JP2004208353A - ロータ構体 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な作業によって組立が行われコスト低減を図る。
【解決手段】回転軸１２と、円周方向にＳ極とＮ極とが交互に着磁されるとともに回転軸１２と一体化される円筒状のロータマグネット１３と、金属板により円盤状に形成されるとともに中央部に軸孔１９が形成されたブッシュ部材１４とを備える。ブッシュ部材１４がロータマグネット１３の内径よりもやや大径とされた円周上に位置する複数の頂点部１４ａ〜１４ｆを有する多角形状に形成されるとともに中央部に軸孔２１が形成され、軸孔１９に回転軸１２を圧入固定しかつ各頂点部１４ａ〜１４ｆがロータマグネット１３の内周に喰い込んで回転軸１２とロータマグネット１３とを一体化する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転軸と円筒状のロータマグネットとをブッシュ部材によって一体化してなるロータ構体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石型（ＰＭ型：permanent magnet type）ステッピングモータは、回転軸と円周方向にＳ極とＮ極とが交互に着磁されたロータマグネットとを一体化してロータ構体を構成している。ロータ構体は、回転軸がケースに設けた軸受部材に回転自在に支持されるとともに、ロータマグネットの外周部に同一円周上に配列される多数個のポールを一体に切り起こし形成するとともにコイルを組み合わせたステータ部材が配置されている。ロータ構体は、コイルに駆動電流が供給されると、選択的に励磁されたポールの磁界とロータマグネットの磁界との相互作用により回転駆動される。
【０００３】
ロータ構体は、例えばステンレス製の回転軸に対してロータマグネットをアウトサート成形することによって一体化するが、この場合マグネット樹脂の喰い付きを良好にするために回転軸にＤカット加工が施される。かかるロータ構体は、回転軸の部品コストが高くなるとともに、ロータマグネットの厚みも大きくなって歪み等による部品精度が悪くまた重量も大きくなって駆動特性が悪いといった問題があった。
【０００４】
また、ロータ構体は、例えばアルミ丸棒や真鍮丸棒に所定の加工を施して筒状のブッシュ部材を形成し、このブッシュ部材の中心孔に回転軸を圧入するとともに外周部に筒状のロータマグネットを接着剤によって接合して一体化する（例えば、特許文献１参照。）。かかるロータ構体は、外周切削加工や中心孔の中ぐり加工を施してブッシュ部材が製作されるために部品コストが高くなるといった問題があった。
【０００５】
ロータ構体は、上述した問題を解決するために、例えばプレス加工によって円盤状に形成した一対のホルダ部材を備え、これらホルダ部材の中心部に形成した圧入孔に回転軸を圧入固定するとともに外周部にロータマグネットを接着して一体化したものが提供されている。（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
実開平６−７４０８３号公報
【０００７】
【特許文献１】
特開平９−２１５２３４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したホルダ部材を備えたロータ構体は、ホルダ部材がプレス加工によって形成されるために比較的廉価であり、また圧入孔部位にバーリング加工を施すことによって回転軸を充分な圧入代を以って圧入固定することが可能である。しかしながら、かかるロータ構体も、回転軸に対して一対のホルダ部材を軸方向に対して所定の間隔に保持して圧入する作業が面倒であった。また、ロータ構体は、回転軸とホルダ部材との圧入強度のバラツキが多く、信頼性が低下するといった問題があった。
【０００９】
また、ロータ構体は、ホルダ部材の外周部とロータマグネットの内周部との間に全周に亘って適正量の接着剤を充填することから、その管理が面倒であった。ロータ構体は、一方のホルダ部材側に接着剤を充填した後に反転操作して他方のホルダ部材側に接着剤を充填することから、作業が面倒であるばかりでなく接着剤の硬化時間も必要であった。
【００１０】
したがって、本発明は、部品コストの低減と組立作業の簡易化を図るロータ構体を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成する本発明にかかるロータ構体は、ケースに設けた軸受部材に回転自在に支持される回転軸と、円周方向にＳ極とＮ極とが交互に着磁されるとともに回転軸と一体化される円筒状のロータマグネットと、回転軸とロータマグネットとを一体化するブッシュ部材とから構成される。ロータ構体は、ブッシュ部材が、金属板によってロータマグネットの内径よりもやや大径とされた円周上に位置する複数の頂点を有する多角形状に形成されるとともに中央部に軸孔が形成されてなる。
【００１２】
以上の部材を備えるロータ構体は、ブッシュ部材に対してその軸孔に回転軸を圧入固定することによってブッシュ部材と回転軸とが一体化され、各頂点部がロータマグネットの内周部に喰い込むようにはめ合わされることによって、回転軸とロータマグネットとがブッシュ部材を介して一体化される。ロータ構体によれば、Ｄカット加工等を不要とした回転軸やプレス加工によって形成されるブッシュ部材を用いることで部品コストが低減される。ロータ構体によれば、はめ合わせの簡易な操作によってロータマグネットとブッシュ部材との一体化が図られ、作業の効率化が図られる。したがって、ロータ構体によれば、大幅なコスト低減を図ったモータを得ることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として図１に示したモータ１は、いわゆるＰＭ形（permanent magnet type）ステッピングモータであり、第１のステータ部材２と、第２のステータ部材３と、これら第１のステータ部材２と第２のステータ部材３とを収納する有底円筒形のケース本体４及び蓋体５とを備える。モータ１は、ケース本体４に組み付けられた第１の軸受部材６と、蓋体５に組み付けられた第２の軸受部材７と、ケース本体４の外周部に形成された切欠き部に組み付けられた端子部材８と、第１の軸受部材６と第２の軸受部材７とによって回転自在に支持されたロータ構体９とを備える。
【００１４】
第１のステータ部材２は、例えば鉄板等にプレス加工を施して形成され、詳細を省略するが中心部位に開口部が形成されたヨークと、このヨークの開口部に折曲形成された多数個のポールとからなる。第１のステータ部材２は、各ポールが互いに所定の間隔を以って同一円周上に配置されている。第１のステータ部材２は、ヨークの外周部を接合等されるとともに底面部上に保持されてケース本体４の内部に組み付けられる。
【００１５】
第１のステータ部材２には、ヨーク群の外周部に第１のコイル１０が組み合わされる。第１のコイル１０は、詳細を省略するがそれぞれリード線を介して端子板部材８と電気的に接続されており、図示しない制御回路部から駆動電流が供給されることによって各ポールを選択的に磁化する。
【００１６】
第２のステータ部材３も、例えば鉄板等にプレス加工を施して形成され、詳細を省略するが中心部位に開口部が形成されたヨークと、このヨークの開口部に折曲形成された多数個のポールとからなる。第２のステータ部材３も、各ポールが互いに所定の間隔を以って同一円周上に配置されている。
【００１７】
第２のステータ部材３は、第１のステータ部材２上に重ね合わせるとともに、ヨークの外周部を接合等されてケース本体４の内部に組み付けられる。第２のステータ部材３には、ヨーク群の外周部に第２のコイル１１が組み合わされる。第２のコイル１１は、詳細を省略するがそれぞれリード線を介して端子板部材８と電気的に接続されており、図示しない制御回路部から駆動電流が供給されることによって各ポールを選択的に磁化する。
【００１８】
第１のステータ部材２と第２のステータ部材３とは、組み合わせた状態においてそれぞれのポールが高さ方向に離間するとともに同一円周上に交互に並んで配置される。第１のステータ部材２と第２のステータ部材３とは、第１のコイル１０と第２のコイル１１とに対して通電制御が行われることで、それぞれのポールの磁化状態が選択的に制御される。
【００１９】
ケース本体４は、例えば金属板に深絞り加工を施したり合成樹脂材によって略カップ状に形成されており、図示しないが外周部に形成した取付ブラケット片や底面部に形成した取付孔により取付基板に取り付けられる。ケース本体４には、例えば金属板によって形成した蓋体５が開口部を閉塞するようにしてかしめ付けられる。ケース本体４には、底面部の中央部に位置して軸孔が形成され、この軸孔に第１の軸受部材６が組み付けられている。蓋体５にも、中央部に位置して軸孔が形成され、この軸孔に第２の軸受部材７が組み付けられている。
【００２０】
第１の軸受部材６は、例えば耐摩耗性に優れた合成樹脂材によってケース本体４の軸孔よりも大径の大径部とほぼ同径の小径部とが一体に成形されてなる。第１の軸受部材６は、ケース本体４の内側から小径部位を軸孔に圧入することによって大径部が底面に突き当たって抜止めされて組み付けられる。
【００２１】
第２の軸受部材７も、例えば耐摩耗性に優れた合成樹脂材によって、蓋体５の軸孔よりも大径の大径部とほぼ同径の小径部とが一体に成形されてなる。第２の軸受部材７は、蓋体５の外側から小径部位を軸孔に圧入することによって大径部が表面に突き当たって抜止めされて組み付けられる。
【００２２】
第１の軸受部材６と第２の軸受部材７とは、ケース本体４に蓋体５が組み付けられた状態において、それぞれの軸孔が同一軸線上に位置される。第１の軸受部材６と第２の軸受部材７とは、後述するようにロータ構体９の回転軸１２を回転自在に支持する。
【００２３】
ロータ構体９は、第１のステータ部材２と第２のステータ部材３のそれぞれのポールによって構成される内部空間内に、第１の軸受部材６と第２の軸受部材７とによって回転自在に支持されて組み合わされている。ロータ構体９は、図２及び図３に示すように、回転軸１２と、ロータマグネット１３と、これら回転軸１２とロータマグネット１３とを一体化する第１のブッシュ部材１４及び第２のブッシュ部材１５とからなる。
【００２４】
ロータ構体９は、回転軸１２の下端部が第１の軸受部材６に抜け止めされた状態で回転自在に支持されるとともに、上端部が第２の軸受部材７に回転自在に支持されかつこれを貫通して蓋体５から突出されて支持されている。ロータ構体９は、第２の軸受部材７から突出された回転軸１２の先端部に出力歯車１６が固定されている。
【００２５】
ロータマグネット１３は、例えばフェライトマグネットや各種の樹脂マグネット材が用いられ、第１のステータ部材２と第２のステータ部材３の各ポール群によって構成される断面円形の空間部の内径よりもやや小径でかつその高さよりもやや短軸の円筒形に成形されている。ロータマグネット１３には、両開口部１３ａ、１３ｂの内周部に段差１７、１８が全周に亘ってそれぞれ形成されている。
【００２６】
ロータマグネット１３は、各ポールと近接する外周部に、円周方向に対して所定幅でＳ極とＮ極とが交互に多極着磁されている。ロータマグネット１３は、後述する組立状態において、第１のコイル１０と第２のコイル１１への通電によって選択的に磁化される第１のステータ部材２と第２のステータ部材３のそれぞれのポールに発生する磁界との相互作用により回転駆動される。
【００２７】
第１のブッシュ部材１４及び第２のブッシャ部材１５は、例えば鉄板やアルミニウム板等の金属薄板によって互いに同一形状を以って形成されている。第１のブッシュ部材１４及び第２のブッシャ部材１５は、図４に示すように、各頂点部１４ａ〜１４ｆ、１５ａ〜１５ｆを有する正六角形の板状部材からなる。第１のブッシュ部材１４及び第２のブッシャ部材１５は、各頂点部１４ａ〜１４ｆ、１５ａ〜１５ｆがそれぞれロータマグネット１３の外形よりも小径でありかつ段差１７、１８の内周部の内径ｒよりもやや大径である内径Ｒを有する円周Ｐ上に位置するようにして形成されている。
【００２８】
第１のブッシュ部材１４及び第２のブッシャ部材１５には、中心部にそれぞれバーリング加工が施こされることによって、やや長軸とされた軸受筒部１９、２０が一体に形成されている。第１のブッシュ部材１４及び第２のブッシャ部材１５は、それぞれの軸受筒部１９、２０に設けられた軸孔２１、２２がその内径を回転軸１２の外径よりもやや小径とされることによって、この回転軸１２が圧入固定される。第１のブッシュ部材１４及び第２のブッシャ部材１５には、熱膨張の吸収孔２３、２４が適宜形成されている。
【００２９】
ロータ構体９には、回転軸１２の先端部側に第１のワッシャ部材２５と、スプリングワッシャ部材２６と、第２のワッシャ部材２７とがこの順で軸装される。ロータ構体９は、後述するようにモータ１を組み立てた状態において第１の軸受部材６と第１のブッシュ部材１４とに対してスプリングワッシャ部材２６の弾性力が作用されるようにする。ロータ構体９には、回転軸１２の他端側に第３のワッシャ部材２８が軸装される。第３のワッシャ部材２８は、例えば耐摩耗性に優れた合成樹脂材によって形成され、モータ１を組み立てた状態において第２のブッシュ部材１５と第２の軸受部材７との間に介在する。ロータ構体９は、上述した各ワッシャ部材２５〜２８によって回転軸１２の軸方向の移動が規制されて、第１の軸受部材６と第２の軸受部材７とにより回転自在に支持される。
【００３０】
上述したロータ構体９は、回転軸１２の先端部側が第１のブッシュ部材１４の軸受筒部１９に形成した軸孔２１に圧入されることによって、回転軸１２と第１のブッシュ部材１４とが一体化される。ロータ構体９は、第１のブッシュ部材１４に軸受筒部１９を形成したことによって、回転軸１２が充分な圧入代を確保されて強固に一体化される。なお、第１のブッシュ部材１４は、軸受筒部１９が突出された側の主面を内方にして回転軸１２が一体化される。
【００３１】
ロータ構体９は、ロータマグネット１３の一方の開口部１３ａに上述した回転軸１２と第１のブッシュ部材１４との組立体が一体化される。ロータ構体９は、第１のブッシュ部材１４をロータマグネット１３の開口部１３ａにはめ合わすことにより、各頂点部１４ａ〜１４ｆが内周部に喰い込むことにより圧入状態とされてこれら第１のブッシュ部材１４とロータマグネット１３とが一体化される。ロータ構体９は、第１のブッシュ部材１４の各頂点部１４ａ〜１４ｆが段差１７で保持されてロータマグネット１３と一体化される。
【００３２】
ロータ構体９は、上述したようにロータマグネット１３に対してその一方の開口部１３ａ側に回転軸１２と第１のブッシュ部材１４との組立体を一体化した状態で、他方の開口部１３ｂ側に第２のブッシュ部材１５がはめ合わされて一体化される。第２のブッシュ部材１５は、軸受筒部２０が突出された側の主面を内方にして回転軸１２が軸孔２２に圧入され、各頂点部１５ａ〜１５ｆが開口部１３ｂの内周部に喰い込むことにより圧入状態とされてロータマグネット１３と一体化される。第２のブッシュ部材１５は、第２のブッシュ部材１５の各頂点部１５ａ〜１５ｆがが段差１８で保持されてロータマグネット１３と一体化される。
【００３３】
ロータ構体９は、円筒形のロータマグネット１３が軸方向の両端部を第１のブッシュ部材１４と第２のブッシュ部材１５を介して回転軸１２と一体化される。したがって、ロータ構体９は、回転駆動される際に、ロータマグネット１３に横ブレや振動等が生じることなく安定した状態で回転動作が行われるようになる。
【００３４】
以上のように構成されたロータ構体９は、第１のステータ部材２や第２のステータ部材３或いは第１のコイル１０や第２のコイル１１が組み付けられるとともに、第１の軸受部材６が組み付けられたケース本体４に対して組み付けられる。
【００３５】
ロータ構体９は、ケース本体４の上方から回転軸１２の先端部を第１の軸受部材６の軸孔に嵌合して組付が行われる。ロータ構体９は、ケース本体４の上方から組み合わされる蓋体５に組み付けられた第２の軸受部材７の軸孔に回転軸１２が貫通される。ロータ構体９は、ケース本体４に蓋体５が組み付けられた状態で、第１の軸受部材６と第２の軸受部材７とによって回転自在に支持されてモータ１を構成する。
【００３６】
モータ１においては、端子板部材８を介して第１のコイル１０及び第２のコイル１１とに図示しない制御回路部から駆動電流が供給されると、これら第１のコイル１０及び第２のコイル１１により相対する第１のステータ部材２の各ポール及び第２のステータ部材３の各ポールとが選択的に磁化される。モータ１においては、第１のステータ部材２の各ポール及び第２のステータ部材３の各ポールに発生する磁界とロータマグネット１３の各磁極から発生する磁界との相互作用によってロータ構体９が回転駆動される。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明にかかるロータ構体によれば、廉価に形成される回転軸やブッシュ部材が用いられ、ブッシュ部材に対して回転軸を圧入して一体化するとともにブッシュ部材をロータマグネットの内周部にはめ合わせて一体化したことから、部品コストの低減が図られ、また組立作業の効率化も図られることによって大幅なコスト低減を図った信頼性の高いモータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態として示すモータの一部切欠き正面図である。
【図２】同モータに備えられるロータ構体の縦断面図である。
【図３】ロータ構体の平面図である。
【図４】ブッシュ部材の斜視図である。
【符号の説明】
１ モータ
２ 第１のステータ部材
３ 第２のステータ部材
４ ケース本体
５ 蓋体
６ 第１の軸受部材
７ 第２の軸受部材
９ ロータ構体
１０ 第１のコイル
１１ 第２のコイル
１２ 回転軸
１３ ロータマグネット
１４ 第１のブッシュ部材
１４ａ〜１４ｆ 頂点部
１５ 第２のブッシュ部材
１５ａ〜１５ｆ 頂点部
１７ 段差
１８ 段差
１９ 軸受筒部
２０ 軸受筒部
２１ 軸孔
２１ 軸孔

Claims (2)

1. ケースに設けた軸受部材に回転自在に支持される回転軸と、円周方向にＳ極とＮ極とが交互に着磁されるとともに前記回転軸と一体化される円筒状のロータマグネットと、前記回転軸と前記ロータマグネットとを一体化するブッシュ部材とから構成され、
   前記ブッシュ部材が、金属板によって前記ロータマグネットの内径よりもやや大径とされた円周上に位置する複数の頂点を有する多角形状に形成されるとともに中央部に軸孔が形成され、
   前記軸孔に前記回転軸を圧入固定するとともに前記各頂点部が前記ロータマグネットの内周部に喰い込むようにはめ合わされることによって、前記回転軸と前記ロータマグネットとを一体化することを特徴とするロータ構体。
2. 少なくとも一対の前記ブッシュ部材が備えられ、前記ロータマグネットの両端開口部の近傍においてそれぞれ内周部にはめ合わされることを特徴とする請求項１に記載のロータ構体。

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