JP7309039B2 - 回転子、電動機、送風機、空気調和装置、及び回転子の製造方法 - Google Patents

回転子、電動機、送風機、空気調和装置、及び回転子の製造方法 Download PDF

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Description

本開示は、回転子、電動機、送風機、空気調和装置、及び回転子の製造方法に関する。
電動機に用いられる回転子として、第1の永久磁石と、第1の永久磁石の内側に配置されて第1の永久磁石に固定された第2の永久磁石とを有する回転子が提案されている。例えば、特許文献1及び2を参照。
特開2011-87393号公報 特開2005-151757号公報
しかしながら、特許文献1及び2に記載の回転子では、回転中に遠心力が作用した場合又は温度変化が生じた場合等に、内側に配置された第2の永久磁石から第1の永久磁石が脱落するおそれがある。
本開示は、永久磁石の脱落を防止することを目的とする。
本開示の一態様に係る回転子は、回転軸と、前記回転軸に支持された回転子本体と、を有し、前記回転子本体は、第1の永久磁石及び第2の永久磁石を有し、前記第2の永久磁石は、前記回転軸に支持され、前記第の永久磁石は、前記回転子本体の周方向に間隔をあけて配置された複数の柱部と、前記第1の永久磁石の前記回転軸の軸方向の第1の端部に接する第1の張り出し部を有し、且つ前記第2の永久磁石の外側で前記第2の永久磁石に支持されていて、前記第1の張り出し部と前記第1の端部とは、互いに接合されている。
本開示によれば、永久磁石の脱落を防止することができる。
実施の形態1に係る回転子の構成を示す側面図である。 実施の形態1に係る回転子の構成を示す平面図である。 実施の形態1に係る回転子の構成を示す底面図である。 実施の形態1に係る第2の永久磁石の構成を示す平面図である。 図1に示される回転子をA5-A5線で切断した断面図である。 図5に示される回転子をA6-A6線で切断した断面図である。 実施の形態1に係る回転子の製造工程を示すフローチャートである。 実施の形態1に係る回転子本体を形成する工程の詳細を示すフローチャートである。 比較例に係る回転子本体の構成を示す平面図である。 実施の形態1に係る回転子本体の表面磁束密度の分布、及び比較例に係る回転子本体の表面磁束密度の分布を示すグラフである。 実施の形態2に係る回転子本体の構成を示す部分断面図である。 実施の形態2の変形例に回転子本体の構成を示す部分断面図である。 実施の形態3に係る回転子本体の構成を示す断面図である。 実施の形態3に係る第2の永久磁石の構成を示す平面図である。 実施の形態3の変形例1に係る回転子本体の構成を示す部分断面図である。 実施の形態3の変形例2に係る回転子本体の構成を示す部分断面図である。 (A)は、実施の形態4に係る回転子本体の構成の一部を示す拡大平面図である。(B)は、実施の形態4に係る回転子本体の構成の一部を示す拡大底面図である。 実施の形態4の変形例1に係る回転子本体の構成を示す側面図である。 (A)は、実施の形態4の変形例1に係る回転子本体の構成を示す拡大平面図である。(B)は、実施の形態4の変形例1に係る回転子本体の構成を示す拡大底面図である。 (A)は、実施の形態4の変形例2に係る回転子本体の構成の一部を示す拡大平面図である。(B)は、図20(A)に示される回転子本体をA20-A20線で切断した断面図である。 実施の形態5に係る回転子本体の構成を示す平面図である。 実施の形態5に係る回転子本体の構成を示す断面図である。 実施の形態5の変形例に係る回転子本体の構成を示す断面図である。 実施の形態5の変形例に係る第2の永久磁石の構成を示す平面図である。 実施の形態6に係る回転子の構成を示す平面図である。 図25に示される回転子をA26-A26線で切断した断面図である。 実施の形態6の変形例に係る回転子の構成を示す平面図である。 図27に示される回転子をA28-A28線で切断した断面図である。 実施の形態7に係る回転子本体の構成を示す側面図である。 実施の形態7に係る回転子本体の構成を示す断面図である。 実施の形態7に係る回転子本体を形成する工程の詳細を示すフローチャートである。 実施の形態7の変形例1に係る回転子本体の構成を示す部分断面図である。 実施の形態7の変形例2に係る回転子本体の構成を示す部分断面図である。 (A)は、実施の形態7の変形例3に係る回転子本体の構成を示す断面図である。(B)は、実施の形態7の変形例3に係る回転子本体の構成を示す他の断面図である。 実施の形態8に係る電動機の部分断面及び側面を示す構成図である。 実施の形態9に係る空気調和装置の構成を概略的に示す図である。
以下に、本開示の実施の形態に係る回転子、電動機、送風機、空気調和装置、及び回転子の製造方法を、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、実施の形態を適宜組み合わせること及び各実施の形態を適宜変更することが可能である。
図面には、説明の理解を容易にするために、xyz直交座標系が示されている。z軸は、回転子の軸線に平行な座標軸である。x軸は、z軸に直交する座標軸である。y軸は、x軸及びz軸の両方に直交する座標軸である。
《実施の形態1》
図1は、実施の形態1に係る回転子1の構成を示す側面図である。図2は、実施の形態1に係る回転子1の構成を示す平面図である。図は、実施の形態1に係る回転子1の構成を示す底面図である。図1~3に示されるように、回転子1は、回転軸としてのシャフト10と、シャフト10に支持される回転子本体11と、シャフト10と回転子本体11とを連結する連結部12とを有している。回転子1は、シャフト10の軸線C1を中心に回転可能である。シャフト10は、z軸方向に延びている。以下の説明では、シャフト10の軸線C1を中心とする円の円周に沿った方向を「周方向」、z軸方向を「軸方向」、軸方向に直交する方向を「径方向」と呼ぶ。
回転子本体11は、第1の永久磁石としての複数の希土類ボンド磁石21と、第2の永久磁石としてのフェライトボンド磁石22とを有している。つまり、回転子本体11が有する2つの永久磁石(以下、「ボンド磁石」ともいう)は、互いに種類が異なる。具体的には、回転子本体11が有する2つの永久磁石は、互いに磁極の強さ(つまり、磁気量)が異なる。実施の形態1では、希土類ボンド磁石21の磁極の強さが、フェライトボンド磁石22の磁極の強さよりも大きい。また、実施の形態1では、回転子本体11が有する2つのボンド磁石は、互いに線膨張係数が異なる。
希土類ボンド磁石21は、希土類磁石と樹脂とを含む。希土類磁石は、例えば、ネオジウム(Nd)、鉄(Fe)及びホウ素(B)を含むネオジウム磁石、又はサマリウム(Sm)、鉄(Fe)、窒素(N)を含むサマリウム鉄窒素磁石などである。希土類ボンド磁石に含まれる樹脂は、例えば、ナイロン樹脂、PPS(Poly Phenylene Sulfide)樹脂、エポキシ樹脂などである。
フェライトボンド磁石22は、フェライト磁石と樹脂とを含む。フェライトボンド磁石22に含まれる樹脂は、希土類ボンド磁石に含まれる樹脂と同様に、ナイロン樹脂、PPS樹脂、エポキシ樹脂などである。
図4は、フェライトボンド磁石22の構成を示す平面図である。図4に示されるように、フェライトボンド磁石22のxy平面に平行な平面形状は、軸線C1を中心とした環状である。フェライトボンド磁石22の外周面22eは、回転子本体11の外周面11a(図2参照)の一部を形成している。フェライトボンド磁石22は、周方向R1に隣り合う複数の外周面22eの間に形成された複数(図4では、8つ)の溝部22fを有している。複数の溝部22fは、軸線C1を中心に周方向R1に間隔をあけて配置されている。溝部22fは、軸方向に長い長溝である。
フェライトボンド磁石22は、極異方性を有するように配向されている。周方向R1に隣接する複数の溝部22fの底面22gは、互いに極性が異なる磁極を有している。図4に示される円弧状の矢印F2は、フェライトボンド磁石22における磁束の向きを示している。S極の溝部22fの径方向外側から流れ込んだ磁束が周方向に隣接するN極の溝部22fへと進む。そのため、回転子1は、フェライトボンド磁石22の径方向内側に磁路を構成する回転子鉄心を必要としない。よって、回転子1における部品点数を削減することができ、かつ回転子1を軽量化することができる。
図1~3に示されるように、フェライトボンド磁石22は、連結部12を介してシャフト10に支持されている。連結部12は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂から形成されている。連結部12は、内筒部12aと、外筒部12bと、複数(実施の形態1では、4つ)のリブ12cとを有している。内筒部12aは円筒状であり、シャフト10の外周面に固定されている。外筒部12bは円筒状であり、フェライトボンド磁石22の内周面に固定されている。複数のリブ12cは、内筒部12aと外筒部12bとを接続している。複数のリブ12cは、内筒部12aから径方向外側に放射状に延びている。複数のリブ12cは、軸線C1を中心に周方向R1に等角度の位置に配置されている。なお、フェライトボンド磁石22は、連結部12を介さずにシャフト10に直接固定されていてもよい。
複数(実施の形態1では、8個)の希土類ボンド磁石21は、フェライトボンド磁石22に支持されている。複数の希土類ボンド磁石21は、周方向R1に間隔をあけて配置されている。複数の希土類ボンド磁石21のそれぞれの外周面21cは、回転子本体11の外周面11aの一部を形成している。
複数の希土類ボンド磁石21はそれぞれ、極異方性を有するように配向されている。周方向R1に隣接する複数の希土類ボンド磁石21は、互いに極性が異なる磁極を有している。図2及び3に示される円弧状の矢印F1は、希土類ボンド磁石21における磁束の向きを示している。S極の希土類ボンド磁石21の径方向外側から流れ込んだ磁束が周方向R1に隣接するN極の希土類ボンド磁石21へと進む。実施の形態1では、回転子本体11は、8個の磁極を有している。なお、回転子本体11の極数は8個に限らず、2n個以上であればよい。nは、1以上の自然数である。
図5は、図1に示される回転子1をA5-A5線で切断した断面図である。図6は、図5に示される回転子本体11をA6-A6線で切断した断面図である。なお、図5では、シャフト10及び連結部12の図示が省略されている。図5及び6に示されるように、希土類ボンド磁石21は、柱部41と、第1の張り出し部42と、第2の張り出し部43とを有している。
柱部41は、フェライトボンド磁石22の溝部22f(図4参照)に配置されている。柱部41は、溝部22fの底面22gよりも径方向外側に配置されている。柱部41は、軸方向に延びている。柱部41の軸方向長さL41は、フェライトボンド磁石22の軸方向長さL22よりも長い。-z軸方向に見たときの柱部41の形状は、例えば、扇形状である。xy平面において、柱部41の内周面及び外周面は、同心円状に形成されている。すなわち、xy平面における柱部41の厚みは、周方向R1において一定である。
第1の張り出し部42は、柱部41の+z軸側の端部41aから径方向内側に延びている。言い換えれば、柱部41は、第1の張り出し部42より径方向外側に位置している。第1の張り出し部42は、フェライトボンド磁石22における第1の端部としての+z軸側の端部22cに接している。図2では、第1の張り出し部42における周方向R1の幅は、径方向内側に向かうほど狭くなっている。-z軸方向に見たときの第1の張り出し部42の形状は、例えば、略三角形である。
第2の張り出し部43は、柱部41の-z軸側の端部41bから径方向内側に延びている。第2の張り出し部43は、フェライトボンド磁石22における第2の端部としての-z軸側の端部22dに接している。第2の張り出し部43における周方向R1の幅は、径方向内側に向かうほど狭くなっている。-z軸方向に見たときの第2の張り出し部43の形状は、第1の張り出し部42と同様に、例えば、略三角形である。なお、-z軸方向に見たときの第1の張り出し部42の形状及び第2の張り出し部43の形状は、略三角形に限らず、他の形状であってもよい。また、希土類ボンド磁石21は、第1の張り出し部42及び第2の張り出し部43のいずれか一方の張り出し部のみを有していてもよい。
実施の形態1では、希土類ボンド磁石21及びフェライトボンド磁石22が一体成形(「2色成形」ともいう)されることによって、柱部41と溝部22fとが接合されている。なお、実施の形態1において、希土類ボンド磁石21及びフェライトボンド磁石22が一体成形されることは、先に製造されたフェライトボンド磁石22を金型に配置した状態で希土類ボンド磁石21を成形することで、希土類ボンド磁石21とフェライトボンド磁石22とを一体化することである。
また、実施の形態1では、第1の張り出し部42とフェライトボンド磁石22の+z軸側の端部22cとが接合され、かつ第2の張り出し部43とフェライトボンド磁石22の-z軸側の端部22dとが接合されている。このように、実施の形態1では、軸方向において、希土類ボンド磁石21とフェライトボンド磁石22とが接合しているため、希土類ボンド磁石21とフェライトボンド磁石22との接合面積を増加させることができる。これにより、温度変化による膨張若しくは収縮、又は回転子に作用する遠心力によって、フェライトボンド磁石22と希土類ボンド磁石21との界面が剥離した場合でも、フェライトボンド磁石22から希土類ボンド磁石21が脱落することを防止できる。
次に、図7を用いて回転子1の製造方法について、説明する。図7は、回転子1の製造工程を示すフローチャートである。
ステップST1では、回転子本体11を形成する。なお、ステップST1の詳細については、後述する。
ステップST2では、回転子本体11をシャフト10に連結する。実施の形態1では、回転子本体11とシャフト10とが連結部12を介して一体化されることで、回転子本体11がシャフト10に連結される。
ステップST3では、例えば、着磁器を用いて、回転子本体11を着磁する。具体的には、希土類ボンド磁石21及びフェライトボンド磁石22が極異方性を有するように、希土類ボンド磁石21及びフェライトボンド磁石22を着磁する。
次に、図8を用いて回転子本体11を形成する工程の詳細について説明する。図8は、回転子本体11を形成する工程の詳細を示すフローチャートである。回転子本体11を形成する工程では、フェライトボンド磁石22を成形するための第2の金型と、フェライトボンド磁石22に支持される希土類ボンド磁石21を成形するための第1の金型と、配向用の磁石とを用いる。
ステップST11では、フェライトボンド磁石22を成形するための第2の金型の内部にフェライトボンド磁石22の原料を充填する。フェライトボンド磁石22は、例えば、射出成形により成形される。なお、フェライトボンド磁石22は、射出成形に限らず押圧成形などの他の成形方法によって成形されてもよい。
ステップST12では、フェライトボンド磁石22の原料を配向しつつ、予め決められた形状を有するフェライトボンド磁石22を成形する。ステップST12では、例えば、配向用の磁石を用いて第2の金型の内部に極異方の磁場を発生させた状態で、フェライトボンド磁石22の原料を配向させつつ、フェライトボンド磁石22を成形する。これにより、極異方性を有するフェライトボンド磁石22が成形される。
ステップST13では、成形されたフェライトボンド磁石22を冷却する。
ステップST14では、第2の金型からフェライトボンド磁石22を取り出す。
ステップST15では、取り出したフェライトボンド磁石22を脱磁する。
ステップST16では、希土類ボンド磁石21を射出成形するための第1の金型の内部にフェライトボンド磁石22を配置する。
ステップST17では、第1の金型に配置されたフェライトボンド磁石22の複数の溝部22fに、希土類ボンド磁石21の原料を充填する。希土類ボンド磁石21は、例えば、射出成形により成形される。なお、希土類ボンド磁石21は、射出成形に限らず押圧成形などの他の成形方法によって成形されてもよい。
ステップST18では、希土類ボンド磁石21の原料を配向しつつ、予め決められた形状を有する希土類ボンド磁石21を成形する。ステップST18では、例えば、配光用の磁石を用いて第1の金型の内部に極異方の磁場を発生させた状態で、希土類ボンド磁石21の原料を配向させつつ、希土類ボンド磁石21を成形する。これにより、極異方性を有する複数の希土類ボンド磁石21を有する希土類ボンド磁石21が成形される。つまり、希土類ボンド磁石21及びフェライトボンド磁石22が一体成形された回転子本体11が形成される。希土類ボンド磁石21及びフェライトボンド磁石22が一体成形されるとき、互いに種類が異なる2つのボンド磁石が融着される。これにより、希土類ボンド磁石21の第1の張り出し部42がフェライトボンド磁石22の+z軸側の端部22cに固定され、第2の張り出し部43がフェライトボンド磁石22の-z軸側の端部22dに固定される。
ステップST19では、形成された回転子本体11を冷却する。
ステップST20では、第1の金型から回転子本体11を取り出す。
ステップST21では、取り出した回転子本体11を脱磁する。
次に、実施の形態1に係る回転子本体11の製造コストについて、比較例に係る回転子本体111と対比しながら説明する。図9は、比較例に係る回転子本体111の構成を示す平面図である。図9に示されるように、比較例に係る回転子本体111では、環状のフェライトボンド磁石122の外側に、環状の希土類ボンド磁石121が配置されている。つまり、比較例に係る回転子本体111では、回転子本体111の外周面の全てが、希土類ボンド磁石121の外周面121aによって形成されている。
これに対し、実施の形態1では、回転子本体11の外周面11aは、フェライトボンド磁石22の外周面22e、及び希土類ボンド磁石21の外周面21cによって形成されている。これにより、実施の形態1に係る回転子本体11では、比較例に係る回転子本体111と比べて、希土類ボンド磁石21の量を削減することができる。実施の形態1に係る回転子1では、比較例に係る回転子に比べて、希土類ボンド磁石21の量を約20%削減することができる。希土類ボンド磁石21は、フェライトボンド磁石22に比べて、高価である。例えば、希土類ボンド磁石の材料単価は、フェライトボンド磁石の材料単価の10倍以上である。そのため、実施の形態1に係る回転子本体11の製造コストを低減することができる。
次に、実施の形態1に係る回転子本体11の表面磁束密度について、比較例に係る回転子本体111と対比しながら説明する。図10は、実施の形態1に係る回転子本体11の表面磁束密度の分布と、比較例に係る回転子本体111の表面磁束密度の分布とを示すグラフである。図10において、横軸は、回転子本体11の外周面又は回転子本体111の外周面における周方向R1の位置[度]を示し、縦軸は、表面磁束密度[a.u.]を示す。また、図10において、実線は実施の形態1に係る回転子本体11の表面磁束密度の分布を示し、破線は比較例に係る回転子本体111の表面磁束密度の分布を示す。
図10に示されるように、比較例に係る回転子本体111の表面磁束密度の分布は、均一な正弦波の波形S1によって表される。これに対して、実施の形態1に係る回転子本体11の表面磁束密度の分布も、概ね均一な略正弦波の波形S2によって表される。つまり、比較例に係る回転子本体111と比較して、実施の形態1に係る回転子本体11においても、周方向R1において、表面磁束密度の急激な変化が抑えられている。具体的には、実施の形態1に係る回転子本体11の磁極中心部(N極又はS極)では、比較例に係る回転子本体111と同等の磁束密度が得られるが、極間部(N極とS極との間)では、比較例に係る回転子本体111よりもやや劣る磁束密度が得られる。しかし、実施の形態1に係る回転子本体11では、比較例に係る回転子本体111と比べてフェライトボンド磁石22の量が低減していても、複数の希土類ボンド磁石21が備えられているので、磁束密度の低下を補うことができる。これにより、実施の形態1に係る回転子本体11は、比較例に係る回転子本体111と同等の誘起電圧を得ることができる。
以上に説明したように、実施の形態1に係る回転子1によれば、希土類ボンド磁石21の第1の張り出し部42とフェライトボンド磁石22の+z軸側の端部22cとが接合している。これにより、希土類ボンド磁石21とフェライトボンド磁石22との接合面積が増加するため、フェライトボンド磁石22から希土類ボンド磁石21が脱落することを防止できる。
また、実施の形態1に係る回転子1によれば、希土類ボンド磁石21の第2の張り出し部43とフェライトボンド磁石22の-z軸側の端部22dとが接合している。これにより、希土類ボンド磁石21とフェライトボンド磁石22との接合面積が更に増加するため、フェライトボンド磁石22から希土類ボンド磁石21が一層脱落し難くなる。
また、実施の形態1に係る回転子1によれば、シャフト10に支持されるフェライトボンド磁石22が極異方性を有している。これにより、フェライトボンド磁石22の径方向内側に磁路を構成する回転子鉄心を配置する必要がないため、回転子1における部品点数を削減することができ、かつ回転子1を軽量化することができる。
また、実施の形態1に係る回転子1によれば、回転子本体11の外周面が、フェライトボンド磁石22の外周面22e、及び希土類ボンド磁石21の外周面21cによって形成されている。希土類ボンド磁石21は、フェライトボンド磁石22より高価である。実施の形態1に係る回転子1では、希土類ボンド磁石21の量を削減することができるため、回転子1の製造コストを低減することができる。
また、実施の形態1に係る回転子1によれば、希土類ボンド磁石21の量が削減された場合であっても、回転子本体11の表面磁束密度の急激な変化が抑えられるため、回転子1は、比較例に係る回転子と同等の誘起電圧を得ることができる。よって、実施の形態1に係る回転子1は、比較例に係る回転子と同等の回転制御の精度を得ることができる。
《実施の形態2》
図11は、実施の形態2に係る回転子の回転子本体211の構成を示す部分断面図である。図11において、図6に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図6と同じ符号が付されている。実施の形態2に係る回転子本体211は、フェライトボンド磁石222に形成された凹部に張り出し部が嵌合している点で、実施の形態1に係る回転子本体111と相違する。
図11に示されるように、回転子本体211は、希土類ボンド磁石221と、フェライトボンド磁石222とを有している。フェライトボンド磁石222は、+z軸側の端部222cに形成された第1の凹部222hと、-z軸側の端部222dに形成された第2の凹部222iとを有している。なお、フェライトボンド磁石222は、第1の凹部222h及び第2の凹部222iのいずれか一方の凹部のみを有していてもよい。また、フェライトボンド磁石222は、複数の第1の凹部222h又は複数の第2の凹部222iを有していてもよい。
希土類ボンド磁石221は、柱部41と、第1の張り出し部242と、第2の張り出し部243とを有している。第1の張り出し部242は、第1の嵌合部としての凸部242bを有している。凸部242bは、第1の張り出し部242の-z軸側の端面242cからフェライトボンド磁石222に向けて突出している。凸部242bは、第1の凹部222hに嵌合している。
第2の張り出し部243は、第2の嵌合部としての凸部243bを有している。凸部243bは、第2の張り出し部243の+z軸側の端面243cからフェライトボンド磁石222に向けて突出している。凸部243bは、第2の凹部222iに嵌合している。
フェライトボンド磁石222において、+z軸側の端部222cと-z軸側の端部222dとの間の軸方向長さL1は、第1の凹部222hの底面222jと第2の凹部222iの底面222kとの間の軸方向長さをL2よりも大きい。
以上に説明した実施の形態2に係る回転子によれば、第1の張り出し部242の凸部242bが第1の凹部222hに嵌合している。これにより、フェライトボンド磁石222から希土類ボンド磁石221が一層脱落し難くなる。
また、実施の形態2に係る回転子によれば、第2の張り出し部243の凸部243bが第2の凹部222iに嵌合している。これにより、フェライトボンド磁石222から希土類ボンド磁石221が一層脱落し難くなる。
《実施の形態2の変形例》
図12は、実施の形態2の変形例に係る回転子の回転子本体211Aの構成を示す部分断面図である。図12において、図11に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図11に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態2の変形例に係る回転子本体211Aは、フェライトボンド磁石222Aに形成された凸部に張り出し部が嵌合している点で、実施の形態1に係る回転子本体111と相違する。
図12に示されるように、回転子本体211Aは、希土類ボンド磁石221Aと、フェライトボンド磁石222Aとを有している。フェライトボンド磁石222Aは、+z軸側の端部222cに形成された第1の凸部222mと、-z軸側の端部222dに形成された第2の凸部222nとを有している。第1の凸部222mの+z軸側の面222uは、フェライトボンド磁石722Aの+z軸側の面と面一である。第2の凸部222nの-z軸側の面222vは、フェライトボンド磁石722Aの-z軸側の面と面一である。なお、フェライトボンド磁石222Aは、第1の凸部222m及び第2の凸部222nのうちいずれか一方の凸部のみを有していてもよい。また、フェライトボンド磁石222Aは、複数の第1の凸部222m又は複数の第2の凸部222nを有していてもよい。
希土類ボンド磁石221Aは、柱部41と、第1の張り出し部242Aと、第2の張り出し部243Aとを有している。第1の張り出し部242Aは、第1の嵌合部としての貫通孔242eを有している。貫通孔242eは、第1の凸部222mに嵌合している。なお、第1の張り出し部242Aは、貫通孔242eに限らず、第1の凸部222mに嵌合する凹部を有していてもよい。
第2の張り出し部243Aは、第2の嵌合部としての貫通孔243eを有している。貫通孔243eは、第2の凸部222nに嵌合している。なお、第2の張り出し部243Aは、貫通孔243eに限らず、第2の凸部222nに嵌合する凹部を有していてもよい。
フェライトボンド磁石222において、+z軸側の端部222cと-z軸側の端部222dとの間の軸方向長さL1は、第1の凸部222mの+z軸側の面222uと第2の凸部222nの-z軸側の面222vとの間の軸方向長さL3より小さい。
以上に説明した実施の形態2の変形例に係る回転子によれば、第1の張り出し部242Aの貫通孔242eがフェライトボンド磁石222の第1の凸部221gに嵌合している。これにより、フェライトボンド磁石222から希土類ボンド磁石221が一層脱落し難くなる。
また、実施の形態2の変形例に係る回転子によれば、第2の張り出し部243Aの貫通孔243eがフェライトボンド磁石222の第2の凸部221hに嵌合している。これにより、フェライトボンド磁石222から希土類ボンド磁石221が一層脱落し難くなる。
また、実施の形態2の変形例に係る回転子によれば、第1の張り出し部242A及び第2の張り出し部243Aが貫通孔242e、243eを有している。これにより、回転子本体211Aにおける希土類ボンド磁石221Aの量が削減されるため、回転子の製造コストを低減することができる。
《実施の形態3》
図13は、実施の形態3に係る回転子の回転子本体311の構成を示す断面図である。図13において、図6に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図6に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態3に係る回転子本体311は、フェライトボンド磁石322に段差部が形成されている点で、実施の形態1に係る回転子本体111と相違する。
図13に示されるように、回転子の回転子本体311は、希土類ボンド磁石321と、フェライトボンド磁石322とを有している。フェライトボンド磁石322は、+z軸側の端部322cに形成された第1の段差部322pと、-z軸側の端部322dに形成された第2の段差部322qとを有している。第1の段差部322pは、+z軸側の端部322cから-z軸方向に凹んでいる。第2の段差部322qは、-z軸側の端部322dから+z軸方向に凹んでいる。なお、フェライトボンド磁石322は、第1の段差部322p及び第2の段差部322qのいずれか一方の段差部のみを有していてもよい。
希土類ボンド磁石321は、柱部341と、第1の張り出し部342と、第2の張り出し部343とを有している。柱部341の軸方向長さL341は、フェライトボンド磁石322の軸方向長さL22に等しい。第1の張り出し部342は、第1の段差部322pの底面322rと接合されている。第2の張り出し部343は、第2の段差部322qの底面322sと接合されている。
図14は、実施の形態3に係るフェライトボンド磁石322の構成を示す平面図である。図14において、図4に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図4に示される符号と同じ符号が付されている。
図14に示されるように、フェライトボンド磁石322は、周方向R1に間隔をあけて配置された複数の第1の段差部322pを有している。第1の段差部322pは、溝部22fよりも径方向内側に位置している。第1の段差部322pの周方向R1の幅は、径方向内側に向かうほど狭くなっている。-z軸方向に見たときの第1の段差部322pの形状は、略三角形である。つまり、第1の段差部322pの形状は、第1の張り出し部342の形状と同じである。言い換えれば、第1の段差部322pの形状は、第1の張り出し部342の形状に対応している。なお、図示は省略するが、-z軸方向に見たときの第2の段差部322q(図12参照)の形状は、第2の張り出し部343の形状と同じである。
以上に説明した実施の形態3に係る回転子によれば、希土類ボンド磁石321の第1の張り出し部342が、フェライトボンド磁石322に形成された第1の段差部322pの底面322rに接合されている。これにより、フェライトボンド磁石322から希土類ボンド磁石321が脱落することを防止できる。
また、実施の形態3に係る回転子によれば、希土類ボンド磁石321の第2の張り出し部343が、フェライトボンド磁石322に形成された第2の段差部322qの底面322sに接合されている。これにより、フェライトボンド磁石322から希土類ボンド磁石321が一層脱落し難くなる。
また、実施の形態3に係る回転子によれば、希土類ボンド磁石321の柱部341の軸方向長さL341は、フェライトボンド磁石322の軸方向長さL22に等しい。これにより、実施の形態3に係る回転子本体311では、希土類ボンド磁石321の量を削減することができるため、回転子の製造コストを低減することができる。
《実施の形態3の変形例1》
図15は、実施の形態3の変形例1に係る回転子の回転子本体311Aの構成を示す部分断面図である。図15において、図11及び13に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図11及び13に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態3の変形例1に係る回転子本体311は、フェライトボンド磁石322Aの段差部に形成された凹部に張り出し部が嵌合している点で、実施の形態3に係る回転子本体311と相違する。
図15に示されるように、回転子本体311Aは、希土類ボンド磁石321Aと、フェライトボンド磁石322Aとを有している。フェライトボンド磁石322Aは、第1の段差部322pの底面322rに形成された第1の凹部322hと、第2の段差部322qの底面322sに形成された第2の凹部322iとを有している。なお、フェライトボンド磁石322Aは、第1の凹部322h及び第2の凹部322iのうちいずれか一方の凹部を有していてもよい。また、フェライトボンド磁石322Aは、複数の第1の凹部322h又は複数の第2の凹部322iを有していてもよい。
希土類ボンド磁石321Aは、柱部341と、第1の張り出し部342Aと、第2の張り出し部343Aとを有している。第1の張り出し部342Aは、第1の嵌合部としての凸部42bを有している。凸部42bが第1の凹部322hに嵌合している。第2の張り出し部343Aは、第2の嵌合部としての凸部43bを有している。凸部43bは、第2の凹部322iに嵌合している。
フェライトボンド磁石322Aにおいて、第1の段差部322pの底面322rと第2の段差部322qの底面322sとの間の軸方向長さL4は、第1の凹部322hの底面と第2の凹部322iの底面との間の軸方向長さL5よりも大きい。
以上に説明した実施の形態3の変形例1に係る回転子によれば、第1の張り出し部342Aの凸部42bが、フェライトボンド磁石322Aの第1の段差部322pに形成された第1の凹部322hに嵌合している。これにより、フェライトボンド磁石322Aから希土類ボンド磁石321Aが一層脱落し難くなる。
また、実施の形態3の変形例1に係る回転子によれば、第2の張り出し部343Aの凸部43bが、フェライトボンド磁石322Aの第2の段差部322qに形成された第2の凹部322iに嵌合している。これにより、フェライトボンド磁石322Aから希土類ボンド磁石321Aが一層脱落し難くなる。
《実施の形態3の変形例2》
図16は、実施の形態3の変形例2に係る回転子の回転子本体311Bの構成を示す部分断面図である。図16において、図12及び13に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図12及び13に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態3の変形例2に係る回転子本体311Bでは、フェライトボンド磁石322Bの段差部に形成された凸部に張り出し部が嵌合している点で、実施の形態3に係る回転子本体311と相違する。
図16に示されるように、回転子本体311Bは、希土類ボンド磁石321Bと、フェライトボンド磁石322Bとを有している。フェライトボンド磁石322Bは、第1の段差部322pの底面322rから+z軸側に突出する第1の凸部322mと、第2の段差部322qの底面322sから-z軸側に突出する第2の凸部322nとを有している。第1の凸部322mの+z軸側の面322uは、フェライトボンド磁石322Bの+z軸側の面と面一である。第2の凸部322nの-z軸側の面322vは、フェライトボンド磁石322Bの-z軸側の面と面一である。なお、フェライトボンド磁石322Bは、第1の凸部322m及び第2の凸部322nのうちいずれか一方の凸部のみを有していてもよい。また、フェライトボンド磁石322Bは、複数の第1の凸部322m又は複数の第2の凸部322nを有していてもよい。
フェライトボンド磁石322Bは、柱部341と、第1の張り出し部342Bと、第2の張り出し部343Bとを有している。第1の張り出し部342Bは、第1の嵌合部としての貫通孔342eを有している。貫通孔342eは、第1の凸部322mに嵌合している。第2の張り出し部343Bは、第2の嵌合部としての貫通孔343eを有している。貫通孔343eは、第2の凸部322nに嵌合している。
フェライトボンド磁石322Bにおいて、第1の段差部322pの底面322rと第2の段差部322qの底面322sとの間の軸方向長さL4は、第1の凸部322mの+z軸側の面322uと第2の凸部322nの-z軸側の面322vとの間の軸方向長さL6よりも小さい。
以上に説明した実施の形態3の変形例2に係る回転子によれば、第1の張り出し部342Bの貫通孔342eが、フェライトボンド磁石322Bの第1の段差部322pに形成された第1の凸部322mが嵌合している。これにより、フェライトボンド磁石322Bから希土類ボンド磁石321Bが一層脱落し難くなる。
また、実施の形態3の変形例2に係る回転子によれば、第2の張り出し部343Bの貫通孔342eが、フェライトボンド磁石322Bの第2の段差部322qに形成された第2の凸部322nが嵌合している。これにより、フェライトボンド磁石322Bから希土類ボンド磁石321Bが一層脱落し難くなる。
《実施の形態4》
図17(A)は、実施の形態4に係る回転子の回転子本体411の構成を示す拡大平面図である。図17(B)は、実施の形態4に係る回転子の回転子本体411の構成を示す拡大底面図である。図17(A)及び(B)において、図4に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図4に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態4に係る回転子本体411は、張り出し部の形状の点で、実施の形態1に係る回転子本体111と相違する。
図17(A)及び(B)に示されるように、回転子の回転子本体411は、希土類ボンド磁石421と、フェライトボンド磁石22とを有している。希土類ボンド磁石421は、柱部41と、柱部41の+z軸側の端部41aから径方向内側に延びる第1の張り出し部442と、柱部41の-z軸側の端部41bから径方向内側に延びる第2の張り出し部443とを有している。
第1の張り出し部442の周方向R1の長さA1は、柱部41の+z軸側の端部41aの周方向R1の長さA2よりも長い。第2の張り出し部443の周方向R1の長さA3は、柱部41の-z軸側の端部41bの周方向R1の長さA4よりも長い。
ここで、「第1の張り出し部442(又は第2の張り出し部443)の周方向R1の長さ」とは、第1の張り出し部442(又は第2の張り出し部443)において、軸線C1と第1の張り出し部442とを結ぶ直線Mに垂直な方向に延びる直線の長さである。また、「+z軸側の端部41a(又は-z軸側の端部41b)の周方向R1の長さ」とは、+z軸側の端部41a(又は-z軸側の端部41b)において、軸線C1と柱部41とを結ぶ直線Mに垂直な方向に延びる直線のうち最も距離が小さい直線の長さである。
実施の形態4では、第2の張り出し部443の長さA3は、第1の張り出し部442の長さA1と同じである。また、柱部41において、-z軸側の端部41bの長さA4は、+z軸側の端部41aの長さA2と同じである。
以上に説明した実施の形態4に係る回転子によれば、第1の張り出し部442の周方向R1の長さA1は、柱部41の+z軸側の端部41aの周方向R1の長さA2より長い。これにより、第1の張り出し部442とフェライトボンド磁石22の+z軸側の端部22cとの接合面積が増加するため、フェライトボンド磁石22から希土類ボンド磁石421が一層脱落し難くなる。
また、実施の形態4に係る回転子によれば、第2の張り出し部443の周方向R1の長さA3は、柱部41の-z軸側の端部41bの周方向R1の長さA4より長い。これにより、第2の張り出し部443とフェライトボンド磁石22の-z軸側の端部22dとの接合面積が増加するため、フェライトボンド磁石22から希土類ボンド磁石421が一層脱落し難くなる。
《実施の形態4の変形例1》
図18は、実施の形態4の変形例1に係る回転子の回転子本体411Aの構成を示す側面図である。図19(A)は、実施の形態4に係る回転子の回転子本体411Aの構成を示す拡大平面図である。図19(B)は、実施の形態4に係る回転子の回転子本体411Aの構成を示す拡大底面図である。実施の形態4の変形例1に係る回転子本体411Aは、第2の張り出し部の形状の点で、実施の形態4に係る回転子本体411と相違する。
図18に示されるように、回転子本体411Aは、複数の希土類ボンド磁石421Aと、フェライトボンド磁石422Aとを有している。
図19(A)及び(B)に示されるように、希土類ボンド磁石421Aは、柱部41と、柱部41の+z軸側の端部41aから径方向内側に延びる第1の張り出し部442Aと、柱部41の-z軸側の端部41bから径方向内側に延びる第2の張り出し部443Aとを有している。
実施の形態4の変形例1では、第2の張り出し部443Aの長さA13は、第1の張り出し部442Aの長さA1と異なる。具体的には、第2の張り出し部443Aの長さA13は、第1の張り出し部442の長さA1より長い。つまり、実施の形態4の変形例では、第1の張り出し部442及び第2の張り出し部443の形状が、互いに異なる。なお、長さA13は、長さA1より短くてもよい。
また、実施の形態4の変形例1では、柱部41において、-z軸側の端部41bの長さA14は、+z軸側の端部41aの長さA2と異なる。つまり、希土類ボンド磁石421において、軸方向両側の張り出し部の周方向R1の長さが不均一である。具体的には、柱部41において、-z軸側の端部41bの長さA14は、+z軸側の端部41aの長さA2より長い。なお、長さA14は、長さA2より短くてもよい。
以上に説明した実施の形態4の変形例1に係る回転子によれば、第2の張り出し部443Aの長さA13が第1の張り出し部442Aの長さA1と異なる。これにより、第1の張り出し部442Aの膨張量(又は収縮量)及び第2の張り出し部443Aの膨張量(又は収縮量)が異なる。これにより、フェライトボンド磁石422Aに希土類ボンド磁石421Aが固定される力が強まるため、フェライトボンド磁石422Aから希土類ボンド磁石421Aが一層脱落し難くなる。
《実施の形態4の変形例2》
図20(A)は、実施の形態4の変形例2に係る回転子の回転子本体411Bの構成を示す拡大平面図である。図20(A)において、図4に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図4に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態4の変形例に係る回転子本体411Aは、張り出し部の形状の点で、実施の形態1に係る回転子本体11と相違する。
図20(A)に示されるように、回転子本体411Bは、希土類ボンド磁石421Bと、フェライトボンド磁石422Bとを有している。希土類ボンド磁石421Bは、柱部41と、柱部41の+z軸側の端部41aから径方向内側に延びる第1の張り出し部442Bとを有している。
第1の張り出し部442Bは、柱部41の+z軸側の端部41aから周方向R1の一方に向けて延びる第1の部分442eと、+z軸側の端部41aから周方向R1の他方に向けて延びる第2の部分442fを有している。実施の形態4の変形例2では、第1の部分442e及び第2の部分442fは、周方向R1における第1の部分442eと第2の部分442fとの間の距離が大きくなるように延びている。これにより、第1の張り出し部442Bの周方向R1の長さは、柱部41の+z軸側の端部41aの周方向R1の長さA2(図17参照)よりも長い。第1の部分442eと第2の部分442fとの間には、フェライトボンド磁石422Bの+z軸側の端部422cが配置されている。
図20(B)は、図20(A)に示される回転子本体411BをA20-A20線で切断した断面図である。図20(B)において、図15に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図15に示される符号と同じ符号が付されている。
図20(A)及び(B)に示されるように、第1の部分442eは、嵌合部としての凸部442gを有している。凸部442gは、フェライトボンド磁石422Bの段差部422pに形成された凹部422hに嵌合している。第2の部分442fは、嵌合部としての凸部442hを有している。凸部442hは、フェライトボンド磁石422Bに形成された凹部(図示しない)に嵌合している。なお、第1の部分442e及び第2の部分442fは、フェライトボンド磁石422Bに形成された凸部と嵌合する嵌合部(例えば、貫通孔又は凹部)を有していてもよい。
ここで、軸線C1から段差部422pの径方向外側の端部442vまでの距離をr1、軸線C1から段差部422pの径方向内側の端部442wまでの距離をr2としたとき、距離r1は、距離r2よりも長い。
以上に説明した実施の形態4の変形例2に係る回転子によれば、第1の張り出し部442Bは、柱部41の+z軸側の端部41aから周方向両側に延びる第1の部分442eと、第2の部分442fとを有しており、第1の部分442eと第2の部分442fとの間には、フェライトボンド磁石422Bが配置されている。これにより、回転子本体411における希土類ボンド磁石421Bの量を削減しつつ、希土類ボンド磁石421Bの脱落を防止することができる。また、第1の張り出し部442Bの周方向両側にフェライトボンド磁石422Bと嵌合する嵌合部を設ける場合に、希土類ボンド磁石421Bのうちフェライトボンド磁石422Bとの接合に不要な部分(つまり、周方向中央部)を削減することができる。
《実施の形態5》
図21は、実施の形態5に係る回転子の回転子本体511の構成を示す平面図である。図22は、図21に示される回転子本体511をA22-A22線で切断した断面図である。図21及び22において、図1及び6に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図1及び6に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態5に係る回転子本体511は、希土類ボンド磁石521の構成の点で、実施の形態1に係る回転子本体11と相違する。
図21及び22に示されるように、回転子本体511は、希土類ボンド磁石521と、フェライトボンド磁石522とを有している。希土類ボンド磁石521は、周方向R1に間隔をあけて配置された複数の柱部41と、複数の柱部41より径方向内側に位置するリング部551、552を有している。リング部551は、フェライトボンド磁石522の+z軸側の端部22cと接合されている。リング部551は、複数の第1の張り出し部42と、周方向に隣接する複数の第1の張り出し部42を連結する連結部44とで構成されている。リング部552は、フェライトボンド磁石522の-z軸側の端部22dと接合されている。リング部552は、複数の第1の張り出し部42と、周方向に隣接する複数の第2の張り出し部43を連結する連結部(図示しない)とで構成されている。なお、希土類ボンド磁石521は、+z軸側のリング部551及び-z軸側のリング部552のうちいずれか一方のリング部のみを有していてもよい。
以上に説明した実施の形態5に係る回転子によれば、希土類ボンド磁石521が、周方向R1に隣接する複数の第1の張り出し部42を連結する連結部44を含むリング部551を有している。これにより、フェライトボンド磁石522から希土類ボンド磁石521が一層脱落し難くなる。
また、実施の形態5に係る回転子によれば、希土類ボンド磁石521が、周方向R1に隣接する複数の第2の張り出し部43を連結する連結部を含むリング部552を更に有している。これにより、フェライトボンド磁石522から希土類ボンド磁石521が一層脱落し難くなる。
《実施の形態5の変形例》
図23は、実施の形態5の変形例に係る回転子の回転子本体511Aの構成を示す断面図である。図24は、実施の形態5の変形例に係るフェライトボンド磁石522Aの構成を示す平面図である。図23及び24において、図21及び22に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図21及び22に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態5の変形例に係る回転子本体511Aは、リング部551、552がフェライトボンド磁石522Aの環状凹部522r、522sに配置されている点で、実施の形態5に係る回転子本体511と相違する。
図23に示されるように、回転子本体511Aは、希土類ボンド磁石521Aと、フェライトボンド磁石522Aとを有している。希土類ボンド磁石521のリング部551は、フェライトボンド磁石522の+z軸側の端部22cに形成された凹部としての環状凹部522rに配置されている。リング部551の+z軸側の端面は、フェライトボンド磁石522Aの+z軸側の端面と面一である。リング部552は、フェライトボンド磁石522の-z軸側の端部22dに形成された環状凹部522sに配置されている。リング部552の-z軸側の端面は、フェライトボンド磁石522Aの-z軸側の端面と面一である。
図24に示されるように、環状凹部522rは、フェライトボンド磁石522の+z軸側の端部22cにおいて、溝部22fよりも径方向内側に位置している。-z軸方向に見たときの環状凹部522rの形状は、軸線C1を中心とした環状である。
以上に説明した実施の形態5の変形例に係る回転子によれば、フェライトボンド磁石522Aが、リング部551、552が配置される環状凹部522r、522sを有している。これにより、回転子本体511Aにおける希土類ボンド磁石521Aの量が削減されるため、回転子の製造コストを低減することができる。
《実施の形態6》
図25は、実施の形態6に係る回転子6の構成を示す平面図である。図26は、図25に示される回転子6をA26-A26線で切断した断面図である。図25及び26において、図13に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図13に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態6に係る回転子6は、リング部材661、662を更に有している点で、実施の形態1から5のいずれかに係る回転子と相違する。なお、図25及び26では、回転子6は、実施の形態3に係る回転子本体311を有している例を用いて説明する。
図25及び26に示されるように、回転子6は、シャフト10と、回転子本体311と、連結部12と、リング部材661、662とを有している。リング部材661、662はそれぞれ、軸線C1を中心とする環状の部材である。リング部材661、662は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂などの樹脂から形成されている。
リング部材661は、回転子本体311よりも+z軸側に位置している。リング部材661は、第1の張り出し部342の+z軸側の端面342f及びフェライトボンド磁石322の+z軸側の端部322cに固定されている。つまり、回転子6を-z軸方向に見たとき、リング部材662は、第1の張り出し部342とフェライトボンド磁石322との境界面と重なる位置に配置されている。
リング部材662は、回転子本体311よりも-z軸側に位置している。リング部材662は、第2の張り出し部343の-z軸側の端面343f及びフェライトボンド磁石22の-z軸側の端部322dに固定されている。つまり、回転子6を+z軸方向に見たときに、リング部材662は、第2の張り出し部343とフェライトボンド磁石322との境界面と重なる位置に配置されている。なお、回転子6は、+z軸側のリング部材661及び-z軸側のリング部材662のうちいずれか一方のリング部のみを有していてもよい。
以上に説明した実施の形態6に係る回転子6によれば、回転子本体311の+z軸側において、リング部材661が、第1の張り出し部342及びフェライトボンド磁石322に固定されている。これにより、フェライトボンド磁石322から希土類ボンド磁石321が一層脱落し難くなる。
また、実施の形態6に係る回転子6によれば、回転子本体311の-z軸側において、リング部材662が、第2の張り出し部343及びフェライトボンド磁石322に固定されている。これにより、フェライトボンド磁石322から希土類ボンド磁石321が一層脱落し難くなる。
《実施の形態6の変形例》
図27は、実施の形態6の変形例に係る回転子6Aの構成を示す平面図である。図27は、図28に示される回転子6AをA28-A28線で切断した断面図である。実施の形態6の変形例に係る回転子6Aは、リング部材661、662が連結部12と一体化されている点で、実施の形態6に係る回転子6と相違する。
図27及び28に示されるように、回転子6Aは、シャフト10と、回転子本体311と、第1の樹脂部としてのリング部材661、662と、第2の樹脂部としての連結部12とを有している。リング部材661、662と連結部12とが一体成形されることによって、リング部材661、662は連結部12と繋がっている。具体的には、リング部材661、662は、連結部12のリブ12cと繋がっている。つまり、実施の形態6の変形例では、シャフト10及び回転子本体311は、連結部12及びリング部材661、662を介して連結されている。
以上に説明した実施の形態6の変形例に係る回転子6Aによれば、リング部材661、662が連結部12と繋がっている。これにより、シャフト10と回転子本体11とを樹脂製の連結部12を介して一体成形する際に、リング部材661、662も同時に成形することができるので、回転子6の製造工程を削減することができる。
ここで、回転子6Aの固有振動数は、回転子6Aの剛性によって変化する。回転子6Aの剛性は、リブ12cの幅、長さ及び本数を変化させることで調整することができる。実施の形態6の変形例では、リブ12cがリング部材661、662と繋がっているため、リブの長さが長くなっている。そのため、回転子6Aの剛性が変化して回転子6Aの固有振動数が変化している。これにより、共振の発生を抑制することができ、回転子6Aの振動特性を調整することができる。
また、回転子6Aの慣性モーメントは、回転子6Aの質量によって変化する。回転子6Aの質量は、リブ12cの幅、長さ及び本数を変化させることで調整することができる。実施の形態6の変形例では、慣性モーメントが大きいほど大きい始動トルクを必要とするが、回転子1の回転を安定させることができる。つまり、実施の形態6の変形例では、リブ12cとリング部材661、662と繋がっていることで、リブ12cの形状を変化させて、回転子6Aの固有振動数及び慣性モーメントを調整することができる。なお、回転子6Aの固有振動数及び慣性モーメントは、リブ12cの本数によって変化させてもよい。
《実施の形態7》
図29は、実施の形態7に係る回転子の回転子本体711の構成を示す側面図である。図30は、実施の形態7に係る回転子本体711の構成を示す断面図である。実施の形態7に係る回転子本体711は、張り出し部がフェライトボンド磁石721に備えられている点で、実施の形態1から6のいずれかの回転子本体と相違する。
図29に示されるように、回転子本体711は、第1の永久磁石としてのフェライトボンド磁石721と、第2の永久磁石としての複数の希土類ボンド磁石722とを有している。複数の希土類ボンド磁石722は、周方向R1に間隔をあけて配置されている。
フェライトボンド磁石721は、円筒部71と、第1の張り出し部72と、第2の張り出し部73とを有している。円筒部71は、連結部12(図1参照)を介してシャフト10(図1参照)に支持されている。円筒部71の軸方向の長さL71は、希土類ボンド磁石722の軸方向の長さL72よりも長い。
第1の張り出し部72は、円筒部71の+z軸側の端部71aから径方向外側に延びている。第1の張り出し部72は、希土類ボンド磁石722の+z軸側の端部722cに接している。第2の張り出し部73は、円筒部71の-z軸側の端部71bから径方向外側に延びている。第2の張り出し部73は、希土類ボンド磁石722の-z軸側の端部722dに接している。第1の張り出し部72の径方向内側の端部及び第2の張り出し部73の径方向内側の端部は、希土類ボンド磁石722の外周面と面一である。これにより、第1の張り出し部72及び第2の張り出し部73が径方向において固定子に近づくため、固定子に流れ込む磁束を増加させることができる。
実施の形態7では、フェライトボンド磁石721及び希土類ボンド磁石722が一体成形されることによって、円筒部71と希土類ボンド磁石722とが接合されている。なお、実施の形態7において、フェライトボンド磁石721及び希土類ボンド磁石722が一体成形されることは、先に製造された希土類ボンド磁石722を金型に配置した状態で、フェライトボンド磁石721を成形してフェライトボンド磁石721と希土類ボンド磁石722を一体化することである。
また、実施の形態7では、第1の張り出し部72と希土類ボンド磁石722の+z軸側の端部722cとが接合され、かつ第2の張り出し部73と希土類ボンド磁石722の-z軸側の端部722dとが接合されている。このように、実施の形態7では、軸方向において、フェライトボンド磁石721と希土類ボンド磁石722とが接合しているため、フェライトボンド磁石721と希土類ボンド磁石722との接合面積を増加させることができる。よって、フェライトボンド磁石721から希土類ボンド磁石722が脱落することを防止できる。
次に、図31を用いて、回転子本体711を形成する工程について説明する。図31は、回転子本体711を形成する工程を示すフローチャートである。
ステップST71では、希土類ボンド磁石722を射出成形するための第1の金型の内部に、希土類ボンド磁石722の原料を充填する。
ステップST72では、希土類ボンド磁石722の原料を配向しつつ、予め決められた形状を有する希土類ボンド磁石722を成形する。ステップST72では、例えば、配向用の磁石を用いて第1の金型の内部に極異方の磁場を発生させた状態で、希土類ボンド磁石722の原料を配向させつつ、希土類ボンド磁石722を成形する。これにより、極異方性の配向が施された希土類ボンド磁石722が成形される。
ステップST73では、成形された希土類ボンド磁石722を冷却する。
ステップST74では、第1の金型の内部から希土類ボンド磁石722を取り出す。
ステップST75では、取り出した希土類ボンド磁石722を脱磁する。
ステップST76では、第2の金型の内部に希土類ボンド磁石722を配置する。
ステップST77では、第2の金型の内部にフェライトボンド磁石721の原料を充填する。
ステップST78では、フェライトボンド磁石721の原料を配向しつつ、予め決められた形状を有するフェライトボンド磁石721を成形する。ステップST78では、例えば、配向用の磁石を用いて第2の金型の内部に極異方の磁場を発生させた状態で、フェライトボンド磁石721の原料を配向させつつ、フェライトボンド磁石721を成形する。
ステップST79~ST81は、図8に示されるステップST19~ST21と同じである。
以上に説明した実施の形態7に係る回転子によれば、フェライトボンド磁石721の第1の張り出し部72が、希土類ボンド磁石722の+z軸側の端部722cに接合されている。これにより、希土類ボンド磁石722とフェライトボンド磁石721との接合面積が増加するため、フェライトボンド磁石721から希土類ボンド磁石722が脱落することを防止できる。
また、実施の形態7に係る回転子によれば、フェライトボンド磁石721の第2の張り出し部73が、希土類ボンド磁石722の-z軸側の端部722dに接合されている。これにより、希土類ボンド磁石722とフェライトボンド磁石721との接合面積が更に増加するため、フェライトボンド磁石721から希土類ボンド磁石722が一層脱落し難くなる。
また、実施の形態7に係る回転子によれば、希土類ボンド磁石722の脱落を防止する張り出し部(つまり、第1の張り出し部72及び第2の張り出し部73)が、フェライトボンド磁石721に備えられている。これにより、希土類ボンド磁石722の軸方向長さが実施の形態1に係る希土類ボンド磁石21の軸方向長さと比べて低減されるため、希土類ボンド磁石722の量を削減することができる。よって、回転子の製造コストを低減することができる。
《実施の形態7の変形例1》
図32は、実施の形態7の変形例1に係る回転子の回転子本体711Aの構成を示す部分断面図である。図32において、図30に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図30に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態7の変形例1に係る回転子本体711Aは、希土類ボンド磁石に形成された凹部に張り出し部が嵌合している点で、実施の形態7に係る回転子本体711と相違する。
図32に示されるように、回転子の回転子本体711Aは、フェライトボンド磁石721Aと、希土類ボンド磁石722Aとを有している。希土類ボンド磁石722Aは、+z軸側の端部722cに形成された第1の凹部722hと、-z軸側の端部722dに形成された第2の凹部722iとを有している。なお、希土類ボンド磁石722Aは、第1の凹部722h及び第2の凹部722iのいずれか一方の凹部のみを有していてもよい。また、希土類ボンド磁石722Aは、複数の第1の凹部722h又は複数の第2の凹部722iを有していてもよい。
フェライトボンド磁石721Aは、円筒部71と、第1の張り出し部72Aと、第2の張り出し部73Aとを有している。第1の張り出し部72Aは、第1の嵌合部としての凸部72cを有している。凸部72cは、第1の張り出し部72Aの-z軸側の端面から希土類ボンド磁石722Aに向けて突出している。凸部72cは、第1の凹部722hに嵌合している。
第2の張り出し部73Aは、第2の嵌合部としての凸部73cを有している。凸部73cは、第2の張り出し部73Aの+z軸側の端面から希土類ボンド磁石722Aに向けて突出している。凸部73cは、第2の凹部722iに嵌合している。
希土類ボンド磁石722Aにおいて、+z軸側の端部722cと-z軸側の端部722dとの間の軸方向長さL7は、第1の凹部722hの底面722jと第2の凹部722iの底面722kとの間の軸方向長さをL8よりも大きい。
以上に説明した実施の形態7の変形例1に係る回転子によれば、第1の張り出し部72Aの凸部72cが希土類ボンド磁石722Aに形成された第1の凹部722hに嵌合している。これにより、フェライトボンド磁石721Aから希土類ボンド磁石722Aが一層脱落し難くなる。
また、実施の形態7の変形例1に係る回転子によれば、第2の張り出し部73Aの凸部73aが-z軸側の端部722dに形成された第2の凹部722iに嵌合している。これにより、フェライトボンド磁石721Aから希土類ボンド磁石722Aが一層脱落し難くなる。
《実施の形態7の変形例2》
図33は、実施の形態7の変形例2に係る回転子の回転子本体711Bの構成を示す部分断面図である。図33において、図30に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図30に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態7の変形例2に係る回転子本体711Bは、希土類ボンド磁石に形成された凸部に張り出し部が嵌合している点で、実施の形態7に係る回転子本体711と相違する。
図33に示されるように、回転子本体711Bは、フェライトボンド磁石721Bと、希土類ボンド磁石722Bとを有している。希土類ボンド磁石722Bは、+z軸側の端部722cから+z軸側に突出する第1の凸部722mと、-z軸側の端部722dから-z軸側に突出する第2の凸部722nとを有している。なお、希土類ボンド磁石722Bは、第1の凸部722m及び第2の凸部722nのいずれか一方の凸部のみを有していてもよい。また、希土類ボンド磁石722Bは、複数の第1の凸部722m又は複数の第2の凸部722nを有していてもよい。
フェライトボンド磁石721Bは、円筒部71と、第1の張り出し部72Bと、第2の張り出し部73Bとを有している。第1の張り出し部72Bは、第1の嵌合部としての貫通孔72eを有している。貫通孔72eは、第1の凸部722mに嵌合している。なお、第1の張り出し部72Aは、貫通孔72eの代わりに、第1の凸部722mに嵌合する凹部を有していてもよい。
第2の張り出し部73Bは、第2の嵌合部としての貫通孔73eを有している。貫通孔73eは、第2の凸部722nに嵌合している。なお、第2の張り出し部73Bは、貫通孔73eの代わりに、第2の凸部722nに嵌合する凹部を有していてもよい。
希土類ボンド磁石722Bにおいて、+z軸側の端部722cと-z軸側の端部722dとの間の軸方向長さL7は、第1の凸部222mの先端面222jと第2の凸部222nの先端面222kとの間の軸方向長さL9より小さい。
以上に説明した実施の形態7の変形例2に係る回転子によれば、第1の張り出し部72Aの貫通孔72eが希土類ボンド磁石722の第1の凸部722mに嵌合している。これにより、フェライトボンド磁石721Bから希土類ボンド磁石722Bが一層脱落し難くなる。
また、実施の形態7の変形例2に係る回転子によれば、第2の張り出し部73Aの貫通孔73eが希土類ボンド磁石722の第2の凸部722nに嵌合している。これにより、フェライトボンド磁石721Bから希土類ボンド磁石722Bが一層脱落し難くなる。
《実施の形態7の変形例3》
図34(A)は、実施の形態7の変形例3に係る回転子の回転子本体711Cの構成を示す断面図である。図34(B)は、実施の形態7の変形例3に係る回転子の回転子本体711Cの構成を示す他の断面図である。実施の形態7の変形例3に係る回転子本体711Cは、複数の希土類ボンド磁石が連結されている点で、実施の形態7に係る回転子本体711と相違する。
図34(A)及び(B)に示されるように、回転子本体711Cは、フェライトボンド磁石721と、希土類ボンド磁石722とを有している。希土類ボンド磁石722は、周方向R1に間隔をあけて配置された複数の柱部741と、複数の柱部741を互いに連結する連結部751とを有している。フェライトボンド磁石721の外径D72は、連結部751の外径D75よりも大きい。連結部751は、希土類ボンド磁石722の+z軸側の端部722cと-z軸側の端部722dとの間に配置されている。実施の形態7に係る変形例3では、連結部751は、希土類ボンド磁石722の軸方向中央部に配置されている。
以上に説明した実施の形態7の変形例3に係る回転子によれば、回転子本体711の希土類ボンド磁石722は、複数の柱部741を互いに連結する連結部751を有している。これにより、回転中に希土類ボンド磁石722Aがフェライトボンド磁石721から一層脱落し難くなる。
《実施の形態8》
次に、上述した実施の形態1~7のいずれかの回転子を有する電動機80について説明する。図35は、実施の形態8に係る電動機80の部分断面及び側面を示す構成図である。図35に示されるように、電動機80は、固定子81と、回転子82とを有している。電動機80は、例えば、永久磁石同期電動機である。
固定子81は、固定子鉄心81aと、固定子鉄心81aを覆うモールド樹脂部81bとを有している。固定子鉄心81aには、インシュレータ81cを介してコイル81dが巻き付けられている。モールド樹脂部81bは、例えば、BMC(Bulk Molding Compound)樹脂などの熱硬化性樹脂から形成されている。
回転子82は、固定子81の径方向内側に配置されている。つまり、電動機80は、インナーロータ型の電動機である。回転子82には、実施の形態1から7のいずれかの回転子を適用可能である。回転子82のシャフト10は、軸受83、84によって回転可能に支持されている。
回転子82には、センサマグネット85が備えられている。センサマグネット85は、回路基板86と対向している。センサマグネット85の磁界が回路基板86に備えられた磁気センサ87によって検出されることによって、回転子の回転位置が検出される。
実施の形態1から7のいずれかに係る回転子では、外側に配置された希土類ボンド磁石の脱落が防止されるため、回転子の品質を向上させることができる。そのため、回転子が備えられた電動機の品質も向上させることができる。
《実施の形態9》
図36は、実施の形態9に係る空気調和装置90の構成を概略的に示す図である。図36に示されるように、空気調和装置90は、室内機91と、冷媒配管94を介して室内機91に接続された室外機95とを有している。空気調和装置90では、例えば、室内機91から冷たい空気を送風する冷房運転、又は温かい空気を送風する暖房運転等を行うことができる。
室内機91は、送風機としての室内送風機92と、室内送風機92を覆うハウジング93とを有している。室内送風機92は、電動機80と、電動機80のシャフトに固定された羽根車92aとを有している。羽根車92aは、電動機80によって駆動されることにより、気流を生成する。羽根車92aは、例えば、クロスフローファンである。
室外機95は、送風機としての室外送風機96と、圧縮機97と、室外送風機96及び圧縮機97を覆うハウジング98とを有している。室外送風機96は、電動機80と、電動機80のシャフトに固定された羽根車96aとを有している。羽根車96aは、電動機80によって駆動されることにより、気流を生成する。羽根車96aは、例えば、プロペラファンである。圧縮機97は、電動機97aと、電動機97aによって駆動される圧縮機構97bとを有している。
上述の通り、実施の形態9に係る空気調和装置90では、例えば、実施の形態8に係る電動機80が室内送風機92及び室外送風機96に適用されている。実施の形態8に係る電動機80では、上述した通り、回転子における希土類ボンド磁石の脱落が防止されているため、電動機80の品質が向上している。そのため、室内送風機92及び室外送風機96の品質も向上する。更に、室内送風機92及び室外送風機96を有する空気調和装置90の品質も向上する。なお、電動機80は、室内送風機92及び室外送風機96のいずれか一方に備えられていてもよい。また、電動機80は、圧縮機97の電動機97aに適用されてもよい。また、実施の形態8に係る電動機80は、空気調和装置90以外に、他の機器に搭載されていてもよい。
1、6、6A、82 回転子、 10 シャフト、 11、211、311、411、511、711 回転子本体、 12 連結部、 21、221、221A、321、321A、321B、421、421A、421B、521、521A、722 希土類ボンド磁石、 22、222、222A、322、322A、322B、422B、522、522A、721 フェライトボンド磁石、 22c、222c、322c、422c、722c +z軸側の端部、 22d、222d、322d、422d、722d -z軸側の端部、 41、341、741 柱部、 42、242、342、442、72 第1の張り出し部、 43、243、343、73 第2の張り出し部、 44 連結部、 80 電動機、 81 固定子、 90 空気調和装置、 91 室内機、 95 室外機、 92 室内送風機、 92a 羽根車、 96 室外送風機、 96a 羽根車、 222h、322h 第1の凹部、 222i、322i 第2の凹部、 222m、322m 第1の凸部、 222n、322n 第2の凸部、 42b、242b、72c 凸部、 242e、342e、72e 貫通孔、 43b、243b、73c 凸部、 243e、343e、73e 貫通孔、 322p 第1の段差部、 322q 第2の段差部、 661 リング部材、 662 リング部材、 721、721A、721B フェライトボンド磁石、 722、722A、722B 希土類ボンド磁石。

Claims (25)

  1. 回転軸と、
    前記回転軸に支持された回転子本体と
    を有し、
    前記回転子本体は、第1の永久磁石及び第2の永久磁石を有し、
    前記第2の永久磁石は、前記回転軸に支持されていて、
    前記第1の永久磁石は、前記回転子本体の周方向に間隔をあけて配置された複数の柱部と、前記第2の永久磁石の前記回転軸の軸方向の第1の端部に接する第1の張り出し部を有し、且つ前記第2の永久磁石の外側で前記第2の永久磁石に支持されていて、
    前記第1の張り出し部と前記第1の端部とは、互いに接合されている
    回転子。
  2. 前記第1の永久磁石は、前記軸方向の前記第1の端部の反対側の第2の端部に接する第2の張り出し部を更に有し、
    前記第2の張り出し部と前記第2の端部とは、互いに接合されている
    請求項1に記載の回転子。
  3. 前記第2の永久磁石は、前記軸方向の第1の端部に形成された第1の凹部又は第1の凸部を有し、
    前記第1の張り出し部は、前記第1の凹部又は第1の凸部に嵌合する第1の嵌合部を有する
    請求項1に記載の回転子。
  4. 前記第2の永久磁石は、前記軸方向の前記第1の端部の反対側の第2の端部に形成された第2の凹部又は第2の凸部を有し、
    前記第1の永久磁石は、前記第1の端部の反対側の第2の端部に接する第2の張り出し部を更に有し、
    前記第2の張り出し部は、前記第2の凹部又は第2の凸部に嵌合する第2の嵌合部を有する
    請求項3に記載の回転子。
  5. 前記第2の永久磁石は、前記第1の端部から前記軸方向の一方に向けて凹む第1の段差部を有し、
    前記第1の張り出し部と前記第1の段差部の底面とは、互いに接合されている
    請求項1に記載の回転子。
  6. 前記第2の永久磁石は、前記軸方向の前記第1の端部の反対側の第2の端部から前記軸方向の他方に向けて第2の段差部を更に有し、
    前記第1の永久磁石は、前記軸方向の前記第1の端部の反対側の第2の端部に接する第2の張り出し部を更に有し、
    前記第2の張り出し部と前記第2の段差部の底面とは、互いに接合されている
    請求項5に記載の回転子。
  7. 前記柱部は、前記第1の張り出し部よりも前記回転子の径方向の外側に位置して前記第2の永久磁石に支持され、
    前記第1の張り出し部の前記回転子の周方向の長さは、前記柱部の前記周方向の長さよりも長い
    請求項に記載の回転子。
  8. 前記第1の永久磁石は、前記軸方向の前記第1の端部の反対側の第2の端部に接する第2の張り出し部を更に有し、
    前記第2の張り出し部と前記第2の端部とは、互いに接合されていて、
    前記第2の張り出し部の周方向の長さは、前記第1の張り出し部の前記周方向の長さと同じである
    請求項に記載の回転子。
  9. 前記第1の永久磁石は、前記軸方向の前記第1の端部の反対側の第2の端部に接する第2の張り出し部を更に有し、
    前記第2の張り出し部と前記第2の端部とは、互いに接合されていて、
    前記第2の張り出し部の周方向の長さは、前記第1の張り出し部の前記周方向の長さと異なる
    請求項に記載の回転子。
  10. 前記第1の張り出し部は、前記柱部から前記回転子の周方向の一方に向かって延びる第1の部分と、前記柱部から前記周方向の他方に向かって延びる第2の部分とを有し、
    前記周方向において前記第1の部分と前記第2の部分との間には、前記第2の永久磁石が配置されている
    請求項7から9のいずれか1項に記載の回転子。
  11. 前記第1の永久磁石は、前記回転子の周方向に間隔をあけて配置されて前記第1の張り出し部を含む複数の第1の張り出し部と、前記周方向に隣接する前記複数の第1の張り出し部を連結する連結部とを有する
    請求項1から10のいずれか1項に記載の回転子。
  12. 前記第2の永久磁石は、前記第1の端部に形成されて前記連結部が配置される溝部を有する
    請求項11に記載の回転子。
  13. 前記軸方向において、前記第1の張り出し部及び前記第2の永久磁石に固定される第1の樹脂部を更に有する
    請求項1から12のいずれか1項に記載の回転子。
  14. 前記回転軸と前記回転子本体とを連結する第2の樹脂部を更に有し、
    前記第1の樹脂部は、前記第2の樹脂部と繋がっている
    請求項13に記載の回転子。
  15. 前記第1の永久磁石は、希土類ボンド磁石であり、
    前記第2の永久磁石は、フェライトボンド磁石である
    請求項1から14のいずれか1項に記載の回転子。
  16. 回転軸と、
    前記回転軸に支持された回転子本体と
    を有し、
    前記回転子本体は、第1の永久磁石及び第2の永久磁石を有し、
    前記第1の永久磁石は、前記第2の永久磁石の前記回転軸の軸方向の第1の端部に接する第1の張り出し部を有し、前記回転軸に支持され、
    前記第2の永久磁石は、前記回転子本体の周方向に間隔をあけて配置された複数の柱部を有し、且つ前記第1の永久磁石の外側前記第1の永久磁石に支持されていて
    前記第1の張り出し部と前記第1の端部とは、互いに接合されている
    転子。
  17. 前記第2の永久磁石は、記周方向に隣接する前記複数の柱部を連結する連結部を更に有する
    請求項16に記載の回転子。
  18. 前記連結部は、前記第2の永久磁石の前記軸方向の前記第1の端部と前記第1の端部の反対側の第2の端部との間に配置されている
    請求項17に記載の回転子。
  19. 前記第1の永久磁石は、フェライトボンド磁石であり、
    前記第2の永久磁石は、希土類ボンド磁石である
    請求項16から18のいずれか1項に記載の回転子。
  20. 2n(nは、1以上の自然数)個の磁極を有する回転子であって、
    前記回転子本体の外周面を形成する前記第1の永久磁石及び前記第2の永久磁石は極異方性を有しており、磁極の強さが互いに異なる
    請求項1から19のいずれか1項に記載の回転子。
  21. 請求項1から20のいずれか1項に記載の回転子と、
    固定子と
    を有する電動機。
  22. 請求項21に記載の電動機と、
    前記電動機によって駆動される羽根車と
    を有する送風機。
  23. 室内機と、
    前記室内機に接続された室外機と
    を有し、
    前記室内機及び前記室外機の少なくとも1つは請求項21に記載の電動機を有する
    空気調和装置。
  24. 第1の永久磁石及び第2の永久磁石を有する回転子本体を形成する工程と、
    前記回転子本体を回転軸に連結する工程と
    を有し、
    前記回転子本体を形成する工程では、前記第2の永久磁石が前記回転軸に支持され、前記第2の永久磁石の外側で前記第2の永久磁石に支持される前記第1の永久磁石が前記回転子本体の周方向に間隔をあけて配置された複数の柱部と前記第2の永久磁石の前記回転軸の軸方向の第1の端部に接する第1の張り出し部を有し且つ前記第1の張り出し部と前記第1の端部とが互いに接合されるように、前記第1の永久磁石と前記第2の永久磁石とを一体成形によって形成する
    回転子の製造方法。
  25. 第1の永久磁石及び第2の永久磁石を有する回転子本体を形成する工程と、
    前記回転子本体を回転軸に連結する工程と
    を有し、
    前記回転子本体を形成する工程では、前記回転軸に支持される前記第1の永久磁石が前記第2の永久磁石の前記回転軸の軸方向の第1の端部に接する第1の張り出し部を有し、前記第1の永久磁石の外側で前記第1の永久磁石に支持される前記第2の永久磁石が前記回転子本体の周方向に間隔をあけて配置された複数の柱部を有し且つ前記第1の張り出し部と前記第1の端部とが互いに接合されるように、前記第1の永久磁石と前記第2の永久磁石とを一体成形によって形成する
    回転子の製造方法。
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