JP2010115013A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】従来のようにＯリングを用いることなく、確実にハウジングと蓋体との間の気密性を保持することが可能となるモータを提供する。
【解決手段】有底筒状のハウジング１と、このハウジングの開口部を塞ぐ蓋体５と、ハウジング内に組み込まれたステータ３と、このステータ内に隙間をおいて回転自在に設けられたロータ４とを備え、ハウジングよりも蓋体がレーザーの透過率が低い合成樹脂によって成形され、ハウジングの開口部および蓋体の外周部には互いに当接する鍔部１５、１７が一体に形成され、蓋体の鍔部の当接面１７ａには環状の凸部１８が形成され、ハウジングの鍔部の当接面１６ａには凸部が挿入される環状１９の溝部が形成されてなり、ハウジングおよび蓋体が、蓋体と反対側のフランジの面側から照射されたレーザー２０によって凸部の表面が溶融されることにより、一体的に接合されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、ハウジングの外周部が合成樹脂で密閉されることにより、内部に組み込まれたコイル等に対して高い気密性を有するモータに関するものである。

一般に、モータは、円筒状または有底円筒状のハウジング内に、磁気回路を構成する略円筒状のステータと、このステータの内方に隙間をおいて軸線廻りに回転自在とされたロータとが組み込まれ、上記開口部が蓋体によって塞がれるとともに、当該蓋体から外方の延出するロータの出力軸が、上記蓋体によって回転自在に支持されることにより構成されている。

ところで、各種の自動車に組み込まれてガソリンエンジンの混合気流量調整弁の駆動源等に使用されるモータにおいては、そのハウジング内のコイル等に流体や水蒸気等が侵入しないように、高い気密性が要求されている。このため、気密性が要求されるモータとして、例えばモータのハウジングから端子板に至る部分を合成樹脂で覆った構造のものや、ハウジングおよび蓋体を合成樹脂によって構成したものが知られている。

そして、上記ハウジングおよび蓋体を合成樹脂によって構成した場合には、一般に上記ハウジングと蓋体との接合面に、内部の気密性を保持するためのＯリングが介装されている。例えば、下記特許文献１には、同様の用途に用いられるモータにおいて、Ｏリングによってハウジングと蓋体との間の気密性を保つようにした構成が開示されている。

しかしながら、上記構成からなる従来のモータにあっては、モータ自体が小型であり、このため使用されるＯリングも肉厚が１．０〜２．０ｍｍ程度と極めて薄肉であるために、当該Ｏリングの装着に手間を要するという問題点があった。
また、装着時においては、Ｏリングの形状が一定しないために、装着用の溝からはみ出た部分がハウジングと蓋体との間に挟まれてしまうことにより、気密性が損なわれた不良品を生じる虞もあった。

一方、下記特許文献２においては、レーザー光を透過する一方の樹脂部材と、レーザー光を吸収する他方の樹脂部材のそれぞれに、溶着代として予め形成された接合フランジ同士を突き合わせた上、一方の樹脂部材の接合フランジ部側からレーザー光を照射して、樹脂部材同士を溶着することにより一体化する樹脂部品のレーザー溶着方法が開示されている。

そこで、上記レーザー溶着方法によって、上記モータのハウジングと蓋体とを接合することも考えられるが、一般に上記ハウジングや蓋体を構成する合成樹脂のレーザー透過率は、最も高いものであっても概ね７０％以下である。このため、上記ハウジングまたは蓋体の一方をレーザーの透過率が高い合成樹脂によって構成し、他方をレーザーの透過率が低い合成樹脂によって構成して、上記レーザーによる溶着を行おうとしても、レーザー透過率が高い合成樹脂においても、レーザーが吸収されて発熱が生じ、甚だしい場合には、当該合成樹脂が溶融して不良品になってしまう虞があった。

このため、レーザー透過率が高い合成樹脂によって構成されてレーザーを透過させる側の部材となる上記ハウジングまたは蓋体を薄肉に形成して、レーザーの透過時に、その吸収量を少なくして発熱量を小さく抑えることも考えられるが、通常、上記ハウジングまたは蓋体は、モータを機器類に取り付けるためのフランジ部材としても利用されるために、所望の強度が得られなくなってしまうという問題があった。
特開２００４−３１２８２１号公報 特許第４００３６９８号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、従来のようにＯリングを用いることなく、確実にハウジングと蓋体との間の気密性を保持することが可能となるモータを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、合成樹脂からなる筒状または有底筒状のハウジングと、このハウジングの開口部を塞ぐ合成樹脂からなる蓋体と、上記開口部から上記ハウジング内に組み込まれた略円筒状のステータと、このステータ内に隙間をおいて軸線廻りに回転自在に設けられ、外周面が着磁されるとともに出力軸を上記蓋体の外方に延出させたロータとを備えたモータにおいて、上記ハウジングおよび上記蓋体のうちの一方は、他方よりもレーザーの透過率が低い合成樹脂によって成形されているとともに、上記ハウジングの上記開口部の縁部および上記蓋体の外周部にはそれぞれ互いに当接する鍔部が一体に形成され、かつ上記レーザーの透過率が低い上記合成樹脂によって成形された上記鍔部の当接面には、他方の上記鍔部に向けて上記軸線方向に突出する凸部が上記軸線廻りに環状に形成され、上記他方の上記鍔部の当接面には、上記凸部が挿入される環状の溝部が形成されてなり、上記ハウジングおよび上記蓋体が、上記溝部が形成された上記鍔部の上記当接面と反対側の面側から照射されたレーザーによって上記凸部の表面が溶融されることにより、一体的に接合されていることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記凸部と、上記溝部が形成された上記鍔部の上記当接面と反対側の面との間の上記軸線方向の長さ寸法が、１ｍｍ以下であることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記レーザーの透過率が低い上記合成樹脂の当該透過率が、１０％以下であることを特徴とするものである。

請求項１〜３のいずれかに記載の発明においては、レーザーの透過率が低い合成樹脂によって成形されたハウジングまたは蓋体の鍔部の当接面に、他方の鍔部に向けて軸線方向に突出する環状の凸部を形成し、レーザーの透過率が高い合成樹脂によって成形された上記他方の鍔部の当接面に、上記凸部が挿入される環状の溝部を形成しているために、上記他方の鍔部自体の厚さ寸法よりも、上記凸部の頂部から上記他方の鍔部の当接面と反対側の面までの長さ寸法が小さくなる。

このため、上記他方の鍔部の当接面と反対側の面側からレーザーを照射して、上記凸部の表面を溶融する際に、レーザーの透過率が高い側の上記鍔部を通過するレーザーの透過距離が短くなり、よって当該鍔部自体の厚さ寸法を大きく確保した場合においても、凸部の溶着時に、過度の発熱を生じることを容易に防ぐことができる。

ここで、上記合成樹脂の成形体における色の濃淡とレーザーの透過率との間には、相関関係がある。そして、合成樹脂のみによって成形した自然色の成形体の色がもっとも薄く、もっともレーザーの透過率が高くなる。これに対して、上記合成樹脂の原料に着色剤を添加してその色を濃くした場合には、レーザーの透過率が低くなる。

ちなみに、一般にモータのハウジングや蓋体として用いられるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリアミド（ＰＡ）の自然色におけるレーザーの透過率は、各々波長８０８〜９４０ｎｍの半導体レーザーを用いた場合には、約３５〜５０％、約２５〜６５％であり、波長１０６０ｎｍのＹＡＧレーザーを用いた場合には、約４０〜５５％、約３０〜７０％である。

そして、ＰＡについては、上記レーザーの透過厚さが、いずれも３ｍｍ以下であり、ＰＢＴについては、上記レーザーの透過厚さが１ｍｍ以下であることから、いずれを用いた場合にも、請求項２に記載の発明のように、上記凸部の突出量を、当該凸部の頂部と溝部が形成された鍔部の当接面と反対側の面との間の軸線方向の長さ寸法が１ｍｍ以下になるように設定することが好ましい。

また、溶融させるためのレーザー透過率の低い合成樹脂においては、当該レーザーを充分に吸収して発熱させるために、請求項３に記載の発明にように、上記レーザー透過率を１０％以下にすれば好適である。

（第１の実施形態）
図１〜図３は、本発明に係るモータをステッピングモータに適用した第１の実施形態を示すものである。
このステッピングモータは、外観略有底円筒状のハウジング１と、このハウジング１内に組み込まれて外周にコイル２が巻回された外観略筒状のボビン３と、このボビン３内に軸線回りに回転自在に設けられたロータ４と、ハウジング１の開口縁部に係合して開口部を塞ぐ蓋体５とから概略構成されたものである。

ここで、このハウジング１は、その開口部と軸線方向反対側の端部に、外部接続端子とのコネクタ部６が一体化されており、このコネクタ部６内に、基端部７ａにコイル２の端部が接続される端子７が設けられている。

また、ボビン３は、複数の極歯が形成されたヨーク８を合成樹脂によってモールドすることにより一体成形されたものである。これらヨーク８は、金属製の円環状板材であって、内周縁には円周方向に等間隔をおいて軸線方向に屈曲された複数の極歯８ａが形成されている。そして、一対のヨーク８が、それぞれ互いの極歯８ａ同士を向き合わせ、かつ円周方向に交互に配列するように対向配置された状態で、外周部および各極歯８ａの内周面を除く部分が合成樹脂によって覆われることにより固定的に保持されている。

そして、一対のヨーク８間に、それぞれ上記コイル２が巻回されるとともに、ヨーク８の外周に磁気回路を形成するための導電性を有する金属からなる円筒状のステータケーシング９が設けられることにより、ステータ３が構成されている。

また、コネクタ６側に位置するボビン３の端部には、円柱状の端子台１０が一体に形成されており、この端子台１０に上記端子７の基端部７ａがインサートされている。そして、この端子台１０は、コネクタ部６の内部端面に係合されて連結されている。さらに、端子台１０の内部端面には、円環状の溝部１０ａが形成されており、この溝部１０ａがロータ４の一端部を回転自在に支持する軸受けとなっている。

ここで、ロータ４は、円筒状のロータ本体４ａと、このロータ本体４ａの外周に一体化された円筒状のマグネット４ｂとロータ本体４ａの内周に一体形成された厚肉円筒状の駆動部４ｃとから構成されたものであり、マグネット４ｂの外周面は周方向に異極となるように着磁されている。そして、このロータ４の他端部は、ステータ３と蓋体５との境目に嵌合された軸受け１１に回転自在に支持されている。

さらに、ロータ４の駆動部４ｃの内周面には、雌ねじが形成されている。そして、この雌ねじに、駆動軸（出力軸）１２の基端部の外周に形成された雄ねじ１２ａが螺合されることにより、上記駆動軸１２がロータ４の回転により軸線方向に往復移動自在に設けられている。この駆動軸１２は、蓋体５の中心部に形成された開口部から外方に延出するように配置されており、その先端部には弁体１３が一体に取り付けられている。また、この弁体１３と蓋体５との間には、当該弁体１３を図示されない弁座側に向けて付勢するスプリング１４が介装されている。

ここで、ハウジング１は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のみによって成形されたもので、ＰＢＴの自然色をなしている。したがって、レーザーの透過率は、波長８０８〜９４０ｎｍの半導体レーザーを用いた場合には、約３５〜５０％であり、波長１０６０ｎｍのＹＡＧレーザーを用いた場合には、約４０〜５５％になっている。

これに対して、蓋体５は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）に着色料を添加して成形されたもので、黒色に近い濃い色をなしている。この結果、レーザーの透過率は、波長８０８〜９４０ｎｍの半導体レーザーを用いた場合および波長１０６０ｎｍのＹＡＧレーザーを用いた場合に、いずれも１０％以下になっている。これにより、蓋体５は、ハウジング１よりもレーザーの透過率が低いＰＢＴによって成形されている。

また、ハウジング１の開口部の外周には、このステッピングモータを取り付けるためのボルト穴１５ａが形成されたフランジ（鍔部）１５が一体に形成されるとともに、この鍔部１５の先端面には、凹部１６が形成されている。そして、蓋体５の基端部がハウジング１の開口部に挿入されてボビン３に当接するとともに、蓋体の基端部外周に一体に形成された鍔部１７が、凹部１６内に嵌め込まれている。これにより、凹部１６の底面および鍔部１７の端面が、それぞれ当接面１６ａ、１７ａとなっている。

さらに、レーザーの透過率が低いＰＢＴによって成形された蓋体５の鍔部１７の当接面１７ａには、ハウジング１のフランジ１５の凹部１６から軸線方向に突出する凸部１８が形成されている。他方、フランジ１５の凹部１６の当接面１６ａには、この凸部１８が挿入される溝部１９が形成されている。

この凸部１８は、ロータ４の軸線廻りに環状をなす円柱状に形成されており、厚さ寸法よりも高さ寸法が大きく形成されている。ちなみに、図３に示すように、本実施形態においては、凸部１８の厚さ寸法は１ｍｍに、また突出量Ｌは、約１．２ｍｍに設定されている。これにより、凸部１８の先端面と、溝部１９が形成されたフランジ１５における当接面１６ａと反対側の外面１５ｂとの間の軸線方向の長さ寸法ｔは、１ｍｍ以下（本実施形態においては１ｍｍ）に設定されている。

そして、蓋体５は、フランジ１５の外面１５ｂ側から照射されたレーザー（レーザー光）２０によって溝部１９内の凸部１８の表面が溶融されることにより、ハウジング１に一体的に接合されている。

以上の構成からなるステッピングモータにおいては、レーザーの透過率が低い合成樹脂によって成形された蓋体５の鍔部１７の当接面１７ａに、ハウジング１のフランジ１５内に向けて軸線方向に突出する環状の凸部１８を形成し、レーザーの透過率が高い合成樹脂によって成形されたフランジ１５の凹部１６内における当接面１６ａに、凸部１８が挿入される環状の溝部１９を形成することにより、凸部１８の先端面と、溝部１９が形成されたフランジ１５の外面１５ｂとの間の軸線方向の長さ寸法ｔを、１ｍｍ以下にすることができる。

このため、所望の機械的強度を得るべくフランジ１５の厚さ寸法を大きく確保した場合においても、フランジ１５の外面１５ｂ側からレーザー２０を照射して、凸部１８の表面を溶融する際に、レーザーの透過率が高い側のフランジ１５を通過するレーザー２０の透過距離を短くして、凸部１８の溶着時にフランジ１５に過度の発熱を生じることを容易に防ぐことができる。

加えて、フランジ１５の外面１５ｂ側から凸部１８の頂部にレーザー２０を照射した場合に、主としてその先端面が溶融されてフランジ１５に溶着されることになるが、当該凸部１８を円柱状に形成しているために、仮にレーザー２０の照射方向が凸部１８の頂部から外れた場合においても、当該凸部１８の側面が溶融されることにより、確実にフランジ１５に溶着させることができる。このため、レーザー２０の照射方向の誤差に起因して、溶着不良が生じることを防止することもできる。

（第２の実施形態）
図４および図５は、本発明に係るモータをステッピングモータに適用した第２の実施形態を示すもので、図１〜図３に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
このステッピングモータにおいては、蓋体５が、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）のみによって成形されており、ＰＢＴの自然色をなしている。このため、蓋体５におけるレーザーの透過率が、波長８０８〜９４０ｎｍの半導体レーザーを用いた場合には、約３５〜５０％であり、波長１０６０ｎｍのＹＡＧレーザーを用いた場合には、約４０〜５５％になっている。

これに対して、ハウジング１が、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）に着色料を添加して成形されており、黒色に近い濃い色をなしている。このため、ハウジング１に一体成形されたフランジ１５におけるレーザーの透過率が、波長８０８〜９４０ｎｍの半導体レーザーを用いた場合および波長１０６０ｎｍのＹＡＧレーザーを用いた場合に、いずれも１０％以下になっている。この結果、ハウジング１は、蓋体５よりもレーザーの透過率が低いＰＢＴによって成形されている。

そして、レーザーの透過率が低いＰＢＴによって成形されたハウジング１のフランジ１５に形成した凹部１６の当接面１６ａに、蓋体５の鍔部１７内に向けて軸線方向に突出する凸部２１が形成されている。他方、鍔部１７における当接面１７ａには、この凸部２１が挿入される溝部２２が形成されている。

これら凸部２１も、第１の実施形態に示したものと同様にロータ４の軸線廻りに環状をなす円柱状に形成されており、図５に示すように、厚さ寸法が１ｍｍに、また凸部２１の先端面と、溝部２２が形成された鍔部１７における当接面１７ａと反対側の外面１７ｂとの間の軸線方向の長さ寸法ｔが、１ｍｍ以下（本実施形態においては１ｍｍ）に設定されている。

そして、蓋体５は、鍔部１７の外面１７ｂ側から照射されたレーザー（レーザー光）２０によって溝部２２内の凸部２１の表面が溶融されることにより、ハウジング１に一体的に接合されている。

以上の構成からなるステッピングモータにあっては、上記第１の実施形態とは逆に、ハウジング１が、蓋体５よりもレーザーの透過率が低いＰＢＴによって成形されているとともに、ハウジング１のフランジ１５に形成した凹部１６における蓋体５との当接面１６ａに、蓋体５の鍔部１７側に向けて突出する円柱状の凸部２１を形成し、レーザーの透過率が高い合成樹脂によって成形された蓋体５の鍔部１７の当接面１７ａに、凸部２１が挿入される溝部２２を形成することにより、凸部２１の先端面と、溝部２２が形成された蓋体５の鍔部１７の外面１７ｂとの間の軸線方向の長さ寸法ｔを、１ｍｍ以下にすることができる。

このため、蓋体５の外面１７ｂ側からレーザー２０を照射して、凸部２１の表面を溶融する際に、第１の実施形態と同様に、レーザーの透過率が高い側のフランジ蓋体５を通過するレーザー２０の透過距離を短くして、凸部２１の溶着時に蓋体５に過度の発熱を生じることを容易に防ぐことができる。

なお、上記第１および第２の実施形態においては、いずれもハウジング１および蓋体５を、レーザー透過率が異なるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）によって形成した場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、上述したＰＡや、ＰＥＴ等の他の合成樹脂を用いることも可能である。
また、本発明は、ステッピングモータ以外の他のモータにも同様に適用することができる。

本発明の第１の実施形態を示す縦断面図である。 図１の側面図である。 図１の要部の拡大断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す縦断面図である。 図４の要部の拡大断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ コイル
３ ボビン
４ ロータ
５ 蓋体
１２ 駆動軸（出力軸）
１５ フランジ（鍔部）
１６ 凹部
１７ 鍔部
１６ａ、１７ａ 当接面
１８、２１ 凸部
１９、２２ 溝部
２０ レーザー

Claims (3)

1. 合成樹脂からなる筒状または有底筒状のハウジングと、このハウジングの開口部を塞ぐ合成樹脂からなる蓋体と、上記開口部から上記ハウジング内に組み込まれた略円筒状のステータと、このステータ内に隙間をおいて軸線廻りに回転自在に設けられ、外周面が着磁されるとともに出力軸を上記蓋体の外方に延出させたロータとを備えたモータにおいて、
   上記ハウジングおよび上記蓋体のうちの一方は、他方よりもレーザーの透過率が低い合成樹脂によって成形されているとともに、
   上記ハウジングの上記開口部の縁部および上記蓋体の外周部にはそれぞれ互いに当接する鍔部が一体に形成され、かつ上記レーザーの透過率が低い上記合成樹脂によって成形された上記鍔部の当接面には、他方の上記鍔部に向けて上記軸線方向に突出する凸部が上記軸線廻りに環状に形成され、上記他方の上記鍔部の当接面には、上記凸部が挿入される環状の溝部が形成されてなり、
   上記ハウジングおよび上記蓋体が、上記溝部が形成された上記鍔部の上記当接面と反対側の面側から照射されたレーザーによって上記凸部の表面が溶融されることにより、一体的に接合されていることを特徴とするモータ。
2. 上記凸部と、上記溝部が形成された上記鍔部の上記当接面と反対側の面との間の上記軸線方向の長さ寸法は、１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. 上記レーザーの透過率が低い上記合成樹脂は、その当該透過率が１０％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。

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