JP3788247B2 - プラスチックマグネットロータ、このプラスチックマグネットロータを用いた電動機、及びこの電動機を用いた空気調和機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえばブラシレスモータ、ステッピングモータなどのロータに用いるプラスチックマグネットロータ、このプラスチックマグネットロータを用いた電動機、及びこの電動機を用いた空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２、及び図１３は、回転子に極配向されたプラスチックマグネットを用いた従来のプラスチックマグネットロータを示す図であり、図１２は断面図、図１３は平面図である。図において、１は回転軸、２はこの回転軸１と一体成形されたプラスチックマグネット部である。このプラスチックマグネット部２は、回転軸１に同軸になるように密着固定された円筒状の内筒部３と、回転軸１に同軸になるように外周側に設けられた円筒状の磁極部４と、これら内筒部３と磁極部４を連結する円板状の連結部５とから形成されている。６は磁極部４の回転軸方向の第１の端面部に一体的に形成された凸部であり、回転方向に９０°の等間隔で４個設けられている。７は前記プラスチックマグネット部２の凸部６の形成側に設けられた円板状の慣性質量体、８はこの慣性質量体７の回転中心部に設けられ、回転軸１と嵌合する挿通孔、９は慣性質量体７の周縁部に等間隔に設けられ、磁極部４の凸部６と嵌合する貫通孔である。
【０００３】
プラスチックマグネット部２は、熱可塑性樹脂に磁性体紛末を混合したプラスチック材料を用いて、射出成形等により回転軸１と一体的に成形され、回転軸１と密着固定される。磁極部４は極配向するように着磁される。磁極部４の第１の端面部４ａに突設される複数の凸部６は、上記成形時に同時に形成される。
上記磁極部の第１の端面部４ａは、内筒部３の一端部３ａよりも軸方向に長く形成されている。そして慣性質量体７は、中心部の挿通孔８に回転軸１を挿通、嵌合させつつ、周縁部の複数の貫通孔９に磁極部４の各凸部６を挿通させて、第１の端面部４ａに当接する位置まで挿入され、次いで貫通孔９を挿通した凸部６の先端部突出部を熱融着することによって磁極部４の第１の端面部４ａに固定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプラスチックマグネットロータは以上のように構成されているので、慣性質量体７を回転軸１に嵌合する際に軸１に傷がつきやすく、傷がついた回転軸１に軸受（図示せず）を圧入することとなるので、軸受の音不良を引き起こす要因となる。また、磁極部４の凸部６が成形後の収縮により傾斜することがあるため、凸部６と、この凸部６に嵌合する貫通孔９とのクリアランスを大きくとる必要があり、慣性質量体７が回転方向にガタを生じ易く、音振動の原因となる場合がある。さらに、回転軸１の慣性質量体７側に軸受（図示せず）を取り付けるには、何れも図示しない軸受止輪と、この軸受止輪を取付ける溝を回転軸に設けるか、あるいは段付きの軸を用いる等の必要があり、高コストを招くなどの問題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような従来の課題を解決するためになされたもので、慣性質量体を取り付ける際に軸を損傷することがなく、低コスト化が可能なプラスチックマグネットロータ、このプラスチックマグネットロータを用いた電動機、及びこの電動機を用いた空気調和機を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るプラスチックマグネットロータは、回転軸と、この回転軸の周りに該回転軸と同軸に密着固定され、軸方向の一端部及び他端部より上記回転軸の一方及び他方の軸端部分をそれぞれ露出させてなるプラスチック材からなる内筒部と、この内筒部の周囲外方を上記回転軸と同軸に囲繞して円筒状に設けられ、上記内筒部の一端部側に形成された第１の端面部が該内筒部の一端部よりも軸方向に短く形成されたプラスチック材からなる磁極部と、これら磁極部と内筒部を一体的に結合する連結部と、上記磁極部の第１の端面部に配設され回転中心部に上記内筒部を挿通する挿通孔を有する円板状の慣性質量体と、この慣性質量体を上記磁極部の第１の端面部側に固定する固定手段とを備え、上記挿通孔の内径と上記内筒部の外径とが略同一であるものである。
【０００７】
また、固定手段を、磁極部の第１の端面部に一体的に形成された複数の凸部と、慣性質量体の周縁部に設けられ、上記第１の端面部の各凸部をそれぞれ挿通する複数の貫通孔と、この貫通孔を挿通した上記磁極部の凸部先端部を熱融着することによって形成された熱融着体とからなり、上記慣性質量体の貫通孔のまわりに、熱融着時に形成される熱融着体と係合する係合部を形成してなるものである。
【０００８】
さらに、固定手段を、慣性質量体の挿通孔の近傍をコーキングにより内筒部の外周面の方向に変形させ、上記内筒部に対して上記慣性質量体を固着してなるものである。
【０００９】
さらにまた、内筒部の外周面部と、この外周面に嵌合する慣性質量体の挿通孔部とにより、互いに係合してこれら内筒部と慣性質量体相互の回動を阻止する回り止め手段を形成してなるものである。
【００１０】
また、回転軸に圧入した軸受を内筒部の一方の端部に当接して配設してなるものである。
【００１１】
さらにまた、プラスチックマグネットロータを有する電動機において、上記プラスチックマグネットロータとして、上記記載のプラスチックマグネットロータを用いて電動機を構成してなるものである。
【００１２】
さらに、電動機により駆動される送風機を有する室内機または室外機を備えた空気調和機において、上記電動機として、上記記載のプラスチックマグネットロータを有する電動機を用いたものである。
【００１３】
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１.
図１、及び図２は、この発明の実施の形態１に係るプラスチックマグネットロータの要部を示すもので、図１は断面図、図２はその平面図である。図において、１は回転軸、２はこの回転軸１の周りに該回転軸１と同軸に一体成形されたプラスチックマグネット部である。このプラスチックマグネット部２は、回転軸１の周りに該回転軸１と密着固定された内筒部３と、この内筒部３の外方を囲繞して円筒状に設けられた磁極部４と、これら磁極部４及び内筒部３を一体的に結合する連結部５とからなっている。
【００１５】
上記磁極部４の第１の端面部４ａは、内筒部３の一端部３ａよりも軸方向に短く形成されている。６は前記磁極部４の第１の端面部４ａより軸方向に突出形成された凸部であり、この例では周方向に９０°の等間隔で４個設けられている。７は磁極部４の第１の端面部４ａ側に配設された慣性質量体、８はこの慣性質量体７の回転中心部に設けられ、上記内筒部３を挿通する挿通孔、９は磁極部４の第１の端面部４ａに突設された４つの凸部６をそれぞれ挿通する貫通孔である。なお、６ａは前記凸部６の前記貫通孔９から突き出た部分を熱融着するときに形成された熱融着体である。１０は慣性質量体７を磁極部４の第１の端面部４ａに固定する手段であり、この実施例では固定手段１０は上記磁極部４の凸部６と、この凸部６を挿通する慣性質量体７の貫通孔９と、熱融着体６ａによって構成されている。
【００１６】
上記プラスチックマグネット部２は、熱可塑性樹脂に磁性体紛末を混合したプラスチック材料を用いて射出成形などによって回転軸１と一体的に成形され、マグネットを極配向して形成される。慣性質量体７の回転中心部に設けられた挿通孔８の内径は、回転軸１の外径よりも更に大きい内筒部３の外径と実質的に同一の内径に形成されているので、ロータ組み立て時にこの慣性質量体７を磁極部４の第１の端面部４ａに配設する際、回転軸１の周面を傷つけることなく容易に装着できる。なお、慣性質量体７を磁極部４の第１の端面部４ａに配置した後は、凸部６の突出部を熱融着することにより第１の端面部４ａに固定される。
【００１７】
なお、回転軸１の内筒部３から露出した図の上方及び下方部分には図示しないボールベアリングなどの軸受がそれぞれ圧入され、内筒部３の一方の端部３ａ、及び反対側の他方の端部３ｂに当接する位置にそれぞれ配設され、電動機のプラスチックマグネットロータが形成される。
【００１８】
以上のように、この実施の形態１によれば、ロータの組み立て時に回転軸１に傷をつける恐れがなくなり、軸受の音不良を低減することができる。また、図示しないボールベアリングなどの軸受を取り付ける際、軸端部から内筒部３の端面部３ａ、３ｂに当接する位置に軸受を単に圧入すればよく、軸受を取り付けるための回転軸１への溝加工や、この溝部への止め輪の取り付けなどは不要となり、また、回転軸を段付きのものにする必要もなくせるので、加工が簡単となり、低コスト化できる効果もある。
【００１９】
発明の実施の形態２.
図３、及び図４はこの発明の実施の形態２に係るプラスチックマグネットロータの要部を示すもので、図３は断面部分拡大図、図４は平面部分拡大図である。
図において、１１は慣性質量体７の貫通孔９の周りに同軸状に設けられた溝からなる係合部であり、この係合部１１は図示を省略しているが、周方向に等間隔で設けられたすべての貫通孔９の周りにそれぞれ設けられている。なお、その他の符号は前記実施の形態１と同一部分は同一符号としているので、説明を省略する。
【００２０】
この実施の形態２におけるプラスチックマグネット部２は、上記実施の形態１と同様に回転軸１と一体に成形され、慣性質量体７の挿通孔８に内筒部３を挿通させつつ、複数の貫通孔９（一個所のみ図示）に磁極部４に突設した凸部６を挿通させ、該慣性質量体７が磁極部４の端面部４ａに当接した位置に配設される。次いで、凸部６を熱融着する際、熱により凸部６の貫通孔９より突出した部分が融解して、同芯円状の溝からなる係合部１１に入り込み、熱融着体６ａを形成し、慣性質量体７をプラスチックマグネット部２に固定する。
【００２１】
この様に、この発明の実施の形態２によれば、貫通孔９の近傍に熱融着体６ａの係合部１１を設けたことにより、プラスチックマグネット部２に対する慣性質量体７の固定がより確実となり、回転軸１に傷が付かなくなるだけでなく、慣性質量体７のガタの発生を防止したプラスチックマグネットロータを提供することができる効果がある。
なお、上記実施の形態２では、係合部１１を同心円状の１本の溝としたが、これに限定されるものではなく、例えば溝を同心円状に複数設けたり、山状に設けてもよい。
【００２２】
発明の実施の形態３.
図５、図６、及び図７はこの発明の実施の形態３であるプラスチックマグネットロータを示すもので、図５は斜視図、図６は断面図、図７は平面図である。
図において、３ｃは内筒部３に一体的に形成され、内筒部３の周面部より放射方向に突設された突起部、８ａは慣性質量体７の挿通孔８に設けられ、前記突起部３ｃに係合する凹部である。なお、前記内筒部３周面部の突起部３ｃ、挿通孔８部の凹部８ａにて回り止め手段１２を構成している。その他の符号は上記実施の形態１と同一もしくは相当部分を示しているので、説明を省略する。
【００２３】
図に示す内筒部３の周面部に設けた突起部３ｃは、付け根部分が内筒部３と軸方向に沿って一体に成形されているため成形後の収縮で傾斜しにくく、嵌合する慣性質量体７の挿通孔８部に設けた凹部８ａとのクリアランスを小さくできる。
【００２４】
このため、発明の実施の形態３によれば、回り止め手段１２を設けたことにより、プラスチックマグネット部２に対する慣性質量体７のガタをさらに効果的に防止することができる。
【００２５】
発明の実施の形態４.
上記この発明の実施の形態３では、回り止め手段１２として、内筒部３に突起部３ｃ、慣性質量体７の挿通孔８に凹部８ａを設ける構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、前記凸部と凹部を逆にして凸部を挿通孔８側に設け、凹部を内筒部３に設けてもよく、さらに、内筒部３を例えば断面Ｄ字形状とし、慣性質量体７の挿通孔８の形状を前記断面Ｄ字形の内筒部に嵌合するＤ字形状として構成したり、あるいは内筒部３を断面□形状とし、慣性質量体７の挿通孔８の形状を前記断面□形状の内筒部と嵌合する□形状として構成し、ないしは互いに係合する形状を多角形として構成することでも同様の効果を得ることができる。また、これら回り止め手段１２は、上記実施の形態２の構成例に付加してもよい。
さらに上記実施の形態１ないし３では、磁極部４の第１の端面部４ａに４つの凸部６を設けた場合について説明したが、凸部６の設置数は４つに限定されるものではなく、所望により例えば２つ以上を任意に設けることができる。
【００２６】
発明の実施の形態５.
図８、及び図９はこの発明の実施の形態５に係る電動機のプラスチックマグネットロータを示すもので、図８は断面図、図９は平面図である。図において、１３は連結部５の内筒部３近傍に設けられた貫通穴であり、図９に示すようにこの例では円周上に等間隔で４個所設けられている。１４ａ、１４ｂはコーキングの上刃、１５ａ、１５ｂはコーキングの下刃である。なお、連結部５の内周側に設けられた貫通穴１３は上記コーキングの下刃１５ａを挿通させるために設けられている。その他の符号は上記実施の形態１と同一、もしくは相当部分を示すので説明を省略する。
【００２７】
慣性質量体７は磁極部４の端面部４ａに配置される。次いで、破線で示すコーキングの上刃１４ａを矢印Ａ方向に、コーキングの下刃１５ａを矢印Ｂ方向にそれぞれ移動させる。これら上刃、及び下刃が慣性質量体７の図の上面部、及び下面部にそれぞれ当接する位置１４ｂ、１５ｂに達した後、さらに矢印Ａ、及びＢ方向に挿通孔８近傍の慣性質量体７表面を上下から押圧することにより、慣性質量体７の挿通孔８の押圧部近傍が該挿通孔８の内周を軸心方向に塑性変形してコーキングされ、慣性質量体７が内筒部３に緊密に固定される。
なお、このコーキングは回転方向に９０°間隔で４個所に施され、固定手段１０を構成する。
【００２８】
この様に、この実施の形態５によれば、慣性質量体７の挿通孔８の近傍に、慣性質量体７及び内筒部３相互の回動を阻止するコーキングによる固定手段１０を設けたことにより、回転軸１に傷が付かないよう慣性質量体７を固定し、更に磁極部４の一端面部４ａに突設する凸部を不要にすることができる。
なお、上記の例ではコーキングを円周上に４個所について行ったが、４個所に限定されるものではない。
【００２９】
なお、この実施の形態５では、内筒部３と、慣性質量体７の挿通孔８を円形で構成したが、これに限定されるものではなく、例えば上記実施の形態３、及び４の例と同様に、内筒部３に凸部、挿通孔８に凹部を設ける構成とし、あるいは内筒部を断面Ｄ形状、慣性質量体の挿通孔８を断面Ｄ形状の構成とし、さらにはそれら嵌合部の形状を多角形状に構成したもので、コーキングを適用してもよく、その場合には慣性質量体７のガタをより確実になくすことができる。
また、実施の形態１にて用いた、磁極部４の一端面部４ａに凸部、慣性質量体７にこの凸部と嵌合する貫通孔を設け、前記凸部を熱融着する手段を付加すれば一層確実に慣性質量体７のガタをなくすことができる。
【００３０】
発明の実施の形態６.
図１０はこの発明の実施の形態６になる電動機の要部を示す断面図である。図において、１６は樹脂モールドされた固定子、１７は上記実施の形態１に示したプラスチックマグネットロータ、１８は軸受、１９はブラケットである。なお、その他の符号は上記実施例と同一部分に同一符号を付しているので、説明を省略する。
【００３１】
プラスチックマグネットロータ１７の回転軸１に軸受１８を取り付ける際、一対の軸受１８は内筒部３のそれぞれ一方の端面部３ａ、及び他方の端面部３ｂに当接するまで圧入される。次いで、その軸受１８を取り付けたプラスチックマグネットロータ１７を固定子１６内側の中空に挿入し、固定子１６とブラケット１９で、一対の軸受１８をそれぞれ保持するようブラケット１９を固定子１６に圧入し、電動機とする。
【００３２】
上記のようにこの発明の実施の形態６によれば、プラスチックマグネットロータ１７が慣性質量体７を有しており、トルク脈動や駆動の乱調現象を低減するだけでなく、軸受１８部の音不良、慣性質量体７のガタによる音振動を低減でき、電動機の低騒音、低振動、品質向上が可能となる。また、慣性質量体７側の軸受を内筒部３の端面部３ａに当て止めとすることで、軸加工、止め輪など部品点数の削減ができ、低コスト化が可能であるという利点を有する。
なお、プラスチックマグネットロータ１７として、上記実施の形態２ないし５に示す何れを用いてもよい。
【００３３】
なお、上記各実施の形態に例示したものは、慣性質量体７を配設する磁極部４の第１の端面部４ａを出力軸側としたが、これに限定されるものではなく、反出力軸側に配設しても同様の効果を得ることができる。さらに、回転軸１の両端部を出力軸としたものでも同様の効果が期待できる。
【００３４】
発明の実施の形態７.
図１１はこの発明の実施の形態７になる空気調和機の構成図である。図１１において、２０は空気調和機の室内機、２１はこの室内機２０に接続された空気調和機の室外機、２２は上記実施の形態６に示す電動機により駆動される室内側送風機、２３は同じく上記実施の形態６に示す電動機により駆動される室外側送風機である。（詳細は図示省略）
【００３５】
図１１に示す空気調和機は、室内外機の送風機として、上記図１０に示す実施の形態６になる電動機を用いた他は、公知の従来技術と同様の構成からなっている。
【００３６】
近年の空気調和機には、低騒音、低振動、低コスト化が要求され、室内機２０としては、送風機に用いる電動機の振動、騒音、ファンの羽根の振動、風切り音、冷媒の通流音、及び室内機筐体への振動伝播などと、これらの相乗作用が問題となり、室外機２１では、それら要素に加えて圧縮機の振動、騒音などが問題となり、各種改善策が提案されているが、この実施の形態７によれば、慣性質量体７の取り付け時の軸の損傷をなくし、また慣性質量体７のがたつきを防止したことにより、従来の空気調和機より一層の低騒音化、低振動化が可能となり、さらに軸受１の加工を単純化し、部品点数を削減可能にしているので、低コスト化を図った空気調和機を提供できる効果がある。
【００３７】
上記実施の形態７では、この発明のプラスチックマグネットロータを有する電動機を空気調和機の送風機に用いた場合に、振動や騒音の面で品質向上を図り、低コスト化ができる例を示したが、この発明の電動機自体は、空気調和機などの用途に限定されず、各種の用途に用いることができることは勿論であり、例えば、ステッピングモータなどとして構成し、あるいはファンヒータ、扇風機、除湿機、乾燥機、空気清浄器など各種家電品その他の送風機の動力源として用い、さらに一般的な各種動力源として用いることができることはいうまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は上記説明したように構成されているので、下記のような効果が得られる。
【００３９】
内筒部の一端部側に形成された磁極部の第１の端面部を、該内筒部の一端部よりも軸方向に短く形成し、慣性質量体を内筒部に嵌合させるように構成したことにより、回転軸表面への傷の発生を防ぎ、軸受の音不良を改善し得るプラスチックマグネットロータ、及び電動機を提供できるという効果がある。
【００４０】
また、磁極部の第１の端面部に複数の凸部を形成するとともに、慣性質量体にこれら各凸部を挿通する複数の貫通孔を設け、この貫通孔を挿通した前記磁極部の凸部を熱融着して前記慣性質量体を磁極部の軸方向端面部に固定したことにより、慣性質量体のガタの発生を防止した電動機を提供できる。
【００４１】
さらに、慣性質量体の挿通孔部とこの挿通孔に対向する内筒部の周面部に、互いに係合することによりこれら慣性質量体及び内筒部相互の回動を阻止する回り止め手段を設けたことにより、慣性質量体のガタの発生を防止した電動機を提供できる効果がある。
【００４２】
さらにまた、電動機により駆動される送風機を有する室内機または室外機を備えた空気調和機において、上記電動機として、内筒部の一端部側に形成された磁極部の第１の端面部を、該内筒部の一端部よりも軸方向に短く形成し、慣性質量体を内筒部に嵌合させるようにしたプラスチックマグネットロータを有する電動機を用いて構成したことにより、振動や騒音レベルの低い空気調和機を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る電動機のプラスチックマグネッロータを示す断面図である。
【図２】 図１に示すプラスチックマグネッロータの平面図である。
【図３】 この発明の実施の形態２に係る電動機のプラスチックマグネッロータを示す断面図である。
【図４】 図３に示すプラスチックマグネッロータの平面部分拡大図である。
【図５】 この発明の実施の形態３に係る電動機のプラスチックマグネッロータを示す斜視図である。
【図６】 図５に示すプラスチックマグネッロータの断面図である。
【図７】 図５に示すプラスチックマグネッロータの平面図である。
【図８】 この発明の実施の形態５に係る電動機のプラスチックマグネッロータを示す断面図である。
【図９】 図８に示すプラスチックマグネッロータの平面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態６に係る電動機を示す断面図である。
【図１１】 この発明の実施の形態７に係る空気調和機を示す構成図である。
【図１２】 従来のプラスチックマグネットロータを示す断面図である。
【図１３】 従来のプラスチックマグネットロータを示す平面図である。
【符号の説明】
１ 回転軸、
２ プラスチックマグネット部、
３ 内筒部、
３ａ 内筒部の一端部、
４ 磁極部、
４ａ 第１の端面部、
５ 連結部、
６ 凸部、
６ａ 熱融着体、
７ 慣性質量体、
８ 挿通孔、
９ 貫通孔、
１０ 固定手段、
１１ 係合部、
１２ 回り止め手段、
１７ プラスチックマグネットロータ、
１８ 軸受、
【発明の属する技術分野】
この発明は、たとえばブラシレスモータ、ステッピングモータなどのロータに用いるプラスチックマグネットロータ、このプラスチックマグネットロータを用いた電動機、及びこの電動機を用いた空気調和機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２、及び図１３は、回転子に極配向されたプラスチックマグネットを用いた従来のプラスチックマグネットロータを示す図であり、図１２は断面図、図１３は平面図である。図において、１は回転軸、２はこの回転軸１と一体成形されたプラスチックマグネット部である。このプラスチックマグネット部２は、回転軸１に同軸になるように密着固定された円筒状の内筒部３と、回転軸１に同軸になるように外周側に設けられた円筒状の磁極部４と、これら内筒部３と磁極部４を連結する円板状の連結部５とから形成されている。６は磁極部４の回転軸方向の第１の端面部に一体的に形成された凸部であり、回転方向に９０°の等間隔で４個設けられている。７は前記プラスチックマグネット部２の凸部６の形成側に設けられた円板状の慣性質量体、８はこの慣性質量体７の回転中心部に設けられ、回転軸１と嵌合する挿通孔、９は慣性質量体７の周縁部に等間隔に設けられ、磁極部４の凸部６と嵌合する貫通孔である。
【０００３】
プラスチックマグネット部２は、熱可塑性樹脂に磁性体紛末を混合したプラスチック材料を用いて、射出成形等により回転軸１と一体的に成形され、回転軸１と密着固定される。磁極部４は極配向するように着磁される。磁極部４の第１の端面部４ａに突設される複数の凸部６は、上記成形時に同時に形成される。
上記磁極部の第１の端面部４ａは、内筒部３の一端部３ａよりも軸方向に長く形成されている。そして慣性質量体７は、中心部の挿通孔８に回転軸１を挿通、嵌合させつつ、周縁部の複数の貫通孔９に磁極部４の各凸部６を挿通させて、第１の端面部４ａに当接する位置まで挿入され、次いで貫通孔９を挿通した凸部６の先端部突出部を熱融着することによって磁極部４の第１の端面部４ａに固定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプラスチックマグネットロータは以上のように構成されているので、慣性質量体７を回転軸１に嵌合する際に軸１に傷がつきやすく、傷がついた回転軸１に軸受（図示せず）を圧入することとなるので、軸受の音不良を引き起こす要因となる。また、磁極部４の凸部６が成形後の収縮により傾斜することがあるため、凸部６と、この凸部６に嵌合する貫通孔９とのクリアランスを大きくとる必要があり、慣性質量体７が回転方向にガタを生じ易く、音振動の原因となる場合がある。さらに、回転軸１の慣性質量体７側に軸受（図示せず）を取り付けるには、何れも図示しない軸受止輪と、この軸受止輪を取付ける溝を回転軸に設けるか、あるいは段付きの軸を用いる等の必要があり、高コストを招くなどの問題があった。
【０００５】
この発明は、上記のような従来の課題を解決するためになされたもので、慣性質量体を取り付ける際に軸を損傷することがなく、低コスト化が可能なプラスチックマグネットロータ、このプラスチックマグネットロータを用いた電動機、及びこの電動機を用いた空気調和機を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るプラスチックマグネットロータは、回転軸と、この回転軸の周りに該回転軸と同軸に密着固定され、軸方向の一端部及び他端部より上記回転軸の一方及び他方の軸端部分をそれぞれ露出させてなるプラスチック材からなる内筒部と、この内筒部の周囲外方を上記回転軸と同軸に囲繞して円筒状に設けられ、上記内筒部の一端部側に形成された第１の端面部が該内筒部の一端部よりも軸方向に短く形成されたプラスチック材からなる磁極部と、これら磁極部と内筒部を一体的に結合する連結部と、上記磁極部の第１の端面部に配設され回転中心部に上記内筒部を挿通する挿通孔を有する円板状の慣性質量体と、この慣性質量体を上記磁極部の第１の端面部側に固定する固定手段とを備え、上記挿通孔の内径と上記内筒部の外径とが略同一であるものである。
【０００７】
また、固定手段を、磁極部の第１の端面部に一体的に形成された複数の凸部と、慣性質量体の周縁部に設けられ、上記第１の端面部の各凸部をそれぞれ挿通する複数の貫通孔と、この貫通孔を挿通した上記磁極部の凸部先端部を熱融着することによって形成された熱融着体とからなり、上記慣性質量体の貫通孔のまわりに、熱融着時に形成される熱融着体と係合する係合部を形成してなるものである。
【０００８】
さらに、固定手段を、慣性質量体の挿通孔の近傍をコーキングにより内筒部の外周面の方向に変形させ、上記内筒部に対して上記慣性質量体を固着してなるものである。
【０００９】
さらにまた、内筒部の外周面部と、この外周面に嵌合する慣性質量体の挿通孔部とにより、互いに係合してこれら内筒部と慣性質量体相互の回動を阻止する回り止め手段を形成してなるものである。
【００１０】
また、回転軸に圧入した軸受を内筒部の一方の端部に当接して配設してなるものである。
【００１１】
さらにまた、プラスチックマグネットロータを有する電動機において、上記プラスチックマグネットロータとして、上記記載のプラスチックマグネットロータを用いて電動機を構成してなるものである。
【００１２】
さらに、電動機により駆動される送風機を有する室内機または室外機を備えた空気調和機において、上記電動機として、上記記載のプラスチックマグネットロータを有する電動機を用いたものである。
【００１３】
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１.
図１、及び図２は、この発明の実施の形態１に係るプラスチックマグネットロータの要部を示すもので、図１は断面図、図２はその平面図である。図において、１は回転軸、２はこの回転軸１の周りに該回転軸１と同軸に一体成形されたプラスチックマグネット部である。このプラスチックマグネット部２は、回転軸１の周りに該回転軸１と密着固定された内筒部３と、この内筒部３の外方を囲繞して円筒状に設けられた磁極部４と、これら磁極部４及び内筒部３を一体的に結合する連結部５とからなっている。
【００１５】
上記磁極部４の第１の端面部４ａは、内筒部３の一端部３ａよりも軸方向に短く形成されている。６は前記磁極部４の第１の端面部４ａより軸方向に突出形成された凸部であり、この例では周方向に９０°の等間隔で４個設けられている。７は磁極部４の第１の端面部４ａ側に配設された慣性質量体、８はこの慣性質量体７の回転中心部に設けられ、上記内筒部３を挿通する挿通孔、９は磁極部４の第１の端面部４ａに突設された４つの凸部６をそれぞれ挿通する貫通孔である。なお、６ａは前記凸部６の前記貫通孔９から突き出た部分を熱融着するときに形成された熱融着体である。１０は慣性質量体７を磁極部４の第１の端面部４ａに固定する手段であり、この実施例では固定手段１０は上記磁極部４の凸部６と、この凸部６を挿通する慣性質量体７の貫通孔９と、熱融着体６ａによって構成されている。
【００１６】
上記プラスチックマグネット部２は、熱可塑性樹脂に磁性体紛末を混合したプラスチック材料を用いて射出成形などによって回転軸１と一体的に成形され、マグネットを極配向して形成される。慣性質量体７の回転中心部に設けられた挿通孔８の内径は、回転軸１の外径よりも更に大きい内筒部３の外径と実質的に同一の内径に形成されているので、ロータ組み立て時にこの慣性質量体７を磁極部４の第１の端面部４ａに配設する際、回転軸１の周面を傷つけることなく容易に装着できる。なお、慣性質量体７を磁極部４の第１の端面部４ａに配置した後は、凸部６の突出部を熱融着することにより第１の端面部４ａに固定される。
【００１７】
なお、回転軸１の内筒部３から露出した図の上方及び下方部分には図示しないボールベアリングなどの軸受がそれぞれ圧入され、内筒部３の一方の端部３ａ、及び反対側の他方の端部３ｂに当接する位置にそれぞれ配設され、電動機のプラスチックマグネットロータが形成される。
【００１８】
以上のように、この実施の形態１によれば、ロータの組み立て時に回転軸１に傷をつける恐れがなくなり、軸受の音不良を低減することができる。また、図示しないボールベアリングなどの軸受を取り付ける際、軸端部から内筒部３の端面部３ａ、３ｂに当接する位置に軸受を単に圧入すればよく、軸受を取り付けるための回転軸１への溝加工や、この溝部への止め輪の取り付けなどは不要となり、また、回転軸を段付きのものにする必要もなくせるので、加工が簡単となり、低コスト化できる効果もある。
【００１９】
発明の実施の形態２.
図３、及び図４はこの発明の実施の形態２に係るプラスチックマグネットロータの要部を示すもので、図３は断面部分拡大図、図４は平面部分拡大図である。
図において、１１は慣性質量体７の貫通孔９の周りに同軸状に設けられた溝からなる係合部であり、この係合部１１は図示を省略しているが、周方向に等間隔で設けられたすべての貫通孔９の周りにそれぞれ設けられている。なお、その他の符号は前記実施の形態１と同一部分は同一符号としているので、説明を省略する。
【００２０】
この実施の形態２におけるプラスチックマグネット部２は、上記実施の形態１と同様に回転軸１と一体に成形され、慣性質量体７の挿通孔８に内筒部３を挿通させつつ、複数の貫通孔９（一個所のみ図示）に磁極部４に突設した凸部６を挿通させ、該慣性質量体７が磁極部４の端面部４ａに当接した位置に配設される。次いで、凸部６を熱融着する際、熱により凸部６の貫通孔９より突出した部分が融解して、同芯円状の溝からなる係合部１１に入り込み、熱融着体６ａを形成し、慣性質量体７をプラスチックマグネット部２に固定する。
【００２１】
この様に、この発明の実施の形態２によれば、貫通孔９の近傍に熱融着体６ａの係合部１１を設けたことにより、プラスチックマグネット部２に対する慣性質量体７の固定がより確実となり、回転軸１に傷が付かなくなるだけでなく、慣性質量体７のガタの発生を防止したプラスチックマグネットロータを提供することができる効果がある。
なお、上記実施の形態２では、係合部１１を同心円状の１本の溝としたが、これに限定されるものではなく、例えば溝を同心円状に複数設けたり、山状に設けてもよい。
【００２２】
発明の実施の形態３.
図５、図６、及び図７はこの発明の実施の形態３であるプラスチックマグネットロータを示すもので、図５は斜視図、図６は断面図、図７は平面図である。
図において、３ｃは内筒部３に一体的に形成され、内筒部３の周面部より放射方向に突設された突起部、８ａは慣性質量体７の挿通孔８に設けられ、前記突起部３ｃに係合する凹部である。なお、前記内筒部３周面部の突起部３ｃ、挿通孔８部の凹部８ａにて回り止め手段１２を構成している。その他の符号は上記実施の形態１と同一もしくは相当部分を示しているので、説明を省略する。
【００２３】
図に示す内筒部３の周面部に設けた突起部３ｃは、付け根部分が内筒部３と軸方向に沿って一体に成形されているため成形後の収縮で傾斜しにくく、嵌合する慣性質量体７の挿通孔８部に設けた凹部８ａとのクリアランスを小さくできる。
【００２４】
このため、発明の実施の形態３によれば、回り止め手段１２を設けたことにより、プラスチックマグネット部２に対する慣性質量体７のガタをさらに効果的に防止することができる。
【００２５】
発明の実施の形態４.
上記この発明の実施の形態３では、回り止め手段１２として、内筒部３に突起部３ｃ、慣性質量体７の挿通孔８に凹部８ａを設ける構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、前記凸部と凹部を逆にして凸部を挿通孔８側に設け、凹部を内筒部３に設けてもよく、さらに、内筒部３を例えば断面Ｄ字形状とし、慣性質量体７の挿通孔８の形状を前記断面Ｄ字形の内筒部に嵌合するＤ字形状として構成したり、あるいは内筒部３を断面□形状とし、慣性質量体７の挿通孔８の形状を前記断面□形状の内筒部と嵌合する□形状として構成し、ないしは互いに係合する形状を多角形として構成することでも同様の効果を得ることができる。また、これら回り止め手段１２は、上記実施の形態２の構成例に付加してもよい。
さらに上記実施の形態１ないし３では、磁極部４の第１の端面部４ａに４つの凸部６を設けた場合について説明したが、凸部６の設置数は４つに限定されるものではなく、所望により例えば２つ以上を任意に設けることができる。
【００２６】
発明の実施の形態５.
図８、及び図９はこの発明の実施の形態５に係る電動機のプラスチックマグネットロータを示すもので、図８は断面図、図９は平面図である。図において、１３は連結部５の内筒部３近傍に設けられた貫通穴であり、図９に示すようにこの例では円周上に等間隔で４個所設けられている。１４ａ、１４ｂはコーキングの上刃、１５ａ、１５ｂはコーキングの下刃である。なお、連結部５の内周側に設けられた貫通穴１３は上記コーキングの下刃１５ａを挿通させるために設けられている。その他の符号は上記実施の形態１と同一、もしくは相当部分を示すので説明を省略する。
【００２７】
慣性質量体７は磁極部４の端面部４ａに配置される。次いで、破線で示すコーキングの上刃１４ａを矢印Ａ方向に、コーキングの下刃１５ａを矢印Ｂ方向にそれぞれ移動させる。これら上刃、及び下刃が慣性質量体７の図の上面部、及び下面部にそれぞれ当接する位置１４ｂ、１５ｂに達した後、さらに矢印Ａ、及びＢ方向に挿通孔８近傍の慣性質量体７表面を上下から押圧することにより、慣性質量体７の挿通孔８の押圧部近傍が該挿通孔８の内周を軸心方向に塑性変形してコーキングされ、慣性質量体７が内筒部３に緊密に固定される。
なお、このコーキングは回転方向に９０°間隔で４個所に施され、固定手段１０を構成する。
【００２８】
この様に、この実施の形態５によれば、慣性質量体７の挿通孔８の近傍に、慣性質量体７及び内筒部３相互の回動を阻止するコーキングによる固定手段１０を設けたことにより、回転軸１に傷が付かないよう慣性質量体７を固定し、更に磁極部４の一端面部４ａに突設する凸部を不要にすることができる。
なお、上記の例ではコーキングを円周上に４個所について行ったが、４個所に限定されるものではない。
【００２９】
なお、この実施の形態５では、内筒部３と、慣性質量体７の挿通孔８を円形で構成したが、これに限定されるものではなく、例えば上記実施の形態３、及び４の例と同様に、内筒部３に凸部、挿通孔８に凹部を設ける構成とし、あるいは内筒部を断面Ｄ形状、慣性質量体の挿通孔８を断面Ｄ形状の構成とし、さらにはそれら嵌合部の形状を多角形状に構成したもので、コーキングを適用してもよく、その場合には慣性質量体７のガタをより確実になくすことができる。
また、実施の形態１にて用いた、磁極部４の一端面部４ａに凸部、慣性質量体７にこの凸部と嵌合する貫通孔を設け、前記凸部を熱融着する手段を付加すれば一層確実に慣性質量体７のガタをなくすことができる。
【００３０】
発明の実施の形態６.
図１０はこの発明の実施の形態６になる電動機の要部を示す断面図である。図において、１６は樹脂モールドされた固定子、１７は上記実施の形態１に示したプラスチックマグネットロータ、１８は軸受、１９はブラケットである。なお、その他の符号は上記実施例と同一部分に同一符号を付しているので、説明を省略する。
【００３１】
プラスチックマグネットロータ１７の回転軸１に軸受１８を取り付ける際、一対の軸受１８は内筒部３のそれぞれ一方の端面部３ａ、及び他方の端面部３ｂに当接するまで圧入される。次いで、その軸受１８を取り付けたプラスチックマグネットロータ１７を固定子１６内側の中空に挿入し、固定子１６とブラケット１９で、一対の軸受１８をそれぞれ保持するようブラケット１９を固定子１６に圧入し、電動機とする。
【００３２】
上記のようにこの発明の実施の形態６によれば、プラスチックマグネットロータ１７が慣性質量体７を有しており、トルク脈動や駆動の乱調現象を低減するだけでなく、軸受１８部の音不良、慣性質量体７のガタによる音振動を低減でき、電動機の低騒音、低振動、品質向上が可能となる。また、慣性質量体７側の軸受を内筒部３の端面部３ａに当て止めとすることで、軸加工、止め輪など部品点数の削減ができ、低コスト化が可能であるという利点を有する。
なお、プラスチックマグネットロータ１７として、上記実施の形態２ないし５に示す何れを用いてもよい。
【００３３】
なお、上記各実施の形態に例示したものは、慣性質量体７を配設する磁極部４の第１の端面部４ａを出力軸側としたが、これに限定されるものではなく、反出力軸側に配設しても同様の効果を得ることができる。さらに、回転軸１の両端部を出力軸としたものでも同様の効果が期待できる。
【００３４】
発明の実施の形態７.
図１１はこの発明の実施の形態７になる空気調和機の構成図である。図１１において、２０は空気調和機の室内機、２１はこの室内機２０に接続された空気調和機の室外機、２２は上記実施の形態６に示す電動機により駆動される室内側送風機、２３は同じく上記実施の形態６に示す電動機により駆動される室外側送風機である。（詳細は図示省略）
【００３５】
図１１に示す空気調和機は、室内外機の送風機として、上記図１０に示す実施の形態６になる電動機を用いた他は、公知の従来技術と同様の構成からなっている。
【００３６】
近年の空気調和機には、低騒音、低振動、低コスト化が要求され、室内機２０としては、送風機に用いる電動機の振動、騒音、ファンの羽根の振動、風切り音、冷媒の通流音、及び室内機筐体への振動伝播などと、これらの相乗作用が問題となり、室外機２１では、それら要素に加えて圧縮機の振動、騒音などが問題となり、各種改善策が提案されているが、この実施の形態７によれば、慣性質量体７の取り付け時の軸の損傷をなくし、また慣性質量体７のがたつきを防止したことにより、従来の空気調和機より一層の低騒音化、低振動化が可能となり、さらに軸受１の加工を単純化し、部品点数を削減可能にしているので、低コスト化を図った空気調和機を提供できる効果がある。
【００３７】
上記実施の形態７では、この発明のプラスチックマグネットロータを有する電動機を空気調和機の送風機に用いた場合に、振動や騒音の面で品質向上を図り、低コスト化ができる例を示したが、この発明の電動機自体は、空気調和機などの用途に限定されず、各種の用途に用いることができることは勿論であり、例えば、ステッピングモータなどとして構成し、あるいはファンヒータ、扇風機、除湿機、乾燥機、空気清浄器など各種家電品その他の送風機の動力源として用い、さらに一般的な各種動力源として用いることができることはいうまでもない。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は上記説明したように構成されているので、下記のような効果が得られる。
【００３９】
内筒部の一端部側に形成された磁極部の第１の端面部を、該内筒部の一端部よりも軸方向に短く形成し、慣性質量体を内筒部に嵌合させるように構成したことにより、回転軸表面への傷の発生を防ぎ、軸受の音不良を改善し得るプラスチックマグネットロータ、及び電動機を提供できるという効果がある。
【００４０】
また、磁極部の第１の端面部に複数の凸部を形成するとともに、慣性質量体にこれら各凸部を挿通する複数の貫通孔を設け、この貫通孔を挿通した前記磁極部の凸部を熱融着して前記慣性質量体を磁極部の軸方向端面部に固定したことにより、慣性質量体のガタの発生を防止した電動機を提供できる。
【００４１】
さらに、慣性質量体の挿通孔部とこの挿通孔に対向する内筒部の周面部に、互いに係合することによりこれら慣性質量体及び内筒部相互の回動を阻止する回り止め手段を設けたことにより、慣性質量体のガタの発生を防止した電動機を提供できる効果がある。
【００４２】
さらにまた、電動機により駆動される送風機を有する室内機または室外機を備えた空気調和機において、上記電動機として、内筒部の一端部側に形成された磁極部の第１の端面部を、該内筒部の一端部よりも軸方向に短く形成し、慣性質量体を内筒部に嵌合させるようにしたプラスチックマグネットロータを有する電動機を用いて構成したことにより、振動や騒音レベルの低い空気調和機を得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る電動機のプラスチックマグネッロータを示す断面図である。
【図２】 図１に示すプラスチックマグネッロータの平面図である。
【図３】 この発明の実施の形態２に係る電動機のプラスチックマグネッロータを示す断面図である。
【図４】 図３に示すプラスチックマグネッロータの平面部分拡大図である。
【図５】 この発明の実施の形態３に係る電動機のプラスチックマグネッロータを示す斜視図である。
【図６】 図５に示すプラスチックマグネッロータの断面図である。
【図７】 図５に示すプラスチックマグネッロータの平面図である。
【図８】 この発明の実施の形態５に係る電動機のプラスチックマグネッロータを示す断面図である。
【図９】 図８に示すプラスチックマグネッロータの平面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態６に係る電動機を示す断面図である。
【図１１】 この発明の実施の形態７に係る空気調和機を示す構成図である。
【図１２】 従来のプラスチックマグネットロータを示す断面図である。
【図１３】 従来のプラスチックマグネットロータを示す平面図である。
【符号の説明】
１ 回転軸、
２ プラスチックマグネット部、
３ 内筒部、
３ａ 内筒部の一端部、
４ 磁極部、
４ａ 第１の端面部、
５ 連結部、
６ 凸部、
６ａ 熱融着体、
７ 慣性質量体、
８ 挿通孔、
９ 貫通孔、
１０ 固定手段、
１１ 係合部、
１２ 回り止め手段、
１７ プラスチックマグネットロータ、
１８ 軸受、
Claims (7)
- 回転軸と、この回転軸の周りに該回転軸と同軸に密着固定され、軸方向の一端部及び他端部より上記回転軸の一方及び他方の軸端部分をそれぞれ露出させてなるプラスチック材からなる内筒部と、この内筒部の周囲外方を上記回転軸と同軸に囲繞して円筒状に設けられ、上記内筒部の一端部側に形成された第１の端面部が該内筒部の一端部よりも軸方向に短く形成されたプラスチック材からなる磁極部と、これら磁極部と内筒部を一体的に結合する連結部と、上記磁極部の第１の端面部に配設され回転中心部に上記内筒部を挿通する挿通孔を有する円板状の慣性質量体と、この慣性質量体を上記磁極部の第１の端面部側に固定する固定手段とを備え、上記挿通孔の内径と上記内筒部の外径とが略同一であることを特徴とするプラスチックマグネットロータ。
- 回転軸と、この回転軸の周りに該回転軸と同軸に密着固定され、軸方向の一端部及び他端部より上記回転軸の一方及び他方の軸端部分をそれぞれ露出させてなるプラスチック材からなる内筒部と、この内筒部の周囲外方を上記回転軸と同軸に囲繞して円筒状に設けられ、上記内筒部の一端部側に形成された第１の端面部が該内筒部の一端部よりも軸方向に短く形成されたプラスチック材からなる磁極部と、これら磁極部と内筒部を一体的に結合する連結部と、上記磁極部の第１の端面部に配設され回転中心部に上記内筒部を挿通する挿通孔を有する円板状の慣性質量体と、この慣性質量体を上記磁極部の第１の端面部側に固定する固定手段とを備え、上記固定手段は、上記磁極部の第１の端面部に一体的に形成された複数の凸部と、上記慣性質量体の周縁部に設けられ、上記第１の端面部の各凸部をそれぞれ挿通する複数の貫通孔と、この貫通孔を挿通した上記磁極部の凸部先端部を熱融着することによって形成された熱融着体とからなり、上記慣性質量体の貫通孔のまわりに、熱融着時に形成される熱融着体と係合する係合部を形成してなることを特徴とするプラスチックマグネットロータ。
- 回転軸と、この回転軸の周りに該回転軸と同軸に密着固定され、軸方向の一端部及び他端部より上記回転軸の一方及び他方の軸端部分をそれぞれ露出させてなるプラスチック材からなる内筒部と、この内筒部の周囲外方を上記回転軸と同軸に囲繞して円筒状に設けられ、上記内筒部の一端部側に形成された第１の端面部が該内筒部の一端部よりも軸方向に短く形成されたプラスチック材からなる磁極部と、これら磁極部と内筒部を一体的に結合する連結部と、上記磁極部の第１の端面部に配設され回転中心部に上記内筒部を挿通する挿通孔を有する円板状の慣性質量体と、この慣性質量体を上記磁極部の第１の端面部側に固定する固定手段とを備え、上記固定手段は、上記慣性質量体の挿通孔の近傍をコーキングにより上記内筒部の外周面の方向に変形させ、上記内筒部に対して上記慣性質量体を固着したものであることを特徴とするプラスチックマグネットロータ。
- 回転軸と、この回転軸の周りに該回転軸と同軸に密着固定され、軸方向の一端部及び他端部より上記回転軸の一方及び他方の軸端部分をそれぞれ露出させてなるプラスチック材からなる内筒部と、この内筒部の周囲外方を上記回転軸と同軸に囲繞して円筒状に設けられ、上記内筒部の一端部側に形成された第１の端面部が該内筒部の一端部よりも軸方向に短く形成されたプラスチック材からなる磁極部と、これら磁極部と内筒部を一体的に結合する連結部と、上記磁極部の第１の端面部に配設され回転中心部に上記内筒部を挿通する挿通孔を有する円板状の慣性質量体と、この慣性質量体を上記磁極部の第１の端面部側に固定する固定手段とを備え、上記内筒部の外周面部と、この外周面に嵌合する慣性質量体の挿通孔部とにより、互いに係合してこれら内筒部と慣性質量体相互の回動を阻止する回り止め手段を形成してなることを特徴とするプラスチックマグネットロータ。
- 回転軸と、この回転軸の周りに該回転軸と同軸に密着固定され、軸方向の一端部及び他端部より上記回転軸の一方及び他方の軸端部分をそれぞれ露出させてなるプラスチック材からなる内筒部と、この内筒部の周囲外方を上記回転軸と同軸に囲繞して円 筒状に設けられ、上記内筒部の一端部側に形成された第１の端面部が該内筒部の一端部よりも軸方向に短く形成されたプラスチック材からなる磁極部と、これら磁極部と内筒部を一体的に結合する連結部と、上記磁極部の第１の端面部に配設され回転中心部に上記内筒部を挿通する挿通孔を有する円板状の慣性質量体と、この慣性質量体を上記磁極部の第１の端面部側に固定する固定手段とを備え、前記回転軸に圧入した軸受を内筒部の一方の端部に当接して配設してなることを特徴とするプラスチックマグネットロータ。
- プラスチックマグネットロータを有する電動機において、上記プラスチックマグネットロータとして、請求項１ないし請求項５の何れかに記載のプラスチックマグネットロータを用いた電動機。
- 電動機により駆動される送風機を有する室内機または室外機を備えた空気調和機において、上記電動機として、請求項６に記載のプラスチックマグネットロータを有する電動機を用いたことを特徴とする空気調和機。
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