JPH10243595A

JPH10243595A - 小型モータ用封止型ステーター及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10243595A
Application number: JP5251297A
Authority: JP
Inventors: Ginzou Nakatsuka; 吟造中塚
Original assignee: ARON KK
Current assignee: ARON KK
Priority date: 1997-02-21
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 1998-09-11
Anticipated expiration: 2017-02-21
Also published as: JP3569881B2

Abstract

(57)【要約】【課題】巻線に損傷を与えることなく、射出成形によ
り封止型のステーターやローターを製造する。【解決手段】鋼板を必要枚数積み重ね積層鉄心とし、
積層鉄心を射出成形機の金型内にインサートし、絶縁性
高流動性熱可塑性合成樹脂を原料としてアンダーモール
ドし積層鉄心の両端面とスロットに樹脂膜を被覆すると
ともに鉄心の上面を被覆する樹脂膜には同時に巻線加工
用のフックを成形してインシュレーターとし、インシュ
レーターを被覆した積層鉄心にフックを利用して細い被
覆銅線を巻線加工し、次に射出成形機の金型内で、この
ステーターの巻線に射出した樹脂が当たらない位置にゲ
ートを設け、アンダーモールドに使用した樹脂と同系統
を原料とし、充填圧力を基準値の２０〜６０％の低圧、
射出速度を基準値の２倍以上の高速とし、射出成形によ
りステーターにオーバーモールドした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、スピンドルモー
タやサーボモータ等の小型の薄肉成形モータのステータ
ーに関するものであり、特にハードディスク駆動装置に
適するものである。

【０００２】ハードディスクの記憶容量は近年ますます
大容量化が要求されており、記憶容量の向上とともに駆
動部のクリーン度の要求レベルも高いものになってい
る。ハードディスク駆動装置となるモータの部品となる
ステーターの鉄心及び巻線部から発生する埃りやガスを
封じ込めることは、ハードディスクの性能向上に大きな
効果をもたらす。本発明のステーターはかかるニーズに
対応するクリーンな環境での使用に適する小型精密モー
ター用のステーターである。

【０００３】

【従来の技術】近年、各分野において小型や薄型の各種
モータが使用されるようになってきており、それにつれ
てステーター及びインシュレーターの小型化や薄型化も
要求されるとともに、製造工程の簡略化や信頼性の向上
が要求されるようになってきている。

【０００４】特に、市場要求としてモータの小型化、薄
型化のニーズが高くなっており、鉄心との絶縁性がキー
プできればインシュレーターの肉厚が薄い程、巻き線量
も大きくなり、モータの起動力やパワー等の性能も向上
することになる。また、絶縁物が薄い程モータに発生す
る熱の放散がしやすくなる等の作用効果もある。

【０００５】一方、ハードディスク装置に使用されるス
ピンドルモータの場合、上記小型化と薄型化に加え、磁
気ヘッドやハードディスクに微小な埃等が付着すると、
ノイズやヘッドクラッシュの原因となるので、モータか
ら埃やガスが発生しないようにする必要がある。

【０００６】モータからは主にパーティクル，有機物
質，イオン性物質，ガスが発生する。特に、ステーター
やローターの巻線同士が擦れたりすることにより生じる
汚染物質の飛散を防止する必要があり、このことはハー
ドディスク装置の耐久性を高めるためにも重要である。
また、ハードディスク装置の性能向上のためには、電流
パルスにより発生する振動，ノイズを防止する必要もあ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来ステー
ターを製造するためには、形に打ち抜いた薄い鋼板を複
数枚カシメて積層鉄心とし、これを防錆処理した後塗装
により絶縁処理をしていた。そして、これに巻線ガイド
を接着した後、巻線を行っていた。

【０００８】しかし、打ち抜いた薄い鋼板を積層するた
めに、積層面が露出することとなる外周やスロット等が
完全な平面とはならないで凹凸が生じるのは避けられな
かった。インサート上の大きな問題は、積層した鉄心の
厚みの変動があることである。そのため、インサート成
形には積層の厚みで分類するか又は型内で調整コア
を作動させる等の多大な費用を要した。且つまた、従来
のインサート方式の積層厚分類方式、型内調整移動
コア方式では双方ともにバリが発生するため、多大な費
用をかけてバリとりをする必要があった。

【０００９】そして、このような凹凸面を絶縁処理する
ためには５０〜８０μｍ位の厚さで塗装を行う必要があ
った。塗装は前工程としてバリ取りのショットブラスト
又はバレル工程を必要とするため、費用が高くなるとと
もに、ピンホール等が生じやすくなるために絶縁不良と
なりやすく、エッジ部の剥離がおき、従って歩止まりが
悪かった。その上、塗装後に巻線ガイドを接着する必要
があり、製造工程が複雑となっていた。

【００１０】また、特開昭６３−３６３６号公報や特開
昭６３−３６３７号公報に示されるように、鉄心の一番
外側となる鋼板に熱可塑性の合成樹脂層が予め貼り合わ
せてあるラミネート鋼板を使用し、鋼板を積層後この合
成樹脂層を加熱して熱変形させて絶縁する方法もある
が、積層した鋼板の中間部まで完全に合成樹脂で被覆す
るためにはこれらの部分へ熱変形させるためにラミネー
ト鋼板の合成樹脂層の厚さに余裕をもたせておく必要が
あり、あまり合成樹脂層を薄くすることができず、ま
た、鉄心全体を均一な厚さで被覆するのもなかなか困難
であった。

【００１１】すなわち、上記課題を解決するためには、
簡単な製造工程により絶縁処理した鉄心を欠陥品の発生
を防いで製造し、且つインシュレーターも同時に成形す
るとともに、抵抗値やインダクタンスの値を向上させた
ものができればよいことになる。

【００１２】一方、ステーターやローターの巻線同士が
擦れたりすることにより生じる汚染物質の飛散を防止し
たり、電流パルスにより発生する振動，ノイズを防止す
るためには、巻線を合成樹脂等で封止密封し、巻線が外
部に直接露出しないような状態にする必要がある。

【００１３】そこでこれを解決することを目的として巻
線を合成樹脂で封止するものが各種提案されている。但
し、合成樹脂で封止するに際しては、巻線の被覆を熱や
圧力により損傷させることなく、且つ巻線コイルに乱れ
を生じさせないようにすることが重要である。

【００１４】従来一般に合成樹脂で封止するのは、熱硬
化性樹脂を使用して低温（１２０℃以下）、低圧で行わ
れている。樹脂材料は主としてバルクモールディングコ
ンパウンド（ＢＭＣ）によるものである。この方法で
は、樹脂温度は低温であるが、製造時間は数分を要し
た。

【００１５】一方、巻線を合成樹脂で被覆するのに射出
成形法を用いる方法も各種提案されている。例えば、特
公平６−５９７７号公報に示すものは、コイル状に巻回
した巻線を金型内に挿入し、金型温度を１２０〜１５０
℃とし、向き充填物が２０〜４０ｗｔ％含有してポニフ
ェニレンサルファイド（ＰＰＳ）を用いて、樹脂温度３
００〜３５０℃、射出圧力８００〜１０００ｋｇ／ｃm²
で射出成形して巻線を被覆するものである。これは従来
巻線の封止に使用されていた熱硬化性のエポキシ樹脂で
は成形に長時間要して生産性が悪かったので、熱可塑性
樹脂を用い射出成形により比較的短時間で成形できるよ
うにしたものである。しかしながら、溶融している高温
の樹脂を高い圧力で射出しており、巻線のコイル径が太
く且つコイルの被覆膜が厚い場合は問題ないが、コイル
径が細く且つ被覆膜が薄い巻線の場合には、巻線コイル
の乱れや被覆膜の損傷が発生し実用的でない。

【００１６】また、特開平３−７０４４１号公報に示す
ものは、複数このスロットを有する鉄心に巻線をし、整
流子を備えたローターの鉄心と巻線の外周を絶縁性封止
部材（ガラス繊維入りのポリアセタール）で射出成形で
封止する際、樹脂の射出位置を整流子の反対側の端面で
ローターの回転軸と平行に射出するようにしたものであ
る。射出は２段射出で行い、最初の射出圧力は２２０ｋ
ｇ／ｃm²、２段目は５０ｋｇ／ｃm²で行う。これはロー
ターに関するものであり、本願のステーターとは対象物
を異にするとともに、これの技術ポイントは樹脂の射出
方向を特定し、巻線の乱れを防ぐことと、射出圧力を２
段にして射出時間を短くし、樹脂の冷えを防ぎ、皺やひ
け等の成形不具合をなくすことである。樹脂の射出時間
は２．５秒と短いが、この短時間でも小型精密モータ用
ステーターの巻線は被覆膜が薄いので、高温の溶融樹脂
により損傷を受けてしまう。また、最初の射出圧力が２
２０ｋｇ／ｃm²と高く、射出される樹脂の影響で巻線コ
イルが乱れてしまうことになる。

【００１７】更に、特開平６−３２７２０８号公報に示
すものは、永久磁石を固着した一対の回転子の間に、柱
状の軟磁性材料からなる鉄心にコイルを巻いた固定しブ
ロックを複数個配した軸方向ギャップ型ＤＣブラシレス
モータの固定子の固定子ブロックをステーターとして組
立固定し、主充填材の熱伝導率が１０（ｗ／ｍ・ｋ）以
上の樹脂で固着するものである。使用する樹脂は熱可塑
性，熱硬化性の両種類の樹脂が対象となっているが熱硬
化性樹脂を主体としている。また成形方法として射出成
形も記載されているが、液状の熱硬化性樹脂はポッティ
ングで、粉状の熱硬化性樹脂はトランスファー成形を用
い、更に形状によってはキャスティングを使用すること
が提案されており、射出成形による具体的な方法につい
ては記載がない。なお、使用する樹脂としては酸化アル
ミや窒化アルミ等の熱伝導率のよい充填材を主成分とす
るエポキシ樹脂であり、流動性についての言及はない。

【００１８】

【課題を解決するための手段】そこで、この発明に係る
小型モータ用封止型ステーターとは上記課題を解決する
ために、絶縁性を有する高流動性の熱可塑性合成樹脂製
のインシュレーターがインサート成形してある鉄心に巻
線をしたステーターに、射出成形により同系統の熱可塑
性樹脂が被覆してあるものである。

【００１９】また、この発明に係る小型モータ用封止型
ステーターの製造方法は上記課題を解決するために、所
望形状に打ち抜いた鋼板を必要枚数積み重ねてカシメ加
工して積層鉄心とし、この積層鉄心を射出成形機の金型
内にインサートし、絶縁性を有する高流動性の熱可塑性
合成樹脂を原料としてアンダーモールドし、少なくとも
積層鉄心の両端面とスロットに薄肉の樹脂膜を被覆する
とともに鉄心の上面を被覆する樹脂膜には同時に巻線加
工用のフックを形成してインシュレーターとし、このイ
ンシュレーターを被覆した積層鉄心に前記フックを利用
して細い被覆銅線をコイル状に巻線加工し、次に射出成
形機の金型内で、このステーターの巻線に射出した樹脂
が直接当たらない位置に金型のゲート位置を設け、前記
アンダーモールドに使用した樹脂と同系統の合成樹脂を
原料とし、使用する射出成形機の基準値に対し、充填圧
力を基準値の２０〜６０％の低圧とし、射出速度を基準
値の２倍以上の高速とし、射出成形により前記ステータ
ーにオーバーモールドして被覆するようにしたものであ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、この発明に係る小型モータ
用封止型ステーター及びこれらの製造方法の実施例につ
いて説明する。

【００２１】まず、インシュレーターをインサート成形
した鉄心及びその製造方法の一実施例を、ハードディス
ク装置で使用するスピンドルモータ用のステーターのも
のについて図１〜図５に基づいて述べる。１は薄い鋼板
を複数枚カシメて形成した積層鉄心である。そして、こ
の積層鉄心１を射出成形機の金型内にインサートし、高
流動性の熱可塑性合成樹脂を原料としてインシュレータ
ー２をアンダーモールドして成形する。アンダーモール
ドしたインシュレーター２の肉厚は望ましくは０．２ｍ
ｍ以下とする。

【００２２】インシュレーター２は積層鉄心１の両端面
３，スロット４及び外周５を被覆するように成形する。
すなわち、ローター挿入部となる内径側面６も含め全周
を被覆するように薄い絶縁性合成樹脂製のインシュレー
ター２をアンダーモールドする。７はインシュレーター
２の端面３に形成した巻線ガイドである。なお、インシ
ュレーター２は内径側面６を含め、肉厚０．２ｍｍ以下
で全周を被覆するようにすることが望ましい。

【００２３】また、使用方法によっては外径側面を除く
全周を被覆してもよい。そして図５に示すように、イン
シュレーター２は積層鉄心１の両端面３とスロット４を
被覆するように成形し、インシュレーター２の端面３に
巻線ガイド７を形成する。薄肉成形インサート品（肉厚
０．２ｍｍ以下）で、同時に巻線ガイドを成形した画期
的なものである。なお、巻線ガイド７の形状としては図
示した逆Ｌ字形に限定されるものではなく、垂直や斜め
にＩ型のものでもよい。

【００２４】インシュレーター２を成形する合成樹脂と
しては、絶縁性を有する高流動性の熱可塑性を使用する
が、例えば６６ナイロンやＰＢＴ樹脂，ＬＣＰ樹脂，Ｐ
ＰＳ樹脂等を使用することができる。なお、本発明にお
いて高流動性樹脂と称するものは、樹脂が成形に必要な
温度で溶融された状態でシアーレート（せん断速度）が
１０²(１／秒）の時の溶融粘度が７×１０³ ポイズ以
下、シアーレートが１０³(１／秒）の時の溶融粘度が３
×１０³ ポイズ以下のものをいう。

【００２５】次に、上記した積層鉄心１を利用して小型
モータ用封止型ステーターの製造方法について説明す
る。なお、以下の説明においてはインシュレーター２を
アンダーモールド８と称す場合もある。

【００２６】まず、アンダーモールド８をした積層鉄心
１の歯９に巻線１０をしてステーター１１とする。これ
は通常の方法により巻線１０をすればよい。そして、こ
のステーター１１の巻線１０に射出した樹脂が直接当た
らない位置に金型のゲート位置を設け、上記インシュレ
ーター２と同系統の高流動性の熱可塑性樹脂を射出成形
により前記ステーターにオーバーモールド１２をして巻
線１０を被覆する。これにより、巻線１０が外部に直接
露出せず、樹脂によりオーバーモールド１２された状態
の本発明の封止型ステーターが製造される。

【００２７】なお、オーバーモールド１２をするに際し
ては、射出成形時の樹脂の充填ピーク圧は、原料樹脂や
製品の形状等により異なるが、通常使用する充填ピーク
圧を基準とし、この値の２０〜６０％の低圧で、射出速
度を通常速度の２倍以上の高速とする必要がある。

【００２８】一般の射出成形では通常７０kg/cm²〜１５
０kg/cm²の充填ピーク圧が使用されている。本発明のオ
ーバーモールドの際の充填ピーク圧は、通常の成形で７
０kg/cm²程度の充填ピーク圧を必要とする場合（原料や
製品に対して）は、１５kg/cm²〜４０kg/cm²とする。ま
た、通常成形で１５０kg/cm²程度の充填ピーク圧を必要
とする場合は３０kg/cm²〜９０kg/cm²の充填ピーク圧と
する。

【００２９】またオーバーモールドの際、金型キャビテ
ィの中に背後にバネを備えた複数個の圧力調整用の可動
ピンを設け、樹脂の射出圧力が加わるとこの樹脂圧でピ
ンが一旦押し込まれてダンパーとして働いて金型内の急
激な圧力上昇を防止し、樹脂の射出圧力によって巻線が
乱れることをより確実に防止することができる。この圧
力調整機構は、樹脂の充填ピーク圧が高い場合に効果的
なものとなる。

【００３０】一方射出速度は、例えば基準となるなる通
常の射出速度が１３５mm/secであれば、これの２倍以上
となる２７０mm/sec以上とする。なお、最近の射出成形
機においては性能的には１０００mm/secも可能となって
いる。射出速度を２倍とすれば、射出充填時間は１／２
となる。

【００３１】本発明で使用する巻線１０は、例えば線径
（直径）が０．１３ｍｍの銅線であり、被覆材はポリウ
レタン樹脂（耐熱温度１５５℃）であり、被覆膜の厚さ
は０．０１ｍｍである。このようなものでも上記条件
（充填圧力と射出速度）とすることにより被覆材の損傷
を防止できる。

【００３２】なお、金型温度が高過ぎるとアンダーモー
ルド８が変形する恐れがあるとともに、巻線１０に伝わ
る熱量を小さくするため、金型温度は３０℃〜８０℃の
間、好ましくは５０℃以下とする。

【００３３】また、ゲート位置を巻線１０を直撃しない
位置とすることにより、射出圧力による巻線の乱れを防
止できる。実際のゲート位置としては、例えばスロット
４内、より具体的にはステーター１１の巻線１０加工を
した相隣接する歯９の間とする。また、ゲート数は短時
間に射出成形を完了するためには多いほど望ましいが、
これはステーターの大きさや極数により適当に選択すれ
ばよい。

【００３４】オーバーモールド１２に使用する高流動性
の熱可塑性樹脂は、アンダーモールド８とのなじみをよ
くするために、同系統の樹脂を使用する。なお、これら
の樹脂を使用すると成形温度は３００℃位となるが、こ
のような耐熱温度の高い樹脂を使用して封止成形をして
おくことにより、耐久性に優れたモータとすることがで
きる。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の小型モータ
用封止型ステーターによれば、モータ運転中の巻線から
の汚染物質の流出を防止でき、また電流パルスにより発
生する振動やノイズを押えることができる。

【００３６】また、本発明の小型モータ用封止型ステー
ターの製造方法によれば、巻線に損傷を与えることな
く、射出成形によって簡単に封止型のステーターを製造
することができ、小形且つ高性能なスピンドルモータを
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用するインシュレーターをインサー
ト成形した積層鉄心の平面図である。

【図２】本発明で使用するインシュレーターをインサー
ト成形した積層鉄心の正面図である（巻線ガイドについ
ては一部図示を省略した）。

【図３】図１のＡ−Ａ線端面図である。

【図４】図１のＢ−Ｂ線端面図である。

【図５】本発明で使用するインシュレーターをインサー
ト成形した積層鉄心の他例を示す正面図である（巻線ガ
イドについては一部図示を省略した）。

【図６】本発明の封止型ステーターの平面図である。

【図７】図６のＣ−Ｃ線拡大端面図である。

【符号の説明】

１積層鉄心２インシュレーター３端面４スロット５外周６内径側面７巻線ガイド８アンダーモールド９歯１０巻線１１ステーター１２オーバーモールド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性を有する高流動性の熱可塑性合成樹
脂製のインシュレーターがインサート成形してある鉄心
に巻線をしたステーターに、射出成形により同系統の熱
可塑性樹脂が被覆してあることを特徴とする小型モータ
用封止型ステーター。
【請求項２】所望形状に打ち抜いた鋼板を必要枚数積み
重ねてカシメ加工して積層鉄心とし、この積層鉄心を射出成形機の金型内にインサートし、絶
縁性を有する高流動性の熱可塑性合成樹脂を原料として
アンダーモールドし、少なくとも積層鉄心の両端面とス
ロットに薄肉の樹脂膜を被覆するとともに鉄心の上面を
被覆する樹脂膜には同時に巻線加工用のフックを成形し
てインシュレーターとし、このインシュレーターを被覆した積層鉄心に前記フック
を利用して細い被覆銅線をコイル状に巻線加工し、次に射出成形機の金型内で、このステーターの巻線に射
出した樹脂が直接当たらない位置に金型のゲート位置を
設け、前記アンダーモールドに使用した樹脂と同系統の合成樹
脂を原料とし、使用する射出成形機の基準値に対し、充填圧力を基準値
の２０〜６０％の低圧とし、射出速度を基準値の２倍以
上の高速とし、射出成形により前記ステーターにオーバ
ーモールドして被覆するようにしたことを特徴とする小
型モータ用封止型ステーターの製造方法。
【請求項３】射出成形用の金型に、射出圧力を吸収する
ための圧力調整機構を設けたものを使用する請求項２記
載の小型モータ用封止型ステーターの製造方法。