(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状に形成されたバックヨークと、
該バックヨークの内側に同軸に配置された回転子軸と、
該回転子軸と前記バックヨークを連結する連結部と、前記バックヨークの内周面に、周方向に沿って取り付けられた永久磁石とを具備するアウターロータ型回転子であって、
前記連結部は、電気的絶縁性を有する樹脂材料を用いて有底の円筒体に形成され、該円筒体の筒状部内に前記バックヨークと前記永久磁石が、永久磁石の内面の少なくとも一部が前記樹脂材料で覆われて埋め込まれ、円筒体の底面の中央に前記回転子軸の端部が埋め込まれて固定されるとともに当該回転子軸の端部の外周面に取り付けられた円板状の補強材が埋め込まれていることを特徴とするアウターロータ型回転子。
【請求項２】
前記連結部の内面の前記回転子軸の埋め込み部位には、回転子軸の外周面に沿って所定距離延出するボールベアリング用筒状突当部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のアウターロータ型回転子。
【請求項３】
請求項１または２記載のアウターロータ型回転子と、該回転子を回転自在に支持するボールベアリングが筒状本体部の内面に取り付けられると共に、前記筒状本体部の外面にコイルが形成された固定子コアが取り付けられた固定子とを具備することを特徴とするアウターロータ型モータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、永久磁石がバックヨークの内周面に取り付けられたアウターロータ型回転子と、アウターロータ型モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアウターロータ型モータ５０の構成について図３を用いて説明する。
まず、回転子５２について説明する。
バックヨーク５４は金属製磁性材料を用いて円筒状に形成されている。また、後述するように連結部がその一端側に一体的に同じ材料を用いて形成されている。
また、回転子軸５６はバックヨーク５４の内側に、バックヨーク５４の軸線Ｘと回転子軸５６の回転軸とが一致するようにバックヨーク５４と同軸に配置されている。回転子軸５６は強度を確保すべく、金属材料を用いて構成されている。
【０００３】
連結部５８は、回転子軸５６とバックヨーク５４とを連結するためのものであり、外形がバックヨーク５４の直径と略同じ直径を有する円板状に形成されている。一般的には連結部５８とバックヨーク５４は、一枚の金属板（鋼板）をカップ（有底の円筒体）状に深絞り成形することによって一体成形されて製造される。
連結部５８への回転子軸５６の取付構造は、圧入若しくはカシメによって取り付けられている。
永久磁石６０は、バックヨーク５４の内周面に周方向に沿って、接着剤６２のみを用いて接着され、固定されている。
【０００４】
次に、固定子６４について説明する。
フランジブラケット６６の筒状本体部６８の内面にはボールベアリング７０が筒状本体部６８の両端から挿入されて一対取り付けられている。このボールベアリング７０はボールベアリング７０によって回転自在に支持される回転子軸５６の外周面に取り付けられる止め輪７２によって筒状本体部６８から抜脱不能に取り付けられる。また、筒状本体部６８の外面には固定子コア７４が取り付けられ、固定子コア７４には電線が巻回されてコイル７６が形成されている。
なお、７８は回路基板であり、コイル７６に電流を供給する電気回路（不図示）が形成されている。
【０００５】
このような構造のアウターロータ型モータ５０は、今までは一般的に出力が小さく小型のものが多く、主に出力が小さくても小型なものが望まれていた事務機器関係に使用されていた。そして、モータ５０に使用される永久磁石６０も磁束の弱いフェライト系のゴムマグネットやプラスチックマグネットが多かった。
また、モータ５０は上述したように出力（出力トルク）が小さく、よって永久磁石６０に加わる外力も小さいことから、永久磁石６０を接着剤６２で取り付ける構造でも剥離、落下の心配が殆どなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のアウターロータ型モータ、特にその回転子には、次のような課題がある。
近年、省エネルギーが叫ばれるなか、特にエアコンを中心とした３０Ｗ以上の家電用モータで、効率の悪いＡＣモータから効率の良いインバータ制御を含むＤＣブラシレスモータへの移行が盛んになってきた。
そして、３０Ｗ以上のブラシレスモータになると、トルクが大きくなるため、アウターロータ型モータが有利になる。この際、事務機器用に比べてモータの外径は大きくなり、必然的に永久磁石も磁束の弱いものから磁束の強い乾式や湿式のフェライト焼結材などを使う必要も出てくる。そして、鋼板の深絞りによるバックヨーク５４の厚さも永久磁石６０の磁気面積の増加と永久磁石そのものの特性アップに伴い磁気回路としては不足しがちで、十分な磁気回路を得るため、コストの高い厚肉の亜鉛メッキ鋼板をバックヨーク５４および連結部５８用として使用していたが、肉厚に制限があり、必ずしも最適肉厚のバックヨーク５４が構成できなかったという課題がある。
【０００７】
また、モータのコイル７６へ供給する電気信号の電圧がインバータ制御等によりＤＣ１４０〜２８０Ｖと高圧化している現在、コイル７６の周囲には十分な絶縁距離が必要とされる。しかしながら、このモータの構造では、連結部５８はバックヨーク５４と一体に鋼板を用いて形成されるため、この連結部５８とコイル７６との間の距離Ａも十分な絶縁距離が確保できているか否かが問題になる。よって、図３に示すように連結部５８のコイル７６と対向する部分を凹部５８ａに形成して逃げを作り、絶縁距離を稼ぐ構造としてはいるが、コイル７６は浮き線等があるため高さが規定しにくく、さらにＤＣ１４０〜２８０Ｖと高い電圧ではこの構造をもって十分な絶縁距離を確保することは困難であるという課題が生じている。
また、回転子軸５６は連結部５８へ、圧入若しくはカシメによって取り付けられており、それぞれの部品の製作公差と取付工程での取付工程での作業加減によって、どうしても回転子軸５６に対して連結部５８およびバックヨーク５４が偏心し、外周ぶれが発生してモータとしての振動が大きくなってしまうという課題がある。
【０００８】
また、モータのトルクが大きいため、永久磁石６０は強固にバックヨーク５４に固定されている必要があるが、従来のように接着剤６２による固定は、接着の諸条件による接着強度のバラツキが大きく、湿度や温度の変化に対する接着強度の変化や経時変化も大きいため、必ずしも信頼性が高い方法とは言えず、永久磁石６０の剥離・落下が生ずる可能性が高いという課題があった。
【０００９】
従って、本発明は上記課題を解決すべくなされ、その目的とするところは、モータの効率を上げ、外周ぶれが少なく、固定子のコイルとの間の絶縁性も十分に確保でき、かつ永久磁石の剥離・落下の恐れの少ないアウターロータ型回転子と、それを用いたアウターロータ型モータとを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次の構成を備える。
円筒状に形成されたバックヨークと、該バックヨークの内側に同軸に配置された回転子軸と、該回転子軸と前記バックヨークを連結する連結部と、前記バックヨークの内周面に、周方向に沿って取り付けられた永久磁石とを具備するアウターロータ型回転子であって、前記連結部は、電気的絶縁性を有する樹脂材料を用いて有底の円筒体に形成され、該円筒体の筒状部内に前記バックヨークと前記永久磁石が、永久磁石の内面の少なくとも一部が前記樹脂材料で覆われて埋め込まれ、円筒体の底面の中央に前記回転子軸の端部が埋め込まれて固定されるとともに当該回転子軸の端部の外周面に取り付けられた円板状の補強材が埋め込まれていることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、バックヨークと連結部とが鋼板の深絞りにより一体成形されていた従来の回転子に比べて、バックヨーク単体で製造することができるから、磁気回路として最適な厚さや形状に形成することができる。よって、モータの効率を向上できる。また、連結部は樹脂材料を用いて形成するから、従来で問題となっていた固定子のコイルとの間の絶縁距離が問題となることはなくなる。また連結部の成形時に、回転子軸やバックヨークや永久磁石をインサート成形することにより、製造が短時間で行え、製造コストが低減すると共に、さらに回転子軸、バックヨーク、永久磁石および連結部の全体としての製作公差が向上し、また取付工程で生ずる取付公差が問題とならなくなることから、モータに使用した際の外周ぶれの発生を防止して低振動を実現できる。また、永久磁石が樹脂材料からなる連結部内に埋め込まれ、その内面の少なくとも一部が樹脂材料で覆われているから、モータのトルクが大きくなっても永久磁石の剥離・落下が生じない。
また、回転子軸の端部のみならずその外周面に取り付けられた円板状の補強材も連結部内に埋め込まれているので、回転子軸と連結部との結合部分の強度を向上させることができる。
【００１３】
また、前記連結部の内面の前記回転子軸の埋め込み部位には、回転子軸の外周面に沿って所定距離延出するボールベアリング用筒状突当部を形成しておくと、従来使用していた止め輪の数を削減でき、コストおよび作業工数の低減が図れる。
【００１４】
また、本発明に係る請求項４記載のアウターロータ型モータは、請求項１、２または３記載のアウターロータ型回転子と、
該回転子を回転自在に支持するボールベアリングが筒状本体部の内面に取り付けられると共に、前記筒状本体部の外面にコイルが形成された固定子コアが取り付けられた固定子とを具備することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るアウターロータ型回転子の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、従来のアウターロータ型回転子と同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
まず、アウターロータ型モ−タの構成について説明する。なお、固定子６４の構造は従来例と同じであり、特徴部分である回転子１０の構造について図１を用いて説明する。
バックヨーク１２は鋼板等の磁性材料を用いて円筒状に形成されている。肉厚は、バックヨーク１２が単品で製造できることから、回転子１０を固定子６４と組み合わせた際に形成される磁気回路の特性が最適になる厚さに設定することができる。
また、回転子軸５６はバックヨーク１２の内側に、バックヨーク１２の軸線Ｘと同軸に配置されている。なお、後述する連結部に埋め込まれる端部外周面にはローレット１４が施されており、連結部との結合が十分強固になるように考慮されている。
【００１６】
連結部１６は、電気的絶縁性を有し、剛性の高い樹脂材料を用いて有底の円筒体に形成されている。樹脂材料としては一例としてＰＢＴを使用し、そこにガラス繊維を混ぜる等の手法により強度と剛性を高めている。
そして円筒体に形成された連結部１６の筒状部１８内に、バックヨーク１２と永久磁石６０が埋め込まれる。永久磁石６０は円筒状のバックヨーク１２の内面に外面を密着させた状態で接着されている。また、本実施の形態の永久磁石６０の内面の周縁全体若しくは周縁の一部分には段差部６０ａが形成され、連結部１６の筒状部１８を構成する樹脂材料の一部がこの内面の段差部６０ａを覆う構造となっている。これによって、永久磁石６０のバックヨーク１２からの剥離・落下が確実に防止できる。なお、このように一例として段差部６０ａを設けて永久磁石６０の内面の少なくとも一部を樹脂材料で覆う構成に代えて、段差部６０ａを設けずに永久磁石６０の内面全体を筒状部１８を構成する樹脂材料で覆って永久磁石６０が完全に筒状部１８内に埋設する構造とし、剥離・落下を防止するようにすることもできる。
また、連結部１６を構成する円筒体の底面２０の中央には、回転子軸５６の端部が埋め込まれて固定されている。
【００１７】
このように連結部１６を樹脂材料により形成する構成とすれば、連結部１６に、回転子軸５６やバックヨーク１２や永久磁石６０をインサート成形することが可能となる。そして、インサート成形することによって、従来の連結部１６への回転子軸５６の取付作業が省略でき、製造コストの低減が図れる。また、連結部１６への回転子軸５６の取付位置、角度のバラツキが極めて小さくなり、回転子１０の外周ぶれが低減する。
また、従来、問題となっていた固定子６４のコイル７６との間の絶縁距離Ａが、連結部１６が非導電体でなくなることから問題とならなくなり、接近した構造とすることができ、回転子１０の外形をコンパクトにすることも可能である。
【００１８】
また、さらに図１に示すように、連結部１６の内面の回転子軸５６の埋め込み部位に、回転子軸５６の外周面に沿って所定距離Ｌだけ延出するボールベアリング用筒状突当部２２を一体に形成しておくことも容易に行える。そして、この筒状突当部２２を形成し、筒状突当部２２の先端部の外径をボールベアリング７０の内輪（不図示）の直径に合わせておくことによって従来例でこのボールベアリング７０の抜け止めとして使用していた止め輪７２の代わりを果たす。よって、止め輪７２を一つ削減することができ、止め輪７２の取付作業の簡略化と部品コスト削減が可能となる。
【００１９】
上述した回転子１０を用いたモータ２４の製造工程は以下のようになる。
まず、連結部１６に回転子軸５６、バックヨーク１２および永久磁石６０をインサート成形し、回転子１０を製造する。
次に、フランジブラケット６６に回路基板７８をネジ等を使用して固定する。そしてフランジブラケット６６の筒状部１８の外面にコイル７６が形成された固定子コア７４を装着して固定子６４を製造する。
次に、フランジブラケット６６の筒状部１８の内面にボールベアリング７０を筒状部１８の両端から挿入する。
次に、ボールベアリング７０に回転子１０の回転子軸５６を挿入しながら、カップ状の回転子１０内に固定子コア７４が収納されるように回転子１０と固定子６４とを組み合わせる。
【００２０】
次に、連結部１６に形成したボールベアリング用筒状突当部２２の先端が一方のボールベアリング（図１中の下方に位置するベアリング）７０の内輪と当接した状態で、他方のボールベアリング（図１中の上方に位置するベアリング）７０から突出する回転子軸５６の外周面に止め輪７２を取り付ける。
これにより、フランジブラケット６６に回転子１０が抜脱不能に取り付けられ、モータ２４の組み立てが完了する。
【００２１】
また、回転子１０の場合には、回転子軸５６と連結部１６との結合を強固にする必要がある。従って、上述したように回転子軸５６の連結部１６に埋め込まれる端部の外周面にローレット１４を施すようにしているが、これでもモータ２４の出力が大きくなった場合に結合力が不足する場合も生じる。
そこで、図２に示すように、回転子軸５６の連結部１６に埋め込まれる端部の外周面に、例えば円板状の補強材２６を予めＤカット等の空転防止手段を設けて取り付けておき、インサート成形の際にはこの補強材２６をも連結部１６内に埋め込む構成とし、回転子軸５６と連結部１６との間の結合力を高めるようにすると一層好適である。なお、補強剤２６の形状は、円板状以外にも、多角形状の板体、星型状の板体等、種々の形状にすることが可能である。
【００２２】
以上、本発明の好適な実施の形態について種々述べてきたが、本発明は上述する実施の形態に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのはもちろんである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明に係るアウターロータ型回転子やアウターロータ型モータによれば、バックヨークと連結部とが鋼板の深絞りにより一体成形されていた従来の回転子に比べて、バックヨーク単体で製造することができるから、磁気回路として最適な厚さや形状に形成することができ、モータの効率を向上できる。また、連結部は樹脂材料を用いて形成するから、従来で問題となっていた固定子のコイルとの間の絶縁距離が問題となることはなくなる。また連結部の成形時に、回転子軸やバックヨークや永久磁石をインサート成形することにより、製造が短時間で行え、製造コストが低減すると共に、さらに回転子軸、バックヨーク、永久磁石および連結部を含めた回転子全体の組み立て精度が向上し、モータに使用されて回転した際の外周ぶれの発生を防止して低振動を実現できる。また、永久磁石が樹脂材料からなる連結部内に埋め込まれ、その内面の少なくとも一部が樹脂材料で覆われているから、モータのトルクが大きくなっても永久磁石の剥離・落下が生じないという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアウターロータ型回転子の一の実施の形態とこの回転子を使用したモータの構成を示す正面断面図である。
【図２】本発明に係るアウターロータ型回転子の他の実施の形態とこの回転子を使用したモータの構成を示す正面断面図である。
【図３】従来のアウターロータ型回転子の一例とこの回転子を使用したモータの構成を示す正面断面図である。
【符号の説明】
１０  回転子
１２  バックヨーク
１６  連結部
１８  連結部の筒状部
２０  連結部の底面
５６  回転子軸
６０  永久磁石
【図１】
0004267730.tif 000002
【図２】
0004267730.tif 000003
【図３】
0004267730.tif 000004