JP6328338B2

JP6328338B2 - 電動機および空気調和機

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Publication number: JP6328338B2
Application number: JP2017524521A
Authority: JP
Inventors: 石井　博幸; 博幸石井; 及川　智明; 智明及川; 山本　峰雄; 峰雄山本; 洋樹麻生; 隼一郎尾屋; 優人浦辺; 貴也下川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
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Filing date: 2015-06-25
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Description

本発明は、電動機および当該電動機が搭載された空気調和機に関する。

特許文献１に記載された電動機の回転子は、バックヨークを内層とし樹脂マグネットを外層とする２層構造の回転子マグネットを備える。すなわち、特許文献１に記載された回転子マグネットは、軟磁性粉末またはフェライト粉末を含む樹脂を成形して形成された環状のバックヨークと、希土類磁石粉末を含む樹脂を成形して形成され、バックヨークの外周面上に配置された環状の樹脂マグネットとを備える。

特許文献２に記載された電動機の回転子は、１層構造の回転子マグネットを備える。すなわち、特許文献２に記載された回転子マグネットは、フェライト粉末を含む樹脂を成形して形成され、磁極間に溝が設けられた環状の樹脂マグネットを備える。

特開２０１２−１５１９７９号公報特開２００４−８８８５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された電動機は、希土類磁石の樹脂マグネットの磁極間が高温時に減磁するため、電動機の出力が制限される。従来は、磁性材料の選択により樹脂マグネットの磁気特性の改善を図っているが、この場合は高コストになる。

また、特許文献２では、樹脂マグネットの磁極間に溝を設けることで減磁を抑制している。しかしながら、特許文献２に記載された構成を特許文献１に記載された２層構造の回転子マグネットに適用する場合、減磁をより抑制するため、溝によって樹脂マグネットを周方向に分離したときは、樹脂マグネットがバックヨークの外周面から脱離してしまい、樹脂マグネットをバックヨークの外周面に成形することが困難となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バックヨークを内層である第１の環状層とし希土類磁石の樹脂マグネットを外層である第２の環状層とする回転子マグネットを備える場合に、減磁が抑制され、かつ、バックヨークの外周面に成形された樹脂マグネットのバックヨークからの脱離が抑制された電動機を提供す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、本発明に係る電動機は、環状の回転子マグネットを有する回転子を備えた電動機であって、前記回転子マグネットは、前記回転子マグネットと同軸的に配置され、前記回転子マグネットの軸方向に互いに対向する第１および第２の端面を有し、軟磁性粉末およびフェライト粉末の少なくとも一方を含む樹脂を用いて形成された第１の環状層と、前記第１の環状層の外周面上に配置され、希土類磁性粉末を含む樹脂を用いて形成されるとともに、複数個の第１のマグネット片および複数個の第２のマグネット片を有し、前記第１および第２のマグネット片は、それぞれ前記第１の環状層の外周面上に交互に配列され、前記第１および第２のマグネット片は、前記第１の環状層の周方向に互いに離間し、前記第１のマグネット片は第１の磁極を有し、前記第２のマグネット片は前記第１の磁極と異なる第２の磁極を有する第２の環状層と、前記回転子マグネットと同軸的に前記第１の端面上に配置され、前記複数個の第１のマグネット片および前記複数個の第２のマグネット片と一体に形成され、前記複数個の第１のマグネット片および前記複数個の第２のマグネット片を連結する環状の連結部と、を備える。

本発明によれば、減磁が抑制され、かつ、第１の環状層の外周面に成形された第２の環状層の第１の環状層からの脱離が抑制される、という効果を奏する。

実施の形態１に係る電動機の構成を示す縦断面図実施の形態１の固定子の構成を示す斜視図実施の形態１の回転子の構成を示す図実施の形態１のバックヨークの構成を示す図実施の形態１のバックヨークの構成を示す斜視図実施の形態１の回転子マグネットの構成を示す図実施の形態１の回転子マグネットの構成を示す斜視図実施の形態１の樹脂マグネットの構成を示す図実施の形態１の樹脂マグネットの構成を示す斜視図実施の形態１に係る回転子の製造方法を示したフローチャート実施の形態２のバックヨークの構成を示す図図１１におけるＦ部の拡大図実施の形態２のバックヨークの構成を示す斜視図実施の形態２の回転子マグネットの構成を示す図図１４におけるＨ部の拡大図実施の形態２の回転子マグネットの構成を示す斜視図実施の形態２の回転子の構成を示す斜視図実施の形態３に係る空気調和機の構成を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る電動機および空気調和機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１．
図１は、本実施の形態に係る電動機１の構成を示す縦断面図、図２は、固定子１０の構成を示す斜視図である。本実施の形態に係る電動機１は、モールド固定子２と、モールド固定子２の内側に配置された回転子３と、回転子３のシャフト４に組み付けられた軸受５ａ，５ｂと、モールド固定子２の軸方向の一端部に組み付けられ、モールド固定子２の開口６を閉塞するブラケット７とを備える。

軸受５ａは、電動機１の負荷側に配置され、ブラケット７によって支持される。また、軸受５ｂは、電動機１の反負荷側に配置され、モールド固定子２の樹脂部８の一部である支持部９によって支持される。ここで、負荷側は、モールド固定子２から突出したシャフト４の先端側である。また、反負荷側は、負荷側と反対側である。電動機１は、例えばブラシレスＤＣモータである。

モールド固定子２は、固定子１０と、固定子１０を覆う樹脂部８とを備える。樹脂部８は、例えば不飽和ポリエステル樹脂である熱硬化性樹脂から形成される。

固定子１０は、固定子コア１１と、固定子コア１１に組み付けられた絶縁部１２と、絶縁部１２を介して固定子コア１１に巻回されたコイル１３と、固定子コア１１の軸方向の一端部に組み付けられたセンサ基板１４とを備える。

固定子コア１１は、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して構成される。電磁鋼板の板厚は０．１ｍｍから０．７ｍｍが一般的である。固定子コア１１は、図示しない複数個のティースを備える。複数個のティースは、固定子コア１１の径方向の内側に向かって伸びる。絶縁部１２は、例えばポリブチレンテレフタレートである熱可塑性樹脂から形成される。コイル１３は、絶縁部１２を介して図示しない複数個のティースに集中巻で巻回される。なお、コイル１３は、分布巻されていてもよい。センサ基板１４には、回転子３の回転位置を検出するための図示しない位置検出素子が実装される。

図３は、回転子の構成を示す図であり、図３（ａ）は回転子の負荷側からの側面図、図３（ｂ）は回転子の縦断面図、図３（ｃ）は回転子の反負荷側からの側面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。なお、反負荷側は、センサ基板１４側である。

回転子３は、回転子マグネット２０と、回転子マグネット２０の軸方向の一端部に配置された位置検出用マグネット２１と、回転子マグネット２０を軸方向に貫通するシャフト４と、回転子マグネット２０、位置検出用マグネット２１およびシャフト４を一体に成形する樹脂部２２とを備える。センサ基板１４に実装された図示しない位置検出素子は、位置検出用マグネット２１の磁極を検出することで、回転子３の回転位置を検出する。回転子マグネット２０は、２層構造であり、第１の環状層であるバックヨーク２３を内層とし、第２の環状層である樹脂マグネット２４を外層とする。すなわち、回転子マグネット２０は、環状であり、バックヨーク２３および樹脂マグネット２４は回転子マグネット２０と同軸的に配置される。回転子マグネット２０は、第１の磁極であるＮ極とこれと異なる第２の磁極であるＳ極とが周方向に交互に配置されてなる複数個の磁極を有する。周方向に隣り合う磁極の間がそれぞれ磁極間となる。本実施の形態では、回転子マグネット２０の磁極数は８個とする。すなわち、回転子３の磁極数は８個であり、回転子３は８極となるように着磁されている。

樹脂部２２は、内筒部２２ａと、内筒部２２ａの外側に配置される外筒部２２ｃと、内筒部２２ａと外筒部２２ｃとを連結する８個のリブ２２ｂとを備えている。樹脂部２２は、例えばポリブチレンテレフタレートである熱可塑性樹脂を成形して形成される。内筒部２２ａにはシャフト４が貫通する。８個のリブ２２ｂは、回転子３の周方向に等間隔で配置され、シャフト４の軸を中心に放射状に伸びている。なお、リブ２２ｂの本数は８個に限定されない。また、隣り合うリブ２２ｂ間には中空部２５が形成される。

シャフト４には、ローレット４ａが形成される。ローレット４ａは、内筒部２２ａの内面と接触し、シャフト４の滑り止めとして機能する。

図４は、バックヨーク２３の構成を示す図であり、図４（ａ）はバックヨーク２３の負荷側からの側面図、図４（ｂ）はバックヨーク２３の縦断面図、図４（ｃ）はバックヨーク２３の反負荷側からの側面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。図５は、バックヨーク２３の構成を示す斜視図である。

バックヨーク２３は、軟磁性粉末またはフェライト粉末を含む熱可塑性樹脂を用いて形成される。具体的には、バックヨーク２３は、軟磁性粉末またはフェライト粉末を含む熱可塑性樹脂を成形して形成される。軟磁性粉末は、軟磁性体を粉末にしたものである。軟磁性体は、磁界を加えると磁極が発生し、磁界を取り去ると磁極が消滅するものであり、例えば鉄である。熱可塑性樹脂は、例えばポリアミドである。なお、バックヨーク２３の成形に熱可塑性ではない樹脂を使用することも可能である。また、バックヨーク２３は、軟磁性粉末およびフェライト粉末を含む熱可塑性樹脂を用いて形成されてもよい。すなわち、バックヨーク２３は、軟磁性粉末およびフェライト粉末の少なくとも一方を含む熱可塑性樹脂を用いて形成することができる。

バックヨーク２３は、環状である。また、バックヨーク２３は、軸方向に互いに対向する第１および第２の端面を有する。ここで、軸方向は、回転子マグネット２０の軸方向である。以下では、第１および第２の端面は、それぞれ負荷側および反負荷側の端面である。バックヨーク２３の外周は、例えば波状に形成される。具体的には、バックヨーク２３の外周には、凹部２７ａと凸部２７ｂとが周方向に交互に配置される。凹部２７ａは、周方向において磁極中心に配置される。凸部２７ｂは、周方向において磁極間に配置される。

バックヨーク２３の負荷側の端面には、周方向に等間隔で８個の凹部２８が形成される。凹部２８は、周方向において磁極中心に配置される。凹部２８には、バックヨーク２３の材料となる熱可塑性樹脂を注入するための図示しないゲート口が設けられる。凹部２８の深さは、バックヨーク２３の負荷側の端面から図示しないゲート処理跡が突出しないように設定される。

バックヨーク２３の内周面には、周方向に等間隔で８個の切欠２９が設けられる。切欠２９は、バックヨーク２３の負荷側の端面から軸方向にテーパ状に切り欠かれる。切欠２９は、周方向において磁極間に配置される。切欠２９は、回転子マグネット２０の成形時に金型の凸部が嵌め合され、周方向の位置決めと同軸性の確保に利用される。

バックヨーク２３の反負荷側の端面には、周方向に等間隔で８個の台座３０が形成される。台座３０は、周方向において磁極間に配置される。台座３０には、位置検出用マグネット２１が設置される。台座３０は、位置検出用マグネット２１の径方向の位置ずれを抑制する突起３０ａを備える。

次に、回転子マグネット２０および樹脂マグネット２４の詳細な構成について説明する。図６は、回転子マグネット２０の構成を示す図であり、図６（ａ）は回転子マグネット２０の負荷側からの側面図、図６（ｂ）は回転子マグネット２０の縦断面図、図６（ｃ）は回転子マグネット２０の反負荷側からの側面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図７は、回転子マグネット２０の構成を示す斜視図である。図８は、樹脂マグネット２４の構成を示す図であり、図８（ａ）は樹脂マグネット２４の負荷側からの側面図、図８（ｂ）は樹脂マグネット２４の縦断面図、図８（ｃ）は樹脂マグネット２４の反負荷側からの側面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。図９は、樹脂マグネット２４の構成を示す斜視図である。

樹脂マグネット２４は、バックヨーク２３の外周面上に配置され、バックヨーク２３の周方向に互いに離間して配置された８個のマグネット片２４ａと、バックヨーク２３の負荷側の端面上に配置され、８個のマグネット片２４ａを連結する環状の連結部２４ｂとを備える。８個のマグネット片２４ａは、４個のマグネット片２４ａＮと４個のマグネット片２４ａＳとからなる。ここで、マグネット片２４ａＮはＮ極を有し、マグネット片２４ａＳはＳ極を有する。また、４個のマグネット片２４ａＮと４個のマグネット片２４ａＳは、バックヨーク２３の外周面上で周方向に交互に配列され、周方向に互いに離間している。

樹脂マグネット２４は、希土類磁石粉末を含む熱可塑性樹脂を用いて形成される。具体的には、樹脂マグネット２４は、希土類磁石粉末を含む熱可塑性樹脂を成形して形成される。すなわち、８個のマグネット片２４ａとこれらを連結する連結部２４ｂは、希土類磁石粉末を含む熱可塑性樹脂を材料としてバックヨーク２３に一体に成形される。熱可塑性樹脂は、例えばポリアミドである。なお、樹脂マグネット２４の成形に熱可塑性ではない樹脂を使用することも可能である。

８個のマグネット片２４ａは、互いに同一の形状である。マグネット片２４ａは、横断面が弧状である。ここで横断面は、バックヨーク２３の軸に直交する断面である。なお、樹脂マグネット２４は、バックヨーク２３と同軸的である。バックヨーク２３は、シャフト４と同軸的であり、バックヨーク２３の軸は、回転子３の回転軸に等しい。マグネット片２４ａの軸方向長は、バックヨーク２３の軸方向長に等しい。８個のマグネット片２４ａは、バックヨーク２３の外周面上に周方向に配列され、全体として環状に配置される。

樹脂マグネット２４では、周方向に隣り合うマグネット片２４ａ間には、それぞれ、バックヨーク２３の軸方向の全長にわたって伸びるスリット３１が設けられる。すなわち、周方向に隣り合うマグネット片２４ａは、それぞれ、スリット３１により離間している。回転子マグネット２０では、スリット３１からはバックヨーク２３の外周面が表出する。このように、スリット３１は、バックヨーク２３の外周面により溝部となる。８個のマグネット片２４ａは、回転子３の８個の磁極を構成するので、スリット３１は回転子３の磁極間に配置される。換言すれば、樹脂マグネット２４のうちバックヨーク２３の外周面上に配置される部分は、磁極間で離間している。すなわち、周方向に隣り合うマグネット片２４ａは、磁極間で離間している。

上記したように、バックヨーク２３の外周は波状に形成され、磁極中心に配置される凹部２７ａと磁極間に配置される凸部２７ｂとが交互に配置される。マグネット片２４ａはバックヨーク２３の外周面上に成形されるので、マグネット片２４ａはバックヨーク２３の外周の形状に応じて磁極中心で最も肉厚になる。具体的には、マグネット片２４ａの外形は円弧状であるのに対し、マグネット片２４ａの内形は内側に凸状となる。

図６（ａ）に示すように、連結部２４ｂは、バックヨーク２３と同軸的であり、例えば円環状である。また、連結部２４ｂの外径は、バックヨーク２３の凸部２７ｂにおける外径に等しい。すなわち、連結部２４ｂの外径は、バックヨーク２３の最大外径に等しい。一方、マグネット片２４ａの内形は、バックヨーク２３の凹部２７ａの形状に応じて内側に凸状であり、マグネット片２４ａの負荷側の端面のうち連結部２４ｂの外周よりも内側の領域は連結部２４ｂの反負荷側の端面と重なる。すなわち、連結部２４ｂは、磁極中心で８個のマグネット片２４ａの各々と軸方向につながっている。また、周方向に隣り合うマグネット片２４ａは、連結部２４ｂを介して磁極間でつながっている。ここで、連結部２４ｂの外周面は、周方向に隣り合うマグネット片２４ａ間のそれぞれにおいて、バックヨーク２３の外周面とバックヨーク２３の軸方向に面一となっている。スリット３１は、バックヨーク２３の負荷側の端面の位置で連結部２４ｂによって遮られることなく、周方向に隣り合うマグネット片２４ａ間を軸方向の全長にわたって離間している。

次に、回転子３の製造方法について説明する。図１０は、本実施の形態に係る回転子３の製造方法を示したフローチャートである。回転子３の製造方法は、以下のようなステップを含む。
ステップ１：シャフト４の加工をする。併せて、位置検出用マグネット２１の成形をし、成形後に位置検出用マグネット２１を脱磁する。
ステップ２：バックヨーク２３の成形をし、成形後にバックヨーク２３を脱磁する。
ステップ３：樹脂マグネット２４の成形をし、回転子マグネット２０を製作する。製作後に、回転子マグネット２０を脱磁する。
ステップ４：回転子マグネット２０と位置検出用マグネット２１とシャフト４を金型にセットする。
ステップ５：熱可塑性樹脂で一体成形して回転子３を形成する。
ステップ６：回転子３の着磁をする。
ステップ７：回転子３に軸受５ａ，５ｂを組付ける。

以上に説明したように、本実施の形態では、樹脂マグネット２４は、バックヨーク２３の外周面上で周方向に互いに離間して配置された８個のマグネット片２４ａと、バックヨーク２３の一端面上に配置されて８個のマグネット片２４ａを一体に連結する環状の連結部２４ｂとを備える。特に、連結部２４ｂの外周面は、周方向に隣り合うマグネット片２４ａ間のそれぞれにおいて、バックヨーク２３の外周面とバックヨーク２３の軸方向に面一となっているので、周方向に隣り合うマグネット片２４ａ間に形成されたスリット３１は、バックヨーク２３の一端面の位置で連結部２４ｂによって遮られることない。

一般に希土類磁石の磁極間は高温で減磁するが、本実施の形態のように樹脂マグネット２４の磁極間を離間することで、磁極間に希土類磁石が存在しないので、減磁を抑制することが可能となる。これにより、電動機１の出力の低下が抑制され、電動機１の性能を向上させることができる。また、樹脂マグネット２４の材料の使用量が削減されるので、コストの低減が可能になる。

また、連結部２４ｂは、８個のマグネット片２４ａのバックヨーク２３の径方向の外側への移動を規制する。すなわち、８個のマグネット片２４ａは、連結部２４ｂにより、バックヨーク２３の外周面上に保持されてバックヨーク２３からの脱離が抑制される。このように、連結部２４ｂは、８個のマグネット片２４ａをバックヨーク２３の外周面上に保持する保持部である。この場合、保持部は、樹脂マグネット２４の一部を構成することとなる。

このように、本実施の形態によれば、減磁を抑制しつつも樹脂マグネット２４をバックヨーク２３に一体成形することが可能となる。樹脂マグネット２４の一体成形により、製造工程数が増加することがないので、コストの低減につながる。

また、本実施の形態では、バックヨーク２３の外周は波状に形成され、磁極中心に配置される凹部２７ａと磁極間に配置される凸部２７ｂとが交互に配置される。このような形状により、回転子３から発生する磁束が正弦波に近づき、コイル１３の誘起電圧の高調波成分が低減され、コギングトルクが低減される。

また、本実施の形態では、バックヨーク２３の外周の波状の形状を利用することで、スリット３１を軸方向に貫通させつつ、連結部２４ｂにより隣り合うマグネット片２４ａ間を連結することができる。

なお、バックヨーク２３の外周は波状に限定されず、他の形状にすることも可能である。例えば、バックヨーク２３の外周を円形にした場合は、マグネット片２４ａの内形は円弧状となるが、連結部２４ｂの外径をバックヨーク２３の外径よりも大きく設定することで、連結部２４ｂにより８個のマグネット片２４ａを一体に連結しつつ、減磁を抑制することができる。ただし、この場合は、スリット３１はバックヨーク２３の軸方向の一端で連結部２４ｂによって遮られる形となり、スリット３１が軸方向に貫通する形にはならないので、連結部２４ｂが極間部で減磁し易いが、連結部２４ｂの外径をマグネット片２４ａの外径よりも小さくすることで、連結部２４ｂにおける減磁も抑制することができる。

また、本実施の形態では、磁極数は例えば８極としたが、これに限定されるものではなく、任意の偶数であればよい。この場合、マグネット片２４ａの個数は磁極数と同じ個数となる。

また、本実施の形態では、連結部２４ｂはバックヨーク２３の負荷側の端面上に配置されるが、これに限定されず、連結部２４ｂがバックヨーク２３の反負荷側の端面上に配置されるようにしてもよい。具体的には、バックヨーク２３から台座３０を省略し、バックヨーク２３の反負荷側の端面上に連結部２４ｂが配置されるように樹脂マグネット２４を成形することができる。この場合、連結部２４ｂを位置検出用のマグネットとして利用することもできる。これにより、位置検出用マグネット２１を成形する必要がないので、コストが低減される。

また、樹脂マグネット２４のスリット３１は、回転子３の樹脂部２２を構成する樹脂で埋設することもできる。すなわち、回転子マグネット２０と位置検出用マグネット２１とシャフト４を樹脂で一体に成形して回転子３を形成する際に、スリット３１を樹脂で埋設することもできる。これにより、樹脂マグネット２４の軸方向の移動が抑制され、樹脂マグネット２４のバックヨーク２３への固定の信頼性が向上する。

実施の形態２．
実施の形態１では、連結部２４ｂにより複数個のマグネット片２４ａを連結し、これらのマグネット片２４ａをバックヨーク２３の外周面に保持するようにした。すなわち、複数個のマグネット片２４ａをバックヨーク２３の外周面に保持するための保持部を樹脂マグネット２４の一部である連結部２４ｂとした。実施の形態２では、保持部をバックヨーク２３の一部として実現する構成について説明する。なお、以下では、主に実施の形態１との相違点のみを説明し、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１１は、バックヨーク２３の構成を示す図であり、図１１（ａ）はバックヨーク２３の負荷側からの側面図、図１１（ｂ）はバックヨーク２３の縦断面図、図１１（ｃ）はバックヨーク２３の反負荷側からの側面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。図１２は、図１１におけるＦ部の拡大図である。図１３は、バックヨーク２３の構成を示す斜視図である。

バックヨーク２３には、周方向に等間隔で８個の突起部３６が形成されている。突起部３６は、磁極間に配置される。突起部３６の個数は磁極数と同数である。突起部３６は、バックヨーク２３の一部であり、バックヨーク２３と一体にバックヨーク２３の外周面に形成される。突起部３６は、横断面の形状が例えばＴ字状であり、バックヨーク２３の径方向の外側に向かって周方向の幅が増大する。ここで、横断面はバックヨーク２３の軸方向に直交する断面である。また、突起部３６は、バックヨーク２３の軸方向の全長にわたって形成されている。すなわち、突起部３６は、バックヨーク２３の負荷側および反負荷側の端面間を軸方向に伸びている。バックヨーク２３は、軟磁性粉末およびフェライト粉末の少なくとも一方を含む熱可塑性樹脂を成形して形成される。

図１４は、回転子マグネット２０の構成を示す図であり、図１４（ａ）は回転子マグネット２０の負荷側からの側面図、図１４（ｂ）は回転子マグネット２０の縦断面図、図１４（ｃ）は回転子マグネット２０の反負荷側からの側面図である。図１４（ｂ）は、図１４（ａ）におけるＧ−Ｇ断面図である。図１５は、図１４におけるＨ部の拡大図である。図１６は、回転子マグネット２０の構成を示す斜視図である。

樹脂マグネット２４は、バックヨーク２３の外周面上に配置され、バックヨーク２３の周方向に互いに離間して配列された８個のマグネット片２４ｃを備える。ここで、８個のマグネット片２４ｃは、希土類磁石粉末を含む熱可塑性樹脂を成形して形成される。８個のマグネット片２４ｃは、４個のマグネット片２４ｃＮと４個のマグネット片２４ｃＳとからなる。ここで、マグネット片２４ｃＮは第１の磁極であるＮ極を有し、マグネット片２４ｃＳは第２の磁極であるＳ極を有する。また、４個のマグネット片２４ｃＮと４個のマグネット片２４ｃＳは、バックヨーク２３の外周面上で周方向に交互に配列され、周方向に互いに離間している。

周方向に隣り合うマグネット片２４ｃ間には、それぞれ、突起部３６が配置される。換言すれば、周方向に隣り合う突起部３６間に、それぞれ、マグネット片２４ｃが配置される。すなわち、樹脂マグネット２４は、磁極間に突起部３６を配置することで、磁極間で離間している。

マグネット片２４ｃの周方向の端部の形状は、突起部３６と嵌合する形状である。すなわち、突起部３６を挟んで周方向に隣り合うマグネット片２４ｃの互いに対向する端部は、突起部３６の対向面と嵌合している。具体的には、マグネット片２４ｃの周方向の端部は、突起部３６の周方向の片側と嵌合する嵌合部２４ｄを備えている。

また、マグネット片２４ｃの周方向の端部は、当該端部の径方向の長さが突起部３６の径方向の長さよりも長くなるように形成されている。ここで、径方向は、バックヨーク２３の径方向である。具体的には、マグネット片２４ｃの周方向の端部は、嵌合部２４ｄの外側に嵌合部２４ｄにつながる非嵌合部２４ｅを備える。従って、突起部３６を挟むマグネット片２４ｃの周方向に対向する非嵌合部２４ｅと突起部３６とにより、バックヨーク２３の軸方向の全長にわたって伸びる溝部３１ａが構成される。すなわち、突起部３６を挟んで周方向に隣り合うマグネット片２４ｃの互いに対向する端部と突起部３６とにより、回転子マグネット２０の表面にバックヨーク２３の軸方向の全長にわたって伸びる溝部３１ａが形成される。

以上では、回転子３の磁極数は実施の形態１と同様に８個としたが、磁極数が８個に限定されないことは実施の形態１で説明した通りである。本実施の形態のその他の構成は、実施の形態１と同様である。

本実施の形態では、樹脂マグネット２４は、バックヨーク２３の外周面上でバックヨーク２３の周方向に互いに離間して配置され、回転子３の磁極を構成する８個のマグネット片２４ｃを備える。さらに、８個のマグネット片２４ｃは、磁極間に配置された８個の突起部３６により周方向に互いに離間されるとともに、８個の突起部３６によりバックヨーク２３の外周面上に保持されている。

また、８個の突起部３６は、８個のマグネット片２４ｃのバックヨーク２３の径方向の外側への移動を規制する。すなわち、８個のマグネット片２４ｃは、８個の突起部３６により、バックヨーク２３の外周面上に保持されてバックヨーク２３からの脱離が抑制される。このように、８個の突起部３６は、８個のマグネット片２４ｃをバックヨーク２３の外周面上に保持する保持部である。この場合、保持部は、バックヨーク２３の一部を構成することとなる。

なお、本実施の形態では、突起部３６は例えばＴ字状としたが、突起部３６の形状はこれに限定されない。すなわち、突起部３６の形状は、８個のマグネット片２４ｃのバックヨーク２３の径方向の外側への移動を規制するものであればよい。例えば、突起部３６は、マグネット片２４ｃの周方向の端部との嵌合面が断面波状または断面ジグザグ状であってもよい。また、突起部３６は、周方向の幅が径方向の外側へ向かって増大するテーパ状であってもよい。一般に、突起部３６は、径方向の少なくとも一部に周方向の幅が径方向の外側へ向かって増大する部分を有すればよい。

また、バックヨーク２３が、フェライト粉末を含む熱可塑性樹脂を成形して形成された場合は、磁極間にフェライトを含む突起部３６が配置されることになり、回転子３の磁極間の磁力が向上し、電動機１の高効率化が図れる。また、フェライトは高温で減磁しにくいので、高温での減磁抑制効果も向上する。

図１７は、回転子３の構成を示す斜視図である。図１７では、回転子３は、回転子マグネット２０と、回転子マグネット２０の軸方向の一端部に配置された位置検出用マグネット２１と、回転子マグネット２０を回転子マグネット２０の軸方向に貫通するシャフト４と、これらを一体に成形する樹脂部２２とを備え、溝部３１ａは樹脂部２２の樹脂で埋設されている。これにより、樹脂マグネット２４の軸方向の移動が抑制され、樹脂マグネット２４のバックヨーク２３への固定の信頼性が向上する。なお、溝部３１ａを樹脂で埋設しない構成も可能である。あるいは、溝部３１ａを設けない構成も可能である。

実施の形態３．
図１８は、本実施の形態に係る空気調和機３００の構成を示す図である。空気調和機３００は、室内機３１０と、室内機３１０に接続される室外機３２０とを備える。室外機３２０は、送風機３３０を備える。送風機３３０には、実施の形態１または２の電動機が用いられる。これにより、空気調和機３００の性能が向上し、コストも低減する。

なお、実施の形態１または２の電動機は、室内機３１０内の図示しない送風機に用いることもできる。

また、実施の形態１または２の電動機は、空気調和機３００以外の電気機器に搭載することもでき、この場合も、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、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、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１電動機、２モールド固定子、３回転子、４シャフト、４ａローレット、５ａ，５ｂ軸受、６開口、７ブラケット、８樹脂部、９支持部、１０固定子、１１固定子コア、１２絶縁部、１３コイル、１４センサ基板、２０回転子マグネット、２１位置検出用マグネット、２２樹脂部、２２ａ内筒部、２２ｂリブ、２２ｃ外筒部、２３バックヨーク、２４樹脂マグネット、２４ａ，２４ｃマグネット片、２４ｂ連結部、２４ｄ嵌合部、２４ｅ非嵌合部、２５中空部、２７ａ凹部、２７ｂ凸部、２８凹部、２９切欠、３０台座、３０ａ突起、３１スリット、３１ａ溝部、３００空気調和機、３１０室内機、３２０室外機、３３０送風機。

Claims

環状の回転子マグネットを有する回転子を備えた電動機であって、
前記回転子マグネットは、
前記回転子マグネットと同軸的に配置され、前記回転子マグネットの軸方向に互いに対向する第１および第２の端面を有し、軟磁性粉末およびフェライト粉末の少なくとも一方を含む樹脂を用いて形成された環状の第１の環状層と、
前記第１の環状層の外周面上に配置された第２の環状層と、
前記回転子マグネットと同軸的に前記第１の端面上に配置された環状の連結部と、
を備え、
前記第２の環状層は、希土類磁性粉末を含む樹脂を用いて形成されるとともに、複数個の第１のマグネット片および複数個の第２のマグネット片を有し、
前記第１および第２のマグネット片は、それぞれ前記第１の環状層の外周面上に交互に配列され、
前記第１および第２のマグネット片は、前記第１の環状層の周方向に互いに離間し、
前記第１のマグネット片は第１の磁極を有し、
前記第２のマグネット片は前記第１の磁極と異なる第２の磁極を有し、
前記連結部は、前記第１の環状層の外径よりも大きい外径で形成されるとともに、前記複数個の第１のマグネット片および前記複数個の第２のマグネット片と一体に形成されて前記複数個の第１のマグネット片および前記複数個の第２のマグネット片を連結する電動機。
前記連結部の外周面は、前記周方向に隣り合う前記第１および第２のマグネット片間のそれぞれにおいて、前記第１の環状層の外周面と前記軸方向に面一となっている請求項１に記載の電動機。
前記第１の環状層の外周は、磁極中心に配置される凹部と磁極間に配置される凸部とが交互となるように波状に形成され、
前記連結部の外径は、前記第１の環状層の前記凸部における外径に等しい請求項２に記載の電動機。
前記周方向に隣り合う前記第１および第２のマグネット片間には、前記第１の環状層の前記軸方向の全長にわたって伸びるスリットが設けられ、
前記スリットから前記第１の環状層の外周面が表出する請求項１に記載の電動機。
環状の回転子マグネットを有する回転子を備えた電動機であって、
前記回転子マグネットは、
前記回転子マグネットと同軸的に配置され、前記回転子マグネットの軸方向に互いに対向する第１および第２の端面を有し、軟磁性粉末およびフェライト粉末の少なくとも一方を含む樹脂を用いて形成され、外周面上で周方向に配列されかつ前記軸方向に前記第１および第２の端面間を伸びる複数個の突起部を有する環状の第１の環状層と、
前記第１の環状層の外周面上に配置された第２の環状層と、
を備え、
前記第２の環状層は、希土類磁性粉末を含む樹脂を用いて形成されるとともに、複数個の第１のマグネット片および複数個の第２のマグネット片を有し、
前記第１および第２のマグネット片は、それぞれ前記第１の環状層の外周面上に交互に配列され、前記複数個の突起部により前記第１の環状層の周方向に互いに離間し、
前記第１のマグネット片は第１の磁極を有し、
前記第２のマグネット片は前記第１の磁極と異なる第２の磁極を有し、
前記突起部を挟んで前記周方向に隣り合う前記第１および第２のマグネット片の互いに対向する端部は、それぞれ、当該突起部と嵌合しており、前記複数個の第１のマグネット片は前記周方向に隣り合う前記突起部に挟まれ、前記複数個の第２のマグネット片は前記周方向に隣り合う前記突起部に挟まれて前記第１の環状層の外周面上に保持される電動機。
前記互いに対向する端部と前記各突起部とにより、前記回転子マグネットの表面に前記第１の環状層の軸方向の全長にわたって伸びる溝部が形成される請求項５に記載の電動機。
前記回転子は、前記回転子マグネットと、前記回転子マグネットの軸方向の一端部に配置された位置検出用マグネットと、前記回転子マグネットを前記回転子マグネットの軸方向に貫通するシャフトと、前記回転子マグネット、前記位置検出用マグネットおよび前記シャフトを一体にする樹脂部とを備え、
前記溝部は、前記樹脂部の樹脂で埋設されている請求項６に記載の電動機。
前記第１の環状層は、フェライト粉末を含む樹脂から形成されている請求項５に記載の電動機。
請求項１から８のいずれか１項に記載の電動機を備えた空気調和機。