(57)【要約】      （修正有）【課題】永久磁石の減磁を防止しつつ回転子の組立工数を減らすことができる回転子および永久磁石電動機を提供する。【解決手段】シャフト２と、シャフト２の周囲に一体成形された緩衝部材３と、緩衝部材３の外周側に配置された筒状の永久磁石部４とを備えた回転子１は、シャフト１と共に緩衝部材３が永久磁石部４の内周側に挿入されており、永久磁石電動機Ｍは、この回転子１と、回転子１の外周側に所定の間隔をもって対向するように配置される固定子６とを備えている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、シャフトの周囲に一体成形された緩衝部材と、同緩衝部材の外周側に配置された筒状の永久磁石部とを備えた回転子であって、
前記シャフトと共に前記緩衝部材が前記永久磁石部の内周側に挿入されていることを特徴とする回転子。
【請求項２】
前記シャフトは、前記シャフトの軸方向の少なくとも一部に、前記永久磁石部の内径よりも大きい外径を持つ前記緩衝部材で覆われた板状部材を備えたことを特徴とする請求項１記載の回転子。
【請求項３】
前記板状部材は、前記シャフトの軸方向の少なくとも一部に、前記永久磁石部の内径よりも小さい外径を持つ前記緩衝部材で覆われた多角形柱状の前記永久磁石部と前記シャフトとの空転防止部を備えたことを特徴とする請求項２記載の回転子。
【請求項４】
前記シャフトは、前記シャフトの軸方向の少なくとも一部に、前記永久磁石部の内径よりも小さい外径を持つ多角形柱状の前記永久磁石部と前記シャフトとの空転防止部を備え、
前記緩衝部材は、前記空転防止部を覆うように外周が多角形柱状に形成され、
前記永久磁石部は、内周が前記緩衝部材の多角形柱状に対応するように多角形状に形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の回転子。
【請求項５】
前記緩衝部材は、前記永久磁石部の内周側に挿入される小径部と、同小径部の前記シャフトの軸方向の両端に一体形成され、前記小径部の外径よりも大きい外径を持つ一対の大径部とを備え
前記一対の大径部のうち、一方の大径部は、前記空転防止部の外径よりも大きい外径を持ち、周方向に複数に分割されたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の回転子。
【請求項６】
前記小径部と前記一方の大径部との間には、前記シャフトに一体成形され、前記永久磁石部の内径よりも小さい外径を持ち、前記小径部と前記一方の大径部とを連結する連結部を備えたことを特徴とする請求項５記載の回転子。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の回転子と、同回転子の外周側に所定の間隔をもって対向するように配置される固定子とを備えたことを特徴とする永久磁石電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子およびこの回転子を用いた永久磁石電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の永久磁石電動機には、回転磁界を発生する固定子の内部に、永久磁石を備える回転子を回転可能に配置したインナーロータ型の電動機があり、例えば、空気調和機に搭載する送風ファンを回転駆動するためのブラシレスＤＣモータとして適用されている。
【０００３】
このような永久磁石電動機の回転子は、シャフトに固定されたロータコアと、ロータコアの外周側に配置された永久磁石との間に１個の緩衝部材を嵌め込み、その緩衝部材をシャフトの軸の両方向から２枚の押さえ板によって押さえ込むとともに、それぞれの押さえ板の中心側をかしめてシャフトに圧着固定された構造になっている。この回転子の構造により、永久磁石の回転による振動は、緩衝部材で吸収されて永久磁石からロータコアやシャフトに伝わらず、回転子の防振効果が得られることが知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、特許文献１による回転子は、緩衝部材をロータコアと永久磁石との間に嵌め込む工程を有するため、回転子の組立工数がかかってしまう。
【０００４】
そこで、回転子の組立工数を減らすことができる永久磁石電動機の回転子としては、シャフトと永久磁石との間の空間に特殊ゴムの緩衝部材を充填することで一体成形されたものがある（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２による回転子は、緩衝部材がシャフトと永久磁石に対し一体成形されているので、シャフトと永久磁石との間に緩衝部材を嵌め込む工程が無くなり、回転子の組立工数を減らすことができる。しかしながら、緩衝部材の一体成形時の熱によって永久磁石が減磁してしまうおそれがある。また、緩衝部材をシャフトと永久磁石に一体成形するための射出成型用の金型が大型化する問題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１８６７００号公報
【特許文献２】特開２００１−３２７１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑み、永久磁石の減磁を防止しつつ回転子の組立工数を減らすことができる回転子および永久磁石電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の回転子は、シャフトと、シャフトの周囲に一体成形された緩衝部材と、緩衝部材の外周側に配置された環状の永久磁石部とを備えたものであって、緩衝部材がシャフトと共に永久磁石部の内周側に挿入されていることを特徴とする。また、本発明の永久磁石電動機は、この回転子と、回転子の外周側に所定の間隔をもって対向するように配置される固定子とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の回転子および永久磁石電動機によれば、緩衝部材がシャフトの周囲に一体成形されていることにより、一体成形時の熱は永久磁石部に伝達されず、回転子を組み立てる際は緩衝部材をシャフトと共に永久磁石部に挿入するだけで済むため、永久磁石の減磁を防止しつつ回転子の組立工数を減らすことができる。また、緩衝部材がシャフトに一体成形されているため、緩衝部材とシャフトと永久磁石部とを一体形成する場合と比べて射出成型用の金型として小さいものを用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明による回転子を示す説明図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は下面図である。
【図２】本発明による回転子の図１（ｂ）に示すＡ−Ｏ−Ａ断面であり、図３に示すＥ−Ｏ−Ｅ断面に相当する断面図である。
【図３】本発明による回転子の図１（ａ）に示すＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明による回転子の図１（ａ）に示すＣ−Ｃ断面図である。
【図５】本発明による回転子の図１（ａ）に示すＤ−Ｄ断面図である。
【図６】本発明による回転子を示す分解断面図である。
【図７】本発明による回転子を用いた永久磁石電動機を示す断面図である。
【図８】本発明による回転子を用いた永久磁石電動機を示す上面図である。
【図９】他の実施形態による回転子の図１（ｂ）に示すＡ−Ｏ−Ａ断面であり、図３に示すＥ−Ｏ−Ｅ断面に相当する断面図である。
【図１０】他の実施形態による回転子の永久磁石部を除いた状態で、板状部材を覆うように緩衝部材をシャフトに一体成形した場合を示す断面図である。
【図１１】他の実施形態による回転子の永久磁石部を除いた状態で、回り止め部を覆うように緩衝部材をシャフトに一体成形した場合を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。図１乃至図１１は、本実施形態における回転子とこの回転子を用いた永久磁石電動機を説明する図である。この永久磁石電動機は、回転磁界を発生する固定子内に、永久磁石を備える回転子を回転可能に配置したインナーロータ型電動機であり、例えば、空気調和機に搭載する送風ファンを回転駆動するためのブラシレスＤＣモータに適用される。なお、図２および図９は、図１（ｂ）に示すＡ−Ｏ−Ａ断面であり、図３に示すＥ−Ｏ−Ｅ断面に相当する中心軸Ｏから左右対称となる部分を表わしている。
【００１１】
回転子１は、図１および図２に示すように、シャフト２と、シャフト２の周囲に一体成形されたゴムやエラストマなどの部材からなる緩衝部材３と、緩衝部材３の外周側に配置された環状の永久磁石部４と、緩衝部材３をシャフト２の軸方向から押さえる押さえ板５とを備えている。シャフト２に一体成形された緩衝部材３はシャフト２と共に永久磁石部４の内周側に挿入されている。シャフト２は、シャフト２の軸方向の上側に永久磁石部４を軸方向から押さえる板状部材２１と、シャフト２の軸方向の下側に板状部材２１と一体形成され、永久磁石部４がシャフト２に対して空回り（空転）しないように永久磁石部４の回転トルクをシャフト２に伝達するための空転防止部２２とを備えている。板状部材２１および空転防止部２２は、その中心にシャフト２が圧入固定されて緩衝部材３で覆われている。
【００１２】
永久磁石部４は、例えば、磁石粉末を焼結した筒状の永久磁石４１と、永久磁石４１よりもシャフト２の軸方向に短く形成され、永久磁石４１の内周側に配置された磁性鋼板を積層した筒状のヨーク部４２とを備えている。なお、永久磁石４は、板状の永久磁石片を円筒状に配置して構成するようにしてもよい（図示せず）。ヨーク部４２は、図２および図３に示すように、外周側が永久磁石４１の内周形状に対応するように断面円形状に形成され、内周側が後述する緩衝部材３の小径部３１の断面五角形柱状に対応するように断面五角形状に形成されている。ヨーク部４２は、後述する緩衝部材３の第１大径部３２に当接する上端面４２ａと後述する緩衝部材３の第２大径部３３に当接する下端面４２ｂを有している。板状部材２１は、円板状に形成され、永久磁石部４のヨーク部４２の内径ａよりも大きい外径ｂを有している。空転防止部２２は、断面五角形柱状に形成され、永久磁石部４のヨーク部４２の内径ａよりも小さい外径ｃを有している。
【００１３】
緩衝部材３は、図１乃至図５に示すように、小径部３１と第１大径部３２と第２大径部３３とを備えている。小径部３１は、図２および図３に示すように、断面五角形柱状の空転防止部２２の周囲を覆って断面五角形柱状になるように形成されている。この小径部３１は、断面五角形状に形成された永久磁石部４のヨーク部４２の内周側に挿入されている。第１大径部３２は、図１（ｂ）、図２および図３に示すように、円板状の板状部材２１の周囲を覆って円板状になるように形成されている。この第１大径部３２は、小径部３１の軸方向の上端に一体的に形成されており、小径部３１の外径ｄよりも径方向に大きくなるように形成された外径ｅを有している。第２大径部３３は、図１（ｃ）、図２および図５に示すように、周方向に設けられた複数の扇形状部３３ａで構成される。この第２大径部３３は、後述する連結部３４を介して小径部３１の軸方向の下端に一体的に形成されており、中心軸Ｏから小径部３１の外周までの最大半径ｄ１よりも大きくなるように形成された外径ｆを有している。連結部３４は、図２、図４および図５に示すように、軸方向に沿って小径部３１と第２大径部３３を一体的に連結するように円柱状に形成されている。この連結部３４は、中心軸Ｏから小径部３１の外周までの最小半径をｄ２としたとき、ｄ２の２倍の長さ２ｄ２よりも小さくなるように形成された外径ｇを有している。従って、連結部３４は、第２大径部３３をシャフト２に沿うように変形させた時、第２大径部３３の付け根３３ｂが、内径ａを有するヨーク部４２の内周側に小径部３１を挿入する際に妨げにならない。
【００１４】
押さえ板５は、図１（ｃ）および図２に示すように、緩衝部材３の第２大径部３３をシャフト２の軸方向から覆う円板状に形成され、永久磁石４１の内径ｈよりも小さく、第２大径部３３の外径ｆよりも小さい外径ｉからなっている。押さえ板５には、シャフト２に近い部分に４つのかしめ部５１を有し、かしめ部５１をかしめて変形させることでシャフト２に圧着固定されている。
【００１５】
このように構成された回転子１を図２に示すように組立てる手順を図６を用いて説明する。図６に示すように、緩衝部材３の第２大径部３３を点線矢印のようにシャフト２の軸方向にヨーク部４２の内径ａよりも径方向に小さくなるように折り曲げる。次に、シャフト２と共に緩衝部材３の小径部３１を永久磁石部４のヨーク部４２の内周側に挿入し、緩衝部材３の第１大径部３２を永久磁石部４のヨーク部４２の上端面４２ａに当接させる。その後、緩衝部材３の第２大径部３３を径方向に広げて、第２大径部３３を折り曲げる前の状態（実線の第２大径部３３）に戻す。次に、シャフト２に押さえ板５を挿入し、押さえ板５を緩衝部材３の第２大径部３３に押し当て、かしめ部５１をかしめて押さえ板５をシャフト２に圧着させる。
【００１６】
これにより、緩衝部材３の第１大径部３２がヨーク部４２の上端面４２ａに、緩衝部材３の第２大径部３３がヨーク部４２の下端面４２ｂに押し当てられる。この結果、図２に示すように、永久磁石部４がシャフト２に一体成形した緩衝部材３を介してシャフト２に固定された回転子１が組立てられる。このとき、板状部材２１と押さえ板５で緩衝部材３を軸方向に圧縮することで小径部３１が外径側に膨らむようにすれば、小径部３１の外周側がヨーク部４２の内周側に当接してシャフト２に対し永久磁石部４がより強固に固定される。
【００１７】
永久磁石電動機Ｍは、図７および図８に示すように、前述の回転子１と固定子６とを備えている。固定子６は、固定子鉄心６１とインシュレータ６２と固定子巻線６３とを備えている。固定子鉄心６１は、薄い鋼板を複数積層して円筒状に形成され、環状のバックヨーク部６１１とバックヨーク部６１１から内径側に延びる複数のティース部６１２とを備えている。この固定子鉄心６１には、インシュレータ６２を一体形成し、インシュレータ６２を介してティース部６１２に固定子巻線６３が巻回されている。
【００１８】
このように構成された固定子６は、固定子巻線６３が巻回された固定子鉄心６１をティース部６１２の先端面６１２１（固定子鉄心６１の内周面）を除いてモールド樹脂でモールド成形して円筒状の外郭６４を形成し、ティース部６１２の先端面６１２１が回転子１の外周側に所定の間隔（いわゆるエアギャップ）をもって対向するように配置される。
【００１９】
以上説明してきた実施形態による回転子１およびこの回転子１を用いた永久磁石電動機Ｍによれば、緩衝部材３が予めシャフト２の周囲に一体成形されている。これにより、回転子１を組み立てる際は、永久磁石部４の永久磁石４１は、シャフト２と永久磁石部４の間に緩衝部材３を一体成形する場合と比べて、緩衝部材３の一体成形時の熱の影響を受けることなく、緩衝部材３をシャフト２と共に永久磁石部４に挿入するだけで済むため、永久磁石部４の永久磁石４１の減磁を防止しつつ回転子１の組立工数を減らすことができる。さらに、緩衝部材３が予めシャフト２の周囲に一体成形されるため、シャフト２と永久磁石部４の間に緩衝部材３を一体成形する場合と比べて射出成型用の金型として小さいものを用いることができる。
【００２０】
また、シャフト２の軸方向の上側に永久磁石部４のヨーク部４２の内径ａよりも大きい外径ｂを持つ緩衝部材３で覆われた板状部材２１を備えている。これにより、板状部材２１とヨーク部４２の上端面４２ａとが軸方向に対向するように配置されるため、両者の間に緩衝部材３が介在する構成となる。よって、緩衝部材３を介して板状部材２１でヨーク部４２の上端面４２ａを押さえることができる。
【００２１】
また、板状部材２１は、永久磁石部４がシャフト２に対し空転するのを防止する空転防止部２２をさらに備えている。空転防止部２２は、断面五角形柱状に形成され、空転防止部２２の外周を緩衝部材３で覆っている。緩衝部材３は、断面五角形状に形成され、緩衝部材３の外周に永久磁石部４が固定されている。従って、永久磁石部４の回転力が緩衝部材３を介して空転防止部２２に伝達されてシャフト２を回転させることができる。
【００２２】
また、緩衝部材３は、永久磁石部４のヨーク部４２の内周側に挿入される小径部３１と、小径部３１のシャフト２の軸方向の両端に一体形成され、小径部３１の外径ｄよりも大きい外径ｅ、ｆを持つ第１大径部３２および第２大径部３３とを備え、第２大径部３３は、空転防止部２２の外径ｃよりも大きい外径ｆを持ち、周方向に複数に分割されている。これにより、永久磁石部４のヨーク部４２に緩衝部材３の小径部３１を挿入する際、緩衝部材３の第２大径部３３をシャフト２の軸方向に変形させることにより、回転子１の組立を容易に行うことができる。
【００２３】
さらに、緩衝部材３の小径部３１と第２大径部３３との間には、永久磁石部４のヨーク部４２の内径ａよりも小さい外径ｇを持ち、緩衝部材３の小径部３１と第２大径部３３とを連結する連結部３４を備えている。従って、連結部３４は、第２大径部３３をシャフト２に沿うように変形させた時、第２大径部３３の付け根３３ｂが、内径ａを有するヨーク部４２の内周側に小径部３１を挿入する際に妨げにならない。
【００２４】
次に、第２の実施形態による回転子１について図９を用いて説明する。なお、前述の第１の実施形態と同じ構成については同一符号を付し、その説明を省略する。図９に示すように、回転子１は前述の第１の実施形態の永久磁石部４に替えて、例えば、磁石粉末を樹脂で固めた、いわゆるプラスチックマグネットで形成された永久磁石部７を備えている。この永久磁石部７は第１の実施形態の永久磁石部４と同形状に形成され、外周部７１と、外周部７１よりもシャフト２の軸方向に短く形成された内周部７２とを備えている。外周部７１は外径側が断面円形状に形成され、内周部７２は内径側が小径部３１の断面五角形柱状に対応するように断面五角形状に形成されている。内周部７２は、第１大径部３２に当接する上端面７２ａと第２大径部３３に当接する下端面７２ｂを有している。
【００２５】
これにより、第２の実施形態による回転子１によれば、前述の第１の実施形態と同様に、永久磁石部７の減磁を防止しつつ回転子１の組立工数を減らすことができると共に、緩衝部材３を永久磁石部７を含めて一体成形する場合と比べて射出成型用の金型として小さいものを用いることができる。さらに、前述の第１の実施形態では、永久磁石部４は永久磁石４１にヨーク部４２を嵌合させるのに対して、第２の実施形態では、永久磁石部７は一体成形品であるため、さらに回転子１の組立を容易に行うことができる。
【００２６】
次に、第３の実施形態による回転子１について図１０を用いて説明する。なお、前述の実施形態と同じ構成については同一符号を付し、その説明を省略する。図１０に示すように、この回転子１は、シャフト２の軸方向の上側に備えた板状部材２３を覆うように緩衝部材３をシャフト２に一体成形したものである。前述の第１の実施形態の空転防止部２２がないため、緩衝部材３は、ゴムやエラストマなどの部材の硬度を考慮した上でシャフト２に一体成形され、その小径部３１は断面五角形柱状に形成され、第１大径部３２は円板状に形成されている。これにより、第３の実施形態による回転子１によれば、前述の第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００２７】
次に、第４の実施形態による回転子１について図１１を用いて説明する。なお、前述の実施形態と同じ構成については同一符号を付し、その説明を省略する。図１１に示すように、この回転子１は、シャフト２の軸方向の下側に備えた空転防止部２４を覆うように緩衝部材３をシャフト２に一体成形したものである。前述の第１の実施形態の板状部材２１がないため、緩衝部材３は、ゴムやエラストマなどの部材の硬度を考慮した上でシャフト２に一体成形され、その小径部３１は断面五角形柱状に形成され、第１大径部３２は円板状に形成されている。また、空転防止部２４は断面五角形柱状に形成されている。これにより、第４の実施形態による回転子１によれば、前述の第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００２８】
なお、以上説明してきた第１から第４の実施形態によれば、空転防止部２２、２４、小径部３１およびヨーク部４２をそれぞれ断面五角形状に形成するようにしたが、本発明はこれに限らず、永久磁石部４の回転トルクを確実にシャフト２に伝達できる断面多角形状であればよい。ここで、断面多角形状には、断面が五角形状以外の形状、例えば、四角形状や六角形状やＤカット形状などを含み、断面多角形状の頂点部分が永久磁石部４、７の内径まで延びるような形状も含む。
【００２９】
また、第１の実施形態によれば、板状部材２１と回り止め部２２とを一体成形するようにしたが、本発明はこれに限らず、別体に形成するようにしてもよい。さらに、永久磁石４１とヨーク部４２の軸方向の長さ、あるいは、外周部７１と内周部７２の軸方向の長さを同じ長さに形成するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  回転子
２  シャフト
２１、２３  板状部材
２２、２４  回り止め部
３  緩衝部材
３１  小径部
３２  第１大径部
３３  第２大径部
３３ａ  扇形状部
３３ｂ  付け根
３４  連結部
４  永久磁石部
４１  永久磁石
４２  ヨーク部
４２ａ  上端面
４２ｂ  下端面
５  押さえ板
５１  かしめ部
６  固定子
６１  固定子鉄心
６１１  バックヨーク部
６１２  ティース部
６１２１  先端面
６２  インシュレータ
６３  固定子巻線
６４  外郭
７  永久磁石部
７１  外周部
７２  内周部
７２ａ  上端面
７２ｂ  下端面
Ｍ  永久磁石電動機
【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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