JPWO2020026406A1 - ロータ、モータ、ファン、空気調和装置、及びロータの製造方法 - Google Patents

Abstract

ロータ（２）は、第１の磁束発生部としての主磁束発生部（２１ａ）と第２の磁束発生部としての位置検出磁束発生部（２１ｂ）とを有する樹脂マグネット（２１）と樹脂マグネット（２１）に固定されたシャフト（２２）とを有する。主磁束発生部（２１ａ）は、第１の配向（Ｒ１）を持つ。位置検出磁束発生部（２１ｂ）は、径方向において第１の配向（Ｒ１）とは異なる第２の配向（Ｒ２）を持つ。主磁束発生部（２１ａ）からの磁束密度のピーク（Ｐ２）は、位置検出磁束発生部（２１ｂ）からの磁束密度のピーク（Ｐ３）よりも大きい。

Description

本発明は、モータのロータに関する。

モータのロータに用いられる樹脂マグネットとして、主磁極部とロータの回転位置の検出用のセンサ用磁極部とを備えた樹脂マグネットが提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載のロータでは、センサ用磁極部の外径を主磁極部の内径よりも小さくすることにより磁石ボリュームを低減させている。これにより、ロータ及びモータのコストを低減することができる。

特開２０００−３２４７８５号公報

一般に、回転方向におけるロータからの磁束の分布が正弦波である場合、トルクリップルが減少し、モータにおける騒音を低減することができる。しかしながら、ロータの回転位置を検出する位置検出素子に流入する磁束の分布（すなわち、検出値の波形）が正弦波である場合、ロータの回転位置の検出精度が悪いという問題がある。一方、特許文献１に記載のロータのように、センサ用磁極部の配向（磁場配向ともいう）が等方性である場合、ロータからの磁束が位置検出素子へ流入されにくいため、ロータの回転位置の検出精度が悪いという問題がある。したがって、従来の技術では、モータにおける騒音の低減及びロータの回転位置の検出精度の向上の両立が困難である。

本発明の目的は、モータにおける騒音を低減するとともに、ロータの回転位置の検出精度を向上させることができるロータを提供することである。

本発明のロータは、第１の配向を持つ第１の磁束発生部と径方向において前記第１の配向とは異なる第２の配向を持つ第２の磁束発生部とを有する樹脂マグネットと、前記樹脂マグネットに固定されたシャフトとを備え、前記第１の磁束発生部からの磁束密度のピークは、前記第２の磁束発生部からの磁束密度のピークよりも大きい。

本発明によれば、モータにおける騒音を低減するとともに、ロータの回転位置の検出精度を向上させることができるロータを提供することができる。

本発明の実施の形態１に係るモータの構造を概略的に示す部分断面図である。 ロータの構造を概略的に示す部分断面図である。 樹脂マグネットの構造を概略的に示す上面図である。 図３に示される、線Ｃ４−Ｃ４に沿った樹脂マグネットの断面図である。 図３に示される、線Ｃ４−Ｃ４に沿った樹脂マグネットの断面図である。 樹脂マグネットの構造を概略的に示す下面図である。 ロータの磁極を示す図である。 樹脂マグネットの磁場配向である、第１の配向及び第２の配向を示す図である。 周方向における主磁束発生部及び位置検出磁束発生部からの磁束密度分布を示すグラフである。 樹脂マグネットからの磁束密度分布を示すグラフである。 モータの製造工程の一例を示すフローチャートである。 モータの製造方法における着磁工程の一例を示す図である。 変形例に係るモータの構造を概略的に示す部分断面図である。 変形例に係るモータにおける樹脂マグネットの磁場配向である、第１の配向及び第２の配向を示す図である。 変形例に係るモータの製造方法における着磁工程の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るファンの構造を概略的に示す図である。 本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の構成を概略的に示す図である。

実施の形態１．
各図に示されるｘｙｚ直交座標系において、ｚ軸方向（ｚ軸）は、モータ１の軸線Ａｘと平行な方向を示し、ｘ軸方向（ｘ軸）は、ｚ軸方向（ｚ軸）に直交する方向を示し、ｙ軸方向（ｙ軸）は、ｚ軸方向及びｘ軸方向の両方に直交する方向を示す。軸線Ａｘは、ロータ２の回転中心である。軸線Ａｘと平行な方向は、「ロータ２の軸方向」又は単に「軸方向」ともいう。径方向は、軸線Ａｘと直交する方向である。「周方向」とは、軸線Ａｘを中心とするロータ２及び樹脂マグネット２１の周方向を示す。

図１は、本発明の実施の形態１に係るモータ１の構造を概略的に示す部分断面図である。
モータ１は、ロータ２と、ステータ３と、位置検出素子４（磁極位置検出素子ともいう）とを有する。モータ１は、モールド電動機ともいう。

図１に示される例では、モータ１は、さらに、プリント基板４０と、駆動回路４２と、樹脂５と、ベアリング６ａ及び６ｂと、ブラケット７とを有する。

モータ１は、例えば、永久磁石同期モータなどの永久磁石モータである。ただし、モータ１は、永久磁石モータに限定されない。

図２は、ロータ２の構造を概略的に示す部分断面図である。
ロータ２は、樹脂マグネット２１と、シャフト２２とを有する。ロータ２は、回転軸（すなわち、軸線Ａｘ）を中心として回転自在である。ロータ２は、ステータ３の内側に、空隙を介して回転自在に配置されている。シャフト２２は、樹脂マグネット２１に固定されている。ベアリング６ａ及び６ｂは、ロータ２のシャフト２２の両端を回転自在に支持する。

樹脂マグネット２１は、フェライト又はサマリウム−鉄−窒素などの磁粉を、ナイロン１２又はナイロン６などの熱可塑性樹脂と混合させることにより形成されている。

樹脂マグネット２１は、軸方向においてステータ３よりも長い。これにより、モータ効率を高めることができる。

図３は、樹脂マグネット２１の構造を概略的に示す上面図である。
図４及び図５は、図３に示される、線Ｃ４−Ｃ４に沿った樹脂マグネット２１の断面図である。
樹脂マグネット２１は、第１の磁束発生部としての主磁束発生部２１ａと、第２の磁束発生部としての位置検出磁束発生部２１ｂとを有する。主磁束発生部２１ａ及び位置検出磁束発生部２１ｂは、互いに異なる配向を持つ。

図４に示されるように、主磁束発生部２１ａは、対向領域２１１と非対向領域２１２とを含む。対向領域２１１は、樹脂マグネット２１がモータ１のステータ鉄心３１の内側に配置されたときに、径方向においてステータ鉄心３１と対向する。非対向領域２１２は、樹脂マグネット２１がモータ１のステータ鉄心３１の内側に配置されたときに、径方向においてステータ鉄心３１と対向しない。

図４に示されるように、非対向領域２１２は、第１の領域２１２ａと第２の領域２１２ｂとを含む。第１の領域２１２ａは、軸方向において位置検出磁束発生部２１ｂとは反対側に位置する。第２の領域２１２ｂは、軸方向において位置検出磁束発生部２１ｂと対向領域２１１との間に位置する。

図６は、樹脂マグネット２１の構造を概略的に示す下面図である。
図７は、ロータ２、具体的には、樹脂マグネット２１の磁極を示す図である。図６及び７において「Ｎ」はＮ極を示し、「Ｓ」はＳ極を示す。

図６及び図７に示される例では、樹脂マグネット２１のハッチングされている部分がＮ極として機能し、樹脂マグネット２１のハッチングされていない部分がＳ極として機能する。

樹脂マグネット２１は、互いに異なる２種類の磁場配向、具体的には、互いに異なる第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２を持つ。具体的には、樹脂マグネット２１は、第１の配向Ｒ１を持つ第１の磁束発生部としての主磁束発生部２１ａと、径方向（すなわち、ｘｙ平面）において第１の配向Ｒ１とは異なる第２の配向Ｒ２を持つ第２の磁束発生部としての位置検出磁束発生部２１ｂとを有する。

主磁束発生部２１ａは、第１の磁極中心Ａ１及び第１の極間部Ｂ１を持つ。第１の磁極中心Ａ１は、単に磁極中心ともいう。第１の極間部Ｂ１は、単に極間部ともいう。位置検出磁束発生部２１ｂは、第２の磁極中心Ａ２及び第２の極間部Ｂ２を持つ。第２の磁極中心Ａ２は、単に磁極中心ともいう。第２の極間部Ｂ２は、単に極間部ともいう。

磁極中心とは、樹脂マグネット２１の磁極の中心、例えば、Ｎ極の中心又はＳ極の中心を示す。すなわち、第１の磁極中心Ａ１は主磁束発生部２１ａの磁極の中心を示し、第２の磁極中心Ａ２は、位置検出磁束発生部２１ｂの磁極の中心を示す。

極間部とは、Ｎ極とＳ極との境界である。すなわち、第１の極間部Ｂ１は主磁束発生部２１ａのＮ極とＳ極との境界であり、第２の極間部Ｂ２は位置検出磁束発生部２１ｂのＮ極とＳ極との境界である。

図３から図７に示される例では、主磁束発生部２１ａは円筒形状であり、位置検出磁束発生部２１ｂも円筒形状である。

位置検出磁束発生部２１ｂは、位置検出素子４と対向するように、軸方向における樹脂マグネット２１の端部に位置する。したがって、位置検出磁束発生部２１ｂは、主磁束発生部２１ａと位置検出素子４との間に位置する。

主磁束発生部２１ａ又は位置検出磁束発生部２１ｂの内側表面に、シャフト２２（例えば、シャフト２２の表面に形成された溝）と係合する突起が形成されていてもよい。これにより、樹脂マグネット２１の位置ずれを防ぐことができる。

図４から図６に示されるように、樹脂マグネット２１は、少なくとも１つのゲート部２１ｄを有する。ゲート部２１ｄは、単に「ゲート」とも言う。

図４から図６に示される例では、軸方向における樹脂マグネット２１の端部にゲート部２１ｄが形成されている。具体的には、各第１の極間部Ｂ１にゲート部２１ｄが形成されている。位置検出磁束発生部２１ｂは、軸方向においてゲート部２１ｄとは反対側に位置する。これにより、第１の配向Ｒ１と第２の配向Ｒ２との差異を顕著にすることができる。

ゲート部２１ｄは、金型を用いた樹脂マグネット２１の成形工程において金型のゲート位置に形成されたゲート跡である。図４から図６に示される例では、ゲート部２１ｄは凹部である。これにより、互いに異なる第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２を容易に形成することができる。

さらに、軸方向における樹脂マグネット２１の両端にゲート部２１ｄが形成されていてもよい。この場合、樹脂マグネット２１の両端に形成されたゲート部２１ｄの位置は、周方向において互いに異なる。これにより、互いに異なる第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２をさらに容易に形成することができる。

図３及び図７に示されるように、樹脂マグネット２１は、位置検出素子４に向けて突出した少なくとも１つの突起２１ｃを有する。図３及び図７に示される例では、樹脂マグネット２１は複数の突起２１ｃを有する。各突起２１ｃは、周方向において第２の極間部Ｂ２の位置と一致する位置に形成されている。

これにより、樹脂マグネット２１の第２の極間部Ｂ２が位置検出素子４を通過するとき、位置検出素子４に流入する磁束の向きを急峻に変化させることができる。すなわち、位置検出素子４によって検出される第２の極間部Ｂ２（すなわち、Ｎ極からＳ極又はＳ極からＮ極への変化点）の検出精度を向上させることができる。その結果、ロータ２（具体的には、樹脂マグネット２１）の回転位置の検出精度を向上させることができる。

図５に示されるように、主磁束発生部２１ａの外径をｒ１とし、位置検出磁束発生部２１ｂの外径をｒ２としたとき、ｒ１及びｒ２の関係は、ｒ１≧ｒ２を満たす。これにより、主磁束発生部２１ａに対する着磁工程において、主磁束発生部２１ａに対する着磁用の永久磁石Ｍｇ１（後述する図１２）で位置検出磁束発生部２１ｂが着磁されることを防ぐことができる。すなわち、主磁束発生部２１ａに対する着磁工程において、位置検出磁束発生部２１ｂの配向（すなわち、第２の配向Ｒ２）に対する影響を小さくすることができる。その結果、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束の検出精度、すなわち、ロータ２（具体的には、樹脂マグネット２１）の回転位置の検出精度を向上させることができる。

さらに、ｒ１及びｒ２の関係は、ｒ１＞ｒ２を満たすことが望ましい。これにより、主磁束発生部２１ａに対する着磁工程において、位置検出磁束発生部２１ｂの配向に対する影響をさらに小さくすることができる。その結果、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束の検出精度をさらに向上させることができる。

図８は、樹脂マグネット２１の磁場配向である、第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２を示す図である。図８に示される例では、ｘｙ平面（具体的には、図３に示される、線Ｃ４−Ｃ４に沿った面）における磁場配向、すなわち、第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２を示す。
図９は、周方向における主磁束発生部２１ａ及び位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束密度分布を示すグラフである。図９において縦軸は磁束密度［任意単位］を示し、横軸はロータ２における電気角［度］を示す。

主磁束発生部２１ａは、第１の配向Ｒ１を持つように着磁されている。図８に示される例では、第１の配向Ｒ１は、極異方配向である。周方向における主磁束発生部２１ａの磁束密度分布は、図９において波形ｍ１で示される。すなわち、主磁束発生部２１ａは、位置検出素子４によって検出される磁束の検出値が正弦波となるように着磁されている。すなわち、第１の配向Ｒ１は、位置検出素子４によって検出される磁束の検出値が正弦波となる配向である。

位置検出磁束発生部２１ｂは、第２の配向Ｒ２を持つように着磁されている。すなわち、主磁束発生部２１ａ及び位置検出磁束発生部２１ｂは、互いに異なる配向を持つ。例えば、第２の配向Ｒ２は、径方向（すなわち、ｘｙ平面）において第１の配向Ｒ１と異なる。図８に示される例では、第２の配向Ｒ２は、アキシャル配向である。周方向における位置検出磁束発生部２１ｂの磁束密度分布は、図９において波形ｍ２で示される。すなわち、位置検出磁束発生部２１ｂは、位置検出素子４によって検出される磁束の検出値が矩形波となるように着磁されている。すなわち、第２の配向Ｒ２は、位置検出素子４によって検出される磁束の検出値が矩形波となる配向である。

図９に示されるように、波形ｍ１で示される磁束密度のピークは、波形ｍ２で示される磁束密度のピークよりも大きい。第２の極間部Ｂ２（図９では、１８０度、３６５度、及び５４０度付近）における波形ｍ２の傾きは、第１の極間部Ｂ１（図９では、１８０度、３６５度、及び５４０度付近）における波形ｍ１の傾きよりも大きい。言い換えると、位置検出素子４によって検出される第２の極間部Ｂ２の位置を示す波形ｍ２の傾きは、位置検出素子４によって検出される第１の極間部Ｂ１の位置を示す波形ｍ１の傾きよりも大きい。

すなわち、周方向において、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束の向きの変化（すなわち、Ｎ極からＳ極又はＳ極からＮ極）は、主磁束発生部２１ａからの磁束の向きの変化（すなわち、Ｎ極からＳ極又はＳ極からＮ極）よりも早い。したがって、主磁束発生部２１ａからの位置検出磁束発生部２１ｂの磁束への影響、すなわち、モータ１の騒音を低減することができる。さらに、位置検出素子４を用いて第２の極間部Ｂ２の位置を検出することにより、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。

図１０は、樹脂マグネット２１からの磁束密度分布を示すグラフである。図１０において縦軸は径方向における磁束密度［任意単位］を示し、横軸は軸方向における樹脂マグネット２１の位置を示す。

金型を用いた樹脂マグネット２１の成形において、ゲートの反対側に位置する第２の領域２１２ｂでは、樹脂マグネット２１の材料の粘度が上がるため、磁束密度が下がる。したがって、ゲート部２１ｄを有する第１の領域２１２ａからの磁束密度のピークＰ１は、第２の領域２１２ｂからの磁束密度のピークよりも大きい。

主磁束発生部２１ａからの磁束密度のピークＰ２は、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束密度のピークＰ３よりも大きい。これにより、モータ１における騒音を低減するとともに、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。

対向領域２１１からの磁束密度のピークＰ２は、非対向領域２１２の第１の領域２１２ａからの磁束密度のピークＰ１よりも大きい。第１の領域２１２ａからの磁束は、通常、乱れやすい。しかしながら、ピークＰ１及びＰ２の関係は、Ｐ２＞Ｐ１を満たすので、対向領域２１１からステータ鉄心３１に流入する磁束を増加させることができる。その結果、対向領域２１１からステータ鉄心３１に流入する磁束の割合を増加させることができ、第１の領域２１２ａからの磁束の乱れの影響を低減することができる。

非対向領域２１２の第１の領域２１２ａからの磁束密度のピークＰ１は、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束密度のピークＰ３よりも大きい。これにより、モータ１における騒音を低減するとともに、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。

ステータ３は、ステータ鉄心３１と、巻線３２と、絶縁部としてのインシュレータ３３とを有する。ステータ鉄心３１は、例えば、複数の電磁鋼板で形成されている。この場合、複数の電磁鋼板は軸方向に積層されている。複数の電磁鋼板の各々は、打ち抜き処理によって、予め定められた形状に形成され、かしめ、溶接、又は接着等によって互いに固定される。

図１に示されるように、モータ１は、プリント基板４０と、プリント基板４０に接続されたリード線４１と、プリント基板４０の表面に固定された駆動回路４２とを有してもよい。この場合、位置検出素子４は、樹脂マグネット２１、具体的には、位置検出磁束発生部２１ｂと対向するようにプリント基板４０に取り付けられている。

巻線３２は、例えば、マグネットワイヤである。巻線３２を、ステータ鉄心３１と組み合わされたインシュレータ３３に巻回することによりコイルが形成される。巻線３２の端部は、ヒュージング又は半田などによってプリント基板４０に取り付けられた端子に接続されている。

インシュレータ３３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ある。インシュレータ３３は、ステータ鉄心３１を電気的に絶縁する。インシュレータ３３は、例えば、ステータ鉄心３１と一体に成形される。ただし、予めインシュレータ３３を成形し、成形されたインシュレータ３３をステータ鉄心３１と組み合わせてもよい。

駆動回路４２は、ロータ２の回転を制御する。駆動回路４２は、例えば、パワートランジスタである。駆動回路４２は、巻線３２と電気的に接続されており、モータ１の外部又は内部（例えば、バッテリ）から供給された電流に基づくコイル電流を巻線３２に供給する。これにより、駆動回路４２は、ロータ２の回転を制御する。

位置検出素子４は、径方向において樹脂マグネット２１と対向している。具体的には、位置検出素子４は、径方向において位置検出磁束発生部２１ｂと対向している。位置検出素子４は、第２の極間部Ｂ２の位置を検出する。具体的には、位置検出素子４は、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束の向きの変化（すなわち、Ｎ極からＳ極又はＳ極からＮ極）を検出することにより、ロータ２の磁極の位置、すなわち、ロータ２の回転位置を検出する。位置検出素子４は、例えば、ホールＩＣである。

樹脂５は、例えば、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）などの熱硬化性樹脂である。ステータ３及びプリント基板４０は、樹脂５によって一体化されている。このプリント基板４０には位置検出素子４が取り付けられている。したがって、位置検出素子４も樹脂５によってステータ３と一体化されている。プリント基板４０（位置検出素子４を含む）及びステータ３を固定子組立と称する。プリント基板４０（位置検出素子４を含む）、ステータ３、及び樹脂５をモールド固定子と称する。

モータ１の製造方法の一例について以下に説明する。モータ１の製造方法は、ロータの製造方法（例えば、ステップＳ４からＳ６）を含む。
図１１は、モータ１の製造工程の一例を示すフローチャートである。本実施の形態では、モータ１の製造方法は、以下に説明されるステップを含む。しかしながら、モータ１の製造方法は、本実施の形態に限られない。

ステップＳ１では、ステータ３を作製する。例えば、複数の電磁鋼板を軸方向に積層することにより、ステータ鉄心３１を形成する。さらに、ステータ鉄心３１に、予め形成されたインシュレータ３３を取り付け、ステータ鉄心３１及びインシュレータ３３に巻線３２を巻き付ける。これにより、ステータ３が得られる。

ステップＳ２では、固定子組立を作製する。例えば、プリント基板４０の位置決め穴に、インシュレータ３３の突起を挿入する。これにより、プリント基板４０が位置決めされ、固定子組立が得られる。本実施の形態では、プリント基板４０の表面には、位置検出素子４及び駆動回路４２が予め固定されている。リード線４１も、プリント基板４０に予め取り付けておくことが望ましい。熱溶着又は超音波溶着などによって、プリント基板４０の位置決め穴から突出したインシュレータ３３の突起を、プリント基板４０に固定してもよい。

ステップＳ３では、樹脂マグネット２１と対向するように位置検出素子４を配置する。具体的には、ステップＳ３では、樹脂５を用いてプリント基板４０をステータ３と一体化させる。この場合、プリント基板４０上の位置検出素子４が樹脂マグネット２１、具体的には、位置検出磁束発生部２１ｂと対向する位置にプリント基板４０を配置する。例えば、ステータ３及びプリント基板４０を、金型に配置し、樹脂５の材料（例えば、バルクモールディングコンパウンドなどの熱硬化性樹脂）を金型に注入する。これにより、モールド固定子が得られる。

ステップＳ４では、樹脂マグネット２１を作製する。フェライト又はサマリウム−鉄−窒素などの磁粉を、ナイロン１２又はナイロン６などの熱可塑性樹脂と混合させ、金型を用いて樹脂マグネット２１の成形を行う。これにより、上述の構造を持つ樹脂マグネット２１を作製する。

図１２は、ステップＳ５における着磁工程の一例を示す図である。
ステップＳ５では、樹脂マグネット２１を着磁する。図１２に示されるように、第１の配向ヨーク（第１の着磁ヨークともいう）としての着磁用の永久磁石Ｍｇ１を樹脂マグネット２１の主磁束発生部２１ａの外周面に対向するように配置し、第２の配向ヨーク（第２の着磁ヨークともいう）としての着磁用の永久磁石Ｍｇ２を、径方向において樹脂マグネット２１の位置検出磁束発生部２１ｂと対向するように配置する。この状態において、樹脂マグネット２１の一部である主磁束発生部２１ａ及び樹脂マグネット２１の他の一部である位置検出磁束発生部２１ｂを、上述の構造を持つように同時に着磁する。すなわち、永久磁石Ｍｇ１用いて第１の配向Ｒ１を持つように主磁束発生部２１ａを着磁し、永久磁石Ｍｇ２を用いて第２の配向Ｒ２を持つように位置検出磁束発生部２１ｂを着磁する。

ステップＳ５において、永久磁石Ｍｇ１の代わりに着磁コイルを第１の配向ヨークとして用いても良く、永久磁石Ｍｇ２の代わりに着磁コイルを第２の配向ヨークとして用いても良い。

ステップＳ６では、ロータ２を作製する。例えば、樹脂マグネット２１に形成された軸穴にシャフト２２を挿入し、樹脂マグネット２１にシャフト２２を固定する。例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの熱可塑性樹脂でシャフト２２を樹脂マグネット２１と一体化させる。これにより、ロータ２を得る。樹脂マグネット２１及びシャフト２２は、互いに異なる材料でもよく、互いに同じ材料でもよい。樹脂マグネット２１及びシャフト２２は、同じ材料で一体的に成形されてもよい。

ステップＳ７では、シャフト２２をベアリング６ａ及び６ｂに挿入する。

ステップＳ８では、固定子組立（具体的には、ステータ３）の内側に、ロータ２をベアリング６ａ及び６ｂと共に挿入する。これにより、ステータ３の内側にロータ２（具体的には、樹脂マグネット２１）を配置する。

ステップＳ９では、モールド固定子（具体的には、樹脂５）の内側にブラケット７を嵌める。

ステップＳ１からステップＳ９までの順序は、図１１に示される順序に限られない。例えば、ステップＳ１からステップＳ３までのステップと、ステップＳ４からステップＳ７までのステップとは、互いに並行して行うことができる。ステップＳ４からステップＳ７までのステップは、ステップＳ１からステップＳ３までのステップよりも先に行われてもよい。

以上に説明した工程によりモータ１が組み立てられる。

実施の形態１に係るモータ１によれば、主磁束発生部２１ａからの磁束密度のピークＰ２は、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束密度のピークＰ３よりも大きい。これにより、モータ１における騒音を低減するとともに、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。

ロータ２は、互いに異なる第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２を持つ。具体的には、第１の配向Ｒ１は、位置検出素子４によって検出される磁束の検出値が正弦波となる配向であるので、モータ１の騒音を低減することができ、第２の配向Ｒ２は、位置検出素子４によって検出される磁束の検出値が矩形波となる配向であるので、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。

さらに、極間部付近における波形ｍ２の傾きは波形ｍ１の傾きよりも大きい。すなわち、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束の向きの変化（すなわち、Ｎ極からＳ極又はＳ極からＮ極）は、主磁束発生部２１ａからの磁束の向きの変化（すなわち、Ｎ極からＳ極又はＳ極からＮ極）よりも早い。したがって、位置検出素子４を用いて第２の極間部Ｂ２の位置を検出することにより、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。

さらに、非対向領域２１２の第１の領域２１２ａからの磁束密度のピークＰ１は、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束密度のピークＰ３よりも大きい。これにより、モータ１における騒音を低減するとともに、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。

さらに、対向領域２１１からの磁束密度のピークＰ２は、非対向領域２１２の第１の領域２１２ａからの磁束密度のピークＰ１よりも大きい。これにより、対向領域２１１からステータ鉄心３１に流入する磁束の割合を増加させることができ、第１の領域２１２ａからの磁束の乱れの影響を低減することができる。

さらに、位置検出素子４は、径方向において位置検出磁束発生部２１ｂと対向するように配置されている。これにより、モータ１をより小型化することができる。この場合でも、第２の配向Ｒ２がラジアル配向であるので、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束が位置検出素子４に流入しやすい。その結果、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。

ｒ１及びｒ２の関係が、ｒ１≧ｒ２を満たすとき、主磁束発生部２１ａに対する着磁工程において、主磁束発生部２１ａに対する着磁用の永久磁石Ｍｇ１で位置検出磁束発生部２１ｂが着磁されることを防ぐことができる。その結果、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束の検出精度、すなわち、ロータ２（具体的には、樹脂マグネット２１）の磁極の位置の検出精度を向上させることができる。

樹脂マグネット２１は、周方向において第２の極間部Ｂ２の位置と一致する位置に、位置検出素子４に向けて突出した突起を有する。これにより、樹脂マグネット２１の第２の極間部Ｂ２が位置検出素子４を通過するとき、位置検出素子４に流入する磁束の向きを急峻に変化させることができる。すなわち、位置検出素子４によって検出される第２の極間部Ｂ２（すなわち、Ｎ極からＳ極又はＳ極からＮ極への変化点）の検出精度を向上させることができる。その結果、ロータ２（具体的には、樹脂マグネット２１）の回転位置の検出精度を向上させることができる。

実施の形態１に係るモータ１の製造方法及びロータ２の製造方法によれば、主磁束発生部２１ａに対する着磁及び位置検出磁束発生部２１ｂに対する着磁を同時に行うので、製造工程を簡素化することができる。

変形例．
図１３は、変形例に係るモータ１ａの構造を概略的に示す部分断面図である。
モータ１ａでは、位置検出素子４は、軸方向において樹脂マグネット２１と対向している。具体的には、位置検出素子４は、軸方向において位置検出磁束発生部２１ｂと対向している。すなわち、モータ１ａの位置検出素子４に関し、位置検出素子４の位置が実施の形態１と異なる。
図１４は、モータ１ａにおける樹脂マグネット２１の磁場配向である、第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２を示す図である。図１４に示される例では、ｘｚ平面（具体的には、図３に示される、線Ｃ４−Ｃ４に沿った面）における磁場配向、すなわち、第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２を示す。第２の配向Ｒ２は、径方向において第１の配向Ｒ１と異なる。モータ１ａでは、第１の配向Ｒ１は極異方配向であり、第２の配向Ｒ２はアキシャル配向である。すなわち、モータ１ａでは、第２の配向Ｒ２が実施の形態１と異なる。
モータ１ａにおいて、その他の特徴は、実施の形態１と同じである。

変形例に係るモータ１ａによれば、実施の形態１で説明した効果と同じ効果を得ることができる。さらに、位置検出素子４は、軸方向において樹脂マグネット２１、具体的には、位置検出磁束発生部２１ｂと対向しているので、主磁束発生部２１ａからの磁束が位置検出素子４に流入することを低減することができ、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束の検出精度を向上させることができる。その結果、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。

さらに、位置検出素子４が軸方向において位置検出磁束発生部２１ｂと対向する場合、プリント基板４０に位置検出素子４を取り付けることができる。これにより、モータ１ａを小型化することができ、モータ１ａのコストを低減することができる。

変形例に係るモータ１ａの製造方法及びロータ２の製造方法では、樹脂マグネット２１の着磁工程が、モータ１の製造工程におけるステップＳ５と異なる。具体的には、変形例に係るモータ１ａの製造方法では、主磁束発生部２１ａに対する着磁及び位置検出磁束発生部２１ｂに対する着磁を別々に行う。

図１５は、変形例に係るモータ１ａの製造方法における着磁工程の一例を示す図である。
図１５に示されるように、主磁束発生部２１ａに対する着磁工程では、第１の配向ヨーク（第１の着磁ヨークともいう）としての着磁用の永久磁石Ｍｇ１を樹脂マグネット２１の主磁束発生部２１ａの外周面に対向するように配置し、永久磁石Ｍｇ１を用いて第１の配向Ｒ１を持つように樹脂マグネット２１の一部である主磁束発生部２１ａを着磁する。

主磁束発生部２１ａに対する着磁工程の後、位置検出磁束発生部２１ｂに対する着磁を行う。図１５に示されるように、位置検出磁束発生部２１ｂに対する着磁工程では、第２の配向ヨーク（第２の着磁ヨークともいう）としての着磁用の永久磁石Ｍｇ２を、軸方向において位置検出磁束発生部２１ｂと対向するように配置し、永久磁石Ｍｇ２を用いて第２の配向Ｒ２を持つように樹脂マグネット２１の他の一部である位置検出磁束発生部２１ｂを着磁する。

これにより、第１の配向Ｒ１を持つように樹脂マグネット２１の一部である主磁束発生部２１ａが着磁され、径方向において第１の配向Ｒ１とは異なる第２の配向Ｒ２を持つように樹脂マグネット２１の他の一部である位置検出磁束発生部２１ｂが着磁される。

主磁束発生部２１ａに対する着磁工程及び位置検出磁束発生部２１ｂに対する着磁工程以外の工程は、図１１に示されるステップＳ１からＳ４及びステップＳ６からＳ９と同じである。

変形例に係るモータ１ａの製造方法及びロータ２の製造方法によれば、第１の配向Ｒ１を持つ主磁束発生部２１ａを着磁する工程と第２の配向Ｒ２を持つ位置検出磁束発生部２１ｂを着磁する工程とを別々に行うので、第１の配向Ｒ１と第２の配向Ｒ２との違いをはっきりと区別することができる。具体的には、永久磁石Ｍｇ２を、軸方向において樹脂マグネット２１の位置検出磁束発生部２１ｂと対向するように配置し、位置検出磁束発生部２１ｂに対して着磁を行う。これにより、軸方向に流れる磁束密度を大きくすることができる。その結果、樹脂マグネット２１の磁力を高めると共に、ロータ２（具体的には、樹脂マグネット２１）の回転位置の検出精度を高めることができる。これにより、モータ１ａにおける騒音を低減するとともに、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができるロータ２を提供することができる。

実施の形態２．
図１６は、本発明の実施の形態２に係るファン６０の構造を概略的に示す図である。
ファン６０は、羽根６１と、モータ６２とを有する。ファン６０は、送風機とも言う。モータ６２は、実施の形態１に係るモータ１（変形例を含む）である。羽根６１は、モータ６２のシャフト（例えば、実施の形態１におけるシャフト２２）に固定されている。モータ６２は、羽根６１を駆動させる。モータ６２が駆動すると、羽根６１が回転し、気流が生成される。これにより、ファン６０は送風することができる。

実施の形態２に係るファン６０によれば、モータ６２に実施の形態１で説明したモータ１（変形例を含む）が適用されるので、実施の形態１で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、ファン６０の騒音を低減するとともに、ファン６０の制御を改善することができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る空気調和装置５０について説明する。
図１７は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置５０の構成を概略的に示す図である。

実施の形態３に係る空気調和装置５０（例えば、冷凍空調装置）は、送風機（第１の送風機）としての室内機５１と、冷媒配管５２と、冷媒配管５２によって室内機５１に接続された送風機（第２の送風機）としての室外機５３とを備える。

室内機５１は、モータ５１ａ（例えば、実施の形態１に係るモータ１）と、モータ５１ａによって駆動されることにより、送風する送風部５１ｂと、モータ５１ａ及び送風部５１ｂを覆うハウジング５１ｃとを有する。送風部５１ｂは、例えば、モータ５１ａによって駆動される羽根５１ｄを有する。例えば、羽根５１ｄは、モータ５１ａのシャフト（例えば、実施の形態１におけるシャフト２２）に固定されており、気流を生成する。

室外機５３は、モータ５３ａ（例えば、実施の形態１に係るモータ１）と、送風部５３ｂと、圧縮機５４と、熱交換器（図示しない）とを有する。送風部５３ｂは、モータ５３ａによって駆動されることにより、送風する。送風部５３ｂは、例えば、モータ５３ａによって駆動される羽根５３ｄを有する。例えば、羽根５３ｄは、モータ５３ａのシャフト（例えば、実施の形態１におけるシャフト２２）に固定されており、気流を生成する。圧縮機５４は、モータ５４ａ（例えば、実施の形態１に係るモータ１）と、モータ５４ａによって駆動される圧縮機構５４ｂ（例えば、冷媒回路）と、モータ５４ａ及び圧縮機構５４ｂを覆うハウジング５４ｃとを有する。

空気調和装置５０において、室内機５１及び室外機５３の少なくとも１つは、実施の形態１で説明したモータ１（変形例を含む）を有する。具体的には、送風部の駆動源として、モータ５１ａ及び５３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明したモータ１（変形例を含む）が適用される。さらに、圧縮機５４のモータ５４ａとして、実施の形態１で説明したモータ１（変形例を含む）を用いてもよい。

空気調和装置５０は、例えば、室内機５１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の運転を行うことができる。室内機５１において、モータ５１ａは、送風部５１ｂを駆動するための駆動源である。送風部５１ｂは、調整された空気を送風することができる。

実施の形態３に係る空気調和装置５０によれば、モータ５１ａ及び５３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明したモータ１（変形例を含む）が適用されるので、実施の形態１で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、空気調和装置５０の騒音を低減するとともに、空気調和装置５０の制御を改善することができる。さらに、低コストのモータ１を用いることにより、空気調和装置５０のコストも低減することができる。

さらに、送風機（例えば、室内機５１）の駆動源として、実施の形態１に係るモータ１（変形例を含む）を用いることにより、実施の形態１で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、送風機の騒音を低減するとともに、送風機の制御を改善することができる。実施の形態１に係るモータ１とモータ１によって駆動される羽根（例えば、羽根５１ｄ又は５３ｄ）とを有する送風機は、送風する装置として単独で用いることができる。この送風機は、空気調和装置５０以外の機器にも適用可能である。

さらに、圧縮機５４の駆動源として、実施の形態１に係るモータ１（変形例を含む）を用いることにより、実施の形態１で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、圧縮機５４の騒音を低減するとともに、圧縮機５４の制御を改善することができる。

実施の形態１で説明したモータ１（変形例を含む）は、空気調和装置５０以外に、換気扇、家電機器、又は工作機など、駆動源を有する機器に搭載できる。

以上に説明した各実施の形態における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。

１，１ａ，５１ａ，５３ａ，６２ モータ、 ２ ロータ、 ３ ステータ、 ４ 位置検出素子、 ５ 樹脂、 ６ａ，６ｂ ベアリング、 ７ ブラケット、 ２１ 樹脂マグネット、 ２１ａ 主磁束発生部、 ２１ｂ 位置検出磁束発生部、 ２１ｃ 突起、 ２１ｄ ゲート部、 ２２ シャフト、 ４０ プリント基板、 ４２ 駆動回路、 ５０ 空気調和装置、 ５１ 室内機、 ５３ 室外機、 ６０ ファン、 ６１ 羽根。

本発明のロータは、極異方配向を持つ第１の磁束発生部とラジアル配向又はアキシャル配向を持つ第２の磁束発生部とを有する樹脂マグネットと、前記樹脂マグネットに固定されたシャフトとを備え、前記第１の磁束発生部からの磁束密度のピークは、前記第２の磁束発生部からの磁束密度のピークよりも大きい。

Claims (19)

1. 第１の配向を持つ第１の磁束発生部と、径方向において前記第１の配向とは異なる第２の配向を持つ第２の磁束発生部とを有する樹脂マグネットと、
   前記樹脂マグネットに固定されたシャフトと
   を備え、
   前記第１の磁束発生部からの磁束密度のピークは、前記第２の磁束発生部からの磁束密度のピークよりも大きい
   ロータ。
2. 前記第２の磁束発生部は、軸方向における前記樹脂マグネットの端部に位置する請求項１に記載のロータ。
3. 前記第１の磁束発生部は、
   前記樹脂マグネットがモータのステータ鉄心の内側に配置されたときに、前記径方向において前記ステータ鉄心と対向する対向領域と、
   前記樹脂マグネットが前記モータの前記ステータ鉄心の前記内側に配置されたときに、前記径方向において前記ステータ鉄心と対向しない非対向領域と
   を含む
   請求項１又は２に記載のロータ。
4. 前記非対向領域は、
   軸方向において前記第２の磁束発生部とは反対側に位置する第１の領域と、
   前記軸方向において前記第２の磁束発生部と前記対向領域との間に位置する第２の領域と
   を含む請求項３に記載のロータ。
5. 前記第１の領域からの磁束密度のピークは、前記第２の磁束発生部からの磁束密度のピークよりも大きい請求項４に記載のロータ。
6. 前記対向領域からの磁束密度のピークは、前記第１の領域からの磁束密度のピークよりも大きい請求項４又は５に記載のロータ。
7. 周方向において前記第２の磁束発生部からの磁束の向きの変化は、前記第１の磁束発生部からの磁束の向きの変化よりも早い請求項１から６のいずれか１項に記載のロータ。
8. 前記樹脂マグネットは、軸方向における前記樹脂マグネットの両端に形成されたゲート部を有する請求項１から７のいずれか１項に記載のロータ。
9. 前記樹脂マグネットの両端に形成されたゲート部の位置は、周方向において互いに異なる請求項８に記載のロータ。
10. 前記樹脂マグネットは、周方向において前記第２の磁束発生部の極間部の位置と一致する位置に形成された突起を有する請求項１から９のいずれか１項に記載のロータ。
11. 樹脂マグネットと前記樹脂マグネットに固定されたシャフトとを有するロータと、
    ステータと
    を備え、
    前記樹脂マグネットは、
    第１の配向を持つ第１の磁束発生部と、
    径方向において前記第１の配向とは異なる第２の配向を持つ第２の磁束発生部と
    を有し、
    前記第１の磁束発生部からの磁束密度のピークは、前記第２の磁束発生部からの磁束密度のピークよりも大きい
    モータ。
12. 前記ロータの回転位置を検出する位置検出素子をさらに備える請求項１１に記載のモータ。
13. 前記位置検出素子は、前記径方向において前記第２の磁束発生部と対向している請求項１２に記載のモータ。
14. 前記第１の磁束発生部は極異方配向を持ち、前記第２の磁束発生部はラジアル配向を持つ請求項１３に記載のモータ。
15. 前記位置検出素子は、軸方向において前記第２の磁束発生部と対向している請求項１２に記載のモータ。
16. 前記第１の磁束発生部は極異方配向を持ち、前記第２の磁束発生部はアキシャル配向を持つ請求項１５に記載のモータ。
17. 羽根と、
    前記羽根を駆動させるモータと
    を備え、
    前記モータは、
    樹脂マグネットと前記樹脂マグネットに固定されたシャフトとを有するロータと、
    ステータと
    を有し、
    前記樹脂マグネットは、
    第１の配向を持つ第１の磁束発生部と、
    径方向において前記第１の配向とは異なる第２の配向を持つ第２の磁束発生部と
    を有し、
    前記第１の磁束発生部からの磁束密度のピークは、前記第２の磁束発生部からの磁束密度のピークよりも大きい
    ファン。
18. 室内機と、
    前記室内機に接続された室外機と
    を備え、
    前記室内機及び前記室外機の少なくとも１つはモータを有し、
    前記モータは、
    樹脂マグネットと前記樹脂マグネットに固定されたシャフトとを有するロータと、
    ステータと
    を有し、
    前記樹脂マグネットは、
    第１の配向を持つ第１の磁束発生部と、
    径方向において前記第１の配向とは異なる第２の配向を持つ第２の磁束発生部と
    を有し、
    前記第１の磁束発生部からの磁束密度のピークは、前記第２の磁束発生部からの磁束密度のピークよりも大きい
    空気調和装置。
19. 樹脂マグネット及びシャフトを有するロータの製造方法であって、
    前記樹脂マグネットを作製するステップと、
    第１の配向を持つように前記樹脂マグネットの一部を着磁するステップと、
    径方向において前記第１の配向とは異なる第２の配向を持つように前記樹脂マグネットの他の一部を着磁するステップと、
    前記樹脂マグネットにシャフトを固定するステップと
    を備える
    ロータの製造方法。

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