(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子に永久磁石を使用する永久磁石電動機において、電動機の回転子が、永久磁石と、この永久磁石に近接して設置する強磁性体からなるヨーク部材と、回転軸と締結するために使用する締結部材とからなり、前記永久磁石、前記ヨーク部材及び前記締結部材を金型内で樹脂により一体に結合する際に、樹脂を注入するゲートを、前記永久磁石の固定子に対向する面の反対側よりも前記回転軸側で、かつ、前記回転軸に対して垂直な面に設ける永久磁石電動機の製造方法であり、さらに前記永久磁石として、回転方向に複数に分割された永久磁石を用い、この永久磁石、ヨーク部材及び締結部材を樹脂により一体に結合する際に、前記樹脂を注入するゲートを、前記永久磁石の反固定子側の面よりも回転軸側で、かつ、前記回転軸に対して垂直な面に設置し、前記面にて、隣接する分割された永久磁石片間の中央部と、回転軸の中心を結ぶ直線上に設ける永久磁石電動機の製造方法であり、さらに前記樹脂を注入する前記ゲートを、前記回転子の前記永久磁石の分割数に等しくする永久磁石電動機の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は永久磁石電動機およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家電機器および産業機器などにおいて、機器の高効率化が進み、それに伴ってより効率の高い電動機が要求されるようになってきた。同時に、コストを下げかつ騒音、振動を低減することも重要となってきている。これらの要求に対応するため、誘導電動機に代わり、励磁電流の不要な永久磁石電動機が用いられるようになってきた。また、永久磁石電動機においては、振動、騒音の低減と低価格化を両立させるため、永久磁石と固定子との空隙の精度、磁極の角度の精度などを確保しつつ、安価に組み立てるための構造、工法が求められている。また、一部の機器においては、ユーザ自身による保守、点検時の安全性確保のため、回転子を２重絶縁構造とすることが求められている。
【０００３】
以下に従来の永久磁石電動機の回転子について説明する。図４は、従来の永久磁石電動機の回転子の一例を示すものであり、永久磁石４１を鉄心４２の外周面に固定した形式の回転子である。本例において、永久磁石４１は、鉄心に接着剤等を使用して固定されている。また、特開平２０００−７８７８７号公報には永久磁石、ヨーク部材、締結部材を樹脂で一体に結合する回転子の構造が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４の従来の永久磁石電動機の回転子の場合、永久磁石と鉄心の固定に接着剤を使用するため、組立工数がかかる上、必要な機械精度を確保するため、接着剤が有効な接着力を発生するまでの間、組立治具により永久磁石および鉄心を保持する必要がある。特に、永久磁石を回転方向に複数個に分割する場合には、組立時の工数により、コストアップがまぬがれない。また、特開平２０００−７８７８７号公報にて開示されている永久磁石電動機の場合、回転子を組み立てる際に、ヨーク部材と磁石の接着作業が不要なため、組立工数の削減が可能であり、かつ金型内で永久磁石、ヨーク部材、締結部材を樹脂で一体に結合するため、寸法精度に優れるという利点があるが、樹脂が回転子の固定子と対向する面全体に付着するため、回転子と固定子の間の間隔を広げる必要があり、モータ効率が低下する。
【０００５】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、高効率で、かつ低振動、低騒音を実現した永久磁石電動機、および前記永久磁石電動機の組立工数を削減し、低コストで高い品質を確保することが容易な製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明においては、回転子に永久磁石を使用する永久磁石電動機において、電動機の回転子が、永久磁石と、永久磁石に近接して設置する強磁性体からなるヨーク部材と、回転軸と締結するために使用する締結部材からなり、永久磁石、ヨーク部材、締結部材を金型内で樹脂により一体に結合し、かつ、回転子の固定子に対向する面において、永久磁石の磁極の中心で固定子との間隔が最小となるようにし、固定子と永久磁石の間隔が最小となる部分には樹脂が付着していない構成にすることにより、永久磁石と固定子との空隙の精度、磁極の角度の精度などを確保しつつ、高効率なモータを安価に組み立てるための構造、工法を実現するものであり、同時に、回転軸と永久磁石が絶縁物により絶縁された、２重絶縁構造を実現するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
まず、参考の形態として、回転子に永久磁石を使用する永久磁石電動機において、電動機の回転子が、永久磁石と、永久磁石に近接して設置する強磁性体からなるヨーク部材と、回転軸と締結するために使用する締結部材からなり、永久磁石、ヨーク部材、締結部材を金型内で樹脂により一体に結合し、かつ、回転子の固定子に対向する面において、永久磁石の磁極の中心で固定子との間隔が最小となるようにし、固定子と永久磁石の間隔が最小となる部分には樹脂が付着していない構成を具備する永久磁石電動機であり、回転子を組み立てる際に、接着作業が不要なため、組立工数の削減が可能であり、かつ金型内で永久磁石、ヨーク部材、締結部材を樹脂で一体に結合するため、寸法精度に優れる回転子を安価に製造できる。さらに、回転子の固定子に対向する面において、永久磁石の磁極の中心で固定子との間隔が最小となるようにし、固定子と永久磁石の間隔が最小となる部分には樹脂が付着していない構造にすることで、永久磁石と固定子との空隙の精度、磁極の角度の精度などを確保しつつ、永久磁石の表面磁束を有効に活用することで高効率なモータを実現できる。また、回転軸と永久磁石が絶縁物により絶縁された、２重絶縁構造を安価に実現できる。
【０００８】
また、参考の形態として、樹脂として、熱可塑性樹脂を使用することを特徴とする請求項１記載の永久磁石電動機であり、熱可塑性樹脂は、適切な品種を選定すれば、不飽和ポリエステルを使用したＢＭＣ等に代表される熱硬化製樹脂に比べてバリが発生し難く、かつ０．３ｍｍ程度の空隙には流れ込み難い。具体的には、ガラス繊維を３０〜５０重量部添加したポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等が使用できる。適切な熱可塑性樹脂を使用することで、金型と永久磁石との空隙をある程度許容でき、永久磁石、ヨーク部材の寸法精度をゆるめることができ、部品の製造コストを下げることができる。また、バリが発生し難いため、バリに起因する電動機の騒音等の問題が発生し難い。
【０００９】
また、上記の各参考の形態において、回転子の回転軸に垂直な両方の端面に、略環状に樹脂を形成し、それぞれの端面の略環状の樹脂成型物が、回転子の固定子に対向する面と、回転子の固定子に対向する面の反対側の両面で、樹脂成型物により連結されている構成を具備する永久磁石電動機であり、回転子の回転軸に垂直な両方の端面に、略環状に樹脂を形成し、それぞれの端面の略環状の樹脂成型物が、回転子の固定子に対向する面と、回転子の反固定子側の両面で、あるいはいずれかの面で樹脂成型物により連結されているため、ヨーク部と永久磁石の固定が強力なものになる。さらに、回転子の回転軸に垂直な両方の端面に形成した略環状の樹脂成型物を、少なくとも回転子の反固定子側の面で樹脂成型物により連結した場合には、熱可塑性樹脂を使用した場合に問題となる樹脂の成型収縮および熱膨張による磁石への応力を緩和することができ、磁石回転子としての信頼性を高めることができる。
【００１０】
本発明の永久磁石電動機の製造方法は、永久磁石として、回転方向に複数に分割された永久磁石を用い、ヨーク部材、締結部材を樹脂により一体に結合する際、樹脂を注入するゲートを、永久磁石の固定子に対向する面の反対側よりも回転軸側で、かつ、回転軸に垂直な面に設けることを特徴とする永久磁石電動機の製造方法であり、樹脂を注入するゲートを、永久磁石の固定子に対向する面の反対側よりも回転軸側、すなわち永久磁石のヨーク部材側の面よりも回転軸側に設けることで、永久磁石にかかる樹脂圧力が、永久磁石を金型に押し付ける方向にかかるため、金型内で永久磁石が好ましくない方向、具体的には回転方向に移動することを防ぐことができるという作用を有する。
【００１１】
また、本発明の永久磁石電動機の製造方法は、更に上記の発明において、永久磁石として、回転方向に複数に分割された永久磁石を用い、永久磁石、ヨーク部材、締結部材を樹脂により一体に結合する際、樹脂を注入するゲートを、永久磁石の固定子に対向する面の反対側よりも回転軸側で、かつ、回転軸に垂直な面に設置し、前記面において、隣接する分割された永久磁石間の中央部と、回転軸の中心を結ぶ直線上に設けることを特徴とする請求項４記載の永久磁石電動機の製造方法であり、樹脂を注入するゲートを、永久磁石の固定子に対向する面の反対側よりも回転軸側で、かつ、回転軸に垂直な面に設置し、前記面において、隣接する分割された永久磁石間の中央部と、回転軸の中心を結ぶ直線上に設けることで、樹脂の通路として、分割された永久磁石の隣接する永久磁石片間を利用することができ、樹脂成形の際の成型性が向上するという作用を有する。
【００１２】
また、本発明の永久磁石電動機の製造方法は、更に上記の発明において、樹脂を注入するゲートを、回転子の永久磁石の分割数に等しくする永久磁石電動機の製造方法であり、永久磁石の固定子に対向する面の反対側よりも回転軸側で、かつ、回転軸に垂直な面に設置し、前記面において、回転子の永久磁石の分割数に等しい数のゲートを、隣接する分割された永久磁石片間の中央部と、回転軸の中心を結ぶ直線上に設けることで、永久磁石に作用する固定子の回転方向の樹脂圧力を、各永久磁石片間で均一にし、永久磁石片の回転方向の移動を防止するという作用を有する。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施例における８極の回転子の回転軸に垂直な断面図である。１１は回転子の回転方向に分割された円弧状の永久磁石であり、ヨーク部材１２、締結部材１３とともに、樹脂１４で一体に結合されている。１５は回転子の回転軸である。永久磁石１１としてはフェライト焼結磁石、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ焼結磁石等の焼結磁石の他、樹脂１４の成型時の温度により変形しないものであれば、フェライト磁石粉末、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石粉末を結合材で固定したいわゆるボンド磁石を使用することもできるが、磁気特性、コスト等を考慮すると、フェライト焼結磁石が好ましい。
【００１５】
ヨーク部材１２としては、鉄に代表される強磁性体が好ましく、電磁鋼板を環状に打ち抜いて積層したもの、パイプ材を引き抜き加工したもの、鉄粉を圧縮成型した後焼結したもの等が使用できる。
【００１６】
締結部材１３としては、強磁性体である必要はなく、熱硬化性樹脂、または熱可塑性樹脂を環状に成型したものを使用することができる他、ヨーク部材同様、電磁鋼板を環状に打ち抜いて積層したもの、パイプ材を引き抜き加工したもの、鉄粉と銅粉を主成分とする混合物を圧縮成型した後焼結したもの等が使用できる。
【００１７】
樹脂１４としては、不飽和ポリエステルと硬化剤、ガラス繊維などのフィラーを混合してなる熱硬化性樹脂を使用することも可能であるが、バリの発生を防止するためには、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等に、ガラス繊維等のフィラーを３０〜５０％添加した熱可塑性樹脂を使用することが望ましい。
【００１８】
図１におけるヨーク部材１２は、樹脂との結合力をさらに強めるために、内周側に突起または溝を設けたり、あるいはローレット加工を施すことが可能であり、同様に締結部材１３の外周側に、突起または溝を設けたり、あるいはローレット加工を施すことが可能である。
【００１９】
図４は、従来例であり、４１は回転子の回転方向に分割された円弧状の永久磁石であり、鉄心４２の円筒状の表面に接着して固定されている。４３は回転子の回転軸である。
【００２０】
図２は、本発明の一実施例によるロータの斜視図である。回転子の回転軸に垂直な両方の端面に、略環状に樹脂２２ａ、２２ｃを形成し、それぞれの端面の略環状の樹脂成型物が、回転子の固定子に対向する面にて、樹脂成型物２２ｂにより連結されているため、ヨーク部と永久磁石の固定が強力なものになるという作用を有する。
【００２１】
図３は、本発明の一実施例によるロータの斜視図である。回転子の回転軸に垂直な両方の端面に、略環状に樹脂３２ａ、３２ｃを形成し、それぞれの端面の略環状の樹脂成型物が、回転子の固定子に対向する面にて、樹脂成型物３２ｂにより連結されているため、ヨーク部と永久磁石３１の固定が強力なものになるという作用を有し、樹脂を注入するゲート３４を、回転子の永久磁石の分割数に等しい数を設置し、永久磁石の反固定子側よりも回転軸側で、かつ、回転軸に垂直な面に設置し、前記面において、回転子の永久磁石の分割数に等しい数のゲートを、隣接する分割された永久磁石片間の中央部と、回転軸の中心を結ぶ直線上に設けることで、永久磁石に作用する固定子の回転方向の樹脂圧力を、各永久磁石片間で均一にし、永久磁石片の回転方向の移動を防止するという作用を有する。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の永久磁石電動機の製造方法は、永久磁石として、回転方向に複数に分割された永久磁石を用い、ヨーク部材、締結部材を樹脂により一体に結合する際、樹脂を注入するゲートを、永久磁石の固定子に対向する面の反対側よりも回転軸側で、かつ、回転軸に垂直な面に設けることを特徴とする永久磁石電動機の製造方法であり、樹脂を注入するゲートを、永久磁石の固定子に対向する面の反対側よりも回転軸側、すなわち永久磁石のヨーク部材側の面よりも回転軸側に設けることで、永久磁石にかかる樹脂圧力が、永久磁石を金型に押し付ける方向にかかるため、金型内で永久磁石が好ましくない方向、具体的には回転方向に移動することを防ぐことができるという有利な効果を有する。
【００２３】
また、本発明の永久磁石電動機の製造方法は、更に上記の発明において、永久磁石として、回転方向に複数に分割された永久磁石を用い、永久磁石、ヨーク部材、締結部材を樹脂により一体に結合する際、樹脂を注入するゲートを、永久磁石の固定子に対向する面の反対側よりも回転軸側で、かつ、回転軸に垂直な面に設置し、前記面において、隣接する分割された永久磁石間の中央部と、回転軸の中心を結ぶ直線上に設けることを特徴とする請求項４記載の永久磁石電動機の製造方法であり、樹脂を注入するゲートを、永久磁石の固定子に対向する面の反対側よりも回転軸側で、かつ、回転軸に垂直な面に設置し、前記面において、隣接する分割された永久磁石間の中央部と、回転軸の中心を結ぶ直線上に設けることで、樹脂の通路として、分割された永久磁石の隣接する永久磁石片間を利用することができ、樹脂成形の際の成型性が向上するという有利な効果を有する。
【００２４】
また、本発明の永久磁石電動機の製造方法は、更に上記の発明において、樹脂を注入するゲートを、回転子の永久磁石の分割数に等しくする永久磁石電動機の製造方法であり、永久磁石の固定子に対向する面の反対側よりも回転軸側で、かつ、回転軸に垂直な面に設置し、前記面において、回転子の永久磁石の分割数に等しい数のゲートを、隣接する分割された永久磁石片間の中央部と、回転軸の中心を結ぶ直線上に設けることで、永久磁石に作用する固定子の回転方向の樹脂圧力を、各永久磁石片間で均一にし、永久磁石片の回転方向の移動を防止するという有利な効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を示す永久磁石電動機の回転子の断面図
【図２】  本発明による回転子の斜視図
【図３】  本発明による回転子の斜視図
【図４】  従来の永久磁石電動機の回転子の断面図
【符号の説明】
１１    永久磁石
１２    ヨーク部
１３    締結部材
１４    樹脂
１５    回転軸
２１    永久磁石
２２ａ、２２ｃ  略環状の樹脂成型物
２２ｂ  略環状の樹脂成型物を連結する樹脂成型物
２３    回転軸
３１    永久磁石
３２ａ、３２ｃ  略環状の樹脂成型物
３２ｂ  略環状の樹脂成型物を連結する樹脂成型物
３３    回転軸
３４    ゲート
４１    永久磁石
４２    鉄心
４３    回転軸
【図１】
0004848580.tif 000002
【図２】
0004848580.tif 000003
【図３】
0004848580.tif 000004
【図４】
0004848580.tif 000005