(57)【要約】【課題】従来に比べて製造工程数を少なくでき、製造に要する手間と時間とを削減できるとともに、モータケースへの磁石材の接着に起因した各種の問題を解決でき、製造コストが安価で容易に製造できる電動モータ用のモータケース・磁石の一体組付体の製造方法を提供する。【解決手段】電動モータ用のモータケース１２を軟磁性粉と熱可塑性樹脂との複合材を用いて射出成形する。また磁石１４を硬磁性粉と熱可塑性樹脂との複合材を用いて射出成形する。そしてそれらモータケース１２及び磁石１４を２色射出成形により一体に成形し、以てモータケース１２・磁石１４の一体組付体１５を製造する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックヨークとしての働きを有する外ケースとしてのモータケースと、該モータケースの内面に固着される磁石との一体組付体であって
前記モータケースが、軟磁性粉とバインダとしての熱可塑性樹脂とを混合して成る複合材の射出成形体にて構成してあるとともに、永久磁石用の硬磁性粉とバインダとしての熱可塑性樹脂とを混合して成る複合のボンド磁石材の射出成形体が前記モータケースの内面に固着してあり、
且つそれらモータケースとボンド磁石材とが射出成形にて一体化してあるとともに、該ボンド磁石材に対して周方向にＮ極とＳ極の各磁極が交互に着磁形成してあることを特徴とする電動モータにおけるモータケース・磁石の一体組付体。
【請求項２】
請求項１において、前記モータケースは、該モータケースの内面側の前記磁石におけるＮ極とＳ極との磁極の境界に位置する部位を中心とした周方向の両側部分が、該磁極の周方向の中央に位置する部位に対して部分的に厚肉に構成してあることを特徴とする電動モータにおけるモータケース・磁石の一体組付体。
【請求項３】
請求項２において、前記厚肉をなす部分が前記磁極の境界位置で最大厚みとなり、該境界位置から周方向に離れるにつれて厚みが漸次減少するものとなしてあることを特徴とする電動モータにおけるモータケース・磁石の一体組付体。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかのモータケース・磁石の一体組付体の製造方法であって
前記モータケースとボンド磁石材との一方を先ず射出成形した後、該一方を成形型に残したまま他方を該成形型を用いて射出成形する２色成形法にて前記モータケースとボンド磁石材とを成形及び一体化した上で、該ボンド磁石材に対して前記着磁を施すことを特徴とするモータケース・磁石の一体組付体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電動モータにおけるモータケース・磁石の一体組付体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車電装用，半導体製造装置用等としてインナロータ型永久磁石サーボモータ（電動モータ）が広く用いられている。
この電動モータでは、図７に示すようにバックヨークとしての働きを有する外ケースとしてのモータケース２００の内面に、周方向に連続したリング状の或いは周方向に分離したセグメント型の磁石（永久磁石）２０２が固着され、そしてその中心部に回転するロータ（図示省略）が配置された構造をなしている。
【０００３】
この種の電動モータ（ＤＣモータ）では、従来、モータケース２００として円筒状の金属ケース、一般的にはＪＩＳ ＳＳ４００，ＳＰＣ等の構造用鋼材が用いられていた。
しかしながら金属製のモータケース２００の場合、これを精度高く加工形成することが難しく、その製造に多くの工数を要してしまう。
【０００４】
詳しくは、従来、金属製のモータケース２００を継目無く加工形成するために、その加工方法として金属材の深絞り加工を行っており、この場合、加工時の亀裂等の発生を防ぐために何段かの加工ステップを経て最終の所望の深さのモータケース２００とする必要があって、その加工に多くの工数を要してしまい、またこれに伴って加工コストも高くなってしまう。
また金属製のモータケース２００の場合、材料コストが高いのに加えて重量が重く、特に自動車用に用いる場合には、部品重量の軽量化が求められる中でこのような要請に応えるのが難しいといった問題がある。
【０００５】
その他に、モータケース２００として金属製のものを用いた場合には、図８（イ）に示すようにモータケース２００の加工形成後において、その内面にリング状又はセグメント型（以下リング状のものを代表として説明する）の磁石材（着磁によって磁石２０２となる）を接着剤２０４（図７参照）を用いて接着固定することが必要で、その際にも以下のような様々な問題を生じていた。
【０００６】
磁石材をモータケース２００に接着する際、ロータに対して磁石材を正確に対応した位置に位置させるべく、これを精度高く位置決めした状態で接着しなければならず、そのために従来にあっては位置決用の治具を用いて磁石材の位置出しを行い、接着固定を行っていた。
【０００７】
また接着に際しては接着剤の塗布処理と、モータケース２００への磁石材の貼り付け、更に加熱や紫外線照射による接着剤の硬化処理を行うことが必要であって、これら作業のために磁石材をモータケース２００に接着固定するために多くの手間と時間とを要していた。
【０００８】
図８（ロ）は従来のモータ製造の際の工程を示したものであるが、同図に示しているように金属製のモータケース２００の製造及び磁石材の接着固定のために鋼材加工，モータケース寸法検査，磁石材の接着貼り合せ，接着剤の硬化，接着位置検査等の多くの工程を必要としていた。
【０００９】
その外、磁石材をモータケース２００に接着する際、接着剤の塗布のばらつきを生じたり、またこれに伴って接着強度のばらつきを生じ、最悪の場合には磁石材とモータケース２００との間で接着剥離を起してしまう。
更に金属製のモータケース２００と磁石材との間での熱膨脹，収縮の差が大きく、このことが接着層に応力集中を生ぜしめて事後的に接着強度に対して悪影響を及ぼしてしまう。
【００１０】
尚、本願発明に対する先行技術として下記特許文献１，特許文献２，特許文献３に記載されたものがある。
特許文献１には、モータケースとその内面の遮断部材とを射出成形で一体に成形する点が開示されているが、この特許文献１に記載のものにおいて、モータケースは単なる樹脂であり、また遮断部材は単なるエラストマーであって、バックヨークとしての働きを有するモータケース及びその内面の磁石（永久磁石）とを対象とする本発明とは事情が異なっている。
【００１１】
また特許文献２には「情報機器用スピンドルモータ」についての発明が示され、そこにおいて流体軸受装置の金属製のハウジングを金属の射出成形にて形成する点が開示されている。
但しこの特許文献２に記載のものは軸受のハウジングに関するものであり、また射出成形の対象としているのはハウジング単独であり、本発明と異なっている。
【００１２】
更に特許文献３には、「電動式スロットルバルブ装置」についての発明が示され、そこにおいて同一材料にて筒状ステータを射出成形にて形成し、その筒状ステータをもってモータケースと磁石材とを兼用させるようになした点が開示されているが、このものはモータケースと磁石材とが同一材料で構成されている点で本発明とは異なったものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特表２００３−５３０８０８号公報
【特許文献２】特開２００５−１４０３３９号公報
【特許文献３】特開２０００−８８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は以上のような事情を背景とし、従来に比べて製造工程数を少なくでき、製造に要する手間と時間とを削減できるとともに、接着剤による磁石材の塗布に起因する上記の問題を解決でき、また製造コストが安価な電動モータ用のモータケース・磁石の一体組付体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
而して請求項１はモータケース・磁石の一体組付体に関するもので、バックヨークとしての働きを有する外ケースとしてのモータケースと、該モータケースの内面に固着される磁石との一体組付体であって、前記モータケースが、軟磁性粉とバインダとしての熱可塑性樹脂とを混合して成る複合材の射出成形体にて構成してあるとともに、永久磁石用の硬磁性粉とバインダとしての熱可塑性樹脂とを混合して成る複合のボンド磁石材の射出成形体が前記モータケースの内面に固着してあり、且つそれらモータケースとボンド磁石材とが射出成形にて一体化してあるとともに、該ボンド磁石材に対して周方向にＮ極とＳ極の各磁極が交互に着磁形成してあることを特徴とする。
【００１６】
請求項２のものは、請求項１において、前記モータケースは、該モータケースの内面側の前記磁石におけるＮ極とＳ極との磁極の境界に位置する部位を中心とした周方向の両側部分が、該磁極の周方向の中央に位置する部位に対して部分的に厚肉に構成してあることを特徴とする。
【００１７】
請求項３のものは、請求項２において、前記厚肉をなす部分が前記磁極の境界位置で最大厚みとなり、該境界位置から周方向に離れるにつれて厚みが漸次減少するものとなしてあることを特徴とする。
【００１８】
請求項４はモータケース・磁石の一体組付体の製造方法に関するもので、前記モータケースとボンド磁石材との一方を先ず射出成形した後、該一方を成形型に残したまま他方を該成形型を用いて射出成形する２色成形法にて前記モータケースとボンド磁石材とを成形及び一体化した上で、該ボンド磁石材に対して前記着磁を施すことを特徴とする。
【発明の作用・効果】
【００１９】
以上のように本発明のモータケース・磁石の一体組付体は、モータケースが軟磁性粉とバインダとしての熱可塑性樹脂とを混合して成る複合材の射出成形体にて構成してあるとともに、磁石材が永久磁石用の硬磁性粉とバインダとしての熱可塑性樹脂とを混合して成る複合材（ボンド磁石材）の射出成形体にて構成してあり、そしてそれらが射出成形にて一体化された上で、ボンド磁石材に対して着磁が施されて成るもので、本発明にあっては、従来のように金属材を用いてモータケースを製造する際の加工の難しさや、加工の工数の多さ或いは高コストといった問題を解消でき、またモータケース製造後において磁石材を接着固定する際の接着剤の塗布処理や硬化処理のための手間の問題、更に接着作業時の位置決めや、接着剤の塗布のばらつき等による接着強度のばらつき，接着剥離の問題を解決でき、モータケース・磁石の一体組付体を少ない工数で安価に製造することができ、またその重量も軽量化することが可能となる。
【００２０】
ところで、請求項１に従ってモータケースを軟磁性粉とバインダとしての熱可塑性樹脂との複合材即ちボンド材で構成した場合、モータケースを軟磁性の金属材料で構成した場合に比べて、当然ながらバックヨークとしてのモータケース内を磁力線が透過し難くなる。
従ってモータケースが全周に亘って肉厚が薄いと、内面側の磁石からの磁力線がモータケースから外部へと漏洩してしまう。
このように磁力線が外部に漏洩してしまうと即ち磁気漏洩が起ると、モータ性能の低下をもたらしてしまう。
【００２１】
この場合、モータケースの肉厚を全周に亘って厚くすれば磁気漏洩を防止でき、モータ性能の低下を防ぐことができるが、一方でこのようにモータケースの肉厚を厚くするとモータケースの重量が増加してしまい、従来の重量の重い金属製のモータケースを磁性粉と熱可塑性樹脂の複合材（ボンド材）で構成したことの効果が減殺されてしまう。
またモータケースの肉厚を全周に亘って厚くすると、材料の使用量も多くなって材料コストを押し上げてしまう。
【００２２】
ここにおいて請求項２は、モータケースにおける内面側の磁石のＮ極とＳ極との磁極の境界に位置する部位を中心とした周方向の両側部分を所定周長に亘って、磁極の周方向の中央に位置する部位に対して部分的に厚肉に構成したものである。
【００２３】
後に明らかにされるように、モータケースの、磁石のＮ極とＳ極との磁極の境界に位置する部分は最も磁力線の密度が高くなる部分即ち磁束が集中する部分であり、そのため同部分が最も磁気飽和し易く、磁気漏洩を起し易い部分となる。
【００２４】
そこでこの請求項２では、最も磁気漏洩を起し易い部分を他部に対して部分的に厚肉としたもので、このようにすることで、モータケースの肉厚を可及的に薄くしながら磁気漏洩を防止し、モータケースに要求される軽量化の要請と、モータの良好な性能の維持との両立を図り得たものである。
【００２５】
この場合において、上記の部分的に厚肉をなす部分は、磁極の境界位置において最大厚みとなり、その境界位置から周方向に離れるにつれて漸次厚みが減少する形状となしておくことができる（請求項３）。
【００２６】
請求項４は、モータケース・磁石の一体組付体の製造方法に関するもので、この製造方法では、モータケースと磁石材との一方を先ず射出成形した後、その一方を成形型に残したまま、同じ成形型を用いて他方を射出成形し（２色成形し）、これによってそれらモータケースと磁石材とを一体化するとともに、その後において磁石材に対して着磁を施すことで、モータケース・磁石の一体組付体を製造するもので、この製造方法によれば、モータケース・磁石の一体組付体を少ない工程数で安価且つ容易に、また精度高く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態であるモータケース・磁石の一体組付体及び電動モータの図である。
【図２】同実施形態の組付体の製造工程図である。
【図３】図１の電動モータの製造工程のフローチャートである。
【図４】本発明の他の実施形態の図である。
【図５】図４の実施形態の利点の説明図である。
【図６】本発明の更に他の実施形態の図である。
【図７】従来のモータケース・磁石組付体の一例を示す図である。
【図８】図７の組付体の製造工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
次に本発明の実施形態を以下に詳しく説明する。
図１において、１０は電動モータ（ＤＣパルスモータ）で、１２はバックヨークとしての働きを有する外ケースとしての有底の円筒状のモータケースで、その内面に、周方向に連続したリング状（円筒状）の磁石（永久磁石）１４が一体に固着されている。
図に示しているようにここでは磁石１４は、図７に示す従来のものと異なって、接着剤２０４を介することなく直接モータケース１２の内面に固着されている。
本実施形態において、これらモータケース１２と磁石１４とは一体の組付体１５を成している。
尚この実施形態では、磁石１４とモータケース１２とがステータを構成している。
【００２９】
１６は中心部に配置された回転するロータで、１８はロータ１６における巻線、２０は回転軸である。
回転軸２０は、軸方向の各端部が軸受部２２，２４にて回転可能に支持されている。
尚、ロータ１６は図４に示しているように中心部から放射状に延びたくし歯２６を有しており、各くし歯２６に巻線１８が巻かれている。
【００３０】
本実施形態において、モータケース１２は軟磁性粉とバインダとしての熱可塑性樹脂とを混合して成る複合材の射出成形体にて構成されている。
軟磁性粉としては鉄粉，ステンレス粉等磁気透過性に優れた各種粉体を用いることができる。
また熱可塑性樹脂としてはポリアミド１２，ポリアミド６，ＰＰＳ，ＰＢＴ，ＥＥＡ，ＥＶＡ，ポリプロピレン，ポリエチレン，ＰＶＣ，ＣＰＶＣ等種々のものを用いることができるが、剛性，耐熱性，耐薬品性に優れたＰＰＳが特に好適である。
【００３１】
軟磁性粉と熱可塑性樹脂との混合比率は様々な比率とすることができるが、好ましくは軟磁性粉の含有比率が５０〜７０体積％となるような比率で混合するのが好適である。
軟磁性粉の含有比率が５０体積％よりも少ないと目的とする磁気特性が十分に得られず、逆に７０体積％を越えると熱可塑性樹脂の混合比率が少なくなって射出成形を良好に行えない。
尚、好適には軟磁性粉は平均粒径で１００〜２００μｍのものを用いる。
【００３２】
この実施形態では、磁石１４もまた射出成形体にて構成されている。
詳しくは、磁石１４は永久磁石用の硬磁性粉とバインダとしての熱可塑性樹脂とを混合して成る複合のボンド磁石材の射出成形体としてモータケース１２と一体に成形してある。
このボンド磁石材の射出成形体にはその後着磁が施され、磁石１４となる。
ここで着磁は、図４に示しているように周方向にＮ極とＳ極とが交互に位置する状態に施される。
【００３３】
この実施形態において、磁石（永久磁石）１４用の硬磁性粉として種々のものを用いることが可能であるが、この実施形態では硬磁性粉として希土類鉄系合金の磁性粉が用いられている。
ここでは希土類鉄系合金としてNd-Fe-BやSm-Fe-N系磁性粉等を好適に用いることができる。
【００３４】
また磁石用の複合材（ボンド磁石材）の熱可塑性樹脂についてもポリアミド１２，ポリアミド６，ＰＰＳ，ＰＢＴ，ＥＶＡ，ポリプロピレン，ポリエチレン，ＰＶＣ，ＣＰＶＣ等種々のものを使用できるが、剛性，耐熱性，耐薬品性に優れたＰＰＳが特に好適である。
【００３５】
またモータケース１２と磁石１４（厳密には着磁前の磁石材）を射出成形にて一体に成形する本実施形態においては、モータケース１２用の複合材と、磁石１４用の複合材とで同一種の熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。具体的には上記のＰＰＳを用いることが好ましい。
【００３６】
尚磁石１４用の複合材（ボンド磁石材）において、磁性粉と熱可塑性樹脂との混合比率は、磁性粉が５０〜７０体積％となるようにそれらの混合比率を定めるのが望ましい。
磁性粉の含有量が５０体積％よりも少ないと目的とする磁気特性が得られず、逆に７０体積％を越えると樹脂の含有率が相対的に低くなって射出成形を良好に行えない。
尚、磁性粉の好適な粒径は平均粒径で１００〜２００μｍである。
【００３７】
図３は本実施形態における電動モータ１０の製造のプロセスを示している。
図に示しているようにこの実施形態では、先ずボンド磁石材を射出成形にて成形する。
具体的には、図２に示す分割型２８Ａ，２８Ｂを有する成形型２８のキャビティ３０に、磁石１４用の複合材（ボンド磁石材）を射出機により射出して磁石成形体１４Ａを成形する（図２（I））。そしてこれに続いてモータケース１２を２色成形法により射出成形する。
【００３８】
詳しくは、分割型２８Ａを共通の型として用い、そしてそこに先に成形した磁石成形体１４Ａを残したまま、分割型２８Ｂと分割型２８Ｃとを取り換えて、そこにキャビティ３２を形成し、そのキャビティ３２に、モータケース１２用の複合材料を射出機により射出してモータケース１２を成形し、同時にモータケース１２と磁石成形体１４Ａとを一体化する（図２（II））。
そしてその後、図３に示しているように磁石成形体１４Ａの位置の検査を経て磁石成形体１４Ａに着磁を施し、磁石１４とする（図２（IV））。
【００３９】
その後磁石１４の磁力検査を経てロータ１６を組み込み、電動モータ１０を構成する。
尚、ここでは先ず磁石成形体１４Ａを成形した後、モータケース１２を成形するようにしているが、これとは逆に先ずモータケース１２を成形し、その後に磁石成形体１４を２色成形にて一体に成形固着するようになしても良い。
【００４０】
以上のような本実施形態のモータケース・磁石の一体組付体１５にあっては、従来のように金属材を用いてモータケース１２を製造する際の加工の難しさや、加工の工数の多さ或いは高コストといった問題を解消でき、またモータケース１２製造後において磁石材を接着固定する際の接着剤の塗布処理や硬化処理のための手間の問題、更に接着作業時の位置決めや、接着剤の塗布のばらつき等による接着強度のばらつき，接着剥離の問題を解決でき、モータケース・磁石の一体組付体１５を少ない工数で安価に製造することができ、またその重量も軽量化することが可能となる。
【００４１】
更に本実施形態の製造方法によれば、モータケース・磁石の一体組付体１５を少ない工程数で安価且つ容易に、また精度高く製造することができる。
【００４２】
図４（イ）は（図４ではロータ１６の巻線１８は省略されている）本発明の他の実施形態を示している。
この実施形態は、モータケース１２の、磁石１４におけるＮ極とＳ極との磁極の境界の位置（図中Ｐ１の位置）に位置する部位を中心として周方向の両側の部分を所定周長（全周の４分の１の周長）に亘って、磁極の周方向の中央の位置（図中Ｐ２の位置）に位置する部位に対して、部分的に厚肉をなす厚肉部３４となした例である。
【００４３】
この例において、厚肉部３４は磁極の境界の位置Ｐ１において最大厚みとなり、その境界の位置Ｐ１から周方向に離れるにつれて厚みが漸次減少する形状をなしている。またこの例では厚肉部３４は外周形状が連続した湾曲形状をなしている。
【００４４】
尚この例において、リング状の磁石１４の内径はφ２８ｍｍ，外径はφ３４ｍｍ，軸方向長が５０ｍｍであり、またモータケース１２は、内径がφ３５ｍｍ，中心Ｏから磁極の中央の位置Ｐ２に位置する部位の外周までの距離が１９ｍｍ，中心Ｏから磁極の境界の位置Ｐ１に位置する部位の外周までの距離が２１ｍｍで、図中ｔ２の肉厚が２ｍｍ，ｔ１の肉厚が４ｍｍである。
厚肉部３４は、最大の肉厚ｔ１の部位から最小の肉厚ｔ２の部位にかけて肉厚が漸次減少している。
尚モータケース１２の軸方向長は７０ｍｍである。
【００４５】
図５に示しているように、磁石１４の磁極の境界の位置Ｐ１に位置する部分は磁束密度が最も高くなる部分であり、同部分は最も磁気飽和し易く、従って磁気漏洩を起し易い部分である。
この実施形態では、最も磁気漏洩を起し易い部分である磁極の境界の位置Ｐ１に位置する部分を中心として周方向両側の部分が部分的に厚肉とされているため、磁束が最も集中する部分において磁気漏洩を生ずるのを効果的に防止することができる。
【００４６】
一方で磁極の中央の位置Ｐ２に位置する部分においてはモータケース１２の肉厚が薄肉とされているため、モータケース１２を全周に亘って厚肉とする場合に比べて、モータケース１２の重量増加を最小限に抑えることができる。
そしてこれにより、モータケース１２に求められる軽量化の要請と、電動モータ１０の良好な性能の維持との両立を図ることができる。
【００４７】
因みに図４（ロ）に、モータケース１２の肉厚を全周に亘って均等な厚みで、詳しくは図４（イ）のＰ２に位置する部分と同じ厚みで構成したものを示している。
図５（ロ）に示しているように、この場合には最も磁束が集中する部分である磁極の境界の位置Ｐ１の部位で磁気飽和してしまって、磁力線が外部へと漏れる磁気漏洩を起してしまう。その結果、モータケース１２における磁束密度が低下し、このことがモータ性能の低下に繋がってしまう。
【００４８】
尚、図４に示した厚肉部３４の形状はあくまで一例であって、厚肉部３４を他の様々な形状で形成することが可能である。
図６はその具体例を示している。
このうち図６（Ａ）の例は、厚肉部３４の形状（断面形状）を、磁極の境界の位置Ｐ１で最も厚肉をなす角形状となした例で、また図６（Ｂ）の例は、厚肉部３４の周方向長を短くした例である。
【００４９】
更に図６（Ｃ）の例は、外形形状が接線方向にストレート形状をなすように厚肉部３４を形成した例である。
また上例ではＮ極とＳ極とが周方向に９０°ごとに位置するように磁石１４を着磁し、これに応じて厚肉部３４を形成した例であるが、図６（Ｄ）に示しているように周方向に４５°間隔でＮ極とＳ極とが切り換るように磁石１４を着磁し、これに応じて磁極の境界の位置の厚肉部を周方向に６個所、部分的に形成しておくといったことも可能である。
その他本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態・態様で構成・実施可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１０  電動モータ
１２  モータケース
１４  磁石
１５  モータケース・磁石一体組付体
２８  成形型
３４  厚肉部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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