JP2008253082A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】高温環境下でモータハウジングと磁石とをスムースに組み合わせて製造されるモータを提供することを目的とする。
【解決手段】このモータは、円筒状のモータハウジング１１の内周に環状の磁石１２が支持固定される。このモータハウジング１１の内周面には、複数の凹部１１１が形成される。環状の磁石１２をモータハウジング１１に圧入することによりモータハウジング１１と環状の磁石１２とが組合わされる。なお、凹部１１１は、径方向に垂直な方向に複数本のエッチングマスクを施して形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、円筒状のモータハウジングの内周に環状の磁石が支持固定されるモータに関する。

このような円筒状のモータハウジングの内周に環状の磁石が支持されるモータにおいて、このモータハウジングと環状の磁石とを組み合わせる場合には、接着材などが用いられることが一般的であった。しかしながら、このような組合せの際に用いられる接着剤は、有機物を主成分としている。ここで、有機物の接着剤は温度変化により伸縮膨張し易く、このような有機物の接着剤を用いることにより、モータの劣化が早く進むという問題が生じていた。また、接着強度のばらつきも大きく、長時間の稼動により接合部の一部または全部が剥離するという問題も生じていた。さらに、余剰の接着剤がロータ端面に流出するという問題も生じていた。

そこで、特許文献１や特許文献２に記載の発明のように、有機物の接着材を用いずに磁石を支持固定する方法が用いられている。

この特許文献１に記載の発明は、中空円筒状の希土類ボンド磁石をモータハウジングの内周面に沿って圧入することにより、モータハウジングに対して磁石を支持固定している。また、特許文献２に記載の発明は、永久磁石をモータハウジングの支持部材に圧入することにより、モータハウジングに対して磁石を支持固定している。

これら特許文献１および特許文献２に記載の発明は、モータハウジングと磁石との支持固定のために接着剤を用いないことから、温度変化による接合剤の伸縮膨張の悪影響を防止することができ、また接着剤の接合不良による悪影響を防止することができる。
特開２００５−３３８４４号公報 特開２００３−２５９５８１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の発明は、ボンド磁石を圧入する温度を６０℃〜１００℃が望ましいとしており、高温環境下で使用される場合には不適切であると考えられる。

また、特許文献２に記載の発明は、磁石の圧入の際にモータハウジングの内周面と磁石の外周面とが接触し続けるために、接触抵抗による摩擦でモータハウジングおよび磁石の精度に悪影響を及ぼすという問題が生じていた。

このため、本発明は、以上のような問題を解決するものであり、高温環境下でモータハウジングと磁石とをスムースに組み合わせて製造されるモータを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、円筒状で、その内周面に複数の凹部が形成されたモータハウジングの内周に環状の磁石が支持固定されるモータであって、前記環状の磁石を前記モータハウジングに圧入することにより前記モータハウジングと前記環状の磁石とが組合わされることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータであって、前記モータハウジング内周面における複数の凹部は、ブラストにより形成される。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のモータであって、前記モータハウジング内周面における複数の凹部は、エッチングにより形成される。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のモータにおいて、前記モータハウジングとの組合せ前の前記環状の磁石の外径は、凹部が形成される以前の前記モータハウジング内周径よりも８０μｍ乃至３００μｍだけ大きい。

請求項１に記載の発明によれば、円筒状で、その内周面に複数の凹部が形成されたモータハウジングの内周に環状の磁石が支持固定されることから、磁石とモータハウジングとの当接面積を狭小にすることができる。このため、磁石をモータハウジングに圧入する際に、これらの接触抵抗が減少し、磁石をモータハウジングにスムースに圧入することができる。これにより、モータハウジングと磁石とをスムースに組み合わせることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、モータハウジング内周面における複数の凹部は、ブラストにより形成されることから、簡易にモータ内周面における複数の凹部を形成することができる。

請求項３に記載の発明によれば、モータハウジング内周面における複数の凹部は、エッチングにより形成されるとから、簡易にモータ内周面における複数の凹部を形成することができる。

請求項４に記載の発明によれば、モータハウジングとの組合せ前の前記環状の磁石の外径は、凹部を形成する前のモータハウジングの内周径よりも８０μｍ乃至３００μｍだけ大きいことから、圧入時の磁石の破断を防止することができるとともに、適正な接合強度でモータハウジングと磁石とを接合させることができる。

以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るモータを構成するモータハウジング１１および磁石１２を示す正面図である。また、図２は図１におけるＡ−Ａ断面を示す図である。

このモータは、円筒状のモータハウジング１１の内周に環状の磁石１２が支持固定される。このモータハウジング１１の内周面には、複数の凹部１１１が形成される。この凹部１１１は、モータハウジング１１内周面の径方向に垂直な方向に、複数本のライン状に形成される。このように、モータハウジング１１内周面の径方向に垂直な方向にライン状に形成することにより、圧入される磁石１２の滑りを良好にし、磁石１２をモータハウジング１１にスムースに圧入することができる。

図３は、本発明に係るモータを製造する工程を示すフロー図である。

まず、円筒状のモータハウジング１１を成形する（ステップＳ１）。このモータハウジング１１は磁性体で形成されている。このため、着磁された磁石のバックヨークとしても機能させることができる。

次に、環状の磁石１２を成形する（ステップＳ２）。ここで、環状の磁石１２の外径は、モータハウジング１１の内周径よりも８０μｍ乃至３００μｍだけ大きくなるように成形する。これにより、圧入時の磁石の破断を防止することができるとともに、適正な接合強度でモータハウジングと磁石とを接合させることができる。なお、この実施形態において磁石は、樹脂混練物を環状成形体金型を用いて８〜１０ｔ／ｃｍ²の成形圧力で圧縮成形したものを用いている。より詳細には、上記の成形体を大気中もしくは非酸化性雰囲気下において、１８０℃で３０分間の熱処理を施すことにより樹脂を硬化させている。この磁石の磁気特性は、Ｂｒ：０．８Ｔ、Ｈｃｊ：６４０ｋＡ／ｍ、（ＢＨ）ｍａｘ：７２ｋＪ／ｍ３であるものとする。ただし、本発明に適用できる磁石は、この磁石には限られない。

そして、円筒状のモータハウジング１１の内周に複数の凹部１１１を形成する（ステップＳ３）。この凹部１１１は、エッチングにより形成されるものとする。より詳細には、モータハウジング１１内周面に、その内周面の径方向に垂直な方向に、複数本のライン状にエッチングマスクを施す。その後、被マスク部分以外のモータハウジングをエッチング加工し、エッチングマスクを除去して形成する。このような形成方法であることにより、簡易にモータ内周面における複数の凹部１１１を形成することができる。

その後、凹部１１１を形成したモータハウジング１１に対し、磁石１２を高温度下で圧入する（ステップＳ４）。ここで、モータハウジング１１に凹部１１１を形成していることから、磁石１２をモータハウジング１１に圧入する際に、磁石１２の外周面とモータハウジング１２の内周面との接触抵抗が減少し、磁石をモータハウジングにスムースに圧入することができる。なお、ここでいう高温度下とは、モータの使用時の温度以上、磁石成形時の温度以下であるものとする。これは、使用時の膨張による破断を防止するためと、磁気特性の変化を防止するためである。なお、使用時の温度は一般的に１４０℃以下であり、磁石硬化時の温度は一般的に１８０℃〜２００℃程度である。

以上のような製造工程により、モータハウジングと磁石とをスムースに組み合わせることが可能となる。

図４は、圧入強度と接合強度との関係を示す図である。この図４では、２６℃、１０５℃、１７０℃の温度下で圧入し、圧入強度と接合強度との関係をそれぞれの温度毎に示している。

この図４から、圧入荷重が２ｋＮ以下の領域においては、圧入荷重の増加とともに接合強度が増加していることが分かる。そして、圧入荷重が２ｋＮを越えた領域においては、磁石が破断し、接合強度を計測することができない状態であることを示している。以上から、圧入荷重は２ｋＮ以下であることが好ましいことが判断できる。さらに、圧力荷重は２ｋＮに近似した荷重であることが好ましいことが判断できる。

次に、図５は、寸法差と接合強度との関係を示す図である。

この図５から、寸法差が３００μｍ以下の領域においては、寸法差の増加とともに接合強度が増加していることが分かる。そして、寸法差が３００μｍを越えた領域においては、磁石が破断し、接合強度を計測することができない状態であることを示している。また、寸法差が８０μｍ以下の領域においては、接合強度が０．５ｋＮ以下となることが分かる。以上から、寸法差は８０μｍ以上３００μｍ以下であることが好ましいことが判断できる。

また、図６は、モータハウジング１１の表面粗さと接合強度との関係を示す表である。

図６から、モータハウジング１１の表面粗さが増加するとともに、接合強度が減少していることが分かる。しかし、実験で、表面粗さが１０μｍのときに、圧入時の摩擦により異物が付着し、使用上の問題が生じていることが判明した。このため、表面粗さは１０μｍ以下であることが好ましいことが分かった。

次に、本発明の第２実施形態に係るモータについて説明する。図７は、本発明の第２実施形態に係るモータを構成するモータハウジング１３および磁石１２を示す断面図である。

この第２実施形態に係るモータは、モータハウジング１１の代わりにモータハウジング１３を備える点で第１実施形態に係るモータと相違する。

このモータハウジング１３は、凹部１３１がモータハウジング１３内周面にランダムに形成されている点で、径方向に垂直な方向に複数本のライン状に形成されいるモータハウジング１１と相違する。

このモータハウジング１３の凹部１３１は、エッチングのみにより形成されるものとしてもよいが、モータハウジング１３内周面にエッチングマスクを施した後ブラストにより表面加工を行い、その後エッチングマスクを除去して形成してもよい。また、ブラストによりのみ形成してもよい。このブラストによる形成方法を用いた場合には、約１０μｍの深さの凹部１１１を形成することができる。

本発明は、接着剤を用いることなく磁石を支持することができるモータを実現することを可能とする。

第１実施形態に係るモータを構成するモータハウジング１１および磁石１２を示す正面図 図１のＡ−Ａ断面を示す図 本発明に係るモータを製造する工程を示すフロー図 圧入強度と接合強度との関係を示す図 寸法差と接合強度との関係を示す図 モータハウジング１１の表面粗さと接合強度との関係を示す図 第２実施形態に係るモータを構成するモータハウジング１３および磁石１２を示す断面図

符号の説明

１１ モータハウジング
１２ 磁石
１３ モータハウジング
１１１ 凹部
１３１ 凹部

Claims (4)

1. 円筒状で、その内周面に複数の凹部が形成されたモータハウジングの内周に環状の磁石が支持固定されるモータであって、
   前記環状の磁石を前記モータハウジングに圧入することにより前記モータハウジングと前記環状の磁石とが組合わされることを特徴とするモータ。
2. 請求項１に記載のモータであって、
   前記モータハウジング内周面における複数の凹部は、ブラストにより形成されるモータ。
3. 請求項１に記載のモータであって、
   前記モータハウジング内周面における複数の凹部は、エッチングにより形成されるモータ。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のモータにおいて、
   前記モータハウジングとの組合せ前の前記環状の磁石の外径は、凹部が形成される以前の前記モータハウジング内周径よりも８０μｍ乃至３００μｍだけ大きいモータ。