WO2025022580A1 - ロータ、モータ、送風機、空気調和装置およびロータの製造方法 - Google Patents
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- H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
- H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
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- H02K15/03—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets
Definitions
- the present disclosure relates to rotors, motors, blowers, air conditioners, and methods for manufacturing rotors.
- Rotors with bonded magnets in the rotor core have been known for some time. Bonded magnets are formed by filling magnet holes formed in the rotor core with resin mixed with magnetic powder (see, for example, Patent Document 1).
- Gate marks remain on the axial end face of the bonded magnet at the position that corresponds to the gate of the mold. If the resin pieces that make up the gate mark break and fall off the rotor, they can become caught between the rotor and stator, causing motor malfunctions.
- This disclosure has been made to solve the above problem, and aims to prevent the resin pieces that make up the gate marks from falling off the rotor.
- the rotor of the present disclosure comprises a shaft, an annular rotor core fixed to the shaft, having magnet holes and surrounding the shaft from its radial outside, bonded magnets provided in the magnet holes, and a first resin portion provided on the end face of the rotor core in the axial direction of the shaft.
- a gate mark is formed on the axial end face of the bonded magnet, and the first resin portion covers the gate mark of the bonded magnet.
- the first resin portion covers the gate mark of the bonded magnet, thereby preventing the resin piece that constitutes the gate mark from falling off the rotor.
- 1 is a vertical cross-sectional view showing a motor according to a first embodiment of the present invention
- 1 is a cross-sectional view showing a motor according to a first embodiment of the present invention
- 1 is a cross-sectional view showing a rotor according to a first embodiment of the present invention
- 1A is a plan view showing a rotor according to a first embodiment
- FIG. 1B is a longitudinal sectional view showing the rotor according to the first embodiment.
- 1 is a vertical cross-sectional view showing a rotor and a stator according to a first embodiment of the present invention
- 4 is a flowchart showing a manufacturing process of the rotor according to the first embodiment.
- FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a mold for molding the bonded magnet of embodiment 1.
- FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing a bonded magnet molded using the die of FIG. 8 .
- 4 is a vertical cross-sectional view showing a mold for molding the first resin portion according to the first embodiment.
- FIG. 10A and 10B are longitudinal cross-sectional views showing a state in which a first resin portion is molded using the mold of FIG. 9 .
- 13A is a longitudinal sectional view showing a rotor of a second embodiment
- FIG. 10 is a flowchart showing a manufacturing process of a rotor according to a second embodiment.
- FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing a mold for molding a first resin portion according to the second embodiment.
- FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing a motor according to a second embodiment.
- 13A is a plan view showing a rotor according to a third embodiment
- FIG. 13A is a plan view showing a rotor according to a fourth embodiment
- FIG. 13A is a plan view
- FIG. 13B is a longitudinal sectional view showing a rotor according to a fifth embodiment.
- FIG. 13 is a cross-sectional view showing a rotor according to a sixth embodiment of the present invention.
- FIG. 13 is a cross-sectional view showing a rotor according to a seventh embodiment of the present invention.
- FIG. 13A is a plan view and FIG. 13B is a longitudinal sectional view showing a rotor according to a seventh embodiment.
- 1A is a diagram showing an air conditioner to which the motors of the respective embodiments can be applied
- FIG. 1B is a diagram showing an outdoor unit of the air conditioner.
- FIG. 1 is a vertical cross-sectional view showing a motor 1 according to embodiment 1.
- Motor 1 is a permanent magnet synchronous motor, and is used, for example, in a blower of an air conditioning device 500 (Fig. 21(A)).
- the motor 1 has a rotor 2 having a shaft 10, and a stator 5 surrounding the rotor 2.
- the motor 1 also has bearings 91, 92 that support the shaft 10, and a molded resin part 60 that covers the stator 5.
- the central axis Ax of the shaft 10 defines the center of rotation of the rotor 2.
- the stator 5 and the molded resin part 60 constitute the molded stator 6.
- the direction of the central axis Ax is referred to as the "axial direction”.
- the radial direction centered on the central axis Ax is referred to as the "radial direction”.
- the circumferential direction centered on the central axis Ax is referred to as the "circumferential direction”.
- a cross-sectional view in a plane perpendicular to the central axis Ax is referred to as a "transverse cross-sectional view”
- a cross-sectional view in a plane parallel to the central axis Ax is referred to as a "longitudinal cross-sectional view”.
- the shaft 10 protrudes from the molded stator 6 to one side in the axial direction.
- an impeller 511 (FIG. 21(B)) of a blower is attached to the tip 101 of the protruding side of the shaft 10. Therefore, the side from which the shaft 10 protrudes is called the "load side,” and the opposite side is called the "anti-load side.”
- the molded stator 6 includes the stator 5 and the molded resin portion 60.
- the molded resin portion 60 is formed of a thermosetting resin such as an unsaturated polyester resin or an epoxy resin.
- the unsaturated polyester resin is, for example, a bulk molding compound (BMC).
- the molded resin part 60 is an outer shell member that covers the radial outside and anti-load side of the stator 5.
- the molded resin part 60 has an opening 61 on the load side and a bottom 62 on the anti-load side.
- the rotor 2 is inserted into the inside of the stator 5 through the opening 61.
- a metal bracket 93 that supports the load side bearing 91 is attached to the opening 61 of the molded resin part 60.
- the bracket 93 is an annular member that holds the bearing 91 at its radial center.
- the bottom 62 of the molded resin part 60 is formed to cover the anti-load side of the stator 5.
- the bottom 62 is formed with a recess 63 that houses the anti-load side bearing 92.
- a circuit board 65 is disposed on the anti-load side of the stator 5.
- the circuit board 65 is annular and is held in the molded resin part 60.
- Elements 66 such as a drive circuit are mounted on the circuit board 65, and lead wires 67 are wired to the circuit board 65.
- the lead wires 67 are drawn out from lead-out parts 68 provided on the outer periphery of the molded resin part 60.
- the outer casing covering the stator 5 and the circuit board 65 is not limited to the molded resin part 60, but may be, for example, a metal shell. In this case, the stator core 50 can be fixed to the shell by shrink fitting or the like.
- the circuit board 65 may also be provided separately from the motor 1.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing the motor 1.
- the molded resin portion 60 is omitted in FIG. 2.
- the stator 5 has a stator core 50, a coil 55 wound around the stator core 50, and an insulating portion 54 provided between them.
- the stator core 50 is a laminate of multiple magnetic core sheets stacked in the axial direction.
- the core sheets are thin plates whose main component is Fe, and more specifically, electromagnetic steel sheets.
- the thickness of the core sheets is, for example, 0.2 mm to 0.5 mm.
- a processed block whose main component is Fe may also be used.
- the stator core 50 has an annular yoke 51 and a number of teeth 52 extending radially inward from the yoke 51.
- the number of teeth 52 is 12 here, but is not limited to this.
- a tooth tip portion 52a that faces the rotor 2 is formed at the tip of the teeth 52.
- a slot 53 is formed between adjacent teeth 52 in the circumferential direction.
- the coil 55 is wound around the teeth 52 via an insulating portion 54 and is housed in the slot 53.
- the insulating section 54 is made of insulating resin such as PBT (polybutylene terephthalate), PPS (polyphenylene sulfide), or liquid crystal polymer (LCP).
- An insulating film may also be provided to cover the inner surface of the slot 53.
- the insulating film is made of, for example, PET (polyethylene terephthalate) and has a thickness of 0.035 to 0.4 mm.
- the coil 55 is wound around the teeth 52 and housed in the slot 53.
- the coil 55 has a conductor, for example a copper wire or an aluminum wire, and an insulating coating that covers the conductor.
- the coil 55 may be wound by either concentrated winding or distributed winding.
- ⁇ Configuration of rotor 2> 3 is a cross-sectional view showing the rotor 2.
- the rotor 2 has a rotor core 20 fixed to the shaft 10, and a bonded magnet 30 provided in the rotor core 20.
- the rotor core 20 is an annular member centered on the central axis Ax, and has an outer periphery 20a and an inner periphery 20b.
- the rotor core 20 is a laminated body in which multiple magnetic core sheets are stacked in the axial direction.
- the core sheets are thin plates whose main component is Fe, and more specifically, electromagnetic steel sheets.
- the thickness of the core sheets is, for example, 0.2 mm to 0.5 mm.
- the rotor core 20 has multiple magnet holes 21 in the circumferential direction.
- the magnet holes 21 are arranged at equal intervals in the circumferential direction and at an equal distance from the central axis Ax.
- the magnet holes 21 also penetrate the rotor core 20 in the axial direction.
- the number of magnet holes 21 is 10 here, but it may be two or more.
- a bonded magnet is a magnet made by mixing magnetic powder and resin, molding it, and solidifying it.
- the bonded magnet 30 is preferably a rare earth bonded magnet.
- the rare earth magnet is, for example, a neodymium magnet containing Nd (neodymium), Fe (iron) and B (boron), or a samarium iron nitrogen magnet containing Sm (samarium), Fe and N (nitrogen).
- a ferrite bonded magnet may also be used instead of the rare earth bonded magnet.
- the resin of the bonded magnet is, for example, nylon, PPS, epoxy resin, etc.
- one bonded magnet 30 constitutes one magnetic pole.
- the number of poles in the rotor 2 is 10 here, but it can be two or more.
- the radial line passing through the circumferential center of the bonded magnet 30 is defined as the pole center line CL.
- the intersection of the pole center line CL and the outer periphery 20a of the rotor core 20 defines the pole center P of the rotor 2.
- the bonded magnet 30 has a shape in which its circumferential center protrudes radially inward (i.e., toward the central axis Ax), that is, a curved shape that is convex radially inward. More specifically, the bonded magnet 30 has, for example, an arc-shaped cross section in a plane perpendicular to the axial direction.
- the cross-sectional shape of the bonded magnet 30 is not limited to an arc shape, and may be, for example, rectangular, U-shaped, or V-shaped. In order to increase the area of the magnetic pole faces 30a, 30b of the bonded magnet 30, it is desirable for the bonded magnet 30 to have a curved shape that is convex radially inward.
- the bonded magnet 30 has a magnetic pole face 30a facing the pole center P, a magnetic pole face 30b on the opposite side, and an end face portion 30c facing the outer periphery 20a of the rotor core 20.
- the magnetic pole face 30a is, for example, a north pole
- the magnetic pole face 30b is, for example, a south pole, but they may be reversed.
- the magnetic pole face 30a is also referred to as the first magnetic pole face
- the magnetic pole face 30b is also referred to as the second magnetic pole face.
- a gate mark 31 is formed at the circumferential center of the bonded magnet 30 (i.e., on the pole center line CL).
- the gate mark 31 is formed at a position corresponding to the gate 73a of the mold 70 in the molding process of the bonded magnet 30 (FIGS. 6-7) described below.
- the gate mark 31 may be a concave or convex portion.
- the bonded magnet 30 is molded by injecting resin into the magnet hole 21 of the rotor core 20, as described below. Therefore, the cross-sectional shape of the magnet hole 21 in a plane perpendicular to the axial direction is the same as the cross-sectional shape of the bonded magnet 30.
- the outer periphery 20a and the inner periphery 20b of the rotor core 20 are, for example, circular about the central axis Ax, but they do not necessarily have to be circular.
- the shaft 10 is fixed to the inner periphery 20b of the rotor core 20 by press fitting or the like.
- the shaft 10 is formed of a metal such as carbon steel for mechanical construction (S45C).
- a resin portion may be provided between the shaft 10 and the inner periphery 20b of the rotor core 20, but this will be explained in the second embodiment.
- FIG. 4(A) is a plan view showing rotor 2.
- FIG. 4(B) is a cross-sectional view of rotor 2 taken along line 4B-4B in FIG. 4(A).
- rotor core 20 has a first end face 20c which is one end face in the axial direction, and a second end face 20d which is the other end face in the axial direction.
- the rotor 2 has a first resin part 11 that covers the first end face 20c of the rotor core 20.
- the first resin part 11 is formed of an engineering plastic or super engineering plastic with excellent heat resistance. More specifically, the first resin part 11 is formed of a thermoplastic resin such as PBT, PA (polyamide), PEEK (polyether ether ketone), LCP, etc.
- the first resin part 11 has an outer periphery 11a and an inner periphery 11b.
- the outer periphery 11a and the inner periphery 11b are, for example, circular about the central axis Ax, but are not necessarily circular.
- the inner periphery 11b is in contact with the shaft 10. It is desirable that the axial thickness of the first resin part 11 is 0.5 mm or more and 10 mm or less.
- the first resin part 11 is formed so as to cover at least a portion of the bonded magnet 30. In other words, the first resin part 11 acts to regulate the axial position of the bonded magnet 30 within the magnet hole 21.
- the distance R1 from the central axis Ax to the outer periphery 11a of the first resin part 11 and the distance R2 from the central axis Ax to the gate mark 31 satisfy R1>R2. That is, the first resin part 11 is arranged so as to cover the gate mark 31 of the bonded magnet 30. In other words, the first resin part 11 is arranged so as to overlap the gate mark 31 of the bonded magnet 30 in the axial direction.
- the distance R1 from the central axis Ax to the outer periphery 11a of the first resin part 11 and the distance R3 from the central axis Ax to the outer periphery 20a of the rotor core 20 satisfy R1 ⁇ R3.
- the outer periphery 11a of the first resin part 11 is located radially inward of the outer periphery 20a of the rotor core 20.
- the gate mark 31 is a recess, it is desirable that the first resin part 11 penetrates into the gate mark 31. Also, if the gate mark 31 is a protrusion, it is desirable that the first resin part 11 surrounds the gate mark 31 from the periphery.
- the size of the gate mark 31, i.e., the size in a plane perpendicular to the axial direction (here, the outer diameter), is, for example, 1 mm.
- the size of the gate mark 31 is not limited to 1 mm, and may be any size that allows stable molding of the bonded magnet 30.
- FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the rotor 2 and the stator 5. Note that the insulating portion 54 and the coils 55 of the stator 5 are omitted in FIG. 5. As shown in FIG. 5, the axial length L1 of the rotor core 20 is longer than the axial length L2 of the stator core 50.
- the rotor core 20 protrudes in the axial direction from the stator core 50.
- the bonded magnets 30 provided in the magnet holes 21 of the rotor core 20 also protrude in the axial direction from the stator core 50.
- the rotor core 20 and the bonded magnets 30 protrude on both axial sides of the stator core 50, but they may protrude on only one axial side.
- the gate mark 31 is formed at one axial end of the bonded magnet 30. Therefore, the gate mark 31 protrudes in the axial direction further than the stator core 50. In other words, the gate mark 31 is located axially outward from the axial end face of the stator core 50.
- step S101 core sheets such as electromagnetic steel sheets are stacked and fixed with rivets or the like to form the rotor core 20.
- step S102 the rotor core 20 is placed in a mold 70 (FIG. 7) that serves as a first mold used to mold the bonded magnet 30.
- the bonded magnet 30 is molded, for example, by injection molding.
- FIG. 7 is a cross-sectional view showing a mold 70 used to mold the bonded magnet 30.
- the mold 70 has a lower mold 71 and an upper mold 72.
- the upper mold 72 is provided so as to be movable relative to the lower mold 71.
- the lower mold 71 has an accommodating portion 71a, which is a cylindrical recess that accommodates the rotor core 20, and a center core portion 71b that fits into the inner periphery of the rotor core 20.
- the upper mold 72 has a supply path 73 that supplies molten material to the storage portion 71a of the lower mold 71.
- the supply path 73 has a sprue 73c that is connected to a nozzle at the upper end of the upper mold 72, multiple runners 73b that branch off and extend from the sprue 73c, and gates 73a that extend from each runner 73b to the molding space.
- the number of gates 73a is the same as the number of bonded magnets 30 in the motor 1.
- the gates 73a are arranged equidistant from the central axis Ax and at equal intervals in the circumferential direction. The position of the gates 73a coincides with the circumferential center of the magnet hole 21 of the rotor core 20 housed in the housing portion 71a of the lower mold 71.
- the upper die 72 is raised to open the storage portion 71a of the lower die 71, and the rotor core 20 is stored in the storage portion 71a of the lower die 71. Next, the upper die 72 is lowered to clamp the lower die 71 and the upper die 72 together.
- step S103 the material of the bonded magnet 30 is filled into the magnet hole 21 of the rotor core 20 to form a molded body that is a precursor of the bonded magnet 30.
- the molten resin which is made by melting resin powder at high temperature and mixing it with magnetic powder, is supplied from a nozzle to the sprue 73c of the mold 70.
- the molten resin supplied to the sprue 73c flows through the runner 73b to the gate 73a.
- the gate 73a faces the magnet hole 21 of the rotor core 20 arranged in the housing section 71a, and the molten resin fills the magnet hole 21 from the gate 73a.
- the lower die 71 and upper die 72 are cooled, causing the molten resin to harden and forming a molded body that is the precursor of the bonded magnet 30.
- the upper die 72 is raised to open the storage section 71a of the lower die 71, and the rotor core 20 is removed from the storage section 71a.
- a gate mark 31 is formed at a position opposite the gate 73a on the upper end surface of the molded body, as indicated by the symbol B.
- step S104 the rotor core 20 and the shaft 10 are fixed.
- the shaft 10 is fixed to the inner circumference 20b of the rotor core 20 by press-fitting, caulking, or the like.
- the rotor core 20 and the shaft 10 may be integrally molded using a resin such as an unsaturated polyester resin.
- step S105 the rotor core 20 and the shaft 10 are placed in a mold 80 (FIG. 9) that serves as a second mold used to mold the first resin part 11.
- the first resin part 11 is molded, for example, by injection molding.
- FIG. 9 is a cross-sectional view showing a mold 80 used to mold the first resin part 11.
- the mold 80 has a lower mold 81 and an upper mold 82.
- the upper mold 82 is arranged to be movable relative to the lower mold 81.
- the lower mold 81 has a cylindrical housing portion 81a that houses the rotor core 20, and a hole portion 81b that contains the lower end portion of the shaft 10.
- the hole portion 81b is formed in the radial center of the housing portion 81a.
- the upper mold 82 has a recess 82a facing the accommodation portion 81a, a hole portion 82b that accommodates the upper end portion of the shaft 10, and a supply path 83 that supplies molten material to the recess 82a.
- the recess 82a is for forming a hollow portion H1 for molding the first resin portion 11.
- the hole portion 82b is formed in the radial center of the recess 82a.
- the supply path 83 has a sprue 83c that is connected to a nozzle (not shown) at the upper end of the upper mold 82, a number of runners 83b that branch off and extend from the sprue 83c, and a gate 83a that extends from each runner 83b to the recess 82a.
- gates 83a There are four gates 83a, which are equidistant from the central axis Ax and equally spaced in the circumferential direction.
- the number of gates 83a is not limited to four, but may be two or more.
- the gates 83a are located radially inward of the magnet holes 21 of the rotor core 20.
- the upper die 82 is raised to open the storage section 81a of the lower die 81, the rotor core 20 is stored in the storage section 81a of the lower die 81, and the shaft 10 is stored in the hole section 81b.
- a hollow section H1 for forming the first resin section 11 is formed in the recess 82a of the upper die 82, and the first end surface 20c of the rotor core 20 faces this hollow section H1.
- step S106 the molten resin, which is the material of the first resin portion 11, is filled into the recess 82a from the supply path 83.
- the molten resin passes through the sprue 83c, the runner 83b, and the gate 83a and fills the hollow portion H1 in the recess 82a.
- the first resin portion 11 is formed so as to cover the gate mark 31 on the first end face 20c of the rotor core 20.
- the inner circumference 11b of the first resin portion 11 is formed so as to contact the shaft 10.
- step S107 the compact in the magnet hole 21 of the rotor core 20 is magnetized using, for example, a magnetizing yoke.
- the magnetized compact becomes the bonded magnet 30. With this, the rotor 2 is completed.
- the stator 5 is manufactured. First, core sheets such as electromagnetic steel sheets are stacked in the axial direction to assemble the stator core 50. Next, the insulating part 54 is attached to the stator core 50, and the coil 55 is wound around the stator core 50 via the insulating part 54.
- stator 5 and the circuit board 65 are placed in a third mold for the molded stator 6, and a molding resin such as BMC is injected and heated. In other words, molding is performed. This completes the molded stator 6 in which the stator 5 and the circuit board 65 are covered with the molded resin part 60.
- a molding resin such as BMC
- bearings 91, 92 are attached to the shaft 10 of the rotor 2 and inserted inside the stator 5 of the molded stator 6. Additionally, a bracket 93 is attached to the opening 61 of the molded stator 6, and a cap 14 is attached to the shaft 10. This completes the motor 1 shown in FIG. 1. Note that if the molded resin part 60 is not used and the stator 5 is attached to a shell or the like, the molding process can be omitted.
- bonded magnet 30 is formed in an arc shape, and the area of pole faces 30a, 30b is large compared to the circumferential width of bonded magnet 30 (i.e., the width of one magnetic pole). This increases the amount of magnetic flux emanating from bonded magnet 30 or flowing into bonded magnet 30, thereby increasing the magnetic force.
- gate mark 31 is formed on one axial end face of bonded magnet 30.
- Gate mark 31 may be either a concave or a convex.
- FIGS. 10(A) and (B) are schematic diagrams for explaining two examples of gate marks 31.
- gate marks 31 are formed as recesses A. Burrs, which are tiny pieces of resin, are formed around recesses A. If the burrs break and fall off from rotor 2 while rotor 2 is rotating, the burrs may become caught in the gap between rotor 2 and stator 5, causing a malfunction of motor 1.
- the gate mark 31 is formed as a protrusion B. If the protrusion B breaks and falls off the rotor 2 while the rotor 2 is rotating, the resin piece that constitutes the protrusion B may become caught in the gap between the rotor 2 and the stator 5, which may cause a malfunction of the motor 1.
- the first resin portion 11 is formed on the first end face 20c of the rotor core 20 on the same side as the gate mark 31.
- the first resin portion 11 is formed to cover the gate mark 31.
- the first resin part 11 is formed to enter the recess A. This makes it possible to suppress breakage of the burr around the recess A. Even if the burr breaks, the movement of the burr is suppressed by the first resin part 11, so it is possible to prevent the burr from falling off the rotor 2.
- the gate mark 31 is a protruding portion B, as shown in FIG. 10(B), the first resin part 11 is formed to surround the protruding portion B. Therefore, it is possible to suppress breakage of the protruding portion B. Furthermore, even if the protruding portion B breaks, the movement of the resin piece is suppressed by the first resin part 11, so it is possible to prevent the resin piece from falling off the rotor 2.
- the first resin part 11 is formed to cover the gate mark 31 of the bonded magnet 30, thereby preventing defects caused by resin pieces falling off from the gate mark 31.
- a gate mark is also formed in the first resin part 11 at a position corresponding to the gate 83a ( Figure 9).
- the material is strong and unlikely to fall off. Even if a resin piece from the gate mark in the first resin part 11 falls off the rotor 2, since the resin piece does not contain magnetic powder, it will not be attracted to the rotor 2 or stator 5, and the effect on the motor 1 is negligible.
- the gate mark in the first resin part 11 will be described in embodiment 7.
- the distance R1 from the central axis Ax to the outer periphery 11a of the first resin part 11 and the distance R2 from the central axis Ax to the gate mark 31 satisfy R1>R2. That is, the first resin part 11 covers the gate mark 31 of the bonded magnet 30. In other words, the first resin part 11 overlaps with the gate mark 31 of the bonded magnet 30 in the axial direction. Therefore, it is possible to prevent the resin piece of the gate mark 31 from falling off from the rotor 2.
- the distance R1 from the central axis Ax to the outer periphery 11a of the first resin part 11 and the distance R3 from the central axis Ax to the outer periphery 20a of the rotor core 20 satisfy R1 ⁇ R3. That is, the outer periphery 11a of the first resin part 11 is located radially inward from the outer periphery 20a of the rotor core 20. Therefore, it is possible to prevent the first resin part 11 from protruding radially outward from the rotor core 20 and affecting the rotation of the rotor 2. Also, the amount of resin used in the first resin part 11 can be kept small.
- the first resin part 11 is fixed to the rotor core 20 by contact with the first end face 20c of the rotor core 20, and is also fixed to the shaft 10 by contact between the inner periphery 11b of the first resin part 11 and the shaft 10. This improves the integrity of the first resin part 11 with the rotor core 20 and the shaft 10.
- the thickness of the first resin part 11 is too thin, a large force is required to fill the molten resin in step S106 ( Figure 6) described above.
- the thickness of the first resin part 11 is too thick, it takes time for the molten resin to cool and harden, lengthening the cycle time.
- the thickness of the first resin part 11 it is desirable for the thickness of the first resin part 11 to be 0.5 mm or more and 10 mm or less. Within this thickness range, the amount of resin used in the first resin part 11 can also be kept small.
- the gate mark 31 is located at the circumferential center of the bonded magnet 30. This is because the gate 73a of the mold 70 was located at the circumferential center of the magnet hole 21 when the bonded magnet 30 was molded. Therefore, the molten resin injected into the magnet hole 21 from the gate 73a spreads evenly to both sides of the magnet hole 21 in the circumferential direction.
- the bonded magnet 30 becomes asymmetric, the attractive force between the rotor 2 and the stator 5 will become uneven, which may result in vibration and noise.
- the gate 73a at the circumferential center of the magnet hole 21, the bonded magnet 30 can be formed into a circumferentially symmetric shape. This makes it possible to suppress vibration and noise.
- the shape of the gate marks 31 is subject to variation, there is a possibility that the shape of the gate marks 31 will vary between the multiple bonded magnets 30 of the rotor 2. If the shape of the gate marks 31 varies in this way, the amount of magnetic flux flowing into the stator core 50 will vary for each magnetic pole of the rotor 2, which may result in vibration and noise.
- the first resin part 11 may be molded separately from the rotor core 20 and fixed to the shaft 10 by a method such as press fitting.
- rotor 2 in embodiment 1 has annular rotor core 20 having magnet holes 21, bonded magnets 30 provided in magnet holes 21, and first resin portion 11 provided on first axial end face 20c of rotor core 20.
- Gate mark 31 is formed on one axial end face of bonded magnet 30.
- First resin portion 11 is formed so as to cover gate mark 31 of bonded magnet 30. Therefore, first resin portion 11 suppresses the resin piece of gate mark 31 from falling off rotor 2, and prevents malfunction of motor 1.
- Fig. 11(A) is a vertical cross-sectional view showing a rotor 2A according to embodiment 2.
- Fig. 11(B) is a bottom view showing a rotor 2A according to embodiment 2.
- the rotor 2A according to embodiment 2 has a second resin portion 12 on a second end face 20d in addition to the first resin portion 11 on a first end face 20c of a rotor core 20.
- the second resin part 12 is preferably formed from the same resin as the first resin part 11.
- the second resin part 12 is formed from, for example, an engineering plastic with excellent heat resistance, more specifically, a thermoplastic resin such as PBT, PA, PEEK, or LCP.
- the second resin part 12 has an outer periphery 12a and an inner periphery 12b.
- the outer periphery 12a and the inner periphery 12b are circular about the central axis Ax, but they do not necessarily have to be circular.
- the inner periphery 12b is in contact with the shaft 10. It is desirable that the axial thickness of the second resin part 12 is 0.5 mm or more and 10 mm or less.
- the second resin part 12 is formed to cover at least a portion of the axial end face of the bonded magnet 30. In other words, the second resin part 12 acts to regulate the axial position of the bonded magnet 30 within the magnet hole 21.
- the inner circumference 20b of the rotor core 20 is separated from the shaft 10.
- a third resin portion 13 is formed between the inner circumference 20b of the rotor core 20 and the shaft 10. The third resin portion 13 has the effect of holding the rotor core 20 and the shaft 10 together.
- the third resin part 13 is desirably formed from the same resin as the first resin part 11.
- the third resin part 13 is formed, for example, from an engineering plastic with excellent heat resistance, more specifically, from a thermoplastic resin such as PBT, PA, PEEK, or LCP.
- a thermoplastic resin such as PBT, PA, PEEK, or LCP.
- FIG. 12 is a flowchart showing a method for manufacturing rotor 2A in embodiment 2.
- steps S101 to S103 shown in FIG. 12 similar to steps S101 to S103 (FIG. 6) in embodiment 1, rotor core 20 is formed, and a molded body that is a precursor of bonded magnet 30 is molded in magnet hole 21 of rotor core 20.
- the rotor core 20 and the shaft 10 are placed in the mold 80A, which serves as the second mold for forming the resin parts 11, 12, and 13.
- FIG. 13 is a cross-sectional view showing a mold 80A used to mold the resin parts 11, 12, and 13.
- the mold 80A is configured similarly to the mold 80 shown in FIG. 9.
- the lower mold 81 has a step 81d formed therein to hold the rotor core 20 at a position spaced apart from the bottom surface 81c of the housing part 81a.
- a cavity H1 for forming the first resin portion 11 is formed above the first end face 20c of the rotor core 20.
- a cavity H2 for forming the second resin portion 12 is formed between the second end face 20d of the rotor core 20 and the bottom face 81c of the accommodation portion 81a.
- a cavity H3 for forming the third resin portion 13 is formed between the inner periphery 20b of the rotor core 20 and the shaft 10.
- step S202 the resin material of the resin parts 11, 12, and 13 is melted and filled into the cavities H1, H2, and H3 from the supply path 83 of the mold 80A.
- the first resin part 11 is molded in the cavity H1
- the second resin part 12 is molded in the cavity H2
- the third resin part 13 is molded in the cavity H3.
- step S107 similar to step S107 (FIG. 6) in the first embodiment, the molded body in the magnet hole 21 of the rotor core 20 is magnetized.
- the magnetized molded body becomes the bonded magnet 30.
- the first resin part 11 covers at least a portion of one axial end face of the bonded magnet 30, and the second resin part 12 covers at least a portion of the other axial end face of the bonded magnet 30, so that the axial position of the bonded magnet 30 within the magnet hole 21 can be regulated and the bonded magnet 30 can be prevented from falling out of the magnet hole 21.
- the third resin part 13 is formed to fill the gap between the rotor core 20 and the shaft 10, but a hollow part may be provided in the third resin part 13 (see FIG. 18 described later).
- FIG. 14 is a vertical cross-sectional view showing a motor 1A of embodiment 2. As shown in FIG. 14, in motor 1A, the rotor core 20 and shaft 10 of rotor 2A are held by a third resin part 13. In addition, a first resin part 11 is formed on one axial side of the rotor core 20, and a second resin part 12 is formed on the other axial side.
- the rotor core 20 and shaft 10 of the rotor 2A are held by the third resin part 13, which is formed by injection molding, allowing for a high degree of freedom in shape.
- the third resin part 13 is formed by injection molding, allowing for a high degree of freedom in shape.
- the natural frequency of the rotor 2A can be adjusted, and the vibration of the motor 1A can be reduced.
- the amount of core sheet (e.g., electromagnetic steel sheet) used that constitutes the rotor core 20 can be reduced, allowing for reduced manufacturing costs.
- the rotor 2A of the second embodiment is configured similarly to the rotor 2 of the first embodiment.
- first resin part 11 is formed on first end face 20c of rotor core 20, and second resin part 12 is formed on second end face 20d.
- First resin part 11 covers at least a portion of one axial end face of bonded magnet 30, and second resin part 12 covers at least a portion of the other axial end face of bonded magnet 30. This regulates the axial position of bonded magnet 30 within magnet hole 21 of rotor core 20, and prevents bonded magnet 30 from falling off.
- the rotor 2A has a third resin portion 13 between the rotor core 20 and the shaft 10, processes such as pressing the shaft 10 into the rotor core 20 are unnecessary, and vibrations of the motor 1A can be reduced.
- first resin part 11, the second resin part 12, and the third resin part 13 are made of the same material, they can be molded in a single molding process, simplifying the manufacturing process of the rotor 2A.
- Fig. 15(A) is a plan view showing rotor 2B of embodiment 3.
- Fig. 15(B) is a cross-sectional view of rotor 2B taken along line 15B-15B in Fig. 15(A).
- Rotor 2B of embodiment 3 differs from rotor 2 of embodiment 1 in that rotor 2B has resin portion 15 in magnet hole 21 of rotor core 20.
- the resin part 15 as the fourth resin part is provided between the inner surface of the magnet hole 21 of the rotor core 20 and the bonded magnet 30. It is preferable that the resin part 15 is formed of the same resin as the first resin part 11.
- the resin part 15 is formed of, for example, an engineering plastic with excellent heat resistance, more specifically, a thermoplastic resin such as PBT, PA, PEEK, or LCP.
- the resin part 15 is formed at one axial end of the magnet hole 21.
- the resin part 15 may be provided at both axial ends of the magnet hole 21 (see FIG. 16(B)), or may penetrate the magnet hole 21 in the axial direction (see FIG. 17(B)).
- the resin part 15 is formed along the magnetic pole surface 30b of the bonded magnet 30. Therefore, the resin part 15 has a curved shape in a plane perpendicular to the axial direction, similar to the magnetic pole surface 30b of the bonded magnet 30. However, it is sufficient that the resin part 15 is provided in at least one location on at least one side of the magnetic pole surface 30a and the magnetic pole surface 30b of the bonded magnet 30.
- a gap C ( Figure 15(B)) may occur between the inner surface of magnet hole 21 and bonded magnet 30 due to the difference in thermal contraction between rotor core 20 and bonded magnet 30 after molding. Due to this gap C, when rotor 2B rotates, bonded magnets 30 may move within magnet hole 21, generating collision sounds and increasing noise.
- a resin portion 15 is formed in the gap C between the inner surface of the magnet hole 21 and the bonded magnet 30, which suppresses movement of the bonded magnet 30 within the magnet hole 21 and reduces noise.
- the resin portion 15 is formed when a portion of the material forming the first resin portion 11 flows into the gap C between the bond magnet 30 and the magnet hole 21 when the first resin portion 11 is formed using the mold 80 described with reference to FIG. 9.
- the rotor 2B of the third embodiment is configured similarly to the rotor 2 of the first embodiment.
- rotor 2B of embodiment 3 has resin portion 15 between the inner surface of magnet hole 21 of rotor core 20 and bonded magnet 30. Therefore, even if gap C occurs between bonded magnet 30 and the inner surface of magnet hole 21, movement of bonded magnet 30 can be restricted by resin portion 15, thereby reducing noise.
- the noise reduction effect can be achieved without complicating the manufacturing process of the rotor 2B.
- Fig. 16(A) is a plan view showing rotor 2C of embodiment 4.
- Fig. 16(B) is a cross-sectional view of rotor 2C taken along line 16B-16B in Fig. 16(A).
- Rotor 2C of embodiment 4 differs from rotor 2B of embodiment 3 in that rotor 2C has second resin portion 12 and third resin portion 13, and in that resin portions 15 are formed at both axial ends of magnet hole 21.
- the resin part 15 as the fourth resin part is provided between the inner surface of the magnet hole 21 of the rotor core 20 and the bonded magnet 30. It is preferable that the resin part 15 is formed of the same resin as the first resin part 11.
- the resin part 15 is formed of, for example, an engineering plastic with excellent heat resistance, more specifically, a thermoplastic resin such as PBT, PA, PEEK, or LCP.
- the resin portion 15 is formed at both axial ends of the magnet hole 21.
- the resin portion 15 is formed along the magnetic pole surface 30b of the bonded magnet 30. However, it is sufficient that the resin portion 15 is provided in at least one location on at least one side of the magnetic pole surface 30a and the magnetic pole surface 30b of the bonded magnet 30.
- the rotor 2C has a first resin part 11 formed on the first end face 20c of the rotor core 20, a second resin part 12 formed on the second end face 20d of the rotor core 20, and a third resin part 13 formed between the rotor core 20 and the shaft 10.
- the resin portion 15 is formed when the resin portions 11, 12, and 13 are molded using the mold 80A described with reference to FIG. 13. That is, part of the material forming the resin portions 11, 12, and 13 flows into the gap C between the bond magnet 30 and the inner surface of the magnet hole 21 from both axial sides, forming the resin portions 15 at both axial ends of the rotor core 20.
- the rotor 2C of the fourth embodiment is configured similarly to the rotor 2 of the first embodiment.
- the rotor 2C of embodiment 4 has a resin portion 15 between the inner surface of the magnet hole 21 of the rotor core 20 and the bonded magnet 30, and the resin portion 15 is provided at both axial ends of the magnet hole 21. This enhances the effect of restricting the movement of the bonded magnet 30, and can enhance the effect of reducing noise.
- the resin part 15 is molded inside the magnet hole 21 during the molding process of the resin parts 11, 12, and 13, the noise reduction effect can be achieved without complicating the manufacturing process of the rotor 2C.
- Fig. 17(A) is a plan view showing rotor 2D of embodiment 5.
- Fig. 17(B) is a cross-sectional view of rotor 2D taken along line 17B-17B in Fig. 17(A).
- Rotor 2D of embodiment 5 differs from rotor 2C of embodiment 4 in that resin portion 15 is formed so as to penetrate magnet hole 21 in the axial direction.
- the resin part 15 as the fourth resin part is provided between the inner surface of the magnet hole 21 of the rotor core 20 and the bonded magnet 30. It is preferable that the resin part 15 is formed of the same resin as the first resin part 11.
- the resin part 15 is formed of, for example, an engineering plastic with excellent heat resistance, more specifically, a thermoplastic resin such as PBT, PA, PEEK, or LCP.
- the resin part 15 is formed so as to penetrate the magnet hole 21 in the axial direction.
- the resin portion 15 is formed along the magnetic pole surface 30b of the bonded magnet 30. However, it is sufficient that the resin portion 15 is provided in at least one location on at least one side of the magnetic pole surface 30a and the magnetic pole surface 30b of the bonded magnet 30.
- rotor 2D has a first resin part 11 formed on the first end face 20c of rotor core 20, a second resin part 12 formed on the second end face 20d of rotor core 20, and a third resin part 13 formed between rotor core 20 and shaft 10.
- the resin portion 15 By forming the resin portion 15 in the gap C between the inner surface of the magnet hole 21 and the bonded magnet 30, it is possible to suppress movement of the bonded magnet 30 within the magnet hole 21 and reduce noise. In particular, by forming the resin portion 15 so as to penetrate the axial direction of the magnet hole 21, it is possible to more effectively suppress movement of the bonded magnet 30 within the magnet hole 21 and enhance the effect of reducing noise.
- the resin portion 15 is formed when the resin portions 11, 12, and 13 are molded using the mold 80A described with reference to FIG. 13. That is, a portion of the material of the resin portions 11, 12, and 13 flows into the entire gap C between the bond magnet 30 and the inner surface of the magnet hole 21, thereby forming the resin portion 15 so as to penetrate the magnet hole 21.
- FIG. 17(A) and (B) also show the gate mark 11e formed on the surface of the first resin part 11.
- the gate mark 11e is formed at a position corresponding to the gate 83a of the mold 80A shown in FIG. 13.
- the gate mark 11e is located radially inward from the bonded magnet 30.
- the gate 83a ( Figure 13) of the mold 80A is located radially inward from the bonded magnet 30.
- the injection pressure during molding of the resin parts 11, 12, and 13 acts in the axial direction from the gate 83a. If the gate 83a is located radially inward of the bonded magnet 30, the injection pressure can be prevented from acting on the bonded magnet 30. This can prevent the bonded magnet 30 from breaking due to the injection pressure and falling out of the magnet hole 21.
- the gate mark 11e is located radially inward from the inner circumference 20b of the rotor core 20.
- the gate 83a (FIG. 13) of the die 80A is located radially inward from the inner circumference 20b of the rotor core 20.
- the third resin portion 13 is molded radially inward of the inner circumference 20b of the rotor core 20. Therefore, the injection pressure from the gate 83a can be received by the bottom surface 81c of the lower die 81 of the mold 80A.
- the mold 80A is made of high-strength steel, so it has sufficient durability against high injection pressure.
- the rotor 2D of the fifth embodiment is configured similarly to the rotor 2 of the first embodiment.
- the rotor 2D of embodiment 5 has a resin portion 15 formed so as to penetrate the magnet hole 21 of the rotor core 20, which enhances the effect of restricting the movement of the bonded magnet 30 and enhances the effect of reducing noise.
- the aspect in which the gate mark 11e is located radially inward of the bonded magnet 30 can also be applied to the rotors 2, 2A to 2C of embodiments 1 to 4.
- the aspect in which the gate mark 11e is located radially inward from the inner circumference 20b of the rotor core 20 can also be applied to the rotors 2A and 2C of embodiments 2 and 4.
- Embodiment 6. 18 is a cross-sectional view showing a rotor 2E of embodiment 6.
- the rotor 2E of embodiment 6 differs from the rotor 2A of embodiment 2 in the shape of the third resin part 17.
- the rotor 2E has the first resin part 11 and the second resin part 12 (FIG. 13) like the rotor 2A.
- the third resin part 17 is formed between the rotor core 20 and the shaft 10.
- the third resin part 17 has an inner cylinder part 17a fixed to the outer periphery of the shaft 10, an outer cylinder part 17c fixed to the inner periphery 20b of the rotor core 20, and a number of ribs 17b connecting the inner cylinder part 17a and the outer cylinder part 17c.
- the ribs 17b extend radially from the inner cylinder part 17a.
- a hollow part 17d is formed between adjacent ribs 17b in the circumferential direction.
- the amount of resin used can be reduced compared to the third resin portion 13 (FIG. 11(A)) in the second embodiment. This allows the manufacturing cost of the rotor 2E to be reduced.
- the number of ribs 17b is eight here. Of the eight ribs 17b, the above-mentioned gate marks 11e are formed in the axial direction for four of the ribs 17b. Note that since the gate marks 11e are formed on the first resin portion 11 (see FIG. 17(A)), they are indicated by dashed lines in FIG. 18.
- the injection pressure applied from the gate 83a (Fig. 13) of the die 80A can be received by the lower die 81 (Fig. 13). This prevents the bonded magnet 30 from breaking due to the injection pressure, as well as the rotor core 20 from deforming or changing in its magnetic properties.
- the number of ribs 17b is not limited to eight, but may be two or more. To improve the rotational balance of the rotor 2E, it is desirable to form the ribs 17b at equal intervals in the circumferential direction.
- the resin portion 15 described in the third to fifth embodiments may be added to the rotor 2E of the sixth embodiment.
- the rotor 2E of the sixth embodiment is configured similarly to the rotor 2A of the second embodiment. Note that the rotor 2E does not need to have the second resin part 12 as long as it has the first resin part 11 (FIG. 11(A)) and the third resin part 17.
- the third resin portion 13 has a hollow portion, so the amount of resin used can be reduced, and the manufacturing cost of the rotor 2E can be reduced.
- Embodiment 7. 19 is a cross-sectional view showing a rotor 2F of embodiment 7.
- the rotor 2F of embodiment 7 differs from the rotor 2A of embodiment 2 in the shapes of the rotor core 40 and the bonded magnet 35.
- the rotor core 40 is constructed by combining multiple core segments 42 in the circumferential direction.
- the number of core segments 42 is, for example, 10.
- Each core segment 42 has a shape obtained by dividing a cylinder into equal parts in the circumferential direction. Both circumferential end faces of the core segment 42 are surfaces parallel to the axial and radial directions.
- Figure 20(A) is a plan view showing rotor 2F of embodiment 7.
- Figure 20(B) is a cross-sectional view taken along line 20B-20B in Figure 20(A).
- annular portions 43 that connect ten core segments 42 are formed on the outer periphery at both axial ends of rotor core 40.
- ten core segments 42 are connected by annular portions 43 to form the rotor core 40. Between adjacent core segments 42, grooves 41 are formed in which bonded magnets 35 are housed.
- a bonded magnet 35 is provided in the groove 41 between adjacent core segments 42.
- the material of the bonded magnet 35 is the same as that of the bonded magnet 30 in embodiments 1 to 6.
- bonded magnet 35 is flat and has pole face 35a facing one side in the circumferential direction and pole face 35b on the opposite side.
- Pole face 35a is, for example, a north pole and pole face 35b is, for example, a south pole, but they may be reversed.
- Bonded magnets 35 adjacent in the circumferential direction are magnetized so that pole faces of the same pole (for example, pole face 35a) face each other.
- Pole face 35a is also referred to as the first pole face
- pole face 35b is also referred to as the second pole face.
- the bonded magnet 35 extends from a position corresponding to the inner circumference 40b of the rotor core 40 to a position corresponding to the outer circumference 40a of the rotor core 40.
- the width direction of the bonded magnet 35 coincides with the radial direction of the rotor core 40, and the thickness direction coincides with the circumferential direction of the rotor core 40.
- a gate mark 36 is formed on one axial end face of the bonded magnet 35. It is preferable that the gate mark 36 is formed at the center of the bonded magnet 35 in the radial direction.
- the rotor 2F has a first resin part 11 formed on a first end face 40c, which is one axial end face of the rotor core 40, a second resin part 12 formed on a second end face 40d, which is the other axial end face of the rotor core 40, and a third resin part 13 formed between the rotor core 40 and the shaft 10.
- the resin parts 11, 12, and 13 are formed of, for example, engineering plastics with excellent heat resistance, more specifically, thermoplastic resins such as PBT, PA, PEEK, and LCP.
- the first resin part 11 is formed to cover at least a portion of one axial end face of the bonded magnet 35 and also to cover the gate mark 36.
- the second resin part 12 is formed to cover at least a portion of the other axial end face of the bonded magnet 35.
- the third resin part 13 is formed to connect the rotor core 40 and the bonded magnet 35 to the shaft 10.
- a resin part 19 is formed as a fourth resin part between the inner surface of the groove part 41 of the rotor core 40 and the bonded magnet 35. It is preferable that the resin part 19 is formed of the same material as the resin parts 11, 12, and 13.
- the resin part 19 is formed, for example, of an engineering plastic with excellent heat resistance, more specifically, a thermoplastic resin such as PBT, PA, PEEK, or LCP.
- the resin part 19 may be formed at one axial end of the rotor core 40 like the resin part 15 shown in FIG. 15(B), may be formed at both axial ends of the rotor core 40 like the resin part 15 shown in FIG. 16(B), or may penetrate the rotor core 40 in the axial direction like the resin part 15 shown in FIG. 17(B).
- rotor core 40 is placed in die 70 ( Figure 7) as a first die, and the grooves 41 between adjacent core segments 42 are filled with bonded magnet 35 material to form a compact that is the precursor of bonded magnet 35.
- the rotor core 40 and shaft 10 are placed in the mold 80A (Fig. 13), and the molten resin that is the material of the resin portions 11, 12, and 13 is filled into the cavities H1, H2, and H3 from the supply passage 83 of the mold 80A.
- the first resin part 11 is molded in the hollow part H1
- the second resin part 12 is molded in the hollow part H2
- the third resin part 13 is molded in the hollow part H3.
- the material of the resin parts 11, 12, and 13 also enters the groove part 41 to form the resin part 19.
- the molded body in the groove part 41 of the rotor core 40 is then magnetized to manufacture the rotor 2F.
- the gate mark 11e be located radially inward of the bonded magnet 30. This makes it possible to prevent the bonded magnet 30 from breaking due to the injection pressure and falling out of the magnet hole 21.
- the gate mark 11e is located radially inward of the inner circumference 20b of the rotor core 40. This prevents the injection pressure from being directly applied to the rotor core 40, and suppresses deformation of the rotor core 40 and changes in its magnetic properties.
- the rotor 2F of the seventh embodiment is configured similarly to the rotor 2A of the second embodiment.
- a cavity like the cavity 17d of the sixth embodiment may be provided in the resin part 13.
- the rotor 2F may not have the second resin part 12 out of the first resin part 11 and the second resin part 12.
- the rotor core 40 has multiple core segments 42 in the circumferential direction, and the bonded magnet 35 is formed in the groove portion 41 between adjacent core segments 42.
- the first resin portion 11 is formed to cover the gate mark 36 of the bonded magnet 35, it is possible to prevent the resin piece of the gate mark 36 from falling off.
- FIG. 21(A) is a diagram showing the configuration of an air conditioner 500 to which the motor 1 of embodiment 1 is applied.
- the air conditioner 500 includes an outdoor unit 501 and an indoor unit 502.
- the outdoor unit 501 and the indoor unit 502 are connected by a refrigerant pipe 503.
- the outdoor unit 501 includes a compressor 504, a condenser 505, and an outdoor blower 510 as a blower.
- the outdoor blower 510 is, for example, a propeller fan.
- the outdoor blower 510 has an impeller 511 and a motor 1A that drives the impeller 511.
- the indoor unit 502 includes an evaporator 506 and an indoor blower 520.
- the indoor blower 520 is, for example, a cross-flow fan.
- the indoor blower 520 has an impeller 521 and a motor 1B that drives the impeller 521.
- Figure 21 (B) is a vertical cross-sectional view of the outdoor unit 501.
- the motor 1A is supported by a frame 509 arranged in a housing 508 of the outdoor unit 501.
- An impeller 511 is attached to the shaft 10 of the motor 1 via a hub 512.
- the outdoor blower 510 blows air to the outside by rotating the impeller 511 with the motor 1A.
- the heat released when the refrigerant compressed by the compressor 504 condenses in the condenser 505 is released to the outside by the air blown by the outdoor blower 510.
- the indoor blower 520 (FIG. 21(A)) blows air into the room by rotating the impeller 521 with the motor 1B.
- the air conditioner 500 blows air into the room by rotating the impeller 521 with the motor 1B.
- the air cooled when the refrigerant evaporates in the evaporator 506 is blown into the room by the indoor blower 520.
- Motors 1A and 1B are configured with motor 1 of embodiment 1.
- Motor 1 of embodiment 1 has high reliability by preventing the resin pieces from falling off of gate mark 31. This improves the reliability of outdoor blower 510 and indoor blower 520, thereby improving the reliability of air conditioning device 500.
- Motors 1A and 1B are not limited to motor 1 of embodiment 1, but may be motors having rotors of embodiments 2 to 7. Also, although the motors of each embodiment are used in both outdoor blower 510 and indoor blower 520 here, they may be used in only one of them.
- motors in the first to seventh embodiments are not limited to being used in blowers, but may also be used as compressor motors or motors for other equipment.
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Abstract
本開示のロータは、シャフトと、シャフトに対して固定され、磁石孔を有し、シャフトをその径方向の外側から囲む環状のロータコアと、磁石孔に設けられたボンド磁石と、シャフトの軸方向におけるロータコアの端面に設けられた第1樹脂部とを有する。ボンド磁石の軸方向の端面には、ゲート痕が形成され、第1樹脂部は、ボンド磁石のゲート痕を覆っている。
Description
本開示は、ロータ、モータ、送風機、空気調和装置およびロータの製造方法に関する。
従来より、ロータコアにボンド磁石を設けたロータが知られている。ボンド磁石は、ロータコアに形成された磁石孔に、磁性粉を混合した樹脂を充填することによって成形される(例えば、特許文献1参照)。
ボンド磁石の軸方向の端面には、金型のゲートに対応する位置にゲート痕が残る。ゲート痕を構成する樹脂片が破断してロータから脱落すると、ロータとステータとの間に挟まるなど、モータの不具合の原因となる。
本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ゲート痕を構成する樹脂片のロータからの脱落を防止することを目的とする。
本開示のロータは、シャフトと、シャフトに対して固定され、磁石孔を有し、シャフトをその径方向の外側から囲む環状のロータコアと、磁石孔に設けられたボンド磁石と、シャフトの軸方向におけるロータコアの端面に設けられた第1樹脂部とを有する。ボンド磁石の軸方向の端面にはゲート痕が形成され、第1樹脂部は、ボンド磁石のゲート痕を覆っている。
本開示によれば、第1樹脂部がボンド磁石のゲート痕を覆っているため、ゲート痕を構成する樹脂片のロータからの脱落を防止することができる。
実施の形態1.
<モータ1の全体構成>
実施の形態1のモータについて説明する。図1は、実施の形態1のモータ1を示す縦断面図である。モータ1は永久磁石同期モータであり、例えば、空気調和装置500(図21(A))の送風機に用いられる。
<モータ1の全体構成>
実施の形態1のモータについて説明する。図1は、実施の形態1のモータ1を示す縦断面図である。モータ1は永久磁石同期モータであり、例えば、空気調和装置500(図21(A))の送風機に用いられる。
モータ1は、シャフト10を有するロータ2と、ロータ2を囲むステータ5とを有する。モータ1は、また、シャフト10を支持する軸受91,92と、ステータ5を覆うモールド樹脂部60とを有する。シャフト10の中心軸Axは、ロータ2の回転中心を規定する。ステータ5およびモールド樹脂部60は、モールドステータ6を構成する。
以下では、中心軸Axの方向を「軸方向」とする。中心軸Axを中心とする径方向を「径方向」とする。中心軸Axを中心とする周方向を「周方向」とする。また、中心軸Axに直交する面における断面図を「横断面図」とし、中心軸Axと平行な面における断面図を「縦断面図」とする。
シャフト10は、モールドステータ6から軸方向の一方の側に突出している。シャフト10の突出側の先端部101には、例えば送風機の羽根車511(図21(B))が取り付けられる。そのため、シャフト10が突出する側を「負荷側」と称し、その反対側を「反負荷側」と称する。
<モールドステータ6の構成>
モールドステータ6は、上記の通り、ステータ5とモールド樹脂部60とを有する。モールド樹脂部60は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で形成される。不飽和ポリエステル樹脂は、例えばバルクモールディングコンパウンド(BMC)である。
モールドステータ6は、上記の通り、ステータ5とモールド樹脂部60とを有する。モールド樹脂部60は、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂で形成される。不飽和ポリエステル樹脂は、例えばバルクモールディングコンパウンド(BMC)である。
モールド樹脂部60は外郭部材であり、ステータ5の径方向外側および反負荷側を覆っている。モールド樹脂部60は、負荷側に開口部61を有し、反負荷側に底部62を有する。ロータ2は、開口部61からステータ5の内側に挿入される。
モールド樹脂部60の開口部61には、負荷側の軸受91を支持する金属製のブラケット93が取り付けられている。ブラケット93は環状の部材であり、その径方向中央部で軸受91を保持する。モールド樹脂部60の底部62は、ステータ5の反負荷側を覆うように形成されている。底部62には、反負荷側の軸受92を収容する凹部63が形成されている。
ステータ5の反負荷側には、回路基板65が配置されている。回路基板65は環状であり、モールド樹脂部60に保持されている。回路基板65には、駆動回路等の素子66が実装され、リード線67が配線されている。リード線67は、モールド樹脂部60の外周に設けられた引き出し部68から外部に引き出されている。
なお、ステータ5および回路基板65を覆う外郭部材は、モールド樹脂部60に限らず、例えば金属製のシェルであってもよい。この場合、ステータコア50をシェルに焼嵌め等によって固定することができる。また、回路基板65は、モータ1とは別体として設けてもよい。
図2は、モータ1を示す横断面図である。図2では、モールド樹脂部60を省略している。ステータ5は、ステータコア50と、ステータコア50に巻き付けられたコイル55と、これらの間に設けられた絶縁部54とを有する。
ステータコア50は、磁性を有する複数のコアシートを軸方向に積層した積層体である。コアシートは、Feを主成分とする薄板であり、より具体的には電磁鋼板である。コアシートの板厚は、例えば、0.2mm~0.5mmである。コアシートの積層体の代わりに、Feを主成分とする塊を加工したものを用いてもよい。
ステータコア50は、環状のヨーク51と、ヨーク51から径方向内側に延在する複数のティース52とを有する。ティース52の数は、ここでは12であるが、これに限定されるものではない。ティース52の先端部には、ロータ2に対向する歯先部52aが形成されている。
周方向に隣り合うティース52の間には、スロット53が形成される。コイル55は、絶縁部54を介してティース52に巻き付けられ、スロット53に収容される。
絶縁部54は、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、液晶ポリマー(LCP)等の絶縁性の樹脂で形成される。また、スロット53の内面を覆うように絶縁フィルムを設けてもよい。絶縁フィルムは、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)で形成され、厚さは0.035~0.4mmである。
コイル55は、ティース52に巻き付けられ、スロット53に収容されている。コイル55は、例えば、銅線またはアルミニウム線である導体と、これを覆う絶縁被膜とを有する。コイル55の巻き付け方法は、集中巻きおよび分布巻きのいずれであってもよい。
<ロータ2の構成>
図3は、ロータ2を示す横断面図である。図3に示すように、ロータ2は、シャフト10に固定されたロータコア20と、ロータコア20に設けられたボンド磁石30とを有する。
図3は、ロータ2を示す横断面図である。図3に示すように、ロータ2は、シャフト10に固定されたロータコア20と、ロータコア20に設けられたボンド磁石30とを有する。
ロータコア20は、中心軸Axを中心とする環状の部材であり、外周20aと内周20bとを有する。ロータコア20は、磁性を有する複数のコアシートを軸方向に積層した積層体である。コアシートは、Feを主成分とする薄板であり、より具体的には電磁鋼板である。コアシートの板厚は、例えば、0.2mm~0.5mmである。
ロータコア20は、周方向に複数の磁石孔21を有する。磁石孔21は、周方向に等間隔で、且つ中心軸Axから等距離に配置されている。また、磁石孔21は、ロータコア20を軸方向に貫通している。磁石孔21の数は、ここでは10であるが、2つ以上であればよい。
各磁石孔21には、ボンド磁石30が1つずつ設けられている。ボンド磁石とは、磁性粉と樹脂とを混合して成形し、固化した磁石である。
ボンド磁石30は、希土類ボンド磁石であることが望ましい。希土類磁石は、例えば、Nd(ネオジム)、Fe(鉄)およびB(ホウ素)を含むネオジム磁石、または、Sm(サマリウム)、FeおよびN(窒素)を含むサマリウム鉄窒素磁石である。また、希土類ボンド磁石の代わりに、フェライトボンド磁石を用いてもよい。ボンド磁石の樹脂は、例えば、ナイロン、PPS、エポキシ樹脂などである。
ロータ2では、1つのボンド磁石30が1磁極を構成している。ロータ2の極数は、ここでは10であるが、2以上であればよい。ボンド磁石30の周方向の中心を通る径方向の直線を、極中心線CLとする。極中心線CLと、ロータコア20の外周20aとの交点は、ロータ2の極中心Pを規定する。
ボンド磁石30は、その周方向中心が径方向内側(すなわち中心軸Ax側)に突出する形状、すなわち径方向内側に凸となる湾曲形状を有する。より具体的には、ボンド磁石30は、例えば、軸方向に直交する面において円弧状の断面を有する。
ボンド磁石30の断面形状は、円弧状には限定されず、例えば、矩形状、U字状、あるいはV字状であってもよい。ボンド磁石30の磁極面30a,30bの面積を大きくするためには、ボンド磁石30は、径方向内側に凸となる湾曲形状を有することが望ましい。
ボンド磁石30は、極中心P側を向く磁極面30aと、その反対側の磁極面30bと、ロータコア20の外周20aに対向する端面部30cとを有する。磁極面30aは例えばN極であり、磁極面30bは例えばS極であるが、逆であってもよい。磁極面30aは第1磁極面とも称し、磁極面30bは第2磁極面とも称する。
ボンド磁石30の周方向中心(すなわち極中心線CL上)には、ゲート痕31が形成される。ゲート痕31は、後述するボンド磁石30の成形工程(図6~7)における金型70のゲート73aに対応する位置に形成される。ゲート痕31は、凹部または凸部であってもよい。
ボンド磁石30は、後述するようにロータコア20の磁石孔21に樹脂を注入して成形される。そのため、軸方向に直交する面における磁石孔21の断面形状は、ボンド磁石30の断面形状と同様である。
図2に示すように、ロータコア20の外周20aおよび内周20bは、例えば中心軸Axを中心とする円形であるが、必ずしも円形でなくてもよい。ロータコア20の内周20bには、シャフト10が圧入等により固定されている。シャフト10は、例えば、機械構造用炭素鋼(S45C)等の金属で形成される。シャフト10とロータコア20の内周20bとの間に樹脂部を設けてもよいが、これについては実施の形態2で説明する。
図4(A)は、ロータ2を示す平面図である。図4(B)は、図4(A)の線分4B-4Bにおけるロータ2の断面図である。図4(A),(B)に示すように、ロータコア20は、軸方向の一端面である第1端面20cと、軸方向の他端面である第2端面20dとを有する。
ロータ2は、ロータコア20の第1端面20cを覆う第1樹脂部11を有する。第1樹脂部11は、耐熱性に優れたエンジニアリングプラスチックまたはスーパーエンジニアリングプラスチックで形成される。より具体的には、第1樹脂部11は、例えば、PBT、PA(ポリアミド)、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、LCP等の熱可塑性樹脂で形成される。
第1樹脂部11は、外周11aおよび内周11bを有する。外周11aおよび内周11bは、例えば中心軸Axを中心とする円形であるが、必ずしも円形でなくてもよい。内周11bは、シャフト10に接触している。第1樹脂部11の軸方向の厚さは、0.5mm以上、10mm以下であることが望ましい。
第1樹脂部11は、ボンド磁石30の少なくとも一部を覆うように形成されている。すなわち、第1樹脂部11は、磁石孔21内のボンド磁石30の軸方向の位置を規制する作用を有する。
図4(B)に示すように、中心軸Axから第1樹脂部11の外周11aまでの距離R1と、中心軸Axからゲート痕31までの距離R2とは、R1>R2を満足する。すなわち、第1樹脂部11は、ボンド磁石30のゲート痕31を覆うように設けられている。言い換えると、第1樹脂部11は、ボンド磁石30のゲート痕31に軸方向に重なり合うように設けられている。
また、中心軸Axから第1樹脂部11の外周11aまでの距離R1と、中心軸Axからロータコア20の外周20aまでの距離R3とは、R1<R3を満足する。すなわち、第1樹脂部11の外周11aは、ロータコア20の外周20aよりも径方向内側に位置する。
ゲート痕31が凹部である場合には、第1樹脂部11はゲート痕31の内部に入り込んでいることが望ましい。また、ゲート痕31が凸部である場合には、第1樹脂部11はゲート痕31を周囲から囲んでいることが望ましい。
ゲート痕31の大きさ、すなわち軸方向に直交する面における大きさ(ここでは外径)は、例えば1mmである。ゲート痕31の大きさは1mmには限定されず、ボンド磁石30の安定した成形が可能な大きさであればよい。
図5は、ロータ2およびステータ5を示す縦断面図である。なお、図5では、ステータ5の絶縁部54およびコイル55は省略されている。図5に示すように、ロータコア20の軸方向の長さL1は、ステータコア50の軸方向の長さL2よりも長い。
ロータコア20は、ステータコア50から軸方向に突出している。ロータコア20の磁石孔21に設けられたボンド磁石30も、ステータコア50から軸方向に突出している。ロータコア20およびボンド磁石30は、ここではステータコア50の軸方向両側に突出しているが、軸方向の一方の側のみに突出していてもよい。
ゲート痕31は、ボンド磁石30の軸方向の一端部に形成されている。そのため、ゲート痕31は、ステータコア50よりも軸方向に突出している。言い換えると、ゲート痕31は、ステータコア50の軸方向端面よりも軸方向外側に位置している。
<モータの製造方法>
次に、モータ1の製造方法について説明する。図6は、モータ1の製造工程を示すフローチャートである。
次に、モータ1の製造方法について説明する。図6は、モータ1の製造工程を示すフローチャートである。
ステップS101では、電磁鋼板等のコアシートを積層してカシメ等で固定し、ロータコア20を形成する。
ステップS102では、ボンド磁石30の成形に用いる第1の金型としての金型70(図7)に、ロータコア20を配置する。なお、ボンド磁石30の成形は、例えば、射出成形による。
図7は、ボンド磁石30の成形に用いる金型70を示す断面図である。金型70は、下型71と上型72とを有する。上型72は、下型71に対して移動可能に設けられている。下型71は、ロータコア20を収容する円筒状の凹部である収容部71aと、ロータコア20の内周側に嵌合する中芯部71bとを有する。
上型72は、下型71の収容部71aに溶融材料を供給する供給路73を有する。供給路73は、上型72の上端でノズルに接続されるスプルー73cと、スプルー73cから分岐して延在する複数のランナー73bと、各ランナー73bから成形空間まで延在するゲート73aとを有する。
ゲート73aの数は、モータ1のボンド磁石30の数と同じである。ゲート73aは、中心軸Axから等距離で、且つ周方向に等間隔に配置されている。ゲート73aの位置は、下型71の収容部71aに収容されるロータコア20の磁石孔21の周方向の中心と一致する。
上型72を上昇させて下型71の収容部71aを開放し、下型71の収容部71a内にロータコア20を収容する。次に、上型72を下降させて下型71と上型72とを型締めする。
ステップS103では、ロータコア20の磁石孔21に、ボンド磁石30の材料を充填し、ボンド磁石30の前駆体である成形体を成形する。具体的には、樹脂粉末を高温下で溶融させて磁性粉を混合させた溶融樹脂を、ノズルから金型70のスプルー73cに供給する。
スプルー73cに供給された溶融樹脂は、ランナー73bを経てゲート73aに流れる。ゲート73aは、収容部71a内に配置されたロータコア20の磁石孔21に対向しており、ゲート73aから磁石孔21に溶融樹脂が充填される。
ロータコア20の磁石孔21に溶融樹脂が充填されたのち、下型71および上型72を冷却することにより、溶融樹脂が硬化し、ボンド磁石30の前駆体である成形体が成形される。
その後、図8に示すように、上型72を上昇させることにより下型71の収容部71aを開放し、収容部71aからロータコア20を取り出す。このとき、成形体の上端面のゲート73aに対向する位置に、符号Bで示すようにゲート痕31が形成される。
ステップS104では、ロータコア20とシャフト10とを固定する。シャフト10は、ロータコア20の内周20bに、圧入またはコーキング等によって固定する。なお、ロータコア20とシャフト10とを、不飽和ポリエステル樹脂等の樹脂により一体成形してもよい。
ステップS105では、ロータコア20とシャフト10とを、第1樹脂部11の成形に用いる第2の金型としての金型80(図9)に配置する。なお、第1樹脂部11の成形は、例えば、射出成形による。
図9は、第1樹脂部11の成形に用いる金型80を示す断面図である。金型80は、下型81と上型82とを有する。上型82は、下型81に対して移動可能に設けられている。下型81は、ロータコア20を収容する円筒状の収容部81aと、シャフト10の下端部を有要する穴部81bとを有する。穴部81bは、収容部81aの径方向中心に形成されている。
上型82は、収容部81aに対向する凹部82aと、シャフト10の上端部を収容する穴部82bと、凹部82aに溶融材料を供給する供給路83とを有する。凹部82aは、第1樹脂部11を成形するための空洞部H1を形成するためのものである。穴部82bは、凹部82aの径方向中心に形成されている。
供給路83は、上型82の上端で図示しないノズルに接続されるスプルー83cと、スプルー83cから分岐して延在する複数のランナー83bと、各ランナー83bから凹部82aまで延在するゲート83aとを有する。
ゲート83aの数は4つであり、中心軸Axから等距離で、且つ周方向に等間隔に配置されている。なお、ゲート83aの数は4つに限定されるものではなく、2つ以上であればよい。ゲート83aは、ロータコア20の磁石孔21よりも径方向内側に位置している。
上型82を上昇させて下型81の収容部81aを開放し、下型81の収容部81a内にロータコア20を収容し、穴部81b内にシャフト10を収容する。この状態で、上型82の凹部82aには、第1樹脂部11を形成するための空洞部H1が形成され、ロータコア20の第1端面20cはこの空洞部H1に対向する。
ステップS106では、第1樹脂部11の材料である樹脂を溶融させた溶融樹脂を、供給路83から凹部82aに充填する。溶融樹脂は、スプルー83c、ランナー83bおよびゲート83aを経て、凹部82a内の空洞部H1に充填される。
その後、下型81および上型82を冷却することにより、空洞部H1内の溶融樹脂が硬化し、第1樹脂部11が成形される。第1樹脂部11は、ロータコア20の第1端面20cにおいてゲート痕31を覆うように形成される。また、第1樹脂部11の内周11bは、シャフト10に接するように形成される。
ステップS107では、例えば着磁ヨークを用いて、ロータコア20の磁石孔21内の成形体を着磁する。着磁された成形体は、ボンド磁石30となる。以上により、ロータ2が完成する。
上記のステップS101~S107と並行して、ステータ5の製造を行う。まず、電磁鋼板等のコアシートを軸方向に積層してステータコア50を組み立てる。次に、ステータコア50に絶縁部54を取り付け、ステータコア50に絶縁部54を介してコイル55を巻き付ける。
次に、ステータ5と回路基板65とをモールドステータ6用の第3の金型に設置し、BMC等のモールド樹脂を注入して加熱する。すなわち、モールド成形を行う。これにより、ステータ5と回路基板65とがモールド樹脂部60で覆われたモールドステータ6が完成する。
その後、ロータ2のシャフト10に軸受91,92を取り付け、モールドステータ6のステータ5の内側に挿入する。また、ブラケット93をモールドステータ6の開口部61に取り付け、シャフト10にキャップ14を取り付ける。これにより、図1に示したモータ1が完成する。なお、モールド樹脂部60を用いず、ステータ5をシェル等に取り付ける場合には、モールド成形工程を省略することができる。
<作用>
次に、実施の形態1の作用について説明する。永久磁石には、焼結磁石とボンド磁石とがある。ボンド磁石は、焼結磁石よりも低磁力であるが、形状の自由度が高い。実施の形態1では、ボンド磁石30が円弧状に形成されており、ボンド磁石30の周方向の幅(すなわち1磁極の幅)に対して、磁極面30a,30bの面積が大きい。そのため、ボンド磁石30から出る磁束、またはボンド磁石30に流入する磁束の量を多くし、磁力を高めることができる。
次に、実施の形態1の作用について説明する。永久磁石には、焼結磁石とボンド磁石とがある。ボンド磁石は、焼結磁石よりも低磁力であるが、形状の自由度が高い。実施の形態1では、ボンド磁石30が円弧状に形成されており、ボンド磁石30の周方向の幅(すなわち1磁極の幅)に対して、磁極面30a,30bの面積が大きい。そのため、ボンド磁石30から出る磁束、またはボンド磁石30に流入する磁束の量を多くし、磁力を高めることができる。
一方、図8を参照して説明したように、ボンド磁石30の成形工程では、ボンド磁石30の軸方向の一端面にゲート痕31が形成される。ゲート痕31は、凹部の場合と、凸部の場合がある。
図10(A),(B)は、ゲート痕31の2つの例を説明するための模式図である。図10(A)に示した例では、ゲート痕31が凹部Aとして形成されている。凹部Aの周囲には、微小な樹脂片であるバリが形成される。ロータ2の回転時にバリが破断してロータ2から脱落すると、バリがロータ2とステータ5とのギャップに挟まり、モータ1の不具合が生じる可能性がある。
図10(B)に示した例では、ゲート痕31が凸部Bとして形成されている。ロータ2の回転時に、凸部Bが破断してロータ2から脱落すると、凸部Bを構成する樹脂片がロータ2とステータ5とのギャップに挟まり、モータ1の不具合が生じる可能性がある。
そこで、実施の形態1のロータ2では、ロータコア20においてゲート痕31と同じ側の第1端面20cに、第1樹脂部11が形成されている。第1樹脂部11は、ゲート痕31を覆うように形成されている。
ゲート痕31が凹部Aの場合には、図10(A)に示すように、第1樹脂部11が凹部Aを入り込むように形成される。そのため、凹部Aの周囲のバリの破断を抑制することができる。また、仮にバリが破断したとしても、バリの移動が第1樹脂部11によって抑制されるため、バリのロータ2からの脱落を防止することができる。
また、ゲート痕31が凸部Bの場合には、図10(B)に示すように、第1樹脂部11が凸部Bを囲むように形成される。そのため、凸部Bの破断を抑制することができる。また、仮に凸部Bが破断したとしても、その樹脂片の移動が第1樹脂部11によって抑制されるため、樹脂片のロータ2からの脱落を防止することができる。
このように、実施の形態1のロータ2では、ボンド磁石30のゲート痕31を覆うように第1樹脂部11が形成されるため、ゲート痕31の樹脂片の脱落に起因する不具合の発生を防止することができる。
なお、第1樹脂部11にも、ゲート83a(図9)に対応する位置にゲート痕が形成されるが、第1樹脂部11は磁性粉を含まないため、材料の強度が強く脱落が生じにくい。また、仮に第1樹脂部11のゲート痕の樹脂片がロータ2から脱落したとしても、当該樹脂片が磁性粉を含まないため、ロータ2或いはステータ5に吸着されることがなく、モータ1への影響は無視できるレベルである。第1樹脂部11のゲート痕については、実施の形態7で説明する。
図4(B)を参照して説明したように、中心軸Axから第1樹脂部11の外周11aまでの距離R1と、中心軸Axからゲート痕31までの距離R2とは、R1>R2を満足する。すなわち、第1樹脂部11は、ボンド磁石30のゲート痕31を覆う。言い換えると、第1樹脂部11は、ボンド磁石30のゲート痕31に対して軸方向に重なり合う。そのため、ゲート痕31の樹脂片のロータ2からの脱落を防止することができる。
また、中心軸Axから第1樹脂部11の外周11aまでの距離R1と、中心軸Axからロータコア20の外周20aまでの距離R3とは、R1<R3を満足する。すなわち、第1樹脂部11の外周11aは、ロータコア20の外周20aよりも径方向内側に位置する。そのため、第1樹脂部11がロータコア20よりも径方向外側に突出してロータ2の回転に影響を与えることを防止することができる。また、第1樹脂部11における樹脂の使用量を少なく抑えることができる。
また、第1樹脂部11はロータコア20の第1端面20cとの接触によりロータコア20に固定され、また、第1樹脂部11の内周11bとシャフト10との接触によりシャフト10にも固定される。そのため、第1樹脂部11とロータコア20およびシャフト10との一体性を高めることができる。
また、第1樹脂部11の厚さが薄すぎると、上述したステップS106(図6)において溶融樹脂の充填に大きな力が必要となる。一方、第1樹脂部11の厚さが厚すぎると、溶融樹脂の冷却による硬化に時間がかかり、サイクルタイムが長くなる。製造工程を簡単にし、サイクルタイムを短くするためには、第1樹脂部11の厚さが0.5mm以上、10mm以下であることが望ましい。この厚さ範囲であれば、第1樹脂部11における樹脂の使用量を少なく抑えることもできる。
また、図5に示したように、ロータコア20の軸方向の長さL1をステータコア50の軸方向の長さL2よりも長くすることで、ロータ2からステータ5に流入する磁束の量が増加し、モータ効率を向上することができる。
また、ゲート痕31は、ボンド磁石30の周方向中心に位置している。これは、ボンド磁石30の成形時に、金型70のゲート73aが磁石孔21の周方向中心に位置していたことによるものである。そのため、ゲート73aから磁石孔21に注入された溶融樹脂は、磁石孔21の周方向両側に均等に行き渡る。
ボンド磁石30の形状が非対称になると、ロータ2とステータ5との間の吸引力が不均一になり、振動および騒音が生じる可能性がある。ゲート73aを磁石孔21の周方向中心に位置させることにより、ボンド磁石30を周方向に対称な形状に成形することができる。これにより振動および騒音を抑制することができる。
また、ゲート痕31の形状はばらつきやすいため、ロータ2の複数のボンド磁石30の間でゲート痕31の形状がばらつく可能性がある。このようにゲート痕31の形状がばらつくと、ロータ2の磁極毎にステータコア50に流入する磁束の量がばらつくことになり、振動および騒音が生じる可能性がある。
実施の形態1では、図5に示したように、ゲート痕31がステータコア50の軸方向端面よりも軸方向外側(矢印Zで示す)に位置する。ボンド磁石30のうち、ステータコア50から軸方向に突出した部分からステータコア50に流入する磁束は比較的少ないため、ロータ2の複数のボンド磁石30の間でゲート痕31の形状にばらつきがあったとしても、ステータコア50に流入する磁束への影響は少なく、従って振動および騒音を抑制することができる。
また、ボンド磁石30は、径方向内側すなわち中心軸Axの側に凸となるように湾曲した形状(例えば円弧形状)を有しているため、磁極面30a,30bの面積を大きくし、磁力を高めることができる。
なお、第1樹脂部11をロータコア20と一体に成形する例について説明したが、第1樹脂部11をロータコア20とは別に成形し、圧入等の方法でシャフト10に固定してもよい。
<実施の形態1の効果>
以上説明したように、実施の形態1のロータ2は、磁石孔21を有する環状のロータコア20と、磁石孔21に設けられたボンド磁石30と、ロータコア20の軸方向の第1端面20cに設けられた第1樹脂部11とを有する。ボンド磁石30の軸方向の一端面には、ゲート痕31が形成される。第1樹脂部11は、ボンド磁石30のゲート痕31を覆うように形成されている。そのため、第1樹脂部11により、ゲート痕31の樹脂片のロータ2からの脱落を抑制し、モータ1の不具合の発生を防止することができる。
以上説明したように、実施の形態1のロータ2は、磁石孔21を有する環状のロータコア20と、磁石孔21に設けられたボンド磁石30と、ロータコア20の軸方向の第1端面20cに設けられた第1樹脂部11とを有する。ボンド磁石30の軸方向の一端面には、ゲート痕31が形成される。第1樹脂部11は、ボンド磁石30のゲート痕31を覆うように形成されている。そのため、第1樹脂部11により、ゲート痕31の樹脂片のロータ2からの脱落を抑制し、モータ1の不具合の発生を防止することができる。
実施の形態2.
図11(A)は、実施の形態2のロータ2Aを示す縦断面図である。図11(B)は、実施の形態2のロータ2Aを示す底面図である。実施の形態2のロータ2Aは、ロータコア20の第1端面20cの第1樹脂部11に加えて、第2端面20dに第2樹脂部12を有する。
図11(A)は、実施の形態2のロータ2Aを示す縦断面図である。図11(B)は、実施の形態2のロータ2Aを示す底面図である。実施の形態2のロータ2Aは、ロータコア20の第1端面20cの第1樹脂部11に加えて、第2端面20dに第2樹脂部12を有する。
第2樹脂部12は、第1樹脂部11と同じ樹脂で形成されることが望ましい。第2樹脂部12は、例えば、耐熱性に優れたエンジニアリングプラスチック等、より具体的には、PBT、PA、PEEK、LCP等の熱可塑性樹脂で形成される。
第2樹脂部12は、外周12aおよび内周12bを有する。外周12aおよび内周12bは、ここでは中心軸Axを中心とする円形であるが、必ずしも円形でなくてもよい。内周12bは、シャフト10に接触している。第2樹脂部12の軸方向の厚さは、0.5mm以上、10mm以下であることが望ましい。
第2樹脂部12は、ボンド磁石30の軸方向端面の少なくとも一部を覆うように形成されている。すなわち、第2樹脂部12は、磁石孔21内のボンド磁石30の軸方向の位置を規制する作用を有する。
また、実施の形態2では、ロータコア20の内周20bがシャフト10から離間している。ロータコア20の内周20bとシャフト10との間に、第3樹脂部13が形成されている。第3樹脂部13は、ロータコア20とシャフト10とを一体的に保持する作用を有する。
第3樹脂部13は、第1樹脂部11と同じ樹脂で形成されることが望ましい。第3樹脂部13は、例えば、耐熱性に優れたエンジニアリングプラスチック等、より具体的には、PBT、PA、PEEK、LCP等の熱可塑性樹脂で形成される。ここでは、第1樹脂部11、第2樹脂部12および第3樹脂部13が同じ材料で形成されている場合について説明する。そのため、単一の成形工程でこれらの樹脂部11,12,13を成形することができる。
図12は、実施の形態2のロータ2Aの製造方法を示すフローチャートである。図12に示すステップS101~S103では、実施の形態1のステップS101~S103(図6)と同様に、ロータコア20を形成し、ロータコア20の磁石孔21にボンド磁石30の前駆体である成形体を成形する。
続くステップS201では、ロータコア20とシャフト10とを、樹脂部11,12,13を形成するための第2の金型としての金型80Aに配置する。
図13は、樹脂部11,12,13の成形に用いる金型80Aを示す断面図である。金型80Aは、図9に示した金型80と同様に構成されている。但し、下型81には、ロータコア20を収容部81aの底面81cから離間した位置で保持するための段差部81dが形成されている。
下型81の収容部81aにロータコア20を収容し、穴部81bにシャフト10を収容すると、ロータコア20の第1端面20cの上側に、第1樹脂部11を形成するための空洞部H1が形成される。また、ロータコア20の第2端面20dと収容部81aの底面81cとの間に、第2樹脂部12を形成するための空洞部H2が形成される。また、ロータコア20の内周20bとシャフト10との間に、第3樹脂部13を形成するための空洞部H3が形成される。これらの空洞部H1,H2,H3は連続している。
ステップS202では、樹脂部11,12,13の材料である樹脂を溶融させた溶融樹脂を、金型80Aの供給路83から空洞部H1,H2,H3に充填する。空洞部H1では第1樹脂部11が成形され、空洞部H2では第2樹脂部12が成形され、空洞部H3では第3樹脂部13が成形される。
続くステップS107では、実施の形態1のステップS107(図6)と同様に、ロータコア20の磁石孔21内の成形体を着磁する。着磁された成形体は、ボンド磁石30となる。以上により、ロータ2Aが完成する。
実施の形態2では、第1樹脂部11がボンド磁石30の軸方向の一端面の少なくとも一部を覆い、第2樹脂部12がボンド磁石30の軸方向の他端面の少なくとも一部を覆っているため、磁石孔21内のボンド磁石30の軸方向の位置を規制することができ、磁石孔21からのボンド磁石30の脱落を防止することができる。
また、第3樹脂部13を成形することによってロータコア20とシャフト10とが固定されるため、シャフト10をロータコア20に圧入、コーキング等により固定する工程が不要になり、製造工程を簡単にすることができる。
この例では、ロータコア20とシャフト10との隙間を埋めるように第3樹脂部13を形成しているが、第3樹脂部13に空洞部を設けてもよい(後述する図18参照)。
図14は、実施の形態2のモータ1Aを示す縦断面図である。図14に示すように、モータ1Aでは、ロータ2Aのロータコア20とシャフト10とが第3樹脂部13によって保持されている。また、ロータコア20を軸方向の一方の側に第1樹脂部11が形成され、他方の側に第2樹脂部12が形成されている。
ロータ2Aのロータコア20とシャフト10とが第3樹脂部13によって保持され、この第3樹脂部13は射出成形で形成されるため、形状自由度が高い。第3樹脂部13の形状を変更することで、ロータ2Aの固有振動数を調整することができ、モータ1Aの振動を低減することができる。また、ロータコア20を構成するコアシート(例えば電磁鋼板)の使用量を少なくすることができるため、製造コストを低減することができる。
上述した点を除き、実施の形態2のロータ2Aは、実施の形態1のロータ2と同様に構成されている。
以上説明したように、実施の形態2のロータ2Aでは、ロータコア20の第1端面20cに第1樹脂部11が形成され、第2端面20dに第2樹脂部12が形成されている。第1樹脂部11はボンド磁石30の軸方向一端面の少なくとも一部を覆い、第2樹脂部12はボンド磁石30の軸方向他端面の少なくとも一部を覆っている。そのため、ロータコア20の磁石孔21内のボンド磁石30の軸方向の位置を規制し、ボンド磁石30の脱落を防止することができる。
また、ロータ2Aは、ロータコア20とシャフト10との間に第3樹脂部13を有するため、シャフト10のロータコア20への圧入等の工程を不要にすることができ、また、モータ1Aの振動を低減することができる。
また、第1樹脂部11、第2樹脂部12および第3樹脂部13が同一の材料で形成されている場合には、単一の成形工程でこれらを成形することができるため、ロータ2Aの製造工程を簡単にすることができる。
実施の形態3.
図15(A)は、実施の形態3のロータ2Bを示す平面図である。図15(B)は、図15(A)の線分15B-15Bにおけるロータ2Bの断面図である。実施の形態3のロータ2Bは、ロータコア20の磁石孔21内に樹脂部15を有する点で、実施の形態1のロータ2と異なる。
図15(A)は、実施の形態3のロータ2Bを示す平面図である。図15(B)は、図15(A)の線分15B-15Bにおけるロータ2Bの断面図である。実施の形態3のロータ2Bは、ロータコア20の磁石孔21内に樹脂部15を有する点で、実施の形態1のロータ2と異なる。
第4樹脂部としての樹脂部15は、ロータコア20の磁石孔21の内面とボンド磁石30との間に設けられる。樹脂部15は、第1樹脂部11と同じ樹脂で形成されていることが望ましい。樹脂部15は、例えば、耐熱性に優れたエンジニアリングプラスチック等、より具体的には、PBT、PA、PEEK、LCP等の熱可塑性樹脂で形成される。
樹脂部15は、図15(B)に示すように、磁石孔21の軸方向の一端部に形成されている。但し、樹脂部15は、磁石孔21の軸方向の両端部に設けられていても良く(図16(B)参照)、磁石孔21を軸方向に貫通していてもよい(図17(B))。
樹脂部15は、図15(A)に示すように、ボンド磁石30の磁極面30bに沿って形成されている。そのため、樹脂部15は、軸方向に直交する面内で、ボンド磁石30の磁極面30bと同様に湾曲した形状を有する。但し、樹脂部15は、ボンド磁石30の磁極面30aおよび磁極面30bの少なくとも一方の側で、少なくとも1箇所に設けられていればよい。
ロータコア20の磁石孔21にボンド磁石30を成形した場合、成形後のロータコア20とボンド磁石30との熱収縮差により、磁石孔21の内面とボンド磁石30との間に隙間C(図15(B))が生じる場合がある。この隙間Cのため、ロータ2Bの回転時に、磁石孔21内でボンド磁石30が移動し、衝突音が発生し、騒音が増加する可能性がある。
実施の形態3では、磁石孔21の内面とボンド磁石30との隙間Cに樹脂部15が形成されているため、磁石孔21内でのボンド磁石30の移動を抑制し、騒音を低減することができる。
樹脂部15は、図9を参照して説明した金型80を用いて第1樹脂部11を形成する際に、第1樹脂部11を形成する材料の一部が、ボンド磁石30と磁石孔21との隙間Cに流入することによって形成される。
上述した点を除き、実施の形態3のロータ2Bは、実施の形態1のロータ2と同様に構成されている。
以上説明したように、実施の形態3のロータ2Bは、ロータコア20の磁石孔21の内面とボンド磁石30との間に樹脂部15を有する。そのため、ボンド磁石30と磁石孔21の内面との隙間Cが生じた場合であっても、樹脂部15によってボンド磁石30の移動を規制し、騒音を低減することができる。
また、第1樹脂部11の成形工程で磁石孔21内に樹脂部15が成形されるため、ロータ2Bの製造工程を複雑にすることなく、騒音の低減効果を得ることができる。
実施の形態4.
図16(A)は、実施の形態4のロータ2Cを示す平面図である。図16(B)は、図16(A)の線分16B-16Bにおけるロータ2Cの断面図である。実施の形態4のロータ2Cは、第2樹脂部12および第3樹脂部13を有する点、および磁石孔21の軸方向両端部に樹脂部15が形成されている点において、実施の形態3のロータ2Bと異なる。
図16(A)は、実施の形態4のロータ2Cを示す平面図である。図16(B)は、図16(A)の線分16B-16Bにおけるロータ2Cの断面図である。実施の形態4のロータ2Cは、第2樹脂部12および第3樹脂部13を有する点、および磁石孔21の軸方向両端部に樹脂部15が形成されている点において、実施の形態3のロータ2Bと異なる。
第4樹脂部としての樹脂部15は、ロータコア20の磁石孔21の内面とボンド磁石30との間に設けられる。樹脂部15は、第1樹脂部11と同じ樹脂で形成されていることが望ましい。樹脂部15は、例えば、耐熱性に優れたエンジニアリングプラスチック等、より具体的には、PBT、PA、PEEK、LCP等の熱可塑性樹脂で形成される。
図16(B)に示すように、樹脂部15は、磁石孔21の軸方向の両端部に形成されている。
また、樹脂部15は、図16(A)に示すように、ボンド磁石30の磁極面30bに沿って形成されている。但し、樹脂部15は、ボンド磁石30の磁極面30aおよび磁極面30bの少なくとも一方の側で、少なくとも1箇所に設けられていればよい。
ロータ2Cは、実施の形態2のロータ2Aと同様、ロータコア20の第1端面20cに形成された第1樹脂部11と、ロータコア20の第2端面20dに形成された第2樹脂部12と、ロータコア20とシャフト10との間に形成された第3樹脂部13とを有する。
磁石孔21の内面とボンド磁石30との隙間Cに樹脂部15を形成することにより、磁石孔21内でのボンド磁石30の移動を抑制し、騒音を低減することができる。特に、磁石孔21の軸方向両端部に樹脂部15を形成することで、磁石孔21内でのボンド磁石30の移動をより効果的に抑制し、騒音の低減効果を高めることができる。
樹脂部15は、図13を参照して説明した金型80Aで樹脂部11,12,13を成形する際に形成される。すなわち、樹脂部11,12,13を形成する材料の一部が、ボンド磁石30と磁石孔21の内面との隙間Cに軸方向両側から流入することによって、ロータコア20の軸方向両端部に樹脂部15が形成される。
上述した点を除き、実施の形態4のロータ2Cは、実施の形態1のロータ2と同様に構成されている。
以上説明したように、実施の形態4のロータ2Cは、ロータコア20の磁石孔21の内面とボンド磁石30との間に樹脂部15を有し、樹脂部15は磁石孔21の軸方向両端部に設けられている。ボンド磁石30の移動を規制する効果を高め、騒音の低減効果を高めることができる。
また、樹脂部11,12,13の成形工程で磁石孔21内に樹脂部15が成形されるため、ロータ2Cの製造工程を複雑にすることなく、騒音の低減効果を得ることができる。
実施の形態5.
図17(A)は、実施の形態5のロータ2Dを示す平面図である。図17(B)は、図17(A)の線分17B-17Bにおけるロータ2Dの断面図である。実施の形態5のロータ2Dは、磁石孔21を軸方向に貫通するように樹脂部15が形成されている点で、実施の形態4のロータ2Cと異なる。
図17(A)は、実施の形態5のロータ2Dを示す平面図である。図17(B)は、図17(A)の線分17B-17Bにおけるロータ2Dの断面図である。実施の形態5のロータ2Dは、磁石孔21を軸方向に貫通するように樹脂部15が形成されている点で、実施の形態4のロータ2Cと異なる。
第4樹脂部としての樹脂部15は、ロータコア20の磁石孔21の内面とボンド磁石30との間に設けられる。樹脂部15は、第1樹脂部11と同じ樹脂で形成されていることが望ましい。樹脂部15は、例えば、耐熱性に優れたエンジニアリングプラスチック等、より具体的には、PBT、PA、PEEK、LCP等の熱可塑性樹脂で形成される。
図17(B)に示すように、樹脂部15は、磁石孔21を軸方向に貫通するように形成されている。
また、樹脂部15は、図17(A)に示すように、ボンド磁石30の磁極面30bに沿って形成されている。但し、樹脂部15は、ボンド磁石30の磁極面30aおよび磁極面30bの少なくとも一方の側で、少なくとも1箇所に設けられていればよい。
ロータ2Dは、実施の形態3のロータ2Cと同様、ロータコア20の第1端面20cに形成された第1樹脂部11と、ロータコア20の第2端面20dに形成された第2樹脂部12と、ロータコア20とシャフト10との間に形成された第3樹脂部13とを有する。
磁石孔21の内面とボンド磁石30との隙間Cに樹脂部15を形成することにより、磁石孔21内でのボンド磁石30の移動を抑制し、騒音を低減することができる。特に、磁石孔21の軸方向を貫通するように樹脂部15を形成することで、磁石孔21内でのボンド磁石30の移動をより効果的に抑制し、騒音の低減効果を高めることができる。
樹脂部15は、図13を参照して説明した金型80Aで樹脂部11,12,13を成形する際に形成される。すなわち、樹脂部11,12,13の材料の一部がボンド磁石30と磁石孔21の内面との隙間Cの全体に流入することによって、磁石孔21を貫通するように樹脂部15が形成される。
また、図17(A),(B)には、第1樹脂部11の表面に形成されるゲート痕を、符号11eで示している。ゲート痕11eは、図13に示した金型80Aのゲート83aに対応する位置に形成される。
ゲート痕11eは、ボンド磁石30よりも径方向内側に位置していることが望ましい。言い換えると、金型80Aのゲート83a(図13)は、ボンド磁石30よりも径方向内側に位置していることが望ましい。
樹脂部11,12,13の成形時の射出圧力は、ゲート83aから軸方向に作用する。ゲート83aがボンド磁石30よりも径方向内側に位置していれば、射出圧力がボンド磁石30に作用することを回避することができる。これにより、射出圧力によってボンド磁石30が破断して磁石孔21から脱落することを防止することができる。
また、ゲート痕11eは、ロータコア20の内周20bよりも径方向内側に位置していることがより望ましい。言い換えると、金型80Aのゲート83a(図13)は、ロータコア20の内周20bよりも径方向内側に位置していることが望ましい。
金型80A(図13)では、ロータコア20の内周20bよりも径方向内側で、第3樹脂部13が成形される。そのため、ゲート83aからの射出圧力を、金型80Aの下型81の底面81cで受けることができる。金型80Aは高強度の鋼材で形成されているため、高い射出圧力に対する十分な耐久性を有している。
このように、ボンド磁石30およびロータコア20に射出圧力が直接加わらないようにすることにより、ボンド磁石30の破断、並びにロータコア20の変形および磁気特性の変化を防止することができる。
上述した点を除き、実施の形態5のロータ2Dは、実施の形態1のロータ2と同様に構成されている。
以上説明したように、実施の形態5のロータ2Dは、ロータコア20の磁石孔21を貫通するように樹脂部15が形成されているため、ボンド磁石30の移動を規制する効果を高め、騒音の低減効果を高めることができる。
また、ゲート痕11eがボンド磁石30よりも径方向内側に位置することにより、射出圧力によるボンド磁石30の破断を防止することができる。
また、ゲート痕11eがロータコア20の内周20bよりも径方向内側に位置することにより、射出圧力によるロータコア20の変形および磁気特性の変化を抑制することができる。
なお、ゲート痕11eがボンド磁石30よりも径方向内側に位置するという態様は、実施の形態1~4のロータ2,2A~2Cにも適用することができる。
また、ゲート痕11eがロータコア20の内周20bよりも径方向内側に位置するという態様は、実施の形態2,4のロータ2A,2Cにも適用することができる。
実施の形態6.
図18は、実施の形態6のロータ2Eを示す横断面図である。実施の形態6のロータ2Eは、第3樹脂部17の形状において、実施の形態2のロータ2Aと異なる。ロータ2Eは、ロータ2Aと同様、第1樹脂部11および第2樹脂部12(図13)を有する。
図18は、実施の形態6のロータ2Eを示す横断面図である。実施の形態6のロータ2Eは、第3樹脂部17の形状において、実施の形態2のロータ2Aと異なる。ロータ2Eは、ロータ2Aと同様、第1樹脂部11および第2樹脂部12(図13)を有する。
図18に示すように、第3樹脂部17は、ロータコア20とシャフト10との間に形成されている。第3樹脂部17は、シャフト10の外周に固定された内筒部17aと、ロータコア20の内周20bに固定された外筒部17cと、内筒部17aと外筒部17cとを連結する複数のリブ17bとを有する。リブ17bは内筒部17aから放射状に延在している。周方向に隣り合うリブ17bの間には、空洞部17dが形成される。
第3樹脂部17に空洞部17dが形成されるため、実施の形態2の第3樹脂部13(図11(A))と比較して、樹脂の使用量を低減することができる。これにより、ロータ2Eの製造コストを低減することができる。
リブ17bの数は、ここでは8つである。8つのリブ17bのうち、4つのリブ17bに対して軸方向には、上述したゲート痕11eが形成されている。なお、ゲート痕11eは第1樹脂部11上に形成されるため(図17(A)参照)、図18では破線で示している。
リブ17bに対して軸方向にゲート痕11eが位置するため、金型80Aのゲート83a(図13)から加えられる射出圧力を下型81(図13)で受けることができる。これにより、射出圧力によるボンド磁石30の破断、並びにロータコア20の変形あるいは磁気特性の変化を防止することができる。
なお、リブ17bの数は8つに限定されるものではなく、2つ以上であればよい。ロータ2Eの回転バランスを向上するためには、リブ17bを周方向に等間隔で形成することが望ましい。実施の形態6のロータ2Eに、実施の形態3~5で説明した樹脂部15を加えてもよい。
上述した点を除き、実施の形態6のロータ2Eは、実施の形態2のロータ2Aと同様に構成されている。なお、ロータ2Eは、第1樹脂部11(図11(A))と第3樹脂部17とを有していれば、第2樹脂部12を有さなくてもよい。
以上説明したように、実施の形態6のロータ2Eは、第3樹脂部13が空洞部を有するため、使用する樹脂の量を低減することができ、ロータ2Eの製造コストを低減することができる。
実施の形態7.
図19は、実施の形態7のロータ2Fを示す横断面図である。実施の形態7のロータ2Fは、ロータコア40およびボンド磁石35の形状において、実施の形態2のロータ2Aと異なる。
図19は、実施の形態7のロータ2Fを示す横断面図である。実施の形態7のロータ2Fは、ロータコア40およびボンド磁石35の形状において、実施の形態2のロータ2Aと異なる。
ロータコア40は、周方向に複数のコアセグメント42を組み合わせて構成されている。コアセグメント42の数は、例えば10個である。各コアセグメント42は、円筒を周方向に等間隔に分割した形状を有する。コアセグメント42の周方向両端面は、軸方向および径方向に平行な面である。
図20(A)は実施の形態7のロータ2Fを示す平面図である。図20(B)は、図20(A)に示した線分20B-20Bにおける断面図である。図20(A),(B)に示すように、ロータコア40の軸方向両端の外周部には、10個のコアセグメント42を連結する環状部43が形成されている。
すなわち、10個のコアセグメント42が環状部43で連結され、ロータコア40を構成している。隣り合うコアセグメント42の間には、ボンド磁石35が収容される溝部41が形成される。
隣り合うコアセグメント42の間の溝部41に、ボンド磁石35が設けられている。ボンド磁石35の材質は、実施の形態1~6のボンド磁石30と同様である。
図19に示すように、ボンド磁石35は平板状であり、周方向の一方の側を向く磁極面35aと、その反対側の磁極面35bとを有する。磁極面35aは例えばN極であり、磁極面35bは例えばS極であるが、逆であってもよい。周方向に隣り合うボンド磁石35は、同一極の磁極面(例えば磁極面35a)同士が対向するように磁化されている。磁極面35aは第1磁極面とも称し、磁極面35bは第2磁極面とも称する。
ボンド磁石35は、図19に示す断面では、ロータコア40の内周40bに相当する位置から、ロータコア40の外周40aに相当する位置まで延在している。ボンド磁石35の幅方向はロータコア40の径方向と一致し、厚さ方向はロータコア40の周方向と一致する。
図20(A),(B)に示すように、ボンド磁石35の軸方向の一端面には、ゲート痕36が形成されている。ゲート痕36は、径方向においてボンド磁石35の中心に形成されていることが望ましい。
ロータ2Fは、ロータコア40の軸方向の一端面である第1端面40c上に形成される第1樹脂部11と、ロータコア40の軸方向の他端面である第2端面40d上に形成される第2樹脂部12と、ロータコア40とシャフト10との間に形成される第3樹脂部13とを有する。樹脂部11,12,13は、例えば、耐熱性に優れたエンジニアリングプラスチック等、より具体的には、PBT、PA、PEEK、LCP等の熱可塑性樹脂で形成される。
第1樹脂部11は、ボンド磁石35の軸方向の一端面の少なくとも一部を覆い、またゲート痕36を覆うように形成される。第2樹脂部12は、ボンド磁石35の軸方向の他端面の少なくとも一部を覆うように形成される。第3樹脂部13は、ロータコア40およびボンド磁石35とシャフト10とを連結するように形成される。
また、ロータコア40の溝部41の内面とボンド磁石35との間には、第4樹脂部としての樹脂部19が形成されている。樹脂部19は、樹脂部11,12,13と同じ材質で形成されていることが望ましい。樹脂部19は、例えば、耐熱性に優れたエンジニアリングプラスチック等、より具体的には、PBT、PA、PEEK、LCP等の熱可塑性樹脂で形成される。
樹脂部19は、図15(B)に示した樹脂部15のようにロータコア40の軸方向の一端部に形成されていてもよく、図16(B)に示した樹脂部15のようにロータコア40の軸方向の両端部に形成されていてもよく、図17(B)に示した樹脂部15のようにロータコア40を軸方向に貫通していてもよい。
ロータ2Fの製造工程では、第1の金型としての金型70(図7)内にロータコア40を配置し、隣り合うコアセグメント42の間の溝部41に、ボンド磁石35の材料を充填し、ボンド磁石35の前駆体である成形体を成形する。
その後、金型80A(図13)内に、ロータコア40とシャフト10とを配置し、樹脂部11,12,13の材料である樹脂を溶融させた溶融樹脂を、金型80Aの供給路83から空洞部H1,H2,H3に充填する。
空洞部H1では第1樹脂部11が成形され、空洞部H2では第2樹脂部12が成形され、空洞部H3では第3樹脂部13が成形される。また、樹脂部11,12,13の材料が溝部41内に入り込み、樹脂部19が形成される。その後、ロータコア40の溝部41内の成形体を着磁することにより、ロータ2Fが製造される。
この実施の形態7においても、ゲート痕11eは、ボンド磁石30よりも径方向内側に位置していることが望ましい。これにより、射出圧力によってボンド磁石30が破断して磁石孔21から脱落することを防止することができる。
また、ゲート痕11eは、ロータコア40の内周20bよりも径方向内側に位置していることがより望ましい。これにより、ロータコア40に射出圧力が直接加わらないようにし、ロータコア40の変形および磁気特性の変化を抑制することができる。
上述した点を除き、実施の形態7のロータ2Fは、実施の形態2のロータ2Aと同様に構成されている。樹脂部13に実施の形態6の空洞部17dのような空洞部を設けてもよい。また、ロータ2Fは、第1樹脂部11および第2樹脂部12のうち、第2樹脂部12を有さなくてもよい。
以上説明したように、実施の形態7のロータ2Fでは、ロータコア40が周方向に複数のコアセグメント42を有し、隣り合うコアセグメント42間の溝部41にボンド磁石35が形成されているが、第1樹脂部11がボンド磁石35のゲート痕36を覆うように形成されているため、ゲート痕36の樹脂片の脱落を防止することができる。
<空気調和装置>
次に、上述した各実施の形態のモータが適用可能な空気調和装置について説明する。図21(A)は、実施の形態1のモータ1を適用した空気調和装置500の構成を示す図である。空気調和装置500は、室外機501と室内機502とを備える。室外機501と室内機502とは、冷媒配管503で接続されている。
次に、上述した各実施の形態のモータが適用可能な空気調和装置について説明する。図21(A)は、実施の形態1のモータ1を適用した空気調和装置500の構成を示す図である。空気調和装置500は、室外機501と室内機502とを備える。室外機501と室内機502とは、冷媒配管503で接続されている。
室外機501は、圧縮機504と、凝縮器505と、送風機としての室外送風機510とを備える。室外送風機510は、例えばプロペラファンである。室外送風機510は、羽根車(インペラ)511と、これを駆動するモータ1Aとを有する。
室内機502は、蒸発器506と、送風機としての室内送風機520とを備える。室内送風機520は、例えばクロスフローファンである。室内送風機520は、羽根車(インペラ)521と、これを駆動するモータ1Bとを有する。
図21(B)は、室外機501の縦断面図である。モータ1Aは、室外機501のハウジング508内に配置されたフレーム509によって支持されている。モータ1のシャフト10には、ハブ512を介して羽根車511が取り付けられている。
室外送風機510は、モータ1Aによって羽根車511が回転することにより、室外に送風する。空気調和装置500の冷房運転時には、圧縮機504で圧縮された冷媒が凝縮器505で凝縮する際に放出された熱を、室外送風機510の送風によって室外に放出する。
室内送風機520(図21(A))は、モータ1Bによって羽根車521が回転することにより、室内に送風する。空気調和装置500の冷房運転時には、冷媒が蒸発器506で蒸発する際に冷却された空気を、室内送風機520によって室内に送風する。
モータ1A,1Bは、実施の形態1のモータ1で構成されている。実施の形態1のモータ1は、ゲート痕31の樹脂片の脱落の防止により、高い信頼性を有する。そのため、室外送風機510および室内送風機520の信頼性を向上し、これにより空気調和装置500の信頼性を向上することができる。
モータ1A,1Bには、実施の形態1のモータ1に限らず、実施の形態2~7のロータを有するモータを用いてもよい。また、各実施の形態のモータは、ここでは室外送風機510および室内送風機520の両方に用いているが、いずれか一方のみに用いてもよい。
また、実施の形態1~7のモータは、送風機に限らず、圧縮機のモータ、あるいは他の機器のモータとして用いてもよい。
以上、望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本開示は上記の実施の形態に限定されるものではなく、各種の改良または変形を行なうことができる。
1,1A モータ、 2,2A,2B,2C,2D,2E,2F ロータ、 5 ステータ、 6 モールドステータ、 10 シャフト、 11 第1樹脂部、 11a 外周、 11b 内周、 11e ゲート痕、 12 第2樹脂部、 13 第3樹脂部、 15,19 樹脂部(第4樹脂部)、 20 ロータコア、 20c 第1端面、 20d 第2端面、 21 磁石孔、 30 ボンド磁石、 30a 磁極面(第1磁極面)、 30b 磁極面(第2磁極面)、 31 ゲート痕、 40 ロータコア、 40c 第1端面、 40d 第2端面、 41 溝部、 42 コアセグメント、 43 環状部(連結部)、 50 ステータコア、 55 コイル、 70 金型、 71 下型、 72 上型、 73a ゲート、 80,80A 金型、 81 下型、 82 上型、 83a ゲート、 500 空気調和装置、 501 室外機、 502 室内機、 510 室外送風機(送風機)、 511 羽根車、 520 室内送風機(送風機)、 521 羽根車。
Claims (21)
- シャフトと、
前記シャフトに対して固定され、磁石孔を有し、前記シャフトをその径方向の外側から囲む環状のロータコアと、
前記磁石孔に設けられたボンド磁石と、
前記シャフトの軸方向における前記ロータコアの端面に設けられた第1樹脂部と
を有す、
前記ボンド磁石の前記軸方向の端面には、ゲート痕が形成され、
前記第1樹脂部は、前記ボンド磁石の前記ゲート痕を覆っている
ロータ。 - 前記シャフトの中心軸から前記第1樹脂部の外周までの最短距離R1と、前記中心軸から前記ゲート痕までの最短距離R2とが、R1>R2を満足する
請求項1に記載のロータ。 - 前記シャフトの中心軸から前記第1樹脂部の外周までの最短距離R1と、前記中心軸から前記ロータコアの外周までの最短距離R3とが、R1<R3を満足する
請求項1または2に記載のロータ。 - 前記第1樹脂部は、前記シャフトに接するように形成されている
請求項1から3までのいずれか1項に記載のロータ。 - 前記ロータコアの前記第1樹脂部が形成された側と反対側の端面に形成された第2樹脂部をさらに有し、
前記第2樹脂部は、前記ボンド磁石の少なくとも一部を覆っている
請求項1から4までのいずれか1項に記載のロータ。 - 前記ロータコアと前記シャフトとの間に、第3樹脂部を有し、
前記第1樹脂部、前記第2樹脂部および前記第3樹脂部は、一体に形成されている
請求項5に記載のロータ。 - 前記ロータコアの前記磁石孔の内面と前記ボンド磁石との間に、第4樹脂部を有する
請求項1から6までのいずれか1項に記載のロータ。 - 前記第4樹脂部は、前記ロータコアの前記軸方向の端部であって、前記ゲート痕と同じ側の端部に形成されている
請求項7に記載のロータ。 - 前記第4樹脂部は、前記ロータコアの前記軸方向の両端部に形成されている
請求項7または8に記載のロータ。 - 前記第4樹脂部は、前記ロータコアを前記軸方向に貫通している
請求項7から9までのいずれか1項に記載のロータ。 - 前記第1樹脂部と、前記ロータコアの前記第1樹脂部が形成された側と反対側の端面に形成された第2樹脂部と、前記ロータコアと前記シャフトとの間に形成された第3樹脂部と、前記第4樹脂部とが一体に形成されている
請求項7から10までのいずれか1項に記載のロータ。 - 前記第1樹脂部にゲート痕が形成され、
前記第1樹脂部の前記ゲート痕は、前記ボンド磁石よりも、前記シャフトを中心とする径方向の内側に形成されている
請求項1から11までのいずれか1項に記載のロータ。 - 前記第1樹脂部にゲート痕が形成され、
前記第1樹脂部の前記ゲート痕は、前記ロータコアの内周よりも、前記シャフトを中心とする径方向の内側に形成されている
請求項1から12までのいずれか1項に記載のロータ。 - 前記ロータコアは、前記シャフトを中心とする周方向に配列された2以上のコアセグメントを有し、
前記磁石孔は、隣り合う2つのコアセグメントの間に形成された溝部である
請求項1から13までのいずれか1項に記載のロータ。 - 請求項1から14までのいずれか1項に記載のロータと、
前記ロータを囲むように設けられたステータと
を備えたモータ。 - 前記ボンド磁石の前記ゲート痕は、前記軸方向において、前記ステータのステータコアの外側に位置する
請求項15に記載のモータ。 - 請求項15または16に記載のモータと、
前記モータによって回転する羽根車と
を備えた送風機。 - 室外機と室内機とを備え、
前記室外機と前記室内機の少なくとも一方は、請求項17に記載の送風機を有する
空気調和装置。 - 磁石孔を有し、環状のロータコアを形成する工程と、
前記磁石孔に磁性粉と樹脂とを含む材料を注入し、成形体を成形する工程と、
前記ロータコアを、その径方向内側に設けられるシャフトに対して固定する工程と、
前記シャフトの軸方向における前記ロータコアの端面に、前記成形体の前記軸方向の端面に形成されるゲート痕を覆うように、第1樹脂部を形成する工程と、
前記磁石孔内の前記成形体を着磁してボンド磁石とする工程と
を有するロータの製造方法。 - 前記ロータコアの前記第1樹脂部が形成された側と反対側の端面に、第2樹脂部を形成する工程
をさらに有する請求項19に記載のロータの製造方法。 - 前記ロータコアと前記シャフトとの間に、前記第1樹脂部および前記第2樹脂部と一体に第3樹脂部を形成する工程をさらに有する
請求項20に記載のロータの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2023/027250 WO2025022580A1 (ja) | 2023-07-25 | 2023-07-25 | ロータ、モータ、送風機、空気調和装置およびロータの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2023/027250 WO2025022580A1 (ja) | 2023-07-25 | 2023-07-25 | ロータ、モータ、送風機、空気調和装置およびロータの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025022580A1 true WO2025022580A1 (ja) | 2025-01-30 |
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ID=94374529
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2023/027250 Pending WO2025022580A1 (ja) | 2023-07-25 | 2023-07-25 | ロータ、モータ、送風機、空気調和装置およびロータの製造方法 |
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| WO (1) | WO2025022580A1 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019180160A (ja) * | 2018-03-30 | 2019-10-17 | ダイキン工業株式会社 | 回転電気機械及び圧縮機 |
-
2023
- 2023-07-25 WO PCT/JP2023/027250 patent/WO2025022580A1/ja active Pending
Patent Citations (1)
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