(57)【要約】  コンシクエントポール型の回転子（２０）は、複数の永久磁石を有し、永久磁石による第１の極性の第１の磁極部分（６０）と、隣り合う永久磁石間に形成された第１の極性と異なる第２の極性の第２の磁極部分（６１）と、を有する回転子コア（５）と、回転子コア（５）の軸方向の一端部（５ａ）に設けられた環状の磁石（７２）と、を備え、環状の磁石（７２）は、回転子コア（５）の回転方向に配列され、回転子コア（５）の第１の磁極部分（６０）と第２の磁極部分（６１）との位置を検出させるための複数の位置検出用磁石（７０）と、隣接する位置検出用磁石（７０）の間に設けられ、隣接する位置検出用磁石（７０）同士を連結する複数の連結部（７１）と、を備え、複数の位置検出用磁石（７０）は、軸方向の回転子コア（５）とは反対側の端面の磁極の極性が第２の極性と同じ極性である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の永久磁石を有し、前記永久磁石による第１の極性の第１の磁極部分と、隣り合う前記永久磁石間に形成された前記第１の極性と異なる第２の極性の第２の磁極部分と、を有する回転子コアと、
前記回転子コアの軸方向の一端部に設けられた環状の磁石と、
を備え、
前記環状の磁石は、
前記回転子コアの回転方向に配列され、前記回転子コアの前記第１の磁極部分と前記第２の磁極部分との位置を検出させるための複数の位置検出用磁石と、
隣接する前記位置検出用磁石の間に設けられ、隣接する前記位置検出用磁石同士を連結する複数の連結部と、
を備え、
前記複数の位置検出用磁石は、
前記回転子コアの軸方向の前記回転子コアとは反対側の端面の磁極の極性が前記第２の極性と同じ極性であるコンシクエントポール型の回転子。
【請求項２】
前記複数の位置検出用磁石は、前記回転子コアの回転方向の位相が前記第２の磁極部分の前記回転方向の位相と一致する位置に配置される請求項１に記載のコンシクエントポール型の回転子。
【請求項３】
前記複数の位置検出用磁石は、前記位置検出用磁石の厚みよりも薄い厚みの連結部により相互に連結される請求項１または請求項２に記載のコンシクエントポール型の回転子。
【請求項４】
前記回転子コアは、前記永久磁石が挿入される複数の磁石挿入孔を備え、
前記複数の位置検出用磁石は、前記位置検出用磁石の位置決めを行う突起を備え、
前記突起は、前記磁石挿入孔に挿入される前記永久磁石と、前記磁石挿入孔との間の領域に挿入される請求項１から請求項３の何れか一項に記載のコンシクエントポール型の回転子。
【請求項５】
前記位置検出用磁石と前記突起との間には、前記回転子コアの一端部に接する台座が設けられる請求項４に記載のコンシクエントポール型の回転子。
【請求項６】
前記位置検出用磁石の厚みは、前記連結部の厚みよりも大きい請求項３から請求項５の何れか一項に記載のコンシクエントポール型の回転子。
【請求項７】
前記位置検出用磁石は、ボンド磁石で構成されている請求項１から請求項６の何れか一項に記載のコンシクエントポール型の回転子。
【請求項８】
請求項１から請求項７の何れか一項に記載のコンシクエントポール型の回転子と固定子とを備える電動機。
【請求項９】
請求項８に記載の電動機を備えた空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンシクエントポール型の回転子、電動機および空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、空気調和機の省エネ性を向上させるため、空気調和機の圧縮機に搭載される電動機の永久磁石には、ネオジウム焼結磁石のようなエネルギー密度の高い希土類磁石が一般に用いられている。また、空気調和機のファン用に、ネオジウム焼結磁石を用いた電動機が開発されている。【０００３】
このような永久磁石は貴重なレアアース元素を含有しているため、高価である。そのため、永久磁石の使用量および加工費を低減してコストを下げたいという要求は強い。【０００４】
永久磁石は一般に、ブロック状の塊を切削して指定の形状に加工する。そのため、電動機に使用される永久磁石の個数が多いほど、加工費が増加する。【０００５】
電動機に使用される永久磁石の個数を削減する方法として、回転子をいわゆるコンシクエントポールで構成する方法がある。コンシクエントポール型の回転子では、永久磁石による磁石磁極と永久磁石によらずにコア材に形成される突極とが周方向に交互に配列される。従って、磁石磁極の個数と突極の個数は何れも極数の半分の個数である。また、極数の半分の個数の磁石磁極は同一の極性を持ち、極数の半分の個数の突極は磁石磁極と異なる極性を持つ。このように、コンシクエントポール型の回転子では、永久磁石の個数は通常の半分の個数となる。しかしながらコンシクエントポール型の回転子では、磁石磁極と突極とでインダクタンスが異なり、このインダクタンスのアンバランスに起因して、振動および騒音が大きくなるという課題がある。【０００６】
この課題に対して、特許文献１に開示されるコンシクエントポール型の回転子は、永久磁石両端のフラックスバリア形状を工夫することによって、インダクタンスの非対称性を改善し、振動および騒音の低減を図っている。特許文献１に開示されるコンシクエントポール型の回転子を用いた電動機は、回転子の回転方向における位置を検出する磁気センサを備え、磁気センサが、回転子の磁石磁極から軸方向に漏れる第１の磁界と回転子の突極から軸方向に漏れる第２の磁界とを交互に検出することにより、回転子の回転制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２４４７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら特許文献１に開示されるコンシクエントポール型の回転子では、磁石磁極から軸方向に漏れる磁束が突極から軸方向に漏れる磁束に比べて大きいため、磁気センサで検出される第１の磁界と第２の磁界とのアンバランスが大きくなり、回転位置の検出精度が低下する可能性がある。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回転位置の検出精度を向上できるコンシクエントポール型の回転子を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るコンシクエントポール型の回転子は、複数の永久磁石を有し、永久磁石による第１の極性の第１の磁極部分と、隣り合う永久磁石間に形成された第１の極性と異なる第２の極性の第２の磁極部分と、を有する回転子コアと、回転子コアの軸方向の一端部に設けられた環状の磁石と、を備え、環状の磁石は、回転子コアの回転方向に配列され、回転子コアの第１の磁極部分と第２の磁極部分との位置を検出させるための複数の位置検出用磁石と、隣接する位置検出用磁石の間に設けられ、隣接する位置検出用磁石同士を連結する複数の連結部と、を備え、複数の位置検出用磁石は、回転子コアの軸方向の回転子コアとは反対側の端面の磁極の極性が第２の極性と同じ極性である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るコンシクエントポール型の回転子は、回転位置の検出精度を向上できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１に係るコンシクエントポール型の回転子を備えた電動機の断面図
【図２】図１に示すモールド固定子の断面図
【図３】図２に示すモールド固定子に回転子が挿入された状態を示す断面図
【図４】複数の分割コア部で構成され帯状に展開された固定子コアの構成図
【図５】図４に示す展開された固定子コアを折り曲げて環状に構成した状態を示す図
【図６】図１に示す回転子の断面図
【図７】本発明の実施の形態１に係るコンシクエントポール型の回転子の斜視図
【図８】図７に示す回転子の正面図
【図９】図７に示す環状の磁石の斜視図
【図１０】本発明の実施の形態１に係るコンシクエントポール型の回転子の第１の変形例を示す図
【図１１】図１０に示す回転子の正面図
【図１２】図１０に示す環状の磁石の斜視図
【図１３】本発明の実施の形態１に係るコンシクエントポール型の回転子の第２の変形例を示す図
【図１４】図１３に示す回転子の正面図
【図１５】図１３に示す環状の磁石の第１の斜視図
【図１６】図１３に示す環状の磁石の第２の斜視図
【図１７】本発明の実施の形態２に係る空気調和機の構成の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態に係るコンシクエントポール型の回転子、電動機および空気調和機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係るコンシクエントポール型の回転子を備えた電動機の断面図である。図１に示される電動機１００は、モールド固定子１０と、回転子２０と、モールド固定子１０の軸方向一端部に取り付けられる金属製のブラケット３０とを備える。「軸方向」は回転子２０を構成する複数の回転子コアの積層方向に等しい。電動機１００は、回転子２０に永久磁石を有し、インバータで駆動されるブラシレスＤＣモータである。回転子２０は内部磁石型でありかつコンシクエントポール型である。
【００１５】
モールド固定子１０は、固定子４０と固定子４０を覆うモールド樹脂５０とを備え、モールド固定子１０の軸方向は回転子２０に貫通するシャフト２３の軸方向と一致している。図１では、固定子４０の構成要素である、固定子コア４１と、固定子コア４１に巻回されたコイル４２と、固定子コア４１に設けられた絶縁部４３と、絶縁部４３に設けられた中性点端子４４ｂとが示されている。また図１では、固定子４０の構成要素である、絶縁部４３に取り付けられた基板４５と、基板４５に組み付けられたリード線口出し部品４６と、リード線口出し部品４６から口出しされるリード線４７と、基板４５上に実装されたＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）４９ａと、基板４５の回転子２０側の面上に実装された磁気センサであるホールＩＣ４９ｂとが示されている。
【００１６】
回転子２０は、シャフト組立２７と、回転子２０本体とシャフト組立２７とを一体にする樹脂部２４と、シャフト２３に取り付けられると共にモールド固定子１０の軸受支持部１１により支持された負荷側転がり軸受２１ａと、シャフト２３に取り付けられると共にブラケット３０により支持された反負荷側転がり軸受２１ｂとを備える。負荷側１１０は、電動機１００の両端面の内、シャフト２３が突き出ている端面側を表し、反負荷側１２０は、ブラケット３０が設けられている端面側を表す。
【００１７】
また回転子２０は、軸方向における回転子コア５の一端部５ａに設置され、回転子コア５の回転方向における位置を検出させるための複数の位置検出用磁石７０と、各々が位置検出用磁石７０同士を連結する複数の連結部７１とを備える。ホールＩＣ４９ｂは、位置検出用磁石７０から軸方向に発生する磁界と、後述する第１の磁極部分から軸方向に発生する磁界とを交互に検出し、検出した磁界の変化に対応したパルス状の信号を出力する。ＩＣ４９ａは、ホールＩＣ４９ｂから出力された信号に基づき回転子２０の回転方向における位置を演算して回転子２０の回転制御を行う。位置検出用磁石７０および連結部７１の詳細構成は後述する。なお、本実施の形態では、回転子コア５の回転方向における位置を検出する位置検出手段として、ホールＩＣ４９ｂを用いているが、位置検出手段はホールＩＣ４９ｂに限定されず、位置検出用磁石７０から軸方向に発生する磁界と第１の磁極部分から軸方向に発生する磁界とを交互に検出する素子を用いてもよい。
【００１８】
シャフト組立２７は、一対の絶縁スリーブ２６−１，２６−２から成る絶縁スリーブ２６を備え、反負荷側転がり軸受２１ｂとシャフト２３との間に絶縁スリーブ２６が配置される。
【００１９】
図２は図１に示すモールド固定子の断面図である。図２では、図１と同一の構成要素に同一の符号を付している。モールド固定子１０には、モールド固定子１０の軸方向一端部に開口部１０ｂが形成され、回転子２０が開口部１０ｂに挿入される。開口部１０ｂに挿入された回転子２０の負荷側転がり軸受２１ａが嵌め合わされるモールド固定子１０の軸方向端部には、図１に示す回転子２０のシャフト組立２７の径より大きい孔１１ａが開けられている。
【００２０】
図３は図２に示すモールド固定子に回転子が挿入された状態を示す断面図である。図３では、図１と同一の構成要素に同一の符号を付している。図２に示すモールド固定子１０の開口部１０ｂから挿入された回転子２０は、シャフト組立２７の負荷側が図２に示す孔１１ａを貫通して、モールド固定子１０の外部に引き出されるよう配置される。この際、シャフト２３に取り付けられた負荷側転がり軸受２１ａは、図１に示す軸受支持部１１に当接するまで押し込まれて、軸受支持部１１により支持される。軸受支持部１１は、モールド固定子１０の軸方向端部であり、かつ、開口部１０ｂの反対側に設けられている。
【００２１】
シャフト組立２７の反負荷側には、反負荷側転がり軸受２１ｂが取り付けられている。反負荷側転がり軸受２１ｂの取り付けは一般的には圧入による。なお、詳細は後述するが、反負荷側転がり軸受２１ｂとシャフト２３の反負荷側との間には、シャフト２３に一体成形し形成された絶縁スリーブ２６が設けられる。
【００２２】
図１に示すブラケット３０は、図２に示すモールド固定子１０の開口部１０ｂを閉塞すると共に、図３に示す反負荷側転がり軸受２１ｂを支持するものであり、モールド固定子１０に圧入される。ブラケット３０は、軸受支持部３０ａと、軸受支持部３０ａと一体に形成された圧入部３０ｂとを備える。軸受支持部３０ａは、反負荷側転がり軸受２１ｂを支持する。圧入部３０ｂはリング形状である。
【００２３】
モールド固定子１０へのブラケット３０の取り付けは、圧入部３０ｂを、モールド固定子１０の内周部１０ａの開口部１０ｂ側に圧入することでなされる。圧入部３０ｂの外径は、モールド固定子１０の内周部１０ａの内径よりも、圧入代の分だけ大きい。ブラケット３０の材料としては、亜鉛メッキ鋼板、アルミニウム合金、オーステナイト系ステンレス合金、銅合金、鋳鉄、鋼または鉄合金を例示できる。
【００２４】
以下にモールド固定子１０の構成を説明する。図２に示されるモールド固定子１０は、固定子４０と、モールド成形用のモールド樹脂５０とを備える。モールド樹脂５０には不飽和ポリエステル樹脂を使用する。特に不飽和ポリエステル樹脂に各種の添加剤が加えられた塊粘土状の熱硬化性樹脂（Ｂｕｌｋ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ：ＢＭＣ）が電動機用として望ましい。ポリブチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＢｕｔｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（Ｐｏｌｙ  Ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  Ｓｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ）といった熱可塑性樹脂の方が、成形時のランナーをリサイクルできるため良い面もある。
【００２５】
しかしながら不飽和ポリエステル樹脂およびＢＭＣは、線膨張係数が固定子コア４１、負荷側転がり軸受２１ａおよび反負荷側転がり軸受２１ｂといった鉄系材料の線膨張係数に近く、熱収縮率が熱可塑性樹脂の１／１０以下であることにより、寸法精度を出すのに優れている。
【００２６】
また鉄およびアルミといった金属で電動機１００の外郭を形成した場合に比べて、不飽和ポリエステル樹脂およびＢＭＣで電動機１００の外郭を形成した場合、放熱性が優れる。また金属で電動機１００の外郭を形成した場合、絶縁性の問題により、電動機１００の外郭を形成する金属を、コイル４２と基板４５とから離して構成される。これに対して不飽和ポリエステル樹脂およびＢＭＣは絶縁物であるため、コイル４２と基板４５を覆っても絶縁性の問題がなく、熱伝導率も高いことから放熱性に優れ、電動機１００の高出力化に貢献する。
【００２７】
負荷側転がり軸受２１ａは、モールド樹脂５０で形成された軸受支持部１１で支持され、反負荷側転がり軸受２１ｂおよびブラケット３０は、モールド樹脂５０で形成された内周部１０ａで支持される。そのためモールド樹脂５０の寸法精度が悪い場合、回転子２０の軸心と固定子４０の軸心とがずれて振動および騒音の発生要因となる。しかしながら熱収縮率の小さな不飽和ポリエステル樹脂およびＢＭＣを使用することによって、モールド成形後の寸法精度を確保しやすくなる。
【００２８】
また線膨張係数が大きな樹脂を使用した場合、電動機１００が高温になった際、軸受のがたつきが問題となる場合がある。不飽和ポリエステル樹脂およびＢＭＣは、線膨張係数が固定子コア４１、負荷側転がり軸受２１ａおよび反負荷側転がり軸受２１ｂといった鉄系材料の線膨張係数に近いため、電動機１００の温度によらず、回転子２０の軸心と固定子４０の軸心とのずれを抑制できる。
【００２９】
また不飽和ポリエステル樹脂およびＢＭＣは、硬化した際に固定子４０を拘束するため、電動機１００の加振力に伴う固定子４０の変形を抑制でき、また振動および騒音を抑制できる。
【００３０】
図４は複数の分割コア部で構成され帯状に展開された固定子コアの構成図である。図４に示す固定子コア４１は、複数の分割コア部４００を、複数の分割コア部４００のそれぞれが複数の分割コア部４００の内の他の隣接する１つと接するように配列したものである。複数の分割コア部４００は、それぞれがバックヨーク４０１とバックヨーク４０１から突出するティース４０２とを有する。隣接するバックヨーク４０１の間には、バックヨーク４０１同士を連結する薄肉部４０３が設けられている。
【００３１】
図５は図４に示す展開された固定子コアを折り曲げて環状に構成した状態を示す図である。図５に示す環状の固定子コア４１は、図４に示す複数のティース４０２のそれぞれに図１のコイル４２が施された後、帯状の分割コア部４００群を薄肉部４０３で折り曲げて環状に形成したものである。
【００３２】
図４および図５のように複数の分割コア部４００で構成された固定子コア４１は、帯状に展開した状態でコイル４２を巻くことができるため、コイル４２の高密度化が可能となり高効率化に有効である。しかしながら分割コア部４００が薄肉部４０３で連結されているため、環状に形成したときの固定子コア４１の剛性が低く、コンシクエントポール型の電動機１００のように加振力が大きなものは、不飽和ポリエステル樹脂で固定子コア４１をモールドすること、すなわち不飽和ポリエステル樹脂で固定子コア４１を覆うことが有効となる。
【００３３】
なお複数の分割コア部４００で構成される固定子コア４１は、図４のように隣接するバックヨーク４０１同士が薄肉部４０３で連結されている構造以外にも、バックヨーク４０１の端部に凹凸状のダボを形成して、ダボを相互に連結する構造のものでもよいし、それぞれが分離された複数のバックヨーク４０１同士を溶接または嵌め合いで固定した構造のものでもよい。このように構成した固定子コア４１を不飽和ポリエステル樹脂で覆うことで、振動および騒音を低減可能である。
【００３４】
このように不飽和ポリエステル樹脂で固定子コア４１を完全に覆うことが望ましいが、図２に示すように固定子コア４１の外周部４１−１から不飽和ポリエステル樹脂の外周部１０−１までの厚みをＴ１とし、固定子コア４１の内周部４１−２から不飽和ポリエステル樹脂の内周部１０−２までの厚みをＴ２としたとき、モールド固定子１０は、Ｔ１＞Ｔ２の関係が満たされるように構成することが望ましい。
【００３５】
厚みＴ２をあまり大きくすると、回転子２０の直径を小さくしなければならず、固定子コア４１と回転子２０との間の磁気的な隙間が大きくなり、電動機特性が低下する。そこで実施の形態１に係るモールド固定子１０では、厚みＴ１を厚みＴ２よりも大きくすることにより、径方向外側の厚みＴ１の剛性を高くしている。「径方向」は回転子２０の径方向を示す。
【００３６】
なお回転子２０の軸心と固定子４０の軸心とがずれて、固定子コア４１と回転子２０との間の隙間にアンバランスが生じると、偏心による加振力が重畳されるため、偏心を極力小さく組み付けなければならない。厚みＴ２が大きくなるとその分だけ上記の隙間にアンバランスが生じやすくなるため、厚みＴ２をゼロにすることも有効である、ただし、その場合には固定子コア４１の隣接するティース４０２の間の空間をティース先端まで不飽和ポリエステル樹脂で埋めるようにする。加振力としては、ティース先端を左右に揺らす力もあり、ティース４０２の間の空間を完全に埋めることがこの力の影響を抑制することに繋がる。
【００３７】
また図４および図５に示す固定子コア４１の場合、隣接する分割コア部４００の間の分割面４０４に不飽和ポリエステル樹脂を設けることにより、ティース４０２に働く加振力の影響を抑制できる。
【００３８】
そこで固定子コア４１には、図５に示す環状の固定子コア４１の分割面４０４に孔４０５が形成される。この孔４０５は、隣接するバックヨーク４０１の間に溝または切り欠きを設けることにより形成される。環状の固定子コア４１に不飽和ポリエステルをモールド成形する際、孔４０５に不飽和ポリエステル樹脂が充填される。孔４０５には、固定子コア４１の軸方向の一端面から他端面までの全ての領域に不飽和ポリエステルを充填する必要はなく、固定子コア４１の軸方向の一端面から僅かに充填されていればよく、この場合でも振動を減衰する効果が期待できる。充填量を多くするために孔４０５を大きくするほど磁気特性が低下するため、充填量は適宜決定される。なお分割面４０４の孔４０５は、固定子コア４１の外周面に開口する溝形状、またはスロット４０６側に開口する溝形状でも、同様の効果を得ることができる。
【００３９】
次に図１に示す回転子２０の構成について説明する。
【００４０】
図６は図１に示す回転子の断面図である。回転子２０は、環状の回転子コア５と、周方向に配列された５個の磁石挿入孔２とを有する。「周方向」は回転子２０の周方向を示す。磁石挿入孔２の個数は回転子２０の極数の半分である。５個の磁石挿入孔２は周方向に等間隔で配列される。５個の磁石挿入孔２は、回転軸６から等距離で配置される。回転軸６は回転子コア５の軸に一致している。５個の磁石挿入孔２は、回転子コア５の軸方向に貫通している。磁石挿入孔２は、回転子コア５の外周面寄りに形成され、周方向に延伸している。隣接する磁石挿入孔２間は離間している。回転子コア５は中心部にシャフト挿入孔７を有する。
【００４１】
回転子コア５は、軟磁性材であるコア材から構成され、具体的には複数枚の電磁鋼板を積層して構成される。電磁鋼板１枚の板厚は０．１ｍｍから０．７ｍｍが一般的である。
【００４２】
５個の磁石挿入孔２には、それぞれ５個の永久磁石１が挿入されている。永久磁石１は、断面が矩形の平板状である。永久磁石１の板厚としては２ｍｍを例示できる。永久磁石１は、希土類磁石であり、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。
【００４３】
磁石挿入孔２は、永久磁石１が挿入される矩形状の第１の領域３Ａと、永久磁石１が挿入されない２つの第２の領域３Ｂとで構成され、第２の領域３Ｂは、第１の領域３Ａの長手方向の両端に１カ所ずつ形成されている。第２の領域３Ｂは、第１の領域３Ａに挿入された永久磁石１に対して漏れ磁束ａを抑制するフラックスバリアの働きを有しており、回転子コア５の外周面の磁束密度分布を正弦波に近づけ、隣接した磁石挿入孔２に挿入されている永久磁石１の磁束を回転子コア５を介して短絡させる働きを有している。
【００４４】
回転子２０は、回転子コア５の外周面に周方向に極性が交互となるようにして配列される１０個の磁極を有する。詳細には、回転子２０は、５個の永久磁石１によりそれぞれ形成され同一の極性を持つ５個の第１の磁極と、各々が互いに隣接する永久磁石１間の回転子コア５に形成され第１の磁極と異なる極性を持つ５個の第２の磁極とを有する。図示例では、第１の磁極はＮ極、第２の磁極はＳ極としているが、逆にしてもよい。回転子２０の１０個の磁極は、極ピッチを３６０度／１０＝３６度として、周方向に等角度間隔で配置される。
【００４５】
このようにコンシクエントポール型の回転子２０は、極数の半分の５個の永久磁石１がそれぞれ５個の第１の磁極を与える。さらに極数の半分の５個の第２の磁極のそれぞれは、互いに隣接する永久磁石１間において回転子コア５のコア材に形成される。第２の磁極はいわゆる突極であり、回転子２０を着磁することにより形成される。
【００４６】
従って回転子２０では、永久磁石１を含み永久磁石１による第１の極性を持つ第１の磁極部分６０と、永久磁石１を含まないコア磁極部でありかつ仮想極である第２の磁極を有する第２の磁極部分６１とが、回転子２０の周方向に交互に配列される。コンシクエントポール型の回転子２０では、極数は４以上の偶数となる。
【００４７】
回転子コア５の外形はいわゆる花丸形状である。花丸形状とは、回転子コア５の外径が極中心６２，６３で最大となり、極間６４で最小となる形状であって、極中心６２，６３から極間６４までが弧状となる形状である。極中心６２は第１の磁極の極中心であり、極中心６３は第２の磁極の極中心である。図示例では、花丸形状は、１０枚の同形同サイズの花弁が均等角度で配置された形状である。従って、極中心６２での回転子コア５の外径は、極中心６３での回転子コア５の外径に等しい。なお、磁石挿入孔２の周方向の幅は極ピッチよりも広い。
【００４８】
図７は本発明の実施の形態１に係るコンシクエントポール型の回転子の斜視図である。図８は図７に示す回転子の正面図である。図９は図７に示す環状の磁石の斜視図である。回転子２０は、軸方向における回転子コア５の一端部５ａに設置され、回転子コア５の回転方向における位置を検出させるための複数の位置検出用磁石７０を備える。隣接する位置検出用磁石７０の間には、各々が位置検出用磁石７０同士を連結する複数の連結部７１が設けられている。位置検出用磁石７０と連結部７１とを交互に連結することにより環状の磁石７２が形成される。
【００４９】
複数の位置検出用磁石７０の各々は、軸方向における各々の一方の端面７０ｂ１の磁極の極性が第２の磁極部分６１の第２の極性と同じ極性であり、第２の磁極部分６１の回転方向における位相と同位相の位置に設置される。具体的には、位置検出用磁石７０は、軸方向に２つの端面７０ｂ１，７０ｂ２を備える。端面７０ｂ１は、位置検出用磁石７０の回転子コア５とは反対側の端面である。端面７０ｂ１の極性はＳ極である。端面７０ｂ２は、位置検出用磁石７０の回転子コア５側の端面である。端面７０ｂ２の極性はＮ極である。位置検出用磁石７０の磁束方向は図７に示すように軸方向である。第２の磁極部分６１は、径方向外側の極性がＳ極であり、径方向内側の極性がＮ極である。第２の磁極部分６１のＳ極は前述した第２の極性に相当する。図７に示すように、第２の磁極部分６１のＮ極からＳ極に向かう矢印は、第２の磁極部分６１の磁束方向を示す。第２の磁極部分６１の磁束のうち、軸方向に漏れる磁束は、位置検出用磁石７０から軸方向に漏れる磁束でアシストされ、前述したホールＩＣ４９ｂで検出される。なお、第１の磁極部分６０は、径方向外側の極性がＮ極であり、径方向内側の極性がＳ極である。第１の磁極部分６０のＮ極は前述した第１の極性に相当する。図７に示すように、第１の磁極部分６０のＮ極からＳ極に向かう矢印は、第１の磁極部分６０の磁束方向を示す。複数の位置検出用磁石７０の各々の材料としては、ボンド磁石を例示できる。ボンド磁石を用いることにより、焼結磁石を用いる場合に比べて位置検出用磁石７０の加工の自由度が高くなるため、位置検出用磁石７０の製造時における加工工数が低減され、位置検出用磁石７０の製造コストを低減できる。
【００５０】
複数の連結部７１の各々は、モールド樹脂５０と同じ材料で構成してもよいし、第１の磁極部分６０の第１の極性と同じ極性の磁石で構成してもよい。複数の連結部７１をモールド樹脂５０と同じ材料で構成することにより、磁石で構成する場合に比べて回転子２０の製造コストを低減できる。
【００５１】
軸方向における連結部７１の厚みをＴ３とし、軸方向における位置検出用磁石７０の厚みをＴ４とし、径方向における連結部７１の厚みをＴ５とし、径方向における位置検出用磁石７０の厚みをＴ６としたとき、回転子２０は、Ｔ４＞Ｔ３、かつ、Ｔ６＞Ｔ５の関係が満たされるように構成されている。
【００５２】
コンシクエントポール型の回転子２０では、第１の磁極部分６０から軸方向に漏れる磁束が第２の磁極部分６１から軸方向に漏れる磁束よりも大きい。そのため、第１の磁極部分６０から軸方向に漏れる磁束によりホールＩＣ４９ｂで検出される第１の磁界と、第２の磁極部分６１から軸方向に漏れる磁束によりホールＩＣ４９ｂで検出される第２の磁界とのアンバランスが大きくなり、回転位置の検出精度が低下する可能性がある。
【００５３】
以上に説明したように実施の形態１に係る回転子２０は、複数の永久磁石１を有し、永久磁石１による第１の極性の第１の磁極部分６０と、隣り合う永久磁石１間に形成された第１の極性と異なる第２の極性の複数の第２の磁極部分６１と、を有する回転子コア５と、回転子コア５の軸方向の回転子コア５の一端部に設けられた環状の磁石７２と、を備え、環状の磁石７２は、回転子コア５の回転方向に配列され、回転子コア５の第１の磁極部分６０と第２の磁極部分６１との位置を検出させるための複数の位置検出用磁石７０と、隣接する位置検出用磁石７０の間に設けられ、隣接する位置検出用磁石７０同士を連結する複数の連結部７１と、を備える。そして複数の位置検出用磁石７０および複数の連結部７１は、回転子コア５の軸方向の回転子コア５とは反対側の端面７０ｂ１の磁極の極性が第２の極性と同じ極性である。この構成により、第２の磁極部分６１から軸方向に漏れる磁束は位置検出用磁石７０から発生する磁束でアシストされるため、ホールＩＣ４９ｂで検出される第２の磁界は、位置検出用磁石７０が無い場合に比べて、大きな値となる。これにより第１の磁界および第２の磁界のアンバランスが軽減される。なお、実施の形態１では位置検出用磁石７０の端面７０ｂ１の極性は、第２の極性と同じ極であればよく、Ｓ極に限定されるものではない。すなわち、第２の磁極部分６１の第２の極性がＮ極の場合、位置検出用磁石７０の端面７０ｂ１の極性はＮ極である。
【００５４】
ホールＩＣ４９ｂで検出される第１の磁極部分６０および位置検出用磁石７０の回転方向における位相は一致しているため、図１に示す電動機１００は、第１の磁極部分６０から軸方向に漏れる磁束と位置検出用磁石７０から軸方向に漏れる磁束とを利用することにより、回転子２０の位置を精度良く検出できる。
【００５５】
実施の形態１に係る回転子２０は、磁極数の総和の半分に相当する数の位置検出用磁石７０を用いるため、磁極数の総和に相当する数の位置検出用磁石７０を用いる場合に比べて、位置検出精度を向上させながら回転子２０の製造コストの上昇を抑制できる。
【００５６】
また実施の形態１に係る電動機１００は、環状の磁石７２を用いるため、複数の位置検出用磁石７０を個別に製造して回転子コア５に組み付ける場合に比べて、回転子２０の組立時間を短縮できる。また環状の磁石７２を用いることにより、回転子２０の組立時に位置検出用磁石７０が外れて歩留まりが低下するというリスクを軽減でき、さらに電動機１００の動作中に位置検出用磁石７０が外れて電動機１００内に飛散するというリスクを軽減できる。従って実施の形態１に係る電動機１００は、電動機１００の製造コストの上昇を抑制し、かつ品質の低下を抑制しながら、位置検出精度を向上できる。
【００５７】
なお回転子コア５への環状の磁石７２の設置方法としては以下の方法を例示できる。
（１）シャフト２３と位置検出用磁石７０との間に不図示のリブ状部材を設け、またシャフト２３と連結部７１との間に不図示のリブ状部材を設けることにより、回転子コア５へ環状の磁石７２が設置される。
（２）軸方向における回転子コア５の一端部５ａにおいて、周方向に離間して配置される不図示の複数の台座を設け、当該台座群に環状の磁石７２が設置される。
【００５８】
以下では実施の形態１に係る回転子２０の変形例を説明する。
【００５９】
図１０は本発明の実施の形態１に係るコンシクエントポール型の回転子の第１の変形例を示す図である。図１１は図１０に示す回転子の正面図である。図１２は図１０に示す環状の磁石の斜視図である。
【００６０】
図１０、図１１および図１２に示す回転子２０Ａと図７に示す回転子２０との違いは、連結部７１の径方向における厚みが異なることである。回転子２０Ａは、Ｔ４＞Ｔ３、かつ、Ｔ５＝Ｔ６の関係が満たされるように構成されている。連結部７１は、第１の磁極部分６０から軸方向に漏れる磁束をアシストする機能が不要であるため、連結部７１の厚みＴ３，Ｔ５は、位置検出用磁石７０の厚みＴ４，Ｔ６よりも薄くすることができる。そのため連結部７１の厚みＴ３，Ｔ５を位置検出用磁石７０の厚みＴ４，Ｔ６と同じにする場合に比べて、位置検出精度を低下させることなく環状の磁石７２の製造コストを低減できる。なお連結部７１の厚みＴ３，Ｔ５は、回転子２０，２０Ａの製造時における破損を防止でき、また図１に示す電動機１００の運転時における破損を防止できる強度を考慮して設定される。
【００６１】
図１３は本発明の実施の形態１に係るコンシクエントポール型の回転子の第２の変形例を示す図である。図１４は図１３に示す回転子の正面図である。図１５は図１３に示す環状の磁石の第１の斜視図である。図１６は図１３に示す環状の磁石の第２の斜視図である。
【００６２】
図１３、図１４および図１５に示す回転子２０Ｂと図７に示す回転子２０との違いは、回転子２０Ｂの環状の磁石７２には、環状の磁石７２から軸方向の延びる複数の突起７３が設けられていることである。
【００６３】
図１５および図１６に示すように、複数の突起７３の各々は、位置検出用磁石７０の周方向における両方の端面７０ａ寄りに設置され、かつ、軸方向における位置検出用磁石７０の他方の端面７０ｂ２側から軸方向に延びる形状である。より具体的には、位置検出用磁石７０の周方向における両方の端面７０ａには台座７４が設けられている。台座７４は、軸方向における位置検出用磁石７０の他方の端面７０ｂ２に設置されている。突起７３は、台座７４に設置され、軸方向において台座７４の位置検出用磁石７０とは反対側に延びるように形成される。突起７３および台座７４は環状の磁石７２と一体成型により製造される。
【００６４】
図１３および図１４に示すように、複数の突起７３の各々は、磁石挿入孔２を構成する第２の領域３Ｂに挿入される。このとき台座７４が回転子コア５の一端部５ａに接することにより、軸方向における複数の突起７３の各々の位置決めがなされる。
【００６５】
本実施の形態に係る電動機１００では、ホールＩＣ４９ｂで検出される第１の磁極部分６０および位置検出用磁石７０の回転方向における位相を一致させることにより、回転位置の検出精度を向上させることができる。図１３から図１６に示す回転子２０Ｂでは、第２の領域３Ｂに挿入される複数の突起７３が、回転方向における環状の磁石７２の位置決め突起として機能する。従って回転子２０Ｂでは、環状の磁石７２の組み付け時において、位置検出用磁石７０の回転方向における位相と第２の磁極部分６１の回転方向における位相とのずれを抑制できる。従って、回転子２０Ｂを用いた電動機１００は、回転子２０または回転子２０Ａを用いた電動機１００に比べて、回転位置の検出精度を向上させることができる。
【００６６】
また回転子２０Ｂは、突起７３および台座７４を環状の磁石７２と一体成型により製造できるため、位置検出用磁石７０と不図示の軸方向位置決め用部材とを個別に製造して回転子コア５に組み付ける場合に比べて、回転子２０の組立時間を短縮でき、また製造される部品数を低減できるため、歩留まりが向上し、回転子２０Ｂの製造コストの上昇を抑制できる。
【００６７】
実施の形態２．
図１７は本発明の実施の形態２に係る空気調和機の構成の一例を示す図である。空気調和機３００は、室内機３１０と、室内機３１０に接続される室外機３２０とを備える。室内機３１０には不図示の室内機用送風機が搭載され、室外機３２０には室外機用送風機３３０が搭載されている。また、室外機３２０に圧縮機３４０が搭載されている。室内機用送風機、室外機用送風機３３０および圧縮機３４０には、実施の形態１に係る電動機１００が使用されている。
【００６８】
このように、室内機用送風機、室外機用送風機３３０および圧縮機３４０の駆動源として実施の形態１に係る電動機１００を用いることにより、回転位置検出の精度が向上することにより電動機効率が向上すると共に製造コストを抑制できる空気調和機３００を得ることができる。
【００６９】
なお実施の形態１に係る電動機１００は、空気調和機３００以外の電気機器に搭載することもでき、この場合も、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００７０】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００７１】
１  永久磁石、２  磁石挿入孔、３Ａ  第１の領域、３Ｂ  第２の領域、５  回転子コア、５ａ  一端部、６  回転軸、７  シャフト挿入孔、１０  モールド固定子、１０−１，４１−１  外周部、１０−２，１０ａ，４１−２  内周部、１０ｂ  開口部、１１，３０ａ  軸受支持部、１１ａ，４０５  孔、２０，２０Ａ，２０Ｂ  回転子、２１ａ  負荷側転がり軸受、２１ｂ  反負荷側転がり軸受、２３  シャフト、２４  樹脂部、２６，２６−１  絶縁スリーブ、２７  シャフト組立、３０  ブラケット、３０ｂ  圧入部、４０  固定子、４１  固定子コア、４２  コイル、４３  絶縁部、４４ｂ  中性点端子、４５  基板、４６  リード線口出し部品、４７  リード線、４９ｂ  ホールＩＣ、５０  モールド樹脂、６０  第１の磁極部分、６１  第２の磁極部分、６２，６３  極中心、６１ａ，６１ｂ，７０ａ，７０ｂ１，７０ｂ２  端面、６４  極間、７０  位置検出用磁石、７１  連結部、７２  環状の磁石、７３  突起、７４  台座、１００  電動機、１１０  負荷側、１２０  反負荷側、３００  空気調和機、３１０  室内機、３２０  室外機、３３０  室外機用送風機、３４０  圧縮機、４００  分割コア部、４０１  バックヨーク、４０２  ティース、４０３  薄肉部、４０４  分割面、４０６  スロット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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2018037652.tif 000022
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