(57)【要約】【課題】ハブに対する塑性加工磁石の取付け向きの違いによるモータ特性の変化を抑制して、品質の均一化を図る。【解決手段】モータ３０は、ハウジング３２に軸３４を介して回転自在にハブ３６が枢支されると共に、ハブ３６における軸方向一方の取付面３６ａに、スペーサ３８を介してリング状の塑性加工磁石２８が同軸で取付けられる。ハウジング３２には、塑性加工磁石２８の外周側にステータ４０が所定のギャップを介して同心円状に配置される。スペーサ３８の外径は、塑性加工磁石２８の外径より小さく設定されて、塑性加工磁石２８の外周端部とハブ３６の取付面３６ａとの間に、スペーサ３８の厚み分だけ軸方向に非磁性の隙間４２が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ(30)のハウジング(32)に配設されたハブ(36)における軸方向一方の面に同軸で取付けられるリング状の塑性加工磁石(28)の取付構造であって、
前記塑性加工磁石(28)は、その外周端部とハブ(36)との間に、非磁性の隙間(42)が軸方向に介在する状態で取付けられている
ことを特徴とする塑性加工磁石の取付構造。
【請求項２】
前記隙間(42)の軸方向の寸法は、０.３〜０.５ｍｍの範囲に設定される請求項１記載の塑性加工磁石の取付構造。
【請求項３】
前記塑性加工磁石(28)の寸法は、その厚みが１０ｍｍ以下で、かつ厚み／外径＞１の関係となっている請求項１または２記載の塑性加工磁石の取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータのハウジングに配設されたハブに対する塑性加工磁石の取付構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄肉で精密さが要求されるＯＡ機器やＡＶ機器等に組込まれる小型モータやセンサ用の磁石として、安価で優れた磁気特性を有するＮｄＦｅＢ系磁石が注目を集めている。このＮｄＦｅＢ系磁石からなるリング状磁石は、例えば、特許文献１に開示の方法により製造される。
【０００３】
すなわち、溶湯急冷法によって所定組成のＮｄＦｅＢ系合金の溶湯を超急冷し、その薄帯またはフレークを調製した後、これを粗粉砕する。次いで、得られた合金粉末を、下パンチが一方の端部に配置されている成形ダイの内部に充填し、その上に上パンチをセットし、真空または不活性雰囲気下において、６００〜９００℃の温度で両パンチを相対的に近接移動させて、０.５〜５ｔｏｎ／ｃｍ2の圧力でホットプレスすることで、磁気的等方性で中実の磁石素形材を予備成形する。なお、このときの磁石素形材の理論密度比は、９９％以上(真密度)になる。
【０００４】
次に、成形ダイに形成した軸方向に貫通する中空部の下端側に先端部を挿入するように配置した下パチンの上に、中空部に収容した前記磁石素形材をセットし、前記中空部内に、上端側から所要肉厚の筒状パンチを挿入配置すると共に、この筒状パンチの中心通孔に上パンチを挿通配置した後、筒状パンチに所定の圧力を印加しながら、上パンチを所定の圧力で圧下する。なお、磁石素形材は、成形ダイにセットする前、あるいはダイ自体を加熱することで、塑性温度まで予熱される。前記磁石素形材は上パンチの型面に押され、成形ダイの内壁と下パンチの型面(先端面)で拘束されながら、成形ダイの内壁と上パンチとで画成される環状の空隙に押出されるように塑性変形し、その結果、有底筒状の磁石成形体が得られる。
【０００５】
そして、得られた磁石成形体の有底部を切除し、半径方向に磁化処理を施すことで、半径方向に磁気異方性を備えた円筒状の塑性加工磁石(熱間塑性加工磁石)が得られ、この磁石を径方向に沿って所定厚みでスライスすることで、薄肉のリング状磁石が得られる。
【特許文献１】特開平３−１５５１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記塑性加工磁石１０は、塑性温度まで加熱した状態で押出し加工される製造方法上、その円筒部分においては、前記磁石素形材が軸中心側から径方向に押出されるため、磁石粒子は、図６の一点鎖線で示すように径方向に対して斜めに配向される。従って、得られたリング状磁石１２においては、その磁気フラックスの方向性が、厚み方向(軸方向)で対称とはなっていない。そのため、図７(ａ)に示す如く、モータのハブ１４における軸方向一方の取付面１４ａに、リング状磁石１２における軸方向の一方の面１２ａを対向するように接触させて取付けた場合と、図７(ｂ)に示す如く、他方の面１２ｂを対向するように接触させて取付けた場合とでは、ハブ１４への磁束の漏洩の程度が異なり、モータトルク等のモータ特性が変化してしまう。すなわち、モータとしての品質の均一化が図られず、高い信頼性が得られない問題を招く。特に、外径が１０ｍｍ以下で、かつ厚み／外径＞１の関係となる小さなリング状磁石１２を用いる場合に、前記モータ特性の変化が顕著な問題となる。
【０００７】
すなわちこの発明は、従来の技術に係る前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、ハブに対する塑性加工磁石の取付け向きの違いによるモータ特性の変化を抑制し、品質の均一化を図って高い信頼性が得られる塑性加工磁石の取付構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本発明に係る塑性加工磁石の取付構造は、
モータのハウジングに配設されたハブにおける軸方向一方の面に同軸で取付けられるリング状の塑性加工磁石の取付構造であって、
前記塑性加工磁石は、その外周端部とハブとの間に、非磁性の隙間が軸方向に介在する状態で取付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る塑性加工磁石の取付構造によれば、ハブに対して塑性加工磁石を、該磁石の外周端部とハブとの間に、非磁性の隙間を軸方向に介在させた状態で取付けるよう構成したから、磁気フラックスの分布が非対称となっていても、取付け向きの違いによる磁束の漏洩の差異は小さくなり、モータ特性の均一化を図ることができる。すなわち、モータの信頼性を向上し得る。
【００１０】
前記隙間の軸方向の寸法を、０.３〜０.５ｍｍに設定することで、高いモータ特性を維持したもとで、塑性加工磁石の取付け向きに起因するモータ特性の不均一化を抑制し得る。また、前述した問題は小型の塑性加工磁石で顕著となるから、特に小型の塑性加工磁石を用いる場合に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明に係る塑性加工磁石の取付構造につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。
【実施例】
【００１２】
図１および図２は、実施例に係る塑性加工磁石の取付構造を採用したモータを示す。なお、取付構造の説明に先立ち、塑性加工磁石の製造方法について簡単に説明する。図３(ａ)に示す如く、成形ダイ１６に形成されて軸方向に貫通する中空部１６ａに、その下端側から筒状パンチ１８を挿入すると共に、該筒状パンチ１８の中心通孔１８ａにコアパンチ２０を下端側から挿通し、該コアパンチ２０の先端に突設した案内ピン２０ａを中空部１６ａ内に臨ませる。そして、段落番号〔０００３〕で述べた同様な工程により予備成形された円筒状の磁石素形材２２(図３(ｂ)参照)を、その通孔２２ａにコアパンチ２０の案内ピン２０ａが挿通された状態で中空部１６ａ内にセットする。なお、磁石素形材２２は、成形ダイ１６にセットする前、あるいはダイ自体を加熱することで、塑性温度まで予熱する。
【００１３】
前記成形ダイ１６の中空部１６ａに、成形パンチ２４を上端側から挿入すると共に、磁石素形材２２の通孔２２ａから延出している前記案内ピン２０ａを成形パンチ２４に形成した案内孔２４ａに挿入する。この状態で、成形パンチ２４をコアパンチ２０に近接するように所定圧で圧下することで、図４(ａ)に示す如く、磁石素形材２２は、コアパンチ２０と成形ダイ１６の内壁との間に画成された環状の空隙Ｓに流動する。このとき、成形パンチ２４に印加される圧力よりも小さな圧力が印加されている前記筒状パンチ１８は、磁石素形材２２の空隙Ｓに押出される先端部を拘束しつつ押し下げられ、筒状の磁石成形体２６(図４(ｂ)参照)が成形される。なお、コアパンチ２０の基部にはテーパ２０ｂが形成され、前記磁石素形材２２がテーパ２０ｂを介して前記空隙Ｓに向けて流動することで、得られた磁石成形体２６における配向性が向上するようになっている。ここでの配向性の向上とは、磁石粒子が整列する方向の径方向に対する傾斜角度が小さくなることを指す。
【００１４】
そして、得られた磁石成形体２６の上端部(成形パンチ２４での押圧側)を所定長さだけ切除し、径方向に磁化することで、径方向に磁気異方性を有する筒状の塑性加工磁石が製作される。なお、小型のモータ３０に使用する場合は、更に該磁石を径方向に沿ってスライスすることでリング状の塑性加工磁石２８を製作する。なお、モータ３０の寸法等によっては、筒状のままの塑性加工磁石(この磁石もリング状の塑性加工磁石と云える)が用いられる。
【００１５】
ここで、前述したように押出し加工された磁石成形体２６においては、従来技術で述べた如く、磁石粒子が径方向に対して斜めに配向される結果として、これを磁化すると、磁気フラックスの分布は軸方向に非対称となる。但し、前述したようにコアパンチ２０にテーパ２０ｂを形成した製造装置で押出し加工された場合は、磁石粒子の配向方向の径方向に対する傾斜角度は小さくなっている。
【００１６】
実施例の取付構造が採用されるモータ３０は、図１に示す如く、ハウジング３２に軸３４を介して回転自在にハブ３６が枢支されると共に、該ハブ３６における軸方向一方の取付面３６ａに、リング状のスペーサ３８を介して前記リング状の塑性加工磁石２８が同軸で取付けられている。またハウジング３２には、塑性加工磁石２８の外周側にステータ４０が所定のギャップを介して同心円状に配置される。
【００１７】
前記スペーサ３８は、例えばＳＵＳ４１６、その他の強磁性材料から形成され、前記塑性加工磁石２８は、自身の磁力によってスペーサ３８を介してハブ３６に磁力吸着される。またスペーサ３８の外径は、塑性加工磁石２８の外径より小さく設定されて、図２に示す如く、該塑性加工磁石２８における外周端部のハブ３６との対向面と取付面３６ａとの間には、スペーサ３８の厚み分だけ非磁性の隙間４２が軸方向に形成されるよう構成される。すなわち、塑性加工磁石２８の外周端部は、径方向の所定の領域に亘ってハブ３６と接触しておらず、該外周端部からハブ３６への磁束の漏洩を抑制し得るようになっている。
【００１８】
なお、隙間４２の軸方向の寸法(スペーサ３８の厚み)は、０.３〜０.５ｍｍの範囲に設定される。すなわち、０.３ｍｍより小さくすると、磁束の漏洩を充分に抑制できなくなり、また０.５ｍｍより大きくすると、塑性加工磁石２８とステータ４０との位置関係より逆起電力を誘引する磁気フラックスが低下する。また、前記隙間４２における径方向の寸法(スペーサ３８の外径と塑性加工磁石２８の外径との差)は、１０ｍｍ以上に設定される。
【００１９】
前述したように押出し加工された塑性加工磁石２８は、磁気フラックスの分布が軸方向に非対称であるため、塑性加工磁石２８における一方の面の全体をハブ３６の取付面３６ａに接触させた場合と、他方の面の全体を取付面３６ａに接触させた場合とでは、磁束の漏洩の程度の差異が大きく、モータ特性の均一化を図ることができない。
【００２０】
しかるに、実施例のように塑性加工磁石２８の外周端部とハブ３６の取付面３６ａとの間に非磁性の隙間４２を介在させることで、外周端部からの磁束の漏洩を抑制することができる。従って、ハブ３６に対する塑性加工磁石２８の取付け向きが変わっても、磁束の漏洩によるモータ特性の変化は小さく抑えられる。すなわち、塑性加工磁石２８の取付け向きを統一することなく、得られるモータ特性を均一化することが可能となるから、品質精度を向上することができる。
【００２１】
また、塑性加工磁石２８における磁束の漏洩を抑制することで、磁気特性を向上し得るから、塑性加工磁石２８をより薄型とすることが可能となる。すなわち、スペーサ３８を設けることで全体の厚みは大きくなるが、塑性加工磁石２８自体を薄型とすることで、スペーサ３８を設けることによる厚みの増大を抑えることが可能となる。
【００２２】
ここで、前述した塑性加工磁石２８のハブ３６に対する取付け向きの違いによるモータ特性の差異が顕著な問題となるのは、モータ３０、すなわち用いる塑性加工磁石２８の厚みが１０ｍｍ以下で、かつ厚み／外径＞１の関係となる小型の場合である。従って、実施例の取付構造を、厚みが１０ｍｍ以下で、かつ厚み／外径＞１の関係となる寸法に設定されている塑性加工磁石２８を用いるモータ３０に採用する場合に、より大きな効果が期待できる。
【００２３】
なお、実施例では、スペーサを強磁性材料で形成した場合で説明したが、合成樹脂等の非磁性材料で形成したものであってもよく、この場合には塑性加工磁石はスペーサに接着剤等の適宜の固定手段によって取付けられる。またスペーサを非磁性材料で形成した場合は、その外径を塑性加工磁石の直径以上としても、該磁石とハブとの間には非磁性の隙間が軸方向に介在することとなるから、実施例と同様な作用効果を奏する。
【００２４】
実施例では、円筒状の磁石素形材から磁石成形体を押出し加工する場合で説明したが、磁石素形材については、中実のものであってもよい。但し、中実の磁石素形材を押出し加工する場合は、コアパンチや成形パンチに、案内ピンおよび案内孔が形成されていない製造装置が用いられる。
【００２５】
〔実験例〕
内径３.００ｍｍ、外径９.４４ｍｍで厚み(軸方向の長さ)２０ｍｍの筒状の磁石素形材から押出し成形された磁石成形体により、内径６.７９ｍｍ、外径９.５６ｍｍで厚み８ｍｍのリング状の塑性加工磁石を製作した第１例と、外径９.４４ｍｍで厚み(軸方向の長さ)２０ｍｍの中実の磁石素形材から押出し成形された磁石成形体により、内径６.７９ｍｍ、外径９.５６ｍｍで厚み８ｍｍのリング状の塑性加工磁石を製作した第２例との各例について、ハブに対して軸方向の一方の面を対向するようにして取付けた第１状態と、他方の面を対向するようにして取付けた第２状態に関し、ハブを回転することで発生する逆起電力(ＢＥＭＦ)を、塑性加工磁石とハブとの間にＳＵＳ４１６製のスペーサを介挿しない場合、およびスペーサによる隙間の寸法を順次変化させて測定した結果を、図５(ａ),(ｂ)に示す。なお、隙間の径方向寸法は、８ｍｍとした。
【００２６】
磁石素形材として筒状または中実の何れのものを用いた場合であっても、隙間が０.３〜０.５ｍｍの範囲であれば、高い逆起電力が得られ、かつ第１状態と第２状態とでの差は許容範囲に収まることが確認された。すなわち、前記範囲においては、第１例および第２例の何れの場合も、逆起電力が４３０ｍＶ以上で、第１状態と第２状態との差が２０ｍＶ以下であった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施例に係る取付構造が採用されたモータを示す概略断面図である。
【図２】実施例に係るモータの要部断面図である。
【図３】(ａ)は実施例に係る磁石成形体の製造装置を、成形ダイ内に磁石素形材をセットした状態で示す概略構成図であり、(ｂ)は磁石素形材を示す断面図である。
【図４】(ａ)は実施例に係る磁石成形体の製造装置を、磁石素形材を押出し加工して筒状の磁石成形体を成形した状態で示す概略構成図であり、(ｂ)は得られた磁石成形体を示す断面図である。
【図５】実験例における第１例および第２例の逆起電力を測定した結果を示すグラフ図であって、(ａ)は第１例を示し、(ｂ)は第２例を示す。
【図６】押出し加工された塑性加工磁石における磁石粒子の配向状態および磁気フラックスの分布を示す説明図である。
【図７】リング状磁石をモータのハブに直に取付ける場合において、磁石の取付け向きを変えた状態での磁気フラックスの分布を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
２８ 塑性加工磁石，３０ モータ，３２ ハウジング，３６ ハブ，４２ 隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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