JP5464604B2 - モータ回転子及びその製造方法、並びにインナーロータ型ブラシレスモータ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、モータ回転子及びその製造方法、並びにインナーロータ型ブラシレスモータ及びその製造方法に関する。

例えば、永久磁石型の回転子を有するインナーロータ型のＤＣブラシレスモータにおいては、回転子に固定された永久磁石の飛散を防止するための飛散防止カバーが設けられている。

この飛散防止カバーは、筒状に形成されており、回転子マグネットを挿入した後に縮径具を用いて縮径させて永久磁石に密着させて組付けるモータ回転子構造（特許文献１参照）、飛散防止カバーを内側管と外側管との二重管構造にして内側管に形状記憶材料を用い、回転子マグネットを挿入した後に形状回復させることで組み付けるモータ回転子構造（特許文献２参照）等が提案されている。或いは、回転子鉄心の外周に軸方向にそれより長い板状永久磁石を樹脂にて成形して組み付けられたモータ回転子構造（特許文献３参照）も提案されている。

特開２００４−３４３８１７号公報 特開２００８−２９１５３号公報 特開２００４−１４７３９５号公報

しかしながら、特許文献１及び２の筒状の飛散防止カバーは、マグネット外周側への飛散を防止することができるが、軸方向両側への飛散を防ぐことができない。また、軸方向両側にカバーがないため、ポンプ等で使用する場合には、回転子マグネットにネオジムマグネット等を用いた場合に防錆の観点から使用することができない。
また、特許文献１のように飛散防止カバーを塑性変形させて回転子マグネットに密着させる際に、工数がかかるうえにマグネットが割れやすいという課題もある。
更には、特許文献３のように永久磁石を樹脂成形により一体に組み付ける場合、マグネット外周側に樹脂の厚みが加わるため、固定子歯との磁気ギャップが大きくなるため磁気損失が増大する。
また更には、環状の回転子マグネットの内径側を樹脂モールドする際に、成形圧でマグネットが割れるおそれもあった。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、磁気特性、汎用性、組立性を向上させたモータ回転子及びその製造方法、該モータ回転子及びその製造方法を用いてモータ性能や汎用性を高めたインナーロータ型ブラシレスモータ及びその製造方法を提供することにある。

本発明は上記課題を解決するため、以下の構成を備える。
モータ回転子においては、回転子軸を中心に同芯状に配置された環状の回転子マグネットとその外周側を覆う非磁性のカバー体とが、当該カバー体外周を露出させ前記回転子マグネットの両端側と軸回りの内径部を覆い隠すようにモールド樹脂で一体成形され、前記回転子マグネットが前記カバー体に挿入された際に軸方向で露出する露出端部に、凹溝が等間隔で複数箇所に径方向に刻設されていることを特徴とする。
上記構成によれば、マグネット外周が非磁性金属であるカバー体により覆われているので、固定子歯との磁気ギャップを小さくして磁気損失を低減することができ、しかもマグネットの軸方向両端側はモールド樹脂により覆われており、しかも軸方向で露出する露出端部に、凹溝が等間隔で複数箇所に径方向に刻設されているので、モールド樹脂との食い付きが向上するため、マグネットが飛散するのを防止することができる。
また、環状の回転子マグネットの外周面はカバー体により覆われ、内径側及び軸方向両端はモールド樹脂により覆われているので、モータ回転子を液体中でも使用することができ、汎用性が向上する。

また、前記カバー体の周縁部には、前記モールド樹脂との食い付きを増大させ、かつ回転子マグネットの着磁位置の基準となる凹部が形成されているのが好ましい。これにより、回転子マグネットと回転子軸をインサート成形後に回転子マグネットを着磁することができ、組立性を向上させることができる。
また、金属筒状に形成された前記カバー体に環状に形成された前記回転子マグネットが軸方向に端面を揃えて圧入されていると、回転子マグネットのインサート成形後の着磁精度が向上する。

インナーロータ型ブラシレスモータにおいては、環状の固定子に囲まれた空間内に前述した回転子が配置されることを特徴とする。これにより、磁気特性やシールド性が改善されたモータ回転子を用いることでモータ特性や汎用性が向上する。

また、モータ回転子の製造方法においては、非磁性金属材料を筒状に形成され、一端開口に内径方向にフランジ部が形成されたカバー体に、環状に形成された回転子マグネットを軸方向に端面を揃えて圧入して当該マグネット外周を前記カバー体で覆う工程と、前記カバー体で覆われた回転子マグネットと、回転子軸を成形型の同芯状に配置し、前記カバー体外周を露出させ前記回転子マグネットの両端側と軸回りの内径部をモールド樹脂で覆い隠すようにインサート成形する工程と、前記インサート成形後、回転子マグネットを前記カバー体の外周縁部に形成された凹部を基準として着磁する工程と、を含むことを特徴とする。
これにより、カバー体に、環状に形成された回転子マグネットを圧入して当該マグネット外周をカバー体で覆った状態でインサート成形されるので、内径側からの成形圧により環状のマグネットが破損することがなくなる。また、インサート成形後、回転子マグネットをカバー体の周縁部に形成された凹部を基準として着磁するので、予め回転子マグネットがインサート成形前に着磁されていると、成形型に回転子マグネットが磁気吸引されて取り扱い難くなるが、このような事態は起こらないため組立性が向上するうえにインサート成形後の着磁精度も向上する。

前記カバー体で覆われた前記回転子マグネットが成形型のキャビティ凹部に設けられた段付き部に軸方向一端を突き当てるようにガイドされ前記回転子マグネットの両端側と軸回りの内径部をモールド樹脂で覆い隠すようにインサート成形されることが好ましい。
これにより、カバー体外周を露出させ回転子マグネットの両端側と軸回りの内径部に形成された金型空間にモールド樹脂を充填して一体成形することができる。

インナーロータ型ブラシレスモータの製造方法においては、環状の固定子に囲まれた空間内に前述した製法を用いて製造されたモータ回転子が配置されることを特徴とする。これにより、モータ特性及び汎用性を高めたインナーロータ型モータを効率よく生産することができる。

上述したモータ回転子及びその製造方法を用いれば、磁気特性、汎用性、組立性を向上させることができる。
また、上記モータ回転子及びその製造方法を用いたインナーロータ型ブラシレスモータ及びその製造方法を用いれば、モータ性能や汎用性を高めたインナーロータ型ブラシレスモータ及びその製造方法を提供することができる。

インナーロータ型ブラシレスモータの概略構成を示す説明図である。 モータ回転子の断面説明図である。 回転子マグネット及びカバー体の説明図である。 モータ回転子の製造工程を示す説明図である。 図４に続くモータ回転子の製造工程を示す説明図である。

以下、本発明に係るモータ回転子及びこれを用いたインナーロータ型ブラシレスモータの実施形態についてその製造方法と共に添付図面を参照しながら説明する。本実施形態では、一例として環状のステータコアに囲まれた空間内にロータが配置される車載用のファンモータ（インナーロータ型ＤＣブラシレスモータ）を用いて説明する。

図１乃至図３を参照して、インナーロータ型ＤＣブラシレスモータの概略構成について説明する。図１において、図示しないブラケットには、回転子軸１が軸受部（ボールベアリング、スリーブ軸受など）を介してモータ回転子２が回転可能に軸支される。

図２に示すように、モータ回転子２は、回転子軸１を中心に同芯状に配置された環状の回転子マグネット３とその外周側を覆う非磁性金属（例えばＳＵＳ）であるカバー体４とが、当該カバー体４外周を露出させ回転子マグネット３の軸方向両側と軸回りの内径部を覆い隠すようにモールド樹脂５で一体成形されてなる。モールド樹脂５は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの耐熱性、耐薬品性を備えたポリマー樹脂が用いられる。

図３（ａ）において、回転子マグネット３は、例えばフェライトマグネットのほかに、ネオジムマグネット、サマリュウムコバルトマグネット等の希土類磁石が用いられる。
回転子マグネット３は、軸方向両側の内周縁部に面取りされた面取り部３ａが各々形成されている。面取り部３ａは、マグネットの割れを防ぎ強度を向上するために設けられている。面取り部３ａのほかに、回転子マグネット３がカバー体４に挿入された際に軸方向で露出する露出端部には、凹溝３ｂが等間隔で複数箇所（４箇所）に径方向に刻設されている。この凹溝３ｂは、モールド樹脂５との食い付きを向上するために設けられている。

図３（ｂ）において、金属筒状に形成されたカバー体４のマグネット嵌め込み端部には、フランジ部４ｂが内径方向に突設されている。
フランジ部４ｂは、カバー体４に回転子マグネット３が圧入された際のマグネット受け部であり、後述する成形型にセットする際の型ガイドとなる。フランジ部４ｂの内周縁部には、モールド樹脂５との食い付きを高めるための凹部４ｃが対向する位置に形成されている。

上記構成によれば、回転子マグネット３外周が非磁性金属であるカバー体４により覆われているので、固定子歯６との磁気ギャップを小さくして磁気損失を低減することができ、しかも回転子マグネット３の軸方向両端側はモールド樹脂５により覆われているので、マグネット３が飛散するのを防止することができる。
また、環状の回転子マグネット３の外周面はカバー体４により覆われ、内径側及び軸方向両端はモールド樹脂５により覆われているので、モータ回転子２を液体中に配して送液用（ポンプ用）として用いることができ、汎用性が向上する。

また、図１において、カバー体４の外周縁部には、１か所又は複数箇所に凹部４ａが形成されている。この凹部４ａは、モールド樹脂５との食い付きを増大させ、かつ回転子マグネット３の着磁位置の基準となる。これにより、回転子マグネット３と回転子軸１をインサート成形後に回転子マグネット３を着磁することができ、回転子の組立性を向上させることができる。

回転子マグネット３のカバー体４を隔てた外周側には、環状に形成された固定子７の固定子歯６が対向配置されている。各固定子歯６には図示しないモータコイルが巻かれている。
これにより、磁気特性やシール性が改善されたモータ回転子２を用いることでモータ特性や汎用性が向上する。

次にモータ回転子２の製造工程について図４及び図５を参照して説明する。
図４において、非磁性金属材料（例えばＳＵＳ）を筒状に形成され、一端開口に内径方向にフランジ部４ｂが形成されたカバー体４に、環状に形成された回転子マグネット３を圧入して当該マグネット外周をカバー体４で覆う。

次に図５（ａ）に示すように、カバー体４で覆われた回転子マグネット３と、回転子軸１を成形型８のキャビティ凹部８ａに同芯状に配置してクランプする。このとき、カバー体４をキャビティ凹部８ａに設けられた段付き部８ｂにガイドされてセットされる。そして、型閉じしてモールド樹脂５（例えばＰＰＳ）を射出成形によりキャビティ凹部８ａ内に充填する。インサート成形後のモータ回転子２を図５（ｂ）に示す。モータ回転子２は、カバー体４外周を露出させ回転子マグネット３の両端側と軸回りの内径部をモールド樹脂５で覆い隠すようにインサート成形されている。
これにより、カバー体４に、環状に形成された回転子マグネット３を圧入して当該マグネット３外周をカバー体４で覆った状態でインサート成形されるので、内径側からの成形圧により環状の回転子マグネット３が破損することがなくなる。

インサート形成後、回転子マグネット３をカバー体４の周縁部に形成された凹部４ａを基準として図示しない着磁装置を用いて着磁する。
これにより、予め回転子マグネット３がインサート成形前に着磁されていると、成形型８に回転子マグネット３が磁気吸引されて取り扱い難くなるが、このような事態は起こらないため組立性が向上する。

また、インナーロータ型ブラシレスモータは、図示しないモータコイルが巻き付けられた環状の固定子７に囲まれた空間内に前述した製法を用いて製造されたモータ回転子２が配置され、ブラケットにより回転子軸１が回転可能に軸支されることでインナーロータ型モータが組立てられる。これにより、モータ特性及び汎用性を高めたインナーロータ型モータを効率よく生産することができる。

上述のように製造されたインナーロータ型ブラシレスモータは、ファンモータやポンプ用モータ等など幅広い分野で利用することが可能である。
尚、回転子マグネット３として希土類磁石を用いる場合には、ポンプ用モータとしては防錆上の観点からカバー体４に段付き部等を設けてラビリンス構造にすることが望ましい。

１ 回転子軸 ２ モータ回転子 ３ 回転子マグネット ３ａ 面取り部 ３ｂ 凹溝 ４ カバー体 ４ａ，４ｃ 凹部 ４ｂ フランジ部 ５ モールド樹脂 ６ 固定子歯 ７ 固定子 ８ 成形型 ８ａ キャビティ凹部 ８ｂ 段付き部

Claims (7)

1. 回転子軸を中心に同芯状に配置された環状の回転子マグネットとその外周側を覆う非磁性のカバー体とが、当該カバー体外周を露出させ前記回転子マグネットの両端側と軸回りの内径部を覆い隠すようにモールド樹脂で一体成形され、前記回転子マグネットが前記カバー体に挿入された際に軸方向で露出する露出端部に、凹溝が等間隔で複数箇所に径方向に刻設されていることを特徴とするモータ回転子。
2. 前記カバー体の外周縁部には、前記モールド樹脂との食い付きを増大させ、かつ回転子マグネットの着磁位置の基準となる凹部が形成されている請求項１記載のモータ回転子。
3. 金属筒状に形成された前記カバー体に環状に形成された前記回転子マグネットが軸方向に端面を揃えて圧入されている請求項１又は請求項２記載のモータ回転子。
4. 環状の固定子に囲まれた空間内に請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項記載のモータ回転子が配置されるインナーロータ型ブラシレスモータ。
5. 非磁性金属材料を筒状に形成され、一端開口に内径方向にフランジ部が形成されたカバー体に、環状に形成された回転子マグネットを軸方向に端面を揃えて圧入して当該マグネット外周を前記カバー体で覆う工程と、
   前記カバー体で覆われた回転子マグネットと、回転子軸を成形型の同芯状に配置し、前記カバー体外周を露出させ前記回転子マグネットの両端側と軸回りの内径部をモールド樹脂で覆い隠すようにインサート成形する工程と、
   前記インサート成形後、回転子マグネットを前記カバー体の外周縁部に形成された凹部を基準として着磁する工程と、を含むことを特徴とするモータ回転子の製造方法。
6. 前記カバー体で覆われた前記回転子マグネットが成形型のキャビティ凹部に設けられた段付き部に軸方向一端を突き当てるようにガイドされ、前記回転子マグネットの両端側と軸回りの内径部をモールド樹脂で覆い隠すようにインサート成形される請求項５記載のモータ回転子の製造方法。
7. 環状の固定子に囲まれた空間内に請求項５又は請求項６記載の製法を用いて製造されたモータ回転子が配置されるインナーロータ型ブラシレスモータの製造方法。

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