WO2021171426A1 - 電動機、送風機および空気調和装置 - Google Patents

Abstract

電動機は、回転子と、回転子を囲む固定子と、補強部材と、固定子および前記補強部材を覆うモールド樹脂部とを有する。補強部材の引張強度は、モールド樹脂部の引張強度よりも高い。

Description

電動機、送風機および空気調和装置

　本開示は、電動機、送風機および空気調和装置に関する。

　従来より、固定子をモールド樹脂部で覆った電動機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１８／１７９０２５（図１参照）

　このような電動機の振動および騒音を低減するためには、モールド樹脂部の強度を高くすることが考えられる。しかしながら、その場合、樹脂の使用量が多くなり、製造コストが上昇する。

　本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電動機の振動および騒音を低減することを目的とする。

　本開示の電動機は、回転子と、回転子を囲む固定子と、補強部材と、固定子および補強部材を覆うモールド樹脂部とを有する。補強部材の引張強度は、モールド樹脂部の引張強度よりも高い。

　本開示の電動機は、また、回転子と、回転子を囲む固定子と、補強部材と、固定子および補強部材を覆うモールド樹脂部とを有する。補強部材の弾性率は、モールド樹脂部の弾性率よりも低い。

　本開示では、モールド樹脂部よりも引張強度の高い補強部材を用いることにより、振動に対する耐性が向上し、電動機の振動および騒音を低減することができる。また、モールド樹脂部よりも弾性率の低い補強部材を用いることにより、補強部材で振動を吸収し、電動機の振動および騒音を低減することができる。

実施の形態１の電動機を示す部分断面図である。 実施の形態１の回転子を示す断面図である。 実施の形態１のモールド固定子を示す断面図である。 実施の形態１の固定子を示す平面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。 実施の形態１の固定子、回路基板および基板押さえ部材を示す平面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。 実施の形態１の固定子、回路基板、基板押さえ部材および補強部材を示す側面図である。 実施の形態１のモールド固定子を示す平面図（Ａ）および側面図（Ｂ）である。 実施の形態１の電動機の製造工程で用いる金型を示す断面図である。 実施の形態１の電動機の製造工程を示すフローチャートである。 実施の形態２の電動機を示す部分断面図である。 実施の形態２のモールド固定子を示す断面図である。 実施の形態３のモールド固定子を示す図である。 実施の形態４の固定子を示す図である。 実施の形態５の回転子を示す断面図である。 各実施の形態の電動機が適用可能な空気調和装置を示す図（Ａ）および室外機を示す断面図（Ｂ）である。

実施の形態１．
＜電動機１の構成＞
　図１は、実施の形態１における電動機１を示す部分断面図である。電動機１は、例えば空気調和装置の送風機に用いられる。

　電動機１は、シャフト１１を有する回転子２と、モールド固定子４とを有する。モールド固定子４は、回転子２を囲む環状の固定子５と、回路基板６と、補強部材３と、これらを覆うモールド樹脂部４０とを有する。シャフト１１は、回転子２の回転軸である。

　以下の説明では、シャフト１１の中心軸線である軸線Ｃ１の方向を、「軸方向」と称する。シャフト１１の軸線Ｃ１を中心とする周方向を「周方向」とし、図２等に矢印Ｒ１で示す。シャフト１１の軸線Ｃ１を中心とする半径方向を、「径方向」と称する。

　シャフト１１は、モールド固定子４から図１における左側に突出しており、その突出部に形成された取付け部１１ａには、例えば送風機の羽根車５０５（図１５（Ａ））が取り付けられる。そのため、シャフト１１の突出側（図１における左側）を「負荷側」と称し、反対側（図１における右側）を「反負荷側」と称する。

＜回転子２の構成＞
　図２は、回転子２を示す断面図である。図２に示すように、回転子２は、シャフト１１と、シャフト１１の径方向外側に配置された回転子コア２１と、回転子コア２１に埋め込まれた複数のマグネット２３と、シャフト１１と回転子コア２１との間に設けられた樹脂部２５とを有する。

　回転子コア２１は、軸線Ｃ１を中心とする環状の部材であり、シャフト１１の径方向外側に設けられている。回転子コア２１は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層し、カシメ、溶接または接着によって軸方向に固定したものである。電磁鋼板の板厚は、例えば０．１ｍｍ～０．７ｍｍである。

　回転子コア２１は、複数の磁石挿入孔２２を有する。磁石挿入孔２２は、周方向に等間隔で、且つ軸線Ｃ１から等距離に配置されている。磁石挿入孔２２の数は、ここでは５である。

　磁石挿入孔２２は、その周方向中心を通る径方向の直線に直交する方向に、直線状に延在している。なお、磁石挿入孔２２は、周方向中心が軸線Ｃ１側に突出するＶ字形状を有していてもよい。

　磁石挿入孔２２の周方向両側には、空隙部であるフラックスバリア２７が形成されている。フラックスバリア２７と回転子コア２１の外周との間には、薄肉部が形成されている。薄肉部の厚さは、隣り合う磁極間の漏れ磁束を抑制するため、例えば、電磁鋼板の板厚と同等に設定されている。

　各磁石挿入孔２２には、永久磁石であるマグネット２３が挿入されている。マグネット２３は、例えば、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびホウ素（Ｂ）を含む希土類磁石、あるいは、サマリウム（Ｓｍ）、鉄および窒素（Ｎ）を含む希土類磁石で構成される。マグネット２３は、平板形状を有し、軸方向に直交する断面形状は矩形状である。マグネット２３は、メインマグネットとも称する。

　５つのマグネット２３は、径方向外側に、互いに同一の磁極を有する。回転子コア２１において、周方向に隣り合うマグネット２３の間の領域には、マグネット２３とは反対の磁極が形成される。

　そのため、回転子２には、マグネット２３で構成された５つの磁石磁極Ｐ１と、回転子コア２１で構成された５つの仮想磁極Ｐ２とが周方向に交互に配列される。このような回転子２は、コンシクエントポール型の回転子と称される。

　以下では、単に「磁極」という場合、磁石磁極Ｐ１と仮想磁極Ｐ２の両方を含むものとする。回転子２の極数は、１０である。回転子２の磁極Ｐ１，Ｐ２は、周方向に等角度間隔に配置される。磁石磁極Ｐ１と仮想磁極Ｐ２との間は、極間Ｍとなる。

　回転子コア２１の外周は、軸方向に直交する断面において、いわゆる花丸形状を有する。言い換えると、回転子コア２１の外周は、磁極Ｐ１，Ｐ２のそれぞれの極中心で外径が最大となり、極間Ｍで外径が最小となり、極中心から極間Ｍまでが弧状となる。回転子コア２１の外周は、花丸形状に限らず、円形状であってもよい。

　ここでは回転子２の極数を１０としたが、極数は４以上の偶数であればよい。また、ここでは１つの磁石挿入孔２２に１つのマグネット２３を配置しているが、１つの磁石挿入孔２２に２つ以上のマグネット２３を配置してもよい。

　シャフト１１と回転子コア２１との間には、非磁性の樹脂部２５が設けられている。樹脂部２５は、シャフト１１と回転子コア２１とを互いに離間させた状態で保持する。樹脂部２５は、望ましくはポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の熱可塑性樹脂で構成される。

　樹脂部２５は、シャフト１１に固定される環状の内筒部２５ａと、回転子コア２１の内周に固定される環状の外筒部２５ｃと、内筒部２５ａと外筒部２５ｃとを連結する複数のリブ２５ｂとを備えている。リブ２５ｂは、周方向に等間隔に配置されている。リブ２５ｂの数は、例えば極数の半分であり、ここでは５である。

　樹脂部２５の内筒部２５ａの内側には、シャフト１１が固定されている。リブ２５ｂは、周方向に等間隔で配置され、内筒部２５ａから径方向外側に放射状に延在している。周方向に隣り合うリブ２５ｂ間には、空洞部２６が形成される。ここでは、リブ２５ｂの数が極数の半分であり、リブ２５ｂの周方向位置が仮想磁極Ｐ２の極中心と一致しているが、このような数および配置に限定されるものではない。

　図１に示すように、軸方向に回転子コア２１に対向するように、センサマグネット２４が配置されている。センサマグネット２４は、樹脂部２５によって保持されている。センサマグネット２４の磁界は、回路基板６に実装された磁気センサによって検出され、これにより回転子２の周方向における位置、すなわち回転位置が検出される。

＜モールド固定子４の構成＞
　図３は、モールド固定子４を示す断面図である。モールド固定子４は、上記の通り、固定子５と、回路基板６と、補強部材３と、モールド樹脂部４０とを有する。固定子５は、固定子コア５１と、固定子コア５１に設けられた絶縁部５２と、絶縁部５２を介して固定子コア５１に巻き付けられたコイル５３とを有する。

　固定子コア５１は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層し、カシメ、溶接または接着によって軸方向に固定したものである。電磁鋼板の板厚は、例えば０．１ｍｍ～０．７ｍｍである。

　モールド樹脂部４０は、モールド樹脂、例えばＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）等の熱硬化性樹脂で形成される。ＢＭＣは、不飽和ポリエステルを主成分とし、ガラス繊維等の補強材が添加されたものである。また、モールド樹脂部４０を、ＰＢＴ等の熱可塑性樹脂で形成してもよい。

　モールド樹脂部４０は、反負荷側に軸受支持部４１を有し、負荷側に開口部４２を有する。回転子２（図１）は、開口部４２からモールド固定子４の内部の中空部分に挿入される。

　図１に戻り、モールド樹脂部４０の開口部４２には、金属製のブラケット１５が取り付けられている。このブラケット１５には、シャフト１１を支持する一方の軸受１２が保持される。また、ブラケット１５の外側には、水等の侵入を防止するためのキャップ１４が取り付けられている。モールド樹脂部４０の軸受支持部４１は、円筒状の内周面を有し、この内周面には、シャフト１１を支持するもう一方の軸受１３が保持される。

　モールド樹脂部４０は、電動機サポート１０に取り付けられる取付け脚４５を有する。後述するように、取付け脚４５は、軸線Ｃ１を中心として９０度間隔に４つ設けられている。

　モールド樹脂部４０の取付け脚４５は、穴部である取付け部４６を有する。モールド樹脂部４０の取付け脚４５は、ネジ４８により、例えば室外機５０１のフレーム５０９（図１５（Ｂ））に固定される。

　図４（Ａ）は、固定子コア５１、絶縁部５２およびコイル５３を示す平面図である。図４（Ｂ）は、固定子コア５１、絶縁部５２およびコイル５３を示す側面図である。固定子コア５１は、軸線Ｃ１を中心とする環状のヨーク５１ａと、ヨーク５１ａから径方向内側に延在する複数のティース５１ｂとを有する。ティース５１ｂの数は、ここでは１２であるが、これに限定されるものではない。図４（Ａ）では、２つのティース５１ｂを破線で示している。

　コイル５３は、例えばマグネットワイヤであり、絶縁部５２を介してティース５１ｂの周囲に巻き付けられる。絶縁部５２は、例えばＰＢＴ等の熱可塑性樹脂で形成されている。絶縁部５２は、熱可塑性樹脂を固定子コア５１と一体成形するか、あるいは熱可塑性樹脂の成形体を固定子コア５１に組み付けることによって形成される。

　絶縁部５２は、コイル５３の径方向内側および径方向外側にそれぞれ壁部を有し、コイル５３を径方向両側からガイドする。絶縁部５２には、複数の端子５７が取り付けられている。コイル５３の端部は、例えばヒュージング（熱かしめ）または半田等により、端子５７に接続される。

　絶縁部５２には、また、回路基板６を固定するための複数の突起５６が設けられている。突起５６は、回路基板６に形成された取付け穴に挿通される。

　図１に戻り、固定子５の反負荷側には、回路基板６が配置されている。回路基板６は、電動機１を駆動するためのパワートランジスタ等の駆動回路６１が実装されたプリント基板であり、リード線６３が配線されている。回路基板６のリード線６３は、モールド樹脂部４０の外周部分に取り付けられたリード線口出し部品６２から、電動機１の外部に引き出される。

　図５（Ａ）は、固定子５、回路基板６および基板押さえ部材７を示す平面図である。図５（Ｂ）は、固定子５、回路基板６および基板押さえ部材７を示す側面図である。回路基板６は、その板面が軸方向に直交するように配置されている。回路基板６の径方向中央部には、軸受１３（図１）の収容スペースを確保するための開口部が形成されている。回路基板６の外周部分に、上述したリード線口出し部品６２が取り付けられている。

　回路基板６に対して固定子５と反対側には、支持部材としての基板押さえ部材７が設けられている。基板押さえ部材７は、モールド成形時に回路基板６の変形を抑えるために設けられ、例えばＰＢＴ等の樹脂で構成される。

　基板押さえ部材７は、回路基板６の外周に沿って延在するリブ７１と、回路基板６の内周に沿って延在するリブ７２と、これらのリブ７１，７２を連結するリブ７３とを有し、骨組状に形成されている。但し、基板押さえ部材７の形状は、このような形状に限定されるものではない。

　基板押さえ部材７は、絶縁部５２の突起５６を挿通させる取付け穴７６を有する。絶縁部５２は、取付け穴７６から軸方向に突出する。突起５６の突出した先端を熱溶着または超音波溶着することにより、回路基板６および基板押さえ部材７が固定子５に固定される。

　基板押さえ部材７は、固定子５と反対の側に突出する複数の凸部７５を有する。凸部７５は、リブ７１，７２，７３のそれぞれに形成され、基板押さえ部材７の全体に分散して配置されている。凸部７５は、補強部材３を支持する支持部である。なお、基板押さえ部材７は、図１～３では省略されている。

　図６は、固定子５、回路基板６、基板押さえ部材７および補強部材３を示す側面図である。補強部材３は、基板押さえ部材７の凸部７５によって支持されている。固定子５、回路基板６、基板押さえ部材７および補強部材３により、固定子組立体５０が構成される。

　補強部材３は、例えば金属、より具体的には、鉄またはアルミニウムで形成されている。補強部材３は、主部３０と、フランジ部３１と、脚部３２とを有する。主部３０は、軸方向に直交する面内で円形状を有する板状部分である。フランジ部３１は、主部３０の固定子５側で、主部３０の外周に沿って環状に形成されている。脚部３２は、フランジ部３１から径方向外側に延在している。

　図３に戻り、補強部材３は、軸方向において固定子５とは反対側に表面３５を有し、固定子５側に窪み部３６を有する。表面３５は、例えば、軸方向に直交する平面である。窪み部３６は、軸受１３（図１）を収容する部分である。

　補強部材３の一部と、固定子５と、回路基板６と、基板押さえ部材７とは、モールド樹脂部４０（図１）によって覆われ、モールド固定子４が構成される。補強部材３の脚部３２は、モールド樹脂部４０に覆われる。一方、補強部材３の主部３０の表面３５および外周面並びにフランジ部３１の表面は、モールド樹脂部４０から露出する。

　補強部材３のうち、モールド樹脂部４０に覆われる部分、例えば脚部３２は、第１の部分とも称する。補強部材３のうち、モールド樹脂部４０から露出する部分、例えば主部３０の表面３５および外周面並びにフランジ部３１の表面は、第２の部分とも称する。

　図７（Ａ）および（Ｂ）は、モールド固定子４を示す平面図および側面図である。図７（Ａ）に示すように、モールド樹脂部４０は、軸線Ｃ１から等距離に配置された複数の取付け脚４５を有する。ここでは４つの取付け脚４５が、軸線Ｃ１を中心として９０度間隔に形成されている。但し、取付け脚４５の数は、４つには限定されない。

　取付け脚４５は、穴部である取付け部４６を有する。取付け部４６は、電動機１を固定するネジ４８（図１５（Ｂ））を挿通する部分である。また、取付け部４６は、モールド成形時に金型２００（図８）の位置決めピン２０９があった場所に樹脂が流れ込まないことによって形成される。

　取付け部４６の内周面は、軸方向に直交する面内で円形である。また、取付け部４６の内周面は、軸方向に平行である。なお、取付け部４６は、穴部に限らず、凹部であってもよい。その場合、凹部の内周面は、軸方向に直交する面内で円弧状であることが望ましい。

　補強部材３のフランジ部３１から径方向外側に、複数の脚部３２が延在している。複数の脚部３２は、軸線Ｃ１から等距離に形成され、また、軸線Ｃ１を中心として等間隔に形成されている。

　ここでは、モールド樹脂部４０の取付け脚４５と同数の脚部３２が、取付け脚４５に対応する位置にそれぞれ形成されている。すなわち、４つの脚部３２が、軸線Ｃ１を中心として９０度間隔に形成されている。

　脚部３２の先端部すなわち径方向外側の端部には、凹部である取付け部３３が形成されている。脚部３２の取付け部３３は、取付け脚４５の取付け部４６と軸方向に重なり合う位置に形成されている。

　取付け部３３の内周面は、軸方向に直交する面内で円弧状、より具体的には半円状である。また、取付け部３３の内周面は、軸方向に平行である。取付け部３３は、金型２００（図８）の位置決めピン２０９に当接することにより、補強部材３を周方向に位置決める作用を有する。なお、取付け部３３は、凹部に限らず、穴部であってもよい。その場合、穴部の内周面は、軸方向に直交する面内で円形であることが望ましい。

＜電動機１の製造方法＞
　次に、電動機１の製造工程について説明する。図８は、電動機１の製造工程で用いる金型２００を示す断面図である。金型２００は、開閉可能な上金型２０１と下金型２０２とを備え、両者の間にキャビティ２０４が形成される。下金型２０２には、キャビティ２０４に樹脂を注入する流路であるゲート２０８が形成されている。

　上金型２０１には、補強部材３を収容する補強部材収容部２０３が形成されている。また、上金型２０１には、補強部材３のフランジ部３１に当接する当接面２１０が形成されている。

　下金型２０２には、キャビティ２０４内に突出する円柱状の中芯２０５が形成されている。中芯２０５は、固定子コア５１の内側に係合する部分である。中芯２０５の下端部には、中芯２０５よりも径方向外側に張り出した大径部２０６が形成されている。この大径部２０６は、モールド固定子４の開口部４２（図３）に対応する部分である。

　下金型２０２には、補強部材３の取付け部３３に係合する位置決め部材としての位置決めピン２０９が設けられている。位置決めピン２０９は、キャビティ２０４内で軸方向に延在している。

　図９は、電動機１の製造工程を示すフローチャートである。まず、複数の電磁鋼板を軸方向に積層し、カシメ等によって固定して、固定子コア５１を形成する（ステップＳ１０１）。次に、固定子コア５１に絶縁部５２を取り付けるか、または一体に成形する（ステップＳ１０２）。さらに、固定子コア５１に絶縁部５２を介してコイル５３を巻き付ける（ステップＳ１０３）。これにより、固定子５が形成される。

　次に、固定子５に回路基板６および基板押さえ部材７を取り付ける（ステップＳ１０４）。このとき、固定子５の絶縁部５２の突起５６（図５（Ｂ））を、回路基板６の取付け穴および基板押さえ部材７の取付け穴７６（図５（Ａ））に挿通し、突起５６の先端を熱溶着等することにより、回路基板６および基板押さえ部材７を固定子５に固定する。

　次に、固定子５上の基板押さえ部材７に、補強部材３を取り付ける（ステップＳ１０５）。補強部材３は、基板押さえ部材７の凸部７５に乗った状態で支持される。これにより、固定子５、回路基板６、基板押さえ部材７および補強部材３からなる固定子組立体５０（図６）が得られる。

　次に、この固定子組立体５０を金型２００内に設置して、モールド成形を行う（ステップＳ１０６）。

　具体的には、まず、金型２００の上金型２０１を上方に移動させてキャビティ２０４を開放し、キャビティ２０４内に固定子組立体５０を設置する。このとき、金型２００の位置決めピン２０９を、補強部材３の取付け部３３に係合させることにより、固定子組立体５０をキャビティ２０４内で位置決めする。

　補強部材３の取付け部３３は、軸線Ｃ１から等距離で、且つ周方向に等間隔に複数形成されているため、キャビティ２０４内で固定子組立体５０の周方向位置を複数通りに変えることができる。リード線口出し部品６２の一部およびリード線６３の一部は、キャビティ２０４の外部に突出する。

　キャビティ２０４内に固定子組立体５０を設置したのち、上金型２０１を下方に移動してキャビティ２０４を閉じ、溶融状態のモールド樹脂をゲート２０８からキャビティ２０４に注入する。キャビティ２０４に注入されたモールド樹脂は、固定子組立体５０を覆う。

　モールド樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合には、キャビティ２０４にモールド樹脂を注入したのち、金型２００を加熱することにより、キャビティ２０４内のモールド樹脂を硬化させる。これにより、固定子組立体５０をモールド樹脂部４０で覆ったモールド固定子４が形成される。

　なお、モールド固定子４のモールド樹脂部４０では、位置決めピン２０９があった部分に樹脂が流れ込まないため、取付け部４６（図７（Ａ））が形成される。

　ステップＳ１０１～Ｓ１０６とは別に、回転子２を形成する。すなわち、複数の電磁鋼板を軸方向に積層し、カシメ等によって固定して回転子コア２１を形成し、磁石挿入孔２２にマグネット２３を挿入する。さらに、シャフト１１、回転子コア２１、マグネット２３およびセンサマグネット２４を、樹脂部２５となる樹脂で一体成形する。これにより、回転子２が形成される。

　その後、回転子２のシャフト１１に軸受１２，１３を取り付け、モールド固定子４の開口部４２から、固定子５の内側部分に挿入する（ステップＳ１０７）。また、ブラケット１５をモールド固定子４の開口部４２に取り付け、ブラケット１５の外側にキャップ１４を取り付ける。これにより、電動機１が完成する。

＜作用＞
　次に、実施の形態１における振動および騒音の低減作用について説明する。コンシクエントポール型の回転子２は、マグネット２３が設けられた磁石磁極Ｐ１の磁束密度が、マグネット２３が設けられていない仮想磁極Ｐ２の磁束密度よりも大きい。

　そのため、回転子２と固定子５のティース５１ｂとの間に作用する磁気的吸引力は、磁石磁極Ｐ１では大きく、仮想磁極Ｐ２では小さくなる。これにより、回転子２の回転時には、回転子２に径方向の加振力が作用する。

　回転子２に作用する径方向加振力は、電動機１の振動および騒音の原因となる。電動機１の振動および騒音を低減するためには、モールド樹脂の量を多くしてモールド樹脂部４０の強度を高くすることが考えられるが、製造コストが増加する。

　そこで、この実施の形態１では、固定子５と補強部材３とをモールド樹脂部４０で一体に成形している。補強部材３は、モールド樹脂部４０よりも引張強度の高い材料で形成されている。

　モールド樹脂部４０は、上記の通り、例えばＢＭＣまたはＰＢＴで形成されている。ＢＭＣの引張強度は、５０～２５０ＭＰａである。ＰＢＴの引張強度は、５０～２５０ＭＰａである。

　一方、補強部材３は、例えば鉄またはアルミニウムで形成されている。鉄の引張強度は、４００～６００ＭＰａである。アルミニウムの引張強度は、３００～５００ＭＰａである。

　このように、引張強度の高い補強部材３を固定子５と共にモールド樹脂で一体に成形することにより、回転子２の回転時に発生する振動に対する耐性を向上することができる。そのため、電動機１の振動および騒音を低減することができる。

　また、モールド樹脂の使用量を増加する必要がないため、製造コストの増加を抑制することができる。

　ここでは、補強部材３を鉄またはアルミニウムで形成したが、モールド樹脂部４０よりも引張強度が高ければ、他の金属で形成してもよく、あるいは樹脂で形成してもよい。この場合も、振動耐性を向上し、電動機１の振動および騒音を低減することができる。

　次に、振動および騒音の低減以外の作用について説明する。上記の通り、モールド樹脂部４０は、ＢＭＣまたはＰＢＴ等の樹脂で形成され、補強部材３は、鉄またはアルミニウム等の金属で形成される。

　ＢＭＣの熱伝導率は０．１～１Ｗ／ｍ・Ｋであり、ＰＢＴの熱伝導率は０．１～１Ｗ／ｍ・Ｋである。これに対し、鉄の熱伝導率は３０～８０Ｗ／ｍ・Ｋであり、アルミニウムの熱伝導率は８０～３００Ｗ／ｍ・Ｋである。

　このように、補強部材３の熱伝導率がモールド樹脂部４０の熱伝導率よりも高いため、電動機１のコイル５３および回路基板６で発生した熱を、補強部材３を介して電動機１の外部に効率よく放熱することができ、電動機１の温度上昇を抑制することができる。

　また、モールド樹脂部４０は、ＢＭＣ等の非磁性の樹脂で形成されている。そのため、電動機１の外部への磁束漏れをモールド樹脂部４０によって抑制することができる。このように漏れ磁束を抑制することで、電動機効率を向上することができる。

　また、補強部材３が取付け部３３を有し、モールド樹脂部４０が取付け脚４５を有するため、これらの取付け部３３，４６とをネジ４８（図１５（Ｂ））の挿通穴として利用することができる。

＜実施の形態の効果＞
　以上説明したように、実施の形態１の電動機１は、回転子２と、固定子５と、補強部材３と、固定子５と補強部材３とを覆うモールド樹脂部４０とを有する。補強部材３の引張強度は、モールド樹脂部４０の引張強度よりも高い。そのため、振動耐性を向上し、電動機１の振動および騒音を低減することができる。

　また、固定子５と補強部材３とがモールド樹脂部４０で覆われるため、補強部材３をモールド固定子４に外側から取り付けた場合と比較して、ネジ止め、圧入等の工程が不要になり、工程数を少なくすることができる。

　特に、補強部材３が、鉄またはアルミニウム等の金属で形成されているため、振動耐性を向上し、振動および騒音の低減効果を高めることができる。

　また、補強部材３の熱伝導率がモールド樹脂部４０の熱伝導率よりも高いため、電動機１で発生した熱を補強部材３から外部に放熱することができる。

　また、モールド樹脂部４０が非磁性であるため、電動機１の外部への磁束漏れを抑制し、電動機効率を向上することができる。

　また、モールド樹脂部４０が、ＢＭＣ等の熱硬化性樹脂で形成されているため、高い寸法安定性を得ることできる。そのため、モールド樹脂部４０の形状および重量のバランスを向上し、電動機１の静音性を高めることができる。なお、モールド樹脂部４０をＰＢＴ等の熱可塑性樹脂で形成した場合には、モールド樹脂の再利用が可能になる。

　また、補強部材３が基板押さえ部材７によって支持されているため、モールド成形時の回路基板６の変形防止と補強部材３の支持とを共通の部材で行うことができる。

　また、補強部材３が、モールド樹脂部４０に覆われる脚部３２（第１の部分）と、モールド樹脂部４０から露出する主部３０およびフランジ部３１（第２の部分）とを有するため、電動機１で発生した熱を補強部材３の露出部から外部に放熱することができ、放熱効果を高めることができる。

　また、脚部３２に、軸線Ｃ１と平行な内周面を有する取付け部３３が形成されているため、当該内周面を金型２００の位置決めピン２０９に当接させ、金型２００内で固定子組立体５０を位置決めすることができる。

　また、モールド樹脂部４０は、軸線Ｃ１から等距離に複数の取付け部４６を有し、補強部材３は、軸線Ｃ１から等距離に複数の取付け部３３を有するため、金型２００内で固定子組立体５０の回転位置を変えても、固定子組立体５０を位置決めすることができる。

　また、モールド樹脂部４０の取付け部４６および補強部材３の取付け部３３が、円形状または円弧状であるため、金型２００の位置決めピン２０９の構成を簡単にすることができる。

　また、回転子２が磁石磁極Ｐ１と仮想磁極Ｐ２とを有するコンシクエントポール型であり、径方向加振力が発生しやすいため、補強部材３を設けることによる振動および騒音の低減効果が特に有効である。

　また、補強部材３が、固定子５の軸方向の一方の側に配置されているため、電動機１を径方向に大型化することなく、振動および騒音の低減を図ることができる。

実施の形態２．
　次に、実施の形態２について説明する。図１０は、実施の形態２の電動機１Ａを示す断面図である。図１１は、実施の形態２のモールド固定子４Ａを示す断面である。実施の形態２では、電動機１Ａの補強部材３Ａの材質が実施の形態１と異なる。補強部材３Ａの形状は、実施の形態１の補強部材３と同様である。

　実施の形態２の補強部材３Ａは、モールド樹脂部４０よりも弾性率が低い材料で形成されている。モールド樹脂部４０は、実施の形態１で説明した通り、例えばＢＭＣまたはＰＢＴで形成されている。ＢＭＣの弾性率は、３～２０ＧＰａである。ＰＢＴの弾性率は、３～２０ＧＰａである。

　これに対し、補強部材３Ａは、例えばゴム、より具体的にはシリコーンゴムで形成されている。シリコーンゴムの弾性率は、０．５～１．５ＭＰａである。

　このように、補強部材３Ａが、モールド樹脂部４０よりも弾性率が低い材料で形成されているため、回転子２の回転時に発生した振動を補強部材３Ａで吸収することができる。これにより、電動機１の振動および騒音を低減することができる。特に、シリコーンゴム等のゴムは、高い振動吸収性能を有するため、電動機１の振動および騒音を効果的に低減することができる。

　補強部材３Ａは、シリコーンゴムに限らず、モールド樹脂部４０よりも弾性率の低い材料で形成されていればよい。但し、高い振動吸収性能を有するという点では、ゴムが望ましい。

　また、実施の形態１でも説明したように、補強部材３Ａの熱伝導率がモールド樹脂部４０の熱伝導率よりも高ければ、電動機１の熱を効率よく外部に放熱する効果が得られる。

　ＢＭＣの熱伝導率は０．１～１Ｗ／ｍ・Ｋであり、ＰＢＴの熱伝導率は０．１～１Ｗ／ｍ・Ｋである。これに対し、補強部材３Ａの一例であるシリコーンゴムの熱伝導率は、１～５Ｗ／ｍ・Ｋである。このように、補強部材３Ａの熱伝導率がモールド樹脂部４０の熱伝導率よりも高いため、電動機１の熱を効率よく外部に放熱することができる。

　また、補強部材３Ａの耐熱温度が、モールド成形時の成形温度よりも高ければ、実施の形態１で説明したモールド成形が可能になる。

　モールド樹脂部４０をＢＭＣで成形する場合の成形温度は１３０～２００℃であり、シリコーンゴムの耐熱温度は１００～３５０℃である。この温度範囲の中で、補強部材３Ａの耐熱温度をＢＭＣの成形温度よりも高くすることにより、補強部材３Ａを固定子５および回路基板６（図６）等と共にモールド樹脂で一体成形することができる。

　また、モールド樹脂部４０をＰＢＴで成形する場合の成形温度は２３０～２８０℃であり、シリコーンゴムの耐熱温度は１００～３５０℃である。この温度範囲の中で、補強部材３Ａの耐熱温度をＰＢＴの成形温度よりも高くすることにより、補強部材３Ａを固定子５および回路基板６（図６）等と共にモールド樹脂で一体成形することができる。

　実施の形態２の電動機１Ａは、上述した点を除き、実施の形態１の電動機１と同様に構成されている。

　以上説明したように、実施の形態２の電動機１Ａは、回転子２と、固定子５と、補強部材３Ａと、固定子５と補強部材３Ａとを覆うモールド樹脂部４０とを有する。補強部材３Ａの弾性率は、モールド樹脂部４０の弾性率よりも低い。そのため、振動を補強部材３Ａで吸収し、電動機１の振動および騒音を低減することができる。

　特に、シリコーンゴム等のゴムは、高い振動吸収性能を有するため、電動機１の振動および騒音を効果的に低減することができる。

　また、補強部材３Ａの熱伝導率がモールド樹脂部４０の熱伝導率よりも高ければ、電動機１の熱を外部に放熱する効果を発揮することができる。

実施の形態３．
　次に、実施の形態３について説明する。図１２は、実施の形態３のモールド固定子４Ｂを示す平面図である。実施の形態３では、補強部材３Ｂおよびモールド樹脂部４０Ｂの形状が、実施の形態１，２と異なる。

　補強部材３Ｂの外周には、凹部である取付け部３８が形成されている。取付け部３８の内周面は、軸方向に直交する面内で円弧状、より具体的には半円状である。また、取付け部３８の内周面は、軸方向に平行である。

　補強部材３Ｂの取付け部３８は、周方向に等間隔に複数形成されている。ここでは、２つの取付け部３８が軸線Ｃ１を中心として１８０度間隔に形成されている。

　モールド成形時には、補強部材３Ｂの取付け部３８を、金型２００に設けた位置決め部材に当接させることができる。これにより、補強部材３Ｂを含む固定子組立体５０（図６）を金型２００内で位置決めすることができる。

　モールド樹脂部４０において、補強部材３の取付け部３８に対応する位置には、凹部である取付け部４９が形成されている。取付け部４９の内周面は、軸方向に直交する面内で円弧状、より具体的には半円状である。また、取付け部４９の内周面は、軸方向に平行である。

　モールド樹脂部４０の取付け部４９は、金型２００の位置決め部材があった場所に樹脂が流れ込まないことによって形成される部分である。すなわち、補強部材３Ｂの取付け部３８は、モールド樹脂部４０から露出する部分（第２の部分）である。

　実施の形態３の電動機は、上述した点を除き、実施の形態１の電動機１と同様に構成されている。また、実施の形態２で説明した補強部材３Ａを用いてもよい。

　実施の形態３では、補強部材３Ｂの取付け部３８を金型２００の位置決め部材に当接させることにより、補強部材３Ｂを含む固定子組立体５０（図６）を金型２００内で位置決めすることができる。そのため、金型２００内の固定子組立体５０の位置精度を向上し、
電動機１の寸法精度を向上することができる。

実施の形態４．
　次に、実施の形態４について説明する。図１３は、実施の形態４の固定子組立体５０Ｃを示す側面図である。上述した実施の形態１では、補強部材３が基板押さえ部材７（図６）によって支持されていた。

　これに対し、実施の形態４では、図１３に示すように、補強部材３が固定子５によって支持されている。より具体的には、固定子５の絶縁部５２に立設された複数の突起５８によって、補強部材３が支持されている。固定子５に補強部材３を取り付けることにより、固定子組立体５０Ｃが形成される。

　実施の形態４の電動機は、上述した点を除き、実施の形態１の電動機１と同様に構成されている。また、実施の形態２で説明した補強部材３Ａ、あるいは実施の形態３で説明した補強部材３Ｂを用いてもよい。

　補強部材３Ｂの材質は、実施の形態１の補強部材３と同様であってもよく、実施の形態２の補強部材３Ａと同様であってもよい。また、実施の形態４では、回路基板６および基板押さえ部材７は、設けられていない。

　固定子組立体５０Ｃを金型２００（図８）内に設置してモールド成形を行うことにより、固定子５および補強部材３をモールド樹脂部４０（図１）で一体成形することができる。

　実施の形態４では、補強部材３が固定子５によって直接支持されるため、実施の形態１で説明した効果に加え、部品点数を少なくし、製造コストを低減することができる。

実施の形態５．
　次に、実施の形態５について説明する。図１４は、実施の形態５の回転子２Ｄを示す断面図である。上述した実施の形態１の回転子２（図２）は、磁石磁極と仮想磁極とを有するコンシクエントポール型であった。これに対し、実施の形態５の回転子２Ｄは、全ての磁極が磁石磁極で構成される非コンシクエントポール型である。

　回転子２Ｄは、軸線Ｃ１を中心とする円筒状の回転子コア２１を有する。回転子コア２１は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層し、カシメ、溶接または接着によって固定したものである。電磁鋼板の板厚は、例えば０．１ｍｍ～０．７ｍｍである。回転子コア２１は、径方向中心に中心孔を有し、この中心孔にはシャフト１１が固定されている。

　回転子コア２１には、複数の磁石挿入孔２２が、周方向に等間隔に配置されている。各磁石挿入孔２２の形状は、実施の形態１で説明したとおりである。磁石挿入孔２２の周方向両側には、フラックスバリア２７が形成されている。磁石挿入孔２２の数は、ここでは１０であるが、１０に限定されるものではない。

　各磁石挿入孔２２には、マグネット２３が挿入されている。マグネット２３は平板状であり、軸方向に直交する断面形状は矩形状である。マグネット２３の材質および形状は、実施の形態１で説明したとおりである。

　周方向に隣り合うマグネット２３は、互いに反対の磁極が回転子コア２１の外周側に向くように配置されている。そのため、回転子２Ｄの全ての磁極は、マグネット２３によって構成される。ここでは、回転子２Ｄが１０個のマグネット２３を有し、回転子２Ｄの磁極数は１０極である。

　非コンシクエントポール型の回転子２Ｄは、コンシクエントポール型の回転子２よりもマグネット２３の数は多いが、振動および騒音が発生しにくいというメリットがある。

　実施の形態５の電動機は、上述した点を除き、実施の形態１の電動機１と同様に構成されている。また、実施の形態２で説明した補強部材３Ａ、あるいは実施の形態３で説明した補強部材３Ｂを用いてもよい。また、実施の形態４で説明したように、補強部材３を固定子５で支持してもよい。

　このように非コンシクエントポール型の回転子２Ｄを用いた場合であっても、固定子５と補強部材３とをモールド樹脂部４０で覆うと共に、補強部材３の引張強度をモールド樹脂部４０の引張強度よりも高し、あるいは補強部材３の熱伝導率をモールド樹脂部４０の熱伝導率よりも低くすることにより、電動機１の振動および騒音を低減することができる。        

＜空気調和装置＞
　次に、上述した各実施の形態の電動機を適用した空気調和装置について説明する。図１５（Ａ）は、実施の形態１の電動機１を適用した空気調和装置５００の構成を示す図である。空気調和装置５００は、室外機５０１と、室内機５０２と、これらを接続する冷媒配管５０３とを備える。

　室外機５０１は、例えばプロペラファンである室外送風機５１０と、圧縮機５０４と、熱交換器５０７とを有する。室外送風機５１０は、羽根車５０５と、これを駆動する電動機１とを有する。電動機１の構成は、実施の形態１で説明した通りである。

　図１５（Ｂ）は、室外機５０１の断面図である。電動機１は、室外機５０１のハウジング５０８内に配置されたフレーム５０９に、ネジ４８によって取り付けられている。電動機１のシャフト１１には、ハブ５０６を介して羽根車５０５が取り付けられている。

　室外送風機５１０では、電動機１の回転により羽根車５０５が回転し、熱交換器５０７に送風する。空気調和装置５００の冷房運転時には、圧縮機５０４で圧縮された冷媒が熱交換器５０７（凝縮器）で凝縮する際に放出された熱を、室外送風機５１０の送風によって室外に放出する。

　室内機５０２（図１５（Ａ））は、例えばクロスフローファンである室内送風機５２０と、熱交換器５２３とを有する。室内送風機５２０は、羽根車５２１と、これを駆動する電動機５２２とを有する。

　室内送風機５２０では、電動機５２２の回転により羽根車５２１が回転し、室内に送風する。空気調和装置５００の冷房運転時には、冷媒が熱交換器５２３（蒸発器）で蒸発する際に熱が奪われた空気を、室内送風機５２０の送風によって室内に送風する。

　実施の形態１で説明した電動機１は振動および騒音が少ないため、室外送風機５１０の静音性を向上することができる。これにより、空気調和装置５００の静音性を向上することができる。

　ここでは、室外送風機５１０に実施の形態１の電動機１を用いたが、室外送風機５１０および室内送風機５２０の少なくとも一方に実施の形態１の電動機１を用いていればよい。また、実施の形態１の電動機１の代わりに、実施の形態２～５のいずれかの電動機を用いてもよい。

　また、実施の形態１～５で説明した電動機１は、空気調和装置の送風機以外の電気機器に搭載することもできる。

　以上、望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本開示は上記の実施の形態に限定されるものではなく、各種の改良または変形を行なうことができる。

　１，１Ａ　電動機、　２　回転子、　３，３Ａ，３Ｂ　補強部材、　４　モールド固定子、　５　固定子、　６　回路基板、　７　基板押さえ部材、　１１　シャフト、　２１　回転子コア、　３０　主部、　３１　フランジ部、　３２　脚部、　３３　取付け部、　３５　表面、　３６　窪み部、　３８　取付け部、　４０　モールド樹脂部、　４１　軸受支持部、　４２　開口部、　４５　取付け脚、　４６　取付け部、　４８　ネジ、　４９　取付け部、　５０　固定子組立体、　５１　固定子コア、　５２　絶縁部、　５３　コイル、　５６　突起、　５７　端子、　５８　突起（支持部）、　６１　駆動回路、　２００　金型、　２０１　上金型、　２０２　下金型、　２０３　補強部材収容部、　２０４　キャビティ、　２０８　ゲート、　２０９　位置決めピン、　２１０　当接面、　５００　空気調和装置、　５０１　室外機、　５０２　室内機、　５０３　冷媒配管、　５０５　羽根車、　５０６　ハブ、　５０８　ハウジング、　５０９　フレーム、　５１０　室外送風機、　５２０　室内送風機、　５２１　羽根車。

Claims (17)

1. 　回転子と、
   　前記回転子を囲む固定子と、
   　補強部材と、
   　前記固定子および前記補強部材を覆うモールド樹脂部と
   　を有し、
   　前記補強部材の引張強度が、前記モールド樹脂部の引張強度よりも高い
   　電動機。
2. 　前記補強部材は、金属で形成されている
   　請求項１に記載の電動機。
3. 　回転子と、
   　前記回転子を囲む固定子と、
   　補強部材と、
   　前記固定子および前記補強部材を覆うモールド樹脂部と
   　を有し、
   　前記補強部材の弾性率が、前記モールド樹脂部の弾性率よりも低い
   　電動機。
4. 　前記補強部材は、ゴムで形成されている
   　請求項３に記載の電動機。
5. 　前記補強部材の熱伝導率は、前記モールド樹脂部よりも熱伝導率が高い
   　請求項１から４までの何れか１項に記載の電動機。
6. 　前記モールド樹脂部は、非磁性の樹脂で形成されている
   　請求項１から５までの何れか１項に記載の電動機。
7. 　前記モールド樹脂部は、熱硬化性樹脂で形成されている
   　請求項１から６までの何れか１項に記載の電動機。
8. 　前記補強部材は、前記固定子によって支持されている
   　請求項１から７までのいずれか１項に記載の電動機。
9. 　前記固定子と前記補強部材との間に、支持部材を有し、
   　前記補強部材は、前記支持部材によって支持されている
   　請求項１から７までのいずれか１項に記載の電動機。
10. 　前記補強部材は、前記モールド樹脂部に覆われる第１の部分と、前記モールド樹脂部から露出する第２の部分とを有する
    　請求項１から９までのいずれか１項に記載の電動機。
11. 　前記第２の部分には、前記回転子の回転軸と平行な面が設けられている
    　請求項１０に記載の電動機。
12. 　前記モールド樹脂部は、前記回転子の回転軸から等距離に、穴部または凹部である、複数の取付け部を有し、
    　前記補強部材は、前記回転子の回転軸から等距離に、穴部または凹部である、複数の取付け部を有する
    　請求項１から１１までの何れか１項に記載の電動機。
13. 　前記モールド樹脂部の前記複数の取付け部は、円形状または円弧状の内周面を有し、
    　前記補強部材の前記複数の取付け部は、円形状または円弧状の内周面を有する
    　請求項１２に記載の電動機。
14. 　前記回転子は、回転子コアと、前記回転子コアに取り付けられた永久磁石とを有し、
    　前記永久磁石が磁石磁極を構成し、前記回転子コアの一部が仮想磁極を構成する
    　請求項１から１３までの何れか１項に記載の電動機。
15. 　前記補強部材は、前記回転子の回転軸の方向において、前記固定子の一方の側に配置されている
    　請求項１から１４までの何れか１項に記載の電動機。
16. 　請求項１から１５までの何れか１項に記載の電動機と、
    　前記電動機によって回転する羽根車と
    　を備えた送風機。
17. 　室外機と、前記室外機と冷媒配管で連結された室内機とを備え、
    　前記室外機と前記室内機の少なくとも一方は、
    　請求項１６に記載の送風機を有する
    　空気調和装置。
     
     
     
     

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