JP4359814B2 - ロータ構造 - Google Patents

Description

【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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