(57)【要約】【課題】高い回転性能を長期間に亘って安定的に発揮可能な振動モータを提供する。【解決手段】軸３と、軸３を回転駆動させるモータ部Ｍと、内周に軸受面４ａを有し、軸３を回転自在に支持する焼結軸受４と、軸３に設けられた錘Ｗと、焼結軸受４を内周に圧入固定した筒状のハウジング２とを備え、軸３が錘Ｗの影響を受けて軸受中心に対して偏心回転することにより振動が発生する振動モータ１であって、焼結軸受４は、鉄を主成分とし、銅を１０〜３０質量％含む焼結体からなり、かつ３００ＭＰａ以上の圧環強度を有する。【選択図】図１
2014209023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸と、軸を回転駆動させるモータ部と、内周に軸受面を有し、軸を回転自在に支持する焼結軸受と、軸に設けられた錘と、焼結軸受を内周に圧入固定したハウジングとを備え、錘で軸を軸受中心に対して偏心回転させることにより振動が発生する振動モータであって、
焼結軸受が、鉄を主成分とし、その次に銅を多く含む焼結体からなり、かつ３００ＭＰａ以上の圧環強度を有することを特徴とする振動モータ。
【請求項２】
焼結軸受が、鉄粉に銅粉を部分拡散させてなる部分拡散合金粉と、低融点金属粉と、固体潤滑剤粉とを含む原料粉末を成形し、焼結した焼結体からなる請求項１記載の振動モータ。
【請求項３】
部分拡散合金粉の鉄粉として還元鉄粉が使用された請求項２に記載の振動モータ。
【請求項４】
平均粒径１０６μｍ以下の部分拡散合金粉を使用した請求項２または３に記載の振動モータ。
【請求項５】
低融点金属粉として錫粉、固体潤滑剤粉として黒鉛粉が使用され、
焼結軸受が、Ｃｕを１０〜３０質量％、Ｓｎを０．５〜３．０質量％、Ｃを０．３〜１．５質量％含有し、残部を鉄および不可避的不純物とした焼結体からなる請求項２〜４何れか１項に記載の振動モータ。
【請求項６】
焼結体の鉄組織がフェライト相を主体としている請求項１〜５何れか１項に記載の振動モータ。
【請求項７】
焼結体の鉄組織をフェライト相と、フェライト相の粒界に存在するパーライト相とで構成した請求項１〜６何れか１項に記載の振動モータ。
【請求項８】
焼結体の表層部の気孔率が５〜２０％である請求項１〜７の何れか一項に記載の振動モータ。
【請求項９】
焼結軸受は、焼結体に４０℃の動粘度が１０〜５０ｍｍ2／ｓの潤滑油を含浸させたものである請求項１〜８の何れか一項に記載の振動モータ。
【請求項１０】
焼結軸受をモータ部の軸方向両側に配置した請求項１〜９の何れか一項に記載の振動モータ。
【請求項１１】
モータ部の軸方向両側に配置した焼結軸受のうち、一方側の焼結軸受を錘とモータ部の間に配置し、かつ一方側の焼結軸受の軸方向寸法を、他方側の焼結軸受の軸方向寸法よりも大きくした請求項１０記載の振動モータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動モータに関する。
【背景技術】
【０００２】
振動モータとは、例えば携帯電話等の携帯端末において、電話の着信やメールの受信等を報知するバイブレータとして機能するものであり、例えば錘（偏心錘）が取り付けられた軸をモータ部で回転させることにより、携帯端末全体を振動させ得る構造となっている。このような構造を採用した振動モータとして、軸を焼結軸受（焼結含油軸受）で支持するようにしたものがある（例えば、特許文献１，２）。
【０００３】
図１に、焼結軸受を使用した振動モータの一構成例の要部を模式的に示す。図示例の振動モータ１では、モータ部Ｍの軸方向両側に突出させた軸３の両側を、内周に軸受面４ａを有する円筒状の焼結軸受４（４１，４２）で回転自在に支持している。軸３の一端には錘Ｗが設けられている。錘Ｗ側の焼結軸受４１は錘Ｗとモータ部Ｍの間に配置されており、この焼結軸受４１は、錘Ｗと反対側の焼結軸受４２よりも軸方向寸法（軸受面４ａの面積）が大きくなっている。二つの焼結軸受４（４１，４２）は、何れもハウジング２の内周に固定されている。この振動モータ１において、モータ部Ｍに通電され、軸３が回転すると、錘Ｗの影響を受けて軸３が軸受面４ａの全面に沿って振れ回りながら回転する。すなわち、この振動モータ１において、軸３は、その中心Ｏａを軸受中心（焼結軸受４の中心Ｏｂ）に対してあらゆる方向に偏心させた状態で回転する（図２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７８１００号公報
【特許文献２】特開２００８−９９３５５号公報
【特許文献３】特許第３６１３５６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、いわゆるスマートフォン等への搭載を考慮して、振動モータにはさらなる小型化が要請されている。振動モータを小型化した場合、モータパワーの増大には限界がある。そのような状況下でも所定の振動性能を確保するために、モータを高速回転化（１００００ｒｐｍ以上）し、あるいはアンバランス荷重を増大させることで対処しようとしており、焼結軸受の使用条件は一層過酷化する傾向にある。すなわち、振動モータでは、上述のとおり、軸が焼結軸受の軸受面全面に沿って振れ回ること、またアンバランス荷重により軸受面が軸に頻繁に叩かれる（軸受面に軸が頻繁に衝突する）ことなどから、焼結軸受の使用条件は通常用途の焼結軸受（例えば、スピンドルモータ用の焼結軸受）よりもただでさえ過酷であり、軸受面が摩耗し易い。そのため、所望の振動性能を確保するためにモータを高速回転化等すると、軸受面の摩耗が一層促進されることになり、回転変動が大きくなる。
【０００６】
また、所望の回転性能を発揮可能とするには、焼結軸受単体での軸受面精度のみならず、焼結軸受をハウジングの内周に固定した状態での軸受面精度も重要である。すなわち、焼結軸受の機械的強度（特に圧環強度）が不足していると、例えば焼結軸受をハウジングの内周に圧入を伴って挿入した際に、軸受面がハウジングの内周面形状に倣って変形し易くなる。焼結軸受の軸受面が変形した場合でも、サイジング等の形状修正加工を追加的に施せば軸受面を所定形状・精度に仕上げることができるが、加工工程が追加される分、製造コストが増大する。
【０００７】
また、特に携帯電話等の携帯端末で使用される振動モータには、携帯端末の落下に伴って大きな衝撃値が付加された場合でも、簡単に回転不能とならないような高い耐衝撃性が求められる。
【０００８】
そこで、本発明は、高い回転性能を長期間に亘って安定的に発揮することのできる振動モータを低コストに提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために創案された本発明は、軸と、軸を回転駆動させるモータ部と、内周に軸受面を有し、軸を回転自在に支持する焼結軸受と、軸に設けられた錘と、焼結軸受を内周に圧入固定したハウジングとを備え、錘で軸を軸受中心に対して偏心回転させることにより振動が発生する振動モータであって、焼結軸受が、鉄を主成分とし、その次に銅を多く含む焼結体からなり、かつ３００ＭＰａ以上の圧環強度を有することを特徴とする。
【００１０】
上記のように、本発明に係る振動モータでは、安価でありながら機械的強度に優れる鉄を主成分とし、軸との初期なじみ性等の摺動特性に優れた銅をその次に多く含む焼結体（鉄銅系の焼結体）からなる焼結軸受が使用される。このように、焼結軸受として、比較的安価でありながら、高強度で軸受面の耐摩耗性に優れたものが使用されるので、モータを高速回転化し、あるいはアンバランス荷重を増大させた場合であっても、特段のコスト増を招来することなく高い回転性能を確保することができる。特に、圧環強度が３００ＭＰａ以上の焼結軸受が使用されるので、焼結軸受をハウジング内周に圧入固定した場合でも、圧入に伴って軸受面が変形し、軸受面の真円度や円筒度などが低下するのを可及的に防止することができる。そのため、ハウジング内周に固定された焼結軸受に対し、軸受面を所定形状・精度に仕上げるための加工を追加的に実行する必要がなくなる。逆を言えば、簡便な固定手段である圧入を、ハウジングに対する焼結軸受の固定手段として問題なく採用することができる。また、焼結軸受が３００ＭＰａ以上の圧環強度を有していれば、振動モータを組み込んだ携帯端末が落下等し、振動モータ（焼結軸受）に大きな衝撃値が付加された場合でも、軸受面が変形等するのを可及的に防止することができる。以上から、本発明によれば、高い回転性能を長期間に亘って安定的に発揮することのできる振動モータを低コストに提供することができる。
【００１１】
鉄を主成分とし、その次に銅を多く含む焼結体からなる焼結軸受は、例えば上記特許文献３に記載されているように、鉄粉に対し１０質量％以上３０質量％未満の銅を被覆してなり、粒度を８０メッシュ以下とした銅被覆鉄粉を圧粉・焼結することによって得ることができる。しかしながら、本発明者らが検証したところ、特許文献３に記載の焼結軸受を振動モータに使用した場合には、回転変動が大きくなることが明らかになった。これは、銅被覆鉄粉を圧粉・焼結して得られた焼結軸受では、鉄相（鉄組織）と銅相（銅組織）間のネック強度が低いため、軸受面が早期に摩耗したことに原因の一つがあると考えられる。
【００１２】
そこで、本発明では、焼結軸受として、鉄粉に銅粉を部分拡散させてなる部分拡散合金粉と、低融点金属粉と、固体潤滑剤粉とを含む原料粉末を成形し、焼結した焼結体を使用することとした。
【００１３】
部分拡散合金粉では、銅粉の一部が鉄粉に拡散しているため、銅被覆鉄粉を使用する場合よりも焼結後の鉄組織と銅組織の間で高いネック強度が得られる。また、上記の構成によれば、成形後の焼結により、圧粉体に含まれる低融点金属粉が溶融する。低融点金属は銅に対して高いぬれ性を持つので、液相焼結により、隣り合う部分拡散合金粉の鉄組織と銅組織、あるいは銅組織同士を強固に結合させることができる。また、個々の部分拡散合金粉のうち、鉄粉の表面に銅粉の一部が拡散することでＦｅ−Ｃｕ合金が形成された部分には、溶融した低融点金属が拡散していくため、鉄組織と銅組織間のネック強度が一層高まる。これらのことから、焼結温度を低融点金属粉が溶融する温度（例えば７００〜９００℃）に設定した低温焼結でも軸受面の耐摩耗性に優れ、かつ３００ＭＰａ以上の圧環強度を有する高強度の焼結体（焼結軸受）を確実に得ることが可能となる。そして、軸受面の耐摩耗性が向上すれば、振動モータの回転変動を防止することができる。なお、この場合、原料粉末に含める部分拡散合金粉として、平均粒径５μｍ以上２０μｍ未満の銅粉が鉄粉に部分拡散し、かつ銅を１０〜３０質量％含有するものを使用するのが好ましい。
【００１４】
本発明者らが鋭意検討を重ねた結果、原料粉末中に平均粒径１０６μｍを超える大粒径の部分拡散合金粉が含まれていると、焼結体の内部に粗大気孔が形成され易く、その結果、必要とされる軸受面の耐摩耗性や圧環強度等を確保できない場合があることが判明した。従って、部分拡散合金粉は、平均粒度１４５メッシュ以下（平均粒径１０６μｍ以下）のものを使用するのが好ましい。このような合金粉を使用することで、焼結後の金属組織（多孔質組織）が均一化され、多孔質組織中での粗大気孔の発生が抑制された焼結体を安定的に得ることができる。これにより、軸受面の耐摩耗性や軸受の圧環強度が一層向上した焼結軸受を安定的に得ることが可能となる。
【００１５】
上記の焼結軸受は、低融点金属粉として錫粉、固体潤滑剤粉として黒鉛粉を使用した原料粉末から得ることができる。この場合、焼結軸受は、Ｃｕを１０〜３０質量％、Ｓｎを０．５〜３．０質量％、Ｃを０．３〜１．５質量％含有し、残部を鉄および不可避的不純物とした焼結体で構成することができる。この構成では、ニッケル（Ｎｉ）やモリブデン（Ｍｏ）等の高価な材料を使用していないので、機械的強度および軸受面の耐摩耗性が高められた焼結軸受を低コストに得ることができる。そのため、回転変動が生じ難い高回転性能の振動モータを低コストに提供することができる。
【００１６】
焼結体の鉄組織を、軟質なフェライト相を主体として構成すれば、軸受面の軸に対する攻撃性を弱くすることができるので、軸の摩耗を抑制することが可能となる。フェライト相を主体とした鉄組織は、例えば鉄と炭素（黒鉛）が反応しない９００℃以下の温度で圧粉体を焼結することで得ることができる。
【００１７】
フェライト相を主体とする鉄組織には、その全てをフェライト相とした組織の他、フェライト相の粒界にフェライト相よりも硬質のパーライト相を存在させたような鉄組織も含まれる。このように、フェライト相の粒界にパーライト相を形成することで、鉄組織をフェライト相だけで構成する場合と比べ、軸受面の耐摩耗性を向上させることができる。軸の摩耗抑制と軸受面の耐摩耗性向上とを両立させるには、鉄組織に占めるフェライト相（αＦｅ）およびパーライト相（γＦｅ）の割合を、それぞれ、８０〜９５％および５〜２０％とする（αＦｅ：γＦｅ＝８０〜９５％：５〜２０％）のが好適である。なお、上記の割合は、例えば、焼結体の任意断面におけるフェライト相およびパーライト相それぞれの面積比率で求めることができる。
【００１８】
部分拡散合金粉（Ｆｅ−Ｃｕ部分拡散合金粉）を構成する鉄粉としては、還元鉄粉を使用することができる。鉄粉としては、還元鉄粉以外にも、例えばアトマイズ鉄粉を使用することもできるが、還元鉄粉は内部気孔を有する海綿状（多孔質状）をなすことから、アトマイズ鉄粉に比べて粉末が柔らかく、圧縮成形性に優れる。そのため、低密度でも圧粉体強度を高めることができ、圧粉体の欠けや割れの発生を防止することができる。また、還元鉄粉は、上記のとおり海綿状をなすことから、アトマイズ鉄粉に比べて保油性に優れる利点も有する。
【００１９】
上記構成において、焼結体の表層部の気孔率、特に軸受面を含む表層部の気孔率は５〜２０％とするのが好ましい。なお、ここでいう表層部とは、表面から深さ１００μｍに至るまでの領域である。
【００２０】
焼結軸受は、焼結体の内部気孔に潤滑油を含浸させたいわゆる焼結含油軸受とすることができ、この場合、潤滑油としては、４０℃の動粘度が１０〜５０ｍｍ2／ｓの範囲内にあるものが好ましく使用される。軸受隙間に形成される油膜の剛性を確保しつつ、回転トルクの上昇を抑えるためである。なお、焼結体に含浸させる油としては、４０℃の動粘度が１０〜５０ｍｍ2／ｓの範囲内にある油（潤滑油）を基油とした液状グリースを採用しても良い。
【００２１】
上記構成の振動モータにおいて、焼結軸受はモータ部の軸方向両側に配置することができる。この場合、モータ部の軸方向両側に配置した焼結軸受のうち、一方側の焼結軸受を錘とモータ部の間に配置し、かつこの一方側の焼結軸受の軸方向寸法を、他方側の焼結軸受の軸方向寸法よりも大きくすることができる。このようにすれば、上記一方側の焼結軸受の軸受面面積を大きく設定することができるので、相対的に大きなアンバランス荷重が作用する錘に近接した側において軸支能力を高めることができる。その一方、相対的に小さなアンバランス荷重が作用する上記他方側の焼結軸受では、その軸受面面積を小さく設定することができるので、振動モータ全体としての回転トルクの増大を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上に示すように、本発明によれば、モータを高速回転化し、あるいはアンバランス荷重を増大させた場合であっても、高い回転性能を長期間に亘って安定的に発揮することのできる振動モータを低コストに提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動モータの要部を模式的に示す断面図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ線矢視拡大断面図であり、軸が回転する様子を模式的に示す図である。
【図３】図２中のＸ部の顕微鏡写真である。
【図４】部分拡散合金粉を模式的に示す図である。
【図５ａ】成形工程を示す概略断面図である。
【図５ｂ】成形工程を示す概略断面図である。
【図６】圧粉体の一部を概念的に示す図である。
【図７】焼結体の金属組織を模式的に示す図である。
【図８】従来技術に係る焼結軸受の軸受面付近の顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２５】
本発明の一実施形態に係る振動モータを、図１を援用して説明する。図示例の振動モータ１は、軸３と、図示しないロータマグネットおよびステータコイル等を有し、軸３を１００００ｒｐｍ以上の回転数で回転駆動させ得るモータ部Ｍと、モータ部Ｍの軸方向両側に配置され、内周に軸受面４ａを有するリング状の焼結軸受４（４１，４２）と、金属又は樹脂材料で略円筒状に形成され、内周にモータ部Ｍおよび焼結軸受４（４１，４２）を保持した円筒状のハウジング２とを備える。軸３は、ステンレス鋼等の金属材料で形成され、ここでは直径２ｍｍ以下（好ましくは１．０ｍｍ以下）のものが使用される。軸３の一端には錘Ｗが一体又は別体に設けられており、本実施形態の錘Ｗは、その中心を軸３の中心に対して偏心させるようにして軸３の一端に取り付け固定されている。また、焼結軸受４（４１，４２）は、ハウジング２の内周に圧入固定されている。軸３の外周面３ａと焼結軸受４の軸受面４ａとの間に形成される隙間（軸受隙間）の隙間幅は、例えば片側（半径値）で４μｍ程度に設定されている。焼結軸受４の内部気孔には、４０℃の動粘度が１０〜５０ｍｍ2／ｓの範囲内にある潤滑油が含浸されている。焼結軸受４の内部気孔には、上記の潤滑油に替えて、４０℃の動粘度が１０〜５０ｍｍ2／ｓの範囲内にある油（潤滑油）を基油としたグリースを含浸させても良い。
【００２６】
以上の構成を有する振動モータ１において、モータ部Ｍに通電され、軸３が回転駆動されると、焼結軸受４の内部気孔に保持された潤滑油が温度上昇に伴って軸受面４ａに滲み出す。この滲み出した潤滑油によって、対向する軸３の外周面３ａと焼結軸受４の軸受面４ａとの間の軸受隙間に油膜が形成され、軸３が焼結軸受４によって回転自在に支持される。なお、軸３は、その一端に偏心固定された錘Ｗの影響を受けることにより、軸受面４ａの全面に沿って振れ回りながら回転する。すなわち、軸３は、図２に示すように、その中心Ｏａを焼結軸受４（４１，４２）の中心Ｏｂに対してあらゆる方向に偏心させた状態で回転する。これに伴い、モータ部Ｍに振動が生じ、この振動がモータ部Ｍを内周に保持したハウジング２（モータの躯体）に伝わることにより、振動モータ１が全体として振動する。
【００２７】
本実施形態では、二つの焼結軸受４１，４２の軸方向寸法（軸受面４ａの面積）および径方向の厚さを相互に異ならせている。具体的には、錘Ｗに近い側の焼結軸受４１（錘Ｗとモータ部Ｍの間に配置された焼結軸受４１）の軸受面４ａの面積を、錘Ｗから遠い側の焼結軸受４２の軸受面４ａの面積よりも大きく設定している。これは、錘Ｗに近い側では、錘Ｗから遠い側よりも大きなアンバランス荷重が軸３に作用するため、軸受面４ａの面積拡大を通じて軸３の支持能力向上を図る一方、錘Ｗから遠い側では、錘Ｗに近い側ほどの支持能力を必要としないため、軸受面４ａの面積を小さくして低トルク化を図るためである。なお、同一の焼結軸受４をモータ部Ｍの軸方向両側に配置し、これら２つの焼結軸受４で軸３を回転自在に支持するようにしても構わない。
【００２８】
図示は省略しているが、焼結軸受４の内部気孔に含浸させた潤滑油がハウジング２の外部に漏れ出し、あるいは飛散するのを防止するため、振動モータ１にはハウジング２の開口部をシールするシール部材を設けても良い。
【００２９】
以上で説明した焼結軸受４は、鉄を主成分とし、その次に銅を多く含む（Ｃｕ：１０〜３０質量％）鉄銅系の焼結体からなり、かつ３００ＭＰａ以上の圧環強度を有する。このような焼結軸受４（焼結体）は、主に（Ａ）原料粉末生成工程、（Ｂ）成形工程、および（Ｃ）焼結工程、を順に経て製造される。以下、上記（Ａ）〜（Ｃ）の各工程について詳細に説明する。なお、二つの焼結軸受４（４１，４２）は、軸受面４ａの面積が相互に異なるだけで、その他の構造は実質的に同一であり、同じ製造工程を経て製造される。
【００３０】
（Ａ）原料粉末混合工程
この工程では、後述する複数種の粉末を混合することにより、焼結軸受４の作製用材料である原料粉末を均一化する。本実施形態で使用する原料粉末は、部分拡散合金粉を主原料とし、これに低融点金属粉および固体潤滑剤粉を配合した混合粉末である。この原料粉末には、必要に応じて各種成形潤滑剤（例えば、離型性向上のための潤滑剤）を添加しても良い。以下、上記の各粉末について詳細に述べる。
【００３１】
［部分拡散合金粉］
図４に示すように、部分拡散合金粉１１としては、鉄粉１２の表面に銅粉１３を部分拡散させたＦｅ−Ｃｕ部分拡散合金粉が使用され、本実施形態では、鉄粉１２の表面に、鉄粉１２よりも平均粒径が小さい多数の銅粉１３を部分拡散させたＦｅ−Ｃｕ部分拡散合金粉が使用される。この部分拡散合金粉１１の拡散部分はＦｅ−Ｃｕ合金を形成しており、図４中の部分拡大図に示すように、合金部分は鉄原子１２ａと銅原子１３ａとが相互に結合し、配列した結晶構造を有する。部分拡散合金粉１１は、１４５メッシュの篩の網目は通過可能な粒子、すなわち平均粒度１４５メッシュ以下（平均粒径１０６μｍ以下）の粒子のみが使用される。
【００３２】
なお、粉末はその粒径が小さくなるほど見掛密度が下がり、浮遊し易くなる。そのため、原料粉末中に小粒径の部分拡散合金粉１１が多く含まれていると、後述する成形工程において成形金型（キャビティ）に対する原料粉末の充填性が低下し、所定形状・密度の圧粉体を安定的に得ることが難しくなる。具体的には、粒径４５μｍ以下の粒子を２５質量％以上含んだ部分拡散合金粉１１を使用した場合に、上記の問題が生じ易くなることを本発明者らは見出した。従って、部分拡散合金粉１１としては、平均粒度１４５メッシュ以下（平均粒径１０６μｍ以下）で、かつ平均粒度３５０メッシュ（平均粒径４５μｍ）以下の粒子を２５質量％以上含まないものを選択使用するのが望ましい。平均粒径は、粒子群にレーザ光を照射し、そこから発せられる回析・散乱光の強度分布パターンから計算によって粒度分布、さらには平均粒径を求めるレーザ回析散乱法（例えば株式会社島津製作所製のＳＡＬＤ３１０００を用いる）により測定することができる（以下に述べる粉末の平均粒径も同様の方法で測定することができる）。
【００３３】
上記の部分拡散合金粉１１を構成する鉄粉１２としては、還元鉄粉、アトマイズ鉄粉等、公知の鉄粉を使用することができるが、本実施形態では還元鉄粉を使用する。還元鉄粉は、球形に近似した不規則形状で、かつ内部気孔を有する海綿状（多孔質状）であるから、海綿鉄粉とも称される。使用する鉄粉１２は、平均粒径２０μｍ〜１０６μｍのものが好ましく、平均粒径３８μｍ〜７５μｍのものが一層好ましい。
【００３４】
また、部分拡散合金粉１１を構成する銅粉１３としては、汎用されている不規則形状や樹枝状の銅粉が広く使用可能であり、例えば、電解銅粉、アトマイズ銅粉等が用いられる。本実施形態では、表面に多数の凹凸を有すると共に、粒子全体として球形に近似した不規則形状をなし、成形性に優れたアトマイズ銅粉を使用している。銅粉１３としては、鉄粉１２よりも小粒径のものが使用され、具体的には平均粒径５μｍ以上２０μｍ以下（好ましくは２０μｍ未満）のものが使用される。なお、個々の部分拡散合金粉１１におけるＣｕの割合は１０〜３０質量％（好ましくは２２〜２６質量％）であり、後述する焼結工程で得られる焼結体４”における銅の含有量（厳密には、焼結体４”がＳｎやＣを含まないとした場合における銅の含有量）と同じである。つまり、本実施形態において、原料粉末には単体の銅粉や鉄粉を配合しない。原料粉末には、単体の銅粉や鉄粉を配合しても構わないが、単体の銅粉を配合すると、軸受面４ａの耐摩耗性向上（軸受面４ａの高強度化）を図ることが難しくなる。そのため、例えば軸３が回転するのに伴って軸受面４ａに軸３が衝突した際などに、軸受面４ａに圧痕（凹み）が形成され易くなる。また、単体の鉄粉を配合すると、所望の圧環強度を有する焼結体４”（焼結軸受４）を得ることが難しくなる。従って、原料粉末には、単体の銅粉や鉄粉を配合しないのが好ましい。
【００３５】
［低融点金属粉］
低融点金属粉としては、融点が７００℃以下の金属粉、例えば錫、亜鉛、リン等の粉末が使用される。本実施形態では、これらの中でも銅と鉄に拡散し易く（相性が良く）、単粉で使用できる錫粉１４（図６参照）、特にアトマイズ錫粉を使用する。錫粉（アトマイズ錫粉）１４としては、平均粒径５〜６３μｍのものが好ましく使用され、平均粒径２０〜４５μｍのものが一層好ましく使用される。
【００３６】
［固体潤滑剤］
固体潤滑剤としては、黒鉛、二硫化モリブデン等の粉末を一種又は二種以上使用することができる。本実施形態では、コストを考えて黒鉛粉、特に鱗片状黒鉛粉を使用する。
【００３７】
（Ｂ）成形工程
成形工程では、図５（ａ）（ｂ）に示すような成形金型２０を使用して上記の原料粉末１０を圧縮することにより、図１等に示す焼結軸受４に近似した形状（略完成品形状）の圧粉体４’を得る。成形金型２０は、主要な構成として、同軸配置されたコア２１、上下パンチ２２，２３およびダイ２４を有する。成形金型２０は、例えばカム式成形プレス機のダイセットにセットされる。
【００３８】
上記構成の成形金型２０において、コア２１、下パンチ２３およびダイ２４で画成されるキャビティ２５内に原料粉末１０を充填してから、上パンチ２２を下パンチ２３に対して相対的に接近移動させ、原料粉末１０を適当な加圧力（成形すべき圧粉体の形状や大きさに応じて設定される）で圧縮すると、圧粉体４’が成形される。そして、上パンチ２２を上昇移動させると共に下パンチ２３を上昇移動させ、圧粉体４’をキャビティ２５外に抜き出す。図６に模式的に示すように、圧粉体４’では、部分拡散合金粉１１、錫粉１４および黒鉛粉（図示せず）が均一に分散している。本実施形態で使用している部分拡散合金粉１１は、鉄粉１２として還元鉄粉を使用しているため、アトマイズ鉄粉を使用した部分拡散合金粉に比べて粉末が柔らかく、圧縮成形性に優れる。そのため、低密度でも圧粉体４’の強度を高めることができ、圧粉体４’の欠けや割れの発生を防止することができる。
【００３９】
（Ｃ）焼結工程
焼結工程では、圧粉体４’を焼結し、焼結体を得る。焼結条件は、黒鉛（黒鉛粉）に含まれる炭素が鉄と反応しない（炭素の拡散が生じない）条件とする。鉄−炭素の平衡状態では、７２３℃に変態点があり、これを超えると鉄と炭素の反応が開始されて鉄組織中にパーライト相（γＦｅ）が生成されるが、焼結では９００℃を超えてから炭素（黒鉛）と鉄の反応が始まり、パーライト相（γＦｅ）が生成される。パーライト相（γＦｅ）は高硬度（ＨＶ３００以上）で相手材に対する攻撃性が強いため、焼結軸受４の鉄組織中に過剰にパーライト相（γＦｅ）が存在すると、軸３の摩耗を進行させるおそれがある。また、一般的な焼結軸受の製造工程では、ブタン、プロパン等の液化石油ガスと空気を混合してＮｉ触媒で熱分解させた吸熱型ガス（ＲＸガス）の雰囲気下で圧粉体を加熱・焼結させる場合が多い。しかしながら、吸熱型ガスでは炭素が拡散して圧粉体の表面を硬化させるおそれがあり、上記同様の問題が生じ易くなる。
【００４０】
以上の観点から、圧粉体４’は９００℃以下、具体的には８００℃（好ましくは８２０℃）以上８８０℃以下で加熱する（低温焼結）。また、焼結雰囲気は、炭素を含有しないガス雰囲気（水素ガス、窒素ガス、アルゴンガス等）あるいは真空とする。このような焼結条件であれば、原料粉末で炭素と鉄の反応が生じず、従って、焼結後の鉄組織は全て軟質のフェライト相（ＨＶ２００以下）となる。原料粉末に流体潤滑材等の各種成形潤滑剤を含めていた場合、成形潤滑剤は焼結に伴って揮散する。
【００４１】
鉄組織は、その全てをフェライト相（αＦｅ）で形成する他、図７に示すように、フェライト相αＦｅとパーライト相γＦｅの二相組織にすることもできる。これにより、フェライト相αＦｅよりも硬質のパーライト相γＦｅが軸受面４ａの耐摩耗性向上に寄与し、高面圧下での軸受面４ａの摩耗を抑制して軸受寿命を向上させることができる。但し、パーライト相γＦｅの存在割合が過剰となり、フェライト相αＦｅと同等の割合になると、パーライトによる軸３に対する攻撃性が増して軸３が摩耗しやすくなる。これを防止するため、図７に示すように、パーライト相γＦｅはフェライト相αＦｅの粒界に存在（点在）する程度に抑える。ここでいう「粒界」は、粉末粒子間に形成される粒界の他、粉末粒子中に形成される結晶粒界の双方を意味する。鉄組織をフェライト相αＦｅとパーライト相γＦｅの二相組織で形成する場合、鉄組織に占めるフェライト相αＦｅおよびパーライト相γＦｅの割合は、焼結体の任意断面における面積比で、それぞれ、８０〜９５％および５〜２０％（αＦｅ：γＦｅ＝８０〜９５％：５〜２０％）程度とするのが望ましい。これにより、軸３の摩耗抑制と軸受面の耐摩耗性向上とを両立させることができる。
【００４２】
パーライト相γＦｅの析出量は、主に焼結温度と雰囲気ガスに依存する。従って、上記のようにパーライト相γＦｅをフェライト相αＦｅの粒界に存在させるためには、焼結温度を８２０℃〜９００℃程度に上げ、かつ炉内雰囲気として炭素を含むガス、例えば天然ガスや吸熱型ガス（ＲＸガス）を用いて焼結する。これにより、焼結時にはガスに含まれる炭素が鉄に拡散し、パーライト相γＦｅを形成することができる。なお、上記のとおり、９００℃を超える温度で圧粉体４’を焼結すると、黒鉛（炭素）が鉄と反応してパーライト相γＦｅが形成されるので、圧粉体４’は９００℃以下で焼結するのが好ましい。
【００４３】
焼結後、焼結体４”にサイジングを施し、焼結体４”を仕上がり形状・寸法に仕上げた後、この焼結体４”の内部気孔に真空含浸等の手法で潤滑油を含浸させると、図１に示す焼結軸受４が完成する。焼結体４”の内部気孔に含浸させる潤滑油は、上述のとおり低粘度のもの、具体的には４０℃の動粘度が１０〜５０ｍｍ2／ｓの潤滑油（例えば合成炭化水素系潤滑油）が使用される。軸受隙間に形成される油膜の剛性を確保しつつ、回転トルクの上昇を抑えるためである。なお、焼結体４”の内部気孔には、上記の潤滑油に替えて、４０℃の動粘度が１０〜５０ｍｍ2／ｓの潤滑油を基油としたグリースを含浸させても良い。また、サイジングは必要に応じて施せば足り、必ずしも施す必要はない。
【００４４】
以上のようにして得られた焼結体４”（焼結軸受４）は、Ｃｕを１０〜３０質量％（好ましくは２２〜２６質量％）、Ｓｎを０．５〜３．０質量％（好ましくは１．０〜３．０質量％）、Ｃを０．３〜１．５質量％（好ましくは０．５〜１．０質量％）含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる。そして、圧粉体４’の焼結温度を銅の融点（１０８３℃）よりも遥かに低温の９００℃以下とした上記の焼結条件であれば、圧粉体４’に含まれる（部分拡散合金粉１１を構成する）銅粉１３は溶融せず、従って、焼結に伴って銅が鉄（鉄組織）中に拡散しない。そのため、焼結体４”の表面（軸受面４ａ）には青銅相を含む適量の銅組織が形成されている。また、軸受面４ａには遊離黒鉛も露出している。そのため、軸３との初期なじみ性が良好で、軸受面４ａの摩擦係数も小さいものとなる。原料粉末に占める錫粉の配合割合を増やせば焼結体４”の機械的強度が高まるが、Ｓｎの量が過剰となると粗大気孔が増えるため、上記の配合割合（Ｃｕの配合割合に対して１０％程度の配合割合）としている。
【００４５】
焼結体４”には、鉄を主成分とする鉄組織および銅を主成分とする銅組織が形成される。本実施形態では、原料粉末に鉄粉単体や銅粉単体が添加されておらず、添加されているにしても微量であるので、焼結体４”の全ての鉄組織および銅組織が部分拡散合金粉１１を主体として形成される。部分拡散合金粉では、銅粉の一部が鉄粉に拡散しているため、焼結後の鉄組織と銅組織の間で高いネック強度を得ることができる。また、焼結時には、圧粉体４’中の錫粉１４が溶融し、部分拡散合金粉１１に含まれる銅粉１３の表面を濡らす。これに伴い、錫（Ｓｎ）と銅（Ｃｕ）との間で液相焼結が進行し、図７に示すように、隣り合う部分拡散合金粉１１の鉄組織と銅組織、あるいは銅組織同士を結合する青銅相（Ｃｕ−Ｓｎ）１６が形成される。また、個々の部分拡散合金粉１１のうち、鉄粉１２の表面に銅粉１３の一部が拡散してＦｅ−Ｃｕ合金が形成された部分には、溶融したＳｎが拡散してＦｅ−Ｃｕ−Ｓｎ合金（合金相）１７が形成されるため、焼結体４”を構成する鉄組織と銅組織間のネック強度が一層高くなる。そのため、上述したような低温条件での焼結でも高い圧環強度、具体的には３００ＭＰａ以上の圧環強度を得ることができる。また、軸受面４ａを硬くして軸受面４ａの耐摩耗性を向上させることもできる。なお、図７においては、フェライト相αＦｅやパーライト相γＦｅなどを色の濃淡で表現している。具体的には、フェライト相αＦｅ→青銅相１６→Ｆｅ−Ｃｕ―Ｓｎ合金１７→パーライト相γＦｅの順に色を濃くしている。
【００４６】
また、部分拡散合金粉１１として、平均粒度１４５メッシュ以下（平均粒径１０６μｍ以下）の粉末を使用しているので、焼結体４”の組織を均一化して粗大気孔の生成を防止することができる。そのため、焼結体４”を高密度化して圧環強度や軸受面４ａの耐摩耗性をさらに高めることができる。
【００４７】
以上に示すように、本実施形態の焼結体４”は３００ＭＰａ以上の圧環強度を有しており、この圧環強度の値は、既存の銅鉄系焼結体のそれに比べて２倍以上の値である。また、本実施形態の焼結体４”の密度は６．８±０．３ｇ／ｃｍ3となり、既存の銅鉄系焼結体の密度（６．６ｇ／ｃｍ3程度）よりも高密度となる。既存の銅鉄系焼結体でも圧粉体の成形工程で高圧縮することで高密度化することは可能であるが、このようにすると、内部の流体潤滑剤が焼結時に燃焼できずにガス化するため、表層部の気孔が粗大化してしまう。本発明では圧粉体の成形時に高圧縮する必要はなく、そのような不具合を防止することができる。
【００４８】
このように焼結体４”を高密度化させる一方で、含油率を１５ｖｏｌ％以上にすることができ、既存の銅鉄系焼結軸受と同程度の含油率を確保できる。これは、主に部分拡散合金粉１１を構成する鉄粉１２として、海綿状をなし、保油性に優れた還元鉄粉を使用していることに由来する。この場合、焼結体４”に含浸させた潤滑油は、焼結組織の粒子間に形成された気孔だけでなく、還元鉄粉が有する気孔にも保持される。
【００４９】
粗大気孔は特に焼結体４”の表層部（焼結体表面から深さ１００μｍに至るまでの領域）で生じやすいが、以上のようにして得られた焼結体４”であれば、上記のように表層部における粗大気孔の発生を防止して表層部の高密度化を図ることができる。具体的には、表層部の気孔率を、５〜２０％にすることができる。この気孔率は、例えば焼結体４”の任意断面における気孔部の面積比率を画像解析することで求めることができる。
【００５０】
このように表層部が高密度化されることで軸受面４ａの表面開孔率も小さくなる。具体的には、軸受面４ａの表面開孔率を５％以上２０％以下の範囲内に設定することができる。なお、表面開孔率が５％を下回ると、軸受隙間に必要十分量の潤滑油を滲み出させることが難しくなり、焼結軸受としてのメリットを得ることができない。
【００５１】
また、この焼結体４”を得るための原料粉末として、鉄粉１２の表面に銅粉１３を部分拡散させた部分拡散合金粉１１を主原料としたものを使用しているため、既存の鉄銅系焼結軸受で問題となる銅の偏析を防止することができる。また、この焼結体４”であれば、ＮｉやＭｏ等の高価な金属粉末を使用することなく機械的強度を向上させることができるので、焼結軸受４の低コスト化も達成される。
【００５２】
以上で説明したように、本発明に係る振動モータ１で使用する焼結軸受４は高い圧環強度（３００ＭＰａ以上の圧環強度）を有するため、図１に示すようにハウジング２の内周に圧入固定した場合でも、軸受面４ａがハウジング２の内周面形状に倣って変形することがなく、固定後も軸受面４ａの真円度や円筒度等を安定的に維持することができる。そのため、ハウジング２の内周に焼結軸受４を圧入固定した後、軸受面４ａを適正形状・精度に仕上げるためにサイジング等の形状修正加工を追加的に実行することなく、所望の真円度（例えば３μｍ以下の真円度）を得ることができる。また、焼結軸受４が３００ＭＰａ以上の圧環強度を有していれば、焼結軸受４を組み込んだ振動モータ１（ひいては振動モータ１を備えた携帯端末等）が落下等することにより軸受面４ａに大きな衝撃値が付加された場合でも、軸受面４ａの変形を可及的に防止することができる。
【００５３】
また、以上で述べたように、（１）焼結軸受４を構成する焼結体４”が鉄を主成分とし、しかもその多孔質組織における鉄組織と銅組織間のネック強度、および銅組織同士のネック強度が高いために軸受面４ａが高硬度化されていること、（２）焼結軸受４は、粗大気孔が少ない均一で緻密な多孔質組織を有すること、（３）軸受面４ａに銅組織（青銅相）や遊離黒鉛が露出していること、などの種々の要因により、軸受面４ａは高い耐摩耗性を有する。そのため、軸受面４ａの全面に沿って軸３が振れ回り、あるいは軸３が軸受面４ａに頻繁に衝突したとしても、軸受面４ａの摩耗や損傷が抑えられる。従って、本発明によれば、高い回転性能を長期間に亘って発揮することのできる振動モータ１を低コストに提供することができる。
【００５４】
ここで、参考までに、特許文献１に記載の技術手段に係る焼結軸受（以下、「銅被覆鉄粉軸受」という）の表層部の顕微鏡写真を図８に示す。図８と、本実施形態に係る振動モータ１で使用している焼結軸受４の表層部の顕微鏡写真（図３参照）とを比較すると、本実施形態に係る焼結軸受４は、銅被覆鉄粉軸受に比べて表層部の多孔質組織が緻密であることが理解される。実際、本実施形態に係る焼結軸受４の表層部の気孔率は１３．６％だったのに対し、銅被覆鉄粉軸受の表層部の気孔率は２５．５％程度であった。このような差を生じた要因として、銅被覆鉄粉では鉄粉に銅膜が密着しているにすぎず、鉄組織と銅組織の間のネック強度が不足していることが挙げられる。
【００５５】
以上、本発明の一実施形態に係る振動モータ１について説明を行ったが、本発明の実施の形態は上述のものに限られない。
【００５６】
例えば、焼結軸受４の鉄組織や銅組織の全てを部分拡散合金粉だけで形成する場合を説明したが、原料粉末に単体鉄粉および単体銅粉のうちどちらか一方または双方を添加し、鉄組織や銅組織の一部を単体鉄粉や単体銅粉で形成することもできる。この場合、最低限の耐摩耗性、強度、および摺動特性を確保するため、原料粉末における部分拡散合金粉の割合は５０質量％以上にするのが好ましい。また、この場合、原料粉末中の固体潤滑剤粉の配合割合は０．３〜１．５質量％が適量である。さらに原料粉末における低融点金属粉の配合割合は０．５〜５．０質量％とする。この配合割合は原料粉末中における銅粉の総量（部分拡散合金粉中の銅粉と別途添加された単体銅粉の和）の１０質量％程度に設定するのが好ましい。原料粉末の残部が単体鉄粉もしくは単体銅粉（あるいは双方の単体粉）、および不可避的不純物で形成されることになる。
【００５７】
かかる構成では、単体鉄粉や単体銅粉の配合量を変更することにより、部分拡散合金粉を使用することで得られる耐摩耗性、高強度、および良好な摺動特性を維持しつつ、軸受特性を調整することが可能となる。例えば単体鉄粉を添加すれば、部分拡散合金粉の使用量減による低コスト化を図りつつ軸受の耐摩耗性を高めることができ、単体銅粉を添加すれば摺動特性をさらに改善することができる。そのため、各種用途に適合した焼結軸受の開発コストを低廉化することができ、焼結軸受の多品種少量生産にも対応可能となる。
【００５８】
また、圧粉体４’を圧縮成形する際には、成形金型２０および原料粉末１０の少なくとも一方を加熱した状態で圧粉体４’を圧縮成形する、いわゆる温間成形法や、成形金型２０の成形面（キャビティ２５の画成面）に潤滑剤を塗布した状態で圧粉体４’を圧縮成形する金型潤滑成形法を採用しても良い。このような方法を採用すれば、圧粉体４’を一層精度良く成形することができる。
【００５９】
さらに、軸受隙間を介して対向する焼結軸受４の軸受面４ａあるいは軸３の外周面３ａには、動圧溝等の動圧発生部を設けることもできる。このようにすれば、軸受隙間に形成される油膜の剛性を高めることができるので回転精度を一層高めることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１      振動モータ
２      ハウジング
３      軸
４      焼結軸受
４’    圧粉体
４”    焼結体
４ａ    軸受面
１０    原料粉末
１１    部分拡散合金粉
１２    鉄粉
１３    銅粉
１４    錫粉（低融点金属粉）
１６    青銅相
１７    Ｆｅ−Ｃｕ−Ｓｎ合金
２０    成形金型
αＦｅ    フェライト相
γＦｅ    パーライト相
Ｍ      モータ部
Ｗ      錘
【図１】
2014209023.tif 000003
【図２】
2014209023.tif 000004
【図３】
2014209023.tif 000005
【図４】
2014209023.tif 000006
【図５ａ】
2014209023.tif 000007
【図５ｂ】
2014209023.tif 000008
【図６】
2014209023.tif 000009
【図７】
2014209023.tif 000010
【図８】
2014209023.tif 000011