JP6322954B2 - Rotor - Google Patents
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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モータとして適用されている。 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. It is applied 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、シャフトに固定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1個の緩衝部材を嵌め込み、その緩衝部材をシャフトの軸の両方向から2枚の押さえ板によって押さえ込むとともに、それぞれの押さえ板の中心側をかしめてシャフトに圧着固定された構造になっている。この回転子の構造により、永久磁石の回転による振動は、緩衝部材で吸収されて永久磁石からロータコアやシャフトに伝わらず、回転子の防振効果が得られることが知られている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、特許文献1による回転子は、緩衝部材をロータコアと永久磁石との間に嵌め込む工程を有するため、回転子の組立工数がかかってしまう。
In the rotor of such a permanent magnet motor, one buffer member is fitted between the rotor core fixed to the shaft and the permanent magnet disposed on the outer peripheral side of the rotor core, and the buffer member is disposed in both directions of the shaft axis. Are pressed by two pressing plates, and the center side of each pressing plate is crimped and fixed to the shaft. Due to the structure of the rotor, it is known that vibration due to the rotation of the permanent magnet is absorbed by the buffer member and is not transmitted from the permanent magnet to the rotor core or the shaft, and the vibration isolation effect of the rotor can be obtained (for example, patents) Reference 1). However, since the rotor by
そこで、回転子の組立工数を減らすことができる永久磁石電動機の回転子としては、シャフトと永久磁石との間の空間に特殊ゴムの緩衝部材を充填することで一体成形されたものがある(例えば、特許文献2参照)。この特許文献2による回転子は、緩衝部材がシャフトと永久磁石に対し一体成形されているので、シャフトと永久磁石との間に緩衝部材を嵌め込む工程が無くなり、回転子の組立工数を減らすことができる。しかしながら、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。また、緩衝部材をシャフトと永久磁石に一体成形するための射出成型用の金型が大型化する問題もある。
Therefore, as a rotor of a permanent magnet motor that can reduce the number of man-hours for assembling the rotor, there is one that is integrally formed by filling a space between the shaft and the permanent magnet with a special rubber cushioning member (for example, , See Patent Document 2). In 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回転子の組立工数を減らすことができる回転子を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a rotor that can reduce the number of rotor assembly steps while preventing demagnetization of a permanent magnet.
上記課題を解決するため、本発明の回転子は、シャフトと、シャフトの周囲に予め一体成形された緩衝部材と、緩衝部材の外周側に配置された筒状の永久磁石部とを備えたものであって、緩衝部材がシャフトと共に永久磁石部の内周側に挿入され、シャフトは、シャフトの軸方向の少なくとも一部に、永久磁石部の内径よりも大きい外径を持つ緩衝部材で覆われた板状部材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 shock-absorbing member integrally formed around the shaft, and a cylindrical permanent magnet portion disposed on the outer peripheral side of the shock-absorbing member. The buffer member is inserted into the inner peripheral side of the permanent magnet portion together with the shaft, and the shaft is covered with a buffer member having an outer diameter larger than the inner diameter of the permanent magnet portion in at least a part of the shaft in the axial direction. A plate-like member is provided .
本発明の回転子によれば、緩衝部材がシャフトの周囲に予め一体成形されていることにより、一体成形時の熱は永久磁石部に伝達されず、回転子を組み立てる際は緩衝部材をシャフトと共に永久磁石部に挿入するだけで済むため、永久磁石の減磁を防止しつつ回転子の組立工数を減らすことができる。また、緩衝部材がシャフトに予め一体成形されているため、緩衝部材とシャフトと永久磁石部とを一体形成する場合と比べて射出成型用の金型として小さいものを用いることができる。 According to the rotor of the present invention, since the buffer member is integrally molded around the shaft, the heat at the time of the integral molding is not transmitted to the permanent magnet portion, and when assembling the rotor, the buffer member is combined with the shaft. Since it is only necessary to insert it into the permanent magnet portion, it is possible to reduce the number of assembling steps of the rotor while preventing demagnetization of the permanent magnet. In addition, since the buffer member is integrally formed with the shaft in advance, a smaller mold for injection molding can be used as compared with the case where the buffer member, the shaft, and the permanent magnet portion are integrally formed.
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11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モータに適用される。なお、図2および図9は、図1(b)に示すA−O−A断面であり、図3に示すE−O−E断面に相当する中心軸Oから左右対称となる部分を表わしている。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIGS. 1 to 11 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 electric motor in which a rotor having a permanent magnet is rotatably arranged in a stator that generates a rotating magnetic field. This is applied to the brushless DC motor. 2 and 9 are cross-sectional views taken along the line A-O-A shown in FIG. 1B, and represent a portion that is symmetrical with respect to the central axis O corresponding to the cross-section E-O-E shown in FIG. Yes.
回転子1は、図1および図2に示すように、シャフト2と、シャフト2の周囲に一体成形されたゴムやエラストマなどの部材からなる緩衝部材3と、緩衝部材3の外周側に配置された環状の永久磁石部4と、緩衝部材3をシャフト2の軸方向から押さえる押さえ板5とを備えている。シャフト2に一体成形された緩衝部材3はシャフト2と共に永久磁石部4の内周側に挿入されている。シャフト2は、シャフト2の軸方向の上側に永久磁石部4を軸方向から押さえる板状部材21と、シャフト2の軸方向の下側に板状部材21と一体形成され、永久磁石部4がシャフト2に対して空回り(空転)しないように永久磁石部4の回転トルクをシャフト2に伝達するための空転防止部22とを備えている。板状部材21および空転防止部22は、その中心にシャフト2が圧入固定されて緩衝部材3で覆われている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
永久磁石部4は、例えば、磁石粉末を焼結した筒状の永久磁石41と、永久磁石41よりもシャフト2の軸方向に短く形成され、永久磁石41の内周側に配置された磁性鋼板を積層した筒状のヨーク部42とを備えている。なお、永久磁石4は、板状の永久磁石片を円筒状に配置して構成するようにしてもよい(図示せず)。ヨーク部42は、図2および図3に示すように、外周側が永久磁石41の内周形状に対応するように断面円形状に形成され、内周側が後述する緩衝部材3の小径部31の断面五角形柱状に対応するように断面五角形状に形成されている。ヨーク部42は、後述する緩衝部材3の第1大径部32に当接する上端面42aと後述する緩衝部材3の第2大径部33に当接する下端面42bを有している。板状部材21は、円板状に形成され、永久磁石部4のヨーク部42の内径aよりも大きい外径bを有している。空転防止部22は、断面五角形柱状に形成され、永久磁石部4のヨーク部42の内径aよりも小さい外径cを有している。
The
緩衝部材3は、図1乃至図5に示すように、小径部31と第1大径部32と第2大径部33とを備えている。小径部31は、図2および図3に示すように、断面五角形柱状の空転防止部22の周囲を覆って断面五角形柱状になるように形成されている。この小径部31は、断面五角形状に形成された永久磁石部4のヨーク部42の内周側に挿入されている。第1大径部32は、図1(b)、図2および図3に示すように、円板状の板状部材21の周囲を覆って円板状になるように形成されている。この第1大径部32は、小径部31の軸方向の上端に一体的に形成されており、小径部31の外径dよりも径方向に大きくなるように形成された外径eを有している。第2大径部33は、図1(c)、図2および図5に示すように、周方向に設けられた複数の扇形状部33aで構成される。この第2大径部33は、後述する連結部34を介して小径部31の軸方向の下端に一体的に形成されており、中心軸Oから小径部31の外周までの最大半径d1よりも大きくなるように形成された外径fを有している。連結部34は、図2、図4および図5に示すように、軸方向に沿って小径部31と第2大径部33を一体的に連結するように円柱状に形成されている。この連結部34は、中心軸Oから小径部31の外周までの最小半径をd2としたとき、d2の2倍の長さ2d2よりも小さくなるように形成された外径gを有している。従って、連結部34は、第2大径部33をシャフト2に沿うように変形させた時、第2大径部33の付け根33bが、内径aを有するヨーク部42の内周側に小径部31を挿入する際に妨げにならない。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
押さえ板5は、図1(c)および図2に示すように、緩衝部材3の第2大径部33をシャフト2の軸方向から覆う円板状に形成され、永久磁石41の内径hよりも小さく、第2大径部33の外径fよりも小さい外径iからなっている。押さえ板5には、シャフト2に近い部分に4つのかしめ部51を有し、かしめ部51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。
As shown in FIG. 1C and FIG. 2, the holding
このように構成された回転子1を図2に示すように組立てる手順を図6を用いて説明する。図6に示すように、緩衝部材3の第2大径部33を点線矢印のようにシャフト2の軸方向にヨーク部42の内径aよりも径方向に小さくなるように折り曲げる。次に、シャフト2と共に緩衝部材3の小径部31を永久磁石部4のヨーク部42の内周側に挿入し、緩衝部材3の第1大径部32を永久磁石部4のヨーク部42の上端面42aに当接させる。その後、緩衝部材3の第2大径部33を径方向に広げて、第2大径部33を折り曲げる前の状態(実線の第2大径部33)に戻す。次に、シャフト2に押さえ板5を挿入し、押さえ板5を緩衝部材3の第2大径部33に押し当て、かしめ部51をかしめて押さえ板5をシャフト2に圧着させる。
The procedure for assembling the
これにより、緩衝部材3の第1大径部32がヨーク部42の上端面42aに、緩衝部材3の第2大径部33がヨーク部42の下端面42bに押し当てられる。この結果、図2に示すように、永久磁石部4がシャフト2に一体成形した緩衝部材3を介してシャフト2に固定された回転子1が組立てられる。このとき、板状部材21と押さえ板5で緩衝部材3を軸方向に圧縮することで小径部31が外径側に膨らむようにすれば、小径部31の外周側がヨーク部42の内周側に当接してシャフト2に対し永久磁石部4がより強固に固定される。
As a result, the first
永久磁石電動機Mは、図7および図8に示すように、前述の回転子1と固定子6とを備えている。固定子6は、固定子鉄心61とインシュレータ62と固定子巻線63とを備えている。固定子鉄心61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611とバックヨーク部611から内径側に延びる複数のティース部612とを備えている。この固定子鉄心61には、インシュレータ62を一体形成し、インシュレータ62を介してティース部612に固定子巻線63が巻回されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the permanent magnet motor M includes the
このように構成された固定子6は、固定子巻線63が巻回された固定子鉄心61をティース部612の先端面6121(固定子鉄心61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64を形成し、ティース部612の先端面6121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
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、緩衝部材3が予めシャフト2の周囲に一体成形されている。これにより、回転子1を組み立てる際は、永久磁石部4の永久磁石41は、シャフト2と永久磁石部4の間に緩衝部材3を一体成形する場合と比べて、緩衝部材3の一体成形時の熱の影響を受けることなく、緩衝部材3をシャフト2と共に永久磁石部4に挿入するだけで済むため、永久磁石部4の永久磁石41の減磁を防止しつつ回転子1の組立工数を減らすことができる。さらに、緩衝部材3が予めシャフト2の周囲に一体成形されるため、シャフト2と永久磁石部4の間に緩衝部材3を一体成形する場合と比べて射出成型用の金型として小さいものを用いることができる。
According to the
また、シャフト2の軸方向の上側に永久磁石部4のヨーク部42の内径aよりも大きい外径bを持つ緩衝部材3で覆われた板状部材21を備えている。これにより、板状部材21とヨーク部42の上端面42aとが軸方向に対向するように配置されるため、両者の間に緩衝部材3が介在する構成となる。よって、緩衝部材3を介して板状部材21でヨーク部42の上端面42aを押さえることができる。
Further, a plate-
また、板状部材21は、永久磁石部4がシャフト2に対し空転するのを防止する空転防止部22をさらに備えている。空転防止部22は、断面五角形柱状に形成され、空転防止部22の外周を緩衝部材3で覆っている。緩衝部材3は、断面五角形状に形成され、緩衝部材3の外周に永久磁石部4が固定されている。従って、永久磁石部4の回転力が緩衝部材3を介して空転防止部22に伝達されてシャフト2を回転させることができる。
The plate-
また、緩衝部材3は、永久磁石部4のヨーク部42の内周側に挿入される小径部31と、小径部31のシャフト2の軸方向の両端に一体形成され、小径部31の外径dよりも大きい外径e、fを持つ第1大径部32および第2大径部33とを備え、第2大径部33は、空転防止部22の外径cよりも大きい外径fを持ち、周方向に複数に分割されている。これにより、永久磁石部4のヨーク部42に緩衝部材3の小径部31を挿入する際、緩衝部材3の第2大径部33をシャフト2の軸方向に変形させることにより、回転子1の組立を容易に行うことができる。
The
さらに、緩衝部材3の小径部31と第2大径部33との間には、永久磁石部4のヨーク部42の内径aよりも小さい外径gを持ち、緩衝部材3の小径部31と第2大径部33とを連結する連結部34を備えている。従って、連結部34は、第2大径部33をシャフト2に沿うように変形させた時、第2大径部33の付け根33bが、内径aを有するヨーク部42の内周側に小径部31を挿入する際に妨げにならない。
Furthermore, between the
次に、第2の実施形態による回転子1について図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4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永久磁石部7を備えている。この永久磁石部7は第1の実施形態の永久磁石部4と同形状に形成され、外周部71と、外周部71よりもシャフト2の軸方向に短く形成された内周部72とを備えている。外周部71は外径側が断面円形状に形成され、内周部72は内径側が小径部31の断面五角形柱状に対応するように断面五角形状に形成されている。内周部72は、第1大径部32に当接する上端面72aと第2大径部33に当接する下端面72bを有している。
Next, the
これにより、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7の減磁を防止しつつ回転子1の組立工数を減らすことができると共に、緩衝部材3を永久磁石部7を含めて一体成形する場合と比べて射出成型用の金型として小さいものを用いることができる。さらに、前述の第1の実施形態では、永久磁石部4は永久磁石41にヨーク部42を嵌合させるのに対して、第2の実施形態では、永久磁石部7は一体成形品であるため、さらに回転子1の組立を容易に行うことができる。
Thereby, according to the
次に、第3の実施形態による回転子1について図10を用いて説明する。なお、前述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10に示すように、この回転子1は、シャフト2の軸方向の上側に備えた板状部材23を覆うように緩衝部材3をシャフト2に一体成形したものである。前述の第1の実施形態の空転防止部22がないため、緩衝部材3は、ゴムやエラストマなどの部材の硬度を考慮した上でシャフト2に一体成形され、その小径部31は断面五角形柱状に形成され、第1大径部32は円板状に形成されている。これにより、第3の実施形態による回転子1によれば、前述の第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。
Next, a
次に、第4の実施形態による回転子1について図11を用いて説明する。なお、前述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11に示すように、この回転子1は、シャフト2の軸方向の下側に備えた空転防止部24を覆うように緩衝部材3をシャフト2に一体成形したものである。前述の第1の実施形態の板状部材21がないため、緩衝部材3は、ゴムやエラストマなどの部材の硬度を考慮した上でシャフト2に一体成形され、その小径部31は断面五角形柱状に形成され、第1大径部32は円板状に形成されている。また、空転防止部24は断面五角形柱状に形成されている。これにより、第4の実施形態による回転子1によれば、前述の第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。
Next, a
なお、以上説明してきた第1から第4の実施形態によれば、空転防止部22、24、小径部31およびヨーク部42をそれぞれ断面五角形状に形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、永久磁石部4の回転トルクを確実にシャフト2に伝達できる断面多角形状であればよい。ここで、断面多角形状には、断面が五角形状以外の形状、例えば、四角形状や六角形状やDカット形状などを含み、断面多角形状の頂点部分が永久磁石部4、7の内径まで延びるような形状も含む。
According to the first to fourth embodiments described above, the
また、第1の実施形態によれば、板状部材21と回り止め部22とを一体成形するようにしたが、本発明はこれに限らず、別体に形成するようにしてもよい。さらに、永久磁石41とヨーク部42の軸方向の長さ、あるいは、外周部71と内周部72の軸方向の長さを同じ長さに形成するようにしてもよい。
Moreover, according to 1st Embodiment, although the plate-shaped
1 回転子
2 シャフト
21、23 板状部材
22、24 回り止め部
3 緩衝部材
31 小径部
32 第1大径部
33 第2大径部
33a 扇形状部
33b 付け根
34 連結部
4 永久磁石部
41 永久磁石
42 ヨーク部
42a 上端面
42b 下端面
5 押さえ板
51 かしめ部
6 固定子
61 固定子鉄心
611 バックヨーク部
612 ティース部
6121 先端面
62 インシュレータ
63 固定子巻線
64 外郭
7 永久磁石部
71 外周部
72 内周部
72a 上端面
72b 下端面
M 永久磁石電動機
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記シャフトと共に前記緩衝部材が前記永久磁石部の内周側に挿入され、
前記シャフトは、前記シャフトの軸方向の少なくとも一部に、前記永久磁石部の内径よりも大きい外径を持つ前記緩衝部材で覆われた板状部材を備えたことを特徴とする回転子。 A rotor including a shaft, a buffer member integrally molded around the shaft, and a cylindrical permanent magnet portion disposed on the outer peripheral side of the buffer member,
The buffer member together with the shaft is inserted into the inner peripheral side of the permanent magnet portion ,
The rotor, wherein the shaft includes a plate-like member covered with the buffer member having an outer diameter larger than an inner diameter of the permanent magnet portion at least in a part of the shaft in the axial direction .
前記一対の大径部のうち、一方の大径部は、前記空転防止部の外径よりも大きい外径を持ち、周方向に複数に分割され、
前記小径部と前記一方の大径部との間には、前記シャフトに一体成形され、前記永久磁石部の内径よりも小さい外径を持ち、前記小径部と前記一方の大径部とを連結する連結部を備えたことを特徴とする請求項2記載の回転子。 The buffer member is integrally formed with a small-diameter portion to be inserted on the inner peripheral side of the permanent magnet portion and both axial ends of the shaft of the small-diameter portion, and has an outer diameter larger than the outer diameter of the small-diameter portion. A pair of large diameter portions ,
Of the pair of large diameter portions, one large diameter portion has an outer diameter larger than the outer diameter of the anti-spinning portion, and is divided into a plurality in the circumferential direction .
The small-diameter portion and the one large-diameter portion are integrally formed with the shaft, have an outer diameter smaller than the inner diameter of the permanent magnet portion, and connect the small-diameter portion and the one large-diameter portion. The rotor according to claim 2, further comprising a connecting portion.
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