JP6233016B2 - 回転子および永久磁石電動機 - Google Patents

Description

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。

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。

このような永久磁石電動機の回転子は、例えば、外周側に配置された円筒状の永久磁石と、シャフトに圧着された円柱状の保持部材と、永久磁石と保持部材との間に圧接された可撓性を有する磁性体とを備えた構造になっている。保持部材は内周側鉄心として機能し、磁性体は可撓性を有するため緩衝部材として機能する。この回転子の構造により、永久磁石の回転による振動は、緩衝部材で吸収されて永久磁石から内周側鉄心やシャフトに伝わり難く、回転子の防振効果が得られることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１による回転子の防振構造は、永久磁石と内周側鉄心との間に備えられた緩衝部材の肉厚が薄く体積が小さいため、回転子の軸方向や周方向などの防振性の低下のおそれがある。この対策としては、緩衝部材の体積を大きくすると、振動エネルギーが緩衝部材でより多く吸収され、回転子の防振性が改善するが、回転子が大きくなってしまうという問題があった。

特開平５−２５２６７７号公報

本発明は上記問題点に鑑み、回転子の大きさを変えることなく、回転子の防振性を高め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。

上記課題を解決するため、本発明の回転子は、シャフトと、シャフトに固定された内周側鉄心と、内周側鉄心を覆う柱状の緩衝部材と、緩衝部材の外周側を覆う筒状の永久磁石とを備えたものであって、内周側鉄心はシャフトの軸方向に所定の間隙を有しシャフトと直交する複数の内周側鉄心片を備え、複数の内周側鉄心片が軸方向に所定の間隙をもってシャフトに配置され、緩衝部材は所定の間隙を埋めるように複数の内周側鉄心片を覆っ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。

本発明の回転子および永久磁石電動機によれば、内周側鉄心はシャフトの軸方向に所定の間隙を有しシャフトと直交する複数の内周側鉄心片を備え、複数の内周側鉄心片が軸方向に所定の間隙をもってシャフトに配置され、緩衝部材は所定の間隙を埋めるように複数の内周側鉄心片を覆うことにより、回転子の大きさを変えることなく、緩衝部材の体積を大きくすることができるので、回転子の防振性を高めることができる。

本発明による回転子を示す説明図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 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。 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。 本発明による回転子の他の実施形態を示す説明図であり、（ａ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する第２実施形態を示す断面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する第３実施形態を示す断面図である。

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４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。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。

回転子１は、図１に示すように、シャフト２と、シャフト２に固定された内周側鉄心３と、内周側鉄心３を覆う柱状の緩衝部材４と、緩衝部材４の外周側を覆う筒状の永久磁石５とを備えている。内周側鉄心３は、シャフト２の軸方向に所定の間隙Ｓを持たせてシャフト２と直交する５つの内周側鉄心片３１を備えている。５つの内周側鉄心片３１はそれぞれ円板状に形成されている。それぞれの内周側鉄心片３１は、中心にシャフト２に装着するための孔３１１があり、シャフト２を孔３１１に通した後、シャフト２と孔３１１を圧着することで固定される。本実施形態では、５つの内周側鉄心片３１が軸方向に等間隔にシャフト２に配置されており、軸方向に同一高さの間隙Ｓが４つ形成される。なお、内周側鉄心片３１は円板状に形成されているが、これに限らず、多角形板状に形成してもよい。また、５つの内周側鉄心片３１をシャフト２に圧着するようにしたが、これに限らず、所定の間隙Ｓを形成するように２つ以上の内周側鉄心３１がシャフト２に圧着されていればよい。

緩衝部材４は、例えば、ＣＲ（クロロプレンゴム）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）などで構成されたゴムや樹脂からなる。緩衝部材４は、５つの内周側鉄心片３１の間に形成される４つの間隙Ｓを埋めるとともに、シャフト２の周囲を除いた最上部の内周側鉄心片３１の上端面３１２と最下部の内周側鉄心片３１の下端面３１３も覆っている。なお、緩衝部材４は、シャフト２の周囲まで最上部の内周側鉄心片３１の上端面３１２と最下部の内周側鉄心片３１の下端面３１３を覆うようにしてもよい。

永久磁石５は、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、緩衝部材４よりも軸方向に長く、緩衝部材４の上端面４１と下端面４２から飛び出すように配置されている。永久磁石５の内周面には４つの突出部５１が形成されている。回転子１は、シャフト２に内周側鉄心片３１が圧着された状態において、緩衝部材４をシャフト２と永久磁石５との間に充填し、シャフト２と緩衝部材４と永久磁石５とを一体成形することにより形成されている。そして、永久磁石５は回転子１が形成された後に着磁される。なお、回転子１は、緩衝部材４をシャフト２に予め一体成形することも可能である。この場合には、一体成形時に緩衝部材４の外周面に４つの突出部５１がそれぞれ収まる４つの凹部を形成し、一体成形した後に永久磁石５の突出部５１を緩衝部材４の凹部に嵌合させてもよい。

永久磁石電動機Ｍは、図２および図３に示すように、前述の回転子１と固定子６とを備えている。固定子６は、固定子鉄心６１とインシュレータ６２と固定子巻線６３とを備えている。固定子鉄心６１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６１１とバックヨーク部６１１から内径側に延びる複数のティース部６１２とを備えている。この固定子鉄心６１には、インシュレータ６２を一体形成し、インシュレータ６２を介してティース部６１２に固定子巻線６３が巻回されている。

このように構成された固定子６は、固定子巻線６３が巻回された固定子鉄心６１をティース部６１２の先端面６１２１（固定子鉄心６１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６４を形成し、ティース部６１２の先端面６１２１が回転子１の外周面５２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。

以上説明してきた第１の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、内周側鉄心３はシャフト２の軸方向に所定の間隙Ｓを持たせてシャフト２と直交する複数の内周側鉄心片３１を備え、緩衝部材４は所定の間隙Ｓを埋めるように内周側鉄心片３１を覆うことにより、回転子１の大きさを変えることなく、緩衝部材４の体積を大きくすることができる。したがって、振動エネルギーが緩衝部材４でより多く吸収され、回転子１の軸方向や周方向などの防振性を高めることができる。

次に、第２の実施形態による回転子１について図４（ａ）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４（ａ）に示すように、回転子１は、前述の内周側鉄心３に備えられた５つの内周側鉄心片３１に対して、それぞれの内周側鉄心片３１を軸方向に連結するように形成した連結部３１４をさらに備えている。連結部３１４は円筒状に形成されてシャフト２を挿入した後、圧着されている。

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、回転子１の軸方向や周方向などの防振性を高めることができる。さらに、前述の第１の実施形態では内周側鉄心３の５つの内周側鉄心片３１をシャフト２にそれぞれ圧着する必要があるが、第２の実施形態では内周側鉄心３の連結部３１４をシャフト２に圧着するだけで済むので容易に組立てることができる。

次に、第３の実施形態による回転子１について図４（ｂ）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４（ｂ）に示すように、回転子１は、前述の内周側鉄心３に備えられた５つの内周側鉄心片３１に替えて、例えば、薄い鋼板を複数積層して形成された５つの内周側鉄心片３２を備えている。５つの内周側鉄心片３２はそれぞれ円板状に形成されている。それぞれの内周側鉄心片３２は、中心にシャフト２に装着するための孔３２１があり、シャフト２を孔３２１に通した後、シャフト２と孔３２１を圧着することで固定される。緩衝部材４は、シャフト２の周囲を除いた最上部の内周側鉄心片３２の上端面３２２と最下部の内周側鉄心片３２の下端面３２３も覆っている。なお、緩衝部材４は、シャフト２の周囲まで最上部の内周側鉄心片３２の上端面３２２と最下部の内周側鉄心片３２の下端面３２３を覆うようにしてもよい。

第３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、回転子１の軸方向や周方向などの防振性を高めることができる。さらに、前述の第１の実施形態では積層していない内周側鉄心片３１をシャフト２に圧着するようにしたが、第３の実施形態では複数積層して形成された内周側鉄心片３２であるため、内周側鉄心片３２のシャフト２に対する圧着状態をさらに強化することができる。

１ 回転子
２ シャフト
３ 内周側鉄心
３１ 内周側鉄心片
３１１ 孔
３１２ 上端面
３１３ 下端面
３１４ 連結部
３２ 内周側鉄心片
３２１ 孔
３２２ 上端面
３２３ 下端面
４ 緩衝部材
４１ 上端面
４２ 下端面
５ 永久磁石
５１ 突出部
６ 固定子
６１ 固定子鉄心
６１１ バックヨーク部
６１２ ティース部
６１２１ 先端面
６２ インシュレータ
６３ 固定子巻線
６４ 外郭
Ｍ 永久磁石電動機
Ｓ 間隙

Claims (2)

1. シャフトと、同シャフトに固定された内周側鉄心と、同内周側鉄心を覆う柱状の緩衝部材と、同緩衝部材の外周側を覆う筒状の永久磁石とを備えた回転子であって、
   前記内周側鉄心は前記シャフトの軸方向に所定の間隙を有し前記シャフトと直交する複数の内周側鉄心片を備え、前記複数の内周側鉄心片が軸方向に前記所定の間隙をもって前記シャフトに配置され、前記緩衝部材は前記所定の間隙を埋めるように前記複数の内周側鉄心片を覆っていることを特徴とする回転子。
2. 請求項１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。

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