JP6226654B2 - 回転電機及びそれを備えた空調機器 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機及びそれを備えた空調機器に関し、特に、回転電機の回転子構造に関するものである。

回転電機の回転子には、永久磁石、回転子ヨーク及びボスを有し、これらが樹脂でモールド成形されて一体的に構成されたものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この回転子ヨークは円筒状部材であり、この回転子ヨークの内側には、回転子ヨークの内周面に対して予め設定された間隔を空けて出力伝達部となるボスが配置されている。そして、ボスには、回転電機のファンなどが接続され、軸受けに回転自在に支持されるシャフト（出力軸）が接続されている。特許文献１に記載の回転電機は、このような構成を備えたことにより、回転子ヨークと出力軸との間が絶縁され、回転子ヨークに発生した電流が出力軸に伝達されることが抑制され、シャフトの回転に利用されるベアリングの電食などの発生が抑制される。電食の発生を抑制することができると、出力軸の回転によって異音が発生することを抑制できる。

特許文献１に記載のような回転子では、電磁鋼板をリング状に打ち抜いたものを複数重ね合わせることで円筒状の回転子ヨークを構成し、電磁鋼板を回転子ヨークの内径よりも小さい外径を有する形状に打ち抜いたものを複数重ね合わせることで円筒状のボスを構成している。

特開２００１−２９８８８７号公報（たとえば、図２）

特許文献１に記載の回転子では、製造コストを考慮して、同一の電磁鋼板を打ち抜いたものを積み重ねることで回転子ヨーク及びボスを構成する方法が考えられる。しかし、この方法では、回転子ヨーク用の材料が１つのリング状板材として打ち抜かれることとなる。したがって、リングの中央部及びリングの外側の部分などを廃棄することとなって無駄が多くなり、その分、製造コストを抑制することができなくなってしまうという課題がある。

また、この方法では、この打ち抜いたリング状板材の一部に、破損などが発生していると、このリング状板材を廃棄することとなる。すなわち、リング状板材の全体に渡って破損などが発生しておらず、一部に破損がある場合であっても、リング状部材を廃棄することとなるので、その分、歩留まりを向上させにくくなってしまうという課題がある。

また、特許文献１に記載の回転子のように、永久磁石を回転子ヨークの外周面に設ける場合において、回転子ヨークの肉厚は磁気飽和する厚みでよい。ここで、回転子ヨークを薄肉にしたい要求があると、回転子ヨークの内径とボスの外径との差を大きくする必要がある。電磁鋼板の端側にくる部分を打ち抜くにあたって、その打ち抜く部材の幅が小さくなると、うまく打ち抜きずらいという事情がある。したがって、上記のように回転子ヨークの内径とボスの外径との差を大きく設定した形状の金型で電磁鋼板を打ち抜く場合には、回転子ヨーク用の板材が破損してしまいやすく、更に歩留まりを向上させにくくなってしまうという課題がある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、製造コストを抑制すること、及び、歩留まりを向上させることを実現する回転電機及びそれを備えた空調機器を提供することを目的としている。

本発明に係る回転電機は、シャフトが接続された回転自在の回転子及び回転子を回転させる固定子を備えた回転電機において、回転子は、シャフトが接続されたボス部と、円環状に連結された複数の回転子磁極片を有し、各回転子磁極片は円弧状である回転子ヨーク部と、ボス部と回転子ヨーク部との間に設けられ、ボス部と回転子ヨーク部とを固定する樹脂部と、回転子ヨーク部の外周面に貼り付けられた永久磁石と、を備え、回転子磁極片には、内径側に凸部が形成され、ボス部は、平面視形状が四角形状に形成され、外周面に凸部と対向配置に凹部が形成されているものである。

本発明に係る回転電機によれば、上記構成を有しているため、製造コストを抑制すること、及び、歩留まりを向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る回転電機の概要構成について説明する図である。 磁極片を組み合わせて構成した固定子の径方向に平行な断面図である。 図３は、回転子のユニットコアの説明図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が折曲げ中心を回転中心として折り曲げた図である。 ユニットコアを組み合わせた回転子ヨークとボスとを組み合わせた状態におけるモールド前の回転子の平面図である。 回転子ヨーク及びボスを樹脂で一体成形した状態を示す図である。 回転子ヨーク及びボスを樹脂で一体成形した後に、この一体成形品に永久磁石を設けた状態を示す図である。 回転子にシャフトを挿入した状態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る回転電機の回転子に用いられるユニットコア及びボスのコアシートの打ち抜きパターンの説明図である。 本発明の実施の形態２に係る回転電機の回転子のユニットコアの説明図であり、（ａ）が第１鉄心素板群の平面図、（ｂ）が第２鉄心素板群の平面図、（ｃ）が斜視図である。 図９のユニットコアの磁極片の両端面に設けられている凸部と凹部の説明図である。 隣接するユニットコアの磁極片の接続状態を説明するための部分拡大図である。 本発明の実施の形態２に係る回転電機の回転子のユニットコアの変形例である。 本発明の実施の形態３に係る回転電機の回転子に用いられるユニットコア及びボスのコアシートの打ち抜きパターンの説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る回転電機１の概要構成について説明する図である。図２は、固定子磁極片を組み合わせて構成した固定子２の径方向に平行な断面図である。なお、図１（ａ）は、実施の形態１に係る回転電機１の全体構成を示す模式図である。図１（ｂ）は、図１に示すプロペラファン１０１を取り外した状態の断面図であってシャフト８の軸方向に沿う断面図である。図２では、コイル１５の端末線の処理は省略している。図１及び図２を参照して回転電機１の概要構成などについて説明する。
本実施の形態１に係る回転電機１は、製造コストを抑制すること、及び、歩留まりを向上させる改良が加えられたものである。

［構成説明］
回転電機１は、たとえばプロペラファン１０１と組み合わせられて、送風機１００などを構成するものである。回転電機１は、一方側がプロペラファン１０１に接続されるシャフト８と、回転電機１に搭載される各種部品などを収容するモータハウジング５と、シャフト８の他方側に接続された回転自在の回転子３と、放射状に配列する固定子磁極片を有し、回転子３を回転させる固定子２と、シャフト８を回転自在に支持する第１軸受９ａ及び第２軸受９ｂとを備えている。また、回転電機１は、回転子３の回転位置の検知などに利用されるプリント基板１２と、プリント基板１２を保持するプリント基板保持器１３とを備えている。
なお、本実施の形態１では、回転電機１が、たとえば、ブラシレスＤＣモータであるものとして説明する。そして、回転電機１は、たとえば、空気調和装置の室外機などの空調機器に搭載され、室外機内の熱交換器に空気を供給するのに利用されるプロペラファン１０１を駆動するために使用される場合を一例に説明する。

（プロペラファン１０１及びシャフト８）
プロペラファン１０１は、シャフト８の一端側に接続され、シャフト８の回転が伝達されて回転するものである。プロペラファン１０１は、シャフト８が接続されるボス部１０１Ａ及びボス部１０１Ａから放射状に延びるように形成された翼部１０１Ｂとを有している。なお、本実施の形態１では、プロペラファン１０１を一例に説明したが、それに限定されるものではなく、用途に応じたファンを採用してもよい。すなわち、プロペラファン１０１の代わりに、たとえば、シロッコファン及びターボファンなどを採用してもよい。
シャフト８は、一端側がプロペラファン１０１に接続され、他方側が第１軸受９ａ及び第２軸受９ｂを介して回転子３に接続されているものである。なお、シャフト８は、回転子３に圧入されている。シャフト８は、第１軸受９ａ及び第２軸受９ｂに回転自在に支持されており、回転子３の回転力が伝達されて軸回転するものである。シャフト８は、図１及び図２に示すように、一方側がモータハウジング５外に設けられているが、他方側がモータハウジング５内に収容されている。

（モータハウジング５）
モータハウジング５は、固定子２、回転子３、第１軸受９ａ、第２軸受９ｂ、プリント基板１２、及びプリント基板保持器１３などを収容しているものである。モータハウジング５は、固定子２を収容しているケーシング６と、ケーシング６のうちの第２軸受９ｂ側に設けられるブラケットカバー１１とを有している。

ケーシング６は、たとえば、紙面上側が閉塞され、紙面下側が開放されている有底筒状部材である。ケーシング６には、第１軸受９ａを保持する壁部１６が形成されている。また、ケーシング６の開放側には、第２軸受９ｂを有するとともに、ブラケットカバー１１が設けられてこの開放側が閉塞される。すなわち、ケーシング６及びブラケットカバー１１によって形成される空間に、固定子２、回転子３、第１軸受９ａ及び第２軸受９ｂなどが収容される。ケーシング６は、固定子２を成形して固化したモールド樹脂である。

ブラケットカバー１１は、ケーシング６の開放側を閉塞するようにケーシング６に取り付けられるものであり、第２軸受９ｂを収容しているベアリングハウジング７と、ベアリングハウジング７の外面側に設けられる板金カバー１０とを有しているものである。ベアリングハウジング７は、第２軸受９ｂを収容するものであり、第２軸受９ｂが設置される凹部７ａと、凹部７ａの周縁側からシャフト８の径方向に延びるように延出する平面部７ｂとを有している。なお、ベアリングハウジング７は、ケーシング６と同様に、不飽和ポリエステルなどの熱硬化性樹脂で構成するとよい。また、平面部７ｂには、ケーシング６とベアリングハウジング７とで形成される空間内外を連通する開口が形成されている。平面部７ｂに、この開口が形成されていることにより、回転子３を回転させる電流の供給などに利用される配線７ｃを固定子２に引き込むことができるようになっている。板金カバー１０は、ベアリングハウジング７の平面部７ｂと対向するように取り付けられるものである。すなわち、ケーシング６の開放側は、ベアリングハウジング７及び板金カバー１０によって閉塞される。

（回転子３）
回転子３は、シャフト８によって回転自在に支持されているものである。回転子３は、固定子２の内周面と対向する外周面と、この外周面に直交する面であって第１軸受９ａ側の面である第１軸受側面と、外周面に直交する面であって第２軸受９ｂ側の面である第２軸受側面とを有している。なお、回転子３は、回転子３の外周面と固定子２の内周面との間に予め設定された間隔が形成されるように、シャフト８に支持された状態で、ケーシング６及びブラケットカバー１１内に収容されている。また、回転子３には、シャフト８が接続されるため、中央部にシャフト８の径に対応する貫通穴が形成されている。回転子３は、後述する固定子２のコイル１５に電流が供給されると、自身の外周面に取り付けられている永久磁石１９（図６参照）と相互作用して回転させられる。
回転子３は、後段の図３〜図８で詳しく説明する。

（固定子２）
固定子２は、図２では図示省略がされているが電磁鋼板を複数重ね合わせて構成した固定子磁極片と、図示省略の電源から供給される電流が流れるコイル１５と、固定子磁極片に設けられ、コイル１５の絶縁に利用されるインシュレータ１４とを有するものである。固定子２は、インシュレータ１４が装着された固定子磁極片が円環状に配置されて構成されているものである。そして、インシュレータ１４が装着された固定子磁極片には、コイル１５が巻き付けられている。この固定子２の円環状の部分の内側には、回転子３が配置される。なお、固定子２が予め設定された形状の金型に入れられた状態で、モールド樹脂が射出されることで、ケーシング６が形成される。

（第１軸受９ａ及び第２軸受９ｂ）
第１軸受９ａ及び第２軸受９ｂは、シャフト８の他端側を回転自在に支持するものである。より詳細には、第１軸受９ａが、シャフト８のうち回転子３よりもプロペラファン１０１側を支持し、第２軸受９ｂが、シャフト８の他端側の端部を支持する。
なお、第１軸受９ａは、ケーシング６の壁部１６に収容されている。また、第２軸受９ｂは、ベアリングハウジング７の凹部７ａに収容されている。

（プリント基板１２及びプリント基板保持器１３）
プリント基板１２は、回転子３の回転位置の検知などを行うのに利用されるものであり、回転子３の磁極位置を検知するホール素子が実装されているものである。プリント基板１２は、プリント基板保持器１３に溶着などによって固定されている。
プリント基板保持器１３は、回転子３の端面とベアリングハウジング７との間に設けられているものである。すなわち、プリント基板保持器１３は、回転子３の第２軸受側面とベアリングハウジング７の平面部７ｂとの間に設けられているものである。

［回転子３の詳細説明］
図３は、回転子３のユニットコア４の説明図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が折曲げ中心Ｏを回転中心として折り曲げた図である。図４は、ユニットコア４を組み合わせた回転子ヨークとボスとを組み合わせた状態におけるモールド前の回転子３の平面図である。図５は、回転子ヨーク及びボスを樹脂で一体成形した状態を示す図である。なお、図５（ａ）は上面図であり、図５（ｂ）は断面図である。図６は、回転子ヨーク及びボスを樹脂で一体成形した後に、この一体成形品に永久磁石１９を設けた状態を示す図である。図７は、回転子３にシャフト８を挿入した状態を示す図である。図３〜図７を参照して回転子３について詳細に説明する。

回転子３は、シャフト８が接続されたボス部１７と、円環状に連結された複数の回転子磁極片４１を有し、各回転子磁極片４１は円弧状である回転子ヨーク部２３と、ボス部１７と回転子ヨーク部２３との間に設けられ、ボス部１７と回転子ヨーク部２３とを固定する樹脂部１８と、回転子ヨーク部２３の外周面に貼り付けられた永久磁石１９と、を備えたものである。

ボス部１７には、台形状のボス穴１７ａが複数形成されており、ボス重量を下げることで回転子３の慣性モーメントを小さくしている。図５の例では、ボス穴１７ａは、４個形成されている。また、樹脂部１８にも、穴１８ａが設けられており、樹脂の肉厚の均一化を図ることで樹脂の収縮を押さえ、成形安定化させている。図５の例では、ボス穴１７ａは、周方向に沿って１０個形成されている。

回転電機１の回転子ヨーク部２３は、円環状に連結された複数個（ここでは５個）のユニットコア４を備えているものである。このユニットコア４は、回転子磁極片４１が複数一体形成されて構成されたものである。なお、本実施の形態１では、ユニットコア４が２個の回転子磁極片４１を有している場合を例に説明する。

このユニットコア４は回転出力軸方向（図１のシャフト８と同方向）に沿って素板（電磁鋼板）を複数枚積み重ねたものである。なお、複数の素板同士が、たとえば、カシメ、溶接などにより固定されることで１つのユニットコア４が構成される。ユニットコア４は、鉄心である一対の回転子磁極片４１を有している。なお、本実施の形態１では、回転子３の有する全ての回転子磁極片４１の形状が、同一形状である場合を一例として説明する。

１つのユニットコア４の互いに隣接する一対の回転子磁極片４１は、折り曲げることができるように薄肉部４３を介して連結されている。なお、ここでは回転子磁極片４１同士を連結する薄肉部４３は、ユニットコア４の一部を薄肉にすることにより構成される。すなわち、薄肉部４３は、一対の回転子磁極片４１の互いに隣接する端面を薄肉に形成して得られたものである。なお、これに限らず、回転子磁極片４１同士を、たとえばヒンジ構造を設けて連結するようにしてもよい。すなわち、隣接する回転子磁極片４１にヒンジ構造を設けて、隣接する回転子磁極片４１同士がヒンジを介して回転自在に連結される構成とすることもできるということである。なお、ヒンジ構造は、図示は省略しているが、たとえば一方の回転子磁極片４１に、電磁鋼板を重ね合わせる方向と平行な方向に突出するカシメ用凸部を設け、他方の回転子磁極片４１にこのカシメ用凸部が挿入されるカシメ用凹部を設けることで実現することができる。このヒンジ構造により、電磁鋼板を重ね合わせる方向と平行な方向を軸として回転子磁極片４１が回転自在となる。

ユニットコア４は、回転中心Ｏ（図３（ａ）参照）を支点に折り曲げて一対の回転子磁極片４１の端面を当接させる（図３（ｂ）参照）。そして、複数のユニットコア４は、ボス部１７の周方向に沿って円環状に配置される。すなわち、複数のユニットコア４は、ボス部１７に接続されるシャフト８を中心として、７２度ずつ順次ずらして円環状に配置される。
円環状に配置された各ユニットコア４の突合せ端部同士が溶接、接着などにより結合されることで回転子ヨーク部２３が構成される。回転子ヨーク部２３及びボス部１７は、樹脂部１８でモールド成形されて一体化される。そして、回転子ヨーク部２３及びボス部１７を一体化した後に、回転子ヨーク部２３の外周面に永久磁石１９をたとえば接着剤で貼り付けて固定する。永久磁石１９は、回転子ヨーク部２３の外側面の周方向に一定の間隔を空けて設けられる。なお、永久磁石１９を回転子ヨーク部２３に取り付ける方法は、接着剤に限定されるものではなく、永久磁石１９及び回転子ヨーク部２３に嵌り合う機構を別途形成したものであってもよい。

回転子磁極片４１の内径側には、凸部４２が形成されている。凸部４２は、回転子磁極片４１の外径側から内径側に突出するように形成されているものである。また、凸部４２は、シャフト８に平行な方向に伸びるように形成されているものである。また、ボス部１７には外周面に凹部１７ｂが設けられている。凹部１７ｂは、回転子磁極片４１の外径側から内径側に凹むように形成されているものである。また、凹部１７ｂは、凸部４２と同様に、シャフト８に平行な方向に伸びるように形成されているものである。

回転子ヨーク部２３及びボス部１７がモールド金型に入れられ、熱可塑性樹脂が充填されて一体成形される。したがって、樹脂部１８は、熱可塑性樹脂で構成される。なお、熱可塑性樹脂だけでなく、熱硬化性樹脂がモールド金型に充填されることで樹脂部１８は構成されてもよい。一体成形された回転子ヨーク部２３及びボス部１７は、ユニットコア４の凸部４２とボス部１７の凹部１７ｂとが、対向配置となっている。回転子３が回転すると遠心力によって回転子ヨーク部２３にラジアル方向の力がかかるが、凸部４２及び凹部１７ｂが形成されていると、樹脂部１８によって回転子３の強度が補われ、回転電機１の品質の安定化につながる。

図８は、実施の形態１に係る回転電機１の回転子３に用いられるユニットコア４及びボス部１７のコアシートの打ち抜きパターンの説明図である。図８（ａ）は、ユニットコア４の打ち抜きパターンであり、図８（ｂ）がボスの打ち抜きパターンである。図８に示すように回転子３を構成するユニットコア４を構成する素板５００（電磁鋼板）及びボス部１７を構成する素板５０１（電磁鋼板）は、別体である。すなわち、回転子３を構成するユニットコア４を構成する素板５００及びボス部１７を構成する素板５０１は、別々の金型で打ち抜いている。
ユニットコア４を構成する素板５００を打ち抜く位置は、図８（ａ）のユニットコアシートピース２０で示した位置である。また、ボス部１７を構成する素板５０１を打ち抜く位置は、図８（ｂ）のボスシートピース２１で示した位置である。
図８（ａ）に示すように、プレス金型に送り込む素板５００について、敷き詰めたパターンで打ち抜くことができる。ユニットコア４を構成する素板５００が、リング状ではなく、リング状をばらした形状、すなわち円弧状であるから、ユニットコアシートピース２０を敷き詰めて配置することができるということである。これにより、電磁鋼板である素板５００のうちの廃棄する部分を抑制することができ、その分製造コストを抑制することができる。

また、別々の金型で打ち抜くことができるので、ユニットコア４の素板５００及びボス部１７の素板５０１の材質を変更することも、板厚を変更することもでき、設計する回転子３に応じて材料を決定することができる。ただし、図８ではユニットコア４とボス部１７を別々の金型で打ち抜く例を示したが、双方のパターンを有する一つの金型で打ち抜いてもよい。

本実施の形態１では、回転子ヨーク部２３に回転子磁極片４１が２つが薄肉部４３で連結したユニットコア４で構成されているが、これに限定されるものではない。つまり、ユニットコア４は、単数の回転子磁極片４１で構成されていてもよく、また、３つ以上の回転子磁極片４１で構成されていてもよい。

［実施の形態１に係る回転電機１の有する効果］
本実施の形態１に係る回転電機１は、複数のユニットコア４を組み合わせることで回転子ヨーク部２３を構成するものである。そして、ユニットコア４を構成する素板は、リング状ではなく、リング状をばらした形状、すなわち円弧状である。このため、図８に示すように、素板５００を、敷き詰めたパターンで打ち抜くことができる。これにより、電磁鋼板のうちの廃棄する部分を抑制することができ、その分製造コストを抑制することができる。

リング状の素板を打ち抜いた場合においては、この素板の一部に破損などがあると、この素板を廃棄することとなる。しかし、円弧状の素板を打ち抜いた場合においては、円弧状の素板に破損があっても、この円弧状の素板を組み合わせたリング状の素板全体を廃棄する必要はなく、破損があった円弧状の素板を廃棄すればよい。すなわち、本実施の形態１に係る回転電機１は、回転子３の歩留まりを向上させることができる。

本実施の形態１に係る回転電機１では、回転子ヨーク部２３を薄肉にしたい要求があった場合において、ボス部１７の素板を打ち抜く周囲に、回転子ヨーク部２３の素板を打ち抜くパターンとする必要がなくなっている。このため、ボス部１７の素板を打ち抜く周囲の部分などのような、プレス金型に送り込まれる電磁鋼板の端側部分に、幅の小さい部材を打ち抜くパターンとすることを回避することができ、歩留まりを向上させることができる。

実施の形態２．
図９は、実施の形態２に係る回転電機１の回転子３のユニットコア４の説明図であり、（ａ）が第１鉄心素板群４４の平面図、（ｂ）が第２鉄心素板群４５の平面図、（ｃ）が斜視図である。実施の形態２では、実施の形態１と同様の構成については同じ符号を付して説明し、実施の形態１との相違点について中心に説明する。

実施の形態２では、ユニットコア４の端面に凸部及び凹部（後述の第１凸部４４１及び第２凸部４５１と第１凹部４４２及び第２凹部４５２）を設けることで、ユニットコア４同士を接着剤などを用いないで連結させることができるように回転子３を構成している。
ユニットコア４は、一方の側端面に第１凸部４４１が形成されるとともに他方の側端面に第１凹部４４２が形成される第１鉄心素板群４４と、一方の側端面に第２凸部４５１が形成されるとともに他方の側端面に第２凹部４５２が形成される第２鉄心素板群４５とが積み重ねられて構成されている。第１凸部４４１及び第２凸部４５１は、シャフト８と平行な方向に伸びるように形成され、第１凹部４４２及び第２凹部４５２も、シャフト８と平行な方向に伸びるように形成されている。実施の形態２の回転子３の構成について次に詳しく説明する。

ユニットコア４の端面には、第１鉄心素板群４４と第２鉄心素板群４５とを交互に重ね合わせて構成されている。第１鉄心素板群４４は、図９（ａ）に示す第１鉄心素板４４ａが複数重ね合わされて構成されたものである。第１鉄心素板４４ａは、図９（ａ）に示すように、ユニットコア４の回転子磁極片４１の一方の端面（隣接する回転子磁極片４１との接続部分となる一方の端面、つまり図９（ａ）に示す紙面右側の端面）に第１凸部４４１が形成されている。また、第１鉄心素板４４ａは、他方の端面（隣接する回転子磁極片４１との接続部分となる他方の端面、つまり図９（ａ）に示す紙面左側の端面）に第１凹部４４２が形成されている。

同様に、第２鉄心素板群４５は、図９（ｂ）に示す第２鉄心素板４５ａが複数重ねあわされて構成されたものである。第２鉄心素板４５ａは、図９（ｂ）に示すように、ユニットコア４の回転子磁極片４１の一方の端面（隣接する回転子磁極片４１との接続部分となる一方の端面、つまり図９（ｂ）に示す紙面右側の端面）に第２凸部４５１が形成されている。また、第２鉄心素板４５ａは、他方の端面（隣接する回転子磁極片４１との接続部分となる他方の端面、つまり図９（ｂ）に示す紙面左側の端面）に第２凹部４５２が形成されている。

図１０は、図９のユニットコア４の磁極片の両端面に設けられている凸部と凹部の説明図である。図１１は、隣接するユニットコア４の磁極片の接続状態を説明するための部分拡大図である。図１０及び図１１を参照して、各回転子磁極片４１の突き合わした端面同士の嵌合について説明する。上述したように、回転子磁極片４１の両端面に設けた第１凸部４４１、第２凸部４５１、第１凹部４４２及び第２凹部４５２には、挿入可否の関係が存在する。

電磁鋼板であってユニットコア４を構成する素板は、ユニットコア４の凸部の一部を構成する第１凸部４４１及びユニットコア４の凹部の一部を構成する第１凹部４４２を有する第１鉄心素板４４ａと、ユニットコア４の凸部の一部を構成する第２凸部４５１及びユニットコアの凹部の一部を構成する第２凹部４５２を有する第２鉄心素板４５ａとから構成されている。

第１凸部４４１は、第１鉄心素板４４ａの端面から突出するにしたがって、幅が広がるように形成されている。また、第１凹部４４２は、第１凸部４４１に対応する形状を有している。すなわち、第１凹部４４２は、第１鉄心素板４４ａの内側に凹むにしたがって、対向幅が広がるように形成されている。第１凸部４４１及び第１凹部４４２は、上記の形状を有しているために、第１凸部４４１を周方向に移動させて第１凹部４４２に挿入することはできないが、第１凸部４４１をシャフト８と平行な方向に移動させることで第１凹部４４２に挿入することができる。

第２凸部４５１は、幅が同一となるように形成されている。また、第２凹部４５２は、第２凸部４５１に対応する形状を有している。すなわち、第２凹部４５２は、対向幅が同一となるように形成されている。第２凸部４５１及び第２凹部４５２は、上記の形状を有しているために、第２凸部４５１を周方向に移動させて第２凹部４５２に挿入することもできるし、第２凸部４５１をシャフト８と平行な方向に移動させることで第２凹部４５２に挿入することもできる。
また、第２凹部４５２には、第２凸部４５１だけでなく、第１凸部４４１を挿入することができる。第２凹部４５２の対向幅は、第１凸部４４１における、回転子３の径方向と平行な方向の幅のうち一番広い幅よりも広く設定されているからである。すなわち、第１凸部４４１を周方向に移動させて第２凹部４５２に挿入することもできるし、第１凸部４４１をシャフト８と平行な方向に移動させることで第２凹部４５２に挿入することもできる。

ユニットコア４は、上記で説明した凹凸の形状を有することにより、これらを嵌め合わせる際には、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すような組み合わせが生じる。すなわち、図１０（ａ）に示すように第１凹部４４２と第１凸部４４１の組み合わせは、第１凹部４４２に対して第１凸部４４１の積層方向からの挿入は許容するが、周方向からの挿入は許容しない組み合わせ（以下、これを第１の組み合わせＸと称する）となる。また、図１０（ｂ）〜（ｄ）に示すように、第１凹部４４２と第２凸部４５１、第２凹部４５２と第１凸部４４１、第２凹部４５２と第２凸部４５１の各組み合わせは、何れも周方向及び積層方向の双方からの挿入を許容する組み合わせ（以下、これを第２の組み合わせＹと称する）となる。

そして、各回転子磁極片４１の突き合わした端面同士の嵌合が、鉄心素板の積層方向に沿って第１の組み合わせＸと第２の組み合わせＹとが交互に発生するように、上述したように、第１鉄心素板群４４と第２鉄心素板群４５とを交互に配置して回転子磁極片４１を構成している。第１鉄心素板４４ａをたとえば５枚重ね合わせたものを第１鉄心素板群４４とし、第２鉄心素板４５ａをたとえば１５枚重ね合わせたものを第２鉄心素板群４５とした場合について説明する。
この場合には、図１１（ｂ）に示すように積層方向の上から順に第１鉄心素板群４４（（１枚目〜５枚目）では第１の組み合わせＸが生じ、その下の第２鉄心素板群４５（６枚目〜２０枚目）では第２の組み合わせＹが生じ、その下の第１鉄心素板群４４（２１枚目〜２５枚目）では第１の組み合わせＸが生じ、第２鉄心素板群４５（２６枚目〜４０枚目）では第２の組み合わせＹが生じるといった具合になる。なお、第１鉄心素板４４ａ及び第２鉄心素板４５ａの両端面において図９の右側を凸部、左側を凹部としたが逆としてもよい。

このように、本実施の形態２に係る回転電機１は、第１の組み合わせＸ及び第２の組み合わせＹの両方を実現する構造を有している。第１の組み合わせＸは、周方向（シャフト８と直交する面に平行な方向）の力が加わってもユニットコア４同士が外れないように作用し、シャフト８方向の力が加わるとユニットコア４同士が外れるように作用する。すなわち、第１の組み合わせＸは、第２の組み合わせＹと比較するとより強固にユニットコア４同士を連結するように作用する。

一方、第２の組み合わせＹは、周方向（シャフト８と直交する面に平行な方向）の力が加わっても、シャフト８方向の力が加わっても、ユニットコア４同士が外れるように作用する。ただし、第２の組み合わせＹであっても、第２凹部４５２内に第１凸部４４１又は第２凸部４５１が挿入されている状態が実現されており、第１凸部４４１又は第２凸部４５１の動きは規制される。すなわち、第１の組み合わせＸよりも弱いが、第２の組み合わせＹも、ユニットコア４同士を連結することに寄与している。

このように、第２の組み合わせＹを実現する構造を有しているのは、第１の組み合わせＸだけだと、第２凸部４５１を第２凹部４５２に挿入させるよりも、第１凸部４４１を第１凹部４４２に挿入させにくく、回転子ヨーク部２３を組み立てずらくなるからである。つまり、本実施の形態２に係る回転電機１は、第１の組み合わせＸ及び第２の組み合わせＹの両方を実現する構造を有しているので、ユニットコア４同士の連結の強化、及び、回転子ヨーク部２３の組み立てやすさを両立している。

図１２は、実施の形態２に係る回転電機１の回転子３のユニットコア４の変形例である。本実施の形態２では、ユニットコア４の回転子磁極片４１の内径側には実施の形態１と同じ凸部４２が形成されている場合を一例として説明してきたが、それに限定されるものではない。図１２に示すように、回転子３の内径側から外径側に凹むように形成されているアリ溝部４８を形成しても良い。アリ溝部４８は、シャフト８と平行な方向に伸びるように形成されている。また、アリ溝部４８は、内径側から外径側に向かうにしたがって、凹部の対向幅が広がるように形成されている。回転子３が回転すると遠心力によって回転子ヨーク部２３にラジアル方向の力がかかるが、このアリ溝部４８を形成することにより、アリ溝部４８に充填される樹脂部１８によって回転子３の強度が補われ、回転電機１の品質の安定化につながる。

［実施の形態２に係る回転電機１の有する効果］
本実施の形態２に係る回転電機１は、実施の形態１に係る回転電機１と同様の効果を奏することに加えて次の効果を奏する。すなわち、ユニットコア４に、第１凸部４４１及び第２凸部４５１と第１凹部４４２及び第２凹部４５２とを形成したので、接着剤を用いたり、溶接したりしないでユニットコア４同士を連結させることができる。

実施の形態３．
図１３は、実施の形態３に係る回転電機１の回転子３に用いられるユニットコア４及びボスのコアシートの打ち抜きパターンの説明図である。実施の形態３では、実施の形態１、２と同様の構成については同じ符号を付して説明し、実施の形態１、２との相違点について中心に説明する。
実施の形態３では、回転子３を構成するボス部１７の形状を四角形状にしたものである。つまり、図８では円形のボスシートピース２１であったが、本実施の形態３では、図１３に示すように、四角形状のボスシートピース２２の形状の素板５０２が打ち抜かれる。このようにボス部１７の形成を設定することにより、ボス部１７の材料歩留りを大幅に向上させることができ、さらに製造コストを抑制することができる。また、本実施の形態３に係る回転電機１は、実施の形態１に係る回転電機１と同様の効果を奏する。

１ 回転電機、２ 固定子、３ 回転子、４ ユニットコア、５ モータハウジング、６ ケーシング、７ ベアリングハウジング、７ａ 凹部、７ｂ 平面部、７ｃ 配線、８ シャフト、９ａ 第１軸受、９ｂ 第２軸受、１０ 板金カバー、１１ ブラケットカバー、１２ プリント基板、１３ プリント基板保持器、１４ インシュレータ、１５ コイル、１６ 壁部、１７ ボス部、１７ａ ボス穴、１７ｂ 凹部、１８ 樹脂部、１８ａ 穴、１９ 永久磁石、２０ ユニットコアシートピース、２１、２２ ボスシートピース、２３ 回転子ヨーク部、４１ 回転子磁極片、４２ 凸部、４３ 薄肉部、４４ 第１鉄心素板群、４４ａ 第１鉄心素板、４５ 第２鉄心素板群、４５ａ 第２鉄心素板、４８ アリ溝部、１００ 送風機、１０１ プロペラファン、１０１Ａ ボス部、１０１Ｂ 翼部、４４１ 第１凸部、４４２ 第１凹部、４５１ 第２凸部、４５２ 第２凹部、５００、５０１、５０２ 薄板（電磁鋼板）、Ｏ 回転中心、Ｘ 第１の組み合わせ、Ｙ 第２の組み合わせ。

Claims (9)

1. シャフトが接続された回転自在の回転子及び前記回転子を回転させる固定子を備えた回転電機において、
   前記回転子は、
   前記シャフトが接続されたボス部と、
   円環状に連結された複数の回転子磁極片を有し、各回転子磁極片は円弧状である回転子ヨーク部と、
   前記ボス部と前記回転子ヨーク部との間に設けられ、前記ボス部と前記回転子ヨーク部とを固定する樹脂部と、
   前記回転子ヨーク部の外周面に貼り付けられた永久磁石と、
   を備え、
   前記回転子磁極片には、内径側に凸部が形成され、
   前記ボス部は、平面視形状が四角形状に形成され、外周面に前記凸部と対向配置に凹部が形成されている
   ことを特徴とする回転電機。
2. 前記複数の回転子磁極片は、同一形状に形成された
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
3. 前記回転子ヨーク部は、前記回転子磁極片が単数、又は複数一体形成されて構成されたユニットコアを複数有している
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機。
4. 前記ユニットコアは、一方の側端面に凸部が形成されるとともに他方の側端面に凹部が形成され、
   前記凸部が前記凹部に挿入されて隣接する前記ユニットコア同士が連結されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機。
5. 前記ユニットコアの前記凸部及び凹部は、
   前記シャフトと平行な方向に伸びるように形成され、
   前記シャフトと平行な方向から前記凸部を前記凹部に挿入することで、前記凸部と凹部とが嵌合する形状を有している
   ことを特徴とする請求項４に記載の回転電機。
6. 前記回転子磁極片は、素板が複数重ね合わされて構成され、
   前記素板は、
   前記凸部の一部を構成する第１凸部及び前記凹部の一部を構成する第１凹部を有する第１鉄心素板と、
   前記凸部の一部を構成する第２凸部及び前記凹部の一部を構成する第２凹部を有する第２鉄心素板とから構成され、
   前記第１凸部は、
   前記第１鉄心素板の端面から突出するにしたがって幅が広がるように形成され、
   前記第１凹部は、
   前記第１凸部に対応する形状に形成され、
   前記第２凸部は、
   幅が同一となるように形成され、
   前記第２凹部は、
   前記第１凸部及び前記第２凸部の幅よりも広い対向幅を有するように形成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の回転電機。
7. 前記樹脂部は、熱可塑性又は熱硬化性樹脂で構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の回転電機。
8. 隣接する前記ユニットコアの端面が接着剤又は溶接で固定され、前記ユニットコア同士が連結されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転電機。
9. 請求項１〜８に記載の回転電機を備えた
   ことを特徴とする空調機器。

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