JPH11299161A - 小型モータ及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上下フレームの側面を溶接して接合するＰＭ
型ステッピングモータにおいて、上下フレームの密着精
度と溶接条件によって、強度のばらつきが発生したり、
上下フレームの側面溶接部に穴が空いたり、亀裂が生じ
たりする不具合が発生する。そのために、上下フレーム
の部品精度の安定性、溶接設備の安定性管理に労力を費
やしていた。 【解決手段】 上下フレーム２、３の間に複数の金属片
４ａ、４ｂを挟み込み、上下フレーム間と前述金属片に
貫通電流を流して抵抗溶接することにより、金属片を媒
体とした上下フレームの接合を行い溶接の安定性を向上
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は小型モータ（以下モ
ータと略称する）に関し、なかでも各種ＯＡ機器のアク
チュエータ用として市場が拡大しているＰＭ型ステッピ
ングモータのフレーム固定構造に適するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、モータのフレーム固定構造は、特
公平７−４８９３６号に記載されたものが知られてい
る。図６と図７に従来のフレーム固定構造図を示す。図
６において、上フレーム２と下フレーム３をモータ本体
１の中央部で突き合わせ、その接線上でプラズマ溶接固
定している。プラズマ溶接は、溶接設備９から発射され
る溶接光１０によって行われる。溶接後の特徴は図７に
示すように円形状の溶接跡１１ａ、１１ｂ、１１ｃがで
きることである。

【０００３】この部分の接合において要求されるのは、
その突き合わせ面に隙間があかないこと、接合強度が大
きいことであり、生産性も考慮して溶接接合法が選ばれ
ている。溶接方法としては、抵抗溶接、プラズマ溶接、
レーザ溶接などがある。

【０００４】抵抗溶接は、例えば板と板を面接合すると
き、板にボルトを立てるときなどによく用いられてい
る。そのとき、一方の板にプロジェクションと呼ばれる
半球状の突起を形成し、接触面積を小さくして溶接電流
による局所加熱を行う。しかし、カップ状フレームを突
き合わせた構造のモータにおいては、カップ状フレーム
の突き合わせ面はいずれの面もリング状であり平面では
ない。また、一般に角形断面であるので対向面同士を突
き合わせて抵抗溶接を行うにしては接触面積が大きい。
従って抵抗溶接法は不向きであって採用されず、プラズ
マ溶接法、レーザ溶接法のいずれかが上記要求機能を容
易に満足できるとして多用されてきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラズ
マ溶接による方法では、その溶接は上下フレームの突き
合わせ部を側方から加熱し溶かして接合する方法である
ので、上下フレームの密着精度と溶接条件の状態によっ
て、強度のばらつきが発生したり、上下フレームの側面
溶接部に穴が空いたり、亀裂が生じたりする不具合が発
生することがある。そのために、上下フレームの端面の
平面度の確保、溶接設備の安定性管理に労力を費やして
いた。突き合わせ部からモータ内部に侵入する溶接スパ
ッタに対する対策も、頭を悩ますものであった。また、
プラズマ溶接は被溶接部材のプラズマ電極に近い部分が
選択的に加熱されるので、上下フレームの突き合わせ部
分の寸法形状ばらつきによって溶接位置がずれる問題も
あった。さらに、側方を加熱して端面を接合するには十
分な加熱を行わなければ、溶接部周辺も焼損して美観と
耐錆性を損なっていた。

【０００６】レーザ溶接法はレーザ光が狙った位置を選
択的に加熱できるので位置ずれの問題はないが、他の特
性はプラズマ溶接法と同様の問題を抱えている。さら
に、レーザ溶接法はそのエネルギー利用効率が３〜５％
と極めて低く、よりエネルギー効率のよい接合法に転換
することが社会的要請でもあった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の数々の課題を解決
するために本発明は、モータを製造するにあたってその
フレームの接合に抵抗溶接法を用いることができる新規
な構造を提供する。上下フレームの端面密着部の間に複
数の金属片を挟み、この金属片の大きさを選択すること
により、上下フレームの接触面積を一定に保つ。その状
態で上下フレームに電流を貫通させ、当該複数の金属片
を溶かすことによって安定で高品質な抵抗溶接を行う。
このようにして上下フレームを接合する。

【０００８】また、上下フレームの一部を突き合わせる
構造、上下フレームの一方を尖った稜線形状にした構造
によって上記金属片と同様の作用を生じさせ、安定で高
品質な抵抗溶接を行うことができるようにしたものであ
る。さらに、互いに異種金属であっても接合できる手段
を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、カップ状のフレームとフレームをモータの軸方向に
突き合わせて溶接固定する小型モータにおいて、上下フ
レーム間に溶接性に優れた複数の金属片を挟み、前記金
属片を媒体として前記上下フレームに電流を貫通させる
抵抗溶接で金属片を溶かし前記上下フレームを接合した
ことを特徴とするモータである。

【００１０】これによれば、新規な金属片を追加するの
みで上下フレームの接触面積を一定に保つことができる
ので、上下フレームの端面形状は従来と同一のままで、
安定な抵抗溶接を行うことができる。この構造は汎用性
が高く、多品種生産を行う場合に好適である。

【００１１】本発明の請求項２に記載の発明は、カップ
状のフレームとフレームをモータの軸方向に突き合わせ
て溶接固定する小型モータにおいて、上下フレームの端
面の一部を直接突き合わせ、前記上下フレームに電流を
貫通させる抵抗溶接で前記上下フレームを接合したこと
を特徴とするモータである。

【００１２】これによれば、上下フレームの端面形状を
異形状に変更するのみで上下フレームの接触面積を一定
に保つことができ、安定な抵抗溶接を行うことができ
る。この構造は同一形状品の生産数量が大きい場合に好
適である。

【００１３】本発明の請求項３に記載の発明は、カップ
状のフレームとフレームをモータの軸方向に突き合わせ
て溶接固定する小型モータにおいて、上下フレームの少
なくとも一方の端面を軸方向に尖った稜線形状とし、前
記上下フレームを直接突き合わせ、前記上下フレームに
電流を貫通させる抵抗溶接で前記上下フレームを接合し
たことを特徴とするモータである。

【００１４】これによれば、上下フレームのいずれか一
方の端面形状を軸方向に尖った稜線形状にするのみで上
下フレームの接触面積を一定に保つことができ、安定な
抵抗溶接を行うことができる。この構造はモータが比較
的小径の場合に好適である。

【００１５】本発明の請求項４に記載の発明は、カップ
状フレームの端面と前記端面に対向する部材とを突き合
わせて溶接固定する小型モータにおいて、前記端面と前
記対向する部材との間に溶接性に優れた金属片を挟み、
前記金属片を媒体として電流を貫通させる抵抗溶接で金
属片を溶かし両者を接合することを特徴とする小型モー
タの組立方法である。

【００１６】この発明は請求項１の発明を製造方法とし
て記述したものである。これによれば、カップ状フレー
ムに対向する部材が平面であっても半球状プロジェクシ
ョンを形成することが不可能な場合、形成可能でもより
安定な抵抗溶接を行いたい場合に効果を発揮する。

【００１７】本発明の請求項５に記載の発明は、カップ
状フレームと端面に対向する部材との材質が互いに異な
る場合に金属片は、少なくともいずれか一方の部材の材
質に対して溶接性に優れた材料をクラッドしてなること
を特徴とする小型モータの組立方法である。

【００１８】これによれば、接合すべき部材が材質上容
易に溶接できない場合、双方に親和性をもつ金属片を両
者の間に介在させることにより接合可能となる。

【００１９】

【実施例】以下本発明の実施例について、図１から図５
を用いて説明する。

【００２０】（実施例１）図１は本発明の金属片を挟み
込むタイプの挟み込み状態の構成図、図２は貫通電流を
流して上下フレームに挟み込んだ金属片を溶かすときの
構造図、図３は金属片挟み込みタイプのモータ完成図で
ある。

【００２１】図１において、カップ状の上フレーム２と
下フレーム３は軟鋼からなり、軟鋼に対して溶接性に優
れたニッケル材等からなる金属片４ａ、４ｂを５ａ、５
ｂの方向から挿入して挟んで同軸上に合わされる。例え
ば、モータ外径が５０mm程度のとき金属片４ａ、４ｂは
厚さ０．３mm幅３mm程度のものを２〜３枚使うのが好適
である。挿入深さはフレームの肉厚と同等かわずかに深
い程度である。

【００２２】図２において、同軸上に合わせられたモー
タ１は、上下フレーム２、３に金属片４ａ、４ｂを通し
て貫通電流を流すための上フレーム２に接触した上電極
６と、下フレーム３に接触した下電極７とによって矢印
８の方向に加圧固定される。この状態で電極間６、７に
電流を流し、金属片４ａ、４ｂを溶解して上下フレーム
２、３を接合する。金属片４ａ、４ｂを介したフレーム
接触面積が常に一定となるので、溶接シーケンスを制御
し易い。加熱電流、加熱時間を制御することにより金属
片の急加熱を防止できる。したがって溶接スパッタの発
生を防ぐことができ、モータ１内への異物侵入問題を解
決できる。加熱温度と金属片面積が一定であるので金属
片４ａ、４ｂの溶解接合過程を制御でき、接合後のモー
タ寸法のばらつきがなく、接合強度も安定した優れた品
質のモータを得られる。

【００２３】接合が終了すれば、挿入した金属片４ａ、
４ｂの剰余部を切断除去する。金属片４ａ、４ｂは溶接
によって溶解し加圧されて厚さがほとんどゼロになるの
で、この除去作業は極めて容易である。図３は、上下フ
レーム２、３が接合された状態のモータを示し、溶接後
の状態では、溶接媒体となった金属片４ａ、４ｂの溶解
痕４が小さく残る状態となる。

【００２４】このように本発明によれば、新規な金属片
４ａ、４ｂを追加するのみで上下フレーム２、３の接触
面積を一定に保つことができるので、上下フレーム２、
３の端面形状は従来と同一のままで、安定な抵抗溶接を
行うことができる。この構造は汎用性が高く、多品種生
産を行う場合に好適である。

【００２５】従来法のように上下フレーム２、３の側面
を溶かすことがなく、溶接部分に穴が空いたり亀裂を生
じたりすることが回避されるため、溶接強度も安定させ
ることが可能となる。また、溶接のための上下フレーム
２、３の端面精度確保や溶接条件の調整にかかる労力も
大幅に削減できる。美観に優れ耐錆性も高い。抵抗溶接
法のエネルギー効率は８０％程度といわれ、レーザ法に
比べはるかに優れている。

【００２６】この実施例では軟鋼でできたカップ状フレ
ームを突き合わせ接合する例を説明したが、一方がカッ
プ状でない場合にも同様に適用できる。また、互いに材
質が異なる場合にも適用できる。互いに材質が異なる場
合、金属片には双方に親和性をもつ材料を使う。そのよ
うな特性を有する合金でもよいし、クラッド材でもよ
い。このように本発明によればいままで困難であった形
状及び材質の部材を接合できる。

【００２７】（実施例２）図４は本発明の第２の実施例
を示し、本発明の上下フレーム２、３の端面を直接に接
合させ、抵抗溶接を施すときの方法をあらわす。上下フ
レーム２、３に接触した上電極６と下電極７によって８
の方向に加圧することは実施例１と変わらないが、上フ
レーム２及び下フレーム３の端面の一部に接触が安定す
る形状を施した突起部１２ａ、１２ｂ、１２ｃを周方向
に複数設け、その突起部１２ａ、１２ｂ、１２ｃによる
接合部分に貫通電流を流して抵抗溶接することを特徴と
するモータである。突起部１２ａ、１２ｂ、１２ｃは接
合後の寸法に比べ軸方向に突出しており、溶接前はこの
部分のみが対向面と接触している。そして溶接電流によ
り溶解され接合されて全周にわたって隙間のないモータ
となる。

【００２８】これによれば、上下フレーム２、３の端面
を異形状に変更するのみで、新規な金属片を追加するこ
となく上下フレーム２、３の接触面積を一定に保つこと
ができ、安定な抵抗溶接を行うことができる。従って既
に述べたように上記従来方法の欠点を回避できる。

【００２９】上下フレーム２、３の端面を異形状にする
には、通常の絞り金型ではなく、サイドコア、スライド
などと俗称される金型面内で移動する構造の金型を用い
て側面加工を加える。あるいは、通常の方法で作った後
端面近傍を加工して、端面を部分的に膨らませてもよ
い。この構造は生産数量が大きく上下フレーム２、３を
作るための異形状金型への投資が回収できる場合に好適
である。

【００３０】（実施例３）図５は本発明の第３の実施例
にかかる上下フレーム２、３の部分断面図である。この
断面は軸を含む平面で切断したものであり、いわゆる側
面断面図である。

【００３１】図５において、上フレーム２はその端面の
先端１３が尖塔状になっている。このような形状は端面
切削加工によって容易に形成できる。対向する下フレー
ム３は通常の角形断面である。この両者の対向部は、全
周にわたってリング状に線接触するので、接触面積を抵
抗溶接に適する程度まで小さくできる。とはいえ、接触
長さはモータ外径に比例するのであまり大径のモータに
は不向きである。

【００３２】これによれば、上下フレーム２、３のいず
れか一方の端面形状を軸方向に尖った稜線形状にするの
みで、新規な金属片を追加することなく上下フレーム
２、３の接触面積を一定に保つことができ、安定な抵抗
溶接を行うことができる。従って上記従来方法の欠点を
回避できる。この構造は比較的小径のモータに好適であ
る。

【００３３】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その主旨の範囲で種々の応用展開が可能で
ある。ここで説明した金属片は最善実施例としてニッケ
ルなどの良導体を念頭においた。より体積抵抗率の高い
材料を用いるときはそれに応じて面積を増やすことにな
る。極端な場合、上下フレーム２、３の対向面全面にリ
ング状の部材を挟む場合もあり得る。また、端面形状を
軸方向に尖った稜線形状にすることの主旨は、接触幅す
なわち接触面積を抵抗溶接に適した程度にコントロール
することであって形状にあるのではない。フレームとは
輪郭を形成する部材を言っており、かならずしもモータ
の外郭に限定するものではない。

【００３４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、新規な
金属片を追加するのみで上下フレームの接触面積を一定
に保つことができるので、上下フレームの端面形状は従
来と同一のままで、安定な抵抗溶接を行うことができ
る。

【００３５】請求項２に記載の発明によれば、上下フレ
ームの端面形状を異形状に変更するのみで、新規な金属
片を追加することなく上下フレームの接触面積を一定に
保つことができ、安定な抵抗溶接を行うことができる。

【００３６】請求項３に記載の発明によれば、上下フレ
ームのいずれか一方の端面形状を軸方向に尖った稜線形
状にするのみで、新規な金属片を追加することなく上下
フレームの接触面積を一定に保つことができ、安定な抵
抗溶接を行うことができる。

【００３７】請求項４に記載の発明によれば、カップ状
フレームに対向する部材が平面であっても半球状プロジ
ェクションを形成することが不可能な場合、形成可能で
もより安定な抵抗溶接を行いたい場合に効果を発揮す
る。

【００３８】請求項５に記載の発明によれば、接合すべ
き部材の材質が互いに異なり容易に溶接できない場合で
も接合可能となる。

【００３９】そしてそれにより、従来法の欠点を解消で
きる。すなわち、接合部の強度のばらつきが生じたり、
上下フレームの側面溶接部に穴が空いたり、亀裂が生じ
たりする不具合が発生することがない。また、上下フレ
ームの部品精度の安定性確保、溶接設備の安定性管理に
労力を費やすこともない。突き合わせ部からモータ内部
に侵入する溶接スパッタの問題も解決できる。上下フレ
ームの突き合わせ部分の寸法形状ばらつきによる溶接位
置ずれがなくなる。溶接部周辺の美観と耐錆性が向上す
る。エネルギー利用効率は従来法より格段に向上する。

【００４０】以上のように本発明によれば、上下フレー
ムの端面を接合するタイプのモータにおいて、その接合
に抵抗溶接法を採用することを可能にし、上記の数々の
効果を得て業界及び社会に貢献できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１による金属片挟み込み構造図

【図２】本発明の実施例１による金属片溶解時構造図

【図３】本発明の実施例１によるモータ完成図

【図４】本発明の実施例２によるフレーム端面溶解時構
造図

【図５】本発明の実施例３によるフレーム端面部分断面
図

【図６】従来の実施例のフレーム側面溶接時構造図

【図７】従来の実施例のモータ完成図

【符号の説明】

１ モータ本体 ２ 上フレーム ３ 下フレーム ４ 金属片溶接後の溶接痕 ４ａ、４ｂ 溶接の媒体となる金属片 ５ａ、５ｂ 金属片の挿入方向 ６、７ 電極 ８ 加圧方向 １２ａ、１２ｂ、１２ｃ フレーム端面の直接溶解時の
接合部 １３ フレーム端面の尖った稜線形状部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カップ状フレームの端面と前記端面に対
   向するフレームの端面とを軸方向に突き合わせて溶接固
   定する小型モータにおいて、上下フレーム間に溶接性に
   優れた金属片を挟み、前記金属片を媒体として前記上下
   フレームに電流を貫通させる抵抗溶接で金属片を溶かし
   前記上下フレームを接合したことを特徴とする小型モー
   タ。
2. 【請求項２】 カップ状フレームの端面と前記端面に対
   向するフレームの端面とを軸方向に突き合わせて溶接固
   定する小型モータにおいて、上下フレームの端面の一部
   を突き合わせ、前記上下フレームに電流を貫通させる抵
   抗溶接で前記上下フレームを接合したことを特徴とする
   小型モータ。
3. 【請求項３】 カップ状フレームの端面と前記端面に対
   向するフレームの端面とを軸方向に突き合わせて溶接固
   定する小型モータにおいて、上下フレームの少なくとも
   一方の端面を軸方向に尖った稜線形状とし、前記上下フ
   レームを突き合わせ、前記上下フレームに電流を貫通さ
   せる抵抗溶接で前記上下フレームを固着したことを特徴
   とする小型モータ。
4. 【請求項４】 カップ状フレームの端面と前記端面に対
   向する部材とを突き合わせて溶接固定する小型モータに
   おいて、前記端面と前記対向する部材との間に溶接性に
   優れた金属片を挟み、前記金属片を媒体として電流を貫
   通させる抵抗溶接で金属片を溶かし両者を接合すること
   を特徴とする小型モータの組立方法。
5. 【請求項５】 カップ状フレームと端面に対向する部材
   との材質が互いに異なる場合に金属片は、少なくともい
   ずれか一方の部材の材質に対して溶接性に優れた材料を
   クラッドしてなることを特徴とする請求項４記載の小型
   モータの組立方法。