JP2015104267A - Rotor and permanent magnet motor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、回転子およびこの回転子を用いた永久磁石電動機に関する。 The present invention relates to a rotor and a permanent magnet electric motor using the rotor.
従来の永久磁石電動機には、回転磁界を発生する固定子の内部に、永久磁石を備える回転子を回転可能に配置したインナーロータ型の電動機があり、例えば、空気調和機に搭載する送風ファンを回転駆動するためのブラシレスDCモータとして用いられる。 A conventional permanent magnet motor has an inner rotor type motor in which a rotor having a permanent magnet is rotatably arranged inside a stator that generates a rotating magnetic field. For example, a blower fan mounted on an air conditioner is provided. Used as a brushless DC motor for rotational driving.
このような永久磁石電動機の回転子は、例えば、シャフトに固着されたロータコアと、ロータコアの外周側に配置された永久磁石との間にゴムなどの緩衝部材を充填することで永久磁石の振動を送風ファンに伝達しないようにしている(例えば、特許文献1参照)。 Such a rotor of a permanent magnet electric motor vibrates the permanent magnet by, for example, filling a cushioning member such as rubber between the rotor core fixed to the shaft and the permanent magnet disposed on the outer peripheral side of the rotor core. It is made not to transmit to a ventilation fan (for example, refer patent document 1).
しかしながら、特許文献1による回転子の防振構造は、シャフトから永久磁石まで緩衝部材で一体成形されているため、緩衝部材を嵌め込む工程が無く回転子の組立工数を減らすことができる反面、緩衝部材の一体成形時の熱によって永久磁石が減磁してしまうおそれがあるとともに、一体成形するための射出成型用の金型が大型化してしまうという問題点があった。さらに、永久磁石電動機の軸方向の長さを変更する場合、そのたびに射出成型用の金型を製作しなければならないという問題点があった。
However, since the vibration isolation structure of the rotor according to
本発明は上記問題点に鑑み、永久磁石の減磁を防止しつつ製造コストを抑えることができる回転子および永久磁石電動機を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the rotor and permanent magnet motor which can suppress manufacturing cost, preventing the demagnetization of a permanent magnet in view of the said problem.
上記課題を解決するため、本発明の回転子は、シャフトと、シャフトに固着された内周側鉄心の周囲に一体成形された柱状の緩衝部材と、緩衝部材の外周側を覆う筒状の永久磁石部とを備えたものであって、永久磁石部はシャフトの軸方向に分割された上側永久磁石部と下側永久磁石部とを備え、上側永久磁石部は緩衝部材の上端面に当接する上側当接部を有し、下側永久磁石部は緩衝部材の下端面に当接する下側当接部を有していることを特徴とする。また、本発明の永久磁石電動機は、この回転子と、回転子の外周側に所定の間隔をもって対向するように配置される固定子とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a rotor according to the present invention includes a shaft, a columnar buffer member integrally formed around the inner peripheral iron core fixed to the shaft, and a cylindrical permanent member that covers the outer peripheral side of the buffer member. The permanent magnet part includes an upper permanent magnet part and a lower permanent magnet part that are divided in the axial direction of the shaft, and the upper permanent magnet part contacts the upper end surface of the buffer member. It has an upper contact part, and the lower permanent magnet part has a lower contact part which contacts the lower end surface of a buffer member. The permanent magnet motor according to the present invention includes the rotor and a stator arranged to face the outer peripheral side of the rotor at a predetermined interval.
また、本発明の回転子において、上側永久磁石部は外周側上部鉄心と外周側上部鉄心の周方向に配列された複数の第1永久磁石とを備え、下側永久磁石部は外周側下部鉄心と外周側下部鉄心の周方向に配列された複数の第2永久磁石とを備えたことを特徴とする。 In the rotor of the present invention, the upper permanent magnet portion includes an outer peripheral side upper iron core and a plurality of first permanent magnets arranged in the circumferential direction of the outer peripheral side upper iron core, and the lower permanent magnet portion is an outer peripheral side lower iron core. And a plurality of second permanent magnets arranged in the circumferential direction of the outer peripheral side lower iron core.
また、本発明の回転子において、永久磁石部の軸方向の両端面は円環状の端板で押さえられることを特徴とする。 In the rotor of the present invention, both end surfaces in the axial direction of the permanent magnet portion are pressed by an annular end plate.
本発明の回転子および永久磁石電動機によれば、回転子に永久磁石部を取り付ける前に、緩衝部材が予めシャフトに一体成形されているので、永久磁石部が一体成形時の熱にさらされることがない。また、緩衝部材をシャフトと永久磁石部の間に一体成形する場合と比べて射出成型用の金型が小さいもので済む。 According to the rotor and the permanent magnet motor of the present invention, since the shock-absorbing member is integrally formed with the shaft in advance before the permanent magnet portion is attached to the rotor, the permanent magnet portion is exposed to heat during the integral molding. There is no. In addition, a smaller injection mold can be used as compared with the case where the buffer member is integrally formed between the shaft and the permanent magnet portion.
本発明の回転子によれば、上側永久磁石部は外周側上部鉄心の周方向に配列された複数の第1永久磁石を備え、下側永久磁石部は外周側下部鉄心の周方向に配列された複数の第2永久磁石を備えているので、上側永久磁石部と下側永久磁石部とを同形状として部材の共通化を図ることができる。 According to the rotor of the present invention, the upper permanent magnet part includes a plurality of first permanent magnets arranged in the circumferential direction of the outer peripheral side upper iron core, and the lower permanent magnet part is arranged in the circumferential direction of the outer peripheral side lower iron core. In addition, since the plurality of second permanent magnets are provided, the upper permanent magnet portion and the lower permanent magnet portion can have the same shape so that the members can be shared.
本発明の回転子によれば、永久磁石部の両端面を端板で押さえるので、永久磁石部を緩衝部材に当接させた状態でシャフトに固定することができる。 According to the rotor of the present invention, since both end faces of the permanent magnet portion are pressed by the end plates, the permanent magnet portion can be fixed to the shaft in a state where the permanent magnet portion is in contact with the buffer member.
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図1乃至図9は、本実施形態における回転子とこの回転子を用いた永久磁石電動機を説明する図である。この永久磁石電動機は、回転磁界を発生する固定子内に、永久磁石を備える回転子を回転可能に配置したインナーロータ型電動機であり、例えば、空気調和機に搭載する送風ファンを回転駆動するためのブラシレスDCモータとして用いられる。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 9 are views for explaining a rotor and a permanent magnet motor using the rotor in the present embodiment. This permanent magnet motor is an inner rotor type motor in which a rotor having a permanent magnet is rotatably arranged in a stator that generates a rotating magnetic field. For example, in order to rotationally drive a blower fan mounted on an air conditioner Used as a brushless DC motor.
回転子1は、図1乃至図3に示すように、シャフト2と、シャフト2に固着された筒状の内周側鉄心3と、内周側鉄心3の周囲に一体成形されたゴムやエラストマなどの材料からなる柱状の緩衝部材4と、緩衝部材4の外周側に配置された筒状の永久磁石部5と、永久磁石部5をシャフト2の軸方向の両端面から緩衝部材4に向けて押さえつける端板6とを備えている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
永久磁石部5は、軸方向に分割された上側永久磁石部53と下側永久磁石部54とを備えている。上側永久磁石部53は外周側上部鉄心531と第1永久磁石534からなる。外周側上部鉄心531は、円板状の外周側第1上部鉄心532と円筒状の外周側第2上部鉄心533とを備えており、外周側上部鉄心531は、外周側第1上部鉄心532の下面532aに外周側第2上部鉄心533が固着されて形成される。下側永久磁石部54は外周側下部鉄心541と第2永久磁石544からなる。外周側下部鉄心541は、円板状の外周側第1下部鉄心542と円筒状の外周側第2下部鉄心543とを備えており、外周側下部鉄心541は、外周側第1下部鉄心542の上面542aに外周側第2下部鉄心543が固着されて形成される。
The
端板6は円環状に形成され、外周側第1上部鉄心532の上端面51と外周側第1下部鉄心542の下端面52とをシャフト2の軸方向から押さえて、シャフト2に近い部分をかしめて変形させることでシャフト2に圧着固定されている。また、端板6と外周側第1上部鉄心532の間、端板6と外周側第1下部鉄心542の間にはそれぞれ、図示を省略するが防振部材を配置し、永久磁石部5の振動がシャフト2に伝達しないようになっている。なお、端板6に替えて、例えば、E型やC型などの止め輪を用い、この止め輪をシャフト2に加工した溝に嵌め込んでもよい。
The
内周側鉄心3は、その外周側にはシャフト2の軸方向に延びると共に径方向に突出する複数の第1凸部31を備えている。緩衝部材4は、内周側鉄心3を覆うように円柱状に形成され、その外周側には径方向に突出する複数の第2凸部41を備えている。内周側鉄心3に備えた第1凸部31と緩衝部材4に備えた第2凸部41は、永久磁石部5がシャフト2に対して空回り(空転)せず、永久磁石部5の回転トルクがシャフト2に確実に伝達する。
The inner peripheral
上側永久磁石部53は、緩衝部材4の上端面42に当接する上側当接部532’を有し、この上側当接部532’は本実施例では外周側第1上部鉄心532からなっており、下側永久磁石部54は、緩衝部材4の下端面43に当接する下側当接部542’を有し、この下側当接部542’は本実施例では外周側第1下部鉄心542からなっている。
The upper
上側永久磁石部53の外周側第2上部鉄心533は、その内周側にはシャフト2の軸方向に延びると共に径方向に凹んだ、緩衝部材4の第2凸部41に嵌め合わせるための複数の凹部533aを備えている。外周側第2上部鉄心533の下端面533bは外周側下部鉄心541に当接する。また、上側永久磁石部53は、外周側上部鉄心531の外周側で周方向に配列された、例えば磁石粉末を焼結した円弧状の複数の第1永久磁石534を備えている。第1永久磁石534は、外周側上部鉄心531よりも軸方向に長く、外周側上部鉄心531から下方向に飛び出るように、外周側上部鉄心531の外周面に第1永久磁石534の周方向の幅に相当する間隔をあけて配列されている。
A plurality of outer peripheral side second
下側永久磁石部54の外周側第2下部鉄心543は、その内周側にはシャフト2の軸方向に延びると共に径方向に凹んだ、緩衝部材4の第2凸部41に嵌め合わせるための複数の凹部543aを備えている。外周側第2下部鉄心543の上端面543bは外周側上部鉄心531に当接する。また、下側永久磁石部54は、外周側下部鉄心541の外周側で周方向に配列された、第1永久磁石534と同様に、磁石粉末を焼結した円弧状の複数の第2永久磁石544を備えている。第2永久磁石544は、外周側下部鉄心541よりも軸方向に長く、外周側下部鉄心541から上方向に飛び出るように、外周側下部鉄心541の外周面に第2永久磁石544の周方向の幅に相当する間隔をあけて配列されている。
The outer peripheral side second
上側永久磁石部53と下側永久磁石部54を組み合わせたとき、第1永久磁石534と第2永久磁石544が周方向に交互に配列される。なお、上側永久磁石部53と下側永久磁石部54は同形状であるため、上側永久磁石部53と下側永久磁石部54には共通の部材を用いることができる。また、第1永久磁石534と第2永久磁石544は、回転子1を組立てた後に着磁される。
When the upper
このように構成された回転子1を図1に示すように組立てる手順を図2および図3を用いて説明する。図2に示すように、下側永久磁石部54を、矢印aのように、内周側鉄心3に一体成形された緩衝部材4の下端面43側から嵌め合わせる。このとき、外周側第2下部鉄心543の凹部543aを緩衝部材4の第2凸部41に嵌め合わせ、図3に示すように、外周側第1下部鉄心542の上面542aを緩衝部材4の下端面43に当接させる。
The procedure for assembling the
次に、上側永久磁石部53を、矢印bのように、内周側鉄心3に一体成形された緩衝部材4の上端面42側から嵌め合わせる。このとき、外周側第2上部鉄心533の凹部533aを緩衝部材4の第2凸部41に嵌め合わせ、図3に示すように、外周側第1上部鉄心532の下面532aを緩衝部材4の上端面42に当接させる。これにより、下側永久磁石部54の外周側第2下部鉄心543と、上側永久磁石部53の外周側第2上部鉄心533が当接する。
Next, the upper
その後、下側永久磁石部54の第2永久磁石544と上側永久磁石部53の外周側上部鉄心531を、第2永久磁石544又は外周側上部鉄心531に予め塗布した接着剤により接着する。同様に、上側永久磁石部53の第1永久磁石534と下側永久磁石部54の外周側下部鉄心541を、第1永久磁石534又は外周側下部鉄心541に予め塗布した接着剤により接着する。なお、第2永久磁石544と第1永久磁石534は、予め外周側下部鉄心541と外周側上部鉄心531にそれぞれ固着されているが、本発明はこれに限られず、例えば、外周側上部鉄心531と外周側下部鉄心541をシャフト2に固定した後で、第1永久磁石534と第2永久磁石544を接着してもよい。また、外周側鉄心は上下2分割に限られず、軸方向に3つ以上に分割してもよい。
Thereafter, the second
次に、シャフト2に端板6を挿入し、端板6を外周側第1下部鉄心542と外周側第1上部鉄心532に押し当て、端板6のシャフト2に近い部分をかしめて変形させて端板6をシャフト2に圧着させる。
これにより、外周側第1下部鉄心542の上面542aが緩衝部材4の下端面43に、外周側第1上部鉄心532の下面532aが緩衝部材4の上端面42に押し当てられる。この結果、図1および図3(b)に示すように、上側永久磁石部53および下側永久磁石部54がシャフト2の周囲の内周側鉄心3に一体成形した緩衝部材4を介してシャフト2に固定され、回転子1が組立てられる。
Next, the
Thereby, the
永久磁石電動機Mは、図4および図5に示すように、前述の回転子1と固定子7とを備えている。固定子7は、固定子鉄心71とインシュレータ72と固定子巻線73とを備えている。固定子鉄心71は、薄い鋼板を複数積層して円筒状に形成され、環状のバックヨーク部711とバックヨーク部711から内径側に延びる複数のティース部712とを備えている。この固定子鉄心71には、インシュレータ72を一体形成し、インシュレータ72を介してティース部712に固定子巻線73が巻回されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the permanent magnet motor M includes the
このように構成された固定子7は、固定子巻線73が巻回された固定子鉄心71をティース部712の先端面7121(固定子鉄心71の内周面)を除いてモールド樹脂でモールド成形して円筒状の外郭74を形成し、ティース部712の先端面7121が回転子1の外周側に所定の間隔(いわゆるエアギャップ)をもって対向するように配置される。
The stator 7 configured as described above is formed by molding the
以上説明してきた実施形態による回転子1およびこの回転子1を用いた永久磁石電動機Mによれば、回転子1に永久磁石部5を取り付ける前に、緩衝部材4が予め内周側鉄心3の周囲に一体成形されており、回転子1を組み立てる際は、軸方向に分割された上側永久磁石部53と下側永久磁石部54とを緩衝部材4に嵌め合わせる。これにより、永久磁石部5は、シャフト2と永久磁石部5の間に緩衝部材4を一体成形する場合と比べて、緩衝部材4の一体成形時の熱の影響を受けることなく、永久磁石部5の減磁を防止しつつ容易に組立てることができる。また、シャフト2と永久磁石部5の間に緩衝部材4を一体成形する場合と比べて射出成型用の金型が小さいもので済むため、回転子1の製造コストを抑えることができる。さらに、永久磁石電動機Mの軸方向の長さを変更する場合でも、射出成型用の金型を共通化することができるとともに、緩衝部材4の外周側を覆う上側永久磁石部53と下側永久磁石部54の軸方向の長さを変更するだけでよい。
According to the
また、上側永久磁石部53は外周側上部鉄心531の周方向に配列された複数の第1永久磁石534を備え、下側永久磁石部54は外周側下部鉄心541の周方向に配列された複数の第2永久磁石544を備えているので、上側永久磁石部53と下側永久磁石部54は同じ形状となり、共通の部材を用いることができる。また、第1永久磁石534と第2永久磁石544は、回転子1を組立てた後に着磁される。
The upper
また、永久磁石部5は、上側永久磁石部53と下側永久磁石部54を備えている。上側永久磁石部53の外周側第1上部鉄心532の上端面51と、下側永久磁石部54の外周側第1下部鉄心542の下端面52をそれぞれ端板6で押さえるので、永久磁石部5を緩衝部材4に当接した状態でシャフト2に固定することができる。
The
次に、第2の実施形態による回転子1について図6乃至図9を用いて説明する。なお、前述の第1の実施形態と同じ構成については同一符号を付し、その説明を省略する。図6乃至図9に示すように、回転子1は前述の第1の実施形態の永久磁石部5の上側永久磁石部53と下側永久磁石部54に替えて、例えば、磁石粉末を樹脂で固めた、いわゆるプラスチックマグネットで形成された上側永久磁石部55と下側永久磁石部56を備え、内周側鉄心3の外周面32、上面33および下面34を覆うように内周側鉄心3に一体成形された緩衝部材9を備えている。この緩衝部材9は、図7に示すように、その外周側が例えば、断面八角形状に形成されている。
Next, the
上側永久磁石部55と下側永久磁石部56はそれぞれ円筒状に形成され、内周側が緩衝部材9の断面八角形状に対応するように断面八角形状に形成され、外周側が断面円形状に形成されている。断面八角形状の緩衝部材9が、断面八角形状の上側永久磁石部55と下側永久磁石部56に当接されるので、永久磁石部5がシャフト2に対して空回り(空転)せず、永久磁石部5の回転トルクがシャフト2に確実に伝達する。
The upper
上側永久磁石部55は、図9の矢印bのように、緩衝部材9に対して緩衝部材9の上面91側から嵌め合わせることで、上側永久磁石部55の下面551が緩衝部材9の上面91に当接されるとともに緩衝部材9の外周に当接される。下側永久磁石部56は、図9の矢印aのように、緩衝部材9に対して緩衝部材9の下面92側から嵌め合わせることで、下側永久磁石部56の上面561が緩衝部材9の下面92に当接されるとともに緩衝部材9の外周に当接される。緩衝部材9を覆うように当接される上側永久磁石部55と下側永久磁石部56とは、例えば、前述の第1の実施形態と同様に、上側永久磁石部55の上端面552と下側永久磁石部56の下端面562がそれぞれ端板6で押さえられる。または、上側永久磁石部55と下側永久磁石部56とは、超音波接着によって互いに接着される。この結果、図8に示すように、上側永久磁石部55および下側永久磁石部56がシャフト2の周囲の内周側鉄心3に一体成形された緩衝部材9を介してシャフト2に固定され、回転子1が組立てられる。なお、上側永久磁石部55と下側永久磁石部56は、回転子1が組立てられた後に着磁される。
The upper
なお、上側永久磁石部55と下側永久磁石部56はそれぞれ円筒状に形成され、内周側が断面八角形状に形成されているが、本発明はこれに限らず、内周側の形状や上側永久磁石部55と下側永久磁石部56との間の当接部分の形状は適宜変更可能である。
The upper
以上のように構成された第2の実施形態による回転子1によれば、前述の第1の実施形態と同様に、永久磁石部5の減磁を防止しつつ容易に組立てることができ、回転子1の製造コストを抑えることができる。さらに、永久磁石電動機Mの軸方向の長さを変更する場合でも、緩衝部材9の形状は変更せずに、緩衝部材9の外周側を覆う上側永久磁石部55と下側永久磁石部56の軸方向の長さを変更するだけでよい。さらに、前述の第1の実施形態では、外周側上部鉄心531と外周側下部鉄心541が必要であるが、第2の実施形態では、外周側上部鉄心と外周側下部鉄心が不要であるため、さらに部品点数を削減することができる。
According to the
1 回転子
2 シャフト
3 内周側鉄心
31 第1凸部
32 外周面
33 上面
34 下面
4 緩衝部材
41 第2凸部
42 上端面
43 下端面
5 永久磁石部
51 上端面
52 下端面
53 上側永久磁石部
531 外周側上部鉄心
532 外周側第1上部鉄心
532’ 上側当接部
532a 下面
533 外周側第2上部鉄心
533a 凹部
533b 下端面
534 第1永久磁石
54 下側永久磁石部
541 外周側下部鉄心
542 外周側第1下部鉄心
542’ 下側当接部
542a 上面
543 外周側第2下部鉄心
543a 凹部
543b 上端面
544 第2永久磁石
55 上側永久磁石部
551 下面
552 上端面
56 下側永久磁石部
561 上面
562 下端面
6 端板
7 固定子
71 固定子鉄心
711 バックヨーク部
712 ティース部
7121 先端面
72 インシュレータ
73 固定子巻線
74 外郭
9 緩衝部材
91 上面
92 下面
M 永久磁石電動機
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記永久磁石部は前記シャフトの軸方向に分割された上側永久磁石部と下側永久磁石部とを備え、
前記上側永久磁石部は前記緩衝部材の上端面に当接する上側当接部を有し、前記下側永久磁石部は前記緩衝部材の下端面に当接する下側当接部を有していることを特徴とする回転子。 A rotor including a shaft, a columnar buffer member integrally formed around the inner peripheral iron core fixed to the shaft, and a cylindrical permanent magnet portion covering the outer peripheral side of the buffer member,
The permanent magnet portion includes an upper permanent magnet portion and a lower permanent magnet portion divided in the axial direction of the shaft,
The upper permanent magnet portion has an upper contact portion that contacts the upper end surface of the buffer member, and the lower permanent magnet portion has a lower contact portion that contacts the lower end surface of the buffer member. Rotor characterized by.
A permanent magnet electric motor comprising: the rotor according to any one of claims 1 to 3; and a stator arranged to face the outer peripheral side of the rotor at a predetermined interval.
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