JP2011239509A - 電動機の回転子及び電動機及び電動機の回転子の製造方法及び空気調和機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この発明に係る電動機の回転子は、回転子のマグネット及びシャフトが樹脂部により一体化され、前記シャフトの外周に形成される樹脂部の軸方向両端面に転がり軸受けが配置される電動機の回転子において、シャフトは、シャフトの本体を形成し、負荷側転がり軸受けを支持するシャフト本体部と、シャフト本体部の反負荷側端部に設けられ、反負荷側転がり軸受けを支持するとともに、絶縁性を有する絶縁軸部と、を備え、シャフト本体部の反負荷側端面は、樹脂部の反負荷側軸方向端面より内側に形成されることを特徴とする。
【選択図】図6
Description
シャフトは、
シャフトの本体を形成し、負荷側転がり軸受けを支持するシャフト本体部と、
シャフト本体部の反負荷側端部に設けられ、反負荷側転がり軸受けを支持するとともに、絶縁性を有する絶縁軸部と、を備え、
シャフト本体部の反負荷側端面は、樹脂部の反負荷側軸方向端面より内側に形成されることを特徴とする。
以下、この発明の実施の形態1について、図面を参照しながら説明する。図1は実施の形態1を示す図で、電動機100の断面図である。図1に示す電動機100は、モールド固定子10と、回転子20(電動機の回転子と定義する)と、モールド固定子10の軸方向一端部に取り付けられる金属製のブラケット30とを備える。電動機100は、例えば、回転子20に永久磁石を有し、インバータで駆動されるブラシレスDCモータである。
(1)厚さが0.1〜0.7mm程度の電磁鋼板が帯状に打ち抜かれ、かしめ、溶接、接着等で積層された帯状の固定子鉄心41を製作する。帯状の固定子鉄心41は、複数個のティース(図示せず)を備える。後述する集中巻のコイル42が施されている内側がティースである。
(2)ティースには、絶縁部43が施される。絶縁部43は、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等の熱可塑性樹脂を用いて、固定子鉄心41と一体に又は別体で成形される。
(3)絶縁部43が施されたティースに集中巻のコイル42が巻回される。複数個の集中巻のコイル42を接続して、例えば、三相のシングルY結線の巻線を形成する。但し、分布巻でもよい。
(4)三相のシングルY結線であるので、絶縁部43の結線側には、各相(U相、V相、W相)のコイル42が接続される端子44(電源が供給される電源端子44a及び中性点端子44b)が組付けられる。電源端子44aは3個、中性点端子44bは3個である。
(5)基板45が結線側の絶縁部43(端子44を組付けられる側)に取り付けられる。リード線47を口出しするリード線口出し部品46が組付けられた基板45を絶縁部43に組付け、固定子40となる。固定子鉄心41に形成された絶縁部43の面取りされた角柱48が、基板45が備える角柱挿入穴(図示せず)に挿入されることにより、回転方向の位置決めがなされ、かつ、絶縁部43の基板設置面(図示せず)に基板45が設置されることにより軸方向の位置が決められる。また、基板45より突出する角柱48を熱溶着することで基板45と絶縁部43が固定され、かつ、固定子40が備える端子44の基板45より突出した部分を半田付けすることにより電気的にも接合される。基板45には、電動機100(例えば、ブラシレスDCモータ)を駆動するIC49a(駆動素子)、回転子20の位置を検出するホールIC49b(位置検出素子、図1参照)等が実装されている。IC49aやホールIC49b等を電子部品と定義する。
(1)絶縁軸部60の大径部60aのシャフト23外周に形成される樹脂部24に埋設される側の端面60d付近に、先ず第1に、端面60dにおける形状が、外周から所定の距離離れた位置を頂点60g−1とし、頂点60g−1を通る半径(頂点60g−1と大径部60aの外周円の中心を結ぶ線)に対し、両側に等角度(α)に大径部60aの外周円との交点a,bで交わる略三角形状である(図18参照)。
(2)第2に、端面60dから軸方向の形状は、頂点60g−1より所定の角度(β)で軸方向に、大径部60aの外周面60a−1に向う凸部60gを形成している(図19参照)。
(3)複数の凸部60gは、図15(a)に示すように、周方向に略等間隔に形成される。図15(a)の例では、略45°間隔で、7個の凸部60gが形成されている。
(1)エポキシ樹脂に比べ硬化時間が短い為生産性が良い;
(2)材料のコストと特性のバランスが良い;
(3)低圧での成形が可能;
(4)寸法の安定性が高い;
(5)表面硬さが高く、キズが付きにくい;
(6)金属に比べ軽く、複雑形状の成形性に優れ、且つ吸振性にも優れている。また、本実施の形態では、熱硬化性樹脂による絶縁軸部60を開示したが、セラミック等のその他の材料であっても構成が同じであれば、本発明が適用されることは言うまでもない。
(1)位置検出用樹脂マグネット25及び回転子の樹脂マグネット22の成形、脱磁。シャフト本体部23eの加工、絶縁軸部60の成形を行う(ステップ1)。
(2)位置検出用樹脂マグネット25を段差25bを有する端部を下にして下型にセットし、下型に設けられた内径押え部に位置検出用樹脂マグネット25の内径を保持させる(ステップ2)。
(3)回転子の樹脂マグネット22の位置決め用突起22cを下型に設けられた位置決め用突起挿入部に嵌め合わせて下型にセットする(ステップ3)。
(4)絶縁軸部60を挿入したシャフト23を下型にセットし、回転子の樹脂マグネット22の切欠き22aを、上型の切欠き押さえ部で押し当てるように型締めする(ステップ4)。
(5)樹脂(樹脂部24)成形する(ステップ5)。回転子の樹脂マグネット22、位置検出用樹脂マグネット25及びシャフト23を樹脂部24により一体に成形する際に、シャフト23と反負荷側転がり軸受け21bとの間に、絶縁軸部60が介在するように一体成形を行う。
(6)回転子の樹脂マグネット22及び位置検出用樹脂マグネット25の着磁を行う(ステップ6)。
(7)シャフト23に、負荷側転がり軸受け21a及び反負荷側転がり軸受け21bを組付ける(ステップ7)。
図39は実施の形態2を示す図で、空気調和機300の構成図である。
Claims (13)
- 回転子のマグネット及びシャフトが樹脂部により一体化され、前記シャフトの外周に形成される前記樹脂部の軸方向両端面に転がり軸受けが配置される電動機の回転子において、
前記シャフトは、
該シャフトの本体を形成し、負荷側転がり軸受けを支持するシャフト本体部と、
前記シャフト本体部の反負荷側端部に設けられ、反負荷側転がり軸受けを支持するとともに、絶縁性を有する絶縁軸部と、を備え、
前記シャフト本体部の反負荷側端面は、前記樹脂部の反負荷側軸方向端面より内側に形成されることを特徴とする電動機の回転子。 - 前記絶縁軸部は、前記反負荷側転がり軸受けを支持する軸受け嵌合部と、前記軸受け嵌合部から前記シャフト本体部側に突出する突出部と、を有し、前記シャフト本体部の反負荷側端部に形成された凹部に、前記絶縁軸部の前記突出部が嵌合し、
さらに前記絶縁軸部は、前記軸受け嵌合部の前記突出部側端面付近の外周面に、周方向に略等間隔に形成され、前記端面付近に頂点を有する複数の凸部と、を備えたことを特徴とする請求項1記載の電動機の回転子。 - 前記絶縁軸部の前記凸部は、
第1に、前記絶縁軸部の前記軸受け嵌合部の外周面から所定の距離離れた位置を前記頂点とし、前記頂点と前記絶縁軸部の前記軸受け嵌合部の外周円の中心を結ぶ線に対し、両側に略等角度に前記外周面まで延び、
第2に、前記頂点より所定の角度で軸方向に、前記絶縁軸部の前記軸受け嵌合部の前記外周面に向う構成であることを特徴とする請求項2記載の電動機の回転子。 - 前記シャフト本体部は、反負荷側端部に軸方向に突出する突出部を有し、
前記絶縁軸部は、前記反負荷側転がり軸受けを支持する軸受け嵌合部と、前記軸受け嵌合部の負荷側端部に、内部に負荷側に開口する凹部を有するシャフト嵌合部と、を備え、
前記シャフト本体部の前記突出部が、前記絶縁軸部の前記シャフト嵌合部の前記凹部に嵌合し、
さらに、前記絶縁軸部は、前記シャフト嵌合部と前記軸受け嵌合部との間の段差から、前記軸受け嵌合部側の外周面に向かって所定の長さ延びる複数のリブを備えることを特徴とする請求項1記載の電動機の回転子。 - 前記絶縁軸部は、前記反負荷側転がり軸受けを支持する軸受け嵌合部と、前記軸受け嵌合部の負荷側端部に、内部に負荷側に開口する凹部を有するシャフト嵌合部と、を備え、
前記シャフト本体部の反負荷側端部が、前記絶縁軸部の前記シャフト嵌合部の前記凹部に嵌合し、
さらに、前記絶縁軸部は、前記シャフト嵌合部と前記軸受け嵌合部との間の段差から、前記軸受け嵌合部側の外周面に向かって所定の長さ延びる複数のリブを備えることを特徴とする請求項1記載の電動機の回転子。 - 前記絶縁軸部は、前記反負荷側転がり軸受けを支持する軸受け嵌合部と、前記軸受け嵌合部の負荷側端部に、前記シャフト本体部の反負荷側端部の外周面に嵌合する複数の足部と、を備え、
前記足部の反負荷側端部が、所定の角度で前記軸受け嵌合部の外周面にテーパ状に延びることを特徴とする請求項1記載の電動機の回転子。 - 前記絶縁軸部は、前記反負荷側転がり軸受けを支持する軸受け嵌合部と、前記軸受け嵌合部の負荷側端部に、内部に負荷側に開口する凹部を有するシャフト嵌合部と、を備え、
前記シャフト本体部の反負荷側端部が、前記絶縁軸部の前記シャフト嵌合部の前記凹部に嵌合し、
さらに、前記絶縁軸部は、前記シャフト嵌合部の外周面に、前記シャフトの外周面に形成される前記樹脂部の外周まで延びる複数のリブを備えることを特徴とする請求項1記載の電動機の回転子。 - 前記絶縁軸部の材料は、鉄とほぼ同じ線膨張係数の樹脂材料であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の電動機の回転子。
- 前記絶縁軸部の材料は、熱硬化性樹脂のBMC(バルクモールディングコンパウンド )樹脂であることを特徴とする請求項8記載の電動機の回転子。
- 請求項1乃至9のいずれかに記載の電動機の回転子を用いることを特徴とする電動機。
- 前記回転子の磁極を位置検出素子により検出する位置検出回路と、
前記回転子の回転速度を指令する速度指令信号、前記位置検出回路からの位置検出信号に基づいて、インバータ駆動するためのPWM(Pulse Width Modulation)信号を生成する波形生成回路と、
前記波形生成回路の出力により駆動信号を生成するプリドライバ回路と、
トランジスタとダイオードとを並列接続し、これらを直列接続したアームを有するパワー回路とから構成されるインバータ方式の駆動回路を備えることを特徴とする請求項10記載の電動機。 - 請求項10又は請求項11記載の電動機を、送風機用電動機に用いることを特徴とする空気調和機。
- 回転子のマグネット及びシャフトが樹脂部により一体化され、前記シャフトの外周に形成される前記樹脂部の軸方向両端面に転がり軸受けが配置される電動機の回転子の製造方法において、
前記シャフトと前記転がり軸受けとの間に、絶縁性を有する絶縁軸部を設け、前記絶縁軸部を前記樹脂部により一体化して固定することを特徴とする電動機の回転子の製造方法。
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