WO2004001930A1

WO2004001930A1 - 外転形永久磁石モータの回転子

Info

Publication number: WO2004001930A1
Application number: PCT/JP2003/007631
Authority: WO
Inventors: Tsuyoshi Shiga; Masami Hattori
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2003-06-16
Publication date: 2003-12-31
Also published as: US20060103253A1; NZ537718A; EP1536543A1; US7262526B2; EP1536543A4; EP1536543B1

Abstract

　本発明の外転形永久磁石モータの回転子（１６）は、固定子（１１）の外周部に配置された磁極形成用の複数の永久磁石（１９，６０）と、フレーム（１７，５２）と、前記フレームに一体的に結合された円環状の鉄心（１８，５３）と、前記鉄心の内部に設けられ前記永久磁石が挿入される複数の挿入孔（２５，５９）とを具備することを特徴とする。

Description

明細外転形永久磁石モータの回転子技術分野

この発明は、環状に配置された多数の磁極形成用の永久磁石を有する外転形永久磁石モ一夕の回転子に関する。背景技術

図 1 8及び図 1 9は、従来の外転形永久磁石モータの回転子の一部の構成を示すものである。図 1 8及び図 1 9に示すように、回転子 1 0は、円板状の主板部 1 a及び前記主板部 1 aの周囲部に位置する環状の周壁部 1 bからなる磁性体製のフレーム 1 と、前記周壁部 1 bの内周面に配置された磁極形成用の複数の永久磁石 2とを備えて構成されている。前記周壁部 1 bの外周部には、磁性体製のリング部材 4が配置されている。前記フレーム 1、永久磁石 2、リング部材 4は合成樹脂 5により一体的に結合されている。このような構成の回転子は、日本国特許第 3 0 1 7 9 5 3号公報（第 3頁、図 1〜図 3 ) に開示されている。

上記回転子 1 0は、例えば次に示す方法で製造される。即ち、図 2 O Aに示すように、下型 6 a及び上型 6 bから成る成形型 6の前記下型 6 aに設けられた凹部 7に永久磁石 2を挿入する。前記凹部 7は、永久磁石 2の形状及び個数に合わせて環状に配置されている。続いて、凹部 7に揷入された永久磁石 2の上からフレーム 1を被せ、更に前記フレームの外周部にリング部材 4を配置する。

この後、図 2 0 Bに示すように、下型 6 aの上に上型 6 bを被せて型締めし、上型 6 b及び下型 6 a間のキヤビティ 8に合成樹脂 5を溶融状態で充填する。そして、合成樹脂 5が硬化すると、上型 6 bを取り除き、回転子 1 0を下型 6 aから取り上げる。以上により、多数の永久磁石 2は、環状に配列された状態で合成樹脂 5によりフレーム 1と一体的に結合される。ところが、上記した従来の回転子 1 0では、前記永久磁石 2を配置するための凹部 7を下型 6 aに設けて、合成樹脂 5を充填する際に永久磁石 2の位置がずれないようにする必要があった。このため、下型 6 aの形状が複雑となるという問題点を有していた。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、成形型の形状を簡単にすることができる外転形永久磁石モータの回転子を提供するにある。発明の開示

本発明は、固定子の外周部に配置された複数の磁極形成用の永久磁石を有する外転形永久磁石モータの回転子であって、フレームと、前記フレームに一体的に結合された円環状の鉄心とを備え、前記鉄心の内部に設けられた複数の揷入孔に前記永久磁石を挿入したことを特徴とする。

上記構成によれば、前記永久磁石を前記揷入孔に挿入することにより前記永久磁石は環状に配置される。従って、前記永久磁石を成形型に配置する際に前記永久磁石の位置决めを行っていた従来の回転子と異なり、成形型の構成を簡単にすることができる。

この場合、前記揷入孔を、前記鉄心の軸方向に垂直な断面が略 V字状若しくは略円弧状となるように構成すると共に、その両端部が前記鉄心の内周側に位置するように配置し、前記永久磁石を、前記揷入孔の形状に対応する断面略 V字状若しくは断面略円弧状に構成すると良い。

上記構成によれば、隣接する永久磁石間を出入りする磁束の向きが周方向に傾く。このため、回転子の鉄心のうち永久磁石よりも外周部に磁路を形成するためのスペースを確保する必要がない。また、フレームにバックヨークとしての機能を持たせなくても済む。このため、フレームをプラスチックから構成することができ、回転子の軽量化を図ることができる。更に、永久磁石よりも内周側の回転子鉄心を流れる磁束は磁極中央部に集中するため、磁束密度分布が正弦波形状に近づき、この結果、コギングトルクの低減を図ることができる。図面の簡単な説明

図 1は本発明の第 1の実施例を示す外転形永久磁石モータの分解斜視図、図 2は回転子の一部を拡大して示す横断面図、

図 3は図 2の 3— 3線に沿う回転子の縦断面図、

図 4は図 2の 4— 4線に沿う回転子の縦断面図、

図 5は回転子の全体構成を示す平面図、

図 6は回転子の一部の斜視図、

図 7はフレームの斜視図、

図 8 Aは成形型に回転子を構成する部品を配置する工程を説明するための図、図 8 Bは成形型に樹脂を充填する工程を説明するための図、

図 9は本発明の第 2の実施例を示す図 2相当図、

図 1 0は本発明の第 3の実施例を示すものであり、回転子の全体構成を示す斜視図、

図 1 1は図 2相当図、

図 1 2は図 1 1の 1 2— 1 2線に沿う回転子の縦断面図、

図 1 3は図 1 1の 1 3— 1 3線に沿う回転子の縦断面図、

図 1 4は磁束密度分布を説明するための図、

図 1 5は本発明の第 4の実施例を示す図 1 0相当図、

図 1 6は本発明の第 5の実施例を示す図 1 0相当図、

図 1 7は本発明の第 6の実施例を示す図 1 4相当図、

図 1 8は従来の外転形永久磁石モータの回転子の一部を示す縦断面図、図 1 9は回転子の一部の横断面図、

図 2 0 Aは図 8 A相当図、

図 2 0 Bは図 8 B相当図である。発明を実施するための最良の形態本発明をより詳細に説述するために、添付の図面に従ってこれを説明する。まず、本発明の第 1の実施例につ (^て図 1ないし図 8を参照しながら説明する。図 1は本実施例に係る外転形永久磁石モータ 1 0 0の分解斜視図を示している。前記モ一夕 1 0 0は、固定子 1 1及び回転子 1 6から構成されており、例えば洗濯機の水槽の後壁部に設けられ、回転槽を直接的に回転駆動するようになっている。

前記固定子 1 1は、環状をなすヨーク部 1 2 aと、このヨーク部 1 2 aの外周部に放射状に突出するように設けられた多数のティース部 1 2 bとを有する固定子鉄心 1 2を備えている。前記固定子鉄心 1 2は、例えば所定形状に打ち抜かれたけい素鋼板を多数枚積層して構成されている。固定子鉄心 1 2におけるヨーク部 1 2 a及び各ティース部 1 2 bの外面の略全体には、絶縁樹脂製の被覆部材 1 4が型成形により設けられている。前記被覆部材 1 4には、ヨーク部 1 2 aの内周部に位置するように複数個の取付部 1 5がー体的に設けられている。前記取付部 1 5は、固定子 1 1を洗濯機の水槽の後壁部（図示せず）に取り付ける際に利用される。各ティース部 1 2 bには、被覆部材 1 4を介してコイル 1 3が卷装されており、以上により固定子 1 1が構成される。

一方、図 1ないし図 7に示すように、前記回転子 1 6は、フレーム 1 7と回転子鉄心 1 8とを合成樹脂 3 5 (図 2〜図 4参照）で一体的に成形することにより構成されている。

フレーム 1 7は、磁性体である例えば鉄板をプレス加工することによって偏平な有底円筒状に形成したもので、中心部に軸支持体取付孔 2 0を有する主板部 1 7 aと前記主板部 1 7 aの外周縁部に立設された環状壁 1 7 bとから構成されている。前記軸支持体取付孔 2 0には、回転軸を支持する軸支持体（図示せず）が取り付けられるようになつている。前記回転軸は図示しない軸受を介して回転自在に支持されるようになっている。

前記主板部 1 7 aの外周部には全周に亘つて段部 2 1が設けられている。前記回転子鉄心 1 8は段部 2 1及び環状壁 1 7 bに囲まれた空間に配置されている。このとき、回転子鉄心 1 8の内周面と段部 2 1の内周面は略面一となるように構成されている。前記段部 2 1には複数の孔 2 2が全周に亘つて形成されている。また、主板部 1' 7 aのうち前記段部 2 1と前記軸支持体取付孔 2 0との間には、通風孔 2 3が前記孔 2 0を中心に放射状に配置されている。

前記回転子鉄心 1 8は、略円環状に打ち抜かれた磁性体である例えば鉄板を多数枚積層することにより構成されている。前記回転子鉄心 1 8の内部には、多数の揷入孔 2 5が設けられており、各揷入孔 2 5には磁極形成用の永久磁石 1 9が配設されている。回転子鉄心 1 8を構成する積層鉄板のうち上端部に位置する複数枚の鉄板には揷入孔 2 5に対応する孔は形成されていない。従って、前記揷入孔 2 5は、回転子鉄心 1 8の下端部において開口するが、前記回転子鉄心 1 8の上端部では開口しない。

前記揷入孔 2 5は、前記鉄心 1 8の接線方向に延びる矩形状の幅狭部 2 5 a及び幅広部 2 5 bから構成されている。前記幅広部 2 5 bは前記鉄心 1 8の外周側に位置し、前記幅広部 2 5 bの外周部の中央には断面半円状の凹部 2 7が設けられている。また、前記幅狭部 2 5 aから鉄心 1 8の内周部までの距離 Aは、前記幅広部 2 5 bから鉄心 1 8の外周部までの距離 Bよりも短くなるように構成されている。

前記永久磁石 1 9は矩形板状をなしており、幅狭部 2 5 aの周方向長さ寸法と略同じ長さ寸法を有している。そして、前記永久磁石 1 9は前記揷入孔 2 5のうち幅狭部 2 5 aの全部と前記幅広部 2 5 bの一部に配置されている。従って、幅広部 2 5 bの周方向両端部及び外周部には永久磁石 1 9が位置しない空間部が生じる。尚、本実施例では、幅狭部 2 5 aの全部と幅広部 2 5 bの一部とが磁石配置部として機能する。また、幅狭部 2 5 aと幅広部 2 5 bとの間の段差 2 6が位置決め部として機能する。

尚、前記永久磁石 1 9は、その磁力が約 2 3 7 0 [MA/rn] 以上の高工ネルギ一積のものが採用されている。また、各永久磁石 1 9は厚み方向に着磁されている。また、前記回転子鉄心 1 8の内周部には、回転子鉄心 1 8の各磁極の周方向両端部における径方向長さ寸法が各磁極中央部の径方向長さ寸法よりも短くなるように、円弧面状の凸部 3 0が設けられている。このとき、各凸部 3 0間に位置する谷部 2 9は、鉄心 1 8のうち径方向長さ寸法が最大となる部分における径方向中心 Oよりも外周部に位置するように構成されている。更に、前記回転子鉄心 1 8のうち前記谷部 2 9の外周部には、前記鉄心 1 8を軸方向に貫通する貫通孔 2 8が形成されている。

図 8 A及び図 8 Bは、前記回転子 1 6の製造方法を説明するための図である。これらの図に示すように、成形型 3 2は下型 3 2 a及び上型 3 2 bから構成されている。前記下型 3 2 aは、回転子 1 6の形状に応じた凸部 3 3を有している。つまり、前記回転子鉄心 1 8は、揷入孔 2 5内に永久磁石 1 9を挿入した後、下型 3 2 aの凸部 3 3の外周部に配置される。そして、前記回転子鉄心 1 8の上からフレーム 1 7を被せ、更に上型 3 2 を被せて型締めする。この後、上型 3 2 bと下型 3 2 aとの間に形成されるキヤビティ 3 4に合成樹脂 3 5を溶融状態で充填する。

この結果、合成樹脂 3 5は、鉄心 1 8に設けられた貫通孔 2 8や揷入孔 2 5の幅広部 2 5 b及び凹部 2 7、谷部 2 9に充填される。つまり、前記貫通孔 2 8、前記幅広部 2 5 bのうち永久磁石 1 9が位置しない部分は、合成樹脂 3 5の通路として機能する。また、合成樹脂 3 5は孔 2 2を通ってフレーム 1 7の外部にも位置するようになっている。

更に、合成樹脂 3 5が、幅広部 2 5 bや凹部 2 7に充填されることにより、永久磁石 1 9は揷入孔 2 5の内周側端面に寄せられる。言い換えると、永久磁石 1 9は幅狭部 2 5 a内に位置決めされる。また、合成樹脂 3 5は、フレーム 1 7の軸支持体取付孔 2 0の周りに放射状に延びる複数のリブ 3 8を形成する（図 5参照）。そして、合成樹脂 3 5が硬化した時点で上型 3 2 bを取り除き、下型 3 2 a から回転子 1 6を取り上げる。以上により、フレーム 1 7、回転子鉄心 1 8、永久磁石 1 9を合成樹脂 3 5により一体的に結合してなる回転子 1 6が構成されるこのように本実施例では、回転子鉄心 1 8に設けられた揷入孔 2 5に永久磁石 1 9を挿入するように構成した。従って、成形型 3 2に、前記永久磁石 1 9を位置決めするための凹部を設ける必要がない。このため、成形型 3 2の構成が簡単になり、製品価格の低廉化を図ることができる。

また、回転子鉄心 1 8の内周部に凸部 3 0を設け、回転子鉄心 1 8と固定子 1

1との間のエアギャップが、磁極の中心部から周方向の両端部に向かって徐々に大きくなるように構成した。従って、回転子鉄心 1 8と固定子鉄心 1 2との間の磁束密度が、磁極中心から周方向両端部に向かって徐々に小さくなり、磁束密度分布が正弦波形状に近づく。このため、コギングトルクの低減を図ることができ、モ一夕特性の向上、振動や騒音の発生の低減を図ることができる。

更に、回転子鉄心 1 8の各磁極間に谷部 2 9を設けた。このため、隣り合う永久磁石 1 9間に流れる磁束が短絡することを阻止することができる。言い換えると、隣り合う永久磁石 1 9間に流れる磁束を、前記回転子鉄心 1 8の外周部に通すことができる。

また、前記合成樹脂 3 5を谷部 2 9及び貫通孔 2 8に充填した。このため、フレーム 1 7、回転子鉄心 1 8、永久磁石 1 9を前記合成樹脂 3 5により強固に結合できる。しかも、前記貫通孔 2 8を、回転子鉄心 1 8のうち外周部寄りの部分に設けた。従って、永久磁石 1 9から固定子 1 1に向かう磁束の流れが妨げられることがなく、前記貫通孔 2 8を設けたことによるモ一タ特性の低下を防止できる。

更に、揷入孔 2 5から回転子鉄心 1 8の内周部までの距離 Aよりも、前記挿入孔 2 5から回転子鉄心 1 8の外周部までの距離 Bの方が大きくなるように構成した。これにより、回転子鉄心 1 8の外周部における磁束の通路を十分に確保でき、隣り合う永久磁石 1 9間の磁束の流れを良くすることができる。

図 9は本発明の第 2の実施例を示すものであり、第 1の実施例と異なるところを説明する。尚、第 1の実施例と同一部分には同一の符号を付している。第 2の実施例においては、回転子鉄心 1 8は、複数の単位鉄心 1 8 aを周方向に連結して環状となるように構成されている。

上記構成では、単位鉄心 1 8 aの連結部 4 1で磁気抵抗が大きくなるため、磁力が小さくなる。従って、モ一夕をフィードバック制御する構成では、回転子 1 6の回転が前記連結部 4 1付近で遅くなることに基づき、前記回転子 1 6の回転を速めるために電流値及び電圧値が大きくなる。

つまり、上記構成では、電流値及び電圧値を測定することにより、回転子 1 6 の回転位置を検出することができる。

また、上記構成によれば、鉄心 1 8の素材からの材料取りを良くできる効果も生じる。

図 1 0ないし図 1 4は、本発明の第 3の実施例を示すものであり、第 1の実施例と異なるところを説明する。尚、第 1の実施例と同一部分には同一の符号を付している。本実施例では、回転子の構成が第 1の実施例と異なる。即ち、本実施例の回転子 1 6は、フレーム 5 2と回転子鉄心 5 3とを合成樹脂 3 5で一体的に成形することにより構成されている。フレーム 5 2は、磁性体である例えば電磁鉄板をプレス加工することによって偏平な有底円筒状に形成したもので、中心部に軸支持体取付孔 5 4を有する主板部 5 5と前記主板部 5 5の外周縁部に立設された環状壁 5 6とから構成されている。

前記主板部 5 5の外周部には全周に亘つて段部 5 7が設けられており、前記回転子鉄心 5 3は段部 5 7及び環状壁 5 6に囲まれた空間に配置されている。このとき、回転子鉄心 5 3の内周面と段部 5 7の内周面は略面一となるように構成されている。前記段部 5 7には複数の孔 5 8が全周に亘つて形成されている。また、前記主板部 5 5のうち前記段部 5 7よりも内周部寄りの部分には、切り起こし加工により形成された複数の通風孔 5 5 aが軸支持体取付孔 1 2を中心に放射状に配置されている。

前記回転子鉄心 5 3は、略円環状に打ち抜かれた磁性体である例えば鉄板を多数枚積層することにより構成されている。前記回転子鉄心 5 3の内部には、多数の V字状の揷入孔 5 9が設けられており、各揷入孔 5 9にはそれぞれ磁極形成用の一対の永久磁石 6 0が配設されている。本実施例では、各磁極は一対の永久磁石 6 0から構成される。

前記揷入孔 5 9は、中央の折曲部が回転子鉄心 5 3の外周側に位置し、周方向両端部が回転子鉄心 5 3の内周側に位置する向きに配置されており、前記折曲部において前記回転子鉄心 5 3の外周面に開口している。回転子鉄心 5 3を構成する積層鉄板のうち軸方向両端部に位置する 1ないし複数枚の鉄板には挿入孔 5 9 に対応する孔が形成されていない。従って、前記揷入孔 5 9の軸方向両端部は開口していない。

前記一対の永久磁石 6 0は矩形状の平板状をなし、前記揷入孔 5 9のうち折曲部から一端部までの収納部 5 9 a、折曲部から他端部までの収納部 5 9 bにそれぞれ配設されている。各収納部 5 9 a， 5 9 bの外周部中央には、それぞれ軸方向一杯に延びる断面半円状の凹部 6 1が設けられている。前記永久磁石 6 0は、揷入孔 5 9の開口 5 9 cを通して回転子鉄心 5 3の外周面から各収納部 5 9 a , 5 9 bに揷入されるようになっている。このとき、前記凹部 6 1には永久磁石 6 0は位置せず、空間部が生じる。

前記永久磁石 6 0は、その磁力が約 3 1 6 (M A /m) 以上の高エネルギー積のものが採用されている。各永久磁石 6 0は厚み方向に着磁されており、一対の永久磁石 6 0は内周側の極性が同じになるように各収納部 5 9 a , 5 9 に配設されている。

また、前記回転子鉄心 5 3のうち前記揷入孔 5 9の間に位置する部分には軸方向に貫通する円形状の貫通孔 6 2が設けられている。更に、前記回転子鉄心 5 3 の外周面のうち前記揷入孔 5 9の間に位置する部分には軸方向に貫通する半円状の切欠 6 3が設けられている。

前記回転子 1 6は、前記フレーム 5 2の環状壁 5 6及び段部 5 7と前記回転子鉄心 5 3との間に合成樹脂 3 5を充填し硬化させてフレーム 5 2と回転子鉄心 5 3とを一体化することにより構成されている。このとき、前記合成樹脂 3 5は孔 5 8を通してフレーム 5 2の外部にも位置するようになっている。また、前記合成樹脂 3 5は、貫通孔 6 2及ぴ切欠 6 3の内部にも充填されるようになっている。以上の構成により、回転子鉄心 5 3はフレーム 5 2に対して強固に固定される。また、前記合成樹脂 3 5は、開口 5 9 cを通して揷入孔 5 9にも流入するようになっている。これにより、各永久磁石 6 0は収納部 5 9 a , 5 9 bの内周側端部に押し当てられて位置決めされる。また、揷入孔 5 9に流入した樹脂 3 5は永久磁石 6 0と収納部 5 9 a， 5 9 bとの間の隙間を通って凹部（空間部） 6 1に流入する。これにより、永久磁石 6 0は収納部 5 9 a , 5 9 bの内面のうち凹部 6 1と反対側の面に押し当てられて位置決めされる。つまり、本実施例では、収納部 5 9 a及び 5 9 bのうち凹部 6 1側の樹脂 3 5が充填されている部分を除く部分が磁石配置部として機能する。

次に上記構成の作用について図 1 4を参照して説明する。図 1 4は永久磁石 6 0を出入りする磁束を示している。尚、図 1 4では回転子鉄心 5 3の下側が内周側（固定子側）を示している。

本実施例では、各永久磁石 6 0が回転子鉄心 5 3の内部を斜めに横切るように配置されているため、永久磁石 6 0を出入りする磁束 Φの向きが周方向に傾く。従って、隣接する磁極の還流磁束の磁路は主に回転子鉄心 5 3の内部に形成され、フレーム 5 2の環状壁 5 6に磁路を形成するという役割が不要となる。このため、環状壁 5 6の厚み寸法は、回転子鉄心 5 3を支持するために必要な機械的強度を確保できる寸法に設定すれば十分となり、従来よりも厚み寸法を小さくして軽量化を図ることができる。

また、永久磁石 6 0よりも内周側の回転子鉄心 5 3を流れる磁束 Φは磁極中央部に向かうため、磁極中央部の方が端部よりも磁束密度が高くなる。従って、鉄心間空隙における磁束密度分布が正弦波形状に近づき、コギングトルクの低減を図ってモ一夕特性の向上を図ることができる。

このように、本実施例では、回転子鉄心 5 3の内部に V字状の揷入孔 5 9を設け、その揷入孔 5 9に収納された 2個の永久磁石 6 0から各磁極を構成し、各永久磁石 6 0の磁気方向を周方向に傾けた。従って、フレーム 5 2の環状壁 5 6にバックヨークとしての機能が不要となり、その分、環状壁 5 6の厚み寸法を小さくすることができる。

また、揷入孔 5 9のうち周方向一方側の収納部 5 9 a及び他方側の収納部 5 9 bに分けて 2個の永久磁石 6 0を収納した。従って、磁気方向が径方向となる揷入孔 5 9の周方向中央部に永久磁石が存在しない構成とすることができ、この点からもフレーム 5 2の厚み寸法を小さくすることができる。

ところで、永久磁石 6 0を、磁気の方向性が周方向となる極異方性の永久磁石 (プラスチックマグネット）を採用することにより、回転子鉄心 5 3の径方向寸法を小さくすることも考えられる。しかし、極異方性の永久磁石は、製造コストが高いという欠点がある。これに対して本実施例では、標準的な形状である矩形板状の永久磁石 6 0を用いたため、製造コストを抑えることができる。

更に、前記回転子鉄心 5 3を積層鉄板から構成した。このため、エネルギー口スを小さくすることができる。

更にまた、回転子鉄心 5 3とフレーム 5 2とを合成樹脂 3 5で一体化した。特に、本実施例では、回転子鉄心 5 3に貫通孔 6 2や切欠 6 3を設け、これら貫通？ L 6 2、切欠 6 3に合成樹脂 3 5が充填されるように構成したので、回転子鉄心

5 3とフレーム 5 2とを強固に一体化することができる。この場合、前記貫通孔

6 2や切欠 6 3は、永久磁石 6 0の外周側に位置するため、モータ特性に悪影響を及ぼすことがない。

また、揷入孔 5 9を回転子鉄心 5 3の外周面に開口させると共にその上下端部を塞いだ。このため、永久磁石 6 0が軸方向にずれ動くことを防止できる。図 1 5は本発明の第 4の実施例を示すものであり、第 3の実施例と異なるところを説明する。尚、第 3の実施例と同一部分には同一符号を付している。この第 4の実施例では、複数の単位鉄心 7 1を環状に配置することにより回転子鉄心 5 3を構成している。前記単位鉄心 7 1は、回転子鉄心 5 3を複数磁極毎に分割したもので、隣接する単位鉄心 7 1の連結部 7 1 aが磁極間に位置するように構成されている。このため、回転子鉄心 5 3の材料取りの効率化を図ることができる。しかも、単位鉄心 7 1の連結部が磁極間に位置するように構成したため、鉄心間の磁束密度分布に悪影響を及ぼすことがない。

また、本実施例においては、回転子鉄心 5 3の各磁極の周方向両端部における径方向寸法が磁極中央部の径方向寸法よりも短くなるように、前記回転子鉄心 5 3の各磁極の内周面のうち周方向両端部を除く部分に円弧面状の凸部 7 2を設けている。凸部 7 2の形状及び配置、各部寸法は、空隙磁束密度分布が略正弦波形状となるように設定されており、本発明の発明者が実験的に求めたものである。上記構成により、モ一タ特性の向上を図ることができる。

更に、本実施例では、揷入孔 5 9の収納部 5 9 a、 5 9 bの幅寸法を、永久磁石 6 0の厚み寸法と略同じか若しくは若干小さく設定し、前記永久磁石 6 0を前記収納部 5 9 a、 5 9 bに嵌入するように構成している。従って、本実施例においては、前記収納部 5 9 a、 5 9 bの外周部に凹部 6 1を設けていない。

また、本実施例では、貫通孔 6 2及び切欠 6 3を回転子鉄心 5 3に設けていない。本実施例では、前記回転子鉄心 5 3とフレーム 5 2とを合成樹脂 3 5で一体化する際に、前記樹脂 3 5が回転子鉄心 5 3の内周面のうち凸部 7 2と凸部 7 2 との間に充填されるように構成している。このため、前記貫通孔 6 2及び切^ 6 3を省略しても回転子鉄心 5 3のフレーム 5 2に対する固定を強固なものにすることができる。

しかも、回転子鉄心 5 3の内周面のうち凸部 7 2と凸部 7 2との間に合成樹脂

3 5を充填したことにより、回転子鉄心 5 3の内周面の凹凸を小さくすることができる。従って、回転子鉄心 5 3の内周面に凸部 7 2を設けたことにより、回転子 1 6の回転に伴い発生する騒音の増大を抑えることができる。

図 1 6は本発明の第 5の実施例を示すものであり、第 1の実施例と異なるところを説明する。この第 3の実施例では、揷入孔 5 9の開口 5 9 c付近に突起 8 1 を設けている。前記突起 8 1は、揷入孔 5 9の収納部 5 9 a、 5 9 bのそれぞれに対応して設けられており、各収納部 5 9 a、 5 9 bに永久磁石を挿入する前は、外周側に突出している。そして、各収納部 5 9 a、 5 9 bに永久磁石 6 0を揷入した後、折り曲げて永久磁石 6 0を内周側に押圧するようになつている。

このような構成においても、永久磁石 6 0を各収納部 5 9 a、 5 9 b内の所定位置に位置決めすることができる。

尚、上記した実施例では、いずれも矩形板状の永久磁石 6 0を回転子鉄心 5 3 に組み込んでいるが、図 1 7に示す本発明の第 6の実施例のように、略円弧板状をなす複数の永久磁石 9 1を回転子鉄心 5 3に組み込むようにしても良い。この場合は、 1個の永久磁石 9 1から 1個の磁極が形成される。

上記構成においても、永久磁石 9 1の磁気方向が周方向に傾くため、フレーム 5 2の厚み寸法を小さくすることができる。

また、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能である。

第 3ないし第 5実施例においては、フレームにバックヨークとしての機能を設けなくても済むため、前記フレームをプラスチックから構成することができる。そして、このような構成により、回転子の軽量化を図ることができる。産業上の利用可能性

以上のように、本発明にかかる外転形永久磁石モータの回転子は、多数の磁極形成用の永久磁石を有する大形の回転子として有用であり、例えば洗濯機の回転槽を直接的に回転駆動するモ一夕に用いるのに適している。

Claims

請求の範囲

1. 固定子の外周部に配置された磁極形成用の複数の永久磁石を有する外転形永久磁石モータの回転子において、

フレーム（17， 52) と、

前記フレーム（17, 52) に一体的に結合された円環状の鉄心（ 18， 53) と、

前記鉄心（18, 53) の内部に設けられ前記永久磁石（ 19， 60, 9 1) が挿入される複数の揷入孔（25, 59 ) とを具備することを特徴とする。

2. クレーム 1の外転形永久磁石モ一夕の回転子において、

前記鉄心（18, 53) の各磁極の内周面は、前記固定子（1 1) との間の距離が周方向に不均一となるように構成されている。

3. クレーム 2の外転形永久磁石モー夕の回転子において、

前記鉄心（18, 53) の各磁極の内周面は、前記磁極の周方向両端部よりも前記磁極の周方向中央部の方が前記固定子（ 1 1) との間の距離が小さくなるように構成されている。

4. クレーム 1の外転形永久磁石モー夕の回転子において、

前記鉄心（18) の内周部に設けられ隣接する前記揷入孔（25) の間に位置する複数の谷部（29) を備え、

前記谷部（29) の外周側端部から前記鉄心（18) の外周部までの距離は、前記鉄心の径方向長さ寸法が最大となる部分における径方向中心から外周部までの距離よりも小さくなるように構成されている。

5. クレーム 1の外転形永久磁石モ一夕の回転子において、

前記揷入孔（59) は、前記鉄心（53) の軸方向と垂直な断面が略 V字状若しくは略円弧状に構成されていると共に、その両端部が前記鉄心の内周側に位置するように配置され、

前記永久磁石（60， 9 1) は、前記挿入孔（59) の形状に対応する断面略 V字状若しくは断面略円弧状に構成されている。

6. クレーム 1の外転形永久磁石モータの回転子において、

前記揷入孔（59) は、前記鉄心（53) の軸方向と垂直な断面が略 V字状若しくは略円弧状に構成されていると共に、その両端部が前記鉄心（53) の内周側に位置するように配置され、

各磁極を形成する永久磁石は、前記揷入孔（59) の周方向一方側半部及び他方側半部に配設された 2個の永久磁石（60) から構成されている。

7. クレーム 6の外転形永久磁石モー夕の回転子において、

各永久磁石（60) は、略平板状に構成されている。

8. クレーム 6の外転形永久磁石モ一夕の回転子において、

前記フレーム（52) は、前記鉄心（53) の外周面に沿う環状壁（56) を有し、

前記揷入孔（59) は、前記鉄心（53) の外周面において開口している。

9. クレーム 1の外転形永久磁石モータの回転子において、

前記フレーム（17， 52)、前記鉄心（18, 53)、前記永久磁石（ 19,

60) は、合成樹脂（35) で一体的に結合されていると共に、前記鉄心（18， 53) には、前記合成樹脂（35) が充填される貫通孔（28, 62) が設けられている。

10. クレーム 9の外転形永久磁石モータの回転子において、

前記貫通孔（28) から前記鉄心（18) の外周部までの距離は、前記鉄心のうち径方向長さ寸法が最大となる部分における径方向中心から前記鉄心の外周部までの距離よりも小さくなるように構成されている。

1 1. クレーム 9の外転形永久磁石モータの回転子において、

前記貫通孔（28， 62) は、前記鉄心（18， 53) のうち前記永久磁石（1 9, 60 ) よりも外周部に設けられている。

12. クレーム 9の外転形永久磁石モー夕の回転子において、

前記貫通孔（28, 62) は、前記鉄心（18, 53) のうち各磁極間に位置する部分に設けられている。

13. クレーム 1の外転形永久磁石モータの回転子において、

前記フレーム（17)、前記鉄心（18)、前記永久磁石（19) は、合成樹脂 (35) で一体的に結合され、

前記揷入孔（25) は、前記永久磁石（19) が配置される磁石配置部（25 a, 25 b) と、前記磁石配置部に配置された永久磁石（1 9) の周方向両端部のうち少なくとも一方に位置する空間部（25 b) と、前記磁石配置部に前記永久磁石（1 9) を位置決めする位置決め部（26) とを備えて構成され、前記空間部には前記合成樹脂が充填されるように構成されている。

14. クレーム 1の外転形永久磁石モータの回転子において、

前記フレーム（17, 52)、前記鉄心（1 8， 53)、前記永久磁石（1 9, 60) は、合成樹脂（35) で一体的に結合され、

前記揷入孔（25， 59) は、前記永久磁石（1 9， 60) が配置される磁石配置部（25 a, 25 b、 59 a， 59 b) と、前記磁石配置部に配置された前記永久磁石（19, 60) の外周部に空間を生じさせる凹部（27 , 6 1) とを備えて構成され、

前記凹部（27, 61) には前記合成樹脂（35) が充填されるように構成されている。

15. クレーム 1の外転形永久磁石モ一夕の回転子において、

前記鉄心（18) の内周部から前記揷入孔（25) までの距離よりも、前記鉄心 (18) の外周部から前記揷入孔（25) までの距離の方が大きくなるように構成されている。

16. クレーム 1の外転形永久磁石モ一夕の回転子において、

前記鉄心（18， 53) は、複数の単位鉄心（18 a， 7 1) を環状に配置することにより構成されている。

17. クレーム 1の外転形永久磁石モー夕の回転子において、

前記鉄心は、積層された複数の鉄板から構成されている。

18. クレーム 1の外転形永久磁石モータの回転子において、前記永久磁石は、揷入孔に嵌入されている。

19. クレーム 1の外転形永久磁石モータの回転子において、前記揷入孔の軸方向両端部のうちの一方は閉塞されている。