特許 7334450 回転子ならびに回転子を備えた電動機

(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】

(24)【登録日】2023-08-21

(45)【発行日】2023-08-29

(54)【発明の名称】回転子ならびに回転子を備えた電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/28 20060101AFI20230822BHJP

   H02K 1/22 20060101ALI20230822BHJP

   H02K 1/278 20220101ALI20230822BHJP

   H02K 5/16 20060101ALI20230822BHJP

【ＦＩ】

H02K1/28 D

H02K1/22 A

H02K1/278

H02K5/16 A

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019077682

(22)【出願日】2019-04-16

(65)【公開番号】P2020178407

(43)【公開日】2020-10-29

【審査請求日】2022-02-28

(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

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100144211

【弁理士】

【氏名又は名称】日比野 幸信

(72)【発明者】

【氏名】山田 雅樹

(72)【発明者】

【氏名】小嶋 智則

(72)【発明者】

【氏名】松岡 忠雄

(72)【発明者】

【氏名】田邉 洋一

(72)【発明者】

【氏名】松井 庸佑

(72)【発明者】

【氏名】守屋 颯馬

(72)【発明者】

【氏名】パッタラワディー パーオブトン

【審査官】津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０２３２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０８００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０１１９７９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １／２８

Ｈ０２Ｋ １／２２

Ｈ０２Ｋ １／２７

Ｈ０２Ｋ ５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周側鉄心と、内周側鉄心と、前記外周側鉄心と前記内周側鉄心とを連結する絶縁性の連結部材とを備え、
前記連結部材には、環状に配置された複数の溝部が形成され、
前記外周側鉄心には、当該外周側鉄心の内周面から外径方向に凹む複数の内周側凹部が形成され、
前記内周側鉄心には、当該内周側鉄心の外周面から内径方向に凹む複数の外周側凹部が形成され、
前記連結部材は、外側環状部と、内側環状部と、前記外側環状部および前記内側環状部を連結する複数の放射状連結部とを有し、
前記溝部は、前記外周側鉄心の内周面よりも内径側となる位置であり、かつ、前記内周側鉄心の外周面よりも外径側である位置に配置され、円周方向に隣り合う前記放射状連結部同士の間に配置され、
前記放射状連結部の少なくとも１つは、径方向において前記内周側凹部と前記外周側凹部と対応する位置に形成されている
回転子。

【請求項2】

外周側鉄心と、内周側鉄心と、前記外周側鉄心と前記内周側鉄心とを連結する絶縁性の連結部材とを備え、
前記連結部材には、環状に配置された複数の溝部が形成され、
前記外周側鉄心には、当該外周側鉄心の内周面から外径方向に凹む複数の内周側凹部が形成され、
前記内周側鉄心には、当該内周側鉄心の外周面から内径方向に凹む複数の外周側凹部が形成され、
前記溝部は、前記外周側鉄心の内周面よりも内径側となる位置であり、かつ、前記内周側鉄心の外周面よりも外径側である位置に配置され、
前記外周側鉄心と前記内周側鉄心とが径方向に最も近接する箇所は、前記外周側鉄心の内周面と前記内周側鉄心の外周面の間である
回転子。

【請求項3】

外周側鉄心と、内周側鉄心と、前記外周側鉄心と前記内周側鉄心とを連結する絶縁性の連結部材とを備え、
前記連結部材には、環状に配置された複数の溝部が形成され、
前記外周側鉄心には、当該外周側鉄心の内周面から外径方向に凹む複数の内周側凹部が形成され、
前記内周側鉄心には、当該内周側鉄心の外周面から内径方向に凹む複数の外周側凹部が形成され、
前記溝部は、前記外周側鉄心の内周面よりも内径側となる位置であり、かつ、前記内周側鉄心の外周面よりも外径側である位置に配置され、
前記内周側凹部と軸方向で重なる位置には、前記外周側鉄心に対する前記連結部材の前記軸方向への抜け止めを行う第１抜止部が形成され、前記外周側凹部と軸方向で重なる位置には、前記内周側鉄心に対する前記連結部材の前記軸方向への抜け止めを行う第２抜止部が形成される
回転子。

【請求項4】

外周側鉄心と、内周側鉄心と、前記外周側鉄心と前記内周側鉄心とを連結する絶縁性の連結部材とを備え、
前記連結部材には、環状に配置された複数の溝部が形成され、
前記外周側鉄心には、当該外周側鉄心の内周面から外径方向に凹む複数の内周側凹部が形成され、
前記内周側鉄心には、当該内周側鉄心の外周面から内径方向に凹む複数の外周側凹部が形成され、
前記溝部は、前記外周側鉄心の内周面よりも内径側となる位置であり、かつ、前記内周側鉄心の外周面よりも外径側である位置に配置され、
円周方向における前記外周側凹部の個数は、円周方向における前記内周側凹部の個数より多い
回転子。

【請求項5】

請求項２～４のいずれか１項に記載の回転子であって、
前記連結部材は、外側環状部と、内側環状部と、前記外側環状部および前記内側環状部を連結する複数の放射状連結部とを有し、
前記溝部は、円周方向に隣り合う前記放射状連結部同士の間に配置される
回転子。

【請求項6】

請求項５に記載の回転子であって、
前記放射状連結部の少なくとも１つは、径方向において前記内周側凹部と前記外周側凹部と対応する位置に形成されている
回転子。

【請求項7】

請求項１、５または６のいずれか１項に記載の回転子であって、
前記連結部材は、前記外周側鉄心および前記内周側鉄心の軸方向の両端面の一部を覆っており、
前記外側環状部、前記内側環状部および前記放射状連結部の前記軸方向のそれぞれの端面は、面一に形成される
回転子。

【請求項8】

請求項１～７のいずれか１項に記載の回転子であって、
前記連結部材は、ポリプロピレン（ＰＰ）またはエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）で形成される
回転子。

【請求項9】

請求項１～８のいずれか１項に記載の回転子と、前記回転子の外径側に配置される固定子とを備える
電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、絶縁部材を有する回転子ならびにその回転子を備えた電動機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来の電動機には、回転磁界を発生させる固定子の内側に、永久磁石を有する回転子を回転可能に配置したインナーロータ型の永久磁石電動機が知られている。この永久磁石電動機は、例えば、空気調和機に搭載する送風ファンの回転駆動用として用いられる。

【0003】

この永久磁石電動機は、高周波スイッチングを行うＰＷＭ方式のインバータで駆動する場合に、軸受の内輪と外輪の間に電位差（軸電圧）を生じる。この軸電圧が軸受内部の油膜の絶縁破壊電圧に達すると、軸受内部に電流が流れて軸受に電食を発生させる。

【0004】

この軸受の電食を防止するために、回転子に絶縁部を設けることで、回転子のインピーダンス（絶縁性能）を高めたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。この回転子は、環状の外周側鉄心と、外周側鉄心の内径側に位置する内周側鉄心と、外周側鉄心と内周側鉄心の間に位置する絶縁部材と、内周側鉄心の中心軸の方向に貫通する貫通孔に固着されたシャフトと、外周側鉄心の外周面に固定された永久磁石とを備えている。

【0005】

この回転子の絶縁部材は、外周側鉄心と内周側鉄心とを連結する連結部材として機能しており、例えば、絶縁性樹脂で形成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１０－１６６６８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

このような回転子において、絶縁部材は、外周側鉄心と内周側鉄心とを繋ぐ連結部材として機能するため、外周側鉄心から内周側鉄心へと無駄なく動力を伝達させることが必要とされる。そのため、例えば連結部材を比較的軟らかい絶縁性の部材（エラストマ等）で形成した場合、連結部材の幅を径方向に厚く（大きく）してしまうと、動力の伝達効率が低下してしまうおそれがある。

【0008】

他方、連結部材の幅を径方向に薄く（小さく）してしまうと、外周側鉄心と内周側鉄心の離間距離を十分に確保することができず、その結果、回転子のインピーダンスを十分に高めることができず、軸受の電食を抑制し難いという問題があった。

【0009】

そこで、本発明は、回転子のインピーダンスを高めて軸受の電食を抑制しつつ、外周側鉄心から内周側鉄心へと無駄なく動力を伝達させることのできる回転子ならびにその回転子を備えた電動機、および送風機を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の回転子の一態様は、外周側鉄心と、内周側鉄心と、外周側鉄心と内周側鉄心とを連結する絶縁性の連結部材と、を備える。連結部材には、環状に配置された複数の溝部が形成されている。外周側鉄心には、その内周面から外径方向に凹む複数の内周側凹部が形成される。内周側鉄心には、その外周面から内径方向に凹む複数の外周側凸部が形成される。連結部材の溝部は、外周側鉄心の内周面よりも内径側であり、かつ、内周側鉄心の外周面よりも外径側である位置に配置される。

【0011】

本発明の電動機の一態様は、モータ外郭に固定された固定子と、固定子の内径側に配置された上述の回転子とを備える。回転子は、永久磁石が固定される環状の外周側鉄心と、外周側鉄心の内径側に位置する内周側鉄心と、外周側鉄心と内周側鉄心の間に位置する絶縁性の連結部材と、内周側鉄心に連結されるとともに、モータ外郭に軸受によって回転自在に支持されたシャフトとを備える。
本発明の送風機の一態様は、上記の電動機を具備する。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、回転子のインピーダンスを高めるとともに、外周側鉄心から内周側鉄心へと無駄なく動力を伝達することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る永久磁石電動機を示す縦断面図である。

【図2】本発明に係る永久磁石電動機の回転子における外周側鉄心の斜視図（ａ）および平面図である。

【図3】本発明に係る永久磁石電動機の回転子における内周側鉄心の斜視図（ａ）および平面図（ｂ）である。

【図4】本発明に係る永久磁石電動機の回転子における絶縁部材の斜視図である。

【図5】本発明に係る永久磁石電動機の回転子の斜視図である。

【図6】図５の回転子の平面図である。

【図7】図６のＡ－Ａ断面図である。

【図8】図７のＣ－Ｃ断面図である。

【図9】図７のＤ－Ｄ断面図である。

【図10】本発明に係る永久磁石電動機の回転子、シャフトおよび第２軸受の斜視図である。

【図11】本発明に係る永久磁石電動機を示す横断面図である。

【図12】図１または図１０の永久磁石電動機が、空気調和機の室外機に取り付けられる様子を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、現実のものとは必ずしも一致しないことに留意すべきである。したがって、具体的な構成部品については以下の説明を参酌して判断すべきものである。

【0015】

また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

【0016】

以下に、本発明の一実施形態に係る電動機について説明する。

【0017】

＜電動機の全体構成＞
図１乃至図１１は、第１実施形態における電動機１の構成を説明する図である。これらの図に示すように、この永久磁石電動機１は、例えば、ブラシレスＤＣモータである。この電動機１は、図１２に示すような空気調和機の室外機１０に搭載される送風ファンを回転駆動するために用いられる。空気調和機の室外機１０は、例えば、室外機１０のベース１０１にねじ留めされる底板１０２と、室外機１０の上部に固定される上板１０３と、電動機１が取り付けられる台座１０４と、底板１０２と上板１０３と台座１０４とが固定される２本の支柱１０５とを備える。電動機１は、台座１０４の中央部にねじ留めされる。

【0018】

以下では、回転磁界を発生する固定子２の内周側に、永久磁石３１を有する回転子３を回転可能に配置したインナーロータ型の永久磁石電動機１を例に説明する。本実施形態における永久磁石電動機１は、固定子２と、回転子３と、モータ外郭６を備えている。

【0019】

＜固定子と回転子＞
固定子２は、円筒形状のヨーク部とヨーク部から内径側に延びる複数のティース部を有した固定子鉄心２１と、インシュレータ２２を介してティース部に巻回された巻線２３を備えている。この固定子２は、固定子鉄心２１の内周面を除いて、樹脂で形成されたモータ外郭６で覆われている。

【0020】

回転子３は、固定子２の固定子鉄心２１の内周側に所定の空隙（ギャップ）を持って回転自在に配置されている。この回転子３は、固定子鉄心２１に対向する外周面に環状に永久磁石３１を配置した表面磁石型である。永久磁石３１は、後述する外周側鉄心３２の外周面に固定されている。このシャフト３５は、内周側鉄心３４に連結されており、回転子３で生じた動力がシャフト３５を介して負荷（送風ファン）へと伝達され、送風ファンを回転駆動するようになっている。また、シャフト３５は、第１軸受４１および第２軸受４２によって支持され、第１軸受４１が第１ブラケット５１に、第２軸受４２が第２ブラケット５２にそれぞれ支持されることで、回転子３が回転自在に支持されている。

【0021】

＜軸受とブラケット＞
第１軸受４１は、回転子３のシャフト３５の一端側（出力側）を支持している。第２軸受４２は、回転子３のシャフト３５の他端側（反出力側）を支持している。第１軸受４１および第２軸受４２は、例えば、ボールベアリングが用いられる。

【0022】

第１ブラケット５１は、金属製（鋼板やアルミニウムなど）であり、モータ外郭６の一端側すなわちシャフト３５の出力側に配置されている。この第１ブラケット５１は、第１軸受４１を収容するための第１軸受収容部５１１と、第１軸受収容部５１１の開放端から周りに広がるフランジ部５１２を有する。第１軸受収容部５１１は、シャフト３５を通すための貫通孔が設けられた底部を有する円筒形状に形成されており、第１ブラケット５１のフランジ部５１２は、モータ外郭６の成形時にインサート成形され、モータ外郭６と一体になっている。

【0023】

この第１軸受収容部５１１の内面に第１軸受４１の外輪が圧入され、この第１軸受４１の内輪に支持されたシャフト３５の出力側が、第１軸受収容部５１１の底部の中央に形成された貫通孔から外部に突出されている。

【0024】

第２ブラケット５２は、第１ブラケット５１と同様に金属製（鋼板やアルミニウムなど）であり、モータ外郭６の他端側すなわちシャフト３５の反出力側に固定されている。この第２ブラケット５２は、概ね円板状に形成され、モータ外郭６の反出力側の端部を閉塞する外縁部５２０と、第２軸受４２を収容するための第２軸受収容部５２２とを有する。第２ブラケット５２は、外縁部５２０がモータ外郭６の反出力側の端部にねじ留めされている。

【0025】

第１軸受４１は、第１ブラケット５１に設けられた第１軸受収容部５１１に収容され、第２軸受４２は、第２ブラケット５２に設けられた第２軸受収容部５２２に収容されている。そして、第１軸受４１と第１軸受収容部５１１、第２軸受４２と第２軸受収容部５２２はそれぞれ電気的に導通している。

【0026】

第２ブラケット５２は、中心軸Ｏを中心とした径方向（以下、「径方向」）において第２軸受収容部５２２と外縁部５２０との間にヒートシンクを一体的に備えてもよい（図示せず）。これにより、電動機１の放熱性を高めつつ省スペース化を図ることができる。また、第２ブラケットは、ヒートシンクとして、シャフト３５の反出力側に、外方へ向けて立設した放熱フィンを備えてもよい（図示せず）。第２ブラケットは、伝熱部材を介して電動機１を制御するための回路基板７２（図１参照）と接触するようにしてもよい。

【0027】

＜本発明に係る回転子の構造、作用および効果＞
次に、本実施形態における永久磁石電動機１において、図１乃至図１１を用いて、本発明に係る回転子３の構造やその作用および効果について説明する。

【0028】

ＰＷＭ方式のインバータで駆動される永久磁石電動機１は、巻線の中性点電位が零にならず、コモンモード電圧と呼ばれる電圧が発生する。コモンモード電圧は、固定子２の巻線２３とシャフト３５の間の静電容量分布と、シャフト３５とインバータ駆動用の回路基板７２との間の静電容量により、軸受の内輪側（シャフト側）の電位として分圧される。また、コモンモード電圧は、固定子２の巻線２３とブラケット（５１、５２）の間の静電容量とブラケット（５１、５２）とインバータ駆動用の回路基板７２の間の静電容量により、軸受（４１、４２）の外輪側（ブラケット側）の電位として分圧される。このコモンモード電圧に起因して、永久磁石電動機１の内部の浮遊容量によって、第１軸受４１や第２軸受４２の外輪と内輪の間に電位差（軸電圧）が発生する。この軸電圧が軸受内部油膜の絶縁破壊電圧に達すると、軸受内部に電流が流れて軸受内部に電食を発生させる。
そこで、本実施形態における永久磁石電動機１では、第１軸受４１や第２軸受４２に電食が生じないようにするため、図１に示すように、回転子３の一部に絶縁部材３３を備えている。以下、回転子３の具体的構成について説明する。

【0029】

回転子３は、図１乃至図１１に示すように、外径側から内径側に向かって、永久磁石３１と、外周側鉄心３２と、絶縁部材（連結部材）３３と、内周側鉄心３４と、シャフト３５を備えている。

【0030】

永久磁石３１は、図１，１０および図１１に示すように、Ｎ極とＳ極が円周方向に等間隔に交互に現れるように複数（例えば８または１０個）の永久磁石片３１１が配置され環状に形成されている。なお、永久磁石３１は、磁石粉末を樹脂で固めることで環状に形成されたプラスチックマグネットを用いてもよい。

【0031】

外周側鉄心３２は、図２に示すように、環状に形成されており、図１および図１１、１２に示すように、永久磁石３１の内径側に位置している。外周側鉄心３２には、後述する絶縁部材３３との回り止めの機能を確保するために、外周側鉄心３２の内周面３２４（図２参照）から外径方向に凹み、回転子３の軸Ｏの方向（以下、「軸方向」）に延びた複数（例えば円周方向に４個）の内周側凹部３２１を備えている。すなわち、内周側凹部３２１が、絶縁部材３３に対する回り止めを行うキー溝（回転する部材との間での滑りを防止する溝）として機能する。
このキー溝（内周側凹部３２１）が設けられることにより、連結された部材同士（外周側鉄心３２と絶縁部材３３）の連結強度が向上し、動力の伝達効率を高めることができる。さらに外周側鉄心３２には、永久磁石３１の位置決めをするために、外周面から外径側に突出する複数（例えば円周方向に１０個）の外周側突起３２２を備えている。

【0032】

図２に示すように、複数の内周側凹部３２１は、外周側鉄心３２の端面から軸方向に延びるとともに、円周方向に等間隔に配置されている。本実施形態では、内周側凹部３２１は、軸方向の中央に配置される隔壁３２３により上下に区画されている。そのため、内周側凹部３２１は、外周側鉄心３２の両端部からそれぞれ延びるように２個配置される。これにより、外周側鉄心３２は、軸方向に隣接する内周側凹部３２１同士の間に隔壁３２３が存在し、この隔壁３２３（第１抜止部）によって、外周側鉄心３２に対する絶縁部材３３（連結部材）の（両軸方向への）抜け止めを行うことができる。
また、換言すれば、抜止部として機能する隔壁３２３は、内周側凹部３２１と軸方向で重なる位置に形成されている。これにより、図８～９に示されるように、抜止部（隔壁３２３）を、外周側鉄心３２の内周面から内径方向に突出させずに済むので、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の離間距離が小さくなるのを防止することができる。よって、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４との離間距離を確保し、回転子３のインピーダンスを高めることができる。

【0033】

複数の外周側突起３２２は、それぞれ軸方向に延びるとともに、円周方向に等間隔に配置されている。また、各々の外周側突起３２２は、軸方向において、外周側鉄心３２の一端から他端まで延びるように配置される。

【0034】

内周側鉄心３４は、図３に示すように、環状に形成されており、図５乃至図１１に示すように、外周側鉄心３２の内径側に位置している。内周側鉄心３４には、後述する絶縁部材３３との回り止めの機能を確保するために、内周側鉄心３４の外周面３４５（図３参照）から内径方向に凹み、軸方向に延びた複数（例えば円周方向に６個）の外周側凹部３４１を備えている。すなわち、外周側凹部３４１が、絶縁部材３３に対する回り止めを行うキー溝として機能する。このキー溝（外周側凹部３４１）が設けられることにより、連結された部材同士（絶縁部材３３と内周側鉄心３４）の連結強度が向上し、動力の伝達効率を高めることができる。

【0035】

複数の外周側凹部３４１は、軸方向に延びるとともに円周方向に等間隔に配置されている。本実施形態では、外周側凹部３４１は、軸方向の中央に配置される隔壁３４４（抜止部）により区画されている。そのため、外周側凹部３４１は、内周側鉄心３４の両端部からそれぞれ延びるように２個配置される。これにより、内周側鉄心３４は、軸方向に隣接する外周側凹部３４１同士の間に隔壁３４４が存在し、この隔壁３４４（第２抜止部）によって、内周側鉄心３４に対する絶縁部材３３（連結部材）の（両軸方向への）抜け止めを行うことができる。
また、換言すれば、抜止部として機能する隔壁３４４は、外周側凹部３４１と軸方向で重なる位置に形成されている。これにより、図８、９に示されるように、抜止部（隔壁３４４）を、内周側鉄心３４の外周面３４５から外径方向に突出させずに済むので、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の離間距離が小さくなるのを防止することができる。よって、外種側鉄心３２と内周側鉄心３４との離間距離を確保し、回転子３のインピーダンスを高めることができる。

【0036】

そして、内周側鉄心３４の中心には、軸方向に貫通する貫通孔３４３を備えている。内周側鉄心３４の貫通孔３４３にはシャフト３５が通され、シャフト３５と内周側鉄心３４とが連結される。なお、内周側鉄心３４は、この貫通孔３４３と内周側鉄心３４の外周面３４５との間に、重量を軽くするための肉抜き用の複数の貫通孔３４２を備えてもよい。これらの複数の貫通孔３４２は、軸方向から見て、貫通孔３４２が形成された内周側鉄心３４の形状がスポーク状になるように、円周方向に等間隔に配置されている。

【0037】

また、図３に示すように、内周側鉄心３４に形成された複数の貫通孔３４２は、前述の外周側凹部３４１とは径方向に重ならない位置に配置されている。このため、貫通孔３４２と外周側凹部３４１とが近接せず、内周側鉄心３４の強度が低下してしまうのが抑制される。

【0038】

絶縁部材３３（連結部材）は、図４乃至図９に示すように、円筒形状に形成され、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４を連結している。すなわち、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４は、絶縁部材３３（連結部材）を介して連結されており、絶縁部材３３は外周側鉄心と内周側鉄心との間で動力を伝達させる機能をもつ。絶縁部材３３は、ポリプロピレン（ＰＰ）やエチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などが配合されたエラストマ（ゴム弾性体）で形成されている。本実施形態においては、絶縁部材３３は、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間にエラストマが充填されることで、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４と一体に成形されている。なお、絶縁部材３３は、絶縁性の樹脂のみで形成されてもよい。

【0039】

また、この絶縁部材３３（連結部材）は、詳細は後述するが、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間のインピーダンスを高めることができるよう構成されている。換言すれば、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の静電容量（固定子２の巻線２３とシャフト３５の間の静電容量の一部）を小さくする構造となっている。これにより、第１軸受４１および第２軸受４２の内輪側と外輪側の電位差を小さくすることで、軸受の電食の発生を抑制することができる。

【0040】

図４に示すように、絶縁部材３３は、その外周面に、上述した外周側鉄心３２の内周側凹部３２１と係合する複数の外周側凸部３３８を備える。また、絶縁部材３３は、その内周面に、内周側鉄心３４の外周側凹部３４１と係合する複数の内周側凸部３３９を備える。

【0041】

すなわち、外周側鉄心３２の内周側凹部３２１および絶縁部材３３の外周側凸部３３８は、外周側鉄心３２と絶縁部材３３間の回り止めを行う第１係合部として機能し、絶縁部材３３の内周側凸部３３９および内周側鉄心３４の外周側凹部３４１は、絶縁部材３３と内周側鉄心３４間の回り止めを行う第２係合部として機能している。

【0042】

本実施形態では、第１係合部の凹部は、外周側鉄心３２側に設けられ、第２の係合部の凹部は、内周側鉄心３４に設けられる。このように、回転子鉄心（外周側鉄心３２、内周側鉄心３４）と連結部材（絶縁部材３３）との回り止めを行うための係合部を設けるときは、図２、３および図８に示すように、係合部の凹部を鉄心（外周側鉄心３２、内周側鉄心３４）側に設けることによって、係合部の凸部を鉄心（外周側鉄心３２、内周側鉄心３４）側に設けた場合に比べ、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の離間距離（最も近接する箇所同士の距離）を大きくすることができ、回転子３のインピーダンスをより高めることができる。

【0043】

また、この第１係合部（３２１、３３８）は、図２～４および図８、９に示されるように、軸方向において隣接する外周側凸部３３８同士（内周側凹部３２１同士）の間に抜止部（隔壁３２３）が位置している。同様に、第２係合部（３３９、３４１）は、軸方向において隣接する内周側凸部３３９同士（外周側凹部３４１同士）の間に抜止部（隔壁３４４）が位置している。これにより、第１係合部（３２１、３３８）および第２係合部（３３９、３４１）は、それぞれが備える凹部と凸部の係合により、回り止めと抜け止めの機能を併せ持つことができる。

【0044】

ここで、回転子３の回転時に、キー（回転体を軸に締結する機械要素）として機能する係合部（第１係合部、第２係合部）が受けるせん断応力について考える。大きさがＴ［Ｎ・ｍ］のトルクを伝達する軸において、係合部（キー）が配置される位置が中心軸Ｏから半径ｒ［ｍ］の位置とすると、第１係合部と第２係合部の形状が一様であると仮定したときに各係合部に働くせん断応力τ［Ｐａ］は、τ＝α×Ｔ／ｒ（α：比例定数）で表すことができる。また、外周側鉄心３２と絶縁部材３３との間に設けられた第１係合部の径方向位置（すなわち外周側鉄心３２の内径）ｒ１と、絶縁部材３３と内周側鉄心３４との間に設けられた第２係合部の径方向位置（すなわち内周側鉄心３４の外径）ｒ２とを比較すると、常にｒ１＞ｒ２が成り立つ。
さらに、外周側鉄心３２と絶縁部材３３の間で伝達されるトルクと、絶縁部材３３と内周側鉄心３４の間で伝達されるトルクは等しいと見做すことができる。そのため、外径側の部材間（外周側鉄心３２と絶縁部材３３との間の第１係合部）に働くせん断応力τ１よりも、内径側の部材間（内周側鉄心３４と絶縁部材３３の間の第２係合部）に働くせん断応力τ２の方が、常に大きくなる（すなわち常にτ１＜τ２が成り立つ）。そこで、円周方向における第２係合部の個数（内周側鉄心３４に形成された外周側凹部３４１の個数）を、円周方向における第１係合部３２１、３３８の個数よりも多くすることで、内径側の部材間に設けられた個々の第１係合部３２１、３３８に働くせん断応力を小さくし、絶縁部材３３の回り止めをさらに強固にすることができる。

【0045】

そして、絶縁部材３３は、図４乃至図９に示すように、軸方向の一端には回転子３のインピーダンスを高める（静電容量を低減させる）ための複数の溝部である第１軸方向穴３３１が形成され、軸方向の他端には同様に回転子３のインピーダンスを高める（静電容量を低減させる）ための複数の溝部である第２軸方向穴３３２が形成されている。なお、絶縁性の部材（エラストマ等）の比誘電率が２～３程度であるのに対し、空気の比誘電率はほぼ１であり、絶縁性の部材自体よりも空気層の方がインピーダンスは高い。そのため、絶縁部材３３に溝部（第１軸方向穴３３１、第２軸方向穴３３２）が設けられることで、絶縁部材３３には空気層が形成され、回転子３のインピーダンスを更に高めることができる。

【0046】

これらの第１軸方向穴３３１および第２軸方向穴３３２（溝部）は、円周方向に等間隔に複数（例えば８個）形成されている。複数の第１軸方向穴３３１のそれぞれの間、および、複数の第２軸方向穴３３２のそれぞれの間には、放射状連結部（隔壁）３３４が一様に形成され、円周方向に隣接する第１軸方向穴３３１同士、および、円周方向に隣接する第２軸方向穴３３２同士を区切っている。ここで、回転子３の平面図および底面図は同一である。放射状連結部３３４は、径方向長さが小さい（短い）ことで機械的強度の低下が抑制されており、回転子３が回転する際に、外周側鉄心３２から内周側鉄心３４へと動力を無駄なく伝達させることができる。

【0047】

さらに、第１軸方向穴３３１と第２軸方向穴３３２は、図６乃至図９に示すように、軸方向で互いに対向しており、絶縁部材３３の軸方向の中央（軸方向に対向する第１軸方向穴３３１と第２軸方向穴３３２の間）には、互いの穴の深さが同じになるように区切る壁部３３３が設けられている。壁部３３３は、連結部材３３の機械的強度を高めており、外周側鉄心３２から内周側鉄心３４への動力の伝達効率を向上させることができる。
また、この壁部３３３が設けられることで、壁部３３３の一端側には第１軸方向穴３３１の底部３３ｃが形成され、壁部３３３の他端側には第２軸方向穴３３２の底部３３ｃが形成されている。そして、絶縁部材３３（連結部材）には、第１軸方向穴３３１と第２軸方向穴３３２のそれぞれの底部３３ｃから軸方向に沿って内側環状部３３ｉおよび外側環状部３３ｏが形成されている。

【0048】

このように、第１軸方向穴３３１と第２軸方向穴３３２は、壁部３３３が形成されることによって、軸方向に有底の穴（溝部）となっている。また、第１軸方向穴３３１と第２軸方向穴３３２は、軸方向から見た端面形状が円周方向に沿う円弧状に形成されているとともに、放射状連結部３３４で区画されることによって、それぞれが等間隔に複数（例えば円周方向に８個）形成されている。

【0049】

ここで、例えば、連結部材（絶縁部材３３）の径方向の長さ（幅）が小さいときは、第１軸方向穴３３１と第２軸方向穴３３２の径方向の長さ（幅）Ｒも小さく制限される。そのため、回転子３のインピーダンスを高めることに限界がある。そこで、本実施形態では、図８に示すように、絶縁部材３３（連結部材）において、外周側鉄心３２の内周面３２４よりも内径側となる位置であり、かつ、内周側鉄心３４の外周面３４５よりも外径側となる位置に、上述した溝部（第１軸方向穴３３１および第２軸方向穴３３２）を形成するようにした。
これにより、例えば、絶縁性の部材で形成された連結部材よりもインピーダンスが高い空気層を、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４とが径方向に最も近接する、内周面３２４と外周面３４５の間に設けることができる。これにより、例えば、径方向の幅が小さい連結部材（絶縁部材３３）を有する回転子３の、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間のインピーダンスをより高めることができ、軸受の電食の発生をより抑制することができる。

【0050】

また、絶縁部材３３（連結部材）は、外側環状部３３ｏと、内側環状部３３ｉと、外側環状部３３ｏと内側環状部３３ｉとを連結する複数の放射状連結部３３４とを有する。換言すれば、溝部（第１軸方向穴３３１および第２軸方向穴３３２）は、円周方向に隣り合う放射状連結部３３４同士の間に配置されている。これにより、空気よりも誘電率が高い（インピーダンスが低い）絶縁性の部材で形成された放射状連結部３３４の円周方向の長さ（幅）を小さくすることができ、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間のインピーダンスを高めることができる。また、上述のように、径方向長さが小さい（短い）放射状連結部３３４を備えることで、連結部材３３の機械的強度の低下が抑制され、外周側鉄心３２から内周側鉄心３４へと十分に動力を伝達させることができる。

【0051】

また、第１軸方向穴３３１および第２軸方向穴３３２は、円周方向長さが、径方向長さよりも長くなるように形成されている。これにより、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４の間の領域において、インピーダンスが最も高い空気層の割合を高め、回転子３のインピーダンスを高めることができる。

【0052】

さらに、複数の放射状連結部３３４の少なくとも一つは、図８に示されるように、径方向において内周側凹部３２１および外周側凹部３４１と対応する位置に形成されている。これにより、空気層よりもインピーダンスが低い絶縁材料で形成された放射状連結部３３４の少なくとも一つが、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４間の距離が最も遠くなる位置に配置されるので、回転子３のインピーダンスを高めることができる。また、絶縁部材３３の一部（外周側凸部３３８と内周側凸部３３９に挟まれた放射状連結部３３４）が径方向の両側から保持されるので、回り止めがより強固になる。

【0053】

上述のように、第１軸方向穴３３１および第２軸方向穴３３２の大きさや形状や個数は、回転子３のインピーダンスの向上（静電容量の低減）と機械的強度の確保の両方を考慮して決定される。

【0054】

ところで、一般的に、エラストマ（ゴム）の線膨張係数は、金属の線膨張係数に比較して大きい。そのため、エラストマ製の絶縁部材３３は、温度上昇時の膨張量や温度降下時の収縮量が、金属製の外周側鉄心３２および内周側鉄心３４に比較して大きい。

【0055】

絶縁部材３３は、図７に示すように、半径方向に薄く、軸方向に厚い。そのため、絶縁部材３３の膨張量や収縮量は、半径方向に比較して軸方向の方が大きくなりやすい。また、絶縁部材３３の壁部３３３および隔壁３３４の膨張量や収縮量は、半径方向の成分と軸方向の成分に分けられるが、半径方向への膨張や収縮は外周側鉄心３２および内周側鉄心３４によって規制されるので、半径方向の膨張量や収縮量に比べて軸方向の膨張量や収縮量の方が大きくなりやすい。

【0056】

また、絶縁部材３３において半径方向への膨張や収縮が外周側鉄心３２および内周側鉄心３４によって規制される箇所は、熱応力が集中しやすい。

【0057】

しかしながら、本実施形態においては、絶縁部材３３を弾性力のあるエラストマで形成しているため、応力による割れの発生を抑制できる。また、絶縁部材３３に上述の溝部（第１軸方向穴３３１、第２軸方向穴３３２）が形成されているため、絶縁部材３３が径方向の溝部側へ向かって膨張または収縮することができ、これにより絶縁部材３３の軸方向への膨張や収縮を相対的に抑制することができる。その上、絶縁部材３３を軟らかいエラストマで形成したことで振動が減衰されやすくなり、回転子３を備える電動機１の振動を低減できる。
よって、絶縁部材３３（電動機１）に生じる振動を抑制することができるので、電動機１が室外機１０（送風機）の台座１０４（図１２参照）に固定される際に設けられる、電動機１のモータ外郭６と台座１０４の間に介在する防振ゴムを設けなくすることもできる。この場合は、電動機１の固定時の部品点数を減らすことができる。

【0058】

さらに図７に示すように、絶縁部材３３は、その軸方向の端部３３ｄが、外周側鉄心３２および内周側鉄心３４の軸方向の両端面の一部を覆っている。これにより、絶縁部材３３に対する回転子鉄心（外周側鉄心３２および内周側鉄心３４）の相対位置がずれてしまうのを防止することができる。また、絶縁部材３３の外側環状部３３ｏ、内側環状部３３ｉおよび放射状連結部３３４の軸方向の両端面は、面一に形成されている。これにより、放射状連結部３３４が受ける力を分散でき、絶縁部材３３の強度を高めることができる。

【0059】

以上のように、本実施形態の回転子３は、外周側鉄心３２と内周側鉄心３４との間の連結強度を保持しながら、この間のインピーダンスを高めて（静電容量を低減して）軸受の電食の発生を抑制できる。

【0060】

なお、第１軸方向穴３３１および第２軸方向穴３３２の少なくとも一方に、静電容量や耐久性を調整するための部材（樹脂、金属など）が取り付けられてもよい。

【0061】

また、上記各実施形態では、第１軸方向穴３３１および第２軸方向穴３３２の、軸方向から見た端面形状は、円周方向に沿う円弧状に形成される場合を説明したが、各軸方向穴（溝部）の形状はこれに限られない。また、第１軸方向穴３３１および第２軸方向穴３３２の個数（あるいは放射状連結部３３４の個数）は、８個に限定されるものではなく、任意の個数とすることができる。

【0062】

また、上記各実施形態では、第１軸方向穴３３１および第２軸方向穴３３２は、壁部３３３に対して対称形状に形成されているが、これに限定されるものではなく、第１軸方向穴３３１と第２軸方向穴３３２が壁部３３３に対して非対称形状（例えば軸方向から見てＣ型）に形成されてもよい。

【0063】

さらに、上記各実施形態では、外周側鉄心３２の外周面に永久磁石３１を配置した表面磁石形の回転子３に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、外周側鉄心３２の外周面に対する弦位置に軸方向に延長するスロットを形成し、このスロット内に永久磁石を配置した埋込磁石型の回転子にも本発明を適用することができる。

【符号の説明】

【0064】

１…永久磁石電動機
２…固定子
１０…室外機
１０１…ベース
１０２…底板
１０３…上板
１０４…台座
１０５…支柱
２１…固定子鉄心
２２…インシュレータ
２３…巻線
３…回転子
３１…永久磁石
３１１…永久磁石片
３２…外周側鉄心
３２１…内周側凹部（第１係合部）（係合部の凹部）
３２３…隔壁（第１抜止部）
３３…絶縁部材（連結部材）
３３１…第１軸方向穴（溝部）
３３２…第２軸方向穴（溝部）
３３３…壁部
３３４…放射状連結部（隔壁）
３３ｉ…内側環状部（側壁）
３３ｏ…外側環状部（側壁）
３３ｃ…底部
３３ｄ…端部
３３８…外周側凸部（第１係合部）（係合部の凸部）
３３９…内周側凸部（第２係合部）（係合部の凸部）
３４…内周側鉄心
３４１…外周側凹部（第２係合部）（係合部の凹部）
３４３…貫通孔
３４４…隔壁（第２抜止部）
３５…シャフト
４１…第１軸受
４２…第２軸受
５１…第１ブラケット
５１１…第１軸受収容部
５１２…フランジ部
５２…第２ブラケット
５２０…外縁部
５２２…第２軸受収容部
Ｏ…中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】