專利名稱：小型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及小型驅(qū)動(dòng)裝置，特別涉及裝在電子表等中的小型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子。
石英表等的電子表，備有小型精密的電動(dòng)機(jī)，作為驅(qū)動(dòng)裝置。電子表中一般所用的具有步進(jìn)馬達(dá)構(gòu)造的電動(dòng)機(jī)，備有轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子具有環(huán)狀或圓筒狀的永磁鐵，定子具有線圈。轉(zhuǎn)子還備有軸和驅(qū)動(dòng)齒輪，軸同心地固定在圓筒狀的永磁鐵上，驅(qū)動(dòng)齒輪與軸形成為一體。
例如，裝在電子表內(nèi)的現(xiàn)有小型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，通常，轉(zhuǎn)子軸是用粘接劑或錫焊等粘接材料固定在形成于轉(zhuǎn)子磁鐵上的中心貫通孔內(nèi)，或者將該軸緊密地壓入貫通孔，這樣地把軸固定住。該固定作業(yè)中，為了將轉(zhuǎn)子軸與環(huán)狀或圓筒狀轉(zhuǎn)子磁鐵保持同心，并且將軸保持在磁鐵上的預(yù)定位置，需要確保較大的固定力。把轉(zhuǎn)子軸緊密壓入轉(zhuǎn)子磁鐵的貫通孔時(shí)，在軸的壓入作業(yè)期間及轉(zhuǎn)子完成后的長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，必須使磁鐵不因磁鐵貫通孔相鄰區(qū)域的應(yīng)力集中作用而破裂或裂縫。
日本實(shí)開(kāi)昭54-71610號(hào)公報(bào)(JP-U-54-71610)中，揭示了電子表用的小型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子之一例。該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，備有帶齒輪的軸和圓筒狀的磁鐵，該圓筒狀磁鐵具有固定軸的中心貫通孔。轉(zhuǎn)子的軸具有多邊形柱等的異形外形，緊密地壓入轉(zhuǎn)子磁鐵的圓筒狀中心貫通孔內(nèi)。該構(gòu)造中，軸的外面的一部分，沿著貫通孔的軸線方向全長(zhǎng)，局部地與貫通孔中的磁鐵的圓筒內(nèi)面接觸。軸與磁鐵的該局部接觸，使應(yīng)力集中分散到與磁鐵貫通孔相鄰的幾個(gè)局部區(qū)域，這樣，可防止磁鐵破裂或裂縫，確保較大的固定力。
現(xiàn)有的小型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的環(huán)狀或圓筒狀永磁鐵，通常由燒結(jié)磁鐵形成，該燒結(jié)磁鐵由烯土類元素構(gòu)成。燒結(jié)永磁鐵雖然具有優(yōu)良的磁特性，但是小型的環(huán)狀或圓筒狀磁鐵構(gòu)造的制造成本高。而通常稱為“粘結(jié)磁鐵”的、具有單純成形構(gòu)造的永磁鐵，可降低制造成本。但是，用“粘結(jié)磁鐵”形成小型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的環(huán)狀或圓筒狀磁鐵時(shí)，與燒結(jié)磁鐵相比，轉(zhuǎn)子磁鐵的機(jī)械強(qiáng)度低。因此，這時(shí)，即使轉(zhuǎn)子軸具有JP-U-54-71610所揭示的構(gòu)造，在軸的壓入作業(yè)期間或轉(zhuǎn)子完成后，分散了的應(yīng)力集中仍然可能會(huì)使粘結(jié)轉(zhuǎn)子磁鐵產(chǎn)生破裂或裂縫。
JP-U-54-71610還揭示了在貫通孔內(nèi)，夾設(shè)在轉(zhuǎn)子磁鐵與轉(zhuǎn)子軸之間的軸襯。該軸襯的作用是防止磁鐵破裂或裂縫。此種軸襯在實(shí)開(kāi)昭56-71078號(hào)公報(bào)(JP-U-56-71078)中也被揭示。但是，這樣地另外增設(shè)軸襯，增加了電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的零件數(shù)目，導(dǎo)致生產(chǎn)性降低，并且提高制造成本。
用粘接劑或錫焊等粘接材料把轉(zhuǎn)子軸固定在轉(zhuǎn)子磁鐵的貫通孔內(nèi)時(shí)，由于可以松松地將軸嵌入貫通孔，所以，可避免磁鐵的破裂或裂縫問(wèn)題，而且可得到比較大的固定力。但是，貫通孔內(nèi)的軸與磁鐵之間的間隙很小，通常是數(shù)μm，所以把軸插入貫通孔時(shí)，粘接材料有可能會(huì)從貫通孔中漏出。因此，該方法中，為了確保穩(wěn)定的大固定力，必須將粘接材料小心且準(zhǔn)確地供給到軸與磁鐵間的微小間隙內(nèi)，這樣，妨礙小型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的大量生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的，是提供一種小型電動(dòng)機(jī)使用的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)可靠性，高生產(chǎn)性，可用比較低的成本制造。
本發(fā)明的另一目的，是提供一種小型電動(dòng)機(jī)使用的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子備有環(huán)狀或圓筒狀的磁鐵和固定在磁鐵上的軸，可防止磁鐵因軸而破裂或裂縫，可確保將軸保持在磁鐵上預(yù)定位置的穩(wěn)定的大固定力。
本發(fā)明的另一目的，是提供軸與環(huán)狀或圓筒狀磁鐵的固定構(gòu)造，在具有單純成形磁鐵即粘結(jié)磁鐵等的、比較脆弱的磁鐵的轉(zhuǎn)子的制造工序中可采用該固定構(gòu)造。
本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，其特征在于，備有磁鐵、軸和加強(qiáng)部件；磁鐵具有旋轉(zhuǎn)軸線，備有與該旋轉(zhuǎn)軸線同軸延伸的貫通孔；軸同心地固定在上述磁鐵上，備有安裝在上述貫通孔內(nèi)的部分，該部分的軸線方向接合長(zhǎng)度比貫通孔的軸線方向長(zhǎng)度短；
加強(qiáng)部件至少設(shè)在上述貫通孔內(nèi)，用于確保把上述軸固定保持在磁鐵上預(yù)定位置的固定力。
本發(fā)明的較好實(shí)施例中，上述磁鐵由環(huán)狀磁鐵部件、和形成在該磁鐵部件表面并至少配置在上述貫通孔內(nèi)的保護(hù)膜構(gòu)成，上述加強(qiáng)部件由保護(hù)膜構(gòu)成，上述軸的上述部分與該保護(hù)膜對(duì)面式地接合。
這時(shí)，上述保護(hù)膜最好由金屬鍍層構(gòu)成。
上述金屬鍍層可以是無(wú)電解鍍層。
另外，上述金屬鍍層，可以包含Ni-P無(wú)電解鍍層、Ni-B無(wú)電解鍍層及Ni-P-W無(wú)電解鍍層中的至少一種。
上述金屬鍍層最好至少具有10μm的厚度。或者，上述金屬鍍層，可以備有無(wú)電解底鍍層和電解面鍍層這時(shí)，上述電解面鍍層可以是Ni電解鍍層。上述無(wú)電解底鍍層可以至少有0.5μm～2.0μm的厚度。另外，上述電解面鍍層可以至少具有3.0μm的厚度。上述磁鐵部件最好由粘結(jié)磁鐵部件構(gòu)成。
這時(shí)，設(shè)貫通孔軸線方向長(zhǎng)度為T、上述軸的上述部分的軸線方向接合長(zhǎng)度為t時(shí)，軸線方向接合長(zhǎng)度與貫通孔的軸線方向長(zhǎng)度的關(guān)系是，T/5≤t≤T/2。
另外，上述軸的上述部分被緊密地壓入磁鐵的貫通內(nèi)，在該貫通孔內(nèi)的該部分的緊固余量在5μm～30μm的范圍內(nèi)。
在上述粘結(jié)磁鐵部件內(nèi)最好真空含浸著充填材。
本發(fā)明的另一較好實(shí)施例中，上述加強(qiáng)部件由粘接劑構(gòu)成，該粘接劑充填在貫通孔內(nèi)的、上述部分以外的軸的其余部與磁鐵間的間隙內(nèi)。
這時(shí)，設(shè)貫通孔軸線方向長(zhǎng)度為T、上述軸的上述部分的軸線方向接合長(zhǎng)度為t時(shí)，軸線方向接合長(zhǎng)度與貫通孔的軸線方向長(zhǎng)度的關(guān)系是，T/5≤t≤4T/5。
上述粘接劑可由熱硬性環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成。
上述磁鐵由環(huán)狀磁鐵部件、和形成在該磁鐵部件表面并至少配置在貫通孔內(nèi)的保護(hù)膜構(gòu)成，上述加強(qiáng)部件備有該保護(hù)膜，上述軸的上述部分與該保護(hù)膜對(duì)面地接合。
這時(shí)，上述保護(hù)膜由金屬鍍層構(gòu)成。
或者，上述保護(hù)膜由有機(jī)保護(hù)膜構(gòu)成。
該構(gòu)造中，上述磁鐵部件由粘結(jié)磁鐵部件構(gòu)成是有利的。
上述磁鐵可以含有稀土類元素。
另外，本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于有以下步驟(a)在環(huán)狀磁鐵部件的表面形成保護(hù)膜，制作磁鐵，該磁鐵備有旋轉(zhuǎn)軸線和與該旋轉(zhuǎn)軸線同軸延伸的貫通孔，將保護(hù)膜至少配置在貫通孔內(nèi)；(b)準(zhǔn)備好備有安裝在上述貫通孔內(nèi)部分的軸；(c)將上述軸插入磁鐵的貫通孔內(nèi)，將該軸的上述部分緊密壓入貫通孔內(nèi)，使該部分的軸線方向接合長(zhǎng)度比貫通孔的軸線方向長(zhǎng)度短。
本發(fā)明的較好實(shí)施例中，其特征在于，上述磁鐵部件由粘結(jié)磁鐵構(gòu)成，上述保護(hù)膜是金屬鍍層，在上述保護(hù)膜形成步驟前，還有使該粘結(jié)磁鐵部件真空含浸粘接劑的步驟。
另外，通過(guò)變更上述保護(hù)膜的厚度，可調(diào)節(jié)貫通孔中的上述部分的緊固余量。
本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于有以下步驟(a)準(zhǔn)備好備有旋轉(zhuǎn)軸線、和與該旋轉(zhuǎn)軸線同軸延伸的貫通孔的磁鐵；(b)準(zhǔn)備好具有第1部分和第2部分的軸，上述第1部分安裝在貫通孔內(nèi)，上述第2部分與該第1部分相鄰配置，在貫通孔內(nèi)形成間隙；(c)把上述軸插入磁鐵的貫通孔內(nèi)，將該軸的第1部分嵌入貫通孔，使該第1部分的軸線方向接合長(zhǎng)度比貫通孔的軸線方向長(zhǎng)度短；(d)將粘接劑充填到貫通孔內(nèi)的上述間隙內(nèi)。
本發(fā)明的較好實(shí)施例中，其特征在于，粘接劑被真空含浸在上述間隙內(nèi)。
另外，上述磁鐵由環(huán)狀粘結(jié)磁鐵部件構(gòu)成，在上述軸插入步驟前，還具有在該粘結(jié)磁鐵部件的表面形成保護(hù)膜的步驟。
本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)參照附圖對(duì)實(shí)施例的說(shuō)明將更加清楚。


圖1是本發(fā)明轉(zhuǎn)子之第1實(shí)施例的分解縱斷面圖。
圖2是圖1所示轉(zhuǎn)子的組裝狀態(tài)的縱斷面圖。
圖3是本發(fā)明轉(zhuǎn)子之第2實(shí)施例組狀狀態(tài)的縱斷面圖。
圖4是本發(fā)明轉(zhuǎn)子之第3實(shí)施例的分解縱斷面圖。
圖5是圖4所示轉(zhuǎn)子的組裝狀態(tài)的縱斷面圖。
圖6是本發(fā)明轉(zhuǎn)子之第4實(shí)施例的組裝狀態(tài)的縱斷面圖。
圖1和圖2表示本發(fā)明第1實(shí)施例小型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子10。圖中，相同或類似的構(gòu)成部件用相同的標(biāo)記表示。該實(shí)施例的轉(zhuǎn)子10，可用于裝入在電子表內(nèi)的小型精密電動(dòng)機(jī)。
轉(zhuǎn)子10備有磁鐵12和軸16。磁鐵12具有旋轉(zhuǎn)軸線14，軸16同心地固定在磁鐵12上。磁鐵12由環(huán)狀或圓筒狀永磁鐵部件18構(gòu)成，備有與旋轉(zhuǎn)軸線14同軸延伸的圓筒狀中心貫通孔20。磁鐵12還備有形成在永磁鐵部件18全面上的保護(hù)膜22。保護(hù)膜22由預(yù)定厚度的金屬鍍層構(gòu)成，構(gòu)成直徑為D1的貫通孔20內(nèi)部的、磁鐵12的圓筒狀內(nèi)面。
軸16是具臺(tái)階狀外面的略圓筒狀物，備有直徑為d1的中間部分24。直徑d1設(shè)定為使中間部分24緊密地壓入磁鐵12的貫通孔20內(nèi)的尺寸(即d1＞D1)。軸16還備有第1端部26、齒輪28和帶臺(tái)階的第2端部30。第1端部26與中間部分24相鄰并從中間部分24同軸地延長(zhǎng)。齒輪28在第1端部26的相反側(cè)，與中間部分24相鄰并從中間部分24同軸地延長(zhǎng)。第2端部30在中間部分24的相反側(cè)，與齒輪28相鄰并從齒輪28延長(zhǎng)。第1端部26直徑小于貫通孔20的直徑D1。齒輪28的直徑大于中間部分24的直徑d1。軸16最好是金屬制的整體構(gòu)造。
軸16的中間部分24和第1端部26，插入貫通孔20內(nèi)，中間部分24的圓筒狀外面與磁鐵12的貫通孔20內(nèi)的圓筒狀內(nèi)面相互接合，這樣軸16同心地固定在磁鐵12上的預(yù)定位置。中間部分24的、與貫通孔20接合的軸線方向接合長(zhǎng)度t1，小于貫通孔20的軸線方向全長(zhǎng)T1。軸16位于磁鐵12上的適當(dāng)位置時(shí)，第1端部26從磁鐵12的一面伸出，齒輪28和第2端部30從磁鐵12的另一面伸出。
轉(zhuǎn)子10還備有加強(qiáng)部件，該加強(qiáng)部件至少設(shè)在磁鐵12的貫通孔20的內(nèi)部，用于確保把軸16固定在磁鐵12上預(yù)定位置的固定力。本實(shí)施例中，加強(qiáng)部件由金屬鍍層構(gòu)成的上述保護(hù)膜22構(gòu)成。軸16的中間部分24與保持膜22對(duì)面地接合，被壓入貫通孔20內(nèi)的保護(hù)膜22。
該構(gòu)造中，軸16以其中間部分24的圓筒狀外面，與貫通孔20中的磁鐵12的圓筒狀內(nèi)面的一部分接觸。磁鐵12的機(jī)械強(qiáng)度和韌性被保護(hù)膜22強(qiáng)化。軸16與磁鐵12的部分接觸，加上保護(hù)膜22對(duì)磁鐵12的加強(qiáng)作用，在中間部分24往貫通孔20的壓入作業(yè)中以及轉(zhuǎn)子10的完成后，可防止磁鐵12破裂或裂縫，確保比較大的穩(wěn)定的固定力。在轉(zhuǎn)子10的組裝中，不必采用軸襯或粘接劑等另外的零件，所以，轉(zhuǎn)子10在構(gòu)造上具有可靠性，具有高生產(chǎn)性，并可用比較低的成本制造。
通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)相對(duì)于貫通孔20的軸線方向全長(zhǎng)T1的、軸16中間部分24的軸線方向接合長(zhǎng)度t1，以及貫通孔20中的中間部分24與磁鐵12的緊固余量(d1-D1)，即使磁鐵12是由單純成形磁鐵即粘接磁鐵等比較脆弱的磁鐵部件18構(gòu)成時(shí)，也能避免磁鐵12的破裂或裂縫，可得到用于固定軸16的所需固定力。另外，粘結(jié)磁鐵與燒結(jié)磁鐵相比，可降低具有環(huán)狀或圓筒狀磁鐵12的小型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子10的制造成本。
上述所需的固定力，是指考慮到轉(zhuǎn)子10的生產(chǎn)性和結(jié)構(gòu)可靠性而決定的值，本實(shí)施例中，例如是0.2kgf。另外，軸16的中間部分24也可以具有上述JP-U-54-71610所揭示那樣的多邊形柱等異形的外形。
第1實(shí)施例的轉(zhuǎn)子10中，磁鐵12可以是在圓筒狀的永磁鐵部件18的全面，形成作為保護(hù)膜22的無(wú)電解金屬鍍膜而構(gòu)成。永磁鐵部件18可由SmCo(釤鈷)系磁鐵、NdFeB(釹鐵硼)系磁鐵、SmFeN(釤鐵氮)系磁鐵等的、烯土類粘結(jié)磁鐵形成。無(wú)電解鍍膜22可由Ni(鎳)-P(磷)無(wú)電解鍍層、Ni-B(硼)無(wú)電解鍍層和Ni-P-W(鎢)無(wú)電解鍍層中的至少一個(gè)構(gòu)成。
由粘結(jié)磁鐵構(gòu)成的永磁鐵部件18，通過(guò)真空含浸充填材，可更加提高磁鐵12的機(jī)械強(qiáng)度。粘結(jié)磁鐵通常是由混入了粘接劑的磁性粉末成形的，所以，在成形體中含有很多空隙。真空含浸在成形后永磁鐵部件18內(nèi)的充填材，填埋該空隙，可提高永磁鐵部件18的機(jī)械破壞強(qiáng)度，并且與無(wú)電解鍍膜22共同作用，在中間部分24往貫通孔20內(nèi)的壓入作業(yè)中以及轉(zhuǎn)子10的完成后，防止磁鐵12破裂或裂縫。
充填材可從環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚氨酯類等熱硬性粘接劑、厭氧性粘接劑那樣能發(fā)揮比較高粘接力的、便宜及容易使用的液體樹(shù)脂材料中選擇。另外，從真空含浸工序考慮，應(yīng)選擇浸透性低、低粘度的粘接劑。
構(gòu)成保護(hù)膜22的無(wú)電解鍍膜22，其作用是提高由粘結(jié)磁鐵構(gòu)成的永磁鐵部件18的機(jī)械強(qiáng)度。另外，無(wú)電解鍍膜22，還具有在軸16的壓入作業(yè)中，防止磁鐵粉末從作為成形體的永磁鐵部件18上脫落的作用。無(wú)電解鍍膜22，最好具有10μm以上的厚度。如果無(wú)電解鍍膜22的厚度不足10μm，則不能充分防止磁鐵12的破裂或裂縫?？紤]到無(wú)電解鍍膜22生成工序中的膜厚管理，無(wú)電解鍍膜22的厚度最好在30μm以下。
轉(zhuǎn)子10中，軸16的中間部分24的軸線方向接合長(zhǎng)度t1與磁鐵12的貫通孔20的軸線方向全長(zhǎng)T1的尺寸關(guān)系，最好為T1/5≤t1≤T1/2。如果軸線方向接合長(zhǎng)度t1不足T1/5，則與磁鐵12和軸16的緊固余量大小無(wú)關(guān)地，軸16在貫通孔20內(nèi)容易傾倒，產(chǎn)生軸偏位。如果軸線方向接合長(zhǎng)度t1大于T1/2，則磁鐵12容易產(chǎn)生破裂或裂縫。
另外，在轉(zhuǎn)子10中，貫通孔20中的、軸16的中間部分24與磁鐵12的緊固余量(d1-D1)，最好在5μm以上、30μm以下的范圍內(nèi)。緊固余量(d1-D1)如果不足5μm，則不容易得到固定在磁鐵12上的軸16的所需固定力(例如0.2kgf)。如果緊固余量(d1-D1)大于30μm，則即使軸線方向接合長(zhǎng)度t1在T1/2以下，磁鐵12也容易產(chǎn)生破裂或裂縫。
圖3表示本發(fā)明第2實(shí)施例的小型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子40。
該實(shí)施例的轉(zhuǎn)子40，除了作為加強(qiáng)部件的保護(hù)膜42是2層金屬鍍膜這一點(diǎn)外，其余構(gòu)造與上述轉(zhuǎn)子10基本相同。因此，相同或類似的部分，注以相同標(biāo)記，其詳細(xì)說(shuō)明從略。
轉(zhuǎn)子40中的由2層金屬鍍膜構(gòu)成的保護(hù)膜42，備有無(wú)電解底鍍層44和電解面鍍層46。因此，轉(zhuǎn)子40中，保護(hù)膜42的電解面鍍層46構(gòu)成貫通孔20內(nèi)部的、磁鐵12的圓筒狀內(nèi)面。該貫通孔20的直徑D2小于軸16的中間部分24的直徑d2。該2層構(gòu)造的保護(hù)膜42，與轉(zhuǎn)子10的單層保護(hù)膜22相比，具有可減少保護(hù)膜42厚度而不降低保護(hù)膜42的加強(qiáng)效果的作用。這是因?yàn)殡娊饷驽儗?6本身具有比相同厚度的無(wú)電解鍍膜高的機(jī)械強(qiáng)度，牢固地覆蓋在無(wú)電解底鍍層44的表面的緣故。
無(wú)電解底鍍層44，可由Ni-P無(wú)電解鍍層、Ni-B無(wú)電解鍍層和Ni-P-W無(wú)電解鍍層中的至少一個(gè)構(gòu)成。電解面鍍層46可由Ni鍍層構(gòu)成。本發(fā)明的發(fā)明者，將Ni-P無(wú)電解鍍層、Ni-B無(wú)電解鍍層和Ni-P-W無(wú)電解鍍層以及Ni鍍層與Cu(銅)、Pd(鈀)、Au(金)、Sn(錫)、焊錫(Pb/Sn)等的、延展性較好低硬度的其它金屬鍍層相比，發(fā)現(xiàn)由于硬度比較高，楊氏模量高，所以，可更加有效地提高磁鐵12的破壞強(qiáng)度，并且，可得到更穩(wěn)定的軸16的固定力。無(wú)電解底鍍層44，其厚度最好在0.5μm以上、2.0μm以下。電解面鍍層46，其厚度最好在3.0μm以上。
下面，參照關(guān)于本發(fā)明有效性的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明上述實(shí)施例的構(gòu)造和作用效果實(shí)驗(yàn)1
圖1和圖2所示的轉(zhuǎn)子10中，用由Sm2Co17的磁性粉末和環(huán)氧樹(shù)脂粘接劑構(gòu)成的烯土類各向異性粘結(jié)磁鐵，制作永磁鐵部件18。用“JIS SK4”的碳素鋼制作軸16。用Ni-P無(wú)電解鍍膜形成保護(hù)膜22。軸16是具有齒輪28的整體構(gòu)造物。環(huán)狀或圓筒狀永磁鐵部件18的尺寸是1250μm(外徑)×350μm(內(nèi)徑)×460μm(軸線方向長(zhǎng)度)。永磁鐵部件18使用的粘結(jié)磁鐵，是采用由平均粒徑10μm(費(fèi)希爾法的測(cè)定值)的Sm2Co17磁性粉末和3重量％的環(huán)氧樹(shù)脂粘接劑構(gòu)成的化合物，用壓縮磁場(chǎng)成形法制作的。該粘結(jié)磁鐵具有20～40體積％的空隙。
將熱硬性液體環(huán)氧樹(shù)脂真空含浸在永磁鐵部件18內(nèi)，填埋空隙，提高永磁鐵部件18的機(jī)械強(qiáng)度和韌性。為了更加提高機(jī)械強(qiáng)度，用無(wú)電解鍍層法在永磁鐵部件18的整個(gè)面上，形成具有20μm均勻厚度的Ni-P無(wú)電解保護(hù)膜22。這樣，完成了貫通孔20的內(nèi)徑D1為310μm、貫通孔20的軸線方向全長(zhǎng)T1為500μm的磁鐵12。這樣形成的磁鐵12，其徑方向壓縮荷載的破壞強(qiáng)度是永磁鐵部件18的10倍以上。另外，當(dāng)無(wú)電解保護(hù)膜22的厚度容易形成得不均勻時(shí)，采用下述方法是有效的，即，形成最低20μm厚度的無(wú)電解保護(hù)膜22，在鍍膜磁鐵半成品上，用直徑310μm的錐子，加工貫通孔20的內(nèi)徑尺寸。
準(zhǔn)備中間部分24的直徑d1分別為312μm、315μm、320μm、330μm、340μm和345μm的6種軸16。把這些軸16分別插入制成的磁鐵12，將軸16的中間部分24壓入貫通孔20內(nèi)，使軸線方向接合長(zhǎng)度t1分別為10μm、30μm、50μm、100μm、200μm、250μm和300μm。這樣，在貫通孔20內(nèi)部的無(wú)電解鍍膜22的壁的磁鐵12的變形下，用不同的接合條件(緊固余量d1-D1)將6種軸16固定在磁鐵12上。
對(duì)這樣制成的若干種轉(zhuǎn)子10，進(jìn)行固定軸16的固定力(kgf)(表1)、磁鐵12的破壞狀況(表2)、以及軸16的傾倒即軸偏位(表3)的評(píng)價(jià)。固定力是這樣得到的將固定在磁鐵12的貫通孔20內(nèi)的軸16的第1端部26，朝軸線方向推，測(cè)定使軸16在貫通孔20內(nèi)移動(dòng)(或從貫通孔20中拔出)所需的力。這些評(píng)價(jià)結(jié)果如表1～3所示。
表1(固定力Kgf) (-不足0.01Kgf)表2磁鐵破壞 (○不破裂×破裂)
表3(軸偏位) (○無(wú)軸偏位×有軸偏位-不能評(píng)價(jià)(已破裂))從上述評(píng)價(jià)結(jié)果可知，當(dāng)在貫通孔20內(nèi)的、軸16的中間部分24與磁鐵12的緊固余量d1-D1不足5μm時(shí)，不能得到裝在電子表中的小型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子所要求的固定力0.2kgf。另外，如果緊固余量超過(guò)30μm，則在軸16往貫通孔20內(nèi)壓入作業(yè)期間，幾乎在整個(gè)軸線方向接合長(zhǎng)度t1，磁鐵12破裂。當(dāng)軸線方向接合長(zhǎng)度t1不足100μm時(shí)，軸16在貫通孔20內(nèi)傾倒即產(chǎn)生軸偏位。如果軸線方向接合長(zhǎng)度t1超過(guò)250μm，則在軸16的壓入作業(yè)期間，所有的緊固余量d1-D1時(shí)磁鐵12都破裂。因此，把軸線方向接合長(zhǎng)度t1選定在100μm以上、250μm以下(即T1/5≤t1≤T1/2)的范圍內(nèi)，并且，把緊固余量d1-D1選定在5μm以上、30μm以下的范圍內(nèi)。
從上面的說(shuō)明可知，在各表1～3中注有下橫線的評(píng)價(jià)結(jié)果的轉(zhuǎn)子10，可作為發(fā)明采用，這些轉(zhuǎn)子，磁鐵12不會(huì)因軸16而產(chǎn)生破裂或裂縫，能得到至少0.2kgf的所需固定力，可避免軸16的傾倒即軸偏位。通過(guò)選擇任意帶下橫線的轉(zhuǎn)子10，即使考慮軸16的中間部分24的直徑尺寸的偏差，也能用簡(jiǎn)單的壓入工序?qū)⑤S16壓入貫通孔20，可以大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)子10。
適用于裝入電子表內(nèi)的小型電動(dòng)機(jī)的本發(fā)明轉(zhuǎn)子10的、磁鐵12的尺寸，可設(shè)計(jì)為以下尺寸，即，外徑800μm～1500μm，內(nèi)徑250μm～500μm，軸線方向長(zhǎng)度400μm～800μm，鍍膜厚度10μm～30μm。將磁鐵12的尺寸設(shè)定為該范圍時(shí)，可得到上述的作用效果。
另外，在上述的評(píng)價(jià)中，貫通孔20內(nèi)的軸16的中間部分24與磁鐵12的緊固余量d1-D1的大小，也可以通過(guò)變更保護(hù)膜即金屬鍍膜22的厚度來(lái)調(diào)節(jié)，而不是變更中間部分24的直徑。另外，真空含浸在永磁鐵部件18內(nèi)的充填材，也可以不采用環(huán)氧樹(shù)脂，而從酚醛樹(shù)脂、聚氨脂等的熱硬性粘接劑及厭氣性粘接劑中選擇。這些充填材都是可發(fā)揮較高粘結(jié)力的容易使用的液體樹(shù)脂材料，具有同樣的作用效果。實(shí)驗(yàn)2圖3所示的轉(zhuǎn)子40中，用由Sm2Co17的磁性粉末和環(huán)氧樹(shù)脂粘接劑構(gòu)成的烯土類各向異性粘結(jié)磁鐵，制作永磁鐵部件18。用“JIS SK4”的碳素鋼制作軸16。用Ni-P無(wú)電解底鍍層44和Ni電解面鍍層46構(gòu)成保護(hù)膜42。軸16是具有齒輪28的整體構(gòu)造物。環(huán)狀或圓筒狀永磁鐵部件18的尺寸是1250μm(外徑)×350μm(內(nèi)徑)×460μm(軸線方向長(zhǎng)度)。永磁鐵部件18使用的粘結(jié)磁鐵，是采用由平均粒徑10μm(費(fèi)希爾法的測(cè)定值)的Sm2Co17磁性粉末和3重量％的環(huán)氧樹(shù)脂粘接劑構(gòu)成的化合物，用壓縮磁場(chǎng)成形法制作的。該粘結(jié)磁鐵具有20～40％體積的空隙。
將熱硬性液體環(huán)氧樹(shù)脂真空含浸在永磁鐵部件18內(nèi)，填埋空隙，提高永磁鐵部件18的機(jī)械強(qiáng)度和韌性。為了更加提高機(jī)械強(qiáng)度，在永磁鐵部件18的整個(gè)面上，形成具有1μm均勻厚度的Ni-P無(wú)電解底鍍層44，在底鍍層44的整個(gè)面上，形成具有5μm均勻厚度的Ni電解面鍍層46。這樣，完成了貫通孔20的內(nèi)徑D2為338μm、貫通孔20的軸線方向全長(zhǎng)T2為500μm的磁鐵12。這樣形成的磁鐵12，其徑方向壓縮荷載的破壞強(qiáng)度是永磁鐵部件18的10倍以上。另外，當(dāng)2層金屬鍍膜42的厚度容易形成得不均勻時(shí)，采用下述方法是有效的，即，形成最低6μm厚度的金屬鍍膜42，在該鍍膜磁鐵半成品上，用直徑338μm的錐子，加工貫通孔20的內(nèi)徑尺寸。
準(zhǔn)備中間部分24的直徑d2分別為340μm、343μm、348μm、358μm、368μm和373μm的6種軸16。把這些軸16分別插入制成的磁鐵12，將軸16的中間部分24壓入貫通孔20內(nèi)，使軸線方向接合長(zhǎng)度t2分別為10μm、30μm、50μm、100μm、200μm、250μm和300μm。這樣，在貫通孔20內(nèi)部的金屬鍍膜42的壁的磁鐵12的變形下，用不同的接合條件(緊固余量d2-D2；軸線方向接合長(zhǎng)度t2)將6種軸16固定在磁鐵12上。
對(duì)這樣制成的若干種轉(zhuǎn)子40，進(jìn)行固定軸16的固定力(kgf)(表4)、磁鐵12的破壞狀況(表5)、以及軸16的傾倒即軸偏位(表6)的評(píng)價(jià)。固定力是這樣得到的將固定在磁鐵12的貫通孔20內(nèi)的軸16的第1端部26，朝軸線方向推，測(cè)定使軸16在貫通孔20內(nèi)移動(dòng)(或從貫通孔20中拔出)所需的力。這些評(píng)價(jià)結(jié)果如表4～6所示。
表4(固定力Kgf) (-不足0.01Kgf)
表5(磁鐵破壞) (○不破裂×破裂)表6(軸偏位) (○無(wú)軸偏位×有軸偏位-不能評(píng)價(jià)(已破裂))從上述評(píng)價(jià)結(jié)果可知，當(dāng)在貫通孔20內(nèi)的、軸16的中間部分24與磁鐵12的緊固余量d2-D2不足5μm時(shí)，不能得到裝在電子表中的小型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子所要求的固定力0.2kgf。另外，如果緊固余量超過(guò)30μm，則在軸16往貫通孔20內(nèi)壓入作業(yè)期間，幾乎在整個(gè)軸線方向接合長(zhǎng)度t2，磁鐵12破裂。當(dāng)軸線方向接合長(zhǎng)度t2不足100μm時(shí)，軸16在貫通孔20內(nèi)傾倒即產(chǎn)生軸偏位。如果軸線方向接合長(zhǎng)度t2超過(guò)250μm，則在軸16的壓入作業(yè)期間，所有的緊固余量d2-D2時(shí)磁鐵12都破裂。因此，把軸線方向接合長(zhǎng)度t2選定在100μm以上、250μm以下(即T2/5≤t2≤T2/2)的范圍內(nèi)，并且，把緊固余量d2-D2選定在5μm以上、30μm以下的范圍內(nèi)。
從上面的說(shuō)明可知，在各表4～6中注有下橫線的評(píng)價(jià)結(jié)果的轉(zhuǎn)子40，可作為發(fā)明采用，這些轉(zhuǎn)子，磁鐵12不因軸16而產(chǎn)生破裂或裂縫，能得到至少0.2kgf的所需固定力，可避免軸16的傾倒即軸偏位。通過(guò)選擇任意帶下橫線的轉(zhuǎn)子40，即使考慮軸16的中間部分24的直徑尺寸的偏差，也能用簡(jiǎn)單的壓入工序?qū)⑤S16壓入貫通孔20，可以大批量生產(chǎn)轉(zhuǎn)子40。
適用于裝入電子表內(nèi)的小型電動(dòng)機(jī)的本發(fā)明轉(zhuǎn)子40的、磁鐵12的尺寸，可設(shè)計(jì)為以下尺寸，即，外徑800μm～1500μm，內(nèi)徑250μm～500μm，軸線方向長(zhǎng)度400μm～800μm，2層鍍膜厚度3μm～30μm。將磁鐵12的尺寸設(shè)定為該范圍時(shí)，可得到上述的作用效果。2層鍍膜的厚度為5μm時(shí)，可得到與具有20μm厚單層鍍膜的轉(zhuǎn)子10同樣的結(jié)果。這樣的比較薄的2層鍍膜42，可容易地管理膜厚。
另外，在上述的評(píng)價(jià)中，貫通孔20內(nèi)的軸16的中間部分24與磁鐵12的緊固余量d2-D2的大小，也可以通過(guò)變更保護(hù)膜即金屬鍍膜42的厚度來(lái)調(diào)節(jié)，而不是變更中間部分24的直徑。另外，真空含浸在永磁鐵部件18內(nèi)的充填材，也可以不采用環(huán)氧樹(shù)脂，而從酚醛樹(shù)脂、聚氨脂等的熱硬性粘接劑及厭氣性粘接劑中選擇。這些充填材都是可發(fā)揮較高粘結(jié)力的容易使用的液體樹(shù)脂材料，具有同樣的作用效果。
圖4和圖5表示本發(fā)明第3實(shí)施例之小型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子50。本實(shí)施例的轉(zhuǎn)子50，除了加強(qiáng)部件的構(gòu)造外，其余構(gòu)造與上述轉(zhuǎn)子10基本相同。因此，相同或類似的部分注以相同標(biāo)記，其詳細(xì)說(shuō)明從略。
轉(zhuǎn)子50的磁鐵12，由不備有保護(hù)膜的環(huán)狀或圓筒狀永磁鐵部件18構(gòu)成。因此，永磁鐵部件18的表面，構(gòu)成與旋轉(zhuǎn)軸線14同軸延伸的圓筒狀中心貫通孔20，并且，構(gòu)成直徑為D3的貫通孔20內(nèi)部的、磁鐵12的圓筒狀內(nèi)面。
轉(zhuǎn)子50的軸16，備有直徑為d3的中間部分24。直徑d3的尺寸，設(shè)定為使中間部分24松松地壓入并嵌入磁鐵12的貫通孔20內(nèi)的尺寸(即d3稍大于D3)。軸16的第1端部26的直徑e3，小于貫通20的直徑D3。
軸16的中間部分24和第1端部26插入貫通孔20內(nèi)，中間部分24的圓筒狀外面與磁鐵12的貫通孔20內(nèi)的圓筒狀內(nèi)面相互接合，這樣，同心地支承在磁鐵12上的預(yù)定適當(dāng)位置。中間部分24的、軸線方向接合長(zhǎng)度t3，比貫通孔20的軸線方向全長(zhǎng)T3短。
轉(zhuǎn)子50還備有加強(qiáng)部件，該加強(qiáng)部件至少設(shè)在磁鐵12的貫通孔20的內(nèi)部，用于確保將軸16固定在磁鐵12上預(yù)定位置的固定力。本實(shí)施例中，加強(qiáng)部件由粘接劑52構(gòu)成。該粘接劑52充填在貫通孔20內(nèi)的、軸16的第1端部26與磁鐵12間的間隙內(nèi)。軸16的中間部分24，與磁鐵12的圓筒狀內(nèi)面松松地對(duì)面接合，充填在貫通孔20內(nèi)的間隙內(nèi)的粘接劑52，將軸16固定在貫通孔20內(nèi)，發(fā)揮所需的固定力。
該構(gòu)造中，由于軸16的中間部分24稍松松地壓入并固定在磁鐵12的貫通孔20中，所以，在中間部分24往貫通孔20內(nèi)的壓入作業(yè)期間及轉(zhuǎn)子50的完成后，可防止磁鐵12的破裂和裂縫。由粘接劑52確保對(duì)軸16的比較穩(wěn)定的大固定力。在把軸16插入貫通孔20后，例如可利用真空含浸的方式，將粘接劑52容易地充填到貫通孔20內(nèi)的、軸16的第1端部26與磁鐵12間的間隙內(nèi)。另外，由于不使用軸襯等的另設(shè)部件，所以可減少轉(zhuǎn)子50的零部件數(shù)目。因此，轉(zhuǎn)子50具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)可靠性，提高生產(chǎn)性，可用比較低的成本制造。
通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)相對(duì)于貫通孔20的軸線方向全長(zhǎng)T3的、軸16中間部分24的軸線方向接合長(zhǎng)度t3，以及貫通孔20中的中間部分24與磁鐵12的緊固余量(d3-D3)，可避免磁鐵12的破裂和裂縫，可確保軸16相對(duì)于磁鐵12的同心性即對(duì)準(zhǔn)線。另外，通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)貫通孔20內(nèi)的軸16的第1端部26與磁鐵12間的充滿粘接劑52的間隙的、軸線方向接合長(zhǎng)度(T3-t3)和徑方向接合長(zhǎng)度(D3-d3)，可得到對(duì)軸16所需的固定力。該構(gòu)造可適用于燒結(jié)磁鐵構(gòu)造和粘結(jié)磁鐵構(gòu)造二者。
所需的固定力，是指考慮到轉(zhuǎn)子50的生產(chǎn)性和結(jié)構(gòu)可靠性而決定的值，本實(shí)施例中，例如是0.2kgf。另外，軸16的中間部分24也可以具有上述JP-U-54-71610所揭示那樣的多邊形柱等異形的外形。
轉(zhuǎn)子50中，軸16的中間部分24的軸線方向接合長(zhǎng)度t3與磁鐵12的貫通孔20的軸線方向全長(zhǎng)T3的尺寸關(guān)系，最好設(shè)定為T3/5≤t3≤4 T3/5。如果軸線方向接合長(zhǎng)度t3不足T3/5，則軸16在貫通孔20內(nèi)容易傾倒，在軸16的壓入作業(yè)期間產(chǎn)生軸偏位。如果軸線方向接合長(zhǎng)度t3大于4T3/5，則軸線方向接合長(zhǎng)度(T3-t3)變短，不容易對(duì)軸16確保所需的穩(wěn)定固定力。
轉(zhuǎn)子50中，軸線方向接合長(zhǎng)度(T3-t3)最好至少為50μm。這樣，可確保對(duì)軸16的所需的穩(wěn)定的固定力，并且，在后述的清洗工序期間，可將粘接劑52保持在貫通20內(nèi)的間隙內(nèi)。另外，徑方向接合長(zhǎng)度(D3-e3)最好至少為2μm。這樣，可確保對(duì)軸16的所需的穩(wěn)定固定力，并且，能將粘接劑52容易地充填到間隙內(nèi)。
在真空含浸工序期間，附著在貫通孔20外部的磁鐵12外面的多余粘接劑，可用有機(jī)溶劑容易地清洗掉，而留下貫通孔20內(nèi)的間隙內(nèi)的粘接劑52。把粘接劑52充填到間隙內(nèi)的真空含浸法，由于可進(jìn)行一次處理大量(例如1萬(wàn)個(gè)～10萬(wàn)個(gè))轉(zhuǎn)子50的批量處理，所以，可更加降低轉(zhuǎn)子50的制造成本。
粘接劑52最好由熱硬性環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成。因?yàn)闊嵊残原h(huán)氧樹(shù)脂具有比較大的粘接力，并且可確保穩(wěn)定的生產(chǎn)性。即，熱硬性環(huán)氧樹(shù)脂，可任意調(diào)節(jié)其在室溫下的廣范圍的有效時(shí)間和粘性。這里，環(huán)氧樹(shù)脂的粘度最好盡可能低，另外，考慮到生產(chǎn)性，在常溫下的有效時(shí)間最好盡可能長(zhǎng)。
圖6表示本發(fā)明第4實(shí)施例的小型電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子60。該實(shí)施例的轉(zhuǎn)子60，除了在永磁鐵部件18上形成保護(hù)膜62外，其余構(gòu)造與上述轉(zhuǎn)子50基本類似。因此，相同或類似的部分，注以相同標(biāo)記，其詳細(xì)說(shuō)明從略。
轉(zhuǎn)子60中，備有磁鐵12、永磁鐵部件18和形成在永磁鐵部件18全面的保護(hù)膜62。因此，保護(hù)膜62的表面，構(gòu)成與旋轉(zhuǎn)軸線14同軸延伸的圓筒狀中心貫通孔20，并且，構(gòu)成直徑為D4的貫通孔20內(nèi)部的、磁鐵12的圓筒狀內(nèi)面。
軸16的中間部分24的直徑d4的尺寸，設(shè)定為使該中間部分24稍松松地壓入并嵌入磁鐵12的貫通孔20內(nèi)的尺寸(即d4稍大于D4)。軸16的第1端部26的直徑e4，小于貫通孔20的直徑D4。軸16的中間部分24的軸線方向接合長(zhǎng)度t4，比貫通孔20的軸線方向全長(zhǎng)T4短。
保護(hù)膜62起到加強(qiáng)部件的作用，與充填到貫通孔20內(nèi)的、軸16的第1端部26與磁鐵12之間的間隙內(nèi)的粘接劑52共同作用，確保把軸16固定保持在磁鐵12上預(yù)定位置的固定力。即，雖然軸16的中間部分24是松松地與磁鐵12的圓筒狀內(nèi)面對(duì)面地接合，但是保護(hù)膜62有效地提高永磁鐵部件18的機(jī)械強(qiáng)度，可有效地防止因軸16的插入而引起永磁鐵部件18的破裂或裂縫。因此，該構(gòu)造特別適用于永磁鐵部件18是由粘結(jié)磁鐵等比較脆弱的磁鐵構(gòu)成時(shí)的情況。這時(shí)，在軸16的壓入作業(yè)期間，保護(hù)膜62也起到防止磁性粉末從成形體即永磁鐵部件18上脫落的作用。
保護(hù)膜62可由金屬鍍膜構(gòu)成。金屬鍍膜62最好由Ni-P無(wú)電解鍍層或Ni-P-W無(wú)電解鍍層構(gòu)成，以略均勻的厚度附著在永磁鐵部件18的整個(gè)面上。另外，金屬鍍膜62最好具有10μm以上的厚度，這樣可充分提高磁鐵12的機(jī)械強(qiáng)度?；蛘咴谵D(zhuǎn)子60中，由于軸16的中間部分24是稍松松地壓入磁鐵12的貫通孔20內(nèi)，所以，保護(hù)膜62也可以由有機(jī)保護(hù)膜構(gòu)成。這時(shí)，有機(jī)保護(hù)膜62可由環(huán)氧樹(shù)脂的噴涂膜、聚對(duì)二甲苯的蒸鍍膜、電鍍等構(gòu)成。另外，有機(jī)保護(hù)膜62最好具有20μm以上的厚度，這樣能充分提高磁鐵12的機(jī)械強(qiáng)度。
下面，參照與本發(fā)明的有效性相關(guān)的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明上述第3及第4實(shí)施例的構(gòu)造和作用。實(shí)驗(yàn)3
圖4和圖5所示的轉(zhuǎn)子50中，用Sm2Co17的燒結(jié)磁鐵制作永磁鐵部件18。用“JIS SK4”的碳素鋼制作軸16。環(huán)狀或圓筒狀永磁鐵部件18即磁鐵12的尺寸是，1250μm(外徑)×350μm(內(nèi)徑)×500μm(軸線方向長(zhǎng)度)。
準(zhǔn)備中間部分24的直徑d3分別為350μm、355μm和360μm的3種軸16。這些軸16的第1端部26的直徑e3均為330μm。把這些軸16分別插入磁鐵12，將軸16的中間部分24壓入貫通孔20內(nèi)，使軸線方向接合長(zhǎng)度t3分別為50μm、70μm、100μm、200μm、300μm、400μm、420μm和450μm。這樣，在貫通孔20內(nèi)，將中間部分24的外面全體與磁鐵12的內(nèi)面均勻接觸，用不同的接合條件(緊固余量d3-D3、軸線方向接合長(zhǎng)度t3)將3種軸16固定在磁鐵12上(第1步驟)。
對(duì)這樣制成的若干種轉(zhuǎn)子的半成品，進(jìn)行固定軸16的固定力(kgf)或軸16的安裝狀態(tài)的評(píng)價(jià)。固定力是這樣得到的將固定在磁鐵12的貫通孔20內(nèi)的軸16的第1端部26，朝軸線方向推，測(cè)定使軸16在貫通孔20內(nèi)移動(dòng)(或從貫通孔20中拔出)所需的力。這些評(píng)價(jià)結(jié)果如表7所示。
表7(固定力(Kgf)或安裝狀態(tài)第1步驟) (Ⅰ軸偏位Ⅱ拔出Ⅲ破裂)
如表7所示，在第1步驟后，如果軸線方向接合長(zhǎng)度t3不足100μm，則所有的軸16在貫通孔20內(nèi)傾倒，即產(chǎn)生軸偏位。當(dāng)貫通孔20內(nèi)的軸16的中間部分24與磁鐵12的緊固余量d3-D3為0μm、且軸線方向接合長(zhǎng)度t3為200μm以下時(shí)，雖然不產(chǎn)生軸偏位，但是在后述第2步驟前的處理中，軸16有從貫通孔20拔出的傾向。當(dāng)緊固余量d3-D3為10μm(中間部分24的直徑d3為360μm)時(shí)，在軸16的壓入作業(yè)期間，在幾個(gè)軸線方向接合長(zhǎng)度t3，磁鐵12有破裂的傾向。在其它的接合條件(d3-D3、t3)時(shí)，不產(chǎn)生軸16的偏位和磁鐵的破裂，可將軸16固定在磁鐵12上。
接著，準(zhǔn)備多個(gè)(例如一萬(wàn)個(gè))轉(zhuǎn)子半成品(是在第1步驟后的、在上述各種接合條件下固定著軸16的半成品)，將這些轉(zhuǎn)子半成品放入1升的燒杯內(nèi)，將燒杯在真空容器中抽氣一直到0.1Torr。這期間向燒杯內(nèi)供給作為粘接劑52的熱硬性液體環(huán)氧樹(shù)脂，然后，解除真空狀態(tài)，成為大氣壓。真空解除后，也可以將燒杯放入加壓容器，用3kg/cm2～5kg/cm2的壓力加壓。然后，將全部的轉(zhuǎn)子半成品移到不銹鋼網(wǎng)眼容器內(nèi)，去掉大部分液體環(huán)氧樹(shù)脂。剩下的環(huán)氧樹(shù)脂在乙醇中洗掉，以便使轉(zhuǎn)子半成品不相互粘接。如果用超聲波清洗進(jìn)行該清洗工序，則可縮短清洗所需的時(shí)間。然后，在180℃的溫度條件下放置3小時(shí)，使環(huán)氧樹(shù)脂硬化。這樣，在不同的接合條件(d3-D3、t3)下將軸16固定在磁鐵12上，完成了若干種轉(zhuǎn)子50(第2步驟)。
對(duì)完成了的若干種轉(zhuǎn)子50，與第1步驟后的上述評(píng)價(jià)同樣地，評(píng)價(jià)固定軸16用的固定力(kgf)或軸16的安裝狀態(tài)。該評(píng)價(jià)結(jié)果如表8所示。 (Ⅰ軸偏位Ⅱ拔出Ⅲ破裂)如表8所示，在第2步驟后，當(dāng)軸線方向接合長(zhǎng)度t3為100μm以上、400μm以下時(shí)，至少能得到0.2kgf的所需固定力。但是，如果軸線方向接合長(zhǎng)度t3超過(guò)400μm，則固定力小于0.2kgf，粘接劑52不能有效發(fā)揮作用。
從上述評(píng)價(jià)結(jié)果可知，表8中帶下橫線固定力的、軸線方向接合長(zhǎng)度t3為100μm以上、400μm以下(即T3/5≤t3≤4T3/5)的轉(zhuǎn)子50，可作為發(fā)明采用。這些轉(zhuǎn)子50，磁鐵12不因軸16而破裂或裂縫，至少能得到0.2kgf的所需固定力，軸16不會(huì)偏位或拔出。這樣的轉(zhuǎn)子50適用于裝在電子表內(nèi)的小型電動(dòng)機(jī)。
上述評(píng)價(jià)中，永磁鐵部件18，也可以采用Sm2Co5系的燒結(jié)磁鐵或NdFeB系的燒結(jié)磁鐵形成，以代替Sm2Co17系的燒結(jié)磁鐵。這些均具有同樣的作用效果。實(shí)驗(yàn)4圖6所示的轉(zhuǎn)子60中，用含有環(huán)氧樹(shù)脂系粘接劑的Sm2Co17系粘結(jié)磁鐵制作永磁鐵部件18。用“JIS SK4”的碳素鋼制作軸16。環(huán)狀或圓筒狀永磁鐵部件18的尺寸是，1250μm(外徑)×350μm(內(nèi)徑)×500μm(軸線方向長(zhǎng)度)。保護(hù)膜62由膜厚為15μm的Ni-P無(wú)電解鍍膜構(gòu)成。因此，磁鐵12的內(nèi)徑D4是320μm，貫通孔20的軸線方向全長(zhǎng)T4是530μm。
準(zhǔn)備中間部分24的直徑d4分別為320μm、325μm和330μm的3種軸16。這些軸16的第1端部26的直徑e4均為300μm。把這些軸16分別插入磁鐵12，將軸16的中間部分24壓入貫通孔20內(nèi)，使軸線方向接合長(zhǎng)度t4分別為70μm、90μm、120μm、220μm、320μm、420μm、440μm和470μm。這樣，在貫通孔20內(nèi)，將中間部分24的外面全體與磁鐵12的內(nèi)面均勻接觸，用不同的接合條件(緊固余量d4-D4、軸線方向接合長(zhǎng)度t4)將3種軸16固定在磁鐵12上(第1步驟)。
對(duì)這樣制成的若干種轉(zhuǎn)子的半成品，進(jìn)行固定軸16的固定力(kgf)或軸16的安裝狀態(tài)的評(píng)價(jià)。固定力是這樣得到的將固定在磁鐵12的貫通孔20內(nèi)的軸16的第1端部26，朝軸線方向推，測(cè)定軸16在貫通孔20內(nèi)移動(dòng)(或從貫通孔20中拔出)所需的力。這些評(píng)價(jià)結(jié)果如表9所示。
表9(固定力(Kgf)或安裝狀態(tài)第1步驟) (Ⅰ軸偏位Ⅱ拔出Ⅲ破裂)
如表9所示，在第1步驟后，如果軸線方向接合長(zhǎng)度t4不足100μm，則所有的軸16在貫通孔20內(nèi)傾倒，即產(chǎn)生軸偏位。當(dāng)貫通孔20內(nèi)的軸16的中間部分24與磁鐵12的緊固余量d4-D4為0μm、且軸線方向接合長(zhǎng)度t4為320μm以下時(shí)，雖然不產(chǎn)生軸偏位，但是在后述第2步驟前的處理中，軸16有從貫通孔20拔出的傾向。當(dāng)緊固余量d4-D4為10μm(中間部分24的直徑d3為330μm)時(shí)，在軸16的壓入作業(yè)期間，在幾個(gè)軸線方向接合長(zhǎng)度t4，磁鐵12有破裂的傾向。在其它的接合條件(d4-D4、t4)時(shí)，不產(chǎn)生軸16的偏位和磁鐵的破裂，可將軸16固定在磁鐵12上。
接著，準(zhǔn)備多個(gè)(例如一萬(wàn)個(gè))轉(zhuǎn)子半成品(是在第1步驟后的、在上述各種接合條件下固定著軸16的轉(zhuǎn)子半成品)，將這些轉(zhuǎn)子半成品放入1升的燒杯內(nèi)，將燒杯在真空容器中抽氣一直到0.1Torr。這期間向燒杯內(nèi)供給作為粘接劑52的熱硬性液體環(huán)氧樹(shù)脂，然后，解除真空狀態(tài)，成為大氣壓。真空解除后，也可以將燒杯放入加壓容器，用3kg/cm2～5kg/cm2的壓力加壓。然后，將全部的轉(zhuǎn)子半成品移到不銹鋼網(wǎng)眼容器內(nèi)，去掉大部分液體環(huán)氧樹(shù)脂。剩下的環(huán)氧樹(shù)脂在乙醇中洗掉，以便使轉(zhuǎn)子半成品不相互粘接。如果用超聲波清洗進(jìn)行該清洗工序，則可縮短清洗所需的時(shí)間。然后，在180℃的溫度條件下放置3小時(shí)，使環(huán)氧樹(shù)脂硬化。這樣，在不同的接合條件(d4-D4、t4)下將軸16固定在磁鐵12上，完成了若干種轉(zhuǎn)子60(第2步驟)。
對(duì)完成了的若干種轉(zhuǎn)子60，與第1步驟后的上述評(píng)價(jià)同樣地，評(píng)價(jià)固定軸16用的固定力(kgf)或軸16安裝狀態(tài)。該評(píng)價(jià)結(jié)果如表10所示。
表10(固定力(Kgf)或安裝狀態(tài)第2步驟) (Ⅰ軸偏位Ⅱ拔出 Ⅲ破裂)如表10所示，在第2步驟后，當(dāng)軸線方向接合長(zhǎng)度t4為106μm以上、420μm以下時(shí)，至少能得到0.2kgf的所需固定力。但是，如果軸線方向接合長(zhǎng)度t4。超過(guò)420μm，則固定力小于0.2kgf，粘接劑52不能有效發(fā)揮作用。
從上述評(píng)價(jià)結(jié)果可知，發(fā)揮表10中帶下橫線固定力的、軸線方向接合長(zhǎng)度t4。為106μm以上、424μm以下(即T4/5≤t3≤4T4/5)的轉(zhuǎn)子60，可作為發(fā)明采用。這些轉(zhuǎn)子60，磁鐵12不因軸16而破裂或裂縫，至少能得到0.2kgf的所需固定力，軸16不會(huì)偏位或拔出。這樣的轉(zhuǎn)子60適用于裝在電子袁內(nèi)的小型電動(dòng)機(jī)。
上述評(píng)價(jià)中，永磁鐵部件18，也可以采用Sm2Co5系的粘結(jié)磁鐵、NdFeB系的粘結(jié)磁鐵或SmFeN系粘結(jié)磁鐵形成，以代替Sm2Co17系的粘結(jié)磁鐵。這些均具有同樣的作用效果。另外，上述評(píng)價(jià)中，保護(hù)膜62也可采用具有同樣作用效果的有機(jī)膜，這些有機(jī)膜可用膜厚為25μm的聚對(duì)二甲苯蒸鍍膜。
上面，用幾個(gè)實(shí)施例說(shuō)明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不局限于實(shí)施例，在權(quán)利要求范圍內(nèi)所作的各種變更及修正，均屬本發(fā)明。
本發(fā)明提供的轉(zhuǎn)子，是小型電動(dòng)機(jī)中所用的轉(zhuǎn)子，具有優(yōu)良的結(jié)構(gòu)可靠性，高生產(chǎn)性，可用比較低的成本制造。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子，具有環(huán)狀或筒狀的磁鐵和固定在磁鐵上的軸，可防止磁鐵因軸而破裂或裂縫，而且，可確保把軸保持在磁鐵預(yù)定位置上的穩(wěn)定的大固定力。因此，可適用于具單純成形磁鐵即粘結(jié)磁鐵等的、比較脆弱的磁鐵的轉(zhuǎn)子。
權(quán)利要求
1．電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子，其特征在于，備有磁鐵、軸和加強(qiáng)部件；磁鐵具有旋轉(zhuǎn)軸線，備有與該旋轉(zhuǎn)軸線同軸延伸的貫通孔；軸同心地固定在上述磁鐵上，備有安裝在上述貫通孔內(nèi)的部分，該部分的軸線方向接合長(zhǎng)度比貫通孔的軸線方向長(zhǎng)度短；加強(qiáng)部件至少設(shè)在上述貫通孔內(nèi)，用于確保把上述軸固定保持在磁鐵上預(yù)定位置的固定力。
2．如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述磁鐵由環(huán)狀磁鐵部件、和形成在該磁鐵部件表面并至少配置在上述貫通孔內(nèi)的保護(hù)膜構(gòu)成，上述加強(qiáng)部件由保護(hù)膜構(gòu)成，上述軸的上述部分與該保護(hù)膜對(duì)面式地接合。
3．如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述保護(hù)膜由金屬鍍層構(gòu)成。
4．如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述金屬鍍層是無(wú)電解鍍層。
5．如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述金屬鍍層，包含Ni-P無(wú)電解鍍層、Ni-B無(wú)電解鍍層及Ni-P-W無(wú)電解鍍層中的至少一種。
6．如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述金屬鍍層至少具有10μm的厚度。
7．如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述金屬鍍層，備有無(wú)電解底鍍層和電解面鍍層。
8．如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述電解面鍍層是Ni電解鍍層。
9．如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述無(wú)電解底鍍層至少具有0.5μm～2.0μm的厚度。
10．如權(quán)利要求7所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述電解面鍍層至少具有3.0μm的厚度。
11．如權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述磁鐵部件由粘結(jié)磁鐵部件構(gòu)成。
12．如權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，設(shè)貫通孔軸線方向長(zhǎng)度為T、上述軸的上述部分的軸線方向接合長(zhǎng)度為t時(shí)，軸線方向接合長(zhǎng)度與貫通孔的軸線方向長(zhǎng)度的關(guān)系是，T/5≤t≤T/2。
13．如權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述軸的上述部分被緊密地壓入磁鐵的貫通內(nèi)，在該貫通孔內(nèi)的該部分的緊固余量在5μm～30μm的范圍內(nèi)。
14．如權(quán)利要求11所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，在上述粘結(jié)磁鐵部件內(nèi)真空含浸著充填材。
15．如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述加強(qiáng)部件由粘接劑構(gòu)成，該粘接劑充填在貫通孔內(nèi)的、上述部分以外的軸的其余部與磁鐵間的間隙內(nèi)。
16．如權(quán)利要求15所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，設(shè)貫通孔軸線方向長(zhǎng)度為T、上述軸的上述部分的軸線方向接合長(zhǎng)度為t時(shí)，軸線方向接合長(zhǎng)度與貫通孔的軸線方向長(zhǎng)度的關(guān)系是，T/5≤t≤4T/5。
17．如權(quán)利要求15所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述粘接劑由熱硬性環(huán)氧樹(shù)脂構(gòu)成。
18．如權(quán)利要求15所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述磁鐵由環(huán)狀磁鐵部件、和形成在該磁鐵部件表面并配置在貫通孔內(nèi)的保護(hù)膜構(gòu)成，上述加強(qiáng)部件備有該保護(hù)膜，上述軸的上述部分與該保護(hù)膜對(duì)面地接合。
19．如權(quán)利要求18所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述保護(hù)膜由金屬鍍層構(gòu)成。
20．如權(quán)利要求18所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述保護(hù)膜由有機(jī)保護(hù)膜構(gòu)成。
21．如權(quán)利要求18所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述磁鐵部件由粘結(jié)磁鐵部件構(gòu)成。
22．如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)子，其特征在于，上述磁鐵含有稀土類元素。
23．電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于有以下步驟在環(huán)狀磁鐵部件的表面形成保護(hù)膜，制作磁鐵，該磁鐵備有旋轉(zhuǎn)軸線和與該旋轉(zhuǎn)軸線同軸延伸的貫通孔，將該保護(hù)膜至少配置在貫通孔內(nèi)；準(zhǔn)備好備有安裝在上述貫通孔內(nèi)部分的軸；將上述軸插入磁鐵的貫通孔內(nèi)，將該軸的上述部分緊密壓入貫通孔內(nèi)，使該部分的軸線方向接合長(zhǎng)度比貫通孔的軸線方向長(zhǎng)度短。
24．如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，上述磁鐵部件由粘結(jié)磁鐵部件構(gòu)成，上述保護(hù)膜是金屬鍍層，在上述保護(hù)膜形成步驟前，還有使該粘結(jié)磁鐵部件真空含浸粘接劑的步驟。
25．如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，通過(guò)變更上述保護(hù)膜的厚度，調(diào)節(jié)貫通孔中的上述部分的緊固余量。
26．電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的制造方法，其特征在于有以下步驟準(zhǔn)備好備有旋轉(zhuǎn)軸線、和與該旋轉(zhuǎn)軸線同軸延伸的貫通孔的磁鐵；準(zhǔn)備好具有第1部分和第2部分的軸，上述第1部分安裝在貫通孔內(nèi)，上述第2部分與該第1部分相鄰配置，在貫通孔內(nèi)形成間隙；把上述軸插入磁鐵的貫通孔內(nèi)，將該軸的第1部分嵌入貫通孔，使該第1部分的軸線方向接合長(zhǎng)度比貫通孔的軸線方向長(zhǎng)度短；將粘接劑充填到貫通孔內(nèi)的上述間隙內(nèi)。
27．如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，將上述粘接劑真空含浸在上述間隙內(nèi)。
28．如權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，上述磁鐵由環(huán)狀粘結(jié)磁鐵部件構(gòu)成，在上述軸插入步驟前，還具有在該粘結(jié)磁鐵部件的表面形成保護(hù)膜的步驟。
全文摘要
本發(fā)明的小型電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子(10),備有具有旋轉(zhuǎn)軸線(14)的磁鐵(12)、和同心地固定在磁鐵上的軸(16)。磁鐵(12)備有與旋轉(zhuǎn)軸線(14)同軸延伸的貫通孔(20)。軸(16)備有安裝在貫通孔(20)內(nèi)的部分(24)。該部分(24)的軸線方向接合長(zhǎng)度(t
文檔編號(hào)H02K1/27GK1298567SQ9980537
公開(kāi)日2001年6月6日 申請(qǐng)日期1999年4月23日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月23日
發(fā)明者佐藤惇司, 榊原庸介, 池田浩, 橋本英豪, 指田榮吉, 宮內(nèi)秀晴 申請(qǐng)人:西鐵城時(shí)計(jì)株式會(huì)社