JP3736403B2

JP3736403B2 - Step motor and its magnet rotor

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Publication number: JP3736403B2
Application number: JP2001283614A
Authority: JP
Inventors: 秀行中根
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2006-01-18
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP2003092847A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ステップモータ及びそのマグネットロータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば、乗用車用指示計器においては、その指針の駆動源としてステップモータを採用したものがある。このステップモータは、ステータ内にマグネットロータを回動自在に支持して構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記ステップモータでは、マグネットロータが、熱可塑性合成樹脂材料からなるロータ本体の外周部に環状マグネットをインサート成形でもって一体に形成して構成されている。
【０００４】
しかし、上述のようなマグネットロータのインサート成形による形成の際に、ロータ本体が収縮するため、マグネットとロータ本体との各対向面間に隙間が生ずる。このため、マグネットとロータ本体との間に位置ずれが発生する。従って、このようなマグネットロータを用いたステップモータでは、上述のようなマグネットとロータ本体との間の位置ずれのため、マグネットロータが円滑には回転しにくいという不具合を招く。
【０００５】
そこで、本発明は、以上のようなことに対処するため、マグネットロータを構成する環状マグネットの形状に工夫を凝らし、当該マグネットの熱可塑性合成樹脂材料からなるロータ本体とのインサート成形時に当該ロータ本体の収縮によりマグネットとロータ本体との間に空隙が生じても、マグネットとロータ本体との間に位置ずれを生じないようにするステップモータ及びそのマグネットロータを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決にあたり、請求項１に記載の発明に係るテップモータ用マグネットロータは、環状マグネット（Ｒｂ）の中空部（５４）内に熱可塑性合成樹脂材料からなるロータ本体（Ｒａ）を一体的にかつ同軸的に嵌装するように、マグネット及びロータ本体をインサート成形してなるものである。
【０００７】
当該マグネットロータにおいて、マグネットの中空部は、互いに同軸的な小径部（５４ｂ）及び大径部（５４ａ）と、これら小径部と大径部との境界に形成された環状壁部（５４ｃ、５４ｄ）とからなり、
マグネットの中空部の環状壁部は、大径部から小径部にかけて半径方向下方へ傾斜する断面傾斜状壁部として形成され、ロータ本体の外周壁のうち境界に対応する環状壁部（５３ｃ、５３ｄ）は、断面傾斜状壁部に対応する断面傾斜状壁部として形成されており、
ロータ本体をマグネットの中空部内に当該中空部の環状壁部を介し一体的にかつ同軸的に嵌装するように、マグネットをロータ本体と共にインサート成形してマグネットの断面傾斜状壁部とロータ本体の断面傾斜状壁部とが密着結合してなることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、マグネットロータのインサート成形の際に、ロータ本体は、熱可塑性合成樹脂材料からなるため、その硬化により収縮する。しかし、マグネットの中空部の環状壁部は、大径部から小径部にかけて半径方向下方へ傾斜する断面傾斜状壁部として形成され、ロータ本体の外周壁の環状壁部は、マグネットの中空部の断面傾斜状壁部に対応する断面傾斜状壁部として形成されている。このため、上記収縮の際に、ロータ本体の環状壁部は、マグネットの環状壁部により、位置ずれを伴うことなく、そのままの位置に維持される。換言すれば、ロータ本体のマグネットに対する相対的位置は、上記インサート成形の際のロータ本体の収縮とはかかわりなく、不変に維持されるので、ロータ本体がマグネットに対し位置ずれを招くことはない。よって、このようにインサート成形したマグネットロータを用いたステップモータは、円滑に回転し得る。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、マグネットの断面傾斜状壁部は、断面Ｖ字状に形成されたものであり、ロータ本体の断面傾斜状壁部は、断面Ｖ字状に形成されたものであることを特徴とする。
【００１０】
これにより、上記インサート成形の際にマグネットの軸方向及び半径方向に沿い生ずるロータ本体の各収縮力は、マグネットの断面Ｖ字状の環状壁部にも作用するが、上記軸方向に沿い生ずる収縮力は、マグネットの環状壁部の断面Ｖ字状による両面部の各法線方向にベクトル的に分割されて作用する。このため、ロータ本体の断面Ｖ字状の環状壁部はマグネットの断面Ｖ字状壁部内に密着する。従って、上記半径方向に沿う収縮力がマグネットの断面Ｖ字状の環状壁部に作用しても、マグネットはロータ本体の半径方向には位置ずれしない。よって、請求項１に記載の発明の作用効果をより一層確実に達成できる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明に係るステップモータは、ステータ（Ｓ）と、このステータ内に回動自在に支持されるマグネットロータ（Ｒ）とを備える。当該ステップモータにおいて、マグネットロータは、請求項１或いは２に記載のマグネットロータであることを特徴とする。
【００１２】
これにより、請求項１或いは２に記載のマグネットロータの作用効果を達成できるステップモータの提供が可能となる。
【００１３】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づき説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１及び図２は本発明を適用してなる乗用車用指示計器の第１実施形態を示しており、この指示計器は、当該乗用車の車室内のインストルメントパネルにスピードメータとして配設されている。
【００１６】
当該指示計器は、目盛り盤１０、配線板２０、指針３０及び回動内機Ｄを備えており、目盛り盤１０は、環状の見返し板４０の底壁４１の開口部４１ａにその裏面側から併設されている。配線板２０は、目盛り盤１０に沿いその裏面側にて配設されている。
【００１７】
回動内機Ｄは、図２にて示すごとく、目盛り盤１０に対応する位置にて、配線板２０にその裏面側から組み付けられている。当該回動内機Ｄは、内機本体５０と、指針軸６０とを備えている。内機本体５０は、ケーシングＣを備えており、このケーシングＣは、その一側壁５１ａにて、配線板２０にその裏面側から組み付けられている。
【００１８】
また、内機本体５０は、図２にて示すごとく、減速歯車列Ｇと、ステップモータＭとを備えている。減速歯車列Ｇは、ケーシングＣ内に組み付けられているもので、この減速歯車列Ｇは、４個の平歯車５２乃至５２ｃにより、ステップモータＭの回転を減速して指針軸６０に伝達するようになっている。
【００１９】
平歯車５２は、後述するステップモータＭのマグネットロータＲと一体に形成されているもので、この平歯車５２は、マグネットロータＲと共に、ケーシングＣの一側壁５１ａとこれに対向する他側壁５１ｂとの間に回動可能に支持した回動軸５２ｄに同軸的に支持されている。また、平歯車５２ｃは、平歯車５２ｂと噛合するように、両側壁５１ａ、５１ｂに回動可能に支持した指針軸６０の中間部位に同軸的に支持されている。両平歯車５２ａ、５２ｂは、ケーシングＣの一側壁５１ａ及び他側壁５１ｂ間に回動可能に支持されており、平歯車５２ａは平歯車５２と噛合している。なお、各平歯車５２乃至５２ｃは柔らかい合成樹脂材料により形成されている。
【００２０】
指針軸６０は、その基端部にてケーシングＣの他側壁５１ｂに回動可能に支持されており、この指針軸６０は、その基端部から、ケーシングＣの一側壁５１ａ、配線板２０及び目盛り盤１０を通り回動可能に延出している。指針３０は、その回動基部３１にて、指針軸６０の先端部に支持されて、当該回動基部３１から目盛り盤１０の表面に沿い延出している。
【００２１】
ステップモータＭは、図２にて示すごとく、ケーシングＣ内に取り付けられており、このステップモータＭは、ステータＳと、マグネットロータＲとにより構成されている。ステータＳは、図２にて示すごとく、ケーシングＣの一側壁５１ａに取りつけられている。マグネットロータＲは、図２にて示すごとく、ステータＳ内にて、回動軸５２ｄに平歯車５２と共に同軸的に支持されており、当該マグネットロータＲは、熱可塑性合成樹脂材料でもって、図３にて示すごとく、平歯車５２と共に同軸的に一体に形成したロータ本体Ｒａと、金属磁性材料により環状に形成したマグネットＲｂとにより構成されている。
【００２２】
ロータ本体Ｒａの外周壁中間部位には、環状凹所５３が、当該ロータ本体Ｒａと同軸的に形成されており、一方、マグネットＲｂには、段付き中空部５４が、マグネットＲｂの軸と同心的に形成されて、ロータ本体Ｒａの凹所５３内に同軸的に嵌装されている。
【００２３】
ここで、マグネットＲｂの段付き中空部５４の構成を、ロータ本体Ｒａの環状凹所５３との関係において詳細に説明する。マグネットＲｂの段付き中空部５４は、図３及び図４にて示すごとく、大径部５４ａの直下に小径部５４ｂを同軸的に形成して構成されており、大径部５４ａと小径部５４ｂとの境界にて半径方向に形成される環状壁部は、その表面側から内方へマグネットＲｂの軸に沿う方向に断面Ｖ字状に切り欠かれて、環状の断面Ｖ字状壁部５４ｃとして形成されている。
【００２４】
一方、ロータ本体Ｒａの凹所５３の底壁は、図３及び図４にて示すごとく、大径壁部５３ａの直下に小径壁部５３ｂを同軸的に形成して構成されており、大径壁部５３ａと小径壁部５３ｂとの境界にて半径方向に形成される環状壁部は、その表面側から外方へロータ本体Ｒａの軸に沿う方向に断面Ｖ字状に隆起されて、環状の断面Ｖ字状壁部５３ｃとして形成されている。
【００２５】
しかして、上述のようにマグネットＲｂがロータ本体Ｒａに同軸的にかつ一体的に嵌装された状態では、マグネットＲｂの段付き中空部５４は、その大径部５４ａ及び小径部５４ｂにて、ロータ本体Ｒａの凹所５４の大径壁部５４ａ及び小径壁部５４ｂにそれぞれ同軸的にかつ一体的に嵌装され、ロータ本体Ｒａの断面Ｖ字状壁部５３ｃは、マグネットＲｂの断面Ｖ字状壁部５４ｃ内に密着して係合している。
【００２６】
また、マグネットロータＲは、平歯車５２と共に、次のようにしてインサート成形されている。即ち、上記構成を有するマグネットＲｂを準備するとともに、図３にて示す平歯車５２及びロータ本体Ｒａの一体構造体の外形形状に相当する空所を有するインサート成形用金型を準備する。当該金型の外周壁には、ロータ本体Ｒａの凹所５３の開口面に相当する開口部が形成されている。なお、当該金型は、その軸方向に２分割された両金型部からなり、これら両金型部を同軸的に組み合わされて上記開口部を形成するようになっている。
【００２７】
しかして、マグネットＲｂがその段付き中空部５４にて上記金型の開口部内に収まるように、上記金型の両金型部を、マグネットＲｂを介し、組み合わせる。然る後、上記金型内に上記熱可塑性合成樹脂材料を液状にて注入した後硬化させて、ロータ本体Ｒａを平歯車５２と同軸的に一体成形するとともに、マグネットＲｂ及びロータ本体Ｒａを同軸的にインサート成形する。これにより、上述のようにマグネットＲｂがロータ本体Ｒａに同軸的に嵌装されるようにインサート成形により一体に形成される。
【００２８】
このように構成した本第１実施形態においては、上述のようにマグネットロータＲのインサート成形の際に、ロータ本体Ｒａの形成材料が熱可塑性合成樹脂材料であるために、当該ロータ本体Ｒａがその硬化により収縮する。この収縮は、図４にて各矢印Ａにて例示するごとくロータ本体Ｒａの外周面側から半径方向に沿い当該ロータ本体Ｒａの軸に向け発生するとともに、各矢印Ｂにて例示するごとくロータ本体Ｒａの両軸方向端面側から当該ロータ本体Ｒａの軸に沿いその軸方向中央に向け発生する。
【００２９】
このため、図４にて例示するごとく、ロータ本体Ｒａの凹所５３の底壁のうち大径壁部５３ａがマグネットＲｂの段付き中空部５４のうち大径部５４ａから半径方向に収縮して空隙ｇを形成するとともに、凹所５３の底壁のうち小径壁部５３ｂが段付き中空部５４のうち小径部５４ｂから半径方向に収縮して空隙ｇを形成する。
【００３０】
一方、上述のようにロータ本体Ｒａの両軸方向端面側からは、各矢印Ｂにて例示するごとく当該ロータ本体Ｒａの軸に沿いその軸方向中央に向けロータ本体Ｒａの収縮が生ずることから、ロータ本体Ｒａの凹所５３の図４にて図示上側内壁とマグネットＲｂの図示上側端面との間及び凹所５３の下側内壁とマグネットＲｂの下側端面との間には、共に間隙は発生しない。
【００３１】
また、上述のごとく、マグネットＲｂにおいては、段付き中空部５４の大径部５４ａと小径部５４ｂとの境界には、予め、断面Ｖ字状壁部５４ｃが環状に形成されている。このため、上記インサート成形の際に、上記金型内に注入する液状の熱可塑性合成樹脂材料が断面Ｖ字状壁部５４ｃ内にも充填されて断面Ｖ字状壁部５３ｃを形成する。
【００３２】
また、上述のようにロータ本体Ｒａの両軸方向端面側からは、各矢印Ｂにて例示するごとく当該ロータ本体Ｒａの軸に沿いその軸方向中央に向けロータ本体Ｒａの収縮が生ずることから、この矢印Ｂで示す収縮力は、マグネットＲｂの断面Ｖ字状壁部５４ｃにより両矢印Ｂ１で示す各方向（壁部５４ｃの一側面部ａ及び他側面部ｂに対する各法線方向）にベクトル的に分割されて断面Ｖ字状壁部５４ｃに作用する。このため、当該断面Ｖ字状壁部５３ｃが、その一側面部及び他側面部にて、それぞれ、断面Ｖ字状壁部５４ｃの一側面部及び他側面部に密着して、当該断面Ｖ字状壁部５４ｃに密着して係合する。従って、上述のように各矢印Ａにて例示するごとくロータ本体Ｒａの軸に向け発生する当該ロータ本体Ｒａの収縮力は、環状の断面Ｖ字状壁部５４ｃにも作用するが、当該収縮力は上述のような断面Ｖ字状壁部５４ｃに対する断面Ｖ字状壁部５３ｃの密着係合でもって吸収されて、Ｖ字状壁部５４ｃに対する断面Ｖ字状壁部５３ｃの半径方向の相対的位置ずれは発生せず、その結果、ロータ本体Ｒａの断面Ｖ字状壁部５３ｃとマグネットＲｂの断面Ｖ字状壁部５４ｃの間には、間隙は発生しない。
【００３３】
即ち、上記インサート成形の際には、マグネットＲｂの外形寸法の変化はないものの、ロータ本体Ｒａに硬化により収縮が生じるが、上述のような断面Ｖ字状壁部５３ｃと断面Ｖ字状壁部５４ｃとの間の密着による係合がそのまま維持される。従って、断面Ｖ字状壁部５３ｃの断面Ｖ字状壁部５４ｃに対する相対的位置、換言すれば、ロータ本体ＲａのマグネットＲｂに対する相対的位置は、上記インサート成形の際のロータ本体Ｒａの収縮とはかかわりなく、不変に維持されるので、ロータ本体ＲａがマグネットＲｂに対し位置ずれを招くことはない。よって、このようにインサート成形したマグネットロータＲを用いたステップモータＭは、円滑に回転し得る。その結果、このようなステップモータＭの円滑な回転のもと、指針３０は、減速歯車列Ｇでもって、円滑に回動し得る。
【００３４】
（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態では、上記第１実施形態にて述べたマグネットロータＲのマグネットＲｂにおいて、環状の断面Ｖ字状壁部５４ｃに代えて、環状の断面傾斜状壁部５４ｄを採用した構成となっている。この断面傾斜状壁部５４ｄは、マグネットＲｂの大径部５４ａと小径部５４ｂとの境界にて大径部５４ａから小径部５４ｂにかけて図５にて図示のごとく半径方向にて下方へ傾斜するように形成されている。
【００３５】
これに伴い、本第２実施形態では、上記第１実施形態にて述べたマグネットロータＲのロータ本体Ｒａにおいて、環状の断面Ｖ字状壁部５３ｃに代えて、環状の断面傾斜状壁部５３ｄを採用した構成となっている。この断面傾斜状壁部５３ｄは、ロータ本体Ｒａの小径壁部５３ｂと大径壁部５３ａとの境界にてこの大径壁部５３ａから小径壁部５３ｂにかけて図５にて図示のごとく半径方向にて下方へ傾斜するように形成されている。
【００３６】
しかして、上記第１実施形態にて述べたようにマグネットＲｂがロータ本体Ｒａに同軸的にかつ一体的に嵌装された状態では、ロータ本体Ｒａの断面傾斜状壁部５３ｄは、マグネットＲｂの断面傾斜状壁部５４ｄに密着して係合している。
【００３７】
また、マグネットロータＲのインサート成形は次のようになされている。即ち、本第２実施形態にいう上記構成のマグネットＲｂを準備するとともに、図３にて示す平歯車５２及び本第２実施形態にいう構成のロータ本体Ｒａの一体構造体の外形形状に相当した空所を有するインサート成形用金型を準備する。なお、この金型は、ロータ本体Ｒａの断面形状のうち上記第１実施形態とは異なる形状部分のみにつき、上記第１実施形態にて述べた金型と異なっている。
【００３８】
しかして、本第２実施形態の金型を用いて、上記第１実施形態にて述べたと同様に、液状熱可塑性合成樹脂材料の注入硬化により、本第２実施形態にいうマグネットＲｂがロータ本体Ｒａに同軸的に嵌装されるようにインサート成形により一体に形成される。その他の構成は上記第１実施形態と同様である。
【００３９】
このように構成した本第２実施形態においては、マグネットロータＲのインサート成形の際に、ロータ本体Ｒａは、硬化により、上記第１実施形態にて述べたと同様に図５の各矢印Ａ及び各矢印Ｂにて例示する方向に収縮する。
【００４０】
このため、上記第１実施形態にて述べた各間隙ｇは当該第１実施形態と同様に形成される。一方、上述のごとく、マグネットＲｂにおいては、段付き中空部５４の大径部５４ａと小径部５４ｂとの境界には、予め、断面傾斜状壁部５４ｄが環状に形成されている。このため、上記インサート成形の際に、上記金型内に注入する液状の熱可塑性合成樹脂材料が断面傾斜状壁部５４ｄの表面にも行き亘り断面傾斜状壁部５３ｄを環状に形成する。また、上記第１実施形態にて述べたようにロータ本体Ｒａの両軸方向端面側からは、各矢印Ｂにて例示するごとく当該ロータ本体Ｒａの軸に沿いその軸方向中央に向けロータ本体Ｒａの収縮が生ずることから、この矢印Ｂで示す収縮力は、マグネットＲｂの断面傾斜状壁部５４ｄにより矢印Ｂ２で示す方向（壁部５４ｄの表面に対する法線方向）にベクトル的に変更されて断面傾斜状壁部５４ｄに作用する。このため、当該断面傾斜状壁部５３ｄが、その表面にて、断面傾斜状壁部５４ｄの表面に密着して、当該断面傾斜状壁部５４ｄに密着して係合する。従って、上述のように各矢印Ａにて例示するごとくロータ本体Ｒａの軸に向け発生する当該ロータ本体Ｒａの収縮力は、環状の断面傾斜状壁部５３ｄにも作用するが、当該収縮力は上述のような断面傾斜状壁部５４ｄに対する断面傾斜状壁部５３ｄの密着係合でもって吸収されて、断面傾斜状壁部５４ｄに対する断面傾斜状壁部５３ｄの半径方向の相対的位置ずれは発生せず、その結果、ロータ本体Ｒａの断面傾斜状壁部５３ｄとマグネットＲｂの断面傾斜状壁部５４ｄの間には、間隙は発生しない。
【００４１】
即ち、本第２実施形態では、上記第１実施形態と同様に、上記インサート成形の際には、マグネットＲｂの外形寸法の変化はないものの、ロータ本体Ｒａに硬化により収縮が生じるが、上述のような断面傾斜状壁部５３ｄと断面傾斜状壁部５４ｄとの間の密着による係合がそのまま維持される。従って、断面傾斜状壁部５３ｄの断面傾斜状壁部５４ｄに対する相対的位置、換言すれば、ロータ本体ＲａのマグネットＲｂに対する相対的位置は、上記インサート成形の際のロータ本体Ｒａの収縮とはかかわりなく、不変に維持されるので、ロータ本体ＲａがマグネットＲｂに対し位置ずれを招くことはない。よって、このようにインサート成形したマグネットロータＲを用いたステップモータＭは、円滑に回転し得る。その結果、本第２実施形態でも、このようなステップモータＭの円滑な回転のもと、指針３０は、減速歯車列Ｇでもって、円滑に回動し得る。
【００４２】
なお、本発明の実施にあたり、上記第１実施形態にて述べたマグネットロータＲのマグネットＲｂに形成した環状の断面Ｖ字状壁部５４ｃは、一般的には、環状の断面凹状壁部であっても、上記第１実施形態と実質的に同様の作用効果を達成できる。この場合、ロータ本体Ｒａに形成した環状の断面Ｖ字状壁部５３ｃは、上記環状の断面凹状壁部内に係合する環状の断面凸状壁部であればよい。
【００４３】
また、本発明の実施にあたり、上記第２実施形態にて述べたマグネットロータＲのマグネットＲｂに形成した環状の断面傾斜状壁部５４ｄは、当該第２実施形態とは異なり、小径部５４ｂから大径部５４ａにかけて図５にて図示半径方向にて上方へ傾斜するように形成しても、上記第２実施形態と実質的に同様の作用効果を達成できる。
【００４４】
また、本発明の実施にあたり、ステップモータＭは、スピードメータ用に限ることなく、タコメータその他の各種の指示計器用であってもよく、また、指示計器に限ることなく、一般産業機器の駆動源として採用されるステップモータであってもよい。
【００４５】
また、本発明の実施にあたり、乗用車用指示計器に限ることなく、一般に自動車その他の車両に採用される指示計器に本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る乗用車用指示計器の第１実施形態を示す正面図である。
【図２】図１にて２−２線に沿う断面図である。
【図３】上記第１実施形態におけるマグネットロータの拡大断面図である。
【図４】図３のマグネットロータの部分拡大断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示す要部拡大断面図である。
【符号の説明】
Ｒ…マグネットロータ、Ｒａ…ロータ本体、Ｒｂ…マグネット、
Ｓ…ステータ、５４…中空部、５４ａ…大径部、５４ｂ…小径部、
５３ｃ、５４ｃ…環状壁部、５３ｄ、５４ｄ…傾斜状壁部。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a step motor and its magnet rotor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, some passenger car indicating instruments employ a step motor as a driving source for the pointer. This step motor is configured by rotatably supporting a magnet rotor in a stator.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the step motor, the magnet rotor is formed by integrally forming an annular magnet on the outer peripheral portion of the rotor body made of a thermoplastic synthetic resin material by insert molding.
[0004]
However, when the magnet rotor is formed by insert molding as described above, the rotor main body contracts, so that a gap is generated between the opposing surfaces of the magnet and the rotor main body. For this reason, a positional shift occurs between the magnet and the rotor body. Therefore, in the step motor using such a magnet rotor, the positional displacement between the magnet and the rotor body as described above causes a problem that the magnet rotor is difficult to rotate smoothly.
[0005]
Therefore, in order to cope with the above, the present invention devised the shape of the annular magnet constituting the magnet rotor, and the rotor body at the time of insert molding with the rotor body made of a thermoplastic synthetic resin material of the magnet It is an object of the present invention to provide a step motor and a magnet rotor that prevent a positional deviation between the magnet and the rotor main body even if a gap is generated between the magnet and the rotor main body due to the contraction of the magnet.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In solving the above-mentioned problems, the magnet rotor for a tep motor according to the invention described in claim 1 integrally includes a rotor body (Ra) made of a thermoplastic synthetic resin material in the hollow portion (54) of the annular magnet (Rb). And a magnet and a rotor main body are insert-molded so that it may fit coaxially.
[0007]
In the magnet rotor, the hollow portion of the magnet includes a small diameter portion (54b) and a large diameter portion (54a) that are coaxial with each other, and an annular wall portion (54c, 54d) formed at the boundary between the small diameter portion and the large diameter portion. )
The annular wall portion of the hollow portion of the magnet is formed as a cross-sectionally inclined wall portion that is inclined downward in the radial direction from the large diameter portion to the small diameter portion, and the annular wall portion (53c, 53d) corresponding to the boundary of the outer peripheral wall of the rotor body. ) Is formed as an inclined wall section corresponding to the inclined wall section,
The magnet is insert-molded together with the rotor body so that the rotor body is integrally and coaxially fitted in the hollow portion of the magnet via the annular wall portion of the hollow portion, and the cross-sectionally inclined wall portion of the magnet and the rotor body It is characterized in that it is tightly coupled to the inclined wall section .
[0008]
According to this, at the time of insert molding of the magnet rotor, the rotor body is made of the thermoplastic synthetic resin material, and thus contracts due to its hardening. However, the annular wall portion of the hollow portion of the magnet is formed as a cross-sectionally inclined wall portion that is inclined downward in the radial direction from the large diameter portion to the small diameter portion, and the annular wall portion of the outer peripheral wall of the rotor body is formed of the hollow portion of the magnet. It is formed as a cross-sectionally inclined wall portion corresponding to the cross-sectionally inclined wall portion. For this reason, at the time of the contraction, the annular wall portion of the rotor main body is maintained in the same position without being displaced by the annular wall portion of the magnet. In other words, the relative position of the rotor body with respect to the magnet is maintained unchanged regardless of the shrinkage of the rotor body during the insert molding, so that the rotor body does not cause a positional shift with respect to the magnet. Therefore, the step motor using the magnet rotor thus insert-molded can rotate smoothly.
[0009]
According to the invention described in claim 2, in the invention described in claim 1, the cross-sectionally inclined wall portion of the magnet is formed in a V-shaped cross section , and the cross-sectionally inclined wall of the rotor body is formed. parts is characterized in that formed in the V-shaped section.
[0010]
Thereby, each contraction force of the rotor body generated along the axial direction and the radial direction of the magnet during the insert molding also acts on the annular wall portion having a V-shaped cross section of the magnet, but the contraction generated along the axial direction. The force acts by being vector-divided in the normal direction of both surface portions due to the V-shaped cross section of the annular wall portion of the magnet. For this reason, the annular wall portion having a V-shaped cross section of the rotor body is in close contact with the V-shaped wall portion of the magnet. Therefore, even if the contracting force along the radial direction acts on the annular wall portion having a V-shaped cross section of the magnet, the magnet is not displaced in the radial direction of the rotor body. Therefore, the operation and effect of the invention of claim 1 can be achieved more reliably.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, a step motor includes a stator (S) and a magnet rotor (R) that is rotatably supported in the stator. In the step motor, the magnet rotor is the magnet rotor according to claim 1 or 2.
[0012]
Accordingly, it is possible to provide a step motor that can achieve the operation and effect of the magnet rotor according to claim 1 or 2.
[0013]
In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0015]
(First embodiment)
1 and 2 show a first embodiment of a passenger car indicating instrument to which the present invention is applied, and this indicating instrument is arranged as a speedometer on an instrument panel in a passenger compartment of the passenger car. .
[0016]
The indicator instrument includes a scale board 10, a wiring board 20, a pointer 30, and a rotary inner unit D. The scale board 10 is provided on the opening 41 a of the bottom wall 41 of the annular facing plate 40 from the back side. Has been. The wiring board 20 is disposed on the back side along the scale plate 10.
[0017]
As shown in FIG. 2, the rotating inner unit D is assembled to the wiring board 20 from the back side at a position corresponding to the scale plate 10. The rotating inner unit D includes an inner unit main body 50 and a pointer shaft 60. The inner unit main body 50 includes a casing C, and the casing C is assembled to the wiring board 20 from the back side thereof at one side wall 51a.
[0018]
Further, the internal unit main body 50 includes a reduction gear train G and a step motor M as shown in FIG. The reduction gear train G is assembled in the casing C, and this reduction gear train G reduces the rotation of the step motor M and transmits it to the pointer shaft 60 by the four spur gears 52 to 52c. It has become.
[0019]
The spur gear 52 is formed integrally with a magnet rotor R of a step motor M, which will be described later. The spur gear 52, together with the magnet rotor R, has one side wall 51a of the casing C and another side wall 51b opposite to the side wall 51b. Is supported coaxially by a rotation shaft 52d that is rotatably supported between the two. Further, the spur gear 52c is coaxially supported at an intermediate portion of the pointer shaft 60 rotatably supported on the both side walls 51a and 51b so as to mesh with the spur gear 52b. Both the spur gears 52 a and 52 b are rotatably supported between the one side wall 51 a and the other side wall 51 b of the casing C, and the spur gear 52 a meshes with the spur gear 52. Each spur gear 52 to 52c is formed of a soft synthetic resin material.
[0020]
The pointer shaft 60 is rotatably supported by the other side wall 51b of the casing C at the base end portion. The pointer shaft 60 is connected to the one side wall 51a of the casing C, the wiring board 20 and the like from the base end portion. The scale plate 10 extends so as to be rotatable. The pointer 30 is supported at the tip of the pointer shaft 60 by the rotation base 31 and extends from the rotation base 31 along the surface of the dial plate 10.
[0021]
As shown in FIG. 2, the step motor M is mounted in the casing C, and the step motor M includes a stator S and a magnet rotor R. The stator S is attached to one side wall 51a of the casing C as shown in FIG. As shown in FIG. 2, the magnet rotor R is coaxially supported together with the spur gear 52 on the rotating shaft 52d in the stator S, and the magnet rotor R is made of a thermoplastic synthetic resin material. 3, the rotor main body Ra is coaxially and integrally formed with the spur gear 52, and the magnet Rb is formed in an annular shape from a metal magnetic material.
[0022]
An annular recess 53 is formed coaxially with the rotor main body Ra at the intermediate portion of the outer peripheral wall of the rotor main body Ra, while the stepped hollow portion 54 is concentric with the axis of the magnet Rb in the magnet Rb. And is coaxially fitted in the recess 53 of the rotor body Ra.
[0023]
Here, the configuration of the stepped hollow portion 54 of the magnet Rb will be described in detail in relation to the annular recess 53 of the rotor body Ra. As shown in FIGS. 3 and 4, the stepped hollow portion 54 of the magnet Rb is formed by coaxially forming a small diameter portion 54b directly below the large diameter portion 54a. The large diameter portion 54a and the small diameter portion 54b are formed. The annular wall portion formed in the radial direction at the boundary is cut into a V-shaped cross section in the direction along the axis of the magnet Rb inward from the surface side, and an annular cross-sectional V-shaped wall portion 54c is formed. It is formed as.
[0024]
On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 4, the bottom wall of the recess 53 of the rotor body Ra is formed by coaxially forming a small-diameter wall portion 53b immediately below the large-diameter wall portion 53a. The annular wall portion formed in the radial direction at the boundary between the wall portion 53a and the small-diameter wall portion 53b is raised from the surface side outward to the direction along the axis of the rotor main body Ra in a V-shaped cross section. Is formed as a V-shaped wall portion 53c.
[0025]
Thus, in the state where the magnet Rb is fitted coaxially and integrally to the rotor body Ra as described above, the stepped hollow portion 54 of the magnet Rb is formed by the large diameter portion 54a and the small diameter portion 54b. The large-diameter wall portion 54a and the small-diameter wall portion 54b of the recess 54 of the rotor main body Ra are coaxially and integrally fitted, respectively, and the cross-sectional V-shaped wall portion 53c of the rotor main body Ra is a cross-sectional V-shape of the magnet Rb. The wall portion 54c is in close contact with the wall portion 54c.
[0026]
The magnet rotor R is insert-molded with the spur gear 52 as follows. That is, the magnet Rb having the above configuration is prepared, and an insert molding die having a space corresponding to the outer shape of the integral structure of the spur gear 52 and the rotor main body Ra shown in FIG. 3 is prepared. An opening corresponding to the opening surface of the recess 53 of the rotor body Ra is formed on the outer peripheral wall of the mold. In addition, the said metal mold | die consists of the both metal mold | die parts divided into 2 in the axial direction, and these both metal mold | die parts are coaxially combined and the said opening part is formed.
[0027]
Thus, both mold parts of the mold are combined via the magnet Rb so that the magnet Rb fits in the opening of the mold at the stepped hollow part 54. Thereafter, the thermoplastic synthetic resin material is injected into the mold in a liquid state and then cured to integrally form the rotor body Ra coaxially with the spur gear 52, and the magnet Rb and the rotor body Ra are coaxially formed. Insert molding. Thereby, as described above, the magnet Rb is integrally formed by insert molding so as to be fitted coaxially to the rotor body Ra.
[0028]
In the first embodiment configured as described above, since the forming material of the rotor main body Ra is a thermoplastic synthetic resin material at the time of insert molding of the magnet rotor R as described above, the rotor main body Ra is Shrinks upon curing. This shrinkage occurs from the outer peripheral surface side of the rotor main body Ra toward the axis of the rotor main body Ra along the radial direction as exemplified by each arrow A in FIG. It occurs along the axis of the rotor body Ra from the both axial end faces of Ra toward the center in the axial direction.
[0029]
For this reason, as illustrated in FIG. 4, the large-diameter wall portion 53a of the bottom wall of the recess 53 of the rotor body Ra contracts radially from the large-diameter portion 54a of the stepped hollow portion 54 of the magnet Rb. In addition to forming the gap g, the small-diameter wall portion 53b of the bottom wall of the recess 53 contracts in the radial direction from the small-diameter portion 54b of the stepped hollow portion 54 to form the gap g.
[0030]
On the other hand, as described above, from both axial end face sides of the rotor body Ra, the rotor body Ra contracts along the axis of the rotor body Ra as illustrated by the arrows B toward the center in the axial direction. In FIG. 4 of the recess 53 of the rotor body Ra, a gap is generated between the upper inner wall shown in the figure and the upper end face of the magnet Rb and between the lower inner wall of the recess 53 and the lower end face of the magnet Rb. do not do.
[0031]
Further, as described above, in the magnet Rb, the V-shaped wall portion 54c is formed in an annular shape in advance at the boundary between the large diameter portion 54a and the small diameter portion 54b of the stepped hollow portion 54. For this reason, at the time of the insert molding, the liquid thermoplastic synthetic resin material injected into the mold is also filled into the V-shaped wall portion 54c to form the V-shaped wall portion 53c.
[0032]
Further, as described above, from the both axial end surfaces of the rotor body Ra, the rotor body Ra contracts along the axis of the rotor body Ra and toward the center in the axial direction as exemplified by the arrows B. The contraction force indicated by the arrow B is vector-like in each direction indicated by the double arrow B1 (each normal direction with respect to one side surface a and the other side surface b of the wall portion 54c) by the V-shaped wall portion 54c of the magnet Rb. And acts on the V-shaped wall section 54c. For this reason, the cross-sectional V-shaped wall portion 53c is in close contact with the one side surface portion and the other side surface portion of the cross-sectional V-shaped wall portion 54c at the one side surface portion and the other side surface portion, respectively. The wall portion 54c is brought into close contact with and engaged. Accordingly, as exemplified by the arrows A as described above, the contraction force of the rotor body Ra generated toward the axis of the rotor body Ra also acts on the annular cross-section V-shaped wall portion 54c. Is absorbed by the close engagement of the cross-sectional V-shaped wall portion 53c with the cross-sectional V-shaped wall portion 54c as described above, and relative to the V-shaped wall portion 54c in the radial direction of the cross-sectional V-shaped wall portion 53c. No displacement occurs, and as a result, no gap is generated between the V-shaped wall portion 53c of the rotor body Ra and the V-shaped wall portion 54c of the magnet Rb.
[0033]
That is, during the insert molding, the outer dimension of the magnet Rb does not change, but the rotor main body Ra contracts due to curing, but the cross-sectional V-shaped wall portion 53c and the cross-sectional V-shaped wall portion as described above. The engagement due to the close contact with 54c is maintained as it is. Accordingly, the relative position of the cross-sectional V-shaped wall portion 53c with respect to the cross-sectional V-shaped wall portion 54c, in other words, the relative position of the rotor main body Ra with respect to the magnet Rb is determined by the contraction of the rotor main body Ra during the insert molding. Regardless, since the rotor body Ra is maintained unchanged, the rotor body Ra will not be displaced relative to the magnet Rb. Therefore, the step motor M using the magnet rotor R insert-molded in this way can rotate smoothly. As a result, the pointer 30 can be smoothly rotated by the reduction gear train G under such smooth rotation of the step motor M.
[0034]
(Second Embodiment)
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, in the magnet Rb of the magnet rotor R described in the first embodiment, instead of the annular cross-section V-shaped wall 54c, an annular cross-section inclined wall 54d is adopted. It has become. The inclined wall section 54d is inclined downward in the radial direction as shown in FIG. 5 from the large diameter section 54a to the small diameter section 54b at the boundary between the large diameter section 54a and the small diameter section 54b of the magnet Rb. Is formed.
[0035]
Accordingly, in the second embodiment, in the rotor main body Ra of the magnet rotor R described in the first embodiment, instead of the annular cross-section V-shaped wall 53c, the annular cross-section inclined wall 53d. Is adopted. The inclined wall portion 53d is formed in the radial direction from the large-diameter wall portion 53a to the small-diameter wall portion 53b at the boundary between the small-diameter wall portion 53b and the large-diameter wall portion 53a of the rotor body Ra as shown in FIG. It is formed so as to incline downward.
[0036]
Thus, as described in the first embodiment, in the state where the magnet Rb is coaxially and integrally fitted to the rotor main body Ra, the inclined wall portion 53d of the rotor main body Ra is formed of the magnet Rb. The cross-section inclined wall portion 54d is brought into close contact with the wall portion 54d.
[0037]
Further, insert molding of the magnet rotor R is performed as follows. That is, the magnet Rb having the above-described configuration according to the second embodiment is prepared, and corresponds to the outer shape of the integral structure of the spur gear 52 illustrated in FIG. 3 and the rotor main body Ra having the configuration according to the second embodiment. An insert mold having a void is prepared. Note that this mold is different from the mold described in the first embodiment only in a shape portion different from the first embodiment in the cross-sectional shape of the rotor body Ra.
[0038]
Thus, using the mold of the second embodiment, the magnet Rb referred to in the second embodiment is transformed into the rotor body by injection and curing of the liquid thermoplastic synthetic resin material, as described in the first embodiment. It is integrally formed by insert molding so as to be fitted coaxially to Ra. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
[0039]
In the second embodiment configured as described above, during insert molding of the magnet rotor R, the rotor main body Ra is hardened, as described in the first embodiment. Shrink in the direction illustrated by arrow B.
[0040]
For this reason, each gap g described in the first embodiment is formed in the same manner as in the first embodiment. On the other hand, as described above, in the magnet Rb, the inclined wall portion 54d is formed in an annular shape in advance at the boundary between the large diameter portion 54a and the small diameter portion 54b of the stepped hollow portion 54. For this reason, at the time of the insert molding, the liquid thermoplastic synthetic resin material to be injected into the mold also reaches the surface of the inclined wall portion 54d to form the inclined wall portion 53d in an annular shape. Further, as described in the first embodiment, from both axial end surfaces of the rotor main body Ra, the rotor main body Ra is directed toward the axial center along the axis of the rotor main body Ra as illustrated by the arrows B. Therefore, the contraction force indicated by the arrow B is vector-changed in the direction indicated by the arrow B2 (normal direction with respect to the surface of the wall part 54d) by the inclined wall part 54d of the magnet Rb. It acts on the inclined wall portion 54d. For this reason, the cross-sectionally inclined wall part 53d is in close contact with the surface of the cross-sectionally inclined wall part 54d on its surface, and is in close contact with and engaged with the cross-sectionally inclined wall part 54d. Therefore, as exemplified by the arrows A as described above, the contraction force of the rotor body Ra generated toward the axis of the rotor body Ra also acts on the annular cross-sectionally inclined wall portion 53d, but the contraction force is Absorbed by the close engagement of the cross-sectionally inclined wall part 53d with respect to the cross-sectionally inclined wall part 54d as described above, a relative displacement in the radial direction of the cross-sectionally inclined wall part 53d with respect to the cross-sectionally inclined wall part 54d occurs. As a result, no gap is generated between the inclined wall portion 53d of the rotor body Ra and the inclined wall portion 54d of the magnet Rb.
[0041]
That is, in the second embodiment, as in the first embodiment, the outer dimension of the magnet Rb does not change during the insert molding, but the rotor body Ra contracts due to curing. Such engagement by the close contact between the inclined wall portion 53d and the inclined wall portion 54d is maintained as it is. Accordingly, the relative position of the cross-sectionally inclined wall portion 53d with respect to the cross-sectionally inclined wall portion 54d, in other words, the relative position of the rotor main body Ra with respect to the magnet Rb is related to the contraction of the rotor main body Ra during the insert molding. Therefore, the rotor main body Ra is not displaced relative to the magnet Rb. Therefore, the step motor M using the magnet rotor R insert-molded in this way can rotate smoothly. As a result, also in the second embodiment, the pointer 30 can be smoothly rotated by the reduction gear train G under the smooth rotation of the step motor M.
[0042]
In carrying out the present invention, the annular cross-section V-shaped wall portion 54c formed on the magnet Rb of the magnet rotor R described in the first embodiment is generally an annular cross-section concave wall portion. However, substantially the same effect as the first embodiment can be achieved. In this case, the annular cross-sectional V-shaped wall portion 53c formed in the rotor main body Ra may be an annular cross-sectional convex wall portion that engages with the annular cross-sectional concave wall portion.
[0043]
Further, in carrying out the present invention, the annular cross-section inclined wall portion 54d formed on the magnet Rb of the magnet rotor R described in the second embodiment is different from the second embodiment in that the small-diameter portion 54b has a large diameter. Even if it is formed so as to incline upward in the radial direction shown in FIG. 5 over the diameter portion 54a, substantially the same effect as the second embodiment can be achieved.
[0044]
In carrying out the present invention, the step motor M is not limited to a speedometer, but may be used for a tachometer or other various indicating instruments, and is not limited to an indicating instrument. It may be a step motor adopted as
[0045]
Further, in carrying out the present invention, the present invention may be applied to an indicating instrument generally employed in an automobile or other vehicles, without being limited to an indicating instrument for passenger cars.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of a passenger car indicating instrument according to the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 in FIG.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the magnet rotor in the first embodiment.
4 is a partially enlarged cross-sectional view of the magnet rotor of FIG. 3;
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
R: Magnet rotor, Ra: Rotor body, Rb: Magnet,
S ... Stator, 54 ... Hollow part, 54a ... Large diameter part, 54b ... Small diameter part,
53c, 54c ... annular wall part, 53d, 54d ... inclined wall part.

Claims

The magnet and the rotor body are insert-molded so that the rotor body (Ra) made of a thermoplastic synthetic resin material is integrally and coaxially fitted into the hollow part (54) of the annular magnet (Rb). In the step motor magnet rotor
The hollow portion of the magnet includes a small diameter portion (54b) and a large diameter portion (54a) that are coaxial with each other, and an annular wall portion (54c, 54d) formed at the boundary between the small diameter portion and the large diameter portion. ,
The annular wall portion of the hollow portion of the magnet is formed as a cross-sectionally inclined wall portion inclined downward in the radial direction from the large-diameter portion to the small-diameter portion, and an annular shape corresponding to the boundary of the outer peripheral wall of the rotor body The wall parts (53c, 53d) are formed as cross-sectionally inclined wall parts corresponding to the cross-sectionally inclined wall parts,
The rotor main body so as to integrally and coaxially fitted over the annular wall portion of the hollow portion in the hollow portion of the magnet cross-section inclined in the magnet of the magnet insert molded with said rotor body A magnet rotor for a step motor , wherein the wall portion and the inclined wall portion of the rotor main body are in close contact with each other.

Section inclined wall portion of the magnet has been formed in a V-shaped cross-section, the cross-section inclined wall portion of the rotor body is characterized in that formed in the V-shaped section A magnet rotor for a step motor according to claim 1.

In a step motor comprising a stator (S) and a magnet rotor (R) rotatably supported in the stator,
3. The step motor according to claim 1, wherein the magnet rotor is the magnet rotor according to claim 1.