JPH037045A - 回転電力機の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は電動機や発電機等の回転電力機の製造方法に
関するものである。

（従来の技術） 従来、例えば電動機等の回転電力機は単体で製品化され
ており、したがって空気調和機の室内機におけるクロス
フローファン等の回転駆動に当たって、例えば交流誘導
電動機等の別体の電動機を装置内に収納するためのスペ
ースを必要とし、このため装置が大形化する等の欠点が
あった。そこで近年、上記電動機として直流ブラシレス
モーフを採用して、装置の小形化を図る試みがなされて
いる。そのような装置の具体例が、例えば特開昭６４−
４１６９６号公報に記載されており、その装置において
は、回転子の略カップ状のケーシングをクロスフローフ
ァンのファンロータの側板に連結すると共に、上記ケー
シングの内周面に沿わせて配設した永久磁石が、固定子
の外周を囲う構成となされている。

ところで上記構成のよう６二回転子が固定子の外周を囲
う、いわゆるアウターロー夕方式のモータにおいては回
転子の形状が大きくなり、したがって重量が大きくなる
ために、ファンロータとの軸心のずれがわずかに生じた
場合にも大きな振動が生じるという問題がある。そこで
回転子と固定子とが軸方向に対面する、いわゆるアキシ
ャルギャップ方式のモータ構成とすることが考えられる
。

この場合、ファンロータの端面に、例えばリング状のヨ
ークと永久磁石とを順次配設した回転子構成となり、こ
の回転子の形状をより小さく、したがって軽量化するこ
とが可能となって、上記した振動の発生を低減すること
ができる。

（発明が解決しようとする課題） ところで上記のような永久磁石としては、通常、フェラ
イト等の磁石材料の焼結体が用いられている。このよう
な磁石材料の焼結体は高硬度でかつ脆弱であることから
、所定の厚さ形状への仕上げ加工を研磨加工によって行
っており、このため製作費が高くなるという問題がある
。また上記のような永久磁石における固定子と対面する
磁極面を平面状に構成し、したがって固定子との間の隙
間、すなわちエアーギャップが全周に渡って均一となる
ように構成した場合、回転駆動時に例えばコギングが大
きくなって、良好な回転性能が得られないという問題が
生じる。それは、永久磁石における周方向に隣合う異極
の境界領域と対面する位置に、固定子鉄心の一つの突極
が位置したとき、この突極先端部分を介して上記永久磁
石の隣合う異極間での漏洩磁束が増大し、このような漏
洩磁束が回転を停止させようとする力として作用するた
めである。このようなコギングは、永久磁石の磁極面を
凹凸状に形成し、隣合う異極の境界領域での固定子との
間のエアーギャップが、各磁極中心部領域でのエアーギ
ャップよりも大きくなるように構成することによって低
減することが可能である。しかしながらこのように永久
磁石の磁極面を平面とは異なる形状に研磨加工によって
仕上げる場合には、さらに製作費が高くなる。

この発明は上記に鑑みなされたものであって、その目的
は、製作コストの低減や特性の向上をなし得る回転電力
機の製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこでこの発明の第１請求項記載の回転電力機の製造方
法は、回転子３と固定子４との各磁極部を軸方向に対面
させると共に、上記回転子３と固定子４との一方３の磁
極部を永久磁石３２で構成して成る回転電力機の製造方
法であ、って、上記永久磁石３２を設ける側のケーシン
グ３１を非磁性体材料で構成すると共に、このケーシン
グ３１の端面に環状の凹入溝３６を形成し、この凹入溝
３６内の底面３８側に軟磁性体材料より成るヨーク部材
３３を配設した後、磁性粉と、熱硬化性樹脂等より成る
バインダとの混合材料を上記凹入？１４３６内に注入し
、次いで上記混合材料を圧縮成形して磁石成形体５７を
形成した後、上記バインダを硬化させ、その後、上記磁
石成形体５７における上記凹入溝３６の開口端側の磁極
面５８に、周方向に交互に異なる複数の磁極が生ずるべ
く上記磁石成形体５７への着磁を行う。

また第２請求項記載の回転電力機の製造方法は、上記第
１請求項記載の回転電力機の製造方法において、上記磁
極面５日における周方向に隣合う異極の境界領域の部分
が、磁極の中心領域の部分よりも上記凹入溝３６の底面
３８側に凹入した形状の磁石成形体５７を、上記混合材
料への圧縮成形によって形成する。

また第３請求項記載の回転電力機の製造方法は、上記第
１又は第２請求項記載の回転電力機の製造方法において
、上記凹入溝３６の周側面に、開口端側への磁石成形体
５７の抜脱を防止するため上記抜脱方向と交差する面を
有する係合部３７を設け、上記混合材料への圧縮成形に
よって上記係合部３７に沿う周側面を有する磁石成形体
５７を形成する− また第４請求項記載の回転電力機の製造方法は、上記第
１、第２又は第３請求項記載の回転電力機の製造方法に
おいて、上記ヨーク部材３３に上記凹入溝３６の開口端
側から底面側へと貫通する貫通部４１を設けると共に、
上記凹入溝３６の底面３８における上記貫通部４１が位
置する箇所に凹入孔４０を形成し、上記混合材料への圧
縮成形によって上記貫通部４Ｉと凹入孔４０とに挿通し
た突起部５６を有する形状の磁石成形体５７を上記混合
材料への圧縮成形によって形成して、上記ケーシング３
１とヨーク部材３３と磁石成形体５７との間の空回りを
防止する。

（作用） 上記第１請求項記載の回転電力機の製造方法においては
、磁性粉とバインダとの混合材料を回転子３又は固定子
４のケーシング３１の凹入溝３Ｇ内で圧縮成形すること
によって、この凹入溝３６の形状に沿う磁石成形体５７
が形成され、そのままケーシング３１内に組付けられた
永久磁石３２として構成される。したがって従来必要で
あった永久磁石の研磨仕上げ加工は不要となる。

また上記第２請求項記載の回転電力機の製造方法におい
ては、永久磁石３２の磁極面５日は、隣合う異極の境界
領域でのエアーギャップが、各磁極中心部領域でのエア
ーギャップよりも大きくなる形状に形成され、これによ
り例えば電動機におけるコギングの低減を図ることがで
きる。このように特性の向上をなし得る永久磁石３２の
磁極面５８の形状が、研磨仕上げ加工を行うことな（、
ケーシング３１の凹入溝３６内での混合材料の圧縮成形
時に形成される。

また上記第３請求項記載の回転電力機の製造方法におい
ては、永久磁石３２の凹入溝３６からの抜脱防止構造が
、さらに上記第４請求項記載の回転電力機の製造方法に
おいては、ケーシング３１とヨーク部材３３と永久磁石
３２との間の空回り防止構造が、それぞれケーシング３
Ｉの凹入溝３６内での混合材料の圧縮成形時に形成され
、抜脱防止、空回り防止のための部品や追加加工等が不
要となる。

（実施例） 次にこの発明の回転電力機の製造方法の具体的な実施例
について、図面を参照しつつ詳細に説明する。

第２図は、空気調和機の室内機に内装されたクロスフロ
ーファンの要部組立断面図であり、ファンロータｌの一
方の側板２に、この発明を適用して構成した直流ブラシ
レスモーフ形式のファン駆動用電動機における回転子３
が固着されると共に、この回転子３と軸方向に対面する
位置に固定子４が配設されている。

初めに上記固定子４側の構成について説明する。

上記固定子４は、電気鉄板を積層して構成した鉄心５と
この鉄心５に巻装したコイル６とから構成されており、
上記鉄心５は、第３図及び第４図に示すように、軸心側
のリング状部７と、このリング状部７から径方向外方に
放射状に延びる６個の磁路部８・・８と、各磁路部８・
・８の先端側における幅広部をそれぞれ軸方向に直角に
曲げ成形した固定子磁極部９・・９とを有する形状に形
成されている。

そして第２図に示すように、上記各磁路部８・・８にそ
れぞれコイル６・・６を巻装することによって構成され
た固定子４を空気調和機の室内機内に固定するために、
上記固定子４の外周を囲繞する筒形の固定子ハウジング
１１、及びこの固定子ハウジング１１の外周をさらに囲
繞すると共に上記室内機のフレーム１２に固定された固
定ケース１３が設けられている。固定子４は、上記固定
子磁極部９の外周側面を、固定子ハウジング１１におけ
るファンロータ１側の円筒部内周面に沿わせて圧入する
ことによって、上記固定子ハウジング１１内に固定され
、そしてこの固定子ハウジング１１の外周を囲繞する弾
性体より成る防振部材１４を介して、上記固定ケース１
３で固定子ハウジング１１の外周を押圧した組立てを行
って、固定子４の室内機内への耕付けがなされている。

なお上記固定子ハウジング１１における反ソァンローク
ｌ側は断面角形に形成して、ファンロータ１例の円筒部
との間に段差部を設け、そして上記鉄心５には、その右
端側に、径方向外方端を曲げ成形せずに固定子磁極部９
よりも外方へ突出する銅板をさらに積層して構成し、こ
の突出部が、上記段差部に当接した組付けとしている。

これにより、後述する回転子３の永久磁石３２から磁気
吸引力が作用する状態での固定子４の軸方向の移動防止
構造を与えている。

また上記固定子ハウジング１１における断面角形部の内
方空間は制御回路部品収納室として構成し、この空間内
に、直流ブラシレスモーフの制御回路を有する回路基板
１５を配設している。この回路基板１５には、パワート
ランジスタ１６の他、図示してはいないが、コンデンサ
、抵抗、制御ＩＣ等の電子部品がマウントされている。

また上記回路基板１５に対面させて放熱板１７を配設し
、発熱量の大きなパワートランジスタ１６の放熱面を上
記放熱板１７に密着させた取付状態としている。

一方、上記固定子４の軸心貫通孔内には、内部に軸受１
８を収納する合成ゴム等の弾性体で構成されたリング状
の軸受ケース１９が、その右端側小径部を圧入すること
により取付けられている。

さらに固定子磁極部９の先端面近傍の径方向内方位置に
、ホール素子２１が配設され、後述する永久磁石３２か
らの磁場強度の変化を上記ホール素子２１で検出するこ
とによって、回転子３の回転位置を検出するようになさ
れている。

次に回転子３の構成について説明する。

この回転子３は、第２図に示しているように、ファンロ
ータｌの側板２に沿って固着される略円板状のケーシン
グ３１と、このケーシング３１内における前記固定子磁
極部９と対面する位置に配設される永久磁石３２と、反
固定子４側の上記永久磁石３２の磁路を形成するヨーク
部材３３とから構成されている。

第５図及び第６図には、上記ケーシング３１の形状を示
している。このケーシング３１は、例えば合成樹脂材料
等の非磁性体材料で構成される部品であって、軸心位置
に軸心穴３４が穿設される七共に、固定子４例の端面３
５における外周側に、軸心方向に断面略角形の形状で凹
入する凹入溝３６が軸心と同心の円周に沿って形成され
ている。

この凹入溝３６における径方向内周側の周側面の中途位
置には、径方向内方に凹入する係合溝３７がさらに形成
されており、また上記凹入溝３６の底面３８には、この
底面３８から側板２例の端面３９側にさらに凹入する凹
入孔４０・・４０が同一円周を４等分する各点にそれぞ
れ穿設されている。

一方、第７図及び第８図には、上記ヨーク部材３３の形
状を示しており、このヨーク部材３３は、上記凹入溝３
６と略同寸の外周径及び内周径を有するリング状の部品
であって、上記各凹入孔４０・・４０にそれぞれ対応す
る位置に、これらの凹入孔４０・・４０よりも径小の貫
通穴４１・・４１が穿設されている。そしてこのヨーク
部材３３を上記凹入溝３６の底面３８側に配設した後、
この凹入溝３６内に永久磁石３２を形成する作業を行う
が、以下この製作手順について説明する。

まずト記のように、ヨーク部材３３を、ケーシング３１
の各凹入孔４０・・４０と各貫通穴４１・・４１との周
方向の位置を合わせて、凹入溝３６の底面３８に密着す
る位置に挿入する。次いで、後述する磁性粉に、例えば
熱硬化性のエポキシ樹脂をバインダとして混合したペー
スト状の混合材料を、上記凹入溝３６内に所定量注入す
る。

そして第１図に示しているように、上記ケーシング３Ｉ
を圧縮成形金型内に装着して、上記混合材料の圧縮成形
を行う。第１図において、５１は、上記圧縮成形金型の
下型であって、この下型５１内部の凹部５２内に上記ケ
ーシング３１を装着した後、上記圧縮成形金型の上型５
３を上記凹部５２内に挿入して、図において下方向に加
圧する。

上記上型５３には、その下端部に、上記ケーシング３１
における凹入溝３６の開口形状と同一断面形状の成形部
５４が設けられており、したがって上記凹入溝３６内の
混合材料は、上記成形部５４からの押圧力によって、凹
入溝３６内の空間を満たす形状、すなわち凹入溝３６の
周側面における係合溝３７内に侵入した鍔状部５５、及
びヨーク部材３３の各貫通穴４１を通して凹入溝３６の
底面３８における各凹入孔４０内に侵入した突起部５６
・・５６を有する形状の磁石成形体５７として成形され
る。

さらに上記磁石成形体５７における凹入溝３６の開口側
の端面、すなわち磁極面５８は、上記上型５３の成形部
５４の下端面に沿う形状となる訳であるが、この成形部
５４の下端面は、第９図及び第１０図に示されているよ
うに、軸方向上方へと凹入する凹曲面を、周方向９０度
毎に連ねた形状となされている。さらに詳細には、一つ
の凹曲面における最上端位置の上側頂点部をａ点、この
ａ点から周方向４５度の位置での下側頂点部をｂ点とし
、このｂ点から上記ａ点までの軸方向寸法をＴとすると
き、上記ａ点から周方向にθ度離れた位置での上記す点
からの軸方向寸法りが、Ｌ＝Ｔｃｏｓ２θ となるように上記各凹曲面は形成されている。したがっ
て上記磁石成形体５７における磁極面５８は、上記のよ
うな上型５３の成形部５４の端面形状に沿って軸方向に
凹凸状の形状に形成されることとなる。

なお第１図のように、下型５１の軸心位置には上方に延
びる同心位置決め用の軸部５９が設けられており、この
軸部５９を、ケーシング３１の軸心穴３４と、上型５３
の軸心貫通穴６０とに挿通ずることによって、上記圧縮
成形時における下型５１とケーシング３１、及び上型５
３との同心状態が維持されるようになされている。

上記圧縮成形を行った後、下型５１からケーシング３１
の取出しを行う。なおこの際に用いる取出し用治具６１
を第１１図及び第１２図に示しており、この取出し用治
具６１における上方へと延びる４本のノックアウトピン
６２・・６２を、第１図に示されている下型５１におけ
る凹部５２の底面から下端面に貫通している貫通穴６３
・・６３に下側から挿入し、そして上記取出し用治具６
１を上昇させることによって、ケーシング３１を凹部５
２の上端位置へと押上げて、このケーシング３１の取出
しを行う。

その後、上記ケーシング３１を恒温槽に入れてバインダ
の硬化温度まで加熱し、バインダを硬化させる。そして
上記ケーシング３１を着磁機にかけ、磁石成形体５７に
対して前記磁極面５日に周方向Ｎ、Ｓ、Ｎ、Ｓの４極の
磁極が生じるように着磁を行って永久磁石３２として構
成する。そしてこの場合、上記磁極面５日は軸方向に凹
凸状の面として形成されているが、前記上型５３の成形
部５４における各上側頂点部ａに沿って形成された軸方
向への各突出頂点位置に各磁極の中心が、また上記成形
部５４における各下側頂点部すに沿って形成された軸方
向の各凹入頂点位置に、隣合う異極の境界部が位置する
ように、着磁機の着磁ヨークと上記磁石成形体５７の周
方向位置を合わせて着磁する。

上記磁性粉材料としては、ネオジウム、鉄、ボロンより
成る希土類系磁粉を用いている。このような希土類系の
永久磁石は、従来多用されているフェライト系磁石より
エネルギ積が３．６倍と太きく、したがって永久磁石を
従来の約１／３に小形化した形状で構成することが可能
である。また上記バインダの混合量については、その量
が過小で、磁石成形体５７０表面が充分に覆われない場
合には、表面剥離や錆の発生等の問題が生じ、一方混合
量が過大である場合には、単位体積当たりのエネルギ積
が小さくなると共に、表面層がより厚くなることで、固
定子との間のエアギャンプの増加と同様の回転力の低下
を生じることとなるので、上記実施例においては、磁性
粉に対する混合比を約２重量％として、上記のような問
題点の発生を抑えると共に、単位体積当たりのエネルギ
積を極力大きくし得るようにしている。

上記のように製作した回転子３を、第２図のようにファ
ンロータ１の側板２に貼着する。この場合、側板２の軸
心位置に立設されている回転支軸７１が上記回転子３の
ケーシング３１の軸心穴３４に挿通した組付けが行われ
る。そして上記回転支軸７１に間座７２を外嵌させた後
、この回転支軸７１の先端部を、前記軸受ケース１９内
に収納されている軸受１８に挿通することによって、回
転子３の固着されたファンロータ１を回転自在に支持す
る組立てが行われる。またこのとき上記軸受１日の内輪
の左端面と回転子３のケーシング３１との間に位置する
上記間座７２によって、軸方向に相互に対面する回転子
３の永久磁石３２の磁極面５８と固定子磁極部９の先端
面との間の離間距離が所定の寸法に維持された組立状態
となる。

上記構成のファン装置においては、ホール素子２１によ
る回転子３の回転位置の検出信号を受けて、所定のタイ
ミングで制御ＩＣにより駆動信号が発生され、これによ
り各コイル６・・６へのｉｌ電が周期的に制御されて固
定子４側に回転磁界が発生される。この回転磁界によっ
て回転子３及びファンロータ１が回転駆動される。

このような回転駆動状態において、上記装置では、永久
磁石３２の磁極面５８における各磁極中心部領域よりも
隣合う異極の境界領域で、固定子磁極部９との間のエア
ーギャップが大きくなるように、上記磁極面５８が凹凸
状に形成されている。

これにより、コギングの低減した、したがって振動の少
ない運転が行われる。そして上記のような永久磁石３２
の磁極面５８形状は、研磨仕上げ加工を行うことなく、
ケーシング３１の凹入溝３６内での混合材料の圧縮成形
時に形成されるので、特性の向上した電動機をより安価
に製作し得るものとなっている。

さらに上記回転子３においては、前記したように、磁石
成形体５７が、ケーシング３１の係合溝３７に嵌入した
鍔状部５５と、ヨーク部材３３の貫通穴４Ｉ及びケーシ
ング３１の凹入孔４０に嵌入した突起部５６とを有する
形状に形成され、これにより永久磁石３２の凹入溝３６
からの抜脱防止構造と、ケーシング３１、ヨーク部材３
３、永久磁石３２間の空回り防止構造とが与えられてお
り、抜脱防止、空回り防止のための部品を別途必要とせ
ず、また追加加工等も不要であるので、これによっても
より安価に製作し得るものとなっている。

以上、この発明の具体的な実施例について、クロスフロ
ーファンを駆動する直流ブラシレスモーフ形式の電動機
構成を例に挙げて説明したが、固定子側に永久磁石を設
ける構成やその他の形式の電動機、さらに発電機にもこ
の発明を適用して構成することが可能である。

（発明の効果） 上記のようにこの発明の第１請求項記載の回転電力機の
製造方法においては、回転子又は固定子のケーシングの
凹入溝内で、バインダを混入した磁性粉を圧縮成形する
ことによって、上記凹入溝の形状に沿う永久磁石が形成
されると共に、そのまま組付けられた構成となり、永久
磁石に対する研磨仕上げ加工は不要であるので、製作費
をより安価にすることができる。

また第２請求項記載の回転電力機の製造方法においては
、例えば電動機におけるコギングを低減し得る永久磁石
の凹凸状の磁極面形状が、研磨仕上げ加工を行うことな
く、ケーシングの凹入溝内゛での混合材料の圧縮成形時
に形成されるので、特性の向上した回転電力機をより安
価に製作することができる。

また第３請求項記載の回転電力機の製造方法においては
、永久磁石の凹入溝からの抜脱防止構造が、さらに第４
請求項記載の回転電力機の製造方法においては、ケーシ
ングとヨーク部材と永久磁石との間の空回り防止構造が
、それぞれケーシングの凹入溝内での混合材料の圧縮成
形時に形成され、抜脱防止、空回り防止のための部品や
追加加工をする必要がないので、構造が節素になると共
に、製作工程数を少なくすることができ、したがってこ
れらによっても製作費をより安価なものにすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の回転電力機の製造方法を適用してフ
ァン駆動用電動機の回転子を形成する際の圧縮成形工程
を説明するための圧縮成形金型の縦断面図、第２図は上
記ファン駆動用電動機が組込まれた空気調和機の室内機
の要部断面図、第３図は上記ファン駆動用電動機の固定
子における鉄心の正面図、第４図は第３図のＩＶ−ｒＶ
線矢視断面図、第５図は上記回転子のケーシングの断面
図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線矢視図、第７図は上
記回転子のヨーク部材の断面図、第８図は第７図の■−
■綿矢視図、第９図は上記圧縮成形金型の上型の正面図
、第１０図は第９図のＸ−Ｘ線矢視図、第１１図は上記
圧縮成形工程後に用いる取出し用治具の断面図、第１２
図は第１１図のｘｒｉ−ｘｎ線矢視図である。 ３・・・回転子、４・・・固定子、３１・・・ケーシン
グ、３２・・・永久磁石、３３・・・ヨーク部材、３６
・・・凹入溝、３７・・・係合溝（係合部）、３８・・
・底面、４０・・・四人孔、４１・・・貫通穴（貫通部
）、５６・・・突起部、５７・・・磁石成形体、５８・
・・磁極面。 第５図 第７図 第６図 ｈ＄８図 第９図 ３ ／ 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転子（３）と固定子（４）との各磁極部を軸方向
   に対面させると共に、上記回転子（３）と固定子（４）
   との一方（３）の磁極部を永久磁石（３２）で構成して
   成る回転電力機の製造方法であって、上記永久磁石（３
   ２）を設ける側のケーシング（３１）を非磁性体材料で
   構成すると共に、このケーシング（３１）の端面に環状
   の凹入溝（３６）を形成し、この凹入溝（３６）内の底
   面（３８）側に軟磁性体材料より成るヨーク部材（３３
   ）を配設した後、磁性粉と、熱硬化性樹脂等より成るバ
   インダとの混合材料を上記凹入溝（３６）内に注入し、
   次いで上記混合材料を圧縮成形して磁石成形体（５７）
   を形成した後、上記バインダを硬化させ、その後、上記
   磁石成形体（５７）における上記凹入溝（３６）の開口
   端側の磁極面（５８）に、周方向に交互に異なる複数の
   磁極が生ずるべく上記磁石成形体（５７）への着磁を行
   うことを特徴とする回転電力機の製造方法。 ２、上記磁極面（５８）における周方向に隣合う異極の
   境界領域の部分が、磁極の中心領域の部分よりも上記凹
   入溝（３６）の底面（３８）側に凹入した形状の磁石成
   形体（５７）を、上記混合材料への圧縮成形によって形
   成することを特徴とする第１請求項記載の回転電力機の
   製造方法。 ３、上記凹入溝（３６）の周側面に、開口端側への磁石
   成形体（５７）の抜脱を防止するため上記抜脱方向と交
   差する面を有する係合部（３７）を設け、上記混合材料
   への圧縮成形によって上記係合部（３７）に沿う周側面
   を有する磁石成形体（５７）を形成することを特徴とす
   る第１又は第２請求項記載の回転電力機の製造方法。 ４、上記ヨーク部材（３３）に上記凹入溝（３６）の開
   口端側から底面側へと貫通する貫通部（４１）を設ける
   と共に、上記凹入溝（３６）の底面（３８）における上
   記貫通部（４１）が位置する箇所に凹入孔（４０）を形
   成し、上記混合材料への圧縮成形によって上記貫通部（
   ４１）と凹入孔（４０）とに挿通した突起部（５６）を
   有する形状の磁石成形体（５７）を上記混合材料への圧
   縮成形によって形成して、上記ケーシング（３１）とヨ
   ーク部材（３３）と磁石成形体（５７）との間の空回り
   を防止することを特徴とする第１、第２又は第３請求項
   記載の回転電力機の製造方法。