(57)【要約】  ロータ（２）は、樹脂マグネット（２１）と、樹脂マグネット（２１）に固定されたシャフト（２２）とを有する。樹脂マグネット（２１）は、第１の磁極中心（Ａ１）及び第１の極間部（Ｂ１）を持つ第１の磁束発生部（２１ａ）と、第２の磁極中心（Ａ２）及び第２の極間部（Ｂ２）を持つ第２の磁束発生部（２１ｂ）とを有する。第１の極間部（Ｂ１）及び第２の極間部（Ｂ２）は、周方向において互いにずれている。
2020026403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、第２の磁極中心及び第２の極間部を持つ第２の磁束発生部とを有する樹脂マグネットと、
前記樹脂マグネットに固定されたシャフトと
を備え、
前記第１の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれている
ロータ。
【請求項２】
前記第２の極間部は、前記第１の極間部に対して前記ロータの回転方向における下流側にずれている請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記第１の極間部に対する前記第２の極間部の位置のずれ量は、電気角で０度より大きく１０度よりも小さい請求項２に記載のロータ。
【請求項４】
前記周方向において前記第２の磁束発生部からの磁束の向きの変化は、前記第１の磁束発生部からの磁束の向きの変化よりも早い請求項１から３のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項５】
前記第１の磁束発生部は第１の配向を持ち、前記第２の磁束発生部は前記第１の配向とは異なる第２の配向を持つ請求項１から４のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項６】
前記第１の配向は極異方配向であり、前記第２の配向はアキシャル配向である請求項５に記載のロータ。
【請求項７】
前記第１の配向は極異方配向であり、前記第２の配向はラジアル配向である請求項５に記載のロータ。
【請求項８】
前記第２の磁束発生部は、軸方向における前記樹脂マグネットの端部に位置する請求項１から７のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項９】
樹脂マグネットと前記樹脂マグネットに固定されたシャフトとを有するロータと、
ステータと、
前記ロータの回転位置を検出する位置検出素子と
を備え、
前記樹脂マグネットは、
第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、
第２の磁極中心及び第２の極間部を持つ第２の磁束発生部と
を有し、
前記第１の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれている
モータ。
【請求項１０】
前記位置検出素子によって検出される前記第２の極間部の位置を示す波形の傾きは、前記位置検出素子によって検出される前記第１の極間部の位置を示す波形の傾きよりも大きい請求項９に記載のモータ。
【請求項１１】
前記位置検出素子は、軸方向において前記第２の磁束発生部と対向している請求項９又は１０に記載のモータ。
【請求項１２】
前記第１の磁束発生部は極異方配向を持ち、前記第２の磁束発生部はアキシャル配向を持つ請求項１１に記載のモータ。
【請求項１３】
前記位置検出素子は、径方向において前記第２の磁束発生部と対向している請求項９又は１０に記載のモータ。
【請求項１４】
前記第１の磁束発生部は極異方配向を持ち、前記第２の磁束発生部はラジアル配向を持つ請求項１３に記載のモータ。
【請求項１５】
前記樹脂マグネットは、前記周方向において前記第２の極間部の位置と一致する位置に、前記位置検出素子に向けて突出した突起を有する請求項９から１４のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項１６】
羽根と、
前記羽根を駆動させるモータと
を備え、
前記モータは、
樹脂マグネットと前記樹脂マグネットに固定されたシャフトとを有するロータと、
ステータと、
前記ロータの回転位置を検出する位置検出素子と
を備え、
前記樹脂マグネットは、
第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、
第２の磁極中心及び第２の極間部を持つ第２の磁束発生部と
を有し、
前記第１の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれている
ファン。
【請求項１７】
室内機と、
前記室内機に接続された室外機と
を備え、
前記室内機及び前記室外機の少なくとも１つはモータを有し、
前記モータは、
樹脂マグネットと前記樹脂マグネットに固定されたシャフトとを有するロータと、
ステータと、
前記ロータの回転位置を検出する位置検出素子と
を備え、
前記樹脂マグネットは、
第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、
第２の磁極中心及び第２の極間部を持つ第２の磁束発生部と
を有し、
前記第１の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれている
空気調和装置。
【請求項１８】
第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と第２の磁極中心及び第２の極間部を持つ第２の磁束発生部とを有する樹脂マグネットを有するロータの製造方法であって、
前記樹脂マグネットを作製するステップと、
前記第１の極間部及び前記第２の極間部が周方向において互いにずれるように前記樹脂マグネットを着磁するステップと
を備える
ロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータのロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
モータのロータに用いられるマグネットとして、ロータの回転のために利用される駆動磁界発生部（主磁束発生部ともいう）とロータの回転位置の検出用の検出磁界発生部（位置検出磁束発生部ともいう）とを備えたマグネットが提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載のマグネットでは、駆動磁界発生部及び検出磁界発生部は径方向に磁化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８７４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の技術のように、駆動磁界発生部における極間部の位置と検出磁界発生部における極間部の位置とが、周方向において一致している場合、駆動磁界発生部からの磁束が検出磁界発生部からの磁束に影響を与え、ロータの回転位置の検出精度が低下し、モータの効率が低下するという問題がある。【０００５】
本発明の目的は、モータの効率を高めることができるロータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のロータは、第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、第２の磁極中心及び第２の極間部を持つ第２の磁束発生部とを有する樹脂マグネットと、前記樹脂マグネットに固定されたシャフトとを備え、前記第１の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、モータの効率を高めることができるロータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係るモータの構造を概略的に示す部分断面図である。
【図２】ロータの構造を概略的に示す部分断面図である。
【図３】樹脂マグネットの構造を概略的に示す上面図である。
【図４】図３に示される、線Ｃ４−Ｃ４に沿った樹脂マグネットの断面図である。
【図５】樹脂マグネットの構造を概略的に示す下面図である。
【図６】ロータの磁極を示す図である。
【図７】樹脂マグネットの磁場配向である、第１の配向及び第２の配向を示す図である。
【図８】周方向における主磁束発生部及び位置検出磁束発生部からの磁束密度分布を示すグラフである。
【図９】図８に示される３４０度から３８０度までの磁束密度分布を示すグラフである。
【図１０】モータの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図１１】ステップＳ５及びＳ６における着磁工程の一例を示す図である。
【図１２】変形例に係るモータの構造を概略的に示す部分断面図である。
【図１３】変形例に係るモータにおける樹脂マグネットの磁場配向である、第１の配向及び第２の配向を示す図である。
【図１４】変形例に係るモータの製造方法における着磁工程の一例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係るファンの構造を概略的に示す図である。
【図１６】本発明の実施の形態３に係る空気調和装置の構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
各図に示されるｘｙｚ直交座標系において、ｚ軸方向（ｚ軸）は、モータ１の軸線Ａｘと平行な方向を示し、ｘ軸方向（ｘ軸）は、ｚ軸方向（ｚ軸）に直交する方向を示し、ｙ軸方向（ｙ軸）は、ｚ軸方向及びｘ軸方向の両方に直交する方向を示す。軸線Ａｘは、ロータ２の回転中心である。軸線Ａｘと平行な方向は、「ロータ２の軸方向」又は単に「軸方向」ともいう。径方向は、軸線Ａｘと直交する方向である。「周方向」とは、軸線Ａｘを中心とするロータ２及び樹脂マグネット２１の周方向を示す。
【００１０】
図１は、本発明の実施の形態１に係るモータ１の構造を概略的に示す部分断面図である。
モータ１は、ロータ２と、ステータ３と、位置検出素子４（磁極位置検出素子ともいう）とを有する。モータ１は、モールド電動機ともいう。
【００１１】
図１に示される例では、モータ１は、さらに、プリント基板４０と、駆動回路４２と、樹脂５と、ベアリング６ａ及び６ｂと、ブラケット７とを有する。
【００１２】
モータ１は、例えば、永久磁石同期モータなどの永久磁石モータである。ただし、モータ１は、永久磁石モータに限定されない。
【００１３】
図２は、ロータ２の構造を概略的に示す部分断面図である。
ロータ２は、樹脂マグネット２１と、シャフト２２とを有する。ロータ２は、回転軸（すなわち、軸線Ａｘ）を中心として回転自在である。ロータ２は、ステータ３の内側に、空隙を介して回転自在に配置されている。シャフト２２は、樹脂マグネット２１に固定されている。ベアリング６ａ及び６ｂは、ロータ２のシャフト２２の両端を回転自在に支持する。
【００１４】
樹脂マグネット２１は、フェライト又はサマリウム−鉄−窒素などの磁粉を、ナイロン１２又はナイロン６などの熱可塑性樹脂と混合させることにより形成されている。
【００１５】
図３は、樹脂マグネット２１の構造を概略的に示す上面図である。
図４は、図３に示される、線Ｃ４−Ｃ４に沿った樹脂マグネット２１の断面図である。
図５は、樹脂マグネット２１の構造を概略的に示す下面図である。
図６は、ロータ２、具体的には、樹脂マグネット２１の磁極を示す図である。図６において「Ｎ」はＮ極を示し、「Ｓ」はＳ極を示す。
【００１６】
樹脂マグネット２１は、互いに異なる２種類の磁場配向、具体的には、互いに異なる第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２を持つ。具体的には、樹脂マグネット２１は、第１の配向Ｒ１を持つ第１の磁束発生部としての主磁束発生部２１ａと、第１の配向Ｒ１とは異なる第２の配向Ｒ２を持つ第２の磁束発生部としての位置検出磁束発生部２１ｂとを有する。
【００１７】
主磁束発生部２１ａは、第１の磁極中心Ａ１及び第１の極間部Ｂ１を持つ。位置検出磁束発生部２１ｂは、第２の磁極中心Ａ２及び第２の極間部Ｂ２を持つ。
【００１８】
磁極中心とは、樹脂マグネット２１の磁極の中心、例えば、Ｎ極の中心又はＳ極の中心を示す。すなわち、第１の磁極中心Ａ１は主磁束発生部２１ａの磁極の中心を示し、第２の磁極中心Ａ２は、位置検出磁束発生部２１ｂの磁極の中心を示す。
【００１９】
極間部とは、Ｎ極とＳ極との境界である。すなわち、第１の極間部Ｂ１は主磁束発生部２１ａのＮ極とＳ極との境界であり、第２の極間部Ｂ２は位置検出磁束発生部２１ｂのＮ極とＳ極との境界である。
【００２０】
図３から図６に示される例では、主磁束発生部２１ａは円筒形状であり、位置検出磁束発生部２１ｂも円筒形状である。
【００２１】
位置検出磁束発生部２１ｂは、位置検出素子４と対向するように、軸方向における樹脂マグネット２１の端部に位置する。したがって、位置検出磁束発生部２１ｂは、主磁束発生部２１ａと位置検出素子４との間に位置する。
【００２２】
主磁束発生部２１ａ又は位置検出磁束発生部２１ｂの内側表面に、シャフト２２（例えば、シャフト２２の表面に形成された溝）と係合する突起が形成されていてもよい。これにより、樹脂マグネット２１の位置ずれを防ぐことができる。
【００２３】
図４及び図５に示されるように、樹脂マグネット２１は、少なくとも１つのゲート部２１ｄを有する。ゲート部２１ｄは、単に「ゲート」とも言う。
【００２４】
図４及び図５に示される例では、軸方向における樹脂マグネット２１の端部にゲート部２１ｄが形成されている。具体的には、各第１の極間部Ｂ１にゲート部２１ｄが形成されている。位置検出磁束発生部２１ｂは、軸方向においてゲート部２１ｄとは反対側に位置する。これにより、第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２との差異を顕著にすることができる。
【００２５】
ゲート部２１ｄは、金型を用いた樹脂マグネット２１の成形工程において金型のゲート位置に形成されたゲート跡である。図４及び図５に示される例では、ゲート部２１ｄは凹部である。さらに、軸方向における樹脂マグネット２１の両端にゲート部２１ｄが形成されていてもよい。これにより、互いに異なる第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２を容易に形成することができる。
【００２６】
図５及び図６に示される例では、樹脂マグネット２１のハッチングされている部分がＮ極として機能し、樹脂マグネット２１のハッチングされていない部分がＳ極として機能する。
【００２７】
図６に示されるように、第１の磁極中心Ａ１及び第２の磁極中心Ａ２は、周方向において互いにずれている。具体的には、第２の磁極中心Ａ２は、第１の磁極中心Ａ１に対してロータ２の回転方向Ｄ１における下流側にずれている。したがって、第１の極間部Ｂ１及び第２の極間部Ｂ２は、周方向において互いにずれている。具体的には、第２の極間部Ｂ２は、第１の極間部Ｂ１に対してロータ２の回転方向Ｄ１における下流側にずれている。
【００２８】
図３及び図６に示されるように、樹脂マグネット２１は、位置検出素子４に向けて突出した少なくとも１つの突起２１ｃを有する。図３及び図６に示される例では、樹脂マグネット２１は複数の突起２１ｃを有する。各突起２１ｃの位置は、周方向において第２の極間部Ｂ２の位置と一致する。
【００２９】
これにより、樹脂マグネット２１の第２の極間部Ｂ２が位置検出素子４を通過するとき、位置検出素子４に流入する磁束の向きを急峻に変化させることができる。すなわち、位置検出素子４によって検出される第２の極間部Ｂ２（すなわち、Ｎ極からＳ極又はＳ極からＮ極への変化点）の検出精度を向上させることができる。その結果、ロータ２（具体的には、樹脂マグネット２１）の回転位置の検出精度を向上させることができる。
【００３０】
図４に示されるように、主磁束発生部２１ａの外径をｒ１とし、位置検出磁束発生部２１ｂの外径をｒ２としたとき、ｒ１及びｒ２の関係は、ｒ１≧ｒ２を満たす。これにより、主磁束発生部２１ａに対する着磁工程において、主磁束発生部２１ａに対する着磁用の永久磁石Ｍｇ１（後述する図１１）で位置検出磁束発生部２１ｂが着磁されることを低減することができる。すなわち、主磁束発生部２１ａに対する着磁工程において、位置検出磁束発生部２１ｂの配向（すなわち、第２の配向Ｒ２）に対する影響を小さくすることができる。その結果、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束の検出精度、すなわち、ロータ２（具体的には、樹脂マグネット２１）の回転位置の検出精度を向上させることができる。
【００３１】
さらに、ｒ１及びｒ２の関係は、ｒ１＞ｒ２を満たすことが望ましい。これにより、主磁束発生部２１ａに対する着磁工程において、位置検出磁束発生部２１ｂの配向に対する影響をさらに小さくすることができる。その結果、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束の検出精度をさらに向上させることができる。
【００３２】
図７は、樹脂マグネット２１の磁場配向である、第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２を示す図である。図７に示される例では、ｘｚ平面（具体的には、図３に示される、線Ｃ４−Ｃ４に沿った面）における磁場配向、すなわち、第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２を示す。
図８は、周方向における主磁束発生部２１ａ及び位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束密度分布を示すグラフである。図８において縦軸は磁束密度［任意単位］を示し、横軸はロータ２の回転角［度］を示す。
図９は、図８に示される３４０度から３８０度までの磁束密度分布を示すグラフである。
【００３３】
主磁束発生部２１ａは、第１の配向Ｒ１を持つように着磁されている。図７に示される例では、第１の配向Ｒ１は、極異方配向である。周方向における主磁束発生部２１ａの磁束密度分布は、図８において波形ｍ１で示される。すなわち、主磁束発生部２１ａは、位置検出素子４によって検出される磁束の検出値が正弦波となるように着磁されている。すなわち、第１の配向Ｒ１は、位置検出素子４によって検出される磁束の検出値が正弦波となる配向である。
【００３４】
位置検出磁束発生部２１ｂは、第２の配向Ｒ２を持つように着磁されている。第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２は、互いに異なる配向を持つ。図７に示される例では、第２の配向Ｒ２は、アキシャル配向である。周方向における位置検出磁束発生部２１ｂの磁束密度分布は、図８において波形ｍ２で示される。すなわち、位置検出磁束発生部２１ｂは、位置検出素子４によって検出される磁束の検出値が矩形波となるように着磁されている。すなわち、第２の配向Ｒ２は、位置検出素子４によって検出される磁束の検出値が矩形波となる配向である。
【００３５】
上述のように、第２の極間部Ｂ２は、第１の極間部Ｂ１に対してロータ２の回転方向Ｄ１における下流側にずれている。これにより、主磁束発生部２１ａの磁束密度と位置検出磁束発生部２１ｂの磁束密度との間には位相差がある。図９に示されるように、波形ｍ２は波形ｍ１に対して進み位相である。すなわち、位置検出磁束発生部２１ｂの磁束密度の位相は、主磁束発生部２１ａの磁束密度の位相に対して進んでいる。例えば、第１の極間部Ｂ１に対する第２の極間部Ｂ２の位置のずれ量は、電気角で０度より大きく１０度よりも小さい。望ましくは、第１の極間部Ｂ１に対する第２の極間部Ｂ２の位置のずれ量は、電気角で０度より大きく５度よりも小さい。
【００３６】
図８に示されるように、波形ｍ１で示される磁束密度のピークは、波形ｍ２で示される磁束密度のピークよりも大きい。図９に示されるように、第２の極間部Ｂ２（図９では、３６５度付近）における波形ｍ２の傾きは、第１の極間部Ｂ１（図９では、３６０度付近）における波形ｍ１の傾きよりも大きい。言い換えると、位置検出素子４によって検出される第２の極間部Ｂ２の位置を示す波形ｍ２の傾きは、位置検出素子４によって検出される第１の極間部Ｂ１の位置を示す波形ｍ１の傾きよりも大きい。
【００３７】
すなわち、周方向において、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束の向きの変化（すなわち、Ｎ極からＳ極又はＳ極からＮ極）は、主磁束発生部２１ａからの磁束の向きの変化（すなわち、Ｎ極からＳ極又はＳ極からＮ極）よりも早い。したがって、主磁束発生部２１ａからの位置検出磁束発生部２１ｂの磁束への影響、すなわち、モータ１の騒音を低減することができる。さらに、位置検出素子４を用いて第２の極間部Ｂ２の位置を検出することにより、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。
【００３８】
ステータ３は、ステータ鉄心３１と、巻線３２と、絶縁部としてのインシュレータ３３とを有する。ステータ鉄心３１は、例えば、複数の電磁鋼板で形成されている。この場合、複数の電磁鋼板は軸方向に積層されている。複数の電磁鋼板の各々は、打ち抜き処理によって、予め定められた形状に形成され、かしめ、溶接、又は接着等によって互いに固定される。
【００３９】
図１に示されるように、モータ１は、プリント基板４０と、プリント基板４０に接続されたリード線４１と、プリント基板４０の表面に固定された駆動回路４２とを有してもよい。この場合、位置検出素子４は、樹脂マグネット２１、具体的には、位置検出磁束発生部２１ｂと対向するようにプリント基板４０に取り付けられている。
【００４０】
巻線３２は、例えば、マグネットワイヤである。巻線３２を、ステータ鉄心３１と組み合わされたインシュレータ３３に巻回することによりコイルが形成される。巻線３２の端部は、ヒュージング又は半田などによってプリント基板４０に取り付けられた端子に接続されている。
【００４１】
インシュレータ３３は、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の熱可塑性樹脂である。インシュレータ３３は、ステータ鉄心３１を電気的に絶縁する。インシュレータ３３は、例えば、ステータ鉄心３１と一体に成形される。ただし、予めインシュレータ３３を成形し、成形されたインシュレータ３３をステータ鉄心３１と組み合わせてもよい。
【００４２】
駆動回路４２は、ロータ２の回転を制御する。駆動回路４２は、例えば、パワートランジスタである。駆動回路４２は、巻線３２と電気的に接続されており、モータ１の外部又は内部（例えば、バッテリ）から供給された電流に基づくコイル電流を巻線３２に供給する。これにより、駆動回路４２は、ロータ２の回転を制御する。
【００４３】
位置検出素子４は、軸方向において樹脂マグネット２１と対向している。具体的には、位置検出素子４は、軸方向において位置検出磁束発生部２１ｂと対向している。位置検出素子４は、第２の極間部Ｂ２の位置を検出する。具体的には、位置検出素子４は、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束の向きの変化（すなわち、Ｎ極からＳ極又はＳ極からＮ極）を検出することにより、ロータ２の磁極の位置、すなわち、ロータ２の回転位置を検出する。位置検出素子４は、例えば、ホールＩＣである。
【００４４】
樹脂５は、例えば、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）などの熱硬化性樹脂である。ステータ３及びプリント基板４０は、樹脂５によって一体化されている。このプリント基板４０には位置検出素子４が取り付けられている。したがって、位置検出素子４も樹脂５によってステータ３と一体化されている。プリント基板４０（位置検出素子４を含む）及びステータ３を固定子組立と称する。プリント基板４０（位置検出素子４を含む）、ステータ３、及び樹脂５をモールド固定子と称する。
【００４５】
モータ１の製造方法の一例について以下に説明する。
図１０は、モータ１の製造工程の一例を示すフローチャートである。本実施の形態では、モータ１の製造方法は、以下に説明されるステップを含む。しかしながら、モータ１の製造方法は、本実施の形態に限られない。
【００４６】
ステップＳ１では、ステータ３を作製する。例えば、複数の電磁鋼板を軸方向に積層することにより、ステータ鉄心３１を形成する。さらに、ステータ鉄心３１に、予め形成されたインシュレータ３３を取り付け、ステータ鉄心３１及びインシュレータ３３に巻線３２を巻き付ける。これにより、ステータ３が得られる。
【００４７】
ステップＳ２では、固定子組立を作製する。例えば、プリント基板４０の位置決め穴に、インシュレータ３３の突起を挿入する。これにより、プリント基板４０が位置決めされ、固定子組立が得られる。本実施の形態では、プリント基板４０の表面には、位置検出素子４及び駆動回路４２が予め固定されている。リード線４１も、プリント基板４０に予め取り付けておくことが望ましい。熱溶着又は超音波溶着などによって、プリント基板４０の位置決め穴から突出したインシュレータ３３の突起を、プリント基板４０に固定してもよい。
【００４８】
ステップＳ３では、樹脂マグネット２１と対向するように位置検出素子４を配置する。具体的には、ステップＳ３では、樹脂５を用いてプリント基板４０をステータ３と一体化させる。この場合、プリント基板４０上の位置検出素子４が樹脂マグネット２１、具体的には、位置検出磁束発生部２１ｂと対向する位置にプリント基板４０を配置する。例えば、ステータ３及びプリント基板４０を、金型に配置し、樹脂５の材料（例えば、バルクモールディングコンパウンドなどの熱硬化性樹脂）を金型に注入する。これにより、モールド固定子が得られる。
【００４９】
ステップＳ４では、樹脂マグネット２１を作製する。フェライト又はサマリウム−鉄−窒素などの磁粉を、ナイロン１２又はナイロン６などの熱可塑性樹脂と混合させ、金型を用いて樹脂マグネット２１の成形を行う。これにより、上述の構造を持つ樹脂マグネット２１を作製する。
【００５０】
図１１は、ステップＳ５及びＳ６における着磁工程の一例を示す図である。
ステップＳ５では、第１の配向Ｒ１を持つように樹脂マグネット２１の一部である主磁束発生部２１ａを着磁する。具体的には、図１１に示されるように、第１の配向ヨーク（第１の着磁ヨークともいう）としての着磁用の永久磁石Ｍｇ１を樹脂マグネット２１の主磁束発生部２１ａの外周面に対向するように配置し、主磁束発生部２１ａに対して着磁を行う。すなわち、永久磁石Ｍｇ１を用いて第１の配向Ｒ１を持つように主磁束発生部２１ａを着磁する。永久磁石Ｍｇ１の代わりに着磁コイルを第１の配向ヨークとして用いても良い。
【００５１】
ステップＳ６では、第１の配向Ｒ１とは異なる第２の配向Ｒ２を持つように樹脂マグネット２１の他の一部である位置検出磁束発生部２１ｂを着磁する。具体的には、図１１に示されるように、第２の配向ヨーク（第２の着磁ヨークともいう）としての着磁用の永久磁石Ｍｇ２を、軸方向において樹脂マグネット２１の位置検出磁束発生部２１ｂと対向するように配置し、位置検出磁束発生部２１ｂに対して上述の構造を持つように着磁を行う。すなわち、永久磁石Ｍｇ２を用いて第２の配向Ｒ２を持つように位置検出磁束発生部２１ｂを着磁する。この場合、第１の極間部Ｂ１及び第２の極間部Ｂ２が周方向において互いにずれるように樹脂マグネット、具体的には、位置検出磁束発生部２１ｂを着磁する。より具体的には、第２の極間部Ｂ２が第１の極間部Ｂ１に対してロータ２の回転方向Ｄ１における下流側にずれるように位置検出磁束発生部２１ｂを着磁する。永久磁石Ｍｇ２の代わりに着磁コイルを第２の配向ヨークとして用いても良い。
【００５２】
ステップＳ７では、ロータ２を作製する。例えば、樹脂マグネット２１に形成された軸穴にシャフト２２を挿入し、樹脂マグネット２１にシャフト２２を固定する。例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの熱可塑性樹脂でシャフト２２を樹脂マグネット２１と一体化させる。これにより、ロータ２を得る。樹脂マグネット２１及びシャフト２２は、互いに異なる材料でもよく、互いに同じ材料でもよい。樹脂マグネット２１及びシャフト２２は、同じ材料で一体的に成形されてもよい。
【００５３】
ステップＳ８では、シャフト２２をベアリング６ａ及び６ｂに挿入する。
【００５４】
ステップＳ９では、固定子組立（具体的には、ステータ３）の内側に、ロータ２をベアリング６ａ及び６ｂと共に挿入する。これにより、ステータ３の内側にロータ２（具体的には、樹脂マグネット２１）を配置する。
【００５５】
ステップＳ１０では、モールド固定子（具体的には、樹脂５）の内側にブラケット７を嵌める。
【００５６】
ステップＳ１からステップＳ１０までの順序は、図１０に示される順序に限られない。例えば、ステップＳ１からステップＳ３までのステップと、ステップＳ４からステップＳ７までのステップとは、互いに並行して行うことができる。ステップＳ４からステップＳ７までのステップは、ステップＳ１からステップＳ３までのステップよりも先に行われてもよい。
【００５７】
以上に説明した工程によりモータ１が組み立てられる。
【００５８】
実施の形態１に係るモータ１によれば、第１の極間部Ｂ１及び第２の極間部Ｂ２は、周方向において互いにずれている。これにより、図９に示されるように、主磁束発生部２１ａの磁束密度と位置検出磁束発生部２１ｂの磁束密度との間に位相差を生じさせることができる。すなわち、主磁束発生部２１ａの磁束によって発生する誘起電圧の位相と、位置検出素子４へ流入する磁束によって制御されるコイル電流（すなわち、巻線３２に流れる電流）の位相との間に位相差を生じさせることができる。したがって、位置検出素子４が第２の極間部Ｂ２の位置を検出しやすくなり、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。その結果、モータ１の効率を高めることができる。
【００５９】
第２の極間部Ｂ２は、第１の極間部Ｂ１に対してロータ２の回転方向Ｄ１における下流側にずれている。すなわち、位置検出磁束発生部２１ｂの磁束密度の位相は、主磁束発生部２１ａの磁束密度の位相に対して進んでいる。したがって、コイル電流（すなわち、巻線３２に流れる電流）の位相が、主磁束発生部２１ａの磁束によって発生する誘起電圧に対して進み位相となるようにコイル電流が制御される。これにより、樹脂マグネット２１のマグネットトルクに加えてリラクタンストルクを利用することができるので、モータ１の効率をさらに高めることができる。
【００６０】
さらに、図９に示されるように、極間部付近における波形ｍ２の傾きは波形ｍ１の傾きよりも大きい。すなわち、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束の向きの変化（すなわち、Ｎ極からＳ極又はＳ極からＮ極）は、主磁束発生部２１ａからの磁束の向きの変化（すなわち、Ｎ極からＳ極又はＳ極からＮ極）よりも早い。したがって、位置検出素子４を用いて第２の極間部Ｂ２の位置を検出することにより、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。
【００６１】
ロータ２は、互いに異なる第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２を持つ。具体的には、第１の配向Ｒ１は、位置検出素子４によって検出される磁束の検出値が正弦波となる配向であるので、モータ１の騒音を低減することができ、第２の配向Ｒ２は、位置検出素子４によって検出される磁束の検出値が矩形波となる配向であるので、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。
【００６２】
さらに、位置検出素子４は、軸方向において樹脂マグネット２１、具体的には、位置検出磁束発生部２１ｂと対向しているので、主磁束発生部２１ａからの磁束が位置検出素子４に流入することを低減することができ、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束の検出精度を向上させることができる。その結果、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。
【００６３】
位置検出素子４が軸方向において位置検出磁束発生部２１ｂと対向する場合、プリント基板４０に位置検出素子４を取り付けることができる。これにより、モータ１を小型化することができ、モータ１のコストを低減することができる。
【００６４】
ｒ１及びｒ２の関係が、ｒ１≧ｒ２を満たすとき、主磁束発生部２１ａに対する着磁工程において、主磁束発生部２１ａに対する着磁用の永久磁石Ｍｇ１で位置検出磁束発生部２１ｂが着磁されることを低減することができる。その結果、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束の検出精度、すなわち、ロータ２（具体的には、樹脂マグネット２１）の磁極の位置の検出精度を向上させることができる。
【００６５】
樹脂マグネット２１は、周方向において第２の極間部Ｂ２の位置と一致する位置に、位置検出素子４に向けて突出した突起を有する。これにより、樹脂マグネット２１の第２の極間部Ｂ２が位置検出素子４を通過するとき、位置検出素子４に流入する磁束の向きを急峻に変化させることができる。すなわち、位置検出素子４によって検出される第２の極間部Ｂ２（すなわち、Ｎ極からＳ極又はＳ極からＮ極への変化点）の検出精度を向上させることができる。その結果、ロータ２（具体的には、樹脂マグネット２１）の回転位置の検出精度を向上させることができる。
【００６６】
実施の形態１に係るモータ１の製造方法によれば、第１の配向Ｒ１を持つ主磁束発生部２１ａを着磁する工程と第２の配向Ｒ２を持つ位置検出磁束発生部２１ｂを着磁する工程とを別々に行うので、第１の配向Ｒ１と第２の配向Ｒ２との違いをはっきりと区別することができる。具体的には、ステップＳ６において、永久磁石Ｍｇ２を、軸方向において樹脂マグネット２１の位置検出磁束発生部２１ｂと対向するように配置し、位置検出磁束発生部２１ｂに対して着磁を行う。これにより、軸方向に流れる磁束密度を大きくすることができる。その結果、樹脂マグネット２１の磁力を高めると共に、ロータ２（具体的には、樹脂マグネット２１）の回転位置の検出精度を高めることができる。これにより、モータ１の効率を高めることができるロータ２を提供することができる。
【００６７】
変形例．
図１２は、変形例に係るモータ１ａの構造を概略的に示す部分断面図である。
モータ１ａでは、位置検出素子４は、径方向において樹脂マグネット２１と対向している。具体的には、位置検出素子４は、径方向において位置検出磁束発生部２１ｂと対向している。すなわち、モータ１ａの位置検出素子４に関し、位置検出素子４の位置が実施の形態１と異なる。
図１３は、モータ１ａにおける樹脂マグネット２１の磁場配向である、第１の配向Ｒ１及び第２の配向Ｒ２を示す図である。モータ１ａでは、第１の配向Ｒ１は極異方配向であり、第２の配向Ｒ２はラジアル配向である。すなわち、モータ１ａでは、第２の配向Ｒ２が実施の形態１と異なる。
モータ１ａにおいて、その他の特徴は、実施の形態１と同じである。
【００６８】
変形例に係るモータ１ａによれば、実施の形態１で説明した効果と同じ効果を得ることができる。さらに、モータ１ａでは、位置検出素子４は、径方向において位置検出磁束発生部２１ｂと対向するように配置されている。これにより、モータ１ａをより小型化することができる。この場合でも、第２の配向Ｒ２がラジアル配向であるので、位置検出磁束発生部２１ｂからの磁束が位置検出素子４に流入しやすい。その結果、ロータ２の回転位置の検出精度を向上させることができる。
【００６９】
変形例に係るモータ１ａの製造方法では、ステップＳ５及びＳ６における方法が、モータ１の製造工程におけるステップＳ６と異なる。具体的には、変形例に係るモータ１ａの製造方法では、上述のステップＳ５及びＳ６における処理を同時に行う。すなわち、主磁束発生部２１ａに対する着磁及び位置検出磁束発生部２１ｂに対する着磁を同時に行う。
【００７０】
図１４は、変形例に係るモータ１ａの製造方法における着磁工程の一例を示す図である。
図１４に示されるように、第１の配向ヨーク（第１の着磁ヨークともいう）としての着磁用の永久磁石Ｍｇ１を樹脂マグネット２１の主磁束発生部２１ａの外周面に対向するように配置し、第２の配向ヨーク（第２の着磁ヨークともいう）としての着磁用の永久磁石Ｍｇ２を、径方向において樹脂マグネット２１の位置検出磁束発生部２１ｂと対向するように配置する。この状態において、主磁束発生部２１ａに対する着磁及び位置検出磁束発生部２１ｂに対する着磁を同時に行う。これにより、第１の配向Ｒ１を持つように樹脂マグネット２１の一部である主磁束発生部２１ａが着磁され、第１の配向Ｒ１とは異なる第２の配向Ｒ２を持つように樹脂マグネット２１の他の一部である位置検出磁束発生部２１ｂが着磁される。
【００７１】
変形例に係るモータ１ａの製造方法によれば、主磁束発生部２１ａに対する着磁及び位置検出磁束発生部２１ｂに対する着磁を同時に行うので、製造工程を簡素化することができる。
【００７２】
実施の形態２．
図１５は、本発明の実施の形態２に係るファン６０の構造を概略的に示す図である。
ファン６０は、羽根６１と、モータ６２とを有する。ファン６０は、送風機とも言う。モータ６２は、実施の形態１に係るモータ１（変形例を含む）である。羽根６１は、モータ６２のシャフト（例えば、実施の形態１におけるシャフト２２）に固定されている。モータ６２は、羽根６１を駆動させる。モータ６２が駆動すると、羽根６１が回転し、気流が生成される。これにより、ファン６０は送風することができる。
【００７３】
実施の形態２に係るファン６０によれば、モータ６２に実施の形態１で説明したモータ１（変形例を含む）が適用されるので、実施の形態１で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、ファン６０の騒音を低減するとともに、ファン６０の制御を改善することができる。
【００７４】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る空気調和装置５０について説明する。
図１６は、本発明の実施の形態３に係る空気調和装置５０の構成を概略的に示す図である。
【００７５】
実施の形態３に係る空気調和装置５０（例えば、冷凍空調装置）は、送風機（第１の送風機）としての室内機５１と、冷媒配管５２と、冷媒配管５２によって室内機５１に接続された送風機（第２の送風機）としての室外機５３とを備える。
【００７６】
室内機５１は、モータ５１ａ（例えば、実施の形態１に係るモータ１）と、モータ５１ａによって駆動されることにより、送風する送風部５１ｂと、モータ５１ａ及び送風部５１ｂを覆うハウジング５１ｃとを有する。送風部５１ｂは、例えば、モータ５１ａによって駆動される羽根５１ｄを有する。例えば、羽根５１ｄは、モータ５１ａのシャフト（例えば、実施の形態１におけるシャフト２２）に固定されており、気流を生成する。
【００７７】
室外機５３は、モータ５３ａ（例えば、実施の形態１に係るモータ１）と、送風部５３ｂと、圧縮機５４と、熱交換器（図示しない）とを有する。送風部５３ｂは、モータ５３ａによって駆動されることにより、送風する。送風部５３ｂは、例えば、モータ５３ａによって駆動される羽根５３ｄを有する。例えば、羽根５３ｄは、モータ５３ａのシャフト（例えば、実施の形態１におけるシャフト２２）に固定されており、気流を生成する。圧縮機５４は、モータ５４ａ（例えば、実施の形態１に係るモータ１）と、モータ５４ａによって駆動される圧縮機構５４ｂ（例えば、冷媒回路）と、モータ５４ａ及び圧縮機構５４ｂを覆うハウジング５４ｃとを有する。
【００７８】
空気調和装置５０において、室内機５１及び室外機５３の少なくとも１つは、実施の形態１で説明したモータ１（変形例を含む）を有する。具体的には、送風部の駆動源として、モータ５１ａ及び５３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明したモータ１（変形例を含む）が適用される。さらに、圧縮機５４のモータ５４ａとして、実施の形態１で説明したモータ１（変形例を含む）を用いてもよい。
【００７９】
空気調和装置５０は、例えば、室内機５１から冷たい空気を送風する冷房運転、又は温かい空気を送風する暖房運転等の運転を行うことができる。室内機５１において、モータ５１ａは、送風部５１ｂを駆動するための駆動源である。送風部５１ｂは、調整された空気を送風することができる。
【００８０】
実施の形態３に係る空気調和装置５０によれば、モータ５１ａ及び５３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明したモータ１（変形例を含む）が適用されるので、実施の形態１で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、空気調和装置５０の騒音を低減するとともに、空気調和装置５０の制御を改善することができる。さらに、低コストのモータ１を用いることにより、空気調和装置５０のコストも低減することができる。
【００８１】
さらに、送風機（例えば、室内機５１）の駆動源として、実施の形態１に係るモータ１（変形例を含む）を用いることにより、実施の形態１で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、送風機の騒音を低減するとともに、送風機の制御を改善することができる。実施の形態１に係るモータ１とモータ１によって駆動される羽根（例えば、羽根５１ｄ又は５３ｄ）とを有する送風機は、送風する装置として単独で用いることができる。この送風機は、空気調和装置５０以外の機器にも適用可能である。
【００８２】
さらに、圧縮機５４の駆動源として、実施の形態１に係るモータ１（変形例を含む）を用いることにより、実施の形態１で説明した効果と同じ効果を得ることができる。これにより、圧縮機５４の騒音を低減するとともに、圧縮機５４の制御を改善することができる。
【００８３】
実施の形態１で説明したモータ１（変形例を含む）は、空気調和装置５０以外に、換気扇、家電機器、又は工作機など、駆動源を有する機器に搭載できる。
【００８４】
以上に説明した各実施の形態における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００８５】
１，１ａ，５１ａ，５３ａ，６２  モータ、  ２  ロータ、  ３  ステータ、  ４  位置検出素子、  ５  樹脂、  ６ａ，６ｂ  ベアリング、  ７  ブラケット、  ２１  樹脂マグネット、  ２１ａ  主磁束発生部、  ２１ｂ  位置検出磁束発生部、  ２１ｃ  突起、  ２１ｄ  ゲート部、  ２２  シャフト、  ４０  プリント基板、  ４２  駆動回路、  ５０  空気調和装置、  ５１  室内機、  ５３  室外機、  ６０  ファン、  ６１  羽根。
【図１】
2020026403.tif 000003
【図２】
2020026403.tif 000004
【図３】
2020026403.tif 000005
【図４】
2020026403.tif 000006
【図５】
2020026403.tif 000007
【図６】
2020026403.tif 000008
【図７】
2020026403.tif 000009
【図８】
2020026403.tif 000010
【図９】
2020026403.tif 000011
【図１０】
2020026403.tif 000012
【図１１】
2020026403.tif 000013
【図１２】
2020026403.tif 000014
【図１３】
2020026403.tif 000015
【図１４】
2020026403.tif 000016
【図１５】
2020026403.tif 000017
【図１６】
2020026403.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和2年8月24日(2020.8.24)
【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】
第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、第２の磁極中心及び第２の極間部を持ち、軸方向において前記第１の磁束発生部に隣接している第２の磁束発生部とを有する樹脂マグネットと、
前記樹脂マグネットに固定されたシャフトと
を備え、
前記第１の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれており、
前記第１の磁極中心及び前記第２の磁極中心は、前記周方向において互いにずれており、
前記第１の磁束発生部の外径は、前記第２の磁束発生部の外径よりも大きい
ロータ。
【請求項２】
前記第２の極間部は、前記第１の極間部に対して前記ロータの回転方向における下流側にずれている請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記第１の極間部に対する前記第２の極間部の位置のずれ量は、電気角で０度より大きく１０度よりも小さい請求項２に記載のロータ。
【請求項４】
前記周方向において前記第２の磁束発生部からの磁束の向きの変化は、前記第１の磁束発生部からの磁束の向きの変化よりも早い請求項１から３のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項５】
前記第１の磁束発生部は第１の配向を持ち、前記第２の磁束発生部は前記第１の配向とは異なる第２の配向を持つ請求項１から４のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項６】
前記第１の配向は極異方配向であり、前記第２の配向はアキシャル配向である請求項５に記載のロータ。
【請求項７】
前記第１の配向は極異方配向であり、前記第２の配向はラジアル配向である請求項５に記載のロータ。
【請求項８】
前記第２の磁束発生部は、軸方向における前記樹脂マグネットの端部に位置する請求項１から７のいずれか１項に記載のロータ。
【請求項９】
樹脂マグネットと前記樹脂マグネットに固定されたシャフトとを有するロータと、
ステータと、
前記ロータの回転位置を検出する位置検出素子と
を備え、
前記樹脂マグネットは、
第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、
第２の磁極中心及び第２の極間部を持ち、軸方向において前記第１の磁束発生部に隣接している第２の磁束発生部と
を有し、
前記第１の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれており、
前記第１の磁極中心及び前記第２の磁極中心は、前記周方向において互いにずれており、
前記第１の磁束発生部の外径は、前記第２の磁束発生部の外径よりも大きい
モータ。
【請求項１０】
前記位置検出素子によって検出される前記第２の極間部の位置を示す波形の傾きは、前記位置検出素子によって検出される前記第１の極間部の位置を示す波形の傾きよりも大きい請求項９に記載のモータ。
【請求項１１】
前記位置検出素子は、軸方向において前記第２の磁束発生部と対向している請求項９又は１０に記載のモータ。
【請求項１２】
前記第１の磁束発生部は極異方配向を持ち、前記第２の磁束発生部はアキシャル配向を持つ請求項１１に記載のモータ。
【請求項１３】
前記位置検出素子は、径方向において前記第２の磁束発生部と対向している請求項９又は１０に記載のモータ。
【請求項１４】
前記第１の磁束発生部は極異方配向を持ち、前記第２の磁束発生部はラジアル配向を持つ請求項１３に記載のモータ。
【請求項１５】
前記樹脂マグネットは、前記周方向において前記第２の極間部の位置と一致する位置に、前記位置検出素子に向けて突出した突起を有する請求項９から１４のいずれか１項に記載のモータ。
【請求項１６】
羽根と、
前記羽根を駆動させるモータと
を備え、
前記モータは、
樹脂マグネットと前記樹脂マグネットに固定されたシャフトとを有するロータと、
ステータと、
前記ロータの回転位置を検出する位置検出素子と
を備え、
前記樹脂マグネットは、
第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、
第２の磁極中心及び第２の極間部を持ち、軸方向において前記第１の磁束発生部に隣接している第２の磁束発生部と
を有し、
前記第１の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれており、
前記第１の磁極中心及び前記第２の磁極中心は、前記周方向において互いにずれており、
前記第１の磁束発生部の外径は、前記第２の磁束発生部の外径よりも大きい
ファン。
【請求項１７】
室内機と、
前記室内機に接続された室外機と
を備え、
前記室内機及び前記室外機の少なくとも１つはモータを有し、
前記モータは、
樹脂マグネットと前記樹脂マグネットに固定されたシャフトとを有するロータと、
ステータと、
前記ロータの回転位置を検出する位置検出素子と
を備え、
前記樹脂マグネットは、
第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、
第２の磁極中心及び第２の極間部を持ち、軸方向において前記第１の磁束発生部に隣接している第２の磁束発生部と
を有し、
前記第１の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれており、
前記第１の磁極中心及び前記第２の磁極中心は、前記周方向において互いにずれており、
前記第１の磁束発生部の外径は、前記第２の磁束発生部の外径よりも大きい
空気調和装置。
【請求項１８】
第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と第２の磁極中心及び第２の極間部を持つ第２の磁束発生部とを有する樹脂マグネットを有するロータの製造方法であって、
前記第２の磁束発生部が軸方向において前記第１の磁束発生部に隣接するように前記樹脂マグネットを作製するステップと、
前記第１の極間部及び前記第２の極間部が周方向において互いにずれるように前記樹脂マグネットを着磁するステップと
を備え、
前記第１の磁極中心及び前記第２の磁極中心は、前記周方向において互いにずれており、
前記第１の磁束発生部の外径は、前記第２の磁束発生部の外径よりも大きい
ロータの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明のロータは、第１の磁極中心及び第１の極間部を持つ第１の磁束発生部と、第２の磁極中心及び第２の極間部を持ち、軸方向において前記第１の磁束発生部に隣接している第２の磁束発生部とを有する樹脂マグネットと、前記樹脂マグネットに固定されたシャフトとを備え、前記第１の極間部及び前記第２の極間部は、周方向において互いにずれており、前記第１の磁極中心及び前記第２の磁極中心は、前記周方向において互いにずれており、前記第１の磁束発生部の外径は、前記第２の磁束発生部の外径よりも大きい。
【国際調査報告】
2020026403.tif 000019
2020026403.tif 000020
2020026403.tif 000021
2020026403.tif 000022