JP2002136014A - 電動機の回転子及びその製造方法 - Google Patents
電動機の回転子及びその製造方法Info
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Abstract
共に、製造性を良くでき、又、マグネットの最終位置精
度も良くできて、更に廃棄の折りの分解もしやすくでき
るようにする。 【解決手段】 マグネット26をフレーム11の固定子
側に磁性樹脂の型成形によって形成すると共に、その型
成形によってマグネット26をフレーム11に一体化し
た。
Description
トを配設して成る電動機の回転子及びその製造方法に関
する。
して成る電動機の回転子として、図13に示すものが供
されている。このものは、フレーム1の内周部に、フェ
ライトの焼結マグネット2が磁極の数だけ配置され、そ
して、樹脂3がフレーム1の外周部から内周部にかけ注
入されて成形され、これによりフレーム1と焼結マグネ
ット2とが一体化されている。なお、このものは、回転
子が固定子の外側に位置して回転するアウターロータ形
電動機における、回転子の構造を示している。
合、樹脂3はフレーム1と焼結マグネット2とを一体化
するだけのものであり、モータの特性上に何ら有用なも
のではないにもかかわらず、それの体積が大きく、回転
子ひいては電動機の大形化、大重量化、高価格化を招来
していた。又、フレーム1の内周部に対する焼結マグネ
ット2の配置は、樹脂3の成形をする図示しない成形型
にフレーム1を配置した上で、焼結マグネット2を順次
配置することで行われるが、手間のかかるものであり、
製造性が悪かった。
の後に注入して成形される樹脂2によって決定されるも
のであり、その成形の結果如何で焼結マグネット2の最
終位置にばらつきを生じやすく、精度を欠いていた。加
えて、樹脂3がフレームの内外にわたって大きく成形さ
れているため、廃棄の折りの分解がしにくいという欠点
をも有していた。
であり、従ってその目的は、主として、全体の小形化、
軽量化、低価格化ができると共に、製造性を良くでき、
又、マグネットの最終位置精度も良くできて、更に廃棄
の折りの分解もしやすくできる電動機の回転子及びその
製造方法を提供するにある。
に、本発明の電動機の回転子は、フレームと、このフレ
ームの固定子側に磁性樹脂の型成形によって形成される
と共に、その型成形によってフレームと一体化されたマ
グネットとを具備することを特徴とする(請求項1の発
明)。
おける磁性樹脂によるマグネットの形成で、フレームと
マグネットとの一体化が同時にでき、従来の、フレーム
と焼結マグネットとを一体化しただけの別樹脂を要しな
い。又、フレームの固定子側にマグネット部品を逐一配
置する手間も必要なく、マグネットの最終位置が別樹脂
の成形の結果如何で左右されることもない上、フレーム
の内外にわたって大きく樹脂が存することもない。
部を有するものとし、マグネットをその段部までの磁性
樹脂の型成形によって形成すると良い(請求項2の発
明)。このものでは、マグネットのフレームに対する一
体化強度を大きく確保しつつ、該マグネットの軸方向長
さを必要以上に大きくすることが避けられる。
求項3の発明)。このものでは、磁極に大きな磁力を確
保することが可能である。更に、その場合、フレーム
は、マグネットの磁極間となる位置に、軸方向に長い
穴、又は軸方向に列する複数の穴を有すると良い(請求
項4の発明)。このものでは、マグネットを極異方化す
るときのフレームを通じての磁束の漏洩を穴によって少
なくできる。又、磁性樹脂がその穴に充填されて成形さ
れることにより、マグネットのフレームに対する一体化
強度を大きく確保することができる。
以上の長さ範囲で形成すると良い(請求項5の発明)。
このものでは、マグネットを極異方化するときのフレー
ムを通じての磁束の漏洩の減少、並びにマグネットのフ
レームに対する一体化強度の確保が一層確実にできる。
又、フレームのマグネットを一体化した部分の軸方向長
さは、マグネットの軸方向長さより短くすると良い(請
求項6の発明)。このものでも、マグネットを極異方化
するときのフレームを通じての磁束の漏洩の減少が一層
確実にでき、しかも、全体の軽量化、低価格化が一層確
実にできる。
みの20〔%〕以下とすると良い(請求項7の発明)。
このものでも、マグネットを極異方化するときのフレー
ムを通じての磁束の漏洩の減少が一層確実にでき、しか
も、全体の軽量化、低価格化が一層確実にできる。
へ中高状となるように形成すると良い(請求項8の発
明)。このものでは、マグネットの磁極部と固定子との
間の空隙の長さが、磁極部の中央部で最も小さく、両側
部で大きくなる。これにより、その空隙における磁気抵
抗も、磁極部の中央部で最も小さく、両側部で大きくな
り、その結果、その空隙における磁束密度が、波形で正
弦波に近づいて、空間高調波の少ないものとなるから、
トルクリップルが少なくなり、振動、騒音の発生が低減
される。
部には、マグネットの固定子と対向する磁極の数より多
くの磁極数の着磁をすると良い(請求項9の発明)。こ
のものでは、マグネットのフレームから露出した端部の
磁極による回転位置信号の検知が高精度にできるように
なる。
としては、カップ状を成すフレームに対し、ゲートをそ
のフレームの開口部側に設けて磁性樹脂の型注入を行う
と良い(請求項10の発明)。この方法では、磁性樹脂
が、プラスチックをバインダとして、それと磁性体粒子
とを混合したものである関係上、比較的成形に難がある
ものの、それの型注入がフレームに邪魔されることなく
容易にできて、成形が容易にできる。
て、ゲートをマグネットの磁極数と同数又はそれの約数
で等間隔に設けて磁性樹脂の型注入を行うのも良い(請
求項11の発明)。この方法では、磁性樹脂の型注入が
均一にできて、磁力分布を均一にできる。
電動機の回転子に適用して、その第1実施例につき、図
1ないし図7を参照して説明する。まず、図1には、フ
レーム11を示しており、このフレーム11は、磁性材
例えば鋼板をプレスすることによって偏平な有底円筒形
のカップ状に形成したもので、図中下側に開口部12を
有し、それとは反対側に底部13を有していて、この底
部13の中心部に軸支体取付穴14を形成している。
15には、軸方向の途中部、中でも底部13側に段部1
6を形成しており、この段部16とこれより開口部12
側の側壁15とにそれぞれ穴17,18を形成し、側壁
15の端縁部(開口部12の周縁部)には、外向きのフ
ランジ19を形成している。上記穴18は、図2に示す
ように、軸方向に長い長穴状に形成しており、径方向の
内外に貫通している。又、穴17は図示しないが例えば
放射状に、もしくは丸穴状に形成しており、軸方向の内
外に貫通している。
形をする成形型20を示しており、この成形型20は上
型21と下型22とから成るもので、そのうちの上型2
1にフレーム11を収納する収納キャビティ23を形成
し、下型22に、マグネットの形状を成した成形キャビ
ティ24と、これに外方より通じるゲート25とを形成
している。この場合、成形キャビティ24は、収納キャ
ビティ23に収納されるフレーム11の側壁15の内周
面と段部16の内面(図中下面)とに接するように形成
しており、ゲート25はフレーム11の開口部12側に
形成している。
合してセットし、次いで、上型21を下型22に合わせ
てフレーム11が収納キャビティ23内に収納されるよ
うにする。この後、湯状の磁性樹脂をゲート25から注
入して成形キャビティ24内及びフレーム11の穴1
7,18内に充填する。磁性樹脂は、プラスチックをバ
インダとして、それと磁性体粒子とを混合したものであ
り、その磁性体粒子には、この場合、NdFeB系や、
SmFeN系、あるいはSmCo系を採用している。し
かして、この注入し充填した磁性樹脂を固化させること
によって、フレーム11の段部16の内面及び側壁15
の内周面に達する成形キャビティ24から、更に穴1
7,18にかけた形状どおりの成形(射出成形)をして
いる。
により、フレーム11、特にこれの側壁15の内周部に
形成したマグネット26を示しており、このマグネット
26は、上記磁性樹脂の成形によって同時にフレーム1
1の段部16の内面、側壁15の内周面、及び穴17,
18の各内面に固着され、フレーム11と一体化されて
いる。なお、本実施例の回転子は、固定子(図示せず)
の外側に位置して回転するものであり、従って、マグネ
ット26を形成したフレーム11の側壁15の内周部は
固定子側である。
の間)、磁性樹脂には、図4に矢印Aで示すように、マ
グネット26の各磁極27間でのみ透磁することにより
磁性体粒子の配向を極異方にする磁場を印加し、もって
マグネット26を極異方化している。ここで、フレーム
11の穴18は、マグネット26の各磁極27間に位置
している。又、この穴18は、図1及び図2に示すよう
に、その長さL1 がマグネット26の軸方向長さL2 の
半分以上の長さ範囲にわたるようにしている(L1 /L
2 ≧1/2)。
体化した部分の軸方向長さL3 は、マグネット16の軸
方向長さL2 より短くしている(L3 <L2 )。加え
て、フレーム11の厚みt1 は、マグネット26の厚み
t2 の20〔%〕以下としている(t1 /t2 ≦20
〔%〕)。マグネット26は又、図4に示すように、各
磁極27部が固定子側へ両側部から中央部にかけて漸次
その厚みを増す中高状となるように形成しており、上記
フレーム11の厚みt1 と対比したマグネット26の厚
みt2 は、その中央部すなわち最大厚の部分の厚みであ
る。
り、このゲート25は、マグネット26の磁極27の数
と同数で等間隔に設けており、特には各磁極27間に設
けている。マグネット26の磁極27には成形後に必要
な着磁をしており、このマグネット26の前記フレーム
11から露出した端部、例えば端面(図1中下面)に
は、図5及び図6に示すように、マグネット26の固定
子と対向する磁極27の数より多く例えば2倍の数の磁
極28の着磁をしている。そして、前記軸支体取付穴1
4には、軸支体29を貫通させてその周囲部でねじ30
により取付けている。軸支体29は、図示しない軸(回
転軸)を貫通させて支持するものである。
26をフレーム11の固定子側に磁性樹脂の型成形によ
って形成すると共に、その型成形によってマグネット2
6をフレーム11と一体化しており、従来の、焼結マグ
ネット2とは別の、フレーム1と焼結マグネット2とを
一体化しただけの別樹脂3を必要としない。かくして、
全体の小形化、軽量化、低価格化ができる。
固定子側に従来の焼結マグネット2のようなマグネット
部品を逐一配置する手間も必要ないので、製造性を良く
することができる。加えて、マグネット26の最終位置
が別樹脂3の成形の結果如何で左右されるというような
こともないので、マグネット26の最終位置精度を良く
でき、モータの回転特性を良くすることができる。更
に、マグネット26はフレーム11の固定子側に形成さ
れ、フレーム11の内外にわたって大きく樹脂が存する
ようなこともないので、廃棄の折りの分解もしやすくす
ることができる。
ム11を軸方向の途中部に段部16を有するものとし、
マグネット26をその段部16までの磁性樹脂の型成形
によって形成している。これにより、マグネット26の
固定子側とは反対側の面をフレーム11に固着できるば
かりでなく、マグネット26のフレーム底部13側の面
をもフレーム11に固着できることになって、マグネッ
ト26のフレーム11に対する一体化強度を大きく確保
することができる。
底部13との接触を避け、更にその底部13との絶縁距
離を保つために該底部13から所定寸法離して設けられ
る。このため、その固定子と対応するマグネット26
も、フレーム11の底部13まで達する軸方向長さで設
けると、マグネット26の軸方向長さを必要以上に大き
くすることになる。その点、マグネット26をフレーム
11の段部16までの磁性樹脂の型成形によって形成し
た本構成のものの場合には、マグネット26の軸方向長
さを固定子と対応するものに留め得、必要以上に大きく
することを回避できる。これにより、全体の軽量化、低
価格化が一層できる。
り、これによって、磁極27に大きな磁力を確保するこ
とができる。又、その場合、フレーム11には、マグネ
ット26の磁極27間となる位置に、軸方向に長い穴1
8を形成している。これにより、マグネット26を上述
の極異方化するときのフレーム11を通じての磁束の漏
洩が、図2に矢印A´で示すように、穴18の上方部と
下方部のそれぞれ狭い部分を通るだけの僅かなものとな
り、残りは穴18によって阻止される。よって、マグネ
ット26の極異方化がより確実にできる。又、この場
合、磁性樹脂は穴18に充填されても成形されるもの
で、これにより、マグネット26をフレーム11に確実
に回り止めできるなど、マグネット26のフレーム11
に対する一体化強度を更に大きく確保することができ
る。
7をも形成しており、磁性樹脂はその穴17にも充填さ
れても成形されるので、マグネット26のフレーム11
に対する一体化強度を一層大きく確保することができ
る。
方向長さL2 の半分以上の長さ範囲で形成している。こ
れにより、上述の、マグネット26を極異方化するとき
のフレーム11を通じる磁束の漏洩の阻止がより幅広く
できるので、その磁束の漏洩の減少が一層確実にでき
て、マグネット26の極異方化がより確実にでき、並び
にマグネット26のフレーム11に対する一体化強度の
確保も一層確実にできる。
化した部分の軸方向長さL3 は、マグネット26の軸方
向長さL2 より短くしている。これにより、上述の、マ
グネット26を極異方化するときのフレーム11を通じ
る磁束の漏洩通路を幅狭にできるので、その磁束の漏洩
の減少が一層確実にできて、マグネット26の極異方化
がより確実にでき、しかも、全体の軽量化、低価格化が
一層確実にできる。又、この場合、フレーム11からは
マグネット11の端部が露出し、この露出したマグネッ
ト11の端部により、回転位置信号の検知が精度良くで
きるようにもなる。
ネット26の厚みt2 の20〔%〕以下としている。こ
れにより、上述の、マグネット26を極異方化するとき
のフレーム11を通じる磁束の漏洩通路を薄くできるの
で、その磁束の漏洩の減少が一層確実にできて、マグネ
ット26の極異方化がより確実にできる。これについ
て、図7は、マグネット26の厚みt2 に対するフレー
ム11の厚みt1 の比率(t1 /t2 単位〔%〕)
と、マグネット26を極異方化するときのフレーム11
を通じて漏洩する磁束の量との関係を示しており、マグ
ネット26の厚みt2 に対するフレーム11の厚みt1
の比率を20〔%〕以下とすることによって、マグネッ
ト26を極異方化するときのフレーム11を通じて漏洩
する磁束の量を許容限界値以下に留め得ることを表して
いる。しかも、この場合、フレーム11の厚みt1 を、
マグネット26の厚みt2 の20〔%〕以下としたこと
によって、全体の軽量化、低価格化が一層確実にでき
る。
固定子側へ中高状となるように形成している。これによ
り、マグネット26の磁極27部と固定子との間の空隙
の長さが、磁極27部の中央部で最も小さく、両側部で
大きくなる。これにより、その空隙における磁気抵抗
も、磁極27部の中央部で最も小さく、両側部で大きく
なり、その結果、その空隙における磁束密度が、波形で
正弦波に近づいて、空間高調波の少ないものとなるか
ら、トルクリップルが少なくなり、振動、騒音の発生を
低減することができる。
出した端部には、マグネット26の固定子と対向する磁
極27の数より多くの数の磁極28の着磁をしている。
これにより、マグネット26のフレーム11から露出し
た端部の磁極28による回転位置信号の検知がより高精
度にできるようになる。なお、この磁極28の着磁は、
マグネット26のフレーム11から露出した端部の、固
定子側とは反対側の面である外周面に施すようにしても
良い。
方法として、カップ状を成すフレーム11に対し、ゲー
ト25をそのフレーム11の開口部12側に設けて磁性
樹脂の型注入を行っている。これにより、磁性樹脂が、
プラスチックをバインダとして、それと磁性体粒子とを
混合したものである関係上、比較的成形に難があるもの
の、それの型注入がフレーム11に邪魔されることなく
容易にできて、成形が容易にできる。
て、ゲート25をマグネット26の磁極数と同数で等間
隔に設けて磁性樹脂の型注入を行っている。これによ
り、磁性樹脂の型注入が均一にできて、磁力分布を均一
にすることができる。なお、ゲート25は、マグネット
26の磁極27の数の約数で等間隔に設けても良い。こ
の場合も、ゲート25はそれぞれ磁極27間に設けるの
が、磁力分布を均一にする上で好ましい。
の第2ないし第6実施例を示すもので、それぞれ、第1
実施例と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略
し、異なる部分についてのみ述べる。
いては、フレーム11に、前述の穴18に代わって穴3
1を形成している。この穴31は、フレーム11の側壁
15に、軸方向の両側(a,b図中上下)でつなぎ残
し、周方向の両側(a,c図中左右)で断って起こすこ
とにより形成したもので、穴18と違いフレーム11の
内外に貫通はしないが、マグネット26を極異方化する
ときのフレーム11を通じての磁束の漏洩を減少させ、
そして、マグネット26のフレーム11に対する一体化
強度を一層確実に確保することについて、穴18と同様
の作用効果を奏する。
いては、フレーム11に、前述の穴18に代わって穴3
2を形成している。この穴32は、フレーム11の側壁
15に、周方向の一方側(a,c図中左側)でつなぎ残
し、周方向の他方側(a,c図中右側)と軸方向の両側
(a,b図中上下)とで断って起こすことにより形成し
たもので、これも、穴18と違いフレーム11の内外に
貫通はしないが、マグネット26を極異方化するときの
フレーム11を通じての磁束の漏洩を減少させ、そし
て、マグネット26のフレーム11に対する一体化強度
を一層確実に確保することについて、穴18と同様の作
用効果を奏する。
おいては、フレーム11に、前述の穴18に代わって穴
33を形成している。この穴33は、フレーム11の側
壁15に、軸方向の一方側(a,b図中上側)でつなぎ
残し、軸方向の他方側(a,b図中下側)と周方向の両
側(a,c図中左右)とで断って起こすことにより形成
したもので、これも、穴18と違いフレーム11の内外
に貫通はしないが、マグネット26を極異方化するとき
のフレーム11を通じての磁束の漏洩を減少させ、そし
て、マグネット26のフレーム11に対する一体化強度
を一層確実に確保することについて、穴18と同様の作
用効果を奏する。
おいては、フレーム11に、前述の穴18に代わって、
複数の穴34を軸方向に列させて形成している。このよ
うにしても、マグネット26を極異方化するときのフレ
ーム11を通じての磁束の漏洩を減少させ、そして、マ
グネット26のフレーム11に対する一体化強度を一層
確実に確保することについて、穴18と同様の作用効果
を奏する。
おいては、マグネット26の形成をする磁性樹脂を、張
出部35,36で示すように、フレーム11の穴17,
18からその各外側に出させて、更に穴17,18より
大きく成形している。これにより、マグネット26をフ
レーム11に確実に抜け止めできるなど、マグネット2
6のフレーム11に対する一体化強度の確保が更に一層
確実にできる。
た実施例にのみ限定されるものではなく、特に回転子全
体としては、固定子の外側に位置して回転するものに限
られず、固定子の内側に位置して回転するもの(インナ
ーロータ)であっても良いなど、要旨を逸脱しない範囲
内で適宜変更して実施し得る。
下記の効果を奏する。請求項1の電動機の回転子によれ
ば、全体の小形化、軽量化、低価格化ができると共に、
製造性を良くでき、又、マグネットの最終位置精度も良
くできて、更に廃棄の折りの分解までしやすくできる。
請求項2の電動機の回転子によれば、マグネットのフレ
ームに対する一体化強度を大きく確保しつつ、該マグネ
ットの軸方向長さを必要以上に大きくすることがなく
て、全体の軽量化、低価格化が一層できる。
ネットの磁極に大きな磁力を確保することができる。請
求項4の電動機の回転子によれば、マグネットの極異方
化がより確実にできると共に、マグネットのフレームに
対する一体化強度を大きく確保することができる。請求
項5の電動機の回転子によっても、マグネットの極異方
化がより確実にできると共に、マグネットのフレームに
対する一体化強度を大きく確保することができる。
ネットの極異方化がより確実にできると共に、全体の軽
量化、低価格化が一層確実にできる。請求項7の電動機
の回転子によっても、マグネットの極異方化がより確実
にできると共に、全体の軽量化、低価格化が一層確実に
できる。請求項8の電動機の回転子によれば、振動、騒
音の発生を低減することができる。
位置信号の検知がより高精度にできる。請求項10の電
動機の回転子の製造方法によれば、マグネットを形成す
る磁性樹脂の型注入がフレームに邪魔されることなく容
易にできて、成形が容易にできる。請求項11の電動機
の回転子の製造方法によれば、マグネットを形成する磁
性樹脂の型注入が均一にできて、磁力分布を均一にする
ことができる。
面図
断面図
(a)と、そのY−Y線に沿う断面図(b)、及びZ−
Z線に沿う断面図(c)
(b)、(c)相当図
(b)、(c)相当図
穴、20は成形型、25はゲート、26はマグネット、
27,28は磁極、31〜34は穴、L1 は穴の軸方向
長さ、L2 はマグネットの軸方向長さ、L3 はフレーム
のマグネットを一体化した部分の軸方向長さ、t1 はフ
レームの厚み、t2 はマグネットの厚みを示す。
Claims (11)
- 【請求項1】 フレームと、 このフレームの固定子側に磁性樹脂の型成形によって形
成されると共に、その型成形によってフレームと一体化
されたマグネットとを具備することを特徴とする電動機
の回転子。 - 【請求項2】 フレームが軸方向の途中部に段部を有
し、マグネットをその段部までの磁性樹脂の型成形によ
って形成したことを特徴とする請求項1記載の電動機の
回転子。 - 【請求項3】 マグネットを極異方化したことを特徴と
する請求項1記載の電動機の回転子。 - 【請求項4】 フレームが、マグネットの磁極間となる
位置に、軸方向に長い穴、又は軸方向に列する複数の穴
を有することを特徴とする請求項1記載の電動機の回転
子。 - 【請求項5】 穴を、マグネットの軸方向長さの半分以
上の長さ範囲で形成したことを特徴とする請求項4記載
の電動機の回転子。 - 【請求項6】 フレームのマグネットを一体化した部分
の軸方向長さを、マグネットの軸方向長さより短くした
ことを特徴とする請求項1記載の電動機の回転子。 - 【請求項7】 フレームの厚みを、マグネットの厚みの
20〔%〕以下としたことを特徴とする請求項1記載の
電動機の回転子。 - 【請求項8】 マグネットを、各磁極部が固定子側へ中
高状となるように形成したことを特徴とする請求項1記
載の電動機の回転子。 - 【請求項9】 マグネットのフレームから露出した端部
に、マグネットの固定子と対向する磁極の数より多くの
磁極数の着磁をしたことを特徴とする請求項1記載の電
動機の回転子。 - 【請求項10】 フレームがカップ状を成し、ゲートを
そのフレームの開口部側に設けて磁性樹脂の型注入を行
ったことを特徴とする請求項1記載の電動機の回転子の
製造方法。 - 【請求項11】 ゲートをマグネットの磁極数と同数又
はそれの約数で等間隔に設けて磁性樹脂の型注入を行っ
たことを特徴とする請求項1記載の電動機の回転子の製
造方法。
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