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JPH07203645A - 小型モータ及びその回転子の製造方法 - Google Patents

小型モータ及びその回転子の製造方法

Info

Publication number
JPH07203645A
JPH07203645A JP5353595A JP35359593A JPH07203645A JP H07203645 A JPH07203645 A JP H07203645A JP 5353595 A JP5353595 A JP 5353595A JP 35359593 A JP35359593 A JP 35359593A JP H07203645 A JPH07203645 A JP H07203645A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotor
magnet
outer peripheral
peripheral surface
rare earth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5353595A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideki Itaya
英樹 板谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mabuchi Motor Co Ltd
Original Assignee
Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mabuchi Motor Co Ltd filed Critical Mabuchi Motor Co Ltd
Priority to JP5353595A priority Critical patent/JPH07203645A/ja
Priority to US08/307,468 priority patent/US5500994A/en
Priority to CN94116326A priority patent/CN1105158A/zh
Publication of JPH07203645A publication Critical patent/JPH07203645A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2726—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
    • H02K1/2733—Annular magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine
    • Y10T29/49012—Rotor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Power Engineering (AREA)
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  • Brushless Motors (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少量の希土類プラスチックマグネットでも高
トルクを得ることができ、また磁石層が剥離等しない回
転子を備えた小型モータ及びその回転子の製造方法を提
供する。 【構成】 ケーシング２の内部に取付けられた固定子３
と、この固定子３に対向して設けられた回転子４とを備
え、この回転子は、前記ケーシングに回転自在に支持さ
れた回転軸５と、この回転軸が挿着され、外周面３０に
凹凸が形成されたプラスチック製の回転子本体３１と、
前記外周面上に形成された希土類プラスチックマグネッ
トからなる磁石層３２とを備えている。

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
小型モータに関し、特にその回転子及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】小型モータは、小型カメラ等の精密機
器、ＶＴＲ等の音響・映像機器、及び自動車用電装機器
などあらゆる分野で広く用いられている。回転子に永久
磁石を用いた構造の小型モータにはステッピングモータ
やブラシレスモータがあるが、例えばステッピングモー
タは、プリンタ等の各種電子機器の駆動源として広く使
用されている。
【０００３】かかる小型モータは、ケーシングの内部に
取付けられた固定子と、この固定子に対向して設けられ
た回転子とを備えている。回転子には永久磁石が設けら
れており、固定子で作られる磁力で回転子を吸引して回
転させている。前記回転子は、回転軸に取付けられた回
転子本体（ロータヨーク）の全体をマグネットで成型し
て一体構造にするか、または金属製の回転子本体の外周
面にマグネットの層を接着剤により固着させて二体構造
とするのが一般的である。
【０００４】ところで、近年は小型モータの高トルク化
の要求はますます厳しくなってきているが、トルクを高
める方法としては、電流を増やす方法と、強い磁力を発
生する永久磁石を回転子に使用する方法とがある。電流
を増やす前者の方法には自ずから限界があり、少電流化
の要求にも逆行することになる。そのため、従来から一
般的に使用されてきたフェライトマグネットの代わり
に、最近は、少電流でも強い磁力を発生して高トルク化
ができる希土類プラスチックマグネットを回転子に使用
することが多くなってきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、希土類プラ
スチックマグネットは、フェライトマグネットと比較し
て数十倍も高価なためその使用量が少ない方が望まし
い。前記一体構造の回転子の場合は、回転軸と回転子と
の同心度を高精度にすることは比較的容易であり、また
一体構造なので組立工数が削減できるという長所があ
る。しかしながら、高価な希土類プラスチックマグネッ
トを大量に必要とするという課題があった。希土類プラ
スチックマグネットの使用量を減らすために、回転子本
体の内部に空間を形成して薄肉化する方法もあるが、希
土類プラスチックマグネットは脆弱なので回転子本体の
強度が弱くなって割れや欠け等を発生しやすいという課
題もあった。
【０００６】これに対して、前記二体構造の回転子の場
合には、金属製の回転子本体と希土類プラスチックマグ
ネットからなる磁石層との熱膨張係数の差が大きい（例
えば数十倍乃至数百倍）。そのため、広い温度領域（例
えば−４０℃乃至＋１２０℃）で使用され且つ温度変化
の激しいステッピングモータ等においては、特に磁石層
の剥離や割れが発生しやすいという課題があった。
【０００７】したがって、磁石層の薄肉化をして慣性モ
ーメントの低減や材料費の削減をすることが困難であっ
た。また、回転子本体が金属製なので、回転子全体が重
いことも、慣性モーメントの大きい原因になっていた。
さらに、希土類プラスチックマグネットからなる磁石層
を接着剤で固着しているので、接着剤の厚みの偏りが生
じて、同心度の精度が悪かった。
【０００８】実開昭６２−１９１３６５号公報には、回
転子本体をプラスチックにより形成してその外側にフェ
ライトのプラスチックマグネット層を固定したステッピ
ングモータが提案されている。このものは、回転子本体
がプラスチックなので回転子は軽くなっているが、ここ
で使用されるプラスチックマグネットは希土類のプラス
チックマグネットではなくてフェライトのプラスチック
マグネットであり、その使用量の削減や、剥離及び割れ
等に対する配慮はなされていない。
【０００９】本発明は、斯かる課題を解決するためにな
されたもので、少量の希土類プラスチックマグネットで
も高トルクを得ることができ、また磁石層の剥離や割れ
等が生じない回転子を備えた小型モータ及びその回転子
の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明にかかる小型モータは、ケーシングの内部に
取付けられた固定子と、この固定子に対向して設けられ
た回転子とを備えている。そして、この回転子は、前記
ケーシングに回転自在に支持された回転軸と、この回転
軸が挿着され、外周面に凹凸が形成されたプラスチック
製の回転子本体と、前記外周面上に形成された希土類プ
ラスチックマグネットからなる磁石層とを備えている。
【００１１】また、前記回転子本体の前記外周面には、
前記磁石層の各磁極に相当する位置にそれぞれ凹部を形
成することが好ましい。なお、前記磁石層は、前記回転
子本体の前記外周面に薄膜状に形成されていてもよい。
【００１２】本発明にかかる回転子の製造方法は、ケー
シングの内部に固定子とこの固定子に対向する回転子と
が設けられた小型モータの前記回転子の製造方法におい
て、まず、外周面に凹凸が形成されたプラスチック製の
回転子本体に回転軸を挿着する。次いで、金型内に前記
回転子本体を収納するとともに前記回転軸を前記金型に
位置決めする。その後、前記回転子本体の軟化点より高
い温度に加熱されて溶融した希土類プラスチックマグネ
ットを前記金型内に射出して、前記外周面上に磁石層を
形成する。
【００１３】
【作用】本発明においては、回転子本体の外周面に希土
類プラスチックマグネットを射出すると、溶融した高温
の希土類プラスチックマグネットが、凹凸を有する回転
子本体の外周面に接するので、回転子本体外周面の表面
層が軟化又は溶融して希土類プラスチックマグネットと
混じり合い、回転子本体と希土類プラスチックマグネッ
トとが常温に戻って硬化すれば両者は一体化して略一体
構造をなす。
【００１４】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。本発明は、回転体が永久磁石を含むタイプの小
型モータ例えばステッピングモータやブラシレスモータ
に適用されるが、ここでは、プリンタ、複写機、ファク
シミリ及びタイプライタ等の電子機器の駆動源として使
用されるステッピングモータを例にとって、図１乃至図
１４に基づいて説明する。
【００１５】図１はステッピングモータの正面断面図、
図２は図１のモータの外観図、図３は図１に示すステー
タコアの斜視図である。図示されたステッピングモータ
１はＰＭ型（Permanent Magnet Type)のモータであり、
永久磁石を含む回転子を固定子巻線で作られる磁力で吸
引して回転させる構造をなしており、例えばプリンタの
紙送り装置に使用されている。
【００１６】図１及び図２に示すように、ケーシング２
の内部には固定子３が取付けられ、固定子３に対向して
その内方に配設された回転子４がケーシング２の内部に
設けられている。回転子４の中心に回転中心線Ｃ方向に
向けて固定された金属製の回転軸５は、ケーシング２に
設けられた軸受部材６，７により回転自在に支持されて
いる。
【００１７】ケーシング２は、強磁性体の金属材料によ
って有底中空筒状に形成されたハウジング８と、ハウジ
ング８と同一の金属材料によって形成され、ハウジング
８の開口部９にカシメ嵌合または溶接等によって固着さ
れた蓋部材１０とを備えている。蓋部材１０の中心部に
形成された断面円形の取付け凹部１１内には軸受部材７
が固定され、ハウジング８の側面１２の中心部に形成さ
れた取付け孔１３内には軸受部材６が固定されている。
軸受部材６，７は、潤滑性を有する合成樹脂または潤滑
油が含浸された粉末焼結金属もしくは粉末焼結合金によ
り形成されたオイルレス型の軸受である。
【００１８】固定子３は、ハウジング８の内面１４に固
定されるとともに中心線Ｃ方向に並設され且つ互いに背
中合わせに配置された第１，第２ブロック１５，１６か
らなっている。第１ブロック１５の環状のボビン１７に
は固定子巻線が巻回されて環状の励磁コイル１８となっ
ている。ボビン１７は、絶縁性合成樹脂例えばポリブチ
レンテレフタレート（ＰＢＴ）等の絶縁性材料により一
体的に成型されている。
【００１９】ボビン１７を支持するステータコア１９は
強磁性体の金属材料で形成されている。図３に示すよう
に、ステータコア１９は、環状の円板部２０と、円板部
２０の内周縁２１を折曲することにより中心軸と平行に
一方向に突出する櫛歯状の磁極２２とを備えている。櫛
歯状の磁極２２は、内周縁２１に沿って均一に複数個配
設されている。円板部２０の外周部には接続端子（図示
せず）取付け用の凹部２３が形成されている。
【００２０】図１に示すように、ハウジング側面１２側
には櫛歯状の磁極２４が形成されている。磁極２４は、
ハウジング８の一部をモータ内方に向けて切り起こすこ
とにより、中心線Ｃと平行に突出するとともに円周方向
に均一に前記磁極２２と同数個形成されている。また、
蓋部材１０の一部をモータ内方に向けて切り起こして形
成された櫛歯状の磁極２５が、蓋部材１０に設けられて
いる。磁極２５は、中心線Ｃと平行に突出し、且つ円周
方向に沿って均一に前記磁極２２と同数個形成されてい
る。
【００２１】第１ブロック１５のステータコア１９はハ
ウジング側面１２に対向配置されており、その磁極２２
は、ハウジング８側の磁極２４と所定の空隙をもって相
互に噛み合うように配置されている。これと同様に、第
２ブロック１６のステータコア１９も蓋部材１０に対向
配置されており、その磁極２２は、蓋部材１０の磁極２
５と所定の空隙をもって相互に噛み合うように配置され
ている。
【００２２】コイル１８を有するボビン１７をステータ
コア１９とハウジング内面１４と磁極２４とに固定する
ことにより、第１ブロック１５が構成される。第１ブロ
ック１５に隣接し背中合わせに配設された第２ブロック
１６は、コイル１８を有するボビン１７と、ステータコ
ア１９と、蓋部材１０の磁極２５とにより構成されてい
る。第１，第２ブロック１５，１６のステータコア１９
の円板部２０同士が密着固定されている。第１ブロック
１５のボビン１７と、両ステータコア１９の円板部２０
の外周縁２０ａがハウジング内面１４に固着されてい
る。コイル１８は、接続端子に取付けられた給電線２７
に電気的に接続されており、図示しない外部電源から給
電線２７と接続端子とを介してコイル１８に電流が供給
される。
【００２３】第１ブロック１５においては、ハウジング
８と、ステータコア１９の円板部２０及び磁極２２と、
ハウジング８と一体の磁極２４とによって、コイル１８
が生成する磁束が通る第１の磁気回路が形成される。第
２ブロック１６においても、ハウジング８と、蓋部材１
０と、蓋部材１０と一体の磁極２５と、ステータコア１
９の磁極２２及び円板部２０とによって、コイル１８が
生成する磁束が通る第２の磁気回路が形成される。
【００２４】回転子４は、第１，第２ブロック１５，１
６の半径方向内方に微小なギャップＧを介して配設され
ている。回転子４は、回転軸５と、回転軸５が中心位置
Ｃに挿着され、外周面３０に凹凸が形成されたプラスチ
ック製の回転子本体３１と、回転子本体３１の外周面３
０上に形成された希土類プラスチックマグネットからな
る磁石層３２とを備えている。回転子本体３１を形成す
るプラスチック材は、モータ使用温度Ｔより高い軟化点
ｔ1 を有している。
【００２５】本実施例の磁石層３２は、回転中心線Ｃと
平行な方向に延びる磁極が円周方向に複数個配列された
円筒状をなしており、回転子本体３１の外周面３０の全
面を覆って設けられている。なお磁石層３２は、外周面
３０のうち少なくとも磁極の部分など外周面３０の一部
分のみに設けた場合であってもよい。磁石層３２は、円
筒状の外表面３７にＮ極とＳ極を交互に配列するという
多極着磁を均等に行ったものであり、極異方性又はラジ
アル異方性の希土類プラスチックマグネットが使われて
いる。
【００２６】前記構成のモータ１において、給電線２７
を介して、第１，第２ブロック１５，１６の各コイル１
８に互いに位相のずれた電流を流すと、各コイル１８は
交互に励磁されて第１，第２の磁気回路で交互に磁力が
発生する。そして、各コイル１８によりそれぞれ励磁さ
れる磁極２２，２４及び２５の位置も所定のステップ角
だけ順次ずれていく。すると、順次励磁された磁極２
２，２４及び２５の磁力により磁石層３２の磁極が吸引
されて回転子４が所定のステップ角だけ回転運動をす
る。これにより回転する回転軸５を介してプリンタ等の
電子機器を駆動することができる。
【００２７】次に、回転子４の構成について図４乃至図
１２を参照して説明する。図４は回転子４の正面断面
図、図５は図４のＶ部拡大断面図である。図示するよう
に、回転子本体３１は円筒状をなしており、軽量化のた
めに内方には空間部３３が形成されている。回転軸５
は、回転子本体３１の中心Ｃに形成された貫通孔３４内
に圧入固定されている。回転軸５と回転子本体３１は、
回り止め用のブッシュ３５により互いに強固に固定され
ている。
【００２８】回転子本体３１の円筒状の外周面３０には
凹凸３６が形成されており、磁石層３２は、凹凸３６の
ある外周面３０に密着して一体化している。磁石層３２
の外表面３７は高精度な真円度を有しており、回転軸５
と共通の回転中心線Ｃを有する同心度の高い形状になっ
ている。
【００２９】回転子本体３１は、ポリブチレンテレフタ
レート、ポリアセタール又はナイロン（ＰＥ）等にガラ
ス繊維を加えたプラスチック材により成型されている。
これらの何れのプラスチック材も軟化点ｔ1 は約１７０
℃乃至約２４０℃であり、モータ使用温度Ｔの一般的な
範囲例えば約−４０℃乃至約＋１２０℃よりも高温であ
る。そのため、モータ１の回転中に回転子本体３１が軟
化することはない。なお、モータ使用温度Ｔが例えば１
２０℃を超えて約１８０℃に至るモータもあるが、この
ようなモータの場合には、モータ使用温度Ｔを超える軟
化点ｔ1 を有するプラスチック材を選定すればよい。
【００３０】一方、磁石層３２の素材である希土類プラ
スチックマグネットは、プラスチックに希土類磁石の磁
性粉末を混合したものである。プラスチックとしては例
えばナイロン（ＰＥ）及びポリフェニレン硫化物等があ
り、希土類磁石としては例えばネオジム−鉄−ホウ素
（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）、サマリウムコバルト（Ｓｍ−Ｃ
ｏ）及びアルニコ（Ｆｅ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏを含む永久
磁石鋼の商品名）等があるが、これらの物質のうちの一
種類又は二種類以上を組合せた場合であってもよい。こ
の希土類プラスチックマグネットの軟化点ｔ2 は、例え
ば回転子本体３１の軟化点ｔ1 とほぼ同等すなわち約１
７０℃乃至約２４０℃であるが、この軟化点ｔ2 は他の
温度であってもよい。
【００３１】回転子本体３１の外周面３０に磁石層３２
を形成する場合には、金型を用いて射出成型する。具体
的には、回転子本体３１の軟化点ｔ1 より高い温度に加
熱されて溶融している希土類プラスチックマグネットを
本体外周面３０に射出すると、外周面３０もその軟化点
ｔ1 以上に加熱されて表面層が軟化もしくは溶融して希
土類プラスチックマグネットとの接合部３８において相
互に噛み合い且つ混じり合う。その後、常温に戻った希
土類プラスチックマグネットは固化して磁石層３２とな
り、回転子本体３１と磁石層３２とは一体化する。前記
混じり合い現象の過程で、回転子本体３１に含まれてい
るガラス繊維３９の一部は外周面３０側から希土類プラ
スチックマグネット内に侵入して絡み合うので、回転子
本体３１と磁石層３２との間には明確な境界面はなくな
り、回転子本体３１と磁石層３２との一体化がさらに強
固なものになる。
【００３２】また、回転子本体３１の外周面３０に凹凸
３６が形成されているので、外周面３０の表面積が大き
くなるとともに、射出成型の際に溶融状態の希土類プラ
スチックマグネットと本体外周面３０のプラスチック材
とが混じり合いやすい。このようにして作られた回転子
４は、両部材３１，３２が強固に一体化し、またこれに
加えて凹凸３６が抵抗になるので、モータ回転時等に両
部材３１，３２が位置ずれすることはなくなる。
【００３３】両部材３１，３２が強固に一体化するの
で、回転子本体３１の外周面３０に磁石層３２を薄膜状
に形成することもできる。このようにすれば、希土類プ
ラスチックマグネットの使用量を従来と比べて極めて少
なくすることができる。なお、薄膜状の磁石層３２は外
周面３０の全面に形成してもよいが、外周面３０の一部
分例えば磁極の部分のみに形成すれば希土類プラスチッ
クマグネットの使用量をさらに少なくできる。また、薄
膜状に形成された磁石層３２は、着磁時の衝撃やモータ
回転時の振動等に十分に耐え得る機械的強度を有してい
る。
【００３４】また、回転子本体３１と磁石層３２とが一
体化しているので、接着剤を用いた従来の構造に比べ
て、両部材３１，３２の同心度が向上する。高精度で成
形された金型に回転軸５を正確に位置決めして外表面３
７を成型すれば、回転子４の真円度及び同心度をさらに
大幅に向上させることができる。
【００３５】このように、外表面３７の真円度及び両部
材３１，３２の同心度が高精度になるので、回転子４の
回転中における外表面３７の振れが極めて小さくなり、
固定子３と回転子４との間のギャップＧを小さくするこ
とができる。これにより磁力の吸引力が大きくなって、
高トルク化が実現でき、モータ１で例えればギャップＧ
を約０．２乃至約０．１mm程度にまで小さくすることが
でき、その結果、従来よりトルクを例えば１０乃至２０
％向上させることができる。また、ギャップＧを小さく
できるので、磁石層３２の厚みをさらに薄くすることが
でき、高トルク化を実現しながら希土類プラスチックマ
グネットの使用量を削減することが可能となる。具体的
には、所定のトルクを発生するのに従来のフェライトマ
グネットの磁石層では３mm以上の厚みが必要だったのに
対して、本発明では、１mm以下の厚み（例えば、約０．
６乃至約０．８mm）の希土類プラスチックマグネットの
磁石層３２で十分なトルクを発生させることが可能にな
る。
【００３６】回転子本体３１及び磁石層３２を上述のよ
うな材料により形成した場合には、いずれの材料も熱膨
張係数が約３×１０-5乃至約５×１０-5mm／℃であり、
略等しいか又は近似している。したがって、回転子本体
３１と磁石層３２との間での熱による変形量の差は小さ
い。例えば、射出成型後の冷却時やモータの回転時等に
温度が増減して回転子４の周囲温度が広い範囲で変化し
ても、両部材３１，３２の接合部３８が熱膨張収縮の差
により破壊されて磁石層３２が剥離したり割れたりする
ことはない。なお、両部材３１，３２の前記熱膨張係数
の差が１０倍程度以内であれば、実用的には問題はな
い。
【００３７】ところでステッピングモータ１は、多くの
場合は所定のステップ角だけ素早く回転運動をしてそこ
で素早く静止する動作を行う。このような使用方法の場
合には回転子４を軽くして慣性モーメントを低減させる
必要がある。かかる場合、本発明によれば、軽くて強い
プラスチック製の回転子本体３１に大きな空間部３３を
形成するとともに希土類プラスチックマグネットからな
る磁石層３２を薄膜状に形成することにより回転子４を
従来より大幅に軽量化できる。したがって、慣性モーメ
ントの低減や希土類プラスチックマグネットの使用量の
削減が可能になり、且つ割れや欠け等は発生しない。
【００３８】図６乃至図１２は磁石層を形成する前の回
転子本体の変形例を示している。図６は他の実施例にか
かる回転子本体を含む正面図、図７は図６の側面図であ
る。図示するように、回転軸５が圧入固定された回転子
本体３１ａの外周面３０ａには断面矩形状の環状溝３６
ａが中心軸方向に複数個並設されている。この環状溝３
６ａを形成することにより、外周面３０ａに凹凸が形成
されるとともに表面積も大きくなる。これにより、外周
面３０ａの全面又は一部を覆って磁石層３２を形成する
時、溶融したプラスチックマグネットが環状溝３６ａの
内部にも侵入して外周面３０ａと一体化する。したがっ
て、磁石層３２が強固に固定されることとなり、特に中
心軸方向に対する強度が増す。
【００３９】図８は更に他の実施例にかかる回転子本体
を含む正面図、図９は図８の側面図、図１０は図８のＸ
−Ｘ線拡大断面図である。図示するように、回転子本体
３１ｂの外周面３０ｂに凹凸を形成するために、複数個
の凹部３６ｂを軸方向中央部４０から側面４１又は側面
４２の方向にそれぞれ長く形成するとともに円周方向に
均等に配置している。図１０に示すように、各凹部３６
ｂは、外周面３０ｂ上に形成される磁石層３２の各磁極
（例えばＮ極）に相当する位置にそれぞれ形成されてい
る。磁石層３２には、軸方向中央部４０に対して千鳥状
にＮ極とＳ極とが交互に着磁されるので、各凹部３６ｂ
も各磁極の位置に一致するように千鳥状に形成されてい
る（図８）。
【００４０】このようにすれば、図１０に示すように、
磁極の部分における磁石層３２の肉厚Ｄ1 が磁極以外の
部分の肉厚Ｄ2 よりも厚くなるので、磁石層３２の磁極
は強い磁力を発生することができ、最小限の希土類プラ
スチックマグネットの使用量で更なる高トルク化が実現
できる。また、各凹部３６ｂは軸方向中央部４０で行き
止まりになっているので、凹部３６ｂが抵抗となって、
磁石層３２は軸方向にも円周方向にも動くことがなく、
回転子本体３１ｂに強固に固定される。
【００４１】図１１は更に他の実施例にかかる回転子本
体を含む正面図、図１２は図１１の拡大側面断面図であ
る。本実施例では、回転子本体３１ｃの外周面３０ｃ
に、鋸歯状の断面を有する環状の凹凸３６ｃを円周方向
に向けて形成している。また、鋸歯状の山の部分４３に
は、図８乃至図１０と同様に磁石層３２の各磁極に相当
する位置にそれぞれ凹部４４を形成している。これによ
り、磁極の部分の磁石層３２の肉厚Ｄ1 が他の部分の肉
厚Ｄ2 よりも厚くなって磁極が強い磁力を発生する。ま
た、凹凸３６ｃと凹部４４とが抵抗となって磁石層３２
は軸方向及び円周方向に対して強く固定されることとな
り、剥離し難くなる。なお、回転子本体３１を含む側面
の形状は図９に示すものとほぼ同じである。
【００４２】次に、回転子の製造方法について説明す
る。図１３及び図１４は、それぞれ回転子の第１，第２
の製造工程を示す断面図である。本発明に係る方法は、
ケーシング２の内部に固定子３と固定子３に対向する回
転子４とが設けられた小型モータとしてのステッピング
モータ１の回転子４の製造方法において、まず、外周面
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃに凹凸３６，３６ａ，３
６ｂ，３６ｃ，４４が形成されたプラスチック製の回転
子本体３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃに回転軸５を挿着
する。
【００４３】次いで、高精度に製作された金型５０内に
前記回転子本体を収納するとともに回転軸５を金型５０
に位置決めする。その後、前記回転子本体の軟化点ｔ1
より高い温度に加熱されて溶融した希土類プラスチック
マグネット５１を金型５０内に射出することにより、回
転子本体３１の前記外周面の少なくとも磁極の部分など
一部分又は外周面全面を覆って磁石層３２を形成し、こ
れにより回転子４が完成する。
【００４４】前記各実施例の回転子本体のうち回転子本
体３１を例にとって説明すると、図１３の第１製造工程
中の工程（Ａ）に示すように、回転子本体３１と回転軸
５と回り止め用のブッシュ３５とを準備する。そして、
図１３の工程（Ｂ）に示すように、回転子本体３１の貫
通孔３４内に回転軸５を圧入するとともに、回転子本体
３１に形成された係止部５２にブッシュ３５を圧入し
て、回転子本体３１と回転軸５とを固定する。
【００４５】次に、図１４の第２製造工程中の工程
（Ａ）に示すように、金型５０の金型本体５０ａの支持
孔５３内に回転軸５を挿入して、金型５０の中空部５４
内に回転子本体３１を収納する。次いで、図１４の工程
（Ｂ）に示すように中空部５４を金型５０の蓋５５によ
り密閉するとともに、蓋５０の支持孔５８内に回転軸５
を挿入することにより回転軸５をしっかりと位置決めす
る。そして、溶融物供給用の供給孔５６から、回転子本
体３１の軟化点ｔ1 より高い温度例えば約２７０℃乃至
約３２０℃に加熱されて溶融状態となった希土類プラス
チックマグネット５１を中空部５４の内周面５７と回転
子本体３１の外周面３０との間に供給すると、上述のよ
うにして希土類プラスチックマグネット５１が外周面３
０の全面（又は一部分）に一体化し、こうして回転子４
が組立てられる。
【００４６】最後に、工程（Ｃ）に示すように、回転子
４を金型５０から取出して徐々に常温にまで冷却し、そ
の後、外表面３７にＮ極とＳ極を交互に配列する多極着
磁を行えば、回転中心線Ｃに対して回転軸５と外表面３
７とが高精度の同心度を有する回転子４が完成する。即
ち、金型本体５０ａの支持孔５３、内周面５７及び蓋５
５の支持孔５８等を高精度に製作して、支持孔５３，５
８により回転軸５を支持した状態で射出成型すれば、回
転子外表面３７は極めて高精度の真円度をもって形成さ
れ、高レベルの同心度を実現することができる。
【００４７】なお、上述の各実施例はＰＭ形のステッピ
ングモータについて説明したが、本発明はＨＢ形（Hybr
id Type ) のステッピングモータ等にも適用することが
できる。なお、各図中同一符号は同一または相当部分を
示す。
【００４８】
【発明の効果】本発明にかかる小型モータの回転子及び
その製造方法は上述のように構成したので、少量の希土
類プラスチックマグネットでも高トルクを得ることがで
き、また磁石層の剥離や割れ等を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１乃至図１４は本発明の一実施例を示す図
で、図１はステッピングモータの正面断面図である。
【図２】図１のモータの外観図である。
【図３】図１に示すステータコアの斜視図である。
【図４】回転子の正面断面図である。
【図５】図４のＶ部拡大断面図である。
【図６】他の実施例にかかる回転子本体を含む正面図で
ある。
【図７】図６の側面図である。
【図８】更に他の実施例にかかる回転子本体を含む正面
図である。
【図９】図８の側面図である。
【図１０】図８のＸ−Ｘ線拡大断面図である。
【図１１】更に他の実施例にかかる回転子本体を含む正
面図である。
【図１２】図１１の拡大側面断面図である。
【図１３】回転子の第１の製造工程を示す断面図であ
る。
【図１４】回転子の第２の製造工程を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
１ ステッピングモータ（小型モータ） ２ ケーシング ３ 固定子 ４ 回転子 ５ 回転軸 ３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ 外周面 ３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ 回転子本体 ３２ 磁石層 ３６，３６ｃ 凹凸 ３６ａ 環状溝（凹凸） ３６ｂ，４４ 凹部 （凹凸） ５０ 金型 ５１ 希土類プラスチックマグネット ｔ1 回転子本体の軟化点
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２９】回転子本体３１は、ポリブチレンテレフタ
レート、ポリアセタール又はナイロン（ＰＡ）等にガラ
ス繊維を加えたプラスチック材により成型されている。
これらの何れのプラスチック材も軟化点ｔ１は約１７０
℃乃至約２４０℃であり、モータ使用温度Ｔの一般的な
範囲例えば約−４０℃乃至約＋１２０℃よりも高温であ
る。そのため、モータ１の回転中に回転子本体３１が軟
化することはない。なお、モータ使用温度Ｔが例えば１
２０℃を超えて約１８０℃に至るモータもあるが、この
ようなモータの場合には、モータ使用温度Ｔを超える軟
化点ｔ１を有するプラスチック材を選定すればよい。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３０】一方、磁石層３２の素材である希土類プラ
スチックマグネットは、プラスチックに希土類磁石の磁
性粉末を混合したものである。プラスチックとしては例
えばナイロン（ＰＡ）及びポリフェニレン硫化物等があ
り、希土類磁石としては例えばネオジム−鉄−ホウ素
（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ）、サマリウムコバルト（Ｓｍ−Ｃ
ｏ）及びアルニコ（Ｆｅ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏを含む永久
磁石鋼の商品名）等があるが、これらの物質のうちの一
種類又は二種類以上を組合せた場合であってもよい。こ
の希土類プラスチックマグネットの軟化点ｔ２は、例え
ば回転子本体３１の軟化点ｔ１とほぼ同等すなわち約１
７０℃乃至約２４０℃であるが、この軟化点ｔ２は他の
温度であってもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｋ 37/14 Ｘ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ケーシング（２）の内部に取付けられた
    固定子（３）と、この固定子に対向して設けられた回転
    子（４）とを備え、 この回転子は、前記ケーシングに回転自在に支持された
    回転軸（５）と、この回転軸が挿着され、外周面（３
    ０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）に凹凸（３６，３６ａ，
    ３６ｂ，３６ｃ，４４）が形成されたプラスチック製の
    回転子本体（３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）と、前記
    外周面上に形成された希土類プラスチックマグネットか
    らなる磁石層（３２）とを備えたことを特徴とする小型
    モータ。
  2. 【請求項２】 前記回転子本体の前記外周面には、前記
    磁石層（３２）の各磁極に相当する位置にそれぞれ凹部
    （３６ｂ，４４）を形成したことを特徴とする請求項１
    記載の小型モータ。
  3. 【請求項３】 前記磁石層（３２）は、前記回転子本体
    の前記外周面に薄膜状に形成されていることを特徴とす
    る請求項１又は２記載の小型モータ。
  4. 【請求項４】 ケーシング（２）の内部に固定子（３）
    とこの固定子（３）に対向する回転子（４）とが設けら
    れた小型モータの前記回転子の製造方法において、 外周面（３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）に凹凸（３
    ６，３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４４）が形成されたプラ
    スチック製の回転子本体（３１，３１ａ，３１ｂ，３１
    ｃ）に回転軸（５）を挿着し、 次いで、金型（５０）内に前記回転子本体を収納すると
    ともに前記回転軸を前記金型に位置決めし、 その後、前記回転子本体の軟化点（ｔ1 ）より高い温度
    に加熱されて溶融した希土類プラスチックマグネット
    （５１）を前記金型内に射出して、磁石層（３２）を前
    記外周面上に形成することを特徴とする小型モータの回
    転子の製造方法。
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