JP2011125181A

JP2011125181A - モータエンドキャップおよびモータ

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Publication number: JP2011125181A
Application number: JP2009282736A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Nezu; 秀明根津
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2011-06-23

Abstract

【課題】携帯電話やゲーム機の振動発生機構に用いられるモータにおいて、そのモータエンドキャップに要求される各種の特性を向上させる。
【解決手段】モータエンドキャップ５の材料として、液晶ポリエステルを採用する。これにより、モータエンドキャップ５の吸湿に起因する寸法の狂いや機械的強度の低下を防ぐことができる。したがって、モータエンドキャップ５の不良品の発生を防ぎ、モータ１の防塵性能を維持するとともに、ロータ７を長期にわたって確実に支持することが可能となる。また、モータエンドキャップ５の耐熱性を十分に高めることができる。その結果、このモータエンドキャップ５を備えたモータ１は、リフローはんだ付によって基板に表面実装することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、とりわけ携帯電話やゲーム機の振動発生機構に用いられるモータ（電動機）と、このモータを構成するエンドキャップ（端蓋）、つまりモータエンドキャップとに関するものである。

この種のモータにおいては、ハウジング内への塵埃の侵入を防ぐとともに、ハウジング内でロータを回転自在に支持するため、ハウジングの端部にモータエンドキャップが取り付けられている。

このようなモータエンドキャップの材料としては、従来、ポリアミド（ＰＡ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの樹脂が広く用いられていた（例えば、特許文献１、２参照）。

特開平９−１３１０２３号公報（段落〔００２３〕の欄）実開平６−１７３７１号公報（段落〔０００３〕の欄）

しかしながら、これらの樹脂では、それぞれ次のような欠点があることから、こうした欠点を伴わない代替材料が望まれていた。

すなわち、ポリアミドは、吸湿しやすいことから、特に高湿度の環境では、寸法が狂うとともに、機械的強度が低下する。その結果、モータエンドキャップに不良品が発生したり、モータの防塵性能が低下したり、ロータの支持が確実でなくなったりする恐れがある。

また、ポリブチレンテレフタレートは、耐熱性が十分に高いとは言えないため、モータをリフローはんだ付（リフローソルダリング）によって基板に表面実装することが多い昨今の製造状況を考慮すると、モータエンドキャップの材料には適さない。

そこで、本発明は、このような事情に鑑み、上述した欠点のないモータエンドキャップおよびモータを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明者は、モータエンドキャップの吸湿に起因する寸法の狂いや機械的強度の低下を防ぐとともに、モータエンドキャップの耐熱性を十分に高めるべく、モータエンドキャップの材料として液晶ポリエステルを採用することに着目し、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の発明は、モータを構成するモータエンドキャップであって、液晶ポリエステルから構成されているモータエンドキャップとしたことを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のモータエンドキャップがハウジングに取り付けられているモータとしたことを特徴とする。

本発明によれば、ほとんど吸湿せず、耐熱性に優れるという特性を有する液晶ポリエステルをモータエンドキャップの材料として採用したことから、モータエンドキャップの吸湿に起因する寸法の狂いや機械的強度の低下を防ぐとともに、モータエンドキャップの耐熱性を十分に高めることが可能となる。

本発明の実施の形態１に係るモータを示す図であって、（ａ）はその組立斜視図、（ｂ）はその分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］

図１乃には、本発明の実施の形態１を示す。

この実施の形態１に係るモータ１は、図１に示すように、金属からなる略円筒形のハウジング２を有している。ハウジング２内には、その内周面に沿ってステータ（固定子）３が取り付けられており、ハウジング２の後端部（図１右側の端部）にはモータエンドキャップ５が嵌着されている。また、ハウジング２およびモータエンドキャップ５には円柱状の出力軸６が、その前端部（図１左側の端部）をハウジング２から突出させた形で回転自在に支持されており、出力軸６の前端部には偏心おもり９が装着されている。さらに、出力軸５の周面には円筒状のロータ（回転子）７が、出力軸５に同期してステータ３の内部空間で回転しうるように取り付けられている。

そして、このモータ１に通電すると、ロータ７、ひいては出力軸６が回転し、それに同期して偏心おもり９が回転するため、モータ１に振動が発生する。

ところで、モータエンドキャップ５は、液晶ポリエステルから構成されている。この液晶ポリエステルは、サーモトロピック液晶ポリマーと呼ばれるポリエステルであり、好適には、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸および芳香族ジオールを重合させて得られ、４００℃以下の温度で異方性溶融体を形成するものである。

なお、より容易に液晶ポリエステルを製造するために、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ジカルボン酸および芳香族ジオールといった原料モノマーの一部をエステル形成性誘導体にしてから重合させることもできる。

このエステル形成性誘導体としては、例えば、次のようなものである。分子内にカルボキシル基を有する芳香族ヒドロキシカルボン酸および芳香族ジカルボン酸の場合は、このカルボキシル基を高反応性の酸ハロゲン基や酸無水物などの基に転化したエステル形成性誘導体、このカルボキシル基をエステル交換反応によりポリエステルを生成するようなエステルに転化したエステル形成性誘導体などを挙げることができる。また、分子内にフェノール性ヒドロキシル基（フェノール性水酸基）を有する芳香族ヒドロキシカルボン酸および芳香族ジオールの場合は、このフェノール性ヒドロキシル基を、エステル交換反応によりポリエステルを生成するようにエステルに転化したエステル形成性誘導体などが挙げられる。このようなエステル形成性誘導体を用いる好適な液晶ポリエステルの製造方法については後述する。

この液晶ポリエステルを構成している構造単位の具体例を以下に示す。

芳香族ヒドロキシカルボン酸に由来する構造単位：

これらの構造単位は、芳香環にある水素原子の一部が、ハロゲン原子、アルキル基およびアリール基から選ばれる置換基で置換されていてもよい。

芳香族ジカルボン酸に由来する構造単位：

芳香族ジオールに由来する構造単位：

前記の構造単位に任意に有していてもよい置換基について簡単に説明する。ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子または臭素原子が挙げられる。また、アルキル基としては、メチル基、エチル基、ブチル基などの炭素数１〜４程度の低級アルキル基が挙げられる。さらに、アリール基としては典型的にはフェニル基が挙げられる。但し、液晶ポリエステルは、後述するように、流動開始温度が３６０℃以上であることが好ましいので、このような流動開始温度の液晶ポリエステルを得るためには、これらの置換基を有しないことが望ましい。

先に例示した液晶ポリエステルの構造単位の好適な組み合わせについて詳述する。

液晶ポリエステルの構造単位の組み合わせとしては、以下の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）または（ｆ）に示すもの（以下、「（ａ）〜（ｆ）」ということがある。）が好ましい。
（ａ）：（Ａ₁）と、（Ｂ₁）および／または（Ｂ₂）と、（Ｃ₁）との組み合わせ
（ｂ）：（Ａ₁）および（Ａ₂）の組み合わせ。
（ｃ）：（ａ）の構造単位の組み合わせにおいて、（Ａ₁）の一部を（Ａ₂）で置き換えた組み合わせ
（ｄ）：（ａ）の構造単位の組み合わせにおいて、（Ｂ₁）の一部を（Ｂ₃）で置き換えた組み合わせ
（ｅ）：（ａ）の構造単位の組み合わせにおいて、（Ｃ₁）の一部を（Ｃ₃）で置き換えた組み合わせ
（ｆ）：（ｂ）の構造単位の組み合わせに（Ｂ₁）と（Ｃ₁）の構造単位を加えた組み合わせ

前記（ａ）〜（ｆ）に示す組み合わせにおいて、ｐ−ヒドロキシ安息香酸から誘導される（Ａ₁）の構造単位は、全構造単位の合計に対して３０モル％以上が好ましく、４５モル％以上がさらに好ましい。（Ａ₁）のモル比率をこのようにすれば、得られる液晶ポリエステルは、耐熱性、機械的強度などの特性においてバランスの優れたものとなる。

また、前記（ａ）〜（ｆ）に示す構造単位の組み合わせにおいて、液晶ポリエステルの分子鎖の直線性を向上させると、その流動開始温度が上がることを利用して、好適な流動開始温度、すなわち３６０℃以上の流動開始温度の液晶ポリエステルを製造することができる。より具体的には、前記の（Ｂ₁）と（Ｂ₂）において、（Ｂ₁）は液晶ポリエステル分子の直線性を向上させ、（Ｂ₂）は液晶ポリエステル分子の屈曲性を向上させる（直線性を低下させる）ので、この（Ｂ₁）と（Ｂ₂）の共重合比を増減することにより、流動開始温度を調整することができる。

先ほど例示した中でも、液晶ポリエステルとしては、前記（ａ）の液晶ポリエステル、すなわち、ｐ−ヒドロキシ安息香酸から誘導される構造単位［（Ａ₁）］と、４，４−ジヒドロキシビフェニルから誘導される構造単位［（Ｃ₁）］と、テレフタル酸から誘導される構造単位および／またはイソフタルから誘導される構造単位［（Ｂ₁）および／または（Ｂ₂）］とを有する液晶ポリエステルが好ましい。

また、この場合、（Ｃ₁）／（Ａ₁）のモル比率は、０．２以上１以下であることが好ましく、［（Ｂ₁）＋（Ｂ₂）］／（Ｃ₁）のモル比率は、０．９以上１．１以下であることが好ましく、（Ｂ₂）／（Ｂ₁）のモル比率は、０より大きく１以下であると好ましく、０より大きく０．３以下であるとさらに好ましい。

上述したように、液晶ポリエステルは、その流動開始温度が３６０℃以上であることが好ましく、３６０〜４１０℃であることが一層好ましく、３７０〜４００℃であることが特に好ましい。液晶ポリエステルの流動開始温度が、このような範囲である場合、液晶ポリエステル自体の耐熱性が十分に発現され、液晶ポリエステルを用いて得られる成形体の耐はんだ性が極めて良好となり、実用的な成形温度で成形体を得ることが可能である。なお、ここでいう流動開始温度とは、内径１ｍｍ、長さ１０ｍｍのダイスを取り付けた毛細管型レオメーターを用い、９．８ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ²）の荷重下において昇温速度４℃／分で液晶ポリエステルをノズルから押し出すときに、溶融粘度が４８００Ｐａ・ｓ（４８０００ポアズ）を示す温度を意味し、こうした流動開始温度は、当分野で周知の液晶ポリエステルの分子量を表す指標である（例えば、小出直之編「液晶ポリマー−合成・成形・応用−」第９５〜１０５頁、シーエムシー、１９８７年６月５日発行を参照）。

次に、この液晶ポリエステルの製造方法について説明する。

液晶ポリエステルは、芳香族ジオールおよび芳香族ヒドロキシカルボン酸のフェノール性ヒドロキシル基を脂肪酸無水物（無水酢酸など）によりアシル化してアシル化物（芳香族ジオールアシル化物および芳香族ヒドロキシカルボン酸アシル化物）を得るアシル化工程と、得られたアシル化物のアシル基と、芳香族ジカルボン酸および芳香族ヒドロキシカルボン酸のアシル化物のカルボキシル基とが、エステル交換を起こすようにして重合して液晶ポリエステルを得る重合工程とを有する製造方法により製造されることが好ましい。

無水酢酸などの脂肪酸無水物の使用量は、芳香族ジオールおよび／または芳香族ヒドロキシカルボン酸の使用量を考慮し、これらの原料モノマーにあるフェノール性ヒドロキシル基の合計モル量に対して、１〜１．２モル倍が好ましく、１〜１．１５モル倍がより好ましく、１．０３〜１．１２モル倍がさらに好ましく、１．０５〜１．１モル倍が特に好ましい。

アシル化工程における芳香族ジオールおよび芳香族ヒドロキシカルボン酸のアシル化反応は、１３０〜１８０℃で３０分〜２０時間行うことが好ましく、１４０〜１６０℃で１〜５時間行うことがより好ましい。

次に、前記アシル化工程によって得られたアシル化物（芳香族ジオールアシル化物および芳香族ヒドロキシカルボン酸のアシル化物）のアシル基と、芳香族ジカルボン酸および芳香族ヒドロキシカルボン酸のアシル化物のカルボキシル基とをエステル交換させて（エステル交換反応）重合させる重合工程について説明する。なお、この芳香族ジカルボン酸は、アシル化工程の際に、反応系中に存在させていてもよく、換言すれば、アシル化工程において、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸および芳香族ジカルボン酸を同一反応系中に存在させていてもよい。これは、芳香族ジカルボン酸にあるカルボキシル基および任意に置換されていてもよい置換基は、いずれも脂肪酸無水物によって何ら影響を受けないためである。よって、芳香族ジオール、芳香族ヒドロキシカルボン酸および芳香族ジカルボン酸を同一の反応器に仕込んで、脂肪酸無水物によってアシル化する形式でもよく、先に、芳香族ジオールおよび芳香族ヒドロキシカルボン酸を反応器に仕込んで、脂肪酸無水物によってこれらをアシル化した後に、芳香族ジカルボン酸を反応器に仕込む形式でもよい。操作上の簡便さから前者の形式がより好ましい。

前記エステル交換反応による重合は、１３０〜４００℃の範囲で０．１〜５０℃／分の割合で昇温させながら反応させることが好ましく、１５０〜３５０℃の範囲で０．３〜５℃／分の割合で昇温させながら反応させることがより好ましい。

また、前記エステル交換反応を行う際には、ル・シャトリエ‐ブラウンの法則（平衡移動の原理）により、平衡を移動させるため、副生する脂肪酸（酢酸など）と未反応の脂肪酸無水物（無水酢酸など）は、蒸発させて系外へ留去させることが好ましい。また、留出する脂肪酸の一部を還流させて反応器に戻すことによって、脂肪酸と同伴して蒸発または昇華する原料モノマーなどを凝縮または逆昇華し、反応器に戻すこともできる。

アシル化反応およびエステル交換反応は、回分装置を用いて行っても、連続装置を用いて行ってもよい。いずれの反応装置（反応器）を用いても、本発明に適用する液晶ポリエステルを得ることができる。

また、前記重合工程の後に、得られた液晶ポリエステルを冷却して取り出し、この液晶ポリエステルを粉砕によって粉体状としたり、粉体状にした液晶ポリエステルを造粒してペレット状としたりして、得られる固体状（粉体状またはペレット状）の液晶ポリエステルをさらに加熱して高分子量化することもできる。このような液晶ポリエステルの高分子量化は、当分野で固相重合と呼ばれている。この固相重合は、液晶ポリエステルの高分子量化に特に有効であり、この高分子量化により、上述したような好適な流動開始温度を有する液晶ポリエステルを得ることが容易になる。この固相重合の反応条件としては、固体状の液晶ポリエステルを不活性気体（窒素など）雰囲気下または減圧下で１〜２０時間熱処理する方法などが採用される。この場合、熱処理に使用される装置としては、既知の乾燥機、反応機、イナートオーブン、混合機、電気炉などが挙げられる。

なお、モータエンドキャップ５の成形方法としては、種々の方法を採用することができるが、薄肉部を有する成形体が得られやすい点で射出成形が特に好ましい。

この射出成形について詳しく説明する。成形温度は、液晶ポリエステルの流動開始温度を基準として、この流動開始温度より１０〜８０℃ほど高い温度とすることが好ましい。成形温度がこの範囲内であれば、液晶ポリエステルが優れた溶融流動性を発現し、モータエンドキャップ５が薄肉部または複雑な形状を有する場合においても、良好な成形性を発現することができる。

以上説明したように、モータ１は、モータエンドキャップ５の材料として液晶ポリエステルが採用されている。そのため、従来のポリアミドと異なり、たとえ高湿度の環境でも、モータエンドキャップ５が吸湿して寸法が狂ったり、機械的強度が低下したりする事態の発生を防ぐことができる。したがって、モータエンドキャップ５の不良品の発生を防ぎ、モータ１の防塵性能を維持するとともに、ロータ７を長期にわたって確実に支持することが可能となる。

また、従来のポリブチレンテレフタレートに比べて、モータエンドキャップ５の耐熱性を十分に高めることができる。その結果、このモータエンドキャップ５を備えたモータ１は、リフローはんだ付によって基板に表面実装することが可能となる。
［発明のその他の実施の形態］

なお、上述した実施の形態１では、モータエンドキャップ５が液晶ポリエステルから構成されているモータ１について説明した。

しかし、本発明の目的を損なわない範囲内で、液晶ポリエステル以外の樹脂、例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルケトン、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテルおよびその変性物、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミドなどの熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂の１種または２種以上を任意成分として液晶ポリエステルに配合することもできる。

また、本発明の目的を損なわない範囲内で、充填剤（フィラー）や添加剤を任意成分として液晶ポリエステルに配合することもできる。具体例を挙げると、板状の充填剤として、例えば、タルク、マイカ（雲母）、ガラスフレーク、モンモリロナイト、スメクタイト、黒鉛、窒化ホウ素、二硫化モリブデンなどを挙げることができる。これら板状の充填剤は、単独で使用してもよく、２種類以上を同時に使用しても構わない。また、中空の充填剤として、例えば、シラスバルーン、ガラスバルーン、セラミックバルーン、有機樹脂バルーン、フラーレンなどを挙げることができる。また、繊維状の無機充填剤としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、ウォラストナイト、ホウ酸アルミニウムウイスカ、チタン酸カリウムウイスカ、シリカアルミナ繊維、アルミナ繊維などを挙げることができる。これら繊維状の無機充填剤は、単独で使用してもよく、２種類以上を使用しても構わない。さらに、球状の無機充填剤としては、ガラスビーズ、シリカビーズなどを挙げることができる。一方、添加剤としては、フッ素樹脂、金属石鹸類などの離型改良剤；染料、顔料などの着色剤；酸化防止剤；熱安定剤；紫外線吸収剤；帯電防止剤；界面活性剤などの当分野で通常使用されているような添加剤を挙げることができる。また、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸金属塩、フルオロカーボン系界面活性剤などの外部滑剤効果を有する添加剤を配合してもよい。

また、上述した実施の形態１では、モータエンドキャップ５が１つの部品からなるモータ１について説明したが、２つ以上の部品からなるモータエンドキャップ５を備えたモータ１に本発明を同様に適用することも可能である。

さらに、上述した実施の形態１では、ハウジング２の後端部にモータエンドキャップ５が嵌着されたモータ１について説明したが、ハウジング２の前端部に、或いはハウジング２の前端部と後端部の双方にモータエンドキャップ５が嵌着されたモータ１に本発明を同様に適用することもできる。

また、上述した実施の形態１では、振動を発生させるべく出力軸６に偏心おもり９を取り付けたモータ１について説明したが、振動発生以外の目的（例えば、出力軸６の回転力を車両の動力（推進力）に変換する目的、各種製品の駆動部へ直接またはギヤやプーリなどを介して伝えられる動力（駆動力）に変換する目的その他）で使用するモータ１に本発明を同様に適用することも可能である。

本発明は、通信機器（携帯電話など）、玩具・模型（ゲーム機など）、音響・映像機器（ＣＤプレーヤ、デジタルビデオカメラなど）、家電機器・電動工具（ヘアドライヤ、ドリルなど）、光学・精密機器（印刷機、複写機、デジタルカメラなど）、自動車電装機器（パワーウインドウ用、鏡面駆動用など）、空調機器、計測機器、医療機器、ロボット（産業用ロボット、海底探査ロボット、災害救助・支援ロボットなど）その他に幅広く適用することができる。

１……モータ
２……ハウジング
３……ステータ
５……モータエンドキャップ
６……出力軸
７……ロータ
９……偏心おもり

Claims

モータを構成するモータエンドキャップであって、
液晶ポリエステルから構成されていることを特徴とするモータエンドキャップ。
請求項１に記載のモータエンドキャップがハウジングに取り付けられていることを特徴とするモータ。