JP5044377B2 - Permanent magnet for DC motor and DC motor using the same - Google Patents

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Description

本発明は、永久磁石に関し、特に角型ＤＣモータのモータフレームの内側に密着配置させたＤＣモータ用永久磁石およびそれを用いたＤＣモータに関する。   The present invention relates to a permanent magnet, and more particularly, to a permanent magnet for a DC motor disposed in close contact with the inside of a motor frame of a square DC motor and a DC motor using the same.

従来、小型のＤＣモータにおいては、モータを容易に固定するために断面四角形の形状のモータフレームを備えた角型のＤＣモータが知られている。このような角型ＤＣモータでは、モ−タフレームの角部で界磁マグネットを厚くすることにより、界磁マグネットのパーミアンス係数が大きくなって高トルクが得られると共に、あたかも正弦波状磁化曲線が得られてコギングトルクが低減できる。このような角型のＤＣモータに使用する永久磁石としては、モータフレームと同様に断面四角形の筒状体に形成してモータフレームの内側に密着配置したＤＣモータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。   2. Description of the Related Art Conventionally, in a small DC motor, a square DC motor including a motor frame having a quadrangular cross section is known for easily fixing the motor. In such a square DC motor, by thickening the field magnet at the corner of the motor frame, the permeance coefficient of the field magnet is increased to obtain high torque, and a sinusoidal magnetization curve is obtained. As a result, the cogging torque can be reduced. As a permanent magnet used for such a square DC motor, a DC motor formed in a cylindrical body having a rectangular cross section like the motor frame and arranged in close contact with the inside of the motor frame has been proposed (for example, a patent). Reference 1).

図７に特許文献１のマグネットを適用したモータの断面図を示す。界磁マグネット３０はモ−タフレーム３１の角部３２での厚さが厚く、連結部３３での厚さが薄くなった断面四角形の筒状体を構成している。このような筒状体に形成された界磁マグネット３０をモータフレーム３１の内側に装着する場合、軸方向で精度良く所定の位置に位置決めして装着する必要がある。このため、スペーサ機能を有する保持リングを装着して界磁マグネットの位置決めを行う構造（例えば、特許文献２参照）や、プレス加工にてモータフレームの内側に位置決め用の凸部を形成して界磁マグネットの位置決めを行う構造（例えば、特許文献３参照）が知られている。   FIG. 7 shows a cross-sectional view of a motor to which the magnet of Patent Document 1 is applied. The field magnet 30 constitutes a cylindrical body having a rectangular cross section in which the thickness at the corner portion 32 of the motor frame 31 is large and the thickness at the connecting portion 33 is thin. When the field magnet 30 formed in such a cylindrical body is mounted inside the motor frame 31, it is necessary to position and mount it at a predetermined position with high accuracy in the axial direction. For this reason, a structure in which a holding ring having a spacer function is attached to position the field magnet (see, for example, Patent Document 2), or a positioning projection is formed inside the motor frame by press working. A structure for positioning a magnetic magnet (for example, see Patent Document 3) is known.

また、上記特許文献２や特許文献３の構成では、プレス加工や別部品が必要となるため、安価にできないという問題がある。このため、安価で、且つ、界磁マグネットを精度良く位置決めすることができる小型ＤＣモータが提案されている（例えば、特許文献４参照）。図８は、特許文献４において、ケーシング内にマグネットを装着した状態を示す断面図であり、図９は図８のマグネットの底面図である。マグネット４１は、圧縮成形にて成形されたプラスチックマグネットで、マグネット４１の軸方向下端面の周縁部には所定間隔を有して複数の凸部４２が形成されている。凸部４２は同一形状に形成され、マグネット４１と一体に成形されている。そして、マグネット４１は凸部４２をケーシング４０の底面４３に載設してケーシング４０内に装着され、精度良く位置決めされている。
特開２００７−００６６８８号公報 実開昭５６−７８６８１号公報 特開平６−２４５４５２号公報 特開２００１−１５７３８８号公報 Moreover, in the structure of the said patent document 2 and the patent document 3, since press work and another component are needed, there exists a problem that it cannot be made cheap. For this reason, there has been proposed a small DC motor that is inexpensive and can accurately position the field magnet (see, for example, Patent Document 4). FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which a magnet is mounted in a casing in Patent Document 4, and FIG. 9 is a bottom view of the magnet of FIG. The magnet 41 is a plastic magnet formed by compression molding, and a plurality of convex portions 42 are formed on the peripheral edge of the lower end surface in the axial direction of the magnet 41 with a predetermined interval. The convex portion 42 is formed in the same shape and is formed integrally with the magnet 41. The magnet 41 is mounted in the casing 40 with the convex portion 42 mounted on the bottom surface 43 of the casing 40, and is positioned with high accuracy.
JP 2007-006688 A Japanese Utility Model Publication No. 56-78681 Japanese Patent Laid-Open No. 6-244542 JP 2001-157388 A

特許文献４における界磁マグネット４１は、その厚さが等しい円筒状で構成されているため、圧縮成形でも形成できる。しかしながら、図７に示すような、角部３２での厚さが厚く、連結部３３での厚さが薄くなった断面四角形の筒状体からなる界磁マグネット３０を圧縮成形にて作製する場合、界磁マグネット３０における角部３２と連結部３３での厚さが異なるため、角部３２と連結部３３の箇所に流入する粉体にばらつきが生じて均一な成形体を作製することが難しく、その結果、連結部３３の箇所にヒビや割れが生じ易いという問題がある。   Since the field magnet 41 in Patent Document 4 is formed in a cylindrical shape having the same thickness, it can also be formed by compression molding. However, as shown in FIG. 7, when the field magnet 30 made of a cylindrical body having a square section with a thick corner portion 32 and a thin connection portion 33 is formed by compression molding. In addition, since the thicknesses of the corner portion 32 and the connecting portion 33 in the field magnet 30 are different, the powder flowing into the corner portion 32 and the connecting portion 33 varies, making it difficult to produce a uniform molded body. As a result, there is a problem that cracks and cracks are likely to occur at the location of the connecting portion 33.

本発明の目的は上記の点に鑑み、角型ＤＣモータのモータフレームの内側に装着する際に精度良く位置決めすることができる永久磁石を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a permanent magnet that can be accurately positioned when mounted inside a motor frame of a square DC motor in view of the above points.

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、所定の厚さを有し、断面が多角形の各辺の一部を残しながら角を内側に押し潰した形状の筒状部を有するモータフレームの内側に密接させた中空筒状の永久磁石であって、前記永久磁石の角部での厚さが厚く、前記角部同士を連結する連結部での厚さが薄く形成された永久磁石において、前記永久磁石の一方端側の端面の角部に軸方向へ突出する突起部を一体に成形すると共に前記突起部の端面に凹部を形成し、前記凹部の底面に射出成形時のゲート跡を有することを特徴とするＤＣモータ用永久磁石である。   In order to achieve the above-mentioned object, the invention according to claim 1 is a cylindrical portion having a predetermined thickness and having a cross-section that is crushed inward while leaving a part of each side of a polygon. A hollow cylindrical permanent magnet in close contact with the inside of a motor frame having a thickness at a corner portion of the permanent magnet and a thickness at a connecting portion connecting the corner portions is reduced. In the permanent magnet, a protrusion projecting in the axial direction is integrally formed at a corner portion of the end surface on one end side of the permanent magnet, and a recess is formed on the end surface of the protrusion, and the bottom surface of the recess is subjected to injection molding. It is a permanent magnet for DC motors characterized by having a gate trace.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記突起部を形成した側の端面部分に補強部を一体に成形したことを特徴とする。   The invention according to claim 2 is characterized in that, in the invention according to claim 1, a reinforcing portion is formed integrally with an end surface portion on the side where the projection is formed.

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記角部で軸方向に突出する複数の突起部の端面のうち一つおきに前記凹部が形成されていることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the recess is formed every other end face of the plurality of protrusions protruding in the axial direction at the corner. To do.

請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記突起部の端面に形成される凹部の中心位置は、対角線に対して時計回りまたは反時計回りにずれていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the center position of the concave portion formed on the end surface of the protrusion is shifted clockwise or counterclockwise with respect to the diagonal line. And

請求項５に記載の発明は、前記モータフレームは軟磁性材料で形成された筒状部を有し、前記筒状部内に請求項１から４のいずれか一項に記載の永久磁石を挿入し、前記永久磁石の突起部の端面を前記筒状部の端板部に当接させて装着したことを特徴とするＤＣモータである。   According to a fifth aspect of the present invention, the motor frame has a cylindrical portion made of a soft magnetic material, and the permanent magnet according to any one of the first to fourth aspects is inserted into the cylindrical portion. The DC motor is characterized in that the end face of the projection of the permanent magnet is mounted in contact with the end plate of the cylindrical part.

請求項１に記載の発明によれば、角部での厚さが厚く、角部同士を連結する連結部での厚さが薄く形成された中空筒状の永久磁石は、異なる肉厚を有する形状であるが、射出成形により形成されるため、均一な成形体として容易に作製される。また、この永久磁石の一方端の角部において軸方向に突出する突起部がスペーサの機能を有する結果、永久磁石はモータフレーム内に精度良く位置決めされて装着される。このため、モータフレームに永久磁石を位置決めするための追加工や、永久磁石を保持するための新たなスペーサ部材が不要となり、製造工程が簡略化されると共に安価なＤＣモータを作製することができる。   According to the first aspect of the present invention, the hollow cylindrical permanent magnet formed with a large thickness at the corners and a thin thickness at the connecting portion connecting the corners has different thicknesses. Although it has a shape, it is formed by injection molding, so it can be easily produced as a uniform molded body. In addition, as a result of the protrusion projecting in the axial direction at one corner of the permanent magnet having the function of a spacer, the permanent magnet is accurately positioned and mounted in the motor frame. This eliminates the need for additional work for positioning the permanent magnet on the motor frame and a new spacer member for holding the permanent magnet, simplifying the manufacturing process and producing an inexpensive DC motor. .

さらに、永久磁石をモータフレームに配置する設計上、射出成形後に永久磁石に形成されるゲート跡を除去する必要があるが、本発明に係る永久磁石の場合、その突起部の端面に凹部が形成され、射出成形機のゲートの先端部はこの凹部の中に配置されるため、ゲート跡が凹部の底面に形成される。このゲート跡は永久磁石の位置決めの設計上邪魔とならないため、射出成形の後工程としてゲート跡を取り除く必要はない。したがって、作業効率が更に向上するという効果を得ることができる。   Furthermore, it is necessary to remove the gate mark formed on the permanent magnet after injection molding because of the design of arranging the permanent magnet on the motor frame. However, in the case of the permanent magnet according to the present invention, a recess is formed on the end face of the projection. Since the tip of the gate of the injection molding machine is disposed in the recess, a gate mark is formed on the bottom surface of the recess. Since the gate trace does not interfere with the positioning design of the permanent magnet, it is not necessary to remove the gate trace as a post-process of injection molding. Therefore, it is possible to obtain an effect that the working efficiency is further improved.

請求項２に記載の発明によれば、突起部を形成した側の端面部分に補強部が一体に形成されるため、この端面部分の半径方向における肉厚が厚くなり、永久磁石の強度が向上する。特に角部での厚さが厚く、角部同士を連結する連結部での厚さが薄く形成された中空筒状の永久磁石の場合、最も薄い連結部でヒビや割れ等が生じやすいため、小型化する上でこの補強部が重要となる。また、ＤＣモータの組み立て時に受ける衝撃やＤＣモータを使用する際に受ける衝撃に対する耐久性も向上する。   According to the second aspect of the present invention, since the reinforcing portion is integrally formed on the end surface portion on the side where the projection portion is formed, the thickness of the end surface portion in the radial direction is increased, and the strength of the permanent magnet is improved. To do. Especially in the case of a hollow cylindrical permanent magnet formed with a thick thickness at the corners and a thin thickness at the coupling part that connects the corners, the thinnest coupling part is likely to crack, cracks, etc. This reinforcing part is important for downsizing. Further, durability against an impact received when the DC motor is assembled and an impact received when the DC motor is used is also improved.

請求項３に記載の発明によれば、永久磁石の角部に形成された複数の突起部の端面のうち一つおきに凹部が形成されていることにより、この凹部に形成されるゲート跡も一つおきに形成される態様となる。この態様によれば、射出成形により僅かなウェルドラインが形成された場合でも、ウェルドラインの形成される位置は肉厚が最も厚い角部となる。このため、最も薄い連結部にウェルドラインが形成される場合と比べて、ヒビや割れ等の損傷を低減させることが可能となる。なお、ウェルドラインとは、射出成形において、金型内で溶融樹脂の流れが合流して融着した部分に細い線が発生する現象のことをいう。   According to the third aspect of the present invention, the recesses are formed every other end face of the plurality of protrusions formed at the corners of the permanent magnet, so that the gate marks formed in the recesses are also formed. It becomes the aspect formed every other. According to this aspect, even when a few weld lines are formed by injection molding, the weld line is formed at the corner where the thickness is the thickest. For this reason, it becomes possible to reduce damages such as cracks and cracks as compared with the case where the weld line is formed at the thinnest connecting portion. Note that the weld line refers to a phenomenon in which thin lines are generated at the fused portion of the molten resin flow in the mold during injection molding.

請求項４に記載の発明によれば、突起部の端面に形成される凹部の中心位置が、対角線に対して時計回りまたは反時計回りにずれているため、この凹部の底面に形成されるゲート跡も対角線に対してずれる態様となる。したがって、射出成形時に溶融した樹脂が合流する位置は、肉厚が最も薄い連結部からずれるため、射出成形により僅かなウェルドラインが形成された場合でも、最も薄い連結部にウェルドラインが形成される場合と比べて、ウェルドラインによるヒビや割れなどの損傷を低減させることができる。   According to the fourth aspect of the present invention, since the center position of the recess formed on the end surface of the projection is shifted clockwise or counterclockwise with respect to the diagonal line, the gate formed on the bottom surface of the recess The trace is also shifted from the diagonal line. Therefore, the position where the molten resin joins at the time of injection molding deviates from the thinnest connecting portion, so even if a slight weld line is formed by injection molding, the weld line is formed at the thinnest connecting portion. Compared to the case, damage such as cracks and cracks due to the weld line can be reduced.

請求項５に記載の発明によれば、請求項１から４のいずれか一項に記載の永久磁石の突起部の端面をモータフレームの筒状部の端板部に当接させるという簡易な作製工程により、永久磁石が精度良く位置決めされたＤＣモータを作製することができる。また、軟磁性材料で形成された圧延鋼板のモータフレームの内面に永久磁石を位置決めする凸部を追加工する工程が不要であり、また永久磁石とは別に新たなスペーサ部材も不要であるため、作業効率が向上すると共に安価なＤＣモータを作製することができる。   According to the fifth aspect of the present invention, a simple production in which the end surface of the projection of the permanent magnet according to any one of the first to fourth aspects is brought into contact with the end plate of the cylindrical portion of the motor frame. According to the process, a DC motor in which the permanent magnet is accurately positioned can be manufactured. In addition, there is no need to add a convex part for positioning the permanent magnet on the inner surface of the motor frame of the rolled steel plate made of a soft magnetic material, and a new spacer member is not required separately from the permanent magnet. The work efficiency is improved and an inexpensive DC motor can be manufactured.

（１）第１の実施形態
（ＤＣモータ用永久磁石の構成）
以下、本発明の一実施形態について図面に基づいて説明する。図１は第１の実施形態に係るＤＣモータ用永久磁石の上面図であり、図２は第１の実施形態に係るＤＣモータ用永久磁石の図１におけるＡ−Ａ断面図であり、図３は第１の実施形態に係るＤＣモータ用永久磁石の底面図である。 (1) First embodiment (Configuration of permanent magnet for DC motor)
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a top view of a DC motor permanent magnet according to the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the DC motor permanent magnet according to the first embodiment taken along line AA in FIG. These are bottom views of the permanent magnet for DC motors concerning a 1st embodiment.

第１の実施形態に係る永久磁石１は、サマリウム−鉄−窒素（Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ）からなる希土類磁石粉末と樹脂バインダーとして熱可塑性樹脂（例えば、ナイロン６又はナイロン１２などのポリアミド樹脂）とを含んだ混練物を溶融し、溶融した混練物を金型に射出成形した後、冷却、固化して作製された希土類ボンド磁石である。永久磁石１の形状は、例えば、一辺１７ｍｍ×１７ｍｍ×全高２３ｍｍ、最厚部４の厚さＷ１が１．６ｍｍ、最薄部５の厚さＷ２が０．３ｍｍであり、角部３ａ、３ｂがＲ面を形成し、断面が四角形で中空の筒状体である。そして、永久磁石１は、最厚部４が磁極を形成するようにＮ極、Ｓ極が交互に着磁され、磁極数は４極となる。   A permanent magnet 1 according to the first embodiment includes a rare earth magnet powder made of samarium-iron-nitrogen (Sm-Fe-N) and a thermoplastic resin (for example, a polyamide resin such as nylon 6 or nylon 12) as a resin binder. This is a rare earth bonded magnet produced by melting a kneaded material containing, and injection-molding the molten kneaded material into a mold, followed by cooling and solidification. The shape of the permanent magnet 1 is, for example, one side of 17 mm × 17 mm × total height of 23 mm, the thickness W1 of the thickest portion 4 is 1.6 mm, the thickness W2 of the thinnest portion 5 is 0.3 mm, and the corner portions 3a and 3b. Is a hollow cylindrical body that forms an R-plane and has a square cross section. The permanent magnet 1 has N poles and S poles alternately magnetized so that the thickest portion 4 forms a magnetic pole, and the number of magnetic poles is four.

筒状体２は中空であって、一方端側の端面９（上面）の４箇所の角部３ｂが最厚部４を形成し、最厚部４同士を連結する箇所が最薄部５を形成する。そして、この一方端側の端面９の角部３ａにはそれぞれ軸方向に突出する突起部６が一体に形成されており（図１では４個）、突起部６の高さは１．５ｍｍである。突起部６の端面には少なくとも１つ以上の凹部７が形成されるが、本実施形態に係る永久磁石１は、全ての突起部６の端面に形成されている。この凹部７の中に射出成形機のゲート（ピンゲート）の先端部が配置（この場合、ピンゲートの数は４箇所）され、サマリウム−鉄−窒素（Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ）からなる希土類磁石粉末とナイロン６又はナイロン１２を含んだ混練物が、シリンダ内で所定温度に加熱溶融される。溶融された混練物は、所定圧力にて４箇所のピンゲートから金型の内部に射出され、射出された混練物は、冷却、固化された後、金型から取り出される。このように射出成形機のピンゲートが、突起部６に形成された凹部７の中に配置され、溶融した混練物がこのピンゲートから金型内に射出されるため、凹部７の底面にゲート跡８が形成される。   The cylindrical body 2 is hollow, and the four corners 3b of the end face 9 (upper surface) on one end side form the thickest part 4, and the part connecting the thickest parts 4 to each other forms the thinnest part 5. Form. And the protrusion part 6 which protrudes in an axial direction is integrally formed in the corner | angular part 3a of the end surface 9 of this one end side, respectively (in FIG. 1, 4 pieces), and the height of the protrusion part 6 is 1.5 mm. is there. At least one or more recesses 7 are formed on the end face of the protrusion 6, but the permanent magnet 1 according to the present embodiment is formed on the end faces of all the protrusions 6. The tip of the gate (pin gate) of the injection molding machine is disposed in the recess 7 (in this case, the number of pin gates is four), and a rare earth magnet powder made of samarium-iron-nitrogen (Sm-Fe-N) and A kneaded material containing nylon 6 or nylon 12 is heated and melted to a predetermined temperature in a cylinder. The melted kneaded material is injected into the mold from four pin gates at a predetermined pressure, and the injected kneaded material is cooled and solidified, and then taken out from the mold. In this way, the pin gate of the injection molding machine is arranged in the recess 7 formed in the projection 6 and the melted kneaded material is injected from the pin gate into the mold, so that the gate mark 8 is formed on the bottom surface of the recess 7. Is formed.

永久磁石１は、その全長が他方端の端面１０（底面）から突起部６の端面までの距離Ｌとして規定されて成形されるため、凹部７の底面にゲート跡８が形成されても後加工にてゲート跡８を取り除く必要がない。また、ＤＣモータのモータフレーム内に永久磁石１を装着するとき、筒状体２の一方端の角部３ａに形成された突起部６がスペーサとして機能するため、永久磁石１とは別のスペーサ部材が不要であると共に、永久磁石１を容易に精度良く位置決めすることができる。   The permanent magnet 1 is molded with its entire length defined as the distance L from the end surface 10 (bottom surface) of the other end to the end surface of the projection 6, so that even if the gate trace 8 is formed on the bottom surface of the recess 7, the post-processing is performed. There is no need to remove the gate trace 8 at. In addition, when the permanent magnet 1 is mounted in the motor frame of the DC motor, the protrusion 6 formed at the corner 3a at one end of the cylindrical body 2 functions as a spacer. A member is unnecessary, and the permanent magnet 1 can be easily and accurately positioned.

なお、本実施形態では、モータフレームの断面形状が四角形の場合を想定して、四角形の永久磁石について説明するが、これに限定されるものではなく、任意の多角形の構成も同様である。また、永久磁石１に用いる希土類磁石粉末はネオジム−鉄−ホウ素系（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系）磁石粉末であっても、サマリウム−コバルト（Ｓｍ−Ｃｏ系）磁石粉末であっても勿論よく、高い磁気特性を必要としない用途であれば、フェライト磁石粉末を用いたフェライトボンド磁石であってもよいことは勿論である。   In the present embodiment, a rectangular permanent magnet will be described on the assumption that the motor frame has a rectangular cross-sectional shape. However, the present invention is not limited to this, and the configuration of an arbitrary polygon is the same. The rare earth magnet powder used for the permanent magnet 1 may be neodymium-iron-boron (Nd-Fe-B) magnet powder or samarium-cobalt (Sm-Co) magnet powder. Of course, a ferrite-bonded magnet using a ferrite magnet powder may be used for applications that do not require high magnetic properties.

（ＤＣモータ用永久磁石の製造方法）
次に、ＤＣモータ用永久磁石の製造方法について簡単に説明する。まず、サマリウム−鉄−窒素（Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎ）からなる希土類磁石粉末と樹脂バインダーとして熱可塑性樹脂であるナイロン６又はナイロン１２とからなるコンパウンドが混練される。この際、適宜潤滑剤などの添加物を添加させてもよい。射出成形機は、金型のキャビティ内で溶融した混練物が合流する際に発生するウェルドラインを防止するため、ホットランナー方式が好適である。混練物はこの射出成形機のホッパーに投入され、シリンダ内で所定の温度に加熱されて溶融される。 (Manufacturing method of permanent magnet for DC motor)
Next, a method for manufacturing a permanent magnet for a DC motor will be briefly described. First, a compound made of rare earth magnet powder made of samarium-iron-nitrogen (Sm-Fe-N) and nylon 6 or nylon 12 which is a thermoplastic resin as a resin binder is kneaded. At this time, additives such as a lubricant may be added as appropriate. The injection molding machine is preferably a hot runner system in order to prevent a weld line generated when the kneaded material melted in the mold cavity joins. The kneaded product is put into a hopper of this injection molding machine, heated in a cylinder to a predetermined temperature, and melted.

一方、金型のキャビティ内への注入口であるピンゲートは、永久磁石１の突起部６に形成された凹部７の中に４箇所配置される。溶融した混練物は、ウェルドラインが形成され難い所定温度および所定圧力にて４箇所のピンゲートから金型のキャビティ内に射出される。そして、キャビティ内で混練物が冷却、固化され、希土類ボンド磁石が成形される。その後、冷却、固化した永久磁石１が突き出しピンにより突き出されて金型から取り出される。この際に形成される突き出しピン跡は、他方端側の端面１０（底面）の最厚部４に形成されることが好ましい。この態様によれば、最薄部５が突き出される場合と比べて、永久磁石１のヒビや割れなどの損傷を防止することができる。一方、４箇所のピンゲートのゲート跡８は、突起部６に形成された凹部７の底面に形成される。永久磁石１は、その全長が他方端の端面１０（底面）から突起部６の端面までの距離Ｌと規定されて成形されるため、ゲート跡８は設計上不都合とならならず、射出成形後の工程でゲート跡８を取り除く必要がない。このため、作業効率が向上し、安価なＤＣモータ用永久磁石が作製可能となる。   On the other hand, four pin gates, which are injection ports into the mold cavity, are arranged in four recesses 7 formed in the protrusions 6 of the permanent magnet 1. The melted kneaded material is injected into the mold cavity from four pin gates at a predetermined temperature and a predetermined pressure at which a weld line is difficult to form. Then, the kneaded material is cooled and solidified in the cavity to form a rare earth bonded magnet. Thereafter, the cooled and solidified permanent magnet 1 is ejected by the ejection pin and taken out from the mold. The protruding pin mark formed at this time is preferably formed in the thickest portion 4 of the end surface 10 (bottom surface) on the other end side. According to this aspect, it is possible to prevent damage such as cracks and cracks of the permanent magnet 1 as compared with the case where the thinnest portion 5 is projected. On the other hand, the gate traces 8 of the four pin gates are formed on the bottom surface of the recess 7 formed in the protrusion 6. The permanent magnet 1 is molded such that its entire length is defined as the distance L from the end surface 10 (bottom surface) of the other end to the end surface of the projection 6, so that the gate mark 8 does not become inconvenient in design, and after the injection molding There is no need to remove the gate trace 8 in this step. For this reason, work efficiency improves and it becomes possible to produce an inexpensive permanent magnet for a DC motor.

（ＤＣモータの構成および組み立て）
以下、このＤＣモータ用永久磁石を利用したＤＣモータの構成およびその組み立てについて簡単に説明する。図４は第１の実施形態に係るＤＣモータの図１におけるＡ−Ａ断面図である。 (Configuration and assembly of DC motor)
Hereinafter, the configuration and assembly of the DC motor using the permanent magnet for DC motor will be briefly described. 4 is a cross-sectional view of the DC motor according to the first embodiment taken along line AA in FIG.

ＤＣモータ１１は、主にモータフレーム１３と、永久磁石１と、アマチュアコア１４と、巻線１５と、シャフト１６と、軸受１７、１８と、整流子１９と、ブラシ２０と、端子２１と、エンドブロック２２とを備えている。ＤＣモータ１１は、いわゆるブラシ付ＤＣモータであり、ブラシ２０および整流子１９により巻線に流れる電流の向きが切り替えられ、磁界の向きが変化することで回転力が生成される。   The DC motor 11 mainly includes a motor frame 13, a permanent magnet 1, an armature core 14, a winding 15, a shaft 16, bearings 17 and 18, a commutator 19, a brush 20, a terminal 21, And an end block 22. The DC motor 11 is a so-called brushed DC motor, and the direction of the current flowing through the windings is switched by the brush 20 and the commutator 19, and a rotational force is generated by changing the direction of the magnetic field.

モータフレーム１３は、一定の厚さの軟磁性鋼板（例えば、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ））により絞り加工にて形成され、軸方向Ｘに対する断面が四角形の各辺の一部を残しながら角部を内側に押し潰した形状の中空筒状部を有している。永久磁石１は、外周面に接着剤等が塗布され、その突起部６の端面を先頭にしてモータフレーム１３の筒状部の内側に軸方向Ｘへ挿入される。そして、突起部６がモータフレーム１３の筒状部の端板部１２に当接した位置で、永久磁石１はモータフレーム１３の内側に固着位置決めされる。一方、巻線１５が巻回されたアマチュアコア１４と整流子１９とがシャフト１６の所定の位置に圧入固定される。そして、シャフト１６は、モータフレーム１３の端板部１２に固定された軸受１７内に挿入位置決めされる。その後、軸受１８、ブラシ２０および端子２１が取り付けられたエンドブロック２２が、モータフレーム１３の後部を塞ぐように取り付けられる。   The motor frame 13 is formed by drawing a soft magnetic steel plate (for example, a cold rolled steel plate (SPCC)) having a constant thickness, and a corner portion of the cross section with respect to the axial direction X leaving a part of each side of a square. It has the hollow cylindrical part of the shape which was crushed inside. The permanent magnet 1 is coated with an adhesive or the like on its outer peripheral surface, and is inserted in the axial direction X inside the cylindrical portion of the motor frame 13 with the end surface of the projection 6 as the head. The permanent magnet 1 is fixedly positioned on the inner side of the motor frame 13 at a position where the protruding portion 6 contacts the end plate portion 12 of the cylindrical portion of the motor frame 13. On the other hand, the armature core 14 and the commutator 19 around which the winding 15 is wound are press-fitted and fixed at predetermined positions on the shaft 16. The shaft 16 is inserted and positioned in a bearing 17 fixed to the end plate portion 12 of the motor frame 13. Thereafter, the end block 22 to which the bearing 18, the brush 20, and the terminal 21 are attached is attached so as to close the rear portion of the motor frame 13.

以上により、永久磁石１は一体に成形された突起部６によってモータフレーム１３の筒状部の内側に容易に位置決めされる。このため、軟磁性材料で形成された圧延鋼板のモータフレーム１３の内面に永久磁石１を位置決めするための突起部を設ける追加工が不要であり、また、また永久磁石とは別に新たなスペーサ部材も不要であるため、作業効率が向上すると共に安価なＤＣモータを作製することができる。   As described above, the permanent magnet 1 is easily positioned inside the cylindrical portion of the motor frame 13 by the integrally formed protrusion 6. This eliminates the need for additional work for providing a protrusion for positioning the permanent magnet 1 on the inner surface of the motor frame 13 of a rolled steel plate made of a soft magnetic material, and a new spacer member apart from the permanent magnet. Therefore, the working efficiency is improved and an inexpensive DC motor can be manufactured.

（第１の実施形態の優位性）
まず第１に、本発明に係る永久磁石は射出成形により形成される希土類ボンド磁石であるため、異なる肉厚を有する形状であっても、均一な成形体を容易に形成することができる。すなわち、第１の実施形態に係る永久磁石１は、角型ＤＣモータ１１のモータフレーム１３の内側に密接配置させるものであるため、角部３ａ、３ｂでの厚さが厚く、角部３ａ、３ｂ同士を連結する連結部での厚さが薄い中空筒状であるが、射出成形により形成されるため、このように肉厚の異なる形状であっても均一な成形体を容易に作製することができる。一方、圧縮成形にて作製する場合には、角部と連結部の箇所に流入する粉体にばらつきが生じて均一な成形体を作製することが難しく、その結果、厚さが薄い連結部の箇所にヒビや割れが生じ易いという問題がある。 (Advantages of the first embodiment)
First, since the permanent magnet according to the present invention is a rare-earth bonded magnet formed by injection molding, a uniform molded body can be easily formed even in shapes having different thicknesses. That is, since the permanent magnet 1 according to the first embodiment is closely arranged inside the motor frame 13 of the square DC motor 11, the corners 3a and 3b are thick, and the corner 3a, Although the connecting portion for connecting 3b is a hollow cylinder having a small thickness, it is formed by injection molding, and thus a uniform molded body can be easily produced even in such a shape having a different thickness. Can do. On the other hand, in the case of producing by compression molding, it is difficult to produce a uniform molded body due to variations in powder flowing into the corner and the connecting portion. There is a problem that cracks and cracks are likely to occur in the places.

第２に、永久磁石１の一方端側の端面９（上面）の角部４に軸方向に突出する突起部６がスペーサの機能を有する結果、永久磁石１がモータフレーム１３内に精度良く位置決めして装着される。この突起部６は永久磁石１と同一材料で一体に射出成形されるため、モータフレーム１３に永久磁石１を位置決めする凸部を追加工したり、新たなスペーサ部材が備える必要がなくなる。このため、作業効率が向上すると共に安価なＤＣモータを作製することができる。   Second, as a result of the protrusion 6 projecting in the axial direction at the corner 4 of the end face 9 (upper surface) on one end side of the permanent magnet 1 having a spacer function, the permanent magnet 1 is accurately positioned in the motor frame 13. To be installed. Since this protrusion 6 is integrally injection-molded with the same material as the permanent magnet 1, it is not necessary to additionally process a convex portion for positioning the permanent magnet 1 on the motor frame 13 or to provide a new spacer member. For this reason, work efficiency improves and an inexpensive DC motor can be produced.

第３に、第１の実施形態に係る永久磁石１によれば、その突起部６の端面に凹部７が形成され、この凹部７の中に射出成形機のピンゲートが配置されるため、ゲート跡８が凹部７の底面に形成される態様となる。このゲート跡８は、永久磁石１をモータフレームに配置する設計上邪魔とならないため、射出成形の後工程としてゲート跡８を取り除く必要がなくなる。したがって、作業効率が更に向上するという効果を得ることができる。   Thirdly, according to the permanent magnet 1 according to the first embodiment, the recess 7 is formed on the end surface of the projection 6, and the pin gate of the injection molding machine is arranged in the recess 7, so that the gate mark 8 is formed on the bottom surface of the recess 7. Since the gate trace 8 does not interfere with the design of arranging the permanent magnet 1 on the motor frame, it is not necessary to remove the gate trace 8 as a post-injection molding process. Therefore, it is possible to obtain an effect that the working efficiency is further improved.

（２）第２の実施形態
（ＤＣモータ用永久磁石の構成および優位性）
第２の実施形態に係るＤＣモータ用永久磁石は、図１〜図３に示す第１の実施形態に係るＤＣモータ用永久磁石の構成において、突起部６を形成した一方端側の端面９（上面）部分の内周面全周に亘って補強部２３を備える。補強部２３は永久磁石１と共に一体に射出形成され、突起部６を形成した一方端側の端面９部分における半径方向の肉厚を厚くするため、永久磁石１の強度を向上させることができる。特に角部３ｂが最厚部４を形成し、最厚部４同士を連結する箇所が最薄部５を形成する中空筒状の永久磁石１の場合、最薄部５の箇所でヒビや割れ等が生じやすいため、小型化する上で補強部２３が重要となる。この補強部２３によれば、ＤＣモータ１１の組み立て時に永久磁石１が受ける衝撃やＤＣモータ１１を使用する際に永久磁石１が受ける衝撃に対する耐久性が向上する。 (2) Second embodiment (Configuration and superiority of permanent magnet for DC motor)
The permanent magnet for DC motor according to the second embodiment is the end face 9 on one end side where the protrusion 6 is formed in the configuration of the permanent magnet for DC motor according to the first embodiment shown in FIGS. A reinforcing portion 23 is provided over the entire inner peripheral surface of the upper surface) portion. The reinforcing portion 23 is integrally formed with the permanent magnet 1 and is increased in thickness in the radial direction at the end surface 9 portion on the one end side where the protruding portion 6 is formed. Therefore, the strength of the permanent magnet 1 can be improved. In particular, in the case of the hollow cylindrical permanent magnet 1 in which the corner portion 3b forms the thickest portion 4 and the portion where the thickest portions 4 are connected to each other forms the thinnest portion 5, the portion of the thinnest portion 5 is cracked or cracked. Therefore, the reinforcing portion 23 is important for downsizing. According to the reinforcing portion 23, durability against the impact received by the permanent magnet 1 when the DC motor 11 is assembled and the impact received by the permanent magnet 1 when the DC motor 11 is used is improved.

なお、永久磁石１は、他方端側の端面１０（底面）部分に内周面全周に亘る補強部を備える態様でもよい。この際、補強部の形状は補強部２３と同様の形状でもよいし、半径方向の肉厚を厚くする形状であれば異なっていてもよい。また、この補強部は永久磁石１と一体に成形されることが好ましい。この態様によれば、永久磁石１全体の強度を向上させることができると共に、永久磁石１は一方端側の端面９（上面）部分に形成された補強部２３と磁気特性上の均衡を図ることができる。   In addition, the aspect provided with the reinforcement part over the inner peripheral surface perimeter may be sufficient as the permanent magnet 1 in the end surface 10 (bottom surface) part of the other end side. At this time, the shape of the reinforcing portion may be the same shape as the reinforcing portion 23 or may be different as long as the thickness in the radial direction is increased. Further, it is preferable that the reinforcing portion is formed integrally with the permanent magnet 1. According to this aspect, the strength of the entire permanent magnet 1 can be improved, and the permanent magnet 1 can be balanced with the reinforcing portion 23 formed on the end surface 9 (upper surface) portion on one end side in terms of magnetic characteristics. Can do.

（３）第３の実施形態
（ＤＣモータ用永久磁石の構成および優位性）
図５は、第３の実施形態に係るＤＣモータ用永久磁石の上面図である。永久磁石２は、図１に示す永久磁石１において、角部３ａに形成された複数の突起部６の端面のうち一つおきに凹部７が形成されている。この例において、永久磁石２は、右上および左下の凹部７が無い態様となっているが、左上および右下の凹部７が無い態様でも勿論よい。この場合、この凹部７に形成されるゲート跡８も一つおきに形成される態様となる。したがって、射出成形機のピンゲートが配置される数も少なくなるため、射出成形時の所要時間は図１に示す永久磁石１と比べて僅かに劣るが、図５に示す永久磁石２の態様によれば、射出成形により僅かなウェルドラインが形成された場合であっても、ウェルドラインが形成される位置Ｗは最厚部４となるため、最薄部５にウェルドラインが形成される場合と比べて、ヒビや割れ等の損傷を低減させることができる。 (3) Third embodiment (Configuration and superiority of permanent magnet for DC motor)
FIG. 5 is a top view of the DC magnet permanent magnet according to the third embodiment. In the permanent magnet 2 shown in FIG. 1, the recesses 7 are formed every other end face of the plurality of protrusions 6 formed at the corners 3a. In this example, the permanent magnet 2 has an aspect without the upper right and lower left concave portions 7, but may naturally have an aspect without the upper left and lower right concave portions 7. In this case, every other gate mark 8 formed in the recess 7 is formed. Accordingly, since the number of pin gates of the injection molding machine is reduced, the time required for the injection molding is slightly inferior to that of the permanent magnet 1 shown in FIG. 1, but according to the aspect of the permanent magnet 2 shown in FIG. For example, even if a slight weld line is formed by injection molding, the position W where the weld line is formed is the thickest portion 4, so that the weld line is formed in the thinnest portion 5. Thus, damage such as cracks and cracks can be reduced.

なお、永久磁石が四角形ではなく、五角形、六角形、七角形などの多角形の場合も同様であり、角部に形成された複数の突起部の端面のうち一つおきに凹部を形成することにより、最厚部である角部にウェルドラインが形成され易くなる。   The same applies to the case where the permanent magnet is not a quadrangle but a polygon such as a pentagon, hexagon, heptagon, etc., and every other end face of the plurality of protrusions formed at the corners is formed with a recess. As a result, a weld line is easily formed at the corner that is the thickest portion.

（４）第４の実施形態
（ＤＣモータ用永久磁石の構成および優位性）
図６は、第４の実施形態に係るＤＣモータ用永久磁石の上面図である。永久磁石３は、図１に示す永久磁石１において、永久磁石３の突起部６の端面に形成される凹部２４の中心位置が、永久磁石３の対角線Ｂ及びＣに対して反時計回りにずれている。この場合、射出成形機の４箇所のピンゲートの位置もずれるため、射出成形後に形成されるゲート跡２５の位置も対角線Ｂ及びＣに対して反時計回りにずれる。この態様によれば、射出成形時に溶融した混練物が４箇所のピンゲートから射出されて合流する位置はおよそＷとなる。したがって、射出成形時に僅かにウェルドラインが形成された場合であっても、ウェルドラインが形成される位置は、最薄部５の位置から厚みがある位置Ｗにずれる。このため、最薄部５にウェルドラインが形成される場合と比べて、ヒビや割れなどの損傷を低減させることができる。 (4) Fourth embodiment (Configuration and superiority of permanent magnet for DC motor)
FIG. 6 is a top view of the permanent magnet for DC motor according to the fourth embodiment. In the permanent magnet 1 shown in FIG. 1, the permanent magnet 3 has the center position of the recess 24 formed on the end face of the projection 6 of the permanent magnet 3 shifted counterclockwise with respect to the diagonal lines B and C of the permanent magnet 3. ing. In this case, since the positions of the four pin gates of the injection molding machine are also shifted, the position of the gate mark 25 formed after the injection molding is also shifted counterclockwise with respect to the diagonal lines B and C. According to this aspect, the position where the kneaded material melted at the time of injection molding is injected from the four pin gates and merged is approximately W. Therefore, even if a slight weld line is formed at the time of injection molding, the position where the weld line is formed shifts from the position of the thinnest portion 5 to the position W where the thickness is thick. For this reason, compared with the case where a weld line is formed in the thinnest part 5, damages, such as a crack and a crack, can be reduced.

なお、永久磁石３の凹部２４の中心位置は、対角線Ｂ及びＣに対して反時計回りではなく、時計回りにずれている態様でも勿論よい。この場合、凹部２４に形成されるゲート跡２５の位置も対角線Ｂ及びＣに対して時計回りにずれる態様となり、上記と同様の効果を得ることができる。   Of course, the center position of the concave portion 24 of the permanent magnet 3 may be shifted in the clockwise direction with respect to the diagonal lines B and C, not in the counterclockwise direction. In this case, the position of the gate mark 25 formed in the recess 24 is also shifted in the clockwise direction with respect to the diagonal lines B and C, and the same effect as described above can be obtained.

本発明は、多角形の角型ＤＣモータ、特に小型化が要求される角型ＤＣモータに利用することができる。   The present invention can be used for polygonal square DC motors, particularly square DC motors that require miniaturization.

第１及び第２の実施形態に係るＤＣモータ用永久磁石の上面図である。It is a top view of the permanent magnet for DC motors according to the first and second embodiments. 第１及び第２の実施形態に係るＤＣモータ用永久磁石のＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing of the permanent magnet for DC motors concerning 1st and 2nd embodiment. 第１及び第２の実施形態に係るＤＣモータ用永久磁石の底面図である。It is a bottom view of the permanent magnet for DC motors according to the first and second embodiments. 第１及び第２の実施形態に係る永久磁石を利用したＤＣモータの断面図である。It is sectional drawing of the DC motor using the permanent magnet which concerns on 1st and 2nd embodiment. 第３の実施形態に係るＤＣモータ用永久磁石の上面図である。It is a top view of the permanent magnet for DC motors concerning a 3rd embodiment. 第４の実施形態に係るＤＣモータ用永久磁石の上面図である。It is a top view of the permanent magnet for DC motors concerning a 4th embodiment. 従来の一例を示す角型マグネットの断面図である。It is sectional drawing of the square magnet which shows an example of the past. 従来の一例を示す下端面に凸部を有する円形マグネットの断面図である。It is sectional drawing of the circular magnet which has a convex part in the lower end surface which shows an example of the past. 従来の一例を示す下端面に凸部を有する円形マグネットの底面図である。It is a bottom view of the circular magnet which has a convex part in the lower end surface which shows an example of the past.

符号の説明Explanation of symbols

１、２６、２７…永久磁石、２…筒状体、３ａ、３ｂ…角部、４…最厚部、５…最薄部、６…突起部、７、２４…凹部、８、２５…ゲート跡、９…一方端側の端面、１０…他方端側の端面、１１…ＤＣモータ、１２…端板部、１３…モータフレーム、１４…アマチュアコア、１５…電機子巻線、１６…シャフト、１７、１８…軸受、１９…整流子、２０…ブラシ、２１…端子、２２…エンドブロック、２３…補強部。   1, 26, 27 ... Permanent magnet, 2 ... Cylindrical body, 3a, 3b ... Corner, 4 ... Thickest part, 5 ... Thinnest part, 6 ... Projection part, 7, 24 ... Recessed part, 8, 25 ... Gate Traces, 9 ... End face on one end side, 10 ... End face on the other end side, 11 ... DC motor, 12 ... End plate part, 13 ... Motor frame, 14 ... Amateur core, 15 ... Armature winding, 16 ... Shaft, Reference numerals 17, 18 ... bearings, 19 ... commutators, 20 ... brushes, 21 ... terminals, 22 ... end blocks, 23 ... reinforcing portions.

Claims (5)

所定の厚さを有し、断面が多角形の各辺の一部を残しながら角を内側に押し潰した形状の筒状部を有するモータフレームの内側に密接させた中空筒状の永久磁石であって、前記永久磁石の角部での厚さが厚く、前記角部同士を連結する連結部での厚さが薄く形成された永久磁石において、
前記永久磁石の一方端側の端面の角部に軸方向へ突出する突起部を一体に成形すると共に前記突起部の端面に凹部を形成し、前記凹部の底面に射出成形時のゲート跡を有することを特徴とするＤＣモータ用永久磁石。 A hollow cylindrical permanent magnet having a predetermined thickness and having a cylindrical portion with a shape in which a corner is crushed inward while leaving a part of each side having a polygonal cross section. In the permanent magnet, the thickness at the corners of the permanent magnet is thick, and the thickness at the connecting portion connecting the corners is thin.
A protrusion projecting in the axial direction is integrally formed at the corner of the end face on one end side of the permanent magnet, a recess is formed on the end face of the protrusion, and a gate mark at the time of injection molding is formed on the bottom surface of the recess. The permanent magnet for DC motors characterized by the above-mentioned. 前記突起部を形成した側の端面部分に補強部を一体に成形したことを特徴とする請求項１に記載のＤＣモータ用永久磁石。   The permanent magnet for a DC motor according to claim 1, wherein a reinforcing portion is integrally formed on an end surface portion on a side where the protruding portion is formed. 前記角部で突出する複数の突起部の端面のうち一つおきに前記凹部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載のＤＣモータ用永久磁石。   3. The permanent magnet for a DC motor according to claim 2, wherein the recess is formed every other end face of the plurality of protrusions protruding at the corner. 5. 前記突起部の端面に形成される凹部の中心位置は、対角線に対して時計回りまたは反時計回りにずれていることを特徴とする請求項２に記載のＤＣモータ用永久磁石。   3. The permanent magnet for a DC motor according to claim 2, wherein the center position of the concave portion formed on the end surface of the protrusion is shifted clockwise or counterclockwise with respect to the diagonal line. 前記モータフレームは軟磁性材料で形成された筒状部を有し、前記筒状部内に請求項１〜４のいずれか一項に記載の永久磁石を挿入し、前記永久磁石の突起部の端面を前記筒状部の端板部に当接させて装着したことを特徴とするＤＣモータ。
The motor frame has a cylindrical portion made of a soft magnetic material, the permanent magnet according to any one of claims 1 to 4 is inserted into the cylindrical portion, and an end surface of a projection portion of the permanent magnet A DC motor characterized in that is mounted in contact with an end plate portion of the cylindrical portion.
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