JPH089574A - マグネットローター及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性の高いインサート成形技術を踏襲しな
がら、磁石と合成樹脂製カラーの空回り及び磁石の合成
樹脂製カラーからの脱落を防止できる技術を提供せんと
するものである。 【構成】 内径側の径方向断面形状が非円形であり、か
つ内径面（３）における軸方向の一部に段差（４）を有
するリング状磁石（１）と、前記リング状磁石（１）の
内径部にインサート成形され、成形後は前記リング状磁
石（１）の内面段差（４）に対応する段部が形成された
状態となる合成樹脂製カラー（２）とを有するマグネッ
トローター。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はステッピングモータ等の
組み込み部品であるマグネットローターに関する。

【０００２】

【従来の技術】フロッピーディスクドライブのヘッド駆
動に使用されるＰＭ型ステッピングモータ等に用いるロ
ーターは図８に示す如く、２個のリング状磁石Ａ，Ａを
用いている。リング状磁石Ａの素材には高磁力が発揮で
きるＮｄＦｅＢ系磁性粉と合成樹脂とよりなる樹脂結合
磁石が多用されており、このリング状磁石Ａの外周には
１０極程度の磁極を等間隔着磁しているものが最も多
い。

【０００３】このマグネットローターの組立は、図９に
示すように中間にスペーシング部Ｂ１を設けたアルミニ
ウム製カラーＢに、両端からリング状磁石Ａ，Ａを嵌め
込むと同時に接着し、その後、アルミニウム製カラーＢ
の軸孔にリードスクリュウを挿通させて固定するという
工程を経ている。

【０００４】このような従来のマグネットローターで
は、リング状磁石Ａとアルミニウム製カラーＢとを接着
する作業が必要であるため生産性が低い問題があり、こ
のため最近は射出成形金型にリング状磁石をインサート
して合成樹脂をモールドする手法が採用されつつある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この手法によってリン
グ状磁石とカラーとの接着が不要となり、生産性向上が
可能となるが、一方で新たな問題も発生した。マグネッ
トローターでは、モーターの回転動作に伴い、磁石と合
成樹脂製カラーの間には回転トルクが発生する。またモ
ーターの使用される温度環境は−１０℃から８０℃と広
範囲に及ぶため、磁石と合成樹脂製カラーの熱膨張係数
の違いにより接合面に隙間が生じ、回転動作中に磁石が
カラーに対して空回りし、最終的には磁石がカラーから
脱落する事態が発生することが指摘されている。

【０００６】本発明はかかる現況に鑑みてなされたもの
であり、生産性の高いインサート成形技術を踏襲しなが
ら、磁石と合成樹脂製カラーの空回り及び磁石の合成樹
脂製カラーからの脱落を防止できる技術を提供せんとす
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本出願人は上記課題を解
決する手段を検討したところ、次の着想を得た。磁石の
カラーからの脱落を防止するためには、回転動作に伴う
円周方向と軸方向の応力に対して磁石を確実に固定する
ことが必要である。本出願人は、リング状磁石の内径を
非円形となし、軸方向に段差を形成すれば、磁石とカラ
ーとの間でアンカー効果が発揮され、円周方向と軸方向
の応力に対して有効に拘束作用を発揮することを見いだ
した。

【０００８】上記着想に基づいてなされた本発明のマグ
ネットローターは、内径側の径方向断面形状が非円形で
あり、かつ内径面における軸方向の一部に段差を有する
リング状磁石と、前記リング状磁石の内径部にインサー
ト成形され、成形後は前記リング状磁石の内面段差に対
応する段部が形成された状態となる合成樹脂製カラーと
を有することが特徴である。

【０００９】内径側の径方向断面形状は非円形であれば
適宜採用可能であるが、加工性の観点から正方形、長方
形、多角形、楕円形等が好ましい。

【００１０】また内径側断面の段差の高さは０．２〜
１．０ｍｍの範囲となすことが好ましい。

【００１１】また、リング状磁石に含まれる磁性粉は、
Ｒ−Ｔ−Ｂ（但し、ＲはＮｄ及び／又はＰｒ、あるいは
これらの一部を１種又は２種以上の他の希土類元素で置
換したもの：ＴはＦｅを主体とする３ｄ族遷移金属元
素：Ｂはホウ素）で表される希土類金属と遷移金属とを
主成分とする金属間化合物磁性粉体であることが望まれ
る。

【００１２】マグネットローターの作製手順は、内径側
の径方向断面形状が非円形であり、かつ内径面における
軸方向の一部に段差を有するリング状磁石の内径部に合
成樹脂を充填して、前記リング状磁石の内面段差に対応
する段部を有する合成樹脂製カラーをリング状磁石の内
径部にインサート成形するものである。

【００１３】

【作用】このようなマグネットローターは、内径側の径
方向断面形状が非円形であり、かつ内径面における軸方
向の一部に段差を有するリング状磁石の内面に、インサ
ート成形された合成樹脂製カラーが係合状態となること
によって、リング状磁石と合成樹脂製カラーとがアンカ
ー効果によって強固に結合一体化し、リング状磁石のカ
ラーに対する軸方向及び軸回り方向両方の遊動が規制さ
れ、モータ回転時の磁石の空転及び脱落が防止される。

【００１４】内径側の径方向断面形状を正方形、長方
形、多角形、楕円形等としたときには内径部の加工も容
易である。

【００１５】内径側断面の段差の高さは０．２〜１．０
ｍｍの範囲であれば、十分なアンカー効果が期待できる
とともに、段差がこの範囲内であれば、磁石の肉厚減少
による磁気特性への影響も実質上無視できる。

【００１６】リング状磁石に含まれる磁性粉として、Ｒ
−Ｔ−Ｂで表される希土類金属と遷移金属とを主成分と
する金属間化合物磁性粉体を用いたときには高磁力を発
揮できるマグネットローターが提供される。

【００１７】

【実施例】次に本発明の詳細を図示した実施例に基づき
説明する。図１は本発明のマグネットローターの外観斜
視図であり、図２は軸方向断面図である。本マグネット
ローターは、従来のマグネットローターと同様、２個の
リング状磁石１，１と合成樹脂製カラー２とから構成さ
れる。

【００１８】本発明はこのような構成のマグネットロー
ターにおいて、内径側の径方向断面形状が非円形であ
り、かつ内径面３における軸方向の一部に段差４を有す
るリング状磁石１の内径部に合成樹脂を充填して、前記
リング状磁石１の内面段差４に対応する段部を有する合
成樹脂製カラー２をリング状磁石の内径部にインサート
成形したことが特徴である。

【００１９】内径部の径方向断面形状は、アンカー効果
によってリング状磁石１の回転方向の応力を拘束できる
形状であれば多様な形状が適宜採用できる。加工容易性
の観点からは正方形（図３）、三角形（図４）、長方形
（図５）、楕円形（図６）、多角形等が好ましい。

【００２０】段差４は例えば、図３に示すように内径面
３の軸方向略中間位置に一箇所設けることなどが採用さ
れ、この場合は段差４を境にして一方が拡径孔５、他方
が縮径孔６となる。段差４の形成位置は軸方向の一方に
偏った位置であってもよい。

【００２１】段差４の高さａは０．２〜１．０ｍｍの範
囲であることが好ましい。０．２ｍｍ未満の場合、十分
なアンカー効果を期待できない。また１．０ｍｍを超え
ると、磁石の肉厚減少に伴う磁気特性への影響が無視で
きない。

【００２２】段差４は軸方向の応力を均等に分散して受
けることが可能なように内径部の全周に設けることが好
ましいが、内径部の一部に段差４を設ける場合も排除す
るものではない。また、上記実施例では、段差４は内径
面における軸方向略中間箇所に一箇所だけ設けたが、図
７に示すように段差４を二箇所設けるようにしてもよ
い。

【００２３】このようなマグネットローターは、リング
状磁石１を成形したのち、このリング状磁石１を射出成
形金型内にセッティングしたうえ、リング状磁石１の内
径部に熱可塑性樹脂を充填して、リング状磁石１の内径
部に合成樹脂製カラー２をインサート成形して作製す
る。

【００２４】リング状磁石１の成形は圧縮成形及び射出
成形の両方が採用できる。高磁力を得る観点からは磁粉
含有率が高く高密度な成形が可能な圧縮成形法の方が有
利である。

【００２５】リング状磁石１の成形材料に含ませる磁性
粉体としてはフェライト磁性粉、アルニコ磁性粉又はサ
マリウムコバルト磁性粉等を用いることもできるが、高
磁気特性と低コストを両立させる観点からは、Ｒ−Ｔ−
Ｂ（但し、ＲはＮｄ及び／又はＰｒ、あるいはこれらの
一部を１種又は２種以上の他の希土類元素で置換したも
の：ＴはＦｅを主体とする３ｄ族遷移金属元素：Ｂはホ
ウ素）を主成分とする金属間化合物磁性粉体を用いるこ
とが好ましい。

【００２６】希土類元素（Ｒ）としてはイットリウム
（Ｙ）を含む希土類元素の１種以上であって、ネオジウ
ム（Ｎｄ）、プラセオジウム（Ｐｒ）、ランタン（Ｌ
ａ）、セリウム（Ｃｅ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリ
ニウム（Ｇｄ）、プロメシウム（Ｐｍ）、ユーロピウム
（Ｅｕ）、ルテチウム（Ｌｕ）、ジスプロシウム（Ｄ
ｙ）、テルビウム（Ｔｂ）、ホルミウム（Ｈｏ）などが
例示出来る。イットリウム（Ｙ）は希土類元素ではない
が本発明では他の希土類元素と同様に扱える。本発明に
おいて好ましい希土類元素（Ｒ）はＮｄもしくはＰｒを
主体とするものであるが、複合希土類であるミッシュメ
タルやジジムあるいは他の希土類元素を含んでもかまわ
ない。

【００２７】また金属間化合物磁性粉体はその粒子径が
１〜１０００μｍ以下であることが成形性から好まし
く、７００μｍ以下にすることがより好ましい。

【００２８】表面磁束密度を増加させる目的で、Ｒ−Ｔ
−Ｂを主成分とする金属間化合物磁性粉体のＴの一部を
コバルトで置換することも適宜採用される。

【００２９】熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フラン樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂等が例示でき
るが、エポキシ樹脂、フェノール樹脂が好ましい。

【００３０】リング状磁石を射出成形によって成形する
場合の合成樹脂バインダー及び合成樹脂製カラーの素材
としては熱可塑性樹脂が用いられる。熱可塑性樹脂とし
ては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、塩化ビ
ニール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリ
プロピレン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポ
リエーテル樹脂等が利用可能である。

【００３１】リング状磁石の表面にはニッケルメッキ、
エポキシ電着塗装、エポキシスプレー塗装又は各種樹脂
含浸処理等の防錆措置を施すことが好ましい。

【００３２】次に本発明の効果を確かめるために行った
実施例と比較例について述べる。 （実施例）ＮｄＦｅＢ合金磁性粉にエポキシバインダー
を以下の配合比で添加し、ＭＥＫ溶媒下にて混合後、乾
燥させたうえ分級し２００μｍ以下の造粒体を得た。８
ｔｏｎ／ｃｍ² にて加圧し、外径φ８ｍｍ、高さｈ４ｍ
ｍの成形体を得た。加圧用の上下パンチの内径は４ｍｍ
×４ｍｍの角型とし、コアピンも４ｍｍ×４ｍｍの角型
とした。コアピンの圧粉域においてａ＝０．５ｍｍの段
差を形成させた。これを１５０℃、２Ｈｒ、Ａｉｒ中に
て加熱硬化したうえ、磁石表面をＮｉメッキ処理した。
このようにして得たリング状磁石を射出成形機にインサ
ートし、ＰＢＴ樹脂にてモールドして、マグネットロー
ターを得た。ＮｄＦｅＢ磁石のＰＢＴ樹脂カラーに対す
る円周方向と軸方向の応力に対する拘束力を確認するた
め、回転トルク強度と引き抜き強度を測定した。結果を
表１に示す。 ＜ＮｄＦｅＢボンド磁石配合組成＞ ＮｄＦｅＢ合金磁性粉 ９６．０ ％ エポキシ樹脂 ３．５ ｓｔ−Ｍｇ ０．５ （ステアリン酸マグネシウム：滑剤） （比較例）リング状磁石の形状を外径φ８ｍｍ、内径φ
６ｍｍ、高さｈ４ｍｍの単純なリング体とした以外は、
上記実施例と全く同じ条件でマグネットローターを作製
し、このマグネットローターについても回転トルク強度
と引き抜き強度を測定した。結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】 表１から明らかなように、本発明実施例のマグネットロ
ーターは、単純なリング体である従来のマグネットロー
ターに比べて、軸方向及び円周方向のいずれにおいても
きわめて優れた拘束力を有していることがわかった。

【００３４】

【発明の効果】本発明のマグネットローターは、内径側
の径方向断面形状が非円形であり、かつ内径面における
軸方向の一部に段差を有するリング状磁石の内径部に合
成樹脂製カラーをインサート成形して、リング状磁石の
内径部に合成樹脂製カラーが遊動不能に係合するように
構成しているので、リング状磁石と合成樹脂製カラーと
がアンカー効果によって強固に結合一体化し、リング状
磁石のカラーに対する軸方向及び軸回り方向両方の遊動
が規制され、モータ回転時の磁石の空転及び脱落が防止
される。

【００３５】内径側の径方向断面形状を正方形、長方
形、多角形、楕円形等としたときには内径部の加工も容
易である。

【００３６】内径側断面の段差の高さを０．２〜１．０
ｍｍの範囲とすれば、十分なアンカー効果が期待でき、
また段差がこの範囲内であれば、磁石の肉厚減少による
磁気特性への影響も実質上無視できる。

【００３７】リング状磁石に含まれる磁性粉として、Ｒ
−Ｔ−Ｂで表される希土類金属と遷移金属とを主成分と
する金属間化合物磁性粉体を用いたときにはマグネット
ローターの磁力は極めて高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のマグネットローターの一実施例の外
観斜視図

【図２】 同実施例の軸方向断面図

【図３】 内径側の径方向断面形状を正方形となしたリ
ング状磁石の斜視図

【図４】 内径側の径方向断面形状を三角形となしたリ
ング状磁石の斜視図

【図５】 内径側の径方向断面形状を長方形となしたリ
ング状磁石の平面図

【図６】 内径側の径方向断面形状を楕円形となしたリ
ング状磁石の平面図

【図７】 リング状磁石の内径面の二箇所に段差を形成
した場合のマグネットローターの断面図

【図８】 従来のマグネットローターの斜視図

【図９】 同マグネットローターの分解斜視図

【符号の説明】

１ リング状磁石 ２ 合成樹脂製カラ
ー ３ 内径面 ４ 段差 ５ 拡径孔 ６ 縮径孔 Ａ リング状磁石 Ｂ アルミニウム製
カラー Ｂ１ スペーシング部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内径側の径方向断面形状が非円形であ
   り、かつ内径面における軸方向の一部に段差を有するリ
   ング状磁石と、 前記リング状磁石の内径部にインサート成形され、成形
   後は前記リング状磁石の内面段差に対応する段部が形成
   された状態となる合成樹脂製カラーと、 を有するマグネットローター。
2. 【請求項２】 内径側の径方向断面形状が正方形、長方
   形、多角形、楕円形のいずれかである請求項１記載のマ
   グネットローター。
3. 【請求項３】 段差の高さが０．２〜１．０ｍｍの範囲
   である請求項１又は２記載のマグネットローター。
4. 【請求項４】 リング状磁石に含まれる磁性粉が、Ｒ−
   Ｔ−Ｂ（但し、ＲはＮｄ及び／又はＰｒ、あるいはこれ
   らの一部を１種又は２種以上の他の希土類元素で置換し
   たもの：ＴはＦｅを主体とする３ｄ族遷移金属元素：Ｂ
   はホウ素）で表される希土類金属と遷移金属とを主成分
   とする金属間化合物磁性粉体である請求項１、２又は３
   記載のマグネットローター。
5. 【請求項５】 内径側の径方向断面形状が非円形であ
   り、かつ内径面における軸方向の一部に段差を有するリ
   ング状磁石の内径部に合成樹脂を充填して、前記リング
   状磁石の内面段差に対応する段部を有する合成樹脂製カ
   ラーをリング状磁石の内径部にインサート成形してなる
   マグネットローターの製造方法。