JP7012878B2 - 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 - Google Patents

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。

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）。

特開２０１４－０５０３０９号公報（図６参照）

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。

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。

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。

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。

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の固定子コアを示す図である。 実施の形態１の回転子を示す縦断面図である。 実施の形態１の回転子を拡大して示す縦断面図である。 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の回転子コアを示す図である。 実施の形態１の回転子を示す正面図である。 実施の形態１の回転子を示す背面図である。 実施の形態１の成形金型を示す縦断面図である。 実施の形態１における回転子の製造工程を示すフローチャートである。 実施の形態１の成形金型のピンと回転子コアとセンサマグネットとを示す模式図である。 実施の形態１の成形金型のピンの先端部を拡大して示す模式図である。 実施の形態１の変形例における回転子を示す断面図である。 実施の形態１および各変形例の電動機が適用可能な空気調和装置の構成例を示す図（Ａ）および室外機を示す断面図（Ｂ）である。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Claims (14)

1. シャフトと、
   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。
2. 前記空洞部は、前記センサマグネットの前記中心軸線を中心とする径方向の内側または外側に形成されている
   請求項１に記載の回転子。
3. 前記樹脂部は、前記回転子コアと前記センサマグネットとの間に位置する介在部を有する
   請求項１または２に記載の回転子。
4. 前記センサマグネットは、前記中心軸線を囲む環状である
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の回転子。
5. 前記メインマグネットが第１の磁極を構成し、
   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。
6. 前記メインマグネットが第１の磁極を構成し、
   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。
7. 前記回転子コアは、前記シャフトに対して距離を開けて設けられ、
   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。
8. 前記樹脂部は、前記シャフトの外周に接する内環部と、前記回転子コアの内周に接する外環部と、前記内環部と前記外環部とを連結するリブとを有する
   請求項７に記載の回転子。
9. 前記回転子は、前記中心軸線を中心とする周方向に複数の磁極を有し、
   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。
10. 前記樹脂部は、前記中心軸線の方向における前記回転子コアの端面の少なくとも一部を覆う端面部を有し、
    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。
11. 請求項１から１０までの何れか１項に記載の回転子と、
    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。
12. 請求項１１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。
13. 室外機と、室内機と、前記室外機と前記室内機とを連結する冷媒配管とを備え、
    前記室外機と前記室内機の少なくとも一方は、
    請求項１２に記載の送風機を有する
    空気調和装置。
14. メインマグネットが取り付けられた環状の回転子コアと、シャフトとを用意する工程と、
    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。

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