JP2017118772A - モータ及びモータを構成するロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軸長さ、締結位置など軸仕様が変化しても、同一の金型でヨークの外径面にプラスチックマグネットを成形してヨークとプラスチックマグネットの組立品を形成し、プラスチックマグネット割れを起こさない、モータ及びモータを構成するロータの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】モータは、ステータヨークと巻線により形成されるステータと、ステータの内径側に配置されたロータ２０と、を備え、ロータ２０は、磁性を有する材料から形成されたヨーク２２と、ヨーク２２の外径面に配置され、ＰＰＳをバインダとし、ネオジウム紛体を有するプラスチックマグネット２３と、ヨーク２２の中心に嵌合するシャフト２１と、を有する。【選択図】図３

Description

□本発明は、モータ及びモータを構成するロータの製造方法に関する。

従来、ブラシレスモータの一般的なロータとシャフトの嵌合は、ロータのヨークを高温で熱することにより、膨張したところにシャフトを嵌合してロータのヨークが冷えることによってシャフトと強固に接合される製法が取られている。また、ヨークのシャフト嵌合は使用するシャフトの径よりわずかに小さく形成し、圧入により強固に接合していた。

しかしながら、これらの構造では、ヨークを高温で熱するため、シャフトに嵌合する前にロータの外周にマグネット、特に射出成形によるプラスチックマグネットを嵌合することができない。また圧入の場合であっても、ヨークやシャフトの変形などが懸念されるため、ヨークとシャフトを組み立ててからロータ外周にマグネットを射出成形により形成していた。そのため、ヨークとマグネットが同一であっても、シャフトの長さや、ヨークを固定させる位置が異なる場合は、その機種に合わせた射出成形用の金型が必要になっていた。

特許文献１では、ヨークに低熱膨張合金を使用しているため、上述したようなヨークを熱する方法では、シャフト嵌合部が膨張せず、熱による嵌合は採用することはできない。そのため、シャフトを冷やして径を小さくしてからヨークに嵌合させていた。特許文献１で使用しているマグネットはNdFeBマグネットであり、焼結マグネットである。よって、マグネットとヨークは接着により接合される。特許文献１のヨークの材料を本願のようなプラスチックマグネットに採用した場合、マグネットとヨークの熱膨張係数がさらに差が生じるため、マグネットの割れにつながるおそれがある。

特開平６−２６１４７７号公報

本発明は上述の問題に鑑み、軸長さ、締結位置など軸仕様が変化しても、同一の金型でヨークの外径面にプラスチックマグネットを成形してヨークとプラスチックマグネットの組立品を形成し、プラスチックマグネット割れを起こさない、モータ及びモータを構成するロータの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の第１の観点は、モータであって、ステータヨークと巻線により形成されるステータと、前記ステータの内径側に配置されたロータと、を備え、前記ロータは、磁性を有する材料から形成されたヨークと、前記ヨークの外径面に配置され、ＰＰＳをバインダとし、ネオジウム紛体を有するプラスチックマグネットと、前記ヨークの中心に嵌合するシャフトと、を有することを特徴とする。

（２）上記（１）の構成において、前記ヨークの材料は、ステンレスを含んでもよい。

（３）本発明の第２の観点は、モータを構成するロータの製造方法であって、ヨークの中心にシャフトの径よりも小さい径の孔を形成するステップ（ａ）と、前記ヨークの外径面に、プラスチックマグネットを射出成形により結合し、前記ヨークと前記プラスチックマグネットの組立品を形成するステップ（ｂ）と、前記シャフトを冷却し、前記ヨークの前記孔に嵌合させるステップ（ｃ）と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、軸長さ、締結位置など軸仕様が変化しても、同一の金型でヨークの外径面にプラスチックマグネットを成形してヨークとプラスチックマグネットの組立品を形成し、プラスチックマグネット割れを起こさない、モータ及びモータを構成するロータの製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係るヨークを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るヨークの外径面にマグネットを結合した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るロータであって、ヨークとマグネットの組立品にシャフトを嵌合した状態を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」という）を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

＜モータ＞
まず、本実施形態に係るモータの構成について、説明する。なお、本実施形態でのモータは、ブラシレスモータである。

モータは、モータの外周部を形成するモータハウジングと、モータハウジングの内壁に固定され、ステータヨークと巻線により形成されるステータと、ステータの内径側に配置され、モータハウジングに固定された軸受によって軸支されたロータ２０と、を備えている。ロータ２０は、図１から図３に示すように、ヨーク２２とプラスチックマグネット２３の組立品２５からなる。ヨーク２２とプラスチックマグネット２３の組立品２５は、ヨーク２２と、ヨーク２２の外径面に配置され、ＰＰＳをバインダとし、ネオジウム紛体を有するプラスチックマグネット２３と、を有している。プラスチックマグネット２３は、ヨーク２２の外径面に射出成形により配置されている。シャフト２１は、ヨーク２２の中心に設けられた孔２４に挿通している。

＜シャフト＞
シャフト２１は、一般的なステンレス合金により形成されている。

＜ヨーク＞
ヨーク２２は、一般に使用される珪素鋼板による積層ヨークでもよいし、磁性材料による軟鉄でもよい。本実施形態では磁性を有するステンレスを使用している。ヨーク２２の外径面には、プラスチックマグネット２３の熱収縮の違いによる割れを防ぐための工夫や、高速回転による軸方向のずれを防ぐための工夫がなされていてもよい。本実施形態では、ヨーク２２の外周軸方向に等間隔で溝を形成している。

＜プラスチックマグネット＞
プラスチックマグネット２３は、ＰＰＳをバインダーとするネオジウムマグネットが使用されている。ＰＰＳをバインダーにすることでプラスチックマグネット２３が高温になっても形状を安定させることができる。

＜ヨークとプラスチックマグネットの組立品＞
ヨーク２２とプラスチックマグネット２３の組立品２５は、ヨーク２２単体とプラスチックマグネット２３とを金型で一体成型して得られる。本実施形態では、プラスチックマグネット２３は、ヨーク２２を金型にセットし、その外径面にインサート成形され、ヨーク２２とプラスチックマグネット２３の組立品２５が形成される。ここで、プラスチックマグネット２３の材料にＰＰＳをバインダーとすることで、接着材による接合は弱くなるため、前述のとおり、インサート成形による一体成型が好ましい。

＜ロータ＞
ロータ２０は、冷却して径が小さくなったシャフト２１を、ヨーク２２のシャフト装着の孔２４に嵌合することにより得られる（冷やしバメ工法）。ヨーク２２の孔２４は常温でのシャフト２１の径よりもわずかに小さく形成されており、シャフト２１が常温に戻るとシャフト２１の径も元に戻り、ヨーク２２と強固に締結される。

＜ロータの製造方法＞
次に、本実施形態に係るモータを構成するロータの製造方法について、説明する。

本実施形態では、ヨーク２２単体とプラスチックマグネット２３とを金型で一体成型し、シャフト２１との固定は、冷却したシャフト２１を、プラスチックマグネット２３が形成されたヨーク２２とプラスチックマグネット２３の組立品２５のヨーク２２の孔２４に挿入して固定する、冷やしバメ工法で行う。以下、各別に説明する。

＜シャフトの製造＞
シャフト２１を、一般的なステンレス合金により形成する。シャフト２１のヨーク２２との締結面には、締結をさらに強固にするために、ローレットなどの処理が施されていてもよい。

＜ヨーク及びプラスチックマグネットの製造＞
本実施形態の工程では、ヨーク２２の中心にシャフト２１の径よりも小さい径の孔２４を形成し（ステップ（ａ））、ヨーク２２を金型にセットし、その外径面にプラスチックマグネット２３を射出成形によりインサート成形して結合し、ヨーク２２とプラスチックマグネット２３の組立品２５を形成する（ステップ（ｂ））。

＜ヨークへのシャフトの嵌合＞
その後、シャフト２１を冷却し、ヨーク２２の孔２４の径よりも小さい径になったところで、ヨーク２２のシャフト装着の孔２４に嵌合する（ステップ（ｃ））。この工程によりシャフト２１が常温に戻ると、ヨーク２２と強固に締結される。

＜実施形態の効果＞
仮にシャフト２１の長さや締結位置が変化したとしても、ヨーク２２の寸法が変わらなければ、同じ金型で、ヨーク２２の外径面にプラスチックマグネット２３を嵌合させ、シャフト２１と組み立てることが可能になる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、具体的な実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を行ったものも含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。

１…モータ
１０…ステータ
２０…ロータ
２１…シャフト
２２…ヨーク
２３…プラスチックマグネット
２４…孔
２５…組立品（ヨーク２２とプラスチックマグネット２３の）

Claims (3)

1. モータであって、
   ステータヨークと巻線により形成されるステータと、
   前記ステータの内径側に配置されたロータと、を備え、
   前記ロータは、
   磁性を有する材料から形成されたヨークと、
   前記ヨークの外径面に配置され、ＰＰＳをバインダとし、ネオジウム紛体を有するプラスチックマグネットと、
   前記ヨークの中心に嵌合するシャフトと、を有する
   ことを特徴とするモータ。
2. 前記ヨークの材料は、ステンレスを含むことを特徴とする請求項１に記載のモータ。
3. モータを構成するロータの製造方法であって、
   ヨークの中心にシャフトの径よりも小さい径の孔を形成するステップ（ａ）と、
   前記ヨークの外径面に、プラスチックマグネットを射出成形により結合し、前記ヨークと前記プラスチックマグネットの組立品を形成するステップ（ｂ）と、
   前記シャフトを冷却し、前記ヨークの前記孔に嵌合させるステップ（ｃ）と、を備える
   ことを特徴とする製造方法。
   
   

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