JP2001037107A

JP2001037107A - モータ用ヨーク

Info

Publication number: JP2001037107A
Application number: JP20905199A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Shimoda; 康生下田
Original assignee: Hitachi Ferrite Electronics Ltd
Current assignee: Hitachi Ferrite Electronics Ltd
Priority date: 1999-07-23
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【目的】モータのロータ側マグネットとステータ側ヨ
ーク間距離を縮小し、かつ、ステータの磁束を増加させ
てモータ特性を向上させる。【構成】モータのロータと対であるステータ１５に使
用するヨーク１１は、粒径の異なる２種類の軟磁性粉末
の混合物の成形品で構成され、ヨーク１１は扁平リング
１２とコイル１４の装着部である磁芯部１３と一体とさ
せられたものであって、ロータのマグネットに対し、ヨ
ーク１１の先端である磁芯部１３が近接対向して薄型モ
ータを構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＯＡ機器、ＡＶ機
器等に内蔵されるドライブ装置を構成する扁平型直流モ
ータのヨークに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＯＡ機器を含む情報通信関連製品は、そ
のスタイルを軽薄短小に進化し続けている。ＯＡ機器に
内蔵あるいは外付される各種ドライブ装置は、特に薄型
化が望まれ、ドライブ装置用モータとして扁平型直流モ
ータが使用されている。該モータは、ブラシレス構造が
一般的で、多極着磁されたロータ側のマグネットと、磁
束を発生させるコイルを巻設してなるステータより構成
されている。

【０００３】図６は従来のブラシレスモータの略断面図
を示したもので、このモータは、アルミ等の非磁性金属
材からなる円盤状ベース５３に円筒状スリーブ部５４が
嵌合固定され、該円筒状スリーブ部５４の内側にはベア
リング５５が固定されている。該円盤状ベース５３上に
珪素鋼板等の軟磁性からなる扁平リング状ヨーク５１が
配設する。更に、複数個の空芯コイル５２が絶縁板５６
を挟んで円盤状ベース５３上に固定配置される。以上、
ステータ５７は上記のパーツで構成されている。

【０００４】上記ステータ５７に対向するロータ６５
は、円盤状の非磁性金属からなるホルダ６３と、その一
面に固着された平板リング状のマグネット６１と、ホル
ダ６３に嵌合固定で一体化されたモータ軸６４から構成
されている。マグネット６１は、Ｎ極、Ｓ極が交互に位
置するように着磁した多極マグネットである。そして、
ホルダ６２に一体化したモータ軸６４は、ステータのベ
アリング５５に嵌合して回転自在に支持される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記で説明した従来の
扁平型直流モータは、ステータ構造に問題があった。
空心コイル５２の高さ分だけ扁平リング状ヨーク５１と
平板リング状マグネット６１の対向距離が長く、モータ
の薄型化を阻害した。空心コイル５２により発生する
磁束が小さく、モータ特性が充分得られないため、空心
コイル５２のコイル巻数の増、扁平リング状ヨーク５５
のボリュームアップが必要となり、前記と同じくモー
タの薄型化を困難とするものであった。

【０００６】本発明は、上記の問題を鑑み、ヨークとマ
グネットの対向距離を小さくし、コイルによって発生す
る磁束を増加させるヨーク構造とし、かつ、該ヨークと
して粒径が異なる２種類の軟磁性粉末の混合物からなる
成形品を用いて、モータ特性の向上を図ったモータ用ヨ
ーク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、扁平リング状
の軟磁性材からなるモータ用ヨークにおいて、扁平リン
グ状ヨークの平坦面状に、巻回コイルを取付ける複数の
突起状磁芯部を有し、該突起状磁芯部と扁平リング状ヨ
ークは粒径の異なる２種類の軟磁性粉末の混合物からな
る成形品で一体に構成されているモータ用ヨークであ
る。

【０００８】また本発明は、扁平リング状の軟磁性材か
らモータ用ヨークにおいて、扁平リング状ヨークの平坦
面状に、巻回コイルを取付ける複数の突起状磁芯部を有
し、扁平リング状ヨークは軟磁性金属板、突起状磁芯部
は粒径の異なる２種類の軟磁性粉末の混合物からなる成
形品で構成されるモータ用ヨークである。

【０００９】また本発明記載の粒径の異なる複数の軟磁
性粉末の混合物からなる成形品は、射出成形による成形
品であるモータ用ヨークである。

【００１０】また本発明は、粒径の異なる２種類の軟磁
性粉末Ａ、Ｂと有機物又は無機物よりなる結合剤を混合
して、所定の形状型内に注入し成形するものであって、
粉末Ａの粒度分布の最頻値が粉末Ｂのそれの５倍以上で
あり、かつ、粉末Ａと粉末Ｂの配合比として、粉末Ａと
粉末Ｂの体積の和全体に対する粉末Ｂの体積百分率が１
５％以上６０％以下とするモータ用ヨークである。

【００１１】また本発明は、結合剤の熱可塑性樹脂を加
熱すること、結合剤が有機物を溶媒で希釈したものであ
って該溶媒を蒸発させること、結合剤が低分子有機物を
含有しており該低分子有機物を重合させることにより所
定形状に成形するモータ用ヨークである。

【００１２】

【発明の実施の形態】図を用いて本発明の実施の形態を
説明する。図１は本発明に係るモータ用ヨークの外形
図、図２は本発明のモータ用ヨークにコイルを配置した
部分断面図と外形図である。本発明のモータ用ヨーク
は、従来の問題点であるステータのヨークとロータのマ
グネット間距離の縮減、及び、コイルによって発生する
磁束の増加を図るため、図１のヨーク形状とした。

【００１３】扁平リング１２と該扁平リング１２の平坦
面上に突起した磁芯部１３でステータのヨーク１１を構
成する。前記磁芯部１３は図２に示すように扁平リング
１２と一であって、磁束を発生させるコイル１４の磁芯
でもある。すなわち、本発明はコイルを有芯（磁芯部１
３）としたこと、磁芯部１３と扁平リング１２が一体で
あるためにコイルによって発生する磁束を増加させるこ
とができる。

【００１４】また、コイル１４に対向するロータのマグ
ネットに対して、磁芯部１３が近接対向することがで
き、マグネットに対する磁束の影響を向上させることが
でき、しかも、ヨーク１１が磁芯部１３を具備したこと
で、ステータのヨーク１１とロータのマグネット間距離
を小さくでき、従来のモータに比べて薄型にすることが
できる。

【００１５】尚、軟磁性金属粉末の成形品で図１のヨー
ク形状を作製する場合、プレス成形圧が非常に高く、任
意の形状を得ることは容易でなかった。そこで、本発明
のモータ用ヨークは、磁性粉末に液体などの結合剤を加
えていったんスラリー化し、常圧下でのポッティングあ
るいはインジェクション成形等の低圧下で所定形状の型
に注形した後、硬化させれば複雑な形状とすることがで
き、扁平リング１２と磁芯部１３を一体化したモータ用
ヨークを容易に作製でき、図１に示したヨーク形状より
複雑なものであっても作製可能である。

【００１６】また前記製法において、磁性材料として単
に１種類の粉体を用いたのでは、得られる形状全体積に
占める磁性材料体積の比率（以下、占積率と呼ぶ）は低
い値となり、その結果、透磁率、飽和磁束密度などの磁
気特性も低いものであった。本発明では粒径の大幅に異
なる２種類の粉体を混合することにより最終的に選られ
るヨーク１１の占積率を大幅に改善でき、透磁率、飽和
磁束密度が向上し、コイル１３により発生する磁束が大
きく、モータ特性を改善することができる。

【００１７】

【実施例】以下に本発明のモータ用ヨークを形成する２
種類の軟磁性粉末の混合物からなる成形品の実施例を記
述する。

【００１８】（第１実施例）本発明に係る第１実施例を
以下に述べる。この例では粉体ＡとしてＦｅ−Ｓｉ−Ａ
ｌ合金組成の水アトマイズ粗粒粉末を乾式ボールミルで
粉砕した粉（以下粉体Ａ１）と、粉体ＢとしてＦｅ−Ｓ
ｉ−Ａｌ合金組成の水アトマイズ微細粉末（以下粉体Ｂ
１）を用いた。粉体Ａ１は粉砕後９５０℃の水素中で焼
鈍しており、前記Ａ１の粒度分布を図３に示す。この粒
度分布はレーザー散乱法により測定したもので、この粉
体Ａ１の粒度の最頻値は４４〜６２μｍのランクにあ
り、この中央値５３μｍが粉体Ａ１の最頻値となる。
（以下、この方法により各粉体の粒度最頻値を算出し
た）。粉体Ｂ１は水アトマイズ後乾燥したものをそのま
ま用いており、その粒度分布を図４に示す。最頻値は
５．５〜７．８μｍのランクにあり、中央値６．７μｍ
がＢ１の最頻値となる。粉体Ａ１とＢ１の最頻値の比率
は７．９である。結合剤としてはフィラーを混入してい
ない二液性エポキシ樹脂（ソマール（株）製エピフォー
ム、主剤Ｒ−２１００、硬化剤ＨＤ−２５−１）を用い
た。

【００１９】乳鉢中に粉体Ａ１及びＢ１を所定量入れて
攪拌したものに、予め混合しておいた前記エポキシ樹脂
を少量ずつ添加しては攪拌することを繰返し、混合物が
スラリー状となり流動を開始するまでエポキシ樹脂を添
加しその添加重量を記録した。このスラリーを５分間真
空脱泡したのち外径２６ｍｍφのトロイダル形状のプラ
スチックケースに注入し１２０℃×３時間で加熱硬化さ
せた。ケースの内容積寸法は外径２４ｍｍφ、内径１
３．５ｍｍφ、高さ６．６ｍｍである。注入したスラリ
ー重量とケース内容積からスラリー密度を計算し、更に
粉体重量と樹脂添加量から磁芯形状における粉体材料の
占積率を計算した。

【００２０】上記で得られた磁芯に巻線を施し、ＬＣＲ
メーターにより１００ｋＨｚにおける実効透磁率μｅを
測定した。また、Ｂ−Ｈアナライザーにより１００ｋＨ
ｚ、５０ｍＴにおける単位体積磁芯損失Ｐｃｖを測定し
た。また各磁性材料個別の飽和磁束密度に体積百分率を
掛けた総和を合成飽和磁束密度とし、これに占積率を掛
けたものを、得られた磁芯の合成飽和磁束密度Ｂｓとみ
なし、この値もあわせて示す。

【００２１】粉体Ａ１とＢ１の配合比を変化させたとき
の占積率、電気的特性の一覧を表１に示す。粉体Ｂ１の
配合比が４５ｖｏｌ％のとき占積率、μｅは最大値とな
り、コア損失を最小とすることができ、粉体Ａ１、Ｂ１
それぞれの単一組成からなる場合に比べ大幅に特性改善
がなされている。

【００２２】

【表１】

【００２３】（第２実施例）粉体Ａとして４．５％Ｓｉ
残Ｆｅ組成の水アトマイズままの粉末を用い、これを粉
体Ａ２とし、該粉体の粒度最頻値は３７．５μｍであ
る。粉体Ｂとしては前述のＢ１を用いた。Ａ２とＢ１の
最頻値比率は５．６である。結合剤として水溶性アクリ
ル系バインダー（中央理化工業製、ＳＡ−２００）を水
に溶解して固形分５％水溶液としたものを用いた。

【００２４】実験の手順は第１実施例と同様である。ス
ラリーを注入したケースを９５℃×３時間乾燥硬化させ
た。第２実施例の評価結果を表２に示す。従来例とし
て、成形圧２０ｔｏｎ／ｃｍ^２で成形し７００℃で焼鈍
したＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金圧粉磁芯の特性値もあわせて
示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】本発明に係る上記第２実施例に対する更な
る比較例を以下に述べる。粉体Ａとしては第２実施例の
粉体Ａ２をフルイで分級し（＃２００〜３２５メッシュ
通過分）、微細粉のみ選別して用いた。粒度最頻値は２
６．５μｍである（粉体Ａ３とする）。粉体Ｂとしては
前述のＢ１を用いた。Ａ３とＢ１の最頻値比率は４．０
である。結合剤及び実験の手順は第２実施例と同様であ
る。評価結果を表３に示す。粉体Ａ（Ａ３）、Ｂ（Ｂ
１）の粒度最頻値の比率が５未満であると占積率の改善
効果は小さくなり、最適な磁気特性が得られなかった。

【００２７】

【表３】

【００２８】（第３実施例）粉体Ａとしては、第１実施
例に記載したＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金組成の水アトマイズ
粗粒粉末を粉砕して得た粉体Ａ１を、更にフルイ分級し
＃２００〜３２５メッシュを通過した粉末を用いた（粉
体Ａ４とする）。粒度最頻値は６０．５μｍである。粉
体Ｂとしては前述のＢ１を用いる。Ａ４とＢ１の最頻値
比率は９．０である。結合剤としては無溶剤ワニス（ス
チレン重合不飽和ポリエステル系）を使用した。

【００２９】実験の手順は第１実施例と同様である。ス
ラリーを注入したケースを１１０℃×２時間で硬化させ
た。評価結果を表４に示す。粉体Ｂ配合比４０ｖｏｌ％
付近では、本発明による磁芯の単位体積磁芯損失が、Ｆ
ｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金圧粉磁芯より優れた値を示した。

【００３０】

【表４】

【００３１】（第４実施例）粉体Ａとして、第２実施例
に記載した粉体Ａ２を用いた。粒度最頻値は３７．５μ
ｍである。粉体ＢとしてＭｎ−Ｚｎフェライト焼結体を
ボールミルで微粉砕したものを使用する（粉体Ｂ２）。
この粉体の粒度最頻値は２．５μｍである。Ａ２とＢ２
の最頻値比率は１５．０である。結合剤としてはアクリ
ル系バインダー５％水溶液を使用した。

【００３２】実験の手順は上記と同様である。スラリー
を注入したケースを９５℃×２時間で硬化させた。評価
結果を表５に示す。

【００３３】

【表５】

【００３４】また本発明のモータ用ヨークは前述した２
種類の軟磁性合金粉末を混合した成形品と他の軟磁性合
金を組み合わせた複合材ヨークとして用いることができ
る。図５に複合材からなるモータ用ヨークを示す。ヨー
ク１１は、珪素鋼板を打抜いた平板リング１６とコイル
の装着部である磁芯部１７からなり、磁芯部１７は平板
リング１６にポッティング、インサート成形などにより
平板リング１６と一体化したものである。尚、磁芯部１
７は、平板リング１６に予め施された孔１９に磁芯部１
７の一部を突出させて、該孔１９より大きく構成した磁
芯部１７の固定部１８により、磁芯部１７を平板リング
１６に固定した。

【００３５】また、平板リング１６と磁芯部１７を一体
とさせる方法は、上記に限るものではなく、磁芯部１７
のみをポッティング、射出形成等により成形品とした
後、平板リング１６に接着剤等により固定して一体化し
てもよい。この方法は、平板リング１６を大変薄くする
場合、成形品で構成したヨークでは、強度が弱く、変形
しやすいため、磁性材からなる金属板を用いて、前記問
題を解決することができる。

【００３６】尚、コイル１４の絶縁は、コイル１４側あ
るいはヨーク１１側に絶縁層を設けてやればよい。更
に、ヨーク１１の磁芯部１４が突起しない平坦面に、印
刷、フレキシブル基板などで配線パターンを設けておく
ことで、組立性を向上させることができる。

【００３７】

【発明の効果】本発明は上記に説明したように扁平型直
流モータにおいて、ヨークを粒径の異なる２種類の軟磁
性粉末の成形品で構成することによって、ヨークにコイ
ル磁芯部を具備する一体構造を得ることができ、占積率
が高く優れた磁気特性になり、コイルによって発生する
磁束が著しく向上し、かつ、マグネットとヨーク間距離
を大幅に縮小してモータ特性の向上を図れ、薄型、小型
の高性能モータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るモータ用ヨークの形態を示す外形
図

【図２】本発明に係るモータ用ヨーク部分断面図及びコ
イル装着図

【図３】本発明の軟磁性粉末成形品の第１実施例に用い
た粉末Ａの粒径分布図

【図４】本発明の軟磁性粉末成形品の第１実施例に用い
た粉末Ｂの粒径分布図

【図５】本発明に係る複合材からなるモータ用ヨークの
部分断面図及びコイル装着図

【図６】従来例の扁平型直流モータ断面図

【符号の説明】

１１ヨーク１２扁平リング状ヨーク１３磁芯部１４コイル１５ロータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】扁平リング状の軟磁性材からなるモータ
用ヨークにおいて、扁平リング状ヨークの平坦面上に、
巻回コイルを取付ける複数の突起状磁芯部を有し、該突
起状磁芯部と扁平リング状ヨークは粒径の異なる２種類
の軟磁性粉末の混合物からなる成形品で一体に構成され
ていることを特徴とするモータ用ヨーク。
【請求項２】扁平リング状の軟磁性材からなるモータ
用ヨークにおいて、扁平リング状ヨークの平坦面上に、
巻回コイルを取付ける複数の突起状磁芯部を有し、扁平
リング状ヨークは軟磁性金属板、突起状磁芯部は粒径の
異なる２種類の軟磁性粉末の混合物からなる成形品で構
成されていることを特徴とするモータ用ヨーク。
【請求項３】粒径の異なる複数の軟磁性粉末の混合物
からなる成形品は、射出成形による成形品であることを
特徴とする請求項１、２記載のモータ用ヨーク。
【請求項４】粒径の異なる２種類の軟磁性粉末Ａ、Ｂ
と有機物又は無機物よりなる結合剤を混合して、所定の
形状型内に注入し成形するものであって、粉末Ａの粒度
分布の最頻値が粉末Ｂのそれの５倍以上であり、かつ、
粉末Ａと粉末Ｂの配合比として、粉末Ａと粉末Ｂの体積
の和全体に対する粉末Ｂの体積百分率が１５％以上６０
％以下であることを特徴とする請求項１〜請求項３記載
のモータ用ヨーク。
【請求項５】結合剤が熱可塑性樹脂であって、加熱す
ることにより粉末を結合し所定の形状に成形することを
特徴とする請求項１〜請求項４記載のいずれかに記載の
モータ用ヨーク。
【請求項６】結合剤が有機物を溶媒で希釈したもので
あって、溶媒を蒸発させることによって所定の形状に成
形することを特徴とする請求項１〜請求項４記載のいず
れかに記載のモータ用ヨーク。
【請求項７】結合剤が低分子有機物を含有しており、
該低分子有機物を重合させることにより粉末を結合し所
定の形状に成形することを特徴とする請求項１〜請求項
４記載のいずれかに記載のモータ用ヨーク。