(57)【要約】【課題】  円筒状のマグネットの内側にロータサポートを射出成形する生産性に優れた構成を採用した上、マグネットの薄型化を可能として、ロータひいてはモータの一層の軽量化を実現することができるモータ用ロータを提供する。【解決手段】  円筒状のマグネット１１と、このマグネット１１の内側に射出成形されて一体化されたロータサポート１２とを有するモータ用ロータにおいて、マグネット１１の内周面に、径方向内方に膨出する膨出部１１Ａを形成し、かつロータサポート１２に、マグネット１１の膨出部１１Ａと一体的に嵌合する嵌合部１２Ｂを形成するとともに、ロータサポート１２とマグネット１１の内周面との間に、間隙部１２Ａを形成してなることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のマグネットと、このマグネットの内側に射出成形されて一体化されたロータサポートとを有するモータ用ロータにおいて、
上記マグネットの内周面に、径方向内方に膨出する膨出部を形成し、かつ上記ロータサポートに、上記マグネットの膨出部と一体的に嵌合する嵌合部を形成するとともに、当該ロータサポートと上記マグネットの上記内周面との間に、間隙部を形成してなることを特徴とするモータ用ロータ。
【請求項２】
上記マグネットは、希土類マグネットであることを特徴とする請求項１に記載のモータ用ロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータなどの比較的小型のモータに組み込まれるモータ用ロータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、小型のモータのコイル内に回転自在に組み込まれるロータは、全体をマグネットによって形成すると、重量が極端に大きくなり、この結果経済性に劣るとともに、慣性力が大きく成りすぎて、起動時等における応答性にも支障が生じる。
【０００３】
このため、一般に小型のステッピングモータは、これらの問題点を解消すべく、図３に示すように、略円筒状のマグネット２１と当該マグネット２１よりも軽量な樹脂製のロータサポート２２とを一体的に結合することによって構成されており、マグネット２１の外周面が、ステッピングモータにおけるステータ部の極歯（図示せず）に対応するように、円周方向に順次異極に着磁されている。
【０００４】
ところで、このようなロータを製造するには、通常、ロータサポート２２の射出成形用金型に形成されたキャビティ内に、予め粉末焼結等によって成形した略円筒状のマグネット２１をセットし、次いで金型を閉じて当該キャビティ内に合成樹脂材料を圧入して硬化させることにより、両者を一体化させる方法が採用されている。なお、図中符号２Ａは、図示されないステッピングモータのシャフトが挿通される軸孔である。
【０００５】
このような構成のロータによれば、比較的比重の大きいマグネット２１が占める割合が小さくなって軽量化が可能であり、かつ大量生産にも適するという利点がある。
しかしながら、上記ロータにあっては、成型時にキャビティ内に充填される樹脂の射出圧力により、マグネット２１に径方向の膨張力が作用する。このため、特にマグネット２１として、粉末焼結等の粉末成形によって形成された靭性に劣るものを用いた場合には、当該マグネット２１に割れが生じ易く、よってマグネット２１の薄肉化が制限されるために、必然的にロータ自体の軽量化に限度が生じるという問題点があった。
【０００６】
そこで、このような不具合を解決するために、本出願人は、マグネットとロータサポートとを別々に成形した後に、それらをセレーション結合して構成したロータを提案した（特許文献１）。
このロータは、マグネットを焼結によって円環状に成形し、これとは別に、ロータサポートを樹脂材料によって射出成形し、そして、マグネットの内周面に形成した凹部および凸部と、ロータサポートの外周面に形成した凹部および凸部とをセレーション結合して一体化することにより、ロータを構成したものである。
【０００７】
ここで、マグネットの内面側の凹部と凸部は、それぞれマグネットの軸線方向に沿って延在し、かつ周方向において交互に並ぶように複数形成されている。同様に、ロータサポートの外周面側の凹部と凸部は、それぞれロータサポートの軸線方向に沿って延在し、かつ周方向において交互に並ぶように複数形成されている。
【０００８】
このようなロータによれば、マグネットが、ロータサポートの射出成形時における樹脂圧の影響を全く受けないため、マグネットの一層の薄肉化を図ることができるという利点がある。
【特許文献１】特開平９−２８９７４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載のロータにおけるマグネットによっても、内周面に形成する凹部によって薄くなる部分の強度を確保するために、ある程度の厚さが必要となり、その分マグネットの薄肉化が制限されることになる。また、マグネットとロータサポートとを強固に一体化させるためには、互いの凹凸部に間隙が生じないように、これらの結合部を高い精度で成形しなければならないという問題点もあった。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、円筒状のマグネットの内側にロータサポートを射出成形して一体化する生産性に優れた構成を採用した上、さらにマグネットの薄肉化を可能として、ロータひいてはモータの一層の軽量化を実現することができるモータ用ロータを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に記載のモータ用ロータは、円筒状のマグネットと、このマグネットの内側に射出成形されて一体化されたロータサポートとを有するモータ用ロータにおいて、上記マグネットの内周面に、径方向内方に膨出する膨出部を形成し、かつ上記ロータサポートに、上記マグネットの膨出部と一体的に嵌合する嵌合部を形成するとともに、当該ロータサポートと上記マグネットの上記内周面との間に、間隙部を形成してなることを特徴とするものである。
【００１２】
さらに、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のマグネットが、希土類マグネットであることを特徴とするものである。ここで、上記希土類マグネットの素材としては、ネオジウム・鉄・ボロン（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）、サマリウム・コバルト（Ｓｍ−Ｃｏ）などが好適である。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１または２に記載の発明によれば、ロータサポートにマグネットの膨出部と一体的に嵌合する嵌合部を形成するとともに、ロータサポートとマグネットの内周面との間に、間隙部を形成しているので、上記ロータサポートを射出成形するための金型のキャビティ内に、上記間隙部を形成するための壁部または中子が設けられることになる。この結果、上記キャビティ内に樹脂を充填する際の樹脂圧を上記壁部または中子が受けることになるために、当該樹脂圧が直接マグネットに作用することが無く、よってロータサポートの射出成型時におけるマグネットの割れの発生を、確実に防止することができる。
【００１４】
このため、マグネットの内側にロータサポートを射出成形する生産性に優れた構成を採用することができる上に、さらにロータサポートと嵌合するマグネットの膨出部のみを部分的に肉厚とすることにより、マグネットを全体的に従来よりも薄肉化にして、マグネットひいてはロータの軽量化を図ることができる。また、ロータの慣性力が小さくなって、応答性も向上させることができる。
【００１５】
また特に、請求項２に記載の発明のように、上記マグネットとして、より軽量な希土類マグネットを用いた場合には、一層の軽量化を達成することができて好適であるとともに、靭性が小さいにも拘わらずロータサポートの射出成型時における割れの発生考慮する必要がないために、高価な素材の使用量を低減化することができ、経済性にも優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明のモータ用ロータの一実施形態を示すもので、図中符号１０がロータである。
このロータ１０は、円筒状のマグネット１１と合成樹脂製のロータサポート１２とによって構成されたもので、マグネット１１としては、例えばサマリウム・コバルト等の粉末成形によって形成された希土類マグネットを好適に用いることができ、またロータサポート１２の成形用樹脂材料としては、例えばポリブチレンテレフタレートなどを用いることができる。
【００１７】
このロータ１０は、図中に２点鎖線で示すステッピングモータ内に、軸線Ｏを中心としてロータシャフト１３周りに回転自在に組み込まれている。なお、図中１は、櫛歯状の極歯１Ａが形成されたヨークであり、符号２は、コイル３が巻回されるボビンであり、これらによって上記ステッピングモータのステータ部が構成されている。また、符号４，５は、それぞれロータシャフト１３の軸受け部である。
【００１８】
ここで、円筒状のマグネット１１は粉末焼結によって成形されており、その外周面は、極歯１Ａに対応するように周方向において順次異極に着磁されている。また、マグネット１１の内周面において、軸線Ｏ方向における中間位置には、径方向の内方に膨出する断面凸形状の膨出部１１Ａが周方向に沿って環状に形成されている。この結果、マグネット１１は、膨出部１１Ａの部分においては肉厚となっているものの、その他の部分は薄肉とされている。
【００１９】
他方、ロータサポート１２は、合成樹脂材料によって射出成形されたもので、当該射出成形と同時にマグネット１１と一体的に結合されている。すなわち、ロータサポート１２の成形金型のキャビティ内に、マグネット１１をセットし、金型を閉じた後に、上記キャビティ内に樹脂材料を圧入することによって形成されている。そして、このロータサポート１２の外周面には、マグネット１１の内周面から径方向の内方に所定距離Ｇ１離間する間隙部１２Ａと、膨出部１１Ａと嵌合する断面凹形状の嵌合部１２Ｂが周方向に沿って環状に形成されている。
【００２０】
したがって、ロータサポート１２は、その射出成形と同時に、マグネット１１の膨出部１１Ａと凹凸嵌合して一体的に結合されることになる。さらに、嵌合部１２Ｂの外周面１２Ｃは、マグネット１１の内周面から径方向の内方に所定距離Ｇ２離間する間隙部１２Ａを介して形成されている。したがって、ロータサポート１２の径方向において互いに接するマグネット１１とロータサポート１２の面は、膨出部１１Ａの端面１１Ｂと嵌合部１２Ｂの底面１２Ｄのみとなる。
【００２１】
ロータシャフト１３は、ロータサポート１２の中心部に形成された軸孔１２Ｅを貫通し、その両端が軸受け４，５に回転自在に軸支される。このロータシャフト１３は、マグネット１１およびロータサポート１２と一体的にロータ１０を構成するものであってもよく、図２に示すように、マグネット１１とロータサポート１２とのみが一体に成形され、その軸孔１２Ｅに回転自在に挿入されて、ロータ１０を回転自在に軸支するものであってもよい。なお、この場合には、ロータサポート１２の一端面に、ロータピニオンが一体に成形される。
【００２２】
このように構成されたロータ１０は、ステッピングモータに組み込まれ、コイル３の通電によって励磁される極歯１Ａとマグネット１１との間の磁気作用によって、軸線Ｏを中心として回転して所期の機能を発揮する。この際、ロータシャフト１３が軸孔１２Ｅに固定的に取り付けられる場合には、ロータ１０の回転力がロータシャフト１３の端部から出力され、またロータシャフト１３に対してロータ１０が回転自在に軸支されている場合には、ロータ１０の回転力は、ロータ１０に一体的に取り付けられた歯車などを介して出力される。
【００２３】
以上の構成からなるロータ１０によれば、ロータサポート１２とマグネット１１の内周面との間に、間隙部１２Ａを形成しているので、ロータサポート１２を射出成形するための金型のキャビティ内に、これら間隙部１２Ａを形成するための壁部または中子が設けられることになる。この結果、キャビティ内に樹脂を充填する際の樹脂圧を上記壁部または中子が受けることになるために、当該樹脂圧が直接マグネット１１に作用することが無く、よってロータサポート１２の射出成型時におけるマグネット１１の割れの発生を、確実に防止することができる。
【００２４】
また特に、樹脂材料がマグネット１１を径方向の外方に直接的に加圧する位置がマグネット１１の膨出部１１Ａの端面１１Ｂに制限され、しかも、その膨出部１１Ａがマグネット１１の肉厚部分であるため、充分な一体化を図ることができると共に、膨出部１１Ａを除くマグネット１１の部分を肉薄にしてもマグネット１１が破損するおそれがない。
【００２５】
さらに、本実施形態においては、軸受け部４，５に対して樹脂製のロータサポート１２の端部を直接摺接させることにより、ロータ１０の軸線Ｏ方向における位置を簡易に規制することができる。この場合には、ロータサポート１２の端部との摩擦抵抗を小さく抑えるように、軸受け部４，５を樹脂材料によって簡易に成形することができる。ちなみに、ロータサポートを金属製とした場合には、軸受け部４，５との直接的な摺接によって異音や発熱が生じるおそれがあり、他方、軸受け部４，５を樹脂材料によって成形した場合には、それが金属製のロータサポートによって削られるおそれもある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態におけるロータの断面図である。
【図２】図１の変形例を示す縦断面図である。
【図３】従来のロータの断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０    ロータ
１１    マグネット
１１Ａ    膨出部
１２    ロータサポート
１２Ａ    間隙部
１２Ｂ    嵌合部
１３    ロータシャフト
Ｇ１，Ｇ２    間隔
【図１】
2005204376.tif 000003
【図２】
2005204376.tif 000004
【図３】
2005204376.tif 000005