(57)【要約】  電動機の回転子（２０）は、回転子軸（１）の周囲に回転子軸（１）と一体に成形される回転子マグネット（１０）と、回転子マグネット（１０）の軸方向の一端部に組付けられる位置検出用マグネット（１１）と、を備え、回転子マグネット（１０）は、位置検出用マグネット（１１）側の一端面に設けられた台座（７）と、台座（７）上に設けられ、成形用のゲート（６）が設けられた突起（５）とを有し、回転子マグネット（１０）の他端面には、成形工程または着磁工程での位置決めに用いられる凹部（１６）が設けられている。
2016203609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子軸と、  前記回転子軸の外周面上に配置され、前記回転子軸の軸方向に互いに対向する第１および第２の端面を有し、成形により形成された環状の回転子マグネットと、  前記軸方向における前記回転子マグネットの一端部に組み付けられ、前記軸方向に貫通する複数個の穴を有する環状の位置検出用マグネットと、  を備え、  前記回転子マグネットは、  前記第１の端面に設けられ、前記位置検出用マグネットが載置される複数個の台座と、  前記複数個の台座上にそれぞれ設けられ、複数個の成形用のゲートの跡をそれぞれ有すると共に、前記複数個の穴をそれぞれ通る複数個の突起と、  前記第２の端面に設けられた複数個の凹部と、  を有し、  前記複数個の凹部のうちの少なくとも１つは、前記軸方向に垂直な断面形状と前記第２の端面からの深さの少なくとも１つについて、前記複数個の凹部のうちの他の各々とは異なる電動機。
【請求項２】
前記複数個の凹部のうちの少なくとも１つは、前記回転子マグネットの着磁工程において位置決めに用いられる請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記回転子マグネットは、前記回転子軸の外周面上に配置され、軟磁性粉末及びフェライト粉末の少なくとも一方を含有する樹脂を成形して形成された第１の環状層と、前記第１の環状層の外周面上に配置され、希土類磁石粉末を含有する樹脂を成形して形成された第２の環状層とを有し、  前記複数個の台座及び前記複数個の突起は、前記第１の端面の一部を成す前記軸方向における前記第１の環状層の一端面に設けられ、  前記複数個の凹部は、前記第２の端面の一部を成す前記軸方向における前記第１の環状層の他端面に設けられる請求項１に記載の電動機。
【請求項４】
前記第１の環状層の外周と前記第２の環状層の内周は、互いに噛み合う波形状である請求項３に記載の電動機。
【請求項５】
前記複数個の凹部のうちの少なくとも１つは、前記第２の環状層の成形工程において位置決めに用いられる請求項４に記載の電動機。
【請求項６】
前記複数個の凹部のうちの少なくとも１つは、前記回転子マグネットの成形用の金型に設けられたエジェクタピンにより形成される請求項１に記載の電動機。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機を備える空気調和機。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電動機及び電動機を備えた空気調和機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  特許文献１に記載された電動機は、固定子及び磁石回転子を備えたＤＣ電動機であって、前記磁石回転子は、樹脂磁石よりなる環状の主磁極部と、この主磁極部の外径よりも小さい外径で環状の樹脂磁石よりなるセンサ用磁極部とから構成され、このセンサ用磁極部を構成する樹脂磁石は、軸方向に貫通する複数の貫通穴を有し、この貫通穴は、主磁極部側を小径部とした段付き貫通穴又はすり鉢状貫通穴であり、前記主磁極部は保持部を介して回転子軸に固定され、前記保持部は、軸方向に突出し、センサ用磁極部を固定する突部を備え、この突部が前記貫通穴に嵌合し、前記突部の先端部が前記貫通穴の大径部側に形成される空間部内で潰されて前記センサ用磁極部が固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４６２８５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上記従来の電動機では、磁石回転子を着磁する際にセンサ用磁極部を下にして着磁ヨークに挿入し着磁するため、磁極位置の判別が可能なセンサ用磁極部側が見えず、磁石回転子と着磁ヨークの位置決めが困難で着磁精度が悪化し、電動機の運転時に音及び振動が大きくなることが懸念される。【０００５】  本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、性能、生産性及び品質の向上が可能な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】
【０００６】  上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電動機は、回転子軸と、前記回転子軸の外周面上に配置され、前記回転子軸の軸方向に互いに対向する第１および第２の端面を有し、成形により形成された環状の回転子マグネットと、前記軸方向における前記回転子マグネットの一端部に組み付けられ、前記軸方向に貫通する複数個の穴を有する環状の位置検出用マグネットと、を備え、前記回転子マグネットは、前記第１の端面に設けられ、前記位置検出用マグネットが載置される複数個の台座と、前記複数個の台座上にそれぞれ設けられ、複数個の成形用のゲートの跡をそれぞれ有すると共に、前記複数個の穴をそれぞれ通る複数個の突起と、前記第２の端面に設けられた複数個の凹部と、を有し、前記複数個の凹部のうちの少なくとも１つは、前記軸方向に垂直な断面形状と前記第２の端面からの深さの少なくとも１つについて、前記複数個の凹部のうちの他の各々とは異なる。
【発明の効果】
【０００７】  本発明によれば、性能、生産性及び品質の向上が可能になる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係る電動機の構成を示す図
【図２】実施の形態１において軸受が組み付けられた回転子を示す図
【図３】実施の形態１に係る回転子を示す図
【図４】実施の形態１において回転子軸が組み付けられた回転子マグネットを示す図
【図５】実施の形態１において位置検出用マグネットを示す図
【図６】実施の形態１において回転子の組立を示す図
【図７】実施の形態１に係る電動機の回転子の製造方法を示した製造フロー図
【図８】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】
【０００９】  以下に、本発明の実施の形態に係る電動機及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。
【００１０】実施の形態１．  図１は、本実施の形態に係る電動機の構成を示す図、図２は、軸受が組み付けられた回転子を示す図、図３は、回転子を示す図、図４は、回転子軸が組み付けられた回転子マグネットを示す図、図５は、位置検出用マグネットを示す図、図６は、回転子の組立を示す図である。以下、図１から図６を参照して、本実施の形態に係る電動機の構成について説明する。
【００１１】  図１に示すように、電動機１００は、モールド固定子４０、モールド固定子４０の内側に配置される回転子２０、及びモールド固定子４０の軸方向の一端部に取り付けられる金属製のブラケット３０を備える。電動機１００は、例えば、ブラシレスＤＣモータ又はステッピングモータである。
【００１２】  モールド固定子４０は、固定子４２と、基板４６が組付けられた固定子４２を覆うモールド樹脂部４１とを備える。すなわち、モールド固定子４０は、基板４６が組付けられた固定子４２をモールド樹脂部４１の材料であるモールド樹脂で一体に成形して形成される。ここで、モールド樹脂は、例えば不飽和ポリエステルである熱硬化性樹脂である。基板４６は、一般に強度的に弱い構造であるため、低圧成形が望ましく、そのため、モールド成形には不飽和ポリエステル樹脂のような熱硬化性樹脂が用いられる。
【００１３】  固定子４２は、電磁鋼板を積層した固定子コア４３と、固定子コア４３に施された絶縁部４４と、絶縁部４４に巻付けられたコイル４５とを備えている。絶縁部４４は、熱可塑性樹脂で固定子コア４３に一体成形され、又は熱可塑性樹脂で成形された別体の成形品を固定子コア４３に組付けて施される。ここで、熱可塑性樹脂は例えばポリブチレンテレフタレートである。
【００１４】  基板４６は、絶縁部４４に組付けられている。基板４６には、磁気検出素子４７が実装され、磁気検出素子４７は回転子２０の位置を検出するセンサ回路を構成する。磁気検出素子４７は図３の位置検出用マグネット１１と対向して配置され、位置検出用マグネット１１から発生する磁気を検出することで回転子２０の位置を検出する。また、電動機１００がブラシレスＤＣモータである場合は、電動機１００は基板４６に設けられた図示しない駆動回路により回転子２０の位置に応じてコイル４５の通電制御をする。これにより、電動機１００の高効率で低騒音な駆動を行うことができる。
【００１５】  回転子２０には、回転子軸１が一体に設けられる。すなわち、回転子２０の軸孔４８に回転子軸１が挿通されている。回転子軸１には一対の軸受２１ａ，２１ｂが組付けられる。モールド固定子４０に設けられた中空部４９には、軸受２１ａ，２１ｂが組付けられた回転子２０が挿入される。軸受２１ａは、基板４６側に配置され、軸受２１ｂはブラケット３０側に配置される。ブラケット３０側は負荷側であるので、軸受２１ｂは、電動機１００の負荷側に配置され、ブラケット３０によって支持される。また、軸受２１ａは、電動機１００の反負荷側に配置され、モールド樹脂部４１によって支持される。なお、負荷側はモールド固定子４０から突出した回転子軸１の先端側であり、反負荷側は、負荷側と反対側である。
【００１６】  図２（ａ）は、軸受２１ａ，２１ｂが組み付けられた回転子２０を負荷側から見た側面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、図２（ｃ）は、軸受２１ａ，２１ｂが組み付けられた回転子２０を反負荷側から見た側面図である。図３（ａ）は、回転子２０を負荷側から見た側面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、図３（ｃ）は、回転子２０を負荷側から見た側面図である。図４（ａ）は、回転子軸１が組み付けられた回転子マグネット１０を負荷側から見た側面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図、図４（ｃ）は、回転子軸１が組み付けられた回転子マグネット１０を反負荷側から見た側面図である。図５（ａ）は、位置検出用マグネット１１の平面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。
【００１７】  図２から図５に示すように、回転子２０は、回転子軸１と、回転子軸１と同軸的に回転子軸１の外周面上に配置され、軸方向に互いに対向する第１および第２の端面を有し、成形材料の成形により形成された回転子マグネット１０と、回転子軸１と同軸的に配置され、回転子軸１の軸方向における回転子マグネット１０の一端部に組み付けられた位置検出用マグネット１１とを備えている。なお、以下では、回転子軸１の軸方向を単に「軸方向」という。回転子軸１の軸方向は、回転子マグネット１０の軸方向であり、位置検出用マグネット１１の軸方向でもある。
【００１８】  回転子マグネット１０には、周方向にＮ極とＳ極とが交互となるように磁極が形成される。回転子マグネット１０の軸方向の一端面である第１の端面には複数個の台座７が設けられており、位置検出用マグネット１１は複数個の台座７上に載置されている。すなわち、位置検出用マグネット１１は複数個の台座７に当接する。また、各台座７上には突起５が設けられ、突起５は位置検出用マグネット１１に設けられた穴１５を通り、突起５の先端部が熱溶着されて位置検出用マグネット１１が回転子マグネット１０に固定される。この際、突起５の先端部は熱溶着されて熱溶着部３５を形成する。熱溶着部３５の高さは、位置検出用マグネット１１の検出部１４と同じか、又は低くなっている。
【００１９】  また、軸受２１ａは位置検出用マグネット１１の円筒部１２の端面に当接するまで回転子軸１に圧入され、軸受２１ｂは回転子マグネット１０の軸受当接部４に当接するまで回転子軸１に圧入される。軸受２１ａ，２１ｂは、例えば玉軸受である。
【００２０】  回転子マグネット１０は、２層構造であり、第１の環状層であるバックヨーク３を内層とし、第２の環状層であるプラスチックマグネット９を外層とする。すなわち、回転子マグネット１０は、回転子軸１の外周面上に配置された環状のバックヨーク３と、バックヨーク３の外周面上に配置された環状のプラスチックマグネット９とを備えている。バックヨーク３は、軟磁性粉末又はフェライト粉末を含有した熱可塑性樹脂を成形して形成される。熱可塑性樹脂は例えばポリアミドである。バックヨーク３は、回転子軸１の外周面に回転子軸１と一体に成形され、回転子軸１に固定される。なお、バックヨークは、軟磁性粉末及びフェライト粉末の双方を含有した熱可塑性樹脂で成形して形成してもよい。プラスチックマグネット９は、希土類磁石粉末を含有した熱可塑性樹脂を成形して形成される。プラスチックマグネット９は、バックヨーク３の外周面にバックヨーク３と一体に成形される。軸方向における回転子軸１の中央部の外周面にはローレット２が施されている。ローレット２は、回転子軸１のバックヨーク３からの抜け止め及び回り止めとなる。
【００２１】  バックヨーク３の外周は、波形状に形成され、周方向に凹凸を繰り返している。また、回転子マグネット１０の磁極は、バックヨーク３の外周の凹凸と関連して設定される。例えば、バックヨーク３の外周の波形状の凹部に配向（磁極）が配置され、凸部に磁極間が配置されるように着磁することができる。なお、バックヨーク３の外周の波形状の凸部に磁極が配置され、凹部に磁極間が配置されるように配向（磁極）することもできる。
【００２２】  バックヨーク３は、基板４６側の端面に円筒部８を備え、基板４６と反対側の端面に軸受当接部４を備えている。詳細には、円筒部８は、バックヨーク３の基板４６側の端面における軸孔４８の周囲に設けられ、予め決められた高さで基板４６側に突出している。円筒部８は、台座７よりもバックヨーク３の径方向の内側に設けられる。円筒部８は、位置検出用マグネット１１を介して軸受２１ａを受け止める。軸受当接部４は、バックヨーク３の円筒部８が設けられた端面と反対側の端面における軸孔４８の周囲に設けられ、予め決められた高さで基板４６側と反対側に突出している。
【００２３】  また、円筒部８の内径は、円筒部８の端面から一定の深さまでは、回転子軸１の外径より大きくなっている。これにより、バックヨーク３の成形時のバリ発生が抑制され、品質の向上が図られる。
【００２４】  バックヨーク３の円筒部８が設けられた端面は回転子マグネット１０の第１の端面の一部を成し、バックヨーク３の当該端面には、複数個の台座７と、各台座７上に設けられ、各台座７から軸方向に伸びる突起５が設けられている。複数個の突起５は、バックヨーク３の周方向に均等に配置されている。また、複数個の突起５の径方向における位置は互いに等しい。ここで径方向は、バックヨーク３の径方向である。また、複数個の突起５の高さは互いに等しい。突起５の高さは、回転子軸１の突起５側の一端から台座７の端面までの軸方向長よりも短くなっている。図示例では、台座７は、３個形成され、突起５も３個形成されている。
【００２５】  複数個の台座７は、円筒部８と一体に形成されている。複数個の台座７は、円筒部８から径方向外向きに放射状に伸びている。また、円筒部８の端面の高さと台座７の端面の高さは同じであり、これらの端面は同一面を形成する。台座７と円筒部８は位置検出用マグネット１１の設置面となり、位置検出用マグネット１１はこれらによって軸方向に位置決めされる。
【００２６】  なお、第１の個数である突起５の個数は、図示例に限定されず、３個以外の複数個でもよいし、あるいは１個でもよい。ただし、突起５は、位置検出用マグネット１１の組付けに使用されるので、バランスをとるために複数個設けることが一般的である。また、台座７は、突起５の個数に応じて１又は複数個設けることができる。また、台座７は円筒部８から分離して形成することもできる。この場合、複数個の台座７を連結して単一の台座とすることもでき、台座７の個数は突起５の個数とは独立に設定することができる。
【００２７】  突起５は、外周多角形状とすることができる。図示例では、突起５は外周八角形状である。一方、穴１５は円形状である。突起５を穴１５に挿通させ、突起５の先端部を熱溶着することで、位置検出用マグネット１１をバックヨーク３に固定することができる。ここで、突起５を円柱状とした場合には、突起５を挿通させるために突起５と穴１５との間に隙間が必要となり、この隙間がガタとなり、回転子マグネット１０と位置検出用マグネット１１との同芯が悪化する。
【００２８】  そこで、本実施の形態では、突起５を外周多角形状にし、突起５を穴１５に挿通させる際に、突起５の外周の角が穴１５の縁で削れるように、突起５及び穴１５の寸法設計をする。こうすることで、突起５を穴１５に挿通させた状態でのガタがなくなり、位置検出用マグネット１１を調芯することができる。従って、回転子マグネット１０と位置検出用マグネット１１との同芯が向上し、回転子２０の位置検出精度が向上するため、電動機１００の効率及び性能が向上する。
【００２９】  また、突起５には、バックヨーク３を成形する際に樹脂注入口として使用されるゲート６が形成される。バックヨーク３は、ゲート６から軟磁性粉末又はフェライト粉末を含有した熱可塑性樹脂が注入されて成形される。一般に、バックヨーク３の端面に設けたゲートを切断する場合、切断箇所が端面から突出し不具合を引き起こすことがあるため、切断箇所が端面から突出しないように、ゲートの周辺に凹部を設けることで不具合を抑制する。しかしながら、バックヨーク３に凹部を設けることは、回転子マグネット１０のマグネット量を少なくし、また、回転子マグネット１０がアンバランスになるため、磁力低下及び磁束密度分布の歪率悪化につながり、電動機１００の効率及び性能低下が懸念される。
【００３０】  本実施の形態では、先端部が熱溶着されて潰れる突起５にゲート６を設けたので、ゲート６の切断箇所の突出による品質不具合も発生せず、また、回転子マグネット１０に凹部を設ける必要もないので、電動機１００の効率及び性能低下を抑制することができる。
【００３１】  さらに、本実施の形態では、突起５を台座７に設けたので、突起５の先端部を熱溶着する際に、位置検出用マグネット１１が押さえられても位置検出用マグネット１１の浮き上がり及び変形が台座７によって抑制され、組立の品質が向上する。
【００３２】  さらに、本実施の形態では、突起５の高さを、回転子軸１の突起５側の一端から台座７の端面までの軸方向長よりも短くしたので、位置検出用マグネット１１を回転子マグネット１０に組付ける際、位置検出用マグネット１１の穴１５に突起５を通すよりも先に、位置検出用マグネット１１の軸孔１３に回転子軸１が通されるので、位置検出用マグネット１１と回転子マグネット１０の芯だしがなされ、組立が容易になる。
【００３３】  なお、ゲート６は、バックヨーク３の成形後には、ゲートの跡として突起５に残る。ゲートの跡は、射出成形時のゲート６の位置を示す痕跡であり、突起５にはゲート６に相当する跡が形成される。
【００３４】  バックヨーク３の端面のうち位置検出用マグネット１１側と反対側の端面は回転子マグネット１０の第２の端面の一部を成し、バックヨーク３の当該端面には、複数個の凹部１６が設けられている。すなわち、バックヨーク３の軸受当接部４が設けられた端面には、複数個の凹部１６が設けられている。図示例では、第２の個数である凹部１６の個数は６個であり、突起５の個数である３個以上である。複数個の凹部１６は、バックヨーク３の軸からの径方向における距離及びバックヨーク３の上記端面からの深さが互いに等しい複数個の凹部１６ａと、複数個の凹部１６ａとはバックヨーク３の軸からの径方向における距離及びバックヨーク３の上記端面からの深さが異なる１個の凹部１６ｂとからなる。ここで、径方向とは、バックヨーク３の径方向である。バックヨーク３の軸は、回転子軸１の軸であり、回転子マグネット１０の軸でもある。また、複数個の凹部１６ａは、バックヨーク３の周方向に均等に配置されている。図示例では、凹部１６ａの個数は５個である。具体的には、凹部１６ａの深さは凹部１６ｂの深さよりも大きい。また、凹部１６ａは、凹部１６ｂよりも径方向の内側に配置されている。このように、突起５が設けられたバックヨーク３の端面と反対側のバックヨーク３の端面に複数個の凹部１６を設けることにより、以下に詳細を説明するように、型開き時のバックヨーク３の金型への張り付きが抑制される。
【００３５】  バックヨーク３は、突起５が形成されたゲート６から成形材料を射出して成形される。この場合、突起５は図示しない固定側金型に配置される。従って、突起５に最も成形圧力がかり、突起５と固定側金型との摩擦力が増大し、固定側金型の離型力が増大する。図示しない可動側金型の離型力よりも固定側金型の離型力が大きくなると、型開き時に突起５が固定側金型に張り付きやすくなり、実際に突起５が固定側金型に張り付いた場合には、連続成形が困難となり、生産性が悪化することとなる。また、固定側金型に張り付いた成形品を取り外す際に、突起５が折れ又は突起５に亀裂が発生することもあり、後工程まで不具合品が流れることもあり、品質上の問題となる。
【００３６】  型開き時、成形品は可動側金型にあり、成形品を可動側金型に設けられたエジェクタピンで突き出し成形品を取り出すことで連続成形が可能になる。固定側金型への張り付き抑制は、抜きテーパを大きくすることが一般的である。図示例では、突起５の外周がゲート６側から台座７側にかけて大きくなるテーパ形状とするが、突起５のゲート６側の外径をより小さくすることで抜きテーパを大きくすることができる。これにより、固定側金型の離型力を抑制し、突起５の固定側金型への張り付きを抑制することができる。
【００３７】  しかしながら、突起５を位置検出用マグネット１１の穴１５に挿通させ、先端部を熱溶着することで位置検出用マグネット１１を回転子マグネット１０に固定するので、突起５のテーパを大きくすると位置検出用マグネット１１の穴１５のガタが発生し、調芯が不十分になることが懸念される。
【００３８】  そこで、本実施の形態では、突起５が設けられた端面と反対側の端面に複数個の凹部１６を設け、可動側金型と成形品との摩擦力を増大させ、固定側金型の離型力よりも可動側金型の離型力を大きくすることで、型開き時のバックヨーク３の固定側金型への張り付きを抑制する。すなわち、ゲート６が形成される突起５の抜きテーパ形状を大きくすることなく、突起５が設けられた端面と反対側の端面には複数個の凹部１６を設ける。これにより、バックヨーク３の連続成形が可能になり、生産性の向上と低コスト化が図れると共に、突起５の折れ又は亀裂の発生も抑制できるので品質も向上する。
【００３９】  なお、凹部１６の個数及び深さは、固定側金型の離型力に応じて設定されるが、凹部１６の個数を突起５の個数以上とすることで可動側金型の離型力を増大させることができる。また、凹部１６の個数及び深さは、複数個の凹部１６の表面積の総和が複数個の突起５の表面積の総和以上となるように設定することができる。
【００４０】  また、図示例では、凹部１６の断面形状を円形としているが、これに限定されず、他の形状でもよい。例えば、突起５と同様に、凹部１６の断面形状を多角形状とすることもできる。なお、断面形状は、軸方向に垂直な断面による形状である。
【００４１】  なお、突起５が設けられた端面と反対側の端面に複数個の凹部１６を設ける代わりに、複数個の凸部を設けることでも可動側金型の離型力を増大させることができる。ただし、この場合は、凸部の凸形状により、成形に必要な樹脂量が増加し、コストアップにつながる。
【００４２】  凹部１６は、軸受当接部４の外側に配置されると共に、バックヨーク３の外周から一定の距離だけ径方向の内側に配置される。これにより、凹部１６に妨げられることなくバックヨーク３の径方向の肉厚が確保され、回転子マグネット１０の磁力を得るのに十分な磁路が確保される。特に、複数個の凹部１６ａは、径方向に対してバックヨーク３の外周よりも軸受当接部４の外周側に配置されている。
【００４３】  また、図示例では、凹部１６の個数は突起５の個数よりも多いが、凹部１６の個数は突起５の個数に等しくてもよい。凹部１６の個数が突起５の個数に等しい場合は、凹部１６は軸方向に突起５の位置と対向する位置に配置することができる。すなわち、１又は複数個の凹部１６と１又は複数個の突起５とを１対１に対応させ、互いに対応する凹部１６と突起５の周方向及び径方向における位置を等しくすることができる。ここで、周方向及び径方向は、バックヨーク３の周方向及び径方向である。ここで、径方向における位置は、バックヨーク３の軸からの径方向における距離である。なお、凹部１６の個数が突起５の個数に等しい場合に、凹部１６の周方向における位置のみを突起５の周方向における位置に合せることもできる。また、凹部１６ａの個数を突起５の個数に等しくし、１又は複数個の凹部１６ａと１又は複数個の突起５とを１対１に対応させ、互いに対応する凹部１６ａと突起５の周方向及び径方向における位置を等しくすることができる。なお、凹部１６ａの個数が突起５の個数に等しい場合に、凹部１６ａの周方向における位置のみを突起５の周方向における位置に合せることもできる。
【００４４】  また、凹部１６の個数が突起５の個数よりも多い場合は、凹部１６はバックヨーク３の周方向に均等に配置することができる。このように配置することで、型開き時の突起５の離型力に対し効率的に凹部１６の離型力が作用し、安定して固定側金型へのバックヨーク３の張り付きを抑制することができる。また、バックヨーク３のバランスをとることができる。また、また、凹部１６ａの個数が突起５の個数よりも多い場合に、凹部１６ａをバックヨーク３の周方向に均等に配置することもできる。この場合も同様の効果を奏する。
【００４５】  凹部１６ｂは、複数個の凹部１６ａよりも深さが浅くなっている。また、凹部１６ｂは、複数個の凹部１６ａよりも径方向の外側に配置されている。これにより、凹部１６ｂは複数個の凹部１６ａから区別しやすくなっている。そこで、このような凹部１６ｂは、プラスチックマグネット９の成形工程又は回転子マグネット１０の着磁工程での位置決めに使用することができる。
【００４６】  また、位置決め用の凹部１６ｂはエジェクタピンで形成することができる。具体的には、可動側金型に設けられた図示しないエジェクタピンを凹部１６ｂの長さ分だけ金型内に配置した状態でバックヨーク３を成形すればよい。これにより、金型を簡素化し、金型製作費用の低減が図れる。なお、複数個の凹部１６ａの一部又は全部をエジェクタピンで形成することも可能である。
【００４７】  回転子マグネット１０は、金型にバックヨーク３をセットし、バックヨーク３の外周面にプラスチックマグネット９を一体に成形することで形成される。この際、プラスチックマグネット９の内周には、バックヨーク３の外周の波形状が転写され、バックヨーク３の外周とプラスチックマグネット９の内周が互いに噛み合う波形状となることから、プラスチックマグネット９の内周の波形状は回り止めとなる。また、バックヨーク３の外周を波形状として磁路を形成するので、磁束密度分布を任意に調整可能となっている。
【００４８】  プラスチックマグネット９を成形する金型にバックヨーク３をセットする場合、例えば可動側金型にバックヨーク３の円筒部８を備えた端面側を挿入するときは、バックヨーク３の外周の波形状と突起５を可動側金型の予め決められた位置に合せる必要がある。この場合、３個の突起５は周方向に均等配置され、可動側金型へのセットで位置を選ばないが、バックヨーク３の外周の波形状は回転子マグネット１０の極数によるため、波形状の凹凸の個数は一般に突起５の個数の倍数ではなく、突起５の配置と波形状に対称性がないため、プラスチックマグネット９の成形用の金型とバックヨーク３との位置合せが必要となる。セット中に見えなくなる突起５で位置決めをするのは困難なため、突起５が設けられた端面と反対側の端面に設けられた凹部１６ｂを基準として、バックヨーク３を位置決めして金型にセットする。これにより、バックヨーク３の位置決めが容易になり、生産性が向上する。さらに、バックヨーク３とプラスチックマグネット９の配向が精度よく一致することで回転子マグネット１０の磁気特性の安定化が図れ、電動機１００の性能が向上すると共に、電動機１００の音及び振動の低減が図れる。
【００４９】  また、凹部１６ｂは、プラスチックマグネット９の成形用の金型とバックヨーク３との位置合せのみならず、回転子マグネット１０の着磁工程でも位置決めとして用いることができる。すなわち、回転子マグネット１０を図示しない着磁ヨークに挿入する際に、回転子マグネット１０と着磁ヨークとの位置合わせに凹部１６ｂを利用することができる。これにより、着磁精度の向上と安定化が図れ、電動機１００の性能が向上する。
【００５０】  なお、回転子マグネット１０は、バックヨーク３の外周面にプラスチックマグネット９を成形する構成としたが、回転子マグネット１０を１層構造とし、回転子マグネット１０の全体をプラスチックマグネット９のみで構成することもできる。この場合でも、凹部１６ｂは着磁工程での位置決めとして用いることができる。
【００５１】  図５に示すように、位置検出用マグネット１１は、中央部に軸孔１３が設けられた環状である。位置検出用マグネット１１は、回転子マグネット１０側と反対側の端面に、軸孔１３が設けられた円筒部１２を径方向の内側に有すると共に、磁気検出素子４７と対向して設けられて位置検出に利用される環状の検出部１４を径方向の外側に有する。ここで、径方向は、位置検出用マグネット１１の径方向である。すなわち、軸孔１３の周囲に回転子軸１と同軸的に設けられた円筒部１２が、位置検出用マグネット１１の回転子マグネット１０側と反対側の端面から突出している。また、円筒部１２よりも径方向の外側でかつ検出部１４よりも径方向の内側における位置検出用マグネット１１の部分は、平板状でかつ環状であり、当該部分に軸方向に貫通する複数個の穴１５が設けられる。穴１５は、回転子マグネット１０の突起５に対応した位置に設けられる。なお、円筒部１２が最も肉厚で、次に検出部１４が肉厚で、穴１５が設けられた部分が最も肉薄で、当該部分が位置検出用マグネット１１の一端面を規定する。また、位置検出用マグネット１１は、軸方向に非対称で、回転子マグネット１０の側は平面状である。
【００５２】  穴１５には、回転子マグネット１０の突起５が挿通され、突起５の先端部が熱溶着されることで、位置検出用マグネット１１が回転子マグネット１０に固定される。このように、位置検出用マグネット１１が回転子マグネット１０に機械的に固定されるので、組立の信頼性が向上する。また、位置検出用マグネットの肉厚を、穴１５が設けられた部分を最も肉薄にしたので、突起５の先端部を熱溶着した熱溶着部３５の高さは、位置検出用マグネット１１の検出部１４と同じか、又は低くすることができる。これにより、電動機１００の組込み時に、熱溶着部３５がモールド固定子に接触することがなく、組立の信頼性が向上する。
【００５３】  円筒部１２の外径は軸受２１ａの内輪外径と同等又は少し大きく、かつ、軸受２１ａの外輪内径よりも小さく、軸受２１ａの内輪のみを受けるようになっている。軸受２１ａは、円筒部１２の端面に当接するまで回転子軸１に圧入され、軸受２１ａの位置決めがされる。軸受２１ａは、検出部１４よりも径方向の内側に配置される。
【００５４】  このように、本実施の形態では、位置検出用マグネット１１の検出部１４と基板４６の磁気検出素子４７との間隔は、回転子２０においては、位置検出用マグネット１１単体で決まることとなり、寸法の管理及び調整が容易になる。そのため、検出部１４と磁気検出素子４７との距離の精度が向上されるため、回転子２０の位置を精度良く検出することが可能となり、電動機１００の制御性及び性能の向上を図ることができる。
【００５５】  回転子２０の組立を図６に示す。図６（ａ）は、回転子マグネット１０に位置検出用マグネット１１を組付ける前の回転子マグネット１０及び位置検出用マグネット１１の斜視図、図６（ｂ）は、位置検出用マグネット１１が組付けられた回転子マグネット１０の斜視図、図６（ｃ）は、突起５の先端部が熱溶着されて位置検出用マグネット１１が固定された回転子マグネット１０の斜視図である。
【００５６】  回転子マグネット１０の台座７が設けられた端面と位置検出用マグネット１１の平面を向かい合わせ、回転子マグネット１０の回転子軸１を位置検出用マグネット１１の軸孔１３に挿通させる（図６（ａ））。先に回転子軸１を円筒部１２の軸孔１３に挿通させることで、回転子マグネット１０と位置検出用マグネット１１の概略な芯だしがされ、回転子マグネット１０の突起５と位置検出用マグネット１１の穴１５の位置決めが容易になる。
【００５７】  回転子マグネット１０の複数個の突起５を、位置検出用マグネット１１の複数個の穴１５に挿通させ、位置検出用マグネット１１が回転子マグネット１０の台座７に当接するまで組付ける（図６（ｂ））。この際、回転子マグネット１０の多角形状の突起５が位置検出用マグネット１１の穴１５に挿入され、外周の角が削れるため、ガタがなくなり、位置検出用マグネット１１が調芯される。そのため、回転子マグネット１０と位置検出用マグネット１１の同芯が向上し、精度良く回転子２０の位置が検出できるようになるため、電動機１００の効率及び性能が向上する。
【００５８】  位置検出用マグネット１１の穴１５から突出した回転子マグネット１０の突起５の先端部を熱融着することで、位置検出用マグネット１１が回転子マグネット１０に固定され、回転子２０となる（図６（ｃ）、図３）。
【００５９】  図７は、本実施の形態に係る電動機の回転子の製造方法を示した製造フロー図である。電動機の回転子の製造方法の概略は次の通りである。（１）ステップ１：回転子軸１の加工をする。併せて、位置検出用マグネット１１の成形をする。（２）ステップ２：バックヨーク３の成形をする。すなわち、回転子軸１の外周面にバックヨーク３を射出成形で一体に成形する。この際、バックヨーク３の端面のうち突起５が設けられた端面と反対側の端面に凹部１６を設ける。これにより、バックヨーク３の固定側金型への張り付きを抑制し、連続成形が可能となる。成形後にバックヨーク３を脱磁する。併せて、位置検出用マグネット１１を脱磁する。（３）ステップ３：プラスチックマグネット９の成形をする。すなわち、バックヨーク３の外周面にプラスチックマグネット９を射出成形で一体に形成し、回転子マグネット１０を製作する。プラスチックマグネット９の成形用の金型にバックヨーク３をセットする際に、凹部１６ｂを位置決めに用いる。凹部１６ｂを位置決めに用いることで作業が容易となるだけでなく、磁力の配向が精度よく一致することで回転子マグネット１０の磁気特性の安定化が図れ、電動機１００の性能が向上すると共に、電動機１００の音及び振動の低減が図れる。製作後に、回転子マグネット１０を脱磁する。（４）ステップ４：位置検出用マグネット１１を回転子マグネット１０に組付ける。この際、回転子マグネット１０の突起５を位置検出用マグネット１１の穴１５に挿通させ、位置検出用マグネット１１を台座７に当接させるようにして組付ける。（５）ステップ５：突起５の先端部を熱溶着し、位置検出用マグネット１１を回転子マグネット１０に固定し、回転子２０を製作する。（６）ステップ６：回転子２０を着磁する。着磁では、バックヨーク３の位置決めの凹部１６ｂを位置決めに用いる。これにより、着磁精度の向上と安定化が図れる。（７）ステップ７：位置検出用マグネット１１の円筒部１２と回転子マグネット１０の軸受当接部４に当接するまで軸受２１ａ，２１ｂを回転子軸１に組付ける。
【００６０】  以上説明したように、本実施の形態では、バックヨーク３の軸方向の端面のうち複数個の突起５が設けられた端面と反対側の端面に複数の凹部１６を設け、凹部１６の個数を突起５の個数以上としたので、バックヨーク３の成形時にバックヨーク３の固定側金型への張り付きが抑制され、バックヨーク３の連続成形が可能となり、バックヨーク３の生産性が向上する。さらに、バックヨーク３の連続成形において、突起５の折れ又は亀裂の発生が抑制され、バックヨーク３の品質が向上する。従って、電動機１００の生産性の向上、品質の向上、及びコストの低減を図ることができる。
【００６１】  なお、本実施の形態では、突起５の個数を複数個とし、凹部１６の個数を突起５の個数以上の複数個としたが、突起５の個数を１個とし、凹部１６の個数を１個以上とすることもできる。また、突起５の個数にかかわらず、凹部１６を１個以上設けた場合でも、バックヨーク３の成形時においてバックヨーク３の固定側金型への張り付きを抑制する効果が得られる。また、本実施の形態では、ゲート６は複数個の突起５にそれぞれ設けられるとしたが、ゲート５は複数個の突起５のうちの一部に設けられる構成でもよい。
【００６２】  また、本実施の形態では、複数個の凹部１６のうちの一つの凹部１６ｂは、回転子マグネット１０の第２の端面からの深さを複数個の凹部１６のうちの凹部１６ａとは異なるようにしたので、凹部１６ｂは凹部１６ａから区別しやすく、プラスチックマグネット９の成形工程及び回転子２０の着磁工程での位置決めとして用いることができる。これにより、生産性及び着磁精度の向上と安定化が図れ、電動機１００の生産性向上、品質の向上、性能の向上及び低コスト化につながる。
【００６３】  一般に、複数個の凹部１６のうちの１つの凹部１６ｂが、回転子マグネット１０の軸からの径方向における距離、回転子マグネット１０の第２の端面からの深さ及び軸方向に垂直な断面形状の少なくとも１つについて、他の凹部１６ａの各々とは異なるようにすることで、凹部１６ｂは凹部１６ａから区別しやすくなり、プラスチックマグネット９の成形工程及び回転子２０の着磁工程での位置決めとして用いることができる。なお、凹部１６ｂを位置決めとして用いるためには、凹部１６ａから区別できればよいので、上記以外にも、軸方向に垂直な断面形状以外の形状、あるいは半径により区別することもできる。ここで、軸方向に垂直な断面形状以外の形状は、例えば軸方向を含む断面形状である。ただし、回転子マグネット１０の第２の端面からの深さ及び軸方向に垂直な断面形状は識別が容易である。また、位置決めに用いる凹部１６は複数個でもよい。一般に、複数個の凹部１６のうちの少なくとも１つが、軸からの径方向における距離、形状、深さおよび半径の少なくとも１つについて、複数個の凹部１６のうちの他の各々と異なる場合には、複数個の凹部１６のうちの少なくとも１つをプラスチックマグネット９の成形工程及び回転子２０の着磁工程で位置決めとして用いることができる。例えば、図３（ａ）において、凹部１６ｂを２個設け、これらの２個の凹部１６ｂを位置決めに用いることができる。
【００６４】  また、本実施の形態では、回転子マグネット１０の突起５を位置検出用マグネット１１の穴１５に挿通させ、位置検出用マグネット１１を台座７に当接させ、突起５の先端部を熱溶着することで、位置検出用マグネット１１を回転子マグネット１０に固定し、かつ、突起５に成形用のゲート６を設けるようにしている。このように、ゲート６が設けられた突起５の先端部を熱溶着するので、ゲート６の切断箇所の突出がなくなり、当該切断箇所の突出が他の部位に接触し、あるいは、当該切断箇所から樹脂粉が出るといった不具合を抑制することができる。また、従来のように、回転子マグネット１０の端面に当該切断箇所の突出を抑制する凹部を設ける必要がないので、磁力低下及び磁束密度分布の歪率悪化を抑制し、電動機１００の効率及び性能の向上につながる。
【００６５】  また、本実施の形態では、突起５の先端部が熱溶着されることで、位置検出用マグネット１１が回転子マグネット１０に固定される。このように、位置検出用マグネット１１が回転子マグネット１０に機械的に固定されるので、組立の信頼性が向上する。また、このような簡易な工程で位置検出用マグネット１１を回転子マグネット１０に固定することができるので、コストも低減される。また、熱溶着部３５の高さは、位置検出用マグネット１１の検出部１４と同じか、又は低くなっているので、モータ組込み時、熱溶着部３５がモールド固定子に接触することがなく、組立の信頼性が向上する。
【００６６】  また、本実施の形態では、突起５は台座７に設けられているので、突起５を熱融着する際に位置検出用マグネット１１が押さえられても台座７により位置検出用マグネット１１の浮き上がり及び変形が抑制され、組立の品質が向上する。
【００６７】  また、本実施の形態では、軸受２１ｂは回転子マグネット１０の軸受当接部４に当接されて位置決めされ、軸受２１ａは位置検出用マグネット１１の円筒部１２の端面に当接されて位置決めされている。このように、位置検出用マグネット１１側の軸受２１ａを位置検出用マグネット１１の円筒部１２のみで位置決めすることで、位置検出用マグネット１１の検出部１４と磁気検出素子４７との間隔が、回転子２０においては、位置検出用マグネット１１単体で決まる。そのため、部品が複数個関与する場合に比べて、寸法の管理及び調整が容易で、組立精度を向上させることができ、回転子２０の位置を精度良く検出することが可能となり、電動機１００の制御性及び性能並びに信頼性の向上を図ることができる。また、位置検出用マグネット１１側の軸受２１ａを位置検出用マグネット１１で直接位置決めすることで、部品点数が削減し、コストも低減される。
【００６８】  また、本実施の形態では、軸受２１ａの圧入荷重は位置検出用マグネット１１の円筒部１２及び回転子マグネット１０の円筒部８によって支えられるので、位置検出用マグネット１１の変形が抑制され、組立の品質が向上する。
【００６９】  なお、本実施の形態のその他の効果は、構成の説明と共に既に説明した通りである。
【００７０】実施の形態２．  図８は、本実施の形態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には室内機用送風機（図示せず）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。そして、室外機用送風機３３０及び室内機用送風機には、その駆動源として実施の形態１の電動機１００が使用されている。空気調和機３００の主用部品である室外機用送風機３３０及び室内機用送風機に電動機１００を用いることにより、生産性が向上し、品質が向上し、性能が向上し及び低コストな空気調和機３００を得ることが可能となる。
【００７１】  なお、実施の形態１の電動機１００は、空気調和機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。
【００７２】  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】
【００７３】  １  回転子軸、２  ローレット、３  バックヨーク、４  軸受当接部、５  突起、６  ゲート、７  台座、８  円筒部、９  プラスチックマグネット、１０  回転子マグネット、１１  位置検出用マグネット、１２  円筒部、１３  軸孔、１４  検出部、１５  穴、１６，１６ａ，１６ｂ  凹部、２０  回転子、２１ａ，２１ｂ  軸受、３０  ブラケット、３５  熱溶着部、４０  モールド固定子、４１  モールド樹脂部、４２  固定子、４３  固定子コア、４４  絶縁部、４５  コイル、４６  基板、４７  磁気検出素子、４８  軸孔、４９  中空部、３００  空気調和機、３１０  室内機、３２０  室外機、３３０  室外機用送風機。
【図１】
2016203609.tif 000003
【図２】
2016203609.tif 000004
【図３】
2016203609.tif 000005
【図４】
2016203609.tif 000006
【図５】
2016203609.tif 000007
【図６】
2016203609.tif 000008
【図７】
2016203609.tif 000009
【図８】
2016203609.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月9日(2017.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子軸と、
前記回転子軸の外周面上に配置され、前記回転子軸の軸方向に互いに対向する第１および第２の端面を有し、環状の回転子マグネットと、
前記軸方向における前記回転子マグネットの一端部に配置され、前記軸方向に貫通する複数個の穴を有する環状の位置検出用マグネットと、
を備え、
前記回転子マグネットは、
前記第１の端面に設けられ、前記位置検出用マグネットが載置される複数個の台座と、
前記複数個の台座上にそれぞれ設けられ、複数個の成形用のゲートの跡をそれぞれ有すると共に、前記複数個の穴をそれぞれ通る複数個の突起と、
前記第２の端面に設けられた複数個の凹部と、
を有し、
前記複数個の凹部のうちの少なくとも１つは、前記軸方向に垂直な断面形状と前記第２の端面からの深さの少なくとも１つについて、前記複数個の凹部のうちの他の各々とは異なる電動機。
【請求項２】
前記回転子マグネットは、前記第２の端面に設けられ、前記回転子軸の外周面上にかつ前記回転子軸の周囲に配置された軸受当接部を有し、
前記複数個の凹部は、前記軸受当接部の外側に配置される請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記回転子マグネットは、前記回転子軸の外周面上に配置され、軟磁性粉末及びフェライト粉末の少なくとも一方を含有する樹脂から形成され、前記軸受当接部を含む第１の環状層と、前記第１の環状層の外周面上に配置され、希土類磁石粉末を含有する樹脂から形成された第２の環状層とを有し、
前記複数個の台座及び前記複数個の突起は、前記第１の端面の一部を成す前記軸方向における前記第１の環状層の一端面に設けられ、
前記複数個の凹部は、前記第２の端面の一部を成す前記軸方向における前記第１の環状層の他端面に設けられる請求項２に記載の電動機。
【請求項４】
前記第１の環状層の外周と前記第２の環状層の内周は、互いに噛み合う波形状である請求項３に記載の電動機。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機を備える空気調和機。
【請求項６】
回転子軸の軸方向に互いに対向する第１および第２の端面と、前記第１の端面に設けられる複数個の台座と、前記複数個の台座上にそれぞれ設けられた複数個の突起と、前記第２の端面に設けられた複数個の凹部と、を有する環状の回転子マグネットを、少なくとも前記突起に形成されるゲートを介して前記回転子軸の外周面上に成形するステップと、
前記軸方向に貫通する複数個の穴を有する環状の位置検出用マグネットを、前記複数個の穴にそれぞれ前記複数個の突起を通し、位置検出用マグネットを前記複数個の台座に載置することで、前記軸方向における前記回転子マグネットの一端部に組み付けるステップと、
着磁ヨークに前記回転子マグネットを挿入して前記回転子マグネットを着磁するステップと、
を含み、
前記複数個の凹部のうちの少なくとも１つは、前記軸方向に垂直な断面形状と前記第２の端面からの深さの少なくとも１つについて、前記複数個の凹部のうちの他の各々とは異なり、
前記複数個の凹部のうちの少なくとも１つは、前記着磁ヨークに対する前記回転子マグネットの位置決めに用いられる電動機の回転子の製造方法。
【国際調査報告】
2016203609.tif 000011
2016203609.tif 000012
2016203609.tif 000013
2016203609.tif 000014