JPH1198798A

JPH1198798A - 直流モータ

Info

Publication number: JPH1198798A
Application number: JP25400797A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Toyoshima; 弘祥豊島
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-09-19
Filing date: 1997-09-19
Publication date: 1999-04-09

Abstract

(57)【要約】【課題】オートクレーブやステリライザーによる処
理や、より高圧下での蒸気滅菌処理、化学的な滅菌処理
などが施された場合、さらには磁気ディスク駆動装置な
どに用いる場合でも、錆の発生を防止でき、また、内部
にゴミが入り込むことのない直流モータを提供する。【解決手段】直流モータの構成部品６３にニッケルリ
ンタングステン皮膜６１の処理を施すことにより、耐薬
品性の優れた防錆膜を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は直流モータ、特にモ
ータ部品の防錆処理、及びシールに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、我が国の高齢化は世界にかつてな
い急速なテンポで進行しており、来るべき高齢化社会に
おいては、疾病構造の変化や国民の健康意識の変化、健
康な高齢者の生きがいの追求と積極的な社会参加への要
請、身体的機能等の低下した高齢者や障害者の自立促進
と介護負担の軽減に対するニーズの高まり等の多様な社
会的変化が予想され、バリアフリーな介護機器が開発さ
れてきている。医療診断技術も進み、世界のどこでも医
療診断が可能となる医療福祉機器の開発や普及が多面的
に推進されてくる。そうした高齢化社会に対して、総合
的な医療機器や簡易的な医療機器が普及してくるが、人
体への病原菌などの感染の恐れのため滅菌処理を施す必
要があり、医療機器用のモータの滅菌処理に耐えうる防
錆処理の開発がなされつつある。こうした特殊な環境下
でのモータの使用技術は、宇宙産業機器用モータ、環境
関連のモータ、食品衛生関連モータ、多湿環境下での特
殊環境下のモータなどにも適用できる。また、情報機器
関連の磁気ディスク駆動用モータなどにも適用できる。

【０００３】現在、外科用医療機器などの駆動部は空気
で駆動するものが多く、人口が増加している地域での医
療活動では清浄な空気源がないため、医療器材などに対
して直流電源機材の要望が高く、モータも直流駆動のモ
ータが開発要望が活発である。

【０００４】従来の外科医療用や歯科治療用のドリルは
エアー駆動が一般的であり、オートクレーブ等により加
圧蒸気下にて滅菌・消毒するということによる部品の防
錆対策としてはステンレス系材料か無電解ニッケルメッ
キを施している。

【０００５】ところで、歯科医療の現場では、エイズや
口腔内に生息する細菌・ウィルス等が医療器具を媒介と
して他の患者に感染するというような事態を未然に防止
する必要があるため、最近は医療機器（特に研磨機器な
ど）を洗浄したり、オートクレーブ等で滅菌・消毒する
作業が頻繁に実施される。また、外科医療や整形外科医
療の現場でも、エイズや黄色ブドウ球菌など細菌・ウィ
ルス等が医療器具を媒介として他の患者に感染するとい
うような事態を未然に防止するため、医療機器の消毒以
外にオートクレーブやステリライザーなどによる滅菌・
消毒が頻繁になされ、そのうえ滅菌条件も厳しくなって
きた。

【０００６】しかし、医療機器などにオートクレーブや
ステリライザーによる処理を頻繁に繰り返すと、無電解
ニッケルメッキした部品でも錆が発生してしまう場合が
ある。

【０００７】さらに、最近は空気駆動でなく直流駆動の
モータに代わりつつあり、そうした直流モータの部品に
も無電解ニッケルメッキや樹脂皮膜処理が施されてい
る。高圧蒸気滅菌であるオートクレーブなどによる処理
が頻繁になったり、より高圧下での蒸気滅菌処理などに
よって、モータの部品のバリやカエリや加工表面の荒い
粗面などに錆が発生する場合がある。この場合、脱落し
た錆が軸受け部分等に入り込むことなどによって、モー
タに故障などが発生しやすくなる。

【０００８】特に、外科などの医療機器の場合はガス体
や消毒液などの化学的な滅菌処理も施される場合がある
ので、無電解ニッケルメッキや樹脂皮膜処理では防錆と
して不十分な場合がある。

【０００９】また、情報記録に使用される磁気ディスク
駆動モータのハブにも無電解ニッケルメッキ処理をして
いる。その理由はモータが密閉構造内で駆動すること
と、磁気ディスクに腐食性ガスの吸着やゴミを極端に嫌
うため、モータから錆が発生しないようにすべく、モー
タのハブに無電解ニッケルメッキを施すものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、医療
機器にオートクレーブやステリライザーによる処理を頻
繁に繰り返すと、無電解ニッケルメッキや樹脂皮膜処理
を施しされた直流モータ部品でも錆が発生してしまう場
合がある。さらに、より高圧下での蒸気滅菌処理などに
よって、モータの部品のバリやカエリや加工表面の荒い
粗面などに錆が発生する場合がある。この場合、脱落し
た錆が軸受け部分等に入り込むことなどによって、モー
タに故障等が発生しやすくなる。

【００１１】また逆に外部からのゴミがモータ内部に入
り込むと、モータのマグネットに付いたり、整流子に付
いたりしてモータに故障等が発生しやすくなる。特に、
外科などの医療機器の場合はガス体や消毒液などの化学
的な滅菌処理も施される場合があるので、無電解ニッケ
ルメッキや樹脂皮膜処理では防錆として不十分な場合が
ある。

【００１２】さらに、磁気ディスク駆動装置の場合、防
錆対策のためにハブに無電解ニッケルメッキを施してい
るが、直流モータは装置に密閉構造の中であるので、微
量の塩素がハブに付着してしまうと、内部の湿度に関係
する水分が塩素に付着すると酸性の物質ができ、無電解
ニッケルメッキ処理面の一部に錆が発生し、磁気ディス
ク面に落ちた錆が付着して、ディスク面に書き込んだ情
報を壊してしまう。

【００１３】本発明は上記問題点を解決するもので、オ
ートクレーブやステリライザーによる処理や、より高圧
下での蒸気滅菌処理、化学的な滅菌処理などが施された
場合、さらには磁気ディスク駆動装置などに用いる場合
でも、錆の発生を防止でき、また、内部にゴミが入り込
むことのない直流モータを提供することを目的とするも
のである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、直流モータの構成部品にニッケルリンタ
ングステン処理皮膜を施したものであり、これによれ
ば、表面に耐錆薄層が形成されて錆の発生を防止するこ
とができる。

【００１５】また本発明は、磁気ディスク駆動装置のブ
ラシレス直流モータの磁気ディスクを搭載するハブに対
してもニッケルリンタングステン処理皮膜を施したもの
であり、これによれば、表面に耐薬品性の高い、耐錆薄
層が形成されて錆の発生を防止することができる。

【００１６】また本発明は、モータ内部にゴミが入り込
まないようにシャフトなどの下移転部とブラケットなど
の非回転部との間で非接触シールを設けるものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、直流モータを構成する構成部品のうちの少なくとも
１つの構成部品にニッケルリンタングステン皮膜処理を
施したことを特徴とするものであり、医療機器などにオ
ートクレーブやステリライザーによる処理を頻繁に繰り
返してもメッキした部品が錆ないため、錆によるモータ
の故障等が発生がなく、さらに優れた耐薬品性や耐食性
があるので、特殊な環境下で使用することもできるとい
う作用を有する。

【００１８】本発明の請求項２に記載の発明は、フレー
ムとモータコアとブラケットとシャフトとマグネットと
を具備した直流モータであって、フレームとモータコア
とブラケットとシャフトとマグネットのいずれか一つ以
上にニッケルリンタングステン皮膜処理を施したことを
特徴とするものであり、医療機器などにオートクレーブ
やステリライザーによる処理を頻繁に繰り返してもメッ
キした部品が錆ないため、錆によるモータの故障等が発
生がなく、さらに優れた耐薬品性や耐食性があるので、
特殊な環境下で使用することもできるという作用を有す
る。

【００１９】請求項３に記載の発明は、ブラシレスモー
タであることを特徴とする請求項１記載の直流モータと
したものであり、高圧蒸気環境でも防錆がある上、電気
接点部が無いため信頼性は向上するという作用を有す
る。

【００２０】請求項４に記載の発明は、磁気ディスクを
ハブに搭載して回転駆動する直流モータにおいて、ハブ
にニッケルリンタングステン皮膜処理を施したことを特
徴とする直流モータとしたものであり、塩素系の不純物
などでハブが錆びることがないという作用を有する。

【００２１】請求項５に記載の発明は、ニッケルリンタ
ングステン皮膜処理において、タングステン含有率で６
〜２３％ｗｔ、リン含有率が４〜１２％ｗｔの範囲とな
るように施したことを特徴とする請求項１〜３に記載の
直流モータとしたものであり、優れた耐薬品性や耐食性
があるので、特殊な環境下で使用することができるとい
う作用を有する。

【００２２】請求項６に記載の発明は、直径２０ｍｍ以
下の回転部とこれに対向する非回転部とを有するととも
に回転部と非回転部との間に非接触シール部が形成され
た直流モータであって、前記非接触シール部は、回転部
と非回転部との間の隙間と非回転部側に形成された螺旋
状の溝とで構成され、半径方向に対する前記隙間の寸法
をｇ、溝幅をａ、非溝幅部の幅をｂ、溝深さをｈ、溝本
数ｚとすると、

【００２３】

【数３】

【００２４】の関係をもつことを特徴とする直流モータ
としたものであり、直流モータの内部にゴミが入り込ま
ないようにできるという作用を有する。請求項７に記載
の発明は、直径２０ｍｍ以下の回転部とこれに対向する
非回転部とを有するとともに回転部と非回転部との間に
非接触シール部が形成された直流モータであって、前記
非接触シール部は、回転部と非回転部との間の隙間と回
転部側に形成された螺旋状の溝とで構成され、半径方向
に対する前記隙間の寸法をｓ、溝幅をｃ、非溝幅部の幅
をｄ、溝深さをｅ、溝本数ｚとすると、

【００２５】

【数４】

【００２６】の関係をもつことを特徴とする直流モータ
としたものであり、モータ内部にゴミが入り込まないよ
うにできるという作用を有する。以下、本発明の実施の
形態について、図面を参照して説明する。

【００２７】（実施の形態１）図１は、整形外科や脳神
経外科や耳鼻咽喉科や歯科などで人口関節置換術や股・
膝・肩関節など骨の切断・切削・穿孔に使用される本発
明の第１の実施の形態にかかるブラシ付きの直流モータ
の断面図である。図２は非接触シールの説明図である。
図３は図１を組み込んだ医療用の電動ドライバの外観図
である。図４の（ａ），（ｂ）はそれぞれオートクレー
ブによる滅菌の際の圧力状態を示すタイムチャートであ
る。図５は皮膜硬度と熱処理温度による硬度変化との特
性を示す図である。図６の（ａ），（ｂ）はそれぞれ皮
膜の耐食性評価を示すための拡大断面図である。

【００２８】図１において、１は回転部としてのシャフ
トで、このシャフト１には珪素鋼板を積層したモータコ
ア２が固定されており、この状態でニッケルリンタング
ステン皮膜処理が行われている。そして、鉄心形状に対
応するように樹脂成形したインシュレータ３がモータコ
ア２に挿入され、また、整流子端子台４がシャフト１に
圧入されている。さらに、インシュレータ３で絶縁され
たモータコア２にコイル５が巻回され、このコイル５の
通電箇所が整流子端子台４の所定の位置に取り付けられ
て半田で導通されて、直流モータのアマチュア巻線組立
体が作られている。

【００２９】磁性材料のフレーム６の中央部の内周側に
マグネット７が取り付けられ、フレーム６およびマグネ
ット７はあらかじめそれぞれ別途に表面にニッケルリン
タングステン皮膜処理を施している。フレーム６にマグ
ネット７を取り付けた状態で、所定の極数の着磁を行
う。着磁の際にフレーム６はバックヨークの役割を果た
す。

【００３０】セラミックボール軸受９が取り付けられる
非回転部としての出力ブラケット８もニッケルリンタン
グステン皮膜処理が施されており、この出力ブラケット
８はフレーム６に位置決めされて固定される。セラミッ
クボール軸受９にはシャフト１が挿入されて回転自在に
支承される。セラミックボール軸受９の外周面は出力ブ
ラケット８に当接され、セラミックボール軸受９の内周
面はシャフト１に固定されているリング１０に当接して
いる。出力ブラケット８側はモータの出力側に組み付け
られ、シャフト１が出力ブラケット８から飛び出してい
る。出力ブラケット８とシャフト１の間には隙間Ｘが形
成されているとともに、出力ブラケット８側に螺旋状の
溝１１が加工されており、これらの隙間Ｘと螺旋状の溝
１１とで非接触シールを構成している。そして、この非
接触シール構造で直流モータの内部へ加工粉などのゴミ
が入らないようにしている。

【００３１】非接触シールの一例として、隙間Ｘを５μ
ｍ、螺旋状の溝１１の溝幅を０．３ｍｍ、溝１１の深さ
を２０μｍとする。この非接触シール部分においては、
図２に示すように、半径隙間寸法（シャフト１の半径方
向に対する隙間Ｘの寸法）をｇとし、溝幅をａとし、非
溝幅部の幅をｂとし、溝深さをｈとし、溝本数をｚと
し、シャフト直径をＤとすると、シャフト１の直径Ｄが
２０ｍｍ以下の場合に、次の関係にあればゴミが直流モ
ータの内部に入ってくる可能性が少ないことが、実験で
確認できた。

【００３２】

【数５】

【００３３】なお、非接触シールは直流モータの流体軸
受のオイルが飛散することを防止するためのシールとし
て用いてもよい。図１に示すように、フレーム６の固定
側には電気絶縁してブラシホルダー１２が取り付けら
れ、そのブラシホルダー１２にはバネ１３で予圧された
ブラシ１４が挿入されている。そのバネ１３でブラシ１
４は整流子端子台４の整流子１５に押し当てられてい
る。

【００３４】シャフト１の出力端とは反対側には、スリ
ットのあるエンコーダ板１６がブッシュ１７を介してシ
ャフト１に固定されている。そのエンコーダ板１６はブ
ラシ１４の摺動粉などが入らないように仕切板１８ａの
あるセンサーフレーム１８の内部に配置されている。セ
ンサーフレーム１８はその外周部がフレーム６に直結し
て固定されている。エンコーダ板１６を検出する検出器
１９がセンサーフレーム１８の内側に取り付けられてい
る。そして、センサーフレーム１８もニッケルリンタン
グステン皮膜処理が施されている。

【００３５】ブラシ１４への電気接続ラインは端子ボッ
クス２０を経由して外部に導通して取り出される。ま
た、エンコーダー板１６の検出器１９の電気接続部も端
子ボックス２０を経由して外部に導き出される。つま
り、直流モータへの電気接続のための端子はすべて端子
ボックス２０を経由している。

【００３６】シャフト１の出力端とは反対側の端部は、
もう一個のセラミックボール軸受２１に回転自在に支承
されている。そのセラミックボール軸受２１は、ニッケ
ルリンタングステン皮膜処理を施したブラケット２２に
固定されている。ブラケット２１はセンサーフレーム１
８に固定されている。

【００３７】このように、防錆処理のために直流モータ
の各部品にニッケルリンタングステン皮膜処理をする
と、その処理膜によって、渦電流の損失量が比較的少な
くなり、直流モータの発熱量の増加が最小限に止められ
る特徴も有する。

【００３８】この直流モータは、例えば、図３に示すよ
うな、整形外科や脳神経外科で骨の切断・切削・穿孔に
使用される医療用の電動ドライバ２３に内蔵されて用い
られる。電動ドライバ２３には、ニッカドカドミウム電
池などのような大容量の取り外しが可能であるバッテリ
２４がハンドル部２３ａの下に取り付けられ、医療時に
電動ドライバ２３を単体で使用でき、この際、電力はバ
ッテリ２４から供給される。さらに直流モータの回転方
向を切り換えるスイッチ２５が駆動円筒部２３ｂの後面
側に設けられ、そのスイッチ２５は正転、逆転、回転せ
ずの３ポジションに切換可能とされている。また、医療
中に回転をＯＮ／ＯＦＦするノブスイッチ２６がハンド
ル部２３ａに設けられている。駆動円筒部２３ｂの前方
には、所定のアクセサリを装着できるアタッチメント機
構部２７が設けられ、ノブスイッチ２６を作動させるこ
とにより、このアタッチメント機構部２７を介して取り
付けられたアクセサリが回転されて治療される。

【００３９】細菌が不可逆的な変化をおこして死滅する
判断は理論的には確率の問題として判断されているた
め、生存細菌数が１／１０個とか１／１００個とかとい
うことが起こりうる。死滅の判定は一般に細菌をその最
適環境にし、その条件下で増殖能力がないときに死と判
定することにより行われる。滅菌とは病原菌・非病原菌
を問わずすべての微生物を死滅または除去することであ
るが、消毒は病原性微生物を死滅または除去させて感染
の危険をなくすことである。最近は、消毒や洗浄だけで
なく、高圧蒸気滅菌の物理的な方法が頻繁に行われつつ
ある。この高圧蒸気滅菌は鋼性手術機器、リネン類、ゴ
ム手袋など高温・高湿に耐えうる物品の滅菌に病院、研
究所、産業分野などに広く用いられている。滅菌時間に
要する時間およびコストが比較的に少なくて済み、その
適用範囲が広い。高圧蒸気滅菌装置のうち一般的な病院
では小型滅菌器を使用する。その小型滅菌器をオートク
レーブといっている。

【００４０】高圧蒸気滅菌の仕方には重力置換式とプレ
バキューム式がある。図４の（ａ）は重力置換型式の高
圧蒸気滅菌の際に作用する圧力の分布例を示したもの
で、この図を参照しながら、重力置換式のオートクレー
ブの滅菌について説明する。まず、滅菌器の扉を閉め、
運転を開始して、蒸気を機械的に滅菌器の缶体内に注入
する。缶体内の冷たい空気は蒸気よりも重いので下方か
ら抜ける。さらに、蒸気の注入量を増やし、缶体内の冷
気が滅菌器下方部の排気口より抜けて蒸気はゆっくりと
滅菌物内に浸透していく。滅菌器内の温度センサーが設
定温度（１３２℃）に達するまで蒸気を注入し続ける。
缶体内の温度が設定温度（１３２℃）に達すると、滅菌
が開始される。この時の缶体内の圧力は設定圧力（２ｋ
ｇ／ｃｍ²）である。滅菌時間が終了すると、蒸気が缶
体の外へ排気されて缶体内の圧力は大気圧まで戻り、フ
ィルタで濾過された滅菌空気が機械的に缶体内に注入さ
れて乾燥される。そして、乾燥時間が終了することによ
り、滅菌工程が終了する。このように、すなわち、重力
置換型式の高圧蒸気滅菌においては加圧ゾーンで陽圧が
作用する条件しかない。

【００４１】図４の（ｂ）はプレバキューム式の高圧蒸
気滅菌の際に作用する圧力の分布例を示したもので、こ
の図を参照しながら、プレバキューム式のオートクレー
ブの滅菌について説明する。まず、滅菌器の扉を閉め、
運転を開始して、バキュームポンプにより機械的に滅菌
器の缶体内の空気を抜き、蒸気を缶体内に注入する。蒸
気は急速に滅菌物内に浸透する。滅菌器内の温度センサ
ーが設定温度（１３２℃）に達するまで蒸気を注入し続
ける。缶体内の温度が設定温度（１３２℃）に達する
と、滅菌が開始される。この時の缶体内の圧力は設定圧
力（２ｋｇ／ｃｍ ²）である。滅菌時間が終了すると、
蒸気が缶体の外へ排気される。乾燥時間が終了すると、
缶体内の陰圧を利用して、フィルタで濾過された滅菌空
気が機械的に缶体内に注入されて、滅菌工程が終了す
る。すなわち、プレバキューム式の高圧蒸気滅菌は、陰
圧が作用する陰圧ゾーンと陽圧である加圧ゾーンと排気
により陰圧が作用する乾燥ゾーンとがある条件下で行わ
れる。

【００４２】従って、このような高圧蒸気滅菌処理が行
われる直流モータは高い温度で陽圧になっててもダメー
ジを受けないことが必要であるとともに、高い温度で陽
圧と陰圧にさらされてもダメージを受けないことも必要
である。

【００４３】各種の直流モータに対して滅菌処理を行
い、各直流モータにおける錆の発生を観察した。詳しく
は、直流モータのモータコアにニッケルリンタングステ
ン３元合金メッキ（Ｎｉ−Ｐ−Ｗ）の皮膜処理とニッケ
ルリンメッキ（Ｎｉ−Ｐ）の皮膜処理と皮膜処理を行っ
ていない未処理のものとの３種類を用いて、重量置換式
とプレバキューム式との滅菌処理をそれぞれ２０００サ
イクル行った。メッキ膜厚は約１０μｍ、滅菌処理は図
４に示される条件で、重量置換式は加圧時間は７分、ク
ーリング１０分の合計１７分を１サイクルとし、プレバ
キューム式は陰圧時間を４分、加圧時間を８分、乾燥時
間３分、クーリング２分の合計１７分を１サイクルとし
た。その結果は表１に示される通りである。

【００４４】

【表１】

【００４５】表１の◎は錆が全く発生していない状態、
○は錆が一部見られた状態、×は錆が顕著に見られた状
態である。表１からわかるように、ニッケルリンタング
ステンメッキの皮膜処理を行った直流モータではモータ
コアに錆が全く発生していない。一方、ニッケルリンメ
ッキの皮膜処理を行った直流モータの場合はモータコア
のエッジ部とメッキのピンホール部に錆の発生がみられ
た。この結果より、ニッケルリンタングステン３元合金
メッキの皮膜処理の方がニッケルリンメッキの皮膜処理
よりは高圧蒸気の環境で耐錆性能が優れていることを確
認できた。

【００４６】図５に熱処理温度に対してのニッケルリン
タングステン３元合金メッキの皮膜の硬度と一般なニッ
ケルリンメッキの皮膜の硬度との関係を示す。素地金属
にメッキ皮膜を５０μｍ形成したうえで、カッティング
して、テストピースをつくり、そのテストピースを各温
度で熱処理した。メッキ硬度の測定は素地の影響を受け
ない方向からダイヤモンド触針を押し込み、ビッカース
硬度で求めた。図５に示すように、ニッケルリンタング
ステン３元合金メッキの皮膜の硬度の方がニッケルリン
メッキの皮膜の硬度よりも硬い。ニッケルリンタングス
テン３元合金のタングステンの量は１２〜１５％ｗｔ、
リンの量は６〜８％ｗｔである。タングステンの量は６
〜２３％ｗｔの範囲では硬度はタングステンの含有量が
増すと硬くなる傾向にある。リンの含有量は４〜１２％
ｗｔの範囲で評価した。

【００４７】つぎに、ニッケルリンタングステン３元合
金メッキ（Ｎｉ−Ｐ−Ｗ）の皮膜６１とニッケルリンメ
ッキ（Ｎｉ−Ｐ）の皮膜６２との各耐食性を比較した。
耐食試験は皮膜厚２０μｍの試験片を高温の硫酸溶液に
浸漬する硫酸水溶液浸漬試験であり、その条件は、試験
液が硫酸１００ｇ／ｌ、温度は９５±２℃、浸漬時間は
１時間である。試験片の素材６３の材質はＳ４５Ｃであ
る。図６の（ａ），（ｂ）は耐食試験後の試験片の断面
図で、図６の（ａ）はニッケルリンタングステンメッキ
皮膜の場合の断面、図６の（ｂ）はニッケルリンメッキ
皮膜の場合の断面である。ニッケルリンメッキの皮膜６
２を形成した試験片は、図６の（ｂ）に示すように、そ
の皮膜６２の部分が硫酸により侵食されている一方、ニ
ッケルリンタングステンメッキの皮膜６１を形成した試
験片は、図６の（ａ）に示すように、侵食されておら
ず、ニッケルリンタングステンメッキの皮膜６１は優れ
た耐食性があることが確認できた。また、別の評価で４
００℃までの熱処理は耐食性に影響しないことも分かっ
た。

【００４８】（実施の形態２）次に、本発明の他の実施
の形態にかかるブラシレスタイプの直流モータを以下に
説明する。

【００４９】図７は、整形外科や脳神経外科や耳鼻咽喉
科や歯科などで人口関節置換術や股・膝・肩関節など骨
の切断・切削・穿孔に使用されるブラシレスタイプの直
流モータの断面図、図８は非接触シールの説明図であ
る。

【００５０】回転部としての中空のシャフト２８にマグ
ネット２９が接着固定され、これらのシャフト２８とマ
グネット２９とはそれぞれ別個に予めニッケルリンタン
グステン皮膜が施されている。シャフト２８の両端部は
セラミックボール軸受３０、３１により回転自在に支承
され、各セラミックボール軸受３０、３１はそれぞれ非
回転部としてのブラケット３２、３３に固定されてい
る。フレーム３５の内周側には、着磁されたマグネット
２９に対向する位置にモータコア３４が取り付けられて
いる。モータコア３４はニッケルリンタングステン皮膜
処理が施され、ブラケット３２、３３とフレーム３５は
ニッケルリン皮膜処理が施されている。

【００５１】ニッケルリンタングステン皮膜処理をした
モータコア３４には、コア形状に樹脂成形したインシュ
レータ３６が挿入され、このインシュレータ３６により
絶縁された上からコイル３７が巻回され、そのコイル３
７の端子はプリント基板３８に半田付けされている。プ
リント基板３８には電子部品が実装され、防湿対策のた
めに、防湿樹脂やゴムで電子部品の実装されたプリント
基板３８がコーティングされている。また直流モータの
外部へは、そのプリント基板３８からリード線５２を用
いて導通して電気信号が引き出される。リード線５２は
ブラケット３３の一部に設けた引き出し口３３ａから引
き出され、この引き出し口３３ａは最終的にはゴムで密
閉される。

【００５２】直流モータはインナーロータのブラシレス
の構成となっている。この直流モータの駆動ＩＣなどの
電子部品は別のプリント基板（図示せず）に実装され、
例えば図３のような電動ドリルに用いるならば、ハンド
ル部２３ａの内部に取り付けられる。

【００５３】中空のシャフト２８は両ブラケット３２、
３３から飛び出ている。両ブラケット３２、３３とシャ
フト２８との間には隙間Ｙ，Ｚが形成されているととも
に、シャフト２８の隙間Ｙ，Ｚに面する箇所に螺旋状の
溝３９、４０が加工されて、非接触シールを構成してい
る。そして、この非接触シール構造により直流モータ内
部へ加工粉などのゴミが入らないようにしている。

【００５４】非接触シールの一例として、隙間Ｙ，Ｚを
５μｍ、螺旋状の溝３９、４０の溝幅は０．２ｍｍ、溝
３９、４０の深さを５μｍとする。このような非接触シ
ールの部分は、図８に示すように、半径隙間（シャフト
２８の半径方向の）をｓとし、溝幅をｃとし、非溝幅部
の幅をｄとし、溝深さをｅとし、溝本数をｚとし、シャ
フト直径をＤとすると、シャフト２８の直径Ｄが２０ｍ
ｍ以下の場合に、次の関係にあればゴミが直流モータ内
部に入ってくる可能性が少ないことが、実験で確認でき
た。

【００５５】

【数６】

【００５６】なお、非接触シールは直流モータの流体軸
受のオイルが飛散することを防止するためのシールとし
てもいい。上記実施の形態１のようなブラシ付き直流モ
ータの場合、血液などがモータ内部に入り、整流子面に
付着し、直流モータの信頼性を低下させる可能性がある
が、この実施の形態で示すようなブラシレスの直流モー
タの場合は接点部が無いため信頼性が向上する。

【００５７】また、これらの実施の形態１、２とも直流
モータであるので、バッテリ駆動ができ、携帯、可搬容
易な機器への組み込みが可能となる。（実施の形態３）図９は本発明の磁気ディスク駆動の直
流モータの断面図を示す。図９において、４１はハブ、
４２はシャフト、４３はブラケット、４４はマグネッ
ト、４５はコイル、４６は電着塗装膜である。以上の構
成要素からなる直流モータの構造について、以下に説明
する。

【００５８】磁気ディスク（図示せず）をハブ４１に搭
載して直流モータにより回転駆動する磁気ディスク駆動
装置は内部が密閉構造となっていて、ゴミを極端に嫌
う。したがって、磁気ディスク面にダメージを与えるよ
うな、化学物質などの使用は制限されている。

【００５９】磁気ディスク駆動装置の部品を洗浄する洗
浄液や電子部品を入れて運搬する帯電防止シートなどに
不純物が混入したり付着したりして、この磁気ディスク
駆動装置の内部に不純物が入り込む場合がある。そうし
た不純物が磁気ディスク回転駆動する直流モータのハブ
４１などに付着することもあり、不純物が塩素系の場合
は加水分解して塩酸となり、直流モータの部品、特にハ
ブ４１を錆びさせるので、錆が発生しないようにハブ４
１の表面には防錆処理が施される。

【００６０】まず、磁気ディスク回転駆動する直流モー
タについて簡単に説明する。シャフト４２はハブ４１に
固定されたボール軸受５３，５４により回転自在に支承
されている。シャフト４２はブラケット４３に固定され
ている。ハブ４１は磁性材料であるので直接マグネット
４４がハブ４１の内部に接着固定されて磁気回路を構成
している。モータコア４７はシャフト４２に接着固定さ
れ、そのモータコア４７は電着塗装膜４１で絶縁され、
さらにこの上にコイル４０が巻回されている。コイル４
０の端末はプリント基板４８に導通接続され、そのプリ
ント基板４８からシャフト４２に開けられた穴からブラ
ケット４３の外部に導き出され、フレキシブルプリント
基板４９を介して、装置基板に接続されている。モータ
コア４７やボール軸受５３，５４のゴミが外部に出ない
ように磁性流体シール５０、５１がボール軸受５３，５
４の近傍に設けられている。

【００６１】ハブ４１はステンレス系の材料を加工して
作られるが、ステンレス系は錆び易いグレードもあるの
で、磁気ディスクを回転駆動する直流モータでは、無電
解ニッケルメッキをすることが多い。無電解ニッケルメ
ッキでも、作業や加工上の問題や装置全体での問題で錆
びることがあるので、ハブ４１にニッケルリンタングス
テンの３元合金の皮膜処理を施している。ニッケルリン
タングステン皮膜は無電解ニッケル皮膜よりも耐薬品性
が高いので、酸性環境化でも錆が発生しない。

【００６２】なお、ニッケルリンタングステン皮膜処理
をした直流モータは防錆効果が優れているので、宇宙産
業機器用モータ、環境関連のモータ、食品衛生関連モー
タ、多湿環境下での特殊環境下のモータなどに適用でき
る。

【００６３】

【発明の効果】上記実施の形態の記載から明らかなよう
に、請求項１〜４記載の発明によれば、ニッケルリンタ
ングステン皮膜処理を直流モータの部品に施すことによ
り、次のような有利な効果が得られる。

【００６４】（１）防錆効果が優れている。（２）歯科医療の現場では、エイズや口腔内に生息する
細菌・ウィルス等が医療器具を媒介として他の患者に感
染するというような事態を未然に防止する必要があるた
め、オートクレーブ等の高圧蒸気下での滅菌・消毒作業
を頻繁に実施するが、このような滅菌・消毒処理を行っ
ても、錆びない。

【００６５】（３）外科医療や整形外科医療の現場で
も、エイズや黄色ブドウ球菌など細菌・ウィルス等が医
療器具を媒介として他の患者に感染するというような事
態を未然に防止するため、オートクレーブやステリライ
ザーなどによる滅菌・消毒を頻繁に実施するが、このよ
うな滅菌・消毒処理を行っても、錆びない。

【００６６】（４）厳しいより高圧蒸気下での滅菌作業
でも錆びない。（５）宇宙産業機器用モータ、環境関連のモータ、食品
衛生関連モータ、多湿環境下での特殊環境下のモータな
どにも適用できる。

【００６７】（６）耐薬品性に優れている。（７）強酸性下でも皮膜の耐薬品性は優れている。（８）磁気ディスクを搭載して回転駆動する直流モータ
のハブに処理をすれば、錆びない。

【００６８】（９）錆びが発生しないために直流モータ
の信頼性が向上する。また、請求項５、６記載の発明に
よれば、モータ内部にゴミが入らない非接触シールを実
現でき、モータの信頼性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるブラシ付き
の直流モータの断面図

【図２】同直流モータの非接触シールを説明するための
拡大断面図

【図３】同直流モータを組み込んだ医療用の電動ドライ
バの外観図

【図４】（ａ）は重力置換型式の高圧蒸気滅菌の際に作
用するオートクレーブによる滅菌の際の圧力状態を示す
図（ｂ）はプレバキューム式の高圧蒸気滅菌の際に作用す
るオートクレーブによる滅菌の際の圧力状態を示す図

【図５】皮膜硬度と熱処理温度による硬度変化との特性
を示す図

【図６】（ａ），（ｂ）はそれぞれ皮膜の耐食性評価を
示すための拡大断面図で、（ａ）は本発明の実施の形態
にかかるニッケルリンタングステン皮膜処理を行ったも
の、（ｂ）はニッケルリン皮膜処理を行った比較例

【図７】本発明の第２の実施の形態にかかるブラシレス
タイプの直流モータの断面図

【図８】同直流モータの非接触シールを説明するための
拡大断面図

【図９】本発明の第３の実施の形態にかかる磁気ディス
ク駆動の直流モータの断面図

【符号の説明】

１、２８、４２シャフト（回転部）２、３４、４７モータコア６、３５フレーム７、２９、４４マグネット８出力ブラケット（非回転
部）１１、３９、４０溝１８センサーフレーム２２、３２、３３、４３ブラケット（非回転部）４１ハブ６１ニッケルリンタングステン
メッキの皮膜６３素材ｇ、ｓ隙間の寸法ａ、ｃ溝幅ｂ、ｄ非溝幅部の幅ｈ、ｅ溝深さＸ、Ｙ、Ｚ隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０２Ｋ 5/10 Ｈ０２Ｋ 5/10 Ｚ 29/00 29/00 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流モータを構成する構成部品のうちの
少なくとも１つの構成部品にニッケルリンタングステン
皮膜処理を施したことを特徴とする直流モータ。
【請求項２】フレームとモータコアとブラケットとシ
ャフトとマグネットとを具備した直流モータであって、
フレームとモータコアとブラケットとシャフトとマグネ
ットのいずれか一つ以上にニッケルリンタングステン皮
膜処理を施したことを特徴とする請求項１記載の直流モ
ータ。
【請求項３】ブラシレスモータであることを特徴とす
る請求項２記載の直流モータ。
【請求項４】磁気ディスクをハブに搭載して回転駆動
する直流モータにおいて、ハブにニッケルリンタングス
テン皮膜処理を施したことを特徴とする請求項１記載の
直流モータ。
【請求項５】ニッケルリンタングステン皮膜処理にお
いて、タングステン含有率で６〜２３％ｗｔ、リン含有
率が４〜１２％ｗｔの範囲となるように施したことを特
徴とする請求項１〜４の何れかに記載の直流モータ。
【請求項６】直径２０ｍｍ以下の回転部とこれに対向
する非回転部とを有するとともに回転部と非回転部との
間に非接触シール部が形成された直流モータであって、
前記非接触シール部は、回転部と非回転部との間の隙間
と非回転部側に形成された螺旋状の溝とで構成され、半
径方向に対する前記隙間の寸法をｇ、溝幅をａ、非溝幅
部の幅をｂ、溝深さをｈ、溝本数ｚとすると、以下の数
１の関係をもつことを特徴とする直流モータ。【数１】
【請求項７】直径２０ｍｍ以下の回転部とこれに対向
する非回転部とを有するとともに回転部と非回転部との
間に非接触シール部が形成された直流モータであって、
前記非接触シール部は、回転部と非回転部との間の隙間
と回転部側に形成された螺旋状の溝とで構成され、半径
方向に対する前記隙間の寸法をｓ、溝幅をｃ、非溝幅部
の幅をｄ、溝深さをｅ、溝本数ｚとすると、以下の数２
の関係をもつことを特徴とする直流モータ。【数２】