JP2015186320A - ステップモータのロータ構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、輪状のロータヨークの内側の中空部内に、回転軸を一体に有するロータ接続部を樹脂成型することにより、ステンレスの回転軸をなくすことである。【解決手段】本発明によるステップモータのロータ構造及びその製造方法は、ロータヨーク(4,5)からなるロータ体(10)は金型(30)に設置され、前記ロータ体(10)の内側に設けられる回転軸(1)及び前記回転軸(1)と前記ロータ体(10)との間に設けられるロータ接続部(20)は、アウトサート成形による樹脂成型で形成され、前記回転軸(1)とロータ接続部(20)は樹脂一体成型である構成と方法である。【選択図】図１

Description

本発明は、ステップモータのロータ構造及びその製造方法に関し、特に、輪状のロータヨークの内側の中空部内に、回転軸を一体に有するロータ接続部をアウトサート成型によって樹脂で一体成型することにより、部品点数が少なく、かつ、工数及び部材購入コストを低減できるようにするための新規な改良に関する。

従来、用いられていたこの種のステップモータのロータ構造としては、図示していないが、例えば、特許文献１に示されるように、回転軸に非磁性体のブッシュを圧入し、このブッシュの外周にマグネットと一対のロータコアを設ける構造、あるいは、図示していないが、回転軸に嵌入された非磁性材からなる円板の外周に、マグネットを挟持した一対の積層珪素鋼板リングを嵌合させたロータ構造が提案されているが、実際には、図２及び図３で示される構成が採用されていた。

一般に、ハイブリッド型ステップモータとしては、内部に磁石と歯車構造となるロータ、ロータ周辺に巻線部を含むステータにて構成され、磁石を含むロータ構造のため、軸材料は非磁性体であることが条件となるため。通常はステンレスが使用され、ステンレス軸の周辺にギア構造のコアを上下に挟んでリング形状のマグネットが配置されている。コアをステータと組合せてモータを形成する場合、軸上にベアリングを前後各１個の１組として用意し、ベアリングへの与圧が正しく引加される構造をとる。
ベアリングの与圧は蓋側のベアリングハウスに固定されるベアリング外輪側と、軸側に固定される内輪側を固定しあい、かつバネ定数を持つスプリングワッシャ―によって圧が発生できるように構造を設計されている。与圧を加える構造の都合上、軸上にはＥリング止め用溝を加工し、コアとベアリング間にはベアリング内輪に接触するスペーサを用意するというように部品数および加工追加が各所にて発生することとなる。

前述のような背景があるため、例えば、図２及び図３で示される構成が採用されていた。
まず、図２に示されるロータ構造の場合、ステンレスからなると共にナーリング加工された回転軸１の外周に、輪状円板からなるマグネット３を挟持した状態の一対のロータヨーク４,５を挿入嵌合させて一体状に組立てていた。

前述の図２のロータ構造においては、前記回転軸１と各ロータヨーク４,５間、及び、各ロータヨーク４,５とマグネット３間には、何れも、嫌気性の接着剤などを用いて、互いに一体状に固定する必要である。

また、図３で示される他の従来構成においては、回転軸１の外周に図１と同様のマグネット３を挟持した一対のロータヨーク４,５が取り付けられていると共に、前記回転軸１上の前記ロータヨーク４の近傍位置には段部１Ａが形成され、この段部１ＡにはＥリングからなる第１ベアリング受け７を介して設けられた第１ベアリング８によって回転軸１の一端１Ｂが回転自在に軸受されている。
尚、前記第１ベアリング受け７は前記第１ベアリング８の内輪８ａのみに係合している。

前記回転軸１の他端１Ｃは、第２ベアリング９によって回転自在に軸支されており、この第２ベアリング９と前記ロータヨーク５との間には、波型ワッシャ又はＣリング等のスペーサからなる第２ベアリング受け１０が介装されている。
従って、前記各ベアリング８,９の各内輪８ａ，９ａには常時一定の与圧がかかり、各ベアリング８,９の軸方向のガタが除去されるように構成されている。

特開２０００−２３４４４号公報 特開２００９−１７１８０８号公報

従来のステップモータのロータ構造は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の各ロータ構造においては、ロータ構造を構成するために必要とする部材としては、コア材とマグネット及びステンレスが必要であり、ステンレスによる回転軸の外周には、ナーリング加工、ベアリング固定のための段加工、及び、Ｅリングやワッシャ等の固定用の溝などを予め加工しておく必要があり、材料費だけでなく、加工費もコスト上の大きい負担であった。

従って、例えば、ステップモータのコストを分解すると、その多くがロータユニット及びステータユニットに占められているが、特に、ロータユニットはその構造上、コア材とマグネットとステンレス軸を嵌合や接着等によって組み立てる必要があり、より一層、効果的なコストダウンが求められてきた。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、中空状のロータヨークの内側の中空部内に、回転軸を一体に有するロータ接続部をアウトサート成型によって一体成型することにより、部品点数が少なく、かつ、工数及び部材購入コストを低減できるようにしたステップモータのロータ構造及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明によるステップモータのロータ構造は、マグネットを間に挟持して軸方向に沿って配設された一対の輪状のロータヨークを有するロータ体に対して、回転軸を設けるようにしたステップモータのロータ構造において、前記ロータ体は金型に設置され、前記ロータ体の内側に設けられる前記回転軸及び前記回転軸と前記ロータ体との間に設けられるロータ接続部は、アウトサート成形による樹脂成型で形成され、前記回転軸とロータ接続部は樹脂一体成型で構成されている構成であり、また、前記回転軸の両端には、段部からなるベアリング受け面が前記回転軸に一体成型されている構成であり、また、本発明によるステップモータのロータ構造の製造方法は、マグネットを間に挟持して軸方向に沿って配設された一対の輪状のロータヨークを有するロータ体に対して、回転軸を設けるようにしたステップモータのロータ構造の製造方法において、前記ロータ体は金型に設置され、前記ロータ体の内側に設けられる前記回転軸及び前記回転軸と前記ロータ体との間に設けられるロータ接続部は、アウトサート成形による樹脂成型で形成され、前記回転軸とロータ接続部は樹脂一体成型で構成されている方法であり、また、前記回転軸の両端には、段部からなるベアリング受け面が前記回転軸に一体成型されている方法である。

本発明によるステップモータのロータ構造及びその製造方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、マグネットを間に挟持して軸方向に沿って配設された一対の輪状のロータヨークを有するロータ体に対して、回転軸を設けるようにしたステップモータのロータ構造及びその製造方法において、前記ロータ体は金型に設置され、前記ロータ体の内側に設けられる前記回転軸及び前記回転軸と前記ロータ体との間に設けられるロータ接続部は、アウトサート成形による樹脂成型で形成され、前記回転軸とロータ接続部は樹脂一体成型で構成されていることにより、中空軸ステップに代表される構造を利用し、コアである各ロータヨークはほとんど外周のみを残して内部を中空とし、大径リングマグネットを採用することで必要最小限の磁石とコアのみを使うことが可能となる。
また、ステンレス軸は樹脂成型によって代用されるため不要となり、軸上に加工していた複数の構造（ベアリング受け面の段付加工、Ｅリング用の溝など）についても、樹脂成型によって一括生成できることとなるため、構成部品の点数が少なくなることと、一括で必要構造が生成されることから、工数及び部材購入費用が低減され、全体のコストダウンが可能となり、モータ自体のコストダウンができる。
また、前記回転軸の両端には、段部からなるベアリング受け面が前記回転軸に一体成型されていることにより、従来のステンレスの回転軸の外周に形成されていた段部加工を施す必要がなく、回転軸を加工するためのコストを大幅に低減させることができる。

本発明によるステップモータのロータ構造及びその製造方法を示す断面構成図である。 従来のロータ構造を示す断面図である。 従来の他のロータ構造を示す半断面図である。

本発明によるステップモータのロータ構造及びその製造方法は、輪状のロータヨークの内側の中空部内に、回転軸を一体に有するロータ接続部をアウトサート成型によって樹脂で一体成型することにより、部品点数が少なく、かつ、工数及び部材購入コストを低減できることである。

以下、図面と共に本発明によるステップモータのロータ構造及びその製造方法の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分については、同一符号を用いて説明する。
図１において、符号１０で示されるものは、輪状のロータ体であり、このロータ体１０は、輪状のマグネット３を一対の輪状のロータヨーク４,５で挟持して構成されており、前記各ロータヨーク４,５の外周には、ステップモータとして用いるための歯６が形成されている。

前記ロータ体１０を形成するための前記各ロータヨーク４,５及びマグネット３の半径方向の厚さｔ，ｔ_１は、ステップモータの磁気回路構成上必須となる最小の値に形成されている。
前記ロータヨーク４,５及びマグネット３の内側である中空部８内には、樹脂によるアウトサート成型によって形成されたロータ接続部２０が形成されている。

前記ロータ接続部２０は、前記ロータ体１０の軸方向の厚さＴと同一厚さに形成されていると共に、このロータ接続部２０の軸中心Ｐの位置には、前記ロータ接続２０と一体で、かつ、軸方向に沿って突出する回転軸１が形成されている。

前記回転軸１の前記ロータ接続部２０の近傍位置には、この回転軸１の外径よりも径大の段部によって形成された一対のベアリング受け面７が設けられ、図示していないが、各ベアリング受け面７を介して一対の軸受を図３の従来構成と同様に設け、回転軸１を介してロータ体１０を回転自在に軸支することができるように構成されている。

次に、前述のロータ構造１１の前記ロータ接続部２０及び回転軸１を、樹脂によるアウトサート成型によって形成する方法について述べる。
まず、図１の一点鎖線で示されるアウトサート成型（インサート成型の逆構成）用の金型３０に前記ロータ体１０を挟むように装着し、型締め後に、この金型３０のキャビティ３１内に樹脂を注入し、樹脂固化後に型開きすると、図１で示されるように、回転軸１及びロータ接続部２０とロータ体１０が一体成型されて前記金型３０から取り出される。

本発明によるステップモータのロータ構造及びその製造方法は、ステップモータ用に限ることなく、他の回転機にも適用可能性がある。

１ 回転軸
４，５ ロータヨーク
６ 歯
７ ベアリング受け面
８ 中空部
１０ ロータ体
１１ ロータ構造
２０ ロータ接続部
Ｐ 軸中心
Ｔ，ｔ，ｔ_１ 厚さ

Claims (4)

1. マグネット(3)を間に挟持して軸方向に沿って配設された一対の輪状のロータヨーク(4,5)を有するロータ体(10)に対して、回転軸(1)を設けるようにしたステップモータのロータ構造において、
   前記ロータ体(10)は金型(30)に設置され、前記ロータ体(10)の内側に設けられる前記回転軸(1)及び前記回転軸(1)と前記ロータ体(10)との間に設けられるロータ接続部(20)は、アウトサート成形による樹脂成型で形成され、前記回転軸(1)とロータ接続部(20)は樹脂一体成型で構成されていることを特徴とするステップモータのロータ構造。
2. 前記回転軸(1)の両端には、段部からなるベアリング受け面(7)が前記回転軸(1)に一体成型されていることを特徴とする請求項１記載のステップモータのロータ構造。
3. マグネット(3)を間に挟持して軸方向に沿って配設された一対の輪状のロータヨーク(4,5)を有するロータ体(10)に対して、回転軸(1)を設けるようにしたステップモータのロータ構造の製造方法において、
   前記ロータ体(10)は金型(30)に設置され、前記ロータ体(10)の内側に設けられる前記回転軸(1)及び前記回転軸(1)と前記ロータ体(10)との間に設けられるロータ接続部(20)は、アウトサート成形による樹脂成型で形成され、前記回転軸(1)とロータ接続部(20)は樹脂一体成型で構成されていることを特徴とするステップモータのロータ構造の製造方法。
4. 前記回転軸(1)の両端には、段部からなるベアリング受け面(7)が前記回転軸(1)に一体成型されていることを特徴とする請求項３記載のステップモータのロータ構造の製造方法。

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