JP6328338B2 - 電動機および空気調和機 - Google Patents

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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。
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、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。
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。
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 (9)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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に記載の電動機。
  7. 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に記載の電動機。
  8. 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。
  9. 請求項1からのいずれか1項に記載の電動機を備えた空気調和機。
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