JP2005204376A

JP2005204376A - Rotor for motor

Info

Publication number: JP2005204376A
Application number: JP2004006526A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Watanabe; 一博渡辺; Kenichi Jumonji; 賢一十文字
Original assignee: Nidec Sankyo CMI Corp
Current assignee: Nidec Material Corp
Priority date: 2004-01-14
Filing date: 2004-01-14
Publication date: 2005-07-28

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotor for a motor employing such an arrangement excellent in productivity as a rotor support is injection-molded to the inside of a cylindrical magnet, and capable of thinning a magnet thereby achieving further reduction in the weight of the rotor and the motor. SOLUTION: The rotor for the motor comprises a cylindrical magnet 11, and a rotor support 12 injection-molded to the inside of the magnet 11 and integrated. A part 11A swelling radially inwardly is formed on the inner circumferential surface of the magnet 11, a part 12B fitted integrally to the swelling part 11A of the magnet 11 is formed on the rotor support 12, and a gap 12A is formed between the rotor support 12 and the inner circumferential surface of the magnet 11. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

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。 The present invention relates to a motor rotor incorporated in a relatively small motor such as a stepping motor.

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。 Generally, a rotor that is rotatably incorporated in a coil of a small motor becomes extremely heavy if it is entirely made of magnets. As a result, it is inferior in economic efficiency, and the inertial force becomes too large. This also hinders responsiveness.

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。 For this reason, in general, in order to solve these problems, a small stepping motor integrally includes a substantially cylindrical magnet 21 and a resin-made rotor support 22 that is lighter than the magnet 21 as shown in FIG. The outer peripheral surface of the magnet 21 is sequentially magnetized with different polarities in the circumferential direction so as to correspond to the pole teeth (not shown) of the stator portion in the stepping motor.

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。 By the way, in order to manufacture such a rotor, generally, a substantially cylindrical magnet 21 previously formed by powder sintering or the like is set in a cavity formed in an injection mold of the rotor support 22, and then A method is adopted in which the mold is closed and a synthetic resin material is press-fitted into the cavity and cured to integrate them. Reference numeral 2A in the figure denotes a shaft hole through which a shaft of a stepping motor (not shown) is inserted.

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。 According to the rotor having such a configuration, there is an advantage that the proportion of the magnet 21 having a relatively large specific gravity is reduced, the weight can be reduced, and it is suitable for mass production.
However, in the rotor, a radial expansion force acts on the magnet 21 due to the injection pressure of the resin filled in the cavity during molding. For this reason, in particular, when a magnet 21 that is inferior in toughness formed by powder molding such as powder sintering is used, the magnet 21 is likely to be cracked, and thus the thinning of the magnet 21 is limited. In addition, there is a problem in that there is a limit to the weight reduction of the rotor itself.

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。 Therefore, in order to solve such problems, the present applicant has proposed a rotor that is formed by separately forming a magnet and a rotor support and then serration-combining them (Patent Document 1).
In this rotor, the magnet is formed into an annular shape by sintering, and separately from this, the rotor support is injection-molded with a resin material, and the concave and convex portions formed on the inner peripheral surface of the magnet, and the outer periphery of the rotor support The rotor is configured by integrating the concave and convex portions formed on the surface by serration coupling.

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。 Here, a plurality of concave portions and convex portions on the inner surface side of the magnet are formed so as to extend along the axial direction of the magnet and to be alternately arranged in the circumferential direction. Similarly, a plurality of concave portions and convex portions on the outer peripheral surface side of the rotor support are formed so as to extend along the axial direction of the rotor support and to be alternately arranged in the circumferential direction.

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。
特開平９−２８９７４８号公報 According to such a rotor, since the magnet is not affected by the resin pressure at the time of injection molding of the rotor support, there is an advantage that the magnet can be further thinned.
JP-A-9-289748

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。 However, even with the magnet in the rotor described in Patent Document 1, a certain amount of thickness is required to secure the strength of the portion that is thinned by the concave portion formed on the inner peripheral surface, and the thickness of the magnet is limited accordingly. Will be. In addition, in order to firmly integrate the magnet and the rotor support, there is a problem in that these coupling portions must be formed with high accuracy so that no gap is generated between the uneven portions.

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。 The present invention has been made in view of such circumstances, and adopts a configuration excellent in productivity in which a rotor support is integrated by injection molding inside a cylindrical magnet, and further enables a thinner magnet. It is an object of the present invention to provide a rotor for a motor that can realize further reduction in weight of the rotor and thus the motor.

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。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a motor rotor having a cylindrical magnet and a rotor support that is integrated by injection molding inside the magnet. Forming a bulging portion that bulges inward in the radial direction, and forming a fitting portion that fits integrally with the bulging portion of the magnet on the rotor support, and the rotor support and the magnet A gap portion is formed between the inner peripheral surface and the inner peripheral surface.

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。 Furthermore, the invention described in claim 2 is characterized in that the magnet described in claim 1 is a rare earth magnet. Here, as the material for the rare earth magnet, neodymium / iron / boron (Nd—Fe—B), samarium / cobalt (Sm—Co), or the like is suitable.

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。 According to the first or second aspect of the invention, the rotor support is formed with the fitting portion that is integrally fitted with the bulge portion of the magnet, and the gap is formed between the rotor support and the inner peripheral surface of the magnet. Since the portion is formed, a wall portion or a core for forming the gap portion is provided in the cavity of the mold for injection molding the rotor support. As a result, since the wall or core receives the resin pressure when filling the cavity with the resin, the resin pressure does not directly act on the magnet. The occurrence of cracks in the magnet can be reliably prevented.

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。 For this reason, it is possible to adopt a highly productive configuration in which the rotor support is injection-molded inside the magnet, and in addition, only the bulging part of the magnet that fits into the rotor support is partially thickened. Thus, the magnet can be made thinner overall than before, and the magnet and thus the rotor can be reduced in weight. Further, the inertial force of the rotor is reduced, and the response can be improved.

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。 In particular, as in the invention described in claim 2, when a lighter rare earth magnet is used as the magnet, it is possible to achieve further weight reduction and toughness is small. Nevertheless, since it is not necessary to consider the occurrence of cracks during the injection molding of the rotor support, the amount of expensive materials used can be reduced, and the economy is excellent.

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。 FIG. 1 shows an embodiment of a rotor for a motor according to the present invention, and reference numeral 10 in the drawing denotes a rotor.
The rotor 10 is composed of a cylindrical magnet 11 and a synthetic resin rotor support 12. As the magnet 11, for example, a rare earth magnet formed by powder molding such as samarium / cobalt is preferably used. In addition, as the resin material for molding the rotor support 12, for example, polybutylene terephthalate can be used.

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。 The rotor 10 is incorporated in a stepping motor indicated by a two-dot chain line in the drawing so as to be rotatable around the rotor shaft 13 about the axis O. In the figure, reference numeral 1 denotes a yoke on which comb-shaped pole teeth 1A are formed. Reference numeral 2 denotes a bobbin around which a coil 3 is wound, and these constitute a stator portion of the stepping motor. . Reference numerals 4 and 5 denote bearing portions of the rotor shaft 13.

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。 Here, the cylindrical magnet 11 is formed by powder sintering, and the outer peripheral surface thereof is sequentially magnetized with different polarities in the circumferential direction so as to correspond to the pole teeth 1A. In addition, on the inner circumferential surface of the magnet 11, a bulging portion 11A having a convex cross section that bulges inward in the radial direction is formed in an annular shape along the circumferential direction at an intermediate position in the axis O direction. As a result, the magnet 11 is thick at the bulging portion 11A, but the other portions are thin.

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。 On the other hand, the rotor support 12 is injection-molded with a synthetic resin material, and is integrally coupled to the magnet 11 simultaneously with the injection molding. That is, the magnet 11 is set in the cavity of the molding die of the rotor support 12, and after closing the die, the resin material is press-fitted into the cavity. Further, on the outer peripheral surface of the rotor support 12, a gap portion 12A spaced apart from the inner peripheral surface of the magnet 11 in the radial direction by a predetermined distance G1 and a fitting portion having a concave cross section that fits the bulging portion 11A 12B is formed in an annular shape along the circumferential direction.

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。 Therefore, at the same time as the injection molding, the rotor support 12 is integrally coupled to the bulging portion 11A of the magnet 11 by being unevenly fitted. Further, the outer peripheral surface 12C of the fitting portion 12B is formed via a gap portion 12A that is spaced from the inner peripheral surface of the magnet 11 inward in the radial direction by a predetermined distance G2. Therefore, the surfaces of the magnet 11 and the rotor support 12 that are in contact with each other in the radial direction of the rotor support 12 are only the end surface 11B of the bulging portion 11A and the bottom surface 12D of the fitting portion 12B.

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。 The rotor shaft 13 passes through a shaft hole 12 E formed in the center portion of the rotor support 12, and both ends thereof are rotatably supported by the bearings 4 and 5. The rotor shaft 13 may constitute the rotor 10 integrally with the magnet 11 and the rotor support 12, and only the magnet 11 and the rotor support 12 are integrally formed as shown in FIG. The rotor 10 may be rotatably inserted into the shaft hole 12E so as to pivotally support the rotor 10. In this case, a rotor pinion is integrally formed on one end surface of the rotor support 12.

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。 The rotor 10 configured as described above is incorporated in a stepping motor, and rotates about the axis O by a magnetic action between the pole teeth 1A excited by energization of the coil 3 and the magnet 11, and has an intended function. Demonstrate. At this time, when the rotor shaft 13 is fixedly attached to the shaft hole 12 E, the rotational force of the rotor 10 is output from the end of the rotor shaft 13, and the rotor 10 is freely rotatable relative to the rotor shaft 13. When supported, the rotational force of the rotor 10 is output via a gear or the like attached to the rotor 10 integrally.

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。 According to the rotor 10 having the above configuration, the gap portion 12A is formed between the rotor support 12 and the inner peripheral surface of the magnet 11, so that the inside of the mold cavity for injection molding the rotor support 12 In addition, a wall or a core for forming these gaps 12A is provided. As a result, since the wall portion or the core receives the resin pressure when the resin is filled in the cavity, the resin pressure does not directly act on the magnet 11, and thus the injection molding of the rotor support 12 is performed. The occurrence of cracks in the magnet 11 at the time can be reliably prevented.

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。 In particular, the position where the resin material directly presses the magnet 11 radially outward is limited to the end surface 11B of the bulging portion 11A of the magnet 11, and the bulging portion 11A is a thick portion of the magnet 11. Therefore, sufficient integration can be achieved, and even if the portion of the magnet 11 excluding the bulging portion 11A is thinned, there is no possibility that the magnet 11 is damaged.

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。 Furthermore, in this embodiment, the position of the rotor 10 in the direction of the axis O can be easily regulated by directly contacting the end portions of the resin rotor support 12 with the bearing portions 4 and 5. In this case, the bearing portions 4 and 5 can be easily formed of a resin material so as to keep the frictional resistance with the end portion of the rotor support 12 small. By the way, when the rotor support is made of metal, there is a possibility that abnormal noise or heat generation may occur due to direct sliding contact with the bearing portions 4 and 5, while the bearing portions 4 and 5 are molded of a resin material. In some cases, it may be scraped off by a metal rotor support.

本発明の一実施形態におけるロータの断面図である。It is sectional drawing of the rotor in one Embodiment of this invention. 図１の変形例を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the modification of FIG. 従来のロータの断面図である。It is sectional drawing of the conventional rotor.

Explanation of symbols

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 10 rotor 11 magnet 11A bulging portion 12 rotor support 12A gap portion 12B fitting portion 13 rotor shaft G1, G2 interval

Claims

In a rotor for a motor having a cylindrical magnet and a rotor support that is integrated by injection molding inside the magnet,
Forming a bulging portion bulging radially inward on the inner peripheral surface of the magnet, and forming a fitting portion integrally fitting with the bulging portion of the magnet on the rotor support; A rotor for motor, wherein a gap is formed between the rotor support and the inner peripheral surface of the magnet.

The motor rotor according to claim 1, wherein the magnet is a rare earth magnet.