JP2007104736A - 電動機の回転子 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄心の穴に挿入する永久磁石の固着が堅固にできて、永久磁石に腐食防止用の表面処理を施す必要をなくし得るようにする。
【解決手段】永久磁石９がその構成材料を表面に露出させていて、この永久磁石９を鉄心８の穴１４に挿入した状態で熱可塑性の樹脂（合成樹脂）２０により鉄心８に固着している。その熱可塑性の樹脂２０は、従来使用された接着剤に比して、流動性が良く、鉄心８との密着度、及び永久磁石９との密着度も良くて、鉄心８に対する永久磁石９の固着の堅固さに優れる。このため、鉄心８の穴１４における永久磁石９の位置が安定し、永久磁石９が鉄心８に擦れるようなことがなくなって、永久磁石９表面の腐食が促進されることが避けられる。よって、永久磁石９には、腐食防止用の表面処理を施す必要がなくなり、その分、製造工程が減じられ、コストの低減ができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鉄心の磁極を形成する部分に有する穴に永久磁石を挿入して構成する電動機の回転子に関する。

従来より、電動機の回転子においては、鉄心の磁極を形成する部分に有する穴に永久磁石を挿入して構成するものが供されている（例えば特許文献１参照）。このものの場合、永久磁石には腐食防止用にメッキ等の表面処理があらかじめ施されており、この永久磁石が上記鉄心の穴に挿入され、接着剤によって鉄心に固着されている。
特開２０００−２７８８９６号公報

上記従来のものにおいて、鉄心の穴に挿入した永久磁石を鉄心に固着するのに使用される接着剤は、流動性が悪く、そのために鉄心との密着度、及び永久磁石との密着度も悪くて、鉄心に対する永久磁石の固着の堅固さに劣る。このため、鉄心の穴における永久磁石の位置が安定せず、永久磁石が鉄心に擦れるなどして、永久磁石表面の腐食が促進される。よって、永久磁石には、腐食防止用にメッキ等の表面処理をあらかじめ施す必要があるのであり、その分、製造工程が増えてコスト高となる欠点を有していた。

本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、従ってその目的は、鉄心の穴に挿入する永久磁石の固着が堅固にできて、永久磁石に腐食防止用の表面処理を施す必要をなくし得、製造コストの低減ができる電動機の回転子を提供するにある。

上記目的を達成するために、本発明の電動機の回転子においては、磁極を形成する部分に穴を有する鉄心を具え、この鉄心の穴に永久磁石を挿入して構成するものにおいて、前記永久磁石がその構成材料を表面に露出させているものであって、この永久磁石を、前記鉄心の穴に挿入し熱可塑性の樹脂により鉄心に固着したことを特徴とする（請求項１の発明）。

上記手段によれば、鉄心の穴に挿入した永久磁石は、熱可塑性の樹脂により鉄心に固着される。その熱可塑性の樹脂は、従来使用された接着剤に比して、流動性が良く、しかも、それの温度によるコントロールが容易であり、従って、鉄心との密着度、及び永久磁石との密着度も良くて、鉄心に対する永久磁石の固着の堅固さに優れる。このため、鉄心の穴における永久磁石の位置が安定し、永久磁石が鉄心に擦れるようなことがなくなって、永久磁石表面の腐食が促進されることが避けられる。よって、永久磁石には、腐食防止用の表面処理を施す必要がなくなり、その分、製造工程が減じられて、コストの低減ができるようになる。

以下、本発明の第１実施例（第１の実施形態）につき、図１ないし図７を参照して説明する。
まず、図２には、電動機、中でも外転形永久磁石電動機の固定子１と回転子２とを示している。

そのうち、固定子１は、主に鉄心３とコイル４とから成っており、更に、そのうちの鉄心３は、磁性体であるけい素鋼板を多数枚積層して構成したもので、環状を成すヨーク部３ａと、これの外周部から放射状に突出する多数のティース部３ｂとを有しており、そのほゞ全体の外面に電気絶縁材である樹脂、特には合成樹脂から成る被覆部材５を型成形して設けている。

又、被覆部材５には、内周部に複数個の取付部６を形成しており、これによって固定子１を洗濯機など必要機器のモータ取付部に取付けるようにしている。そして、各ティース部３ｂには、被覆部材５の各外周にコイル４を巻装し、以上によって固定子１を構成している。

これに対して、回転子２は、主にフレーム７と鉄心８及び永久磁石９から成っている。そのうち、フレーム７は、磁性体である例えば鉄板をプレス加工することにより形成したもので、円形の主板部７ａと、この主板部７ａの外周部から外開き状の段部７ｂを経て起立する環状の周側壁７ｃとを有する、扁平な有底円筒状を成している。

鉄心８は、フレーム７の内周部に設けているが、詳細には、この場合、図１に示すように、周側壁７ｃの内周部に配置している。又、鉄心８は、フレーム７の段部７ｂからは軸方向（図で上方）に少し離間して、周側壁７ｃよりも更に軸方向に少し突出するようにしている。そして段部７ｂには、樹脂通孔１０を全周にわたって複数形成しており、一方、主板部７ａには、図２に示すように、中心部に軸支体挿着孔１１を形成し、この軸支体挿着孔１１と段部７ｂとの間の部分に通風孔１２を放射状に多数形成している。

又、鉄心８は、この場合、図３に示すように、ほゞ弧状に打ち抜いた磁性体である例えばけい素鋼板を多数枚積層することで構成した単位鉄心８ａを、複数個（例えば６個）継ぎ合わせることにより、１つの円環状に構成したものであり、この鉄心８の、磁極（例えば計４８極）を形成する部分１３には、それぞれ穴１４を形成している。この穴１４は、この場合、図１に示すように、鉄心８の軸方向片側の端面部である下端面から反対側の端面部である上端面まで達して開通する深さのもので、図４に示すように、鉄心８の接線方向に長い矩形状を成し、それぞれ外側部のほゞ中央に外方への凹欠部１５を有している。
なお、磁極を形成する部分１３は、内周部を中高の曲面状に形成しており、磁極を形成する部分１３の各間には谷部１６が存在している。

以上に対して、永久磁石９は上記鉄心８の穴１４に隙間を有して挿入可能な大きさの矩形の平板状を成すもので、磁石材料であるフェライトなど構成材料を表面に露出させていて、メッキなど腐食防止用の表面処理を施していないものであり、この永久磁石９を上記鉄心８の穴１４にそれぞれ挿入している。

しかして、図５には、上記回転子２の製造に用いる成形型１７を示しており、この成形型１７は、下型１７ａと、これに被さる上型１７ｂとから成っている。上述の永久磁石９を穴１４に挿入した鉄心８は、下型１７ａの凸部１８の外周に置き、その上からフレーム７を被せ、更に上型１７ｂを被せて、図６に示すように型締めする。そして、その後、上型１７ｂ及び下型１７ａ間のキャビティ１９に、熱可塑性の樹脂、特には合成樹脂２０を溶融状態で注入し充填する。

上記合成樹脂２０の注入方向は、図６に矢印Ａで示すように、上型１７ｂ側から下型１７ａ側に向かってであり、すなわち、図６でフレーム７の鉄心８を組み込んだ側とは反対側の上部にゲートが存在している（図示省略）。

この結果、合成樹脂２０が、図１に示すように、フレーム７の段部７ｂの樹脂通孔１０を通って、鉄心８とフレーム７の段部７ｂとの間から、鉄心８の穴１４と永久磁石９との間の隙間及び凹欠部１５に充填されて、永久磁石９の全部を包み込む（永久磁石９を露出させないようにする）と共に、鉄心８とフレーム７の段部７ｂとの間、並びに鉄心８の谷部１６に図７に示すように充填され、そして、フレーム７の段部７ｂの樹脂通孔１０より鉄心８側とは反対の段部７ｂ外面にも充填されて成形される。

又、そのとき、合成樹脂２０は、別のゲート（図示省略）から、図２に示すように、フレーム７の軸支体挿着孔１１の部分に至ってインサート部品である軸支体２１を包み込んで保持するように成形されると共に、その周囲に放射状に延びる複数のリブ２２を形成する。かくして、フレーム７と、鉄心８、及び永久磁石９が合成樹脂２０によって一体に固着され、軸支体２１の保持、並びに複数のリブ２２の成形もなされて、回転子２が製造される。

なお、成形型１７は、合成樹脂２０が硬化した時点で、上型１７ｂを取り除き、下型１７ａから回転子２の全体を取り上げる。
又、回転子２は、その後、上記軸支体２１に図示しない回転軸を取付け、この回転軸を同じく図示しない軸受を介して軸受ホルダ（これも図示せず）に回転自在に支持させることにより、前記鉄心８の穴１４に永久磁石９を挿入して構成した複数の磁極が固定子１の外周に位置して回転されるようになっている。

このように本構成の電動機の回転子２においては、永久磁石９がその構成材料を表面に露出させていて、この永久磁石９を鉄心８の穴１４に挿入した状態で熱可塑性の樹脂（合成樹脂）２０により鉄心８に固着している。その熱可塑性の樹脂２０は、従来使用された接着剤に比して、流動性が良く、しかも、それの温度によるコントロールが容易であり、従って、鉄心８との密着度、及び永久磁石９との密着度も良くて、鉄心８に対する永久磁石９の固着の堅固さに優れる。このため、鉄心８の穴１４における永久磁石９の位置が安定し、永久磁石９が鉄心８に擦れるようなことがなくなって、永久磁石９には、腐食防止用の表面処理を施さなくても表面の腐食が促進されることが避けられる。よって、その分、製造工程が減じられ、コストの低減ができる。

加えて、本構成のものの場合、永久磁石９は、その全部が合成樹脂２０により包み込まれて覆われ露出しないようにもしている。これにより、永久磁石９の外気との接触がより確実に避けられて、腐食防止用の表面処理を施さない永久磁石９の腐食が一段とされないようにできる。

以上に対して、図８ないし図１１は本発明の第２ないし第５実施例（第２ないし第５の実施形態）を示すもので、それぞれ、第１実施例と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ述べる。

［第２実施例］
図８に示す第２実施例においては、合成樹脂２０を、鉄心８の穴１４と永久磁石９との間の隙間に充填させず、鉄心８とフレーム７の段部７ｂとの間に充填させた分の合成樹脂２０で、永久磁石９を鉄心８に固着するようにしている。
合成樹脂２０による、鉄心８に対する永久磁石９の固着は、このようにしてもできる。

［第３実施例］
図９に示す第３実施例においては、永久磁石９の全部が合成樹脂２０により包み込まれて覆われ露出しないようにすると共に、フレーム７の段部７ｂ側とは反対側における鉄心８の軸方向の片側端面部をも合成樹脂２０により覆って露出しないようにしている。
合成樹脂２０による、永久磁石９の固着と覆いは、このようにしてもできる。

［第４実施例］
図１０に示す第４実施例においては、合成樹脂２０を、鉄心８の穴１４と永久磁石９との間の隙間に充填させず、鉄心８とフレーム７の段部７ｂとの間に充填させると共に、フレーム７の段部７ｂ側とは反対側における鉄心８の軸方向の片側端面部を、鉄心８の谷部１６に充填された上で回り込んだ合成樹脂２０により覆って露出しないようにしている。
合成樹脂２０による、鉄心８に対する永久磁石９の固着と覆いは、このようにしてもできる。

［第５実施例］
図１１に示す第５実施例においては、合成樹脂２０を、鉄心８の穴１４と永久磁石９との間の隙間に充填させず、フレーム７の段部７ｂ側とは反対側における鉄心８の穴１４の軸方向片側の端部１４ａを、鉄心８の板材の一層８ｂ分、永久磁石９の同片側の端面部より小さくしていて、そこの鉄心８の層８ｂと、鉄心８の谷部１６に充填された上で回り込んだ合成樹脂２０の層２０ａとで、永久磁石９の端面部を覆っている。又、この場合、合成樹脂２０の層２０ａよりも内側（図では左側）及び外側（同右側）でも、フレーム７の段部７ｂ側とは反対側における鉄心８の軸方向の片側端面部を、鉄心８の谷部１６に充填された上で回り込んだ合成樹脂２０で覆っている。

このようにすることで、鉄心８の穴１４における永久磁石９の位置決め（抜け止め）が穴１４の軸方向片側の端部を小さくした鉄心８の層８ｂででき、且つ、永久磁石９の覆いが鉄心８の層８ｂと合成樹脂２０の層２０ａとでできる。

又、この場合、永久磁石９の端面部より小さくなった鉄心８の穴１４の軸方向片側の端部は、前述の合成樹脂２０の注入方向（矢印Ａ参照）元とは反対側で、要するに、永久磁石９の端面部より小さくなった鉄心８の穴１４の軸方向片側の端部とは反対の側から合成樹脂２０が注入されるようにしている。

これにより、合成樹脂２０の流動が一層スムーズになって、成形しやすく、又、その流動が一層スムーズになる分、合成樹脂２０の、鉄心８との密着度及び永久磁石９との密着度も一層良くできて、鉄心８に対する永久磁石９の固着の堅固さに一段と優れるようにできる。更に、永久磁石９の端面部より小さくなった鉄心８の穴１４の軸方向片側の端部とは反対の側から注入される合成樹脂２０で永久磁石９を鉄心８の層８ｂに押し付けて、より堅固に固着できるので、永久磁石９が鉄心８に擦れることの一層ないようにできて、永久磁石９表面の腐食が促進されることを一段と確実に回避できると共に、永久磁石９の固着の不確実さを因とした振動騒音の発生をより少なくすることができる。

なお、上記第２、第４、第５実施例における鉄心８の穴１４と永久磁石９との間には、隙間の全部に合成樹脂２０を完全に充填させないものに限られず、隙間の一部に合成樹脂２０を充填させる構成があり、かかる構成でもかまわない。又、第５実施例では、鉄心８の穴１４と永久磁石９との間の隙間の全部に合成樹脂２０を完全に充填させるようにしても良い。

そして、図示しないが、永久磁石９は、その構成材料を表面に露出させるのに代えて、表面に、水ガラスや防錆材の塗布など、簡易コーティングを施すようにしても良く、このものでは、永久磁石表面の腐食促進を回避するのにより高い効果が得られ、それでいて、従来の腐食防止用のメッキ等の高レベルの表面処理よりも製造コストを低く済ませることができる。

このほか、本発明は上記し且つ図面に示した実施例にのみ限定されるものではなく、特に電動機全体としては、回転子が固定子の外周に位置して回転する外転形に限られず、回転子が固定子の内部に位置して回転する内転形であっても良いなど、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得る。

本発明の第１実施例を示す、図７のＸ−Ｘ線に沿う回転子の部分断面図 電動機全体の破断斜視図 回転子の鉄心全体の平面図 回転子の部分拡大分解斜視図 成形型による回転子の製造工程を示す図その１ 成形型による回転子の製造工程を示す図その２ 回転子の部分斜視図 本発明の第２実施例を示す図１相当図 本発明の第３実施例を示す図１相当図 本発明の第４実施例を示す図１相当図 本発明の第５実施例を示す図１相当図

符号の説明

図面中、２は回転子、８は鉄心、８ｂは鉄心の層、９は永久磁石、１３は磁極を形成する部分、１４は穴、１４ａは鉄心の穴の軸方向片側の端部、２０は合成樹脂（熱可塑性の樹脂）、２０ａは合成樹脂の層を示す。

Claims (5)

1. 磁極を形成する部分に穴を有する鉄心を具え、この鉄心の穴に永久磁石を挿入して構成するものにおいて、
   前記永久磁石がその構成材料を表面に露出させているものであって、この永久磁石を、前記鉄心の穴に挿入し熱可塑性の樹脂により鉄心に固着したことを特徴とする電動機の回転子。
2. 鉄心の穴に挿入し熱可塑性の樹脂により鉄心に固着した永久磁石が、熱可塑性の樹脂により覆われて露出していないことを特徴とする請求項１記載の電動機の回転子。
3. 鉄心の穴の軸方向片側の端部が永久磁石の端面部より小さくなっていて、そこの鉄心の層と熱可塑性の樹脂の層とで永久磁石の端面部を覆っていることを特徴とする請求項２記載の電動機の回転子。
4. 永久磁石の端面部より小さくなった鉄心の穴の軸方向片側の端部とは反対の側から熱可塑性の樹脂が注入されていることを特徴とする請求項３記載の電動機の回転子。
5. 永久磁石がその構成材料を表面に露出させるのに代えて、表面に簡易コーティングを施していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電動機の回転子。
   
   

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