JP4459942B2 - プラスチックマグネットロータの製造方法及びプラスチックマグネットロータ及び空気調和機 - Google Patents

Description

この発明は、ブラシレスモータ、ステッピングモータ等のロータに使用するプラスチックマグネットを軸と一体成形して形成されるプラスチックマグネットロータの構造に関するものである。

図１０、１１は、プラスチックマグネットを軸と一体成形して形成された従来のプラスチックマグネットロータを示す図で、図１０はプラスチックマグネットロータの斜視図、図１１はプラスチックマグネットロータの平面図である。図１０、１１において、１は軸、２は磁極部、５は軸１と一体になった内周部、６は直線状のリブ、１９はプラスチックマグネット部、２０は内周部５に磁極部２を連結する連結部である。

図において、プラスチックマグネット部１９は、磁極部２、内周部５、連結部２０、直線状のリブ６で構成される。軸１と一体になった内周部５に、連結部２０により磁極部２を連結する。連結部２０には、強度、寸法精度向上のため、直線状のリブ６が設けられている。

従来のプラスチックマグネットロータは上記の構成を一体成形して形成するため製造が簡単であり、加工コストが削減でき、小容量の家庭用同期電動機には最適である。
特開平１１−１１３１９７号公報 特開平７−７５２６９号公報 特開平６−３０５３７号公報 特開昭５９−２０４４５３号公報 特開平１０−９４２３１号公報 特開平５−２９２６８９号公報 特開平５−３００６７９号公報 特開平５−５６５８２号公報 実願平４−８１１２８号 特開平１０−２５７７０１号公報

従来のプラスチックマグネットロータは以上のように構成されているので、振動減衰効果が少ないため、コギングトルク、トルクリップルといった加振力を伝達しやすい。そのため、プラスチックマグネットロータを用いたモータを、例えば送風機に用いた場合、ファンの共振周波数と加振力の共振により異音や異常振動を起こすといった問題点があった。

上記のような問題点を改善するものとして、例えば特開平１１−１１３１９７号公報に磁極部と軸または軸に固定する保持部材との間を硬化前は液状であり、硬化後はゴム状弾性体となる合成樹脂として防振する方法、特開平７−７５２６９号公報に回転子にゴム状弾性体を組み込んで防振構造とする方法、特開平６−３０５３７号公報に梁部を設けた鉄板を積層して防振構造とする方法、特開昭５９−２０４４５３号公報及び特開平１０−９４２３１号公報には連結部品に断面略Ｈ形状のリブと放射状の軸方向のリブを設けたことが開示されているが、これらは部品点数、工程数が多く、高価格であるという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、低価格で伝達加振力の低減、低騒音化が可能なプラスチックマグネットロータ得ることを目的する。

この発明に係るプラスチックマグネットロータは、極配向したプラスチックマグネットで成形された磁極部と、中心軸線上に配置された軸と、軸を中心として半径方向に放射状に配置された軸方向のリブを有し、リブ間に軸方向に貫通した空洞が形成され、プラスチックマグネットより柔らかい熱可塑性樹脂で成形された連結部品とを備え、磁極部を連結部品を介して軸と結合したプラスチックマグネットロータの製造方法において、軸の機械加工を行う第１の工程と、この第１の工程と並行して、磁極部の成形を行う第２の工程と、第１の工程で機械加工された軸と一体に、連結部品を成形する第３の工程と、この第３の工程において軸に一体成形された連結部品に磁極部を挿入し、磁極部の一方の端面に設けた開口部を有する磁極部側フランジと連結部品の一方の端面に設けた凸形状とを、凸形状の熱融着により結合する第４の工程とを備えたことを特徴とする。

この発明に係るプラスチックマグネットロータの製造方法は、磁極部と連結部品との軸方向の位置決めを容易に行うことができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図面を参照して説明する。
図１，２は実施の形態１を示す図で、図１はプラスチックマグネットロータの斜視図、図２はプラスチックマグネットロータの平面図である。図１、２において、１は軸、２は極配向したプラスチックマグネットで成形された磁極部、３は熱化塑性樹脂の連結部品、４は磁極部２と結合する外周部、５は軸１と結合する内周部、６は直線状のリブ、７は空洞である。

極配向した（極性の方向を一定に着磁した）プラスチックマグネットで成形された磁極部２は、軸１と一体成形された連結部品３に圧入されている。連結部品３は、プラスチックマグネットより柔らかい熱化塑性樹脂の成形品であり、磁極部２と結合する外周部４、軸１と結合する内周部５、外周部４と内周部５とを連結する直線で放射状に配置された軸方向のリブ６で構成され、リブ６間は軸方向に貫通する空洞７になっている。

ここで、リブ６の厚み、半径方向の長さ、本数は電動機の発生トルクや断続運転による繰返し応力に耐えうる強度を有する範囲で、極力、すなわち、できるだけ薄く、長く、少なくする。また、リブ６と磁極との位置は任意でよい。

このように構成することで、連結部品３を熱化塑性樹脂の成形品とし、リブ６を有することの双方により円周方向に剛性を小さく柔らかくでき、伝達加振力を減衰、防振し、低騒音化が可能となる。

さらに、リブ６の軸方向の長さを短くすることで、軸方向の伝達加振力を減衰、防振することができる。

連結部品３を絶縁性を有する熱可塑性樹脂とした場合、軸電流を抑制し、軸受の電食による音不良が低減できる。

本実施の形態では、汎用の熱化塑性樹脂を使用できると共に、部品点数、工程が削減されるため、低コスト化が可能である。

また、連結部品３に放射状の軸方向のリブ６のみを設けたので、伝達加振力の減衰効果が大きい。

上記本実施の形態では、磁極部２を軸１と一体成形された連結部品３に圧入したものを示したが、磁極部２と連結部品３、連結部品３と軸１の結合方法を接着、圧入、またはそれぞれの併用、一体成形等どのような結合方法を用いてもよく、上記構成の連結部品３を用いることで同様の効果が得られることは言うまでもない。

この発明の実施の形態に係るプラスチックマグネットロータは、極配向したプラスチックマグネットで成形された磁極部と、中心軸線上に配置された軸と、軸を中心として半径方向に放射状に配置された軸方向のリブを有し、リブ間に軸方向に貫通した空洞が形成され、プラスチックマグネットより柔らかい熱可塑性樹脂で成形された連結部品と、を備え、磁極部を連結部品を介して軸と結合したものである。

また、連結部品はリブのみで保持するとともに、連結部品のリブを直線状に形成したものである。

また、連結部品は、磁極部と結合する外周部と、軸と結合する内周部と、外周部と内周部とを連結するリブとを備えたものである。

また、リブの厚み・半径方向の長さ・本数は、プラスチックマグネットロータが組み込まれる電動機の発生トルクや断続運転による繰返し応力に耐え得る強度を有する範囲で、薄く、長く、少なくするものである。

この発明の実施の形態に係るプラスチックマグネットロータは、伝達加振力を減衰、防振することができ、低騒音化が可能となる。

また、リブの厚み・半径方向の長さ・本数は、プラスチックマグネットロータが組み込まれる電動機の発生トルクや断続運転による繰返し応力に耐え得る強度を有する範囲で、薄く、長く、少なくすることにより、円周方向に剛性を小さく柔らかくでき、伝達加振力を減衰、防振し、低騒音化が可能となる。

実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図面を参照して説明する。
図３，４は実施の形態２を示す図で、図３はプラスチックマグネットロータの斜視図、図４はプラスチックマグネットロータの平面図である。図３、４に示すように、リブ６を湾曲した形状としている。その他の構成は、上記実施の形態１と同様である。

極配向したプラスチックマグネットで成形された磁極部２は、軸１と一体成形された連結部品３に圧入されている。連結部品３は、プラスチックマグネットより柔らかい熱化塑性樹脂の成形品で、磁極部２と結合する外周部４、軸１と結合する内周部５、外周部４と内周部５とを連結する湾曲し放射状に配置された軸方向のリブ６で構成され、リブ６間には軸方向に貫通する空洞７が形成される。

本実施の形態は、上記実施の形態１で示した直線状のリブ６を湾曲させたものであるが、リブ６が湾曲することで半径方向にも剛性が小さく柔らかくなる。

このように構成することで、より伝達加振力を減衰、防振することができ、低騒音化が可能となる。

上記実施の形態１と同様、リブ６の軸方向の長さを短くすることで、軸方向の伝達加振力を減衰、防振することができる。

また、上記実施の形態１と同様、磁極部２を軸１と一体成形された連結部品３に圧入したものを示したが、磁極部２と連結部品３、連結部品３と軸１の結合方法を接着、圧入、またはそれぞれの併用、一体成形等どのような結合方法を用いてもよく、上記構成の連結部品３を用いることで同様の効果が得られることは言うまでもない。

この発明の実施の形態に係るプラスチックマグネットロータは、連結部品はリブのみで保持するとともに、連結部品のリブが湾曲しているものである。

この発明の実施の形態に係るプラスチックマグネットロータは、連結部品のリブが湾曲していることにより、半径方向の伝達加振力も低減することができ、より低騒音化が可能となる。

実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図面を参照して説明する。
図５，６は実施の形態３を示す図で、図３はプラスチックマグネットロータの斜視図、図５はプラスチックマグネットロータの縦断面図、図６はプラスチックマグネットロータの平面図である。

図５、６において、８は磁極部２端面の内周に設けられたインロー部、９は磁極部２端面の内周に設けられた磁極部側のフランジ、１０は磁極部２端面のフランジ９に設けられた開口部、１１は連結部品３端面の外周に設けられた連結部品側のフランジ、１２は連結部品３端面に設けられた凸形状である。その他の構成は、上記実施の形態１と同様である。

極配向したプラスチックマグネットで成形された磁極部２は、軸１と一体成形した連結部品３と結合している。磁極部２には、一方の端面の内周にインロー部８、他方の端面内周に開口部１０を有するフランジ９が設けられている。

連結部品３には、一方の端面の外周にフランジ１１、他方の端面に凸形状１２が設けられている。ここで、連結部品３は凸形状１２が磁極部２端面のフランジ９に設けた開口部１０に挿入されるように回転方向の位置を決められ、連結部品３端面のフランジ１１が磁極部２端面のインロー部８の底面に当たるまで磁極部２に挿入される。この後、連結部品３の凸形状１２を熱融着し、磁極部２と連結部品３を結合する。

このように構成することで、磁極部２と連結部品３との軸方向の位置決めを容易にすることができる。

本実施の形態では、結合を熱融着とし磁極部２と連結部品３の軸方向の位置決めを容易にする構造を示したが、結合方法は熱融着以外に、接着、圧入、一体成形等どのようなものでもよい。

また、磁極部２と連結部品３との軸方向の位置決めは、連結部品３のフランジ１１と磁極部２のインロー部８とにより位置決めしてもよいし、連結部品３の端面と磁極部２のフランジ９とにより位置決めしてもよい。これらの少なくとも一方により、磁極部２と連結部品３との軸方向の位置決めを容易に行うことができることは言うまでもない。

また、磁極部２と連結部品３を、連結部品３に設けた凸形状１２の熱融着で結合せず、接着、圧入、一体成形とした場合、凸形状１２と磁極部２のフランジ９の開口部１０の隙間を小さくして係合することで、凸形状１２は回り止めとして機能する。

この発明の実施の形態に係るプラスチックマグネットロータは、磁極部の一方の端面の内周に設けたインロー部と連結部品の一方の端面の外周に設けた連結部品側フランジとの係合、磁極部の他方の端面内周に設けた磁極部側フランジと連結部品の他方の端面との係合の少なくとも何れか一方の係合により、磁極部と連結部品との軸方向の位置決めを行うように構成したものである。

また、磁極部の一方の端面に設けた開口部を有する磁極部側フランジと連結部品の一方の端面に設けた凸形状との係合により磁極部と連結部品とを結合するものである。

この発明の実施の形態に係るプラスチックマグネットロータは、磁極部の一方の端面の内周に設けたインロー部と連結部品の一方の端面の外周に設けた連結部品側フランジとの係合、磁極部の他方の端面内周に設けた磁極部側フランジと連結部品の他方の端面との係合の少なくとも何れか一方の係合により、磁極部と連結部品との軸方向の位置決めを行うように構成したことにより、磁極部と連結部品の軸方向の位置決めを容易にすることができる。

また、磁極部の一方の端面に設けた開口部を有する磁極部側フランジと連結部品の一方の端面に設けた凸形状との係合により磁極部と連結部品とを結合することで、軸方向の結合を容易にし、回転方向の結合の信頼性を向上することができる。

実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を図面を参照して説明する。
図７は実施の形態４を示す図で、プラスチックマグネットロータの平面図である。図７において、１３は磁極部２内周に設けられた凸形状、１４は連結部品３の外周部に設けられた凹形状である。その他の構成は、上記実施の形態１と同様である。

極配向したプラスチックマグネットで成形された磁極部２は、軸１と一体成形された連結部品３に圧入されている。磁極部２の内周には凸形状１３、連結部品３の外周部４には凹形状１４が設けられ、連結部品３は凹形状１４と凸形状１３を嵌め合せるように磁極部２に挿入され、結合する。

このように構成することで、磁極部２内周の凸形状１３と連結部品３外周の凹形状１４が回り止めとなり、回転方向の結合の信頼性を向上することができる。

また、上記実施の形態３と組み合わせて用いると、回転方向の位置決めが容易となる。

上述の実施の形態では、磁極部２の内周に凸形状１３、連結部品３の外周に凹形状１４を設けたが、これとは反対に磁極部２の内周に凹形状、連結部品３の外周に凸形状を設けても同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、連結部品３の外周部４を廃止し、放射状に配置されたリブ６を直接磁極部２に設けた凹形状に嵌め合せるようにしても同様の効果が得られる。

この発明の実施の形態に係るプラスチックマグネットロータは、磁極部の内周に凸形状又は凹形状を設け、連結部品の外周部に凹形状又は凸形状を設け、凹形状と凸形状との嵌合により連結部品と磁極部とを結合するものである。

また、磁極部に凹形状を設け、放射状に配置されたリブを直接凹形状に嵌め合せる構成としたものである。

この発明の実施の形態に係るプラスチックマグネットロータは、磁極部の内周に凸形状又は凹形状を設け、連結部品の外周部に凹形状又は凸形状を設け、凹形状と凸形状との嵌合により連結部品と磁極部とを結合することにより、回転方向の結合の信頼性を向上することができる。

また、磁極部に凹形状を設け、放射状に配置されたリブを直接凹形状に嵌め合せる構成としたことにより、回転方向の結合の信頼性を向上することができる。

実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を図面を参照して説明する。
図８は実施の形態５を示す図で、プラスチックマグネットロータの縦断面図である。図８において、１５は磁極部２の端面に接着される重りである。その他の構成は、上記実施の形態１と同様である。

極配向したプラスチックマグネットで成形された磁極部２は、軸１と一体成形された連結部品３に圧入され、磁極部２の端面に重り１５が接着される。

このように構成することで、プラスチックマグネットロータの慣性モーメントが大きくなり、より伝達加振力の低減、低騒音化が可能である。

上述の実施の形態では、重り１５を磁極部２の端面に接着したものを示したが、重りの固定方法は接着以外の方法でもよく同様の効果が得られることは言うまでもない。

また、重り１５を磁極部２内周に設けても同様の効果を得る。

この発明の実施の形態に係るプラスチックマグネットロータは、磁極部の軸方向端面、又は磁極部内周に重りを設けたものである。

この発明の実施の形態に係るプラスチックマグネットロータは、磁極部の軸方向端面、又は磁極部内周に重りを設けたことにより、さらに伝達加振力の低減、低騒音化が可能である。

実施の形態６．
以下、この発明の実施の形態６を図面を参照して説明する。
図９は実施の形態６を示す図で、空気調和機の構成図である。図９において、１６は空気調和機の室内機、１７は空気調和機の室外機、１８は上記実施の形態１〜５に記載のプラスチックマグネットロータを用いた電動機により駆動される送風機である。

室内機１６は室外機１７に接続され、室内機１６、室外機１７には上記実施の形態１〜５に記載のプラスチックマグネットロータを用いた電動機により駆動される送風機１８を有している。
近年の空気調和機は、低騒音、低コスト化が進んでおり、上記実施の形態１〜５に記載のプラスチックマグネットロータを用いた電動機を空気調和機の主用部品である送風機用電動機として用いることは好適である。

このように構成することで、空気調和機の送風機は品質が向上し、低騒音、低コストの電動機を得ることが出来る。

この発明の実施の形態に係る空気調和機は、実施の形態１〜５のいずれかに記載のプラスチックマグネットロータを有する電動機を送風機に用いたものである。

この発明の実施の形態に係る空気調和機は、実施の形態１〜５のいずれかに記載のプラスチックマグネットロータを有する電動機を送風機に用いたことにより、空気調和機の低騒音、低コスト化が図れる。

実施の形態１を示す図で、プラスチックマグネットロータの斜視図である。 実施の形態１を示す図で、プラスチックマグネットロータの平面図である。 実施の形態２を示す図で、プラスチックマグネットロータの斜視図である。 実施の形態２を示す図で、プラスチックマグネットロータの平面図である。 実施の形態３を示す図で、プラスチックマグネットロータの縦断面図である。 実施の形態３を示す図で、プラスチックマグネットロータの平面図である。 実施の形態４を示す図で、プラスチックマグネットロータの平面図である。 実施の形態５を示す図で、プラスチックマグネットロータの縦断面図である。 実施の形態６を示す図で、空気調和機の構成図である。 従来のプラスチックマグネットロータの斜視図である。 従来のプラスチックマグネットロータの平面図である。

符号の説明

１ 軸、２ 磁極部、３ 連結部品、４ 外周部、５ 内周部、６ リブ、７ 空洞、８ インロー部、９ フランジ、１０ 開口部、１１ フランジ、１２ 凸形状、１３ 凸形状、１４ 凹形状、１５ 重り、１６ 室内機、１７ 室外機、１８ 送風機。

Claims (10)

1. 極配向したプラスチックマグネットで成形された磁極部と、中心軸線上に配置された軸と、前記軸を中心として半径方向に放射状に配置された軸方向のリブを有し、前記リブ間に軸方向に貫通した空洞が形成され、前記プラスチックマグネットより柔らかい熱可塑性樹脂で成形された連結部品とを備え、前記磁極部を前記連結部品を介して前記軸と結合したプラスチックマグネットロータの製造方法において、
   前記軸の機械加工を行う第１の工程と、
   この第１の工程と並行して、前記磁極部の成形を行う第２の工程と、
   前記第１の工程で機械加工された軸と一体に、前記連結部品を成形する第３の工程と、
   この第３の工程において前記軸に一体成形された前記連結部品に前記磁極部を挿入し、前記磁極部の一方の端面に設けた開口部を有する磁極部側フランジと前記連結部品の一方の端面に設けた凸形状とを、凸形状の熱融着により結合する第４の工程とを備えたことを特徴とするプラスチックマグネットロータの製造方法。
2. 極配向したプラスチックマグネットで成形された磁極部と、中心軸線上に配置された軸と、前記軸を中心として半径方向に放射状に配置された軸方向のリブを有し、前記リブ間に軸方向に貫通した空洞が形成され、前記プラスチックマグネットより柔らかい熱可塑性樹脂で成形された連結部品とを備え、前記磁極部を前記連結部品を介して前記軸と結合したプラスチックマグネットロータにおいて、
   前記軸の機械加工を行う第１の工程と、
   この第１の工程と並行して、前記磁極部の成形を行う第２の工程と、
   前記第１の工程で機械加工された軸と一体に、前記連結部品を成形する第３の工程と、
   この第３の工程において前記軸に一体成形された前記連結部品に前記磁極部を挿入し、前記磁極部の一方の端面に設けた開口部を有する磁極部側フランジと前記連結部品の一方の端面に設けた凸形状とを、凸形状の熱融着により結合する第４の工程とにより製造されることを特徴とするプラスチックマグネットロータ。
3. 前記連結部品はリブのみで保持するとともに、前記連結部品のリブを直線状に形成したことを特徴とする請求項２記載のプラスチックマグネットロータ。
4. 前記連結部品はリブのみで保持するとともに、前記連結部品のリブが湾曲していることを特徴とする請求項２記載のプラスチックマグネットロータ。
5. 前記リブの厚み・半径方向の長さ・本数は、当該プラスチックマグネットロータが組み込まれる電動機の発生トルクや断続運転による繰返し応力に耐え得る強度を有する範囲で、薄く、長く、少なくすることを特徴とする請求項２記載のプラスチックマグネットロータ。
6. 前記磁極部の一方の端面の内周に設けたインロー部と前記連結部品の一方の端面の外周に設けた連結部品側フランジとの係合、前記磁極部の他方の端面内周に設けた磁極部側フランジと前記連結部品の他方の端面との係合の少なくとも何れか一方の係合により、前記磁極部と前記連結部品との軸方向の位置決めを行うように構成したことを特徴とする請求項２記載のプラスチックマグネットロータ。
7. 前記磁極部の内周に凸形状又は凹形状を設け、前記連結部品の外周部に凹形状又は凸形状を設け、前記凹形状と前記凸形状との嵌合により前記連結部品と前記磁極部とを結合することを特徴とする請求項２記載のプラスチックマグネットロータ。
8. 前記磁極部に凹形状を設け、放射状に配置された前記リブを直接前記凹形状に嵌め合せる構成としたことを特徴とする請求項２記載のプラスチックマグネットロータ。
9. 前記磁極部の軸方向端面、又は磁極部内周に重りを設けたことを特徴とする請求項２記載のプラスチックマグネットロータ。
10. 冷凍サイクルを備えた空気調和機において、請求項２〜９のいずれかに記載のプラスチックマグネットロータを有する電動機を送風機に用いたことを特徴とする空気調和機。

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