JPH07118899B2

JPH07118899B2 - ステツピングモ−タ

Info

Publication number: JPH07118899B2
Application number: JP61113982A
Authority: JP
Inventors: 裕高井; 洋之馬場
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1986-05-19
Filing date: 1986-05-19
Publication date: 1995-12-18
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: JPS62272856A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、磁気記録装置などに用いられるステツピング
モータにかかり、より詳しくはステツピングモータにお
いて磁束漏洩を防止するブラケツトの改良に関するもの
である。

「従来の技術」磁気記録装置などに用いる永久磁石形ステツピングモー
タにおいて、内部磁気飽和による磁束漏洩が生ずると、
磁気デイスクなどの記憶装置の情報が消去されてしまう
おそれがある。そこで、この種のステツピングモータに
あつては、従来、磁束漏洩を極力少なく抑制するため
に、前後ブラケツトに鉄系の粉末焼結品を用いて磁気シ
ールドを施すようにしている。上記のようにブラケツト
を粉末焼結品で形成した場合には、ブラケツトの磁気シ
ールド性や寸法精度などの性能そのものに問題があるわ
けではないが、製造工程が長く、電力等のエネルギー消
費量が多く、サイジングなどの後工程が必要になるなど
種々の点からコスト高になるという問題がある。

上記のような問題を解決する永久磁石形ステツピングモ
ータとして、実開昭59−135087号公報、特開昭57−2088
54号公報、あるいは実開昭59−189481号公報に記載の技
術が提案されている。

上記実開昭59−135087号公報には、鉄板等の磁性材から
なるシールド板を、アルミニウム・亜鉛・プラスチツク
等の非磁性材にインサートして形成した前後ブラケツト
が記載されている。

また、特開昭57−208854号公報には、磁性粉末をベース
とし、これにバインダとして熱硬化性樹脂を配合せしめ
た複合粉末を加圧成形することによつて磁路構成部材の
一部もしくは全部を形成するようにしたものが記載され
ている。

そして、実開昭59−189481号公報には、鉄板・磁性体
粉、鉄網などの磁性材料を合成樹脂で一体にモールドす
ることにより前後ブラケツトを構成したものが記載され
ている。

「発明が解決しようとする問題点」しかしながら、実開昭59−135087号公報に記載された技
術にあつては、非磁性材に金属を用いた場合、従来のよ
うに粉末焼結品を用いた場合と同様にコストメリツトは
なく、また、プラスチツクを使用した場合であつても、
インサート成形による成形サイクルに長時間を要し、イ
ンサート部品の加工費用がかかる等により、大幅なコス
トダウンを実現することは期待できない。

また、特開昭57−208854号公報に記載された技術にあつ
ては、従来の粉末焼結品に比べて、成形サイクルは短い
が、それでもまだ十分なコストダウンを図ることができ
るとは言えない状況である。

そして、実開昭59−189481号公報に記載された技術にあ
つても、前後ブラケツトをインサート成形する場合、上
記実開昭59−135087号公報の技術と同様な問題がある。
また、磁性体粉を熱硬化性樹脂でモールドした場合であ
つても、上記特開昭57−208854号公報の技術と同様な問
題がある。さらには、磁性体粉を熱可塑性樹脂でモール
ドした場合にあつては、材料として要求される強度・成
形性・磁気シールド性等を同時に満足させるのは困難で
あるなどの問題があり、上記いずれの場合にしても一長
一短がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、要求される強度・寸法精度・磁気シー
ルド性等を同時に満足し、かつ大幅なコストダウンを可
能とするブラケツトを備えたステツピングモータを提供
することにある。

「問題点を解決するための手段」上記目的を達成するために、本発明は、円板状の永久磁
石を一対の回転子ヨークで挟み回転軸に一体的に取り付
けてなる回転子と、該回転子の外周面との間に小空隙を
介して内周面を対向配置される固定子と、第固定子を固
定保持しかつ前記回転子の回転軸をその軸線回りに回転
自在に支持する前後ブラケットとを具備し、該前後ブラ
ケットが、磁性金属繊維を含有する熱可塑性樹脂により
該磁性金属繊維が前記回転軸の軸線を中心とした放射状
に配向させられるように成形されてなるとともに、上記
回転軸を軸支する軸受ハウジング部を一方の磁極とし、
かつ上記固定子を固定保持せしめる固定子保持部を他方
の磁極として前記回転軸の軸線を中心とした放射状に着
磁せしめられ、上記前後ブラケットの軸受ハウジング部
の磁極が、該軸受ハウジング部に対向する回転子の磁極
の磁性と異なるように設定したものである。

「作用」本発明に係るステッピングモータにあっては、磁性金属
繊維を含有する熱可塑性樹脂よりなる前後ブラケット
が、磁性金属繊維を回転軸の軸線を中心とする放射状に
配向せしめられているとともに、軸受ハウジング部を一
方の磁極、固定子保持部を他方の磁極とするように、回
転軸の軸線を中心として放射状に着磁されているので、
少ない含有率の磁性金属繊維によって高い磁気シールド
効果を得ることが可能となる。これにより、軽量化、コ
ストダウン等が図られることになる。しかも、軸受ハウ
ジング部の磁極が対向する回転子の磁極の極性と異なる
極性に設定されているので、漏洩磁束が抑制されて磁気
シールドが効率良く実施されるとともに、強度、寸法精
度等の向上を図ることが可能となる。

「実施例」以下、第１図ないし第８図に基づいて本発明の実施例を
説明する。

第１図は、本発明を適用した永久磁石形ステツピングモ
ータの断面図である。この永久磁石形ステツピングモー
タ１は、円板状の永久磁石２を一対の回転子ヨーク３で
挟んで回転軸４に一体的に取り付け、磁路を構成する前
後ブラケツト5,6の内周部に上記回転軸４を回転自在に
軸支し、内周面と上記回転軸４の外周面との間に小空隙
を介して対向するように配置した固定子７を、上記前後
ブラケツト5,6に固定保持して形成されている。なお、
８は軸受、９はコイル、10はリード線である。

上記前後ブラケット5,6は、磁性金属繊維11を含有する
熱可塑性樹脂により成形されている。この熱可塑性樹脂
としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹
脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレー
ト樹脂、ポリフエニレンサルフアイド樹脂、あるいはポ
リプロピレン樹脂など種々のものがステツピングモータ
の用途に応じて適宜選択される。また、上記磁性金属繊
維11は、炭素鋼、けい素鋼、純鉄、あるいはパーマロイ
等の公知の磁性材料を繊維化したものを用いる。そし
て、この磁性金属繊維11は、長さＬ＝0.1〜2.0mm、太さ
径ｄ＝0.01〜0.2mm、アスペクト比L/d＝５〜20のものを
用い、かつ上記熱可塑性樹脂に対して10〜50体積％の比
率で含有されている。ここで、上記磁性金属繊維11の長
さＬが0.1mm以下の場合には、繊維間の接触効率が低
く、磁気シールド効果が十分に得られず、2.0mm以上で
は、混練、射出時の負荷が大きすぎて成形体が得られな
い。また、太さ径ｄが0.01mm以下では、混練射出時の折
損が著しく、かつ0.2mm以上では、混練射出時の負荷が
大きすぎて成形できない。さらに、上記磁性金属繊維11
の含有率が10体積％未満では十分な磁気シールド効果は
得られず、50体積％より高い場合には、混練、射出時の
負荷が大きすぎ射出成形が不可能になる。

一般に、磁性粉末を樹脂バインダにより固化して上記ブ
ラケツトを形成する場合、十分な磁気シールド効果を得
るためには、60体積％以上の磁性粉末を含有することが
必要とされるが、本発明で用いられる繊維状の磁性材
（磁性金属繊維）11は、その反磁界係数が粉末状の磁性
材に比べてはるかに小さく、その繊維軸方向に磁化し易
い上に、磁性材同士の成形体内部での接触効率も非常に
向上するため、低い含有率で実用可能である。従つて、
射出成形法により同ブラケツト5,6を作成することがで
き、低比重化・ハイサイクル化等によつて、コストダウ
ンが図れる。また、上記磁性金属繊維11の充填により、
成形体の寸法安定性及び強度が向上する。

さらに、上記前後ブラケツト5,6の、上記軸受８を保持
する部分（軸受ハウジング部）12を一方の磁極（第２図
において、前ブラケツト５側はＳ極、後ブラケツト６側
はＮ極）とし、かつ上記固定子７を固定保持せしめる上
記前後ブラケツト5,6の外周側端面部（固定子保持部）1
3を他方の磁極（Ｎ極及びＳ極）として、該前後ブラケ
ツト5,6は、その中心軸線に対して放射状に着磁せしめ
られている。この場合、各ブラケツト5,6の軸受ハウジ
ング部12の磁極（Ｓ極、Ｎ極）が、対向する回転子14の
永久磁石２の磁極（Ｎ極、Ｓ極）と対をなすように設定
されている。また、各ブラケツト5,6の着磁方法として
は、第３図に示すように、磁場中射出成形により成形と
同時に着磁を行なう方法、あるいは第４図に示すよう
に、成形後電磁石により着磁する方法、または第５図と
第６図に示すように、成形後永久磁石により着磁する方
法等が可能である。このとき、着磁に要する磁場は、用
いられる磁性金属繊維11の種類により多少の差はある
が、大体1KOe以上であり、好ましくは10KOe以上の磁場
の印加により上記各ブラケツト5,6を飽和磁化すること
ができる。

次に、上記各着磁方法について図面を参照して説明す
る。

まず、第３図は磁場中射出成形を行なう金型装置を示す
もので、図中符号20は、固定側取付板である。そして、
この固定側取付板20には、ストリツパブレート21が左右
に接離自在に設けられており、このストリツパブレート
21には、固定側型板22が左右に接離自在に設けられてい
る。また、上記固定側型板22に対向して可動側型板23が
左右に移動自在に設けられており、両型板22,23が合わ
さることにより、前ブラケツト５あるいは後ブラケツト
６用のキヤビテイが形成されるようになつている。そし
て、上記可動側型板23には、受け板24が固定されてお
り、この受け板24には、スペーサブロツク25を介して可
動側取付板26が固定されている。さらに、上記受け板24
と可動側取付板26との間には、型開時に可動側型板23に
付着している成形品をエジエクタピン27により離型させ
るためのエジエクタ機構28が設置されている。さらにま
た、符号29,30は、それぞれ、上記固定側型板22とスト
リツパブレート21の間、及びストリツパブレート21と固
定側取付板20との間をそれぞれ離間させるタイミングを
規定するためのストツパボルトである。そして、上記の
ように構成された金型の回りには、上記各ブラケツト5,
6を磁場中成形するための電磁石31が配置されている。
なお、第３図において、斜線で示されている部分は強磁
性体で構成され、かつその他の部分は非磁性体で構成さ
れており、これにより、図の矢印に示すような磁気回路
が形成されるようになつている。

上記のように構成された金型装置において、上記電磁石
31を励磁すると共に、溶融樹脂を固定側取付板20のスプ
ルー部Ｓからランナー部Ｒを介してキヤビテイ内に供給
すると、該キヤビテイ内に上記前ブラケツト５、あるい
は後ブラケツト６が成形される。この場合、第３図にお
いては、各ブラケツト5,6の中央部に位置する回転軸４
貫通用の孔の内周面もしくは、同孔のエツジ部にゲート
位置を設け、ゲート方式をフイルムゲートもしくは多点
ゲートとして成形する。これにより、熱可塑性樹脂がゲ
ートを介してキヤビテイ内に射出されて、各ブラケツト
5,6が成形される際に熱可塑性樹脂中に含まれる磁性金
属繊維11が樹脂の流れの方向（回転軸４貫通用の孔から
外方に放射状）に配向せしめられる。また、第３図に示
す矢印のように磁気回路が構成されるから、各ブラケツ
ト5,6は、それぞれ、軸受ハウジング部12及び固定子保
持部13に磁極を有するように着磁される。

また、第４図は、射出成形法により成形された各ブラケ
ツト5,6を電磁石により着磁する着磁装置を示すもの
で、図において、32は、電磁石、33は磁気回路を構成す
るためのヨークである。そして、この着磁装置のヨーク
33の中央部に上記各ブラケツト5,6を設置した後、電磁
石32を励磁すると、第４図の矢印に示すように磁気回路
が構成されるから、各ブラケツト5,6の軸受ハウジング
部12及び固定子保持部13間を磁束が通り、上記第３図に
示す場合と同様に各ブラケツト5,6が着磁される。

さらに、第５図と第６図は、成形後の各ブラケツト5,6
を永久磁石により着磁する着磁装置を示すもので、図に
おいて、34は永久磁石、35はブラケツトセツト部であ
る。そして、この着磁装置においても、上記第４図の場
合と同様にして円滑に着磁される。なお、第４図ないし
第６図においては、第３図と同様に、強磁性体を斜線で
示している。

次に、上記のようにして着磁されたブラケツト5,6によ
る磁気シールド効果について説明する。

まず、第２図に示すように、上記ステツピングモータか
ら回転子14だけを取り除いた場合、上記前後ブラケツト
5,6を磁石とする磁気回路は、同図の矢印に示すように
構成される。ここにおいて、第７図と第８図に示すよう
なヒステリシス特性を持つ材料を用い、かつ着磁を行な
わないで上記ブラケツト5,6を構成した場合には、同ブ
ラケツト5,6は、第７図と第８図における原点Ｏの状態
におかれる。そして、上記磁気回路に上記回転子14を挿
入すると（第１図参照）、該磁気回路は外部磁場を与え
られた状態となり、上記ブラケツト5,6は第８図におけ
る初磁化曲線に沿つて磁化される。一般に、この種のス
テツピングモータにあつては、上記ブラケツト5,6が、
上記回転子14から受ける磁界は、40Oe以下であるので、
上記の場合の同ブラケツト5,6の状態は第８図の点Ｃと
考えられる。

次いで、上記各ブラケツト5,6を上述したようにして着
磁して一旦飽和磁化させた後、再び上記磁気回路を構成
すると、上記各ブラケツト5,6の状態は、第８図におけ
る同磁気回路の作動線OXとヒステリシスループとの交点
Ｄとなる。ここで、一般にこの種のステツピングモータ
における上記磁気回路のバーミアンス係数は３〜５と仮
定する。さらに、上述した場合と同様にして、上記磁気
回路に上記回転子14を挿入した場合、上記ブラケツト5,
6は、第８図における点Ｄからの反転磁化曲線DYに沿つ
て磁化され、点Ｅに至る。従つて、上記ブラケツト5,6
を上記着磁方法により放射状に着磁せしめた場合、同ブ
ラケツト5,6の見掛け上の透磁率は着磁を行なわない場
合に比べて向上するから、より効率的に磁気シールドを
行なうことができる。

なお、第３図ないし第６図においては、前ブラケツト５
の着磁について示しており、後ブラケツト６の場合に
は、上記各図の方向と反対方向、すなわち、軸受ハウジ
ング部12をＮ極、かく固定子保持部13をＳ極とするよう
に着磁方向を設定する。

次に、本発明をさらに具体的に実施した場合について説
明する。

実施例１〜３長さＬ＝1.0mm、径0.1mmの0.1％炭素鋼短繊維を30体積
％含有するポリアミド６樹脂を用い、第３図に示す磁場
中射出成形法によつて上記前後ブラケツト5,6を作成し
た（実施例１）。このとき、印加した磁場は10（KO
e）、成形圧力1000（kgf/cm²）、シリンダー温度300
（℃）、金型温度80（℃）とした。

また、上記実施例１と同じ樹脂及び金型を使用し、かつ
磁場を印加しないで上記前後ブラケツト5,6を作成した
後、得られた各ブラケツト5,6に第４図に示す電磁石32
による着磁（印加磁場10KOe）及び第５図及び第６図に
示す永久磁石34（径16mm×長さ9mm、20MOe）による着磁
を施した（実施例２及び実施例３）。

そして、上記各実施例１〜３により得られた各ブラケツ
ト5,6について、それぞれ、上記ステツピングモータに
組み込んで、第１図において、回転軸４の左端（ケース
より15mmの位置Ａ点）及び前ブラケツト５の外表面（ケ
ース面上のＢ点）での漏洩磁束をガウスメータにより測
定した。この測定結果を第１表に示す。

比較例１〜３上記各実施例2,3と同様にして成形し、着磁を施さない
前後ブラケツトを作成した（比較例１）。

また、磁性材として0.1％炭素鋼の粉末を用い、上記実
施例１（磁場中成形）、及び比較例１（着磁せず）と同
様にしてそれぞれ前後ブラケツトを作成した（比較例2,
3）以上、上記各比較例１〜３及び現行の鉄系焼結品につい
て実施例１〜３と同様に漏洩磁束の測定を行なつた。こ
れらの結果もあわせて第１表に示す。

実施例４〜６及び比較例４〜６磁性材として0.3％炭素鋼を用い、実施例１〜３、及び
比較例１〜３のそれぞれと同様にして前後ブラケツトを
作成し、漏洩磁束の測定を行なつた（実施例４〜６、比
較例４〜６）。これらの結果を第２表に示す。

実施例７〜９及び比較例７〜９磁性材として電磁純鉄を用い、実施例１〜３、及び比較
例１〜３のそれぞれと同様にして前後ブラケツトを作成
し、測定を行なつた（実施例７〜９、比較例７〜９）。
これらの結果を第３表に示す。

実施例10〜12及び比較例10〜12 磁性材として１％ケイ素鋼を用い、実施例１〜３、及び
比較例１〜３のそれぞれと同様にして前後ブラケツトを
作成し、測定を行なつた（実施例10〜12、比較例10〜1
2）。これらの結果を第４表に示す。

第１表ないし第４表からもわかるように、実施例１〜12
は、比較例１〜12に比べて、A,B点における漏洩磁束に
おいて明らかに良好な結果が得られた。

「発明の効果」以上説明したように、本発明によれば、前後ブラケツト
の強度・寸法・磁気シールド性等の要求特性を同時に満
足し、かつ大幅なコストダウンを可能とするステツピン
グモータを提供することができる。

具体的効果を列挙すれば以下の通りである。

（１）前後ブラケツトを射出成形法により成形できるか
ら、成形サイクルが短かく、生産性が大幅に向上して、
従つて、極めて製造コストを低減できる効果を有する。

（２）磁性材を繊維状で用いるため、粉末状の磁性材を
用いた場合に比べて、強度・寸法安定性・磁気シールド
性に優れている。しかも、磁性金属繊維は回転軸の軸線
を中心として放射状に配向せしめられているので、ブラ
ケットは磁性金属繊維の方向に磁化させられやすく、少
ない含有率の磁性金属繊維によって高い磁気シールド効
果を得ることができる。したがって、ステッピングモー
タのさらなる軽量化を図ることができるとともに、混
練、射出時の負荷を大きくすることなく、射出成形によ
ってきわめて容易に製造することができる。また、これ
らによりステッピングモータの大幅なコストダウンがで
きるという効果がある。

（３）前後ブラケツトを、その軸受ハウジング部及び固
定子保持部を各磁極として回転子の軸線を中心とした放
射状に着磁せしめ、かつ軸受ハウジング部の磁極を、該
軸受ハウジング部に対向する回転子の磁極の極性と異な
るように設定することにより、漏洩磁束を小さく抑制で
きて、磁気シールド効果を十分に確保できる。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図はステツピングモータの断面図、第２図は回転子を除
いた部分の断面図、第３図は本発明にかかるステツピン
グモータの前後ブラケツトを磁場中成形するための金型
装置の一例を示す断面図、第４図は前後ブラケットを成
形後に電磁石で着磁する着磁装置の一例を示す断面図、
第５図は前後ブラケツトを成形後に永久磁石で着磁する
着磁装置の一例を示す断面図、第６図は同着磁装置で着
磁する際の説明図、第７図は本発明の一実施例で用いら
れるブラケツト材の磁気ヒステリシス特性図、第８図は
第７図の原点付近の拡大図である。１……永久磁石形ステツピングモータ２……永久磁石３……回転子ヨーク４……回転軸５……前ブラケツト６……後ブラケツト７……固定子 11……磁性金属繊維 12……軸受ハウジング部 13……固定子保持部 14……回転子。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円板状の永久磁石を一対の回転子ヨークで
挟み回転軸に一体的に取り付けてなる回転子と、該回転
子の外周面との間に小空隙を介して内周面を対向配置さ
れる固定子と、該固定子を固定保持しかつ前記回転子の
回転軸をその軸線回りに回転自在に支持する前後ブラケ
ットとを具備し、該前後ブラケットが、磁性金属繊維を含有する熱可塑性
樹脂により該磁性金属繊維が前記回転軸の軸線を中心と
した放射状に配向させられるように成形されてなるとと
もに、上記回転軸を軸支する軸受ハウジング部を一方の
磁極とし、かつ上記固定子を固定保持せしめる固定子保
持部を他方の磁極として前記回転軸の軸線を中心とした
放射状に着磁せしめられ、上記前後ブラケットの軸受ハ
ウジング部の磁極が、該軸受ハウジング部に対向する回
転子の磁極の極性と異なるように設定されたことを特徴
とするステッピングモータ。