(57)【要約】  【課題】  耐熱衝撃性に優れたモータ用部品を提供する。  【解決手段】  モータ用部品としてのシャフト５０は、ヨーク１０と、ネオジウム磁石２０と、これらを接着固定する接着層３０とを有する。ヨーク１０の接着層３０との接着面である外周面１１ａには、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜１２により凹凸が形成されており、該外周面１１ａの表面粗さＳｍ（凹凸の平均間隔）は０．５〜６マイクロメートルである。  【選択図】  図２
2007068270.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータあるいはステータに使用されるヨークと、該ヨークの表面に配置され、該ヨークとは線膨張係数が異なる希土類磁石と、前記ヨークと前記希土類磁石との間に配置され、前記ヨークと前記希土類磁石とを接着固定する接着層と、を有するモータ用部品において、
前記ヨークの前記接着層との接着面における表面粗さは、Ｓｍ（凹凸の平均間隔）が０．５〜６マイクロメートルであることを特徴とするモータ用部品。
【請求項２】
前記ヨークの前記接着面に、前記接着層の下地としてリン酸塩処理被膜が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のモータ用部品。
【請求項３】
前記リン酸塩処理被膜は、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜であることを特徴とする請求項２に記載のモータ用部品。
【請求項４】
ロータあるいはステータに使用されるヨークと、該ヨークの表面に配置され、該ヨークとは線膨張係数が異なる希土類磁石と、前記ヨークと前記希土類磁石との間に配置され、前記ヨークと前記希土類磁石とを接着固定する接着層と、を有するモータ用部品において、
前記ヨークの前記接着層との接着面に、前記接着層の下地としてリン酸亜鉛カルシウム処理皮膜が形成されていることを特徴とするモータ用部品。
【請求項５】
前記ヨークが鉄系金属により構成されており、前記希土類磁石がネオジウム磁石であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のモータ用部品。
【請求項６】
前記接着層の常温弾性率が５００〜２０００ＭＰａであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のモータ用部品。
【請求項７】
前記接着層がエポキシ系接着剤により構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のモータ用部品。
【請求項８】
前記ヨークの前記希土類磁石と対面する面の全体に前記接着層が塗布されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載のモータ用部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ用部品に関し、特にロータあるいはステータに使用されるヨークに希土類磁石が接着固定されたモータ用部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、モータのロータあるいはステータにおいて、鉄製のヨークにネオジウム磁石を接着固定した接着構造体が知られている。このような接着構造体においては、高温と低温とが繰り返しかかるような熱変化のある場合（以下、熱衝撃時という）においては、鉄製のヨークとネオジウム磁石との線膨張係数の違いより、ヨークとネオジウム磁石との間の接着界面にせん断応力が働き、ヨークとネオジウム磁石との間で剥離が生じやすい。
【０００３】
このような問題を解決する技術として、下記特許文献１に開示されている技術がある。この技術においては、ヨークの長手方向中央部に所定厚さの接着剤を充填する溝を形成し、この溝よりも長手方向長さが長い板状のネオジウム磁石を、ネオジウム磁石の長手方向の両端が溝の長手方向の両端からはみ出すように配置している。このような構成によれば、ネオジウム磁石の両端がヨークに対して接着されておらず自由端とされているため、熱変化が生じたときの線膨張の違いから生じるせん断応力を低減することができる。
【０００４】
また、別の技術として、下記特許文献２に開示されている技術がある。この技術においては、特許文献１のような接着構造体において、さらに、ネオジウム磁石の長手方向両端側に向かうほどヨークとネオジウム磁石との接着強度が減少するような構造としてものである。このような構成によれば、ヨークとネオジウム磁石との線膨張係数の違いにより生じるせん断応力を、更に低減することができる。
【特許文献１】特開２００４−１８７４１１号公報
【特許文献２】特開２００５−０５７８３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている技術によれば、ネオジウム磁石とヨークとの間に働くせん断応力を低減できるが、接着界面で依然応力集中が発生する。そのため、ヨークとネオジウム磁石との間の剥離を充分に抑制できない。また、接着面積が比較的少なくなるため、希土類磁石の接着強度が低下して逆に剥離が起きやすくなるという問題もある。
【０００６】
また、上記特許文献２に開示されているような技術においても、特許文献１の技術と同様の問題が生じる。さらに、特許文献２の技術においては、接着強度を長手方向両端側ほどしだいに減少させる手段として、接着剤層の長手方向両端部における、長手方向と直交する方向の幅（あるいは厚さ）をしだいに小さくするように接着剤が充填される溝をヨークに形成しており、複雑なヨークの加工を必要とする。そのため、コスト高となるという問題もある。
【０００７】
本発明は、上記現状を鑑みて為されたものであり、耐熱衝撃性に優れたモータ用部品を提供することを課題とする。より具体的には、温度変化の激しい環境で使用されても、ヨークと希土類磁石との間で剥離が生じにくいモータ用部品を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の第１の技術的手段は、ロータあるいはステータに使用されるヨークと、該ヨークの表面に配置され、該ヨークとは線膨張係数が異なる材料により形成された希土類磁石と、前記ヨークと前記希土類磁石との間に配置され、前記ヨークと前記希土類磁石とを接着固定する接着層と、を有するモータ用部品において、前記ヨークの前記接着層との接着面の表面粗さは、Ｓｍ（凹凸の平均間隔）が０．５〜６マイクロメートルであることを特徴とするモータ用部品である。表面粗さＳｍ（凹凸の平均間隔）は、ＪＩＳ：Ｂ０６０１−１９９４に規定されているものである。より具体的には、ヨークの接着面を粗さ曲線として、該粗さ曲線の平均線のうち、一つの山及びその山に隣り合う一つの谷に対応する平均線の長さの平均値をＳｍとすることができる。
【０００９】
前記ヨークの前記接着層との接着面において、その表面粗さＳｍを、０．５〜６マイクロメートルとすることにより、ヨークの接着面に形成される凹凸のうち、山の部分（凸部）が０．５〜６マイクロメートル毎にひとつ形成されることになる。また、ヨークと接着層が接着する際、この凸部に主に接着層が接着することになる。ここで、本発明によれば、ヨークの接着面の表面粗さＳｍを前述のように０．５〜６マイクロメートルとしているので、凸部の間隔が比較的小さく設定されている。このような構成により、温度変化があったときにそれぞれの接着面に働くせん断応力を低減することができる。
【００１０】
なお、表面粗さＳｍの上限としては、５マイクロメートル、４マイクロメートル、３マイクロメートルをさらに例示することができる。また表面粗さＳｍの下限としては、０．７マイクロメートル、１マイクロメートル、２マイクロメートルをさらに例示することができる。表面粗さＳｍがその上限値を超えると、温度変化によりヨークの接着面にせん断応力が働きやすくなり、熱衝撃が加わった後のヨークと希土類磁石との剥離強度を充分に維持することができない。一方、表面粗さＳｍをその下限値より小さくすることは、本発明のモータ用部品の生産過程において生産効率が低下したり、製品のコストアップを誘発するため好ましくない。
【００１１】
本発明の構成により、温度変化時に働くせん断応力を低減することができるのは、以下の理由によるものと考えられる。まず、各凸部の間隔が大きいと、各凸部の幅も大きくなるので、各凸部においてせん断応力の働く範囲も広くなる。そのため、ひとつの凸部に大きなせん断応力が働いてしまうと考えられる。一方、各凸部の間隔が小さいと、各凸部の幅も小さくなるので、各凸部においてせん断応力の働く範囲も狭くなる。そのため、ひとつの凸部に働くせん断応力を低減することができると考えられる。
【００１２】
また、本発明の構成により温度変化時に働くせん断応力を低減できるのは、以下のような理由によるものとも考えられる。まず、凹凸の平均間隔であるＳｍが比較的小さく設定されているため、各凸部の間隔も小さく設定される。そして、各凸部の間隔が小さく設定されているので、温度変化によりヨークが膨張・収縮する際の、各凸部の間隔の変化量も小さくなり、その結果、ヨークの接着面の凸部に働くせん断応力も小さくなるものと考えられる。
【００１３】
ここで、部材同士を接着固定するに際して、部材表面の粗さを積極的に大きくすることで、アンカー効果により接着強度を向上させることが一般的に行われる。しかしながら、本発明においては、特に表面粗さのうちでも凹凸の平均間隔Ｓｍに着目し、この平均間隔Ｓｍを、上記のような一般的な技術常識とは違って、敢えて０．５〜６マイクロメートルと小さく設定したことが特徴である。このように、本発明は、当業者が容易に想到することができない構成を有している。
【００１４】
さらに、本発明のモータ用部品においては、前記ヨークの前記接着層との接着面に、前記接着層の下地としてリン酸塩処理被膜が形成されているのがよい。リン酸塩処理被膜としては、リン酸塩処理により、ヨークの接着層との接着面に粒状結晶が析出することで形成されるものを採用するのがよい。さらにこの場合、前記リン酸塩処理被膜は、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜であるのがよい。リン酸亜鉛カルシウム処理被膜は、少なくともＺｎ及びＣａを含有する化合物（Ｚｎ−Ｃａ系化合物）により構成される粒状結晶がヨークの前記接着面に析出することで形成される。この粒状結晶は、ヨークの接着面の表面粗さＳｍを比較的小さくすることに貢献する。さらに、この粒状結晶の大きさを制御することで、ヨークの接着面における表面粗さＳｍを０．５〜６マイクロメートルに調整することができる。
【００１５】
以上のように、ヨークの接着面に、接着層の下地としてリン酸亜鉛カルシウム処理被膜を形成することで、ヨークの接着面における表面粗さＳｍを比較的小さくすることができることから、本発明を、つぎのような第２の技術的手段のように捉えることもできる。すなわち、本発明の課題を解決するためになされる本発明の第２の技術的手段は、ロータあるいはステータに使用されるヨークと、該ヨークの表面に配置され、該ヨークとは線膨張係数が異なる希土類磁石と、前記ヨークと前記希土類磁石との間に配置され、前記ヨークと前記希土類磁石とを接着固定する接着層と、を有するモータ用部品において、前記ヨークの前記接着層との接着面に、前記接着層の下地としてリン酸亜鉛カルシウム処理皮膜が形成されていることを特徴とするモータ用部品である。
【００１６】
上記のような第２の技術的手段によれば、前述したように、ヨークの接着面における表面粗さＳｍを比較的小さくすることができる。そのため、温度変化時において、ヨークの接着面に働くせん断応力を低減することができる。この場合、ヨークの接着面に働くせん断応力をより一層低減させるために、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜の粒状結晶の大きさを制御して、ヨーク外周面の表面粗さＳｍを所望の範囲に調整することが好ましい。
【００１７】
上記第１及び第２の技術的手段において、粒状結晶の大きさを制御するための手段としては、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜をヨークの表面に形成する前に、ヨークの接着層との接着面に表面調整処理を行う方法を例示することができる。表面調整処理としては、ヨークの接着層との接着面に前述した粒状結晶の核となる物質を付着させる処理を例示することができる。この表面調整処理によれば、ヨークの接着面に付着させる物質の分布密度を調整することにより、リン酸亜鉛カルシウム処理により、ヨークの接着面に形成される粒状結晶の大きさを調整することができる。つまり、ヨークに付着する物質の分布密度が大きい場合には、分布する各物質の間隔が狭くなるため、該物質を核として成長する粒状結晶が互いに干渉する結果、粒状結晶の成長が制限されるので、粒状結晶の大きさも比較的小さくすることができる。ひいては、ヨークの接着面の表面粗さＳｍを比較的小さい値に設定することができる。一方、ヨークに付着する物質の分布密度が小さい場合には、分布する各物質の間隔が広くなるため、該物質を核として成長する粒状結晶が互いに干渉しにくく、粒状結晶の成長が制限されにくいので、粒状結晶の大きさも比較的大きくなる。そのため、ヨークの接着面の表面粗さＳｍが比較的大きくなってしまう。
【００１８】
ヨークの接着面に粒状結晶の核となる物質を付着させる手段としては、ヨークの接着層との接着面にチタン酸コロイドを付着させる方法を例示することができ、より具体的には、チタン酸コロイド溶液にヨークを浸漬させる方法を例示することができる。この場合、チタン酸コロイドの濃度を調整することで、ヨークに付着するチタン酸コロイドの分布密度を調整することができる。本発明のモータ用部品を実現するためには、チタン酸コロイド溶液の濃度を２〜４ｇ／リットル、より好ましくは３ｇ／リットルに調整するのがよい。チタン酸コロイド溶液の濃度が低すぎると、ヨークの接着面に析出する粒状結晶の大きさが大きくなりやすく、ひいては、表面粗さＳｍが大きくなりやすいので好ましくない。一方、チタン酸コロイド溶液の濃度が高すぎると、ヨークの接着面に析出する粒上結晶の分布密度を調整する効果が飽和するため、経済的ではない。
【００１９】
上記したように、リン酸塩処理被膜をヨークの接着面に形成することで、比較的容易にヨークの接着面における表面粗さＳｍを０．５〜６マイクロメートルに調整することができる。また、リン酸塩処理被膜は耐食性に優れているので、ヨークの接着面以外の領域、あるいはヨークの希土類磁石に覆われない領域にも、リン酸塩処理皮膜を形成することで、ヨークの耐食性を向上させることができる。この場合、生産性の観点から、希土類磁石を接着する前のヨークに対してその全面をリン酸塩処理するのが好ましい。
【００２０】
なお、リン酸塩処理被膜は、塑性加工用や防錆用として一般的に採用される処理ではあるが、処理被膜を接着層の下地として形成し、接着層を介して他部材を接着固定する目的で採用されることはない。本発明の構成は、ヨークと希土類磁石とを接着層を介して接着固定する際に、リン酸塩処理被膜を接着層の下地（プライマー）として採用することを技術的思想とするものであり、当業者が容易に想到することができない構成である。
【００２１】
なお、本発明の第１の技術的手段においては、ヨークの接着面における表面粗さＳｍを調整する方法としては、リン酸塩処理被膜をヨークの接着面に形成する方法以外の方法を採用することもできる。
【００２２】
また、本発明のモータ用希土類磁石においては、前記希土類磁石は、磁化容易軸方向の線膨張係数が０．６×１０−６〜６０×１０−６ｋ−１とされ、磁化容易軸と垂直方向の線膨張係数が−０．０１×１０−６〜−１０×１０−６ｋ−１とされ、前記ヨークは、線膨張係数が０．１×１０−５〜５０×１０−５ｋ−１であるとすることができる。このように、希土類磁石の線膨張係数とヨークの線膨張係数とが大幅に異なる場合に、ヨークと希土類磁石との間に剥離が生じる問題が発生しやすいが、本発明の構成によりこの問題を解消することができる。特に、ヨークを円筒形状に形成し、該ヨークの径方向と希土類磁石の磁化容易軸方向とが一致するように、またヨークの軸方向と希土類磁石の磁化容易軸の垂直方向とが一致するように希土類磁石をヨークに接着する場合、ヨークの軸方向において、ヨークと希土類磁石との線膨張係数の差が極端に大きくなる。このような場合には、熱衝撃に起因するヨークと希土類磁石との間の剥離がより一層生じやすいが、本発明の構成によりこの問題を解消することができる。
【００２３】
上記のように、線膨張係数が大幅に異なるヨークと希土類磁石との組み合わせの例としては、前記ヨークが鉄系金属により構成されており、前記希土類磁石がネオジウム磁石であるものを例示することができる。ネオジウム磁石は磁気特性が良好なことからモータ用部品の磁石として好適に採用することができる。また、鉄系金属は加工も容易であることからモータ用部品のヨークとして好適に使用することができる。本発明の構成によれば、このように線膨張係数差の大きな組み合わせでモータ用部品を構成しても、熱衝撃時におけるヨークと磁石との間の剥離を抑制することができるので、性能向上及びコスト低減と、信頼性の向上（耐熱衝撃性の向上）とを両立することができる。
【００２４】
さらに、本発明のモータ用部品においては、前記接着層の常温弾性率が５００〜２０００ＭＰａであるのがよい。ここで、常温弾性率は、２３℃における弾性率を意味する。このように、比較的弾性率の高い接着層を採用することで、ヨークと希土類磁石とを強固に接着固定することができる。また、このように弾性率の比較的高い接着層によりヨークと希土類磁石とを接着させると、温度変化によるヨーク及び希土類磁石が変形しても、接着層は変形し難いため、各接着面に働くせん断応力も大きくなりやすい。そのため、熱衝撃が加わったときに、ヨークと希土類磁石との剥離が生じやすい。しかしながら、本発明の特徴であるように、ヨークの接着層との接着面の表面粗さＳｍを０．５〜６マイクロメートルに調整することで、前述したようにヨークの接着面に働くせん断応力を低減させることができ、ヨークと希土類磁石との間の剥離を抑制することができる。そのため、ヨークと希土類磁石との接着強度の向上と、耐熱衝撃性の向上（熱衝撃によるヨークと希土類磁石との間の剥離抑制）とを同時に実現することができる。さらにこの場合、前記接着層の−４０℃（低温）における弾性率が１０００〜１００００ＭＰａであり、１２０℃（高温）における弾性率が１００ＭＰａ以下であるとすることができる。このように、低温（−４０℃）及び高温（１２０℃）における弾性率が比較的高い接着層を採用することにより、低温及び高温時における接着強度を充分に維持することができる。さらに、低温及び高温時における弾性率が比較的高く設定されているため、温度が低温及び高温に変化したときには、その温度変化により各接着面に働くせん断応力が大きくなりやすいが、本発明においては、ヨークの接着面における表面粗さＳｍを０．５〜６マイクロメートルに調整しているため、ヨークの接着層との接着面におけるせん断応力を低減することができている。つまり、低温及び高温時におけるヨークと希土類磁石との接着強度をある程度高水準に維持しつつ、温度変化時に各接着面に働くせん断応力を低減することが可能となる。したがって、より信頼性の高いモータ用部品を提供することができる。
【００２５】
また、前記接着層がエポキシ系接着剤により構成されているのがよい。エポキシ系接着剤は、前述した弾性率が比較的高い接着層を構成することができる接着剤の一例である。エポキシ系接着剤は、一般的に使用される接着剤ではあるが、ヨークと希土類磁石との間の線膨張係数の差が大きい場合、特にヨークが鉄系金属で構成され、希土類磁石がネオジウム磁石により構成されているような場合には、その使用が敬遠されていた。これは、エポキシ系接着剤の弾性率（常温、低温、高温における弾性率）が比較的高いために、熱衝撃時にヨークと希土類磁石との間に働くせん断応力を充分に吸収することができなかったためである。しかしながら、エポキシ系接着剤は、ヨークと希土類磁石とを接着させた際に、その高い弾性率に起因して、ヨークと希土類磁石とを強固に接着させることができるという特徴を有している。そこで、本発明においては、ヨークの接着面における表面粗さＳｍを０．５〜６マイクロメートルという比較的小さい値に設定することにより、エポキシ系接着剤を採用する際の弱点を改善したことにより、エポキシ系接着剤の長所のみを活用することができる。すなわち、本発明の構成のように、ヨークの接着面における表面粗さＳｍが０．５〜６マイクロメートルという比較的小さい値に設定されたヨークと、弾性率の比較的高いエポキシ系接着剤により構成された接着層とを組み合わせることにより、ヨークと希土類磁石との接着強度を常温及び低温並びに高温において充分に維持しつつ、耐熱衝撃性に優れたモータ用部品を実現することができる。
【００２６】
さらに、前記ヨークの前記希土類磁石と対面する面の全体に前記接着層が塗布されているのがよい。このような構成によれば、ヨークと希土類磁石とが、互いに対向する面全体において接着層を介して接着されるので、ヨークと希土類磁石との接合強度を向上することができる。この場合、ヨークの接着面における表面粗さＳｍを０．５〜６マイクロメートルと比較的小さく設定することにより、ヨークと希土類磁石とを互いに対向する面全体で接着させても、熱衝撃が加わったときに、ヨークと希土類磁石とが剥離することを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２７】
上記のような本発明のモータ用部品によれば、温度変化が起こったとき（熱衝撃時）に、ヨークと希土類磁石との接着界面に発生する応力を、より一層低減することができる。したがって、耐熱衝撃性に優れたモータ用部品を提供することができる。より具体的には、温度変化の激しい環境で使用されてもヨークと希土類磁石とが剥離しにくいモータ用部品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明のモータ用部品の一例を示す斜視図である。図１のモータ用部品は、ヨーク１０に希土類磁石２０が固定されたシャフト（ロータ）５０である。ヨーク１０は、円筒状の円筒部１１を有しており、該円筒部１１の外周面（接着面）１１ａに希土類磁石２０が接着固定されている。希土類磁石２０は、長方形の板状に形成され、長手方向がヨーク１０の軸Ｏ方向に、短手方向がヨーク１０の円筒部１１の周方向にそれぞれ一致するように、ヨーク１０に接着されている。希土類磁石２０は、より具体的には、短手方向に沿って切断したときの断面形状が円弧形状を呈するように形成されており、その曲率は、ヨーク１１の円筒部１１の外周面１１ａにおける曲率と略同等とされている。つまり、円筒部１１の外周面１１ａの曲面と、希土類磁石２０の円筒部１１に対向する面の曲面とが、一致するように両者が配置されている。また、希土類磁石２０は、該ヨーク２０の周方向に沿って等間隔に複数配置されている。また、それぞれの希土類磁石２０とヨーク１０とは、希土類磁石２０のヨーク１０と対面する面全体に接着剤が塗布されて、それぞれ接着固定されている。
【００２９】
希土類磁石２０は、ネオジウム磁石２０とされている。また、ヨーク１０は鉄系金属により構成されており、具体的には鉄鋼材料（Ｓ４５）により構成されている。ネオジウム磁石２０は、磁化容易軸方向の線膨張係数が、０．６×１０−６〜６０×１０−６ｋ−１とされ、磁化容易軸と垂直方向の線膨張係数が−０．０１×１０−６〜−１０×１０−６ｋ−１とされている。また、ヨーク１０は、線膨張係数が０．１×１０−５〜５０×１０−５ｋ−１とされている。さらに、ネオジウム磁石２０の磁化容易軸方向とヨーク１０の径方向とが一致するように、またネオジウム磁石２０の磁化容易軸の垂直方向とヨーク１０の軸Ｏ方向とが一致するように、ヨーク１０とネオジウム磁石とが接着固定されている。そのため、ネオジウム磁石２０は、ヨーク１０の径方向にそれぞれ着磁された状態でヨーク１０に接着固定されている。
【００３０】
図２は、図１のシャフト５０のヨーク１０とネオジウム磁石２０との接着状態を模式的に示す断面図である。図２に示すように、ヨーク１０の円筒部１１の外周面１１ａには、比較的緻密な凹凸（凸部１１ｂ及び凹部１１ｃ）が形成されている。そして、この外周面１１ａにおける表面粗さＳｍが０．５〜６マイクロメートルとされている。つまり、外周面１１ａには、平均すると０．５〜６マイクロメートル毎に一つの凸部が形成されている。凹凸が形成されているヨーク１０の外周面１１ａ上には、接着層３０が形成されており、該接着層３０を介してヨーク１０とネオジウム磁石２０とが接着固定されている。
【００３１】
接着層３０は、具体的にはエポキシ系接着剤により構成されており、その常温弾性率が、５００〜２０００ＭＰａとされている。また、このエポキシ系接着剤の−４０℃における弾性率は、１０００〜１００００ＭＰａであり、１２０℃（高温）における弾性率は１００ＭＰａ以下である。このように、比較的弾性率の高いエポキシ系接着剤を接着層３０に採用することで、ヨーク１０とネオジウム磁石２０との接着強度をより向上することができる。
【００３２】
図２に示すようなヨーク１０とネオジウム磁石２０との接着状態においては、ヨーク１０の外周面１１ａに凹凸が形成されているため、該凹凸のうち凸部１１ｂと接着層３０とが集中的に接合することになる。ここで、シャフト５０が配置される環境の温度が変化すると、ヨーク１０とネオジウム磁石２０との間の線膨張係数に差があることと、比較的弾性率の高いエポキシ系接着剤（接着層３０）により接着されているため、ヨーク１０の凸部１１ｂにせん断応力が働く。しかしながら、各凸部１１ｂの間隔は、前述のように比較的小さく設定されているため、各凸部１１ｂの幅も比較的小さく設定されている。そのため、各凸部１１ｂにおいてせん断応力の働く範囲も狭くなる。そのため、ひとつの凸部１１ｂに働くせん断応力を低減することができると考えられる。一方、別の見方として、各凸部１１ｂの間隔が小さく設定されていることにより、温度変化時にヨーク１０が膨張・収縮しても、各凸部１１ｂの間隔は大きく変化しないため、各凸部１１ｂに働くせん断応力が低減するとも考えられる。さらに別の見方をすれば、ヨーク１０の外周面１１ａにおける表面粗さＳｍを小さく設定することにより、基準長さあたりの凸部の数が増加し、外周面１１ａ全体に働くせん断応力が多くの凸部１１ｂに分散される結果、各凸部１１ｂに働くせん断応力が低減するとも考えられる。
【００３３】
一方、図３は、ヨーク１０の外周面１１ａにおける表面粗さＳｍが比較的大きい場合の、ヨーク１０とネオジウム磁石２０との接着状態を模式的に示すものである。図３に示すように、外周面１１ａの表面粗さＳｍが比較的大きい場合には、各凸部１１ｂの幅が大きくなるため、各凸部１１ｂにおいてせん断応力の働く範囲も広くなる。その結果、ひとつの凸部１１ｂに、より大きなせん断応力が働くことになり、熱衝撃が加わることにより、ヨーク１０とネオジウム磁石２０との剥離が起こりやすくなる。
【００３４】
接着層３０が接合されるヨーク１０の外周面１１ａには、リン酸塩処理被膜１２が形成されている。さらに具体的には、リン酸塩処理被膜１２はリン酸亜鉛カルシウム処理被膜１２である。そして、このリン酸亜鉛カルシウム処理被膜１２により、ヨーク１１の外周面１１ａに凸部１１ｂ及び凹部１１ｃが形成されている。さらに具体的には、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜１２は、Ｚｎ−Ｃａ系化合物により主に形成されており、該Ｚｎ−Ｃａ系化合物によりなる粒状結晶がヨーク１０の外周面１１ａに析出することにより、凸部１１ｂ及び凹部１１ｃが形成されている。
【００３５】
図４は、ヨーク１０の外周面１１ａにリン酸塩処理被膜１２を形成する工程の一例を示すものである。まず、アルカリ脱脂工程（Ｓ１）においてヨーク１０を液剤に浸漬して、ヨーク１０の外周面１１ａ脱脂する。続いて、水洗工程（Ｓ２）においてヨーク１０を水道水に浸漬しヨーク１０の外周面１１ａの液剤を洗浄する。洗浄後、酸洗工程（Ｓ３）において、ヨーク１０を塩酸浴中に浸漬することで、ヨーク１０の外周面１１ａに形成されている錆等を除去する。塩酸浴の濃度としては１３％程度を例示することができる。その後、水洗工程（Ｓ４）において、ヨーク１０を水道水に浸漬することにより、ヨーク１０の外周面１１ａの塩酸を洗浄する。この水洗工程（Ｓ４）は複数、例えば２回の工程に分けて行うことができる。水洗工程（Ｓ４）の後、表面調整処理（Ｓ５）を行う。この表面調整処理（Ｓ５）は、ヨーク１０をチタン酸コロイド溶液中に浸漬することで行う。チタン酸コロイド溶液中のチタン酸コロイドの濃度としては３ｇ／リットル程度を例示することができる。この表面調整処理（Ｓ５）により、ヨーク１０の外周面１１ａにチタン酸コロイドが分布する状態となる。そして、表面調整処理（Ｓ５）を行った後のヨーク１０（チタン酸コロイドが外周面１１ａに付着したヨーク１０）を、リン酸塩処理（Ｓ６）において、リン酸塩処理浴に浸漬する。リン酸塩処理浴としては、亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）、リン酸（Ｈ２ＰＯ４）、硝酸（ＨＮＯ３）、ニッケルイオン（Ｎｉ＋）、カルシウムイオン（Ｃａ２＋）を含有するリン酸亜鉛カルシウム処理浴である。これにより、ヨーク１０の外周面１１ａにＺｎ−Ｃａ系リン酸化合物（例えば、Ｚｎ２Ｃａ（ＰＯ４）２・４Ｈ２Ｏ：ショルツァイト）により構成される粒状結晶が析出し、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜１２が形成される。この後、水道水による水洗工程（Ｓ７）と、７０℃の水道水による湯洗工程（Ｓ８）とを順次行って、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜１２を形成する工程を完了する。
【００３６】
以下、表面調整処理（Ｓ５）及びリン酸塩処理（Ｓ６）について、図５を用いてより詳細に説明する。まず、表面調整処理（Ｓ５）において、チタン酸コロイド溶液にヨーク１０を浸漬すると、図５（ａ）に示すように、ヨーク１０の外周面１１ａにチタン酸コロイド１３が所定の分布密度で付着する。この状態のヨーク１０を、リン酸塩処理（Ｓ６）において、リン酸亜鉛カルシウム処理浴に浸漬することで、図５（ｂ）に示すように、チタン酸コロイド１３を核としてＺｎ−Ｃａ系化合物により構成される粒状結晶１２ａが成長する。つまり、チタン酸コロイド１３は、粒状結晶１２ａの核となる物質である。そして、さらに粒状結晶１２ａが成長すると、図５（ｃ）に示すように、互いに隣接するチタン酸コロイド１３を核として成長する粒状結晶１２ａ同士が互いに干渉し、粒状結晶１２ａの成長が制限される。このように粒状結晶１２ａがヨーク１０の外周面１１ａ上に析出することで、リン酸亜鉛カルシウム処理被膜１２がヨーク１０の外周面１１ａ上に形成される。このようなリン酸亜鉛カルシウム処理被膜１２により、ヨーク１０の外周面１１ａに凸部１１ｂと凹部１１ｃとが形成される。
【００３７】
このとき、この凸部１１ａの間隔、ひいては外周面１１ａの表面粗さＳｍは、ヨーク１０の外周面１１ａに分布するチタン酸コロイド１３の分布密度に依存することは、図５の説明から理解できる。そして、チタン酸コロイド１３の分布密度は、表面調整処理（Ｓ５）におけるチタン酸コロイド溶液の濃度を調整することにより調整することができる。したがって、チタン酸コロイド溶液の濃度を所定の濃度に調整することでヨーク１０の外周面１１ａにおける表面粗さＳｍを０．５〜６マイクロメートルの範囲に調整することが可能となる。具体的には、ヨーク１０の外周面１１ａにおける表面粗さＳｍを０．５〜６マイクロメートルの範囲に調整するには、チタン酸コロイド溶液の濃度を２〜４の範囲に調整することが好ましい。
【００３８】
なお、ヨーク１０の外周面１１ａにおける表面粗さＳｍを調整するには、リン酸塩処理（Ｓ６）において、ヨーク１０を浸漬するリン酸亜鉛カルシウム処理浴の濃度や温度、あるいは浴への浸漬時間等を調整することでも行うことができる。
【００３９】
以上説明したような本実施形態のシャフト（モータ用部品）５０によれば、ヨーク１０の外周面１１ａにおける表面粗さＳｍが０．５〜６マイクロメートルであるので、該ヨーク１０に接着層３０を介してネオジウム磁石２０を接着固定しても、温度変化に起因してヨーク１０の接着層３０との接着面に働くせん断応力を低減することができる。そのため、シャフト５０の耐熱衝撃性を向上することができ、ひいては温度変化の激しい環境で使用されてもヨーク１０とネオジウム磁石２０との間で剥離が生じにくい信頼性の高いシャフト５０を実現できる。
【００４０】
また、ヨーク１０の外周面１１ａにリン酸塩処理被膜１２ａ、特にリン酸亜鉛カルシウム処理被膜１２ａが形成されているため、ヨーク１０の外周面１１ａにおける表面粗さＳｍを比較的小さく設定することができ、ひいては温度変化時において、ヨーク１０の接着層３０との接着界面に働くせん断応力を低減することができる。そのため、本実施形態のシャフト５０は、耐熱衝撃性に優れている。
【００４１】
さらに、接着層３０に弾性率の高いエポキシ系接着剤を採用しているので、ヨーク１０とネオジウム磁石２０との接着強度を高い水準に維持しつつ、耐熱衝撃性も良好なシャフト５０を提供することができる。なお、本実施形態においては、接着層３０としてエポキシ系接着剤を採用したが、接着層としてエポキシ系接着剤以外の接着剤を採用することも可能である。
【００４２】
また、本実施形態においては、モータ用部品として、シャフト（ロータ）５０を例示して説明したが、本発明のモータ用部品はステータにも採用することができる。
【実施例】
【００４３】
本発明の効果を確認するため、以下のような実験を行った。まず、鉄鋼材料（Ｓ４５）を機械加工により成形して図１に示すような円筒状のヨーク１０を作製した。そして、図４に示すような工程により、リン酸塩処理被膜をヨーク１０の外周面に形成した。ここで、リン酸塩処理を形成する工程をそれぞれ変化させて複数のサンプルを作製した。
【００４４】
（実施例１）  まず、図４の酸洗工程（Ｓ３）には、濃度が１３％の塩酸浴を使用し、この塩酸浴に８分間ヨーク１０を浸漬した。また、表面調整処理（Ｓ５）においては、チタン酸コロイド溶液として、パーカーライジング社製のプレパンＺを使用した。チタン酸コロイド溶液の濃度は３ｇ／リットルであった。そして、リン酸塩処理（Ｓ６）には、リン酸亜鉛カルシウム処理浴として、パーカーライジング社製のＦＴ−７を使用した。処理浴の濃度は３２ｐｔであり、温度は７０℃であった。この処理浴にヨーク１０を８分間浸漬させて、ヨーク１０の外周面にリン酸亜鉛カルシウム処理被膜を形成した。
【００４５】
（実施例２）  図４の酸洗工程（Ｓ３）を行わない以外は、実施例１の処理工程と同様に処理し、ヨーク１０の外周面にリン酸亜鉛カルシウム処理被膜を形成した。
【００４６】
（比較例）  図４のリン酸塩処理（Ｓ６）において、リン酸亜鉛処理浴としてパーカーライジング社製のＰＢ−１８１Ｘを使用した。処理浴の濃度は３２ｐｔであり、温度は７０℃であった。この処理浴にヨーク１０を８分間浸漬させて、ヨーク１０の外周面にリン酸亜鉛処理被膜を形成した。
【００４７】
以上のように作製されたそれぞれのヨークの外周面において、ＪＩＳ：Ｂ０６０１−１９９４に規定されている方法により、表面粗さＳｍ（凹凸の平均間隔）を測定した。測定結果を表１に示している。それぞれの表面粗さは、異なる位置で２回測定したときの平均をそのサンプルの表面粗さとした。
【００４８】
さらに、リン酸塩処理後の実施例１及び比較例に係るヨークの外周面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察した。実施例１に係る観察画像を図６に、比較例に係る観察画像を図７にそれぞれ示す。図６に示されているように、実施例１に係るヨークの表面には、粒状の結晶が析出していることが観察された。この粒状結晶は、Ｚｎ−Ｃａ系リン酸化合物（ショルツァイト）により構成されているものと推測される。一方、比較例に係るヨークの表面には、細長い葉状の結晶が析出していることが観察された。この結晶は、処理浴がリン酸亜鉛処理浴であることと、葉状の結晶であることから、Ｚｎ系リン酸化合物（主に、Ｚｎ３（ＰＯ４）２・４Ｈ２Ｏ：ホパイト）により構成されているものと推測される。
【００４９】
続いて、上記のような複数のヨークの外周面に断面形状が円弧状を呈するネオジウム磁石をエポキシ接着剤（住友３Ｍ社製：ＤＰ１９０Ｇ）を用いて接着し、ブラシレスモータに使用されるシャフトをそれぞれ作製した。そして、このように作製したシャフトに対して、専用の冶具を用いてネオジウム磁石とヨークとの剥離強度を測定した。具体的には、希土類磁石の軸方向端部に爪部材を係合し、この係合部材を介して希土類磁石の軸方向端部に荷重を加えたときに、希土類磁石とヨークとが剥離するときの荷重を測定し、その荷重を希土類磁石とヨークとの接着面積で割った値を剥離強度とした。さらに、それぞれシャフトに対して熱衝撃試験を行った後、同様の方法によりネオジウム磁石とヨークとの剥離強度を測定した。剥離強度の測定は、熱衝撃試験は、具体的には、−４０℃まで温度を低下させて、その状態で１時間保持し、その後１２０℃まで温度を上昇させて、その状態で１時間保持するサイクルを１００サイクル繰り返すことで行った。剥離強度の測定温度はそれぞれ２３℃とした。得られた結果を、ヨークの表面粗さＳｍを測定結果とあわせて表１に示す。なお、剥離強度は、それぞれの条件において３回行い、得られた剥離強度の平均を平均の剥離強度として求めた。さらに、ヨークの外周面における表面粗さＳｍと熱衝撃試験後の剥離強度の関係を図８に示す。
【表１】
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【００５０】
表１から、実施例１及び２においては、ヨーク１０の外周面における表面粗さＳｍが０．５〜６マイクロメートルの範囲とされていることがわかる。一方、比較例に係るヨークの外周面における表面粗さＳｍは、６マイクロメートルを大きく超える大きさであった。このように、表面粗さＳｍはリン酸塩処理の方法に依存しており、図５、図６からもわかるように、粒状結晶が析出するリン酸亜鉛カルシウム処理被膜のほうが、表面粗さＳｍを低減するのに有利であることがわかる。
【００５１】
また、実施例１及び実施例２においては、熱衝撃試験後の剥離強度が、初期状態からは低下しているものの、充分に高い水準に維持していることがわかる。一方、比較例においては、初期状態における剥離強度が実施例１よりも高いものの、熱衝撃試験後の剥離強度が初期状態から大幅に低下しており、熱衝撃試験後では充分な剥離強度が維持されていないことがわかる。また、表１に示されているように、ヨークの外周面における表面粗さＳｍを小さく設定すればするほど、熱衝撃試験後における剥離強度が高く維持されている。すなわち、ヨークの外周面の表面粗さＳｍをより小さく設定することが、耐熱衝撃性を向上する上で有効であることがわかる。また、比較例においては、熱衝撃試験後に測定した剥離強度のバラツキが大きいが、実施例においては、熱衝撃試験後に測定される剥離強度のバラツキが小さい。すなわち、比較例に比べて実施例のシャフトのほうが信頼性の点で優れていることがわかる。
【００５２】
ここで、例えば自動車に使用される各種モータ用部品においては、熱衝撃試験後の剥離強度として、１０ＭＰａ以上を満足することが要求されている。図８に示すように、ヨークの外周面における表面粗さＳｍを６マイクロメートル以下にすることで、熱衝撃試験後におけるヨークと希土類磁石との間の剥離強度を１０ＭＰａ以上にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明のモータ用部品は、自動車に使用されるモータ、例えば電動スタビライザに使用されるブラシレスモータや、電動パワーステアリング装置に使用されるブラシレスモータ等のロータあるいはステータとして使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明のモータ用部品の一実施形態を示す斜視図。
【図２】図１に示すモータ用部品のヨークと希土類磁石との接着状態を示す模式図。
【図３】本発明とは異なるモータ用部品のヨークと希土類磁石との接着状態を示す模式図。
【図４】リン酸塩処理工程を説明する図。
【図５】表面調整処理及びリン酸塩処理について説明する模式図。
【図６】実施例１にかかるヨーク外周面の電子顕微鏡観察画像。
【図７】比較例にかかるヨーク外周面の電子顕微鏡観察画像。
【図８】ヨーク外周面の表面粗さＳｍと熱衝撃試験後の剥離強度との関係を示す図。
【符号の説明】
【００５５】
１０  ヨーク
１１  円筒部
１１ａ  外周面（接着面）
１１ｂ  凸部
１１ｃ  凹部
１２  リン酸亜鉛カルシウム処理皮膜（リン酸塩処理被膜）
１２ａ  粒状結晶
２０  ネオジウム磁石（希土類磁石）
３０  接着層
５０  シャフト（モータ用部品）
【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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