(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
肉厚０．２ｍｍ以下の絶縁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直径０．１５ｍｍ以下で被覆材の耐熱温度が１５０℃以下の巻線を直巻きしたステーターが、使用する射出成形機の基準とする充填ピーク圧を基準とし、この値の２０〜６０％の低圧で、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、射出成形により成形温度３００℃以上の熱可塑性樹脂で封止密封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】
鉄心を金型内にインサートし、鉄心表面を被覆するように熱硬化性の絶縁性合成樹脂製のインシュレーターを鉄心に肉厚０．２ｍｍ以下となるようにアンダーモールドして被覆した後、直径０．１５ｍｍ以下で被覆材の耐熱温度が１５０℃以下の巻線を直巻きしてステーターとし、次に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、射出成形により成形温度３００℃以上の熱可塑性樹脂を前記ステーターにオーバーモールドして封止密封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】
オーバーモールド時の射出圧力は、使用する射出成形機の基準とする充填ピーク圧に対し、成形時の充填ピーク圧をその基準とする充填ピーク圧の２０％〜６０％の圧力で行うようにした請求項２記載の記載の小型モータ用封止型ステーターの製造方法。
【請求項４】
肉厚０．２ｍｍ以下の絶縁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直径０．１５ｍｍ以下で被覆材の耐熱温度が１５０℃以下の巻線を直巻きしたローターが、使用する射出成形機の基準とする充填ピーク圧を基準とし、この値の２０〜６０％の低圧で、ロ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、射出成形により成形温度３００℃以上の熱可塑性樹脂で封止密封してあることを特徴とする小型モータ用封止型ローター。
【請求項５】
鉄心を金型内にインサートし、鉄心表面を被覆するように熱硬化性の絶縁性合成樹脂製のインシュレーターを鉄心に肉厚０．２ｍｍ以下となるようにアンダーモールドして被覆した後、直径０．１５ｍｍ以下で被覆材の耐熱温度が１５０℃以下の巻線を直巻きしてローターとし、次にこのロ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、射出成形により成形温度３００℃以上の熱可塑性樹脂を前記ローターにオーバーモールドして封止密封するようにしたことを特徴とする小型モータ用封止型ローターの製造方法。
【請求項６】
オーバーモールド時の射出圧力は、使用する射出成形機の基準とする充填ピーク圧に対し、成形時の充填ピーク圧をその基準とする充填ピーク圧の２０％〜６０％の圧力で行うようにした請求項５記載の小型モータ用封止型ローターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、モーターの電機子や界磁、変圧器、電磁石、リアクトル等の鉄心に関するものである。そして、特にスピンドルモータ等の薄肉成形モータの電機子鉄心に適するものである。
【０００２】
また、前記鉄心を利用したステーターやローターや、あるいは他の形式のステーターやローターを射出成形によりオーバーモールドして被覆して巻線を封止型としたものであり、特にハードディスク装置等クリーンな環境が要求される小型精密モータに適するものである。
【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、それにつれて電機子鉄心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。更に、家電用モータでは難燃性樹脂で封止することにより、モータからの火災発生を防止することができＰＬ法上も有効な手段となる。
【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、従来電機子鉄心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▲１▼積層の厚みで分類するか又は▲２▼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▲１▼積層厚分類方式、▲２▼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、予め合成樹脂で成形したインシュレーターを積層鉄心に取りつけるようにしたものもあるが、通常の薄肉成形品のインシュレーターでは肉厚０．２ｍｍ位が限界であり、またインシュレーターが変形したり脱落したりしないようにするためには、接着方法やインシュレーターに特殊な工夫等を必要とし、作業的にも熟練を必要とし、また肉厚０．２ｍｍ以下の合成樹脂製品は剛性が不足し、変形が多く鉄心との勘合組立が不可能であった。よって、成形品ではインシュレーターの肉厚を０．２ｍｍ以下にはできない。
【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と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完全に封止密封し、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】
封止密封するということは、成形された樹脂に、気泡やピンホールやウエルド（樹脂の流れが一度分かれて再び合流するところに発生する隙間）が一切存在せず、完全な気密が保たれるということである。通常の成形処理ではこのような完璧に隙間なく充填することは不可能である。封止特性を達成するためには樹脂材料や樹脂の流れや射出圧力に格別の配慮を必要とする。
【００１４】
ハードディスク装置で使用するモータの巻線は直径０．１２ｍｍ位であり、被覆材の厚さを含めても直径０．１５ｍｍ位の細いものである。そして、被覆材の耐熱温度は１５０℃位である。すなわち、モータを小型化するために巻線は細く且つ被覆材の厚さは薄いものとなっており、熱や圧力による損傷を受けやすい材料が使用されている。なお、従来のインサーター方式のようにコイルを成形後に鉄心を納める方式の場合は、コイル自体でその形を保持する必要からこのような細い巻線は使用できず、またコイルを成形後に巻線に納めるために緩くしておく必要があるので、同じ出力を得ようとすると直巻きのものと比べてインサーター方式のものは大型なものとなってしまう。
【００１５】
そして、従来からもこのような目的のために封止が行われているが、従来の封止は熱硬化性樹脂を使用したバルクモールディングコンパウンド（ＢＭＣ）法によって行われている。ＢＭＣ法によると、低温低圧で行われるので、生産性が低く、また成形温度は１２０℃位でそれほど高温ではないが、巻線が長時間この温度にさらされることにより、結果として巻線の被覆材が剥れたりする損傷を受ける結果となっている。
【００１６】
そこで、生産性を上げるためには、熱可塑性樹脂を使用して射出成形法により封止成形する方法が考えられるが、通常の方法で射出成形を行うと射出圧力により巻線の層が乱れ、また巻線を直撃するような位置に金型のゲート位置があると、直接巻線が損傷を受けてしまう。
【００１７】
一方、熱可塑性樹脂の射出成形温度は一般的には３００℃位であり、巻線の耐熱温度は１５０℃位であるので、一般的に考えれば巻線は成形時に損傷を受けると考えられるが、発明者が種々実験したところによると、成形方法によっては巻線は射出成形温度に耐えられることがわかった。
【００１８】
すなわち、熱可塑性樹脂を使用して射出成形法により封止成形をするためには巻線を直撃しない位置に金型のゲート位置を設ける必要がある。そして、より望ましくは巻線の層の乱れを防ぐために通常より低い低圧で射出成形を行う必要がある。
【００１９】
そして、通常より低い圧力（通常の２０％〜６０％の圧力）で成形するためには使用する樹脂の種類等にもよるが基本的には高流動性樹脂を使用することが有効である。すなわち、オーバーモールド時の射出圧力は、使用する射出成形機の基準とする充填ピーク圧に対し、成形時の充填ピーク圧をその基準とする充填ピーク圧の２０％〜６０％の圧力で行うようする。
【００２０】
【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は上記課題を解決するために、肉厚０．２ｍｍ以下の絶縁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直径０．１５ｍｍ以下で被覆材の耐熱温度が１５０℃以下の巻線を直巻きしたステーターを、射出成形により成形温度３００℃以上の熱可塑性樹脂で封止密封した（請求項１）ものである。
【００２１】
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、鉄心を金型内にインサートし、鉄心表面を被覆するように熱硬化性の絶縁性合成樹脂製のインシュレーターを鉄心に肉厚０．２ｍｍ以下となるようにアンダーモールドして被覆した後、直径０．１５ｍｍ以下で被覆材の耐熱温度が１５０℃以下の巻線を直巻きしてステーターとし、次に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、射出成形により成形温度３００℃以上の熱可塑性樹脂を前記ステーターにオーバーモールドして封止密封するようにした（請求項２）ものである。
【００２２】
そして、オーバーモールド時の射出圧力は、使用する射出成形機の基準とする充填ピーク圧に対し、成形時の充填ピーク圧をその基準とする充填ピーク圧の２０％〜６０％の圧力で行うようにした（請求項３）ものである。
【００２３】
一方、この発明に係る小型モータ用封止型ローターは上記課題を解決するために、肉厚０．２ｍｍ以下の絶縁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直径０．１５ｍｍ以下で被覆材の耐熱温度が１５０℃以下の巻線を直巻きしたローターを、射出成形により成形温度３００℃以上の熱可塑性樹脂で封止密封した（請求項４）ものである。
【００２４】
また、この発明に係る小型モータ用封止型ローターの製造方法は上記課題を解決するために、鉄心を金型内にインサートし、鉄心表面を被覆するように熱硬化性の絶縁性合成樹脂製のインシュレーターを鉄心に肉厚０．２ｍｍ以下となるようにアンダーモールドして被覆した後、直径０．１５ｍｍ以下で被覆材の耐熱温度が１５０℃以下の巻線を直巻きしてローターとし、次にこのロ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、射出成形により成形温度３００℃以上の熱可塑性樹脂を前記ローターにオーバーモールドして封止密封するようにした（請求項５）ものである。
【００２５】
そして、オーバーモールド時の射出圧力は、使用する射出成形機の基準とする充填ピーク圧に対し、成形時の充填ピーク圧をその基準とする充填ピーク圧の２０％〜６０％の圧力で行うようにした（請求項６）ものである。
【００２６】
【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やローター並びにそれらの製造方法の実施例について説明する。先に実施例１としてインシュレーターをインサート成形した鉄心について説明し、次に実施例２としてこの鉄心を利用して封止型ステーターの製造方法について説明する。
【００２７】
［実施例１］
まず、インシュレーターをインサート成形した鉄心の一実施例を、ハードディスク装置で使用するスピンドルモータ用の電機子鉄心のものについて図１〜図４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。２はこの積層鉄心にインサート成形してあるインシュレーターである。
【００２８】
そして、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してある。すなわち、ローター挿入部となる内径側面６を除く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がインサート成形してある。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を除かないで、肉厚０．２ｍｍ以下で全周を被覆するようにしてもよい。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。インシュレーター２のインサート成形により肉厚を０．２ｍｍ以下となるように薄くするのは、最終的にでき上がるステーターやローターを小型化するためである。成形品ではインシュレーターの肉厚は０．２ｍｍ以上の厚さとなってしまう。
【００２９】
あるいは、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を形成してある。肉厚０．２ｍｍ以下の薄肉成形インサート品で、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。
【００３０】
インシュレーター２を成形する合成樹脂としては、絶縁性の合成樹脂であれば熱可塑性合成樹脂又は熱硬化性合成樹脂のいずれでもよいが、例えば６６ナイロンやＰＢＴ樹脂，ＬＣＰ樹脂，ＰＰＳ樹脂等を使用することができる。
【００３１】
なお、上記実施例は薄肉成形モータの電機子鉄心について述べたが、このインシュレーターをインサート成形した鉄心は上記実施例に限定されるものではなく、例えばモータの界磁、変圧器、電磁石、リアクトル等の鉄心にも使用できる。また、巻線ガイド７は上記した実施例において用途に応じて設ければよいのであり、必ずしもなくてもよいことは言うまでもない。
【００３２】
［実施例２］
次に、上記した電機子鉄心を利用して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。
【００３３】
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を直巻きしてステーター１１とする。巻線１０を直巻きすることにより、でき上がるコイルを極めて小型化することが可能となる。なお、巻線には直径０．１５ｍｍ以下で被覆材の耐熱温度が１５０℃以下のものを使用する。これは、インシュレーター全体を小型化し、且つ必要な巻数を確保するためである。被覆材の厚さを厚くすればそれだけ耐熱温度を上げることができるが、そうすると巻線が太くなってしまい、必要な巻数を確保するとコイル自体が大型化してしまうからである。したがって、耐熱温度が低下しても被覆材の厚さを薄くして細い巻線を使用する必要があるのである。
【００３４】
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、射出成形により高流動性の熱可塑性樹脂を前記ステーターにオーバーモールド１２をして巻線１０を封止密封するように被覆する。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。なお、ローターの場合も同様である。
【００３５】
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、巻線１０の射出圧力による損傷を防止できる。また、成形温度３００℃以上の熱可塑性樹脂が使用可能となる。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。
【００３６】
高流動性の熱可塑性樹脂としては、例えば液晶ポリマー（ＬＣＰ樹脂），ＰＰＳ樹脂，ＰＢＴ樹脂や６６ナイロン等を使用することができる。また、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。
【００３７】
射出圧力は、使用する樹脂材料によっても異なるが、上記したような樹脂を使用する場合には、使用する射出成形機の基準とする充填ピーク圧に対し、成形時の充填ピーク圧をその基準とする充填ピーク圧の２０％〜６０％の圧力で行うようにすると、巻線１０の層の乱れを防止できる。巻線１０は耐熱温度が低い直径０．１５ｍｍ以下の極めて細い線を使用しているので、巻線１０に損傷を与えず且つ乱れを生じないようにするために、このような低圧で行うことが重要なのである。そして４５％〜５０％位の圧力で行うと最良の結果が得やすい。高流動性樹脂を使用することにより射出圧力を低くすることができ、また短時間で射出成形ができる。
【００３８】
【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やローターによれば、肉厚０．２ｍｍ以下の絶縁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直径０．１５ｍｍ以下で被覆材の耐熱温度が１５０℃以下の巻線を直巻きしたステーターやローターを、射出成形により成形温度３００℃以上の熱可塑性樹脂で封止密封してあるので、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。更に、家電用モータでは難燃性樹脂で封止することによりモータからの火災発生を防止することができＰＬ法上も有効な手段となる。
【００３９】
また、本発明の小型モータ用封止型ステーターやローターの製造方法によれば、鉄心を金型内にインサートし、鉄心表面を被覆するように熱硬化性の絶縁性合成樹脂製のインシュレーターを鉄心に肉厚０．２ｍｍ以下となるようにアンダーモールドして被覆した後、直径０．１５ｍｍ以下で被覆材の耐熱温度が１５０℃以下の巻線を直巻きしてステーターやローターとし、次にこのステーターやロ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、射出成形により成形温度３００℃以上の熱可塑性樹脂を前記ステーターやローターにオーバーモールドして封止密封するようにしたので、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やローターを製造することができる。
【００４０】
さらに、オーバーモールド時の射出圧力は、使用する射出成形機の基準とする充填ピーク圧に対し、成形時の充填ピーク圧をその基準とする充填ピーク圧の２０％〜６０％の圧力で行うようにしたので、封止密封がより確実に行われることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用するインシュレーターをインサート成形した鉄心の平面図である。
【図２】本発明に使用するインシュレーターをインサート成形した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】本発明に使用するインシュレーターをインサート成形した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
【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】
0003589266.tif 000006
【図６】
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【図７】
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