JP2008118789A - アウターロータモータ及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】アウターロータモータにおいて、漏れ磁束を減少させ、鉄粉等の異物の混入を効果的に防止する。
【解決手段】アウターロータモータ1は、軸A1の周りに回転するロータ12と、固定されたステータ14とを備える。ファンモータ接続用樹脂部材12の円筒部122cの内周面には、リング形状のヨーク124と、ヨーク124の径方向内側面に形成された固定溝に固定されたリング形状のロータマグネット126と、ロータマグネット126の径方向内側面126iに形成された固定溝に固定されたヨーク128とが配置されている。ロータマグネット126は、周方向に沿って交互に磁極が交代するように着磁されている。ヨーク124は、ロータマグネット126の径方向外側面126eを覆うとともに、ロータマグネット126の軸方向上側面126u及び軸方向下側面126dの径方向外側寄りの一部を覆っている。
【選択図】図2

Description

本発明は、アウターロータモータ及びその製造方法に関する。
図10は、従来のアウターロータモータ9の主要部の構成を示す斜視図である。
図10に示すように、アウターロータモータ9は、周方向に沿って交互に磁極が交代するリング形状のロータマグネット926と、ロータマグネット926の径方向外側面を覆うリング形状のヨーク924とを備える。さらに、アウターロータモータ9は、径方向外側へ向かって放射状に伸び、先端においてロータマグネット926の径方向内側面926iと対向するティース9422にコイルが巻架されるステータコア942を有するステータを備える。
なお、特許文献1〜3は、従来のアウターロータモータに関する先行技術文献であり、ロータマグネットの径方向外側面をヨークで覆う技術を開示している。
特許第3580878号公報 特開2005−198447号公報 特開2001−244110号公報
しかし、アウターロータモータ9は、インナーロータモータと異なり、ロータマグネット926の径方向内側面926iとティース9422の先端との間のギャップが外界に対して剥き出しになっている。このため、アウターロータモータ9では、外界からギャップを遮蔽するカバーを設けたり、外界からギャップへ至る通路の面積を小さくする等の特別の対策を施さない限り、漏れ磁束により引きつけられた鉄粉等の異物がギャップに侵入し、当該異物が運転時の異音の原因となる場合があった。
ここで、アウターロータモータ9における漏れ磁束について、図11及び図12を参照しながら説明する。図11は、径方向内側から見たロータマグネット926及びステータコア942を示す模式図であり、図12は、周方向から見たロータマグネット926、ヨーク924、ステータコア942及びコイル944を示す模式図である。
アウターロータモータ9においては、図11に示すように、ロータマグネット926の軸方向上側面926u及び軸方向下側面926dの一の磁極から出て他の磁極に入る漏れ磁束LMが存在する。また、アウターロータモータ9においては、図12に示すように、ロータマグネット926の径方向内側面926iの周縁から出て、ロータマグネット926の軸方向上側面926又は軸方向下側面926dに入る漏れ磁束LMが存在する。これらの漏れ磁束LMは、ロータマグネット926の軸方向両端がティース9422に巻架されているコイル944のコイルエンドの近傍に達するまでロータマグネット926の軸方向の幅を広げた場合に特に顕著になる。
本発明は、アウターロータモータにおいて、このような漏れ磁束を減少させ、上述したような特別な対策を施すことなく、鉄粉等の異物の混入を効果的に防止することを目的とする。
上記課題を解決するため、請求項1の発明は、周方向に沿って交互に磁極が交代するリング形状のロータマグネット(126)と、前記ロータマグネット(126)の径方向外側面(126e)及び軸方向側面(126u,126d)の径方向外側寄りの一部を覆うヨーク(124)とを有するロータ(12)と、前記ロータマグネット(126)の径方向内側面(126i)と対向するティース(1422)にコイル(144)が巻架されたステータ(14)とを備えるアウターロータモータ(1)である。
請求項2の発明は、前記径方向外側面(126e)から前記軸方向側面(126u,126d)の径方向外側寄りへ至る連続する範囲を一体の前記ヨーク(124)で途切れなく覆う請求項1に記載のアウターロータモータ(1)である。
請求項3の発明は、前記ロータマグネット(126)がプラスチックマグネットで構成される請求項1又は請求項2に記載のアウターロータモータ(1)である。
請求項4の発明は、リング形状のロータマグネット(126)と、前記ロータマグネット(126)の径方向外側面(126e)及び軸方向側面(126u,126d)の径方向外側寄りを覆うヨーク(124)とを一体化する工程(S101)と、前記ロータマグネット(126)と前記ヨーク(124)との一体化と同時に又は一体化の後に、周方向に沿って交互に磁極が交代するように前記ロータマグネットを着磁する工程(S102)とを備えるアウターロータモータ(1)の製造方法である。
本発明によれば、漏れ磁束を減少させることができるので、鉄粉等の異物の混入を効果的に防止できる。
請求項2の発明によれば、漏れ磁束をさらに減少させることができるので、鉄粉等の異物の混入をさらに効果的に防止できる。
請求項3の発明によれば、ロータマグネットを他の部材と一体成形できるので、アウターロータモータの生産性を向上できる。
請求項4の発明によれば、着磁の際の漏れ磁束を減少させることができるので、着磁磁束を増加させることができ、着磁しにくいロータマグネットの端部も効率的に着磁できる。
<1 アウターロータモータ1の概略構成>
図1は、本発明の望ましい実施形態に係るアウターロータモータ1と、アウターロータモータ1によって回転させられるルームエアコン室内機用のクロスフローファン5との概略の構成を示す断面図である。また、図2は、アウターロータモータ1の主要部の構成を示す斜視図である。
図1及び図2を参照しながら説明すると、アウターロータモータ1は、軸A1の周りに回転するロータ12と、固定されたステータ14とを備える。
ロータ12は、軸A1と一致する円筒軸を持つ円筒部122c及び軸A1に垂直な円板部122dを有するカップ型のファン接続用樹脂部材122を備える。ファン接続用樹脂部材122は、非磁性体の樹脂で構成される。
円筒部122cの内周面には、リング形状のヨーク124と、ヨーク124の径方向内側面に形成された固定溝に固定されたリング形状のロータマグネット126と、ロータマグネット126の径方向内側面126iに形成された固定溝に固定されたヨーク128とが配置されている。ヨーク124は、鉄等の磁性体で構成される。ロータマグネット126は、周方向に沿って交互に磁極が交代するように着磁されている。ロータマグネット126は、磁石粉末を樹脂で結合したプラスチックマグネットで構成される。ロータマグネット126をプラスチックマグネットで構成すれば、ファン接続用樹脂部材122、ヨーク124及びロータマグネット126を射出成形により一体成形できるようになるからである。もちろん、一体成形を前提としないのであれば、ロータマグネット126をプラスチックマグネットで構成することは必須ではない。ロータマグネット126の固定溝は、各磁極に1個づつ形成されている。
円板部122dの中心には、軸A1方向に伸びるシャフト129が固定される。シャフト129は、シャフト受けに回転自在に保持されている。円板部122dは、クロスフローファン5の複数の羽部52を端部で固定するエンドプレートも兼ねる。これにより、アウターロータモータ1とクロスフローファン5とはシャフト129を介することなく直結されるので、アウターロータモータ1とクロスフローファン5との間のスペースをなくすことができ、アウターロータモータ1とクロスフローファン5とを含む送風モジュールを小型化できる。
ステータ14は、円筒部122cの内部に収容される。ステータ14は、径方向外側に向かって放射状に伸び、先端においてロータマグネット126の径方向内側面126iと対向するティース1422を有するステータコア142と、ティース1422の各々に巻架されるコイル144(図1及び図2には不図示、後に説明する図4を参照)とを備える。ティース1422の先端は、鎖交磁束を増加させるために、周方向に広がっている。ステータコア142は、鉄等の磁性体で構成される。コイル144の巻架の態様は、集中巻き及び分布巻きのいずれを採用してもよい。
アウタロータモータ1では、コイル144に電流が供給されると、供給された電流に応じた電機子磁束が励磁され、界磁磁束と励磁された電機子磁束とが鎖交することにより、トルクが発生し、ロータ12が軸A1の周りに回転する。
なお、図1及び図2に示すアウターロータモータ1では、ロータマグネット126の磁極の数が8個であり、ティース1422の数が12個である場合を図示しているが、これらの数は適宜増減できることは言うまでもない。
<2 ヨーク124について>
続いて、ヨーク124について、図3及び図4を参照しながら説明する。図3は、径方向内側から見たロータマグネット126、ヨーク124,128及びステータコア142を示す模式図であり、図4は、周方向から見たロータマグネット126、ヨーク124,128、ステータコア142及びコイル144を示す模式図である。
図3及び図4に示すように、ヨーク124は、ロータマグネット126の径方向外側面126eのを覆っている。これにより、ヨーク124は、ロータマグネット126の径方向外側面126eの一の磁極から出た磁束が他の磁極に入るまでの磁気抵抗を低下させるバックヨークとして機能する。
さらに、ロータマグネット126は、その厚さより浅いヨーク124の固定溝に固定されているので、ヨーク124は、ロータマグネット126の軸方向上側面126u及び軸方向下側面126dの径方向外側寄りの一部を覆っている。これにより、ロータマグネット126の軸方向上側面126u及び軸方向下側面126dの一の磁極から出て他の磁極に入る磁束はヨーク124を通るようになるので、ロータマグネット126から軸方向へ漏れる漏れ磁束を減少させることができる。
ここで、「径方向外側寄りの一部」というのは、ヨーク124の軸方向上端及び軸方向下端において径方向内側へ向かって突出する突出部1242の先端が、ロータマグネット126の径方向内側面126iに達して軸方向上側面126u及び軸方向下側面126dの全体を覆うことがないようにするという趣旨である。図9に示すように、突出部8242がロータマグネット826の径方向内側面826iに達すると、ロータマグネット826の径方向内側面826iの周縁と突出部8242の先端とが接近するため、ロータマグネット826の径方向内側面826iの周縁から出た磁束がヨーク824の突出部8242の先端へ向かうようになり、新たな漏れ磁束LMが生じるからである。なお、図9は、図4と同様に、周方向から見たロータマグネット826、ヨーク824,828を示す模式図である。
軸方向上側面126u及び軸方向下側面126dのうち、ヨーク124で覆う範囲は、「全部」でなければ特に制限されないが、径方向外側寄りの「半分」とした場合、漏れ磁束を特に効果的に減少させることができる。
なお、図1〜図4では、一体のヨーク124によって、ロータマグネット126の径方向外側面126eから軸方向上側面126u(軸方向下側面126d)の径方向外側寄りへ至る連続する範囲を途切れなく覆う場合を図示した。これは、漏れ磁束を減少させるという観点から最も望ましい形態ではあるが、図5に示すように、軸方向上側面126u(軸方向下側面126d)を覆うヨーク124(124a)と径方向外側面126eを覆うヨーク124(124b)とを別体としても漏れ磁束を減少させることは可能である。したがって、図5に示すようなヨーク124の態様も本発明に包含される。なお、図5は、図4と同様に、周方向から見たロータマグネット126、ヨーク124,128を示す模式図である。
このようなヨーク124を有するアウターロータモータ1では、漏れ磁束を減少させることができるので、特別な対策を施すことなく、鉄粉等の異物の混入を効果的に防止できる。
<3 ヨーク128について>
続いて、ヨーク128について、図3及び図4を参照しながら説明する。
図3及び図4に示すように、ヨーク128は、ロータマグネット126の径方向内側面126iの中央の一部を覆っている。これにより、ロータマグネット126の径方向内側面126iの周縁から出た磁束が中央に向かい、径方向への磁束の漏れを減少させることができる。
径方向内側面126iのうちヨーク128で覆う範囲は、特に制限されないが、ティース1422の先端と対向する範囲より若干広くすれば、漏れ磁束を減少させることができるとともに、鎖交磁束を増加させることができる。
なお、図1〜図4では、ヨーク128を固定溝に固定する場合を示したが、これに代えて、図6に示すように、固定溝を形成することなく、ロータマグネット126の径方向内側面126iの上にヨーク128を接着剤で直接固定してもよい。また、ヨーク124を設けることは必須ではなく、図7に示すように、ヨーク126のみを設け、ヨーク128を設けないアウターロータモータ1も本発明に含まれる。なお、図6は、図4と同様に、周方向から見たロータマグネット126及びヨーク124,128を示す模式図である。また、図7も、図4と同様に、周方向から見たロータマグネット126及びヨーク124を示す模式図である。
<4 アウターロータモータ1の製造方法>
以下では、ロータ12の製造工程に特に着目して、アウターロータモータ1の製造方法について説明する。
図8のフローチャートに示すように、ロータ12の製造にあたっては、まず、ファン接続用樹脂部材12とヨーク124とロータマグネット126とを射出成形により一体成形する(ステップS101)。そして、これと同時に、ロータマグネット126に対して着磁を行う(ステップS102)。このように、ロータマグネット126とヨーク124とが一体化された状態で着磁を行うようにすれば、着磁の際の漏れ磁束を減少させることができるので、着磁磁束を増加させることができ、着磁しにくいロータマグネット126の端部も効率的に着磁できる。
続いて、ロータマグネット126の径方向内側面126iに形成された固定溝の底にヨーク128を接着剤で固定し(ステップS103)、円板部122dの中心にシャフト129を固定することにより(ステップS104)、ロータ12が完成する。
なお、ファン接続用樹脂部材12とヨーク124とロータマグネット126とを一体成形するのと同時にロータマグネット126に対して着磁を行うことは、アウターロータモータ1の生産性を向上するという観点から最も望ましいが、ファン接続用樹脂部材12とヨーク124とロータマグネット126との一体化の後にロータマグネット126に対して着磁を行うようにしても着磁の際の漏れ磁束を減らすことができるので、やはり、着磁磁束を増加させることができ、着磁しにくいロータマグネット126の端部も効率的に着磁できる。
なお、ロータ12の別の製造手順としては、(1)ロータマグネット126のみを射出成形により成形し、同時にロータマグネット126を着磁し、(2)しかる後に、着磁されたロータマグネット126をヨーク124の径方向内側面に形成された固定溝に圧入し、(3)さらに、ファン接続用樹脂部材122をヨーク124及びロータマグネット126とともに一体成形し、(4)最後に、ロータマグネット126の径方向内側面126iに形成された固定溝の底にヨーク128を嵌め込むようにしてもよい。
<5 その他>
本発明のアウターロータモータ1により回転させられる対象物は、ルームエアコン室内機用のクロスフローファン5であることは必須ではなく、プロペラファン等の他の種類のファンであってもよい。また、ハードディスクドライブ装置用のスピンドルモータ等のファン以外を回転させるアウターロータモータに本発明を適用してもよい。
本発明の望ましい実施形態に係るアウターロータモータと、アウターロータモータによって回転させられる、ルームエアコン室内機用のクロスフローファンとの概略の構成を示す断面図である。 アウターロータモータの主要部の構成を示す斜視図である。 径方向内側から見たロータマグネット、ヨーク及びステータコアを示す模式図である。 周方向から見たロータマグネット、ヨーク、ステータコア及びコイルを示す模式図である。 周方向から見たロータマグネット及びヨークを示す模式図である。 周方向から見たロータマグネット及びヨークを示す模式図である。 ヨークを設けないアウターロータモータの周方向から見たロータマグネット及びヨークを示す模式図である。 アウターロータモータの製造方法を説明するフローチャートである。 周方向から見たロータマグネット及びヨークを示す模式図である。 従来のアウターロータモータの主要部の構成を示す斜視図である。 径方向内側から見たロータマグネット及びステータコアを示す模式図である。 周方向から見たロータマグネット、ヨーク、ステータコア及びコイルを示す模式図である。
符号の説明
1 アウターロータモータ
12 ロータ
124 ヨーク
126 ロータマグネット
128 ヨーク
14 ステータ
142 ステータコア
1422 ティース
144 コイル

Claims (4)

  1. 周方向に沿って交互に磁極が交代するリング形状のロータマグネット(126)と、前記ロータマグネット(126)の径方向外側面(126e)及び軸方向側面(126u,126d)の径方向外側寄りの一部を覆うヨーク(124)とを有するロータ(12)と、
    前記ロータマグネット(126)の径方向内側面(126i)と対向するティース(1422)にコイル(144)が巻架されたステータ(14)と、
    を備えるアウターロータモータ(1)。
  2. 前記径方向外側面(126e)から前記軸方向側面(126u,126d)の径方向外側寄りへ至る連続する範囲を一体の前記ヨーク(124)で途切れなく覆う請求項1に記載のアウターロータモータ(1)。
  3. 前記ロータマグネット(126)がプラスチックマグネットで構成される請求項1又は請求項2に記載のアウターロータモータ(1)。
  4. リング形状のロータマグネット(126)と、前記ロータマグネット(126)の径方向外側面(126e)及び軸方向側面(126u,126d)の径方向外側寄りを覆うヨーク(124)とを一体化する工程(S101)と、
    前記ロータマグネット(126)と前記ヨーク(124)との一体化と同時に又は一体化の後に、周方向に沿って交互に磁極が交代するように前記ロータマグネットを着磁する工程(S102)と、
    を備えるアウターロータモータ(1)の製造方法。
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