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JP2918408B2 - ステッピングモータ用ロータおよびその製造方法 - Google Patents

ステッピングモータ用ロータおよびその製造方法

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JP2918408B2
JP2918408B2 JP2677693A JP2677693A JP2918408B2 JP 2918408 B2 JP2918408 B2 JP 2918408B2 JP 2677693 A JP2677693 A JP 2677693A JP 2677693 A JP2677693 A JP 2677693A JP 2918408 B2 JP2918408 B2 JP 2918408B2
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JP
Japan
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rotor
permanent magnet
resin
stepping motor
molding die
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保幸 竹本
忠 立野
千明 加藤
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  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば永久磁石形ス
テッピングモータの樹脂ロータおよびそれを製造する方
法に関し、特に射出成形における永久磁石の割れを防止
できるとともに、複数の永久磁石を用いる場合のスペー
サを不要とするステッピングモータ用ロータおよびその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、永久磁石形ステッピングモータ
は、回転自在に支持された樹脂ロータに対向するよう
に、磁極歯を有するステータヨークを配置して構成され
る。この樹脂製ロータは、図8にその一例を示すよう
に、中空の円筒状に形成された永久磁石1が外周に設け
られ、内周にはモールド樹脂3と、そのモールド樹脂3
から内方に延設されるボス部5が形成され、このボス部
5に軸7が嵌入されている。この樹脂ロータの製造は、
図9に示すように、永久磁石1の外径より少し大きい内
径を有する成形金型9に永久磁石1を挿入し、さらに永
久磁石1の円筒状の中心に軸7を配し、その後樹脂を射
出成形することにより、前記軸7と永久磁石1とを一体
化して行われていた。
【0003】また、このとき、永久磁石1が軸7の軸方
向に複数並設されるものにおいては、それら永久磁石1
同士の間に円筒状のスペーサ11を介装していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術によれば、円筒状の永久磁石1は靭性に乏しいため、
永久磁石1と成形金型9の内壁との隙間l(図10参
照)が設定値より少しでも大きくなると、樹脂の射出圧
力で永久磁石1が破損することがあった。
【0005】すなわち、円筒状の永久磁石1は、例えば
外径が18mm、肉厚が1mm程度である。そして、永久磁
石1を成形金型9内に挿入できるためには、永久磁石1
の外径よりも成形金型9の内径の方が数μm大きくなけ
ればならず必然的に隙間lを生じる。前記のような永久
磁石1の破損は、この隙間lが15μmを超えると生じ
ることがわかったので、破損を防止するために、多大な
時間を費やして永久磁石1の外径寸法管理を厳重に行う
こととしていたが、永久磁石1の外径には10〜30μ
mの製作誤差が生じることは避けられず、隙間lの値が
前記許容値を超えるたびに成形金型9を交換する煩雑な
作業が頻繁に発生することとなった。さらに、永久磁石
1と成形金型9との間に隙間lが存在し、かつ永久磁石
1を複数設ける場合には永久磁石1同士の間にスペーサ
11を入れる必要がある。このため、樹脂の射出成形に
よってロータを製造する作業は甚だ面倒であり、製作コ
スト低減も困難であった。
【0006】本発明は、以上の問題点を解決するために
成されたもので、永久磁石の寸法管理を厳重に行う必要
がなくなるとともに、複数の永久磁石の間にスペーサを
入れる必要のないステッピングモータ用ロータとその製
造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、この出願の第1発明は、円筒状の永久磁石、及び
前記円筒状の永久磁石の中心に配される軸をあらかじめ
成形金型の中に入れ、その後に樹脂を射出成形してステ
ッピングモータ用の樹脂ロータを製造するステッピング
モータ用ロータの製造方法において、前記成形金型の
型凹部を連続した完全丸穴部として形成し、該丸穴部の
内径を前記永久磁石の外径より小さく設定し該永久磁石
該丸穴部の開口部より中心軸方向に圧入することを特
徴とする。
【0008】第2発明は、さらに、前記成型凹部の前記
完全丸穴部を、内部に該成形金型と別体の入れ駒を挿入
して形成してなることを特徴とする。
【0009】第3発明は、さらに、前記入れ駒が樹脂製
であることを特徴とする。
【0010】第4発明は、さらに、前記成形金型内に樹
脂を射出成形した後、イジェクトピンで前記入れ駒を該
成形金型から押し出し、さらに該入れ駒から樹脂ロータ
を取り出すことを特徴とする。
【0011】さらに、本願の第5発明は、前記第1〜第
4発明を用いて製造される複数の円筒状永久磁石を備え
たステッピングモータ用ロータに関するもので、複数の
円筒状の永久磁石と該永久磁石の中心に配置された軸と
を樹脂により連結固定させたステッピングモータ用ロー
タにおいて、前記樹脂前記円筒状の永久磁石同士の間
にも充填されて、これら永久磁石同士を上下方向に間隔
を隔てて連結固定している、前記の何れかの方法で製造
されたことを特徴とする。
【0012】
【作用】前記の構成を有する本発明によれば、成形金型
の成型凹部を連続した完全丸穴部として形成し、該丸穴
部の内径を永久磁石の外径より小さくし、永久磁石を該
丸穴部の開口部より中心軸方向に圧入する。この永久磁
石は円筒状をしており内側からの圧力に比べ外側からの
圧力には強い。そして前記圧入により永久磁石は外側か
ら強い力で支えられるので、内側に高い射出圧力が作用
しても割れ等の破損を生じない。射出成形の後に成形金
型から取り出された際には、永久磁石はスプリングバッ
クによりほぼ元の外径寸法に戻る。
【0013】複数の永久磁石を用いてロータを構成する
場合には、圧入によりこれらの永久磁石は成形金型との
面圧力により所定位置に配されるので、従来のように複
数の永久磁石同士の間にスペーサを入れる必要がなくな
る。
【0014】一般に、圧入による締め代は、従来設定さ
れていた永久磁石と成形金型との間の隙間寸法より大き
な許容寸法を有するので、成形金型はそれほど頻繁に交
換しなくても良い。さらに好ましくは、成形金型の内部
を別体の入れ駒とすることにより、前記交換作業はより
容易となる。
【0015】永久磁石は、製造方法や成分により、いろ
いろな種類があり弾性も異なるが、許容弾性変形量が小
さなものであっても、前記入れ駒を樹脂製とすれば、圧
入は十分に可能となる。
【0016】また、射出成形の後にイジェクトピンで、
製品である樹脂ロータではなく入れ駒を押し出すように
すれば、製品にイジェクトピンの圧接痕跡が残るのを防
止できるとともに、製品を抜去するために必要な力が製
品の局部に集中することがないので、製品の破損等も防
止でき一層好ましい。
【0017】
【実施例】以下、本発明の一実施例につき図1及び図2
を参照して説明する。本実施例における永久磁石1はボ
ンドマグネットであり、外径寸法は前記従来例と同様
に、外径が18mm、肉厚が1mm程度であり、厳重に管理
しても、外径寸法のばらつきが10〜30μm生じる。
また射出成形時の射出圧力は、1100kg/cm2 程度で
ある。そして永久磁石1は、図示のとおり、軸7の軸方
向に2個が並設される。
【0018】成形金型9は、超硬金属で形成され、成形
凹部は連続した完全丸穴部として形成されている。永久
磁石1に対する締め代は30μm程度であり、締め代の
許容範囲は上限が35〜50μmと大きいので、締め代
の寸法は従来の隙間寸法ほど厳重に管理する必要がな
い。しかし、締め代が50μmを超えると、圧入時に永
久磁石を破損したり、射出成形後に樹脂ロータを成形金
型から取り出した場合に、永久磁石がスプリングバック
により元の寸法に戻りきらないことがあり、樹脂ロータ
としての寸法精度が満足されない恐れがあるので、締め
代は前記寸法を目標とするのが望ましい。
【0019】以上の本実施例によって永久磁石形ステッ
ピングモータ用ロータの製造を行ったところ、永久磁石
1に割れ等の損傷は生じなかった。
【0020】また、前記実施例にあっては、永久磁石1
は成形金型9の成形凹部の内壁との面圧力により、半径
方向のみならず軸方向についても所定位置に配され、確
実に保持されるので、従来のようにスペーサ11(図
9,図10参照)を用いなくとも永久磁石1同士の間に
樹脂が充填されて両者を連結固定する。これにより、ロ
ータに設けられる2つの永久磁石1の間の設計寸法が変
更されても、その寸法の変更に対応していちいちスペー
サ11を製作、介挿する必要がなくなり、部品点数を減
少できる。さらにスペーサ11を成形金型9内に挿入す
る作業が不要になる。
【0021】以上説明した実施例にあっては、ロータの
外径寸法が設計変更された場合、あるいは外径寸法のば
らつきが大きくなった場合等には成形金型9全体を取替
えなければならないが、図3の第2実施例に示すよう
に、成形金型9の成形凹部の内部に別体の入れ駒13を
使用するようにすれば、この入れ駒13のみの取替で対
応できるので、作業性がより向上するとともに、コスト
低減上も一層有利となる。
【0022】さらに、前記の入れ駒13を樹脂製とする
ことで、本発明の適用対象となる永久磁石1の範囲を広
げることができる。すなわち、永久磁石1には、その材
質や製造方法により、焼結マグネット,ボンドマグネッ
ト,プラスチックマグネット等の種類があり、それぞれ
の種類に応じて許容弾性変形量が異なる。許容弾性変形
量が小さい永久磁石1を使用してロータを構成する必要
がある場合には、前記入れ駒13を樹脂製とすること
で、圧入の際の変形を永久磁石1側よりも入れ駒13側
に大きく持たせ、永久磁石1の損傷の恐れなく圧入を容
易に行うことができる。また、入れ駒13を樹脂製とす
ることで、圧入時に永久磁石1の表面に傷が付くことを
防止でき、特に永久磁石1の表面に形成されている防錆
皮膜に与える損傷を低減できる。
【0023】さらにまた、樹脂射出成形後のロータを成
形金型9内から押出すためのイジェクトピン15は、前
記図3に示すように、従来どおり製品であるロータに圧
接されてこれを押出す位置に設けることができるのみな
らず、図4の第3実施例に示すように、入れ駒13を押
出す位置に設けることができる。このように、ロータを
入れ駒13ごと押出すことで、前記第1及び第2実施例
と異なりイジェクトピン15の先端が当接される位置に
残っていたイジェクトピン15の痕跡が製品に残ってし
まうことを防止できるとともに、イジェクトピン15に
よって押し出されるときに製品にかかる力が製品の局部
に集中するのを防止でき、永久磁石1の破損あるいは樹
脂部の破損をも防止できる。
【0024】また、これにより、イジェクトピン15を
通すピン孔が製品から離れた位置に形成されることにな
るので、このピン孔の径寸法を厳密なものにしなくて
も、バリの心配をする必要がない。すなわち、前記径寸
法を厳密にしないとピン孔とイジェクトピン15との隙
間から樹脂が漏れ出てバリが生じるが、本実施例ではイ
ジェクトピン15が製品から遠く離れた位置に形成され
るので、製品にバリが生じることはない。また、イジェ
クトピン15の寸法形状は製品の寸法形状に関係なく設
定できるので、充分な強度を有するようなイジェクトピ
ン15を設定することができる。
【0025】なお、図5に以上説明した実施例によって
製造されるロータの縦断面図を示す。図5に示すロータ
にはボス部5の周囲に軽量化のための空洞部分が設けら
れているが、前記実施例の説明に使用した図1〜図4の
各図では、その空洞を示す部分は図示を簡略化するため
に省略した。この空洞は、例えば成形金型9の上面を閉
じる雄金型(図示せず)に前記空洞を形成するための凸
部を形成しておくこと等により形成される。
【0026】以上の実施例で述べたロータは、円筒状の
永久磁石1を軸7の軸方向に2個並設するタイプのもの
であったが、他の実施例においては、図6及び図7に示
すように永久磁石1は1個であってもよいことはいうま
でもない。
【0027】なお、使用する樹脂は、ポリアセタール、
ナイロン、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレ
ート、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー等、
一般的によく知られているエンジニアリングプラスチッ
クであれば、どのような樹脂でもよい。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、この出願の第1か
ら第4発明によれば、永久磁石は成形金型に形成された
成形凹部の完全丸穴部に圧入されるので、円筒状の永久
磁石は外周が成形金型により支えられ射出成形の際の高
い射出圧力に耐えられ、割れ等の破損が生じるのを防止
できる。また、圧入の締め代の許容範囲は、従来の破損
を生じる隙間寸法の限界より大きいので、永久磁石の外
径のばらつきをより広く吸収でき、したがって成形金型
を入れ替える頻度を従来より少なくできる。
【0029】また、永久磁石が複数並設される樹脂ロー
タの場合には、圧入した永久磁石は成形金型との面圧力
により所定位置に配されることになるので、従来のよう
に永久磁石の間に入れるスペーサを省略できる。
【0030】また、成形金型に入れ駒を使用すること
で、永久磁石の設計変更または外径寸法の大きなばらつ
きに対しては、入れ駒のみを取り替えることで対処で
き、取り替え作業が容易となる。
【0031】また、前記入れ駒を樹脂製とすることで、
弾性の小さな永久磁石に対しての圧入が行え本発明の効
果を得ることができる。
【0032】さらに、前記入れ駒を使用して射出成形を
行った後に、この入れ駒をイジェクトピンで押し出すこ
とで、製品である樹脂ロータに、イジェクトピンのピン
あとを残してしまうのを防止できるとともに、製品を金
型から抜去する際の抜去力が製品の局部に集中すること
がないので、製品の破損等をも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例にあって成形金型に永久磁石
等を挿入する前の状態を示す分解側断面図である。
【図2】本発明の一実施例にあって成形金型に永久磁石
等を挿入完了した状態を示す分解側断面図である。
【図3】第2実施例を示す側断面図である。
【図4】第3実施例を示す側断面図である。
【図5】第1実施例から第3実施例までにより製造され
るステッピングモータ用ロータの側断面図である。
【図6】他の実施例で製造されるステッピングモータ用
ロータの側断面図である。
【図7】図6のステッピングモータ用ロータを製造する
際の成形金型へ永久磁石等を挿入する前の状態を示す分
解側断面図である。
【図8】従来のステッピングモータ用ロータの一例を示
す側断面図である。
【図9】図8のステッピングモータ用ロータを製造する
際の成形金型へ永久磁石等を挿入する前の状態を示す分
解側断面図である。
【図10】図8のステッピングモータ用ロータを製造す
る際の成形金型へ永久磁石等を挿入完了した状態を示す
側断面図である。
【符号の説明】
1 永久磁石 3 モールド樹脂 5 ボス部 7 軸 9 成形金型 11 スペーサ 13 入れ駒 15 イジェクトピン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−71351(JP,A) 実開 昭62−191365(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02K 37/00 - 37/24

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒状の永久磁石、及び前記円筒状の永
    久磁石の中心に配される軸をあらかじめ成形金型の中に
    入れ、その後に樹脂を射出成形してステッピングモータ
    用の樹脂ロータを製造するステッピングモータ用ロータ
    の製造方法において、前記成形金型の成形凹部を連続し
    た完全丸穴部として形成し、該丸穴部の内径を前記永久
    磁石の外径より小さく設定し該永久磁石を該丸穴部の開
    口部より中心軸方向に圧入することを特徴とするステッ
    ピングモータ用ロータの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記成型凹部の前記完全丸穴部を、内部
    に該成形金型と別体の入れ駒を挿入して形成してなる
    とを特徴とする請求項1に記載のステッピングモータ用
    ロータの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記入れ駒は樹脂製であることを特徴と
    する請求項2に記載のステッピングモータ用ロータの製
    造方法。
  4. 【請求項4】 前記成形金型内に樹脂を射出成形した
    後、イジェクトピンで前記入れ駒を該成形金型から押し
    出し、さらに該入れ駒から樹脂ロータを取り出すことを
    特徴とする請求項2に記載のステッピングモータ用ロー
    タの製造方法。
  5. 【請求項5】 複数の円筒状の永久磁石と該永久磁石の
    中心に配置された軸とを樹脂により連結固定させたステ
    ッピングモータ用ロータにおいて、前記樹脂前記円筒
    状の永久磁石同士の間にも充填されて、これら永久磁石
    同士を上下方向に間隔を隔てて連結固定していることを
    特徴とする請求項1乃至4の何れか1項の方法で製造さ
    れたステッピングモータ用ロータ。
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