JPH0556582A - 小型モータのロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業性および生産性が高く、コスト低減が可
能である小型モータのロータを提供する。 【構成】 磁性粉と樹脂とを主成分とする混合材料によ
り中空円板状に形成され、かつ一方の端面に非円形の輪
郭を有する第１の凹部と他方の端面に第２の凹部とを同
軸的に設けてなるマグネットと、塑性変形可能な非磁性
金属材料により中空円筒状に形成され、かつ前記第１の
凹部と対応する外形輪郭を有するフランジ部と、横断面
が多角形状の輪郭を有するシャフト挿入穴とを設けてな
るブッシュとからなり、このブッシュを前記マグネット
に嵌着した後において第２の凹部に突出したブッシュの
端部の少なくとも一部を塑性変形させることによりブッ
シュとマグネットとを一体に固着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タイマ等に使用される
パルスモータ若しくはステッピングモータ等の小型モー
タのロータに関するものであり、特に永久磁石若しくは
マグネットを構成要素とするロータに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図３は本発明の対象であるマグネットを
構成要素とするロータを備えた小型モータの例を示す要
部断面説明図であり、クローポール型永久磁石式ステッ
ピングモータの例を示している。図３において、２１は
外ヨークであり、例えば軟鉄のような軟磁性材料により
略中空円筒状に形成され、内周部位に円周方向所定間隔
で複数の磁極歯２２を設けると共に、その外周部にコイ
ル２３を設ける。次に２４は内ヨークであり、前記外ヨ
ーク２１と同様の材料により略中空円板状に形成され、
内周部位に前記磁極歯２２の中間に位置するように複数
の磁極歯２５を設ける。

【０００３】上記のように構成してなるステータ２６を
２個、非磁性材料からなる仕切板２７を介して軸方向に
対向させて配設し、カバー２８と共に一体に固着する。
２９はロータであり、外周面に複数個の磁極を円周方向
等間隔に設けてなるマグネット３０と、このマグネット
３０を貫通するように固着したシャフト３１とからな
る。３２は軸受であり、前記カバー２８の中央部に設け
られ、シャフト３１を介してロータ２９を回転自在に支
持する。

【０００４】上記の構成により、コイル２３に交互に制
御された電流を通電することにより、ロータ２９の磁極
（図示せず）と磁極歯２２，２５との磁気的吸引力によ
り、ロータ２９を間欠的に回動若しくは歩進（ステッピ
ング）させることができるのである。

【０００５】上記構成のロータ２９を構成するマグネッ
ト３０は、例えばフェライト磁石のような焼結磁石によ
って形成されるのが通常であるが、このようなフェライ
ト磁石は4.５〜5.０ｇ／cm³ の密度を有するため、ロー
タ２９の重量が大となり、慣性モーメントもまた大であ
るという欠点がある。このため近年においては、マグネ
ット３０をリング状に形成し、中心部を合成樹脂からな
る支持体によって形成した複合構造のロータが使用され
ている。そしてこの支持体は通常射出成形手段により形
成され、リング状のマグネットの内周部を抱持して一体
化するようになっている。

【０００６】図４は複合構造のロータの例を示す縦断面
図である（例えば特開昭58-86849号公報参照）。図４に
おいて４１はマグネットであり、例えばフェライト磁石
材料によりリング状に形成すると共に、肉薄に形成した
内周部４２の端面に放射状に延びる複数個の凸部４３を
設けてある。なおこの凸部４３に代えて凹部としてもよ
い。次に４４は支持体であり、合成樹脂によって形成
し、中心部にシャフト挿入穴４５ををマグネット４１と
同軸的に設けると共に、マグネット４１の内周部４２を
軸方向に抱持するようにしてマグネット４１と一体化さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構成のロ
ータを使用することにより、ロータの重量と慣性モーメ
ントを低減することができるが、一方において次のよう
な問題点がある。すなわち支持体４４は射出成形手段に
よってマグネット４１を抱持するように形成されるので
あるが、溶融状態とした合成樹脂の成形用金型への射出
後、凝固するまでに時間を要するため、生産性が低いと
共に、成形用金型の製作に多額の費用を要する。また予
め成形したマグネット４１の成形用金型への装着、位置
決めが煩雑であるため、作業性が低く、成形作業コスト
もまた嵩むという問題点がある。

【０００８】また近年のこの種の小型モータに対する軽
量化、小型化および低コスト化の要求は次第に厳しくな
ってきている。この要求に適合させるために例えばマグ
ネット４１の占める割合を減少させると、磁気特性が低
下するため、ロータとしての特性を低下させることとな
り、一定の限度以下には減少させ得ない。またマグネッ
ト４１を例えば希土類磁石のような高性能磁石で形成す
ることも考えられるが、コストの高騰を招来するため、
一般の小型モータに適用することが困難であるという問
題点がある。

【０００９】本発明は、上記従来技術に存在する問題点
を解決し、作業性が高く、かつ低コストで製作し得る小
型モータのロータを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明においては、磁性粉と樹脂とを主成分とする
混合材料により中空円板状に形成され、かつ一方の端面
に非円形の輪郭を有する第１の凹部と他方の端面に第２
の凹部とを同軸的に設けてなるマグネットと、塑性変形
可能な非磁性金属材料により中空円筒状に形成され、か
つ前記第１の凹部と対応する外形輪郭を有するフランジ
部と、横断面が多角形状の輪郭を有するシャフト挿入穴
とを設けてなるブッシュとからなり、このブッシュを前
記マグネットに嵌着した後において第２の凹部に突出し
たブッシュの端部の少なくとも一部を塑性変形させるこ
とによりブッシュとマグネットとを一体に固着する、と
いう技術的手段を採用した。

【００１１】本発明において、磁性粉としてはフェライ
ト系のものを初めとする従来公知のものは勿論のこと、
希土類系のものも使用することができ、ロータに要求さ
れる特性を勘案して適宜選定することができる。また結
合材料としての樹脂としては、ナイロン樹脂、ポリプロ
ピレン、ポリエチレン、エチン・酢酸ビニル共重合体、
ポリフェニレンオキサイド等の熱可塑性樹脂、およびフ
ェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル等の
熱硬化性樹脂を使用することができる。しかしながら、
機械的強度、磁気特性、量産性、コスト等の点からナイ
ロン樹脂を使用することがより好ましい。なお上記材料
の他にカップリング剤その他の成形補助剤等を添加し得
ることは勿論である。

【００１２】

【作用】上記の構成により、マグネットとブッシュとを
予め別個に準備しておき、両者を機械的に組立てた後、
ブッシュの端部を例えばかしめ矢その他の治具によって
塑性変形させて一体化することができ作業性を大幅に向
上させることができる。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の実施例を示す要部説明図であ
り、(a) は縦断面、(b) は左端面を示す。図１において
１はマグネットであり、例えば平均粒径0.５〜３μm の
バリウムフェライト粉末とナイロン樹脂との混合材料に
より中空円筒状若しくは中空円板状に形成する。２は第
１の凹部であり、マグネット１の一方の端面に略正方形
状の輪郭を有するように設ける。３は第２の凹部であ
り、マグネット１の他方の端面に円形の輪郭を有するよ
うに設ける。中心部のブッシュ穴４はマグネット１の外
形輪郭と同軸に設けると共に、マグネット１の外周には
軸方向に延びる複数個の磁極（図示せず）をＮ，Ｓ交互
に等間隔に設ける。このようなマグネット１を形成する
には、例えば磁場中射出成形手段を利用するのが好まし
い。

【００１４】５はブッシュであり、例えばアルミニウム
のような塑性変形可能な非磁性金属材料により中空円筒
状に形成すると共に、一方の端部に前記マグネット１の
第１の凹部と対応する外形輪郭を有するフランジ部６を
設ける。７はシャフト挿入口であり、横断面形状を例え
ば略六角形状に形成する。なおこの場合、ブッシュ５の
円筒部外径寸法は前記マグネット１のブッシュ穴４の内
径寸法と実質的に同一寸法に形成すると共に、シャフト
挿入口７を形成する六角形の対辺寸法は、挿入すべきシ
ャフト（図示せず）の外径寸法より若干小に形成する。
またブッシュ５の軸方向長さ寸法は、マグネット１の軸
方向寸法若しくは厚さ寸法より小に形成する。このよう
なブッシュ５を形成するには、例えばアルミニウム板か
らプレス成形型を使用して深絞り成形することが好まし
い。

【００１５】図２はマグネット１とブッシュ５とを示す
斜視図であり、同一部分は前記図１と同一の参照符号に
て示す。図２に示すようにブッシュ５をマグネット１の
ブッシュ穴４に矢印方向に嵌着し、フランジ部６を第１
の凹部２内に装着すればブッシュ５とマグネット１とを
一体に組立てることができ、かつブッシュ５とマグネッ
ト１との円周方向の相対移動を防止することができると
共に、マグネット１の外周とシャフト挿入口７とを同心
に形成することができる。

【００１６】次に図１に示すように、例えばかしめ矢８
により第２の凹部３に突出したブッシュ５の端部５ａを
塑性変形させて、第２の凹部３の端面にその一部を密着
させることにより、ブッシュ５とマグネット１との軸方
向相対移動を防止し、かつ両者を一体に固着することが
できる。この場合ブッシュ５の端部５ａがマグネット１
の端面より塑性変形前において突出していても、上記塑
性変形後において端部５ａが第２の凹部３内に沈むよう
になればよい。上記のようにしてブッシュ５とマグネッ
ト１とを一体に固着した後、シャフト挿入穴７内にシャ
フト（図示せず）を圧入すればロータが完成される。こ
の場合シャフトの圧入により、シャフト挿入穴７の内面
が一部圧縮変形するが、シャフト挿入穴７の横断面を略
六角形に形成したため上記圧縮変形は部分的に留まり、
ブッシュ５の外径の膨らみにまで発展することはない。

【００１７】本実施例においては、マグネット１をバリ
ウムフェライト系のプラスチック磁石によって形成した
例について記述したが、他のフェライト系のものは勿論
のこと、希土類系プラスチック磁石を使用してもよいこ
とは勿論である。またマグネット１の成形手段として
は、射出成形のみでなく、圧縮成形その他の成形手段を
使用できる。更にマグネット１は等方性、異方性の何れ
であってもよく、着磁工程はブッシュ５の嵌着の前後何
れでもよい。

【００１８】次にブッシュ５を構成する材料はアルミニ
ウム以外の金属材料を使用できるが、軽量化の効果の点
から軽金属若しくは軽合金を使用することが好ましい。
またフランジ部６の外形輪郭は、正方形以外の他の幾何
学的形状であってもよいが、回り止めのために非円形と
する。更にブッシュ５の端部５ａの塑性変形手段として
は、かしめ矢以外の治具を使用してもよく、要するに塑
性変形により端部５ａの少なくとも一部を第２の凹部３
内に沈ませればよい。この場合第２の凹部３の外形輪郭
は、上記塑性変形による端部５ａの沈み込みに影響を及
ぼさない限り、非円形としてもよい。また更にシャフト
挿入穴７の横断面輪郭は六角形のみでなく、多角形若し
くは一部に円弧、直線等を含む多角形状としてもよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上記述のような構成および作
用であるから、下記の効果を奏し得る。 (1) ブッシュとマグネットとを予め準備し、かつブッシ
ュ穴およびシャフト挿入穴を高精度の同心度によって形
成し、簡単な圧入および塑性変形により一体に固着でき
るため、作業性を大幅に向上させることができ、製造コ
ストの大幅な低減が可能である。 (2) シャフト挿入穴の横断面の輪郭を多角形状に形成し
たため、シャフトの圧入によるブッシュの外径の膨らみ
を防止し、マグネットへの影響を防止でき、同心度の高
いロータが得られる。 (3) マグネットをプラスチック永久磁石によって形成し
たため、ロータの小型化、軽量化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す要部説明図であり、
（ａ）は縦断面、（ｂ）は左断面を示す。

【図２】マグネットとブッシュとを示す斜視図である。

【図３】本発明の対象であるマグネットを構成要素とす
るロータを備えた小型モータの例を示す要部縦断面説明
図である。

【図４】複合構造のロータの例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ マグネット ２ 第１の凹部 ３ 第２の凹部 ５ ブッシュ ７ シャフト挿入穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性粉と樹脂とを主成分とする混合材料
   により中空円板状に形成され、かつ一方の端面に非円形
   の輪郭を有する第１の凹部と他方の端面に第２の凹部と
   を同軸的に設けてなるマグネットと、塑性変形可能な非
   磁性金属材料により中空円筒状に形成され、かつ前記第
   １の凹部と対応する外形輪郭を有するフランジ部と、横
   断面が多角形状の輪郭を有するシャフト挿入穴とを設け
   てなるブッシュとからなり、このブッシュを前記マグネ
   ットに嵌着した後において第２の凹部に突出したブッシ
   ュの端部の少なくとも一部を塑性変形させることにより
   ブッシュとマグネットとを一体に固着したことを特徴と
   する小型モータのロータ。