JP2015220794A - 電動機の回転子、および空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】品質の向上とコスト低減を図ることが可能な電動機の回転子、および空気調和機を得る。【解決手段】回転子１００は、シャフト１に熱可塑性樹脂を一体に成形してシャフト１の一部を円筒状に覆うと共に弾性体（長軸側の弾性体２０および短軸側の弾性体３０）とシャフト１との間に介在する樹脂部４３と、この樹脂部４３の一端側（短軸側）において樹脂部４３の外周に形成され前記弾性体の一端側に配置されるフランジ４１と、を備えたシャフト樹脂成形部品４０と、樹脂部４３の他端側（長軸側）の端部（接合部４５）が嵌り込み、前記弾性体の他端側を押さえる弾性体押さえ部品５０と、を備え、前記弾性体はシャフト樹脂成形部品４０と弾性体押さえ部品５０により挟持されるように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電動機の回転子、および空気調和機に関し、特に振動を抑制する電動機の回転子の構造に関するものである。

従来の永久磁石電動機は、回転子の回転時の振動防止を抑制する対策として、回転子に設けた永久磁石と回転子鉄心との間にエラストマ−等の緩衝部材を軸方向から挿入するように構成されている。下記特許文献１に記される従来技術では、回転子マグネットがその内周側においてシャフトへ向かって突形状の第一の受け部を有し、シャフトに形成されたコアがその外周側において回転子マグネットに向かって突形状の第二の受け部を有しており、これらの各受け部の間に緩衝部材である弾性体を介在させるように構成されている。さらに第二の受け部は、シャフトに平行で、第一の受け部の間に通る棒状部分を複数個有し、これら棒状部分の先端に爪部を有する。そして回転子マグネットの内側には、回転子マグネット側の第一の受け部と第二の受け部との間に弾性体を介在させ、この弾性体の端面に配置される端板に爪部を通すことで、この端板と第一の受け部と第二の受け部とによって、弾性体をシャフトの軸方向から押さえ込むように構成されている。この構成により、マグネット側の第一の受け部とコア側の第二の受け部とが連結され、これらの受け部の間の弾性体が押圧され、その弾性体がマグネットの内周およびコアの外周に当接するため、マグネットをコアに確実に保持させることができると共に、マグネットの保持が弾性体によって行われていることから、回転子の回転時の振動防止、偏心防止や傾き防止を図ることができる。

特開２０００−２９５８０３号公報

しかしながら、上記特許文献１の従来技術によれば、第一の受け部と第二の受け部との間に介在する端面に配置される端板に爪部を通すことで、弾性体をシャフトの軸方向から押さえ込むように構成されているため、爪部が端板に確実に係止するように構成しなければならないため、弾性体の軸方向の厚みや、棒状部分の軸方向の長さなどに高い製作精度が求められる。また爪部を端板に係止させる必要があるため、弾性体や棒状部分などの製作誤差に起因して棒状部分の軸方向の長さが相対的に短い場合には、大きな力を加えなければ爪部を端板に係止させることができないという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、品質の向上とコスト低減を図ることが可能な電動機の回転子、および空気調和機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、シャフトと回転子マグネットとの間に弾性体を配置した電動機の回転子であって、前記シャフトに熱可塑性樹脂を一体に成形して前記シャフトの一部を円筒状に覆うと共に前記弾性体と前記シャフトとの間に介在する樹脂部と、この樹脂部の一端側において前記樹脂部の外周に形成され前記弾性体の一端側に配置されるフランジと、を備えたシャフト樹脂成形部品と、前記樹脂部の他端側の端部が嵌り込み、前記弾性体の他端側を押さえる弾性体押さえ部品と、を備え、前記弾性体は前記シャフト樹脂成形部品と前記弾性体押さえ部品により挟持される。

この発明によれば、シャフト樹脂成形部品と弾性体押さえ部品により弾性体を挟みこむようにしたので、品質の向上とコスト低減を図ることができる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる電動機の回転子の側面断面図である。 図２は、バックヨークの側面図である。 図３は、図２に示されるバックヨークの部分拡大図である。 図４は、ランナーを切除する前の回転子マグネットをランナー側から見た斜視図である。 図５は、回転子マグネット樹脂成形部品の斜視図である。 図６は、シャフト樹脂成形部品の斜視図である。 図７は、長軸側の弾性体の斜視図である。 図８は、短軸側の弾性体の斜視図である。 図９は、弾性体押さえ部品の斜視図である。 図１０は、回転子の組立手順を説明するための図である。 図１１は、本発明の実施の形態にかかる電動機の側面図である。 図１２は、本発明の実施の形態にかかる空気調和機の構成図である。

以下に、本発明に係る電動機の回転子、および空気調和機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかる電動機の回転子１００の側面断面図である。図２は、バックヨーク６１の側面図である。図３は、図２に示されるバックヨーク６１の部分拡大図である。図４は、ランナーを切除する前の回転子マグネット６０をランナー側から見た斜視図である。図５は、回転子マグネット樹脂成形部品３の斜視図である。図６は、シャフト樹脂成形部品４０の斜視図である。図７は、長軸側の弾性体２０の斜視図である。図８は、短軸側の弾性体３０の斜視図である。図９は、弾性体押さえ部品５０の斜視図である。図１０は、回転子１００の組立手順を説明するための図である。図１１は、本発明の実施の形態にかかる電動機１１０の側面図である。

回転子マグネット樹脂成形部品３は、センサーマグネット１０と、バックヨーク６１に樹脂マグネット６９を射出成形して得られる回転子マグネット６０とを熱可塑性樹脂（樹脂６８）で一体成形することで得られる。

バックヨーク６１は、軟磁性体、又は、フェライトを含有する熱可塑性樹脂を射出成形して得られるが、バックヨーク６１を成形する際に、金型のバックヨーク６１の外周を形成する部分の外側に強力な磁石を配置して配向磁場を設けることで、バックヨーク６１に含有される軟磁性体、又は、フェライトが極方向に対し異方性に配向される。

バックヨーク６１は概略円筒状に形成されるが、外周は磁極が薄く、極間が厚くなる波形状で、バックヨーク６１の一方の端面７２の極間に、軟磁性体、又は、フェライトを含有する熱可塑性樹脂を注入するゲート口（ゲート処理跡７１ａ：図３参照）を設けている。このゲート口を磁極の数に相当する数だけ設けることで、磁極に対し軟磁性体、又は、フェライトを含有する熱可塑性樹脂の射出時の注入状態が同様となり、配向の状態も均一化が可能となり、品質の向上が図れる。さらに極間の肉厚となる部分にゲート口を設けることで樹脂の流れに最適の位置とすることで、品質の向上が図れる。

また、ゲート口はバックヨーク６１の端面７２より丸形状で、かつ、軸方向に内側に所定の量を切り欠いた凹部７１の中心とすることで、ゲート口に残るバリが端面７２より表出することを防止することで、バリが製造工程中の位置決めの支障となることが抑制され、あるいはゴミの発生が抑制されるため、製造上の品質の向上が図れる。後述するが、ゲート口の凹部７１は回転子マグネット６０を熱可塑性樹脂でシャフト１と一体に成形される際にも利用される。

バックヨーク６１の中空部６３の内周面にはテーパ部７３とストレート部７４とが形成され、テーパ部７３は、バックヨーク６１のゲート口を備える側の端面７２より狭く、かつ、軸方向の中心位置まで伸びるテーパ状に形成され、ストレート部７４はテーパ部７３の終着位置から端面７２の反対側の端面（反対側端面７５）までがストレート状に形成されている。ストレート部７４は可動側の金型で形成される。このことで離型時において可動側金型に製品（バックヨーク６１）が張り付く抵抗が生じ、固定側金型が製品からスムーズに離れ、製造上の品質向上が図れる。また、テーパ部７３は固定側の金型で形成される。このことで離型時に固定側金型に製品が張り付く抵抗が低減され、金型から製品がスムーズに離れ、製造上の品質向上が図れる。後述するが、中空部６３のストレート部７４は、樹脂マグネット６９をバックヨーク６１と一体に成形する際にも利用される。

バックヨーク６１のゲート口を備える側の端面７２には、ゲート間となる磁極位置で、かつ、所定の巾で中空部６３に達するテーパ状になった切り欠き７０を備え、中空部６３の円周に対し距離を等しくすることで、同軸度を確保している。金型で切り欠き７０を保持する構造とすることで、樹脂マグネット６９をバックヨーク６１と一体に成形するときや回転子マグネット６０を熱可塑性樹脂で一体に成形する際の同軸度と位相を確保することが可能となり、製造上の品質の向上が図れる。

バックヨーク６１のゲート口を備える側の端面７２の反対側端面７５には、位置検出用マグネットであるセンサーマグネット１０をバックヨーク６１の反対側端面７５から所定の距離隔てた位置に配置するための台座７６が形成されている。台座７６は、円周方向において磁極の位置に形成され、軸方向外側に突出する二つの突出部７６ａと二つの突出部７６ａの間に形成される開口部７６ｂとで構成される。

台座７６に形成された開口部７６ｂは、樹脂マグネット６９をバックヨーク６１と一体に成形する際の、樹脂マグネット６９を供給する経路となり、開口部７６ｂの巾は樹脂マグネット６９を供給するランナー巾（後述するリブ状ランナー７７）と概略同一となっている。

回転子マグネット６０は、バックヨーク６１を金型に収め、バックヨーク６１の外周に、例えば希土類であるサマ鉄の樹脂マグネット６９を射出成形して一体化することで得られるが、樹脂マグネット６９を成形する際に、金型の樹脂マグネット６９の外周を形成する部分の外側に強力な磁石を配置して配向磁場を設けることで、樹脂マグネット６９に含有される磁粉は極方向に対し異方性に配向される。

樹脂マグネット６９を成形する金型においてバックヨーク６１の中空部６３へ挿入される芯部は固定側金型に形成され、芯部はバックヨーク６１のゲートを備える側の端面７２から挿入し、金型に組み込まれる。バックヨーク６１が金型に組み込まれた状態で、樹脂マグネット６９を成形する金型の芯部の端面は、バックヨーク６１の台座７６を備える側の端面（反対側端面７５）に位置している。また、バックヨーク６１の切り欠き７０に嵌め合わされる凸部（下側金型の芯部に設けらる凸部）を、樹脂マグネット６９を成形する金型の芯部に設けることで、配向磁場を作る磁石の位置に対する円周方向の位置決めが行われ、さらに金型が締められた際に芯部の凸部がテーパの切り欠き７０に押し付けられることで樹脂マグネット６９の外周に対する同軸度が確保される。

樹脂マグネット６９を成形する金型の芯部の端面に形成されるドーナツ状のランナーには、樹脂マグネット６９を成形する際の樹脂注入部が磁極の半分の数量（本実施の形態では１０極の半分の５個）だけ周方向に等ピッチに設けられる。ドーナツ状ランナー７８は、概略バックヨーク６１の台座７６の軸方向高さで、樹脂マグネット６９またはバックヨーク６１の端面（反対側端面７５）から台座７６側に突出している。リブ状ランナー７７は、ドーナツ状ランナー７８の外周から樹脂マグネット６９に向けて、放射状に磁極の数と同数（ここでは１０個）延設されている。リブ状ランナー７７は、ドーナツ状ランナー７８の軸方向高さと略同じ高さで形成されている。

ここで、樹脂マグネット６９を成形する際の樹脂注入部（図示せず）は、リブ状のランナーの中間位置に配されている。ドーナツ状ランナー７８とリブ状ランナー７７は可動側の金型で形成するため、この金型において芯部の端面から軸方向に向けて徐々に狭くなるテーパ形状とすることで、離型時の可動側の金型への張り付きを低減する。さらに、ドーナツ状のランナーについては、芯部（下型）の端面より所定の量をストレートに凹状に掘り込むことで、離形の際のドーナツ状ランナー７８の可動側金型への張り付きの抵抗となることで、製造上の品質の向上が図れる。

ドーナツ状のランナーから放射状に伸びるリブ状のランナーは、樹脂マグネット６９を成形する金型の芯部の端面からバックヨーク６１の台座側端面（反対側端面７５）を渡り、台座７６の内周側の開口部７６ｂまで届き、さらに、台座７６の外周側の開口部７６ｂより外側に樹脂マグネット６９の端面で、バックヨーク６１の外周から所定の距離を確保する位置まで伸びる。

以上のように、樹脂マグネット６９は、ドーナツ状のランナー形成部（図示せず）に注入され、流れの方向を９０°曲げ、それぞれのゲートに対し、２手に分かれてリブ状のランナー形成部（図示せず）を通り、台座７６の開口部７６ｂを越えてリブ状のランナー形成部の終着部からさらに９０°曲げられて、樹脂マグネット６９の外周部に流れ込む。このとき、樹脂マグネット６９の流れ方向を変える部分を、金型で行なうことが可能となっているため、例えば、バックヨーク６１で流れ方向を変えた場合は射出圧力でバックヨーク６１に穴が開く等のダメージを極力避けることが可能となり、製造上の品質の向上が図れる。また、バックヨーク６１の中空部６３を台座側端面（反対側端面７５）よりストレートにすること、かつ、バックヨーク６１の台座側端面よりストレート部７４と嵌め合わされ樹脂マグネット６９を成形する金型の芯部のすき間を極力小さくすることで、バックヨーク６１の中空部６３を台座側端面よりストレート部７４と、樹脂マグネット６９を成形する金型の芯部とのすき間への、樹脂漏れを抑えることが可能となり、製造上の品質の向上が図れる。希土類の樹脂マグネット６９をバックヨーク６１の外周に形成する場合、材料が高価なため樹脂マグネット６９の肉厚を極力薄くすることが望ましい。ところがこの場合、外周に直接樹脂マグネット６９を注入するゲート口も樹脂マグネット６９の肉厚に合せて小さくする必要があり、ゲート口が小さくなることによって成形圧が増大する。これに対してドーナツ状のランナーでは任意にゲート径を設定することが可能となり、製造上の品質の向上が図れる。また、樹脂マグネット６９の注入部を磁極に対し半減することで、成形品に対しランナー量の低減が可能なことから、コスト低減が図れ、または、ランナーリターンを全量実施している場合、リターン比率改善による物性の低下を抑制できるため、製造上の品質の向上が図れる。さらに、リブ状ランナー７７を磁極の数量と同じとすることで、磁極に対して樹脂マグネット６９の注入具合が同様となり、配向の状態も均一化が可能となり、製造上の品質の向上が図れる。

後述するが、樹脂マグネット６９に形成されたリブ状ランナー７７のバックヨーク６１より外側の終着部を、回転子マグネット６０が熱可塑性樹脂（樹脂６８）でシャフト１と一体に成形される際の周方向の位置決めとなる位置決め突起とし、さらに、センサーマグネット１０の外周を保持する台座７６よりも突出する凸部となるセンサーマグネット１０の保持突起７７ａを形成する。例えば、樹脂マグネット６９のみで、シャフト１と一体に成形される際の周方向の位置決めとなる位置決め突起と、保持突起７７ａと台座７６とを形成した場合、ドーナツ状ランナー７８とリブ状ランナー７７とを切除した際には、バックヨーク６１の外周に形成した樹脂マグネット６９とは、樹脂注入部のみで連結されることとなるため、強度が弱いという弱点があったが、バックヨーク６１に台座７６を形成し、さらに、中央部を開口して樹脂マグネット６９を台座７６と一体化させて強度が向上することで、製造上の品質の向上が図れる。

以上のように、樹脂マグネット６９がドーナツ状のランナーからリブ状のランナーを通りバックヨーク６１の外周に充填されて、バックヨーク６１と樹脂マグネット６９が一体化された後、台座７６の内周側側面より内側の、リブ状ランナー７７と、ドーナツ状ランナー７８を切除することにより、回転子マグネット６０が得られる。

図５（ａ）〜図５（ｃ）に示されるように、回転子マグネット６０の台座７６にセンサーマグネット１０を設置し、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂で一体に成形することで図５（ｄ）に示す回転子マグネット樹脂成形部品３が得られる。回転子マグネット６０の樹脂成形の際、回転子マグネット６０の切り欠き７０に、回転子マグネット樹脂成形部品３の内径を形成する金型心金との同軸度が確保された突起が設置された状態で、樹脂成形がされることで、回転子マグネット樹脂成形部品３と回転子マグネット６０との同軸度が確保される。従って後述する長軸側の弾性体２０と短軸側の弾性体３０が回転子マグネット樹脂成形部品３に組付けられた際、これらの同軸度が確保されて品質の向上が図れる。

また、回転子マグネット樹脂成形部品３の内周面には、径方向内側に伸び、回転トルクを弾性体を介して伝えるリブ６７を備える。図示例ではリブ６７が２枚形成されているが、機能を果たせれば１枚でもよいし２枚以上でもよい。また本実施の形態ではバックヨーク６１の外周にサマ鉄の樹脂マグネット６９を一体に成形して形成された回転子マグネット６０が示されているが、例えば、フェライトの樹脂マグネット６９単体で回転子マグネット６０を形成する場合も、本発明が適用されることは言うまでもない。

図６に示されるシャフト樹脂成形部品４０は、ローレットアヤメ２を施したシャフト１を金型に設置してＰＢＴ等の熱可塑性樹脂を成形して得る。シャフト樹脂成形部品４０は、シャフト１の外周面の一部を円筒状に覆う円筒状の樹脂部４３と、樹脂部４３の外周部に形成される環状のフランジ４１と、樹脂部４３の外周面から径方向外側に伸び、かつ、フランジ４１の長軸側面４１ａ（弾性体押さえ部品５０側の面）から軸方向に伸びる１本以上のリブ４２と、樹脂部４３の外周面から径方向外側に伸び、かつ、フランジ４１の短軸側面４１ｂから軸方向に伸びる１本以上のリブ４７と、を有して構成されている。本実施の形態では、シャフト１の表出部の短い側（反負荷側）を短軸側と称し、シャフト１の表出部の長い側（負荷側）を長軸側と称する。

フランジ４１は樹脂部４３の短軸側の軸受け当接面４６の近傍に形成され、フランジ４１の外径は、短軸側の弾性体３０が組付けられた際、短軸側の弾性体３０の径方向の弾性体３２を介して、回転子マグネット樹脂成形部品３に嵌め込まれ、かつ、フランジ４１の外周近傍の長軸側面４１ａが、短軸側の弾性体３０の軸方向の弾性体３１を介して、回転子マグネット樹脂成形部品３に設置されるように構成されている。

リブ４７は、フランジ４１から軸受け当接面４６までの間に形成され、リブ４２は、長軸側の弾性体２０が組付けられた際に、所定量嵌り込む位置まで伸びている。フランジ４１の外径と樹脂部４３の外径は、シャフト１との同軸度を確保するように形成されており、このことで長軸側の弾性体２０と短軸側の弾性体３０と回転子マグネット樹脂成形部品３とを組付けた際、回転子マグネット６０とシャフト１との同軸度が確保され、品質の良い電動機の回転子１００が得られる。

樹脂部４３の長軸側の端部は、弾性体押さえ部品５０の内径側に形成された接合面５３と接する接合部４５として機能し、樹脂部４３の短軸側の端部は、軸受け８０の内輪と接する軸受け当接面４６として機能する。接合部４５の一部には回り止め４４として機能する切り欠きが形成されている。この回り止め４４は、シャフト樹脂成形部品４０が弾性体押さえ部品５０に組付けられた際、弾性体押さえ部品５０の回り止め５８に係り止めされる。

図７（ａ）は長軸側の弾性体２０の短軸側端面２０ａから見た斜視図であり、図７（ｂ）は長軸側の弾性体２０の長軸側端面２０ｂから見た斜視図である。長軸側の弾性体２０はゴム等を成形して得られ、その外径部２４は、回転子マグネット樹脂成形部品３のテーパ部７３に嵌り込むように形成されている。

長軸側の弾性体２０の短軸側端面２０ａには、内径部２５から径方向外側に伸びシャフト樹脂成形部品４０のリブ４２が嵌り込むリブ用切り欠き２６と、外径部２４から径方向内側に伸び回転子マグネット樹脂成形部品３のリブ６７が嵌り込むリブ用切り欠き２３を備える。

長軸側の弾性体２０の長軸側端面２０ｂ側には、弾性体押さえ部品５０と回転子マグネット樹脂成形部品３との間に介在し、かつ、弾性体押さえ部品５０の径方向の動きを規制する径方向の弾性体２２が形成されている。また径方向の弾性体２２には、弾性体押さえ部品５０と回転子マグネット樹脂成形部品３との間に介在し、かつ、弾性体押さえ部品５０の軸方向の動きを規制する軸方向の弾性体２１が形成されている。

径方向の弾性体２２は、長軸側端面２０ｂの外周側を取り囲み、かつ、回転子マグネット樹脂成形部品３のテーパ部７３に嵌り込むように形成されている。

軸方向の弾性体２１は、径方向の弾性体２２の径方向外側において環状に形成され、かつ、回転子マグネット樹脂成形部品３の端面７２に当接するように形成されている。

径方向の弾性体２２の内径側には、弾性体押さえ部品５０を嵌め込むための嵌め合い部２７が形成されている。

このように構成することで、回転子マグネット樹脂成形部品３に長軸側の弾性体２０を組付け、さらに長軸側の弾性体２０の長軸側端面２０ｂに弾性体押さえ部品５０を組付けることによって、長軸側の弾性体２０が弾性体押さえ部品５０と回転子マグネット樹脂成形部品３とによって挟持される。なお、本実施の形態では弾性体が軸方向に分割される２つの長軸側の弾性体２０および短軸側の弾性体３０に区分されているが、長軸側の弾性体２０および短軸側の弾性体３０を一体に構成して、一体に構成された弾性体の一端側に、軸方向の弾性体３１と径方向の弾性体３２に相当する構造を形成し、他端側に軸方向の弾性体２１と径方向の弾性体２２に相当する構造を形成し、さらにリブ用切り欠き３３、リブ用切り欠き３６、リブ用切り欠き２６、およびリブ用切り欠き２３に相当する構造を形成することでも同様の効果を得ることができる。

また長軸側の弾性体２０の外径部２４の外径と嵌め合い部２７の内径との同軸度を確保できる寸法に構成すると共に、各部品（弾性体押さえ部品５０、長軸側の弾性体２０、および回転子マグネット樹脂成形部品３）を組付けた際に径方向、軸方向、および円周方向が圧縮される寸法で構成することで、各部品を組付けた際、回転子マグネット樹脂成形部品３とシャフト１との同軸度が確保され、また各部品の間の隙間を無くしてガタつきが抑えられることで、品質の良い電動機の回転子１００が得られる。

図８（ａ）は短軸側の弾性体３０の短軸側端面３０ａから見た斜視図であり、図８（ｂ）は短軸側の弾性体３０の長軸側端面３０ｂから見た斜視図である。短軸側の弾性体３０は、ゴム等を成形して得られ、短軸側の弾性体３０の外径部３４は、回転子マグネット樹脂成形部品３のストレート部７４に嵌り込むように形成されている。

短軸側の弾性体３０は、短軸側端面３０ａから長軸側端面３０ｂを連通するように形成され、内径部３５から径方向外側に伸びるシャフト樹脂成形部品４０のリブ４２が嵌り込むリブ用切り欠き３６を備える。

また短軸側の弾性体３０の長軸側端面３０ｂには、外径部３４から径方向内側に伸び回転子マグネット樹脂成形部品３のリブ６７が嵌り込むリブ用切り欠き３３を備える。

短軸側の弾性体３０の短軸側端面３０ａ側には、シャフト樹脂成形部品４０のフランジ４１と回転子マグネット樹脂成形部品３との間に介在し、かつ、シャフト樹脂成形部品４０の径方向の動きを規制する径方向の弾性体３２が形成されている。また径方向の弾性体３２には、シャフト樹脂成形部品４０のフランジ４１と回転子マグネット樹脂成形部品３との間に介在し、かつ、シャフト樹脂成形部品４０の軸方向の動きを規制する軸方向の弾性体３１が形成されている。

径方向の弾性体３２は、短軸側端面３０ａの外周側を取り囲み、かつ、回転子マグネット樹脂成形部品３のストレート部７４に嵌り込むように形成されている。

軸方向の弾性体３１は、径方向の弾性体３２の径方向外側において環状に形成され、かつ、ストレート部７４の軸方向端面７９に当接するように形成されている。

径方向の弾性体３２の内径側には、弾性体押さえ部品５０を嵌め込むための嵌め合い部３７が形成されている。

このように構成することで、回転子マグネット樹脂成形部品３に短軸側の弾性体３０を組付け、さらに短軸側の弾性体３０の短軸側端面３０ａにシャフト樹脂成形部品４０を組付けることによって、短軸側の弾性体３０が回転子マグネット樹脂成形部品３とシャフト樹脂成形部品４０によって挟持される。

また短軸側の弾性体３０の外径部３４の外径と嵌め合い部３７の内径との同軸度を確保できる寸法に構成すると共に、各部品（シャフト樹脂成形部品４０、短軸側の弾性体３０、および回転子マグネット樹脂成形部品３）を組付けた際に径方向、軸方向、および円周方向が圧縮される寸法で構成することで、各部品を組付けた際、回転子マグネット樹脂成形部品３とシャフト１との同軸度が確保され、また各部品の間の隙間を無くしてガタつきが抑えられることで、品質の良い電動機の回転子１００が得られる。

図９（ａ）は弾性体押さえ部品５０の嵌め合い部５４の長軸側端面５４ｂから見た斜視図であり、図９（ｂ）は弾性体押さえ部品５０の嵌め合い部５４の短軸側端面５４ａから見た斜視図である。弾性体押さえ部品５０は、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂を成形して得られ、弾性体押さえ部品５０の円形状の嵌め合い部５４の中央には、弾性体押さえ部品５０の長軸側端面５４ｂから長軸側へ伸びる筒状の円筒部５６が形成され、円筒部５６にはシャフト１が嵌め合わされる穴５２が形成されている。円筒部５６の長軸側端部には軸受け当接面５１が形成されている。

円筒部５６の穴５２は軸受け当接面５１から短軸側端面５４ａまで連通している。嵌め合い部５４の短軸側端面５４ａの中央には、円筒部５６の穴５２より大きく形成され、かつ、軸方向に所定深さの凹部５７が形成されている。

この凹部５７にはシャフト樹脂成形部品４０の樹脂部４３が嵌り込み、その底部には、樹脂部４３の接合部４５が当接する接合面５３が形成されている。

また凹部５７の内周面５７ａには回り止め５８が形成されている。回り止め５８は、その内径側の面がシャフト樹脂成形部品４０の回り止め４４に係り止めされるように形成されている。回り止め５８を設けることにより、弾性体押さえ部品５０とシャフト樹脂成形部品４０が弾性体押さえ部品５０に組付けられた際、シャフト樹脂成形部品４０の回り止め４４に係り止めされる。

嵌め合い部５４は、回転子マグネット樹脂成形部品３のテーパ部７３に嵌り込むように形成され、その外径はシャフト１との同軸度が確保されるように形成されており、このことで弾性体押さえ部品５０と回転子マグネット樹脂成形部品３とを組付けた際、回転子マグネット６０とシャフト１との同軸度が確保され、品質の良い電動機の回転子１００が得られる。

さらに嵌め合い部５４にはフランジ５５が形成されている。フランジ５５は、嵌め合い部５４の短軸側端面５４ａよりも長軸側に位置し、かつ、嵌め合い部５４の外周を取り囲むように形成されている。フランジ５５は、長軸側の弾性体２０に弾性体押さえ部品５０が組付けられた際、長軸側の弾性体２０の軸方向の弾性体２１を押さえる。

図１０を参照して回転子１００の組立手順を説明する。まず回転子マグネット樹脂成形部品３の長軸側の開口部より長軸側の弾性体２０を挿入し、回転子マグネット樹脂成形部品３のリブ６７を長軸側の弾性体２０のリブ用切り欠き２３に嵌め込む。次に、回転子マグネット樹脂成形部品３の、短軸側の開口部より短軸側の弾性体３０を挿入し、回転子マグネット樹脂成形部品３のリブ６７を短軸側の弾性体３０のリブ用切り欠き３３に嵌め込む。このことで回転子マグネット樹脂成形部品３に２つの弾性体が組付けられる。

２つの弾性体を組付けた回転子マグネット樹脂成形部品３の開口部（短軸側の弾性体３０の開口部）よりシャフト樹脂成形部品４０を挿入し、シャフト樹脂成形部品４０のリブ４２を、短軸側の弾性体３０のリブ用切り欠き３６に嵌め込むと共に、長軸側の弾性体２０のリブ用切り欠き２６に嵌め込む。

さらに、弾性体押さえ部品５０の短軸側端面５４ａから、弾性体押さえ部品５０の穴５２に長軸側のシャフト１を通し、シャフト樹脂成形部品４０の回り止め４４と弾性体押さえ部品５０の回り止め５８に嵌め合わせる。

さらに弾性体押さえ部品５０の接合面５３にシャフト樹脂成形部品４０の接合部４５を設置させた状態で、例えば接着剤を塗布して接合し、あるいは超音波溶着で接合することで、図１に示す電動機の回転子１００を得る。

回転子１００の組立ての際、シャフト樹脂成形部品４０の長軸側が回転子マグネット樹脂成形部品３の上側に位置するようにすれば、長軸側の弾性体２０および短軸側の弾性体３０を組付けた回転子マグネット樹脂成形部品３を鉛直方向（重力の方向）に移動させた状態で組付けが行える。長軸側の弾性体２０および短軸側の弾性体３０も同方向に移動させた状態で組付けが行える。また弾性体押さえ部品５０も同方向に組付けることができる。従って回転子１００の組立てが容易化され、コスト低減が図れる。

また前述の通りに各部品の同軸度を確保して作成することで、シャフト１に対する回転子マグネット樹脂成形部品３の同軸度が確保され、精度良く組上げられるため、品質の向上が図れる。

さらに、シャフト樹脂成形部品４０は、径方向、軸方向、および円周方向に弾性体を介して回転子マグネット６０が組付けられているため、振動の伝達を抑制可能となり、低振動で、低騒音の電動機が得られる。また、リブ４２に関しては、抑制したい振動に合わせて、数量変更の対応が可能なため、用途別に対応可能となり、品質の向上が図れる。なお、各弾性体と、シャフト樹脂成形部品４０と、回転子マグネット樹脂成形部品３と、弾性体押さえ部品５０とは、接着剤等で一部、または、全てを固着しても、本発明は適用可能である。

このようにして組立てられた回転子１００に軸受け８０を組付けた後、モールド固定子８２に設置してブラケット８１を圧入して組上げれば図１１に示す電動機１１０を得られる。

図１２は、本発明の実施の形態にかかる空気調和機２００の構成図である。空気調和機２００は、室内機２１０と、室内機２１０に接続される室外機２２０とを備える。これらの室内機２１０および室外機２２０には図１１の電動機１１０が送風機用の電動機として用いられているため、空気調和機２００は、従来の空気調和機に比べて、低騒音化を図りながら、品質が高く、かつ、低減コスト化を図ることができる。

以上に説明したように、本実施の形態に係る回転子１００は、シャフト１に熱可塑性樹脂を一体に成形してシャフト１の一部を円筒状に覆うと共に弾性体（長軸側の弾性体２０および短軸側の弾性体３０）とシャフト１との間に介在する樹脂部４３と、この樹脂部４３の一端側（短軸側）において樹脂部４３の外周に形成され前記弾性体の一端側に配置されるフランジ４１と、を備えたシャフト樹脂成形部品４０と、樹脂部４３の他端側（長軸側）の端部（接合部４５）が嵌り込み、前記弾性体の他端側を押さえる弾性体押さえ部品５０と、を備え、前記弾性体はシャフト樹脂成形部品４０と弾性体押さえ部品５０により挟持されるように構成されている。この構成により、従来技術のような爪部を板部に通す必要がないため、長軸側の弾性体２０や短軸側の弾性体３０などの製作において高い精度が要求されることがなく、またこれらの弾性体の製作誤差がある場合でも容易に組立てが可能である。

また回転子１００は、回転子マグネット６０と位置検出用のセンサーマグネット１０とを熱可塑性樹脂で一体に成形して成る回転子マグネット樹脂成形部品３の内周面から径方向内側に伸び、弾性体に嵌り込むリブ６７と、樹脂部４３の外周面から径方向外側に伸び、弾性体に嵌り込むリブ４２とを備える。この構成により、回転子マグネット樹脂成形部品３の回転トルクを、弾性体を介してシャフト樹脂成形部品４０へ効率的に伝達することが可能である。

また弾性体は、軸方向に分割される２つの弾性体（長軸側の弾性体２０、短軸側の弾性体３０）に区分され、各弾性体は、回転子マグネット樹脂成形部品３のリブ６７と樹脂部４３のリブ４２とが嵌り込むように形成されている。この構成により、回転子マグネット樹脂成形部品３の回転トルクを、弾性体を介してシャフト樹脂成形部品４０へ効率的に伝達することが可能である。

また弾性体の一方の軸方向の端面（短軸側端面３０ａ）には、シャフト樹脂成形部品４０のフランジ４１が嵌る嵌め合い部３７が形成され、弾性体の他方の軸方向の端面（短軸側端面２０ａ）には、弾性体押さえ部品５０が嵌る嵌め合い部２７が形成されている。この構成により、弾性体押さえ部品５０と長軸側の弾性体２０との間の隙間が小さくなり、またシャフト樹脂成形部品４０と短軸側の弾性体３０との間の隙間が小さくなることで、各部品間のガタつきが抑制され、品質の良い電動機の回転子１００が得られる。

また弾性体押さえ部品５０が嵌る嵌め合い部２７とシャフト樹脂成形部品４０のフランジ４１が嵌る嵌め合い部３７は、弾性体押さえ部品５０およびシャフト樹脂成形部品４０の軸方向と径方向の動きを規制する弾性体（軸方向の弾性体３１、径方向の弾性体３２、軸方向の弾性体２１、径方向の弾性体２２）で形成されている。この構成により、弾性体押さえ部品５０と長軸側の弾性体２０との間の隙間を無くすことができ、またシャフト樹脂成形部品４０と短軸側の弾性体３０との間の隙間を無くすことができ、より品質の良い電動機の回転子１００が得られる。

また回転子１００は、弾性体押さえ部品５０とシャフト樹脂成形部品４０のそれぞれの端面（軸受け当接面５１、軸受け当接面４６）に軸受けを当接させるように構成されている（図１１参照）。この構成により、回転子１００の軸方向の動きが規制され、回転子１００の回転に伴う振動をより低減することが可能である。

また回転子１００は、弾性体を組付けた回転子マグネット樹脂成形部品３を、シャフト樹脂成形部品４０に組付ける方向と、弾性体押さえ部品５０を回転子マグネット樹脂成形部品３に組付ける方向とが同じになるように構成されている。この構成により、回転子１００の組立てが容易化され、コスト低減が図れる。

なお、実施の形態に示した電動機の回転子、および空気調和機は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。

以上のように、本発明は、電動機の回転子、および空気調和機に適用可能であり、特に、品質の向上とコスト低減を図ることができる発明として有用である。

１ シャフト、２ ローレットアヤメ、３ 回転子マグネット樹脂成形部品、１０ センサーマグネット、２０ 長軸側の弾性体、２０ａ 短軸側端面、２０ｂ 長軸側端面、２１ 軸方向の弾性体、２２ 径方向の弾性体、２３ リブ用切り欠き、２４ 外径部、２５ 内径部、２６ リブ用切り欠き、２７ 嵌め合い部、３０ 短軸側の弾性体、３０ａ 短軸側端面、３０ｂ 長軸側端面、３１ 軸方向の弾性体、３２ 径方向の弾性体、３３ リブ用切り欠き、３４ 外径部、３５ 内径部、３６ リブ用切り欠き、３７ 嵌め合い部、４０ シャフト樹脂成形部品、４１ フランジ、４１ａ 長軸側面、４１ｂ 短軸側面、４２ リブ、４３ 樹脂部、４４ 回り止め、４５ 接合部、４６ 軸受け当接面、４７ リブ、５０ 弾性体押さえ部品、５１ 軸受け当接面、５２ 穴、５３ 接合面、５４ 嵌め合い部、５４ａ 短軸側端面、５４ｂ 長軸側端面、５５ フランジ、５６ 円筒部、５７ 凹部、５７ａ 内周面、５８ 回り止め、６０ 回転子マグネット、６１ バックヨーク、６３ 中空部、６７ リブ、６８ 樹脂、６９ 樹脂マグネット、７０ 切り欠き、７１ 凹部、７１ａ ゲート処理跡、７２ 端面、７３ テーパ部、７４ ストレート部、７５ 反対側端面、７６ 台座、７６ａ 突出部、７６ｂ 開口部、７７ リブ状ランナー、７７ａ 保持突起、７８ ドーナツ状ランナー、７９ 軸方向端面、８０ 軸受け、８１ ブラケット、８２ モールド固定子、１００ 回転子、１１０ 電動機、２００ 空気調和機、２１０ 室内機、２２０ 室外機。

Claims (8)

1. シャフトと回転子マグネットとの間に弾性体を配置した電動機の回転子であって、
   前記シャフトに熱可塑性樹脂を一体に成形して前記シャフトの一部を円筒状に覆うと共に前記弾性体と前記シャフトとの間に介在する樹脂部と、この樹脂部の一端側において前記樹脂部の外周に形成され前記弾性体の一端側に配置されるフランジと、を備えたシャフト樹脂成形部品と、
   前記樹脂部の他端側の端部が嵌り込み、前記弾性体の他端側を押さえる弾性体押さえ部品と、を備え、
   前記弾性体は前記シャフト樹脂成形部品と前記弾性体押さえ部品により挟持される電動機の回転子。
2. 前記回転子マグネットと位置検出用のセンサーマグネットとを熱可塑性樹脂で一体に成形して成る回転子マグネット樹脂成形部品の内周面から径方向内側に伸び、前記弾性体に嵌り込むリブと、
   前記樹脂部の外周面から径方向外側に伸び、前記弾性体に嵌り込むリブと、
   を備えた請求項１に記載の電動機の回転子。
3. 前記弾性体は、軸方向に分割される２つの弾性体に区分され、
   前記各弾性体は、前記回転子マグネット樹脂成形部品のリブと前記樹脂部のリブとが嵌り込むように形成されている請求項２に記載の電動機の回転子。
4. 前記弾性体の一方の軸方向の端面には、前記シャフト樹脂成形部品のフランジが嵌る嵌め合い部が形成され、
   前記弾性体の他方の軸方向の端面には、前記弾性体押さえ部品が嵌る嵌め合い部が形成されている請求項１から３の何れか１項に記載の電動機の回転子。
5. 前記弾性体押さえ部品が嵌る嵌め合い部と前記シャフト樹脂成形部品のフランジが嵌る嵌め合い部は、前記弾性体押さえ部品および前記シャフト樹脂成形部品の軸方向と径方向の動きを規制する弾性体で形成されている請求項４に記載の電動機の回転子。
6. 前記弾性体押さえ部品と前記シャフト樹脂成形部品のそれぞれの端面に軸受けを当接させる請求項５に記載の電動機の回転子。
7. 前記弾性体を組付けた回転子マグネット樹脂成形部品を、前記シャフト樹脂成形部品に組付ける方向と、前記弾性体押さえ部品を前記回転子マグネット樹脂成形部品に組付ける方向とが同じである請求項６に記載の電動機の回転子。
8. 請求項１から７の何れか１項に記載の電動機を送風機用電動機として用いる空気調和機。

Images