JP4359814B2 - ロータ構造 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータのロータ構造、特にロータの製造を容易にすると共に故障の少ないモータを実現するスリーブ形状を備えるロータ構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図5に示すような従来のステップモータは、シャフト1、スリーブ2、永久磁石からなるロータ3から構成されるロータ構造を有する(例えば特許文献1参照。)。前記ロータ構造は、図6に示すように、ロータ3の中心孔にスリーブ2が嵌入され、該スリーブ2の中心孔にシャフト1が嵌入されている。前記スリーブ2とロータ3は、図7に示すような金型10、12、15を用いて射出成型によって以下のようにして形成される。金型10は磁性紛を混合した溶融樹脂が注入される射出口11及びスリーブ2の位置決め孔13を有している。金型12はロータ3を形成する空間5を有すると共に分離ピン14及び金型15が嵌入される孔6及び7がそれぞれ形成されている。金型15は先端形状が前記位置決め孔13と略同一であり、スリーブ2の中心孔8に嵌入されてその先端が前記位置決め孔13に挿入されてスリーブ2の位置決めをなす。
【0003】
前記構成のロータ構造の作製手順を図7、図8により説明する。まず、金型15をスリーブ2の中心孔8に嵌入してから金型10の位置決め孔13に金型15の先端を当接する。そして金型10に金型12を当接するようにして閉じて、ロータ3を形成する空間5を密閉状態にする。次に、射出口11から磁性紛を混合した溶融樹脂を空間5に射出し、スリーブ2周囲の空間5を溶融樹脂で満たす。該溶融樹脂の冷却を待って、図7に示すように金型10と12を分離し、分離ピン14を押すとスリーブ2が一体に形成されたロータ3が得られる。その後スリーブ2の中心孔8にシャフトを圧入してロータ構造が形成される。
【0004】
【特許文献1】
実開平6−80378号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記形状のスリーブでは、以下のような問題点があった。即ち、図9(a)に示すような従来のスリーブ2は、該スリーブ2を金型15に取り付けた後に金型10と金型12を閉じて空間5を密閉状態にする。この時、溶融樹脂が漏れないように金型10、12の併せ面及びスリーブ2と金型10の併せ面に隙間ができないように金型10、12及びスリーブ2の寸法精度が要求される。即ち、スリーブ2の長さLと金型12の空間5の深さD1は同一でなければならない。しかし、スリーブ2の長さLにはばらつきがあり、長さLが短いスリーブ2では当該スリーブ2と金型12または金型10の併せ面に隙間が生じる。そのため、溶融樹脂がその隙間に入りこみ、スリーブ2の端面に当該樹脂が付着する。一方スリーブ2の端面に付着した前記樹脂は、付着力が弱くスリーブ2に固着せず、ロータ3の着磁時や当該ロータを組みつけた後に脱落し、モータの故障の原因になる場合がある。
【0006】
前記問題点を解決するために一般に金型12の空間5の深さD1はスリーブ2の長さLの最小値以下に定められている。即ちスリーブ2の長さLは、そのばらつきを考慮しても前記金型12の空間5の深さD1より長い。その結果、金型10、12を閉じた時にスリーブ2は金型10、12により押されてシャフト方向に圧力Pが加わり、図9(b)に示すようにその両端Aが変形する。かかる変形量はスリーブ2の長さLが長いほど大きくなり、スリーブ2の中心孔8に嵌入される金型15に食いつく場合がある。その結果分離ピン14で成型品を外に押し出せないばかりか、分離ピン14が曲る場合もある。
【0007】
前記スリーブ2の変形は圧力以外に熱膨張に起因するものがある。成型時に金型は60℃乃至80℃に制御されているが、260℃に加熱された溶融樹脂が金型内に射出されるとスリーブ2は熱膨張し、該熱膨張によりシャフト方向に圧力Pが加わり、更にその両端Aが変形する。
【0008】
本発明はかかる問題を解決して、ロータの製造を容易にすると共に故障の少ないモータを実現するスリーブ形状を備えるロータ構造を提供することを目的としてなされたものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために請求項1に記載のロータ構造は、シャフトと、該シャフトが嵌入される中心孔が形成された円筒型のスリーブと、該スリーブの外周に射出成形にて一体に形成された永久磁石とからなるロータ構造において、前記スリーブの両端面近傍における前記中心孔の内径が、前記永久磁石の射出成形時に前記スリーブが圧力を受けて生じる前記スリーブ両端面の内周縁の変形を吸収するように、前記シャフトおよび前記永久磁石の射出成形の際にスリーブの中心孔に嵌入される金型の径より大きいことを特徴とする。
【0010】
請求項2に記載のロータ構造は、請求項1に記載のロータ構造において、前記スリーブの中心孔の両端には、拡径された段部が形成されていることを特徴とする。
【0011】
請求項3に記載のロータ構造は、請求項2に記載のロータ構造において、前記スリーブの中心孔の段部の深さは、0.05mm以上であることを特徴とする。
【0012】
請求項4に記載のロータ構造は、請求項1に記載のロータ構造において、前記スリーブの中心孔の両端には、拡径されたテーパー部が形成されていることを特徴とする。
【0013】
請求項5に記載のロータ構造は、請求項1から4の何れかに記載のロータ構造において、前記スリーブは、圧力または温度により変形する材料であることを特徴とする。
【0014】
請求項6に記載のロータ構造は、請求項1から5の何れかに記載のロータ構造において、前記スリーブは、アルミニウム製であることを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1によりスリーブ2の第1の実施形態について説明する。なお、前記スリーブ2が嵌入されるロータ3およびシャフト1は従来と同様にして実現できるので同一符号を付して説明を省略する。又当該スリーブ2を備えるロータ構造を用いたモータも従来と同様にして実現できるので、説明を省略する。
【0016】
以下、スリーブ2の第1の実施形態について説明するが、以下の実施形態においては、外径が2乃至100mm、シャフト方向の長さが1乃至100mmのロータ3に適用する。また、スリーブ2は、図1に示すように段部4を有し、外形Φが1乃至98mm、内径Φ1が0.5乃至50mm、長さLが1乃至100mm、段部4の直径Φ2とスリーブ2の内径Φ1との差Kが0.005乃至Jmm、段部4の深さDが0.005乃至Nmmのものに適用する。但しJはJ=(スリーブ外径Φ−0.2mm)、またNは、N=4L/9である。
【0017】
図1において、スリーブ2はアルミニウムあるいは真鍮、プラスチックなど、圧力または温度により変形する材料で形成される。スリーブ2には直径Φ1の中心孔8が貫通されていて、中心孔8の両端には、内径Φ1より大きい、直径Φ2の段部4が形成されている。該段部4の深さDは、前述した金型およびスリーブの熱膨張による圧力により変形を吸収できる深さであれば良く、好ましくは0.05mm以上である。
【0018】
図2(a)に示す形状のスリーブ2に圧力Pがシャフト方向に加わると、スリーブ2は図2(b)に示すように変形される。即ち圧力Pは段部4で吸収されてA部又はB部で変形する。段部4の内径Φ2は前記圧力Pによる変形量より大きく形成されており、そのため、前記圧力Pと共にスリーブ2の熱膨張によってもスリーブ2の中心孔8に嵌入される金型15に食いつくことがない。その結果、分離ピン14で成型品を外に押し出せないようなことがなくなると共に、分離ピン14が曲ることも防止できる。また溶融樹脂が金型10、12の隙間に入りこみ、スリーブ2の端面に当該樹脂が付着することもなくなり、前記溶融樹脂が脱落してモータの故障の原因になることもない。
【0019】
次に図3によりスリーブ2の第2の実施形態について説明する。なお、前記スリーブ2が嵌入されるロータ3およびシャフト1は従来と同様にして実現できるので同一符号を付して説明を省略する。又当該スリーブ2を備えるロータ構造を用いたモータも従来と同様にして実現できるので、説明を省略する。
【0020】
以下、スリーブ2の第2の実施形態について説明するが、以下の実施形態においては、外形が2乃至100mm、シャフト方向の長さが1乃至100mmのロータ3に適用する。また、スリーブ2は、図3に示すようにテーパー部9を有し、外径Φが1乃至98mm、内径Φ1が0.5乃至50mm、長さLが1乃至100mm、段部4の直径Φ2とスリーブ2の内径Φ1との差Kが0.005乃至Jmm、段部4の深さDが0.005乃至Nmmのものに適用する。但しJはJ=(スリーブ外径Φ−0.2mm)、またNは、N=4L/9である。
【0021】
図3において、スリーブ2はアルミニウムあるいは真鍮、プラスチックなど、圧力または温度により変形する材料で形成される。スリーブ2には直径Φ1の中心孔8が貫通されていて、中心孔8の両端には、内径Φ1より大きい、直径Φ2のテーパー部9が形成されている。該テーパー部9の深さDは、前述した金型および熱膨張による圧力により変形を吸収できる深さであれば良く、好ましくは0.05mm以上である。
【0022】
図4(a)に示す形状のスリーブ2に圧力Pがシャフト方向に加わると、スリーブ2は図4(b)に示すように変形される。即ち圧力Pはテーパー部9で吸収されてA部又はB部で変形する。テーパー部9の内径Φ2は前記圧力Pによる変形量より大きく形成されており、そのため、前記圧力Pと共にスリーブ2の熱膨張によってもスリーブ2の中心孔8に嵌入される金型15に食いつくことがない。その結果、分離ピン14で成型品を外に押し出せないようなことがなくなると共に、分離ピン14が曲ることも防止できる。また溶融樹脂が金型10、12の隙間に入りこみ、スリーブ2の端面に当該樹脂が付着することもなくなり、前記溶融樹脂が脱落してモータの故障の原因になることもない。
【0023】
なお、スリーブ両端面近傍における前記中心孔の形状は、前述した実施形態以外の形状、例えば太鼓状、台形であってもよい。
【0024】
【発明の効果】
本発明のロータ構造によれば、シャフトとロータとの間にシャフトが嵌入される中心孔が形成された円筒型のスリーブが設けられたロータ構造において、前記スリーブは、スリーブ両端面近傍における前記中心孔の内径が前記シャフトおよび前記永久磁石の射出成形の際にスリーブの中心孔に嵌入される金型の径より大きいことにより以下のような効果をもたらす。即ち、金型及びスリーブの寸法が異なっていて、その結果生ずる圧力、またはスリーブの熱膨張による圧力が生じてもその圧力が吸収されるのでスリーブの両端がスリーブの中心孔に嵌入される金型に食いつくことがなくなる。また、圧力が吸収される結果、スリーブの長さを金型の長さより常に長くしてスリーブと金型の間に隙間ができないようにすることができる。その結果、スリーブ及び金型の加工精度が緩和できると共に、スリーブの端面に樹脂が付着しないのでロータの着磁時や当該ロータを組みつけた後に脱落してモータの故障の原因となることがなく、モータの信頼性が低下しない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明におけるスリーブの第1の実施形態を示す図であって、図1(a)は正面図、図1(b)はA−A断面図である。
【図2】 本発明におけるスリーブの第1の実施形態において、端面に働く圧力による変形を説明する図であって、図2(a)は変形前、図2(b)は変形後の図である。
【図3】 本発明におけるスリーブの第2の実施形態を示す図であって、図3(a)は正面図、図3(b)はA−A断面図である。
【図4】 本発明におけるスリーブの第2の実施形態において、端面に働く圧力による変形を説明する図であって、図4(a)は変形前、図4(b)は変形後の図である。
【図5】 従来のステップモータの構造を示す断面図である。
【図6】 従来のスリーブの実施形態を示す図であって、図6(a)は正面図、図6(b)はA−A断面図である。
【図7】 従来のロータ構造の作製手順を示す図である。
【図8】 従来のロータ構造の作製手順を示す図である。
【図9】 従来のスリーブの変形を説明する図であって、図9(a)は変形前、図9(b)は変形後の図である。
【符号の説明】
1 シャフト
2 スリーブ
3 ロータ
4 段部
5 空間
6、7 孔
8 中心孔
9 テーパー部
10、12、15 金型

Claims (6)

  1. シャフトと、該シャフトが嵌入される中心孔が形成された円筒型のスリーブと、該スリーブの外周に射出成形にて一体に形成された永久磁石とからなるロータ構造において、前記スリーブの両端面近傍における前記中心孔の内径が、前記永久磁石の射出成形時に前記スリーブが圧力を受けて生じる前記スリーブ両端面の内周縁の変形を吸収するように、前記シャフトおよび前記永久磁石の射出成形の際にスリーブの中心孔に嵌入される金型の径より大きいことを特徴とするロータ構造。
  2. 前記スリーブの中心孔の両端には、拡径された段部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のロータ構造。
  3. 前記スリーブの中心孔の段部の深さは、0.05mm以上であることを特徴とする請求項2に記載のロータ構造。
  4. 前記スリーブの中心孔の両端には、拡径されたテーパー部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載のロータ構造。
  5. 前記スリーブは、圧力または温度により変形する材料であることを特徴とする請求項1から4の何れかに記載のロータ構造。
  6. 前記スリーブは、アルミニウム製であることを特徴とする請求項1から5の何れかに記載のロータ構造。
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