电机以及电机的制造方法

摘要

本发明提供一种轴焊接或熔接于金属构件的电机。电机具备：轴(5)，其由金属形成；以及基底，其具有由覆盖层(83)覆盖的金属基板(81)。覆盖层(83)具有开口(83b)，金属基板(81)具有从开口(83b)露出的凹部(84)。轴(5)的外周部与凹部(84)被熔接或焊接。

说明书

技术领域

本发明涉及电机以及电机的制造方法，特别是涉及具备焊接或熔接于金属构件的轴的电机以及电机的制造方法。

背景技术

以往，已知一种电机，其具有将轴焊接或熔接于金属构件的构造。

在下述专利文献1中公开有如下内容：在接合电机等旋转体的轴和平板时，通过一边旋转平板一边对轴和平板的接合部照射激光而进行激光焊接。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：JP2004-090030A号公报

发明内容

(发明要解决的课题)

本发明的目的在于提供一种轴焊接或熔接于金属构件的电机以及电机的制造方法。

(用于解决课题的手段)

为了实现上述目的，根据本发明一实施方式，电机具备：轴，其由金属形成；以及基底(base)，其具有由覆盖层覆盖的金属构件，覆盖层具有开口，金属构件具有从开口露出的露出部，轴的外周部和露出部被熔接或焊接。

优选轴的外周部具备沿周向延伸的凹面，凹面和露出部被熔接或焊接。

优选轴的外周部具备圆筒状的面，凹面和圆筒状的面在轴的长度方向上排列，整个凹面在径向上相对于圆筒状的面位于内侧。

优选基底具有形成有配线的树脂构件。

优选覆盖层具有锌。

优选轴由不含铅的马氏体不锈钢形成。

优选电机具备：能够相对于轴旋转的转子；以及安装于转子的多面镜(polygonmirror)。

优选电机具备轴承，多面镜设置于轴承。

根据本发明的另一实施方式，电机的制造方法包含如下工序：第一工序，其中，将由覆盖层覆盖的金属构件的一部分覆盖层除去；以及第二工序，其中，将由金属形成的轴的外周部熔接或焊接于通过第一工序而露出的金属构件的露出部。

优选在第一工序中，通过切削工具在金属构件设置孔部且对孔部的周围的覆盖层进行切削，从而将覆盖层除去，在第二工序中，对插入孔部的轴的外周部和露出部进行熔接或焊接。

根据上述发明，能够提供轴焊接或熔接于金属构件的电机以及电机的制造方法。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式的电机的一例的立体图。

图2是电机的剖视图。

图3是示出金属基板与轴的接合部的部分的剖视图。

图4是说明电机的制造工序的第一图。

图5是说明电机的制造工序的第二图。

图6是说明电机的制造工序的第三图。

图7是说明电机的制造工序的第四图。

图8是本实施方式的一变形例所涉及的电机的剖视图。

具体实施方式

下文中，将基于附图对本发明的一个实施方式进行说明。

在本实施方式中，对用于激光束打印机等的激光扫描且使多面镜旋转的电机(多面镜扫描仪电机)进行说明。

[实施方式]

图1是示出本发明的一实施方式的电机1的一例的立体图。图2是电机1的剖视图。

在以下说明中，沿着轴5将远离多面镜70并接近基板80的方向(图2中的下方向)称为下方向，并且沿着轴5将远离基板80并接近多面镜70的方向(图1中的上方向)称为上方向。

参照图1及图2，本实施方式的电机1是对安装于转子10的多面镜70进行驱动的电机。电机1主要具备轴5、转子10、定子20、多面镜70以及基板80。

轴5固定于基板80。定子20配置于基板80上。转子10安装成能够相对于轴5旋转。

转子10具备框架11、磁铁12、套筒(轴承的一例)40。

框架11是防止磁场从框架11内部泄漏的构件，例如由磁体构成。框架11具有：沿着与轴5垂直的方向(外周方向，图2中的横向)延伸的部位；以及沿着与轴5平行的方向(图2中的上下方向)延伸而构成侧壁的部位。框架11具有上部被封闭且向下方开口的圆筒形状。

磁铁12为环状，更具体而言，具有圆筒形状。磁铁12安装于框架11的外周部的内壁面。

套筒40以贯通框架11的中心部的方式沿上下方向延伸。套筒40固定于在框架11的上表面中央形成的孔。多面镜70固定于套筒40的上部。套筒40的中央是作为筒部的圆筒部41，轴5插入于圆筒部41的内侧。在套筒40与轴5之间的缝隙例如填充有润滑剂而构成径向的动压流体轴承。由此，转子10能够相对于轴5旋转。应予说明，在套筒40的圆筒部41的内侧，人字形(herringbone)凹槽在轴向上分开形成于2处(未图示)，但并不限于此。

推力板45及推力罩46安装于套筒40的圆筒部41的上部。推力罩46将圆筒部41的上端部覆盖。推力板45配置于推力罩46与轴5的上端面之间。

定子20具备：定子铁芯21，其具有以从中央朝径向外侧放射状地延伸的方式形成的多个齿；以及定子线圈22，其卷绕于齿的周围。定子20以与磁铁12隔开空间而对置的方式配置在比磁铁12更靠内周侧的位置。定子线圈22在通电时产生磁场。通过定子线圈22的磁场和磁铁12的磁场的相互作用而产生驱动力(使转子10旋转的力)。

多面镜70固定于套筒40的上部，并位于框架11的上方。多面镜70被设置于上方的弹簧51和套筒40的一部分夹持而固定。在弹簧51的上部配置有夹环52，并通过夹环52对弹簧51在上下方向的位置进行定位。

基板(基底的一例)80具有金属基板(金属构件的一例)81、以及电路基板(树脂构件的一例)89。在金属基板81的上表面重叠电路基板89而构成1个基板80。

电路基板89例如为印刷配线基板，是形成有配线的树脂构件。树脂构件例如由环氧树脂形成。电子零件95安装于电路基板89的上表面(图1中的上侧的面)。电子零件95例如具备用于对电机进行驱动及控制的驱动/控制集成电路。电子零件95借助焊料而接合于电路基板89的上表面。另外，在电路基板89上，除此以外，例如还可以配置有基于从磁铁12受到的磁场的变化而对磁铁12的旋转角度、转数进行检测的霍尔元件、芯片型电路元件(电阻、电容)、用于对各定子线圈22施加电流/切断电流的驱动用IC等各种电路元件。

金属基板81例如由基板构成，该基板由铁形成。在金属基板81中形成有孔部85。轴5插入孔部85。如后所述，通过在金属基板81的下表面侧对轴5和孔部85的接合部进行激光焊接而使轴5和金属基板81彼此牢固地固定。通过在将轴5固定于金属基板81后，将电路基板89安装于金属基板81，并安装定子20、转子10，从而制造电机1。

此外，轴5具有从基板80向下突出的突出部5c。通过设置突出部5c，当将电机1搭载于利用电机1的设备等时，使突出部5c嵌入设置于设备侧的孔部，从而能够对电机1进行定位。突出部5c的轴与电机1的多面镜70的旋转轴一致，因此，能够容易且精准地在利用电机1的设备中进行多面镜的定位。

图3是示出金属基板81与轴5的接合部的部分的剖视图。

在图3中示出了金属基板81以及轴5而未示出其他构件。另外，关于金属基板81，示出了通过轴5的中心轴的截面。

在本实施方式中，金属基板81是根据JIS规格编号确定的JIS记号为“SECC”、“SECD”、“SECE”、“SECF”、“SECG”等的镀锌钢板。即，金属基板81的表面由覆盖层83覆盖。金属基板81具有用于分别覆盖上表面和下表面的镀锌层即覆盖层83。覆盖层83是为了防腐蚀而设置的层。应予说明，图3之后的附图示意性地示出了覆盖层83。由于利用广泛流通且容易获得的镀锌钢板形成金属基板81，因此能够将电机1的制造成本抑制得较低。

轴5由金属构件形成。在本实施方式中，轴5由不含铅的马氏体不锈钢形成。例如，轴5为根据JIS规格编号确定的JIS记号为“SUS420F”、“SUS420J2”、“SUS420J1”、“SUS403”、“SUS410”、“SUS416”、“SUS431”、“SUS440C”等的不锈钢，这些不锈钢具有耐磨损性优异的组成且切削性得到改良，并且未添加铅成分(基本不含铅)。因而，不含铅的马氏体不锈钢是指未添加铅成分(基本不含铅)的不锈钢。轴5是含有锰成分的不锈钢。应予说明，轴5的材质并不限于此。

在图3中，在金属基板81下侧的表面，金属基板81具有凹部(露出部的一例)84。凹部84例如是以直径D2的大小从金属基板81的表面以尺寸t1向上方凹陷的区域，并与孔部85大致同心地形成。凹部84的深度(尺寸t1)比覆盖层83的厚度略大。如后所述，通过对金属基板81的表面进行切削从而形成凹部84。即，下侧的覆盖层83通过设置凹部84而具有开口83b。换言之，可以说金属基板81通过设置于覆盖层83的开口83b而具有未被覆盖层83覆盖的铁的部分向下方露出的露出部(凹部84)。

轴5以贯通金属基板81的方式插入孔部85。轴5的直径D1略小于孔部85的内径。

在本实施方式中，例如，尺寸t1为0.01毫米以上且0.1毫米以下的范围的尺寸，直径D1为2.368毫米±0.0005毫米，直径D2为3.3毫米以上且4.8毫米以下的范围的尺寸。孔部85的内径为2.0毫米以上且5.0毫米以下的范围的尺寸。

从孔部85向下方突出的轴5的外周部和凹部84通过激光焊接而被焊接。在轴5的整个圆周进行焊接。通过进行焊接，从而在轴5中的从凹部84向下方突出的部分的上端部形成在径向上凹陷的凹面87。凹面87沿轴5的周向延伸。凹面87在轴5的整个圆周沿周向延伸。在凹面87的表面形成有焊接痕迹。在凹部84的表面且在轴5的附近，焊接时形成的合金表现为焊接痕迹。即，凹面87和凹部84被焊接而相互连结。

轴5的外周部具有圆筒状的面。而且，突出部5c和凹面87在轴5的长度方向上并排。凹面87的整体在径向上比突出部5c的圆筒状的面更位于内侧。即，在形成有凹面87的部分，不存在比设为直径D1的轴5的外周面更靠外侧的凹面87的部分。

由于如上所述在轴5形成凹面87，因此，在从金属基板81的下表面朝向轴5的下方的突出尺寸Z2中，在除去凹面87的上下方向的尺寸的一部分后的尺寸Z1的整个区域中，确保了以高精度成型的轴5的圆筒面。由于能够较大地确保轴5的圆筒面的上下方向的尺寸Z1，因此，能够利用突出部5c以高精度对电机1进行定位。由于能够将轴5的朝向下方的突出尺寸Z2设为较小，因此，能够将供电机1安装的设备小型化。

另外，在电机1的制造工序中，通过如下工序进行轴5相对于金属基板81的固定。而且，在以下述方式将轴5固定于金属基板81之后，将安装有电子零件95等的电路基板89安装于金属基板81，并将定子20、转子10安装于基板80，由此制造电机1。

图4是说明电机1的制造工序的第一图。

首先，如图4所示，利用钻具、立铣刀、铰刀等切削工具901对于金属基板81设置孔部85。此时，通过设置孔部85且对孔部85的周围的覆盖层83进行切削从而将覆盖层83除去。由此，与孔部85一起形成凹部84。此外，例如，利用与切削工具901同轴地配置的、立铣刀或锉刀等第二切削工具903从金属基板81的下侧进行加工，由此能够通过与形成孔部85相同的工序而将覆盖层83除去。由此，能够缩短制造工序。另外，孔部85的形成以及覆盖层83的除去(凹部84的形成)也可以分别通过不同的工序进行。另外，用于孔部85的形成、覆盖层83的除去的工具/工艺方法并不限于上述方式。例如，也可以通过冲压加工而形成孔部85。

图5是说明电机1的制造工序的第二图。

接下来，如图5所示，将轴5插入孔部85。此时，只要从金属基板81的上方将轴5插入即可。

图6是说明电机1的制造工序的第三图。

然后，如图6所示，在将轴5的一部分插入孔部85的状态下，对轴5的外周部和作为露出部的凹部84进行激光焊接。此时，将孔部85附近的凹部84和轴5接触的接合部的附近的2处部位成为2束激光L1、L2各自的照射点，并使金属基板81及轴5相对于激光L1、L2相对旋转。例如，使2束激光L1、L2各自的照射点绕轴5错开180度，不改变激光L1、L2的位置而使金属基板81及轴5绕轴5旋转180度。由此，能够沿整个圆周对轴5的外周部和凹部84进行焊接，从而将轴5固定于金属基板81。应予说明，激光焊接只要以轴5和金属基板81的上下颠倒的方式(以轴5的突出部5c位于上方的姿势)进行即可。

图7是说明电机1的制造工序的第四图。

在图7中示意性地示出了进行激光焊接之后的状态。通过进行激光焊接，从而轴5的外周部的一部分和凹部84的一部分熔融，并成为形成焊接痕迹的焊接部86。轴5的一部分熔融并流动而成为焊接部86，从而在轴5的外周面形成凹面87。另外，焊接部86在凹部84从孔部85的附近沿径向扩展。焊接部86停留于凹部84的内侧。换言之，以焊接部86不会比凹部84更沿径向扩展的方式设定凹部84的大小。由此，能够避免焊接部86从金属基板81的表面突出，并能够以更高的精度进行以金属基板81的表面为基准面的电机1的定位。

如以上说明，在本实施方式中，通过如下制造方法而形成电机1，该制造方法包含如下工序：将由覆盖层83覆盖的金属基板81的一部分覆盖层83除去的工序；以及将由金属形成的轴5的外周部焊接于通过上述工序而露出的金属基板81的凹部84的工序。即，电机1具有金属基板81的凹部84和轴5的外周部被焊接的构造。由于通过焊接将轴5直接固定于金属基板81，因此，能够废弃向金属基板81的下表面大幅突出的构件且将轴5牢固地固定。因此，能够提高电机1的可靠性。另外，能够将电机1薄型化。另外，能够降低电机1的制造成本。

此处，当将轴5焊接于由覆盖层83覆盖的金属基板81时，若覆盖层83熔融或蒸发，则有时会由此导致附着于轴5的外周部而在突出部5c的外周部产生起伏。例如，在覆盖层83是镀锌层的情况下，有时覆盖层83熔融而产生锡并附着于轴5的外周部。这样，有时会出现利用突出部5c的电机1的定位产生不良的情况。在将锰成分较多的不锈钢用作轴5的材料的情况下，熔点较低的锰容易蒸发。这样，因轴5的熔融或蒸发而导致异物附着于轴5的外周部，而上述问题的出现会更显著。

而在本实施方式中，将金属基板81上除去了覆盖层83的凹部84和轴5直接焊接。因此，覆盖层83等不会熔融或蒸发，并能够防止产生上述问题。

另外，通过适当地调整用于激光焊接的激光L1、L2的照射位置、角度、强度等，能够减少在轴5、金属基板81熔融的部分。例如，通过使激光L1、L2的照射位置接近轴5的孔部85的附近部位，能够减弱激光L1、L2的输出而可靠地将轴5固定于金属基板81。

图8是本实施方式的一个变形例所涉及的电机101的剖视图。

如图8所示，电机101和上述实施方式所涉及的电机1在多面镜70的固定方法上有所不同。即，在电机101中，利用在套筒140的上部以沿径向凸出的方式形成的凸部140b而在上下方向上对弹簧51进行定位。在这种构造中，无需设置用于对弹簧51进行定位的夹环等，从而能够减少电机101的零件数量。

[其他]

轴和金属基板的凹部可以通过熔接而相互接合。另外，也可以通过激光焊接以外的方法进行焊接。

电机的各部分的结构并不限于上述实施方式所示的结构。可以应用以符合本发明的目的的方式构成的各种结构。

基板并不限于使金属基板与电路基板合在一起的结构。基板可以是在金属基板上通过绝缘层而实施布线的基板，并且不限于如上述实施方式的层状结构，可以具有更多层。

电机并不限于如上所述的用于使多面镜旋转的电机。上述实施方式中将轴安装于基板的构造可以在用于各种用途且具有基板的电机中采用。

应当理解，上述实施方式在所有方面仅为示例，并未限制本发明的范围。本发明的范围并非由上述说明表示，而是由权利要求书表示，本发明的范围包含与权利要求书等同的范围以及该范围内的所有变更。

1、101 电机

5 轴

10 转子

40，140 套筒(轴承的一例)

70 多面镜

80 基板(基底的一例)

81 金属基板(金属构件的一例)

83 覆盖层

83b 开口

84 凹部(露出部的一例)

85 孔部

86 焊接部

87 凹面

89 电路基板(树脂构件的一例)