JPH10174402A - 小型モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 永久磁石を用いた小型モータにおいて、永
久磁石の能力が充分に発揮され、しかもその永久磁石か
ら外部への磁束の漏れが少なく、更に、組立を少ない工
数でもって行え、又永久磁石に関する部材の管理が簡素
化されるようにする。 【解決手段】 モータにおける環状の永久磁石は、その
内周側に複数の磁極部を備え、外周側にはそれらの磁極
部相互を磁気的に繋ぐ磁路部を備えている。内周側の夫
々の磁極部は、夫々の外周側の部分よりも高い磁束密度
に磁化してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は小型モータに関し、
詳しくは、電磁石を備えたステータの周囲に環状の永久
磁石を備えたロータを配置し、又は環状の永久磁石を備
えたステータの内側に電磁石を備えたロータを配置し
て、それらの電磁石の磁極部と永久磁石の磁極部との磁
気的な相互作用によって、ロータを回動させるようにし
ている小型モータに関する。

【０００２】

【従来の技術】上記のようなモータにおいては、上記環
状の磁石は、磁性材料を成形し焼成することによって環
状体を形成し、その環状体の周方向の複数箇所において
夫々の外側から強烈な磁束を加えて着磁することにより
磁極部を形成している。従って磁極部の箇所においては
その外周側の部分も強力に磁化している。このような永
久磁石を用い、しかもその永久磁石の能力を充分に発揮
させる為には、該永久磁石の外側に環状のヨークを配し
て、上記強力に磁化した外周側の部分相互を磁気抵抗少
なく接続し、かつ外部への磁束漏れが少なくなるように
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この従来の小型モータ
では、上記永久磁石の能力を充分に発揮させる為には、
上記のように永久磁石の他に別途ヨークを必要とする問
題点があった。そのように永久磁石とヨークとを要する
為、小型モータ製造の際の部材管理は上記永久磁石とヨ
ークとの両者に関して行わねばならず管理手間がかかる
問題点があった。又、上記のように永久磁石とヨークと
を要する為、小型モータの組立に当っては両者を組み合
わせる作業を必要とし、作業工数を多くする問題点があ
った。

【０００４】本件出願の小型モータは上記従来技術の問
題点を解決する為に提供するもので、その目的は、環状
の永久磁石における磁極部相互を磁路部によって磁気抵
抗少なく接続することにより、永久磁石の能力が充分に
発揮されるようにした小型モータを提供することであ
る。しかもその永久磁石は上記磁極部の外周側も磁路部
とすることによって、該永久磁石から外部への磁束漏れ
を少なくできるようにした小型モータを提供することで
ある。更に、小型モータの組立の際における上記環状の
永久磁石の組付けが、小型モータにおける他の部材に対
して一つの永久磁石を組み付けるだけの少ない工数でも
って行い得るようにすることであり、また、小型モータ
の製造の為の永久磁石に関する部材の管理が簡素化され
るようにすることである。他の目的は、小型モータの組
立の際、その小型モータのステータにおける上記磁極部
とそのステータによって保持される通電用のブラシとの
位置関係精度を高く出来るようにすることである。そう
することにより、上記ブラシを通して通電されるロータ
と上記ステータの磁極部との間に設計上予定された磁力
が働くようにして、予定した通りの大きい回動力がロー
タから出力されるようにすることである。他の目的は、
ステータの一部に小型モータを他物に取り付ける為の取
付部を備えさせるとにより、小型モータとしての部品点
数及びそれに伴う組立工数を増大させることなく、他物
に対する取付が可能な小型モータを提供できるようにす
ることである。他の目的及び利点は図面及びそれに関連
した以下の説明により容易に明らかになるであろう。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本願発明における小型モータは、内側にロータを存
置させる為の空間を備えるステータと、上記空間に配置
されたロータを備えている小型モータにおいて、上記ス
テータは、磁気的性質を有する成形材料でもって中空環
状に形成した永久磁石を備えており、その永久磁石にお
ける内周側には上記空間に夫々磁束を及ぼす為の複数の
磁極部を備え、外周側にはそれらの磁極部相互を磁気的
に繋ぐ磁路部を備えており、上記内周側の夫々の磁極部
は、夫々の外周側の部分よりも高い磁束密度に磁化して
あるものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下本願発明の実施の形態を示す
図面について説明する。図１は小型モータを利用した装
置の一例として電動ファンを示す。該電動ファンは電子
機器におけるケース内の冷却の為の排気を行ったり、電
子機器における個別の電子部品に風を送ってそれを冷却
するために用いられる小型（例えば数ワット程度以下）
のものである。該電動ファンにおいて、Ｍは小型のモー
タ、Ｆはそのモータによって駆動されるファンを夫々示
す。モータＭはホールモータとして知られているものを
示し、Ｂは基枠、Ｓはステータ、Ｃは駆動回路、Ｒはロ
ータである。以下各々について説明する。

【０００７】基枠ＢはモータＭにおける各部材を支える
為のベースとなるもので、駆動回路ＣやステータＳを取
付ける為の基板部１と、その一面側の周囲を囲んで風の
通路を形成する周壁部２とから成る。該基枠Ｂは例えば
合成樹脂材料製であるが、金属製であっても良い。３，
４は夫々駆動回路の止め付けの為の受座と止付片を示
し、５は通風用の窓を示す。周壁部２における６は該電
動ファンを利用場所に取り付ける為の取付部で、取付ね
じ挿通用の透孔７を備える。

【０００８】次に駆動回路Ｃは例えばホールモータの駆
動回路として知られた構成のものであり、回路基板10と
それに取り付けた種々の回路素子11とから構成してい
る。該回路素子11の内にはロータの回動状態（回動の位
相）を検出する為のホール素子も含まれている。12は回
路基板10に接続する給電用のリード線、13は電源回路と
の接続のためのコネクタを夫々示す。尚上記回路基板10
は本例に示す電動ファンにおいては上記ステータＳ及び
ロータＲを機械的に支える為の基板にもなっている。

【０００９】次にステータＳはロータＲに回動用の磁束
を及ぼす為のものであり、図２、図３に示されるように
構成している。14はステータの軸線を示し、ステータに
おける各部材の位置関係の基準となる直線であって仮想
的なものである。15，16は夫々磁極片で、ステータとし
ての磁極を形成する為のものであり、磁性材料で形成し
ている。磁性材料としては保持力が小さく磁束密度の高
い材料例えば硅素鋼板が良いが、経済性の良い点からは
例えば鋼板で形成しても良い。磁極片15，16の幅W1及び
厚さT1は磁極部に与える為の磁束を飽和せぬ状態で通し
得るように定める。長さL1は、ステータの磁極部とロー
タの磁極部との間隔を出来るだけ狭くして前者からの磁
束を後者に効率よく及ぼし、結果として小型モータの効
率を向上させる為に、ロータに接触せぬ範囲で出来るだ
け大きく形成するのがよい。上記磁極片15，16は上記軸
線14の方向にコイル存置用の間隙G1を隔てて配置してい
る。17，18は各磁極片15，16に備えられた磁極部を示
し、磁極片15，16への磁束の印加によって夫々ステータ
の磁極となる部分である。これらの磁極部17，18は、ロ
ータに対し磁気的相互作用によって回転駆動力を与え得
るようにする為に、上記軸線14方向から投影的に見て上
記軸線14を中心とする周方向に位置が異なる状態に配置
している。上記磁極部17，18は薄い金属板で形成しても
ロータと対向する面17ａ，18ａの面積が広くなるように
する為に図示の如く軸線14と平行な方向に折り曲げて形
成している。上記の面17ａ，18ａの面積は、ロータに対
し磁束を効率よく（磁気抵抗低く）及ぼしてロータに大
きな回動力を発生させるようにする為には、有効な範囲
で出来るだけ大きくするのがよい。例えば幅W2は軸線14
を中心とする角度で表した場合、３６０゜をステータの
極数分に分割する最大の大きさ、例えば本例の４極のス
テータの場合９０゜程度にするのがよい。又長さL2はロ
ータにおける後述する磁極部44と対向可能な範囲で出来
るだけ長く形成するのがよい。19，20は各磁極片15，16
に次に述べる結合部材との結合の為に備えさせた透孔を
示す。

【００１０】次に23は上記両磁極片15，16を機械的に一
体に結合する為の結合部材を示す。24，25は夫々上記磁
極片15，16を取付ける為の取付部を示し、上記透孔19，
20の孔縁を係合させるようにした段部を例示する。これ
ら取付部24，25の間隔L3は上記コイル存置用の間隙G1を
保持させる為にその間隙の必要寸法と同寸法に形成して
いる。26はステータＳを所定の保持部材（この例では上
記回路基板10）に取付ける為の取付片となる部分で、結
合部材23の一方の端部をもって形成している。27はロー
タＲを回動自在に支える為の軸受用の透孔を示し、結合
部材23の軸心部に穿設している。上記結合部材23は後述
するロータのシャフトとの磁気的吸着を防止する為に非
磁性材料例えば真鍮で形成している。

【００１１】次に30はステータＳにおけるコイルで、上
記磁極片15，16に磁極部磁化用の磁束を及ぼす為のもの
である。31は該コイル30におけるボビンで、合成樹脂製
であり、上記結合部材23の周囲に装着する為の透孔32を
備える。33はコイル30における巻線を示す。該巻線33の
線径及び巻数は、モータの定格電圧や定格周囲温度など
に応じて適正に定められる。34は巻線のリード線を示
す。上記構成のコイル30は、上記間隙G1に、上記軸線14
の方向に隔たった磁極片15，16の磁極部17，18が相互に
異極に磁化されるように配置している。詳細に説明する
と、コイル30を間隙G1において軸線14を取り囲むように
配置することにより、磁極片15と磁極片16とがコイル30
の軸方向の両側に位置する状態となるようにしている。
このような配置により、コイル30の巻線33に通電すると
磁極部17と磁極部18とは一方がＮ極のときに他方がＳ極
となるように磁化される。上記コイル30は上記軸線14方
向に隔たった磁極片15，16の間に、軸線14を取り囲む状
態に配置されるものであるので、コイル30の巻き径をス
テータＳの大きさ（例えば直径。前記寸法L1が該直径に
対応する）の割に大きくとることが出来る。例えばコイ
ル30の外周は磁極部17，18と干渉せぬ範囲で上記ステー
タの直径近くまで大きくとることが出来る。

【００１２】次に羽根付のロータＲを示す図１、図４に
ついて説明する。36はロータの軸線を示し、ロータＲに
おける各部材の位置関係の基準となる直線であって仮想
的なものである。37は上記ステータＳとの磁気的作用に
より回動力を発生する為のロータ本体で、内側にステー
タＳの存置空間38を備えさせる為に上記軸線36を中心と
する環状に形成している。39は該ロータＲの回動を自在
にする為のシャフトで、上記軸受27によって支承してい
る。該シャフト39はステータＳにおける磁極片15，16相
互を磁気的に繋ぐ為の磁気連結部材ともなっており、磁
性材料例えば磁性ステンレス鋼で形成している。尚前記
連結部材23をそれが磁気連結部材となるように磁性材料
で形成する場合には、該シャフト39はその連結部材23と
磁気的な吸着力が生ぜぬよう非磁性材料で形成すると良
い。40は抜け止め用のストップリングである。41はロー
タ本体37とシャフト39とを連結する為のフランジ部であ
る。尚上記ロータ本体37の寸法の一例は、直径D1が１７
ｍｍ、厚みT2が２ｍｍ程度である。上記直径D1はその他
に１０ｍｍ〜１０ｃｍ程度のものがあり、その寸法及び
後述の磁極部に必要とされる磁束密度の大きさに応じて
上記厚みT2が定められる。

【００１３】上記ロータＲにおけるロータ本体37の磁気
的構造について図４に基づき説明する。ロータ本体37は
磁石としての磁気的性質を有し、後述の如き成形材料で
形成してあり、以下の如き磁気的構造を備える。44Ｎ，
44Ｓはロータ本体37の内周部に存在する磁極部を示す。
これらの磁極部44Ｎ，44Ｓは、空間38に夫々磁束を及ぼ
す為の磁極部であり、添え字のＮ及びＳはＮ極やＳ極な
どの極性の一例を示す。これらの磁極部44Ｎ，44Ｓは、
成形材料中のハードフェライト材が磁力を発するように
配向された状態となっていて、夫々の外周側の部分44’
よりも高い磁束密度例えば５００〜１６００ガウス（こ
の磁束密度はロータＲに要求される磁気特性により異な
る）に磁化している。上記配向された状態とは、多数の
粉状のハードフェライト材の夫々の磁化容易方向が一定
の方向に並んで、その方向の磁力を持つようになってい
る状態即ちその方向に磁束を発するようになっている状
態をいう。尚この状態で固定されている部材の状態はハ
ードフェライト状とも呼ばれる。矢印45は上記各磁極部
44Ｎから空間38に向けて出る磁束及び空間38から各磁極
部44Ｓに入る磁束を示す。上記各磁極部44Ｎ，44Ｓの幅
W4は軸線36を中心に９０゜近くの大きさを有する例を示
すが、これはロータＲに要求される回転特性に応じて定
められるものであり、より狭く定められる場合もある。

【００１４】46は上記磁極部44Ｎ，44Ｓ相互を磁気的に
繋ぐ為に上記ロータ本体37の内部に存在する磁路部を示
す。該磁路部46は、上記磁気的性質を有する成形材料で
形成されたロータ本体37においては上記磁極部44Ｎ，44
Ｓ以外の部分が全て該磁路部となっており、上記外周側
の部分44’も含んでいる。磁路部46は上記成形材料中の
多数の粉状のハードフェライト材が配向していない状態
となっており、その磁束密度は磁極部44Ｎ，44Ｓに比べ
低くなっている。上記配向していない状態とは、多数の
粉状のハードフェライト材の磁化容易方向がランダムに
なっていて、他から磁束が及ぼされればその磁束をその
まま通し得るようになっている状態をいう。尚この状態
で固定されている部材の状態はソフトフェライト状とも
呼ばれる。矢印47は磁極部44Ｎ，44Ｓ相互間において磁
路部46を通る磁束を示す。

【００１５】次にファンＦは上記ロータ本体37の周囲に
備えさせた複数の送風羽根42をもって構成している。

【００１６】次に上記ステータＳの製造を説明する。磁
極片15，16は前記磁性材料を例えばプレス手段によって
図３に示される形状に形成する。又別工程でもって連結
部材23及びコイル30を夫々製造する。コイル30の製造の
場合、その巻線作業は単独で行うことが出来、容易であ
る。即ち他部材が何も無い状態でボビン31に巻線33を施
せば良く、例えば巻線機等を用いて容易に行うことが出
来る。ステータＳの組立は次の通りである。連結部材23
の周囲にコイル30を装着する。その両側（軸線14方向の
両側）から磁極片15，16を夫々添え付け、各磁極片15，
16の透孔19，20を各取付部24，25にカシメ付ける。以上
でステータＳの製造が完了する。

【００１７】次に上記電動ファンの組立は次の通りであ
る。回路基板10にステータＳを取付ける。例えば取付片
26を回路基板10に設ける透孔に挿通し、カシメ手段によ
って取付片26を回路基板10に固着する。固着は接着手段
或いはねじ止め等の機械的手段によって行っても良い。
リード線34は回路基板10の所定箇所に接続する。次に予
め製造しておいた羽根付のロータＲを取付ける。例えば
シャフト39を軸受用の透孔27に挿通し、ストップリング
40を装着して抜け止めをする。この状態でステータＳの
軸線14とロータＲの軸線36とは一致する。次に上記回路
基板10を基枠Ｂに受座３及び止付片４を利用して取付け
る。又リード線12にコネクタ13を取付ける。以上でもっ
て電動ファンの組立が完了する。

【００１８】上記構成の小型電動ファンにあっては、コ
ネクタ13から駆動回路Ｃに作動用の直流電流を供給す
る。すると、ステータＳにおけるコイル30に通電されて
該コイル30は磁束を発し、その磁束が磁極片15，16を通
して磁極部17，18に与えられ、磁極部17，18が例えば夫
々Ｎ極とＳ極に磁化される。その磁化された磁極部17，
18とロータＲの磁極部44Ｎ，44Ｓとの磁気的相互作用に
よりロータ本体37に回転駆動力が加わり、ロータＲが回
動する。尚ロータＲの回動に伴って駆動回路Ｃからコイ
ル30への電流の向きが反転されることにより磁極部17，
18の極性が次々と切り替えられ、ロータＲには一定方向
への回転駆動力が継続して加わり、ロータＲは一定方向
に継続して回動する。上記ロータＲの回動により多数の
送風羽根42で矢印42ａの如く風が起こされ、被冷却物に
向けて送風される。上記の場合、磁極部44Ｎ，44Ｓ相互
間は磁路部46により磁気的に繋がれているので、磁極部
44Ｎ，44Ｓ相互間では磁束47が磁気抵抗少なく通る。従
って、上記磁極部44Ｎ，44Ｓから上記ステータＳには磁
極部44Ｎ，44Ｓの能力に見合う多くの磁束45が及ぼさ
れ、上記回転駆動力はそれに応じた大きなものとなる。

【００１９】次に上記ロータＲの製造について説明す
る。図５、図６に示す50はロータＲの成形型で、相互に
合着及び分割が可能な一対の型例えば上型51と下型52か
ら成る。53は両型51，52間に形成された上記ロータＲの
全体を成形する為の成形空間を示す。上型51は要素54，
55から成り、成形材料を流入させる為のゲート56及びそ
の通路57を備える。上記要素54は上記成形空間53で成形
されるロータＲに磁気的な影響を与えぬようにする為に
非磁性材料例えば非磁性鋼で形成されている。

【００２０】下型52は要素58〜61から成る。これらの要
素の内、要素59は前記空間53を形成する為の内型であ
り、該要素59には着磁用の永久磁石62を備えさせてい
る。要素58〜60は上記成形空間53で成形されるロータＲ
に磁気的な影響を与えぬようにする為に非磁性材料例え
ば非磁性鋼で形成している。上記永久磁石62は、上記成
形空間53のうちロータ本体37の成形空間67における内周
部の複数の箇所63、即ち上記磁極部44Ｎ，44Ｓを形成す
る箇所に、それらの磁極部の形成の為の磁束を及ぼす為
のものであり、その外周部62ａが着磁用磁極となってい
る。着磁用磁極62ａの幅W5は上記所定の幅W4の磁極部44
Ｎ，44Ｓの形成の為に、幅W4に応じて定める。上記の箇
所63に磁極部44Ｎ，44Ｓの着磁の為の強い磁束が及び、
それらの箇所63の外周側の部分即ち前記の外周側部分4
4’が形成される部分やその他の部分には、上記の箇所6
3よりも弱い磁束しか及ばなくてそれらの部分が磁路部4
6となるようにする為には、上記永久磁石62及び要素59
を次のようにすると良い。永久磁石62にあっては、上記
磁極部44Ｎ，44Ｓの着磁に最低限必要なだけの磁束を及
ぼす程度の強さのもの例えば着磁用磁極62ａの磁束密度
が５０００ガウス程度のものを用いる。要素59にあって
は、磁極62ａの磁束が上記の箇所63のみに効率よく及ぶ
ようにする為に、磁極62ａに面する部分59ａの厚みT3を
磁石62の保護に必要なだけの出来るだけ薄い厚み例えば
１ｍｍ程度にする。尚64はシャフト39の保持部、65はイ
ジェクトピンである。

【００２１】次に成形空間53は、夫々ロータ本体37、フ
ランジ部41、送風羽根42を成形する為の成形空間67，6
8，69から成っており、それらは一材の成形材料の注型
により各部材37，41，42を一緒に成形できるようにする
為に図示の如く一続きとなっている。

【００２２】ロータＲの成形手順の一例は以下の通りで
ある。磁気的性質を有する成形材料を準備する。ここで
言う磁気的性質とは磁束の印加による配向が可能な性質
である。上記成形材料は、上記磁気的性質を備える材料
として粉状のハードフェライト材を用い、それに結合材
を混合している。ハードフェライト材としては例えば酸
化鉄を用いる。その他にはアルニコ系、サマリウム−コ
バルト系、ネオジウム−鉄−ボロン系等の希土類系等の
ものを用いても良い。結合材は上記粉状のハードフェラ
イト材を結合し固化させる為のもので、加熱によって溶
融し、冷却によって固化する性質のものを用いる。例え
ばナイロン−６を用いる。その他にはナイロン−１２、
ナイロン−６６、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリカーボネート、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＡＢ
Ｓ、ＡＳ樹脂等の合成樹脂を用いても良い。上記ハード
フェライト材と結合材の混合比率は、例えば前者が９０
重量％程度、後者が１０重量％程度である。その他の比
率であっても良い。上記成形材料は成型方法に見合った
性状に加工する。例えば射出成形に適したペレット状に
加工する。

【００２３】次に上記ハードフェライト材と結合材とが
混ざった状態の成形材料を、流動化させた状態で、上記
成形型50の成形空間53内に流入させる。例えば上記ペレ
ット状の材料を射出成型機に投入し、上記成形材料を加
熱（例えば２００〜３５０℃）することにより結合材を
溶かして成形材料を流動性のある状態にし、それを射出
成型機からゲート56、通路57を通して成形空間53内に射
出する。射出圧力は射出成形技術において通常知られて
いる圧力例えば０．５〜１トン／ｃｍ²である。尚言う
までもなく保持部64には予めシャフト39を保持させてお
く。

【００２４】上記のような成形材料を流動性のある状態
で上記成形空間53に流入させることにより、内型59の周
囲の成形空間67に位置した成形材料は、着磁用磁極62ａ
から及ぼされている磁束の密度の高い部分63において
は、その磁束によって上記粉状の多数のハードフェライ
ト材の磁化容易方向がその磁束の方向に配向する。その
他の部分では、未配向の状態即ちハードフェライト材の
磁化容易方向がバラバラの状態となる。このようになっ
た状態で成形材料が冷えて固化することにより、上記部
分63は上記ハードフェライト材が配向状態のままで固化
してハードフェライト状となり、そこは磁極部44Ｎ，44
Ｓとなる。又他の部分は非配向状態で固化して、ソフト
フェライト状となり、そこは磁路部46となる。一方成形
空間68，69においては、上記成形材料により夫々フラン
ジ部41や送風羽根42が形作られる。上記成形材料が固化
したならば、上型51と下型52とを離反させ、成形された
ロータＲをイジェクトピン65により脱型させる。これに
よりロータＲの成形作業が完了する。

【００２５】次に異なる実施形態を説明する。上記磁極
片15，16は、磁束の印加により磁化し磁束の除去によっ
て磁化が解消される性質を持った成形材料（例えばソフ
トフェライト材）を前記ロータＲの成形と同様に型成形
例えば射出成形することによって形成しても良い。この
場合上記厚さT1は必要充分な量の磁束を通し得るように
する為に２〜３ｍｍ程度にすると良い。上記成形材料
は、例えば磁性体の粉末である主剤とその主剤を結合し
て固化させる為のバインダー剤とを混合して形成する。
主剤としては鉄−ニッケル合金、鉄−ニッケル−コバル
ト合金、鉄−ニッケル−シリコン合金、鉄−アルミニウ
ム−シリコン合金、鉄−銅−シリコン合金等が用いられ
る。尚上記各合金における鉄以外の成分は数％以内の少
量である。上記バインダー剤としてはナイロン６、ナイ
ロン１２、或いはポリ・フェニレン・サルファイド等が
用いられる。上記主剤とバインダー剤との混合比率は、
前者が例えば９０重量％、後者が１０重量％である。

【００２６】次にステータにおける磁極片の配置の異な
る実施形態について説明する。上記磁極片は、複数ずつ
をモータ用ステータの軸線方向にコイル存置用の間隙を
隔てて、かつ、上記軸線方向から投影的に見て夫々の磁
極片の磁極部が上記軸線を中心とする周方向に位置が異
なる状態に配置しても良い。例えばコイルの一方側と他
方側とに夫々二つずつの磁極片を配置し、しかもそれら
の磁極片の磁極部をステータの軸線を中心として相互に
４５゜ずつ位置を異ならしめて配置しても良い。このよ
うにした場合、合計で８極の磁極部が出来るので８極の
ステータとなる。

【００２７】次に図７は、図１のロータの異なる実施形
態を示すもので、ロータRgを少ない工数でもってしかも
安価な材料を用いて製造できるようにする為に、ロータ
本体37ｇを基材71ｇと磁石75とでもって構成した例を示
すものである。図において、基材71ｇは複数の送風羽根
42ｇの保持及び磁石75の保持の為のもので、通常知られ
た合成樹脂例えばナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＰＢＴ、Ｐ
ＥＴ、ＡＢＳ、ＡＳ樹脂等の安価な材料を用いることが
出来る。該基材71ｇは上記複数の送風羽根42ｇと一体に
形成している。磁石75は図示の如き環状のもので、例え
ば前記図４に示されたロータ本体37と同様の磁極部44
Ｎ、44Ｓ及び磁路部46を備えたものである。またこの磁
石75の製法は、図４のロータ本体37について説明したよ
うに、同様の材料を用い、同様の製法を用いるとよい。
なお磁石75としては通常知られた安価な磁石材料例えば
フェライトで形成されたものを用いることが出来る。

【００２８】上記ロータRgの製造は、上記基材71ｇと磁
石75とを夫々別工程で製造し、然る後、基材71ｇの内側
に磁石75を圧入或いは接着手段でもって固定することに
よって行う。或いは、予め磁石75を製造し、基材71ｇの
成型用の型内にその磁石75を組み込んだ状態で基材71ｇ
の成形を行い、基材71ｇの成形とその基材71ｇと磁石75
との固定を同時に行うようにしても良い。なお、機能上
前図のものと同一又は均等の構成で説明が重複すると考
えられる部分には、前図と同一の符号にアルファベット
のｇを付して重複する説明を省略した。

【００２９】上記図４、図７に示されるロータ（Ｒ、R
g）は、前記した従来の小型モータのような環状のヨー
クを必要としない。従って環状のヨークに関する部品管
理、組付手間を必要としない。また外径が一定であれ
ば、環状のヨークの厚み分だけ内径を大きくできる。そ
うするとステータをその分だけ大径にして大きなパワー
がでるようにすることができる。

【００３０】次に小型モータの異なる実施形態を示す図
８乃至図１１について説明する。これらの図は環状の永
久磁石を備えたステータの内側に電磁石を備えたロータ
を配置した構成の小型モータの例を示すものである。こ
の例では小型モータを、自動車のウォッシャーポンプと
して用いられる電動ポンプに用いている。図において、
該電動ポンプは、モータ部101とポンプ部102とから成
る。

【００３１】モータ部101について説明する。モータ部1
01はステータ存置用空間となる中空部104を備えたステ
ータ103と、その中空部104に収納させるようにしたロー
タ105とから構成している。ステータ103について説明す
る。該ステータ103はロータ105の支持、ロータ105への
磁束の印加の機能の他、ロータ105を収納するケースと
しての機能をも果たすためのものであり、上記ロータ10
5を収納した状態での組立を可能にする為に、凹状の本
体106とその開口部に合着させることによってそこを塞
ぐようにしたカバー107とで構成している。上記本体106
は、上記ロータ105におけるロータ本体への磁束の印加
を行う為の環状の永久磁石108と、その一端に設けた軸
受部109と、他端に設けたカバー107との嵌合部110と、
通電用のブラシを保持する為のブラシ保持部111とを含
み、それらを後述の如き成形材料でもって一体に形成し
ている。

【００３２】上記永久磁石108は以下の如き磁気的構造
を備える。114，115は永久磁石108の内周側に存在する
磁極部を示す。これらの磁極部114，115は、空間104に
夫々磁束を及ぼす為の磁極部であり、たとえば磁極部11
4がＮ極、磁極部115がＳ極である。これらの磁極部11
4，115は、成形材料中のハードフェライト材が磁力を発
するように配向された状態となっていて、夫々の外周側
の部分114'，115'よりも高い磁束密度例えば１２００ガ
ウス（この磁束密度はステータの本体106に要求される
磁気特性により異なり、５００〜１６００ガウス程度に
する場合もある）に磁化している。上記配向された状態
とは、多数の粉状のハードフェライト材の夫々の磁化容
易方向が一定の方向に並んで、その方向の磁力を持つよ
うになっている状態即ちその方向に磁束を発するように
なっている状態をいう。尚この状態で固定されている部
材の状態はハードフェライト状とも呼ばれる。矢印Φ１
は上記磁極部114から空間104に向けて出る磁束及び空間
104から磁極部115に入る磁束を示す。116は上記磁極部1
14，115相互を磁気的に繋ぐ為に上記永久磁石108の内部
に存在する磁路部を示す。該磁路部116は、上記磁気的
性質を有する成形材料で形成された永久磁石108におい
ては上記磁極部114，115以外の部分が全て該磁路部とな
っており、上記外周側の部分114'，115'も含んでいる。
磁路部116は上記成形材料中の多数の粉状のハードフェ
ライト材が配向していない状態となっており、磁束密度
は磁極部114，115に比べ低くなっている。その磁束密度
は、外部に対して影響を与えぬ磁束密度、即ち該モータ
部101の近傍に配置される他の電子、電気機器に対して
磁気的な悪影響を与えたり、ウオッシャーポンプの製造
の際の種々の小物部品例えばビスや、製造の際の機械加
工によって生ずる切り粉を磁気的に吸着したりするなど
の悪影響をあたえぬ磁束密度例えば５０ガウス（その他
に１００ガウス程度でよい場合もある）となっている。
上記配向していない状態とは、多数の粉状のハードフェ
ライト材の磁化容易方向がランダムになっていて、他か
ら磁束が及ぼされればその磁束をそのまま通し得るよう
になっている状態をいう。尚この状態で固定されている
部材の状態はソフトフェライト状とも呼ばれる。矢印Φ
２は磁極部114，115相互間において磁路部116を通る磁
束を示す。

【００３３】次にロータ105の回転軸131を支承する為の
部材である軸受部109は、回転軸131に対する耐磨耗性を
高める為に軸受部材117を備えている。軸受部材117とし
ては回転軸131との磁気的な吸着の防止のために非磁性
材例えば真鍮製のものを用いている。嵌合部110は環状
に形成しており、その内側にカバー107における対応の
嵌合部124を圧入し接着剤でもって接着するようにして
ある。ブラシ保持部111は、通電用のブラシ126を安定に
保持するに充分な強度を備える電気絶縁性の保持ベース
120を有する。121は該保持ベース120に備えさせた嵌入
溝であって、本体106に対してその周方向にブラシを位
置決する為のものであり、該嵌入溝121にブラシを填め
込むことにより、ブラシが本体106の周方向の所定位置
に取り付くようにしている。122は嵌入溝121の底部に形
成した凹部で、ブラシを嵌入溝121の矢印121aで示され
る長手方向に位置決するためのものである。

【００３４】上記のような構成の本体106は、その製造
を簡易に行い得るようにする為と上記永久磁石108に上
記磁極部114，115及び磁路部116を具備させる為に、上
記磁極部114，115及び磁路部116の形成の為の磁気的性
質を有する強磁性材料の粉体と、その粉体を結合させる
為の結合剤とを混合し、その混合された成形材料を、磁
力を印加した状態で成形して構成している。上記磁気的
性質とは磁束の印加による配向が可能な性質である。こ
のような磁気的性質を備える粉体として粉状のハードフ
ェライト材を用いる。該ハードフェライト材としては例
えば酸化鉄を用いる。その他には、上記磁極部114，115
に必要とする磁力及び磁路部116に必要とする透磁性を
得る為に、アルニコ系磁粉、サマリウム−コバルト系磁
粉、ネオジウム−鉄−ボロン系磁石等の希土類系磁粉等
を、上記必要とする磁力の強さ及び透磁性に応じて選択
してもよい。又上記結合剤としては、加熱によって溶融
し、冷却によって固化する性質のものを用いる。例えば
ナイロン−６を用いる。その他には、ケースの本体106
として必要とする機械的強度を得る為に、ナイロン−１
２、ナイロン−６６、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリカーボネート、ＰＢＴ、ＰＥＴ、
ＡＢＳ、ＡＳ樹脂等の合成樹脂を、上記必要とする強度
に応じて選択してもよい。上記粉体と結合剤の配合比
は、必要とする磁力の強さと機械的強度に応じて決めら
れ、例えば前者が８０〜９５重量％、後者が２０〜５重
量％である。上記本体106の外径は、必要とする大きさ
のモータに応じた寸法にされ、又永久磁石108の直径及
び厚さは上記磁極部114，115に要求される磁力の強さに
応じて決められる。例えば内径２１ｍｍ、外径３２ｍ
ｍ、肉厚が５．５ｍｍ程度である。尚上記のような材料
を成形することによって形成された本体106の外周面に
あっては、上記結合材が防錆機能を発揮するので、成形
後の外周面の別途の防錆処理例えば塗装を不要とするこ
とが出来る。又上記構成の本体106の比重は、用いる成
形材料に応じて３．４〜６．０程度となる。特に上記粉
体としてフェライト系磁粉を用いた場合は比重３．５程
度となり、軽量化を図ることが出来る。

【００３５】次にカバー107は上記軸受部109に対応して
もう一つの軸受部としても機能させる為のものであり、
中心部には前記軸受部材117と同様の目的の軸受部材123
を備えている。125はブラシ126がブラシ保持部111から
外れることを防止する為の部材であり、ブラシ126を押
さえ付けるようにしたブラシ押えを示す。上記のような
構成のカバー107は、ブラシの電気的絶縁状態を保って
上記の如き外れ防止効果を期する為に、絶縁材料例えば
上記結合剤として示したような材料を成形して構成して
いる。

【００３６】通電用のブラシ126は導電性及び弾力性に
優れた材料例えばリン青銅で形成しており、空間104内
に位置する一方の端部にはロータ105に備えられている
整流子に接触させるようにした接触部材127を取付けて
おり、ステータ外に位置する他方の端部128はモータ作
動用電力の供給を受ける為の端子となっている。129は
ブラシ126を嵌入溝121に対して矢印121a方向に位置決す
る為の位置決片で、前記凹部122に対して嵌合可能に形
成している。

【００３７】次にロータ105はＤＣモータにおいて周知
の構成のものである。即ち、131は回転軸、132はロータ
本体で、電機子とも呼ばれる部分であって、複数の磁極
例えば５極の磁極を備えるものであり、鉄心とそれに巻
回したコイルとから成る。133は整流子で、ロータ本体1
32の磁極とステータ103の磁極部との間に設計上予定さ
れた磁力が働くようにする為に、ロータ本体132の磁極
とステータ103の磁極部とが所定の位置関係となる毎
に、ブラシ126から供給される電流を、ロータ本体132の
コイルに順次切り替えて流すようにする為のものであ
り、上記コイルの線端がＤＣモータにおいて通常知られ
ているように接続してある。

【００３８】次にポンプ部102は例えば周知の遠心ポン
プの構成となっている。即ち134はポンプケースで、第
１要素135と第２要素136とから成り、内部にポンプ室13
7を備える。第１要素135は例えばモータ部101における
ステータ103の本体106と同一の成形材料で一体に形成す
るようにしているが、別体形成したものを本体106に取
付けるようにしたものであっても良い。138は吸入口、1
39は吐出口を夫々示す。140は水漏れ防止のためのシー
ル、141は回転軸131に取付けたインペラを夫々示す。

【００３９】次に図９に示す143はウオッシャーポンプ
を他物例えば自動車のボディに取り付ける為の取付部材
で、中間のバンド部144によって本体106を囲み、両端の
取付部145，145をそこに形成具備させた透孔146を利用
して他物にねじ止めするようにした構造のものを例示す
る。

【００４０】上記ウオッシャーポンプの組立を説明す
る。図１１の状態から、本体106に対してロータ105を組
み付ける。次に二つのブラシ126，126をブラシ保持部11
1の嵌入溝121に填め込んで位置決片129を凹部122に嵌合
させ、接触部材127を整流子133に接触させる。この場
合、ブラシ126の取付は一つずつ行えばよいので容易で
ある。又ブラシ126は、永久磁石108と一体形成で予め場
所が決まっている嵌入溝121に填め込むので、ブラシ126
と永久磁石108の磁極部114，115との位置関係が予め決
められた状態で一定となる。その結果、ブラシ126と整
流子133とによるロータ本体132のコイルへの通電の切り
換えが、ロータ本体132の磁極とステータ103の磁極部と
が所定の位置関係となる毎に適正に行われる状態とな
る。従って予定した通りの特性のモータに仕上げること
が出来る。更に、嵌入溝121の凹部122とブラシ126の位
置決片129との嵌合によりブラシ126は嵌入溝121に対し
て矢印121a方向の所定位置に取り付き、接触部材127は
所定位置において確実に整流子133と接触する状態とな
る。上記ブラシ126の装着後、カバー107を本体106に対
して合着させ、それら両者を前述の如く例えば接着手段
により固定することによりモータ部101が出来上がる。
又ポンプ部102にあっては、上記本体106に組み付けたロ
ータ105の回転軸131にインペラ141を取り付け、第２要
素136を第１要素135に対して合着させ固定（例えば接
着）することによりポンプ部102が出来上がる。以上で
もってウオッシャーポンプが完成する。

【００４１】上記ウオッシャーポンプの動作を説明す
る。モータ部101の動作は通常の直流モータと同様であ
る。即ち、永久磁石108の磁極部114，115からはロータ
本体存置用空間104に磁束Φ１が及ぼされている。一対
の端子128，128に直流電流を供給すると、その直流電流
はブラシ126及び整流子133を経てロータ本体132に至
り、ロータ本体132の磁極から生ずる磁束と上記永久磁
石108の磁極からの磁束Φ１との相互作用によりロータ1
05が回動する。上記のようにモータ部101が作動する
と、ポンプ部102においては、回転軸131によってインペ
ラ141が回動され、液体例えばウオッシャー液は吸入口1
38からポンプ室137に引き込まれ、吐出口139から吐出さ
れる。

【００４２】上記のような動作を行う場合、永久磁石10
8においては、磁路部116において磁極部114，115間の磁
束Φ２の伝達が磁気抵抗少なく行われるので、上記空間
104に強い磁束Φ１を印加することが出来、従って上記
ロータ105に大きな回転力を発生させることが出来る。

【００４３】次に上記本体106の製造の為に用いる成形
型の一例を示す図１２について説明する。成形型150は
本体106の外周面の成形の為の外型151と内周面の成形の
為の内型152とを含み、両者151，152間に本体106の成形
空間153が形成されている。外型151は、成形された本体
106を脱型させ得るよう周知の如く相互の分割を可能に
した複数の要素154〜160により構成しており、成形材料
を流入させる為のゲート161及びその通路162を備える。
163は成形された本体106を内型152から脱型させる為の
イジェクトピンである。上記各要素154〜160の内、要素
157、158は、本体106の成形の際に後述の着磁用磁極か
らの磁束の略全量を、成形中の永久磁石108の肉厚内だ
けを通して外に漏らさぬようにする為に、非磁性材例え
ば非磁性超硬鋼Ｎ−７で構成している。その他非磁性ス
テンレス鋼、ベリリウム銅合金、ハイマンガン鋼、青
銅、真鍮、銅などで形成したものであっても良い。次に
内型152は着磁用磁石を仕込む為に外側の第１要素164と
内側の第２要素165とから構成し、両者間に着磁用磁石1
66，167を備えさせている。上記第１要素164及び第２要
素165は共に着磁用磁石166，167からの磁束を遮らぬよ
うにする為に非磁性材料で形成している。上記着磁用磁
石166，167は、上記成形空間153のうち永久磁石108の成
形空間168における内周部の複数の箇所169、即ち上記磁
極部114，115を形成する箇所に、それらの磁極部の形成
の為の磁束を及ぼす為のものであり、その外周部166a，
167aが着磁用磁極となっている。上記の箇所169に磁極
部114，115の着磁の為の強い磁束が及び、それらの箇所
169の外周側の部分即ち前記の外周側部分114'，115'が
形成される部分やその他の部分には、上記の箇所169よ
りも弱い磁束しか及ばなくてそれらの部分が磁路部116
となるようにする為には、上記着磁用磁石166，167及び
要素164を次のようにすると良い。着磁用磁石166，167
にあっては、上記磁極部114，115の着磁に最低限必要な
だけの磁束を及ぼす程度の強さのもの例えば着磁用磁極
166a，167aの磁束密度が５０００ガウス程度のものを用
いる。要素164にあっては、着磁用磁極166a，167aの磁
束が上記の箇所169のみに効率よく及ぶようにする為
に、着磁用磁極166a，167aに面する部分164aの厚みを着
磁用磁石166，167の保護に必要なだけの出来るだけ薄い
厚み例えば１ｍｍ程度にする。

【００４４】上記本体106の成形手順の一例は以下の通
りである。前記したような磁気的性質を有する粉体と結
合剤との混合された成形材料を準備する。成形材料は成
型方法に見合った性状に加工する。例えば射出成形に適
したペレット状に加工する。

【００４５】次に上記成形材料を、流動化させた状態
で、上記成形型150の成形空間153内に流入させる。例え
ば上記ペレット状の材料を射出成型機に投入し、上記成
形材料を加熱（例えば２００〜３５０℃）することによ
り結合材を溶かして成形材料を流動性のある状態にし、
それを射出成型機からゲート161、通路162を通して成形
空間153内に射出する。射出圧力は射出成形技術におい
て通常知られている圧力例えば０．５〜１トン／ｃｍ²
である。

【００４６】上記のような成形材料を流動性のある状態
で上記成形空間153に流入させることにより、内型152の
周囲の成形空間168に位置した成形材料は、着磁用磁極1
66a，167aから及ぼされている磁束の密度の高い部分169
においては、その磁束によって上記粉状の多数のハード
フェライト材の磁化容易方向がその磁束の方向に配向す
る。その他の部分では、未配向の状態即ちハードフェラ
イト材の磁化容易方向がバラバラの状態となる。このよ
うになった状態で成形材料が冷えて固化することによ
り、上記部分169は上記ハードフェライト材が配向状態
のままで固化してハードフェライト状となり、そこは磁
極部114，115となる。又他の部分は非配向状態で固化し
て、ソフトフェライト状となり、そこは磁路部116とな
る。一方成形空間153における他の部分においては、上
記成形材料により軸受部109やポンプケース134の第１要
素135等が形作られる。上記成形材料が固化したなら
ば、成形型の各要素を分離させ、成形された本体106を
イジェクトピン163により脱型させる。これにより本体1
06の成形作業が完了する。

【００４７】次に通電用のブラシの保持手段の異なる実
施形態を示す図１３について説明する。この図はブラシ
126eをカバー107eによって保持する例を示すものであ
り、カバー107eを保持ベース120eとして利用している。
図において、171，172は夫々カバー107eに形成したブラ
シ装着用の透孔及び溝を示す。173はブラシ126eにおけ
る取付用のベース部、174はブラシ126eとして整流子に
接触させる為の弾力性を備える腕部で、ベース部174か
ら立ち上げさせてある。175はブラシ126eが透孔171から
外れることを防止する為の抜け止め片で、ベース部174
から側方に向けて張り出す弾力性を有している。上記構
成のものにおいてカバー107eに対するブラシ126eの組付
けは次の通りである。透孔171に対してブラシ126eのベ
ース部173を端子128eの側から矢印176方向に差し込み、
腕部174の元部174aを溝172に差し込む。すると抜け止め
片175が図示の如く側方に弾力的に突出して透孔171の孔
縁に係合し、ブラシ126eの抜け止めがなされる。以上の
作業を各ブラシ126eについて行う。これにてブラシ126e
の取付が完了する。なお、機能上前図のものと同一又は
均等の構成で説明が重複すると考えられる部分には、前
図と同一の符号にアルファベットのｅを付して重複する
説明を省略した。（また次図のものにおいても同様の考
えでアルファベットのｆを付して重複する説明を省略す
る。）

【００４８】次にウオッシャーポンプを他物に対して取
り付けるための取付手段の異なる実施形態を示す図１４
について説明する。この図はステータ103fの本体106fに
対して取付部145fを一体に形成した例を示すもので、部
品点数を増して組立工数を増加させたりすることなく、
小型モータを他物に対する取り付けが可能な構造にでき
るようにすることを目的とするものである。

【００４９】

【発明の効果】以上のように本願発明にあっては、ロー
タＲにおける環状の永久磁石37或いはステータ103にお
ける環状の永久磁石108は、内周側に備えた複数の磁極
部44Ｎ，44Ｓ,114，115相互を、外周側に備えた磁路部4
6，116によって磁気抵抗少なく接続しているので、永久
磁石37，108の能力が充分に発揮される特長がある。し
かもその永久磁石37，108は、上記内周側の夫々の磁極
部44Ｎ，44Ｓ,114，115を夫々の外周側の部分44’,11
4'，115'よりも高い磁束密度に磁化しているので、該永
久磁石37，108から外部への磁束漏れは少なく、周囲へ
の磁気的な影響が僅少である点や、永久磁石37，108の
外周面への鉄の切り粉やねじなどの小物部品の不測的な
磁気的付着を防止できる効果がある。更に上記ロータＲ
における環状の永久磁石37或いはステータ103における
環状の永久磁石108は、磁気的性質を有する成形材料で
もって中空環状に形成し、それの内周側及び外周側に夫
々上記磁極部44Ｎ，44Ｓ,114，115及び磁路部46，116を
備えているので、この永久磁石37，108を小型モータに
おける他の部材に対して組み合わせると、即ロータＲ或
いはステータ103が完成される特長がある。従って部品
点数は少なくて足りる効果がある。更に上記環状の永久
磁石37，108は上記のような構成であるので、その製造
は一体成形工程でもって一度に行うことが出来、その製
造を手間少なく行うことを可能に出来る効果がある。更
に、製造の為の材料管理に関しても、上記成形材料のみ
の管理でよく、管理手間が極めて簡素化される効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】電動ファンの縦断面図。

【図２】ステータの正面図。

【図３】ステータ及びロータの分解斜視図。

【図４】羽根付のロータの正面図。

【図５】羽根付のロータの成形型を示す縦断面図。

【図６】図５におけるVI−VI線断面図。

【図７】羽根付のロータの異なる実施形態を示す分解斜
視図。

【図８】電動ポンプの縦断面図。

【図９】図８におけるIX−IX線端面図。

【図１０】ステータの本体にロータ及びブラシを組み付
けた状態を示す正面図。

【図１１】図８の電動ポンプの分解斜視図。

【図１２】ステータの本体の成形型を示す断面図。

【図１３】ブラシの保持手段の異なる例を示す断面図。

【図１４】取付手段の異なる例を示す断面図。

【符号の説明】

103 ステータ 105 ロータ 108 永久磁石 114，115 磁極部 116 磁路部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側にステータを存置させる為の空間を
   備えるロータ本体と、その内側の空間に配置されたステ
   ータを備えている小型モータにおいて、上記ロータ本体
   は、磁気的性質を有する成形材料でもって中空環状に形
   成した磁石を備えており、その磁石における内周側には
   上記空間に夫々磁束を及ぼす為の複数の磁極部を備え、
   外周側にはそれらの磁極部相互を磁気的に繋ぐ磁路部を
   備えており、上記内周側の夫々の磁極部は、夫々の外周
   側の部分よりも高い磁束密度に磁化してあることを特徴
   とする小型モータ。
2. 【請求項２】 内側にロータを存置させる為の空間を備
   えるステータと、上記空間に配置されたロータを備えて
   いる小型モータにおいて、上記ステータは、磁気的性質
   を有する成形材料でもって中空環状に形成した永久磁石
   を備えており、その永久磁石における内周側には上記空
   間に夫々磁束を及ぼす為の複数の磁極部を備え、外周側
   にはそれらの磁極部相互を磁気的に繋ぐ磁路部を備えて
   おり、上記内周側の夫々の磁極部は、夫々の外周側の部
   分よりも高い磁束密度に磁化してあることを特徴とする
   小型モータ。
3. 【請求項３】 上記ステータには、上記ロータへの通電
   用のブラシを上記磁極部に対して所定の位置関係に保持
   する為のブラシ保持部を備えさせたことを特徴とする請
   求項２の小型モータ。
4. 【請求項４】 上記ステータには、小型モータを他物に
   対して取り付ける為の取付部を一体に備えさせたことを
   特徴とする請求項２の小型モータ。