JP2006288200A - 永久磁石ロータの製造方法及びモータ - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂製永久磁石とロータコアの接着強度の安定化を図るとともに、接着強度を向上させた高信頼性の永久磁石ロータおよびそれを搭載したモータを提供することを目的とする。
【解決手段】樹脂製永久磁石３の内周面とロータコア２の外周面に嫌気性接着剤４による層が形成され、かつ少なくとも樹脂製永久磁石３の内周面あるいはロータコア２の外周面の一方に凹部を設けたものであり、凹部が接着剤の溜りとなり、嫌気性接着剤の量の安定化を図り、軸方向の抜けに対する機械的強度向上を図ることもできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータを構成するリング状の永久磁石ロータ、この永久磁石ロータを搭載した電動機、前記電動機を搭載したエアコン、空気清浄機、給湯機等の電気機器等に関する。

近年、モータに対する省エネルギー化要求に応えるため、モータのＤＣブラシレス化が進んでいる。ＤＣブラシレスモータにおいては、誘導電動機におけるロータバーがないため２次銅損がなく、永久磁石による強い磁力による高トルクが実現できる。

従来、内周面に凹部の無いリング状の樹脂製永久磁石にロータコアを嫌気性接着剤にて固定した場合、ロータコアと嫌気性接着剤の接着強度に比べ、樹脂製永久磁石と嫌気性接着剤の接着強度は低く、また、嫌気性接着剤の量がばらつく問題もあり、樹脂製永久磁石とロータコアの接着強度のばらつきが大きい状態であった。

以上のような従来の接着方法による永久磁石ロータでは、樹脂製永久磁石（図９）の成形性は良好であるが、樹脂製永久磁石は成形後常温に戻ると収縮する。そのため、樹脂製永久磁石の内径寸法精度のばらつきによる、樹脂製永久磁石とロータコアの隙間寸法にばらつきが生じ、隙間に入り込む接着剤の量が安定しないことによる樹脂製永久磁石とロータコアの接着強度のばらつきがあるため、接着強度安定化および接着強度向上が強く求められている。

本発明は、樹脂製永久磁石とロータコアの接着強度の安定化を図るとともに、接着強度を向上させた高信頼性の永久磁石ロータおよびそれを搭載したモータを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本件出願の発明は、永久磁石内周面とロータコアの外周面に嫌気性接着剤による層が形成され、かつ少なくとも永久磁石内周面あるいはロータコアの外周面の一方に凹部を設けたことを特徴とする永久磁石ロータとしたものであり、リング状の樹脂製永久磁石を、ロータコアと嫌気性接着剤により固定する時に、凹部が接着剤の溜りとなり、嫌気性接着剤の量の安定化を図り、軸方向の抜けに対する機械的強度向上を図ることもできる。前記凹部が１箇所の場合は、前記樹脂製永久磁石と前記ロータコアとの片側の隙間が、凹部以外の所で０．０２〜０．０５ｍｍ程度であり、前記樹脂製永久磁石内周面の前記ロータコアと接する部分の円周方向に前記凹部が設けられ、前記凹部の深さ寸法が０．０３〜０．０５ｍｍであり、前記凹部の巾寸法が前記ロータコアの軸方向全長の１／３程度である。前記凹部が複数箇所の場合は、前記樹脂製永久磁石と前記ロータコアとの片側の隙間が、凹部以外の所で０．０２〜０．０５ｍｍ程度であり、前記樹脂製永久磁石内周面の前記ロータコアと接する部分の円周方向に前記凹部が設けられ、前記凹部の深さ寸法が０．０３〜０．０５ｍｍであり、前記凹部の巾寸法が前記ロータコアと接する面全体である。

また、本件出願の発明は、鉄などの金属からなる略円筒形のロータコアの外周にリング状の永久磁石を前記ロータコアの外周に接着剤により固定してなる永久磁石ロータにおいて、永久磁石内周面とロータコアの外周面に嫌気性接着剤による層が形成され、かつ少なくとも永久磁石内周面あるいはロータコアの外周面の一方に凹部を設けたことを特徴とする永久磁石ロータとしたものであり、接着剤の硬化までの時間が短く、前記凹部は接着剤硬化前には接着剤量安定化、接着剤硬化後には軸方向の接着強度を機械的に確保できる。

また、本件出願の発明は、紫外線の照射によっても硬化する嫌気性接着剤による層であることを特徴とする上記の永久磁石ロータとしたものであり、空気に露出される嫌気性接着剤を紫外線により硬化することが可能で、硬化後は、空気との遮断層として作用する。

また、本件出願の発明は、ロータコア外周面と永久磁石内周面に、軸方向の凹部と円周方向の凹部のいずれか一方を形成し、かつ前記各面に形成される凹部の方向が相違していることを特徴とする上記いずれかの発明に適用したものであり、永久磁石ロータを組み立てる際、この溝は嫌気性接着剤の通り道となり、嫌気性接着剤が樹脂製永久磁石とロータコアの隙間に安定して流し込むことができる。

また、本件出願の発明は、また、本発明は、永久磁石が樹脂製永久磁石であって、前記樹脂製永久磁石の軸方向長さが、ロータコアの軸方向長さより長く、かつ樹脂製永久磁石内面にロータコア端面が当接するような凸部または段差を有する永久磁石であることを特徴とする上記いずれかの発明に適用したものであり、組立精度の高い永久磁石ロータとすることができるとともに、ロータコア端面が、樹脂製永久磁石内面の凸部または段差に当接することにより、前記当接側においては空気との遮断ができる。

また、本件出願の発明は、上記いずれかの発明による永久磁石ロータを具備したことを特徴とするモータとしたものであり、信頼性の高いモータとすることができる。

また、本件出願の発明は、本発明のモータを搭載したことにより、信頼性の高い電気機器とすることができる。

本件出願に係る発明によれば、永久磁石内周面とロータコアの外周面に嫌気性接着剤による層が形成され、かつ少なくとも永久磁石内周面あるいはロータコアの外周面の一方に凹部を設けたので、接着剤の硬化までの時間が短く、前記凹部は接着剤硬化前には接着剤量安定化、接着剤硬化後には軸方向の接着強度を機械的に確保可能な、信頼性の高い永久磁石ロータを得ることができる。

また、本発明によれば、紫外線の照射により硬化する嫌気性接着剤による層を形成しているので、空気に露出される嫌気性接着剤を紫外線により硬化することが可能で、硬化後は、空気との遮断層となるため、嫌気性接着剤による層の形成を促進することができる。

また、本発明によれば、ロータコア外周面に軸方向の凹部を、永久磁石内周面に円周方向の凹部を設けてあるので、永久磁石ロータを組み立てる際、この溝は嫌気性接着剤の通り道となり、嫌気性接着剤が樹脂製永久磁石とロータコアの隙間に安定して流し込むことができ、均一な嫌気性接着剤による層を形成することができる。

また、本発明によれば、永久磁石が樹脂製永久磁石であり、前記樹脂製永久磁石の軸方向長さが、ロータコアの軸方向長さより長く、かつ樹脂製永久磁石内面にロータコア端面が当接するような凸部または段差を有する永久磁石であるため、組立精度の高い永久磁石ロータとすることができるとともに、ロータコア端面が、樹脂製永久磁石内面の凸部または段差に当接することにより、前記当接側においては空気との遮断ができ、嫌気性接着剤による層の形成を促進することができる。

また、本発明によれば、本発明の永久磁石ロータをモータに具備しているので、モータの信頼性が向上し、さらに、このモータを搭載した電気機器においても、その信頼性を高めることができる。

以下、本発明の具体例について、図１から図８を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は永久磁石ロータ側面図を示しており、軸１はロータコア２にカシメまたは圧入により取り付けられている。

図２は図１に示した本発明の永久磁石ロータ断面図を示したものである。樹脂製永久磁石３とロータコア２は嫌気性接着剤４により固定されている。樹脂製永久磁石３の内面のロータコア２と接する部分の円周方向に、１ヶ所の凹部５を有する。

なお、樹脂製永久磁石３とロータコア２の片側の隙間は、凹部以外の所で０．０２〜０．０５ｍｍ程度とすると最適であり、この隙間に嫌気性接着剤４による層が形成される。

図３は図２に示した永久磁石ロータ断面図の凹部５周辺の拡大図を示したものである。樹脂製永久磁石３の内面のロータコア２と接する部分の円周方向にある１ヶ所の凹部５は、接着剤硬化前は嫌気性接着剤４の溜りとなり接着量が安定し、接着剤硬化後は軸方向の抜け強度が向上する特性を有する。

特に凹部５は樹脂製永久磁石３とロータコア２にて、ほぼ密閉されるため、凹部５に溜まった嫌気性接着剤４が空気と遮断され、嫌気性接着剤４の硬化を促進することができる。

また、嫌気性接着剤４は鉄にはつきやすいため、鉄についた嫌気性接着剤４による層の突起が凹部５に引っかかることにより、樹脂製永久磁石３からロータコア２が抜けることを防止できる。

なお、凹部５は十分に嫌気性接着剤が溜り、さらに嫌気性接着剤４が硬化する必要があるために、深さ０．０３〜０．０５ｍｍ、巾はロータコア２の軸方向全長の１／３程度とすると最適である。

また、凹部５は、ほぼ全周にわたって設ければよく、必ずしも連続してなくてもよい。

図４は図１に示した本発明の永久磁石ロータの組立方法の概略図を示したものである。樹脂製永久磁石３内面の段差６の無い方向よりロータコア２を挿入し、樹脂製永久磁石３の段差６により、ロータコア２の軸方向の位置決めを行うことができ、作業性が向上する。

また、ロータコア軸方向凹部７は嫌気性接着剤４の通り道となり、嫌気性接着剤４が樹脂製永久磁石３とロータコア２の隙間に安定して流し込むことができ、嫌気性接着剤４による層が確実に形成される。

ここで、ロータコア２の軸方向凹部７は、少なくとも、樹脂製永久磁石３の内周部に設けられた凹部５に対応する位置まで設ければよいが、ロータコア２の金型の関係上、全長にわたって設けると好適である。

この場合、ロータ軸方向凹部７の深さは、ロータコア２の位置決め用の段差６により封止される程度にすると、接着剤がこぼれることの防止が可能となるとともに、空気との遮断もできる。

なお、嫌気性接着剤４の通り道である凹部５は、樹脂製永久磁石３の内径部に設けてもよく、この場合、樹脂製永久磁石３の内部でロータコア２が空転することを防止する手段ともなる。

また、図４においては、ロータコア２の外周面に軸方向の凹部７を、樹脂製永久磁石３の内周面に円周方向の凹部を設けた永久磁石ロータ構成としているが、逆の凹部構成としてもよい。

また、永久磁石は樹脂製であるので、凹部５や段差６の成形は金型形状により決まるため、余分な部品や工程が無く成形できる。

さらに、上記説明においては、ロータコア２の軸方向の位置決めを、段差６により行っているが、段差６は凸部であってもよい。

ここで、接着剤はエポキシ系などの熱硬化性の接着剤を用いてもよい。この場合、熱を加えることにより接着剤は硬化し、常温に戻ることにより樹脂製永久磁石は収縮するため、樹脂製永久磁石とロータコアの隙間は小さくなり接着剤の充填度が向上する。また、接着剤強度も非常に高い。

また、紫外線照射により硬化する嫌気性接着剤とすることで、空気に露出される部分の硬化が可能で、硬化後は、空気の遮断層となり、嫌気性接着剤４の形成を促進することができる。

嫌気性接着剤４を塗布する方法として以下の３つの方法がある。

第一は、樹脂製永久磁石３の内面に直接塗布する方法であり、嫌気性接着剤４を確実に隙間に塗布でき、凹部５または７にも十分な接着剤を溜めることができる。

第二は、ロータコア２の外周面に直接塗布する方法であり、嫌気性接着剤４を確実に隙間に塗布できる特性がある。特に、嫌気性接着剤は鉄につきやすいため、先にロータコア２の外周面に直接塗布しておくことにより、接着強度が増す。

第三は、樹脂製永久磁石３へロータコア２を取り付けた状態で嫌気性接着剤４を樹脂製永久磁石３とロータコア２の隙間より流し込む方法であり、最少の接着剤で十分な接着効果を得ることができるとともに、不要な箇所に接着剤が付着するのを防止でき、作業性に優れている。

（実施の形態２）
図５は永久磁石ロータ側面図を示している。図５において、軸１はロータコア２Ａにカシメまたは圧入により取り付けられている。

図６は図５に示した本発明の永久磁石ロータ断面図を示したものである。樹脂製永久磁石３Ａとロータコア２Ａは嫌気性接着剤４により固定されている。

樹脂製永久磁石３Ａの内面のロータコア２Ａと接する部分の円周方向に、複数の凹部５Ａを有する。なお、樹脂製永久磁石３Ａとロータコア２Ａの片側の隙間は、０．０２〜０．０５ｍｍ程度とすると最適である。

図７は図６に示した永久磁石ロータ断面図の凹部５Ａ周辺の拡大図を示したものである。樹脂製永久磁石内面のロータコア２Ａと接する部分の円周方向に設けた複数の凹部５Ａは、接着剤硬化前は嫌気性接着剤４の溜りとなり接着量が安定する特性を有し、接着剤硬化後は軸方向の抜け強度が向上する特性を有する。

なお、凹部５Ａは十分に接着剤が溜り、さらに嫌気性接着剤４が硬化するために、深さ０．０３〜０．０５ｍｍとし、凹部を設ける巾はロータコアと接する面全体とすると最適である。

また、凹部５Ａは、ほぼ全周にわたって設ければよく、必ずしも連続してなくてもよく、さらに、その断面が方形でなくても、Ｕ字形でもよく、本発明の趣旨にそって種々の可能である。

図８は図５に示した本発明の永久磁石ロータの組立方法の概略図を示したものである。樹脂製永久磁石内面の段差または凸部６Ａの無い方向よりロータコア２Ａを挿入し、樹脂製永久磁石３Ａの段差または凸部６Ａにより、ロータコア２Ａの軸方向の位置決めを行うことができ、作業性が向上する特性を有する。

なお、その他構成については上述の実施例１と同様であり、その説明を省略する。

本発明は、モータを構成するリング状の永久磁石ロータ、およびこれを搭載した電動機、並びに前記電動機を搭載したエアコン、空気清浄機、あるいは給湯機等の電気機器等に関して、接着剤硬化後には軸方向の接着強度を機械的に確保可能な、信頼性の高い永久磁石ロータを提供するものである。

実施の形態１の永久磁石ロータの外観図 実施の形態１の永久磁石ロータの断面図 実施の形態１の永久磁石ロータ断面図の凹部周辺の拡大図 実施の形態１の永久磁石ロータの製造方法を示す概略図 実施の形態２の永久磁石ロータの外観図 実施の形態２の永久磁石ロータの断面図 実施の形態２の永久磁石ロータ断面図の凹部周辺の拡大図 実施の形態２の永久磁石ロータの製造方法を示す概略図 従来の永久磁石ロータの断面図

符号の説明

１ 軸
２、２Ａ ロータコア
３、３Ａ、３Ｂ 樹脂製永久磁石
４ 嫌気性接着剤
５ 樹脂製永久磁石内面円周方向の凹部
５Ａ 樹脂製永久磁石内周面円周方向の複数の凹部
６、６Ａ 樹脂製永久磁石内面の段差または凸部
７ ロータコア軸方向の凹部

Claims (6)

1. 鉄などの金属からなる略円筒形のロータコアの外周にリング状の樹脂製永久磁石を前記ロータコアの外周に接着剤により固定してなる永久磁石ロータにおいて、樹脂製永久磁石内周面とロータコアの外周面に嫌気性接着剤による層が形成され、かつ少なくとも樹脂製永久磁石内周面又はロータコアの外周面の一方に凹部を設けた永久磁石ロータの製造方法において、
   前記凹部が１箇所であり、
   前記樹脂製永久磁石と前記ロータコアとの片側の隙間が、凹部以外の所で０．０２〜０．０５ｍｍ程度であり、前記樹脂製永久磁石内周面の前記ロータコアと接する部分の円周方向に前記凹部が設けられ、前記凹部の深さ寸法が０．０３〜０．０５ｍｍであり、前記凹部の巾寸法が前記ロータコアの軸方向全長の１／３程度であることを特徴とする永久磁石ロータの製造方法。
2. 鉄などの金属からなる略円筒形のロータコアの外周にリング状の樹脂製永久磁石を前記ロータコアの外周に接着剤により固定してなる永久磁石ロータにおいて、樹脂製永久磁石内周面とロータコアの外周面に嫌気性接着剤による層が形成され、かつ少なくとも樹脂製永久磁石内周面又はロータコアの外周面の一方に凹部を設けた永久磁石ロータの製造方法において、
   前記凹部が複数箇所であり、
   前記樹脂製永久磁石と前記ロータコアとの片側の隙間が、凹部以外の所で０．０２〜０．０５ｍｍ程度であり、前記樹脂製永久磁石内周面の前記ロータコアと接する部分の円周方向に前記凹部が設けられ、前記凹部の深さ寸法が０．０３〜０．０５ｍｍであり、前記凹部の巾寸法が前記ロータコアと接する面全体であることを特徴とする永久磁石ロータの製造方法。
3. 紫外線の照射によっても硬化する嫌気性接着剤による層であることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の永久磁石ロータの製造方法。
4. ロータコア外周面と永久磁石内周面に、軸方向の凹部と円周方向の凹部のいずれか一方を形成し、かつ前記各面に形成される凹部の方向が相違していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の永久磁石ロータの製造方法。
   
5. 永久磁石が樹脂製永久磁石であって、前記樹脂製永久磁石の軸方向長さが、ロータコアの軸方向長さより長く、かつ樹脂製永久磁石内面にロータコア端面が当接するような凸部または段差を有する永久磁石であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の永久磁石ロータの製造方法。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の永久磁石ロータの製造方法による永久磁石ロータを具備したことを特徴とするモータ。
   
   

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