

5.如权利要求1所述的转轴，其特征在于，所述树脂覆膜含有作为热反应基具有环氧基的环氧类树脂。

6.如权利要求1所述的转轴，其特征在于，所述树脂覆膜含有固体润滑剂。

7.如权利要求6所述的转轴，其特征在于，所述固体润滑剂为聚四氟乙烯(PTFE)粒子或石墨粒子。

8.如权利要求1所述的转轴，其特征在于，所述树脂覆膜含有填充剂。

9.如权利要求8所述的转轴，其特征在于，所述填充剂是改善树脂覆膜的流动性的流动调整剂。

10.如权利要求9所述的转轴，其特征在于，所述流动调整剂是丙烯酸-三聚氰胺类树脂。

11.如权利要求8所述的转轴，其特征在于，所述填充剂为有机类。

12.如权利要求1至11中任一项所述的转轴，其特征在于，所述母材由铝或铝合金构成。

13.如权利要求12所述的转轴，其特征在于，在所述母材的表面上，在所述树脂覆膜的下层侧形成有耐酸铝覆膜。

14.如权利要求1至11中任一项所述的转轴，其特征在于，所述母材由铁或铁合金构成。

15.如权利要求14所述的转轴，其特征在于，在所述母材的表面上，在所述树脂覆膜的下层形成有化学生成覆膜。

16.一种马达，包括：具有在周面上形成有丝杠的转轴的转子、可旋转地支撑该转轴的轴承、以及与所述转子对置的定子，其特征在于，用树脂覆膜覆盖了用于使与所述丝杠卡合的运载件移动的所述丝杠的齿腹面。

17.如权利要求16所述的马达，其特征在于，所述树脂覆膜是电沉积覆膜。

18.如权利要求16所述的马达，其特征在于，至少所述齿腹面处的所述树脂覆膜的膜厚为7μm以上。

19.如权利要求16所述的马达，其特征在于，所述树脂覆膜是聚酰亚胺类树脂覆膜。

20.如权利要求16所述的马达，其特征在于，所述树脂覆膜含有作为热反应性基具有环氧基的环氧类树脂。

21.如权利要求16所述的马达，其特征在于，所述树脂覆膜含有固体润滑剂。

22.如权利要求16所述的马达，其特征在于，所述树脂覆膜含有填充剂。

23.如权利要求16至22中任一项所述的马达，其特征在于，所述丝杠由铝或铝合金构成。

24.如权利要求23所述的马达，其特征在于，在所述丝杠的所述树脂覆膜的下层侧形成有耐酸铝覆膜。

25.如权利要求16至22中任一项所述的马达，其特征在于，所述丝杠由铁或铁合金构成。

26.如权利要求25所述的马达，其特征在于，在所述丝杠的所述树脂覆膜的下层形成有化学生成覆膜。

27.一种马达，包括：具有转轴的转子、以及可旋转地支撑该转轴的轴承，其特征在于，所述转轴的至少与所述轴承滑动的部分被树脂覆膜覆盖。

28.如权利要求27所述的马达，其特征在于，所述树脂覆膜是电沉积覆膜。

29.如权利要求27所述的马达，其特征在于，所述树脂覆膜是聚酰亚胺类树脂覆膜。

30.如权利要求27所述的马达，其特征在于，所述树脂覆膜是作为热反应基具有环氧基的环氧类树脂覆膜。

31.如权利要求27所述的马达，其特征在于，所述树脂覆膜含有固体润滑剂。

32.如权利要求31所述的马达，其特征在于，所述固体润滑剂为聚四氟乙烯(PTFE)粒子或石墨粒子。

33.如权利要求27所述的马达，其特征在于，所述树脂覆膜含有填充剂。

34.如权利要求33所述的马达，其特征在于，所述填充剂是改善树脂覆膜的流动性的流动调整剂。

35.如权利要求34所述的马达，其特征在于，所述流动调整剂是丙烯酸-三聚氰胺类树脂。

36.如权利要求33所述的马达，其特征在于，所述填充剂为有机类。

37.如权利要求27至36中任一项所述的马达，其特征在于，所述转轴的母材由铝或铝合金构成。

38.如权利要求37所述的马达，其特征在于，在所述转轴上，在所述树脂覆膜的下层侧形成有耐酸铝覆膜。

39.如权利要求37所述的马达，其特征在于，在所述转轴上形成有由所述轴承支撑的球状部。

40.如权利要求27至36中任一项所述的马达，其特征在于，所述母材由铁或铁合金构成。

41.如权利要求40所述的马达，其特征在于，在所述母材的表面上，在所述树脂覆膜的下层侧形成有化学生成覆膜。

42.如权利要求40所述的马达，其特征在于，在所述转轴上形成有由所述轴承支撑的球状部。

43.如权利要求27至36中任一项所述的马达，其特征在于，所述转轴在周面上形成有丝杠，所述丝杠被由电沉积覆膜构成的树脂覆膜覆盖。

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