JPH027841A - 永久磁石ロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＰＭ（永久磁石）型ステッピングモータ等で用
いるロータに関し、更に詳しくは、円筒状の永久磁石と
、その中心に位置するロータ軸との間に介在部材を配置
して永久磁石と介在部材とを接着剤により結合一体化し
た永久磁石ロータに関するものである。

［従来の技術〕 小型モータの永久磁石ロータとして、円筒状永久磁石の
中心にロータ軸が位置し、両者の間にアルミニウム等の
金属材料からなる介在部材を装着して結合一体化したも
のは従来公知である。この場合、介在部材とロータ軸と
は、介在部材の中心に形成した貫通孔へのロータ軸の打
ち込みあるいは圧入によって固定することが多い。

ロータ軸付きの介在部材を永久磁石に固着するには、永
久磁石の外周面とロータ軸との同軸度が得られるように
位置合わせする組立治具を使用して両者を保持し、間に
接着剤を充填し固定する方法が法用されている。

ここで介在部材は、通常、外周面が滑らかで単純な円筒
形状をなしている。またこの接着には、あるレベル以上
の接着強度をもたせ且つ安定な接着を行わせるため熱硬
化性接着剤を用いる。

［発明が解決しようとする課題］ 接着剤を硬化させるためには熱処理を行わなければなら
ない、しかし永久磁石がフェライト等のセラミック材料
からなり、介在部材がアルミニウム等の金属材料からな
ると、両者の熱膨張係数は１桁程度は異なる。このため
両者のクリアランスが小さすぎると介在部材の熱膨張で
接着層が破壊されたり、甚だしい場合には永久磁石が破
損することさえ生じる。

そこで前記クリアランスを若干大きくし、弾性率の大き
な軟らかい接着剤を使用することによって、厚い接着層
に発生する大きな熱応力を緩和し、前記の熱膨張係数の
差による様々な弊害の発生を防止する。しかし軟らかい
接着剤は、特に滑らかな表面の金属との接着や高温下で
は接着強度が小さいから、介在部材と接着層との間で要
求される接着強度が満たされずスリップする場合が起こ
る。

また前記クリアランスに接着剤を流し込むと接着剤が下
方に流れ出し、組立治具を汚したり、甚だしくは再使用
不能になる等の問題も生じる。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、組み立て作業性が良好であり、しかも十分な接着強度
をもち（ｔ　転性の高い永久磁石ロータを提供すること
にある。

本発明の他の目的は、バンクヨークの効果を十分発揮さ
せ、特に多極着磁に適した磁気特性の高い永久磁石ロー
タを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、円筒状永久磁石と、その中心に位置するロー
タ軸との間に介在部材を配置して接着剤により介在部材
と永久磁石とを結合一体化する構造の永久磁石ロータで
ある。

そして前記のような目的を達成するため本発明において
は、介在部材は、その外周面に綾目ローレットが形成さ
れていると共に外周端部に面取り部が設けられた構造を
なし、永久磁石の内周面と僅かなりリアランスを有する
状態で組み合わせられ接着剤で固着されており、この点
に本発明の特徴がある。

ここで介在部材としては例えば鉄のような磁性体が望ま
しい、その場合、綾目ローレットは、好ましくは山の１
／３〜３／４が削り取られたような平坦部分を有する形
状とする。

［作用］ 円筒状永久磁石と介在部材とは僅かなりリアランスをも
つように設定し、組立治具を用いて両者を組み合わせる
ことによって永久磁石の外周面とロータ軸とで十分な同
軸度を得る。そして介在部材を永久磁石内に挿入した状
態で介在部材の外周端縁に形成した面取り部と永久磁石
内周面との間に接着剤を入れる。接着剤はそこから綾目
ローレットを通って永久磁石と介在部材との間隙部に流
れ込む、綾目ローレットでは溝が斜め方向に形成されて
いるため接着剤は軸方向と円周方向に万遍な（流れ、接
着むらが生じず、均一な接着層を形成できる。

また綾目ローレットによって接着剤の流れる速さや時間
が緩和され、その間に接着剤が硬化するから、ローレッ
ト加工がされていない場合のように流れ出すことはない
。

しかも接着剤はそれら綾目ローレットの溝にも入り込ん
でいるから、永久磁石とロータ軸との間で軸方向および
円周方向の力に対して大きな抵抗力が働き、強固な結合
構造が得られる。

介在部材に形成されている綾目ローレットとその溝に入
り込んでいる接着剤は、永久磁石と介在部材との熱膨張
差による応力を緩和し、両者のクリアランスが狭（でも
永久磁石の破壊が生じることはない。

従って磁性体からなる介在部材と永久磁石とツクリアラ
ンスを極力狭くできるため、介在部材のバックヨークと
しての効果が大きくなり表面磁束は向上する。

［実施例］ 第１図は本発明に係る永久磁石ロータの一実施例を示す
分解斜視図であり、第２図はその縦断面図、第３図は平
面図である。これらの図から明らかなように、この永久
磁石ロータは、円筒状のフェライト等からなる永久磁石
１０と、その中心に位置するロータ軸１２と、それらの
間に設けられる介在部材１４とから構成される。

介在部材１４は金属材料によって製作する。

介在部材１４の中心には貫通孔１６が穿設されており、
その貫通孔１６中にロータ軸１２が打ち込まれ、または
圧入されて一体化される。

さて本発明の特徴は、このような介在部材１４の外周面
構造である。この介在部材１４は、その外周面に綾目ロ
ーレット１８が形成されており、また外周端縁に面取り
部２０が設けられている。そして介在部材１４の外周面
は永久磁石１０の内周面に対して僅かなりリアランスを
もつように設定され、組立治具を用いて永久磁石１０と
組み合わせることによって永久磁石ｌＯの外周面とロー
タ軸１２との間で十分満足し得る同軸度が得られるよう
に設計される。

前記のようにロータ軸１２を取り付けた介在部材１４を
永久磁石１０内に挿入し、両者を接着剤により固定する
。接着剤は第２図において符号Ａで示す面取り部２０と
永久磁石ｌＯとで形成される円周状の溝内に入れられる
。すると綾目ローレッ）１８の溝が接着剤の通路となり
、その粘度が多少変動しても軸方向と円周方向にわたっ
て全面にむらなく均一に流れ良好な接着層ができる。接
着面が軸方向に長い場合は、片側から接着剤の流し込み
を行った後、ロータ全体を反転させて反対側からも同様
の操作をすれば、より一層確実且つ強固な接着層を形成
できる。

本発明では介在部材１４の外周表面に綾目ローレット１
８により多数の凹凸が形成されているから、介在部材１
４と接着層との接着強度が低くても永久磁石１０の回転
方向あるいは軸方向の力に対して抵抗が増大し、復去や
回転に対する機械的強度が著しく増大する。また綾目ロ
ーレット１８の山と谷とで永久磁石ＩＯとのクリアラン
スに幅ができ、熱膨張係数の違いにより生じる熱応力を
接着剤の弾性により緩和でき、永久磁石１０に過大な応
力が加わるのを防止することができる。

本発明で特に綾目ローレットを形成するのは、もし介在
部材の外周面に平目ローレットを形成したとすると、そ
の形成方向によって接着剤が円周方向もしくは軸方向の
何れか一方には非常に流れ易いがそれと直交する方向に
は流れ難く、接着層にむらが生じ好ましくないし、また
回転もしくは抜去方向の力に対して要求される機械的強
度を満足しない場合がありうるからである。

例えば軸方向平目ローレットの場合は抜去に対して弱く
、また円周方向平目ローレットの場合は回転に対して弱
い。しかし本発明のような綾目ローレットを採用すると
、永久磁石との間に接着剤かむらなく付着し、接着強度
は十分高くなる。

介在部材として使用する金属にアルミニウムを用いれば
軽量化され慣性モーメントを小さくできる利点がある。

しかし特に永久磁石の肉厚を薄くして多極着磁を行うよ
うな場合には、介在部材に鉄のような磁性体を使用して
バックヨーク効果を発揮させるのが望ましい。その場合
には第４図に示すように、綾目ローレット１８の山の高
さのうち１／３〜３／４を削り取ったような平坦部１８
ａを有する形状にするのがよい、実際に削り取ってもよ
いし、目的とする形状に合わせた溝加工のみを行っても
よい。そして第５図に示すように、その平坦部１８ａが
永久磁石１０の内面に比較的広い面積で近接するように
設定する。

組立は第６図に示すように、組立治具２２を用い、軸の
挿入孔２４にロータ軸１２を挿入して位置決めし、組立
治具２２の永久磁石の外径位置決め用収納部２６に円筒
状の永久磁石ＩＯを挿入して位置を決定し、その状態で
接着剤を流し込み固着一体化する。

介在部材１４の外周平坦部と永久磁石ｌＯの内面とのギ
ャップは出来るだけ小さいことが望ましく、０．：３ｍ
−以内が良い、このように磁性体からなる介在部材１４
が永久磁石１０に比較的広い面積で近接すると、介在部
材１４がバックヨークとして作用する。着磁ピッチが永
久磁石肉厚の１／２以下の場合、特に効果は大きい。

その様子を第７図に示す。第７図は外径が１８■φで肉
厚が３１の円筒状永久磁石に１０極着磁を施した場合の
表面磁束分布を示している。

同図において実線Ｂは介在部材として磁性体（鉄）を用
いた場合であり、破線Ｃは非磁性体（アルミニウム）を
用いた場合である。この第７図からも判るように、鉄の
ような磁性体を用いると、表面磁束密度で約８％の向上
が見られた。

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発
明はこのような構成のみに限定されるものではない。前
記のように接着面積が小さい場合、特に介在部材の軸方
向高さが低い場合には面取り部は片側にのみ形成しても
よい０本発明は介在部材に複数個の円筒状永久磁石を軸
方向で一定間隔をおいて取り付ける構造のロータにも適
用できる。

［発明の効果］ 本発明は上記のように永久磁石と接する介在部材の外周
面に綾目ローレットを形成し、両者を接着剤で固定する
ように構成したから、接着剤がその斜め方向の溝に沿っ
て流れ、そのためロータの軸方向と円周方向とに万遍な
く広がり、均一な接着層を形成でき、非常に高い接着強
度が得られる。

また本発明では綾目ローレットの山と谷とで永久磁石内
周面とのクリアランスに幅ができ、それのため熱膨張係
数の違いを接着層で吸収し永久磁石に過大な熱応力が加
わるのを防止できる。従って永久磁石が熱応力で破損す
る虞れはまったくない。また綾目ローレットの形状効果
（多数の凹凸）により、回転方向ならびにロータの軸方
向の移動・抜去に対する抵抗力も増大する。

介在部材として鉄等の磁性体を使用すると、バックヨー
ク効果が得られる。その場合に綾目ローレットの山の１
７３〜３／４程度を取り除いたような外側面に平坦部を
有する形状にすれば、永久磁石の内面と介在部材の外側
面が比較的広い面積で近接し、バンクヨーク効果が大き
くなり、特、に永久磁石の肉厚が薄く多極着磁を行う場
合には磁気特性を向上させることができる。

これらの効果が相俟て本発明によって低コストで信頬性
が高く且つ高性能の永久磁石ロータが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る永久磁石ロータの一実施例を示す
分解斜視図、第２図はその縦断面図、第３図はその平面
図、第４図は綾目ローレットの断面形状を示す説明図、
第５図は永久磁石と介在部材との組み合わせ状態を示す
拡大説明図、第６図は組立治具とその使用状態を示す断
面図、第７図は永久磁石ロータの表面磁束分布の一例を
示す説明図である。 １０・・・永久磁石、１２・・・ロータ軸、１４・・・
介在部材、１６・・・貫通孔、１８・・・綾目ローレッ
ト、２０・・・面取り部。 特許出願人　　富士電気化学株式会社 代　　理 人 茂　　見 穣 第 曹 図 第 図 第 図 第 図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．円筒状永久磁石と、その中心に位置するロータ軸と
   の間に介在部材を配置して結合一体化したロータにおい
   て、前記介在部材はその外周面に綾目ローレットが形成
   されていると共に外周端縁に面取り部が設けられていて
   、介在部材と永久磁石とが接着剤で固定されている永久
   磁石ロータ。
2. ２．介在部材が磁性体からなる請求項１記載の永久磁石
   ロータ。
3. ３．介在部材が鉄からなる請求項２記載の永久磁石ロー
   タ。
4. ４．綾目ローレットは、山の１／３〜３／４が削り取ら
   れたような平坦部を有する形状をなしている請求項２記
   載の永久磁石ロータ。