JP7012878B2 - How to manufacture rotors, motors, blowers, air conditioners and rotors - Google Patents
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Description
本発明は、回転子、電動機、送風機、空気調和装置および回転子の製造方法に関する。 The present invention relates to a rotor, a motor, a blower, an air conditioner, and a method for manufacturing a rotor.
電動機の回転子は、当該回転子の回転位置の検出に用いられる環状のセンサマグネットを有する。センサマグネットは、回転子コアに、樹脂製の台座を介して取り付けられる(例えば、特許文献1参照)。 The rotor of the motor has an annular sensor magnet used to detect the rotational position of the rotor. The sensor magnet is attached to the rotor core via a resin pedestal (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、台座を用いてセンサマグネットを取り付けると、回転子の部品点数が増加し、製造コストが増加する。 However, if the sensor magnet is attached using the pedestal, the number of parts of the rotor increases and the manufacturing cost increases.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、回転子の部品点数を低減し、製造コストを低減することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the number of parts of the rotor and reduce the manufacturing cost.
本発明の回転子は、シャフトと、シャフトを当該シャフトの中心軸線を中心とする径方向の外側から囲む環状の回転子コアと、回転子コアに取り付けられたメインマグネットと、中心軸線の方向においてメインマグネットの一方の側に配置されたセンサマグネットと、回転子コアに設けられ、センサマグネットを保持する樹脂部とを備える。回転子コアは、コア穴を有する。樹脂部は、コア穴に対応する位置に、センサマグネットの一部が露出する空洞部を有する。 The rotor of the present invention has a shaft, an annular rotor core that surrounds the shaft from the outside in the radial direction about the center axis of the shaft, a main magnet attached to the rotor core, and a direction of the center axis. It includes a sensor magnet arranged on one side of the main magnet and a resin portion provided on the rotor core and holding the sensor magnet. The rotor core has a core hole. The resin portion has a hollow portion in which a part of the sensor magnet is exposed at a position corresponding to the core hole .
本発明の回転子では、樹脂部が、センサマグネットの一部が露出する空洞部を有する。そのため、メインマグネットを取り付けた回転子コアとシャフトとを成形金型内に配置し、成形金型の治具でセンサマグネットを保持し、樹脂による一体成形を行うことで、回転子を製造することができる。回転子にセンサマグネット用の台座を取り付ける必要がないため、回転子の部品点数を低減し、製造コストを低減することができる。 In the rotor of the present invention, the resin portion has a hollow portion in which a part of the sensor magnet is exposed. Therefore, the rotor core and shaft to which the main magnet is attached are placed in the molding die, the sensor magnet is held by the jig of the molding die, and the rotor is integrally molded with resin to manufacture the rotor. Can be done. Since it is not necessary to attach a pedestal for the sensor magnet to the rotor, the number of parts of the rotor can be reduced and the manufacturing cost can be reduced.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to this embodiment.
実施の形態1.
<電動機1の構成>
図1は、本発明の実施の形態1における電動機1を示す縦断面図である。電動機1は、例えば空気調和装置の送風機に用いられ、インバータで駆動されるブラシレスDCモータである。また、電動機1は、回転子2にメインマグネット25が埋め込まれたIPM(Interior Permanent Magnet)モータである。
<Structure of
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an
電動機1は、シャフト11を有する回転子2と、回転子2を囲むモールド固定子50とを有する。モールド固定子50は、回転子2を囲む環状の固定子5と、固定子5を覆うモールド樹脂部55とを有する。シャフト11は、回転子2の回転軸である。
The
以下の説明では、シャフト11の中心軸線C1の方向を、「軸方向」と称する。また、シャフト11の中心軸線C1を中心とする周方向(図2等に矢印Sで示す)を、「周方向」と称する。シャフト11の中心軸線C1を中心とする半径方向を、「径方向」と称する。また、軸方向に平行な断面における断面図を、縦断面図と称する。
In the following description, the direction of the central axis C1 of the
シャフト11は、モールド固定子50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14(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。
The
<モールド固定子50の構成>
モールド固定子50は、上記の通り、固定子5とモールド樹脂部55とを有する。固定子5は、回転子2を径方向外側から囲んでいる。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(インシュレータ)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(巻線)53とを有する。<Structure of
As described above, the
モールド樹脂部55は、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。モールド樹脂部55は、軸方向の一方の側(ここでは反負荷側)に軸受支持部55aを有し、他方の側(ここでは負荷側)に開口部55bを有する。回転子2は、開口部55bからモールド固定子50の内部の中空部分56に挿入される。
The
モールド樹脂部55の開口部55b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55の軸受支持部55a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。
A
図2は、固定子コア51を示す平面図である。固定子コア51は、複数の積層要素を軸方向に積層し、カシメ、溶接または接着等によって一体に固定したものである。積層要素は、例えば電磁鋼板である。固定子コア51は、中心軸線C1を中心とする周方向に環状に延在するヨーク511と、ヨーク511から径方向内側に延在する複数のティース512とを有する。ティース512の径方向内側のティース先端部513は、回転子2(図1)の外周面に対向する。ティース512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。
FIG. 2 is a plan view showing the
固定子コア51は、ここでは、ティース512毎に複数(ここでは12)の分割コア51Aに分割された構成を有する。分割コア51Aは、ヨーク511に形成された分割面514で分割されている。分割面514は、ヨーク511の内周面から径方向外側に延在する。分割面514の終端とヨーク511の外周面との間には、塑性変形可能な薄肉部515が形成される。薄肉部515の塑性変形により、固定子コア51を帯状に展開することができる。
The
この構成では、固定子コア51を帯状に展開した状態で、ティース512へのコイル53の巻き付けを行うことができる。コイル53の巻き付け後、帯状の固定子コア51を環状に組み合わせ、端部(図2に符号Wで示す)を溶接する。なお、固定子コア51は、このような分割コアを組み合わせたものには限定されず、一体に構成されていてもよい。
In this configuration, the
図1に戻り、絶縁部52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。
Returning to FIG. 1, the insulating
コイル53は、マグネットワイヤを、絶縁部52を介してティース512(図2)の周囲に巻き付けたものである。絶縁部52は、コイル53の径方向内側および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。
The
固定子5に対して軸方向の一方の側(ここでは反負荷側)には、基板6が配置されている。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60およびホール素子が実装されたプリント基板であり、リード線61が配線されている。基板6のリード線61は、モールド樹脂部55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。
The
ブラケット15は、モールド樹脂部55の開口部55bの外周縁に設けられた環状部分に圧入される。ブラケット15は、導電性を有する金属、例えば亜鉛メッキ鋼板で形成されるが、これに限定されるものではない。キャップ14は、ブラケット15の外側に取り付けられ、軸受12への水等の侵入を防止する。
The
<回転子2の構成>
図3は、回転子2を示す縦断面図である。図4は、回転子2の一部を拡大して示す縦断面図である。図5は、図3に示した線分5-5における矢視方向の断面図である。<Structure of
FIG. 3 is a vertical sectional view showing the
図5に示すように、回転子2は、回転軸であるシャフト11と、シャフト11に対して径方向外側に距離を開けて設けられた回転子コア20と、回転子コア20に埋め込まれた複数のメインマグネット25と、シャフト11と回転子コア20との間に設けられた樹脂部3とを有する。メインマグネット25の数は、ここでは5個である。メインマグネット25は、駆動マグネットまたは回転子マグネットとも称する。
As shown in FIG. 5, the
シャフト11は、炭素鋼(S45C)等の磁性体で構成されているが、ステンレス鋼等の非磁性体で構成してもよい。シャフト11は、上述した中心軸線C1を中心とする円形断面を有する。
The
図6は、回転子コア20を示す図である。回転子コア20は、中心軸線C1を中心とする環状の部材である。回転子コア20は、外周20aと内周20bとを有し、内周20bはシャフト11に距離を開けて対向している。回転子コア20は、複数の積層要素を軸方向に積層し、カシメ、溶接または接着等によって固定したものである。積層要素は、例えば電磁鋼板であり、厚さは0.1mm~0.7mmである。
FIG. 6 is a diagram showing a
回転子コア20は、周方向に複数の磁石挿入孔21を有する。磁石挿入孔21は、周方向に等間隔で、且つ中心軸線C1から等距離に配置されている。磁石挿入孔21の数は、ここでは5個である。磁石挿入孔21は、回転子コア20の外周20aに沿って形成され、回転子コア20を軸方向に貫通している。
The
図5に戻り、各磁石挿入孔21には、メインマグネット25が挿入されている。メインマグネット25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。メインマグネット25は、希土類磁石であり、より具体的には、Nd(ネオジム)-Fe(鉄)-B(ホウ素)を主成分とするネオジム焼結磁石である。磁石挿入孔21の周方向の両端には、空隙であるフラックスバリア22が形成されている。フラックスバリア22は、隣り合うメインマグネット25の間の磁束の短絡を抑制する。
Returning to FIG. 5, the
メインマグネット25は、互いに同一の磁極(例えばN極)を回転子コア20の外周側に向けて配置されている。回転子コア20において、周方向に隣り合うメインマグネット25の間の領域には、メインマグネット25とは反対の磁極(例えばS極)が形成される。
The
そのため、回転子2には、5つの第1の磁極P1(例えばN極)と、5つの第2の磁極P2(例えばS極)とが周方向に交互に配列される。従って、回転子2は、10個の磁極を有する。回転子2の10個の磁極P1,P2は、極ピッチを36度(360度/10)として、周方向に等角度間隔に配置される。
Therefore, in the
すなわち、回転子2の10個の磁極P1,P2のうち、半分の5つの磁極(第1の磁極P1)はメインマグネット25によって形成されるが、残りの5つの磁極(第2の磁極P2)は回転子コア20によって形成される。このような構成を、コンシクエントポール型と称する。以下では、単に「磁極」という場合、第1の磁極P1と第2の磁極P2の両方を含むものとする。
That is, of the 10 magnetic poles P1 and P2 of the
回転子コア20の外周20a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20の外周20aは、磁極P1,P2のそれぞれの極中心(すなわち周方向の中心)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までが弧状となる形状を有する。回転子コア20の外周20aは、花丸形状に限らず、円形状であってもよい。一方、回転子コア20の内周20bは、軸方向に直交する断面において、円形状を有する。
The
コンシクエントポール型の回転子2では、同じ極数の非コンシクエントポール型の回転子と比較して、メインマグネット25の数を半分にすることができる。高価なメインマグネット25の数が少ないため、回転子2の製造コストが低減される。
In the consequential
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21に1つのメインマグネット25を配置しているが、1つの磁石挿入孔21に2つ以上のメインマグネット25を配置してもよい。第1の磁極P1をS極とし、第2の磁極P2をN極としてもよい。
Here, the number of poles of the
コンシクエントポール型の回転子2は、第2の磁極P2にメインマグネットが存在しないため、磁束がシャフト11に流れやすい。シャフト11と回転子コア20との間に非磁性体である樹脂部3を設けることにより、コンシクエントポール型の回転子2における磁束漏れが抑制される。
In the consequential
回転子コア20において、磁石挿入孔21の径方向内側には、複数のコア穴26が形成されている。コア穴26の数は、例えば極数の半分であり、ここでは5個である。コア穴26は、後述する成形金型9(図9)のピン77に係合し、回転子コア20を位置決めするためのものである。
In the
各コア穴26は、中心軸線C1から等距離にあり、また最も近い磁極に対する相対位置が互いに等しい。ここでは、各コア穴26は、いずれも第1の磁極P1の極中心の径方向内側に形成されている。このような配置であれば、成形金型9のピン77に、回転子コア20のどのコア穴26を係合させることもできる。
Each
ここでは、各コア穴26が第1の磁極P1の極中心の径方向内側に形成されているが、第2の磁極P2の極中心の径方向内側に形成してもよい。コア穴26の断面形状は、ここでは円形であるが、例えば矩形状であってもよく、他の断面形状であってもよい。
Here, each
コンシクエントポール型の回転子2では、第2の磁極P2にメインマグネットが存在しないため、第1の磁極P1からの磁束が乱れやすい。磁束の乱れは、磁力のアンバランスにつながり、振動あるいは騒音の原因となる。コア穴26を第1の磁極P1または第2の磁極P2の極中心に配置することにより、磁束の流れを整えることができ、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。
In the concave
コア穴26の数を極数の半分とし、それぞれのコア穴26の周方向位置を第1の磁極P1の極中心と一致させることで、回転子コア20の周方向の重量バランスが向上する。但し、コア穴26の数は、極数の半分に限定されるものではない。
By reducing the number of
回転子コア20の内周20bは、軸方向に直交する断面において円形状を有するが、コア穴26に対応する部分は径方向内側に突出する突出部20cとなっている。突出部20cは、コア穴26の縁に沿って円弧状に形成されている。
The
シャフト11と回転子コア20との間には、樹脂部3が設けられている。樹脂部3は、シャフト11と回転子コア20とを連結するものであり、電気絶縁性を有する。樹脂部3は、望ましくはPBT等の熱可塑性樹脂で形成される。
A
樹脂部3は、シャフト11の外周に接する環状の内環部31と、回転子コア20の内周20bに接する環状の外環部33と、内環部31と外環部33とを連結する複数のリブ32とを有する。リブ32は、中心軸線C1を中心として周方向に等間隔に配置されている。リブ32の数は、例えば極数の半分であり、ここでは5個である。
The
樹脂部3の内環部31には、シャフト11が軸方向に貫通している。外環部33は、回転子コア20を内周20b側から支持している。外環部33は、コア穴26に対応する位置に、回転子コア20の突出部20cに沿って径方向内側に突出する円弧状の縁部34を有する。
A
リブ32は、周方向に等間隔で配置され、内環部31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32間には、空洞35が形成される。空洞35は、回転子2を軸方向に貫通することが望ましい。
The
ここでは、リブ32の数が極数の半分であり、それぞれのリブ32の周方向位置が第2の磁極P2の極中心と一致している。そのため、回転子2の周方向の重量バランスが向上する。但し、リブ32の数は、極数の半分に限定されるものではない。また、リブ32の周方向位置が第1磁極P1の極中心と一致していてもよい。
Here, the number of
樹脂部3が電気絶縁性を有するため、回転子コア20とシャフト11とが電気的に絶縁され、その結果、回転子コア20からシャフト11に流れる電流(軸電流と称する)が抑制される。これにより軸受12,13の電食(すなわち、内輪および外輪の軌道面、並びに転動体の転動面の損傷)が抑制される。
Since the
また、樹脂部3のリブ32の径方向の長さおよび周方向の幅を変えることによって、回転子2の共振周波数(固有振動数)を調整することができる。例えば、リブ32の長さが短く、幅が太いほど、回転子2の共振周波数は高くなり、リブ32の長さが長く、幅が狭いほど、回転子2の共振周波数は低くなる。このように、リブ32の寸法によって回転子2の共振周波数が調整可能であるため、電動機1とそれに取り付けられる羽根車とのねじり共振、および、送風機を含むユニット全体の共振を抑制し、これにより騒音を抑制することができる。
Further, the resonance frequency (natural frequency) of the
樹脂部3は、図4に示すように、回転子コア20の軸方向の一端面(ここでは負荷側の端面)を覆う端面部38と、回転子コア20の軸方向の他端面(ここでは反負荷側の端面)を覆う端面部39とを有する。なお、端面部38は、回転子コア20の一端面を完全に覆っている必要はなく、少なくとも一部を覆っていればよい。端面部39も同様である。
As shown in FIG. 4, the
図7は、回転子2を負荷側から見た図、すなわち正面図である。上記の通り、端面部38は、回転子コア20の軸方向の一端面を覆っている。また、端面部38は、回転子コア20のコア穴26に対応する位置に、穴部(樹脂穴部と称する)37を有する。樹脂穴部37は、回転子コア20のコア穴26に成形金型9のピン77が係合する(従って樹脂が入り込まない)ことによって生じた穴である。
FIG. 7 is a view of the
なお、ここでは5つのコア穴26の全てに成形金型9のピン77が係合するため、端面部38にコア穴26と同数の樹脂穴部37が形成されている。しかしながら、成形金型9のピン77の数がコア穴26の数よりも少ない場合には、ピン77が係合しないコア穴26には樹脂が入り込むため、ピン77の数と同数の樹脂穴部37が形成される。
Here, since the
図8は、回転子2を反負荷側から見た図、すなわち背面図である。端面部39は、回転子コア20の軸方向の他端面を覆うと共に、以下で説明する環状のセンサマグネット4を、その表面を露出させた状態で保持している。但し、端面部39がセンサマグネット4を完全に覆っていてもよい。
FIG. 8 is a view of the
図4に戻り、センサマグネット4は、回転子コア20に軸方向に対向して配置され、端面部39によって周囲から保持されている。センサマグネット4は、中心軸線C1を中心とする環状の部材であり、回転子2の極数と同数(ここでは10)の磁極を有する。
Returning to FIG. 4, the
センサマグネット4の磁束は、基板6に実装された磁気センサとしてのホール素子によって検出され、これにより回転子2の周方向位置(回転位置)が検出される。センサマグネット4は、位置検出用メインマグネットとも称する。
The magnetic flux of the
センサマグネット4の内周面4bには、径方向内側に突出する突起41が形成されている。この突起41は、樹脂部3の端面部39によって軸方向の両側から保持され、センサマグネット4の軸方向の脱落を防止する。
A
また、樹脂部3の端面部39は、回転子コア20とセンサマグネット4との間に介在する介在部39aを有する。介在部39aは、回転子コア20とセンサマグネット4とを互いに非接触に保つ。これにより、センサマグネット4の磁束へのメインマグネット25の影響が抑制され、基板6のホール素子による磁束の検出精度が向上する。
Further, the
樹脂部3は、回転子コア20のコア穴26に対応する位置に、空洞部36を有する。コア穴26は回転子コア20を軸方向に貫通しており、このコア穴26に軸方向に重なり合うように樹脂部3の空洞部36が形成されている。言い換えると、樹脂部3の空洞部36は、回転子コア20のコア穴26と軸方向に連続している。
The
樹脂部3の空洞部36は、シャフト11および回転子コア20を樹脂で一体成形する際に、成形金型9のピン77の先端に設けられた保持部78(図9)があった部分である。回転子2を成形金型9から取り出すと、樹脂部3には保持部78に対応する空洞部36が形成される。
The
センサマグネット4の回転子コア20側の面(すなわち基板6と反対側の面)4aの一部および内周面4bは、空洞部36内に露出している。露出とは、ある空間内に面が表れていることを言う。言い換えると、センサマグネット4の回転子コア20側の面4aの一部および内周面4bは、樹脂部3に覆われていない。
A part of the surface of the
樹脂部3の樹脂穴部37と、回転子コア20のコア穴26と、樹脂部3の空洞部36とは、軸方向に並んで互いに連続している。そのため、回転子2を負荷側から見ると、図7に示したようにセンサマグネット4の一部が見える。
The
なお、ここでは、センサマグネット4の径方向内側の部分が空洞部36に露出しているが、センサマグネット4の径方向外側の部分が空洞部36に露出していてもよい。
Here, the radially inner portion of the
<回転子2の製造方法>
次に、回転子2の製造方法について説明する。回転子2は、シャフト11と回転子コア20とメインマグネット25とセンサマグネット4とを樹脂で一体成形することによって製造される。<Manufacturing method of
Next, a method for manufacturing the
図9は、成形金型9を示す縦断面図である。成形金型9は、固定金型(下型)7と可動金型(上型)8とを有する。固定金型7および可動金型8は、互いに対向する金型合わせ面75,85を有している。
FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing the molding die 9. The molding die 9 has a fixed die (lower die) 7 and a movable die (upper die) 8. The fixed
固定金型7は、シャフト11の一端部が挿入されるシャフト挿入孔71と、回転子コア20が挿入される回転子コア挿入部73と、回転子コア20の軸方向端面(ここでは下面)に対向する対向面72と、回転子コア20の軸方向端面の外周部に当接する当接部70と、シャフト11の外周面に対向する筒状部74と、回転子コア20の内側に挿入される空洞形成部76と、対向面72から突出する治具としてのピン(突起部)77とを有する。
The fixed
ピン77の先端部には、センサマグネット4を内周側から保持する保持部78が設けられている。ピン77は、回転子コア20のコア穴26に係合し、回転子コア20を位置決めする部分である。また、ピン77の先端部には、センサマグネット4を保持するための保持部78が設けられている。
A holding
ピン77は、ここでは回転子コア20のコア穴26の数(例えば5個)と同数だけ設けられ、コア穴26と同様に配置されている。但し、ピン77の数がコア穴26の数よりも少なくてもよい。なお、センサマグネット4を安定した状態で保持するためには、ピン77の数は2つ以上が望ましく、3つ以上であればより望ましい。
Here, the number of
可動金型8は、シャフト11の他端部が挿入されるシャフト挿入孔81と、回転子コア20が挿入される回転子コア挿入部83と、回転子コア20の軸方向端面(ここでは上面)に対向する対向面82と、シャフト11の周囲に対向する筒状部84と、回転子コア20の内側に挿入される空洞形成部86とを有する。
The
図10は、回転子2の製造工程を示すフローチャートである。まず、電磁鋼板を積層し、カシメ等で固定することにより、回転子コア20を形成する(ステップS101)。次に、回転子コア20の磁石挿入孔21に、メインマグネット25を挿入する(ステップS102)。
FIG. 10 is a flowchart showing a manufacturing process of the
次に、回転子コア20とシャフト11を成形金型9に装着し、PBT等の樹脂で一体成形する。具体的には、シャフト11を固定金型7のシャフト挿入孔71に挿入し、回転子コア20を回転子コア挿入部73に挿入する(ステップS103)。このとき、固定金型7のピン77が、回転子コア20のコア穴26に係合する。ピン77とコア穴26との係合により、回転子コア20が位置決めされる。
Next, the
上記の通り、回転子コア20の複数のコア穴26は、中心軸線C1から等距離にあり、また最も近い磁極に対する相対位置が互いに等しいため、回転子コア20の周方向位置を変えてもコア穴26とピン77とを係合させることができる。ピン77は、回転子コア20のコア穴26を貫通して上方に突出する。
As described above, since the plurality of
次に、ピン77の先端部の保持部78に、センサマグネット4を載置する(ステップS104)。図11は、シャフト11と回転子コア20と保持部78とを示す図である。図12は、保持部78の形状を示す図である。図11に示すように、ピン77の先端部に形成された保持部78は、センサマグネット4を内周側から保持する。
Next, the
図12に示すように、保持部78は、ピン77の突出方向(すなわちシャフト11の軸方向)に直交する端面78aを有し、この端面78aでセンサマグネット4を軸方向に位置決めする。また、保持部78は、センサマグネット4の突起41に径方向内側から当接する突出部79を有し、この突出部79でセンサマグネット4を径方向に位置決めする。
As shown in FIG. 12, the holding
このように、固定金型7にシャフト11および回転子コア20を設置し、保持部78にセンサマグネット4を載置した状態で、可動金型8を図9に矢印で示すように下降させて、金型合わせ面75,85を当接させる。金型合わせ面75,85が互いに当接した状態で、回転子コア20の下面と対向面72との間に隙間が形成され、回転子コア20の上面と対向面82との間にも隙間が形成される。
In this way, the
この状態で、成形金型9を加熱し、ランナからPBT等の溶融した樹脂を注入する(ステップS105)。樹脂は、回転子コア挿入部73,83に挿入された回転子コア20の内側、磁石挿入孔21の内部、およびコア穴26の内部に充填される。樹脂は、また、筒状部74,84の内側の空間にも充填され、さらに、対向面72,82と回転子コア20との隙間にも充填される。
In this state, the molding die 9 is heated, and a molten resin such as PBT is injected from the runner (step S105). The resin is filled inside the
その後、成形金型9を冷却する。これにより、成形金型9内の樹脂が硬化して、樹脂部3が形成される。すなわち、シャフト11、回転子コア20およびセンサマグネット4が、樹脂部3によって一体化され、回転子2が形成される。
After that, the molding die 9 is cooled. As a result, the resin in the molding die 9 is cured to form the
具体的には、成形金型9の筒状部74,84とシャフト11との間で硬化した樹脂は、内環部31(図5)となる。回転子コア20の内周側(但し、空洞形成部76,86が配置されていない部分)で硬化した樹脂は、内環部31、リブ32および外環部33(図5)となる。成形金型9の空洞形成部76,86に相当する部分は、空洞35(図5)となる。また、成形金型9の対向面72,82と回転子コア20との間で硬化した樹脂は、端面部38,39(図4)となる。
Specifically, the resin cured between the
その後、可動金型8を上昇させ、固定金型7から回転子2を取り出す。このとき、成形金型9のピン77が回転子コア20のコア穴26から抜け、保持部78が樹脂部3から抜ける。そのため、樹脂部3において保持部78が位置していた部分には、空洞部36が形成される。また、端面部38においてピン77が位置していた部分には、樹脂穴部37(図7)となる。
After that, the
一方、固定子コア51は、電磁鋼板を積層し、カシメ等で固定することにより形成する。固定子コア51に絶縁部52を取り付け、コイル53を巻き付けることにより、固定子5が得られる。さらに、リード線61を組み付けた基板6を、固定子5に取り付ける。具体的には、固定子5の樹脂部3に設けた突起を基板6の取付け穴に挿通し、熱溶着または超音波溶着することで、基板6を固定子5に固定する。
On the other hand, the
そして、基板6を固定した固定子5を成形金型に設置し、BMC等の樹脂(モールド樹脂)を注入して加熱することにより、モールド樹脂部55を形成する。これにより、モールド固定子50が完成する。
Then, the
その後、上記の回転子2のシャフト11に軸受12,13を取り付け、モールド固定子50の開口部55bから中空部分56に挿入する。次に、ブラケット15をモールド固定子50の開口部55bに取り付ける。さらに、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。
After that, the
このようにシャフト11、回転子コア20、メインマグネット25およびセンサマグネット4を樹脂で一体成形することにより、各構成部品の組み立てによって回転子2を構成する場合と比較して、回転子2の製造工程が簡単になる。
By integrally molding the
また、回転子コア20に台座を取り付けてセンサマグネット4を保持する方法では、回転子コア20の軸方向寸法(すなわち積層厚さ)が公差により変動すると、センサマグネット4と基板6上のホール素子との距離も変動する。この実施の形態1では、成形金型9に設けたピン77の保持部78でセンサマグネット4を保持するため、センサマグネット4と基板6上のホール素子との距離が高精度に保たれる。そのため、ホール素子による磁束の検出精度が向上し、電動機1の回転精度および静音性が向上する。
Further, in the method of attaching the pedestal to the
さらに、ピン77の保持部78に設けられた突出部79が、センサマグネット4に径方向内側から当接するため、センサマグネット4の径方向の高い位置精度が得られる。
Further, since the protruding
また、ピン77が回転子コア20のコア穴26に係合し、ピン77の先端部に設けられた保持部78がセンサマグネット4を保持するため、ピン77を利用して回転子コア20の位置決めとセンサマグネット4の保持の両方を行うことができる。
Further, since the
なお、メインマグネット25の着磁は、回転子2の完成後に行ってもよく、電動機1の完成後に行ってもよい。回転子2の完成後にメインマグネット25を着磁する場合には、着磁装置を用いる。電動機1の完成後にメインマグネット25を着磁する場合には、固定子5のコイル53に着磁電流を流す。この明細書では、着磁前のメインマグネット(すなわち磁性体)であっても、メインマグネットと称する。
The magnetism of the
図9に示した例では、位置決め用のピン77を固定金型7に設けたが、可動金型8に設けてもよい。何れの場合も、成形金型9に対して回転子コア20を位置決めすることができる。
In the example shown in FIG. 9, the
<実施の形態の効果>
以上説明したように、実施の形態1の回転子2は、樹脂部3が、センサマグネット4の一部が露出する空洞部36を有する。そのため、メインマグネット25を取り付けた回転子コア20とシャフト11とを成形金型9内に配置し、成形金型9に設けたピン77でセンサマグネット4を保持した状態で一体成形を行うことにより、回転子2を製造することができる。<Effect of embodiment>
As described above, in the
回転子2にセンサマグネット4を保持する台座を設ける必要がないため、回転子2の部品点数を低減することができ、また、台座を回転子コア20に組み付ける工程も不要になる。そのため、製造コストを低減することができる。
Since it is not necessary to provide the
加えて、センサマグネット4の位置が、ピン77およびその保持部78によって決まるため、回転子コア20の積層厚さ(すなわち軸方向寸法)が公差により変動しても、センサマグネット4を基板6に対して正確に位置決めすることができる。そのため、基板6のホール素子による磁束の検出精度が向上し、電動機1の回転精度および静音性を向上することができる。
In addition, since the position of the
また、空洞部36は、センサマグネット4の径方向の内側または外側に形成されているため、センサマグネット4を径方向の内側または外側から位置決めして保持することができる。これにより、センサマグネット4の径方向の取り付け位置精度を向上することができる。
Further, since the
また、樹脂部3の介在部39aが、回転子コア20とセンサマグネット4との間に介在しているため、センサマグネット4の磁束に対するメインマグネット25の影響を抑制し、磁束の検出精度を向上することができる。これにより、電動機1の回転精度および静音性を向上することができる。
Further, since the intervening
また、回転子2がコンシクエントポール型であるため、メインマグネットの数を非コンシクエントポール型の回転子の半分に減らすことができ、製造コストを低減することができる。また、回転子コア20のコア穴26が磁束の流れを整える役割を果たすため、磁束の乱れを抑制して、これにより電動機1の振動および騒音を抑制することができる。
Further, since the
また、回転子コア20がシャフト11に対して距離を開けて設けられ、樹脂部3がシャフト11と回転子コア20とを連結するため、回転子2を軽量化することができる。また、回転子コア20からシャフト11への磁束漏れを低減し、電動機効率を向上することができる。また、回転子コア20とシャフト11とが電磁的に絶縁されるため、軸電流による電食の発生を抑制し、これに伴う電動機1の振動および騒音を抑制することができる。
Further, since the
また、樹脂部3が、シャフト11の外周に接する内環部31と、回転子コア20の内周20bに接する外環部33と、内環部31と外環部33とを連結するリブ32とを有するため、樹脂部3を形成する材料を少なくし、製造コストを低減することができる。また、リブ32の寸法によって回転子コア20の共振周波数を調整することが可能になるため、例えば送風機等における振動および騒音を抑制することができる。
Further, the
また、回転子コア20が、空洞部36に対向する位置にコア穴26を有するため、成形金型9のピン77をコア穴26に係合させて回転子コア20を位置決めすることができる。また、コア穴26を貫通したピン77に設けられた保持部78によって、センサマグネット4を位置決めすることができる。
Further, since the
また、コア穴26が第1の磁極P1または第2の磁極P2の極中心の周方向内側に位置しているため、回転子コア20内の磁束の流れを整えることができ、これにより磁力のアンバランスを抑え、振動および騒音を抑制することができる。
Further, since the
また、回転子コア20の複数のコア穴26は、中心軸線C1から等距離にあり、且つ、それぞれに最も近い磁極に対する相対位置が互いに等しいため、成形金型9で回転子コア20の周方向位置を変えても、コア穴26とピン77とを係合させることができる。
Further, since the plurality of
また、回転子2の製造工程において、シャフト11と回転子コア20とを樹脂で一体成形するため、シャフト11の圧入工程等が不要になり、回転子2の製造工程を簡単にすることができる。
Further, in the manufacturing process of the
変形例.
図13は、実施の形態1の変形例の回転子2Aを示す断面図であり、図3に示した線分5-5における矢視方向の断面図に相当する。この変形例の回転子2Aは、全ての磁極がメインマグネット25で構成された非コンシクエントポール型、すなわち通常ポール型の回転子である。Modification example.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing the
図13に示すように、回転子2Aは、シャフト11と、シャフト11に対して径方向外側に距離を開けて設けられた回転子コア20と、回転子コア20に埋め込まれた複数のメインマグネット25と、メインマグネット25に対して軸方向の一方の側に配置されたセンサマグネット4(図4)と、シャフト11と回転子コア20との間に設けられた樹脂部3とを有する。シャフト11、樹脂部3およびセンサマグネット4の構成は、実施の形態1で説明したとおりである。
As shown in FIG. 13, the
回転子コア20は、周方向に複数の磁石挿入孔21を有する。磁石挿入孔21は、周方向に等間隔で、且つ中心軸線C1から等距離に配置されている。磁石挿入孔21の数は、ここでは10個である。各磁石挿入孔21には、メインマグネット25が1つずつ挿入されており、従ってメインマグネット25の数も10個である。メインマグネット25の形状および材質は、実施の形態1で説明したとおりである。
The
周方向に隣り合うメインマグネット25は、回転子コア20の外周側に互いに反対の磁極を有する。例えば、外周側にN極を有するメインマグネット25は第1の磁極P1を構成し、外周側にS極を有するメインマグネット25は第2の磁極P2を構成する。すなわち、回転子2Aの全ての磁極P1,P2がメインマグネット25で構成され、極数は10となる。
The
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21に1つのメインマグネット25を配置しているが、1つの磁石挿入孔21に2つ以上のメインマグネット25を配置してもよい。
Here, the number of poles of the
回転子コア20の10個の磁石挿入孔21のうち、5個の磁石挿入孔21の径方向内側には、コア穴26が形成されている。これらのコア穴26には、実施の形態1で説明したように成形金型9のピン77(図9)が挿入される。ピン77の先端部には保持部78が設けられ、センサマグネット4(図9)が保持される。樹脂部3が空洞部36(図4)を有することは、実施の形態1で説明した通りである。
Of the 10 magnet insertion holes 21 of the
コア穴26の数は任意であるが、センサマグネット4を安定した姿勢で保持するためには、2つ以上が望ましく、3つ以上であればより望ましい。また、全ての磁石挿入孔21の径方向内側にコア穴26を設けてもよい。なお、図13では、回転子コア20の外周20aは円形状を有しているが、実施の形態1で説明した花丸形状であってもよい。
The number of core holes 26 is arbitrary, but in order to hold the
変形例の回転子2Aは、全ての磁極がメインマグネット25で構成されている点を除き、実施の形態1の回転子2と同様である。そのため、メインマグネット25を取り付けた回転子コア20とシャフト11とを成形金型9内に配置し、成形金型9に設けたピン77でセンサマグネット4を保持した状態で一体成形を行うことにより、回転子2Aを製造することができる。そのため、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
The
<空気調和装置>
次に、上述した実施の形態1またはその変形例の電動機を適用した空気調和装置について説明する。図14(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。<Air conditioner>
Next, an air conditioner to which the motor of the first embodiment or its modification described above is applied will be described. FIG. 14A is a diagram showing a configuration of an
室外機501は、例えばプロペラファンである室外送風機510を備え、室内機502は、例えばクロスフローファンである室内送風機520を備える。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。室内送風機520は、羽根車521と、これを駆動する電動機1とを有する。電動機1は、いずれも実施の形態1で説明した構成を有する。なお、図14(A)には、冷媒を圧縮する圧縮機504も示されている。
The
図14(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によって支持されている。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。
FIG. 14B is a cross-sectional view of the
室外送風機510では、電動機1の回転子2の回転により、羽根車505が回転し、室外に送風する。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凝縮器(図示せず)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。
In the
同様に、室内送風機520(図14(A))では、電動機1の回転子2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、冷媒が蒸発器(図示せず)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。
Similarly, in the indoor blower 520 (FIG. 14 (A)), the
上述した実施の形態1の電動機1は、磁束漏れの抑制により高い電動機効率を有するため、空気調和装置500の運転効率を向上することができる。また、電動機1の共振周波数が調整可能であるため、電動機1と羽根車505(521)との共振、室外機501全体の共振、および室内機502全体の共振を抑制することができ、騒音を低減することができる。
Since the
なお、電動機1に、変形例の回転子2A(図13)を用いてもよい。また、ここでは、室外送風機510の駆動源および室内送風機520の駆動源に電動機1を用いたが、少なくとも何れか一方の駆動源に電動機1を用いていればよい。
The
また、実施の形態1および変形例で説明した電動機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。
Further, the
以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。 Although the preferred embodiment of the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements or modifications are made without departing from the gist of the present invention. be able to.
1 電動機、 2,2A 回転子、 3 樹脂部、 4 センサマグネット、 5 固定子、 6 基板、 7 固定金型、 8 可動金型、 9 成形金型、 11 シャフト、 20 回転子コア、 21 磁石挿入孔、 25 メインマグネット、 26 コア穴、 31 内環部、 32 リブ、 33 外環部、 36 空洞部、 37 樹脂穴部、 38,39 端面部、 39a 介在部、 50 モールド固定子、 51 固定子コア、 52 絶縁部、 53 コイル、 55 モールド樹脂部、 70 当接部、 71 シャフト挿入孔、 72 対向面、 73 回転子コア挿入部、 74 筒状部、 75 金型合わせ面、 76 空洞形成部、 77 ピン(突起部)、 78 保持部、 81 シャフト挿入孔、 82 対向面、 83 回転子コア挿入部、 84 筒状部、 85 金型合わせ面、 86 空洞形成部、 501 室外機、 502 室内機、 503 冷媒配管、 505 羽根車、 510 室外送風機、 520 室内送風機、 521 羽根車。
1 Motor, 2, 2A Rotor, 3 Resin part, 4 Sensor magnet, 5 Stator, 6 Substrate, 7 Stator, 8 Movable mold, 9 Molding mold, 11 Shaft, 20 Rotor core, 21 Magnet insertion Hole, 25 main magnet, 26 core hole, 31 inner ring part, 32 rib, 33 outer ring part, 36 cavity part, 37 resin hole part, 38, 39 end face part, 39a intervening part, 50 mold stator, 51 stator Core, 52 Insulation part, 53 Coil, 55 Mold resin part, 70 Contact part, 71 Shaft insertion hole, 72 Facing surface, 73 Rotor core insertion part, 74 Cylindrical part, 75 Mold mating surface, 76 Cavity forming part , 77 pin (protrusion), 78 holding part, 81 shaft insertion hole, 82 facing surface, 83 rotor core insertion part, 84 tubular part, 85 mold mating surface, 86 cavity forming part, 501 outdoor unit, 502 indoor Machine, 503 refrigerant piping, 505 impeller, 510 outdoor blower, 520 indoor blower, 521 impeller.
Claims (14)
前記シャフトを、前記シャフトの中心軸線を中心とする径方向の外側から囲む環状の回転子コアと、
前記回転子コアに取り付けられたメインマグネットと、
前記中心軸線の方向において前記メインマグネットの一方の側に配置されたセンサマグネットと、
前記回転子コアに設けられ、前記センサマグネットを保持する樹脂部と
を備え、
前記回転子コアは、コア穴を有し、
前記樹脂部は、前記コア穴に対応する位置に、前記センサマグネットの一部が露出する空洞部を有する
回転子。 With the shaft
An annular rotor core that surrounds the shaft from the outside in the radial direction about the central axis of the shaft.
The main magnet attached to the rotor core and
A sensor magnet arranged on one side of the main magnet in the direction of the central axis, and a sensor magnet.
A resin portion provided on the rotor core and holding the sensor magnet is provided.
The rotor core has a core hole and has a core hole.
The resin portion is a rotor having a cavity portion in which a part of the sensor magnet is exposed at a position corresponding to the core hole .
請求項1に記載の回転子。 The rotor according to claim 1, wherein the cavity is formed inside or outside in the radial direction about the center axis of the sensor magnet.
請求項1または2に記載の回転子。 The rotor according to claim 1 or 2, wherein the resin portion has an intervening portion located between the rotor core and the sensor magnet.
請求項1から3までのいずれか1項に記載の回転子。 The rotor according to any one of claims 1 to 3, wherein the sensor magnet is an annular shape surrounding the central axis.
前記回転子コアの一部が第2の磁極を構成する
請求項1から4までのいずれか1項に記載の回転子。 The main magnet constitutes the first magnetic pole,
The rotor according to any one of claims 1 to 4, wherein a part of the rotor core constitutes a second magnetic pole.
前記メインマグネットに隣接する別のメインマグネットが第2の磁極を構成する
請求項1から4までのいずれか1項に記載の回転子。 The main magnet constitutes the first magnetic pole,
The rotor according to any one of claims 1 to 4, wherein another main magnet adjacent to the main magnet constitutes a second magnetic pole.
前記樹脂部は、前記シャフトと前記回転子コアとを連結する
請求項1から6までのいずれか1項に記載の回転子。 The rotor core is provided at a distance from the shaft.
The rotor according to any one of claims 1 to 6, wherein the resin portion connects the shaft and the rotor core.
請求項7に記載の回転子。 7. The resin portion has an inner ring portion in contact with the outer periphery of the shaft, an outer ring portion in contact with the inner circumference of the rotor core, and a rib connecting the inner ring portion and the outer ring portion. Rotor described in.
前記回転子コアは、前記コア穴を含み、前記中心軸線から等距離にある複数のコア穴を有し、
前記複数のコア穴は、それぞれに最も近い磁極に対する相対位置が互いに等しい
請求項1から8までの何れか1項に記載の回転子。 The rotor has a plurality of magnetic poles in the circumferential direction about the central axis.
The rotor core includes the core hole and has a plurality of core holes equidistant from the central axis.
The rotor according to any one of claims 1 to 8, wherein the plurality of core holes have the same relative positions with respect to the magnetic poles closest to each other.
前記端面部は、前記複数のコア穴の数以下の数の穴部を有する
請求項9に記載の回転子。 The resin portion has an end face portion that covers at least a part of the end face of the rotor core in the direction of the central axis.
The rotor according to claim 9 , wherein the end face portion has a number of holes equal to or less than the number of the plurality of core holes.
前記回転子を前記径方向の外側から囲む固定子と
を備えた電動機。 The rotor according to any one of claims 1 to 10 and the rotor.
An electric motor including a stator that surrounds the rotor from the outside in the radial direction.
前記電動機によって回転する羽根車と
を備えた送風機。 The motor according to claim 11 and
A blower equipped with an impeller that is rotated by the motor.
前記室外機と前記室内機の少なくとも一方は、
請求項12に記載の送風機を有する
空気調和装置。 The outdoor unit, the indoor unit, and the refrigerant pipe connecting the outdoor unit and the indoor unit are provided.
At least one of the outdoor unit and the indoor unit
An air conditioner having the blower according to claim 12 .
成形金型内に前記シャフトと前記回転子コアとを配置し、前記成形金型に設けた治具によって前記回転子コアの前記シャフトの中心軸線の方向の一方の側でセンサマグネットを保持し、前記シャフト、前記回転子コア、前記メインマグネットおよび前記センサマグネットを樹脂により一体に成形する工程と
を有し、
前記治具は前記回転子コアに設けられたコア穴を貫通し、前記治具の先端部で前記センサマグネットを保持する
回転子の製造方法。 The process of preparing the annular rotor core to which the main magnet is attached and the shaft,
The shaft and the rotor core are arranged in the molding die, and the sensor magnet is held on one side of the rotor core in the direction of the central axis of the shaft by a jig provided in the molding die. It has a step of integrally molding the shaft, the rotor core, the main magnet, and the sensor magnet with a resin.
The jig penetrates the core hole provided in the rotor core and holds the sensor magnet at the tip of the jig.
How to make a rotor.
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