KR102114056B1 - 컨시퀀트폴형 로터, 전동기, 공기 조화기 및 컨시퀀트폴형 로터의 제조 방법 - Google Patents

컨시퀀트폴형 로터, 전동기, 공기 조화기 및 컨시퀀트폴형 로터의 제조 방법 Download PDF

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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

로터(2)는 로터 코어(21)와, 영구자석(22)과, 제1의 수지부(24)와, 제2의 수지부(25)와, 제3의 수지부(26)를 갖는다. 제3의 수지부(26)는 제1의 수지부(24) 및 제2의 수지부(25)와 일체적으로 형성되어 있다. 축방향에서 로터 코어(21)는 영구자석(22)보다도 길다.

Description

컨시퀀트폴형 로터, 전동기, 공기 조화기 및 컨시퀀트폴형 로터의 제조 방법
본 발명은 로터를 구비한 전동기에 관한 것이다.
전동기의 로터로서, 컨시퀀트폴형 로터가 사용되고 있다. 컨시퀀트폴형 로터는 둘레방향에서 서로 인접하는 영구자석(예를 들면, 스테이터에 대해 N극으로서 기능하는 자극) 사이의 영역이, 타방의 자극(예를 들면, 스테이터에 대해 S극으로서 기능하는 의사자극(擬似磁極))으로서 기능한다. 의사자극을 갖지 않는 일반적인 로터와 비교하면, 컨시퀀트폴형 로터는 영구자석의 수를 반분으로 할 수가 있어서, 로터의 비용을 저감할 수 있다. 그렇지만, 컨시퀀트폴형 로터는 영구자석으로부터의 자속이 로터의 샤프트에 유입되기 쉽다. 그래서, 샤프트와 영구자석 사이에 비자성체에 의해 형성된 피복 고정부재를 부착한 로터가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특개2012-85445호 공보
특허 문헌 1에 개시된 피복 고정부재는 미리 형성된 복수의 구성 요소가 조합됨에 의해 조립되어 있다. 그 때문에, 각 구성 요소 사이의 접합 부분에 부하가 걸리기 쉬워지고, 접합 부분의 파손 또는 위치 어긋남이 발생하기 쉽다는 문제가 있다.
그래서, 본 발명의 목적은 컨시퀀트폴형 로터의 강도를 높이는 것이다.
본 발명의 컨시퀀트폴형 로터는, 스테이터를 구비한 전동기에 이용되는 컨시퀀트폴형 로터에 있어서, 축방향에서의 제1의 단부 및 제2의 단부와, 구멍을 갖는 로터 코어와, 상기 구멍에 삽입된 영구자석과, 지름방향에서의 상기 로터 코어의 내측에 형성된 제1의 부분과, 상기 구멍에서 상기 영구자석에 인접하여 있는 제2의 부분과, 상기 제1의 단부에 형성되어 있고, 상기 제1의 부분 및 상기 제2의 부분과 일체적으로 형성된 제3의 부분을 구비하고, 상기 축방향에서, 상기 로터 코어는 상기 영구자석보다도 길며, 상기 지름방향에서의 상기 제1의 부분의 길이는, 상기 스테이터와 상기 로터 코어의 사이에 형성되는 에어갭의 길이의 3배 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 컨시퀀트폴형 로터의 강도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 전동기의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 단면도.
도 2(a)는 로터의 구조를 개략적으로 도시하는 정면도. (b)는 (a)에 도시되는 선(2b-2b)에 따른 로터의 단면도.
도 3(a)는 로터의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도. (b)는 (a)에 도시되는 선(3b-3b)에 따른 로터의 단면도.
도 4는 변형례 1에 관한 전동기의 로터의 구조를 개략적으로 도시하는 정면도. (b)는 (a)에 도시되는 선(4b-4b)에 따른 로터의 단면도.
도 5(a)는 로터의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도. (b)는 (a)에 도시되는 선(5b-5b)에 따른 로터의 단면도.
도 6(a)는 변형례 2에 관한 전동기의 로터의 구조를 개략적으로 도시하는 하면도. (b)는 (a)에 도시되는 선(6b-6b)에 따른 로터의 단면도.
도 7(a)는 변형례 3에 관한 전동기의 로터의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도. (b)는 (a)에 도시되는 선(7b-7b)에 따른 로터의 단면도.
도 8(a)는 변형례 4에 관한 전동기의 로터의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도. (b)는 (a)에 도시되는 선(8b-8b)에 따른 로터의 단면도.
도 9(a)는 변형례 5에 관한 전동기의 로터의 구조를 개략적으로 도시하는 정면도. (b)는 (a)에 도시되는 선(9b-9b)에 따른 로터의 단면도.
도 10(a)는 변형례 6에 관한 전동기의 로터의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도. (b)는 (a)에 도시되는 선(10b-10b)에 따른 로터의 단면도.
도 11(a)는 변형례 7에 관한 전동기의 로터의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도. (b)는 (a)에 도시되는 선(11b-11b)에 따른 로터의 단면도.
도 12(a)는 로터의 구조를 개략적으로 도시하는 정면도. (b)는 (a)에 도시되는 선(12b-12b)에 따른 로터의 단면도.
도 13(a)는 로터의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도. (b)는 (a)에 도시되는 선(13b-13b)에 따른 로터의 단면도.
도 14는 전동기의 제조 방법의 한 예를 도시하는 플로우 차트.
도 15(a) 및 (b)는 제1의 수지부, 제2의 수지부 및 제3의 수지부를 형성하는 공정을 도시하는 도면.
도 16은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 공기 조화기의 구성을 개략적으로 도시하는 도면.
도 17은 공기 조화기의 실외기내의 주요한 구성 요소를 개략적으로 도시하는 도면.
실시의 형태 1.
본 발명의 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)에 관해 설명한다.
각 도면에 도시되는 xy직교좌표계에서, z축방향(z축)은 전동기(1)의 샤프트(23)의 축선(A1)(축심)과 평행한 방향(이하 「축방향」이라고 한다.)을 나타내고, x축방향(x축)은 z축방향(z축)에 직교하는 방향을 나타내고, y축방향은 z축방향 및 x축방향의 양방에 직교하는 방향을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)의 구조를 개략적으로 도시하는 부분 단면도이다.
전동기(1)는 로터(2)와, 스테이터(3)와, 회로 기판(4)과, 로터(2)의 회전 위치를 검출하는 자기 센서(5)와, 브래킷(6)과, 베어링(7a 및 7b)과, 센서 마그넷(8)을 갖는다. 전동기(1)는 예를 들면, 영구자석 동기 모터이다. 단, 전동기(1)는 회로 기판(4), 자기 센서(5) 및 센서 마그넷(8)을 구비하지 않아도 좋다.
회로 기판(4)은 축방향에서의 스테이터(3)의 일단측에 구비되어 있다. 회로 기판(4)에는 제어 회로 및 자기 센서(5) 등의 전자 부품이 부착되어 있다. 자기 센서(5)는 센서 마그넷(8)의 회전 위치를 검출함에 의해 로터(2)의 회전 위치를 검출한다. 센서 마그넷(8)은 자기 센서(5)와 면하도록, 로터(2)에 부착되어 있다. 센서 마그넷(8)은 원반 형상이다.
로터(2)는 로터 코어(21)와, 적어도 하나의 영구자석(22)과, 샤프트(23)와, 제1의 부분으로서의 제1의 수지부(24)와, 제2의 부분으로서의 제2의 수지부(25)와, 제3의 부분으로서의 제3의 수지부(26)를 갖는다. 로터(2)의 회전축은 축선(A1)과 일치한다. 로터(2)는 예를 들면, 영구자석 매입형이다. 본 실시의 형태에서는 로터(2)는 컨시퀀트폴형 로터이다. 본 실시의 형태에서는 제1의 부분, 제2의 부분 및 제3의 부분은 수지 재료(플라스틱을 포함한다)에 의해 형성된 수지체이지만, 수지 재료 이외의 재료(비자성 재료를 주성분으로서 함유하는 재료)에 의해 형성된 구조체라도 좋다.
본 실시의 형태에서 사용되는 컨시퀀트폴의 로터(2)에서는 둘레방향에서 서로 인접하는 영구자석(22)(예를 들면, 스테이터(3)에 대해 N극으로서 기능하는 자극) 사이의 영역이, 타방의 자극(예를 들면, 스테이터(3)에 대해 S극으로서 기능하는 의사자극)을 의사적으로 형성한다.
스테이터(3)는 스테이터 코어(31)와, 코일(32)과, 인슐레이터(33)를 갖는다. 스테이터(3)는 환형상으로 형성되어 있고, 로터(2)가 삽입되는 로터 삽입구멍이 형성되어 있다.
스테이터 코어(31)는 예를 들면, 복수의 전자강판을 적층함에 의해 형성되어 있다. 전자강판의 두께는 예를 들면, 0.2㎜로부터 0.5㎜이다. 스테이터 코어(31)는 환형상으로 형성되어 있다. 코일(32)은 예를 들면, 인슐레이터(33)를 통하여 스테이터 코어(31)의 티스부에 도선(예를 들면, 마그넷 와이어)을 권회함에 의해 형성되어 있다. 코일(32)은 인슐레이터(33)에 의해 절연되어 있다.
인슐레이터(33)는 폴리부틸렌테레프탈레이트(PolyButylene Terephthalate : PBT), 폴리페닐렌술파이드(PolyPhenylene Sulfide : PPS), 액정 폴리머(Liquid Crystal Polymer : LCP) 및 폴리에틸렌테레프탈레이트(PolyEthylene Terephthalate : PET)라는 절연성의 수지 또는 종이로 형성되어 있다.
본 실시의 형태에서는 스테이터 코어(31), 코일(32) 및 인슐레이터(33)는 불포화폴리에스테르 수지와 같은 열가소성 수지(몰드 수지)에 의해 덮여 있다. 스테이터 코어(31), 코일(32) 및 인슐레이터(33)는 원통형상 셸에 의해 고정되어도 좋다. 이 경우, 원통형상 셸은 예를 들면, 철이 주성분이고, 수축 끼워맞춤에 의해 스테이터(3)를 로터(2)와 함께 덮을 수 있다.
스테이터(3)의 내측에는 에어갭을 통하여 로터(2)가 배치되어 있다. 스테이터(3)의 부하측(전동기(1)의 부하측)의 개구부에는 브래킷(6)이 압입되어 있다. 베어링(7a)에는 샤프트(23)가 삽입되어 있고, 베어링(7a)은 스테이터(3)의 부하측에서 고정되어 있다. 마찬가지로, 베어링(7b)에는 샤프트(23)가 삽입되어 있고, 베어링(7b)은 스테이터(3)의 반부하측에서 고정되어 있다. 로터(2)는 베어링(7a 및 7b)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.
샤프트(23)는 로터(2)(로터 코어(21))의 지름방향(이하, 간단하게 "지름방향"이라고 한다)에서의 제1의 수지부(24)의 내측에 형성되어 있다.
로터 코어(21)의 구조에 관해 설명한다.
도 2(a)는 로터(2)의 구조를 개략적으로 도시하는 정면도이다. 도 2(b)는 도 2(a)에 도시되는 선(2b-2b)에 따른 로터(2)의 단면도이다. 도 2(a) 및 (b)에서는 도 1에 도시되는 센서 마그넷(8)을 도시하고 있지 않다(이후의 도면에서도 마찬가지). 화살표(D1)는 로터 코어(21) 및 로터(2)의 둘레방향(이하, 간단하게 "둘레방향"이라고 한다)을 나타낸다. 즉, 화살표(D1)는 로터 코어(21) 및 로터(2)의 외주에 따른 방향을 나타낸다.
도 3(a)는 로터(2)의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 도 3(b)는 도 3(a)에 도시되는 선(3b-3b)에 따른 로터(2)의 단면도이다.
로터 코어(21)는 적어도 하나의 자석 삽입구멍(21a)(간단하게 "구멍"이라고도 한다)과, 샤프트(23)가 삽입되는 관통구멍(21b)과, 축방향에서의 제1의 단부(21c) 및 제2의 단부(21d)를 갖는다. 본 실시의 형태에서는 로터 코어(21)(구체적으로는 전자강판(211))은 복수의 자석 삽입구멍(21a)을 가지며, 각 자석 삽입구멍(21a)에는 적어도 하나의 영구자석(22)이 삽입되어 있다.
도 2(a)에 도시되는 바와 같이, 로터 코어(21)는 복수의 전자강판(211)에 의해 형성되어 있다. 각 전자강판(211)은 예를 들면, 0.2㎜로부터 0.5㎜의 두께를 갖는다. 각 전자강판(211)은 예를 들면, 철을 주성분으로 하는 연자성 재료이다. 전자강판(211)은 로터(2)의 축방향으로 적층되어 있다. 본 실시의 형태에서는 복수의 전자강판(211)의 각각은 서로 동일한 구조를 갖는다. 단, 복수의 전자강판(211)에, 다른 구조를 갖는 전자강판이 포함되어 있어도 좋다.
도 2(a)에 도시되는 바와 같이, 본 실시의 형태에서는 축방향에서의 로터 코어(21)의 양단에 배치된 전자강판(211)의 표면이, 로터 코어(21)의 제1의 단부(21c) 및 제2의 단부(21d)를 형성하고 있다.
로터 코어(21)의 외연(xy평면상에서의 외연)은 진원이 아니라도 좋다. 예를 들면, 도 2(b)에 도시되는 예에서는 로터 코어(21)의 지름방향에서의 길이가, 자극 부분(영구자석(22)이 배치되어 있는 부분 및 의사자극을 형성하는 부분)에서 최대가 되도록, 로터 코어(21)가 형성되어 있다. 또한, 도 2(b)에 도시되는 예에서는 로터 코어(21)의 지름방향에서의 길이가, 극사이(제2의 수지부(25)에 면하는 부분)에서 최소가 되도록 형성되어 있다. 이에 의해 자극 부분이 반달형상으로 형성되기 때문에, 로터(2)의 회전시의 유기 전압을 정현파형상으로 할 수 있다.
도 2(b)에 도시되는 바와 같이, 복수의 자석 삽입구멍(21a)이, 로터 코어(21)(구체적으로는 각 전자강판(211))의 둘레방향으로 형성되어 있다. 본 실시의 형태에서는 5개의 자석 삽입구멍(21a)이 로터 코어(21)에 형성되어 있다. 각 자석 삽입구멍(21a)은 축방향으로 로터 코어(21)를 관통하고 있다. 관통구멍(21b)(즉, 로터 코어(21)의 관통구멍(21b))은 전자강판(211)의 중앙부에 형성되어 있다. 관통구멍(21b)은 축방향으로 로터 코어(21)를 관통하고 있다. 관통구멍(21b)에는 샤프트(23)가 삽입되어 있다.
각 자석 삽입구멍(21a) 내에는 영구자석(22)이 삽입되어 있다. 본 실시의 형태에서는 하나의 자석 삽입구멍(21a)에 배치된 영구자석(22)에 의해 로터(2)의 1자극이 형성되어 있다. 영구자석(22)은 예를 들면, 네오디뮴, 철 및 붕소를 주성분으로 하는 희토류 자석이다. 단, 영구자석(22)의 종류는 본 실시의 형태의 예로 한정되지 않고, 다른 재료에 의해 영구자석(22)이 형성되어 있어도 좋다. 예를 들면, 영구자석(22)은 사마륨, 철 및 질소를 주성분으로 하는 희토류 자석이라도 좋고, 페라이트 자석이라도 좋다. 복수의 영구자석(22)은 서로 다른 자석이라도 좋다. 영구자석(22)은 복수의 외표면을 갖는다. 본 실시의 형태에서는 영구자석(22)은 6개의 외표면을 갖는 직방체이다. 단, 영구자석(22)의 형상은 본 실시의 형태에서 나타나는 예로 한정되지 않는다.
관통구멍(21b)을 형성하는 로터 코어(21)의 내주면부터 샤프트(23)의 외주면까지의 거리는 샤프트(23)의 외주면에서 영구자석(22)의 잔류 밀도가 1/3에 도달하는 범위 내가 되는 거리인 것이 바람직하다. 이에 의해 로터(2)의 자력을 유지할 수 있고, 샤프트(23)의 외주면과 로터 코어(21)의 내주면과의 자기적 절연을 얻을 수 있기 쉬워진다.
도 2(b)에 도시되는 바와 같이, 제1의 수지부(24)는 지름방향에서의 로터 코어(21)의 내측에 형성되어 있다. 구체적으로는 제1의 수지부(24)는 관통구멍(21b) 내에서 샤프트(23)의 주위에 형성되어 있다. 환언하면, 제1의 수지부(24)는 관통구멍(21b)의 내벽과, 샤프트(23)와의 사이에 배치되어 있다.
제2의 수지부(25)는 자석 삽입구멍(21a) 내에 형성되어 있다. 도 2(b)에 도시되는 바와 같이, 제2의 수지부(25)는 둘레방향에서의 영구자석(22)의 양측에 인접하여 있다. 환언하면, 제2의 수지부(25)는 영구자석(22)이 자석 삽입구멍(21a) 내에 삽입된 때에 생기는 공극을 메우도록, 자석 삽입구멍(21a) 내에 배치되어 있다. 도 3(b)에 도시되는 바와 같이, 제2의 수지부(25)는 영구자석(22)의 복수의 외표면 중의 적어도 하나에 접합하도록, 영구자석(22)에 인접하여 있는 것이 바람직하다. 제2의 수지부(25)는 영구자석(22)의 복수의 외표면 중의 모든 외표면에 접합하도록, 영구자석(22)에 인접하여 있어도 좋다.
제3의 수지부(26)는 로터 코어(21)의 제1의 단부(21c)에 형성되어 있다. 도 3(b)에 도시되는 파선은 제3의 수지부(26)가 형성되어 있는 영역과, 제1의 수지부(24) 및 제2의 수지부(25)가 형성되어 있는 영역과의 경계를 나타낸다. 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)는 동일한 수지 재료에 의해 일체적으로 형성되어 있다. 즉, 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)는 일체 성형에 의해 성형된 단일한 구조체(수지체)이다. 따라서 본 실시의 형태에서는 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)는 서로 구조상 분리되어 있지 않다.
제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)는 비자성 재료를 주성분으로서 함유하는 수지(비자성 수지)이다. 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)는 예를 들면, PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트) 수지, 또는 PPS(폴리페닐렌술파이드) 수지 등의 열가소성 수지이다. 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)에는 유리 충전제가 배합되어 있어도 좋다. 또한, 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)는 BMC(Bulk Molding Compound) 등에 의해 형성된 열경화성 수지라도 좋다.
지름방향에서의 제1의 수지부(24)의 길이는 스테이터(3)와 로터(2)와의 사이에 형성된 에어갭의 길이(지름방향에서의 길이)의 3배 이상인 것이 바람직하다. 특히, 지름방향에서의 제1의 수지부(24)의 길이는 극사이에 인접하는 위치에서의 에어갭(즉, 둘레방향에 걸쳐서 형성된 에어갭 중 가장 지름방향으로 길다란 에어갭)의 길이의 3배 이상인 것이 바람직하다. 이에 의해 영구자석(22)으로부터의 자속이 샤프트(23)에 유입되는 것(누설 자속의 발생)을 저감할 수 있다.
도 3(b)에 도시되는 바와 같이, 축방향에서, 로터 코어(21)는 영구자석(22)보다도 길다. 구체적으로는 축방향에서의 로터 코어(21)의 길이(L1)는 축방향에서의 영구자석(22)의 길이(L2)보다도 길다. 환언하면, 축방향에서의 자석 삽입구멍(21a)의 길이는 축방향에서 영구자석(22)의 길이(L2)보다도 길다. 이에 의해 축방향에서의 영구자석(22)의 단부를, 제2의 수지부(25)에 의해 덮을 수 있다. 본 실시의 형태에서는 길이(L1)는 로터 코어(21)의 제1의 단부(21c)로부터 제2의 단부(21d)까지의 길이와 동등하다.
변형례 1.
도 4는 변형례 1에 관한 전동기의 로터(2a)의 구조를 개략적으로 도시하는 정면도이다. 도 4(b)는 도 4(a)에 도시되는 선(4b-4b)에 따른 로터(2a)의 단면도이다.
도 5(a)는 로터(2a)의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 도 5(b)는 도 5(a)에 도시되는 선(5b-5b)에 따른 로터(2a)의 단면도이다.
변형례 1에 관한 전동기의 로터(2a)의 로터 코어(121)(구체적으로는 적어도 하나의 전자강판(211a))은 영구자석(22)을 고정하기 위한 적어도 하나의 자석 고정부로서의 돌기(21e)를 갖는다. 즉, 로터 코어(121)는 적어도 하나의 돌기(21e)가 형성된 적어도 하나의 전자강판(211a)을 갖는다(도 5(b)). 로터(2a)는 이 점에서 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)의 로터(2)와 다르고, 그 밖의 점은 실시의 형태 1과 같다. 로터(2a)는 로터(2) 대신에 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)에 적용 가능하다.
돌기(21e)는 자석 삽입구멍(21a)의 내측을 향하고 돌출하도록 형성되어 있다. 변형례 1에서는 하나의 자석 삽입구멍(21a)에 대해 2개의 돌기(21e)가 형성되어 있다. 각 돌기(21e)는 영구자석(22)의 양측에서, 로터(2a)(로터 코어(121))의 지름방향(이하, 간단하게 "지름방향"이라고도 한다.)에서의 외측을 향하여 돌출하도록 형성되어 있다.
하나의 자석 삽입구멍(21a)에 대해 하나의 돌기(21e)를 형성하여도 좋다. 이 경우, 로터(2a)의 회전 방향에서의 상류측에 돌기(21e)가 형성되어 있음에 의해 로터(2a)의 회전시에 있어서의 영구자석(22)의 위치 어긋남을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 5(b)에 도시되는 바와 같이, 복수의 전자강판 중의 적어도 하나의 전자강판(211a)에 적어도 하나의 돌기(21e)가 형성되어 있다. 변형례 1에서는 돌기(21e)를 갖는 전자강판(211a)은 축방향에서의 로터 코어(121)의 양단에 적층되어 있다. 단, 돌기(21e)를 갖는 전자강판(211a)이 적층되는 축방향의 위치는 한정되지 않는다.
변형례 2.
도 6(a)는 변형례 2에 관한 전동기의 로터(2b)의 구조를 개략적으로 도시하는 하면도이다. 도 6(b)는 도 6(a)에 도시되는 선(6b-6b)에 따른 로터(2b)의 단면도이다.
변형례 2에 관한 전동기의 로터(2b)는 제4의 부분으로서의 제4의 수지부(27)를 갖는다. 로터(2b)는 이 점에서 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)의 로터(2)와 다르고, 그 밖의 점은 실시의 형태 1과 같다. 로터(2b)는 로터(2) 대신에 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)에 적용 가능하다. 변형례 2에서는 제1의 부분, 제2의 부분, 제3의 부분 및 제4의 부분은 수지 재료(플라스틱을 포함한다)에 의해 형성된 수지체이지만, 수지 재료 이외의 재료(비자성 재료를 주성분으로서 함유하는 재료)에 의해 형성된 구조체라도 좋다.
도 6(b)에 도시되는 파선(b1)은 제3의 수지부(26)가 형성되어 있는 영역과, 제1의 수지부(24) 및 제2의 수지부(25)가 형성되어 있는 영역과의 경계를 나타낸다. 도 6(b)에 도시되는 파선(b2)은 제4의 수지부(27)가 형성되어 있는 영역과, 제1의 수지부(24)가 형성되어 있는 영역과의 경계를 나타낸다.
로터(2b)는 로터 코어(21)의 제2의 단부(21d)에 형성된 제4의 수지부(27)를 갖는다. 제4의 수지부(27)는 비자성 재료를 주성분으로서 함유하는 수지(비자성 수지)이다. 로터 코어(21)는 축방향에서 제3의 수지부(26) 및 제4의 수지부(27)에 의해 끼워 넣어져 있다. 제4의 수지부(27)는 제1의 수지부(24)와 일체적으로 형성되어 있다. 따라서 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25), 제3의 수지부(26) 및 제4의 수지부(27)는 동일한 수지 재료에 의해 일체적으로 형성되어 있다. 즉, 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25), 제3의 수지부(26) 및 제4의 수지부(27)는 일체 성형에 의해 성형된 단일한 구조체(수지체)이다. 따라서 변형례 2에서는 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25), 제3의 수지부(26) 및 제4의 수지부(27)는 서로 구조상 분리되어 있지 않다.
변형례 3.
도 7(a)는 변형례 3에 관한 전동기의 로터(2c)의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 도 7(b)는 도 7(a)에 도시되는 선(7b-7b)에 따른 로터(2c)의 단면도이다.
변형례 3에 관한 전동기의 로터(2c)는 샤프트(23a)를 갖는다. 로터(2c)는 샤프트(23) 대신에 샤프트(23a)를 갖는 점이 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)의 로터(2)와 다르고, 그 밖의 점은 실시의 형태 1과 같다. 로터(2c)는 로터(2) 대신에 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)에 적용 가능하다.
샤프트(23a)는 제1의 수지부(24)와 조합되는 적어도 하나의 오목부(231)를 갖는다. 도 7(a) 및 (b)에 도시되는 예에서는 샤프트(23a)의 외주면에 2개의 오목부(231)가 형성되어 있다. 오목부(231)와 제1의 수지부(24)가 서로 조합되어 있기 때문에, 샤프트(23a)에 대해 제1의 수지부(24) 및 로터 코어(21)의 축방향 및 둘레방향에서의 위치 어긋남이 방지된다.
변형례 4.
도 8(a)는 변형례 4에 관한 전동기의 로터(2d)의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 도 8(b)는 도 8(a)에 도시되는 선(8b-8b)에 따른 로터(2d)의 단면도이다.
변형례 4에 관한 전동기의 로터(2d)는 샤프트(23b)를 갖는다. 로터(2d)는 샤프트(23) 대신에 샤프트(23b)를 갖는 점이 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)의 로터(2)와 다르고, 그 밖의 점은 실시의 형태 1과 같다. 로터(2d)는 로터(2) 대신에 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)에 적용 가능하다.
샤프트(23b)는 제1의 수지부(24)의 중으로 돌출하는 적어도 하나의 돌출부(232)를 갖는다. 도 8(a) 및 (b)에 도시되는 예에서는 샤프트(23b)의 외주면에 2개의 돌출부(232)가 형성되어 있다. 제1의 수지부(24)의 중으로 돌출부(232)가 돌출하고 있기 때문에, 샤프트(23b)에 대해 제1의 수지부(24) 및 로터 코어(21)의 축방향 및 둘레방향에서의 위치 어긋남이 방지된다.
변형례 5.
도 9(a)는 변형례 5에 관한 전동기의 로터(2e)의 구조를 개략적으로 도시하는 정면도이다. 도 9(b)는 도 9(a)에 도시되는 선(9b-9b)에 따른 로터(2e)의 단면도이다.
변형례 5에 관한 전동기의 제1의 수지부(24)는 지름방향으로 연재되는 복수의 리브(241)를 갖는다. 로터(2e)는 제1의 수지부(24)가 리브(241)를 갖는 점이 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)의 로터(2)와 다르고, 그 밖의 점은 실시의 형태 1과 같다. 로터(2e)는 로터(2) 대신에 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)에 적용 가능하다.
도 9(b)에 도시되는 예에서는 제1의 수지부(24)는 8개의 리브(241)를 갖는다. 각 리브(241)는 축선(A1)을 중심으로 하여 방사형상으로 형성되어 있다. 각 리브(241)는 서로 등간격으로, 둘레방향으로 배열되어 있다. 각 리브(241)의 폭(w1)은 지름방향에 걸쳐서 균일한 것이 바람직하다. 단, 각 리브(241)의 치수 및 형상은 서로 달라도 좋다. 예를 들면, 리브(241)의 지름방향 및 축방향에서의 길이는 임의의 길이로 형성할 수 있다.
변형례 6.
도 10(a)는 변형례 6에 관한 전동기의 로터(2f)의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이고, (b)는 (a)에 도시되는 선(10b-10b)에 따른 로터(2f)의 단면도이다.
변형례 6에 관한 전동기의 로터(2f)는 제5의 부분으로서의 제5의 수지부(28)를 갖는다. 또한, 로터(2f)의 로터 코어(221)(구체적으로는 전자강판(211b))은 적어도 하나의 슬릿(21f)을 갖는다. 변형례 6에 관한 전동기는 이들의 점 이외에 관해 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)와 같다. 로터(2f)는 로터(2) 대신에 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)에 적용 가능하다. 변형례 6에서는 제1의 부분, 제2의 부분, 제3의 부분 및 제5의 부분은 수지 재료(플라스틱을 포함한다)에 의해 형성된 수지체이지만, 수지 재료 이외의 재료(비자성 재료를 주성분으로서 함유하는 재료)에 의해 형성된 구조체라도 좋다.
제5의 수지부(28)는 슬릿(21f) 내에 형성되어 있고, 제3의 수지부(26)와 일체적으로 형성되어 있다. 도 10(a) 및 (b)에 도시되는 예에서는 로터 코어(221)는 5개의 슬릿(21f)을 갖는다. 각 슬릿(21f)은 축선(A1)을 중심으로 하여 방사형상으로 형성되어 있다. 각 슬릿(21f)은 서로 등간격으로, 둘레방향으로 배열되어 있다. 각 슬릿(21f)의 폭(w2)은 지름방향에 걸쳐서 균일하다. 각 슬릿(21f)의 지름방향에서의 길이(w3)는 전자강판(211b)의 강도를 유지하기 위해 전자강판(211b)의 두께 이상인 것이 바람직하다. 또한, 슬릿(21f)의 폭(w2) 및 길이(w3)는 축방향에서의 제3의 수지부(26)의 두께 및 영구자석(22)으로부터의 자속의 자로를 고려하여 설정되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 축방향에서의 제3의 수지부(26)의 두께를 가능한 한 크게 하기 위해 슬릿(21f)의 폭(w2) 및 길이(w3)는 가능한 한 큰 것이 바람직하다. 단, 각 슬릿(21f)의 치수 및 형상은 서로 달라도 좋다. 예를 들면, 슬릿(21f)의 지름방향 및 축방향에서의 길이는 임의의 길이로 형성할 수 있다. 로터 코어(221)는 슬릿(21f)이 형성되지 않은 전자강판을 포함하여도 좋다.
슬릿(21f)의 폭(w2)은 지름방향에서의 내측부터 외측에 걸쳐서 좁아지도록 형성되어 있어도 좋다. 이에 의해 영구자석(22)으로부터의 자속이 통과하는 자로를 적절하게 형성할 수 있고, 로터(2f)의 자력의 저하를 억제할 수 있다.
도 10(b)에 도시되는 파선(b1)은 제3의 수지부(26)가 형성되어 있는 영역과, 제1의 수지부(24)가 형성되어 있는 영역과의 경계를 나타낸다. 도 10(b)에 도시되는 파선(b3)은 제3의 수지부(26)가 형성되어 있는 영역과, 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제5의 수지부(28)가 형성되어 있는 영역과의 경계를 나타낸다.
제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25), 제3의 수지부(26) 및 제5의 수지부(28)는 동일한 수지 재료에 의해 일체적으로 형성되어 있다. 즉, 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25), 제3의 수지부(26) 및 제5의 수지부(28)는 일체 성형에 의해 성형된 단일한 구조체(수지체)이다. 따라서 본 실시의 형태에서는 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25), 제3의 수지부(26) 및 제5의 수지부(28)는 서로 구조상 분리되어 있지 않다. 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25), 제3의 수지부(26) 및 제5의 수지부(28)는 비자성 재료를 주성분으로서 함유하는 수지(비자성 수지)이다.
변형례 7.
도 11(a)는 변형례 7에 관한 전동기의 로터(2g)의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이고, (b)는 (a)에 도시되는 선(11b-11b)에 따른 로터(2g)의 단면도이다.
변형례 7에 관한 전동기의 로터(2g)는 제5의 수지부(28)를 갖는다. 또한, 로터(2g)의 로터 코어(321)(구체적으로는 전자강판(211c))는 적어도 하나의 슬릿(21g)을 갖는다. 변형례 7에 관한 전동기는 이들의 점 이외에 관해 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)와 같다. 로터(2g)는 로터(2) 대신에 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)에 적용 가능하다.
복수의 슬릿(21g)중의 적어도 하나의 슬릿(21g)은 자석 삽입구멍(21a)과 지름방향으로 연통하고 있다. 자석 삽입구멍(21a)과 연통하고 있는 슬릿(21g) 내에 형성된 제5의 수지부(28)와 제2의 수지부(25)는 동일한 수지 재료에 의해 일체적으로 형성되어 있다. 도 11(a) 및 (b)에 도시되는 예에서는 각 슬릿(21g)은 자석 삽입구멍(21a)과 지름방향으로 연통하고 있다. 따라서 각 슬릿(21g) 내에 형성된 제5의 수지부(28)와 제2의 수지부(25)는 동일한 수지 재료에 의해 일체적으로 형성되어 있다. 따라서 제2의 수지부(25) 및 제5의 수지부(28)는 서로 구조상 분리되어 있지 않다. 도 11(a) 및 (b)에 도시되는 로터(2g)는 이들의 점 이외에 관해 도 10(a) 및 (b)에 도시되는 로터(2f)(변형례 6)와 같다.
변형례 8.
도 12(a)는 로터(2h)의 구조를 개략적으로 도시하는 정면도이다. 도 12(b)는 도 12(a)에 도시되는 선(12b-12b)에 따른 로터(2h)의 단면도이다. 화살표(D2)는 로터 코어(421) 및 로터(2h)의 둘레방향(이하, 간단하게 "둘레방향"이라고 한다)을 나타낸다. 또한, 화살표(D2)는 로터 코어(421) 및 로터(2h)의 회전 방향을 나타낸다.
도 13(a)는 로터(2h)의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 도 13(b)는 도 13(a)에 도시되는 선(13b-13b)에 따른 로터(2h)의 단면도이다.
변형례 8에 관한 전동기의 로터(2h)의 자석 삽입구멍(121a)의 일부는 지름방향에서의 로터 코어(421)의 외부와 연통하고 있다. 로터(2h)는 이 점에서 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)의 로터(2)와 다르고, 그 밖의 점은 실시의 형태 1과 같다. 로터(2h)는 로터(2) 대신에 실시의 형태 1에 관한 전동기(1)에 적용 가능하다.
자석 삽입구멍(121a)의 일부는 지름방향에서의 로터 코어(421)의 외부와 연통하고 있고, 자석 삽입구멍(121a) 내에 제2의 수지부(25)가 형성되어 있다. 따라서 제2의 수지부(25)의 일부는 지름방향에서의 로터 코어(421)의 외부(지름방향에서의 외측)로 노출하고 있다.
로터 코어(421)(구체적으로는 전자강판(211d))은 복수의 브리지(21h)를 갖는다. 브리지(21h)는 로터 코어(421)의 외주면과 자석 삽입구멍(121a) 사이에 연재되는 전자강판(211d)의 일부분이다. 브리지(21h)는 자석 삽입구멍(121a)의 길이 방향에서의 일방의 단부에 면하는 위치에 형성되어 있다. 도 12(b)에 도시되는 예에서는 하나의 자석 삽입구멍(121a)에 관해 로터(2h)의 회전 방향에서의 상류측에 브리지(21h)가 형성되어 있다. 즉, 도 12(a) 및 (b)에 도시되는 예에서는 각 자석 삽입구멍(121a)의 길이 방향에서의 일방의 단부에 면하는 위치에 브리지(21h)가 형성되어 있고, 타방의 단부는 브리지(21h)가 형성되어 있지 않다. 로터 코어(421)의 외부에 노출된 제2의 수지부(25)는 브리지(21h) 대신에 브리지로서의 기능을 다한다. 하나의 자석 삽입구멍(121a)에 관해 로터(2h)의 회전 방향에서의 하류측에 브리지(21h)가 형성되어 있어도 좋다.
브리지(21h)와, 브리지(21h) 대신에 제2의 수지부(25)가 형성되어 있는 부분에서는 비중이 다르기 때문에, 로터(2h)의 중량의 비대칭성이 로터(2h)의 회전시에 있어서의 소음의 원인이 될 수 있다. 따라서 하나의 자석 삽입구멍(121a)의 주변은 자석 삽입구멍(121a)의 길이 방향에서의 중량이 대칭으로 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, 로터(2h)의 회전 방향에서의 상류측에 브리지(21h)가 형성되어 있는 전자강판(211d)과, 로터(2h)의 회전 방향에서의 하류측에 브리지(21h)가 형성되어 있는 전자강판(211d)을 축방향으로 교대로 적층하여도 좋다. 이에 의해 로터(2h)(로터 코어(421))의 자석 삽입구멍(121a)의 길이 방향에서의 중량의 비대칭성을 저감할 수 있다.
전동기(1)의 제조 방법의 한 예에 관해 이하에 설명한다. 전동기(1)의 제조 방법은 로터(2)(예를 들면, 컨시퀀트폴형 로터)의 제조 방법(스텝 S5 및 S6)을 포함한다.
도 14는 전동기(1)의 제조 방법의 한 예를 도시하는 플로우 차트이다.
스텝 S1에서는 스테이터 코어(31)와 인슐레이터(33)를 일체 성형한다. 스테이터 코어(31)는 복수의 전자강판을 적층함에 의해 형성한다.
스텝 S2에서는 일체 성형한 스테이터 코어(31) 및 인슐레이터(33)에 도선을 휘감는 것에 의해 코일(32)를 제작(作製)한다.
스텝 S3에서는 제어 회로 및 자기 센서(5) 등의 전자 부품을 회로 기판(4)에 고정한다.
스텝 S4에서는 전자 부품이 고정된 회로 기판(4) 및 스테이터 코어(31)의 주위에 몰드 수지를 충전하여, 스테이터(3)를 성형한다.
스텝 S5에서는 복수의 전자강판(211)을 적층하고, 자석 삽입구멍(21a) 및 관통구멍(21b)을 갖는 로터 코어(21)를 제작한다. 예를 들면, 미리 각 전자강판(211)에, 자석 삽입구멍(21a) 및 관통구멍(21b)을 형성하고, 자석 삽입구멍(21a) 및 관통구멍(21b)이 형성된 복수의 전자강판(211)을 적층함에 의해 로터 코어(21)를 제작할 수 있다. 각 전자강판(211)(예를 들면, 자석 삽입구멍(21a) 및 관통구멍(21b))은 타발(打拔) 처리에 의해 임의의 형상으로 형성할 수 있다. 예를 들면, 전자강판(211)에, 돌기(21e) 및 슬릿(21f) 등을 형성하여도 좋다. 또한, 자석 삽입구멍(21a)에 영구자석(22)을 삽입하고, 로터 코어(21)의 외부로부터 자계(磁界)를 걸음에 의해 착자를 행한다. 단, 착자는 다른 공정(예를 들면, 스텝 S6)에서 행하여도 좋다. 또한, 관통구멍(21b)에 샤프트(23)를 삽입한다. 복수의 전자강판(211)은 예를 들면, 코킹 방식에 의해 서로 고정된다.
스텝 S6에서는 비자성 재료를 주성분으로서 함유하는 수지(40)(비자성 수지)를, 로터 코어(21)에 유입함에 의해 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)를 형성한다.
도 15(a) 및 (b)는 스텝 S6에서, 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)를 형성하는 공정을 도시하는 도면이다.
도 15(a)에 도시되는 바와 같이, 로터 코어(21)의 축방향에서의 일단측부터, 축방향에서의 로터 코어(21)의 단부(예를 들면, 제1의 단부(21c))를 향하여 수지(40)를 유입한다. 도 15(a) 및 (b)에 도시되는 예에서는 수지 주입구(41)로부터 관통구멍(21b) 내에 수지(40)를 주입한다. 수지(40)를 유입할 때, 로터 코어(21)의 축방향에서의 일단측부터, 로터 코어(21)(예를 들면, 제1의 단부(21c))를 축방향으로 꽉 누르도록, 수지(40)를 강하게 분출시키는 것이 바람직하다. 이에 의해 전자강판(211) 사이의 공극의 발생을 억제할 수 있다.
수지 주입구(41)는 예를 들면, 로터 코어(21)를 덮도록 형성된 금형에 구비되어 있다. 수지 주입구(41)는 로터 코어(21)의 축방향에서의 일단측에 구비되어 있다. 도 15(a) 및 (b)에 도시되는 예에서는 수지 주입구(41)는 관통구멍(21b)에 면하는 위치(예를 들면, 관통구멍(21b)의 상방)에 구비되어 있다. 관통구멍(21b) 내에 수지(40)를 충전시킴에 의해 최초에 관통구멍(21b) 내에 제1의 수지부(24)가 형성된다.
도 15(b)에 도시되는 바와 같이, 더욱 수지 주입구(41)로부터 수지(40)를 주입함에 의해 수지(40)는 서서히 관통구멍(21b)으로부터 넘쳐 나와, 로터 코어(21)의 제1의 단부(21c)에 제3의 수지부(26)가 형성됨과 함께, 자석 삽입구멍(21a) 내에 수지(40)가 충전된다. 이에 의해 자석 삽입구멍(21a) 내의 영구자석(22)의 주위에 수지(40)가 충전되고, 제2의 수지부(25)가 형성된다.
또한 수지 주입구(41)로부터 수지(40)를 주입함에 의해 제1의 단부(21c) 및 자석 삽입구멍(21a)의 상부에도 제3의 수지부(26)가 형성된다. 이에 의해 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)가 동일한 수지 재료(수지(40))에 의해 일체적으로 형성된다. 본 실시의 형태에서는 제1의 부분, 제2의 부분 및 제3의 부분은 동일한 수지 재료에 의해 형성하고 있지만, 수지 재료 이외의 재료(비자성 재료를 주성분으로서 함유하는 재료)에 의해 형성하여도 좋다.
로터 코어(21)를 덮는 금형을, 제4의 수지부(27)가 형성되도록 제작하면, 상기에 설명한 방법을 이용하여, 도 6(b)에 도시되는 제4의 수지부(27)를 형성할 수 있다. 이 경우, 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25), 제3의 수지부(26) 및 제4의 수지부(27) 중, 최초에 제4의 수지부(27)가 형성된다. 또한, 수지 주입구(41)로부터 수지(40)를 주입함에 의해 관통구멍(21b) 내에 수지(40)가 충전되고, 제1의 수지부(24)가 형성된다. 상기에 설명한 바와 같이, 수지 주입구(41)로부터 더욱 수지(40)를 주입함에 의해 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)가 형성된다. 이에 의해 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25), 제3의 수지부(26) 및 제4의 수지부(27)가 동일한 수지 재료(수지(40))에 의해 일체적으로 형성된다. 이 경우, 제1의 부분, 제2의 부분, 제3의 부분 및 제4의 부분은 동일한 수지 재료에 의해 형성되지만, 수지 재료 이외의 재료(비자성 재료를 주성분으로서 함유하는 재료)에 의해 형성하여도 좋다.
상기에 설명한 방법에 의해 실시의 형태 1에서 설명한 로터(2)(각 변형례를 포함한다)를 제작할 수 있다.
스텝 S7에서는 베어링(7a 및 7b)을 샤프트(23)에 압입한다.
스텝 S1부터 스텝 S7까지의 순서는 도 14에 도시되는 순서로 한정되지 않는다. 예를 들면, 스텝 S1부터 스텝 S4까지의 스테이터(3)의 조립 스텝과, 스텝 S5부터 스텝 S6까지의 로터(2)의 조립 스텝은 서로 병행하여 행할 수 있다. 스텝 S5부터 스텝 S6까지의 로터(2)의 조립 스텝은 스텝 S1부터 스텝 S4까지의 스테이터(3)의 조립 스텝보다도 앞서 행하여져도 좋다.
스텝 S8에서는 스텝 S1부터 스텝 S4까지에서 제작된 스테이터(3)의 내측에, 로터(2)를 베어링(7a 및 7b)과 함께 삽입한다.
스텝 S9에서는 로터(2)가 삽입된 스테이터(3)의 내측에, 브래킷(6)을 감입한다.
이상에 설명한 공정에 의해 전동기(1)를 제조할 수 있다.
실시의 형태 1에 의하면, 로터 코어(21)의 제1의 단부(21c)에 제3의 수지부(26)가 형성되어 있기 때문에, 영구자석(22)으로부터의 자속이 샤프트(23)에 유입되는 것(누설 자속의 발생)을 억제할 수 있다. 제1의 수지부(24) 및 제3의 수지부(26)가 비자성 재료를 주성분으로서 함유할 때, 샤프트(23)는 제1의 수지부(24) 및 제3의 수지부(26)에 의해 로터 코어(21)의 제1의 단부(21c)(구체적으로는 영구자석(22))와 자기적에 절연되기 때문에, 누설 자속의 발생을 더욱 억제할 수 있다.
축방향에서, 로터 코어(21)는 영구자석(22)보다도 길다. 구체적으로는 축방향에서의 로터 코어(21)의 길이(L1)는 축방향에서의 영구자석(22)의 길이(L2)보다도 길다. 환언하면, 축방향에서의 자석 삽입구멍(21a)의 길이는 축방향에서의 영구자석(22)의 길이(L2)보다도 길다. 이에 의해 자석 삽입구멍(21a) 내의 제1의 단부(21c)측에 제2의 수지부(25)가 들어가고, 제1의 단부(21c)측에 형성되는 제2의 수지부(25)를 늘릴 수 있다. 따라서 제2의 수지부(25)와 제3의 수지부(26)와의 일체 성형을 용이하게 할 수 있다. 또한, 제2의 수지부(25)가 비자성 재료를 주성분으로서 함유할 때, 샤프트(23)는 제2의 수지부(25)에 의해 영구자석(22)과 자기적에 절연되기 때문에, 누설 자속의 발생을 더욱 억제할 수 있다.
제2의 수지부(25)가, 영구자석(22)의 복수의 외표면 중의 모든 외표면에 당접하고 있을 때, 영구자석(22)는 제2의 수지부(25)에 의해 전방향에 대해 고정된다. 따라서 로터(2)의 회전시에 있어서의 영구자석(22)의 진동을 억제할 수 있다. 이에 의해 전동기(1)의 소음을 저감할 수 있다. 로터(2)가, 영구자석(22)의 전체(전둘레 위)가 제2의 수지부(25)에 의해 덮이도록 형성되어 있을 때, 영구자석(22)의 진동을 더욱 억제할 수 있고, 전동기(1)의 소음을 더욱 저감할 수 있다.
축방향에서 영구자석(22)이 제2의 수지부(25)에 의해 덮여 있음에 의해 축방향에서 영구자석(22)을 고정할 수 있기 때문에, 단판(端板) 등의 고정부재가 불필요해진다.
제3의 수지부(26)는 제1의 수지부(24) 및 제2의 수지부(25)와 일체적으로 형성되어 있기 때문에, 로터(2)의 강도를 높일 수 있다. 구체적으로는 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)의 전체의 강도, 특히, 제1의 수지부(24) 및 제2의 수지부(25)와 제3의 수지부(26)와의 경계부분의 강도를 높일 수 있다. 또한, 축방향에서의 로터 코어(21)의 길이(L1)(구체적으로는 축방향에서의 자석 삽입구멍(21a)의 길이)는 축방향에서 영구자석(22)의 길이(L2)보다도 길기 때문에, 축방향에서의 자석 삽입구멍(21a) 내의 단부에 제2의 수지부(25)를 형성할 수가 있어서, 특히, 제2의 수지부(25)와 제3의 수지부(26)와의 경계부분의 강도를 높일 수 있다.
또한, 실시의 형태 1에 의하면, 예를 들면, 로터 코어(21)의 축방향에서의 일단측부터, 로터 코어(21)의 축방향에서의 단부(예를 들면, 제1의 단부(21c))를 향하여 수지를 유입함에 의해 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)를 동일한 수지 재료에 의해 일체적으로 형성할 수 있다. 이에 의해 미리 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)를 일체적으로 형성하여 둘 필요가 없다. 따라서 미리 일체적으로 형성한 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)를, 로터 코어(21)에 부착하는 공정이 불필요하기 때문에, 제조 공정을 삭감할 수 있고, 로터(2) 및 전동기(1)의 제조를 용이하게 할 수 있다.
변형례 1에 의하면, 돌기(21e)에 의해 영구자석(22)이 둘레방향으로 고정되기 때문에, 로터(2a)의 회전시에 있어서의 영구자석(22)의 위치 어긋남을 방지할 수 있다. 또한, 복수의 전자강판 중의 일부의 전자강판(211a)에만 돌기(21e)가 형성되어 있음에 의해 자석 삽입구멍(21a) 내에 수지 재료를 유입한 것이 용이해지고, 많은 제2의 수지부(25)를 형성할 수 있다. 이에 의해 영구자석(22)의 위치 어긋남을 효과적으로 방지할 수 있다.
변형례 2에 의하면, 제3의 수지부(26) 및 제4의 수지부(27)에 의해 로터 코어(21)를 축방향에서 끼우고 있기 때문에, 샤프트(23)에 대한 로터 코어(21)의 축방향에서의 위치 어긋남을 방지할 수 있다.
변형례 3에 의하면, 샤프트(23a)에 대해 제1의 수지부(24) 및 로터 코어(21)의 축방향 및 둘레방향에서의 위치 어긋남을 방지할 수 있다.
변형례 4에 의하면, 샤프트(23b)에 대해 제1의 수지부(24) 및 로터 코어(21)의 축방향 및 둘레방향에서의 위치 어긋남을 방지할 수 있다.
변형례 5에 의하면, 리브(241)의 형상을 조정함에 의해 로터(2e)의 관성 및 고유 진동수를 조정할 수 있다. 따라서 로터(2e)의 회전에 의해 생기는 진동 및 소음을 조정할 수 있다.
변형례 6에 의하면, 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)의 전체의 강도, 특히, 제1의 수지부(24) 및 제2의 수지부(25)와 제3의 수지부(26)와의 경계부분의 강도를 높일 수 있다. 또한, 축방향에서의 제3의 수지부(26)를 두껍게 형성할 수 있다.
변형례 7에 의하면, 영구자석(22)이, 슬릿(21g) 내에 형성된 제5의 수지부(28)에 의해 지름방향에서의 외측으로 꽉 눌려진 상태에서 영구자석(22)을 고정할 수 있다. 이에 의해 자석 삽입구멍(21a) 내에서의 영구자석(22)의 위치 어긋남을 방지할 수 있고, 로터(2g)의 구조상의 대칭성을 높일 수 있다.
변형례 8에 의하면, 브리지(21h)가 형성되어 있음에 의해 로터 코어(421)(특히, 자석 삽입구멍(121a))의 강성을 높일 수 있다. 브리지(21h)가 형성되어 있음에 의해 영구자석(22)으로부터의 자속의 일부가 브리지(21h)를 통과하는 일이 있고, 누설 자속의 원인이 될 수 있다. 그렇지만, 브리지(21h)가 형성되지 않은 부분에, 제2의 수지부(25)가 형성되어 있기 때문에, 로터 코어(421)(특히, 자석 삽입구멍(121a) 주변)의 강성을 높일 수 있고, 또한, 누설 자속을 저감할 수 있다. 특히, 브리지에의 누설 자속이 로터 전체의 자속의 4% 이상을 차지하고 있는 전동기에, 로터(2h)를 적용함에 의해 누설 자속의 개선이 효과적이다.
실시의 형태 1에 관한 전동기(1) 및 로터(2)의 제조 방법에 의하면, 상술한 효과를 갖는 전동기(1) 및 로터(2)를 제조할 수 있다.
또한, 실시의 형태 1에 관한 전동기(1) 및 로터(2)의 제조 방법에 의하면, 로터 코어(21)의 축방향에서의 일단측부터, 로터 코어(21)의 축방향에서의 단부(예를 들면, 제1의 단부(21c))를 향하여 수지(40)를 유입함에 의해 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)를 동일한 수지 재료(수지(40))에 의해 일체적으로 형성할 수 있다. 이에 의해 미리 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)를 일체적으로 형성하여 둘 필요가 없다. 환언하면, 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)를 일체적으로 형성하는 스텝과, 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)를 로터 코어(21)에 부착하는 스텝을 동시에 행할 수 있다. 따라서 미리 일체적으로 형성한 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)를, 로터 코어(21)에 부착하는 공정이 불필요하기 때문에, 제조 공정을 삭감할 수 있고, 로터(2)의 제조를 용이하게 할 수 있다.
또한, 실시의 형태 1에 관한 전동기(1) 및 로터(2)의 제조 방법에 의하면, 관통구멍(21b)에 면하는 위치(예를 들면, 관통구멍(21b)의 상방)로부터 수지(40)를 유입하기 때문에, 지름방향에서의 내측부터 외측을 향하여 수지(40)가 충전된다. 이에 의해 축선(A1)을 중심으로 하여 균일하게 제1의 수지부(24), 제2의 수지부(25) 및 제3의 수지부(26)(특히 제3의 수지부(26))를 형성할 수 있다. 그 결과로서, 축선(A1)을 중심으로 하여, 구조상의 비대칭성을 억제할 수 있다. 따라서 로터(2)의 회전 중심이 어긋남에 의해 생기는 소음을 억제하는 것이 가능한 전동기(1) 및 로터(2)를 제조할 수 있다.
일반적으로, 휘어 있는 전자강판을 적층하면, 전자강판간에 공극이 생긴다. 전자강판간의 공극은 자속의 형성을 저해하기 때문에, 로터의 자력의 저하를 야기한다. 그래서, 실시의 형태 1에 관한 전동기(1) 및 로터(2)의 제조 방법에 의하면, 수지(40)를 유입할 때, 로터 코어(21)의 축방향에서의 일단측에서, 로터 코어(21)(예를 들면, 제1의 단부(21c))를 축방향에 꽉 누르도록, 수지(40)를 강하게 분출시킴에 의해 수지(40)의 분출에 의해 로터 코어(21)를 축방향에 꽉 눌러서, 전자강판(211) 사이의 공극의 발생을 억제할 수 있고, 동시에 수지(40)를 로터 코어(21) 내에 충전시킬 수 있다.
또한, 축방향에서의 로터 코어(21)의 길이(L1)(구체적으로는 축방향에서의 자석 삽입구멍(21a)의 길이)을, 축방향에서 영구자석(22)의 길이(L2)보다도 길게 형성함에 의해 자석 삽입구멍(21a) 내에 수지(40)를 유입하기 쉽게 할 수 있다.
실시의 형태 2.
본 발명의 실시의 형태 2에 관한 공기 조화기(10)에 관해 설명한다.
도 16은 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 공기 조화기(10)의 구성을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 17은 공기 조화기(10)의 실외기(13) 내의 주요한 구성 요소를 개략적으로 도시하는 도면이다.
실시의 형태 2에 관한 공기 조화기(10)는 실내기(11)와, 냉매 배관(12)과, 냉매 배관(12)에 의해 실내기(11)와 접속된 실외기(13)를 구비한다.
실내기(11)는 전동기(11a)와, 송풍기(11b)(실내기용 송풍기)를 갖는다. 실외기(13)는 전동기(13a)와, 송풍기(실외기용 송풍기)로서의 팬(13b)과, 압축기(13c)와, 열교환기(도시 생략)를 갖는다. 압축기(13c)는 전동기(13d)(예를 들면, 실시의 형태 1의 전동기(1))와, 전동기(13d)에 의해 구동되는 압축 기구(13e)(예를 들면, 냉매 회로)와, 전동기(13d) 및 압축 기구(13e)를 수용하는 하우징(13f)을 갖는다.
실시의 형태 2에 관한 공기 조화기(10)에서, 실내기(11) 및 실외기(13)의 적어도 하나는 실시의 형태 1에서 설명한 전동기(1)(변형례를 포함한다)를 갖는다. 구체적으로는 송풍기의 구동원으로서, 전동기(11a 및 13a)의 적어도 일방에, 실시의 형태 1에서 설명한 전동기(1)(변형례를 포함한다)가 적용된다. 또한, 압축기(13c)의 전동기(13d)로서, 실시의 형태 1에서 설명한 전동기(1)(변형례를 포함한다)를 사용하여도 좋다.
공기 조화기(10)는 예를 들면, 실내기(11)로부터 찬 공기를 송풍하는 냉방 운전, 또는 따뜻한 공기를 송풍하는 난방 운전 등의 운전을 행할 수가 있다. 실내기(11)에서, 전동기(11a)는 송풍기(11b)를 구동하기 위한 구동원이다. 송풍기(11b)는 조정된 공기를 송풍할 수 있다.
도 17에 도시되는 바와 같이, 실외기(13)에서, 전동기(13a)는 팬(13b)을 구동하기 위한 구동원이다. 전동기(13a)는 예를 들면, 나사에 의해 실외기(13)의 몸체에 고정되어 있다. 전동기(13a)의 샤프트는 팬(13b)과 연결되어 있다. 전동기(13a)의 구동에 의해 팬(13b)이 회전한다.
실시의 형태 2에 관한 공기 조화기(10)에 의하면, 전동기(11a 및 13a)의 적어도 일방에, 실시의 형태 1에서 설명한 전동기(1)(변형례를 포함한다)가 적용되기 때문에, 실시의 형태 1에서 설명한 효과와 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한, 실시의 형태 2에 의하면, 운전 효율이 좋고, 저소음의 압축기(13c) 및 공기 조화기(10)를 제공할 수 있다.
실시의 형태 1에서 설명한 전동기(1)(각 변형례를 포함한다)는 공기 조화기(10) 이외에, 환기 팬, 가전 기기, 또는 공작기 등, 구동원을 갖는 기기에 탑재할 수 있다.
이상에 설명한 각 실시의 형태에서의 특징 및 각 변형례에서의 특징은 서로 적절히 조합시킬 수 있다.
1 : 전동기 2 : 로터
3 : 스테이터 4 : 회로 기판
5 : 자기 센서 6 : 브래킷
7a, 7b : 베어링 8 : 센서 마그넷
10 : 공기 조화기 11 : 실내기
11a : 전동기 11b : 송풍기
12 : 냉매 배관 13 : 실외기
13a : 전동기 13b : 팬
13c : 압축기 13d : 전동기
21 : 로터 코어 21a : 자석 삽입구멍
21b : 관통구멍 21c : 제1의 단부
21d : 제2의 단부 22 : 영구자석
23 : 샤프트 24 : 제1의 수지부(제1의 부분)
25 : 제2의 수지부(제2의 부분) 26 : 제3의 수지부(제3의 부분)
31 : 스테이터 코어 32 : 코일
33 : 인슐레이터 211 : 전자강판

Claims (20)

  1. 스테이터를 구비한 전동기에 이용되는 컨시퀀트폴형 로터에 있어서,
    축방향에서의 제1의 단부 및 제2의 단부와, 구멍을 갖는 로터 코어와,
    상기 구멍에 삽입된 영구자석과,
    지름방향에서의 상기 로터 코어의 내측에 형성된 제1의 부분과,
    상기 구멍에서 상기 영구자석의 양단에 위치한 제2의 부분과,
    상기 제1의 단부에 형성되어 있고, 상기 제1의 부분 및 상기 제2의 부분과 일체적으로 형성된 제3의 부분을 구비하고,
    상기 축방향에서, 상기 로터 코어는 상기 영구자석보다도 길며,
    상기 지름방향에서의 상기 제1의 부분의 길이는, 상기 스테이터와 상기 로터 코어의 사이에 형성되는 에어갭의 길이의 3배 이상이며,
    상기 로터 코어의 상기 지름방향에 있어서의 길이는, 상기 영구 자석이 배치되어 있는 부분 및 의사자극을 형성하는 부분에서 최대로 되며, 극사이에서 최소로 되는 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영구자석은 복수의 외표면을 가지며,
    상기 제2의 부분은 상기 복수의 외표면 중의 모든 외표면에 접합하도록 상기 영구자석에 인접하여 있는 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1의 부분은 비자성 재료를 함유하는 수지인 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2의 부분은 비자성 재료를 함유하는 수지인 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제3의 부분은 비자성 재료를 함유하는 수지인 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2의 단부에 형성된 제4의 부분을 또한 가지며,
    상기 제4의 부분은 상기 제1의 부분과 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제4의 부분은 비자성 재료를 함유하는 수지인 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 로터 코어는 상기 영구자석을 고정하는 자석 고정부를 갖는 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 지름방향에서의 상기 제1의 부분의 내측에 형성된 샤프트를 또한 갖는 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 제1의 부분과 조합되는 오목부를 갖는 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 샤프트는 상기 제1의 부분의 중으로 돌출하는 돌출부를 갖는 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1의 부분은 상기 지름방향으로 형성된 리브를 갖는 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제5의 부분을 또한 가지며,
    상기 로터 코어는 슬릿을 가지며,
    상기 제5의 부분은 상기 슬릿 내에 형성되어 있고, 상기 제3의 부분과 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 슬릿은 상기 구멍과 연통하고 있는 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제5의 부분은 상기 제2의 부분과 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 구멍의 일부는 상기 지름방향에서 상기 로터 코어의 외부와 연통하고 있는 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2의 부분의 일부는 상기 지름방향에서 상기 로터 코어의 외부에 노출하고 있는 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터.
  18. 스테이터와, 컨시퀀트폴형 로터를 구비하고,
    상기 컨시퀀트폴형 로터는,
    축방향에서의 제1의 단부 및 제2의 단부와, 구멍을 갖는 로터 코어와,
    상기 구멍에 삽입된 영구자석과,
    지름방향에서의 상기 로터 코어의 내측에 형성된 제1의 부분과,
    상기 구멍에서 상기 영구자석의 양단에 위치한 제2의 부분과,
    상기 제1의 단부에 형성되어 있고, 상기 제1의 부분 및 상기 제2의 부분과 일체적으로 형성된 제3의 부분을 가지며,
    상기 축방향에서, 상기 로터 코어는 상기 영구자석보다도 길며,
    상기 지름방향에서의 상기 제1의 부분의 길이는, 상기 스테이터와 상기 로터 코어의 사이에 형성되는 에어갭의 길이의 3배 이상이며,
    상기 로터 코어의 상기 지름방향에 있어서의 길이는, 상기 영구 자석이 배치되어 있는 부분 및 의사자극을 형성하는 부분에서 최대로 되며, 극사이에서 최소로 되는 것을 특징으로 하는 전동기.
  19. 실내기와,
    상기 실내기에 접속된 실외기를 구비하고,
    상기 실내기 및 상기 실외기의 적어도 하나는 전동기를 가지며,
    상기 전동기는,
    스테이터와, 컨시퀀트폴형 로터를 가지며,
    상기 컨시퀀트폴형 로터는,
    축방향에서의 제1의 단부 및 제2의 단부와, 구멍을 갖는 로터 코어와,
    상기 구멍에 삽입된 영구자석과,
    지름방향에서의 상기 로터 코어의 내측에 형성된 제1의 부분과,
    상기 구멍에서 상기 영구자석의 양단에 위치한 제2의 부분과,
    상기 제1의 단부에 형성되어 있고, 상기 제1의 부분 및 상기 제2의 부분과 일체적으로 형성된 제3의 부분을 가지며,
    상기 축방향에서, 상기 로터 코어는 상기 영구자석보다도 길며,
    상기 지름방향에서의 상기 제1의 부분의 길이는, 상기 스테이터와 상기 로터 코어의 사이에 형성되는 에어갭의 길이의 3배 이상이며,
    상기 로터 코어의 상기 지름방향에 있어서의 길이는, 상기 영구 자석이 배치되어 있는 부분 및 의사자극을 형성하는 부분에서 최대로 되며, 극사이에서 최소로 되는 것을 특징으로 하는 공기 조화기.
  20. 로터 코어와, 자석 삽입구멍에 삽입된 영구자석과, 샤프트와, 상기 로터 코어의 내측에 형성된 제1의 수지부와, 상기 자석 삽입구멍에서 상기 영구자석의 양단에 위치한 제2의 수지부와, 상기 로터 코어의 축방향에서 상기 로터 코어의 단부에 형성된 제3의 수지부를 가지며, 스테이터를 구비한 전동기에 이용되는 컨시퀀트폴형 로터의 제조 방법으로서,
    상기 로터 코어의 상기 지름방향에 있어서의 길이가, 상기 영구 자석이 배치되어 있는 부분 및 의사자극을 형성하는 부분에서 최대로 되며, 또한, 극사이에서 최소로 되도록 복수의 전자강판을 형성하며, 상기 자석 삽입구멍 및 관통구멍이 형성된 상기 복수의 전자강판을 적층함에 의해 상기 로터 코어를 제작하는 스텝과,
    상기 자석 삽입구멍에 상기 영구자석을 삽입하는 스텝과,
    상기 관통구멍에 상기 샤프트를 삽입하는 스텝과,
    상기 축방향에서의 상기 로터 코어의 단부를 향하여 수지를 유입함에 의해 상기 제1의 수지부, 상기 제2의 수지부 및 상기 제3의 수지부를 일체적으로 형성하는 스텝을 구비하고,
    지름 방향에서의 상기 제1의 수지부의 길이가, 상기 스테이터와 상기 로터 코어의 사이에 형성되는 에어갭의 길이의 3배 이상으로 되도록 상기 제1의 수지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 컨시퀀트폴형 로터의 제조 방법.
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