JP7353080B2 - 電気モータのためのロータアセンブリ - Google Patents

Description

[0001] 本開示は、ロータアセンブリに関し、特に、ステッパモータなどの電気モータに用いられるが、これに限定されるものではない。また、本開示は、このようなロータアセンブリを有する電気モータにも関する。

[0002] 電気モータ、特に、ステッパモータ又はブラシレス直流（ＢＬＤＣ）モータなどのブラシレスモータを用いて、作動の精密制御を行う。というのは、モータは、非常に小刻みで正確なステップで作動することができるからである。通常、モータの位置の何らかの内部基準があり、これは、例えば、モータのロータの磁界の正確な検出によって、ロータの回転位置に基づいて、推定又は計算することができる。

[0003] 有用なモータを実現するため、ロータは、いくつかの重要な特性を有さなければならない。第一に、好ましくは、磁界の正確な検出を行うことができるように、軸方向及び半径方向の両方に明確に規定された磁界でなければならない。第二に、ロータは、特定の作動温度に作動することができなければならない。第三に、ロータは、モータの必要なトルク要件を提供することができるように、十分に頑強でなければならない。

[0004] ロータアセンブリは、一般に、上記の基準の問題が生じる。特に、２方向の磁化、すなわち、ロータの軸方向及び半径方向の両方の磁化が必要な場合、ロータの出力軸を、磁界を発生する１つ又は複数の磁石と一体化することは困難である。

[0005] １つの任意選択として、出力軸を磁石に接着して連結する。この場合、接着剤は、通常、高い作動温度下で劣化して、モータの効果を低下させるという難点がある。磁石及び出力軸の回転位置の間の滑りも、高いトルク下で出力軸の損傷を招く可能性があるので、問題である。部品を互いに接着することも、ロータアセンブリの製造のコスト及び困難さを増大させる。

[0006] 別の問題として、ロータアセンブリの磁石部材の２方向の磁化の生成は、電磁的に発生させた磁界を用いて、必要な磁化を与える必要がある。これにより、成形用具内に多くの熱を発生し、このような高温に耐えることができないロータの他の部品の変形を招く可能性がある。このことは、従来、改良されたロータの開発を妨げてきた。更に、何らかの理由で、電磁コイル又は同様の要素の１つ又はそれ以上が、正しく作動しない場合、この方法によって製造されるいかなるロータも、正しく作動することができない。

[0007] 本開示は、ステッパモータなどの電気モータで用いるのに十分に頑強であり、２方向の磁化を有し、構造に接着剤を用いないロータアセンブリを提供しようとするものである。

[0008] 本開示の第１の態様では、電気モータのためのロータアセンブリを提供するものであり、このロータアセンブリは、軸方向及び半径方向の両方に磁化を有する円筒状の磁石部材であって、成形可能な磁性材料から形成される磁石部材と、前記磁石部材内に収容可能な出力軸とを備え、前記磁石部材の内面及び前記出力軸の外面は、相補的に係合可能なインタフェース要素を有し、前記磁石部材と前記出力軸とのずれを防止又は制限し、前記インタフェース要素の少なくとも１つは、前記磁石部材及び前記出力軸の一方を、前記磁石部材及び前記出力軸の他方と共に、オーバーモールドすることによって形成される。

[0009] 磁石部材及び出力軸が一緒にオーバーモールドされるロータアセンブリを提供することによって、相互に係合されなければならない別個の部品を設ける必要を無くす。したがって、このロータアセンブリは、単体部品として組み立てることができ、これにより、このようなアセンブリを含むモータの製造のコスト及び複雑さを著しく低減する。このロータアセンブリは、熱劣化しやすく、モータの寿命を短くする可能性がある接着部品を製造に用いる必要を無くすこともできる。

[0010] 好ましくは、前記磁石部材は、磁性材料とポリマー樹脂との混合物から形成されることができ、前記磁性材料は、希土類磁性材料を含むことができる。

[0011] 精密且つ正確な磁界を有するように磁化することができる流動性材料を提供するため、最良の任意選択として、流動性・硬化性樹脂配合物中に懸濁される希土類磁性材料を提供する。

[0012] 前記出力軸は、成形可能な材料、より好ましくは、射出成形可能なプラスチック材料から形成されることができる。

[0013] 磁石部材及び出力軸のオーバーモールドは、材料の一方又は他方が、処理中に変形することなく、オーバーモールドすることができる材料を用いて行われる。

[0014] 任意選択的に、前記出力軸は、一体に形成されたピニオンギアを備えることができる。

[0015] 出力軸と歯車との間のインタフェースは、従来、ロータアセンブリの構造の脆弱性の原因であるので、ピニオンギアの一体形成によって、出力軸の頑強性を向上させる。

[0016] 好ましくは、前記出力軸は、少なくとも１つのベース部を備えることができる。

[0017] ベース部（磁石部材が出力軸にオーバーモールドされる場合、好ましくは、出力軸の肩部として形成される）の存在によって、磁石部材の磁化の均一性を向上させることができる。というのは、ベース部は、射出ノズルから関連する成形用具の空隙を通る成形可能な磁性材料の急速な軸方向の流れを遮断するからである。これによって、成形可能な材料は、空隙をより自然にふさぐことができる。

[0018] １つの好ましい実施形態では、前記磁石部材は、多極磁石部材であることができ、好ましくは、６～２０個の極を有することができる。

[0019] ロータアセンブリによって発生する高極性磁界によって、ロータの回転位置を高精度に特定することができ、これは、特に、ステッパモータに関連して重要である。

[0020] 任意選択的に、前記磁石部材の前記インタフェース要素は、内方突起を備えることができる。

[0021] 好ましくは、前記出力軸の前記相補的に係合可能なインタフェース要素は、前記磁石部材の前記内方突起の収容溝として形成されることができる。

[0022] 突起（好ましくは、穴の一方又は他方の開口部から内方にオフセットされる）は、有利なことに、オーバーモールド処理に適したカウンターモールド（counter-mold）を提供して、出力軸には、突起の両側に、軸方向保持ストッパが形成されることによって、磁石部材と出力軸との軸方向のずれを防ぐようになっている。

[0023] 前記相補的に係合可能なインタフェース要素は、更に又は代替的に、周方向に非対称であることができる。

[0024] このような配置は、有利なことに、磁石部材及び出力軸が回転して位相ずれする傾向を防止又は制限し、そうでなければ、使用時、ロータアセンブリの故障を引き起こす可能性がある。

[0025] 好ましくは、前記磁石部材の前記内面及び前記出力軸の前記外面は、形状嵌合インタフェースを形成することができる。

[0026] 形状嵌合（shape-fit）、形嵌合（form-fit）、幾何形状嵌合（geometric-fit）又は同様の形状係止構造を設けることによって、すなわち、非円筒状インタフェースを有することによって、高速回転速度で、磁石部材及び出力軸の回転位相ずれに対して保護する。

[0027] 好ましくは、前記磁石部材は、その軸方向端面に、少なくとも１つの案内突起を備えることができる。

[0028] ロータアセンブリに案内突起を設けることによって、有利なことに、ロータアセンブリのばりが、製造工程中に、移動機構に詰まる可能性を制限することができる。

[0029] 本開示の第２の態様では、ステータと、本開示の第１の態様によるロータアセンブリとを備える電気モータを提供するものである。前記電気モータは、好ましくは、ブラシレスモータであることができ、より好ましくは、ステッパモータ又はＢＬＤＣモータであることができる。

[0030] 前記のロータアセンブリを含む電気モータは、部品の数が減らされているので、製造しやすくなり、且つ、高温及び高トルクで故障しにくい。

[0031] 本開示の第３の態様では、電気モータのためのロータアセンブリを提供するものであり、このロータアセンブリは、成形可能な磁性材料から形成される円筒状の磁石部材と、前記磁石部材内に収容可能な出力軸とを備え、前記円筒状の磁石部材及び前記出力軸の一方は、前記円筒状の磁石部材及び前記出力軸の他方にオーバーモールドすることによって形成されて、前記円筒状の磁石部材と前記出力軸との間の相対的なずれを防止するようになっている。

[0032] 磁石部材及び出力軸をオーバーモールドすることによって、高トルク及び/又は高温で用いるのに頑強であり適した単体のロータアセンブリを作成する機構を提供する。

[0033] 本開示の第４の態様では、本開示の第１又は第３の態様によるロータアセンブリを形成する方法を提供するものであり、前記方法は、ａ）前記磁石部材及び前記出力軸の一方を形成するための金型形状を有する第１の成形用具を準備するステップと、ｂ）流動性材料を前記第１の成形用具内に射出して、それを硬化させることによって、前記磁石部材及び前記出力軸の一方を成形するステップと、ｃ）前記ロータアセンブリを形成するための金型形状を有する第２の成形用具を準備するステップと、ｄ）前記磁石部材及び前記出力軸の一方を前記第２の成形用具内に挿入し、流動性材料を前記第２の成形用具内に射出して、それを硬化させるステップと、を含む。

[0034] 本方法は、磁石部材及び出力軸が一緒に形成されるロータアセンブリのオーバーモールドを可能にすることによって、このようなロータアセンブリを有する電気モータを形成するのに必要な部品の総数を減らす。

[0035] １つの好ましい実施形態では、前記第２の成形用具は、前記磁石部材に２方向の磁化を与えるように配置される複数の永久磁石を備えることができる。代替実施形態では、前記第１の成形用具は、前記磁石部材に２方向の磁化を与えるように配置される複数の永久磁石を備えることができる。

[0036] 永久磁石を用いることによって、電磁コイルが磁石部材に磁化を与えることに関連する複雑さの多くを除去し、そうでなければ、このようなロータアセンブリの開発を妨げてきた。

[0037] 好ましくは、ステップａ）の際、前記第１の成形用具は、前記出力軸を形成するための金型形状を有することができ、ステップｄ）の際、前記流動性材料の前記第２の成形用具内への射出は、前記出力軸の少なくとも一部に位置合わせされることができる。

[0038] 射出ノズルを出力軸に位置合わせすることによって、成形可能な磁性材料の流れを遮断することができ、結果的に、磁石部材をより均一に磁化することができる。

[0039] 本開示の第１又は第３の態様によるロータアセンブリを形成する方法であって、前記方法は、ａ）前記磁石部材を形成するための金型形状を有する成形用具を準備するステップであって、前記成形用具は、前記磁石部材に２方向の磁化を与えるように配置される複数の永久磁石を備える、ステップと、ｂ）前記出力軸を前記成形用具内に挿入するステップと、ｃ）流動性磁性材料を前記成形用具内の前記出力軸の周りに射出して、前記流動性磁性材料を硬化させるステップと、を含む。

[0040] 出力軸を予備成形し、その後、射出成形工程において、磁性材料を出力軸上に塗布し、必ずしも出力軸自体を成形する必要はないことを可能にすることができる。

[0041] 好ましくは、ステップｃ）の際、前記流動性磁性材料は、いくつかの射出ノズルを介して射出されることができ、前記射出ノズルの数は、前記複数の永久磁石によって生じる磁極の数に等しいか、磁極の数に比例するか、又は磁極の数の係数である。より好ましくは、前記射出ノズルと前記磁極との比は、１：２であることができる。

[0042] 磁極の数と射出点の数とを対応させることによって、より均一な磁界を、ロータアセンブリの周囲に発生させることができる。

[0043] 本開示の第６の態様では、本開示の第１又は第３の態様によるロータアセンブリを製造するためのツールセットを提供するものであり、前記ツールセットは、前記磁石部材及び前記出力軸の一方を形成するための金型形状を有する第１の成形用具と、前記ロータアセンブリを形成するための金型形状を有する第２の成形用具とを備え、前記第１及び第２の成形用具の１つは、前記磁石部材に２方向の磁化を与えるように配置される複数の永久磁石を備える。

本開示の第１の態様によるロータアセンブリの第１の実施形態の前面図である。 図１に示すロータアセンブリの下部図である。 図１に示すロータアセンブリの縦断面図である。 図１のロータアセンブリの磁石部材のための第１の実施可能な磁気構成を示す図である。 図１のロータアセンブリの磁石部材のための第２の実施可能な磁気構成を示す図である。 図１のロータアセンブリの平面図であり、その半径方向の磁界配置を示す図である。 本開示の第２の態様によるステッパモータを示す図である。 本開示の第１の態様によるロータアセンブリの第２の実施形態の縦断面図である。

[0044] ここで、添付図面を参照して、単なる例示として、本開示をより詳細に説明する。

[0053] 図１及び図２を参照すると、ロータアセンブリ全体が１０で示されており、このロータアセンブリは、頑強であり、いくつかの中間部品を組み付けるか又は接着剤を用いる必要がなく、製造することができる。

[0054] ロータアセンブリ１０は、磁石部材１２及び出力軸１４を備え、磁石部材１２及び出力軸１４は、磁石部材１２及び出力軸１４の一方を他方にオーバーモールドすることによって、一緒に形成される。すなわち、まず、部品の一方が成形され、次に、他方が、元の場所にオーバーモールドされて、磁石部材１２及び出力軸１４が、単一のロータとして一緒に形成されるようになっている。

[0055] 磁石部材１２は、円筒状に形成され、出力軸の少なくとも一部が、磁石部材１２の内部半径又は内部容積内に収容可能であるか又は形成されている。

[0056] 磁石部材１２が成形可能であるために、磁石部材１２は、成形可能な磁性材料又は成形可能な磁化可能材料から形成されなければならない。この場合、磁石部材１２は、磁性材料とポリマー樹脂との混合物から形成され、一旦成形されると、製造の優先に応じて磁化することができる。磁性材料は、ＮｄＦｅＢ又はＳｍＣｏなどの希土類磁性材料であることが好ましいが、例えば、フェライト系材料も考えられる。

[0057] 出力軸１４は、磁石部材１２の内部容積内に係合可能であるように形成され、磁石部材１２の内部容積内に実質的に又は完全に収容可能である磁石接触本体部２０と、磁石部材１２からロータアセンブリ１０の回転軸に沿って突出する軸部２２とを有する。内部容積は、実施可能に、本構成の非円筒形状にかかわらず、出力軸１４の軸に対して相対的な半径を有すると考えられる。出力軸１４は、歯車付き部材、好ましくはピニオンギア２４を含むこともでき、ピニオンギア２４は、好ましくは、軸部２２と一体に形成される。図面に、１３個の歯のピニオンギアが示されているが、歯車の歯の数は、モータの用途によって決まると理解されるであろう。

[0058] ここで、磁石接触本体部２０は、非円筒形の幾何形状を有し、５倍の対称軸を有する。これにより、磁石部材１２を有する形状嵌合（shape-fit）、形嵌合（form-fit）、幾何形状嵌合（geometric-fit）又は同様の形状係止構造を可能にすることによって、磁石部材１２及び出力軸１４を回転位相同期させる。

[0059] 磁石接触本体部２０、軸部２２及びピニオンギア２４が、全て、単体部品として一緒に形成される出力軸１４が示されているが、磁石接触本体部２０のみは、必ずしも磁石部材１２とオーバーモールドされる必要はないと理解されるであろう。例えば、成形工程の後、別個の軸を取り付けるか、又は、歯車付き部材を、別個の部品として含むことができる。しかしながら、製造を容易にするために、出力軸１４全体を単体で成形することが好ましい。

[0060] 出力軸１４は、成形可能な材料、好ましくは、ポリアミド（ＰＡ）などの成形可能なプラスチック材料から形成される。ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ）などの他のプラスチック材料も考えられ、当業者には、他の変形例が理解されるであろう。通常、出力軸１４を形成する材料は、非磁性材料である。

[0061] 磁石部材１２と出力軸１４との間の係合は、図３により詳細に見られる。磁石部材１２及び出力軸１４の構成は、２つの部品が、硬化状態で組み付けることができないので、本構成は、オーバーモールドによってのみ実現することができるようになっていることが明らかである。

[0062] オーバーモールド処理は、出力軸１４の磁石接触本体部２０の外面２６が、ロータアセンブリ１０の形成点で、磁石部材１２の内面２８に接触するように行われる。しかしながら、ロータアセンブリ１０の作動時の温度変動によって、内面２８において、磁石部材１２と出力軸１４とのわずかな分離を招く場合があることに注意されたい。したがって、出力軸１４の外面２６及び磁石部材１２の内面２８は、本構成において、形状嵌合係止を形成する。しかしながら、代替の解決法として、出力軸１４及び磁石部材１２の相対的な横方向の位置を維持することが考えられる。

[0063] 磁石部材１２及び出力軸１４の相対的な位置決めは、それらの相補的に係合可能なインタフェース要素を介して維持される。相補的に係合可能なインタフェース要素の間の係合によって、磁石部材１２と出力軸１４との相対的なずれを防止又は制限する。横方向又は回転方向に見て、相補的に係合可能なインタフェースは、少なくとも一部が、磁石部材１２の内面２８及び出力軸１４の外面２６の形状嵌合構造によって形成されることができることに注意されたい。

[0064] 更に、案内突起３０を、好ましくは、磁石部材１２のベース３２の周囲に近接して位置する円弧状突起として形成することができる。これらの案内突起３０は、製造工程中に移動を助けることができる。

[0065] 図３に、このような相補的に係合可能なインタフェース要素の構成が示されている。内方突起３４が、磁石部材１２の内面２８に設けられる。ここでは、内方突起３４は、磁石部材１２の第２の開口部１８に隣接して配設される連続的な周方向の突起として配置される。内方突起３４は、磁石部材１２の第１及び第２の開口部１６，１８の大きさに差が生じるように働くことができる。

[0066] 出力軸１４に、相補的な周方向の収容溝３６が設けられ、収容溝３６内には、磁石部材１２の内方突起３４が収容可能であり、収容溝３６は、上部及び下部軸方向ストッパ３８，４０を形成して、磁石部材１２と出力軸１４との軸方向のずれを防止する。

[0067] オーバーモールド処理によって、相補的に係合可能なインタフェース要素のいずれか２番目に形成される方が形成される。したがって、磁石部材１２が最初に成形される場合、次に、出力軸１４が、磁石部材１２内にオーバーモールドされることによって、オーバーモールド処理時に、収容溝３６を内方突起３４の周りに形成する。一方、出力軸１４が最初に成形される場合、次に、収容溝３６が、磁石部材１２のオーバーモールド処理時に、内方突起３４の形状、大きさ及び位置を規定する。

[0068] 説明した相補的に係合可能なインタフェース要素の形態は、例示のみを目的とするものである。非連続的な突起、すなわち、複数の周方向に互いに離間した突起を、磁石部材１２の内面２８から延在して設けることができることが容易に理解されるであろう。この場合、複数の凹部が、出力軸１４の連続溝の代わりに形成される。確かに、出力軸１４の外方突起が、磁石部材１２の対応する収容部になり、部品の互いの嵌合を変更することはないと理解されるであろう。

[0069] 相補的に係合可能なインタフェース要素の構成は、磁石部材１２と出力軸１４との間で逆にすることができる、すなわち、出力軸１４が、１つ又はそれ以上の突起を含むことができ、磁石部材１２が、凹部又は溝を含むことができることも理解されるであろう。

[0070] 上記の相補的に係合可能なインタフェース要素は、磁石部材１２と出力軸１４との間に、軸方向保持手段を設ける。しかしながら、好ましくは、回転保持手段を設けて、磁石部材１２と出力軸１４との間の相対的な回転を防止することもできる。上述のように、これは、磁石部材１２と出力軸１４との間の非円筒状の形状嵌合インタフェースを介して、本構成に設けられる。代替例として、周方向に互いに離間している複数の突起及び凹部を設けることができる。別の代替例として、１つ又はそれ以上の第２の相補的に係合可能なインタフェース要素を設け、これらは、好ましくは、周方向に非対称である。

[0071] 磁石部材１２の内面２８及び出力軸１４の外面２６の相対的な形状は、特に軸方向の保持を助けることもできる。例えば、出力軸１４の張出し４２が、磁石部材１２の第１の開口部に設けられるか又はこれに隣接して設けられ、軸方向の保持を更に向上させることができる。これは、傾斜壁部４４を設けて、くさび効果を生み出すことによって、向上させることができ、同様の傾斜壁構造を、例えば、上部軸方向ストッパ３８に設けることができる。

[0072] 本ロータアセンブリ１０は、ブラシレスモータ、例えばステッパモータ又はＢＬＤＣモータなどの電気モータの一部として用いるためのものであり、その内部では、例えば、１つ又はそれ以上のホールセンサを用いて、ロータアセンブリ１０の回転位置及び／又は位相を特定することによって、ロータ位置を正確に特定可能である。したがって、磁石部材１２は、２方向の磁化、すなわち、軸方向及び半径方向の両方の磁化を有するように磁化される。

[0073] 図４ａに、磁石部材１２の第１の１０極の磁気構成を示し、これは、軸方向及び半径方向の両方に交互の極性を有する。図４ｂに、磁石部材１２の第２の１０極の磁気構成を示し、これは、軸方向の磁化が逆である。図５に、両構成の半径方向のプロファイルが見られる。任意の適当な多極磁気構成を用いることができるが、６～２０個の極が好ましい。

[0074] 図６に、完全な電気モータ、好ましくはブラシレスモータ（ここではステッパモータ５０とする）が示され、ステッパモータ５０のステータ５２（ここでは星形ステータとして示す）、制御回路５４、歯車列５６及びハウジング５８に対するロータアセンブリ１０の位置決めを示す。

[0075] このようなロータアセンブリ１０を有するステッパモータ５０は、容易に検出可能な磁界プロファイルを有し、これは、ロータアセンブリ１０全体が単一の部品として製造されるので、製造が簡単である。

[0076] ロータアセンブリ１０を製造するときに考慮する様々な要素がある。磁石部材１２に必要な磁化を与えることができる成形用具を作成する際の問題がある。従来技術のように電磁コイルを用いると、２つの問題が生じる。第一に、コイルが多くの熱を発生して、オーバーモールド処理時に問題を引き起こす可能性があり、第二に、コイルが何らかの理由で作動しない場合、磁化処理がロータの故障を招く。

[0077] この問題を克服するため、本開示は、ロータアセンブリ１０の製造のための新しい機構を提供する。

[0078] まず、第１の成形用具が作成され、第１の成形用具は、第１の流動性材料を第１の成形用具内に挿入して、磁石部材１２又は出力軸１４のいずれか一方を製造するのに適した金型を有する。前記部品は、射出成形又は同様の製造技術によって作成される。

[0079] 次に、ロータアセンブリ１０の形状を受け入れるのに適した金型を有する第２の成形用具が作成される。次に、第２の流動性材料が、第２の成形用具内に射出されることによって、磁石部材１２又は出力軸１４の第２の部品を作成する。

[0080] 第１及び第２の成形用具の１つには、複数の永久磁石が埋め込まれ、磁石は、それらの交互の極性によって、磁石部材１２に必要な２方向の磁化を与えるように配置される。永久磁石を用いることによって、有利なことに、製造時、磁石部材１２に必要な磁化を与えるため、成形用具の一部として電磁コイルを用いる必要を回避する。

[0081] この構成は、成形用具内の流動性材料の電磁加熱のおそれがないので、成形及び硬化段階中に、磁石部材１２の磁化を潜在的に適用することができる。

[0082] １つの好ましい実施形態では、最初に、出力軸１４が成形され、次に、磁石部材１２がオーバーモールドされる。出力軸１４は、第２の成形用具に固定され、射出ノズルが、好ましくは、可能な場合は磁石部材１２の非機能端縁に設けられ、射出ノズルを介して、成形可能な磁性材料が、第２の成形用具内に射出される。成形可能な磁性材料は、標準の射出成形圧力で第２の成形用具内に射出することができ、成形可能な磁性材料は、流れて、磁石部材１２の形状に一致する第２の成形用具の空隙をふさぐ。

[0083] 射出点は、磁石部材１２の磁極の位置と一致するか又はこれと数値関係を有し、回転対称磁界を発生させるようになっていることが好ましい。例えば、射出ノズルの数は、磁極の数に等しいか、磁極の数の係数、例えば、磁極の数の半分であるか、又は磁極の数に比例する、例えば、磁極の数の２倍であることができる。一実施形態では、各射出ノズルの射出点は、磁石部材１２のベース３２の第１の開口部１６に隣接し、ロータアセンブリの軸方向に沿って空隙をふさぐ。

[0084] 射出工程によって、１つ又はそれ以上のばりが、磁石部材１２の端縁に形成される可能性があるので、ばりの予想高さよりも大きい高さを有する１つ又はそれ以上の案内突起をベース３２に形成することが好ましい場合がある。これによって、ばりが、ロータアセンブリ１０及びハウジングの自動製造時に用いられる移動機構にひっかかるのを防ぐ。案内突起３０は、製造時、このような移動機構、例えば、輸送管に沿ったロータアセンブリ１０の搬送を助けることができる。

[0085] 最初に、出力軸１４が成形され、その周りに、磁石部材１２がオーバーモールドされる場合、ロータアセンブリ１０の半径方向最外端縁における又はこれに隣接する成形可能な磁性材料の射出は、磁石部材１２の不均一な磁化を招く可能性があることが分かった。図７は、代替のロータアセンブリを示し、全体が１１０で示されており、ロータアセンブリの第１の実施形態について存在するものと同様又は同一の構成は、同様又は同一の符号を用いて表記され、簡潔のために、更に詳細な説明を省略する。ロータアセンブリ１１０は、磁性材料の均一性を向上させることができると考えられる。

[0086] １つ又はそれ以上のベース部１６２を有する出力軸１１４が形成される。ベース部１６２は、出力軸１１４の全周にわたる棚部として形成することができるか、又はそれの複数のくぼみとして形成することができる。出力軸１１４のベース部１６２を越えて延在するボス又は同様の突起を設けて、ベース部１６２を、棚部、肩部又はリップ部として、出力軸１１４に効果的に形成することができると考えられる。

[0087] 図７に、成形可能な磁性材料のための射出ノズル１６０の位置が示され、これらは、第２の成形用具に取り付けられると、出力軸１１４の１つのベース部１６２又は各ベース部１６２と位置合わせされる。成形可能な磁性材料は、射出ノズル１６０を介して、第２の成形用具内に射出され、１つのベース部１６２又は各ベース部１６２に衝突する。この接触点から、成形可能な磁性材料は、第２の成形用具の空隙内のコーナー部の周りを流れて、空隙全体をふさいで、磁石部材１１２を形成することができる。

[0088] したがって、磁石部材を出力軸とオーバーモールドすることによって、構成が簡単なモータのためのロータアセンブリを提供することができる。これによって、モータに組み付けるのに必要な部品がより少ないことによって、このようなモータの製造の複雑さ及びコストを低減する。

[0089] したがって、本開示は、２方向の磁界を有する磁石部材と、これにオーバーモールドされる出力軸とを、又はその逆を作成する手段を提供するものであり、これらは、それ以外の場合では、当技術分野において製造することができない。

[0090] 「備える（comprises/comprising）」という語及び「有する／含む（having/including）」という語は、本開示を参照して本明細書で用いられる場合、説明する特徴、整数、工程又は部品の存在を規定するために使用され、他の１つ以上の特徴、整数、工程、部品又はそれらのグループの存在又は追加を排除するものではない。

[0091] 明確にするために別個の実施形態に関連して説明されている本開示の特定の特徴は、１つの実施形態において組み合わせて提供してもよいものと理解される。逆に、簡潔にするために１つの実施形態に関連して説明されている本開示の種々の特徴を、個別に又はそれらを適当に組み合わせて提供してもよい。

[0092] 上記の実施形態は単なる例示であり、本明細書で定義する本開示の範囲から逸脱することなく、他の様々な修正が、当業者にとって明らかである。

１０ ロータアセンブリ
１２ 磁石部材
１４ 出力軸
１６ 第１の開口部
１８ 第２の開口部
２０ 磁石接触本体部
２２ 軸部
２４ ピニオンギア
２６ 外面
２８ 内面
３０ 案内突起
３２ ベース
３４ 内方突起
３６ 収容溝
３８ 上部軸方向ストッパ
４０ 下部軸方向ストッパ
４２ 張出し
４４ 傾斜壁部
５０ 電気モータ／ステッパモータ
５２ ステータ
５４ 制御回路
５６ 歯車列
５８ ハウジング
１１０ ロータアセンブリ
１１２ 磁石部材
１１４ 出力軸
１６０ 射出ノズル
１６２ ベース部

Claims (19)

1. 軸方向及び半径方向の両方に磁化を有する円筒状の磁石部材と、
   少なくとも一部が前記磁石部材内に収容可能な出力軸と、を備え、
   前記磁石部材の内面及び前記出力軸の外面は、相補的に係合可能なインタフェース要素を有し、前記磁石部材と前記出力軸とのずれを防止又は制限し、前記インタフェース要素の少なくとも１つは、前記磁石部材及び前記出力軸の一方を、前記磁石部材及び前記出力軸の他方と共に、オーバーモールドすることによって形成され、
   前記相補的に係合可能なインタフェース要素は、少なくとも一部が、前記磁石部材の内面及び前記出力軸の外面の形状嵌合構造によって形成され、前記相補的に係合可能なインタフェース要素は、周方向に非対称であることを特徴とするロータアセンブリ。
2. 前記磁石部材は、磁性材料とポリマー樹脂との混合物から形成され、前記磁性材料は、希土類磁性材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載のロータアセンブリ。
3. 前記出力軸は、成形可能な材料から形成され、前記磁石部材は、成形可能な磁性材料から形成されることを特徴とする、請求項１に記載のロータアセンブリ。
4. 前記出力軸は、一体に形成されたピニオンギアを備えることを特徴とする、請求項１に記載のロータアセンブリ。
5. 前記出力軸は、少なくとも１つのベース部を備えることを特徴とする、請求項１に記載のロータアセンブリ。
6. 前記磁石部材は、多極磁石部材であることを特徴とする、請求項１に記載のロータアセンブリ。
7. 前記磁石部材は、６～２０個の極を有することを特徴とする、請求項６に記載のロータアセンブリ。
8. 前記磁石部材の前記インタフェース要素は、内方突起を備え、前記内方突起は前記磁石部材の第２の開口部に隣接して配設される連続的な周方向の突起として配置され、前記出力軸の前記相補的に係合可能なインタフェース要素は、前記磁石部材の前記内方突起の収容溝として形成され、前記収容溝は上部及び下部軸方向ストッパを形成して、前記磁石部材と出力軸との軸方向のずれを防止することを特徴とする、請求項１に記載のロータアセンブリ。
9. 前記磁石部材の前記内面及び前記出力軸の前記外面は、形状嵌合インタフェースを形成し、複数の周方向に互いに離間した突起が前記磁石部材の内面から延在して設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のロータアセンブリ。
10. 前記磁石部材は、その軸方向端面に、少なくとも１つの案内突起を備えることを特徴とする、請求項１に記載のロータアセンブリ。
11. ステータと、請求項１に記載のロータアセンブリとを備えることを特徴とする電気モータ。
12. 前記電気モータは、ステッパモータ又はブラシレス直流（ＢＬＤＣ）モータであることを特徴とする、請求項１１に記載の電気モータ。
13. 請求項１に記載のロータアセンブリを形成する方法であって、前記方法は、
    ａ）前記磁石部材及び前記出力軸の一方を形成するための金型形状を有する第１の成形用具を準備するステップと、
    ｂ）流動性材料を前記第１の成形用具内に射出して、それを硬化させることによって、前記磁石部材及び前記出力軸の一方を成形するステップと、
    ｃ）前記ロータアセンブリを形成するための金型形状を有する第２の成形用具を準備するステップと、
    ｄ）前記磁石部材及び前記出力軸の一方を前記第２の成形用具内に挿入し、流動性材料を前記第２の成形用具内に射出して、それを硬化させるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
14. 前記第２の成形用具は、前記磁石部材に２方向の磁化を与えるように配置される複数の永久磁石を備えることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
15. 前記第１の成形用具は、前記磁石部材に２方向の磁化を与えるように配置される複数の永久磁石を備えることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
16. ステップａ）の際、前記第１の成形用具は、前記出力軸を形成するための金型形状を有し、ステップｄ）の際、前記流動性材料の前記第２の成形用具内への射出は、前記出力軸の少なくとも一部に位置合わせされることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
17. 請求項１に記載のロータアセンブリを形成する方法であって、前記方法は、
    ａ）前記磁石部材を形成するための金型形状を有する成形用具を準備するステップであって、前記成形用具は、前記磁石部材に２方向の磁化を与えるように配置される複数の永久磁石を備える、ステップと、
    ｂ）前記出力軸を前記成形用具内に挿入するステップと、
    ｃ）流動性磁性材料を前記成形用具内の前記出力軸の周りに射出して、前記流動性磁性材料を硬化させるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
18. ステップｃ）の際、前記流動性磁性材料は、いくつかの射出ノズルを介して射出され、前記射出ノズルの数は、前記複数の永久磁石によって生じる磁極の数に等しいか、磁極の数に比例するか、又は磁極の数の係数であり、前記射出ノズルと前記磁極との比は、１：２であることを特徴とする、請求項１７に記載の方法。
19. 請求項１に記載のロータアセンブリを製造するためのツールセットであって、前記ツールセットは、前記磁石部材及び前記出力軸の一方を形成するための金型形状を有する第１の成形用具と、前記ロータアセンブリを形成するための金型形状を有する第２の成形用具とを備え、前記第１及び第２の成形用具の１つは、前記磁石部材に２方向の磁化を与えるように配置される複数の永久磁石を備える、ことを特徴とするツールセット。

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