WO2020026403A1 - 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

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 Download PDF

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rotor
gap
orientation
resin magnet
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洋樹 麻生
貴也 下川
隼一郎 尾屋
直己 田村
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a motor rotor.
  • a driving magnetic field generating unit also referred to as a main magnetic flux generating unit
  • a detection magnetic field generating unit for detecting the rotational position of the rotor also referred to as a position detecting magnetic flux generating unit
  • the drive magnetic field generation unit and the detection magnetic field generation unit are magnetized in the radial direction.
  • the magnetic flux from the driving magnetic field generation unit is There is a problem that the magnetic flux from the detection magnetic field generating section is affected, the detection accuracy of the rotational position of the rotor is reduced, and the efficiency of the motor is reduced.
  • An object of the present invention is to provide a rotor that can increase the efficiency of a motor.
  • the rotor according to the present invention includes a first magnetic flux generation unit having a first magnetic pole center and a first gap, and a second magnetic flux generation unit having a second magnetic pole center and a second gap. And a shaft fixed to the resin magnet, wherein the first gap and the second gap are offset from each other in a circumferential direction.
  • FIG. 2 is a partial cross-sectional view schematically showing a structure of the motor according to Embodiment 1 of the present invention. It is a fragmentary sectional view showing roughly the structure of a rotor. It is a top view which shows the structure of a resin magnet schematically.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the resin magnet taken along line C4-C4 shown in FIG. It is a bottom view which shows the structure of a resin magnet schematically. It is a figure showing a magnetic pole of a rotor.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a first orientation and a second orientation, which are magnetic field orientations of a resin magnet.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a magnetizing step in a method for manufacturing a motor according to a modification. It is a figure which shows schematically the structure of the fan which concerns on Embodiment 2 of this invention. It is a figure which shows roughly the structure of the air conditioner which concerns on Embodiment 3 of this invention.
  • Embodiment 1 FIG.
  • the z-axis direction (z-axis) indicates a direction parallel to the axis Ax of the motor 1
  • the x-axis direction (x-axis) is orthogonal to the z-axis direction (z-axis).
  • the y-axis direction (y-axis) indicates a direction orthogonal to both the z-axis direction and the x-axis direction.
  • the axis Ax is the center of rotation of the rotor 2.
  • the direction parallel to the axis Ax is also referred to as “axial direction of the rotor 2” or simply “axial direction”.
  • the radial direction is a direction orthogonal to the axis Ax.
  • the “circumferential direction” indicates the circumferential direction of the rotor 2 and the resin magnet 21 about the axis Ax.
  • FIG. 1 is a partial sectional view schematically showing a structure of a motor 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the motor 1 has a rotor 2, a stator 3, and a position detecting element 4 (also referred to as a magnetic pole position detecting element).
  • the motor 1 is also called a molded electric motor.
  • the motor 1 further includes a printed circuit board 40, a drive circuit 42, a resin 5, bearings 6a and 6b, and a bracket 7.
  • the motor 1 is, for example, a permanent magnet motor such as a permanent magnet synchronous motor. However, the motor 1 is not limited to a permanent magnet motor.
  • FIG. 2 is a partial sectional view schematically showing the structure of the rotor 2.
  • the rotor 2 has a resin magnet 21 and a shaft 22.
  • the rotor 2 is rotatable about a rotation axis (that is, the axis Ax).
  • the rotor 2 is rotatably disposed inside the stator 3 via a gap.
  • the shaft 22 is fixed to the resin magnet 21.
  • the bearings 6a and 6b rotatably support both ends of the shaft 22 of the rotor 2.
  • the resin magnet 21 is formed by mixing magnetic powder such as ferrite or samarium-iron-nitrogen with a thermoplastic resin such as nylon 12 or nylon 6.
  • FIG. 3 is a top view schematically showing the structure of the resin magnet 21.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the resin magnet 21 taken along line C4-C4 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a bottom view schematically showing the structure of the resin magnet 21.
  • FIG. 6 is a diagram showing the magnetic poles of the rotor 2, specifically, the resin magnet 21. In FIG. 6, "N" indicates an N pole, and "S" indicates an S pole.
  • the resin magnet 21 has two different magnetic field orientations, specifically, a first orientation R1 and a second orientation R2, which are different from each other. Specifically, the resin magnet 21 has a main magnetic flux generating portion 21a as a first magnetic flux generating portion having a first orientation R1, and a second magnetic flux generating portion 21 having a second orientation R2 different from the first orientation R1. And a position detecting magnetic flux generating section 21b as a magnetic flux generating section.
  • the main magnetic flux generation part 21a has a first magnetic pole center A1 and a first inter-pole B1.
  • the position detection magnetic flux generation unit 21b has a second magnetic pole center A2 and a second inter-pole B2.
  • the magnetic pole center indicates the center of the magnetic pole of the resin magnet 21, for example, the center of the N pole or the center of the S pole. That is, the first magnetic pole center A1 indicates the center of the magnetic pole of the main magnetic flux generating section 21a, and the second magnetic pole center A2 indicates the center of the magnetic pole of the position detecting magnetic flux generating section 21b.
  • the gap between the poles is a boundary between the N pole and the S pole. That is, the first gap B1 is a boundary between the N pole and the S pole of the main magnetic flux generation unit 21a, and the second gap B2 is a boundary between the N pole and the S pole of the position detection magnetic flux generation unit 21b. It is.
  • the main magnetic flux generating section 21a has a cylindrical shape
  • the position detecting magnetic flux generating section 21b also has a cylindrical shape.
  • the position detection magnetic flux generation unit 21b is located at the end of the resin magnet 21 in the axial direction so as to face the position detection element 4. Therefore, the position detection magnetic flux generation unit 21b is located between the main magnetic flux generation unit 21a and the position detection element 4.
  • a projection that engages with the shaft 22 may be formed on the inner surface of the main magnetic flux generation unit 21a or the position detection magnetic flux generation unit 21b. Thereby, the displacement of the resin magnet 21 can be prevented.
  • the resin magnet 21 has at least one gate portion 21d.
  • the gate unit 21d is simply referred to as a “gate”.
  • the gate 21d is formed at the end of the resin magnet 21 in the axial direction. Specifically, a gate portion 21d is formed in each first gap portion B1.
  • the position detection magnetic flux generation section 21b is located on the opposite side of the gate section 21d in the axial direction. Thereby, the difference between the first orientation R1 and the second orientation R2 can be remarkable.
  • the gate portion 21d is a gate mark formed at the gate position of the mold in the molding step of the resin magnet 21 using the mold.
  • the gate portion 21d is a concave portion.
  • gate portions 21d may be formed at both ends of the resin magnet 21 in the axial direction. Thereby, the first orientation R1 and the second orientation R2 different from each other can be easily formed.
  • the hatched portion of the resin magnet 21 functions as an N pole, and the unhatched portion of the resin magnet 21 functions as an S pole.
  • the first magnetic pole center A1 and the second magnetic pole center A2 are shifted from each other in the circumferential direction.
  • the second magnetic pole center A2 is shifted to the downstream side in the rotation direction D1 of the rotor 2 with respect to the first magnetic pole center A1. Therefore, the first gap B1 and the second gap B2 are shifted from each other in the circumferential direction.
  • the second gap B2 is shifted to the downstream side in the rotation direction D1 of the rotor 2 with respect to the first gap B1.
  • the resin magnet 21 has at least one protrusion 21 c protruding toward the position detection element 4.
  • the resin magnet 21 has a plurality of protrusions 21c. The position of each projection 21c coincides with the position of the second gap B2 in the circumferential direction.
  • the direction of the magnetic flux flowing into the position detection element 4 can be sharply changed. That is, the detection accuracy of the second gap B2 (that is, the transition point from the N pole to the S pole or from the S pole to the N pole) detected by the position detection element 4 can be improved. As a result, the detection accuracy of the rotational position of the rotor 2 (specifically, the resin magnet 21) can be improved.
  • the position detection magnetic flux generating section 21b is prevented from being magnetized by the permanent magnet Mg1 (FIG. 11 described later) for magnetizing the main magnetic flux generating section 21a.
  • the influence on the orientation (that is, the second orientation R2) of the position detection magnetic flux generation unit 21b can be reduced.
  • the relationship between r1 and r2 satisfies r1> r2.
  • the influence on the orientation of the position detection magnetic flux generation unit 21b can be further reduced.
  • the detection accuracy of the magnetic flux from the position detection magnetic flux generation unit 21b can be further improved.
  • FIG. 7 is a diagram showing a first orientation R1 and a second orientation R2, which are the magnetic field orientations of the resin magnet 21.
  • the magnetic field orientation in the xz plane (specifically, the plane along the line C4-C4 shown in FIG. 3), that is, the first orientation R1 and the second orientation R2 are shown.
  • FIG. 8 is a graph showing a magnetic flux density distribution from the main magnetic flux generation unit 21a and the position detection magnetic flux generation unit 21b in the circumferential direction. 8, the vertical axis indicates the magnetic flux density [arbitrary unit], and the horizontal axis indicates the rotation angle [degree] of the rotor 2.
  • FIG. 9 is a graph showing the magnetic flux density distribution from 340 degrees to 380 degrees shown in FIG.
  • the main magnetic flux generator 21a is magnetized so as to have the first orientation R1.
  • the first orientation R1 is a very anisotropic orientation.
  • the magnetic flux density distribution of the main magnetic flux generating portion 21a in the circumferential direction is shown by a waveform m1 in FIG. That is, the main magnetic flux generator 21a is magnetized so that the detected value of the magnetic flux detected by the position detecting element 4 becomes a sine wave. That is, the first orientation R1 is an orientation in which the detected value of the magnetic flux detected by the position detection element 4 is a sine wave.
  • the position detection magnetic flux generation unit 21b is magnetized so as to have the second orientation R2.
  • the first orientation R1 and the second orientation R2 have different orientations.
  • the second orientation R2 is an axial orientation.
  • the magnetic flux density distribution of the position detection magnetic flux generation unit 21b in the circumferential direction is shown by a waveform m2 in FIG. That is, the position detection magnetic flux generation unit 21b is magnetized so that the detection value of the magnetic flux detected by the position detection element 4 becomes a rectangular wave.
  • the second orientation R2 is an orientation in which the detected value of the magnetic flux detected by the position detection element 4 is a rectangular wave.
  • the second gap B2 is shifted downstream in the rotation direction D1 of the rotor 2 with respect to the first gap B1.
  • the waveform m2 has a leading phase with respect to the waveform m1. That is, the phase of the magnetic flux density of the position detection magnetic flux generation unit 21b is ahead of the phase of the magnetic flux density of the main magnetic flux generation unit 21a.
  • the shift amount of the position of the second gap portion B2 with respect to the first gap portion B1 is larger than 0 degree and smaller than 10 degrees in electrical angle.
  • the amount of deviation of the position of the second gap B2 with respect to the first gap B1 is greater than 0 degree and smaller than 5 degrees in electrical angle.
  • the peak of the magnetic flux density indicated by the waveform m1 is larger than the peak of the magnetic flux density indicated by the waveform m2.
  • the slope of the waveform m2 at the second gap B2 is the slope of the waveform m1 at the first gap B1 (around 360 degrees in FIG. 9). Greater than the slope of In other words, the slope of the waveform m2 indicating the position of the second gap B2 detected by the position detection element 4 is the slope of the waveform m1 indicating the position of the first gap B1 detected by the position detection element 4. Greater than the slope.
  • the change in the direction of the magnetic flux from the position detection magnetic flux generation unit 21b (that is, from the N pole to the S pole or from the S pole to the N pole) is caused by the change in the direction of the magnetic flux from the main magnetic flux generation unit 21a (ie, , N pole to S pole or S pole to N pole). Therefore, the influence of the main magnetic flux generation unit 21a on the magnetic flux of the position detection magnetic flux generation unit 21b, that is, the noise of the motor 1 can be reduced. Further, by detecting the position of the second gap B2 using the position detecting element 4, the detection accuracy of the rotational position of the rotor 2 can be improved.
  • the stator 3 has a stator core 31, windings 32, and insulators 33 as insulating portions.
  • the stator core 31 is formed of, for example, a plurality of electromagnetic steel plates. In this case, the plurality of electromagnetic steel sheets are stacked in the axial direction. Each of the plurality of magnetic steel sheets is formed into a predetermined shape by a punching process, and is fixed to each other by caulking, welding, bonding, or the like.
  • the motor 1 may include a printed circuit board 40, lead wires 41 connected to the printed circuit board 40, and a drive circuit 42 fixed on the surface of the printed circuit board 40.
  • the position detecting element 4 is mounted on the printed circuit board 40 so as to face the resin magnet 21, specifically, the position detecting magnetic flux generating section 21b.
  • the winding 32 is, for example, a magnet wire.
  • the coil is formed by winding the winding 32 around an insulator 33 combined with the stator core 31.
  • the end of the winding 32 is connected to a terminal attached to the printed circuit board 40 by fusing or soldering.
  • the insulator 33 is, for example, a thermoplastic resin such as PBT (polybutylene terephthalate).
  • the insulator 33 electrically insulates the stator core 31.
  • the insulator 33 is formed integrally with, for example, the stator core 31. However, the insulator 33 may be formed in advance, and the formed insulator 33 may be combined with the stator core 31.
  • the drive circuit 42 controls the rotation of the rotor 2.
  • the drive circuit 42 is, for example, a power transistor.
  • the drive circuit 42 is electrically connected to the winding 32, and supplies the coil 32 with a coil current based on a current supplied from outside or inside the motor 1 (for example, a battery). Thereby, the drive circuit 42 controls the rotation of the rotor 2.
  • the position detecting element 4 faces the resin magnet 21 in the axial direction. Specifically, the position detection element 4 faces the position detection magnetic flux generation unit 21b in the axial direction. The position detecting element 4 detects the position of the second gap B2. Specifically, the position detection element 4 detects a change in the direction of the magnetic flux from the position detection magnetic flux generation unit 21b (that is, from the N pole to the S pole or from the S pole to the N pole), thereby detecting the magnetic pole of the rotor 2. The position, that is, the rotational position of the rotor 2 is detected.
  • the position detection element 4 is, for example, a Hall IC.
  • the resin 5 is a thermosetting resin such as BMC (bulk molding compound).
  • BMC bulk molding compound
  • the stator 3 and the printed board 40 are integrated by the resin 5.
  • the position detecting element 4 is attached to the printed board 40. Therefore, the position detecting element 4 is also integrated with the stator 3 by the resin 5.
  • the printed circuit board 40 (including the position detecting element 4) and the stator 3 are referred to as a stator assembly.
  • the printed board 40 (including the position detection element 4), the stator 3, and the resin 5 are referred to as a mold stator.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an example of a manufacturing process of the motor 1.
  • the method for manufacturing motor 1 includes the steps described below.
  • the manufacturing method of the motor 1 is not limited to the present embodiment.
  • step S1 the stator 3 is manufactured.
  • the stator core 31 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates in the axial direction. Further, a pre-formed insulator 33 is attached to the stator core 31, and a winding 32 is wound around the stator core 31 and the insulator 33. Thereby, the stator 3 is obtained.
  • step S2 a stator assembly is manufactured.
  • the protrusion of the insulator 33 is inserted into the positioning hole of the printed board 40.
  • the printed board 40 is positioned, and the stator assembly is obtained.
  • the position detection element 4 and the drive circuit 42 are fixed on the surface of the printed circuit board 40 in advance. It is desirable that the lead wire 41 is also attached to the printed circuit board 40 in advance.
  • the protrusion of the insulator 33 protruding from the positioning hole of the printed circuit board 40 may be fixed to the printed circuit board 40 by heat welding or ultrasonic welding.
  • step S3 the position detecting element 4 is disposed so as to face the resin magnet 21.
  • the printed circuit board 40 is integrated with the stator 3 using the resin 5.
  • the printed circuit board 40 is arranged at a position where the position detecting element 4 on the printed circuit board 40 faces the resin magnet 21, specifically, the position detecting magnetic flux generation unit 21b.
  • the stator 3 and the printed circuit board 40 are arranged in a mold, and a material of the resin 5 (for example, a thermosetting resin such as a bulk molding compound) is injected into the mold. Thereby, a mold stator is obtained.
  • step S4 the resin magnet 21 is manufactured.
  • Magnetic powder such as ferrite or samarium-iron-nitrogen is mixed with a thermoplastic resin such as nylon 12 or nylon 6, and the resin magnet 21 is molded using a mold.
  • the resin magnet 21 having the above-described structure is manufactured.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of the magnetizing process in steps S5 and S6.
  • the main magnetic flux generating portion 21a which is a part of the resin magnet 21, is magnetized so as to have the first orientation R1.
  • a permanent magnet Mg1 for magnetization as a first orientation yoke also referred to as a first magnetization yoke
  • the main magnetic flux generating portion 21a is magnetized. That is, the main magnetic flux generator 21a is magnetized so as to have the first orientation R1 using the permanent magnet Mg1.
  • a magnetized coil may be used as the first orientation yoke instead of the permanent magnet Mg1.
  • step S6 the position detection magnetic flux generation unit 21b, which is another part of the resin magnet 21, is magnetized so as to have the second orientation R2 different from the first orientation R1.
  • a permanent magnet Mg2 for magnetization as a second orientation yoke (also referred to as a second magnetization yoke) is used to generate a position detection magnetic flux of the resin magnet 21 in the axial direction. It is arranged so as to face the portion 21b, and is magnetized so as to have the above-described structure with respect to the position detection magnetic flux generating portion 21b. That is, the position detection magnetic flux generation unit 21b is magnetized so as to have the second orientation R2 using the permanent magnet Mg2.
  • the resin magnet specifically, the position detection magnetic flux generation unit 21b is magnetized so that the first gap B1 and the second gap B2 are shifted from each other in the circumferential direction. More specifically, the position detecting magnetic flux generator 21b is magnetized such that the second gap B2 is shifted downstream with respect to the first gap B1 in the rotation direction D1 of the rotor 2.
  • a magnetized coil may be used as the second orientation yoke instead of the permanent magnet Mg2.
  • step S7 the rotor 2 is manufactured.
  • the shaft 22 is inserted into a shaft hole formed in the resin magnet 21, and the shaft 22 is fixed to the resin magnet 21.
  • the shaft 22 is integrated with the resin magnet 21 using a thermoplastic resin such as PBT (polybutylene terephthalate).
  • PBT polybutylene terephthalate
  • the rotor 2 is obtained.
  • the resin magnet 21 and the shaft 22 may be made of different materials, or may be made of the same material.
  • the resin magnet 21 and the shaft 22 may be integrally formed of the same material.
  • step S8 the shaft 22 is inserted into the bearings 6a and 6b.
  • step S9 the rotor 2 is inserted together with the bearings 6a and 6b inside the stator assembly (specifically, the stator 3).
  • the rotor 2 (specifically, the resin magnet 21) is arranged inside the stator 3.
  • step S10 the bracket 7 is fitted inside the mold stator (specifically, the resin 5).
  • step S1 to step S10 is not limited to the order shown in FIG.
  • the steps from step S1 to step S3 and the steps from step S4 to step S7 can be performed in parallel with each other.
  • the steps from step S4 to step S7 may be performed before the steps from step S1 to step S3.
  • the motor 1 is assembled by the steps described above.
  • the first gap B1 and the second gap B2 are shifted from each other in the circumferential direction.
  • a phase difference can be generated between the magnetic flux density of the main magnetic flux generation unit 21a and the magnetic flux density of the position detection magnetic flux generation unit 21b. That is, the phase difference between the phase of the induced voltage generated by the magnetic flux of the main magnetic flux generator 21 a and the phase of the coil current controlled by the magnetic flux flowing into the position detecting element 4 (that is, the current flowing through the winding 32). Can be caused. Therefore, the position detecting element 4 can easily detect the position of the second gap B2, and the accuracy of detecting the rotational position of the rotor 2 can be improved. As a result, the efficiency of the motor 1 can be increased.
  • the second gap B2 is shifted downstream in the rotation direction D1 of the rotor 2 with respect to the first gap B1. That is, the phase of the magnetic flux density of the position detection magnetic flux generation unit 21b is ahead of the phase of the magnetic flux density of the main magnetic flux generation unit 21a. Therefore, the coil current is controlled such that the phase of the coil current (that is, the current flowing through the winding 32) is advanced in phase with respect to the induced voltage generated by the magnetic flux of the main magnetic flux generation unit 21a. Thereby, since the reluctance torque can be used in addition to the magnet torque of the resin magnet 21, the efficiency of the motor 1 can be further increased.
  • the slope of the waveform m2 near the gap is greater than the slope of the waveform m1. That is, a change in the direction of the magnetic flux from the position detection magnetic flux generation unit 21b (ie, from the N pole to the S pole or from the S pole to the N pole) is caused by a change in the direction of the magnetic flux from the main magnetic flux generation unit 21a (ie, from the N pole). S pole or S pole to N pole). Therefore, by detecting the position of the second gap B2 using the position detecting element 4, the detection accuracy of the rotational position of the rotor 2 can be improved.
  • the rotor 2 has a first orientation R1 and a second orientation R2 different from each other.
  • first orientation R1 is an orientation in which the detected value of the magnetic flux detected by the position detecting element 4 is a sine wave, the noise of the motor 1 can be reduced
  • second orientation R2 Since the detection value of the magnetic flux detected by the position detection element 4 is oriented so as to be a rectangular wave, the detection accuracy of the rotational position of the rotor 2 can be improved.
  • the position detecting element 4 is opposed to the resin magnet 21 in the axial direction, specifically, the position detecting magnetic flux generating part 21b, the magnetic flux from the main magnetic flux generating part 21a flows into the position detecting element 4. Can be reduced, and the detection accuracy of the magnetic flux from the position detection magnetic flux generation unit 21b can be improved. As a result, the accuracy of detecting the rotational position of the rotor 2 can be improved.
  • the position detecting element 4 When the position detecting element 4 faces the position detecting magnetic flux generating section 21b in the axial direction, the position detecting element 4 can be mounted on the printed circuit board 40. Thus, the size of the motor 1 can be reduced, and the cost of the motor 1 can be reduced.
  • the position detection magnetic flux generator 21b is magnetized by the permanent magnet Mg1 for magnetizing the main magnetic flux generator 21a. Can be reduced. As a result, the detection accuracy of the magnetic flux from the position detection magnetic flux generation unit 21b, that is, the detection accuracy of the position of the magnetic pole of the rotor 2 (specifically, the resin magnet 21) can be improved.
  • the resin magnet 21 has a protrusion protruding toward the position detection element 4 at a position corresponding to the position of the second gap B2 in the circumferential direction. Therefore, when the second gap B2 of the resin magnet 21 passes through the position detecting element 4, the direction of the magnetic flux flowing into the position detecting element 4 can be changed steeply. That is, the detection accuracy of the second gap B2 (that is, the transition point from the N pole to the S pole or from the S pole to the N pole) detected by the position detection element 4 can be improved. As a result, the detection accuracy of the rotational position of the rotor 2 (specifically, the resin magnet 21) can be improved.
  • the step of magnetizing main magnetic flux generating section 21a having first orientation R1 and the magnetizing position detecting magnetic flux generating section 21b having second orientation R2 are performed. Since the steps are performed separately, the difference between the first orientation R1 and the second orientation R2 can be clearly distinguished.
  • the permanent magnet Mg2 is disposed so as to face the position detection magnetic flux generation unit 21b of the resin magnet 21 in the axial direction, and the position detection magnetic flux generation unit 21b is magnetized. Thereby, the magnetic flux density flowing in the axial direction can be increased.
  • the magnetic force of the resin magnet 21 can be increased, and the detection accuracy of the rotational position of the rotor 2 (specifically, the resin magnet 21) can be increased.
  • the rotor 2 that can increase the efficiency of the motor 1.
  • FIG. 12 is a partial cross-sectional view schematically showing a structure of a motor 1a according to a modification.
  • the position detecting element 4 faces the resin magnet 21 in the radial direction.
  • the position detection element 4 faces the position detection magnetic flux generation unit 21b in the radial direction. That is, the position of the position detecting element 4 of the motor 1a is different from that of the first embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing a first orientation R1 and a second orientation R2, which are the magnetic field orientations of the resin magnet 21 in the motor 1a.
  • the first orientation R1 is a very anisotropic orientation
  • the second orientation R2 is a radial orientation. That is, in the motor 1a, the second orientation R2 is different from that of the first embodiment.
  • Other features of the motor 1a are the same as those of the first embodiment.
  • the same effects as those described in the first embodiment can be obtained.
  • the position detection element 4 is disposed so as to face the position detection magnetic flux generation unit 21b in the radial direction. Thereby, the size of the motor 1a can be further reduced. Also in this case, since the second orientation R2 is the radial orientation, the magnetic flux from the position detection magnetic flux generation unit 21b easily flows into the position detection element 4. As a result, the accuracy of detecting the rotational position of the rotor 2 can be improved.
  • the method in steps S5 and S6 is different from step S6 in the manufacturing process of the motor 1. Specifically, in the method of manufacturing the motor 1a according to the modified example, the processes in steps S5 and S6 described above are performed simultaneously. That is, the magnetization of the main magnetic flux generation unit 21a and the magnetization of the position detection magnetic flux generation unit 21b are performed simultaneously.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of the magnetizing step in the method of manufacturing the motor 1a according to the modification.
  • a permanent magnet Mg1 for magnetization as a first orientation yoke (also referred to as a first magnetization yoke) is opposed to the outer peripheral surface of the main magnetic flux generation portion 21a of the resin magnet 21.
  • the permanent magnet Mg2 for magnetization as a second orientation yoke (also referred to as a second magnetization yoke) is arranged so as to face the position detection magnetic flux generation portion 21b of the resin magnet 21 in the radial direction. In this state, the magnetization of the main magnetic flux generation unit 21a and the magnetization of the position detection magnetic flux generation unit 21b are performed simultaneously.
  • the main magnetic flux generating portion 21a which is a part of the resin magnet 21, is magnetized so as to have the first orientation R1, and the resin magnet 21 has the second orientation R2 different from the first orientation R1.
  • the position detection magnetic flux generation unit 21b which is another part of the above, is magnetized.
  • the magnetization of the main magnetic flux generation unit 21a and the magnetization of the position detection magnetic flux generation unit 21b are simultaneously performed, so that the manufacturing process can be simplified.
  • FIG. FIG. 15 is a diagram schematically showing a structure of fan 60 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the fan 60 has a blade 61 and a motor 62.
  • the fan 60 is also called a blower.
  • the motor 62 is the motor 1 (including the modification) according to the first embodiment.
  • the blades 61 are fixed to a shaft of the motor 62 (for example, the shaft 22 in the first embodiment).
  • the motor 62 drives the blade 61. When the motor 62 is driven, the blades 61 rotate, and an airflow is generated. Thereby, the fan 60 can blow air.
  • the motor 1 (including the modified example) described in the first embodiment is applied to the motor 62, so that the same effect as that described in the first embodiment can be obtained. Can be. Thereby, the noise of the fan 60 can be reduced, and the control of the fan 60 can be improved.
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing a configuration of an air conditioner 50 according to Embodiment 3 of the present invention.
  • An air conditioner 50 (for example, a refrigeration air conditioner) according to Embodiment 3 includes an indoor unit 51 as a blower (first blower), a refrigerant pipe 52, and a blower connected to the indoor unit 51 by the refrigerant pipe 52. And an outdoor unit 53 as a (second blower).
  • the indoor unit 51 includes a motor 51a (for example, the motor 1 according to the first embodiment), a blower unit 51b that blows air when driven by the motor 51a, and a housing 51c that covers the motor 51a and the blower unit 51b.
  • the blower 51b has, for example, a blade 51d driven by a motor 51a.
  • the blade 51d is fixed to a shaft of the motor 51a (for example, the shaft 22 in the first embodiment), and generates an airflow.
  • the outdoor unit 53 includes a motor 53a (for example, the motor 1 according to the first embodiment), a blowing unit 53b, a compressor 54, and a heat exchanger (not shown).
  • the blower 53b blows air when driven by the motor 53a.
  • the blower 53b has, for example, a blade 53d driven by a motor 53a.
  • the blade 53d is fixed to a shaft of the motor 53a (for example, the shaft 22 in the first embodiment), and generates an airflow.
  • the compressor 54 includes a motor 54a (for example, the motor 1 according to the first embodiment), a compression mechanism 54b (for example, a refrigerant circuit) driven by the motor 54a, and a housing 54c that covers the motor 54a and the compression mechanism 54b.
  • a motor 54a for example, the motor 1 according to the first embodiment
  • a compression mechanism 54b for example, a refrigerant circuit
  • At least one of the indoor unit 51 and the outdoor unit 53 has the motor 1 (including a modification) described in the first embodiment.
  • the motor 1 (including the modifications) described in the first embodiment is applied to at least one of the motors 51a and 53a as a drive source of the blower. Further, the motor 1 (including the modifications) described in the first embodiment may be used as the motor 54a of the compressor 54.
  • the air conditioner 50 can perform operations such as a cooling operation for blowing cool air from the indoor unit 51 and a heating operation for blowing warm air.
  • the motor 51a is a drive source for driving the blower 51b.
  • the blower 51b can blow the adjusted air.
  • the motor 1 (including the modified example) described in Embodiment 1 is applied to at least one of the motors 51a and 53a, and thus described in Embodiment 1.
  • the same effect as the effect obtained can be obtained.
  • the noise of the air conditioner 50 can be reduced, and the control of the air conditioner 50 can be improved.
  • the cost of the air-conditioning apparatus 50 can be reduced.
  • the motor 1 including the modification
  • the same effect as that described in the first embodiment can be obtained. .
  • the noise of the blower can be reduced and the control of the blower can be improved.
  • the blower having the motor 1 according to Embodiment 1 and the blades driven by the motor 1 can be used alone as a device for blowing air. This blower is also applicable to equipment other than the air conditioner 50.
  • the motor 1 (including the modification) according to the first embodiment as a drive source of the compressor 54, the same effect as that described in the first embodiment can be obtained.
  • noise of the compressor 54 can be reduced, and control of the compressor 54 can be improved.
  • the motor 1 (including the modifications) described in the first embodiment can be mounted on an apparatus having a drive source such as a ventilation fan, a home appliance, or a machine tool, in addition to the air conditioner 50.
  • a drive source such as a ventilation fan, a home appliance, or a machine tool, in addition to the air conditioner 50.

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Abstract

ロータ（２）は、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。樹脂マグネット（２１）は、第１の磁極中心（Ａ１）及び第１の極間部（Ｂ１）を持つ第１の磁束発生部（２１ａ）と、第２の磁極中心（Ａ２）及び第２の極間部（Ｂ２）を持つ第２の磁束発生部（２１ｂ）とを有する。第１の極間部（Ｂ１）及び第２の極間部（Ｂ２）は、周方向において互いにずれている。

Description

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
　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マグネットとして、ロータの回転のために利用される駆動磁界発生部（主磁束発生部ともいう）とロータの回転位置の検出用の検出磁界発生部（位置検出磁束発生部ともいう）とを備えた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に記載のマグネットでは、駆動磁界発生部及び検出磁界発生部は径方向に磁化されている。
特開２０００－２８７４３０号公報
　しかしながら、従来の技術のように、駆動磁界発生部における極間部の位置と検出磁界発生部における極間部の位置とが、周方向において一致している場合、駆動磁界発生部からの磁束が検出磁界発生部からの磁束に影響を与え、ロータの回転位置の検出精度が低下し、モータの効率が低下するという問題がある。
　本発明の目的は、モータの効率を高め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の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、第２の磁極中心及び第２の極間部を持つ第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の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれている。
　本発明によれば、モータの効率を高め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。 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。 図８に示される３４０度から３８０度まで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。 ステップＳ５及びＳ６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。
　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。
　図５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６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において「Ｎ」はＮ極を示し、「Ｓ」はＳ極を示す。
　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、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。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。
　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６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及び図５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及び図５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及び第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及び図５に示される例では、ゲート部２１ｄは凹部である。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。
　図５及び図６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。
　図６に示されるように、第１の磁極中心Ａ１及び第２の磁極中心Ａ２は、周方向において互いにずれている。具体的には、第２の磁極中心Ａ２は、第１の磁極中心Ａ１に対してロータ２の回転方向Ｄ１における下流側にずれている。したがって、第１の極間部Ｂ１及び第２の極間部Ｂ２は、周方向において互いにずれている。具体的には、第２の極間部Ｂ２は、第１の極間部Ｂ１に対してロータ２の回転方向Ｄ１における下流側にずれている。
　図３及び図６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６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の位置は、周方向において第２の極間部Ｂ２の位置と一致する。
　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。
　図４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１１）で位置検出磁束発生部２１ｂが着磁されることを低減することができる。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７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７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。
　図８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８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の回転角［度］を示す。
　図９は、図８に示される３４０度から３８０度までの磁束密度分布を示すグラフである。
　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７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８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。第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２は、互いに異なる配向を持つ。図７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８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。
　上述のように、第２の極間部Ｂ２は、第１の極間部Ｂ１に対してロータ２の回転方向Ｄ１における下流側にずれている。これにより、主磁束発生部２１ａの磁束密度と位置検出磁束発生部２１ｂの磁束密度との間には位相差がある。図９に示されるように、波形ｍ２は波形ｍ１に対して進み位相である。すなわち、位置検出磁束発生部２１ｂの磁束密度の位相は、主磁束発生部２１ａの磁束密度の位相に対して進んでいる。例えば、第１の極間部Ｂ１に対する第２の極間部Ｂ２の位置のずれ量は、電気角で０度より大きく１０度よりも小さい。望ましくは、第１の極間部Ｂ１に対する第２の極間部Ｂ２の位置のずれ量は、電気角で０度より大きく５度よりも小さい。
　図８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。図９に示されるように、第２の極間部Ｂ２（図９では、３６５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、３６０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。
　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、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。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。
　図１０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１１は、ステップＳ５及びＳ６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、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。具体的には、図１１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、主磁束発生部２１ａに対して着磁を行う。すなわち、永久磁石Ｍｇ１を用いて第１の配向Ｒ１を持つように主磁束発生部２１ａを着磁する。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い。
　ステップＳ６では、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を着磁する。具体的には、図１１に示されるように、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に対して上述の構造を持つように着磁を行う。すなわち、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。この場合、第１の極間部Ｂ１及び第２の極間部Ｂ２が周方向において互いにずれるように樹脂マグネット、具体的には、位置検出磁束発生部２１ｂを着磁する。より具体的には、第２の極間部Ｂ２が第１の極間部Ｂ１に対してロータ２の回転方向Ｄ１における下流側にずれるように位置検出磁束発生部２１ｂを着磁する。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Ｓ７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Ｓ８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Ｓ９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Ｓ１０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Ｓ１０までの順序は、図１０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、第１の極間部Ｂ１及び第２の極間部Ｂ２は、周方向において互いにずれている。これにより、図９に示されるように、主磁束発生部２１ａの磁束密度と位置検出磁束発生部２１ｂの磁束密度との間に位相差を生じさせることができる。すなわち、主磁束発生部２１ａの磁束によって発生する誘起電圧の位相と、位置検出素子４へ流入する磁束によって制御されるコイル電流（すなわち、巻線３２に流れる電流）の位相との間に位相差を生じさせることができる。したがって、位置検出素子４が第２の極間部Ｂ２の位置を検出しやすくなり、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。その結果、モータ１の効率を高めることができる。
　第２の極間部Ｂ２は、第１の極間部Ｂ１に対してロータ２の回転方向Ｄ１における下流側にずれている。すなわち、位置検出磁束発生部２１ｂの磁束密度の位相は、主磁束発生部２１ａの磁束密度の位相に対して進んでいる。したがって、コイル電流（すなわち、巻線３２に流れる電流）の位相が、主磁束発生部２１ａの磁束によって発生する誘起電圧に対して進み位相となるようにコイル電流が制御される。これにより、樹脂マグネット２１のマグネットトルクに加えてリラクタンストルクを利用することができるので、モータ１の効率をさらに高めることができる。
　さらに、図９に示されるように、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。
　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、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。
　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１を小型化することができ、モータ１のコストを低減することができる。
　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低減することができる。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、ステップＳ６において、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１の効率を高めることができるロータ２を提供することができる。
変形例．
　図１２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、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。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１３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。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はラジアル配向である。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、モータ１ａでは、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と対向するように配置されている。これにより、モータ１ａ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。
　変形例に係るモータ１ａの製造方法では、ステップＳ５及びＳ６における方法が、モータ１の製造工程におけるステップＳ６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、上述のステップＳ５及びＳ６における処理を同時に行う。すなわち、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。
　図１４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１４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、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。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、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。
　変形例に係るモータ１ａ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。
実施の形態２．
　図１５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１６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。

Claims (18)

  1. 　第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、第２の磁極中心及び第２の極間部を持つ第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の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれている
    　ロータ。
  2. 　前記第２の極間部は、前記第１の極間部に対して前記ロータの回転方向における下流側にずれている請求項１に記載のロータ。
  3. 　前記第１の極間部に対する前記第２の極間部の位置のずれ量は、電気角で０度より大きく１０度よりも小さい請求項２に記載のロータ。
  4. 　前記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３のいずれか１項に記載のロータ。
  5. 　前記第１の磁束発生部は第１の配向を持ち、前記第２の磁束発生部は前記第１の配向とは異なる第２の配向を持つ請求項１から４のいずれか１項に記載のロータ。
  6. 　前記第１の配向は極異方配向であり、前記第２の配向はアキシャル配向である請求項５に記載のロータ。
  7. 　前記第１の配向は極異方配向であり、前記第２の配向はラジアル配向である請求項５に記載のロータ。
  8. 　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から７のいずれか１項に記載のロータ。
  9. 　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、
    　前記ロータの回転位置を検出する位置検出素子と
    　を備え、
    　前記樹脂マグネットは、
    　第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、
    　第２の磁極中心及び第２の極間部を持つ第２の磁束発生部と
    　を有し、
    　前記第１の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれている
    　モータ。
  10. 　前記位置検出素子によって検出される前記第２の極間部の位置を示す波形の傾きは、前記位置検出素子によって検出される前記第１の極間部の位置を示す波形の傾きよりも大きい請求項９に記載のモータ。
  11. 　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９又は１０に記載のモータ。
  12. 　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１１に記載のモータ。
  13. 　前記位置検出素子は、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９又は１０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. 　前記樹脂マグネットは、前記周方向において前記第２の極間部の位置と一致する位置に、前記位置検出素子に向けて突出した突起を有する請求項９から１４のいずれか１項に記載のモータ。
  16. 　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、
    　前記ロータの回転位置を検出する位置検出素子と
    　を備え、
    　前記樹脂マグネットは、
    　第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、
    　第２の磁極中心及び第２の極間部を持つ第２の磁束発生部と
    　を有し、
    　前記第１の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれている
    　ファン。
  17. 　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、
    　前記ロータの回転位置を検出する位置検出素子と
    　を備え、
    　前記樹脂マグネットは、
    　第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、
    　第２の磁極中心及び第２の極間部を持つ第２の磁束発生部と
    　を有し、
    　前記第１の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれている
    　空気調和装置。
  18. 　第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と第２の磁極中心及び第２の極間部を持つ第２の磁束発生部とを有する樹脂マグネッ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、
    　前記第１の極間部及び前記第２の極間部が周方向において互いにずれるように前記樹脂マグネットを着磁するステップと
    　を備える
    　ロータの製造方法。
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