(57)【要約】【課題】コストを抑えつつ磁性粉の剥離を抑制し得る可動磁石型電動機を提供する。【解決手段】貫通孔４１を有するロータ磁石４と、このロータ磁石４の貫通孔４１に挿入される回転軸５と、この回転軸５を軸支するハウジング（軸受部材）１１，１２とを備えており、ロータ磁石４が磁性粉Ｐと合成樹脂バインダーＢとで構成されるプラスチックマグネットからなり、回転軸５をロータ磁石４に挿入する際に貫通孔４１を通る回転軸５の端部に断面円弧状のテーパ部５１を設け、ロータ磁石４を構成する磁性粉Ｐの粒度を１５０ｍｅｓｈ以上に設定し、ロータ磁石４の貫通孔４１の少なくとも回転軸５の挿入側となる端部に回転軸の挿入方向に向けて末広がり形状となる誘い込み部４２を設けた。【選択図】　図１
2004120914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有するロータ磁石と、このロータ磁石の貫通孔に挿入される回転軸と、この回転軸を軸支する軸受部材とを備え、
前記ロータ磁石が磁性粉と合成樹脂バインダーとで構成されるプラスチックマグネットからなり、
前記回転軸を前記ロータ磁石に挿入する際に前記貫通孔を通る前記回転軸の端部に断面円弧状のテーパ部を設け、
前記ロータ磁石を構成する前記磁性粉の粒度を１５０ｍｅｓｈ以上に設定し、
前記ロータ磁石の貫通孔の少なくとも前記回転軸の挿入側となる端部に前記回転軸の挿入方向に向けて末広がり形状となる誘い込み部を設けたことを特徴とする可動磁石形電動機。
【請求項２】
前記テーパ部がその周囲の外表面に角部なく連続することを特徴とする請求項１記載の可動磁石型電動機。
【請求項３】
前記回転軸を非磁性材にて形成したことを特徴とする請求項１記載の可動磁石型電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転子として磁性粉と合成樹脂バインダーとで構成されるプラスチックマグネットからなるロータ磁石を用いた可動磁石型電動機に関し、例えば車両用コンビネーションメータに搭載され、指針を回転運動させるのに好適な可動磁石型電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の可動磁石型電動機として、回転軸が挿入固定されたロータ磁石をハウジングを通じて軸支し、コイルに発生する磁界作用により、ロータ磁石を回転させるものが知られており、その代表例として例えばコイルを交差して巻回する交差コイル式電動機（例えば特許文献１参照）やコイルをロータ磁石に対向配置するステッピングモータ式電動機（例えば特許文献２参照）がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−０５４９５４号公報（図２及び図３）
【特許文献２】
特開２００２−０２２５０２号公報（図２）
【０００４】
指針軸としては、例えばＳＵＳ（ステンレス）系のものや鉄系金属材料にＮｉ（ニッケル）メッキを施してなるものが多く使用され、ロータ磁石としては、旧来の焼結磁石に代えて、磁性粉をポリアミド等の合成樹脂バインダーで結合してなるプラスチックマグネットが主流となっている。磁性粉の材料としては、最近では例えばＦｅ−Ｂ−Ｎｄ（鉄−ホウ素−ネオジウム）系の磁性粉が高エネルギー積で性能的に優れる等の理由から選択される傾向にある。一方、指針軸とロータ磁石との組み付けは、ロータ磁石の貫通孔に指針軸を圧入することにより行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プラスチックマグネットからなるロータ磁石の貫通孔に回転軸を圧入する際に、ロータ磁石と回転軸との摩擦により、磁性粉が剥離しやすく、これが異物となり、例えば回転軸や可動磁石型電動機の軸受部分にしたり、可動磁石型電動機以外の部品に付着したりして、製品機能に悪影響を及ぼすことがあった。そこで、例えば、回転軸のラジアル方向外周面の直径が軸方向に沿って徐々に異なる異径軸に形成することで、磁性粉の剥離や削れ粉の発生を抑えることが考えられるが、回転軸の切削加工が必要となり高価となる。また回転軸をロータ磁石にインサート成形することも考えられるが、コスト上昇を避けることができない。
【０００６】
本発明は、この点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、コストを抑えつつ磁性粉の剥離を抑制し得る可動磁石型電動機を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、貫通孔を有するロータ磁石と、このロータ磁石の貫通孔に挿入される回転軸と、この回転軸を軸支する軸受部材とを備え、前記ロータ磁石が磁性粉と合成樹脂バインダーとで構成されるプラスチックマグネットからなり、前記回転軸を前記ロータ磁石に挿入する際に前記貫通孔を通る前記回転軸の端部に断面円弧状のテーパ部を設け、前記ロータ磁石を構成する前記磁性粉の粒子の最大外径幅を１５０ｍｅｓｈ以上に設定し、前記ロータ磁石の貫通孔の少なくとも前記回転軸の挿入側となる端部に前記回転軸の挿入方向に向けて末広がり形状となる誘い込み部を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、前記テーパ部がその周囲の外表面に角部なく連続することを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、前記回転軸を非磁性材にて形成したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、本発明による可動磁石型電動機の実施形態を説明する。
【００１１】
図１から図５は、本発明の実施例を示すもので、図１は可動磁石型電動機の断面図、図２は磁性粉を模式的に示すロータ磁石の要部拡大断面図、図３は回転軸となる棒材をセンターレス研磨した後の要部正面図、図４は回転軸となる棒材をバレル研磨した後の要部正面図、図５はロータ磁石に回転軸を挿入する際の要部拡大断面図である。
【００１２】
図１において、本実施例による可動磁石型電動機は、合成樹脂からなるハウジング（軸受部材）１と、このハウジング１の外周に巻かれた一対のコイル２，３と、ハウジング１内に収納されるロータ磁石４と、このロータ磁石４に挿入固定され、ハウジング１を通じて軸支される回転軸５とを備えている。
【００１３】
ハウジング１は、第１の枠体１１と第２の枠体１２とを組み合わせてなり、その内部にはロータ磁石４を収納するための空洞部１３と、回転軸５の両端を軸支する一対の軸受部１４，１５とを有し、軸受部１４にて軸支される回転軸５の端部側は、ハウジング１（第１の枠体１１）から外部に突出している。
【００１４】
コイル２，３は、ハウジング１の回転軸５付近に交差部が形成されるよう交差状に巻かれており、コイル２，３への通電により発生する磁界方向が略直交するように設定されている。
【００１５】
ロータ磁石４は、図２にも示すように、例えば磁性粉Ｐを例えばポリアミドやエポキシ等の合成樹脂バインダーＢにて結合したプラスチックマグネットからなり、その中心には合成樹脂磁石であり、回転軸５が通る中心部に回転軸５の軸方向に沿った貫通孔４１を有する略円筒形状を有している。また本例の場合、ロータ磁石４はＮ極とＳ極とがラジアル方向に２極着磁されている。
【００１６】
磁性粉Ｐは、Ｆｅ−Ｂ−Ｎｄ（鉄−ホウ素−ネオジウム）系の急冷微細片からなり、その粒度（大きさ）は、例えば１５０ｍｅｓｈ（１辺１インチの中のふるい目数１５０を通過可能な粒度）に設定されている。
【００１７】
なお磁性粉Ｐとしては、例えばＳｍ−Ｃｏ（サマリウム−コバルト）系、Ｆｅ−Ｂ−Ｐｒ（鉄−ホウ素−プラセオジム）系の磁性粉であってもよい。
【００１８】
回転軸５の材料として本実施形態では、例えばＳＵＳ３０４（ＪＩＳ規格）からなる非磁性ステンレス鋼が使用され、長手方向両端部を除くラジアル方向外周面の直径がスラスト方向に沿って一定のストレート形状を有している。なお回転軸５の材料は非磁性材でなくともよく、また非磁性材を使用する場合は、ＳＵＳ３０４以外の材料を用いることもできる。
【００１９】
この回転軸５の両端には、テーパ部５１が形成され、このテーパ部５１の、中心軸を通るスラスト方向の断面形状は、円弧状である。なおテーパ部５１の断面形状は、楕円弧状であってもよいし、曲率の異なる円弧または楕円弧を複数連続させた形状であってもよいが、テーパ部５１それ自体及びテーパ部５１とその周囲をつなぐ境界部に角部や段部が存在しないよう滑らかに連続させることが望ましい。
【００２０】
このテーパ部５１は、例えば回転軸５となる円柱状の棒材を切断した後に、個々の棒材の端部を図３に示すようにセンターレス研磨し、その後、バレル研磨することにより図４に示すように滑らかな円弧状に形成されるもので、テーパ部５１それ自体と、テーパ部５１を挟んで連続する回転軸５１の外表面との境界部は、角部や段差部が無く、滑らかに連続する面となっている。なおテーパ部５１は、回転軸５の両端に形成してもよいし、ロータ磁石４に回転軸５を圧入する際に、貫通孔４１を通る回転軸５の少なくとも一端でもよいが、回転軸５の両端に形成した方が回転軸５挿入時の方向性が無くなるので、組み付けに有利である。
【００２１】
一方、ロータ磁石４には、図５に示すように、回転軸５の挿入（圧入）を考慮して、貫通孔４１の少なくとも回転軸５の挿入側となる端部に、回転軸５の挿入方向に向けて末広がり形状となる誘い込み部４２が形成され、この誘い込み部４２は回転軸５を取り巻く円錐斜面を形成し、その斜面４２ａの傾斜角は、本実施形態の場合、回転軸５の軸方向に対して略４５度に設定されている。なお斜面４２ａの軸方向投影距離Ｄは、０．１ｍｍ以上に設定するのが望ましく、斜面４２ａの傾斜角は回転軸５の誘い込み考慮して任意に設定すればよい。
【００２２】
このように構成された回転軸５とロータ磁石４は、図５に示すように、ロータ磁石４の貫通孔４１に回転軸５を圧入することにより、組み付けられるが、回転軸５の貫通孔４１への挿入の際には、回転軸５のテーパ部５１が貫通孔４１の誘い込み部４２に案内されながら、貫通孔４１内に挿入される。
【００２３】
以上のように、本実施形態では、貫通孔４１を有するロータ磁石４と、このロータ磁石４の貫通孔４１に挿入される回転軸５と、この回転軸５を軸支するハウジング（軸受部材）１１，１２とを備えており、ロータ磁石４が磁性粉Ｐと合成樹脂バインダーＢとで構成されるプラスチックマグネットからなり、回転軸５をロータ磁石４に挿入する際に貫通孔４１を通る回転軸５の端部に断面円弧状のテーパ部５１を設け、ロータ磁石４を構成する磁性粉Ｐの粒度を１５０ｍｅｓｈに設定し、ロータ磁石４の貫通孔４１の少なくとも回転軸５の挿入側となる端部に回転軸の挿入方向に向けて末広がり形状となる誘い込み部４２を設けたことにより、磁性粉Ｐの剥離を抑制することができ、切削等の回転軸５に対する特別な加工や回転軸５とロータ磁石４との結合の際に特別な成形法を用いる必要もないので、低コスト化を図ることができる。なお本実施形態によれば、磁性粉Ｐの剥離を抑制できるだけでなく、圧入時に回転軸５がロータ磁石４を削ることにより生じる削れ粉の発生も抑制することができる。
【００２４】
なお、本実施形態では磁性粉Ｐの粒度を例えば１５０ｍｅｓｈに設定している。これは磁性粉Ｐの粒度（従来の場合、例えば１００ｍｅｓｈ）が剥離に関係するのではないかとの推論に基づいて、実験を行った結果に起因するものである。すなわち、粒度の異なる複数の磁性粉Ｐを用いて成形したロータ磁石４（サンプル）に回転軸５を圧入する実験を行い、これにより得られた磁性粉の剥離や削れ粉の発生状況を検証してみると、回転軸５に円弧状のテーパ部５１を設ける構成及びロータ磁石４に誘い込み部４２を設ける構成を採用した上で、磁性粉Ｐの粒度を１５０ｍｅｓｈ以上（１５０ｍｅｓｈ以上を通過可能な粒度）の微細粉に設定すると、磁性粉Ｐの剥離を抑制できることが判明したものであり、これよりも磁性粉Ｐの粒度が大きい（ｍｅｓｈサイズではふるい目数が少ない）と、磁性粉の剥離や削れ粉の発生を防ぐことが難しく、また磁性粉Ｐの粒度を１５０ｍｅｓｈ以上に設定しても、回転軸５のテーパ部５１及びロータ磁石４の誘い込み部４２がないと、磁性粉の剥離や削れ粉の発生を防ぐことが難しいことも実験から分かっている。
【００２５】
また本実施形態では、テーパ部５１としては、その周囲の外表面に角部なく連続するように形成したことにより、磁性粉の剥離や削れ粉の発生をより良好に抑制することができる。
【００２６】
また本実施形態で、回転軸５を非磁性材にて形成したことにより、回転軸５のロータ磁石４への圧入工程において、例え磁性粉の剥離や削れ粉が発生したとしても、回転軸５に付着ぜずに脱落するため、その後の生産工程や製品状態での悪影響を抑えることができる。
【００２７】
なお本発明は、ロータ磁石を回転子とする電動機であれば、あらゆるタイプの電動機に適用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、初期の目的を達成でき、コストを抑えつつ磁性粉の剥離を抑制し得る可動磁石型電動機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による可動磁石型電動機の断面図。
【図２】同上実施形態において磁性粉を模式的に示すロータ磁石の要部拡大断面図。
【図３】同上実施形態において回転軸となる棒材をセンターレス研磨した後の要部正面図。
【図４】同上実施形態において回転軸となる棒材をバレル研磨した後の要部正面図。
【図５】同上実施形態においてロータ磁石に回転軸を挿入する際の要部拡大断面図。
【符号の説明】
１　ハウジング（軸受部材）
２，３　コイル
４　ロータ磁石
５　回転軸
１１　第１の枠体
１２　第２の枠体
１３　空洞部
１４，１５　軸受部
５１　テーパ部
４１　貫通孔
４２　誘い込み部
４２ａ　斜面
Ｂ　バインダー
Ｄ　投影距離
Ｐ　磁性粉
【図１】
2004120914.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004120914.tif 000006
【図５】
2004120914.tif 000007