JP5334404B2 - モータ及び送風機 - Google Patents

Description

本発明は、埋込磁石型ロータを有するモータ及びそれを使った送風機に関するものである。

Ｉｎｔｅｒｉｏｒ−Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ−Ｍａｇｎｅｔ（以降ＩＰＭという）モータに搭載されるＩＰＭロータは、電磁鋼板を積層してカシメた積層鉄心の外周近傍に、所定の間隔で軸方向に複数の永久磁石を積層鉄心に設けた磁石挿入穴に挿入した構成である。カシメの加工場所は、ＩＰＭモータの出力にも影響し、電磁鋼板一枚一枚のばらけを効果的に防ぐために重要である。カシメ位置を永久磁石の磁石磁束の中心軸と磁気的に直交するｑ軸の方向の電機子反作用に影響のない場所としたり、磁石挿入穴を二分する磁極中心軸上にブリッジ部を設け、このブリッジ部にカシメ位置を設定したものもある。なお、この種の従来技術としては、特許文献１に開示されている。

特開平１１−２０６０５１号公報

ＩＰＭモータのＩＰＭロータのカシメ工程には、下から金型で積層鉄心を支える下加圧方式と側方から金型で積層鉄心を支える側圧方式がある。下加圧方式の場合、打ち抜く製品が変わり金型交換が必要となったときに下加圧ユニットの位置調整のため多大な段取り時間を要するが、側圧方式では積層された電磁鋼板を連結するための十分なカシメ強度が得がたく、軸方向に貫通して設けられた磁石挿入穴等複数の穴部へ加工歪みも生じ易いため、従来のＩＰＭモータのＩＰＭロータのカシメ工程も下加圧方式が採用されている。従来のＩＰＭモータのＩＰＭロータでは、金型交換の楽な側圧方式を採った場合、カシメ位置の設定により埋込まれた永久磁石の磁路は確保されるものの、積層された電磁鋼板を連結するための十分なカシメ強度が得がたく、軸方向に貫通して設けられた磁石挿入穴等複数の穴部へ加工歪みも生じるといった問題点がある。

本発明は、上記した従来の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、下加圧方式でも側圧方式でも埋込まれた永久磁石の磁路は確保でき、積層された電磁鋼板を連結するための十分なカシメ強度も得られ、軸方向に貫通して設けられた磁石挿入穴等複数の穴部へ加工歪みも生じないカシメ位置を設定したＩＰＭロータを備えたＩＰＭモータを得ることである。また、そのＩＰＭモータにより羽根車を回転させる送風機を得ることである。

上記目的を達成するために本発明は、電磁鋼板を積層した積層鉄心の外周近傍に、所定の間隔で軸方向に複数の永久磁石を積層鉄心に設けた磁石挿入穴に挿入したＩＰＭロータを有するモータについて、ＩＰＭロータの積層鉄心の積層された電磁鋼板をカシメ加工して連結締結するにあたり、カシメ加工の位置を、埋込まれた永久磁石の積層鉄心の外周側の長辺を延長して画成される多角形の内側でかつ、磁石挿入穴等、軸方向に貫通した穴部とカシメ部外周部との最短距離が最も小さいものでも電磁鋼板の板厚の三倍以上に設定する手段を採用する。

本発明によればＩＰＭロータについて、カシメ加工の位置が埋込まれた永久磁石の積層鉄心の外周側の長辺を延長して画成される多角形の内側にあるので磁路に影響を及ぼさず、しかも穴部とカシメ部外周部との最短距離が、最も小さいものでも電磁鋼板の板厚の三倍以上あるので、穴部へ加工歪みも生じず、十分なカシメ強度が得られ、下加圧方式でも側圧方式でも対応できる。

本発明のＩＰＭモータのＩＰＭロータは、電磁鋼板を積層した積層鉄心の外周近傍に、所定の間隔で軸方向に複数の永久磁石を積層鉄心に設けた磁石挿入穴に挿入した、回転軸を除く全体が円筒状の構成である。積層鉄心の積層された各電磁鋼板はばらけないようにカシメ加工して連結締結されている。カシメ加工の位置は、埋込まれた永久磁石の積層鉄心の外周側の長辺を延長して画成される積層鉄心の端面における多角形の内側でかつ、磁石挿入穴等、軸方向に貫通した穴部とカシメ部外周部との最短距離が最も小さいものでも電磁鋼板の板厚の三倍以上に設定されている。

本発明によれば、カシメ加工の位置が埋込まれた永久磁石の積層鉄心の外周側の長辺を延長して画成される多角形の内側にあり、外側に無いので埋込まれた永久磁石の磁路に影響を及ぼさず、しかも穴部とカシメ部外周部との最短距離が最も小さいものでも電磁鋼板の板厚の三倍以上あるので、カシメ加工において肉の逃げによる穴部への加工歪みも生じず、十分なカシメ強度が得られ、下から金型で積層鉄心を支える下加圧方式でも、側方から金型で積層鉄心を支える側圧方式でも対応できる。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態のＩＰＭモータのＩＰＭロータについての軸方向視の正面図、図２は、カシメ加工の位置を説明したＩＰＭロータの軸方向視での正面図、図３は、Ｖカシメの加工を断面により示す説明図、図４は、他の形態を示すＩＰＭロータの軸方向視での正面図、図５は、他の形態を示すＩＰＭロータの軸方向視での正面図、図６は、半抜き丸カシメの加工を断面により示す説明図、図７と図８は、それぞれＩＰＭロータの積層鉄心と回転軸との連結を示す説明図、図９は、送風機を示す斜視図である。

本実施の形態は、ＩＰＭモータのＩＰＭロータに関するものである。ロータコアは積層鉄心１で、例えば０．５ｍｍ厚の電磁鋼板を打ち抜き積層して円筒状に構成される。積層鉄心１には、図１に示すように、その外周近傍に所定の間隔で軸方向に複数（極数の整数倍の数、図示本例では４個）の磁石挿入穴２が、中心に回転軸９（図７，８参照）を圧入する軸穴３がそれぞれ貫通して設けられている。磁石挿入穴２には磁石挿入穴２より小さい寸法の板状の希土類系焼結磁石でできた永久磁石４がそれぞれ挿入され、磁石挿入穴２の周方向両端はそれぞれ空間部５となっている。この空間部５間と積層鉄心１の外周部の間はブリッジ部６を形成している。

積層された各電磁鋼板はばらけないように図３や図６に示すようなＶカシメや半抜き丸カシメ等のカシメ加工により連結締結されている。カシメ加工のカシメ位置７は、ブリッジ部６の中心と軸穴３の中心を結ぶ線α上（永久磁石の磁石磁束の中心軸と磁気的に直交するｑ軸線上）で、埋込まれた永久磁石４の積層鉄心１の外周側の長辺を延長して画成される積層鉄心１の端面における多角形８（本例では図２の斜線部で示す四方形である）の内側でかつ、軸穴３、磁石挿入穴２の空間部５、積層鉄心１の外周部等との最短距離Ａが電磁鋼板の板厚の三倍（本例では１．５ｍｍ）以上で五倍（本例では２．５ｍｍ）未満の範囲に設定されている。

Ｖカシメの場合、カシメ部が矩形となるが図１に示すように矩形の長辺をブリッジ部６の中心と軸穴３の中心を結ぶ線αと直角にしても平行にしても良い。しかしながら、カシメ加工を下から金型で積層鉄心１を支える下加圧方式でなく、金型交換の楽な側方から金型で積層鉄心１を支える側圧方式による場合、拘束側が長くなるため矩形の長辺をブリッジ部６の中心と軸穴３の中心を結ぶ線αと直角にした方が穴部へ加工歪みは一層生じにくくなる。なお、半抜き丸カシメではカシメ部にこのような違いはなくなる。

本実施の形態によれば、カシメ位置７が埋込まれた永久磁石４の積層鉄心１の外周側の長辺を延長して画成される多角形８の内側にあり、外側に無いので埋込まれた永久磁石４の磁路に影響を及ぼさず、しかも穴部とカシメ部外周部との最短距離Ａが電磁鋼板の板厚の三倍以上、五倍未満であるので、カシメ加工において肉の逃げによる穴部への加工歪みも生じず、十分なカシメ強度が得られ、下から金型で積層鉄心１を支える下加圧方式でも、側方から金型で積層鉄心１を支える側圧方式でも対応できる。なお、カシメ加工の数は偶数個又は対角状にした方が回転バランスが良く、また、側圧方式の際に側方からの荷重を均等に受けることができるため、ＩＰＭロータとしては適している。

ＩＰＭロータは、軸穴３に鉄やステンレスでできた回転軸９が挿入され、回転軸９に施されたローレット１０や積層鉄心１と回転軸９とのレーザー溶接１１により図７や図８に示すように連結される。ローレット１０により回転軸９に挿入される場合は、軸穴３と回転軸９との挿入荷重を減らすため、積層鉄心１の両側の例えば３０％ずつのみを積層鉄心１とローレット１０が重なるようにし、積層鉄心１の中央部には回転軸９にローレット１０がなく、ローレット１０との重なりはない。ローレット１０のない中央部はカシメの強度で保持され、回転力に耐える。また、レーザー溶接１１の場合も、工作上の理由から積層鉄心１の両側のみにレーザー溶接１１を施し、積層鉄心１の中心付近のロータ回転方向への強度はカシメのみで保持される。このようにすることにより、挿入荷重の低減、溶接による熱応力の影響の低減により回転軸９の変形を抑えることができる。このように特に積層鉄心１の中央部に強固なカシメ強度を要求されるＩＰＭロータとして適している。

このように強固なカシメ強度が得られることから、ＩＰＭモータをより高速に例えば１００００ｒｐｍ以上で回転させることができ、例えばエアコンや冷蔵庫などに使われる圧縮機用モータ、給湯や床暖房などに使われる循環ポンプ用モータ、工作機などに使われる主軸用モータ、掃除機や手乾燥装置や暖房機などに使われる図９に示すような羽根車１２を回す送風機用のモータに適しており、これら機器の高い送風や回転に関する能力が得られる。

埋込磁石型ロータの軸方向視での正面図である。（実施の形態１） カシメ加工の位置を説明したＩＰＭロータの軸方向視での正面図である。（実施の形態１） Ｖカシメの加工を断面により示す説明図である。（実施の形態１） 他の形態を示すＩＰＭロータの軸方向視での正面図である。（実施の形態１） 他の形態を示すＩＰＭロータの軸方向視での正面図である。（実施の形態１） 半抜き丸カシメの加工を断面により示す説明図である。（実施の形態１） ＩＰＭロータの積層鉄心と回転軸との連結を示す説明図である。（実施の形態１） ＩＰＭロータの積層鉄心と回転軸との連結を示す説明図である。（実施の形態１） 送風機を示す斜視図である。（実施の形態１）

符号の説明

１ 積層鉄心、 ２ 磁石挿入穴、 ４ 永久磁石、 ６ ブリッジ部、 ７ カシメ位置、 ８ 多角形、 ９ 回転軸、 １０ ローレット、 １１ レーザー溶接、 １２ 羽根車。

Claims (12)

1. 回転軸を圧入するための軸穴を有し、電磁鋼板を積層した積層鉄心の外周近傍に、所定の間隔で軸方向に複数の永久磁石を前記積層鉄心に設けた磁石挿入穴の中央部に挿入した埋込磁石型ロータを有するモータであって、
   前記埋込磁石型ロータの積層鉄心の積層された電磁鋼板をカシメ加工して連結締結し、
   このカシメ加工の位置を、埋込まれた前記永久磁石の前記積層鉄心の外周側の長辺を延長して画成される多角形の内側でかつ、前記磁石挿入穴の両端の空間部との距離、前記軸穴との距離、および前記積層鉄心の外周部との距離のうちの最短距離が前記電磁鋼板の板厚の三倍以上、５倍未満になるように設定したモータ。
2. 請求項１に記載のモータであって、埋込磁石型ロータの積層鉄心のカシメ加工の位置を磁石挿入穴間のブリッジ部の中心と積層鉄心の中心を結ぶ線上にしたモータ。
3. 請求項２に記載のモータであって、埋込磁石型ロータの積層鉄心のカシメ加工の位置を対角上にしたモータ。
4. 請求項３に記載のモータであって、埋込磁石型ロータの積層鉄心のカシメ加工の数を偶数個としたモータ。
5. 請求項４に記載のモータであって、埋込磁石型ロータの積層鉄心のカシメ加工を磁石挿入穴間のブリッジ部の中心と前記積層鉄心の中心を結ぶ線に対して直角に配置したモータ。
6. 請求項１〜請求項５までのいずれかに記載のモータであって、埋込磁石型ロータの積層鉄心のカシメ加工をＶカシメとしたモータ。
7. 請求項６に記載のモータであって、カシメ加工のＶカシメの長辺側を磁石挿入穴間のブリッジ部の中心と積層鉄心の中心を結ぶ線に対して直角に配置したモータ。
8. 請求項１〜請求項７までのいずれかに記載のモータであって、埋込磁石型ロータの積層鉄心のカシメ加工を側圧方式で行ったモータ。
9. 請求項１〜請求項８までのいずれかに記載のモータであって、埋込磁石型ロータの積層鉄心の軸穴と回転軸との連結を前記積層鉄心長の一部のみに施したモータ。
10. 請求項９に記載のモータであって、積層鉄心と回転軸との連結方法をローレットによって行ったモータ。
11. 請求項９に記載のモータであって、積層鉄心と回転軸との連結方法をレーザー溶接によって行ったモータ。
12. 請求項１〜請求項１１までのいずれかに記載のモータによって羽根車を回転させ空気流を形成するようにした送風機。

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