(57)【要約】【課題】フレームにマグネットを取り付ける際の作業性に優れたモータを提供する。【解決手段】モータ１０は、筒状のマグネット構造体１１と、マグネット構造体１１を内周面側に保持しヨークとしての機能を兼ねる有蓋筒状のフレーム４１と、マグネット構造体１１の内周面側に配置される鉄心５１と、鉄心５１の中心部に固着され一対の軸受７９，８０により回転自在に支持される回転軸６１と、を備えている。マグネット構造体１１は、厚肉部２６および薄肉部２７を周方向に繰り返してなる偏肉形状をしたマグネット２１と、マグネット２１の外周面側に配置されるサブヨーク３１と、から構成されている。サブヨーク３１は、インサートモールド法により、マグネット２１と一体化されている。そして、マグネット構造体１１をフレーム４１の内側に押し込むことにより、フレーム４１の所定位置にマグネット２１が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体として筒状のマグネットと、
磁性材料を用いて形成され前記マグネットを内側に配置する筒状の筒部を有するフレームと、を備えるモータにおいて、
前記フレームと前記マグネットとの間に磁性材料からなる筒状のサブヨークを介在させ、
前記サブヨークは、前記マグネットを成形する際に前記マグネットと一体化されていることを特徴とするモータ。
【請求項２】
前記サブヨークの外周面が多面体形状である請求項１に記載のモータ。
【請求項３】
前記フレームが、前記筒部の一方の開放端を覆う蓋部を有するカップ状である請求項１または２に記載のモータ。
【請求項４】
前記サブヨークには、少なくとも１つの貫通穴が形成され、
前記貫通穴に前記マグネットの一部が形成されている請求項１から３のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項５】
前記貫通穴は、内周面側の断面径の方が外周面側の断面径よりも小さい請求項４に記載のモータ。
【請求項６】
前記サブヨークには、その内周面から軸中心側に突き出す少なくとも１つの突起が形成されている請求項１から５のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項７】
前記マグネットが、肉厚が厚く磁極の中心部となる厚肉部と、肉厚が薄く磁極の境界部となる薄肉部と、を円周方向に周期的に繰り返してなり、
前記貫通穴または前記突起が、前記マグネットの前記厚肉部に対応する側面部に形成されている請求項４から６のいずれか１項に記載のモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに関し、詳しくは、筐体としてのフレームの内側にマグネットが固定配置されたモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性材料で形成された筒状または有蓋筒状（カップ状）のフレームの内側にマグネットを配置することにより、フレームをマグネットのヨークとしても機能するように構成されたモータが広く普及している。
【０００３】
また、近年では、レーザプリンターやオーディオのローディング機構などに使用されるモータとして、横断面が四角の４隅を丸くしたＤＣモータ（以下では、便宜的に「四角筒型モータ」という）が開発され実用化されている。四角筒型モータは、マグネットをその肉厚（径方向の厚み）が周方向に対して周期的に変化する偏肉形状としたことから、起動トルクを大きくし、かつ、コギングトルクを小さくすることができる。この四角筒型モータにおいても、磁性材料で形成されたフレームの内側にマグネットが配置されている。（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、フレームの内側にマグネットを配置する場合、磁気抵抗を低減する観点から、フレームとマグネットの隙間を極力小さくする必要がある。このため、フレームおよびマグネットの寸法精度を厳しく管理しなければならない。また、フレームにマグネットを押し込む際にマグネットに欠けや割れが生じやすいことから、作業者は細心の注意を払う必要がある。特に、四角筒型モータは、フレームに対するマグネットの周方向の角度が規制され周方向の回転自由度がないことから、より細心の注意を払う必要がある。このため、フレームにマグネットを押し込み固定する際の組立作業性に優れた方法が求められている。
【０００６】
マグネットの欠けや割れを抑制する手段として、フレームにマグネットを一体成形する方法が考えられる。しかしながら、フレームとして有蓋筒状のフレームを採用する場合、蓋部から一定の距離を置いてマグネットを配置させるように一体成形することは物理的に困難である。
【０００７】
また、有蓋筒状のフレームは、一般に絞り加工により筒部と蓋部が一体物として成形されるために、筒部の厚み（肉厚）と蓋部の厚みが略等しくならざるをえない。すなわち、筒部の厚みに対して蓋部の厚みを任意に可変することができない。この点、筒部はヨークとしての機能を兼ねることから一定以上の厚みを必要とするのに対して、蓋部はモータの軸方向長さに加算されることからモータ本体部（筐体）の小型化の観点から極力薄くしたいという要求がある。したがって、この相反する要求を実現する方法も求められている。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、組立作業性に優れたモータを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、上記課題を解決するために、本発明の一態様のモータは、全体として筒状のマグネットと、磁性材料を用いて形成され前記マグネットを内側に配置する筒状の筒部を有するフレームと、を備えるモータにおいて、前記フレームと前記マグネットとの間に磁性材料からなる筒状のサブヨークを介在させ、前記サブヨークは、前記マグネットを成形する際に前記マグネットと一体化されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明の他の一態様では、前記フレームの外周面が多面体形状である。
【００１１】
また、本発明の別の一態様では、前記フレームは、前記筒部の一方の開放端を覆う蓋部を有するカップ状に形成されている。
【００１２】
また、本発明のさらに別の一態様では、前記サブヨークには、少なくとも１つの貫通穴が形成され、前記貫通穴に前記マグネットの一部が形成されている。
【００１３】
この場合、前記貫通穴は、内周面側の断面径の方が外周面側の断面径よりも小さいのが好ましい。
【００１４】
また、本発明のさらに別の一態様では、前記サブヨークには、サブヨークの内周面から軸中心側に突き出す少なくとも１つの突起が形成されている。
【００１５】
これらの場合、前記マグネットが、肉厚が厚く磁極の中心部となる厚肉部と、肉厚が薄く磁極の境界部となる薄肉部と、を円周方向に周期的に繰り返してなり、
前記貫通穴または前記突起が、前記マグネットの前記厚肉部に対応する側面部に形成されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかるモータは、マグネットの外周側にマグネットと一体成形されたサブヨークを、ヨークの機能を有するフレームの内周面側に固定配置させている。この構成により、フレームの内側にマグネットを配置する工程において従来問題となっていたマグネットの欠けや割れを抑制することができ、組立作業性が向上する。特に、四角筒型モータのように横断面が多面体形状をしたモータにおいては、その効果が有効に発揮される。
また、蓋部を有するカップ状のフレームを用いる場合には、サブヨークの厚みに応じて蓋部の厚みを薄くすることができることから、モータ本体部の軸方向の短尺化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るモータの全体構成を示す縦断面図である。
【図２】同モータの内部構成を示す横断面図である。
【図３】同モータのマグネット構造体を示す斜視図である。
【図４】本発明の変形例に係るマグネット構造体を示す平面図である。
【図５】（ａ）は本発明の変形例に係るサブヨークを示す斜視図であり、（ｂ）は同サブヨークに形成された貫通穴の断面形状を模式的に示す図である。
【図６】（ａ）（ｂ）は、本発明の変形例に係るサブヨークに形成された突起の断面形状を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態の一例として、四角筒型ＤＣモータとしてのモータ１０を図面を参照して説明する。
【００１９】
モータ１０は、図１に示すように、磁界を発生する筒状のマグネット構造体１１と、マグネット構造体１１のヨークとしての機能を兼ねる有蓋筒状（カップ状）のフレーム４１と、マグネット構造体１１の内周面側に所定の間隔を置いて配置され電機子として機能する鉄心５１と、鉄心５１の中心部に固定配置される回転軸６１と、を備えている。
【００２０】
また、モータ１０は、いわゆるブラシ付きＤＣモータであり、外部の電源（不図示）に電気的に接続される端子７１および同端子７１に電気的に接続されるブラシ７３を保持しフレーム１１の開放端を塞ぐように配置されるブラケット７５と、ブラシ７３が摺接され回転軸６１に固定される整流子７７と、回転軸６１を回転自在に支持し一方がフレーム４１に固定され他方がブラケット７５に固定される一対の軸受７９，８０と、を備えている。
【００２１】
以下では、マグネット構造体１１、フレーム４１、および鉄心５１を中心に説明する。
【００２２】
マグネット構造体１１は、偏肉形状をしたマグネット２１と、マグネット２１の外周面側にマグネット２１と一体成形されヨークとしての機能を有するサブヨーク３１と、から構成されている。
【００２３】
マグネット２１は、本実施形態では、磁性粉末（例えば、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ粉末）およびバインダー樹脂（例えば、ナイロン６）からなる混練物を射出成形してなるボンド磁石である。マグネット２１は、図２および図３に示すように、全体として筒状をなし、円周面からなる内周面２２と、多面からなる外周面２３と、を有している。外周面２３は、断面円弧状の４つの湾曲面２４および矩形平面状の４つの平坦面２５をそれぞれ交互に周方向に４回繰り返して形成されている。
【００２４】
したがって、マグネット２１は、その肉厚に注目して見ると、肉厚が厚い厚肉部２６および肉厚が薄い薄肉部２７を一組として４組を９０度回転対称（４回転回転対称）に配置して構成されている。なお、厚肉部２６は湾曲面２４に対応する部分であり、薄肉部２７は平坦面２５に対応する部分である。
【００２５】
また、マグネット２１には、厚肉部２６の中心部が磁極の中心部となり、薄肉部２７の中心部が磁極の境界部となるように、４極のラジアル着磁（２極のＮ極および２極のＳ極）が施されている。
【００２６】
一方、サブヨーク３１は、磁性材料（本実施形態では、鉄）を用いて周方向の厚みが一定の筒状に形成されている。また、サブヨーク３１は、インサートモールド法により、マグネット２１の射出成形時にマグネット２１と一体化されている。したがって、サブヨーク３１の内周面３２および外周面３３は多面体形状をなし、内周面３２の断面形状は、マグネット２１の外周面２３の断面形状と同一である。
【００２７】
次に、フレーム４１は、磁性材料（本実施形態では、サブヨーク３１と同一材料）を用いて形成され、筒状の筒部４２と、筒部４２の一方の開放端をふさぐ平板状の蓋部４５と、から構成されている。蓋部４５の中心部には、一方の軸受７９が固定されている。なお、筒部４２および蓋部４５は、従来技術と同様に、絞り加工により形成されているが、従来技術のフレームと比較して、それぞれ、略サブヨーク３１の厚さ分だけ薄く形成されている。
【００２８】
筒部４２の内周面４３には、マグネット構造体１１が、サブヨーク３１の外周面３３を略密着させた状態で固定配置されている（これにより、筒部４２の内側にマグネット２１が配置される）。したがって、フレーム４１の内周面４３の断面形状は、サブヨーク３１の外周面３３の断面形状と略同一である。言い換えれば、フレーム４１の断面形状も多面体形状である。また、マグネット構造体１１は、フレーム４１の蓋部４５の内面から、一定の距離Ｄ（図１参照）を置いて配置されている。なお、フレーム４１に対するマグネット構造体１１の固定は、圧入による方法であってもよく、また、接着剤等の固定手段を用いた方法であってもよい。
【００２９】
次に、鉄心５１は、本実施形態では、所定形状に打ち抜かれた電磁鋼板を複数枚積層することによって形成されている。鉄心５１は、中心部に配置される円環部５２と、円環部５２から径方向に突出する複数（本実施形態では、６本）の突極５３と、を有している。１つの突極５３は、径方向に延在した突極腕部５４と、その先端のティース部５５と、から構成されている。突極腕部５４には、図示しない励磁コイルが巻かれている。
【００３０】
以上のように構成されたモータ１０は、従来のブラシ付きＤＣモータと同様に作動させることができる。以下では、本発明に係るモータ１０特有の作用効果について説明する。
【００３１】
まず、モータ１０は、マグネット２１の外周面２３にサブヨーク３１を一体化させてなるマグネット構造体１１を、フレーム４１の内周面４３側に配置させている。このため、フレーム４１の内側にマグネット構造体１１を配置させる際には、マグネット２１はフレーム４１と接触することなく、金属で形成されたサブヨーク３１がフレーム４１に接触することになる（すなわち、フレーム４１とマグネット２１との間にサブヨーク３１が介在することになる）。これにより、従来技術において発生していた、フレームの内側にマグネットを配置する際のマグネットの欠けや割れを確実に抑制することができる。また、フレームの内側にマグネットを配置する工程での作業性が向上する。特に、周方向の回転自由度のない四角筒型のモータの場合には、その効果が有効に発揮される。
【００３２】
また、マグネット２１とサブヨーク３１とが一体成形されているため、マグネット２１とサブヨーク３１との接触界面での磁気抵抗を極力小さくすることができる。これにより、モータ１０の磁気効率が向上する。
【００３３】
また、サブヨーク３１がフレーム４１とともにヨークとしての機能を果たすことから、フレーム４１の肉厚を薄くすることが可能となる。このため、フレーム４１を絞り加工により形成する場合には、筒部４２の肉厚に応じて蓋部４５の肉厚も薄くなる。これにより、従来技術と比較して、モータ本体部（モータ１０からシャフト６１を除いた部分）の軸方向長さを短くすることができる。あるいは、モータ本体部の軸方向長さを従来構成と同一とした場合には、マグネット２１および鉄心５１の軸方向長さを長くすることができ、モータ１０の磁気効率を向上させることができる。また、モータ１０の軽量化および低コスト化を図ることができる。
【００３４】
以上、本発明の好ましい実施形態の一例について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００３５】
例えば、上記実施形態では、マグネット２１を周方向に連続する筒状として説明したが、これに限定されない。例えば、図４に示すマグネット構造体１１Ａのように、複数（４つ）のマグネット片２１ａ〜２１ｄを、全体として筒状となるように、サブヨーク３１の内周面側に配置してもよい。マグネット片２１ａ〜２１ｄを使用する場合には、マグネットの欠けや割れの問題は元々生じないが、マグネット片２１ａ〜２１ｄの一つひとつを従来のフレームの内周面に貼着する作業が不要となり、作業性の向上が期待できる。
【００３６】
また、図５（ａ）に示すサブヨーク３１Ａのように、マグネットの厚肉部に対応する側面部に１つ以上（図示の例では、２つ）の貫通穴３４（図示の例では、円形の開口）を設けるようにしてもよい。マグネットとサブヨークとでは収縮率が違うことから、射出成形工程における冷却時にマグネットとサブヨークとの間に隙間やクラックが生じるおそれがある。そこで、サブヨークに貫通穴を設け、その貫通穴にもマグネットの一部を形成することにより、マグネットとサブヨークとの接合強度を向上させる。これにより、マグネットとサブヨークとの間に発生するおそれのある隙間やクラックが抑制されることが期待できる。この場合、図５（ｂ）に示すように、貫通穴３４の内周面３２側の断面径を外周面３３側の断面径よりも小さくすることにより、上記作用効果がより一層有効に発揮されることが期待できる。
【００３７】
また、図６（ａ）（ｂ）に示すように、サブヨーク３１Ｂ，３１Ｃの内周面３２から、内側（軸中心側）に突き出す突起３５，３６を、貫通穴３４に代えて、または、貫通穴３４とともに設けてもよい。図６（ａ）は、突起３５の中に貫通する穴が形成されている形態であり、図（ｂ）は、突起３６の中に貫通する穴が形成されていない形態である。突起３５，３６を設けることによっても、貫通穴３４を設けた場合と同様の効果が期待できる。突起３５，３６の場合には、内周面３２側における断面径よりも内側の断面径の方を大きくすることにより、上記作用効果がより一層有効に発揮されることが期待できる。
【００３８】
なお、貫通穴３４および突起３５，３６は、マグネットの薄肉部に対応する側面部に設けてもよいが、磁極の中心部である厚肉部に対応する側面部に設ける方が、モータ性能（主として起動トルク）の観点から好ましい。これは、収縮率の違いによって発生する内部応力を、起動トルクに影響を及ぼさない磁極の境界部である薄肉部に集中させることができるからであると考える。
【００３９】
また、上記実施形態では、偏肉形状のマグネットを使用したが、これに限定されない。例えば、周方向に肉厚が一定のマグネットを使用する場合にも、本発明を適用することができる。
【００４０】
また、上記実施形態では、フレーム４１をカップ状としたが、これに限定されない。フレームが筒部を有するものであれば、一定の効果が発揮される。
【００４１】
また、上記実施形態では、ブラシ付きＤＣモータとして説明したが、これに限定されない。フレームの内側にマグネットを配置する構成であれば、本発明の効果を発揮することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１０  モータ
１１，１１Ａ  マグネット構造体
２１  マグネット
２１ａ〜２１ｄ  マグネット片
２２  内周面
２３  外周面
２４  湾曲面
２５  平坦面
２６  厚肉部
２７  薄肉部
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ  サブヨーク
３４  貫通穴
３５，３６  突起
４１  フレーム（ヨーク）
４２  筒部
４５  蓋部
５１  鉄心
６１  回転軸
７１  端子
７３  ブラシ
７５  ブラケット
７７  整流子（コミュテータ）
７９，８０  一対の軸受
【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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