JPWO2015056344A1 - 電動機の回転子、電動機、及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

円筒状のヨーク４と、ヨーク４の外周に樹脂マグネットにより一体に形成される樹脂マグネット部５と、樹脂マグネット部５の軸方向の一端部側に配置される位置検出用マグネット１１と、ヨーク４の位置検出用マグネット１１側の軸方向端面上に複数個形成され、それぞれ一対の突出部３４ａ及び突出部３４ａ間に形成される開口部３４ｂを有する台座３４と、複数個の台座３４が上面に形成される台座連結部３３とを備え、開口部３４ｂを供給経路として樹脂マグネットを樹脂マグネット部５に供給するリブ状ランナー３５の非切除部分３５ａが、開口部３４ｂを埋設して台座３４と共に位置検出用マグネット１１を載置する台座部５０を形成するとともに、台座３４から径方向外側に伸びて樹脂マグネット部５につながった電動機の回転子を提供する。

Description

本発明は、電動機の回転子、電動機、及び空気調和機に関する。

特許文献１には、ヨークと、ヨークの外周に一体に形成される樹脂マグネット部と、樹脂マグネット部の軸方向一端部に設けられる位置検出用マグネットと、ヨークの位置検出用マグネット側の軸方向端部に形成され、一対の突出部と一対の突出部間に形成される開口部とを有する台座と、を備え、樹脂マグネット部は、ヨークの位置検出用マグネット側の軸方向端面から軸方向外側に突出しかつヨークの内側に位置するドーナツ状ランナーと、ドーナツ状ランナーから径方向外側に放射状に伸びるリブ状ランナーとから樹脂マグネットが供給されて成形され、リブ状ランナーは台座の開口部を樹脂マグネットを供給する経路とするとともに、リブ状ランナーは台座と一体化されて台座部を形成する電動機の回転子が開示されている。このような構成により、位置検出用マグネットが設置される台座部と、位置検出用マグネットの外周を保持する位置検出用マグネット保持突起の品質の向上が図れることが記載されている。

特開２０１１−６１９３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電動機の回転子では、樹脂マグネット部と位置検出用マグネットとの軸方向距離が離れた場合に、ヨークに形成される台座が長寸となり、台座の成形が困難になるとともに、台座の開口部が大きくなるため、樹脂マグネットの所要量が増え高コストとなる。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、台座の形成が容易で回転子の品質向上が可能となり、かつ、樹脂マグネットの所要量を低減して低コスト化が可能となる電動機の回転子、電動機、及び空気調和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の回転子は、円筒状のヨークと、このヨークの外周に樹脂マグネットにより一体に形成される樹脂マグネット部と、この樹脂マグネット部の軸方向の一端部側に配置される位置検出用マグネットと、前記ヨークの前記位置検出用マグネットの側の軸方向端面上に周方向に複数個形成され、それぞれ一対の突出部及び当該一対の突出部間に形成される開口部を有し、前記一対の突出部上に前記位置検出用マグネットを載置する台座と、前記軸方向端面上に予め決められた高さで形成され、前記複数個の台座が上面に形成されるとともに、前記複数個の台座を連結する台座連結部と、を備え、前記開口部を供給経路として前記樹脂マグネットを前記樹脂マグネット部に供給するランナーの非除去部分が、前記開口部を埋設して前記台座と共に前記位置検出用マグネットを載置する台座部を形成するとともに、前記台座から径方向外側に伸びて前記樹脂マグネット部につながっていることを特徴とする。

この発明によれば、台座の形成が容易で回転子の品質向上が可能となり、かつ、樹脂マグネットの所要量を低減して低コスト化が可能となる電動機の回転子、電動機、及び空気調和機を提供することができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態１に係る電動機の回転子の構成を示す縦断面図である。 図２は、実施の形態１に係る電動機の回転子の構成を示す側面図である。 図３は、ヨークの構成を示す図であり、（ａ）は位置検出用マグネットと反対側から見た側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は位置検出用マグネット側から見た側面図である。 図４は、ドーナツ状ランナー付の回転子マグネットの構成を示す図であり、（ａ）は位置検出用マグネットと反対側から見た側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は位置検出用マグネット側から見た側面図である。 図５は、ドーナツ状ランナー除去後の回転子マグネットの構成を示す図であり、（ａ）は位置検出用マグネットと反対側から見た側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図、（ｃ）は位置検出用マグネット側から見た側面図である。 図６は、実施の形態１に係る電動機の構成を示す縦断面図である。 図７は、実施の形態２に係る空気調和機の構成を示す図である。

以下に、本発明に係る電動機の回転子、電動機、及び空気調和機の実施の形態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の回転子の構成を示す縦断面図である。図２は、本実施の形態に係る電動機の回転子の構成を示す側面図であり、詳細には、位置検出用マグネット側から見た側面図である。なお、図１は、図２のＡ−Ａ断面図である。図３は、ヨークの構成を示す図であり、（ａ）は位置検出用マグネットと反対側から見た側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は位置検出用マグネット側から見た側面図である。図４は、ドーナツ状ランナー付の回転子マグネットの構成を示す図であり、（ａ）は位置検出用マグネットと反対側から見た側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は位置検出用マグネット側から見た側面図である。図５は、ドーナツ状ランナー除去後の回転子マグネットの構成を示す図であり、（ａ）は位置検出用マグネットと反対側から見た側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図、（ｃ）は位置検出用マグネット側から見た側面図である。図６は、本実施の形態に係る電動機の構成を示す縦断面図である。以下、図１〜図６を参照して、本実施の形態に係る電動機の回転子及び電動機について説明する。

本実施の形態に係る電動機の回転子１００は、軟磁性体又はフェライトを含有する熱可塑性樹脂を成形して得られるヨーク４の外周に樹脂マグネット部５を一体に成形して形成される回転子に関するものである。

回転子１００は、シャフト（軸）１と、回転子マグネット３と、位置検出用マグネット１１を樹脂成形用金型にセットし、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂１７を樹脂成形用金型に注入して成形される。

成形後、軸受４１０（図６参照、例えば、ボールベアリング）が回転子マグネット３の両側に組付けられる。以下では、回転子１００は、磁極数が１０極のものを例に説明する。ただし、磁極数は１０極に限定されるものではなく、任意の偶数でよい。回転子１００は、後述する固定子３００と組み合わされて、例えば、ブラシレスＤＣモータを構成する。

軸受４１０は、熱可塑性樹脂１７でシャフト１の外周に形成される、円筒状の軸外周円筒樹脂部３１を当て止めする面１９に当接する。シャフト１の軸外周円筒樹脂部３１の内接する部分には、ローレットアヤ目２が施される。ローレットアヤ目２は、単にローレットと呼ばれることもある。ローレットアヤ目２は、主に丸物（ここでは、シャフト１）の外周に施されるギザギザの溝形状で、すべり止めとして機能する。ローレットアヤ目２は、例えば、目に見えない部分で、主に圧入部品（インサート）の接続部における摩擦係数を上げたり、内径にそのギザギザを食付かせたりして、抜け止め、回り止めとして使用される。

回転子マグネット３、位置検出用マグネット１１の詳細については、後述する。ここでは、先ず、回転子１００のＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂１７による成形について説明する。

堅型成形機（図示せず）に設置された金型の下型（図示せず）に、回転子マグネット３をヨーク４の凹部６を備える側の軸方向端面（位置検出用マグネット１１が取り付けられる軸方向端面と反対側の軸方向端面）から挿入し、回転子マグネット３が金型の下型に組み込まれる。

金型の下型は、ヨーク４の凹部６側の軸方向端面に設けられるテーパ状の切欠き７に嵌め合わされる凸部（図示せず）を備える。金型が締められた際に金型の下型（芯部）の凸部が、切欠き７に押し付けられることで、樹脂マグネット部５の外周とシャフト１との同軸が確保される。

切欠き７は、磁極に対応（対向）して設けられる。従って、切欠き７は周方向に略等間隔に、１０個形成される。切欠き７を磁極に対応（対向）して設けるのは、ヨーク４の各磁極に対する磁路を略同一にするためである。

切欠き７に嵌め合わされる金型の下型の凸部は、このケースでは５個ある。これらの５個の凸部は、切欠き７の１０個のうちの５個（周方向に略等間隔）に嵌め合わされる。金型の下型に、回転子マグネット３をヨーク４の凹部６を備える側の軸方向端面から挿入し、回転子マグネット３を金型の下型に組み込む際に、下型の５個の凸部に、ヨーク４の１０個の切欠き７のいずれかの５個を嵌めればよいので、切欠き７が５個の場合よりも作業性がよくなるという効果もある。

さらに、熱可塑性樹脂１７が充填される成形時に、軸外周円筒樹脂部３１の回り止めとなるローレットアヤ目２が施されたシャフト１が、下型の回転子マグネット３の中央にセットされる。

さらに、回転子マグネット３の台座部５０に、位置検出用マグネット１１を設置した後に、金型が閉じられてＰＢＴ等の熱可塑性樹脂１７を射出して成形する。

なお、位置検出用マグネット１１については、詳細は後述するが、位置検出用マグネット１１は、内径側の軸方向両端部に段差を備え、厚み方向に対称となっている。このような構成によれば、位置検出用マグネット１１を回転子マグネット３に装着する際に、回転子マグネット３の軸方向端部側（外側）となる段差に、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂１７が充填されて、位置検出用マグネット１１の軸方向の抜け止めの効果がある。

位置検出用マグネット１１に厚み方向の両端の段差を設けることにより、位置検出用マグネット１１を回転子マグネット３に装着する際に、表裏を気にせずに装着することができる。しかし、位置検出用マグネット１１の厚み方向の片側のみに段差を設け、段差側が回転子マグネット３の軸方向端部側（外側）になるようにしてもよい。

また、位置検出用マグネット１１は、段差が熱可塑性樹脂１７で埋設されると、回り止めとなるリブ（図示せず）を備える。

また、回転子マグネット３の台座部５０に位置検出用マグネット１１をセットした状態を想定する。金型の下型に、回転子マグネット３をヨーク４の凹部６を備える側の軸方向端面から挿入し、回転子マグネット３を金型の下型に組み込むので、回転子マグネット３をヨーク４の凹部６を備える側の軸方向端面が下面で、その反対側の位置検出用マグネット１１をセットする側の軸方向端面が上面になる。

位置検出用マグネット１１は、台座部５０の位置検出用マグネット保持突起３５ｂの内側で台座３４及びリブ状ランナー（製品として残る部分）の上面に配置される（略水平の状態）。

このとき、位置検出用マグネット１１の外周面と、位置検出用マグネット保持突起３５ｂの内周面との間には、予め決められた間隔の隙間が存在する。詳細は省くが、ターンテーブルに設置された下型は、成形時には、例えば、予め決められた回転速度で１８０°回転する。位置検出用マグネット１１が、樹脂成形時に台座部５０に載置された状態で、例えば、予め決められた回転速度で１８０°回転すると、位置検出用マグネット１１に遠心力が作用する。しかし、位置検出用マグネット１１は、周囲に位置検出用マグネット保持突起３５ｂが存在するため、位置検出用マグネット保持突起３５ｂが径方向の位置ずれを防止し、回転子マグネット３から脱落する恐れが少ない。これにより、生産性が向上する。

樹脂成形により、熱可塑性樹脂１７がシャフト１の外周に円筒状に肉付けされて成る軸外周円筒樹脂部３１の外周に、軸外周円筒樹脂部３１の外周から放射状に、熱可塑性樹脂１７を注入するゲート凸部３２が形成される。

熱可塑性樹脂１７は、ゲート凸部３２の位置検出用マグネット１１側の軸方向端面から注入される。そのため、ゲート凸部３２の位置検出用マグネット１１側の軸方向端面には、ゲート処理跡３２ａが残る。ゲート凸部３２は、例えば、磁極の数の半分の数（ここでは、１０極の半分の５個）形成される。

ゲート凸部３２は、軸外周円筒樹脂部３１から径方向に予め決められた長さで伸びている。そして、ヨーク内周円筒樹脂部３７の内周面と、ゲート凸部３２の径方向先端とは、予め決められた距離だけ離間している。ゲート凸部３２の径方向に伸びる方向は、樹脂マグネット部５の略磁極中心方向である。

ゲート凸部３２の一方の軸方向端面（位置検出用マグネット１１側）は、回転子マグネット３の位置検出用マグネット１１が設けられる軸方向端面より、予め決められた寸法（例えば１ｍｍ程度）だけ内側に位置する。ゲート凸部３２の他方の軸方向端面は、樹脂成形金型の上型と下型との型合わせ面跡３８に位置する。従って、ゲート凸部３２の軸方向の長さは、回転子マグネット３の軸方向長さの略半分の長さである。

ゲート凸部３２の一方の軸方向端面（位置検出用マグネット１１側）が、回転子マグネット３の位置検出用マグネット１１が設けられる軸方向端面より、予め決められた寸法だけ内側に位置する理由について説明する。

既に述べたように、熱可塑性樹脂１７は、ゲート凸部３２の位置検出用マグネット１１側の軸方向端面から注入され、ゲート凸部３２の位置検出用マグネット１１側の軸方向端面には、ゲート処理跡３２ａが残る。

ゲート処理跡３２ａは、ゲート凸部３２の位置検出用マグネット１１側の軸方向端面から外側に任意の長さ出っ張ることがある。ゲート処理跡３２ａの出っ張りと干渉するものがある場合、ゲート処理跡３２ａの出っ張りは、回転子マグネット３の位置検出用マグネット１１側の軸方向端面よりも内側に収まることが好ましい。

例えば、軸受４１０（例えば、ボールベアリング）の外径が、ヨーク内周円筒樹脂部３７の内径より小さい場合は、モールド固定子３５０のモールドにゲート処理跡３２ａの出っ張りが干渉する恐れがある。

そのため、ゲート凸部３２の一方の軸方向端面（位置検出用マグネット１１側）が、回転子マグネット３の位置検出用マグネット１１が設けられる軸方向端面より、予め決められた寸法だけ内側に位置して、ゲート処理跡３２ａが軸方向端面より外側に出ないようにしている。これにより、ゲート処理跡３２ａの範囲を上記寸法まで許容することが可能となり、生産性の向上が図れる。

軸外周円筒樹脂部３１とヨーク内周円筒樹脂部３７との間には、複数のリブ１８が放射状に形成されている。図示例では、５個のリブ１８が軸外周円筒樹脂部３１とヨーク内周円筒樹脂部３７との間に放射状に、周方向に略等間隔に形成されている（図２）。リブ１８は、樹脂マグネット部５の極間方向に延びている。

熱可塑性樹脂１７は、リブ１８を介して樹脂マグネット部５と位置検出用マグネット１１まで達する。これにより、ヨーク４と樹脂マグネット部５とが一体化されて回転子マグネット３となる。また、熱可塑性樹脂１７は、ゲート凸部３２から軸外周の軸外周円筒樹脂部３１に直接射出されて、最も早く充填させることが出来る。そのため、軸外周円筒樹脂部３１のウェルド強度の向上が図れる。

これに対し、従来は、ヨーク内周円筒樹脂部３７に熱可塑性樹脂１７が注入され、リブ１８を介して軸外周円筒樹脂部３１に熱可塑性樹脂１７が充填されていた。

リブ１８の本数、厚み（周方向）、長さ（軸方向、径方向）については、電動機の発生トルク及び断続運転による繰り返し応力に耐える強度を有する範囲で、可能な限り少なく、薄く、短くしてコスト低減を図るようにしてもよい。

また、リブ１８の本数、厚み（周方向）、長さ（軸方向、径方向）を変化させて円周方向の剛性の調整をすることにより、樹脂マグネット部５からシャフト１への伝達加振力の調整が可能なことから、電動機の低騒音化が図れるため製品の品質が向上する。

熱可塑性樹脂１７を用いて電動機の回転子１００を成形する際、樹脂マグネット部５の外周付近の両軸方向端面を金型で押えて熱可塑性樹脂１７を充填することにより、樹脂マグネット部５の外周へのバリ発生を防止し、バリ取り作業を発生させないことで生産性、品質の向上が図れる。

また、ヨーク４の切欠き７の一部（ここでは５個、金型の下型の凸部が嵌め合わされない切欠き７）と、ヨーク４のゲートとなる凹部６（１０個）と、台座部５０には、熱可塑性樹脂１７が埋設されるように充填され、トルク伝達と回転方向の周り止めとなる。

ヨーク４の凹部６と台座部５０を熱可塑性樹脂１７で完全に埋めることで、熱可塑性樹脂１７が内径方向に成形収縮する際に、ヨーク４の凹部６と台座部５０の外周面に熱可塑性樹脂１７が引っ掛かり、熱可塑性樹脂１７と回転子マグネット３との隙間の発生を防止し、結合力の低下を防ぐことができる。

つまり、ゲート処理跡６ａの出っ張りをヨーク４の軸方向端面から突出しないようにするための凹部６、及び位置検出用マグネット１１を位置決めするための台座部５０を利用することで、結合力の低下を防ぐ構造を付加する必要がないので、低コスト化と低騒音化が図れる。

次に、回転子マグネット３を構成するヨーク４について、詳細に説明する。

回転子マグネット３の内側に設けられるヨーク４は、軟磁性体又はフェライトを含有する熱可塑性樹脂を射出成形して得られる。

ヨーク４を成形する際に、金型のヨーク４の外周を形成する部分の外側に、強力な磁石を配置して配向磁場を設けることで、ヨーク４に含有される軟磁性体、又はフェライトは極方向に対し異方性に配向される。ヨーク４は、このような配向磁場により、極方向に対し異方性に配向される。

ヨーク４は概略円筒状に形成される。ヨーク４の外周は、凹部４７と凸部４８とが交互に配置される。凹部４７及び凸部４８の各個数は、ここではそれぞれ１０個である。

凹部４７は、樹脂マグネット部５の磁極に対応（対向）している。また、凸部４８は、樹脂マグネット部５の極間に対応（対向）している。なお、凹部４７を樹脂マグネット部５の極間に対応（対向）させ、凸部４８を樹脂マグネット部５の磁極に対応（対向）させる構成も可能である。

ヨーク４の一方の軸方向端面には、軸方向に予め決められた深さの凹部６（例えば、円形）が、周方向に略等間隔に複数個（磁極数）形成されている。凹部６は、ヨーク４の外周の凸部４８（樹脂マグネット部５の磁極）に対応（対向）している。ここでは、電動機の回転子が１０極であるから、凹部６も１０個形成されている。

軟磁性体、又はフェライトを含有する熱可塑性樹脂は、それぞれの凹部６からヨーク４に注入される。そのため、成形後のヨーク４には、熱可塑性樹脂を注入するゲート口のゲート処理跡６ａが残る。

凹部６を設けるのは、ゲート処理跡６ａの出っ張りがヨーク４の軸方向端面から突出しないようにすることが一つの理由である。従って、凹部６の軸方向深さは、ゲート処理跡６ａの出っ張りがヨーク４の軸方向端面から突出しないような寸法とする。

磁極の数（ここでは、１０極）だけ熱可塑性樹脂を注入するゲート口（ゲート処理跡６ａとして残る）を設けることで、磁極に対し軟磁性体、又はフェライトを含有する熱可塑性樹脂の射出時の注入状態が均一化されるとともに、配向の状態も均一化が可能となり、ヨーク４の品質の向上が図れる。

さらに、磁極位置にゲート口（ゲート処理跡６ａとして残る）を設けることで、軟磁性体、又はフェライトを含有する熱可塑性樹脂の配向に最適の位置となり、品質の向上が図れる。

また、ゲート口（ゲート処理跡６ａとして残る）を、ヨーク４の一方の軸方向端面に対して、丸形状（円形状）で、かつ、軸方向に内側に予め決められた長さを切り欠いた凹部６の中心とすることで、ゲート処理跡６ａに残るバリが端面より表出することを防止することができる。そのため、製造工程中の位置決めの支障となること、又は、ゴミの発生を抑制するため、製造上の品質の向上が図れる。

ヨーク４の中空部８０は、凹部６を備える側の軸方向端面から軸方向の略中心位置（ヨーク４の成形時の型合わせ面跡４６）まではテーパ部４５になっている。テーパ部４５は、凹部６を備える側の軸方向端面から内側に徐々に狭くなるテーパ形状である。

さらに、型合わせ面跡４６から、台座３４側の軸方向端面までは、径が一定のストレート部４４になっている。

テーパ部４５は、固定側の金型で形成する。また、ストレート部４４は、可動側の金型で形成する。テーパ部４５を固定側の金型で形成することにより、型開き時に固定側金型に製品（ヨーク４）が張り付く力を低減する。また、ストレート部４４を可動側の金型で形成することにより、型開き時の固定側金型に製品（ヨーク４）が張り付く抵抗となることで、固定側金型が製品（ヨーク４）からスムーズに離れ、製造上の品質向上が図れる。

ヨーク４の凹部６を備える側の軸方向端面には、凹部６間の磁極位置に、予め決められた幅でテーパ部４５に達するテーパ状の切欠き７が形成されている。切欠き７の数は、１０個である。それぞれの切欠き７は、ストレート部４４とヨーク４の外周に対して同軸が確保されるように形成される。

切欠き７は、樹脂マグネットで樹脂マグネット部５をヨーク４と一体に成形する際、又は、回転子マグネット３を熱可塑性樹脂１７でシャフト１と一体に成形する際に、金型が切欠き７を同軸が保たれる形で保持することで、同軸度と位相を確保することが可能となり、製造上の品質の向上が図れる。

ヨーク４の凹部６を備える軸方向端面と反対側の軸方向端面には、台座連結部３３を介して台座３４が設けられている。台座３４の周方向の位置は、磁極に対応（対向）している。即ち、台座３４は、１０個周方向に略等間隔で形成されている。それぞれの台座３４は、軸方向外側に突出する一対の突出部３４ａと、一対の突出部３４ａ間に形成される開口部３４ｂとで構成される。

後述するように、開口部３４ｂは、樹脂マグネット部５をヨーク４と一体に成形する際の、樹脂マグネットを供給する経路となる。開口部３４ｂの幅は、樹脂マグネットを供給するランナー幅（後述するリブ状ランナー３５）と概略同一となっている。

それぞれの台座３４は、台座連結部３３によって互いに連結されており、台座連結部３３の上に突出した形となっている。台座連結部３３は、ヨーク４の凹部６を備える軸方向端面と反対側の軸方向端面から、予め決められた高さで設けられている。台座連結部３３は、例えば軸方向の厚さが一定の平板状である。それぞれの台座３４は、位置検出用マグネット１１をヨーク４の端面から台座連結部３３の高さと自己の高さとの和で決まる距離だけ離して設置する。

台座連結部３３の内径はヨーク４の内径と概略一致している。即ち、台座連結部３３の内周面は、ヨーク４の内周面を軸方向に延長して形成され、ヨーク４の内周面と連続している。これによりヨーク４の金型製作が容易になるため回転子の低コスト化が図れる。

また、台座連結部３３では、台座３４が設けられた部位は台座３４同士を連結する部位よりも径方向外側に拡張されている。即ち、台座連結部３３のうち台座３４が設けられた部位の外周面は、台座連結部３３のうち台座３４間の部位の外周面よりも径方向外側に位置する。また、台座連結部３３のうち台座３４間の部位の外周面は、台座３４の外側面よりも径方向内側に位置している。

次に、回転子マグネット３について、説明する。

本実施の形態の回転子マグネット３は、ヨーク４を堅型成形機に設置された金型の下型（図示せず）に収め、ヨーク４の外周に、例えば希土類であるサマリウムを含有する熱可塑性樹脂の樹脂マグネットを射出成形して樹脂マグネット部５を一体化することで得られる。

樹脂マグネット部５を成形する際に、金型の樹脂マグネット部５の外周を形成する部分の外側に、強力な磁石を配置して配向磁場を設けることで、樹脂マグネット部５に含有される磁粉は極方向に対し異方性に配向される。

樹脂マグネット部５を成形する金型のヨーク４の中空部８０に挿入される芯部を下側金型（図示せず）に形成する。ヨーク４の凹部６を備える軸方向端面から、当該芯部が中空部８０に挿入されて、ヨーク４が金型に組み込まれる。

ヨーク４が金型に組み込まれた状態で、樹脂マグネット部５を成形する下型の芯部の端面は、ヨーク４の台座３４を備える端面位置となっている。

また、ヨーク４の凹部６側の軸方向端面に備える切欠き７に嵌め合わされる凸部（図示せず）を、樹脂マグネット部５を成形する金型の芯部（下型）に設けることで、配向磁場を作る磁石の位置に対する円周方向の位置決めがなされる。

また、切欠き７に嵌め合わされる芯部の凸部を、樹脂マグネット部５の外周との同軸を確保し、金型が締められた際に切欠き７に押し付けることで、樹脂マグネット部５の外周とヨーク４との同軸が確保される。

樹脂マグネット部５を成形する際の樹脂注入部は、樹脂マグネット部５を成形する金型の芯部（下型）の端面に形成されるドーナツ状ランナー３６に設けられる。この樹脂注入部の個数は、磁極数の半分（ここでは、１０極の半分の５個）である。また、樹脂注入部は周方向に略等ピッチで設けられる。樹脂マグネット部５を成形する際の樹脂注入部は、ドーナツ状ランナー３６に樹脂注入部跡３６ａとして残る。樹脂注入部跡３６ａは、隣接するリブ状ランナー３５の略中間に周方向に一つおきに形成される。

ドーナツ状ランナー３６は、概略ヨーク４の台座３４の高さ（軸方向）で樹脂マグネット部５又はヨーク４の端面から台座３４側に突出している。即ち、ドーナツ状ランナー３６は、ヨーク４の内側に配置され、その軸方向端面は台座３４の上端面と同じ高さになっている。

また、ドーナツ状ランナー３６の外周から、リブ状ランナー３５が放射状に磁極の数と同数（ここでは、１０個）で伸びている。リブ状ランナー３５は台座３４の個数と同数個設けられ、各リブ状ランナー３５は対応する台座３４に向かって伸びている。リブ状ランナー３５は、ドーナツ状ランナー３６と略同じ高さ（軸方向）で形成されている。

既に述べたように、樹脂マグネット部５を成形する際の樹脂注入部（樹脂注入部跡３６ａ）は、隣接するリブ状ランナー３５の略中間位置に設けられる。

ドーナツ状ランナー３６及びリブ状ランナー３５は、上型で形成するため、芯部（下型）の端面から軸方向外側に小さくなるテーパ形状とすることで、型開き時の上型へのドーナツ状ランナー３６及びリブ状ランナー３５の張り付きを低減する。

さらに、ドーナツ状ランナー３６について、芯部（下型）の端面から、予め決められた深さ（軸方向）をストレートに凹状に掘り込むことで、離形の際のドーナツ状ランナー３６の上型への張り付きの抵抗となることで、ドーナツ状ランナー３６から上型がスムーズに離れる。

ドーナツ状ランナー３６から放射状に伸びるリブ状ランナー３５は、樹脂マグネット部５を成形する金型の芯部（下型）の軸方向端面から、ヨーク４の台座３４側の軸方向端面を渡り、台座３４の内周側の開口部３４ｂまで達する。さらに、リブ状ランナー３５は、台座３４の外周側の開口部３４ｂより外側に、樹脂マグネット部５の軸方向端面上で、ヨーク４の外周から予め決められた位置まで伸びる。

樹脂マグネットはドーナツ状ランナー３６の樹脂注入部（樹脂注入部跡３６ａ）に注入される。樹脂マグネットは、樹脂注入部（樹脂注入部跡３６ａ）までは、図示しないランナー（軸方向ランナー）を軸方向に流れ、樹脂注入部（樹脂注入部跡３６ａ）で流れの方向を９０°変える。即ち、樹脂マグネットは軸直交方向に二手に分かれる。その後、二手に分かれたそれぞれの樹脂マグネットは、樹脂注入部（樹脂注入部跡３６ａ）に最も近いリブ状ランナー３５に入り、さらに流れの方向を９０°変えて樹脂マグネット部５に流れ込む。

このとき、樹脂マグネットの流れ方向を変える部分（樹脂注入部（樹脂注入部跡３６ａ）、軸方向ランナーを軸方向に流れてきて軸直交方向に二手に分かれる部分）を、金型内とすることができる。樹脂注入部（樹脂注入部跡３６ａ）を有するドーナツ状ランナー３６が、ヨーク４の内周よりも内側にあるからである。

例えば、ヨーク４の軸方向端面で流れ方向を変えた場合は、軸方向ランナーを軸方向に流れてきた樹脂マグネットの射出圧力でヨーク４の端面に穴が開く等のダメージを与える恐れがある。

本実施の形態では、金型内に、樹脂マグネットの流れ方向を変える部分（樹脂注入部（樹脂注入部跡３６ａ）、軸方向ランナーを軸方向に流れてきて軸直交方向に二手に分かれる部分）があるため、軸方向ランナーを軸方向に流れてきた樹脂マグネットが、ヨーク４等にダメージを与える恐れが少ない。これにより、製造上の品質の向上が図れる。

また、ヨーク４の中空部８０を、台座３４側の端面から型合わせ面跡４６までを横断面の円の径が略一定のストレート部４４にすること、及び、ストレート部４４に嵌め合わされる、樹脂マグネット部５を成形する金型の芯部（下型）の隙間を極力小さくすることで、ストレート部４４と、金型の芯部（下型）との隙間への樹脂マグネット漏れを抑えることが可能となり、製造上の品質の向上が図れる。

希土類の樹脂マグネット部５をヨーク４の外周に形成する場合は、材料（希土類の樹脂マグネット）が高価なため、樹脂マグネット部５の肉厚を極力薄くすることが好ましい。この場合、樹脂マグネット部５に直接樹脂マグネットを注入する樹脂注入部は、樹脂マグネット部５の肉厚に合せて小さくする必要がある。樹脂注入部が小さくなると、成形圧が増大する。

これに対して、本実施の形態のように、ドーナツ状ランナー３６と、ドーナツ状ランナー３６の外周から、放射状に磁極の数と同数で伸びているリブ状ランナー３５とでランナーを形成し、ドーナツ状ランナー３６に樹脂注入部（樹脂注入部跡３６ａ）を設けるようにすれば、樹脂注入部のゲート径を任意に設定することができ、製造上の品質の向上が図れる。

また、樹脂マグネットの樹脂注入部（樹脂注入部跡３６ａ）の数を、磁極の数（１０極）の半分（５個）に減らすことで、製品（樹脂マグネット部５）に対するランナー量の比率を、樹脂マグネットの樹脂注入部を磁極の数だけ設ける場合に比べて低減することができる。

ランナー量は、ドーナツ状ランナー３６と、リブ状ランナー３５と、図示しないその他のランナー（軸方向ランナー）の合計の量である。

「ランナー」は、樹脂マグネット部５と金型の樹脂マグネット注入部との間の製品（樹脂マグネット部５）にならない部分と定義されるが、具体的には、ドーナツ状ランナー３６、リブ状ランナー３５、及び、図示しないその他のランナーを指す。

但し、本実施の形態の回転子マグネット３の場合は、リブ状ランナー３５の一部（台座３４の内周面から径方向先端までの部分）が、製品となる。即ち、ドーナツ状ランナー３６、リブ状ランナー３５（台座３４の内周面から径方向先端までの部分を除く）、及び図示しないその他のランナーは、回転子マグネット３の成形完了後、切除される。

本実施の形態のランナー（ドーナツ状ランナー３６、リブ状ランナー３５（ヨーク４の台座３４の内周面から径方向先端までの部分を除く）、及び図示しないその他のランナー）は、樹脂マグネットの樹脂注入部を磁極の数（ここでは、１０個）だけ設ける場合に比べて、概略３０％程度ランナー量を低減することができる。

詳細は省くが、全ランナー量に対する図示しないその他のランナー量の比率が、ドーナツ状ランナー３６、及びリブ状ランナー３５に比べると大きい。従って、樹脂注入部を減らすと、全ランナー量も減る。従って、本実施の形態では、樹脂マグネットの樹脂注入部が５個であり、樹脂注入部を磁極の数（ここでは、１０個）だけ設ける場合に比べて全ランナー量が減ることになる。

また、製品にならないランナーを再利用する場合、樹脂マグネットの樹脂注入部を磁極の数の半分だけ設ける構成は、樹脂マグネットの樹脂注入部を磁極の数（ここでは、１０個）だけ設ける場合に比べて、ランナー量が減ることにより再利用比率が減少し、樹脂マグネットの物性（主に、機械的強度）の低下を抑制できることで、製品の品質の向上が図れる。

さらに、樹脂注入部は磁極の数の半分であるが、リブ状ランナー３５は磁極の数と同一であることで、それぞれの磁極に対して樹脂マグネットの注入具合が同様となり、配向の状態も均一化が可能となり、製造上の品質の向上が図れる。

ドーナツ状ランナー３６、リブ状ランナー３５（台座３４の内周面から径方向先端までの部分を除く）、及び図示しないその他のランナーは、回転子マグネット３の成形完了後、切除される。リブ状ランナー３５は、ドーナツ状ランナー３６から台座３４の内周面までの部分が切除される。

従って、台座部５０は、台座３４の突出部３４ａと、突出部３４ａ間（開口部３４ｂ）から径方向外側に伸びるリブ状ランナー３５の非切除部分３５ａ（非除去部分）とで構成される。詳細には、非切除部分３５ａは、開口部３４ｂを突出部３４ａの上端まで埋設する樹脂マグネットが径方向外側に伸び、その先端部が樹脂マグネット部５の上端面に一体につながっている。また、非切除部分３５ａは、先端部に軸方向外側に突出する位置検出用マグネット保持突起３５ｂを備える。

既に述べたように、位置検出用マグネット１１は、台座部５０の位置検出用マグネット保持突起３５ｂの内側で台座３４及びリブ状ランナー３５（製品として残る部分）の上面に配置される（略水平の状態）。そして、位置検出用マグネット１１が、樹脂成形の前に台座部５０に載置された状態で、例えば、予め決められた回転速度で１８０°回転すると、位置検出用マグネット１１に遠心力が作用する。しかし、位置検出用マグネット１１は、周囲に位置検出用マグネット保持突起３５ｂが存在するため、位置検出用マグネット保持突起３５ｂが径方向の位置ずれを防止し、回転子マグネット３から脱落する恐れが少ない。これにより、生産性が向上する。

また、樹脂マグネット部５上に形成されたリブ状ランナー３５のヨーク４より外側の部分は、回転子マグネット３が熱可塑性樹脂１７でシャフト１と一体に成形される際の周方向の位置決めとなる位置決め突起として利用される。

例えば、樹脂マグネットのみで、位置決め突起（リブ状ランナー３５のヨーク４より外側の部分）と、位置検出用マグネット保持突起３５ｂと、台座３４を形成した場合、これらは、ドーナツ状ランナー３６およびリブ状ランナー３５を切除した際に、樹脂マグネット部５への樹脂注入部のみで連結されることとなるため、強度が弱いという問題点がある。

しかし、ヨーク４に台座３４を形成し、さらに、台座３４の中央部を開口して開口部３４ｂを設け、リブ状ランナー３５を台座３４と一体化させることで、強度が向上し、製造上の品質の向上が図れる。

また、電動機の性能を変化させる際に、固定子に対する樹脂マグネット部５の軸方向中心位置は変えずに軸方向長を変更する必要があるが、固定子に対する位置検出用マグネット１１の軸方向位置は変更できない場合がある。この場合においても、台座連結部３３の高さを調整することにより、樹脂マグネットの注入経路は確保しつつ、樹脂マグネットの所要量を必要以上に増やすことなく、回転子マグネット３を形成することができるため、回転子１００の低コスト化を図ることができる。

以上のように、樹脂マグネットがドーナツ状ランナー３６からリブ状ランナー３５を通り、ヨーク４の外周に充填されて、ヨーク４と樹脂マグネット部５が一体化された後、台座３４の内周側側面より内側の、リブ状ランナー３５と、ドーナツ状ランナー３６を切除することにより、本実施の形態の回転子マグネット３が得られる。

以上、一例として、ヨーク４の外周を凹凸形状とし、外周に樹脂マグネット部５を一体に成形した回転子マグネット３を用いたが、外周を円状とし一部に凹形状又は凸形状を設けたヨーク４の外周に樹脂マグネット部５を成形して回転子マグネット３としてもよい。

また、樹脂マグネットのみで回転子マグネット３を構成してもよい。

また、焼結マグネット又は成形した樹脂マグネットをヨーク４に接着し回転子マグネット３としてもよい。

なお、ヨーク４の外周形状若しくは外周に配置されるマグネットの材質又は固定方法によらず、ヨーク４の一方の端面に設けたゲート処理跡６ａを端面から出っ張らせないための凹部６を埋設するように汎用の熱可塑性樹脂で成形し、シャフト１と、回転子マグネット３と、位置検出用マグネット１１とを一体にすることで同様の効果が得られることは言うまでもない。

次に、位置検出用マグネット１１について説明する。リング状の位置検出用マグネット１１は、内径側の軸方向両端部に段差（図示せず）を備え、厚み方向に対称となっている。

位置検出用マグネット１１は、電動機の回転子１００の軸方向一端部に設けられるが、位置検出用マグネット１１の内径側の軸方向両端部の段差にＰＢＴ等の熱可塑性樹脂が充填されて、位置検出用マグネット１１の軸方向の抜け止めとなる。

位置検出用マグネット１１は、厚み方向には対称形状となっているため、方向を考えずに金型にセットでき、作業時間が短縮され、生産性向上、低コスト化が図れる。

なお、位置検出用マグネット１１は、内径側の軸方向両端部に段差を備えるものに限定されず、いずれか一方の端部に段差があり、それが電動機の回転子１００の軸方向端部側に位置するものでもよい。

また、位置検出用マグネット１１は、熱可塑性樹脂で埋設されると回り止めとなるリブ（図示せず）を備える。

本実施の形態に係る電動機の回転子１００は、例えば、電動機の固定子と組み合わされてブラシレスＤＣモータ（同期電動機）を構成する。固定子は、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）等の熱硬化性樹脂であるモールド樹脂でモールド成形されたモールド固定子とすることができる。

図６では、モールド電動機の構成を示している。図６に示すように、電動機４００は、シャフト１、電動機の回転子１００、軸受４１０、ブラケット４３９、防水キャップ４２０、電動機の固定子３００をモールド成形したモールド固定子３５０、及び、センサ基板３４１等を備える。

電動機の固定子３００に外部と接続されるセンサ基板３４１を組付け、機械的に、かつ、電気的にも接合した後にモールドを施して、モールド固定子３５０を構成する。センサ基板３４１は、位置検出用マグネット１１側の面上に位置検出用のホール素子３４１ａ備える。

次に、モールド固定子３５０に、電動機の回転子１００（軸受４１０が装着される）、ブラケット４３９等の部品を組付けて電動機４００となる。

このように、電動機の回転子１００と、電動機の固定子３００を使用することで、品質の良い、低コストの電動機４００を得ることができる。

以上説明したように、本実施の形態では、位置検出用マグネット１１を載置する台座３４を台座連結部３３上に形成し、台座３４の開口部３４ｂを埋設するリブ状ランナー３５の非切除部分３５ａが突出部３４ａ間から径方向外側に延伸して樹脂マグネット部５の軸方向端面上に一体につながるようにしている。

本実施の形態によれば、樹脂マグネット部５と位置検出用マグネット１１との軸方向距離が離れた場合でも、台座連結部３３の高さを調整することにより、台座３４の高さは変更する必要がないので、樹脂マグネットの注入経路を確保しながら、樹脂マグネットの使用量を低減し、回転子１００の低コスト化を図ることが可能となる。

例えば、固定子３００とセンサ基板３４１との位置関係が同一のモールド固定子３５０（図６）を用いる構成のもとで、電動機４００の性能を変化させる際には、樹脂マグネット部５の軸方向長を変更する必要がある。しかしながら、固定子３００に対する樹脂マグネット部５の軸方向中心位置は変更できない場合があり、このような場合に、樹脂マグネット部５と位置検出用マグネット１１との軸方向距離が離れることがある。本実施の形態によれば、このような場合でも、台座３４の高さは変更することなく、台座連結部３３の高さを調整することで、所望の性能の電動機を構成することができるとともに、樹脂マグネットの所要量を低減することができる。

また、本実施の形態では、固定子３００とセンサ基板３４１との位置関係が同一のモールド固定子３５０（図６）を用いる構成のもとで、樹脂マグネット部５の軸方向長が異なる回転子１００を使用することが可能となり、モールド固定子金型の早期償却が可能なことにより、電動機４００の低コスト化が可能となる。

また、本実施の形態では、台座３４の成形が容易になり、回転子１００の品質向上が可能となる。すなわち、樹脂マグネット部５と位置検出用マグネット１１との軸方向距離が離れた場合でも、台座連結部３３の高さを調整することにより、台座３４の高さを高くする必要がないので、台座３４の成形は容易である。

また、回転子１００が熱可塑性樹脂１７で一体成形された際、台座連結部３３の外径側を熱可塑性樹脂１７が把持することにより、ヨーク４を介して樹脂マグネット部５が強固に保持されることとなり、回転子１００の品質向上が可能となる。

また、本実施の形態では、台座連結部３３の内径はヨーク４の内径に等しく、台座部連結部３３は、ヨーク４の内径側を延長した位置に形成されているため、ヨーク４の成形金型の加工が容易となり、低コスト化を図ることが可能となる。

また、本実施の形態では、台座連結部３３のうち台座３４が設けられた部位の外周面は、台座連結部３３のうち隣接する台座３４間の部位の外周面よりも径方向外側に位置する。これにより、回転子１００が熱可塑性樹脂１７で一体成形された際、台座連結部３３の外周面が樹脂マグネット部５の回転止めとなり、マグネットのトルクを確実に伝達することで、回転子１００の品質向上が可能となる。

さらに、本実施の形態によれば、低コストで品質の良い電動機の回転子１００を用いることにより、電動機４００の品質向上を図ることができる。

実施の形態２．
図７は、本実施の形態に係る空気調和機の構成を示す図である。本実施の形態に係る空気調和機５００は、室内機５４２と、室内機５４２に接続される室外機５４３とを備える。室外機５４３は、モールド電動機４００ｂとファン５４４とを有する送風機を備える。また、室内機５４２もモールド電動機４００ａを有する送風機を備える。モールド電動機４００ａ，４００ｂは、実施の形態１で説明した電動機である。また、室外機５４３は、圧縮機５４５を備える。

本実施の形態によれば、低コストで品質の良い実施の形態１の電動機を、空気調和機５００の主要部品である送風機用電動機として用いることで、空気調和機５００の品質の向上が図れる。

また、圧縮機５４５に実施の形態１の電動機を適用することで、さらに、空気調和機５００の品質の向上が図れる。

本発明は、電動機の回転子、電動機、及び空気調和機に適している。

１ シャフト、２ ローレットアヤ目、３ 回転子マグネット、４ ヨーク、５ 樹脂マグネット部、６ 凹部、６ａ ゲート処理跡、１１ 位置検出用マグネット、１７ 熱可塑性樹脂、１８ リブ、１９ 面、３１ 軸外周円筒樹脂部、３２ ゲート凸部、３２ａ ゲート処理跡、３３ 台座連結部、３４ 台座、３４ａ 突出部、３４ｂ 開口部、３５ リブ状ランナー、３５ａ 非切除部分、３５ｂ 位置検出用マグネット保持突起、３６ ドーナツ状ランナー、３６ａ 樹脂注入部跡、３７ ヨーク内周円筒樹脂部、３８，４６ 型合わせ面跡、４４ ストレート部、４５ テーパ部、４７ 凹部、４８ 凸部、５０ 台座部、８０ 中空部、１００ 回転子、３００ 固定子、３４１ センサ基板、３４１ａ ホール素子、３５０ モールド固定子、４００ａ，４００ｂ モールド電動機、４００ 電動機、４１０ 軸受、４２０ 防水キャップ、４３９ ブラケット、５００ 空気調和機、５４２ 室内機、５４３ 室外機、５４４ ファン、５４５ 圧縮機。

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の回転子は、円筒状のヨークと、このヨークの外周に樹脂マグネットにより一体に形成される樹脂マグネット部と、この樹脂マグネット部の軸方向の一端部側に配置される位置検出用マグネットと、前記ヨークの前記位置検出用マグネットの側の軸方向端面上に周方向に複数個形成され、それぞれ一対の突出部及び当該一対の突出部間に形成される開口部を有し、前記一対の突出部上に前記位置検出用マグネットを載置する台座と、前記軸方向端面上に形成され、前記複数個の台座が上面に形成されるとともに、前記複数個の台座を連結する台座連結部と、を備え、前記開口部を介して前記樹脂マグネットを前記樹脂マグネット部に供給するランナーが、前記開口部に設けられ前記台座と共に前記位置検出用マグネットを載置する台座部を形成する。

Claims (6)

1. 円筒状のヨークと、
   このヨークの外周に樹脂マグネットにより一体に形成される樹脂マグネット部と、
   この樹脂マグネット部の軸方向の一端部側に配置される位置検出用マグネットと、
   前記ヨークの前記位置検出用マグネットの側の軸方向端面上に周方向に複数個形成され、それぞれ一対の突出部及び当該一対の突出部間に形成される開口部を有し、前記一対の突出部上に前記位置検出用マグネットを載置する台座と、
   前記軸方向端面上に予め決められた高さで形成され、前記複数個の台座が上面に形成されるとともに、前記複数個の台座を連結する台座連結部と、
   を備え、
   前記開口部を供給経路として前記樹脂マグネットを前記樹脂マグネット部に供給するランナーの非除去部分が、前記開口部を埋設して前記台座と共に前記位置検出用マグネットを載置する台座部を形成するとともに、前記台座から径方向外側に伸びて前記樹脂マグネット部につながっていることを特徴とする電動機の回転子。
2. 前記樹脂マグネット部は、前記ヨークの前記軸方向端面から軸方向外側に突出しかつ前記ヨークの内側に配置されるドーナツ状ランナーと、前記開口部と同一の周方向幅で前記ドーナツ状ランナーから前記複数個の台座に向かって放射状に伸びる前記台座と同数個のリブ状ランナーとから、前記樹脂マグネットが供給されて形成され、
   前記リブ状ランナーは、前記開口部を前記樹脂マグネットの供給経路とし、
   前記リブ状ランナーのうち前記台座の内周面から径方向外側の部分が、前記ドーナツ状ランナーおよび前記リブ状ランナーの切除後に残されて前記非除去部分となることを特徴とする請求項１に記載の電動機の回転子。
3. 前記台座連結部の内径は、前記ヨークの内径に等しく、
   前記台座連結部の内周面は、前記ヨークの内周面を軸方向に延長して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動機の回転子。
4. 前記台座連結部のうち前記台座が設けられた部位の外周面は、前記台座連結部のうち隣接する台座間の部位の外周面よりも径方向外側に位置することを特徴とする請求項１に記載の電動機の回転子。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機の回転子を備えることを特徴とする電動機。
6. 請求項５に記載の電動機が送風機に搭載されていることを特徴とする空気調和機。

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