JP2004104966A

JP2004104966A - 回転機構およびその構成部材の固定方法

Info

Publication number: JP2004104966A
Application number: JP2002266764A
Authority: JP
Inventors: Shinji Suzuki; 鈴木　伸治
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】回転機構を有する機器において、効率よく、かつ、比較的容易に回転機構を構成する部材の固定ができるとともに、高温かつ激しい振動条件下でも十分強度を保持できる機器を提供することを目的とする。
【解決手段】２枚のプラスチックフィルムで粘着剤を挟装した積層シートを用いて回転機構を構成する部材を固定子或いは回転子の穴或いは窪みに固定することを特徴とする。また、プラスチックフィルムとして、ふっ素樹脂フィルムを用いることが好ましく、粘着剤として、シリコーン系粘着剤を用いることが好ましい。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば永久磁石埋め込み形モーターなどのような回転機構を有する機器に関するものであり、特に、自動車等のように高温条件下で用いられる回転機構を有する機器に対して好適である。
【０００２】
【従来の技術】
回転機構を有する機器としては、各種のローラやモータなどが知られているが、こうした機構には固定部或いは回転部に特定の構成部材が固定されている。例えば、本願での説明の中心とするモータに関していえば、ギヤや軸および磁石などが挙げられる。
【０００３】
さらに具体的な例として永久磁石埋め込み形モーターにおける永久磁石との関係についてみると、大別して固定子に永久磁石、回転子に電磁コイルを設ける場合と、反対に固定子に電磁コイル、回転子に永久磁石を設ける場合がある。例えば、特許文献１に記載されているように回転子に永久磁石を設けた例等があるが、いずれの場合においても、永久磁石は接着剤によって固定される場合が通常である。具体的には、図４に示すように、固定子３或いは回転子３’　の穴或いは窪みに永久磁石４を固定する場合においては、固定子３或いは回転子３’　の穴或いは窪みに接着剤７を流し込んで該永久磁石４を差込み、接着剤７の固化によって固定している。固定子３或いは回転子３’　の材質には、電磁特性の良好な電磁鋼板が良く用いられている。モーターは、その内部の電磁コイルが発熱することもあって、高温環境となりやすく、また、モーターそれ自体やそれを組み込んだ動力装置による振動を受けやすい。また、永久磁石４を回転子３に固定する場合には、稼動時には、永久磁石４は回転方向のモーメントを受け続けている。そのため、通常、該接着剤７には熱に強く強固な接着性を有するエポキシ系の接着剤が良く用いられている（例えば特許文献２等）
【０００４】
また、磁石をコアに挿入し固定するに際し、コアに磁石を直接挿入すると、コアとの接触によって磁石の割れや欠けまたは表面剥離が生じやすくなる。こうした不具合を解消すべく、外周部に接着剤を含浸または塗布した接着シートを配した永久磁石を挿入する方法が提案されている（例えば特許文献３等）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２２４７８８号公報
【特許文献２】
特開平８−２８３６８７号公報
【特許文献３】
特開２００２−５８１８５号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の磁石の固定については、以下のような課題が生じることがある。
【０００６】
つまり、エポキシ接着剤を用いた場合、液状の接着剤を穴に流し込むため、作業に時間が掛かり、さらに完全に固化するには数時間を要するので、作業時間が掛かってしまう。また、エポキシ接着剤は通常溶剤を含むため、固化中に溶剤が揮散して環境、人体に影響を与える。さらに接着剤がこぼれたり、手についたりして、周囲を汚しがちである等の不都合がある。外周部に接着剤を含浸または塗布した接着シートを用いた場合にあっても、磁石の割れ等の解消はできても、接着剤に関する上記と同様の不都合は、依然として残ることとなる。
【０００７】
また、自動車に用いられるモーターの場合のように、非常に高温かつ振動の激しい条件下で使用されることから、固定用の接着剤も、耐熱性かつ高強度な素材が要求される。特に、温度の面では、一定温度ではなく低温から高温まで急激に変化することから、固化後において磁石との熱膨張係数の整合が要求される。また、振動の面では、多種多様な周波数帯の振動となるとともに、周波数、振幅、強度の大きな変化を伴うことが多く、こうした特性に耐用する接着剤が要求される。しかしながら、こうした要求に合致した接着剤の選択は非常に難しい。
【０００８】
このような状況において、効率よく、かつ、比較的容易に磁石の固定ができるとともに、高温かつ激しい振動条件下でも十分強度を保持できる回転機構およびその構成部材の固定方法を提供することが、本特許の目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す積層シートを用いることにより前記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【００１０】
すなわち、本発明は、回転機構を有する機器において、２枚のプラスチックフィルムで粘着剤を挟装した積層シートを用いて、回転機構を構成する部材を固定子或いは回転子の穴或いは窪みに固定することを特徴とする。積層シートによって、温度や振動といった外的要因の影響を大きく軽減した状態で、例えば永久磁石などのモーター構成部材を固定を行うことができるとともに、接着剤を使用しないことで非常に効率的に作業を行うことができ、周囲環境を汚染することもない。また、こうした固定方法は、回転機構を有する部材などのように構成部材に対して偏った力を受ける場合に特に有効である。
【００１１】
上記プラスチックフィルムとして、ふっ素樹脂フィルムを用いることが好ましい。大きな温度変化幅に耐える耐熱性・強振動に耐える柔軟性を有する強靭なフィルムとして、ふっ素樹脂フィルムは本発明に好適である。
【００１２】
特に、上記ふっ素樹脂フィルムとして、パーフルオロアルコキシアルカン或いはパーフルオロエチレンプロペンコポリマーを用いることが好ましい。上記の耐熱性や強靭性といった特性に加味して、固定子或いは回転子の穴或いは窪みへの固定に際して必要となる圧縮時の適正な反発性・弾性を有する素材として、特に好適である。
【００１３】
また、上記粘着剤として、シリコーン系粘着剤を用いることが好ましい。異なった熱膨張係数を有する永久磁石と固定子または回転子との間での好適な緩衝機能を有するとともに、耐熱性および耐薬品性を必要とする本発明の粘着剤として非常に優れた素材といえる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
本発明は、回転機構を有する機器において、２枚のプラスチックフィルムで粘着剤を挟装した積層シートを用いて、回転機構を構成する部材を固定子或いは回転子の穴或いは窪みに固定することを特徴とする。
【００１６】
図１および図２は、本発明の一例を示す図である。以下の説明においては、モーター構成部材として永久磁石を例に説明をするが、ギヤや軸などにも適用可能であり、これに限定されないことはいうまでもない。図１（Ａ）および（Ｂ）に示すように、永久磁石４を積層シート５で挟み、固定子３或いは回転子３’　の穴或いは窪み６にはめ込む。図１（Ａ）はそれを断面、図１（Ｂ）は斜視的に見た図である。図２は、こうしてはめ込まれた状態を示している。
【００１７】
このとき、緩すぎると永久磁石４は容易に固定子３或いは回転子３’　の穴或いは窪み６からずれ落ちてしまう。よって、該積層シート５の厚みは、永久磁石４と固定子３或いは回転子３’　の穴或いは窪み６とのクリアランスより厚くなければならない。また、クリアランスに合わせて厚さ方向に圧縮され、さらに、圧縮された状態で反発力を示して永久磁石４が動かないようにしなければならない。永久磁石４と固定子３或いは回転子３’　の穴或いは窪み６とのクリアランスは、部分によりばらつきがあり、ばらつきのあるクリアランスに追随しなければならない。ここで、クリアランスは、積層シート５を構成するフィルムや粘着剤の厚みといった構造面や、それぞれの材料の特質、特に粘着剤の硬さや弾性によって定められるが、一般には、積層シートの厚みの、１０〜１００％程度が好ましく、具体的には、実施例のように、３０〜８０％の条件がさらに好ましい。
【００１８】
また、該積層シート５は、図２に示すような２枚のプラスチックフィルム１、１’　で粘着剤２をサンドイッチした構成のシートを用いることによって、温度や振動といった外的要因の影響を大きく軽減した状態で永久磁石４の固定を行うことができるとともに、接着剤を使用しないことで非常に効率的に作業を行うことができ、周囲環境を汚染することもない。積層シート５は、基材となるプラスチックフィルム１の片面に必要な厚さの粘着剤２を塗布し、その粘着剤２の面にもう一枚のプラスチックフィルム１’　を貼り合せてもよいし、プラスチックフィルム１および１’　の片面に必要な厚さ半分の厚さの粘着剤２を塗布し、粘着剤面同士を貼り合せてもよい。また、離型紙に粘着剤２を塗布し、プラスチックフィルム１を貼り合せ、離型紙を剥離して、剥離した面に更にプラスチックフィルム１’　を貼り合せてもよい。プラスチックフィルム１、１’　は、接着性を持たせる為に接着処理を施してもよい。接着処理として、下塗り剤、デポジット処理、ナトリウム処理などの湿式処理、コロナ処理やスパッタ処理などのドライ処理などの、一般に用いられる様々な処理を用いることができる。
【００１９】
上記プラスチックフィルムとしては、ふっ素樹脂フィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルムフィルム、ポリイミドフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムなどが挙げられる。永久磁石や回転子或いは固定子を傷つけずに一定の強度を有する緩衝部材となり、かつ、固定に必要な弾性を確保できる部材としては、こうしたプラスチックフィルムが最適である。また、モーター内はコイルからの発熱等により温度の上がる環境であり、特に自動車用途のように容量の大きいモーターの場合には、１５０℃近くまで上がる場合がある。こうした場合にあっては、プラスチックフィルムとして柔軟性及び耐熱性のあるフッ素フィルムを用い、粘着剤の両面に各々フッ素フィルムを積層したサンドイッチ構造とすることが好適である。
【００２０】
ふっ素樹脂フィルムとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、パーフルオロアルコキシアルカン、パーフルオロエチレンプロペンコポリマ、エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマ、ポリふっ化ビニリデン、ポリクロロトリフルオロエチレン、エチレン−コロロトリフルオロエチレンコポリマ、テトラフルオロエチレン−パフルオロジイオキソールコポリマ、ポリふっ化ビニルなどのように一般に知られているものを適宜用いることが可能である。ただ、本発明の技術的効果をより引き出す意味からは、永久磁石を穴或いは窪みに挿入する際に、永久磁石の角で擦られて破れてしまうことのないように、適度な硬さを持つことや、圧縮された時に反発性を持たせる為に適度な弾性を持つことが好ましい。こうした適切な硬さと弾性を併せ持つ素材として、パーフルオロアルコキシアルカン或いはパーフルオロエチレンプロペンコポリマは、特に好適である。さらには、これらの素材がもつ表面の滑性は、穴或いは窪みへの挿入に際しても有効に働くものであり、本発明への適用において非常に優れた素材といえる。
【００２１】
また、上記粘着剤としては、シリコーン粘着剤、アクリル粘着剤、ゴム粘着剤などが挙げられる。粘着剤は、異なった熱膨張係数を有する永久磁石と固定子または回転子との間での好適な緩衝機能を有するとともに、固定子または回転子の穴或いは窪みにはめ込むことによって生じる圧縮を吸収する部材として用いる。一般には、その種類・組成等を限定するものではなく何でも使用できるが、圧縮された際に反発を失ってしまったり、流れ出したりすると不都合であるので、ゲル分率が２０％以上、好ましくは３０％以上であることが望ましい。この場合のゲル分率とは、粘着剤単体を、粘着剤に対して充分な量の酢酸エチルに３日から１週間浸漬し、残存した粘着剤の乾燥重量を浸漬前の粘着剤重量で割って１００倍して算出した数値である。また、モーター内の温度が１２０℃以上に上昇する場合や、永久磁石部分がオイル等に浸漬されるモーターの場合には、耐熱性があり、薬品に強い粘着剤が必要となる。シリコーン粘着剤は、こうした両方の特性を満たす部材として非常に優れた粘着剤といえる。
【００２２】
以上は、永久磁石埋め込み形モーターおけるモーター構成部材、特に永久磁石の固定を中心に述べたが、すでに述べたように、固定される部材が磁石に限定されるものでないことはいうまでもない。さらには、同様の技術は、モーター以外の回転機構を有する機器にも適用が可能であり、特に温度や重力・圧力等の負荷の大きい機器での適用に非常に有効である。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の効果を具体的に示す実施例について説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。
【００２４】
（１）フッ素フィルムにパーフルオロアルコキシアルカンの２５μｍ厚を用い、片面にスパッタエッチング処理を施した。
【００２５】
（２）粘着剤には、付加型シリコーン粘着剤（Ｘ−４０−３１０３、信越化学製）を用いた。該粘着剤に架橋触媒としてＣａｔ．ＰＬ−５０Ｔ（信越化学製）を、該粘着剤の固形分１００重量部に対して架橋触媒０．５重量部を加え、トルエンで固形分を４０％に調整して粘着剤溶液を得た。
【００２６】
（３）該粘着剤溶液を該フッ素フィルム上のスパッタエッチング処理面に、アプリケーターで固形分の厚みが４０μｍとなるように塗布して、乾燥機で１５０℃、３分間加熱し粘着シートを得た。
【００２７】
（４）該粘着シートを２枚用意し、粘着剤面同士を貼り合せて厚さ１３０μｍの積層シートを得た。
【００２８】
（５）上記積層シートを切断し、永久磁石を包んで回転子の穴に差し込んで永久磁石を固定し、モーターを得た。ここで、永久磁石と回転子の穴のクリアランスは６０〜１００μｍであった。
【００２９】
（６）該モーターを１０００時間連続稼動した。このとき、永久磁石部分の最高温度は凡そ１５０℃であった。
【００３０】
（７）試験後、永久磁石の固定具合を観察したが、抜け落ち、ずれ等の問題は見られなかった。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、２枚のプラスチックフィルムで粘着剤を挟装した積層シートによって、温度や振動といった外的要因の影響を大きく軽減した状態で永久磁石の固定を行うことができるとともに、接着剤を使用しないことで非常に効率的に作業を行うことができ、周囲環境を汚染することもないという効果が得られた。
【００３２】
特に、プラスチックフィルムとしてふっ素樹脂フィルムを用いると、自動車用の永久磁石埋め込み形モーター等として利用した場合、大きな温度変化幅に耐える耐熱性・強振動に耐える柔軟性を有する強靭なフィルムとしての特性を大いに発揮することができる。特に、パーフルオロアルコキシアルカン或いはパーフルオロエチレンプロペンコポリマーを用いた場合には、さらに、圧縮時の適正な反発性・弾性を活かすことができる。
【００３３】
また、粘着剤として、シリコーン系粘着剤を用いると、異なった熱膨張係数を有する永久磁石と固定子または回転子との間での好適な緩衝機能を有するとともに、耐熱性および耐薬品性を必要とする自動車用の永久磁石埋め込み形モーター等に最適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の１つである、回転子或いは固定子の穴に積層シートで包んだ永久磁石を差し込む状態を示す説明図
【図２】本発明の実施例の１つである、永久磁石を固定した状態を示す説明図
【図３】本発明の実施例の１つである、積層シートの構成例を示す説明図
【図４】従来技術の実施例の説明図
【符号の説明】
１、１’　　プラスチックフィルム
２　粘着剤
３　固定子或いは回転子
４　永久磁石
５　積層シート
６　固定子或いは回転子の穴或いは窪み

Claims

回転機構を有する機器において、２枚のプラスチックフィルムで粘着剤を挟装した積層シートを用いて、回転機構を構成する部材を固定子或いは回転子の穴或いは窪みに固定することを特徴とする回転機構。
前記プラスチックフィルムとして、ふっ素樹脂フィルムを用いることを特徴とする請求項１に記載の回転機構。
上記粘着剤として、シリコーン系粘着剤を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の回転機構。
上記ふっ素樹脂フィルムとして、パーフルオロアルコキシアルカン或いはパーフルオロエチレンプロペンコポリマーを用いることを特徴とした請求項１〜３いずれかに記載の回転機構。
回転機構を有する機器において、粘着剤を２枚のプラスチックフィルムで挟装して積層シートを作製し、前記回転機構を構成する部材を前記積層フィルムで挟みんで固定子或いは回転子の穴或いは窪みに固定することを特徴とする回転機構の構成部材の固定方法。