(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性材料から成り少なくとも内周面にめっき層が形成された円筒状のヨークと、
前記めっき層上の複数個の磁石接着部にクロメート層を形成することなく接着剤により接着された複数個の永久磁石と、
前記めっき層上の複数個の前記磁石接着部を除く磁石非接着部に形成されたクロメート層と、
から成ることを特徴とする回転電機子用ステータ。
【請求項２】
前記めっき層は亜鉛のめっき層である請求項１に記載の回転電機子用ステータ。
【請求項３】
前記クロメート層はＣｒ2Ｏ3・ｘＨ2Ｏを主成分とする請求項２に記載の回転電機子用ステータ。
【請求項４】
磁性材料から成り円筒状のヨークの少なくとも内周面に形成されためっき層上の複数個の磁石接着部を、マスク部材でマスキングするマスキング工程と、
前記めっき層上の前記マスク部材でマスキングしていない磁石非接着部にクロメート層を形成するクロメート層形成工程と、
前記マスク部材を取り外した複数個の前記磁石接着部に接着剤を塗布し、複数個の前記永久磁石を該接着剤により複数個の該磁石接着部に接着する磁石接着工程と、
から成ることを特徴とするヨークへの永久磁石の接着方法。
【請求項５】
前記マスキング工程において、複数個の前記磁石接着部を複数個の前記マスク部材から成るマスキングユニットにより同時にマスキングする請求項４に記載のヨークへの永久磁石の接着方法。
【請求項６】
前記マスキング工程において、複数個の前記ヨークを複数個の前記マスキングユニットから成るマスキング装置により同時にマスキングする請求項４に記載のヨークへの永久磁石の接着方法。
【請求項７】
前記磁石接着工程において、前記めっき層形成工程で前記磁石接着部の周縁に前記クロメート層により形成された縁を目印として前記永久磁石を接着する請求項４に記載のヨークへの永久磁石の接着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転電機子用ステータ、及びそのヨークへの永久磁石の接着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転電機子の一種である直流モータ（直流電動機）は、コンミテータ（整流子）及びブラシを備え、外側の固定されたステータ（固定子）と、内側の回転するロータ（回転子）から成る。かかるブラシ付き直流モータの一種に、ステータが円筒状のヨーク（継鉄）と、その内周面に固着された界磁用永久磁石（以下「永久磁石」と略称する）とから成るものがある。ヨークは永久磁石の隣接する磁極同士を磁気的に接続するもので、鉄等の磁性体から成り、円筒形状を有する。永久磁石は主磁束を発生するもので、複数個の永久磁石がヨークの内周面に円周方向に隔設される。
【０００３】
永久磁石は接着剤によりヨークの内周面に接着されるが、永久磁石の接着の前に、防錆等のためにヨークの内周面を含む表面に表面処理を施す。その際、始めに防錆のためにヨークの表面に亜鉛のめっき層を形成し、次に亜鉛のめっき層の防錆及びヨークの装飾のために亜鉛のめっき層の上にクロメート処理によりクロメート層を形成することがある。亜鉛のめっき層は安価でありながら、ある程度の防錆効果が得られる。クロメート層は防錆効果が大きくしかも装飾効果がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般にクロメート層は微量の水分を含む。特に、六価クロムを使用している黄色クロメート層は大気中の水分を吸収し、傷等により破れた部分をこの水分で自己修復する。こうして黄色クロメート層が再生され易く、その中に水分が存在することになる。
【０００５】
この水分は、ヨークの上記表面処理後行われるヨークへの永久磁石の接着の妨げとなることがある。例えば、亜鉛のめっき層及びクロメート層の形成後、クロメート層の表面に熱硬化性の接着剤を塗布し、この接着剤により永久磁石をヨークに接着する。その後、熱を加えて接着剤を乾燥させる際、乾燥時の加熱によりクロメート層内の水分が蒸発し、それに伴いその上に塗布された接着剤の一部をはじいてしまう。
【０００６】
その結果、永久磁石の外面とヨークの内周面との実質的な接着面積が減少し、接着剤による永久磁石の接着力が低下する。特に、六価クロムを含む黄色クロメート層を形成した場合は、水分の保有量が他のクロメート層よりも多いために、この傾向が顕著になる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、回転電機子用ステータを構成するヨークの防錆及び／又は装飾のためにヨークにクロメート層を形成した場合でも、接着剤によるヨークへの永久磁石の接着力の低下が防止できる回転電機子用ステータ、及び該ステータにおけるヨークへの永久磁石の接着方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願の発明者は、クロメート処理の際、ヨークの内周面上のめっき層上の磁石が接着される部分と永久磁石との間にクロメート層が形成されないクロメート層の形成方法及び接着剤の塗布方法を思い付いて、本発明を完成した。
【０００９】
本願の第１発明による回転電機子用ステータは、請求項１に記載されているように、磁性材料から成り少なくとも内周面にめっき層が形成された円筒状のヨークと、めっき層上の複数個の磁石接着部にクロメート層を形成することなく接着剤により接着された複数個の永久磁石と、めっき層上の複数個の磁石接着部を除く磁石非接着部に形成されたクロメート層とから成ることを特徴とする。
【００１０】
この回転電機子用ステータでは、めっき層上の磁石接着部にはクロメート層が形成されておらず、永久磁石は接着剤によりヨーク内周面にしっかり接着されている。そして、磁石非接着部はクロメート層により防錆及び装飾されている。
【００１１】
請求項２に記載の回転電機子用ステータでは、請求項１において、めっき層が亜鉛のめっき層から成る。このステータによれば、安価でありながら優れた防錆作用が得られる。
【００１２】
請求項３に記載の回転電機子用ステータでは、請求項２においてクロメート層はクロムを主成分とする。このステータによれば、更に優れた防錆作用及び装飾効果が得られる。
【００１３】
一方、本願の第２発明によるヨークへの永久磁石の接着方法は、請求項４に記載されているように、磁性材料から成り円筒状のヨークの少なくとも内周面に形成されためっき層上の複数個の磁石接着部をマスク部材でマスキングするマスキング工程と、めっき層上のマスク部材でマスキングしていない磁石非接着部にクロメート層を形成するクロメート層形成工程と、マスク部材を取り外した複数個の磁石接着部に接着剤を塗布し、複数個の永久磁石を接着剤により複数個の磁石接着部に接着する磁石接着工程とから成ることを特徴とする。
【００１４】
このヨークへの永久磁石の接着方法では、磁石接着部がマスク部材にマスキングされた状態で磁石非接着部にクロメート層が形成され、その後接着剤により磁石接着部に永久磁石が接着される。よって、クロメートがヨークと永久磁石との間に浸入することが防止される。
【００１５】
請求項５に記載の永久磁石の接着方法では、請求項４のマスキング工程において、複数個の磁石接着部を複数個のマスク部材から成るマスキングユニットにより同時にマスキングする。この接着方法によれば、複数個の磁石接着部が効率よくマスキングされる。
【００１６】
請求項６に記載の永久磁石の接着方法では、請求項４のマスキング工程において、複数個のヨークを複数個のマスキングユニットから成るマスキング装置により同時にマスキングする。この接着方法によれば、複数個のヨークの磁石接着部が更に効率よくマスキングされる。
【００１７】
請求項７に記載の永久磁石の接着方法では、請求項４の磁石接着工程において、めっき層形成工程で磁石接着部の周縁にクロメート層により形成された縁を目印として永久磁石を接着する。この接着方法によれば、複数個の永久磁石のヨークの内周面のめっき層上での位置決めが容易かつ確実になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
＜回転電機子＞
本発明は、自動車のスタータ（始動電動機）及び発電機、産業機器の駆動モータ及び電動工具用モータ等に適用することができる。その中の直流モータは外側に固定され全体として円筒状のステータ（固定子）と、該ステータの内部空間に回転可能に配置されたロータ（回転子又は電機子）と、コンミテータ（整流子）及びブラシとを有し、界磁に永久磁石を使用する。コンミテータ及びブラシは公知のものが採用でき、ロータも公知のものが採用できる。
＜ステータ＞
上述したように、ステータはヨークと、表面処理層（めっき層及びクロメート層）と、複数個の永久磁石とら成る。
▲１▼ヨークは鉄等の磁性材料から成り円筒形状を有する。少なくとも内周面、なるべく表面全体（内周面、外周面及び両端面）に防錆性に優れためっき層が形成されていることが望ましい。めっき層として亜鉛のめっき層を採用すれば、安価でありながら、比較的高い防錆能力が得られる（請求項２に相当）。亜鉛のめっき層の厚さは５から３０μｍとできる。
▲２▼クロメート層はクロメート処理により形成され、亜鉛のめっき層等が形成されたヨークに更に耐食性を付与し、また数種類の色調を付与することができる。ここで、「クロメート処理」とは、クロム酸や重クロム酸を主成分とする水溶液中にヨーク等を浸して、腐食に対して安定な皮膜を形成することである。クロメートの具体例としては、例えば黄色クロメートや白色クロメートがある。黄色クロメートは外観が黄色を呈し、白色クロメートは光沢のある銀白色を呈している。
【００１９】
クロメート層は少なくともヨークの内周面に形成されためっき層上の磁石非接着部に形成されていれば良い。ここで、「磁石接着部」とはヨークの内周面上のめっき層上の永久磁石が接着される部分（領域）のことであり、「磁石非接着部」とは内周面のめっき層上のそれ以外の部分である。内周面のめっき層上において、磁石接着部と磁石非接着部とは円周方向に交互に位置している。磁石接着部及び磁石非接着部の形状や個数は永久磁石の形状や個数によって決まる。なお、クロメート層の厚さは０．３から１．５μｍの範囲で形成される。また、クロメート層は、めっき層がヨークの内周面以外にも形成された場合は、その部分にも形成することが望ましい。亜鉛のめっき層の上にクロメート層を形成すれば（請求項３に相当）、亜鉛のめっき層及びクロメート層による防錆効果と、クロメート層による装飾効果とが得られる。
▲３▼永久磁石としては、小形状で大きな磁気力が得られる希土類磁石や、フェライト磁石を採用できる。永久磁石の形状は特に制約はなく、少なくともヨークの内周面と同じ曲率の外面を持てばよい。永久磁石の個数は２個、４個、６個又は８個とできる。
▲４▼永久磁石をヨークに接着する接着剤としては、公知の熱硬化性接着剤（例えばエポキシ系樹脂）を使用することができる。
＜接着方法＞
上述したように、永久磁石のヨークへの接着方法はマスキング工程と、クロメート層形成工程と、磁石接着工程と、から成る。
▲１▼マスキング工程ではまず、ヨークの少なくとも内周面にめっき層を形成する。めっき層は、内周面及びその他の面（外周面、両端面）に形成することが望ましい。めっき層を形成する際、亜鉛を利用することができる。めっき層上の複数個の磁石接着部は単一のマスク部材によりマスキングしても良いし、複数個のマスク部材によりマスキングしても良い。複数個のマスク部材を使用する場合、複数個の磁石接着部を順次（一つづつ）マスキングしても良いが、作業効率等を考えると同時にマスキングすることが望ましい。
【００２０】
複数個の磁石接着部を同時にマスキングするためには、例えば複数個のマスク部材から成るマスキングユニットを使用することができる（請求項５に対応）。各マスク部材は少なくとも各磁石接着部をマスキングできる大きさを持てば良いが、磁石接着部と同じ形状にすることが望ましい。尚、マスク部材の材質にはゴム等を採用することができる。また、複数個のマスキングユニットから成るマスキング装置を使用すれば、複数個のヨークを同時にマスキングすることができる（請求項６に相当）。
〔2〕クロメート層形成工程では、複数個の磁石接着部を除く磁石非接着部にクロメート層を形成しても良い。但し、本発明の接着方法では磁石接着部はマスク部材によりマスキングされているので、内周面のめっき層全体に一気にクロメート処理を施すことができる。
〔3〕磁石接着工程では、複数個のマスク部材を除去し、クロメート層が形成されていない複数個の磁石接着部のそれぞれに順次又は同時に接着剤を塗布する。次に、手作業又は自動機械により各永久磁石を各磁石接着部に接着する。例えば手作業で永久磁石を接着する際、クロメート層形成工程で磁石接着部の周囲にクロメート層により形成された矩形枠状の縁を目印とすることができる（請求項７に対応）。
【００２１】
【実施例】
以下、図面を基に本発明の実施例を説明する。
（直流モータ用ステータ）
図１、図２及び図３に示すように、ステータ３０は円筒状のヨーク１０と、その内周面１１に接着された４個の永久磁石２０とから成る。ヨーク１０は鉄から成り、両端が開口した円筒状を有し、厚さは軸方向でも円周方向でも全体的に均一である。ヨーク１０の内周面１１及び外周面１２には亜鉛のめっき層（以下「亜鉛皮膜」と呼ぶ）１３及び１４が形成されている（図５（ｆ）参照）。亜鉛皮膜１３及び１４の厚さは５から３０μｍである。尚、ヨーク１０の両端面１５ａ及び１５ｂにも亜鉛皮膜が形成されている。
【００２２】
内周面１１の亜鉛皮膜１３上の４個の磁石接着部１６には接着剤１８を介して４個の永久磁石２０が接着されている（図５（ｆ）参照）。接着剤１８は熱硬化性のものであり、亜鉛皮膜１３上に円周方向に９０度隔てて形成された矩形状の４個の磁石接着部１６に塗布されている。
【００２３】
各磁石接着部１６上に、湾曲した薄い矩形板状の永久磁石２０が接着されている。各永久磁石２０は内面２１及び外面２２と、一対の端面２３ａ及び２３ｂと、一対の側面２４ａ及び２４ｂとを持つ。厚さは長手方向及び短手方向の全体に亘って均一である。短手方向の長さは隣接する永久磁石２０間にすき間２６ができる程度であり、長手方向の長さはヨーク１０の長さよりも少し短い。４個の永久磁石２０のうち２個はＮ極を持ち２個はＳ極を持ち、Ｎ極同士及びＳ極同士が対向するように配置されている。
【００２４】
内周面１１の亜鉛皮膜１３のうち磁石非接着部１７にはクロメート層（以下「クロメート皮膜」と呼ぶ）２７が形成されている（図５（ｆ）参照）。即ち、亜鉛皮膜１３と永久磁石２０の外面２２との間には、接着剤１８が存在するのみで、クロメート皮膜２７は存在しない。尚、外周面１２の亜鉛皮膜１４、及び両端面１５ａ、１５ｂの亜鉛皮膜（不図示）にもクロメート皮膜が形成されている。
【００２５】
従って、磁石接着部１６上において接着剤１８はクロメート皮膜２７内の水分によりはじかれておらず、永久磁石２０は外面２２の全面において接着剤１８により磁石接着部１６に強固に接着されている。また、人目に触れることがあるヨーク１０の外周面１２には亜鉛皮膜及びクロメート皮膜が形成されているので、防錆作用が向上するとともに、装飾作用も得られる。
（永久磁石のヨークへの接着方法）
次に、上記ステータ３０におけるヨーク１０への永久磁石２０の接着方法について説明する。図４及び図５に示すように、取付方法は前処理工程Ｓ１、亜鉛めっき工程Ｓ２、マスキング工程Ｓ３、クロメート処理工程Ｓ４、乾燥工程Ｓ５、接着剤塗布工程Ｓ６、及び磁石接着工程Ｓ７から成る。
【００２６】
前処理工程Ｓ１では、亜鉛皮膜１３及び１４を形成するための準備をする。図５（ａ）に示すように、ヨーク１０の内周面１１上の油脂成分Ｘを溶解除去するアルカリ洗浄、酸化皮膜及び錆を除去する第１酸洗浄、酸化皮膜を仕上除去する電解洗浄、及びヨーク１０を活性化させる第２酸洗浄等を含む。
【００２７】
亜鉛めっき工程Ｓ２では、図５（ｂ）に示すように、前処理が終了したヨーク１０の内周面１１及び外周面１２並びに両端面１５ａ及び１５ｂに亜鉛の亜鉛皮膜１３及び１４等を形成する。その際、電気めっきを用い、金属塩水溶液中に陽極としての亜鉛と、陰極としてのヨーク１０をセットする。すると、陽極の亜鉛が電流の通電で電気分解しヨーク１０の表面に析出し、亜鉛皮膜１３、１４等を形成する。
【００２８】
尚、ここでは亜鉛めっき工程Ｓ２の後に、亜鉛皮膜１３の表面上の皮膜を除去する活性化工程を実行する。
【００２９】
マスキング工程Ｓ３では、図５（ｃ）に示すように、亜鉛皮膜１３上の４個の磁石接着部１６をマスキングユニットの４個のマスク部材３１で同時にマスキングする。このマスキングユニット４０は図６に示すように、４個の支持部４１を持つ十字部材４２と、各支持部４１の先端に先端に取り付けられゴムから成る四分円状のマスク部材３１とから成る。各マスク部材３１の外面の曲率はヨーク１０の内周面１１の曲率と等しくされ、直径方向で対向するマスク部材３１同士の外径は、ヨークの内周面１１の内径よりも少し大きくされている。マスク部材３１の円周方向の長さは永久磁石２０の内面２１のそれとほぼ等しく、軸方向の長さは永久磁石２０の内面２１のそれとほぼ等しくされている。
【００３０】
ヨーク１０は一方の開口から軸方向に挿入してマスキングユニット４０に取り付けられる。挿入に伴い、各マスク部材３１の外面側の部分が半径方向内向きに弾性的変形し、亜鉛皮膜１３上の４個の磁石接着部１６が同時にかつ確実にマスキングされる。
【００３１】
しかも、ここでは、図７に示すように、複数個のマスキングユニット４０がフレーム４６に配置されてマスキング装置４５を形成している。よって、複数個のステータ３０のヨーク１０を同時にマスキングすることができ、その分作業効率が上がる。
【００３２】
以上の前処理工程Ｓ１、亜鉛めっき工程Ｓ２、活性化工程及びマスキング工程Ｓ３が請求項１に記載した発明におけるマスキング工程に対応する。
【００３３】
クロメート処理工程Ｓ４では、図５（ｄ）に示すように、ヨーク１０の表面のうちマスキングされなかった内周面１１上の磁石非接着部１７と、外周面１２及び両端面１５ａ、１５ｂにクロメート皮膜２７を形成する。即ち、磁石接着部１６をマスク部材３１によりマスキングしたヨーク１０をクロム酸溶液に数秒間浸漬する。すると、亜鉛皮膜上にＣｒ2Ｏ3・ｘＨ2Ｏを主成分とした酸化皮膜即ちクロメート皮膜２７が形成される。
【００３４】
このクロメート処理工程Ｓ４が請求項１に記載した発明におけるクロメート層形成工程に対応する。
【００３５】
クロメート皮膜２７の形成後、各ヨーク１０を各マスキングユニット４０から取り外す。すると、クロメート皮膜２７が形成されていない磁石接着部１６の周囲にクロメート皮膜により矩形状の線（縁）２８が形成される。次に、乾燥工程Ｓ５においてクロメート皮膜２７を乾燥させる。
【００３６】
接着剤塗布工程Ｓ６では、図５（ｅ）に示すように、クロメート皮膜２７が形成されていない磁石接着部１６に熱硬化性の接着剤１８を塗布する。接着剤１８の塗布はここでは作業者の手作業により行い、少なくとも亜鉛皮膜１３上の線（縁）２８で囲まれた領域内に塗布する
磁石接着工程Ｓ７では、図５（ｆ）に示すように、塗布された接着剤１８上に永久磁石２０を接着する。以上の接着剤塗布工程Ｓ６及び磁石接着工程Ｓ７が請求項１に記載した発明における磁石接着工程に対応する。
【００３７】
永久磁石２０は亜鉛皮膜１３上において軸方向及び円周方向の所定位置に位置決めすることが必要であるが、ここでは亜鉛皮膜１３上に矩形状の線（縁）２８が形成されている。従って、この縁２８を目印にすることにより永久磁石２０を磁石接着部１６に容易かつ簡単に位置決め、接着することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明の回転電機子用ステータによれば、磁石接着部に塗布した接着剤はクロメート層により殆どはじかれておらず、永久磁石は接着剤により磁石接着部に強固に接着されている。また、磁石非接着部はめっき層及びクロメート層により発錆が防止されるとともに、外観が向上する効果が奏される。
【００３９】
一方、本発明のヨークへの永久磁石の接着方法によれば、クロメート層の形成時にクロメートが磁石接着部に浸入することが防止され、引き続く接着剤の磁石接着部への塗布を確実に行うことができる効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転電機子用ステータの一つの実施例を示す縦断面図である。
【図２】図１に示した回転電機子用ステータの平面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】本発明に係るヨークへの永久磁石の接着方法の一つの実施例を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）及び（ｆ）は図４に示した接着方法におけるヨーク、めっき層、クロメート層、接着剤及び永久磁石の関係を説明する説明図である。
【図６】図４の接着方法において使用するマスキングユニットの斜視説明図である。
【図７】図６のマスキングユニットが複数個配置されて成るマスキング装置の斜視説明図である。
【符号の説明】
１０：ヨーク
１１：内周面                  １３：亜鉛皮膜
１６：磁石接着部              １７：磁石非接着部
１８：接着剤
２０：永久磁石
２２：外面                  ２７：クロメート皮膜
２８：縁
３０：ステータ                  ３１：マスク部材
４０：マスキングユニット        ４５：マスキング装置
【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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