JPH06233481A - モータの鉄心 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 防錆処理を施したモータの鉄心を提供する。 【構成】 絶縁処理前のモータ鉄心に、リン酸マンガン
化成処理，無電解ニッケルメッキ処理，クールフォス処
理，低温黒染処理，高温黒染処理，フェロジンク処理，
パリレン処理，スチーム処理などの化成処理、または電
着塗装，紫外線硬化型電着塗装の塗装処理で防錆処理す
ることにより、量産性で安価な防錆処理ができる。電着
塗装では塗装厚を厚くコントロールすることで、絶縁処
理も兼ねることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、モータの鉄心の防錆処
理と、コイルと鉄心との絶縁処理に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＯＡ機器あるいは音響，映像機器
は小型化，高性能化の要求があり、それに呼応してモー
タの鉄心（電機子、あるいはコアともいう）とマグネッ
トとの隙間を狭くして性能を向上させたりしている。そ
うしたモータやＨＤＤ用モータでは、鉄心の錆に対する
予防をしていることが多い。

【０００３】また、宇宙ステーションなど航空宇宙産業
用モータや多湿環境下での特殊環境下のモータの鉄心に
は防錆処理を施すことが多い。

【０００４】さらに、モータの薄型化に対して薄肉の樹
脂成形インシュレータでコイルと鉄心との絶縁処理がな
されはじめているが、このインシュレータの厚みを０．
２mm以下とする方法の開発が要望されている。

【０００５】以下、図面を参照しながら従来のモータの
鉄心について説明する。図４は従来のブラシ付のモータ
の構造図であり、図５は図４のモータのアマチュア巻線
組立体を示す。図４，図５において２１は鉄心、２２は
シャフト、２３はインシュレータ、２４はマグネット、
２５はコイル、２６はフレーム、２７は整流子端子台、
２８はブラシである。

【０００６】以上のように構成された従来のモータにつ
いて、以下に説明する。シャフト２２に珪素鋼板を積層
したモータ鉄心２１を固定し、鉄心形状に樹脂成形した
インシュレータ２３を鉄心２１に挿入し、整流子端子台
２７をシャフト２２に圧入する。さらに鉄心２１にコイ
ル２５を巻回して、そのコイル２５の通電箇所を整流子
端子台２７の所定の位置に取り付け、半田で導通させ
て、モータのアマチュア巻線組立体を作る。次に、アマ
チュア巻線組立体の整流子端子台の整流子面をラッピン
グ処理し、アマチュア巻線組立体全体を洗浄する。

【０００７】フレーム２６の中央部にメタルを固定し、
そのフレーム外周の垂下部の内周側にマグネット２４を
取り付けて、そのマグネット２４に着磁を施し、洗浄し
たアマチュア巻線組立体のシャフトをメタルに挿入し、
ブラシ２８のついたブラケットをフレームに取り付けて
モータを組み立てる。

【０００８】図６は樹脂で一体成形されたモータの鉄心
を示す。図６において３１は鉄心、３２は樹脂である。

【０００９】以上のように構成されたモータの鉄心につ
いて、以下に説明する。珪素鋼板を積層したモータ鉄心
３１に樹脂３２で一体成形して、鉄心表面に絶縁性樹脂
膜を形成しコイルと鉄心を絶縁して、樹脂３２の上にコ
イルを巻回する。鉄心３１の外周から樹脂３２が出ると
マグネットとの隙間が狭くなるので、鉄心３１外径に合
わせて金型をつくるため、鉄心３１と金型との隙間は樹
脂が流れ込まない程度に狭いので、金型に鉄心３１を挿
入するのに自動機による挿入が困難で手作業であること
が多い。

【００１０】図７は従来のＨＤＤ用モータの構造図を示
す。図７において３３は鉄心、３４はシャフト、３５は
粉体塗装膜、３６はマグネット、３７はコイル、３８は
ロータハブ、３９はブラケット、４０は防錆塗装膜であ
る。

【００１１】以上のように構成された従来のＨＤＤ用モ
ータについて、以下に説明する。磁性材で積層して構成
された鉄心３３の表面には、エポキシ等の樹脂材料でな
る粉体状の絶縁材料を直接鉄心に吹き付けた後、これを
加熱処理することによって絶縁層を形成するいわゆる粉
体塗装による絶縁処理を施す。そのうえマグネット対向
面の鉄心外周面は粉体塗装膜３５を設けないで、ニット
ールなどのワニスを刷毛塗りし防錆処理作業をして、鉄
心３３の外周面に防錆塗装膜４０を施している。

【００１２】ブラケット３９の中央円筒部の穴にはシャ
フト３４を回転支持するボール軸受が接着により固定さ
れている。ブラケット３９の中央円筒部の外周には粉体
塗装絶縁された鉄心３３にコイル３７が巻回されて、ブ
ラケット３９の中央円筒部の外周面に取り付けられてい
る。ロータハブ３８の中央部にシャフトが圧入され、ロ
ータハブ３８の外周部分の内径にマグネット３６が接着
固定されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ブラシ付きモータでは
ブラシや整流子が接点材料として構成されるために、ア
マチュア組立体の状態で洗浄する。このため、鉄心をプ
レス加工する時のパンチオイルも付着しなくなるので、
マグネットに対向した鉄心のプレス破断面は多湿環境下
では錆易い。ブラシ付きモータの鉄心とマグネットの隙
間は、通常、０．５mmから０．８mm程度であるので、モ
ータ異常が発生することはないが、最近、その隙間を狭
くして特性をあげるモータがあり、特殊環境の使用状態
で錆によるモータの回転異常の発生する場合が考えられ
る。

【００１４】珪素鋼板を積層したモータ鉄心表面に絶縁
性樹脂膜を一体成形して形成する鉄心の場合は、金型に
鉄心を挿入する工程や巻線工程など手作業であるため、
鉄心の外周を作業者がさわるので、湿度の多いところに
放置すると鉄心の外周に錆が発生する問題があった。そ
のため取扱いが難しく、一体樹脂成形された鉄心の外周
に刷毛塗りで防錆処理作業をすることもあり、作業が複
雑になる問題があった。

【００１５】ＨＤＤ等モータでは磁性材で積層して構成
された鉄心の外周表面には刷毛塗りで防錆処理作業をし
て防錆塗装膜を施し、コイルを巻装する表面には粉体塗
装膜を施している。防錆塗装膜の厚さが比較的厚い上に
ばらつきが大きいので、モータ鉄心とマグネットとの隙
間を狭くして性能を向上させることができないという問
題があった。

【００１６】本発明は上記問題点に鑑み、絶縁処理前の
積層鉄心単品を化成処理して鉄心に薄く防錆処理膜を施
したり、電着塗装により塗装厚をコントロールすること
で、絶縁処理も兼ねた防錆処理を施したモータ鉄心を提
供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】モータ鉄心に、リン酸マ
ンガン化成処理，無電解ニッケルメッキ処理，クールフ
ォス処理，低温黒染処理，高温黒染処理，フェロジンク
処理，パリレン処理，スチーム処理などの化成処理、ま
たは電着塗装，紫外線硬化型電着塗装の塗装処理で防錆
処理する。

【００１８】

【作用】本発明は上記の構成により、積層鉄心単品を化
成処理するため、化成処理後の鉄心に粉体塗装，樹脂の
インシュレータや、樹脂一体成形が化成処理前の設備で
できて、モータ鉄心とマグネットとの隙間を狭くして性
能を向上させることができる。

【００１９】また、モータの鉄心に電着塗装することに
よって、その電着塗装膜で鉄心とコイルとの絶縁も兼ね
させることによって、量産性で安価な防錆処理ができ
る。

【００２０】

【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。

【００２１】図１は本発明の実施例におけるモータの積
層鉄心で、図１（ａ）は積層鉄心の平面図、図１（ｂ）
は断面図を示す。図１において１は鉄心、２は塗装以外
の防錆処理膜である。

【００２２】一般に鉄製品の化成処理には化成処理後防
錆油の塗布を行うのが通常であり、鉄心に対しても同様
に防錆油を塗布することがある。

【００２３】（実施例１）本発明の第１の実施例は、図
１の防錆処理膜２が無電解ニッケルメッキの場合であ
る。積層鉄心に無電解ニッケルメッキ処理をする工程の
例を以下に説明する。

【００２４】まず、積層鉄心を５０℃のエースクリンＡ
−２２０溶液に５分間浸漬して脱脂し、常温のトップ酸
に１分間浸漬して酸活性させた後水洗して、浴温９０℃
トップニユロンＭＳ−Ｓ液槽に１５分間浸漬して無電解
ニッケルメッキをし、再水洗してから重クロム酸ソーダ
溶液に１分間常温で浸漬して、水洗し乾燥させる。

【００２５】無電解ニッケルメッキはコア表面の全面に
３μｍから１０μｍの膜厚で処理できるため、マグネッ
トと鉄心とのエアギャップ（隙間）はモータ組立特性上
問題にはならない。また無電解ニッケルメッキ膜層を薄
く鉄心表面に設けることができるため、処理前の鉄心で
も処理後の鉄心でも同一の金型により樹脂で一体成形す
ることができる。

【００２６】（実施例２）本発明の第２の実施例は、図
１の防錆処理膜２がリン酸マンガン化成処理膜の場合で
ある。積層鉄心にリン酸マンガン化成処理を施す工程の
例を以下に説明する。

【００２７】まず、積層鉄心を浴温５０℃のエースクリ
ンＡ−２２０溶液槽に５分間浸漬して脱脂し、水洗し、
浴温９５〜９９℃のリン酸マンガン液槽に１５分浸漬し
て皮膜処理を行った後、水洗して浴温が常温の水溶性エ
マルジョン系のトップ防錆剤Ｙ液槽に１分間浸漬させ、
その後乾燥させる。

【００２８】リン酸マンガン化成処理も無電解ニッケル
メッキと同様に積層鉄心表面の全面に３μｍから１０μ
ｍの膜厚で処理できるため、マグネットと鉄心とのエア
ギャップ（隙間）はモータ組立特性上問題にはならな
い。またリン酸マンガン化成処理膜を薄く鉄心表面に設
けることができるため、処理前の鉄心でも処理後の鉄心
でも同一の金型により樹脂で一体成形することができ
る。

【００２９】リン酸マンガン化成処理はパーカ処理とも
いう。 （実施例３）本発明の第３の実施例は、図１の防錆処理
膜２がクールフォス処理膜の場合である。積層鉄心にク
ールフォス処理を施す工程の例を以下に説明する。

【００３０】まず積層鉄心を３０秒間浸漬脱脂し、１８
０秒クールフォス処理し、３０秒のディップリンスと１
５秒の蒸気リンスを行い、１５秒樹脂液に浸漬して樹脂
コートをする。

【００３１】クールフォス化成処理も無電解ニッケルメ
ッキと同様に積層鉄心表面の全面に２μｍから１０μｍ
の膜厚で処理できるため、マグネットと鉄心とのエアギ
ャップ（隙間）はモータ組立特性上問題にはならない。
クールフォス化成処理膜を薄く鉄心表面に設けることが
できるため、処理前の鉄心でも処理後の鉄心でも同一の
金型により樹脂で一体成形することができる。

【００３２】（実施例４）本発明の第４の実施例は、図
１の防錆処理膜２が低温黒染処理の場合である。積層鉄
心に低温黒染処理をする工程の例を以下に説明する。

【００３３】まず、積層鉄心を浴温５５℃のエースクリ
ンＣ溶液に１０分間浸漬して脱脂し、浴温２５℃の黒染
溶液（例：ＭＥＴＲＡＮＯＬ１８１）に１０分間に浸漬
して、浴温が常温の水溶性エマルジョン系トップ防錆剤
Ｙ液槽に２分間浸漬して乾燥させる。

【００３４】（実施例５）本発明の第５の実施例は、図
１の防錆処理膜２が高温黒染処理の場合である。積層鉄
心に高温黒染処理をする工程の例を以下に説明する。

【００３５】まず、積層鉄心を浴温５５℃のエースクリ
ンＣ溶液に１０分間浸漬して脱脂し、浴温１４０〜１５
０℃の苛性ソーダ液とリン酸ソーダと亜硝酸ソーダと水
の混合溶液に３０分間浸漬して、浴温が常温の水溶性エ
マルジョン系トップ防錆剤Ｙ液槽に２分間浸漬して乾燥
させる。

【００３６】黒染処理は一般には高温黒染をしめす。黒
染めの組成は多種あるが、高濃度苛性ソーダ溶液と小量
の酸化剤にて高温処理するのが最もツヤがあるＦｅ₃Ｏ₄
の皮膜が生成される。

【００３７】黒染め処理は積層鉄心表面の全面に３μｍ
から１０μｍの膜厚で処理できるため、マグネットと鉄
心とのエアギャップ（隙間）はモータ組立特性上問題に
はならない。また黒染めが薄く鉄心表面にできるため、
処理前の鉄心でも処理後の鉄心でも同一の金型により樹
脂で一体成形することができる。

【００３８】（実施例６）本発明の第６の実施例は、図
１の防錆処理膜２がフェロジンク処理膜の場合である。
積層鉄心にフェロジンク処理をする工程の例を以下に説
明する。

【００３９】まず、積層鉄心を浴温５０℃のエースクリ
ンＣ溶液に５分間浸漬して脱脂し、浴温が常温の塩酸に
１分間浸漬して酸活性させた後、浴温９０℃のフェロジ
ンク１０液槽に１５分間浸漬して亜鉛鉄合金メッキを
し、水洗してから浴温が常温の硝酸溶液に１０秒間浸漬
して活性化させて、浴温２５℃のフェロジンクＢ１０１
溶液に５０秒間浸漬し黒色クロメート処理して、熱風乾
燥させる。

【００４０】（実施例７）本発明の第７の実施例は、図
１の防錆処理膜２がスチーム処理膜の場合である。積層
鉄心にスチーム処理を施す工程の例を以下に説明する。

【００４１】まず、積層鉄心を５００〜６００℃の水蒸
気で約３０〜６０分加熱すると、表面に四三酸化鉄（Ｆ
ｅ₃Ｏ₄）の酸化皮膜ができる。この皮膜はち密で、耐摩
耗性と防食効果がある。

【００４２】この酸化皮膜は積層鉄心表面の全面に３μ
ｍから１０μｍの膜厚でできるため、マグネットと鉄心
とのエアギャップ（隙間）はモータ組立特性上問題には
ならない。またスチーム処理後の鉄心に巻回コイルの絶
縁のための粉体塗装をすることができる。また酸化皮膜
が薄いので、処理前の鉄心でも処理後の鉄心でも同一の
金型により樹脂で一体成形することができる。

【００４３】（実施例８）図２は本発明の第８の実施例
におけるモータの積層鉄心で、図２（ａ）はその平面
図、図２（ｂ）は図２（ａ）の断面図を示す。

【００４４】図２において３は鉄心、４は電着塗装膜、
５はマスキング部、６は鉄心３の内径部、７は鉄心３の
外周部、８は鉄心の外周部７の電着塗装膜である。積層
鉄心に電着塗装を施す工程の例を以下に説明する。

【００４５】浴槽に水溶性または水分散型塗料を入れ、
マスキング材で鉄心３のマスキング部５をマスキングし
て鉄心を浴槽に浸漬し、導電性の鉄心の塗装する箇所に
電極を取り付け、浴槽に付属する対極との間に通電する
と、電荷を持った樹脂粒子は電気泳動によって鉄心に移
動して析出する。これを水洗して焼き付ける。

【００４６】マスキングすることによって、鉄心３の内
径部６には電着塗装膜はなく、この内径部６を基準にし
てモータ組立部品に取り付けることができる。

【００４７】鉄心に電着塗装する場合はカチオン形電着
塗装が多い。カチオン形電着塗装はアミノ基のような塩
基を有する合成樹脂を有機酸または無機酸で中和した水
溶液またはコロイド分散型樹脂をビヒクルとする。電着
塗装材料の例を（表１）に示す。

【００４８】

【表１】

【００４９】浴の組成や温度，通電条件を適正な水準に
管理すると、塗膜厚の調整が容易でばらつきの少ない電
着塗装膜ができ、４０μｍで公差±１０μｍでも管理で
きる。鉄心の外周部７にも電着塗装膜８がつくので、マ
グネットと鉄心との隙間は電着塗装膜を管理すれば、モ
ータ組立特性上問題にはならない。

【００５０】さらに、電着塗装膜で鉄心とコイルとの絶
縁も兼ねさせてコイルを巻回することによってモータの
薄型化が可能になり、量産性で安価な防錆処理ができ
る。

【００５１】（実施例９）一般の電着塗装は塗膜硬化に
加熱硬化方式がとられ、硬化温度は高温で長時間を必要
とするので、焼付炉の管理費とエネルギー費が高くな
る。紫外線エネルギーを利用して短時間で塗膜硬化させ
る紫外線硬化形電着塗装を鉄心に施す。

【００５２】（実施例１０）図３は本発明の第１０の実
施例におけるモータの積層鉄心で、図３（ａ）はその平
面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の断面図を示す。

【００５３】図３において１０は鉄心、１１は電着塗装
膜、１２はマスキング部、１３は鉄心１０の内径部、１
４は鉄心１０の外周部、１５は鉄心１０の外周部１４の
絶縁塗装膜である。積層鉄心の外周部１４に電着塗装以
外の絶縁層をコーティングして、その他の箇所に電着塗
装を施す工程の例を以下に説明する。

【００５４】板状部材を積層してコイルを巻装する積層
鉄心の外周部１４に電着塗装以外の絶縁層１５をコーテ
ィングして、鉄心の外周面を電気的に絶縁し、さらにマ
スキング材で鉄心１０のマスキング部１２をマスキング
して鉄心を電着塗装する。電着塗装膜が鉄心とコイルと
の絶縁も兼ねさせているため、電着塗装膜をある程度厚
くしなくてはならず、鉄心の外周部１４の絶縁塗装膜１
５を電着塗装膜よりも薄く管理して、マグネットと鉄心
との隙間を狭くすることにより性能を向上させることが
できる。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明は、
従来鉄心の絶縁処理に粉体塗装，樹脂のインシュレータ
を用いる場合、マグネット対向面の鉄心面にニットール
などのワニスを刷毛塗りで防錆処理作業が必要であった
が、絶縁処理前の積層鉄心単品を化成処理して、鉄心に
薄く防錆処理膜を施すことにより、量産性で安価な防錆
処理ができる。また電着塗装では、塗装厚をコントロ−
ルすることで絶縁処理も兼ねた防錆処理を施したモータ
鉄心ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における化成処理を施したモー
タの鉄心図

【図２】本発明の実施例における電着塗装を施したモー
タの鉄心図

【図３】本発明の実施例における絶縁塗装と電着塗装を
施したモータの鉄心図

【図４】従来のブラシ付のモ−タの構造図

【図５】従来のモータのアマチュア巻線組立体の説明図

【図６】樹脂で一体成形されたモータの鉄心の説明図

【図７】従来のＨＤＤ用モータの断面図

【符号の説明】

１，３，１０ 鉄心 ２ 防錆処理膜 ４，１１ 電着塗装膜 ５，１２ マスキング部 ６，１３ 鉄心の内径部 ７，１４ 鉄心の外周部 ８， 鉄心の外周部の電着塗装膜 １５ 鉄心の外周部の絶縁塗装膜

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状部材を積層してコイルを巻装する積層
   鉄心にメッキまたは化成処理により防錆処理を施してな
   るモータの鉄心。
2. 【請求項２】積層鉄心に無電解ニッケルメッキ処理を施
   してなる請求項１記載のモータの鉄心。
3. 【請求項３】積層鉄心にリン酸マンガン化成処理を施し
   てなる請求項１記載のモータの鉄心。
4. 【請求項４】積層鉄心にクールフォス処理を施してなる
   請求項１記載のモータの鉄心。
5. 【請求項５】積層鉄心に低温黒染処理を施してなる請求
   項１記載のモータの鉄心。
6. 【請求項６】積層鉄心に高温黒染処理を施してなる請求
   項１記載のモータの鉄心。
7. 【請求項７】積層鉄心にフェロジンク処理を施してなる
   請求項１記載のモータの鉄心。
8. 【請求項８】積層鉄心にスチーム処理を施してなる請求
   項１記載のモータの鉄心。
9. 【請求項９】板状部材を積層してコイルを巻装する積層
   鉄心に電着塗装を施してなるモータの鉄心。
10. 【請求項１０】積層鉄心に紫外線硬化型電着塗装を施し
    てなる請求項９記載のモータの鉄心。
11. 【請求項１１】板状部材を積層してコイルを巻装する積
    層鉄心の外周部やインロー部等の一カ所以上に電着塗装
    以外の絶縁層をコーティングして、その他の箇所に電着
    塗装を施してなるモータの鉄心。