(57)【要約】      （修正有）【課題】永久磁石の減磁を防止しつつ製造コストを抑える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に固着された内周側鉄心の周囲に一体成形された柱状の緩衝部材４と、緩衝部材４の外周側を覆う筒状の永久磁石部とを備えた回転子１であって、永久磁石部はシャフト２の軸方向に分割された上側永久磁石部５３と下側永久磁石部５４とを備え、上側永久磁石部５３は緩衝部材４の上端面４２に当接する外周側第１上部鉄心５３２（上側当接部５３２’）を有し、下側永久磁石部５４は緩衝部材４の下端面４３に当接する外周側第１下部鉄心５４２（下側当接部５４２’）を有し、永久磁石電動機は、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とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、同シャフトに固着された内周側鉄心の周囲に一体成形された柱状の緩衝部材と、同緩衝部材の外周側を覆う筒状の永久磁石部とを備えた回転子であって、
前記永久磁石部は前記シャフトの軸方向に分割された上側永久磁石部と下側永久磁石部とを備え、
前記上側永久磁石部は前記緩衝部材の上端面に当接する上側当接部を有し、前記下側永久磁石部は前記緩衝部材の下端面に当接する下側当接部を有していることを特徴とする回転子。
【請求項２】
前記上側永久磁石部は外周側上部鉄心と同外周側上部鉄心の周方向に配列された複数の第１永久磁石とを備え、前記下側永久磁石部は外周側下部鉄心と同外周側下部鉄心の周方向に配列された複数の第２永久磁石と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】
前記永久磁石部の軸方向の両端面は円環状の端板で押さえられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転子。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３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モータとして用いられる。
【０００３】
このような永久磁石電動機の回転子は、例えば、シャフトに固着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ゴムなどの緩衝部材を充填することで永久磁石の振動を送風ファンに伝達しないようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、特許文献１による回転子の防振構造は、シャフトから永久磁石まで緩衝部材で一体成形されているため、緩衝部材を嵌め込む工程が無く回転子の組立工数を減らすことができる反面、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とともに、一体成形するための射出成型用の金型が大型化してしまうという問題点があった。さらに、永久磁石電動機の軸方向の長さを変更する場合、そのたびに射出成型用の金型を製作しなければならないという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２６８８３１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製造コストを抑える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、シャフトに固着された内周側鉄心の周囲に一体成形された柱状の緩衝部材と、緩衝部材の外周側を覆う筒状の永久磁石部とを備えたものであって、永久磁石部はシャフトの軸方向に分割された上側永久磁石部と下側永久磁石部とを備え、上側永久磁石部は緩衝部材の上端面に当接する上側当接部を有し、下側永久磁石部は緩衝部材の下端面に当接する下側当接部を有し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。
【０００８】
また、本発明の回転子において、上側永久磁石部は外周側上部鉄心と外周側上部鉄心の周方向に配列された複数の第１永久磁石とを備え、下側永久磁石部は外周側下部鉄心と外周側下部鉄心の周方向に配列された複数の第２永久磁石とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の回転子において、永久磁石部の軸方向の両端面は円環状の端板で押さえられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の回転子および永久磁石電動機によれば、回転子に永久磁石部を取り付ける前に、緩衝部材が予めシャフトに一体成形されているので、永久磁石部が一体成形時の熱にさらされることがない。また、緩衝部材をシャフトと永久磁石部の間に一体成形する場合と比べて射出成型用の金型が小さいもので済む。
【００１１】
本発明の回転子によれば、上側永久磁石部は外周側上部鉄心の周方向に配列された複数の第１永久磁石を備え、下側永久磁石部は外周側下部鉄心の周方向に配列された複数の第２永久磁石を備えているので、上側永久磁石部と下側永久磁石部とを同形状として部材の共通化を図ることができる。
【００１２】
本発明の回転子によれば、永久磁石部の両端面を端板で押さえるので、永久磁石部を緩衝部材に当接させた状態でシャフトに固定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明による回転子を示す外観斜視図である。
【図２】本発明による回転子の図１に示す分解斜視図である。
【図３】本発明による回転子の図１に示す断面図であり、（ａ）はＡ−Ａ断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図４】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５】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６】他の実施形態による回転子を示す外観斜視図である。
【図７】他の実施形態による回転子の永久磁石部を除いた外観斜視図である。
【図８】他の実施形態による回転子の図６に示すＣ−Ｃ断面図である。
【図９】他の実施形態による回転子の図８に示す分解断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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９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モータとして用いられる。
【００１５】
回転子１は、図１乃至図３に示すように、シャフト２と、シャフト２に固着された筒状の内周側鉄心３と、内周側鉄心３の周囲に一体成形されたゴムやエラストマなどの材料からなる柱状の緩衝部材４と、緩衝部材４の外周側に配置された筒状の永久磁石部５と、永久磁石部５をシャフト２の軸方向の両端面から緩衝部材４に向けて押さえつける端板６とを備えている。
【００１６】
永久磁石部５は、軸方向に分割された上側永久磁石部５３と下側永久磁石部５４とを備えている。上側永久磁石部５３は外周側上部鉄心５３１と第１永久磁石５３４からなる。外周側上部鉄心５３１は、円板状の外周側第１上部鉄心５３２と円筒状の外周側第２上部鉄心５３３とを備えており、外周側上部鉄心５３１は、外周側第１上部鉄心５３２の下面５３２ａに外周側第２上部鉄心５３３が固着されて形成される。下側永久磁石部５４は外周側下部鉄心５４１と第２永久磁石５４４からなる。外周側下部鉄心５４１は、円板状の外周側第１下部鉄心５４２と円筒状の外周側第２下部鉄心５４３とを備えており、外周側下部鉄心５４１は、外周側第１下部鉄心５４２の上面５４２ａに外周側第２下部鉄心５４３が固着されて形成される。
【００１７】
端板６は円環状に形成され、外周側第１上部鉄心５３２の上端面５１と外周側第１下部鉄心５４２の下端面５２とをシャフト２の軸方向から押さえて、シャフト２に近い部分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。また、端板６と外周側第１上部鉄心５３２の間、端板６と外周側第１下部鉄心５４２の間にはそれぞれ、図示を省略するが防振部材を配置し、永久磁石部５の振動がシャフト２に伝達しないようになっている。なお、端板６に替えて、例えば、Ｅ型やＣ型などの止め輪を用い、この止め輪をシャフト２に加工した溝に嵌め込んでもよい。
【００１８】
内周側鉄心３は、その外周側にはシャフト２の軸方向に延びると共に径方向に突出する複数の第１凸部３１を備えている。緩衝部材４は、内周側鉄心３を覆うように円柱状に形成され、その外周側には径方向に突出する複数の第２凸部４１を備えている。内周側鉄心３に備えた第１凸部３１と緩衝部材４に備えた第２凸部４１は、永久磁石部５がシャフト２に対して空回り（空転）せず、永久磁石部５の回転トルクがシャフト２に確実に伝達する。
【００１９】
上側永久磁石部５３は、緩衝部材４の上端面４２に当接する上側当接部５３２’を有し、この上側当接部５３２’は本実施例では外周側第１上部鉄心５３２からなっており、下側永久磁石部５４は、緩衝部材４の下端面４３に当接する下側当接部５４２’を有し、この下側当接部５４２’は本実施例では外周側第１下部鉄心５４２からなっている。
【００２０】
上側永久磁石部５３の外周側第２上部鉄心５３３は、その内周側にはシャフト２の軸方向に延びると共に径方向に凹んだ、緩衝部材４の第２凸部４１に嵌め合わせるための複数の凹部５３３ａを備えている。外周側第２上部鉄心５３３の下端面５３３ｂは外周側下部鉄心５４１に当接する。また、上側永久磁石部５３は、外周側上部鉄心５３１の外周側で周方向に配列された、例えば磁石粉末を焼結した円弧状の複数の第１永久磁石５３４を備えている。第１永久磁石５３４は、外周側上部鉄心５３１よりも軸方向に長く、外周側上部鉄心５３１から下方向に飛び出るように、外周側上部鉄心５３１の外周面に第１永久磁石５３４の周方向の幅に相当する間隔をあけて配列されている。
【００２１】
下側永久磁石部５４の外周側第２下部鉄心５４３は、その内周側にはシャフト２の軸方向に延びると共に径方向に凹んだ、緩衝部材４の第２凸部４１に嵌め合わせるための複数の凹部５４３ａを備えている。外周側第２下部鉄心５４３の上端面５４３ｂは外周側上部鉄心５３１に当接する。また、下側永久磁石部５４は、外周側下部鉄心５４１の外周側で周方向に配列された、第１永久磁石５３４と同様に、磁石粉末を焼結した円弧状の複数の第２永久磁石５４４を備えている。第２永久磁石５４４は、外周側下部鉄心５４１よりも軸方向に長く、外周側下部鉄心５４１から上方向に飛び出るように、外周側下部鉄心５４１の外周面に第２永久磁石５４４の周方向の幅に相当する間隔をあけて配列されている。
【００２２】
上側永久磁石部５３と下側永久磁石部５４を組み合わせたとき、第１永久磁石５３４と第２永久磁石５４４が周方向に交互に配列される。なお、上側永久磁石部５３と下側永久磁石部５４は同形状であるため、上側永久磁石部５３と下側永久磁石部５４には共通の部材を用いることができる。また、第１永久磁石５３４と第２永久磁石５４４は、回転子１を組立てた後に着磁される。
【００２３】
このように構成された回転子１を図１に示すように組立てる手順を図２および図３を用いて説明する。図２に示すように、下側永久磁石部５４を、矢印ａのように、内周側鉄心３に一体成形された緩衝部材４の下端面４３側から嵌め合わせる。このとき、外周側第２下部鉄心５４３の凹部５４３ａを緩衝部材４の第２凸部４１に嵌め合わせ、図３に示すように、外周側第１下部鉄心５４２の上面５４２ａを緩衝部材４の下端面４３に当接させる。
【００２４】
次に、上側永久磁石部５３を、矢印ｂのように、内周側鉄心３に一体成形された緩衝部材４の上端面４２側から嵌め合わせる。このとき、外周側第２上部鉄心５３３の凹部５３３ａを緩衝部材４の第２凸部４１に嵌め合わせ、図３に示すように、外周側第１上部鉄心５３２の下面５３２ａを緩衝部材４の上端面４２に当接させる。これにより、下側永久磁石部５４の外周側第２下部鉄心５４３と、上側永久磁石部５３の外周側第２上部鉄心５３３が当接する。
【００２５】
その後、下側永久磁石部５４の第２永久磁石５４４と上側永久磁石部５３の外周側上部鉄心５３１を、第２永久磁石５４４又は外周側上部鉄心５３１に予め塗布した接着剤により接着する。同様に、上側永久磁石部５３の第１永久磁石５３４と下側永久磁石部５４の外周側下部鉄心５４１を、第１永久磁石５３４又は外周側下部鉄心５４１に予め塗布した接着剤により接着する。なお、第２永久磁石５４４と第１永久磁石５３４は、予め外周側下部鉄心５４１と外周側上部鉄心５３１にそれぞれ固着されているが、本発明はこれに限られず、例えば、外周側上部鉄心５３１と外周側下部鉄心５４１をシャフト２に固定した後で、第１永久磁石５３４と第２永久磁石５４４を接着してもよい。また、外周側鉄心は上下２分割に限られず、軸方向に３つ以上に分割してもよい。
【００２６】
次に、シャフト２に端板６を挿入し、端板６を外周側第１下部鉄心５４２と外周側第１上部鉄心５３２に押し当て、端板６のシャフト２に近い部分をかしめて変形させて端板６をシャフト２に圧着させる。
これにより、外周側第１下部鉄心５４２の上面５４２ａが緩衝部材４の下端面４３に、外周側第１上部鉄心５３２の下面５３２ａが緩衝部材４の上端面４２に押し当てられる。この結果、図１および図３（ｂ）に示すように、上側永久磁石部５３および下側永久磁石部５４がシャフト２の周囲の内周側鉄心３に一体成形した緩衝部材４を介してシャフト２に固定され、回転子１が組立てられる。
【００２７】
永久磁石電動機Ｍは、図４および図５に示すように、前述の回転子１と固定子７とを備えている。固定子７は、固定子鉄心７１とインシュレータ７２と固定子巻線７３とを備えている。固定子鉄心７１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７１１とバックヨーク部７１１から内径側に延びる複数のティース部７１２とを備えている。この固定子鉄心７１には、インシュレータ７２を一体形成し、インシュレータ７２を介してティース部７１２に固定子巻線７３が巻回されている。
【００２８】
このように構成された固定子７は、固定子巻線７３が巻回された固定子鉄心７１をティース部７１２の先端面７１２１（固定子鉄心７１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７４を形成し、ティース部７１２の先端面７１２１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。
【００２９】
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、回転子１に永久磁石部５を取り付ける前に、緩衝部材４が予め内周側鉄心３の周囲に一体成形されており、回転子１を組み立てる際は、軸方向に分割された上側永久磁石部５３と下側永久磁石部５４とを緩衝部材４に嵌め合わせる。これにより、永久磁石部５は、シャフト２と永久磁石部５の間に緩衝部材４を一体成形する場合と比べて、緩衝部材４の一体成形時の熱の影響を受けることなく、永久磁石部５の減磁を防止しつつ容易に組立てることができる。また、シャフト２と永久磁石部５の間に緩衝部材４を一体成形する場合と比べて射出成型用の金型が小さいもので済むため、回転子１の製造コストを抑えることができる。さらに、永久磁石電動機Ｍの軸方向の長さを変更する場合でも、射出成型用の金型を共通化することができるとともに、緩衝部材４の外周側を覆う上側永久磁石部５３と下側永久磁石部５４の軸方向の長さを変更するだけでよい。
【００３０】
また、上側永久磁石部５３は外周側上部鉄心５３１の周方向に配列された複数の第１永久磁石５３４を備え、下側永久磁石部５４は外周側下部鉄心５４１の周方向に配列された複数の第２永久磁石５４４を備えているので、上側永久磁石部５３と下側永久磁石部５４は同じ形状となり、共通の部材を用いることができる。また、第１永久磁石５３４と第２永久磁石５４４は、回転子１を組立てた後に着磁される。
【００３１】
また、永久磁石部５は、上側永久磁石部５３と下側永久磁石部５４を備えている。上側永久磁石部５３の外周側第１上部鉄心５３２の上端面５１と、下側永久磁石部５４の外周側第１下部鉄心５４２の下端面５２をそれぞれ端板６で押さえるので、永久磁石部５を緩衝部材４に当接した状態でシャフト２に固定することができる。
【００３２】
次に、第２の実施形態による回転子１について図６乃至図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６乃至図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５の上側永久磁石部５３と下側永久磁石部５４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上側永久磁石部５５と下側永久磁石部５６を備え、内周側鉄心３の外周面３２、上面３３および下面３４を覆うように内周側鉄心３に一体成形された緩衝部材９を備えている。この緩衝部材９は、図７に示すように、その外周側が例えば、断面八角形状に形成されている。
【００３３】
上側永久磁石部５５と下側永久磁石部５６はそれぞれ円筒状に形成され、内周側が緩衝部材９の断面八角形状に対応するように断面八角形状に形成され、外周側が断面円形状に形成されている。断面八角形状の緩衝部材９が、断面八角形状の上側永久磁石部５５と下側永久磁石部５６に当接されるので、永久磁石部５がシャフト２に対して空回り（空転）せず、永久磁石部５の回転トルクがシャフト２に確実に伝達する。
【００３４】
上側永久磁石部５５は、図９の矢印ｂのように、緩衝部材９に対して緩衝部材９の上面９１側から嵌め合わせることで、上側永久磁石部５５の下面５５１が緩衝部材９の上面９１に当接されるとともに緩衝部材９の外周に当接される。下側永久磁石部５６は、図９の矢印ａのように、緩衝部材９に対して緩衝部材９の下面９２側から嵌め合わせることで、下側永久磁石部５６の上面５６１が緩衝部材９の下面９２に当接されるとともに緩衝部材９の外周に当接される。緩衝部材９を覆うように当接される上側永久磁石部５５と下側永久磁石部５６とは、例えば、前述の第１の実施形態と同様に、上側永久磁石部５５の上端面５５２と下側永久磁石部５６の下端面５６２がそれぞれ端板６で押さえられる。または、上側永久磁石部５５と下側永久磁石部５６とは、超音波接着によって互いに接着される。この結果、図８に示すように、上側永久磁石部５５および下側永久磁石部５６がシャフト２の周囲の内周側鉄心３に一体成形された緩衝部材９を介してシャフト２に固定され、回転子１が組立てられる。なお、上側永久磁石部５５と下側永久磁石部５６は、回転子１が組立てられた後に着磁される。
【００３５】
なお、上側永久磁石部５５と下側永久磁石部５６はそれぞれ円筒状に形成され、内周側が断面八角形状に形成されているが、本発明はこれに限らず、内周側の形状や上側永久磁石部５５と下側永久磁石部５６との間の当接部分の形状は適宜変更可能である。
【００３６】
以上のように構成された第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５の減磁を防止しつつ容易に組立てることができ、回転子１の製造コストを抑えることができる。さらに、永久磁石電動機Ｍの軸方向の長さを変更する場合でも、緩衝部材９の形状は変更せずに、緩衝部材９の外周側を覆う上側永久磁石部５５と下側永久磁石部５６の軸方向の長さを変更するだけでよい。さらに、前述の第１の実施形態では、外周側上部鉄心５３１と外周側下部鉄心５４１が必要であるが、第２の実施形態では、外周側上部鉄心と外周側下部鉄心が不要であるため、さらに部品点数を削減することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  回転子
２  シャフト
３  内周側鉄心
３１  第１凸部
３２  外周面
３３  上面
３４  下面
４  緩衝部材
４１  第２凸部
４２  上端面
４３  下端面
５  永久磁石部
５１  上端面
５２  下端面
５３  上側永久磁石部
５３１  外周側上部鉄心
５３２  外周側第１上部鉄心
５３２’  上側当接部
５３２ａ  下面
５３３  外周側第２上部鉄心
５３３ａ  凹部
５３３ｂ  下端面
５３４  第１永久磁石
５４  下側永久磁石部
５４１  外周側下部鉄心
５４２  外周側第１下部鉄心
５４２’  下側当接部
５４２ａ  上面
５４３  外周側第２下部鉄心
５４３ａ  凹部
５４３ｂ  上端面
５４４  第２永久磁石
５５  上側永久磁石部
５５１  下面
５５２  上端面
５６  下側永久磁石部
５６１  上面
５６２  下端面
６  端板
７  固定子
７１  固定子鉄心
７１１  バックヨーク部
７１２  ティース部
７１２１  先端面
７２  インシュレータ
７３  固定子巻線
７４  外郭
９  緩衝部材
９１  上面
９２  下面
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】
2015104267.tif 000008
【図７】
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【図８】
2015104267.tif 000010
【図９】
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