JPH09149580A

JPH09149580A - 電動モータ用部品

Info

Publication number: JPH09149580A
Application number: JP30116895A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Domoto; 洋一堂本; Keiichi Kuramoto; 慶一蔵本; Hitoshi Hirano; 均平野; Seiichi Kiyama; 精一木山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1995-11-20
Filing date: 1995-11-20
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】電動モータの軽量化を図ることができ、製造
工程の大幅な簡略化を可能にする。【解決手段】プラスチック成形品からなる部品の一部
または全面をダイヤモンド状炭素膜５，６またはＺｒＮ
膜などの無機材料からなる薄膜で被覆したことを特徴と
している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動モータに用い
られる部品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、電動モータ内の部品の多くは、機械的強度及び耐熱
性などから金属で作製されている。このため、電動モー
タ全体の重量が重くなっており、軽量化を阻害する原因
の１つとなっている。例えば、掃除機等に用いられる電
動モータは、移動させる必要があり、このような分野に
用いられる電動モータには特に軽量化の要望が強かっ
た。

【０００３】また、従来の電動モータの部品は、金属か
ら形成されているため、その組み立て工程が複雑であ
り、生産性が高められないという問題があった。本発明
の目的は、電動モータの軽量化を図ることができ、製造
工程の大幅な簡略化が可能な電動モータ用部品を提供す
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の電動モータ用部
品は、プラスチック成形品からなる部品の表面の一部ま
たは全面を無機材料からなる薄膜で被覆したことを特徴
としている。

【０００５】部品となるプラスチック成形品の材料とし
ては、機械的強度の高い、エンジニアリングプラスチッ
クと呼ばれている材料が特に好ましい。このような材料
としては、ＦＲＰ、ポリアミド（ナイロン）、ポリアセ
タール、ポリカーボネート、ＡＢＳ、ポリフェニレンオ
キシサイド（ＰＰＯ）、ポリスルホン、ポリイミドなど
が挙げられる。また、特に機械的強度が必要でない部品
に対しては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの汎用
樹脂などを用いてもよい。これらの樹脂は、ガラス繊維
などの補強材により強化されている樹脂であってもよ
い。これらの樹脂は射出成形により成形することができ
るので、生産工程を大幅に簡略化することができる。

【０００６】またプラスチック成形品の材料として、熱
硬化性樹脂を用いてもよい。このような熱硬化性樹脂と
しては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、
エポキシ樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹
脂、ジアリルフタレート樹脂、珪素樹脂などを挙げるこ
とができる。

【０００７】本発明における具体的な局面の１つにおい
ては、部品が他の部品と接触する摺動部の表面に無機材
料からなる薄膜が被覆されている。このような薄膜とし
ては、摩擦係数が低く耐摩耗性に優れた薄膜が好まし
い。このような薄膜としては、ダイヤモンド状炭素、グ
ラファイト、銀、もしくは銅、または、クロム、チタ
ン、タンタル、ジルコニウムもしくはこれらの窒化物ま
たは炭化物などが挙げられる。特に、ダイヤモンド状炭
素、窒化ジルコニウム、窒化チタン等が好ましい。

【０００８】本発明の具体的な他の局面においては、プ
ラスチック成形品からなる部品の表面に電極として導電
性薄膜が形成される。例えば、ブラシと接する整流子の
表面には多数の電極が形成されるが、このような電極を
導電性薄膜から形成することができる。これらの薄膜と
しては、摩擦係数の低い導電性膜が好ましく、例えば、
クロム、チタン、ジルコニウムもしくはこれらの窒化
物、または銀、銅などが好ましい。

【０００９】本発明における薄膜の形成方法は特に限定
されるものではないが、例えば金属薄膜の場合には真空
蒸着法やスパッタリング法により形成することができ
る。真空蒸着法の場合、電子ビーム（ＥＢ）ガンを用い
て材料を溶融蒸発させてもよい。また窒化物の場合に
は、金属材料を電子ビームガンなどを用いて溶融蒸発さ
せると同時に、イオンガンを用いて窒素イオンまたは炭
素イオンを照射することにより窒化物または炭化物の薄
膜を形成することができる。

【００１０】ダイヤモンド状炭素やグラファイトを形成
する場合には、ＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）プラ
ズマＣＶＤ法などのＣＶＤ法により形成することができ
る。本発明の電動モータ用部品は、プラスチック成形品
を用いているため、軽量化を図ることができる。また射
出成形などの成形法により成形することができるので、
製造工程を大幅に簡略化することができる。

【００１１】本発明においては、無機材料からなる薄膜
を被覆することにより、耐熱性、耐食性、耐摩耗性など
の特性を、必要な箇所に付与することができる。特に、
他の部品と接触する摺動部の表面を薄膜で被覆すること
により、耐摩耗性などの摺動特性を向上させることがで
き、その寿命を飛躍的に長くすることができる。また低
い摩擦係数とすることにより、起動時などにおける電力
の低減すなわち省エネルギー化を図ることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に従う一実施形態
の電動モータ用部品である回転子を示す断面図である。
図１において、回転子１の回転中心となる回転軸２は、
軸受け部３及び軸受け部４により回転可能に支持されて
いる。本実施形態において、軸受け部３及び軸受け部４
と接する回転軸２の部分には、ダイヤモンド状炭素膜５
及び６（膜厚５０００Å）が形成されている。本実施形
態において、回転子１の母材としてはポリカーボネート
樹脂が用いられている。

【００１３】図２は、ダイヤモンド状薄膜５が形成され
ている回転軸２の表面近傍を示す断面図である。ダイヤ
モンド状薄膜は摩擦係数が低いため、軸受け部３及び４
との間の摩擦が低減し、電動モータに対する負荷が低減
される。従って、起動時及び連続運転時における消費電
力を低減することができる。

【００１４】このようなダイヤモンド状炭素膜は、上述
のようにＥＣＲ−プラズマＣＶＤ法により形成すること
ができる。本実施形態のように回転軸２のような円筒状
の部品の表面にダイヤモンド状炭素膜を形成する場合に
は、金属製ホルダーの上で薄膜形成の対象物となる円筒
状物品を回転させながら薄膜を形成することにより、円
筒状の表面に均一に薄膜を形成することができる。

【００１５】図３は、本発明に従う他の実施形態の電動
モータ用部品である回転子及び整流子の部分を示す側面
図である。本実施形態においても、回転子１１の母材は
ポリカーボネート樹脂の成形品から形成されている。ポ
リカーボネート樹脂成形品に、巻線１５が巻き付けら
れ、回転子が形成されている。回転軸１２先端の整流子
の表面には、ＺｒＮ（窒化ジルコニウム）膜が電極１３
として形成されている。ブラシ１４は、このような電極
１３と接触するように設けられている。また巻線１５か
らのリート線が電極１３に電気的に接続されている。

【００１６】図４は整流子の電極１３として形成された
ＺｒＮ膜を拡大して示す断面図である。本実施形態にお
いては、電極１３となるＺｒＮ膜は膜厚５０００Åとな
るように形成されている。本実施形態におけるＺｒＮ膜
はイオンアシスト蒸着法（ＩＡＤ法）により形成されて
いる。ＩＡＤ法は、電子ビームガンを用いて、例えばＺ
ｒを溶融蒸発させると同時に、イオンガンを用いて窒素
イオン等を照射することにより薄膜を形成する方法であ
る。本実施形態では、薄膜形成の対象となる物品が円筒
状の物品であるので、このような円筒状の物品を真空中
で回転させながら、薄膜を形成させている。

【００１７】図３及び図４に示す実施形態では、ＺｒＮ
膜が所定間隔で設けられる電極となるようにパターン化
して形成されている。このようなパターン化は、例えば
表面全体にＺｒＮ膜を形成した後に、不要な部分をレー
ザ照射により除去することにより行うことができる。ま
た、マスクなどを用いて部分的に薄膜が形成されるよう
にしてもよい。

【００１８】本実施形態では、回転軸の表面に形成され
るＺｒＮ膜が薄膜であるので、整流子部分における凹凸
が従来のものに比べ小さくなり、また摩擦係数の低いＺ
ｒＮ膜が用いられるので、ブラシと整流子の電極の間と
の摩擦が著しく低減され、電動モータに対する負荷が小
さくなる。従って、電動モータの起動及び連続運転の際
の消費電力を低減することができる。また、回転子がプ
ラスチック成形品から形成されているので、電動モータ
の軽量化を図ることができる。

【００１９】図５は、本発明に従うさらに他の実施形態
の電動モータ用部品である軸受け部を示す正面図であ
る。図５を参照して、回転軸２１は軸受け部に設けられ
た軸支持部２２，２３，２４により支持されている。こ
の軸受け部はポリカーボネートの成形品から形成されて
おり、図６に示すように、ポリカーボネートからなる軸
支持部２２の表面にはダイヤモンド状炭素膜２５が形成
されている。軸支持部２３及び２４も同様に、その表面
にダイヤモンド状炭素膜が形成されている。これらのダ
イヤモンド状炭素膜は膜厚５０００Åとなるように形成
されている。

【００２０】摩擦係数の低いダイヤモンド状炭素膜が表
面に形成されているため、摩擦が少なく、回転軸を低い
摩擦で回転させることができる。従って、軸受け部及び
回転軸の寿命を大幅に延ばすことができる。また本実施
形態におけるダイヤモンド状炭素膜も、ＥＣＲ−プラズ
マＣＶＤ法により形成することができる。

【００２１】図７は、本発明に従うさらに他の実施形態
の静電モータの回転部を示す断面図である。図７に示す
ように、回転軸３１の回りには回転子３２が回転可能に
設けられており、この回転子３２は軸支持部３４，３５
により下方から支持されている。この軸支持部３４，３
５もポリカーボネート樹脂成形品から形成されており、
その表面にはダイヤモンド状炭素膜が形成されている。
ダイヤモンド状炭素膜の膜厚は５０００Åとなるように
形成されている。低い摩擦係数であるダイヤモンド状炭
素膜が形成されているので、軸支持部３４，３５と回転
子３２との間の摩擦が著しく低減され、静電モータの消
費電力を著しく低減することができる。また回転子及び
軸支持部の寿命を大幅に延ばすことができる。

【００２２】図８は、本発明に従うさらに他の実施形態
の電動モータ用部品である軸継ぎ手部を示す断面図であ
る。図８に示すように、ポリカーボネート成形品からな
る軸４１の回りに凹凸形状４２を形成し、この凹凸形状
４２の上にダイヤモンド状炭素膜４３を膜厚５０００Å
となるように形成している。このように凹凸形状４２を
形成することにより、この回りに設けられる軸継ぎ手の
対象となる部品との摩擦力が高められ、軸継ぎ手として
機能することができる。凹凸形状４２の回りにダイヤモ
ンド状炭素膜４３が形成されているので、ポリカーボネ
ートからなる凹凸形状４２の部分自身が磨耗するのを防
止することができる。

【００２３】また、本発明においては、例えばプラスチ
ック成形品などの歯車の表面にダイヤモンド状炭素膜な
どの薄膜を形成し、耐摩耗性を高め、部品としての寿命
を長く延ばすことができる。

【００２４】上記実施形態では、電動モータ部品の軸に
薄膜を形成した例を示したが、本発明においては、電動
モータ用部品の全面に上記薄膜を形成し機械的な強度を
高めると共に熱伝導性などを高めてもよい。

【００２５】熱伝導性の良好な薄膜としては、金属薄膜
を挙げることができ、例えばＡｇ、Ｃｕ、Ａｕ、及びＡ
ｌなどの金属薄膜を真空蒸着法などにより形成すること
ができる。

【００２６】

【発明の効果】本発明に従えば、電動モータ用部品をプ
ラスチック成形品から形成することができるので、電動
モータ自体の軽量化を図ることができる。

【００２７】また射出形成などにより形成することが可
能になるので、製造工程を大幅に簡略化することがで
き、生産効率を高めることができる。また本発明では無
機材料からなる薄膜を形成し、耐熱性、耐食性、摺動特
性等を改善しているので、従来の金属製の部品と同様
に、寿命の長い部品として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の電動モータ用部品である
回転子を示す断面図。

【図２】図１における回転軸表面のダイヤモンド状炭素
膜を示す拡大断面図。

【図３】本発明の他の実施形態の電動モータ用部品であ
る回転子を示す側面図。

【図４】図３における実施形態の回転軸の回りのＺｒＮ
膜からなる電極を示す拡大断面図。

【図５】本発明のさらに他の実施形態の電動モータ用部
品である軸受け部を示す側面図。

【図６】図５における軸受け部の表面のダイヤモンド状
炭素膜を示す拡大断面図。

【図７】本発明のさらに他の実施形態である静電モータ
の回転部を示す側面図。

【図８】本発明のさらに他の実施形態の電動モータ用部
品である軸継ぎ手部を示す拡大断面図。

【符号の説明】

１…回転子２…回転軸３，４…軸受け部５，６…ダイヤモンド状炭素膜１１…回転子１２…回転軸１３…ＺｒＮ膜からなる電極１４…ブラシ１５…巻線２１…回転軸２２，２３，２４…軸支持部２５…ダイヤモンド状炭素膜３１…回転軸３２…回転子３４，３５…軸支持部４１…回転軸４２…凹凸形状４３…ダイヤモンド状炭素膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木山精一大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチック成形品からなる部品の表面
の一部または全面を無機材料からなる薄膜で被覆したこ
とを特徴とする電動モータ用部品。
【請求項２】前記部品が他の部品と接触する摺動部の
表面を前記薄膜で被覆したことを特徴とする請求項１に
記載の電動モータ用部品。
【請求項３】前記薄膜が、ダイヤモンド状炭素、グラ
ファイト、銀、もしくは銅、または、クロム、チタン、
タンタル、ジルコニウム、もしくはこれらの窒化物、炭
化物のうちのいずれかを含む薄膜である請求項１または
２に記載の電動モータ用部品。
【請求項４】プラスチック成形品からなる部品の表面
に導電性薄膜を形成し電極としたことを特徴とする電動
モータ用部品。
【請求項５】前記導電性薄膜が、クロム、チタン、ジ
ルコニウムもしくはこれらの窒化物、または銀、銅のう
ちのいずれかを含む薄膜である請求項４に記載の電動モ
ータ用部品。