特許 6511797 回転子および永久磁石電動機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6511797

(24)【登録日】2019年4月19日

(45)【発行日】2019年5月15日

(54)【発明の名称】回転子および永久磁石電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/27 20060101AFI20190425BHJP

   H02K 21/14 20060101ALI20190425BHJP

【ＦＩ】

   H02K1/27 501C

   H02K21/14 M

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-259179(P2014-259179)

(22)【出願日】2014年12月22日

(65)【公開番号】特開2016-119808(P2016-119808A)

(43)【公開日】2016年6月30日

【審査請求日】2017年12月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(72)【発明者】

【氏名】武田 浩志

【審査官】 尾家 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２０９１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１２２１９３４９（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｋ １／２７

Ｈ０２Ｋ ２１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒形状の永久磁石と、前記永久磁石の中心軸に沿って配置されたシャフトと、前記永久磁石と前記シャフトの間に配置され夫々を連結する連結部品とを有する回転子であって、
前記永久磁石は内周壁に前記内周壁から前記シャフトに向かって突出する複数の突起部を有し、
前記連結部品は前記複数の突起部をそれぞれ保持する複数の保持穴と、前記複数の保持穴のうち一部または全部の前記保持穴と前記シャフトの間に前記シャフトに沿って貫通する貫通孔とを有し、前記貫通孔は前記保持穴と連通していることを特徴とする回転子。

【請求項2】

請求項１に記載の回転子と、前記回転子の外周面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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

このような永久磁石電動機は、円筒形状の永久磁石と、永久磁石の中心軸に沿って配置されたシャフトと、永久磁石とシャフトの間に配置された連結部品を有する回転子を備えている。例えば、永久磁石は、磁石粉末を樹脂で固めたプラスチックマグネットであり、連結部品は、永久磁石をシャフトに連結するとともにそれぞれの間に伝わる振動を抑制する樹脂材である。この回転子は、連結部品には、軸方向の端部から軸方向に突出する複数の突起部を有し、複数の突起部を永久磁石に設けられた孔（開口部）に挿入し熱融着しているだけであるため、永久磁石と連結部品の結合が弱く、永久磁石と連結部品との空転を招くおそれがあった（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

この空転を防止する対策としては、例えば、永久磁石には、内周壁に内周壁からシャフトに向かって突出する複数の突起部を設け、連結部品には、外周壁に外周壁からシャフトに向かって凹み複数の突起部をそれぞれ嵌合する複数の凹部を設けると良い。しかしながら、連結部品に凹部を設け永久磁石に突起部を設けると、連結部品の量が減って永久磁石の突起部がシャフトに近くなるため、永久磁石の突起部とシャフトの間の機械的な結合が強くなり、例えば、永久磁石（回転子）の振動がシャフトに伝わり易いという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第３８９５０９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は上記問題点に鑑み、永久磁石と連結部品の結合を強化して空転を防止しつつ、永久磁石とシャフトとの間で振動が伝わり難くす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。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の回転子は、円筒形状の永久磁石と、永久磁石の中心軸に沿って配置されたシャフトと、永久磁石とシャフトの間に配置され夫々を連結する連結部品とを有するものであって、永久磁石は内周壁に内周壁からシャフトに向かって突出する複数の突起部を有し、連結部品は複数の突起部をそれぞれ保持する複数の保持穴と、複数の保持穴のうち一部または全部の保持穴とシャフトの間にシャフトに沿って貫通する貫通孔とを有し、貫通孔は保持穴と連通し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、回転子の外周面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。

【発明の効果】

【0008】

本発明の回転子および永久磁石電動機によれば、永久磁石の突起部を連結部品の保持穴で保持することにより、永久磁石と連結部品の結合を強化して空転を防止することができ、かつ、連結部品の保持穴とシャフトの間に貫通孔を有することにより、突起部とシャフトの間の機械的な結合が緩和されるので、永久磁石とシャフトとの間で振動が伝わり難くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の回転子を示す上面図である。

【図2】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図3】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図4】本発明の回転子の他の実施形態を示し、図１のＡ−Ａ断面に相当する断面図である。

【図5】本発明の回転子の他の実施形態を示し、図２のＢ−Ｂ断面に相当する断面図である。

【図6】本発明の回転子を用いた永久磁石電動機を示す断面図である。

【図7】本発明の回転子を用いた永久磁石電動機を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

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７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。

【0011】

回転子１は、図１乃至図３に示すように、円筒形状の永久磁石２と、永久磁石２の中心軸に沿って配置されたシャフト３と、永久磁石２とシャフト３の間に配置された円柱形状の連結部品４を備えている。永久磁石２は、磁石粉末を樹脂で固めることで形成された、いわゆるプラスチックマグネットである。永久磁石２は、内周壁２３に内周壁２３からシャフト３に向かって突出する４つの突起部２１を備えている。４つの突起部２１は、角柱形状に形成され、内周壁２３の軸方向の長さＬ２の中間の位置で、周方向に等間隔に配置されている。このように構成された永久磁石２は、連結部品４によって４つの突起部２１が覆われるとともに連結部品４の外周壁４６に固定されている。

【0012】

連結部品４は、永久磁石２とシャフト３を連結するとともに、永久磁石２とシャフト３の間に伝わる振動を抑制するための部品であり、永久磁石２よりも剛性の低いＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）などの樹脂で形成されている。連結部品４は外周壁４６と内周部４２を備えている。外周壁４６には外周壁４６からシャフト３に向かって凹み永久磁石２の４つの突起部２１をそれぞれ保持する４つの保持穴４１が設けられ、内周部４２はシャフト３の周囲に固定されている。４つの保持穴４１は、突起部２１の角柱形状に一致させた形状とし、外周壁４６の軸方向の長さＬ１の中間の位置に配置されている。

【0013】

さらに、連結部品４は、４つの保持穴４１の全部の保持穴４１とシャフト３の間にシャフト３の軸方向に沿って貫通する４つの貫通孔４３を備えている。貫通孔４３は、角孔形状に形成され、突起部２１と内周部４２（シャフト３）の間の機械的な結合を緩和し、永久磁石２とシャフト３の間に伝わる振動を抑制するために形成されている。この貫通孔４３は、シャフト３の中心軸Ｏ（永久磁石２の中心軸）と、保持穴４１の周方向に延びる壁４１１の周方向の中間点ａとを結ぶ線分ｏ−ａ上に、貫通孔４３の周方向に延びる壁４３１の周方向の中間点ｂが一致する位置に形成されている。さらに、連結部品４は、その上端面４４と下端面４５が永久磁石２よりも軸方向に低い位置にあり、連結部品４の軸方向の長さＬ１は、保持穴４１より上下方向に対称に、永久磁石２の軸方向の長さＬ２よりも短く形成され、回転子１全体の強度を確保することができる長さに適宜設定される。

【0014】

なお、本実施形態による回転子１では、突起部２１は角柱形状に限らず、円柱形状など他の形状に形成してもよく、保持穴４１もこの形状に合わせた形状にする。また、突起部２１と保持穴４１と貫通孔４３の数や大きさは、後述する永久磁石電動機Ｍに負荷として送風ファン（図示省略）を接続した場合、永久磁石電動機Ｍと負荷との間の振動抑制効果が得られるようにする必要がある。具体的には、突起部２１と保持穴４１と貫通孔４３の数や大きさは、電磁力やコギングトルクに起因する永久磁石２の振動がシャフト３を通じて送風ファンに伝わり難くしつつ、永久磁石２と連結部品４との空転に対する強度を確保することができるように、振動抑制と強度のバランスを考慮して適宜設定される。例えば、突起部２１と保持穴４１と貫通孔４３の数は４つに限らず、６つの突起部２１と保持穴４１と貫通孔４３を周方向に等間隔に配置してもよい。また、貫通孔４３は、全部の保持穴４１とシャフト３の間に配置しなくてもよく、例えば、周方向に対称になっていれば、６つの保持穴４１とシャフト３の間に１つ置きに配置してもよい。さらに、貫通孔４３は、突起部２１と内周部４２の間の機械的な結合を緩和することができれば、図４および図５に示すように、突起部２１の先端面が内周部４２に向かって露出するように保持穴４１と連通してもよい。なお、突起部２１と保持穴４１と貫通孔４３の数や大きさは、前述の永久磁石２から送風ファンへの振動抑制を考慮した設定に限らず、送風ファンから永久磁石２への振動抑制を考慮した設定にしてもよい。

【0015】

以上のように構成された回転子１は、連結部品４の貫通孔４３を形成可能な上下一対の金型内に、予め成形した永久磁石２とシャフト３を配置した後、永久磁石２とシャフト３の間に連結部品４となる樹脂を注入し、永久磁石２とシャフト３を樹脂で一体成形することにより成形される。このとき、連結部品４の保持穴４１と内周部４２と貫通孔４３が形成される。そして、永久磁石２は回転子１が形成された後に着磁される。

【0016】

永久磁石電動機Ｍは、図６および図７に示すように、上述の回転子１と固定子５とを備えている。固定子５は、固定子鉄心５１とインシュレータ５２と固定子巻線５３とを備えている。固定子鉄心５１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５１１とバックヨーク部５１１から内径側に延びる複数のティース部５１２とを備えている。この固定子鉄心５１には、インシュレータ５２を一体形成し、インシュレータ５２を介してティース部５１２に固定子巻線５３が巻回されている。

【0017】

このように構成された固定子５は、固定子巻線５３が巻回された固定子鉄心５１をティース部５１２の先端面５１２１（固定子鉄心５１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５４を形成し、ティース部５１２の先端面５１２１が回転子１の外周面（永久磁石２の外周面２２）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ている。永久磁石電動機Ｍは、例えば、回転子１のシャフト３に送風ファン（図示省略）が連結されて空気調和機に搭載されている。

【0018】

以上説明してきた実施形態による回転子１とこの回転子１を用いた永久磁石電動機Ｍによれば、永久磁石２は、内周壁２３に内周壁２３からシャフト３に向かって突出する複数の突起部２１を有し、連結部品４は、複数の突起部２１をそれぞれ保持する複数の保持穴４１と、複数の保持穴４１のうち一部または全部の保持穴４１とシャフト３の間にシャフト３に沿って貫通する貫通孔４３とを有する。このため、永久磁石２の突起部２１を連結部品４の保持穴４１で保持することにより、永久磁石２と連結部品４の結合を強化して空転を防止することができる。また、連結部品４には、保持穴４１とシャフト３の間に貫通孔４３を有することにより、永久磁石２の突起部２１とシャフト３の間の機械的な結合が緩和されるので、背景技術の欄に示すように、連結部品４の量が減って永久磁石２の突起部２１がシャフト３に近くても、連結部品４の剛性が低くなり、永久磁石２とシャフト３（送風ファン）との間で振動が伝わり難くすることができる。

【0019】

また、貫通孔４３は、保持穴４１と連通していることにより、突起部２１の先端面が連結部品４に接触しないため、永久磁石２の突起部２１とシャフト３の間の機械的な結合が更に緩和される。さらに、連結部品４は、永久磁石２よりも軸方向に短く形成していることにより、永久磁石２と送風ファンとの間で軸方向の振動が更に伝わり難くすることができる。

【符号の説明】

【0020】

１ 回転子
２ 永久磁石
２１ 突起部
２２ 外周面
２３ 内周壁
３ シャフト
４ 連結部品
４１ 保持穴
４１１ 壁
４２ 内周部
４３ 貫通孔
４３１ 壁
４４ 上端面
４５ 下端面
４６ 外周壁
５ 固定子
５１ 固定子鉄心
５１１ バックヨーク部
５１２ ティース部
５１２１ 先端面
５２ インシュレータ
５３ 固定子巻線
５４ 外郭
Ｍ 永久磁石電動機
Ｌ１ 連結部品４の軸方向の長さ
Ｌ２ 永久磁石２の軸方向の長さ
ａ、ｂ 中間点
ｏ 中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】