JPH03124249A - 回転電力機及びその製造方法 - Google Patents

回転電力機及びその製造方法

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JPH03124249A
JPH03124249A JP1258413A JP25841389A JPH03124249A JP H03124249 A JPH03124249 A JP H03124249A JP 1258413 A JP1258413 A JP 1258413A JP 25841389 A JP25841389 A JP 25841389A JP H03124249 A JPH03124249 A JP H03124249A
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cylindrical portion
rotor
casing
magnet
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Joji Ochi
越智　譲次
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は電動機や発電機等を含む回転電力機及びその
製造方法に関するものである。
（従来の技術） 従来、例えば電動機等の回転電力機は単体で製品化され
ており、したがって空気調和機の室内機におけるクロス
フローファン等の回転駆動に当たって、例えば交流誘導
電動機等の別体の電動機を装置内に収納するためのスペ
ースを必要とし、このため装置が大形化する等の欠点が
あった。そこで近年、上記電動機として直流ブラシレス
モーフを採用して、装置の小形化を図る試みがなされて
いる。そのような装置の具体例が、例えば特開昭６４、
４１６９６号公報に記載されており、その装置において
は、回転子の略カップ状のケーシングをクロスフローフ
ァンのファンロータの側板に連結すると共に、上記ケー
シングの内周面に沿わせて配設した永久磁石が、固定子
の外周を囲う構成となされている。
ところで−Ｊ二記構成のように回転子が固定子の外周を
囲う、いわゆるアウターロータ方式のモータにおいては
回転子の形状が大きくなり、したがって重量が太き《な
るという問題があることから、第１８図に示すよ・うな
磁性粉と熱硬化製樹脂とを材料とするエネルギ密度の高
いボンドマグネット製の永久磁石９０を採用して永久磁
石９０の小型化を図った電動機が、特願平１−９３９９
８号で提案されている。この電動機では、ファンロータ
９１を固定軸９２で軸支し、固定軸９２に固定子９３を
支持し、固定子９３の周囲にファンロータ９１に連結し
た回転子９４を配置してある。そしてこの回転子９４の
略カップ状ケーシング９５の内周面に上記ボンドマグネ
ット製の永久磁石９０を配置し、この永久磁石９０を蓋
体９６の肩部９７で抜げ止めずると共に、永久磁石９０
の外周部に蓋体９６の一部でもって構成されたヨーク部
材９８を配置した構造となされている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来例では永久磁石９０をケーシン
グ９５の内周面に圧縮成形及び加熱によって成形した後
に、蓋体９６をケーシング９５の外周面に嵌合、固定す
る必要があり、回転子９４の製造工程がその分だけ増加
し、回転子９４、ひいては電動機全体の製作費が高くな
るという問題がある。
この発明は以上のような従来の問題を解決するためにな
されたものであって、その目的は、ポンドマグネット製
の永久磁石を採用した回転電力機において、永久磁石や
ヨーク部材の固定作業を容易かつ確実に行うことができ
、そのため製造工程を減少することのできる回転電力機
及びその製造方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段） そこでこの発明の第１請求項記載の回転電力機において
は、回転子４と固定子５との各磁極部を径方向に対面さ
せると共に、上記回転子４と固定子５との一方４の磁極
部を永久磁石１５で構成して成る回転電力機であって、
上記永久磁石１５を設ける例のケーシング１４に軸方向
に延びる円筒部５１を形成し、上記円筒部５１の外周面
にヨーク部材１６を配設すると共に、この円筒部５１と
ヨーク部材１６とに連続した開口部６０を形成し、上記
永久磁石１５を、磁性粉と熱硬化性樹脂等より成るバイ
ンダとで成形されたボンドマグネットで構成して上記円
筒部５１の内周面に配設すると共に、上記永久磁石１５
の外周部に上記開口部６０に嵌合ずる突起部６２を一体
成形して構成されている。
また第２請求項記載の回転電力機の製造方法においては
、回転子４と固定子５との各磁極部を径方向に対面させ
ると共に、上記回転子４と固定子５との一方４の磁極部
を永久磁石１５で構成して成る回転電力機の製造方法で
あって、上記永久磁石１５を設ける側のケーシング１４
に軸方向に延びる円筒部５１を形成し、この円筒部５１
の外周面に配置されるヨーク部材１６と円筒部５１とに
開口部６０を形成すると共に、両開口部６０が連続する
ように上記円筒部５１とヨーク部材１６とを配設した後
、磁性粉と熱硬化性樹脂等より成るバインダとの混合材
料を円筒部５１内周面に注入すると共に上記開口部６０
内にも浸入させ、次いで上記混合材料を圧縮成形して磁
石成形体７０を形成し、上記バインダを硬化させた後に
、上記磁石成形体７０への着磁を行って永久磁石１５を
形成している。
また第３請求項記載の回転電力機の製造方法においては
、上記ゲージング１４を磁性体材料製とすると共に、軸
６に略直交する取付面５０を上記円筒部５１に連続して
形成し、上記取付面５０内側に略リング状をなす非磁性
体材料製のスペーサ１８を配設した後、上記混合材料を
注入している。
（作用） 第１請求項の回転電力機及び第２請求項の製造方法によ
れば、ケーシング１４の円筒部５１の内周面にボンドマ
グネッ１〜製の永久磁石１５を設りるが、この永久磁石
１５を成形する際に一体成形される突起部６２・・６２
を開口部６０・・６０に浸入、嵌合させ、これによりヨ
ーク部材１６をト記円筒部５１に一体的に固定すると共
に、永久磁石１５を円筒部５Ｎこ対して回り止めするこ
とが可能になる。
また第３請求項による回転電力機の製造方法によれば、
取付面５０を覆うスペーサ１８で、磁性体材料製のケー
シング１４を介して生じる永久磁石１５からの漏洩磁束
の発生を防止し得る回転電力機を容易に製造できるごと
になる。
（実施例） 次にこの発明の回転電力機及びその製造方法の具体的な
実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
初めに、この発明を通用して構成した直流ブラシレスモ
ーフ形式のファン駆動用電動機の構成について、第１図
を参照して説明する。同図は、空気調和機の室内ユニッ
トにおけるクロスフローファンの、例えば右側端部の構
造を示しており、ファンロータ１の側板２には、直流ブ
ラシレスモータ形式のファンモータＭが連結されている
。ファンモータＭの回転子４は、固定軸６にボールベア
リング１１．１１を介して回転自在に支持されており、
このファンモータＭの回転子４には、防振ゴム製のフレ
キシブルジヨイント１０を介してファンロータ１の側板
２が接続されている。このフレキシブルジヨイント１０
ば、第１４図〜第１４Ｃ図に示すように形成されており
、フランジ部７Ｂにビス孔７９ａ　　・・７９ａを有し
、筒状部８２に略半円状断面の突起部８３・・８３と円
弧溝８４８４とを有している。上記フランジ部７８は第
１３図及び第１３Ａ図に示す継手ボス８５の取付面８６
に密着している。このフランジ部７８と継手ボス８５と
は、第１５図及び第１５Ａ図に示す押え板８７を介して
、第１図のように、ビス１７・・１７を、フランジ部７
８のビス孔７９ａ　　・・７９ａ、取付面８６のビス孔
７９ｂ　　・・７９ｂ、押え板８７のヒス孔７９ｃ　　
・・７９ｃ及びケーシング１４のビス穴５２・・５２（
第７図）にそれぞれ通ずことにより相互に連結している
。上記継手ボス８５のボス部８５ａには、第１図のよう
に、左側のボールベアリング１１が保持されている。一
方上記フアンロータ１の側板２には、第１６図及び第１
６Ａ図に示すような連結孔８８が開口し、連結孔８８の
切欠部８８ａ　　・・８８ａに上記フレキシブルジヨイ
ントＩＯの突起部８３・・８３を嵌合すると共に、フレ
キシブルジョイン）・１０の円弧溝８４・・８４に連結
孔８Ｂの内周縁部８８ｂ　　・・８８ｂを嵌合してフレ
キシブルジョインｌ−１０とファンロータｌとを接続す
るようになされている。また上記固定軸６には、固定子
５が固着され、上記回転子４及び固定子５からなるファ
ンモータＭを構成している。上記固定軸６は、図中右端
部において、エンドブラケット７に支持されているが、
このエンドブラケット７ばモークカハ−１３及びフレー
ム９に支持され、これらにより上記ファンモータＭを保
持するようになされている。そして上記エンドブラケッ
ト７の右側方には、詳しくは後述するように、プリント
基板Ｐ（回路基板）が配置されており、このプリント基
板Ｐにば、６個のパワートランジスタ旧〜０６及び３個
のホール素子１１１〜＋１３が装着されている。
上記回転子４は、略カップ状のケーシング１４と、ケー
シングＩ４の内周面に配置されたボンドマグネット製の
永久磁石ｊ５と、磁束漏洩防止用のスベーザ１８と、ケ
ーシング１４の外周面に配置されたヨーク部材１６とを
、上記永久磁石１５の圧縮成形、加熱硬化時に一体化し
て製造するようになされており、ケーシング１４は、前
述の通りビス１７・・１７で上記フレキシブルジヨイン
ト１０に連結している。なおこの回転子４については後
で詳しく説明する。
また上記固定子５は鉄芯２０を、防振ゴム製の第１リン
グ２１及び第２リング２２を介して固定軸６（軸）ムこ
固定し、鉄芯２（Ｈこ例えば３相６極のコイル２３・・
２３を巻回した構造になっている。上記固定軸６には、
第３図に示すように、右端部側から鰐部２４、ロー１フ
８部２５、環状溝２６が順に形成されている。そして第
４図及び第４八図に示す第２リング２２のボス部２２ａ
を上記固定軸６の鰐部２４に接触させるようになされて
いる。また第５図及び第５Δ図に示す第１リング２１の
外周面には鉄芯２０を回り止めするだめの軸方向に延び
た突起２７．２７が形成されており、この突起２７．２
７が鉄芯２０の溝２８．２８（第１図）に嵌合している
。さらに両リング２１．２２の内周面ばに記ローレット
部２５に密着して回り止めされている。上記第１リング
２１の左端面は第６図及び第６八図に示す樹脂製のワッ
シャ３０が接触しており、滑り易い滑らかな樹脂で形成
されたワッシャ３０の内周端面３１を第１リング２１の
左端面に接触させることによって、鉄芯２０から上記両
リング２１．２２に伝わる振動の防振効果を向上するよ
うに配慮しである。そして上記ワッシャ３０は、固定軸
６の環状溝２６に嵌合するＥ型止め輸３２（第１図）で
位置決めされている。
上記エンドブラケット７は、第２図及び第２Ａ図に示す
ように、略カップ状をなし、垂直面４０に上記ホール素
子器〜１１３を通す孔４１・・４１及び１ 上記固定軸６の右端部を支持するための孔４２が開口し
ている。また垂直面２４の外周縁部には４箇所に後述す
るクリップ３４・・３４を通すための切欠き４３・・４
３が形成さね、ている。そして上記垂直面４０と略平行
に対向して上記プリント基板Ｐが固定されており、上記
パワートランジスタ旧〜０６は、その放熱面を上記エン
ドブラケット７の垂直面４０と略平行に沿わせる姿勢で
装着されている。
上記プリント基板Ｐば、第１図に示すように、エンドブ
ラケット７に取付けられているが、この際、上記パワー
トランジスタ０１〜０６との間に、ゴム製の弾性部材３
３・・３３を介設して、板ばね製のクリップ３４・・３
４で上記パワートランジスタ０１〜口６をエンドブラケ
ッ１−７に密着保持している。上記弾性部材３３・・３
３は各パワートランジスタ０１〜０６に対応して１個ず
つ介設されている。一方上記クリップ３４・・３４はプ
リント基板Ｐの周縁部の周方向に均等な間隔を隔てて例
えば４箇所に設けられている。
２ 次にこの発明の特徴点である上記回転子４の詳細につい
て説明する。まず回転子４のケーシング１４は鋼板を、
例えばプレス加工して形成された略カップ状をなし、第
７図〜第７Ｂ図に示すように取付面５０と、取付面５０
の外周部から軸方向に延びている円筒部５１等を有して
いる。上記取付面５０には円周方向に等間隔を隔てた４
箇所に上記継手ボス８５等を固定するビス１７・・１７
を通すためのビス孔５２・・５２が穿孔されている。
そして取付面５０の内側には円筒状のフランジ部５３が
形成されており、このフランジ部５３で右側の上記ヘア
リング１１　（第１図）を支持している。また上記円筒
部５１には貫通孔５４・・５４が穿孔されており、貫通
孔５４・・５４は、円周方向に等間隔を隔てた８箇所、
２列の合計１６箇所に配置されている。そして第８図に
示すように、環状のヨーク部材１６の両端面には、円筒
部５１の外周面に上記ヨーク部材１６を嵌合した状態で
、上記貫通孔５４・・５４と連続する半円状の切欠部５
５・・５５が形成されており、これらの切欠部５５・・
５５と貫通孔５４・・５４とを連続することによって開
口部６０・・６０（第１図）が形成されるようなされて
いる。さらに円筒部５１の取付面５０側には第９図に示
す略環状の」−記スペーザ１８が、取付面５０を覆うよ
うに配置されている（第１図）。このスペーサ１８は非
磁性体材料としての合成樹脂（ナイロン）製である。ス
ペーサ１８の上記永久磁石１５に面する右端面には円周
方向に等間隔を隔てて４箇所に凹部５６・・５６が形成
されている。そして上記円筒部５１の内周面には詳しく
は後述するように成形、固化されたボンドマグネット類
の永久磁石１５が固着されている。この永久磁石１５は
上記開口部６０・・６０に嵌合する突起部６２・・６２
（第１図）及び上記凹部５６・・５６に嵌合する小突起
５７・・５７を一体に有しており、これらの突起部６２
・・６２及び小突起５７・・５７でケーシング１４に永
久磁石１５、ヨーク部材１６及びスペーサ１８を一体的
に固定するようになされている。なお、上記開口部６０
・・６０は貫通孔５４・・５４と切欠部５５・・５５と
で構成される場合に限らず、ヨーク部材１６側にも貫通
孔を形成することも構成可能である。
次に上記ケーシング１４内における永久磁石１５の製作
手順について説明する。第１０図は永久磁石１５を製作
するための圧縮成形金型６３を示しており、この金型６
３ば下型６４と」二型６５とを有している。下型６４の
上面には上記ヨーク部材１６とスペーサ１８とを取付け
た状態のケーシング１４が外型６６と内型６７とで挟持
されており、内型６７ば固定用のボルト６８で締付けら
れている。外型６６には密封リング６９が着脱自在に設
けられており、ケーシング１４の内側に空間７１が形成
されている。一方、後述する磁性粉に、例えば熱硬化性
のエポキシ樹脂等をバインダとして混合したペースト状
の混合材料を作成し、この混合材料を上記空間７１内に
注入する。そして上記上型６５を下型６４の筒状部７２
に挿入して、図中で下方へ加圧する。この圧縮工程によ
って上記混合材料は上記空間７１を満たず形状に圧縮酸
５ 形されると共に、混合材料の一部が上記開口部６０・・
６０及び凹部５６・・５６に押し出されることで、上記
円筒部５１の内周に沿う磁石成形体７０と共に、上記突
起部６２・・６２と小突起５７・・５７とが一体的に形
成される。
上記圧縮成形を行った後に、上型６５を上昇させ、外型
６６、内型６７及び密封リング６９を取外すが、これら
には予め剥離剤が塗布されており、したがって上記磁石
成形体７０は円筒部５１の内面に密着した状態で保持さ
れる。次いでケーシング１４全体を加熱炉によって上記
バインダの硬化温度まで加熱し、バインダを硬化させる
。このバインダの加熱硬化処理は、上記金型６３内での
圧縮成形を行った後、その加圧状態を維持したまま、こ
の金型６３全体を加熱するようにして行うことも可能で
あり、この場合には、硬化時の変形を防止することがで
きる。上記のようにバインダの硬化処理を行った後に、
ケーシング１４を着磁機にかげて上記磁石成形体７０に
対して周方向にＮ、Ｓ、Ｎ、Ｓの４極の着磁を行って永
久磁石１５と６ して構成する。
一方、第１２図及び第１２Ａ図に示すように上記外型６
６の内面７３には段付部７４が形成され、この段付部７
４に上記ヨーク部材１６を収容するようになっている。
また第１１図及び第１１．Ａ図に示すように、上記内型
６７の成形面７５には４つの正弦波曲面７６・・７６が
形成されており、この正弦波曲面７６・・７６によって
上記永久磁石１５の各磁極部を断面略三日月形に形成す
るようになされている。この場合、各磁極部の径方向の
厚さ′丁゛が、上記成形面７５の大径部をＤＯとし、小
径部をＤｉとすると、 Ｔ−［（Ｄｏ−Ｄｉ）　／　２　）　Ｘ　Ｃｏ５２θと
なるように上記正弦波曲面７６・・７６が設定されてい
る。したがって上記各磁極部の内面形状は正弦波形状に
形成され、各磁極部の切換わり位置でのコギングによる
回転むらを低減した回転駆動を行うことが可能になる。
上記磁性粉材料としては、ネオジウム、鉄、ボロンより
成る希土類系磁粉を用いている。このような希土類系の
永久磁石は、従来多用されているフェライト系磁石より
エネルギ積が３．６倍と大きく、したがって永久磁石を
従来の約１／３に小形化した形状で構成することが可能
である。また上記バインダの混合量については、その量
が過小で、磁石成形体７０の表面が充分に覆われない場
合にば、表面剥離や錆の発生等の問題が生じ、一方混合
量が過大である場合には、単位体積当たりのエネルギ積
が小さくなると共に、表面層がより厚くなることで、固
定子との間のエアギャップの増加と同様の回転力の低下
を生しることとなるので、上記実施例においては、磁性
粉に対する混合比を重量比で約２％として、」−記のよ
うな問題点の発生を抑えると共に、単位体積当たりのエ
ネルギ積を極力大きくし得るようにしている。
以上の実施例では、永久磁石１５の突起部６２・・６２
を開口部６０・・６０に嵌合することによってヨーク部
材１６をケーシング１４に固定すると共に、永久磁石１
５の小突起５７・・５７でスペーサ１８を固定し得るこ
とになる。したがって永久磁石の成形工程において同時
に上記ヨーク部材］６及びスペーサ１８をケーシング１
４に固定することが可能になる。
また永久磁石１５の各磁極部の断面形状は上述した略三
日月形状をなしているので、各磁極部の切換ねり位置に
おける磁束密度が、第１７図に示す特性８０のように、
従来の特性８１と比較して滑らかに変化することになり
、各磁極部の切換わり位置でのコギングが低減する。
以」−にこの発明の詳細な説明したが、この発明は上記
一実施例に限定されず、本発明の範囲内で変形すること
ができる。例えば小突起５７・・５７は必ずしも必須で
はなく、省略して実施することが可能であるし、また突
起部６２・・６２が嵌合する開口部６０の形状、個数、
配置等は任意に設定し得る。また上記実施例では、回転
子４側に永久磁石１５を設けた直流ブラシレスモーフを
例に挙げて説明したが、固定子側に永久磁石を設ける構
成やその他の形式の電動機、さらに発電機にもこの発明
を適用することが可能である。
９ （発明の効果） 上記のようにこの発明の第１請求項の回転電力機及び第
２請求項の製造方法によれば、永久磁石を成形する時に
開口部に嵌合する突起部でヨーク部材を上記円筒部に一
体的に固定すると共に、これでもって永久磁石を円筒部
に対して回り止めすることができる。このように永久磁
石やヨーク部材の固定作業を容易かつ確実に行うことが
可能となる結果、製造工程を従来よりも減少することが
可能になる。
また第３請求項による回転電力機の製造方法によれば、
漏洩磁束を防止するだめのスペーサの取付作業を容易に
行えることになる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明を適用したモータの縦断面図、第２図
はエンドブラケットの側面図、第２Ａ図は第２図のＡ−
Ａ断面図、第２Ｂ図は第２図のＢ矢視図、第３図は固定
軸の平面図、第４図は第２リングの側面図、第心図は第
４図のＡ−Ａ断面図、第５図は第１リングの側面図、第
５Ａ図は第５図のＡ−Ａ断面図、第６図はワッシャの側
面図、第６八図は第６図のＡ−Ａ断面図、第７図はケー
シングの側面図、第７Ａ図は第７図のＡ−Ａ断面図、第
７Ｂ図は第７図のＢ矢視図、第８図はヨーク部材の側面
図、第８八図は第８図のＡ−Ａ断面図、第８Ｂ図は第８
図のＢ矢視図、第９図はスペーサの側面図、第９八図は
第９図の中央縦断面図、第１０図は圧縮成形金型の縦断
面図、第１１図は内型の平面図、第１１Ａ図は第１１図
のＡ−Ａ断面図、第１２図は外型の平面図、第１２Ａ図
は第１２図のＡ−Ａ断面図、第１３図は継手ボスの側面
図、第１３八図は第１３図のＡ−Ａ断面図、第１４図は
フレギシブルジジイントの側面図、第１４Ａ図は第１４
図のＡ−Ａ断面図、第１４Ｂ図は第１４図のＢ矢視図、
第１４Ｃ図は第１４Ａ図のＣ矢視図、第１５図は押え板
の側面図、第１５Ａ図は第１５図のＡ−Ａ断面図、第１
６図はファンロータの側面図、第１６八図は第１６図の
ＡＡ断面図、第１７回は磁束密度の変化を示すグラフ、
第１８図は従来例の縦断面図である。 ４・・・回転子、５・・・固定子、１４・・・ケーシン
グ、１５・・・永久磁石、１６・・・ヨーク部材、１８
・・・スペーサ、６０・・・開口部、６２・・・突起部
、６３・・・圧縮成形金型、７０・・・磁石成形体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、回転子（４）と固定子（５）との各磁極部を径方向
    に対面させると共に、上記回転子（４）と固定子（５）
    との一方（４）の磁極部を永久磁石（１５）で構成して
    成る回転電力機であって、上記永久磁石（１５）を設け
    る側のケーシング（１４）に軸方向に延びる円筒部（５
    １）を形成し、上記円筒部（５１）の外周面にヨーク部
    材（１６）を配設すると共に、この円筒部（５１）とヨ
    ーク部材（１６）とに連続した開口部（６０）を形成し
    、上記永久磁石（１５）を、磁性粉と熱硬化性樹脂等よ
    り成るバインダとで成形されたボンドマグネットで構成
    して上記円筒部（５１）の内周面に配設すると共に、上
    記永久磁石（１５）の外周部に上記開口部（６０）に嵌
    合する突起部（６２）を一体成形して成ることを特徴と
    する回転電力機。 ２、回転子（４）と固定子（５）との各磁極部を径方向
    に対面させると共に、上記回転子（４）と固定子（５）
    との一方（４）の磁極部を永久磁石（１５）で構成して
    成る回転電力機の製造方法であって、上記永久磁石（１
    ５）を設ける側のケーシング（１４）に軸方向に延びる
    円筒部（５１）を形成し、この円筒部（５１）の外周面
    に配置されるヨーク部材（１６）と円筒部（５１）とに
    開口部（６０）を形成すると共に、両開口部（６０）が
    連続するように上記円筒部（５１）とヨーク部材（１６
    ）とを配設した後、磁性粉と熱硬化性樹脂等より成るバ
    インダとの混合材料を円筒部（５１）内周面に注入する
    と共に上記開口部（６０）内にも浸入させ、次いで上記
    混合材料を圧縮成形して磁石成形体（７０）を形成し、
    上記バインダを硬化させた後に、上記磁石成形体（７０
    ）への着磁を行って永久磁石（１５）を形成することを
    特徴とする回転電力機の製造方法。 ３、上記ケーシング（１４）を磁性体材料製とすると共
    に、軸（６）に略直交する取付面（５０）を上記円筒部
    （５１）に連続して形成し、上記取付面（５０）内側に
    略リング状をなす非磁性体材料製のスペーサ（１８）を
    配設した後、上記混合材料を注入することを特徴とする
    第２請求項記載の回転電力機の製造方法。
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