(57)【要約】【課題】ステッピングモーターのローターの射出成形に際して、環状の永久磁石の内周面に加わる射出圧力およびひけの力を減少させて、ひび割れの発生を防止し歩留まりを改善する。【解決手段】永久磁石１１を、その内周面に軸方向に延伸する複数の支持脚１３ａだけを当接して支持する。したがって永久磁石１１と支持軸１３との当接面積が減少し、永久磁石１１に加わる支持軸１３の射出圧力と冷却収縮時のひけの力とが低下し、永久磁石１１のひび割れの発生を防止して歩留まりが改善する。また支持軸１３の体積は小さいので、ローター１の慣性モーメントと使用する射出成形部材の量とを少なくすることができる。さらに支持脚１３ａの下端部に設けた係止爪１２ｃによって、永久磁石１１が抜けるのを防止できる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の永久磁石付きローターと、このローターを電磁的に回転駆動させるステーターとを備えたステッピングモーターにおいて、
上記ローターは、上記永久磁石を保持する支持軸を含み、
上記支持軸は、上記永久磁石の中空部内に位置してその軸方向に延伸する複数の支持脚を有し、
上記支持脚は、上記永久磁石の内周面に当接していることを特徴とするステッピングモーター。
【請求項２】
請求項１において、上記支持脚には上記永久磁石の抜け止め作用をなす係止爪が設けてあることを特徴とするステッピングモーター。
【請求項３】
環状の永久磁石付きローターと、このローターを電磁的に回転駆動させるステーターとを備えたステッピングモーターにおいて、
上記ローターは、上記永久磁石を保持する支持軸を含み、
上記支持軸には、上記永久磁石の軸心を中心として放射方向に延伸し、上記永久磁石に内周から係合する係止部が設けられ、
上記永久磁石の内周には、上記係止部と係合する係止溝が設けられていることを特徴とするステッピングモーター。
【請求項４】
請求項３において、上記永久磁石の内周面には上記係合部の抜け止め作用をなす係合凸部が設けられていることを特徴とするステッピングモーター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ローターの構造を改良したステッピングモーターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から時計や速度計等の指針の回転駆動手段として、ステッピングモーターが広く利用されている。このステッピングモーターの基本的な構造は、環状の永久磁石を支持軸で保持したローター（回転子）と、このローターの周りに配置した電磁石（固定子）とからなる。従来このローターは、金型内に環状の永久磁石と、その中心に回転軸とを配置して、この環状の永久磁石の内周とこの回転軸との間に、プラスチック等を射出成形して製造していた。
【０００３】
しかるにローターに使用する環状の永久磁石は、フェライト磁石等の焼結磁石が使用されているため、引っ張り強度が低い。またステッピングモーターの起動時と停止時の応答性を向上させるためには、ローターの慣性モーメントを小さくする必要があるために、環状の永久磁石の肉厚は、所定の磁気力が得られる限度内で、できるだけ薄くすることが有効である。このため射出成形において、プラスチック等の射出成形時の圧力や、冷却収縮時のひけによって、環状の永久磁石にひび割れが入り、製造時の歩留まりが低いという問題があった。そこで環状の永久磁石のひび割れを防止して、製造時の歩留まりを改善する各種手段が、既に提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００４】
特許文献１で開示されている手段を図５に示す。この手段は、主軸２１１と環状の永久磁石２１２を一体的に保持する支持部２０５を射出成形する際に、これまでのように、この環状の永久磁石の内周部２０７だけ射出成形するのではなくて、外周部２０８も同時に射出成形するものである。また特許文献２で開示されている手段を図６に示す。この手段は、環状の永久磁石３０１の内周中央部に突起部３１１を設け、これまでのように、永久磁石保持材３０５を、この環状の永久磁石の本体３１２の内周全面に当接するように射出成形するのではなくて、突起部３１１の内周部にのみ当接するように射出成形するものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５３‐５４７２０号公報（第１−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開昭６０‐１７０４３２号公報（第１−２頁、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし上記従来の手段は、次の改善すべき問題があった。図５に示す手段では、環状の永久磁石２１２の内周部２０７と外周部２０８とに、同時にプラスチック等を射出するため、この環状の永久磁石に加わる射出圧力は相殺され、ひび割れの発生を低減できる。しかるに、ステッピングモーターのトルク力、及び回転角精度を向上させるためには、回転子と固定子の間隙を小さくする必要があり、このためには射出成形した外周部２０８を、高い寸法精度で削り落とす必要がある。したがって余分な加工工数が必要となり、さらに外周部２０８に射出成形したプラスチック等が無駄になる。
【０００７】
また図６に示す手段では、永久磁石保持材３０５の射出圧力は、永久磁石３０１の突起部３１１と永久磁石保持部材３０５との当接部分だけに加わり、永久磁石３０５にかかる射出圧力は低下する。しかしながら、永久磁石３０１の形状を断面凸形状にするため汎用性が低く、また、突起部３１１部分が弱くこの部分にひび割れ等発生する恐れがあった。
【０００８】
そこで本発明は、ローターの射出成形に際して、環状の永久磁石に加わる射出圧力およびひけの力をさらに減少させて、ひび割れの発生を防止し、一層歩留まりを改善できるステッピングモーターを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によるステッピングモーターの第１の特徴は、環状の永久磁石付きローターと、このローターを電磁的に回転駆動させるステーターとを備えたステッピングモーターにおいて、このローターは、この永久磁石を保持する支持軸を含み、この支持軸は、この永久磁石の中空部内に位置して、その軸方向に延伸する複数の支持脚を有し、この支持脚は、この永久磁石の内周面に当接していることにある。
【００１０】
このように発明を構成することによって、次の作用効果を得ることができる。すなわち、環状の永久磁石の内周面には、軸方向に延伸した複数の支持脚だけが、それぞれ当接している。したがって射出成形時の射出圧力は、この支持脚が永久磁石の内周面に当接する部分だけに加わるため、その分、永久磁石に及ぶ射出成形時の射出圧力は低くなる。またプラスチック等の射出成形部材が冷却収縮する際のひけの力も同様に低くなる。
【００１１】
さらに支持脚の断面積は、環状の永久磁石の内周断面積より小さくなるため、冷却収縮寸法も小さくなり、ひけの力自体も小さくすることができる。さらに支持脚が永久磁石の内周面に当接する面積を小さくし、またこの支持脚自体の断面積も小さくすることができるので、永久磁石全体に加わる射出成形時の射出圧力と冷却収縮する際のひけの力とを、大幅に減少させることができる。したがって、ひび割れの発生をより少なくし、一層製造歩留まりを改善することができる。
【００１２】
本発明によるステッピングモーターの第２の特徴は、上記特徴１に記載した支持脚には、上記永久磁石の抜け止め作用をなす係止爪が設けてあることにある。
【００１３】
すなわち環状の永久磁石の内周に、複数の支持脚を当接させることによって、永久磁石の半径方向への移動は発生しないが、当接部分の接着力が小さいと、使用中に軸方向に抜けてしまう可能性もある。特に射出成形時の射出圧力やひけの力を小さくするために、当接部分の面積を小さくする場合には、この可能性が高くなる。そこで支持脚に、永久磁石の抜け止め作用をなす係止爪を設けることによって、このような軸方向への抜けを確実に防止することができる。また使用中に永久磁石が回転方向にずれるのを防止する効果も得られる。
【００１４】
本発明によるステッピングモーターの第３の特徴は、環状の永久磁石付きローターと、このローターを電磁的に回転駆動させるステーターとを備えたステッピングモーターにおいて、このローターは、永久磁石を保持する支持軸を含み、支持軸には、永久磁石の軸心を中心として放射方向に延伸し、永久磁石に内周から係合する係止部が設けられ、永久磁石の内周には、係止部と係合する係止溝が設けられていることにある。
【００１５】
すなわち永久磁石の内周面には、係止部だけが当接するため、上述したのと同様に、永久磁石に伝わる係止部の射出形成圧力や、冷却収縮する際のひけの力が低くなり、ひび割れの発生をより少なくし、一層製造歩留まりを改善することができる。
【００１６】
本発明によるステッピングモーターの第４の特徴は、上記特徴３に記載した永久磁石の内面には係合部の抜け止め作用をなす係合凸部が設けられていることにある。
【００１７】
すなわち永久磁石の係合凸部が係合部の先端に係合しているので、使用中に永久磁石が軸方向に抜けるのを確実に防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１〜図２に示すステッピングモーターは、環状形状のフェライト磁石からなる永久磁石１１を備えたローター１と、このローターを電磁的に回転駆動させるステーター２とを備えている。なおステーター２には、コイル（図示せず。）が設けてある。永久磁石１１は、その回転中心に位置する出力軸１２を保持する支持軸１３の円盤形状の本体部１３ｂに固定して設けられている。本体部１３ｂは、軸方向に延伸し、かつ永久磁石１１の内周面に円周方向に等間隔で当接する６つの支持脚１３ａを有している。
【００１９】
支持脚１３ａは、半円断面形状をしており、その半円形状の直径部分が永久磁石１１の内周面に当接している。また支持脚１３ａの下端部には、外側に向かって突出し、抜け止め作用をなす係止爪１３ｃが設けてある。そして永久磁石１１の下端内周部には、係止爪１３ｃが嵌合する係止溝が設けてある。また本体部１３ｂの上部には、出力軸１２の外周にピニオンギア１３ｄが形成してあり、このピニオンギア１３ｄは、平歯車２１を経由して時計の指針等（図示せず。）を回転駆動する。
【００２０】
したがって環状の永久磁石１１の内周面には、６つの支持脚１３ａの外側面だけが当接しているため、支持軸１３と永久磁石１１との当接面積を小さくすることができ、永久磁石１１に加わる支持軸１３を射出形成する際の射出圧力とひけの力とを大幅に減少させることができる。すなわち、環状の永久磁石１１の内周面には６つの支持脚１３ａだけが当接し、射出圧力とひけの力は、支持脚１３ａと永久磁石１１の内周面に当接する部分だけに加わるため、この永久磁石１１に伝わる射出圧力は著しく小さくなり、ひび割れの発生を防止して、製造歩留まりを大きく改善させることができる。また支持脚１３ａの下端部に設けた係止爪１３ｃによって、使用中に永久磁石１１が軸方向に抜けたり、回転方向にずれたりすることを確実に防止することができる。また、この構成では永久磁石１１の形状を特別な形状にする必要はなく、従来の永久磁石１１の形状のまま変更をしないで済むのでその分コストを下げることができる。さらに永久磁石１１を出力軸１２に保持する支持軸１３の体積が小さいので、ローター１の慣性モーメントを小さくすることができると共に、この支持軸を形成するのに必要なプラスチック等の合成樹脂材の使用量を少なくして、コストダウンを図ることができる。
【００２１】
図３〜図４に示すステッピングモーターは、環状のフェライト磁石からなる永久磁石１１１を備えたローター１０１と、このローターを電磁的に回転駆動させるステーター１０２とを備えている。なおステーター１０２には、コイル（図示せず。）が設けてある。永久磁石１１１は、その回転中心に位置する出力軸１１２を保持する支持軸１１３の円盤形状の本体部１１３ｂに固定して設けられている。本体部１１３ｂの永久磁石１１１の対向面側には、９０度間隔で永久磁石１１１の軸心を中心として放射方向に延伸する係止爪１１３ａが本体部１１３ｂに一体的に設けられ、永久磁石１１１と係合している。永久磁石１１１の本体部１１３ｂに対向する側には、内周面に環状に形成した係止溝１１１ａが設けられている。また、係止溝１１１ａの図面上部には、係止爪１１３ａに係合する係合凸部１１１ｂが環状に形成されており、係止爪１１３ａの抜け止め作用をなしている。
【００２２】
さらに本体部１１３ｂの上部には、出力軸１１２の外周にピニオンギア１１３ｅが形成してあり、このピニオンギアは、平歯車１２１を経由して時計の指針等（図示せず。）を回転駆動する。
【００２３】
したがって環状の永久磁石１１１の内周には、４つの係止爪１１３ａだけが当接しているため、支持軸１１３と永久磁石１１１との当接面積を小さくすることができ、永久磁石１１１に加わる支持軸１１３を射出形成する際の射出圧力とひけの力とを大幅に減少させることができる。このため、永久磁石１１１のひび割れの発生を防止して、製造歩留まりを大きく改善させることができる。
【００２４】
また係止爪１１３ａの先端が、永久磁石１１１の内周面に設けた係合凸部１１１ｂに係合しているため、使用中にこの永久磁石が軸方向に抜けることを確実に防止することができる。さらに支持軸１１３の体積が小さいので、ローターの慣性モーメントを小さくすることができると共に、この支持軸を形成するのに必要なプラスチック等の合成樹脂材の使用量を少なくして、コストダウンを図ることができる。
【００２５】
なお永久磁石１１、１１１は、フェライト磁石に限らず、磁気特性の高い希土類磁石等のその他の焼結磁石でもよい。また支持脚１３ａの断面形状は、半円形状に限らず、その他の矩形や三角形状等であってもよく、数も６つに限らず、３つ、４つ、５つまたは７つ以上であってもよい。同様に係止爪１１３ａは、４つに限らず、３つあるいは５つ以上であってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
第１に、環状の永久磁石を保持するために、この環状の永久磁石の内周面に、軸方向に延伸した複数の支持脚や、中心から放射方向に延伸する係止爪だけをそれぞれ当接させることによって、永久磁石に加わる支持脚等の射出形成の際の射出圧力と、冷却収縮のひけの力とを低下させる。したがって永久磁石全体に加わる射出成形時の射出圧力と冷却収縮する際のひけの力によるひび割れの発生をより少なくし、一層製造歩留まりを改善することができる。
【００２７】
第２に、支持脚の下端部や係止爪の先端部を、永久磁石に係合させることによって、使用中に永久磁石が軸方向に抜けるのを確実に防止することができる。また使用中に永久磁石が回転方向にずれるのを防止する効果も得られる。第３に、支持脚や係止爪によって、永久磁石を出力軸に保持することにより、支持軸の体積を小さくすることが可能となり、ローターの慣性モーメントを小さくすることができると共に、この支持軸を形成するのに必要なプラスチック等の合成樹脂材の使用量を少なくして、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】横方向から見たローターの一部拡大断面図である。
【図２】上方向から見たローターのＡ−Ａ線断面図である。
【図３】横方向から見た他のローターの一部拡大断面図である。
【図４】上方向から見た他のローターのＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】従来例によるローターの製造方法の説明図である。
【図６】従来例による他のローターの製造方法の説明図である。
【符号の説明】
１、１０１          ローター
１１、１１１        永久磁石
１１１ａ            係止溝
１２、１１２        回転軸
１３、１１３        支持軸
１３ａ              支持脚
１１３ａ            係止爪
１３ｂ、１１３ｂ    本体部
１３ｃ              係止爪
１３ｄ、１１３ｅ    ピニオンギア
２、１０２          ステーター
２１、１２１        平歯車
【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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