JPWO2019026273A1 - 回転子、電動機、送風機、空気調和装置および回転子の製造方法 - Google Patents

Abstract

回転子は、シャフトと、シャフトを当該シャフトの中心軸線を中心とする径方向の外側から間隔をあけて囲む環状の回転子コアと、回転子コアに埋め込まれたマグネットと、シャフトと回転子コアとの間に設けられ、非磁性材料で形成された連結部とを有する。

Description

本発明は、回転子、電動機、送風機、空気調和装置および回転子の製造方法に関する。

従来より、電動機の回転子に関し、回転子コアを内側ロータコアと外側ロータコアとに分割し、両者の間に樹脂を充填したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２９７９３５号公報（図２参照）

しかしながら、上記のように内側ロータコアと外側ロータコアとの間に樹脂を充填した構成では、樹脂部分が少ないため、回転子の共振周波数の調整幅が狭い。そのため、電動機が送風機に用いられる場合には、電動機と羽根車とのねじり共振、あるいは、送風機を含むユニットの共振を抑制することが難しく、騒音が発生する可能性がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、騒音の低減が可能な回転子、電動機、送風機、空気調和装置および回転子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の回転子は、シャフトと、シャフトを、当該シャフトの中心軸線を中心とする径方向の外側から間隔をあけて囲む環状の回転子コアと、回転子コアに埋め込まれたマグネットと、シャフトと回転子コアとの間に設けられ、非磁性材料で形成された連結部とを備える。

本発明の回転子は、また、シャフトと、シャフトを、当該シャフトの中心軸線を中心とする径方向の外側から間隔をあけて囲む環状の回転子コアと、回転子コアに取り付けられたマグネットと、シャフトと回転子コアとの間に設けられ、非磁性材料で形成された連結部とを備える。マグネットは第１の磁極を構成し、回転子コアの一部が第２の磁極を構成する。

本発明によれば、シャフトと回転子コアとの間に非磁性材料で形成された連結部が設けられているため、連結部の形状および寸法を変化させることで回転子の共振周波数を調整することができ、これにより騒音を低減することができる。また、回転子コアとシャフトとが連結部によって離間されるため、回転子コアからシャフトへの磁束漏れを抑制することができ、電動機の性能を向上することができる。

実施の形態１における電動機を示す部分断面図である。 実施の形態１における固定子コアを示す平面図（Ａ）、および固定子コアに絶縁部を介してコイルを巻き付けた状態を示す平面図（Ｂ）である。 実施の形態１における回転子を示す縦断面図である。 実施の形態１における回転子を拡大して示す縦断面図である。 実施の形態１における回転子を示す断面図である。 実施の形態１における回転子の連結部を示す断面図である。 実施の形態１における回転子を示す図である。 実施の形態１における回転子のシャフトを示す図である。 実施の形態１におけ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における成形金型を示す縦断面図である。 実施の形態１の変形例における回転子を示す断面図である。 実施の形態１および変形例の電動機が適用される空気調和装置の構成例を示す図である。 図１２に示した空気調和装置の室外機を示す正面図（Ａ）および断面図（Ｂ）である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
＜電動機１の構成＞
図１は、本発明の実施の形態１における電動機１を示す縦断面図である。電動機１は、例えば空気調和装置の送風機に用いられ、インバータで駆動されるブラシレスＤＣモータである。また、電動機１は、回転子にマグネットが埋め込まれたＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）モータである。

電動機１は、シャフト１１を有する回転子２と、回転子２を囲むモールド固定子５０とを備える。モールド固定子５０は、回転子２を囲む環状の固定子５と、固定子５を覆うモールド樹脂部５５とを有する。シャフト１１は、回転子２の回転軸である。

以下の説明では、シャフト１１の中心軸線Ｃ１の方向を、「軸方向」と称する。また、シャフト１１の中心軸線Ｃ１を中心とする周方向（図２，５に矢印Ｒ１で示す）を、「周方向」と称する。また、シャフト１１の中心軸線Ｃ１に対する固定子５および回転子２の半径方向を、「径方向」と称する。また、軸方向に平行な断面における断面図を、縦断面図と称する。

シャフト１１は、モールド固定子５０から図１における左側に突出しており、その突出部に形成された取付け部１１ａには、例えば送風機の羽根車５０４（図１３（Ｂ））が取り付けられる。そのため、シャフト１１の突出側（図１における左側）を「負荷側」と称し、反対側（図１における右側）を「反負荷側」と称する。

＜モールド固定子５０の構成＞
モールド固定子５０は、上記の通り、固定子５とモールド樹脂部５５とを有する。固定子５は、回転子２を径方向の外側から囲むように配置されている。固定子５は、固定子コア５１と、固定子コア５１に設けられた絶縁部（インシュレータ）５２と、絶縁部５２を介して固定子コア５１に巻き付けられたコイル（巻線）５３とを有する。

モールド樹脂部５５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形成される。モールド樹脂部５５は、軸方向の一方の側（図１の右側）に軸受支持部５５ａを有し、他方の側（図１の左側）に開口部５５ｂを有する。回転子２は、開口部５５ｂからモールド固定子５０の内部の中空部分５６に挿入される。

モールド樹脂部５５の開口部５５ｂには、金属製のブラケット１５が取り付けられている。このブラケット１５には、シャフト１１を支持する一方の軸受１２が保持される。また、ブラケット１５の外側には、水等の侵入を防止するためのキャップ１４が取り付けられている。モールド樹脂部５５の軸受支持部５５ａは、円筒状の内周面を有し、この内周面には、シャフト１１を支持するもう一方の軸受１３が保持される。

図２（Ａ）は、固定子コア５１を示す平面図である。固定子コア５１は、複数の積層要素を軸方向に積層し、カシメ、溶接または接着等によって一体に固定したものである。積層要素は、例えば電磁鋼板である。固定子コア５１は、中心軸線Ｃ１を中心とする周方向に環状に延在するヨーク５１１と、ヨーク５１１から径方向内側に（中心軸線Ｃ１に向かって）延在する複数のティース５１２とを有する。ティース５１２の径方向内側のティース先端部５１３は、回転子２（図１）の外周面に対向する。ティース５１２の数は、ここでは１２であるが、これに限定されるものではない。

固定子コア５１は、ティース５１２毎に複数（ここでは１２）の分割コア５１Ａに分割された構成を有する。分割コア５１Ａは、ヨーク５１１において隣り合うティース５１２の中間位置に形成された分割面５１４で分割されている。分割面５１４は、ヨーク５１１の内周面から径方向外側に延在する。分割面５１４の終端とヨーク５１１の外周面との間には、塑性変形可能な薄肉部５１５が形成される。薄肉部５１５の塑性変形により、固定子コア５１を帯状に展開することができる。

このように構成されているため、固定子コア５１を帯状に展開した状態で、ティース５１２へのコイル５３の巻き付けを行うことができる。コイル５３の巻き付け後、帯状の固定子コア５１を環状に組み合わせ、端部（図２（Ａ）に符号Ｗで示す）を溶接する。

固定子コア５１がこのような分割構成を有する場合、分割構成でない固定子コアと比較して剛性は低くなるが、上記のようにモールド樹脂部５５（例えばＢＭＣ）で覆われているため、電動機１の加振力に伴う変形が抑制される。なお、固定子コア５１は、分割構成を有するものには限定されない。

図２（Ｂ）は、固定子コア５１に絶縁部５２を設け、コイル５３を巻き付けた状態を示す平面図である。絶縁部５２は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂で形成されている。絶縁部５２は、固定子コア５１と一体成形されるか、あるいは熱可塑性樹脂の成形体を固定子コア５１に組み付けることによって形成される。

絶縁部５２は、固定子コア５１のティース５１２を囲んでいる。また、絶縁部５２は、コイル５３の径方向内側および外側に、それぞれ壁部を有する（図１参照）。絶縁部５２の径方向外側の壁部には、コイル５３が接続される端子５２１と、後述する基板６が固定される突起５２２とが配設されている。

コイル５３は、マグネットワイヤを、絶縁部５２を介してティース５１２の周囲に巻き付けたものである。マグネットワイヤの端部は、ヒュージングまたは半田等により、端子５２１に接合される。

図１に戻り、固定子５に対して軸方向の一方の側、ここでは反負荷側（図２の右側）には、基板６が配置されている。基板６は、電動機１を駆動するためのパワートランジスタ等の駆動回路および磁気センサ等が実装されたプリント基板であり、リード線６１が配線されている。

基板６は、固定子５の突起５２２（図２（Ｂ））に係合する取付け穴を有する。基板６の取付け穴に突起５２２を係合させ、突起５２２の突出部分を熱溶着または超音波溶着することにより、基板６が固定子５に取り付けられる。基板６のリード線６１は、モールド樹脂部５５の外周部分に取り付けられたリード線口出し部品６２から、電動機１の外部に引き出される。

ブラケット１５は、モールド樹脂部５５の開口部５５ｂの外周縁に設けられた環状部分に圧入される。ブラケット１５は、導電性を有する金属、例えば亜鉛メッキ鋼板で形成されるが、これに限定されるものではない。キャップ１４は、ブラケット１５の外側に取り付けられ、軸受１２への水等の侵入を防止する。

＜回転子２の構成＞
図３は、回転子２を示す縦断面図である。図４は、回転子２の一部を拡大して示す縦断面図である。図５は、図３に示した線分５−５における矢視方向の断面図である。

図５に示すように、回転子２は、回転軸であるシャフト１１と、シャフト１１に対して径方向外側に配置された回転子コア２０と、回転子コア２０に埋め込まれた複数のマグネット２５と、シャフト１１に対して回転子コア２０を支持する連結部３とを有する。マグネット２５の数は、ここでは５個である。マグネット２５は、メインマグネットまたは回転子マグネットとも称する。

回転子コア２０は、中心軸線Ｃ１を中心とする環状の部材である。回転子コア２０は、軟磁性材料である複数の積層要素を軸方向に積層し、カシメ、溶接または接着等によって固定したものである。積層要素は、例えば電磁鋼板であり、厚さは０．１ｍｍ〜０．７ｍｍである。

回転子コア２０は、周方向に複数の磁石挿入孔２１を有する。磁石挿入孔２１は、周方向に等間隔で、且つ中心軸線Ｃ１から等距離に配置されている。磁石挿入孔２１の数は、ここでは５個である。磁石挿入孔２１は、回転子コア２０の外周部分に配置され、回転子コア２０を軸方向に貫通する。

それぞれの磁石挿入孔２１には、マグネット２５が挿入されている。マグネット２５は、軸方向に直交する断面形状が矩形状の平板形状を有する。マグネット２５の厚さは、例えば２ｍｍである。

マグネット２５は、希土類磁石であり、より具体的には、Ｎｄ（ネオジム）−Ｆｅ（鉄）−Ｂ（ホウ素）を主成分とするネオジム焼結磁石である。磁石挿入孔２１の周方向の両端には、空隙であるフラックスバリア２２がそれぞれ形成されている。フラックスバリア２２は、隣り合うマグネット２５の間の磁束の短絡（すなわち漏れ磁束）を抑制する。

マグネット２５は、互いに同一の磁極（例えばＮ極）を回転子コア２０の外周側に向けて配置されている。回転子コア２０において、周方向に隣り合うマグネット２５の間の領域には、マグネット２５とは反対の磁極（例えばＳ極）が形成される。

すなわち、回転子２には、５つの第１の磁極２０Ａ（例えばＮ極）と、５つの第２の磁極２０Ｂ（例えばＳ極）とが周方向に交互に配列される。従って、回転子２は、１０個の磁極を有する。回転子２の１０個の磁極２０Ａ，２０Ｂは、極ピッチを３６度（３６０度／１０）として、周方向に等角度間隔に配置される。

すなわち、回転子２の１０個の磁極２０Ａ，２０Ｂのうち、半分の５つの磁極（第１の磁極２０Ａ）はマグネット２５によって形成されるが、残りの５つの磁極（第２の磁極２０Ｂ）は回転子コア２０によって形成される。このような構成を、コンシクエントポール型と称する。以下では、単に「磁極」という場合、磁石磁極および疑似磁極の両方を含むものとする。

コンシクエントポール型の回転子２では、極数は４以上の偶数となる。回転子コア２０の外周は、いわゆる花丸形状を有する。言い換えると、回転子コア２０の外周は、極中心Ｐ１，Ｐ３（各磁極の周方向の中心）で外径が最大となり、極間Ｐ２（隣り合う磁極の間）で外径が最小となり、極中心Ｐ１，Ｐ３から極間Ｐ２までが弧状となる形状を有する。ここでは、極中心Ｐ１は第１の磁極２０Ａの中心であり、極中心Ｐ３は第２の磁極２０Ｂの中心である。

コンシクエントポール型の回転子２では、同じ極数の回転子と比較して、マグネット２５の数を半分にすることができる。高価なマグネット２５の数が少ないため、回転子２の製造コストが低減される。ここでは、回転子２の極数を１０としたが、極数は４以上の偶数であればよい。また、第１の磁極２０ＡをＳ極とし、第２の磁極２０ＢをＮ極としてもよい。

回転子コア２０において、磁石挿入孔２１よりも径方向内側には、複数の穴２４が形成されている。穴２４の数は、例えば極数の半分であり、ここでは５個である。それぞれの穴２４は、中心軸線Ｃ１から等距離（すなわち同一円上）に位置している。

また、穴２４は、第２の磁極２０Ｂの径方向内側に、且つ周方向において第２の磁極２０Ｂの極中心に形成されている。この位置は、電動機１の駆動力に寄与する磁束（有効磁束）の通過量が極めて少ない位置であるため、穴２４が有効磁束を遮ることがない。

穴２４は、後述する成形金型９（図１０）の位置決め用の突起８８に係合し、成形金型９内で回転子コア２０を位置決めするためのものである。ここでは、それぞれの穴２４の周方向位置が第２の磁極２０Ｂの極中心と一致しているが、このような配置に限定されるものではない。それぞれの穴２４が中心軸線Ｃ１から等距離にあり、且つ、最も近い磁極からの周方向距離が互いに等しければよい（すなわち、それぞれの穴２４が磁極に対して同じ相対位置にあればよい）。このような配置であれば、成形金型９の突起８８に、回転子コア２０のどの穴２４を係合させることもできる。

なお、穴２４の数を極数の半分とし、それぞれの穴２４の周方向位置を第２の磁極２０Ｂの極中心と一致させることで、回転子コア２０の周方向の重量バランスが向上する。但し、穴２４の数は、極数の半分に限定されるものではない。

シャフト１１と回転子コア２０との間には、連結部３が設けられている。連結部３は、非磁性材料で形成される。また、連結部３は、電気絶縁性を有することが望ましい。連結部３は、望ましくは樹脂、より望ましくはＰＢＴ等の熱可塑性樹脂で形成される。

連結部３は、シャフト１１の外周面に接する環状の内環部３１と、回転子コア２０の内周面に接する環状の外環部３３と、内環部３１と外環部３３とを連結する複数のリブ３２とを備えている。リブ３２は、中心軸線Ｃ１を中心として周方向に等間隔に配置されている。リブ３２の数は、例えば極数の半分であり、ここでは５個である。

連結部３の内環部３１には、シャフト１１が貫通している。リブ３２は、周方向に等間隔で配置され、内環部３１から径方向外側に放射状に延在している。周方向に隣り合うリブ３２間には、空洞部３５が形成される。空洞部３５は、回転子２を軸方向に貫通することが望ましい。

ここでは、リブ３２の数が極数の半分であり、それぞれのリブ３２の周方向位置が第１の磁極２０Ａの極中心（すなわちマグネット２５の周方向中心）と一致している。そのため、回転子２の周方向の重量バランスが向上する。但し、リブ３２の数は、極数の半分に限定されるものではない。

回転子２の共振周波数は、連結部３の形状および寸法（特にリブ３２の幅および長さ）の変更によって調整することができるため、調整幅が広い。そのため、電動機１とそれに取り付けられる羽根車とのねじり共振、および、送風機を含むユニットの共振が抑制され、騒音が抑制される。

コンシクエントポール型の回転子２は、疑似磁極（すなわち第２の磁極２０Ｂ）に実際の磁石が存在しないため、疑似磁極を通った磁束がシャフト１１に流れやすい性質を有する。非磁性材料で形成された連結部３によってシャフト１１と回転子コア２０とを互いに離間させる構成は、コンシクエントポール型の回転子２における磁束漏れの抑制に特に有効である。

また、連結部３が電気絶縁性を有することにより、回転子コア２０とシャフト１１とが電気的に絶縁され、その結果、回転子コア２０からシャフト１１に流れる軸電流が抑制される。これにより軸受１２，１３の電食（すなわち、内輪および外輪の軌道面、並びに転動体の転動面の損傷）が抑制される。

連結部３の一部は、図４に示すように、回転子コア２０の穴２４の内部にも入り込んでいる。連結部３のうち、穴２４に入り込んだ部分を、充填部３６と称する。このように連結部３の一部が回転子コア２０の穴２４内に入り込むことで、回転子コア２０と連結部３との周方向の位置ずれが抑制される。

また、回転子コア２０の穴２４を疑似磁極（すなわち第２の磁極２０Ｂ）の径方向内側に形成することにより、疑似磁極からシャフト１１に向かう磁束の流れを抑制する効果がさらに向上する。

図６は、回転子２の連結部３を示す、中心軸線Ｃ１に直交する断面図である。図６に示すように、外環部３３の径方向の幅（寸法）をＴ１とし、内環部３１の径方向の幅をＴ２とする。リブ３２の周方向の幅をＴ３とし、径方向の長さをＴ４とする。

ここでは、幅Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３が、
Ｔ１＞Ｔ３、および
Ｔ２＞Ｔ３
を満足するように設定されている。この点について、以下に説明する。

回転子２の共振周波数（固有振動数）は、リブ３２の長さＴ４が短く、リブ３２の幅Ｔ３が太いほど高くなる。一方、径方向の寸法であるＴ１，Ｔ２，Ｔ４の合計（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ４）は、シャフト１１の外径と回転子コア２０の内径とによって制約される。

そのため、回転子２が所望の共振周波数を有するように設計する場合、（１）外環部３３の幅Ｔ１および内環部３１の幅Ｔ２を減少させ、リブ３２の長さＴ４および幅Ｔ３を増加させる方法と、（２）外環部３３の幅Ｔ１および内環部３１の幅Ｔ２を増加させ、リブ３２の長さＴ４および幅Ｔ３を減少させる方法とがある。

しかしながら、共振周波数に与える影響は、リブ３２の長さＴ４が支配的であるため、方法（１）では、幅Ｔ１，Ｔ２の減少に対して幅Ｔ３を大幅に増加させる必要がある。この場合、リブ３２の幅Ｔ３の大幅な増加によって空洞部３５が狭くなるため、連結部３を構成する樹脂の使用量が増加し、望ましくない。

そのため、外環部３３の幅Ｔ１および内環部３１の幅Ｔ２を増加させ、リブ３２の長さＴ４および幅Ｔ３を減少させる方法（２）が望ましい。これにより、連結部３の空洞部３５が広くなり、樹脂の使用量を低減することができる。また、回転子コア２０に接する外環部３３の幅Ｔ１およびシャフト１１に接する内環部３１の幅Ｔ２を増加させることにより、回転子コア２０と連結部３とシャフト１１との熱膨張差による熱衝撃への耐性を高めることができ、熱衝撃による連結部３の割れを抑制することができる。

以上から、外環部３３の幅Ｔ１および内環部３１の幅Ｔ２は、何れもリブ３２の幅Ｔ３より大きいことが望ましい。すなわち、Ｔ１＞Ｔ３およびＴ２＞Ｔ３を満足することが望ましい。

連結部３は、図４に示すように、回転子コア２０の軸方向の一端面（図４における左側端面）を覆う端面部３８と、回転子コア２０の軸方向の他端面（図４における右側端面）を覆う端面部３９とを有する。端面部３８，３９は、上述した内環部３１、リブ３２および外環部３３に対して連続して形成されている。なお、端面部３８は、回転子コア２０の当該一端面を完全に覆っている必要はなく、少なくとも一部を覆っていればよい。端面部３９も同様である。

連結部３の端面部３８，３９は、回転子コア２０の磁石挿入孔２１に挿入されたマグネット２５の軸方向両端面も覆う。これにより、磁石挿入孔２１からのマグネット２５の脱落が防止される。また、マグネット２５が外部に露出しないため、マグネット２５の経年変化も抑制される。

図７は、回転子２を、図３に矢印７で示す方向から見た図である。回転子コア２０の一端面を覆う端面部３８には、穴部（樹脂穴部と称する）３７が形成されている。樹脂穴部３７は、回転子コア２０の複数の穴２４のうち、成形金型９（図１０）の突起８８が係合した部分に樹脂が流入しないことによって生じた穴である。

図４に戻り、回転子コア２０の軸方向における一方の側（図４における右側）には、位置検出用マグネットとしての環状のセンサマグネット４が取り付けられている。センサマグネット４は、連結部３の端面部３９によって径方向内側および外側から覆われている。

センサマグネット４は、回転子２の極数と同数（ここでは１０）の磁極を有する。センサマグネット４の磁界は、基板６に搭載された磁気センサによって検出され、これにより回転子２の周方向における位置（回転位置）が検出される。

図８は、シャフト１１の形状を示す図である。シャフト１１の外周面において、連結部３の内環部３１の内周面に接する部分には、ローレット１１ｂ（凹凸）が形成されている。後述する一体成形工程において、連結部３を構成する樹脂がシャフト１１のローレット１１ｂの凹凸に入り込んで硬化することにより、シャフト１１と連結部３との周方向および軸方向の位置ずれが抑制される。

＜回転子２の製造工程＞
次に、回転子２の製造工程について説明する。回転子２は、シャフト１１と回転子コア２０とを樹脂で一体成形することによって製造される。また、ここでは、シャフト１１および回転子コア２０と共に、センサマグネット４も樹脂で一体成形する。

図９は、回転子２の製造工程を示すフローチャートである。まず、電磁鋼板を積層し、カシメ等で固定することにより、回転子コア２０を形成する（ステップＳ１０１）。次に、回転子コア２０の磁石挿入孔２１に、マグネット２５を挿入する（ステップＳ１０２）。

次に、回転子コア２０とシャフト１１（ここでは、さらにセンサマグネット４）を、成形金型９に装着し、ＰＢＴ等の樹脂で一体成形する（ステップＳ１０３）。

図１０は、成形金型９を示す縦断面図である。成形金型９は、固定金型（下型）７と可動金型（上型）８とを有する。固定金型７および可動金型８は、互いに対向する金型合わせ面７５，８５を有している。

固定金型７は、シャフト１１の一端部が挿入されるシャフト挿入孔７１と、回転子コア２０が挿入される回転子コア挿入部７３と、回転子コア２０の軸方向端面（ここでは下面）に対向する対向面７２と、回転子コア２０の軸方向端面の外周部に当接する当接部７０と、シャフト１１の外周面に対向する筒状部７４と、回転子コア２０の内側に挿入される空洞形成部７６とを有する。

可動金型８は、シャフト１１の他端部が挿入されるシャフト挿入孔８１と、回転子コア２０が挿入される回転子コア挿入部８３と、回転子コア２０の軸方向端面（ここでは上面）に対向する対向面８２と、シャフト１１の周囲に対向する筒状部８４と、回転子コア２０の内側に挿入される空洞形成部８６とを有する。また、可動金型８は、対向面８２から突出する位置決め用の突起８８を有している。突起８８の数は、ここでは１つであるが、回転子コア２０の穴２４の数以下であればよい。

成形時には、シャフト１１を固定金型７のシャフト挿入孔７１に挿入し、また、センサマグネット４を固定金型７の対向面７２上に設置する。

次に、回転子コア２０を回転子コア挿入部７３に挿入する。このとき、回転子コア２０の下面の外周部が当接部７０に当接し、回転子コア２０の下面と対向面７２との間に隙間が形成される。

その後、可動金型８を図９に矢印で示すように下降させて、金型合わせ面７５，８５を当接させる。このとき、可動金型８の突起８８が、回転子コア２０の穴２４に係合する。突起８８と穴２４との係合により、成形金型９内での回転子コア２０の位置決めがなされる。

可動金型８の突起８８の数は、ここでは１つである。これに対し、回転子コア２０の穴２４の数は、複数（例えば５個）である。上記の通り、回転子コア２０の複数の穴２４は、中心軸線Ｃ１から等距離にあり、また最も近い磁極からの周方向距離も互いに等しいため、回転子コア２０のどの穴２４を突起８８に係合させてもよい。

また、金型合わせ面７５，８５が互いに当接した状態で、回転子コア２０の下面と対向面７２との間に隙間が形成されるのに加え、回転子コア２０の上面と対向面８２との間にも隙間が形成される。

この状態で、成形金型９を加熱し、ランナからＰＢＴ等の溶融した樹脂を注入する。樹脂は、回転子コア挿入部７３，８３に挿入された回転子コア２０の内側、磁石挿入孔２１の内部、および穴２４の内部に充填される。樹脂は、また、筒状部７４，８４の内側の空間にも充填され、さらに、対向面７２，８２と回転子コア２０と間の隙間にも充填される。

このように成形金型９に樹脂を注入した後、成形金型９を冷却する。これにより、樹脂が硬化して、連結部３が形成される。すなわち、シャフト１１、回転子コア２０およびセンサマグネット４が、連結部３によって一体化され、回転子２が形成される。

具体的には、成形金型９の筒状部７４，８４とシャフト１１との間で硬化した樹脂は、内環部３１（図４）となる。回転子コア２０の内周側（但し、空洞形成部７６，８６が配置されていない部分）で硬化した樹脂は、内環部３１、リブ３２および外環部３３（図５）となる。成形金型９の空洞形成部７６，８６に相当する部分は、空洞部３５（図５）となる。

さらに、回転子コア２０の穴２４の内部で硬化した樹脂は、充填部３６（図４）となる。また、回転子コア２０の穴２４のうち、成形金型９の突起８８が係合していた部分は、樹脂が流入しないため、樹脂穴部３７（図７）となる。また、成形金型９の対向面７２，８２と回転子コア２０との間で硬化した樹脂は、端面部３８，３９（図４）となる。

その後、可動金型８を上昇させ、固定金型７から回転子２を取り出す。これにより、回転子２の製造が完了する。

一方、固定子コア５１は、電磁鋼板を積層し、カシメ等で固定することにより形成する。この固定子コア５１に絶縁部５２を取り付け、コイル５３を巻き付けることにより、固定子５が得られる。また、固定子５には、基板６を取り付ける。その後、固定子５を成形金型に設置し、ＢＭＣ等の樹脂（モールド樹脂）を注入して加熱することにより、モールド樹脂部５５を形成する。これにより、モールド固定子５０が完成する。

その後、上記の回転子２のシャフト１１に軸受１２，１３を取り付け、モールド固定子５０の開口部５５ｂから中空部分５６に挿入する。次に、ブラケット１５をモールド固定子５０の開口部５５ｂに取り付ける。さらに、ブラケット１５の外側にキャップ１４を取り付ける。これにより、電動機１が完成する。

ここでは、可動金型８に位置決め用の突起８８を設けたが、固定金型７に設けてもよい。何れの場合も、成形金型９に対して回転子コア２０を位置決めすることができる。

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、本発明の実施の形態１では、回転子２にマグネット２５が埋め込まれた電動機１（ＩＰＭモータ）において、シャフト１１と回転子コア２０とを、非磁性材料で形成された連結部３で連結している。そのため、連結部３の寸法および形状を変化させることにより回転子２の共振周波数を調整することができ、調整幅が広い。これにより、例えば電動機１と羽根車とのねじり共振等を抑制し、騒音を低減することができる。また、回転子コア２０とシャフト１１とが連結部３によって離間されるため、回転子コア２０からシャフト１１への磁束漏れを抑制することができ、電動機１の性能が向上する。

また、本発明の実施の形態１では、回転子２が磁石磁極（第１の磁極２０Ａ）と疑似磁極（第２の磁極２０Ｂ）とを有するコンシクエントポール型の電動機１において、シャフト１１と回転子コア２０とを、非磁性材料で形成された連結部３で連結している。そのため、連結部３の寸法および形状を変化させることにより回転子２の共振周波数を調整することができ、調整幅が広い。これにより、例えば電動機１と羽根車とのねじり共振等を抑制し、騒音を低減することができる。また、回転子コア２０とシャフト１１とが連結部３によって離間されるため、コンシクエントポール型の回転子２で特に発生しやすい回転子コア２０からシャフト１１への磁束漏れを抑制することができ、電動機１の性能が向上する。

また、連結部３が電気絶縁性を有することにより、回転子コア２０とシャフト１１とを電気的に絶縁することができ、回転子コア２０からシャフト１１に流れる軸電流を抑制することができる。これにより軸受１２，１３の電食を抑制することができる。

また、連結部３が、シャフト１１から回転子コア２０に向けて延在するリブ３２を有するため、リブ３２に隣接して空洞部３５を形成することができる。そのため、連結部３を構成する樹脂の使用量を少なくし、製造コストを低減することができる。また、リブ３２の形状（厚さ、長さ等）を変更することにより、回転子２の共振振動数の調整幅を広くすることができる。

連結部３は、シャフト１１の外周面に接する内環部３１と、回転子コア２０の内周面に接する外環部３３と、内環部３１と外環部３３とを連結するリブ３２とを有するため、シャフト１１と回転子コア２０とを連結して保持することができる。

また、外環部３３の径方向の幅Ｔ１と、内環部３１の径方向の幅Ｔ２と、リブ３２の周方向の幅Ｔ３とが、Ｔ１＞Ｔ３およびＴ２＞Ｔ３を満足するため、リブ３２の幅Ｔ３を狭くして材料使用量を少なくし、且つ、外環部３３の幅Ｔ１および内環部３１の幅Ｔ２を広くして熱衝撃への耐性を向上することができる。

また、シャフト１１の外周にローレット１１ｂが形成されているため、シャフト１１と連結部３との位置ずれを抑制することができる。

また、回転子コア２０の軸方向の一端面に穴２４が形成されているため、回転子コア２０を成形金型９に装着する際に、穴２４を成形金型９の位置決め用の突起８８に係合させ、回転子コア２０を位置決めすることができる。

また、回転子コア２０の複数の穴２４が、中心軸線Ｃ１から等距離にあり、且つ、最も近い磁極からの周方向距離が互いに等しいため、回転子コア２０のどの穴２４を突起８８に係合させることもできる。

連結部３は、回転子コア２０の端面を覆う端面部３８，３９を有するため、マグネット２５の磁石挿入孔２１からの脱落を抑制することができる。

また、回転子コア２０が、積層要素（例えば電磁鋼板）の積層体によって構成されるため、渦電流損を抑制し、また鉄損を低減して、電動機１の性能を向上することができる。

また、回転子２の製造工程において、シャフト１１と回転子コア２０とを樹脂で一体成形するため、シャフト１１の圧入工程等が不要になり、回転子２の製造工程を簡単にすることができる。

なお、上述した電動機１は、ＩＰＭモータであって、なお且つコンシクエントポール型であった。しかしながら、この実施の形態１で説明した構成は、ＩＰＭモータであってコンシクエントポール型でない電動機、あるいは、コンシクエントポール型であってＩＰＭモータでない電動機にも適用することができる。

変形例．
図１１は、実施の形態１の変形例の電動機における回転子２Ａを示す断面図であり、図３に示した線分５−５における矢視方向の断面図に相当する。この変形例の回転子２Ａは、回転子コア２０の穴２４の位置が、実施の形態１の回転子２とは異なっている。

上述した実施の形態１では、図５に示したように、回転子コア２０の穴２４は、周方向において、第２の磁極２０Ｂ（すなわち疑似磁極）の極中心に位置していた。これに対し、図１１に示した変形例では、回転子コア２０の穴２４は、周方向において、第１の磁極２０Ａ（すなわち磁石磁極）の極中心に位置している。穴２４の数は、ここでは５個である。

この変形例においても、回転子コア２０の穴２４のうちの何れかに、成形金型９（図１０）の位置決め用の突起８８を係合させることで、成形金型９内で回転子コア２０を位置決めすることができる。また、それぞれの穴２４が磁極に対して同じ相対位置にあるため、回転子コア２０のどの穴２４を突起８８に係合させてもよい。この変形例の電動機は、回転子コア２０の穴２４の位置を除き、実施の形態１の電動機１と同様に構成される。

なお、コンシクエントポール型の回転子２では、第２の磁極２０Ｂ（疑似磁極）からシャフト１１に向かう磁束の流れが生じやすいため、上述した実施の形態１の図５に示したように第２の磁極２０Ｂの極中心に穴２４を形成した方が、磁束漏れの抑制効果は高い。

＜空気調和装置＞
次に、上述した実施の形態１またはその変形例の電動機を適用した空気調和装置について説明する。図１２は、実施の形態１の電動機１を適用した空気調和装置５００の構成を示す図である。空気調和装置５００は、室外機５０１と、室内機５０２と、これらを接続する冷媒配管５０３とを備える。室外機５０１は、送風機としての室外送風機１０を備えている。

図１３（Ａ）は、室外機５０１の構成を示す正面図である。室外機５０１は、ハウジング５０８と、ハウジング５０８内に固定されたフレーム５０７とを有する。なお、図１３（Ａ）には、冷媒を圧縮する圧縮機５０９も示されている。

図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）に示した線分１３Ｂ−１３Ｂにおける矢視方向の断面図である。室外送風機１０は、フレーム５０７に取り付けられた電動機１と、電動機１のシャフト１１に取り付けられた羽根車５０４とを有する。羽根車５０４は、シャフト１１に固定されたハブ５０５と、ハブ５０５から径方向外側に延びる羽根５０６とを有する。

電動機１の回転子２が回転すると、シャフト１１に取り付けられた羽根車５０４が回転し、室外に送風する。空気調和装置５００の冷房運転時には、圧縮機５０９で圧縮された冷媒が凝縮器（図示せず）で凝縮する際に放出された熱を、室外送風機１０の送風によって室外に放出する。

上述した実施の形態１の電動機１は、共振周波数の調整幅が広いため、電動機１と羽根車５０４との共振、および、室外送風機１０を含むユニット（すなわち室外機５０１）の共振を抑制することができ、騒音を低減することができる。なお、電動機１に、変形例（図１２）の回転子２Ａを用いても良い。

なお、ここでは、室外機５０１の室外送風機１０について説明したが、室内機５０２の送風機に、同様の構成を採用してもよい。

また、実施の形態１および変形例で説明した電動機１は、空気調和装置の送風機以外の電気機器に搭載することもできる。

以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。

１ 電動機、 ２ 回転子、 ３ 連結部、 ４ センサマグネット（位置検出用マグネット）、 ５ 固定子、 ６ 基板、 ７ 固定金型、 ８ 可動金型、 ９ 成形金型、 １０ 室外送風機（送風機）、 １１ シャフト、 １２，１３ 軸受、 １５ ブラケット、 ２０ 回転子コア、 ２１ 磁石挿入孔、 ２２ フラックスバリア（空隙）、 ２４ 穴、 ２５ マグネット（メインマグネット、回転子マグネット）、 ３１ 内環部、 ３２ リブ、 ３３ 外環部、 ３５ 空隙、 ３６ 充填部、 ３７ 樹脂穴部、 ３８，３９ 端面部、 ５０ モールド固定子、 ５１ 固定子コア、 ５１ａ ヨーク、 ５１２ ティース、 ５１Ａ 分割コア、 ５２ 絶縁部、 ５３ コイル、 ５５ モールド樹脂部、 ７０ 当接部、 ７１ シャフト挿入孔、 ７２ 対向面、 ７３ 回転子コア挿入部、 ７４ 筒状部、 ７５ 金型合わせ面、 ７６ 空洞形成部、 ８１ シャフト挿入孔、 ８２ 対向面、 ８３ 回転子コア挿入部、 ８４ 筒状部、 ８５ 金型合わせ面、 ８６ 空洞形成部、 ５００ 空気調和装置、 ５０１ 室外機、 ５０２ 室内機、 ５０３ 冷媒配管、 ５０４ 羽根車、 ５０５ ハブ、 ５０６ 羽根、 ５０７ フレーム、 ５０８ ハウジング、 ５０９ 圧縮機。

Claims (19)

1. シャフトと、
   前記シャフトを、当該シャフトの中心軸線を中心とする径方向の外側から間隔をあけて囲む環状の回転子コアと、
   前記回転子コアに埋め込まれたマグネットと、
   前記シャフトと前記回転子コアとの間に設けられ、非磁性材料で形成された連結部と
   を備えた
   回転子。
2. シャフトと、
   前記シャフトを、当該シャフトの中心軸線を中心とする径方向の外側から間隔をあけて囲む環状の回転子コアと、
   前記回転子コアに取り付けられたマグネットと、
   前記シャフトと前記回転子コアとの間に設けられ、非磁性材料で形成された連結部と
   を備え、
   前記マグネットが第１の磁極を構成し、前記回転子コアの一部が第２の磁極を構成する
   回転子。
3. 前記非磁性材料は、電気絶縁性を有する
   請求項１または２に記載の回転子。
4. 前記連結部は、前記シャフトから前記回転子コアに向けて延在するリブを有する
   請求項１から３までの何れか１項に記載の回転子。
5. 前記連結部は、前記シャフトの外周に接する内環部と、前記回転子コアの内周に接する外環部とをさらに有し、
   前記内環部と前記外環部とが前記リブで連結されている
   請求項４に記載の回転子。
6. 前記外環部の前記径方向の幅をＴ１とし、前記内環部の前記径方向の幅をＴ２とし、前記リブの前記中心軸線を中心とする径方向の幅をＴ３とすると、
   Ｔ１＞Ｔ３、
   Ｔ２＞Ｔ３
   が成立する請求項５に記載の回転子。
7. 前記シャフトの外周に、ローレットが形成されている
   請求項１から６までの何れか１項に記載の回転子。
8. 前記連結部は、前記中心軸線の方向における前記回転子コアの端面の少なくとも一部を覆う端面部を有する
   請求項１から７までの何れか１項に記載の回転子。
9. 前記回転子コアは、前記中心軸線の方向における端面に、穴を有する
   請求項１から７までの何れか１項に記載の回転子。
10. 前記回転子コアは、前記第２の磁極に対して前記径方向における内側に、穴を有する
    請求項２に記載の回転子。
11. 前記回転子コアは、前記中心軸線から等距離にある複数の穴を有し、
    前記複数の穴は、前記中心軸線を中心とする周方向において、最も近い磁極からの距離が互いに等しい
    請求項１から７までの何れか１項に記載の回転子。
12. 前記連結部は、前記中心軸線の方向における前記回転子コアの端面の少なくとも一部を覆う端面部を有し、
    前記端面部は、前記複数の穴の数よりも少ない数の穴部を有する
    請求項１１に記載の回転子。
13. 前記回転子コアは、積層要素の積層体によって形成される
    請求項１から１２までの何れか１項に記載の回転子。
14. 請求項１から１３までの何れか１項に記載の回転子と、
    前記回転子を前記径方向の外側から囲む固定子と
    を備えた
    電動機。
15. 請求項１４に記載の電動機と、
    前記電動機の前記回転子の前記シャフトに取り付けられた羽根車と
    を備えた
    送風機。
16. 室外機と、室内機と、前記室外機と前記室内機とを連結する冷媒配管とを備え、
    前記室外機と前記室内機の少なくとも一方は、
    請求項１５に記載の送風機を有する
    空気調和装置。
17. シャフトと、マグネットを埋め込んだ環状の回転子コアとを用意する工程と、
    成形金型に前記シャフトと前記回転子コアとを互いに離間させて設置し、樹脂で一体成形する工程と
    を有する
    回転子の製造方法。
18. シャフトと、マグネットを取り付けた環状の回転子コアであって、前記マグネットが第１の磁極を構成し、前記回転子コアの一部が第２の磁極を構成する回転子コアとを用意する工程と、
    成形金型に前記シャフトと前記回転子コアとを互いに離間させて設置し、樹脂で一体成形する工程と
    を有する
    回転子の製造方法。
19. 前記回転子コアは、前記シャフトの中心軸線の方向における端面に、穴を有し、
    前記一体成形の工程では、前記成形金型に設けられた突起部を、前記回転子コアの前記穴に係合させる
    請求項１７または１８に記載の回転子の製造方法。
    

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