JP2007068270A - Component for motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、モータ用部品に関し、特にロータあるいはステータに使用されるヨークに希土類磁石が接着固定されたモータ用部品に関する。 The present invention relates to a motor component, and more particularly to a motor component in which a rare earth magnet is bonded and fixed to a yoke used for a rotor or a stator.
例えば、モータのロータあるいはステータにおいて、鉄製のヨークにネオジウム磁石を接着固定した接着構造体が知られている。このような接着構造体においては、高温と低温とが繰り返しかかるような熱変化のある場合(以下、熱衝撃時という)においては、鉄製のヨークとネオジウム磁石との線膨張係数の違いより、ヨークとネオジウム磁石との間の接着界面にせん断応力が働き、ヨークとネオジウム磁石との間で剥離が生じやすい。 For example, in a rotor or a stator of a motor, an adhesion structure in which a neodymium magnet is adhered and fixed to an iron yoke is known. In such an adhesive structure, when there is a thermal change in which high and low temperatures are repeatedly applied (hereinafter referred to as thermal shock), the difference in coefficient of linear expansion between the iron yoke and the neodymium magnet causes the yoke to change. Shear stress acts on the adhesive interface between the magnet and the neodymium magnet, and peeling is likely to occur between the yoke and the neodymium magnet.
このような問題を解決する技術として、下記特許文献1に開示されている技術がある。この技術においては、ヨークの長手方向中央部に所定厚さの接着剤を充填する溝を形成し、この溝よりも長手方向長さが長い板状のネオジウム磁石を、ネオジウム磁石の長手方向の両端が溝の長手方向の両端からはみ出すように配置している。このような構成によれば、ネオジウム磁石の両端がヨークに対して接着されておらず自由端とされているため、熱変化が生じたときの線膨張の違いから生じるせん断応力を低減することができる。
As a technique for solving such a problem, there is a technique disclosed in
また、別の技術として、下記特許文献2に開示されている技術がある。この技術においては、特許文献1のような接着構造体において、さらに、ネオジウム磁石の長手方向両端側に向かうほどヨークとネオジウム磁石との接着強度が減少するような構造としてものである。このような構成によれば、ヨークとネオジウム磁石との線膨張係数の違いにより生じるせん断応力を、更に低減することができる。
しかしながら、上記特許文献1に開示されている技術によれば、ネオジウム磁石とヨークとの間に働くせん断応力を低減できるが、接着界面で依然応力集中が発生する。そのため、ヨークとネオジウム磁石との間の剥離を充分に抑制できない。また、接着面積が比較的少なくなるため、希土類磁石の接着強度が低下して逆に剥離が起きやすくなるという問題もある。
However, according to the technique disclosed in
また、上記特許文献2に開示されているような技術においても、特許文献1の技術と同様の問題が生じる。さらに、特許文献2の技術においては、接着強度を長手方向両端側ほどしだいに減少させる手段として、接着剤層の長手方向両端部における、長手方向と直交する方向の幅(あるいは厚さ)をしだいに小さくするように接着剤が充填される溝をヨークに形成しており、複雑なヨークの加工を必要とする。そのため、コスト高となるという問題もある。
In the technique disclosed in
本発明は、上記現状を鑑みて為されたものであり、耐熱衝撃性に優れたモータ用部品を提供することを課題とする。より具体的には、温度変化の激しい環境で使用されても、ヨークと希土類磁石との間で剥離が生じにくいモータ用部品を提供することを課題とする。 This invention is made | formed in view of the said present condition, and makes it a subject to provide the components for motors excellent in the thermal shock resistance. More specifically, it is an object of the present invention to provide a motor component that hardly causes separation between the yoke and the rare-earth magnet even when used in an environment where the temperature changes rapidly.
上記課題を解決するために、本発明の第1の技術的手段は、ロータあるいはステータに使用されるヨークと、該ヨークの表面に配置され、該ヨークとは線膨張係数が異なる材料により形成された希土類磁石と、前記ヨークと前記希土類磁石との間に配置され、前記ヨークと前記希土類磁石とを接着固定する接着層と、を有するモータ用部品において、前記ヨークの前記接着層との接着面の表面粗さは、Sm(凹凸の平均間隔)が0.5〜6マイクロメートルであることを特徴とするモータ用部品である。表面粗さSm(凹凸の平均間隔)は、JIS:B0601−1994に規定されているものである。より具体的には、ヨークの接着面を粗さ曲線として、該粗さ曲線の平均線のうち、一つの山及びその山に隣り合う一つの谷に対応する平均線の長さの平均値をSmとすることができる。 In order to solve the above-described problems, a first technical means of the present invention includes a yoke used for a rotor or a stator and a material disposed on the surface of the yoke and having a different linear expansion coefficient. In a motor component comprising: a rare earth magnet; and an adhesive layer that is disposed between the yoke and the rare earth magnet and adheres and fixes the yoke and the rare earth magnet. An adhesive surface of the yoke with the adhesive layer The surface roughness of this is a motor component characterized in that Sm (average interval of irregularities) is 0.5 to 6 micrometers. The surface roughness Sm (average interval of irregularities) is defined in JIS: B0601-1994. More specifically, assuming that the adhesion surface of the yoke is a roughness curve, the average value of the lengths of the average lines corresponding to one peak and one valley adjacent to the peak among the average lines of the roughness curve. Sm.
前記ヨークの前記接着層との接着面において、その表面粗さSmを、0.5〜6マイクロメートルとすることにより、ヨークの接着面に形成される凹凸のうち、山の部分(凸部)が0.5〜6マイクロメートル毎にひとつ形成されることになる。また、ヨークと接着層が接着する際、この凸部に主に接着層が接着することになる。ここで、本発明によれば、ヨークの接着面の表面粗さSmを前述のように0.5〜6マイクロメートルとしているので、凸部の間隔が比較的小さく設定されている。このような構成により、温度変化があったときにそれぞれの接着面に働くせん断応力を低減することができる。 By setting the surface roughness Sm of the adhesive surface of the yoke to the adhesive layer to 0.5 to 6 micrometers, among the irregularities formed on the adhesive surface of the yoke, a peak portion (convex portion) Is formed every 0.5 to 6 micrometers. Further, when the yoke and the adhesive layer are bonded, the adhesive layer is mainly bonded to the convex portion. Here, according to the present invention, since the surface roughness Sm of the bonding surface of the yoke is set to 0.5 to 6 micrometers as described above, the interval between the convex portions is set to be relatively small. With such a configuration, it is possible to reduce the shear stress acting on each bonding surface when there is a temperature change.
なお、表面粗さSmの上限としては、5マイクロメートル、4マイクロメートル、3マイクロメートルをさらに例示することができる。また表面粗さSmの下限としては、0.7マイクロメートル、1マイクロメートル、2マイクロメートルをさらに例示することができる。表面粗さSmがその上限値を超えると、温度変化によりヨークの接着面にせん断応力が働きやすくなり、熱衝撃が加わった後のヨークと希土類磁石との剥離強度を充分に維持することができない。一方、表面粗さSmをその下限値より小さくすることは、本発明のモータ用部品の生産過程において生産効率が低下したり、製品のコストアップを誘発するため好ましくない。 In addition, as an upper limit of the surface roughness Sm, 5 micrometers, 4 micrometers, and 3 micrometers can further be illustrated. Moreover, as a minimum of surface roughness Sm, 0.7 micrometer, 1 micrometer, and 2 micrometers can further be illustrated. When the surface roughness Sm exceeds the upper limit, shear stress tends to act on the bonded surface of the yoke due to temperature change, and the peel strength between the yoke and the rare earth magnet after thermal shock cannot be sufficiently maintained. . On the other hand, it is not preferable to make the surface roughness Sm smaller than the lower limit value because the production efficiency is lowered or the cost of the product is increased in the production process of the motor component of the present invention.
本発明の構成により、温度変化時に働くせん断応力を低減することができるのは、以下の理由によるものと考えられる。まず、各凸部の間隔が大きいと、各凸部の幅も大きくなるので、各凸部においてせん断応力の働く範囲も広くなる。そのため、ひとつの凸部に大きなせん断応力が働いてしまうと考えられる。一方、各凸部の間隔が小さいと、各凸部の幅も小さくなるので、各凸部においてせん断応力の働く範囲も狭くなる。そのため、ひとつの凸部に働くせん断応力を低減することができると考えられる。 It is considered that the shear stress acting at the time of temperature change can be reduced by the configuration of the present invention for the following reason. First, since the width | variety of each convex part will become large when the space | interval of each convex part is large, the range which a shear stress acts in each convex part becomes wide. For this reason, it is considered that a large shear stress acts on one convex portion. On the other hand, if the interval between the convex portions is small, the width of each convex portion is also small, and the range in which shear stress acts on each convex portion is also narrowed. Therefore, it is considered that the shear stress acting on one convex portion can be reduced.
また、本発明の構成により温度変化時に働くせん断応力を低減できるのは、以下のような理由によるものとも考えられる。まず、凹凸の平均間隔であるSmが比較的小さく設定されているため、各凸部の間隔も小さく設定される。そして、各凸部の間隔が小さく設定されているので、温度変化によりヨークが膨張・収縮する際の、各凸部の間隔の変化量も小さくなり、その結果、ヨークの接着面の凸部に働くせん断応力も小さくなるものと考えられる。 Moreover, it can also be considered that the shear stress acting upon temperature change can be reduced by the configuration of the present invention for the following reason. First, since Sm, which is the average interval between the irregularities, is set to be relatively small, the interval between the convex portions is also set to be small. Since the interval between the convex portions is set to be small, the amount of change in the interval between the convex portions when the yoke expands / shrinks due to a temperature change is also small. It is considered that the working shear stress is also reduced.
ここで、部材同士を接着固定するに際して、部材表面の粗さを積極的に大きくすることで、アンカー効果により接着強度を向上させることが一般的に行われる。しかしながら、本発明においては、特に表面粗さのうちでも凹凸の平均間隔Smに着目し、この平均間隔Smを、上記のような一般的な技術常識とは違って、敢えて0.5〜6マイクロメートルと小さく設定したことが特徴である。このように、本発明は、当業者が容易に想到することができない構成を有している。 Here, when the members are bonded and fixed, it is common to improve the bonding strength by the anchor effect by positively increasing the roughness of the surface of the members. However, in the present invention, attention is paid to the average interval Sm of unevenness in the surface roughness, and this average interval Sm is deliberately set to 0.5 to 6 μm unlike the general technical common sense as described above. The feature is that it is set as small as meters. Thus, the present invention has a configuration that cannot be easily conceived by those skilled in the art.
さらに、本発明のモータ用部品においては、前記ヨークの前記接着層との接着面に、前記接着層の下地としてリン酸塩処理被膜が形成されているのがよい。リン酸塩処理被膜としては、リン酸塩処理により、ヨークの接着層との接着面に粒状結晶が析出することで形成されるものを採用するのがよい。さらにこの場合、前記リン酸塩処理被膜は、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜であるのがよい。リン酸亜鉛カルシウム処理被膜は、少なくともZn及びCaを含有する化合物(Zn−Ca系化合物)により構成される粒状結晶がヨークの前記接着面に析出することで形成される。この粒状結晶は、ヨークの接着面の表面粗さSmを比較的小さくすることに貢献する。さらに、この粒状結晶の大きさを制御することで、ヨークの接着面における表面粗さSmを0.5〜6マイクロメートルに調整することができる。 Furthermore, in the motor component according to the present invention, it is preferable that a phosphate-treated film is formed as a base of the adhesive layer on the adhesive surface of the yoke with the adhesive layer. As the phosphating film, it is preferable to adopt a film formed by depositing granular crystals on the bonding surface of the yoke with the bonding layer by phosphating. Furthermore, in this case, the phosphate treatment coating may be a zinc calcium phosphate treatment coating. The zinc-calcium phosphate-treated film is formed by depositing granular crystals composed of a compound containing at least Zn and Ca (Zn—Ca-based compound) on the adhesion surface of the yoke. This granular crystal contributes to relatively reducing the surface roughness Sm of the bonded surface of the yoke. Furthermore, by controlling the size of the granular crystals, the surface roughness Sm on the bonded surface of the yoke can be adjusted to 0.5 to 6 micrometers.
以上のように、ヨークの接着面に、接着層の下地としてリン酸亜鉛カルシウム処理被膜を形成することで、ヨークの接着面における表面粗さSmを比較的小さくすることができることから、本発明を、つぎのような第2の技術的手段のように捉えることもできる。すなわち、本発明の課題を解決するためになされる本発明の第2の技術的手段は、ロータあるいはステータに使用されるヨークと、該ヨークの表面に配置され、該ヨークとは線膨張係数が異なる希土類磁石と、前記ヨークと前記希土類磁石との間に配置され、前記ヨークと前記希土類磁石とを接着固定する接着層と、を有するモータ用部品において、前記ヨークの前記接着層との接着面に、前記接着層の下地としてリン酸亜鉛カルシウム処理皮膜が形成されていることを特徴とするモータ用部品である。 As described above, the surface roughness Sm on the bonded surface of the yoke can be made relatively small by forming the zinc calcium phosphate-treated film as the base of the bonded layer on the bonded surface of the yoke. It can also be understood as the following second technical means. That is, the second technical means of the present invention made to solve the problems of the present invention are a yoke used for a rotor or a stator and a surface of the yoke, and the yoke has a linear expansion coefficient. In a motor component having a different rare earth magnet, and an adhesive layer that is disposed between the yoke and the rare earth magnet, and that bonds and fixes the yoke and the rare earth magnet, an adhesive surface of the yoke with the adhesive layer And a zinc calcium phosphate-treated film as a base of the adhesive layer.
上記のような第2の技術的手段によれば、前述したように、ヨークの接着面における表面粗さSmを比較的小さくすることができる。そのため、温度変化時において、ヨークの接着面に働くせん断応力を低減することができる。この場合、ヨークの接着面に働くせん断応力をより一層低減させるために、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜の粒状結晶の大きさを制御して、ヨーク外周面の表面粗さSmを所望の範囲に調整することが好ましい。 According to the second technical means as described above, as described above, the surface roughness Sm on the bonded surface of the yoke can be made relatively small. Therefore, the shear stress acting on the bonded surface of the yoke can be reduced when the temperature changes. In this case, in order to further reduce the shear stress acting on the bonded surface of the yoke, the surface roughness Sm of the yoke outer peripheral surface is adjusted to a desired range by controlling the size of the granular crystal of the zinc calcium phosphate-treated film. It is preferable to do.
上記第1及び第2の技術的手段において、粒状結晶の大きさを制御するための手段としては、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜をヨークの表面に形成する前に、ヨークの接着層との接着面に表面調整処理を行う方法を例示することができる。表面調整処理としては、ヨークの接着層との接着面に前述した粒状結晶の核となる物質を付着させる処理を例示することができる。この表面調整処理によれば、ヨークの接着面に付着させる物質の分布密度を調整することにより、リン酸亜鉛カルシウム処理により、ヨークの接着面に形成される粒状結晶の大きさを調整することができる。つまり、ヨークに付着する物質の分布密度が大きい場合には、分布する各物質の間隔が狭くなるため、該物質を核として成長する粒状結晶が互いに干渉する結果、粒状結晶の成長が制限されるので、粒状結晶の大きさも比較的小さくすることができる。ひいては、ヨークの接着面の表面粗さSmを比較的小さい値に設定することができる。一方、ヨークに付着する物質の分布密度が小さい場合には、分布する各物質の間隔が広くなるため、該物質を核として成長する粒状結晶が互いに干渉しにくく、粒状結晶の成長が制限されにくいので、粒状結晶の大きさも比較的大きくなる。そのため、ヨークの接着面の表面粗さSmが比較的大きくなってしまう。 In the first and second technical means described above, as means for controlling the size of the granular crystals, before forming the zinc calcium phosphate-treated film on the surface of the yoke, the adhesive surface with the adhesive layer of the yoke A method for performing the surface adjustment treatment can be exemplified. Examples of the surface adjustment process include a process of attaching the above-described substance serving as the nucleus of the granular crystal to the adhesive surface of the yoke with the adhesive layer. According to this surface adjustment treatment, the size of the granular crystals formed on the adhesion surface of the yoke can be adjusted by the zinc calcium phosphate treatment by adjusting the distribution density of the substance attached to the adhesion surface of the yoke. it can. In other words, when the distribution density of the substance adhering to the yoke is large, the interval between the distributed substances is narrowed, and as a result, the granular crystals growing with the substance as a nucleus interfere with each other, and as a result, the growth of the granular crystals is limited. Therefore, the size of the granular crystal can be made relatively small. As a result, the surface roughness Sm of the bonded surface of the yoke can be set to a relatively small value. On the other hand, when the distribution density of the substance adhering to the yoke is small, the interval between the substances to be distributed becomes wide, so that the granular crystals that grow using the substance as a nucleus are unlikely to interfere with each other, and the growth of the granular crystals is difficult to be restricted. Therefore, the size of the granular crystal becomes relatively large. For this reason, the surface roughness Sm of the bonded surface of the yoke becomes relatively large.
ヨークの接着面に粒状結晶の核となる物質を付着させる手段としては、ヨークの接着層との接着面にチタン酸コロイドを付着させる方法を例示することができ、より具体的には、チタン酸コロイド溶液にヨークを浸漬させる方法を例示することができる。この場合、チタン酸コロイドの濃度を調整することで、ヨークに付着するチタン酸コロイドの分布密度を調整することができる。本発明のモータ用部品を実現するためには、チタン酸コロイド溶液の濃度を2〜4g/リットル、より好ましくは3g/リットルに調整するのがよい。チタン酸コロイド溶液の濃度が低すぎると、ヨークの接着面に析出する粒状結晶の大きさが大きくなりやすく、ひいては、表面粗さSmが大きくなりやすいので好ましくない。一方、チタン酸コロイド溶液の濃度が高すぎると、ヨークの接着面に析出する粒上結晶の分布密度を調整する効果が飽和するため、経済的ではない。 As a means for attaching the substance that becomes the nucleus of the granular crystal to the adhesion surface of the yoke, a method of attaching titanic acid colloid to the adhesion surface with the adhesion layer of the yoke can be exemplified, more specifically, titanic acid. A method of immersing the yoke in the colloidal solution can be exemplified. In this case, the distribution density of the titanate colloid attached to the yoke can be adjusted by adjusting the concentration of the titanate colloid. In order to realize the motor component of the present invention, the concentration of the titanate colloidal solution is adjusted to 2 to 4 g / liter, more preferably 3 g / liter. If the concentration of the colloidal titanate solution is too low, the size of the granular crystals deposited on the bonded surface of the yoke tends to increase, and the surface roughness Sm tends to increase. On the other hand, if the concentration of the titanate colloidal solution is too high, the effect of adjusting the distribution density of on-grain crystals precipitated on the bonded surface of the yoke is saturated, which is not economical.
上記したように、リン酸塩処理被膜をヨークの接着面に形成することで、比較的容易にヨークの接着面における表面粗さSmを0.5〜6マイクロメートルに調整することができる。また、リン酸塩処理被膜は耐食性に優れているので、ヨークの接着面以外の領域、あるいはヨークの希土類磁石に覆われない領域にも、リン酸塩処理皮膜を形成することで、ヨークの耐食性を向上させることができる。この場合、生産性の観点から、希土類磁石を接着する前のヨークに対してその全面をリン酸塩処理するのが好ましい。 As described above, the surface roughness Sm on the bonded surface of the yoke can be relatively easily adjusted to 0.5 to 6 micrometers by forming the phosphate treatment coating on the bonded surface of the yoke. In addition, since the phosphate treatment film has excellent corrosion resistance, the corrosion resistance of the yoke can be obtained by forming a phosphate treatment film in a region other than the bonded surface of the yoke or a region not covered with the rare earth magnet of the yoke. Can be improved. In this case, from the viewpoint of productivity, the entire surface of the yoke before bonding the rare earth magnet is preferably subjected to phosphating.
なお、リン酸塩処理被膜は、塑性加工用や防錆用として一般的に採用される処理ではあるが、処理被膜を接着層の下地として形成し、接着層を介して他部材を接着固定する目的で採用されることはない。本発明の構成は、ヨークと希土類磁石とを接着層を介して接着固定する際に、リン酸塩処理被膜を接着層の下地(プライマー)として採用することを技術的思想とするものであり、当業者が容易に想到することができない構成である。 The phosphate-treated film is a process generally used for plastic working or rust prevention, but the treated film is formed as a base of the adhesive layer, and other members are bonded and fixed via the adhesive layer. It is not adopted for the purpose. The configuration of the present invention has a technical idea of adopting a phosphate-treated film as a base (primer) for an adhesive layer when the yoke and the rare earth magnet are bonded and fixed via the adhesive layer. This configuration cannot be easily conceived by those skilled in the art.
なお、本発明の第1の技術的手段においては、ヨークの接着面における表面粗さSmを調整する方法としては、リン酸塩処理被膜をヨークの接着面に形成する方法以外の方法を採用することもできる。 In the first technical means of the present invention, as a method for adjusting the surface roughness Sm on the bonded surface of the yoke, a method other than the method for forming the phosphate-treated film on the bonded surface of the yoke is adopted. You can also
また、本発明のモータ用希土類磁石においては、前記希土類磁石は、磁化容易軸方向の線膨張係数が0.6×10−6〜60×10−6k−1とされ、磁化容易軸と垂直方向の線膨張係数が−0.01×10−6〜−10×10−6k−1とされ、前記ヨークは、線膨張係数が0.1×10−5〜50×10−5k−1であるとすることができる。このように、希土類磁石の線膨張係数とヨークの線膨張係数とが大幅に異なる場合に、ヨークと希土類磁石との間に剥離が生じる問題が発生しやすいが、本発明の構成によりこの問題を解消することができる。特に、ヨークを円筒形状に形成し、該ヨークの径方向と希土類磁石の磁化容易軸方向とが一致するように、またヨークの軸方向と希土類磁石の磁化容易軸の垂直方向とが一致するように希土類磁石をヨークに接着する場合、ヨークの軸方向において、ヨークと希土類磁石との線膨張係数の差が極端に大きくなる。このような場合には、熱衝撃に起因するヨークと希土類磁石との間の剥離がより一層生じやすいが、本発明の構成によりこの問題を解消することができる。 In the rare earth magnet for motors of the present invention, the rare earth magnet has a coefficient of linear expansion in the easy axis direction of 0.6 × 10 −6 to 60 × 10 −6 k −1 and is perpendicular to the easy axis of magnetization. linear expansion coefficient of the direction is the -0.01 × 10 -6 ~-10 × 10 -6 k -1, the yoke, the linear expansion coefficient of 0.1 × 10 -5 ~50 × 10 -5 k - 1 can be assumed. As described above, when the linear expansion coefficient of the rare earth magnet and the linear expansion coefficient of the yoke are greatly different, a problem that separation occurs between the yoke and the rare earth magnet is likely to occur. Can be resolved. In particular, the yoke is formed in a cylindrical shape so that the radial direction of the yoke and the easy magnetization axis direction of the rare earth magnet coincide with each other, and the axial direction of the yoke and the perpendicular direction of the easy magnetization axis of the rare earth magnet coincide with each other. In addition, when the rare earth magnet is bonded to the yoke, the difference in linear expansion coefficient between the yoke and the rare earth magnet becomes extremely large in the axial direction of the yoke. In such a case, peeling between the yoke and the rare earth magnet due to thermal shock is more likely to occur, but this problem can be solved by the configuration of the present invention.
上記のように、線膨張係数が大幅に異なるヨークと希土類磁石との組み合わせの例としては、前記ヨークが鉄系金属により構成されており、前記希土類磁石がネオジウム磁石であるものを例示することができる。ネオジウム磁石は磁気特性が良好なことからモータ用部品の磁石として好適に採用することができる。また、鉄系金属は加工も容易であることからモータ用部品のヨークとして好適に使用することができる。本発明の構成によれば、このように線膨張係数差の大きな組み合わせでモータ用部品を構成しても、熱衝撃時におけるヨークと磁石との間の剥離を抑制することができるので、性能向上及びコスト低減と、信頼性の向上(耐熱衝撃性の向上)とを両立することができる。 As described above, as an example of a combination of a yoke and a rare earth magnet having significantly different linear expansion coefficients, the yoke is made of an iron-based metal, and the rare earth magnet is a neodymium magnet. it can. Since neodymium magnets have good magnetic properties, they can be suitably employed as magnets for motor parts. Further, since iron-based metal is easy to process, it can be suitably used as a yoke for motor parts. According to the configuration of the present invention, even if the motor component is configured with such a large difference in linear expansion coefficient, the separation between the yoke and the magnet at the time of thermal shock can be suppressed, so that the performance is improved. In addition, both cost reduction and reliability improvement (improvement of thermal shock resistance) can be achieved.
さらに、本発明のモータ用部品においては、前記接着層の常温弾性率が500〜2000MPaであるのがよい。ここで、常温弾性率は、23℃における弾性率を意味する。このように、比較的弾性率の高い接着層を採用することで、ヨークと希土類磁石とを強固に接着固定することができる。また、このように弾性率の比較的高い接着層によりヨークと希土類磁石とを接着させると、温度変化によるヨーク及び希土類磁石が変形しても、接着層は変形し難いため、各接着面に働くせん断応力も大きくなりやすい。そのため、熱衝撃が加わったときに、ヨークと希土類磁石との剥離が生じやすい。しかしながら、本発明の特徴であるように、ヨークの接着層との接着面の表面粗さSmを0.5〜6マイクロメートルに調整することで、前述したようにヨークの接着面に働くせん断応力を低減させることができ、ヨークと希土類磁石との間の剥離を抑制することができる。そのため、ヨークと希土類磁石との接着強度の向上と、耐熱衝撃性の向上(熱衝撃によるヨークと希土類磁石との間の剥離抑制)とを同時に実現することができる。さらにこの場合、前記接着層の−40℃(低温)における弾性率が1000〜10000MPaであり、120℃(高温)における弾性率が100MPa以下であるとすることができる。このように、低温(−40℃)及び高温(120℃)における弾性率が比較的高い接着層を採用することにより、低温及び高温時における接着強度を充分に維持することができる。さらに、低温及び高温時における弾性率が比較的高く設定されているため、温度が低温及び高温に変化したときには、その温度変化により各接着面に働くせん断応力が大きくなりやすいが、本発明においては、ヨークの接着面における表面粗さSmを0.5〜6マイクロメートルに調整しているため、ヨークの接着層との接着面におけるせん断応力を低減することができている。つまり、低温及び高温時におけるヨークと希土類磁石との接着強度をある程度高水準に維持しつつ、温度変化時に各接着面に働くせん断応力を低減することが可能となる。したがって、より信頼性の高いモータ用部品を提供することができる。 Furthermore, in the motor component of the present invention, the adhesive layer may have a room temperature elastic modulus of 500 to 2000 MPa. Here, the room temperature elastic modulus means an elastic modulus at 23 ° C. Thus, by adopting an adhesive layer having a relatively high elastic modulus, the yoke and the rare earth magnet can be firmly bonded and fixed. In addition, when the yoke and the rare earth magnet are bonded by the adhesive layer having a relatively high elastic modulus, the adhesive layer is not easily deformed even if the yoke and the rare earth magnet are deformed due to a temperature change, and thus the adhesive layer works on each bonding surface. Shear stress tends to increase. Therefore, when a thermal shock is applied, the yoke and the rare earth magnet are likely to be separated. However, as described above, by adjusting the surface roughness Sm of the adhesion surface with the adhesion layer of the yoke to 0.5 to 6 micrometers as the feature of the present invention, the shear stress acting on the adhesion surface of the yoke as described above. And the separation between the yoke and the rare earth magnet can be suppressed. Therefore, it is possible to simultaneously realize an improvement in the bonding strength between the yoke and the rare earth magnet and an improvement in the thermal shock resistance (inhibition of peeling between the yoke and the rare earth magnet due to thermal shock). Furthermore, in this case, the elastic modulus at −40 ° C. (low temperature) of the adhesive layer may be 1000 to 10,000 MPa, and the elastic modulus at 120 ° C. (high temperature) may be 100 MPa or less. Thus, by adopting an adhesive layer having a relatively high elastic modulus at low temperatures (−40 ° C.) and high temperatures (120 ° C.), the adhesive strength at low temperatures and high temperatures can be sufficiently maintained. Furthermore, since the elastic modulus at a low temperature and a high temperature is set to be relatively high, when the temperature changes to a low temperature and a high temperature, the shear stress acting on each bonding surface tends to increase due to the temperature change, but in the present invention Since the surface roughness Sm on the bonding surface of the yoke is adjusted to 0.5 to 6 micrometers, the shear stress on the bonding surface with the bonding layer of the yoke can be reduced. That is, it is possible to reduce the shear stress acting on each bonding surface when the temperature changes while maintaining the bonding strength between the yoke and the rare earth magnet at a low temperature and a high temperature to a certain level. Therefore, a more reliable motor component can be provided.
また、前記接着層がエポキシ系接着剤により構成されているのがよい。エポキシ系接着剤は、前述した弾性率が比較的高い接着層を構成することができる接着剤の一例である。エポキシ系接着剤は、一般的に使用される接着剤ではあるが、ヨークと希土類磁石との間の線膨張係数の差が大きい場合、特にヨークが鉄系金属で構成され、希土類磁石がネオジウム磁石により構成されているような場合には、その使用が敬遠されていた。これは、エポキシ系接着剤の弾性率(常温、低温、高温における弾性率)が比較的高いために、熱衝撃時にヨークと希土類磁石との間に働くせん断応力を充分に吸収することができなかったためである。しかしながら、エポキシ系接着剤は、ヨークと希土類磁石とを接着させた際に、その高い弾性率に起因して、ヨークと希土類磁石とを強固に接着させることができるという特徴を有している。そこで、本発明においては、ヨークの接着面における表面粗さSmを0.5〜6マイクロメートルという比較的小さい値に設定することにより、エポキシ系接着剤を採用する際の弱点を改善したことにより、エポキシ系接着剤の長所のみを活用することができる。すなわち、本発明の構成のように、ヨークの接着面における表面粗さSmが0.5〜6マイクロメートルという比較的小さい値に設定されたヨークと、弾性率の比較的高いエポキシ系接着剤により構成された接着層とを組み合わせることにより、ヨークと希土類磁石との接着強度を常温及び低温並びに高温において充分に維持しつつ、耐熱衝撃性に優れたモータ用部品を実現することができる。 The adhesive layer may be composed of an epoxy adhesive. The epoxy adhesive is an example of an adhesive that can form the above-described adhesive layer having a relatively high elastic modulus. Epoxy adhesive is a commonly used adhesive, but when the difference in coefficient of linear expansion between the yoke and the rare earth magnet is large, the yoke is made of an iron-based metal, and the rare earth magnet is a neodymium magnet. In the case where it is constituted by, its use was avoided. This is because the elastic modulus (elastic modulus at normal temperature, low temperature, and high temperature) of the epoxy adhesive is relatively high, and the shear stress acting between the yoke and the rare earth magnet cannot be sufficiently absorbed during thermal shock. This is because. However, the epoxy adhesive has a feature that when the yoke and the rare earth magnet are bonded, the yoke and the rare earth magnet can be firmly bonded due to the high elastic modulus. Therefore, in the present invention, by setting the surface roughness Sm on the bonded surface of the yoke to a relatively small value of 0.5 to 6 micrometers, the weak point when using the epoxy adhesive is improved. Only the advantages of epoxy adhesives can be utilized. That is, as in the configuration of the present invention, the yoke whose surface roughness Sm on the bonding surface of the yoke is set to a relatively small value of 0.5 to 6 micrometers and the epoxy adhesive having a relatively high elastic modulus. By combining with the constituted adhesive layer, it is possible to realize a motor component having excellent thermal shock resistance while sufficiently maintaining the adhesive strength between the yoke and the rare earth magnet at room temperature, low temperature and high temperature.
さらに、前記ヨークの前記希土類磁石と対面する面の全体に前記接着層が塗布されているのがよい。このような構成によれば、ヨークと希土類磁石とが、互いに対向する面全体において接着層を介して接着されるので、ヨークと希土類磁石との接合強度を向上することができる。この場合、ヨークの接着面における表面粗さSmを0.5〜6マイクロメートルと比較的小さく設定することにより、ヨークと希土類磁石とを互いに対向する面全体で接着させても、熱衝撃が加わったときに、ヨークと希土類磁石とが剥離することを抑制することができる。 Furthermore, the adhesive layer is preferably applied to the entire surface of the yoke that faces the rare earth magnet. According to such a configuration, since the yoke and the rare earth magnet are bonded to each other over the entire surface facing each other via the adhesive layer, the bonding strength between the yoke and the rare earth magnet can be improved. In this case, by setting the surface roughness Sm on the bonded surface of the yoke to a relatively small value of 0.5 to 6 micrometers, thermal shock is applied even if the yoke and the rare earth magnet are bonded to each other on the entire surface facing each other. Can prevent the yoke and the rare earth magnet from being separated.
上記のような本発明のモータ用部品によれば、温度変化が起こったとき(熱衝撃時)に、ヨークと希土類磁石との接着界面に発生する応力を、より一層低減することができる。したがって、耐熱衝撃性に優れたモータ用部品を提供することができる。より具体的には、温度変化の激しい環境で使用されてもヨークと希土類磁石とが剥離しにくいモータ用部品を提供することができる。 According to the motor component of the present invention as described above, it is possible to further reduce the stress generated at the bonding interface between the yoke and the rare earth magnet when a temperature change occurs (during thermal shock). Therefore, it is possible to provide a motor component having excellent thermal shock resistance. More specifically, it is possible to provide a motor component in which the yoke and the rare-earth magnet are less likely to be peeled even when used in an environment where the temperature changes rapidly.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は、本発明のモータ用部品の一例を示す斜視図である。図1のモータ用部品は、ヨーク10に希土類磁石20が固定されたシャフト(ロータ)50である。ヨーク10は、円筒状の円筒部11を有しており、該円筒部11の外周面(接着面)11aに希土類磁石20が接着固定されている。希土類磁石20は、長方形の板状に形成され、長手方向がヨーク10の軸O方向に、短手方向がヨーク10の円筒部11の周方向にそれぞれ一致するように、ヨーク10に接着されている。希土類磁石20は、より具体的には、短手方向に沿って切断したときの断面形状が円弧形状を呈するように形成されており、その曲率は、ヨーク11の円筒部11の外周面11aにおける曲率と略同等とされている。つまり、円筒部11の外周面11aの曲面と、希土類磁石20の円筒部11に対向する面の曲面とが、一致するように両者が配置されている。また、希土類磁石20は、該ヨーク20の周方向に沿って等間隔に複数配置されている。また、それぞれの希土類磁石20とヨーク10とは、希土類磁石20のヨーク10と対面する面全体に接着剤が塗布されて、それぞれ接着固定されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a motor component of the present invention. The motor component in FIG. 1 is a shaft (rotor) 50 in which a
希土類磁石20は、ネオジウム磁石20とされている。また、ヨーク10は鉄系金属により構成されており、具体的には鉄鋼材料(S45)により構成されている。ネオジウム磁石20は、磁化容易軸方向の線膨張係数が、0.6×10−6〜60×10−6k−1とされ、磁化容易軸と垂直方向の線膨張係数が−0.01×10−6〜−10×10−6k−1とされている。また、ヨーク10は、線膨張係数が0.1×10−5〜50×10−5k−1とされている。さらに、ネオジウム磁石20の磁化容易軸方向とヨーク10の径方向とが一致するように、またネオジウム磁石20の磁化容易軸の垂直方向とヨーク10の軸O方向とが一致するように、ヨーク10とネオジウム磁石とが接着固定されている。そのため、ネオジウム磁石20は、ヨーク10の径方向にそれぞれ着磁された状態でヨーク10に接着固定されている。
The
図2は、図1のシャフト50のヨーク10とネオジウム磁石20との接着状態を模式的に示す断面図である。図2に示すように、ヨーク10の円筒部11の外周面11aには、比較的緻密な凹凸(凸部11b及び凹部11c)が形成されている。そして、この外周面11aにおける表面粗さSmが0.5〜6マイクロメートルとされている。つまり、外周面11aには、平均すると0.5〜6マイクロメートル毎に一つの凸部が形成されている。凹凸が形成されているヨーク10の外周面11a上には、接着層30が形成されており、該接着層30を介してヨーク10とネオジウム磁石20とが接着固定されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing an adhesion state between the
接着層30は、具体的にはエポキシ系接着剤により構成されており、その常温弾性率が、500〜2000MPaとされている。また、このエポキシ系接着剤の−40℃における弾性率は、1000〜10000MPaであり、120℃(高温)における弾性率は100MPa以下である。このように、比較的弾性率の高いエポキシ系接着剤を接着層30に採用することで、ヨーク10とネオジウム磁石20との接着強度をより向上することができる。
The
図2に示すようなヨーク10とネオジウム磁石20との接着状態においては、ヨーク10の外周面11aに凹凸が形成されているため、該凹凸のうち凸部11bと接着層30とが集中的に接合することになる。ここで、シャフト50が配置される環境の温度が変化すると、ヨーク10とネオジウム磁石20との間の線膨張係数に差があることと、比較的弾性率の高いエポキシ系接着剤(接着層30)により接着されているため、ヨーク10の凸部11bにせん断応力が働く。しかしながら、各凸部11bの間隔は、前述のように比較的小さく設定されているため、各凸部11bの幅も比較的小さく設定されている。そのため、各凸部11bにおいてせん断応力の働く範囲も狭くなる。そのため、ひとつの凸部11bに働くせん断応力を低減することができると考えられる。一方、別の見方として、各凸部11bの間隔が小さく設定されていることにより、温度変化時にヨーク10が膨張・収縮しても、各凸部11bの間隔は大きく変化しないため、各凸部11bに働くせん断応力が低減するとも考えられる。さらに別の見方をすれば、ヨーク10の外周面11aにおける表面粗さSmを小さく設定することにより、基準長さあたりの凸部の数が増加し、外周面11a全体に働くせん断応力が多くの凸部11bに分散される結果、各凸部11bに働くせん断応力が低減するとも考えられる。
In the bonded state of the
一方、図3は、ヨーク10の外周面11aにおける表面粗さSmが比較的大きい場合の、ヨーク10とネオジウム磁石20との接着状態を模式的に示すものである。図3に示すように、外周面11aの表面粗さSmが比較的大きい場合には、各凸部11bの幅が大きくなるため、各凸部11bにおいてせん断応力の働く範囲も広くなる。その結果、ひとつの凸部11bに、より大きなせん断応力が働くことになり、熱衝撃が加わることにより、ヨーク10とネオジウム磁石20との剥離が起こりやすくなる。
On the other hand, FIG. 3 schematically shows an adhesion state between the
接着層30が接合されるヨーク10の外周面11aには、リン酸塩処理被膜12が形成されている。さらに具体的には、リン酸塩処理被膜12はリン酸亜鉛カルシウム処理被膜12である。そして、このリン酸亜鉛カルシウム処理被膜12により、ヨーク11の外周面11aに凸部11b及び凹部11cが形成されている。さらに具体的には、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜12は、Zn−Ca系化合物により主に形成されており、該Zn−Ca系化合物によりなる粒状結晶がヨーク10の外周面11aに析出することにより、凸部11b及び凹部11cが形成されている。
A
図4は、ヨーク10の外周面11aにリン酸塩処理被膜12を形成する工程の一例を示すものである。まず、アルカリ脱脂工程(S1)においてヨーク10を液剤に浸漬して、ヨーク10の外周面11a脱脂する。続いて、水洗工程(S2)においてヨーク10を水道水に浸漬しヨーク10の外周面11aの液剤を洗浄する。洗浄後、酸洗工程(S3)において、ヨーク10を塩酸浴中に浸漬することで、ヨーク10の外周面11aに形成されている錆等を除去する。塩酸浴の濃度としては13%程度を例示することができる。その後、水洗工程(S4)において、ヨーク10を水道水に浸漬することにより、ヨーク10の外周面11aの塩酸を洗浄する。この水洗工程(S4)は複数、例えば2回の工程に分けて行うことができる。水洗工程(S4)の後、表面調整処理(S5)を行う。この表面調整処理(S5)は、ヨーク10をチタン酸コロイド溶液中に浸漬することで行う。チタン酸コロイド溶液中のチタン酸コロイドの濃度としては3g/リットル程度を例示することができる。この表面調整処理(S5)により、ヨーク10の外周面11aにチタン酸コロイドが分布する状態となる。そして、表面調整処理(S5)を行った後のヨーク10(チタン酸コロイドが外周面11aに付着したヨーク10)を、リン酸塩処理(S6)において、リン酸塩処理浴に浸漬する。リン酸塩処理浴としては、亜鉛イオン(Zn2+)、リン酸(H2PO4)、硝酸(HNO3)、ニッケルイオン(Ni+)、カルシウムイオン(Ca2+)を含有するリン酸亜鉛カルシウム処理浴である。これにより、ヨーク10の外周面11aにZn−Ca系リン酸化合物(例えば、Zn2Ca(PO4)2・4H2O:ショルツァイト)により構成される粒状結晶が析出し、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜12が形成される。この後、水道水による水洗工程(S7)と、70℃の水道水による湯洗工程(S8)とを順次行って、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜12を形成する工程を完了する。
FIG. 4 shows an example of a process for forming the
以下、表面調整処理(S5)及びリン酸塩処理(S6)について、図5を用いてより詳細に説明する。まず、表面調整処理(S5)において、チタン酸コロイド溶液にヨーク10を浸漬すると、図5(a)に示すように、ヨーク10の外周面11aにチタン酸コロイド13が所定の分布密度で付着する。この状態のヨーク10を、リン酸塩処理(S6)において、リン酸亜鉛カルシウム処理浴に浸漬することで、図5(b)に示すように、チタン酸コロイド13を核としてZn−Ca系化合物により構成される粒状結晶12aが成長する。つまり、チタン酸コロイド13は、粒状結晶12aの核となる物質である。そして、さらに粒状結晶12aが成長すると、図5(c)に示すように、互いに隣接するチタン酸コロイド13を核として成長する粒状結晶12a同士が互いに干渉し、粒状結晶12aの成長が制限される。このように粒状結晶12aがヨーク10の外周面11a上に析出することで、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜12がヨーク10の外周面11a上に形成される。このようなリン酸亜鉛カルシウム処理被膜12により、ヨーク10の外周面11aに凸部11bと凹部11cとが形成される。
Hereinafter, the surface adjustment treatment (S5) and the phosphate treatment (S6) will be described in more detail with reference to FIG. First, in the surface conditioning process (S5), when the
このとき、この凸部11aの間隔、ひいては外周面11aの表面粗さSmは、ヨーク10の外周面11aに分布するチタン酸コロイド13の分布密度に依存することは、図5の説明から理解できる。そして、チタン酸コロイド13の分布密度は、表面調整処理(S5)におけるチタン酸コロイド溶液の濃度を調整することにより調整することができる。したがって、チタン酸コロイド溶液の濃度を所定の濃度に調整することでヨーク10の外周面11aにおける表面粗さSmを0.5〜6マイクロメートルの範囲に調整することが可能となる。具体的には、ヨーク10の外周面11aにおける表面粗さSmを0.5〜6マイクロメートルの範囲に調整するには、チタン酸コロイド溶液の濃度を2〜4の範囲に調整することが好ましい。
At this time, it can be understood from the explanation of FIG. 5 that the interval between the
なお、ヨーク10の外周面11aにおける表面粗さSmを調整するには、リン酸塩処理(S6)において、ヨーク10を浸漬するリン酸亜鉛カルシウム処理浴の濃度や温度、あるいは浴への浸漬時間等を調整することでも行うことができる。
In order to adjust the surface roughness Sm on the outer
以上説明したような本実施形態のシャフト(モータ用部品)50によれば、ヨーク10の外周面11aにおける表面粗さSmが0.5〜6マイクロメートルであるので、該ヨーク10に接着層30を介してネオジウム磁石20を接着固定しても、温度変化に起因してヨーク10の接着層30との接着面に働くせん断応力を低減することができる。そのため、シャフト50の耐熱衝撃性を向上することができ、ひいては温度変化の激しい環境で使用されてもヨーク10とネオジウム磁石20との間で剥離が生じにくい信頼性の高いシャフト50を実現できる。
According to the shaft (motor part) 50 of the present embodiment as described above, the surface roughness Sm on the outer
また、ヨーク10の外周面11aにリン酸塩処理被膜12a、特にリン酸亜鉛カルシウム処理被膜12aが形成されているため、ヨーク10の外周面11aにおける表面粗さSmを比較的小さく設定することができ、ひいては温度変化時において、ヨーク10の接着層30との接着界面に働くせん断応力を低減することができる。そのため、本実施形態のシャフト50は、耐熱衝撃性に優れている。
Further, since the
さらに、接着層30に弾性率の高いエポキシ系接着剤を採用しているので、ヨーク10とネオジウム磁石20との接着強度を高い水準に維持しつつ、耐熱衝撃性も良好なシャフト50を提供することができる。なお、本実施形態においては、接着層30としてエポキシ系接着剤を採用したが、接着層としてエポキシ系接着剤以外の接着剤を採用することも可能である。
In addition, since an epoxy adhesive having a high elastic modulus is adopted for the
また、本実施形態においては、モータ用部品として、シャフト(ロータ)50を例示して説明したが、本発明のモータ用部品はステータにも採用することができる。 In the present embodiment, the shaft (rotor) 50 has been described as an example of the motor component. However, the motor component of the present invention can also be employed in the stator.
本発明の効果を確認するため、以下のような実験を行った。まず、鉄鋼材料(S45)を機械加工により成形して図1に示すような円筒状のヨーク10を作製した。そして、図4に示すような工程により、リン酸塩処理被膜をヨーク10の外周面に形成した。ここで、リン酸塩処理を形成する工程をそれぞれ変化させて複数のサンプルを作製した。
In order to confirm the effect of the present invention, the following experiment was conducted. First, a steel material (S45) was formed by machining to produce a
(実施例1) まず、図4の酸洗工程(S3)には、濃度が13%の塩酸浴を使用し、この塩酸浴に8分間ヨーク10を浸漬した。また、表面調整処理(S5)においては、チタン酸コロイド溶液として、パーカーライジング社製のプレパンZを使用した。チタン酸コロイド溶液の濃度は3g/リットルであった。そして、リン酸塩処理(S6)には、リン酸亜鉛カルシウム処理浴として、パーカーライジング社製のFT−7を使用した。処理浴の濃度は32ptであり、温度は70℃であった。この処理浴にヨーク10を8分間浸漬させて、ヨーク10の外周面にリン酸亜鉛カルシウム処理被膜を形成した。
Example 1 First, in the pickling step (S3) of FIG. 4, a hydrochloric acid bath having a concentration of 13% was used, and the
(実施例2) 図4の酸洗工程(S3)を行わない以外は、実施例1の処理工程と同様に処理し、ヨーク10の外周面にリン酸亜鉛カルシウム処理被膜を形成した。
(Example 2) Except not performing the pickling process (S3) of FIG. 4, it processed similarly to the process of Example 1, and formed the zinc calcium phosphate process film in the outer peripheral surface of the
(比較例) 図4のリン酸塩処理(S6)において、リン酸亜鉛処理浴としてパーカーライジング社製のPB−181Xを使用した。処理浴の濃度は32ptであり、温度は70℃であった。この処理浴にヨーク10を8分間浸漬させて、ヨーク10の外周面にリン酸亜鉛処理被膜を形成した。
(Comparative Example) In the phosphate treatment (S6) of FIG. 4, PB-181X manufactured by Parker Rising Co., Ltd. was used as the zinc phosphate treatment bath. The concentration of the treatment bath was 32 pt and the temperature was 70 ° C. The
以上のように作製されたそれぞれのヨークの外周面において、JIS:B0601−1994に規定されている方法により、表面粗さSm(凹凸の平均間隔)を測定した。測定結果を表1に示している。それぞれの表面粗さは、異なる位置で2回測定したときの平均をそのサンプルの表面粗さとした。 On the outer peripheral surfaces of the respective yokes manufactured as described above, the surface roughness Sm (average interval of unevenness) was measured by the method defined in JIS: B0601-1994. The measurement results are shown in Table 1. The surface roughness of each sample was the average when the surface roughness was measured twice at different positions.
さらに、リン酸塩処理後の実施例1及び比較例に係るヨークの外周面をSEM(走査型電子顕微鏡)により観察した。実施例1に係る観察画像を図6に、比較例に係る観察画像を図7にそれぞれ示す。図6に示されているように、実施例1に係るヨークの表面には、粒状の結晶が析出していることが観察された。この粒状結晶は、Zn−Ca系リン酸化合物(ショルツァイト)により構成されているものと推測される。一方、比較例に係るヨークの表面には、細長い葉状の結晶が析出していることが観察された。この結晶は、処理浴がリン酸亜鉛処理浴であることと、葉状の結晶であることから、Zn系リン酸化合物(主に、Zn3(PO4)2・4H2O:ホパイト)により構成されているものと推測される。 Furthermore, the outer peripheral surfaces of the yokes according to Example 1 and the comparative example after the phosphate treatment were observed with an SEM (scanning electron microscope). FIG. 6 shows an observation image according to Example 1, and FIG. 7 shows an observation image according to a comparative example. As shown in FIG. 6, it was observed that granular crystals were deposited on the surface of the yoke according to Example 1. This granular crystal is presumed to be composed of a Zn—Ca-based phosphate compound (scholzite). On the other hand, it was observed that elongated leaf-like crystals were deposited on the surface of the yoke according to the comparative example. This crystal is composed of a Zn phosphate compound (mainly Zn 3 (PO 4 ) 2 .4H 2 O: Hopeite) because the treatment bath is a zinc phosphate treatment bath and is a leaf-like crystal. It is speculated that it has been.
続いて、上記のような複数のヨークの外周面に断面形状が円弧状を呈するネオジウム磁石をエポキシ接着剤(住友3M社製:DP190G)を用いて接着し、ブラシレスモータに使用されるシャフトをそれぞれ作製した。そして、このように作製したシャフトに対して、専用の冶具を用いてネオジウム磁石とヨークとの剥離強度を測定した。具体的には、希土類磁石の軸方向端部に爪部材を係合し、この係合部材を介して希土類磁石の軸方向端部に荷重を加えたときに、希土類磁石とヨークとが剥離するときの荷重を測定し、その荷重を希土類磁石とヨークとの接着面積で割った値を剥離強度とした。さらに、それぞれシャフトに対して熱衝撃試験を行った後、同様の方法によりネオジウム磁石とヨークとの剥離強度を測定した。剥離強度の測定は、熱衝撃試験は、具体的には、−40℃まで温度を低下させて、その状態で1時間保持し、その後120℃まで温度を上昇させて、その状態で1時間保持するサイクルを100サイクル繰り返すことで行った。剥離強度の測定温度はそれぞれ23℃とした。得られた結果を、ヨークの表面粗さSmを測定結果とあわせて表1に示す。なお、剥離強度は、それぞれの条件において3回行い、得られた剥離強度の平均を平均の剥離強度として求めた。さらに、ヨークの外周面における表面粗さSmと熱衝撃試験後の剥離強度の関係を図8に示す。
表1から、実施例1及び2においては、ヨーク10の外周面における表面粗さSmが0.5〜6マイクロメートルの範囲とされていることがわかる。一方、比較例に係るヨークの外周面における表面粗さSmは、6マイクロメートルを大きく超える大きさであった。このように、表面粗さSmはリン酸塩処理の方法に依存しており、図5、図6からもわかるように、粒状結晶が析出するリン酸亜鉛カルシウム処理被膜のほうが、表面粗さSmを低減するのに有利であることがわかる。
From Table 1, it can be seen that in Examples 1 and 2, the surface roughness Sm on the outer peripheral surface of the
また、実施例1及び実施例2においては、熱衝撃試験後の剥離強度が、初期状態からは低下しているものの、充分に高い水準に維持していることがわかる。一方、比較例においては、初期状態における剥離強度が実施例1よりも高いものの、熱衝撃試験後の剥離強度が初期状態から大幅に低下しており、熱衝撃試験後では充分な剥離強度が維持されていないことがわかる。また、表1に示されているように、ヨークの外周面における表面粗さSmを小さく設定すればするほど、熱衝撃試験後における剥離強度が高く維持されている。すなわち、ヨークの外周面の表面粗さSmをより小さく設定することが、耐熱衝撃性を向上する上で有効であることがわかる。また、比較例においては、熱衝撃試験後に測定した剥離強度のバラツキが大きいが、実施例においては、熱衝撃試験後に測定される剥離強度のバラツキが小さい。すなわち、比較例に比べて実施例のシャフトのほうが信頼性の点で優れていることがわかる。 Moreover, in Example 1 and Example 2, although the peel strength after a thermal shock test has fallen from the initial state, it turns out that it is maintained at a sufficiently high level. On the other hand, in the comparative example, although the peel strength in the initial state is higher than that in Example 1, the peel strength after the thermal shock test is greatly reduced from the initial state, and sufficient peel strength is maintained after the thermal shock test. You can see that it has not been done. Further, as shown in Table 1, the smaller the surface roughness Sm on the outer peripheral surface of the yoke, the higher the peel strength after the thermal shock test is maintained. That is, it can be seen that setting the surface roughness Sm of the outer peripheral surface of the yoke smaller is effective in improving the thermal shock resistance. In the comparative example, the variation in peel strength measured after the thermal shock test is large, but in the example, the variation in peel strength measured after the thermal shock test is small. That is, it can be seen that the shaft of the example is superior in reliability compared to the comparative example.
ここで、例えば自動車に使用される各種モータ用部品においては、熱衝撃試験後の剥離強度として、10MPa以上を満足することが要求されている。図8に示すように、ヨークの外周面における表面粗さSmを6マイクロメートル以下にすることで、熱衝撃試験後におけるヨークと希土類磁石との間の剥離強度を10MPa以上にすることができる。 Here, for example, various motor parts used in automobiles are required to satisfy 10 MPa or more as peel strength after a thermal shock test. As shown in FIG. 8, by setting the surface roughness Sm on the outer peripheral surface of the yoke to 6 micrometers or less, the peel strength between the yoke and the rare earth magnet after the thermal shock test can be made 10 MPa or more.
本発明のモータ用部品は、自動車に使用されるモータ、例えば電動スタビライザに使用されるブラシレスモータや、電動パワーステアリング装置に使用されるブラシレスモータ等のロータあるいはステータとして使用することができる。 The motor component of the present invention can be used as a rotor or stator of a motor used in an automobile, for example, a brushless motor used in an electric stabilizer or a brushless motor used in an electric power steering apparatus.
10 ヨーク
11 円筒部
11a 外周面(接着面)
11b 凸部
11c 凹部
12 リン酸亜鉛カルシウム処理皮膜(リン酸塩処理被膜)
12a 粒状結晶
20 ネオジウム磁石(希土類磁石)
30 接着層
50 シャフト(モータ用部品)
10 Yoke 11
12a
30
Claims (8)
前記ヨークの前記接着層との接着面における表面粗さは、Sm(凹凸の平均間隔)が0.5〜6マイクロメートルであることを特徴とするモータ用部品。 A yoke used for a rotor or a stator, a rare earth magnet disposed on the surface of the yoke and having a linear expansion coefficient different from that of the yoke, and disposed between the yoke and the rare earth magnet, the yoke and the rare earth magnet In a motor component having an adhesive layer that adheres and fixes
The motor component according to claim 1, wherein the surface roughness of the surface of the yoke bonded to the adhesive layer is Sm (average unevenness) of 0.5 to 6 micrometers.
前記ヨークの前記接着層との接着面に、前記接着層の下地としてリン酸亜鉛カルシウム処理皮膜が形成されていることを特徴とするモータ用部品。 A yoke used for a rotor or a stator, a rare earth magnet disposed on the surface of the yoke and having a linear expansion coefficient different from that of the yoke, and disposed between the yoke and the rare earth magnet, the yoke and the rare earth magnet In a motor component having an adhesive layer that adheres and fixes
A motor component, wherein a zinc calcium phosphate-treated film is formed as a base of the adhesive layer on an adhesive surface of the yoke with the adhesive layer.
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