WO2024100869A1 - 回転子、電動機、ファン、及び空気調和機 - Google Patents

回転子、電動機、ファン、及び空気調和機 Download PDF

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WO2024100869A1
WO2024100869A1 PCT/JP2022/042017 JP2022042017W WO2024100869A1 WO 2024100869 A1 WO2024100869 A1 WO 2024100869A1 JP 2022042017 W JP2022042017 W JP 2022042017W WO 2024100869 A1 WO2024100869 A1 WO 2024100869A1
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WO
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rotor
permanent magnet
magnet
axial direction
electric motor
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/042017
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English (en)
French (fr)
Inventor
隆徳 渡邉
貴也 下川
諒伍 ▲高▼橋
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • 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
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets

Definitions

  • This disclosure relates to rotors, electric motors, fans, and air conditioners.
  • a rotor has been proposed in which a ring-shaped rare earth magnet is arranged around a ferrite magnet (see, for example, Patent Document 1).
  • the purpose of this disclosure is to solve the above problems and to provide a rotor, electric motor, fan, or air conditioner that can reduce the amount of rare earth magnets in the rotor compared to conventional techniques.
  • a rotor includes: A rotor magnet; a shaft disposed inside the rotor magnet;
  • the rotor magnet is a first permanent magnet magnetized to have a polar anisotropic orientation; and n (n is an even number) second permanent magnets provided on the outer peripheral surface of the first permanent magnet, magnetized to have a polar anisotropic orientation, and having a stronger coercive force than the first permanent magnets;
  • the second permanent magnet has a gate portion which is a gate mark formed in a molding process of the second permanent magnet, The gate portion is located radially outward of the first permanent magnet.
  • An electric motor according to another aspect of the present disclosure includes: The rotor; and a stator disposed outside the rotor.
  • a fan according to another aspect of the present disclosure includes: Feathers and and the electric motor that rotates the blades.
  • An air conditioner according to another aspect of the present disclosure includes: An indoor unit, an outdoor unit connected to the indoor unit; Each of the indoor unit, the outdoor unit, or the indoor unit and the outdoor unit includes the electric motor.
  • This disclosure makes it possible to provide a rotor, electric motor, fan, or air conditioner that can reduce the amount of rare earth magnets in the rotor compared to conventional techniques.
  • FIG. 2 is a top view illustrating a schematic structure of a rotor according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a side view illustrating the structure of the rotor illustrated in FIG. 1 .
  • 3 is a cross-sectional view taken along line C3-C3 in FIG. 2.
  • 3 is a cross-sectional view taken along line C4-C4 in FIG. 2.
  • 2 is a cross-sectional view taken along line C5-C5 in FIG. 1.
  • FIG. 5 is an enlarged view showing the second permanent magnet shown in FIG. 4 .
  • 4 is a flowchart showing an example of a manufacturing process of a rotor.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing another example of the second permanent magnet.
  • FIG. 9 is an enlarged view showing the second permanent magnet shown in FIG.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing yet another example of the second permanent magnet.
  • FIG. 11 is an enlarged view showing the second permanent magnet shown in FIG. 10 .
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing yet another example of the second permanent magnet.
  • FIG. 11 is a top view showing another example of a rotor.
  • FIG. 14 is a side view showing the rotor shown in FIG. 13 .
  • 15 is a cross-sectional view taken along line C15-C15 in FIG. 13.
  • FIG. 4 is a top view illustrating a schematic structure of a rotor according to a first comparative example.
  • FIG. 17 is a side view illustrating the structure of the rotor illustrated in FIG. 16 .
  • FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line C18-C18 in FIG. 16.
  • 19 is a cross-sectional view taken along line C19-C19 in FIGS. 17 and 18.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line C20-C20 in FIG. 17.
  • FIG. 11 is a top view illustrating a schematic structure of a rotor according to Comparative Example 2.
  • FIG. 22 is a side view illustrating the structure of the rotor illustrated in FIG. 21 . This is a cross-sectional view taken along line C23-C23 in Figure 21.
  • 24 is a cross-sectional view taken along line C24-C24 in FIGS. 22 and 23.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view taken along line C25-C25 in FIG. 22.
  • FIG. 11 is a partial cross-sectional view illustrating the structure of an electric motor according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a schematic configuration of a fan according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of an air conditioner according to a fourth embodiment.
  • Embodiment 1 The electric motor 1 according to the first embodiment will be described below.
  • the z-axis direction (z-axis) indicates a direction parallel to the axis Ax of the motor 1 or rotor 2
  • the x-axis direction (x-axis) indicates a direction perpendicular to the z-axis direction
  • the y-axis direction (y-axis) indicates a direction perpendicular to both the z-axis direction and the x-axis direction.
  • the axis Ax is the center of rotation of the rotor 2, that is, the rotation axis of the rotor 2.
  • the direction parallel to the axis Ax is also referred to as the "axial direction of the rotor 2" or simply as the “axial direction”.
  • the radial direction is the radial direction of the rotor 2, the stator 3, or the rotor magnet 20, and is a direction perpendicular to the axis Ax.
  • the xy plane is a plane perpendicular to the axial direction.
  • the arrow D1 indicates the circumferential direction centered on the axis Ax.
  • the circumferential direction of the rotor 2, the stator 3, or the rotor magnet 20 is also simply referred to as the "circumferential direction”.
  • N and S shown in some figures indicate the north and south poles of the rotor 2, respectively.
  • FIG. 1 is a top view that diagrammatically illustrates the structure of a rotor 2 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a side view that diagrammatically illustrates the structure of the rotor 2 shown in FIG. 1, the arrows on the rotor 2 indicate the direction of the main magnetic flux.
  • the dashed dotted lines indicate the center positions of the magnetic poles (N or S poles) of the rotor 2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line C3-C3 in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line C4-C4 in FIG.
  • the rotor 2 is used in an electric motor (for example, the electric motor 1 described below).
  • the rotor 2 has a rotor magnet 20 and a shaft 23 arranged inside the rotor magnet 20.
  • the rotor magnet 20 has two types of permanent magnets. In the example shown in Figures 1 and 2, the rotor magnet 20 has at least one first permanent magnet 21 and at least one second permanent magnet 22 that is a different type from the first permanent magnet 21.
  • the rotor 2 (specifically, the rotor magnet 20) has n (n is an even number) magnetic poles. In this embodiment, n is 8, and the rotor 2 has eight magnetic poles. In this embodiment, the rotor 2 has one first permanent magnet 21 and n (n is an even number) second permanent magnets 22. Therefore, in this embodiment, the rotor 2 has one first permanent magnet 21 and eight second permanent magnets 22.
  • the first permanent magnet 21 is magnetized to have a polar anisotropic orientation. In other words, the first permanent magnet 21 is magnetized to cause the rotor 2 to have a polar anisotropic orientation.
  • the first permanent magnet 21, together with each second permanent magnet 22, constitutes a magnetic pole in the rotor 2.
  • the first permanent magnet 21 is adjacent to the second permanent magnet 22 in the circumferential direction of the rotor 2, and forms part of the outer circumferential surface of the rotor 2. Specifically, a part of the first permanent magnet 21 is adjacent to the second permanent magnet 22 in the circumferential direction of the rotor 2, and another part is located inside the second permanent magnet 22 in the radial direction of the rotor 2. Therefore, the first permanent magnet 21 is a ring-shaped magnet. In this embodiment, the first permanent magnet 21 is a single structure, i.e., one magnet.
  • the first permanent magnet 21 is a magnet of a different type from the second permanent magnet 22.
  • the first permanent magnet 21 is, for example, a ferrite magnet.
  • the first permanent magnet 21 is a bonded magnet made by mixing a ferrite magnet with resin, i.e., a ferrite bonded magnet.
  • the resin is, for example, nylon resin, PPS (polyphenylene sulfide) resin, or epoxy resin.
  • the first permanent magnet 21 has a lower coercive force than the magnetic force of each of the second permanent magnets.
  • the north poles of the second permanent magnets 22 and the south poles of the second permanent magnets 22 are arranged alternately on the outer circumferential surface of the rotor 2 (specifically, the rotor magnet 20).
  • the second permanent magnets 22 may be connected to each other, for example, by a ring-shaped connecting portion, and the first permanent magnet 21 may be divided into multiple portions.
  • Each second permanent magnet 22 is provided on the outer peripheral surface of the first permanent magnet 21. Each second permanent magnet 22 forms a part of the outer peripheral surface of the rotor 2. As shown in FIG. 2, each second permanent magnet 22 is magnetized to have a polar anisotropic orientation. In other words, each second permanent magnet 22 is magnetized so that the rotor 2 has a polar anisotropic orientation. In this embodiment, a set of second permanent magnets 22 (i.e., n second permanent magnets 22) forms n magnetic poles of the rotor 2 (specifically, the rotor magnet 20).
  • Each second permanent magnet 22 is a magnet of a different type from the first permanent magnet 21.
  • Each second permanent magnet 22 is, for example, a rare earth magnet.
  • each second permanent magnet 22 is a bonded magnet made by mixing a rare earth magnet with resin, i.e., a rare earth bonded magnet.
  • Each second permanent magnet 22 has a stronger coercive force than the first permanent magnet 21.
  • the rare earth magnet is, for example, a magnet containing Nd (neodymium)-Fe (iron)-B (boron), or a magnet containing Sm (samarium)-Fe (iron)-N (nitrogen).
  • the resin is, for example, nylon resin, PPS (polyphenylene sulfide) resin, or epoxy resin.
  • Each second permanent magnet 22 has a gate portion 24.
  • the gate portion 24 is a gate mark formed during the molding process of the second permanent magnet 22.
  • the gate portion 24 is, for example, a gate mark formed at the gate position of a mold during the molding process of the second permanent magnet 22 using a mold.
  • the gate portion 24 is also simply referred to as a "gate.” In the example shown in FIG. 2, each gate portion 24 is located radially outward of the first permanent magnet 21.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line C5-C5 in FIG.
  • each gate portion 24 is located at an end of the rotor magnet 20 in the axial direction.
  • FIG. 6 is an enlarged view showing the second permanent magnet 22 shown in FIG. In the example shown in Figure 6, in a cross section perpendicular to the axial direction, when the length of the side of the second permanent magnet 22 located on the outer peripheral surface of the rotor magnet 20 is Wo and the length of the side of the second permanent magnet 22 facing the radially inner side of the rotor 2 is Wi, the relationship between the length Wo and the length Wi satisfies Wi > Wo.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of a manufacturing process for the rotor 2 (specifically, the rotor magnet 20).
  • the raw material for the first permanent magnet 21 is filled into a mold for the first permanent magnet 21.
  • the first permanent magnet 21 is molded and oriented.
  • a magnet for magnetization is used to generate a polar anisotropic magnetic field inside a mold for the first permanent magnet 21. This results in the first permanent magnet 21 being molded and oriented.
  • the first permanent magnet 21 is molded, for example, by injection molding.
  • the first permanent magnet 21 is molded so that the first permanent magnet 21 has a polar anisotropic orientation and n magnetic poles.
  • an easy magnetization axis is formed in the first permanent magnet 21 so that the first permanent magnet 21 has n magnetic poles.
  • a recess in which the second permanent magnet 22 is placed is formed on the outer peripheral surface of the first permanent magnet 21.
  • the first step S1 and the second step S2 may be performed simultaneously.
  • a polar anisotropic magnetic field is generated in advance inside the mold for the first permanent magnet 21 using a magnet for magnetization.
  • the raw material for the first permanent magnet 21 is filled into the mold for the first permanent magnet 21 by injection molding. This results in the molding of the first permanent magnet 21, and at the same time, the first permanent magnet 21 is oriented.
  • the first permanent magnet 21 in the mold is cooled.
  • the first permanent magnet 21 is removed from the mold.
  • each second permanent magnet 22 Since a mold corresponding to the shape of each second permanent magnet 22 is formed in the die for the first permanent magnet 21, the shape of each second permanent magnet 22 is molded on the outer peripheral surface of the first permanent magnet 21 at the same time that the first permanent magnet 21 is obtained.
  • the first permanent magnet 21 is demagnetized.
  • the first permanent magnet 21 is demagnetized using a demagnetizer.
  • the first permanent magnet 21 is placed in a mold for the second permanent magnet 22.
  • the raw material for the second permanent magnet 22 is filled into a mold for the second permanent magnet 22.
  • the second permanent magnets 22 are molded and each second permanent magnet 22 is oriented.
  • a magnet for magnetization is used to generate a polar anisotropic magnetic field inside the mold for the second permanent magnets 22.
  • a plurality of second permanent magnets 22 are molded and each second permanent magnet 22 is oriented.
  • Each second permanent magnet 22 is molded, for example, by injection molding.
  • n second permanent magnets 22 are molded on the outer peripheral surface of the first permanent magnet 21 so as to form a part of the outer peripheral surface of the rotor 2 (specifically, the rotor magnet 20), and each second permanent magnet 22 is molded so as to have a polar anisotropic orientation.
  • an easy magnetization axis is formed in each second permanent magnet 22 so that the rotor 2 (specifically, the rotor magnet 20) has a polar anisotropic orientation.
  • the seventh step S7 and the eighth step S8 may be performed simultaneously.
  • a polar anisotropic magnetic field is generated in advance inside the mold for the second permanent magnet 22 using a magnetizing magnet.
  • the raw material for the second permanent magnet 22 is filled into the mold for the second permanent magnet 22 by injection molding. This results in each second permanent magnet 22 being molded, and at the same time, each second permanent magnet 22 is oriented.
  • the second permanent magnet 22 in the mold is cooled.
  • the first permanent magnet 21 and the second permanent magnet 22 are removed from the mold.
  • the second permanent magnet 22 is demagnetized.
  • the second permanent magnet 22 is demagnetized using a demagnetizer.
  • the first permanent magnet 21 and the second permanent magnet 22 are magnetized.
  • a magnetizer is used to magnetize the first permanent magnet 21 and the second permanent magnet 22 so that the first permanent magnet 21 and the second permanent magnet 22 have a polar anisotropic orientation.
  • Variation example 1. 8 is a cross-sectional view showing another example of the second permanent magnet 22.
  • the position of the cross section shown in Fig. 8 corresponds to the position of the cross section taken along the line C5-C5 in Fig. 1.
  • FIG. 9 is an enlarged view showing the second permanent magnet 22 shown in FIG.
  • the second permanent magnet 22 has a main body portion 26 that forms the outer peripheral surface of the rotor magnet 20, and a connecting portion 25 that connects the main body portion 26 and the gate portion 24.
  • the connecting portion 25 is formed integrally with the main body portion 26 and the gate portion 24, and is located radially outward of the gate portion 24. In other words, the connecting portion 25 is located between the main body portion 26 and the gate portion 24.
  • the maximum length of the connecting portion 25 in the axial direction is Hr and the maximum length of the gate portion 24 in the axial direction is Hg, the relationship between the maximum length Hr and the maximum length Hg satisfies Hg>Hr.
  • Variation example 2. 10 is a cross-sectional view showing yet another example of the second permanent magnet 22.
  • the position of the cross section shown in Fig. 10 corresponds to the position of the cross section taken along line C3-C3 in Fig. 2.
  • FIG. 11 is an enlarged view showing the second permanent magnet 22 shown in FIG.
  • the second permanent magnet 22 has an inner portion 27A that overlaps with the gate portion 24 in the axial direction, and an outer portion 27B that is located radially outward of the inner portion 27A.
  • the inner portion 27A has a protruding portion that protrudes in the circumferential direction relative to the outer portion 27B.
  • Wr maximum length of the inner portion 27A in the circumferential direction
  • Wh the length of the side of the outer portion 27B located on the outer peripheral surface of the rotor magnet 20
  • Variation example 3. 12 is a cross-sectional view showing yet another example of the second permanent magnet 22.
  • the position of the cross section shown in Fig. 12 corresponds to the position of the cross section taken along line C5-C5 in Fig. 1.
  • the second permanent magnet 22 has a main body portion 26 that forms the outer circumferential surface of the rotor magnet 20, and a connecting portion 25 that connects the main body portion 26 and the gate portion 24.
  • the connecting portion 25 is formed integrally with the main body portion 26 and the gate portion 24, and is located radially outward of the gate portion 24. In other words, the connecting portion 25 is located between the main body portion 26 and the gate portion 24.
  • the surface of the gate portion 24 is located axially inward from the surface of the rotor magnet 20 in the axial direction.
  • FIG. 13 is a top view showing another example of the rotor 2.
  • FIG. 14 is a side view showing the rotor 2 shown in FIG. 13 and 14, the rotor 2 has resin 28 that covers the end of the first permanent magnet 21 in the axial direction and the end of the second permanent magnet 22 in the axial direction.
  • the resin 28 is provided at the end of the rotor magnet 20 in the axial direction.
  • the resin 28 is, for example, ring-shaped.
  • the resin 28 is, for example, unsaturated polyester resin.
  • the resin 28 may be provided at both ends of the rotor magnet 20 in the axial direction.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view taken along line C15-C15 in FIG.
  • the resin 28 may have a rib 28 A that connects the shaft 23 and the rotor magnet 20 .
  • FIG. 16 is a top view that diagrammatically illustrates the structure of a rotor 200 according to a first comparative example.
  • FIG. 17 is a side view that diagrammatically illustrates the structure of the rotor 200 shown in FIG.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view taken along line C18-C18 in FIG.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line C19-C19 in FIGS.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view taken along line C20-C20 in FIG.
  • the arrows in rotor 200 indicate the direction of the main magnetic flux.
  • a ring-shaped rare earth bonded magnet 202 having a higher coercive force than ferrite bonded magnet 201 is arranged on the outer peripheral surface of cylindrical ferrite bonded magnet 201.
  • This ring-shaped rare earth bonded magnet 202 is a single magnet extending in the circumferential direction of rotor 200.
  • ring-shaped rare earth bonded magnet 202 forms the entire outer peripheral surface of rotor 200.
  • gate portion 203 is located at the same position in the radial direction as the inner peripheral surface of ferrite bonded magnet 201.
  • the ring-shaped rare earth bonded magnet 202 forms the entire outer circumferential surface of the rotor 200, so the proportion of the rare earth bonded magnet 202 in the rotor 200 is high. As a result, the cost of the rotor 200 is high.
  • the rotor 2 according to embodiment 1 has a plurality of second permanent magnets 22.
  • Each second permanent magnet 22 forms a part of the outer peripheral surface of the rotor 2 (specifically, the rotor magnet 20), and does not form the entire outer peripheral surface of the rotor 2. This makes it possible to reduce the amount of second permanent magnets 22 with high coercive force compared to the rotor 200 according to comparative example 1.
  • the second permanent magnets 22 are expensive rare earth bonded magnets, the amount of rare earth bonded magnets can be reduced compared to the rotor 200 according to comparative example 1, thereby reducing the cost of the rotor 2.
  • FIG. 21 is a top view that diagrammatically illustrates the structure of a rotor 300 according to Comparative Example 2.
  • FIG. 22 is a side view that diagrammatically illustrates the structure of the rotor 300 shown in FIG.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view taken along line C23-C23 in FIG.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view taken along line C24-C24 in FIGS.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view taken along line C25-C25 in FIG.
  • each gate portion 303 is located at the same position in the radial direction as the inner circumferential surface of the first permanent magnet 301.
  • a portion of the second permanent magnet 302 is present on the first permanent magnet 301 (i.e., the filling path from the gate portion 303 to the main body of the second permanent magnet 302), but the coercive force of the second permanent magnet 302 present in this filling path only contributes to a small proportion of the coercive force of the rotor 300, and the cost increases by the amount of the second permanent magnet 302 present in this filling path.
  • each gate portion 24 is located radially outward from the first permanent magnet 21. This allows the amount of rare earth magnets in the rotor 2 to be reduced compared to the first and second comparative examples, and the proportion of effective flux linkage can be increased.
  • the second permanent magnet provided on the outer peripheral surface of the first permanent magnet may fall off from the rotor magnet due to temperature changes or centrifugal force. Therefore, as shown in FIG. 6, when the rotor 2 (specifically, the rotor magnet 20) satisfies Wi>Wo, the second permanent magnet 22 is held by the first permanent magnet 21, and the second permanent magnet 22 can be prevented from falling off radially outward. As a result, the reliability of the rotor 2 can be improved.
  • the second permanent magnet provided on the outer peripheral surface of the first permanent magnet may fall off the rotor magnet due to temperature changes or centrifugal force. Therefore, as shown in variant example 1, when the rotor 2 (specifically, the rotor magnet 20) satisfies Hg>Hr, a recess is formed in the axial direction at a position facing the connecting portion 25. Since the first permanent magnet 21 is filled in this recess, the second permanent magnet 22 is held by the first permanent magnet 21, and it is possible to prevent the second permanent magnet 22 from falling off radially outward. As a result, it is possible to improve the reliability of the rotor 2.
  • the second permanent magnet provided on the outer peripheral surface of the first permanent magnet may fall off the rotor magnet due to temperature changes or centrifugal force. Therefore, as shown in variant example 2, when the rotor 2 (specifically, the rotor magnet 20) satisfies Wr>Wh, a recess is formed in the circumferential direction at a position facing the outer portion 27B. Since the first permanent magnet 21 is filled in this recess, the second permanent magnet 22 is held by the first permanent magnet 21, and it is possible to prevent the second permanent magnet 22 from falling off radially outward. As a result, it is possible to improve the reliability of the rotor 2.
  • the gate portion 24 is located at the end of the rotor magnet 20 in the axial direction, the fracture surface that occurs when the gate is cut during the manufacturing process of the rotor magnet 20 may protrude from the end face of the rotor magnet 20, and productivity may decrease due to contact with a jig or tool in a subsequent process. Therefore, as shown in variant example 3, if the surface of the gate portion 24 is located axially inward from the surface of the rotor magnet 20 in the axial direction, the fracture surface can be prevented from protruding from the end face of the rotor magnet 20, and the productivity of the rotor 2 can be increased.
  • the second permanent magnet attached to the outer peripheral surface of the first permanent magnet may fall off the rotor magnet due to temperature changes or centrifugal force. Therefore, when the rotor 2 has resin 28, the second permanent magnet 22 is supported by the resin 28, and it is possible to prevent the second permanent magnet 22 from falling off in the axial direction. As a result, the reliability of the rotor 2 can be improved.
  • the second permanent magnet 22 is firmly supported by the resin 28, effectively preventing the second permanent magnet 22 from falling off in the axial direction. As a result, the reliability of the rotor 2 can be further improved.
  • resin 28 is an unsaturated polyester resin, the increase in the amount of magnets used can be suppressed.
  • the reliability of the rotor 2 can be improved. Furthermore, when the resin 28 has ribs 28A, the manufacturing process of the rotor 2 (specifically, the ribs 28A) can be simplified. By adjusting the circumferential width of the ribs 28A, the vibration eigenvalue and inertia of the rotor 2 can be appropriately adjusted. This allows the vibration and noise during rotation of the rotor 2 to be appropriately adjusted.
  • FIG. 26 is a partial cross-sectional view that illustrates a schematic structure of an electric motor 1 according to the second embodiment.
  • the electric motor 1 has a rotor 2 according to the first embodiment and a stator 3 arranged on the outside of the rotor 2 .
  • the electric motor 1 has a rotor 2, a stator 3, a circuit board 4, a magnetic sensor 5 that detects the rotational position of the rotor 2, a bracket 6, bearings 7a and 7b, and a sensor magnet 8 that serves as a magnet for detecting the rotational position of the rotor 2.
  • the electric motor 1 is, for example, a synchronous motor.
  • the rotor 2 is rotatably arranged inside the stator 3. An air gap is formed between the rotor 2 and the stator 3. The rotor 2 rotates around the axis Ax.
  • the electric motor 1 according to the second embodiment has the rotor 2 according to the first embodiment, and therefore has the advantages of the rotor 2 described in the first embodiment.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating a fan 9 according to the third embodiment.
  • the fan 9 includes a blade 91 and an electric motor 1.
  • the fan 9 is also referred to as a blower.
  • the blade 91 is formed of, for example, polypropylene (PP) containing glass fiber.
  • the blade 91 is, for example, a sirocco fan, a propeller fan, a crossflow fan, or a turbo fan.
  • the electric motor 1 is the electric motor 1 according to the second embodiment.
  • the blades 91 are fixed to the shaft of the electric motor 1.
  • the electric motor 1 drives the blades 91. Specifically, the electric motor 1 rotates the blades 91. When the electric motor 1 is driven, the blades 91 rotate and an airflow is generated. This enables the fan 9 to blow air.
  • the fan 9 according to the third embodiment has the electric motor 1 according to the second embodiment, and therefore can obtain the same advantages as those described in the second embodiment. Furthermore, the performance of the fan 9 can be maintained for a long period of time.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating a schematic configuration of an air conditioner 10 according to the fourth embodiment.
  • the air conditioner 10 has an indoor unit 11 as a blower (also referred to as a first blower) and an outdoor unit 13 as a blower (also referred to as a second blower) connected to the indoor unit 11.
  • a blower also referred to as a first blower
  • an outdoor unit 13 as a blower (also referred to as a second blower) connected to the indoor unit 11.
  • the air conditioner 10 has an indoor unit 11, a refrigerant pipe 12, and an outdoor unit 13.
  • the outdoor unit 13 is connected to the indoor unit 11 through the refrigerant pipe 12.
  • the indoor unit 11 has an electric motor 11a, an air blowing section 11b that blows air by being driven by the electric motor 11a, and a housing 11c that covers the electric motor 11a and the air blowing section 11b.
  • the electric motor 11a is, for example, the electric motor 1 according to the second embodiment.
  • the air blowing section 11b has, for example, a blade 11d that is driven by the electric motor 11a.
  • the blade 11d is fixed to the shaft of the electric motor 11a and generates an airflow.
  • the outdoor unit 13 has an electric motor 13a, a blower 13b, a compressor 14, a heat exchanger (not shown), and a housing 13c that covers the blower 13b, the compressor 14, and the heat exchanger.
  • the electric motor 13a is, for example, the electric motor 1 according to the second embodiment.
  • the blower 13b blows air by being driven by the electric motor 13a.
  • the blower 13b has, for example, blades 13d that are driven by the electric motor 13a.
  • the blades 13d are fixed to the shaft of the electric motor 13a, and generate an airflow.
  • the compressor 14 has an electric motor 14a, a compression mechanism 14b (e.g., a refrigerant circuit) driven by the electric motor 14a, and a housing 14c that covers the electric motor 14a and the compression mechanism 14b.
  • the electric motor 14a is, for example, the electric motor 1 according to the second embodiment.
  • At least one of the indoor unit 11 and the outdoor unit 13 has the motor 1 described in embodiment 2. That is, the indoor unit 11, the outdoor unit 13, or the indoor unit 11 and the outdoor unit 13 each have the motor 1 described in embodiment 2.
  • the motor 1 described in embodiment 2 is applied to at least one of the motors 11a and 13a. That is, the motor 1 described in embodiment 2 is applied to the indoor unit 11, the outdoor unit 13, or the indoor unit 11 and the outdoor unit 13 each.
  • the motor 1 described in embodiment 2 may be applied to the motor 14a of the compressor 14.
  • the air conditioner 10 can perform air conditioning, for example, in cooling operation, which blows cool air from the indoor unit 11, and in heating operation, which blows warm air.
  • the electric motor 11a is a drive source for driving the blower unit 11b.
  • the blower unit 11b can blow conditioned air.
  • the motor 11a is fixed to the housing 11c of the indoor unit 11 by, for example, screws.
  • the motor 13a is fixed to the housing 13c of the outdoor unit 13 by, for example, screws.
  • the motor 1 described in the second embodiment is applied to at least one of the motors 11a and 13a, and therefore the same advantages as those described in the second embodiment can be obtained. As a result, the performance of the air conditioner 10 can be maintained for a long period of time.
  • the motor 1 described in the second embodiment is applied to at least one of the motors 11a and 13a, so that a low-cost air conditioner 10 can be provided.
  • the electric motor 1 according to the second embodiment and the blower having the blades (e.g., blades 11d or 13d) driven by the electric motor 1 can be used alone as a device for blowing air.
  • This blower can also be applied to devices other than the air conditioner 10.
  • the electric motor 1 according to the second embodiment is used as the driving source of the compressor 14, the same advantages as those described in the second embodiment can be obtained. As a result, the performance of the compressor 14 can be maintained for a long period of time.
  • the electric motor 1 described in the second embodiment can be mounted on any electrical device that has a drive source, such as a machine tool, an electric vehicle, a drone, or a robot.

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Abstract

回転子（２）は、ロータ磁石（２０）と、シャフト（２３）とを有する。ロータ磁石（２０）は、極異方性配向を持つように磁化された第１の永久磁石（２１）と、極異方性配向を持つように磁化されたｎ個（ｎは偶数）の第２の永久磁石（２２）とを有する。各第２の永久磁石（２２）は、第１の永久磁石（２１）の外周面に設けられており、第１の永久磁石（２１）よりも強い保磁力を有する。第２の永久磁石（２２）は、第２の永久磁石（２２）の成形工程において形成されたゲート跡であるゲート部（２４）を有する。ゲート部（２４）は、第１の永久磁石（２１）よりも径方向外側に位置している。

Description

回転子、電動機、ファン、及び空気調和機
　本開示は、回転子、電動機、ファン、及び空気調和機に関する。
　フェライト磁石の周囲にリング状の希土類磁石が設けられた回転子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５－１５１７５７号公報
　従来の技術では、リング状の希土類磁石の強度を維持するために、希土類磁石の周方向において一定の厚みを必要とする。そのため、回転子における希土類磁石の量が増加し、回転子のコストが増加するという課題がある。
　本開示の目的は、上記の課題を解決するものであり、従来の技術に比べて回転子における希土類磁石を削減可能な、回転子、電動機、ファン、又は空気調和機を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係る回転子は、
　ロータ磁石と、
　前記ロータ磁石の内側に配置されたシャフトと
　を備え、
　前記ロータ磁石は、
　極異方性配向を持つように磁化された第１の永久磁石と、
　前記第１の永久磁石の外周面に設けられており、極異方性配向を持つように磁化されており、前記第１の永久磁石よりも強い保磁力を有するｎ個（ｎは偶数）の第２の永久磁石と
　を有し、
　前記第２の永久磁石は、前記第２の永久磁石の成形工程において形成されたゲート跡であるゲート部を有し、
　前記ゲート部は、前記第１の永久磁石よりも径方向外側に位置している。
　本開示の他の態様に係る電動機は、
　前記回転子と、
　前記回転子の外側に配置された固定子と
　を備える。
　本開示の他の態様に係るファンは、
　羽根と、
　前記羽根を回転させる前記電動機と
　を備える。
　本開示の他の態様に係る空気調和機は、
　室内機と、
　前記室内機に接続される室外機と
　を備え、
　前記室内機、前記室外機、又は前記室内機及び前記室外機の各々は、前記電動機を有する。
　本開示によれば、従来の技術に比べて回転子における希土類磁石を削減可能な、回転子、電動機、ファン、又は空気調和機を提供することができる。
実施の形態１に係る回転子の構造を概略的に示す上面図である。 図１に示される回転子の構造を概略的に示す側面図である。 図２における線Ｃ３－Ｃ３に沿った断面図である。 図２における線Ｃ４－Ｃ４に沿った断面図である。 図１における線Ｃ５－Ｃ５に沿った断面図である。 図４に示される第２の永久磁石を示す拡大図である。 回転子の製造工程の一例を示すフローチャートである。 第２の永久磁石の他の例を示す断面図である。 図８に示される第２の永久磁石を示す拡大図である。 第２の永久磁石のさらに他の例を示す断面図である。 図１０に示される第２の永久磁石を示す拡大図である。 第２の永久磁石のさらに他の例を示す断面図である。 回転子の他の例を示す上面図である。 図１３に示される回転子を示す側面図である。 図１３における線Ｃ１５－Ｃ１５に沿った断面図である。 比較例１に係る回転子の構造を概略的に示す上面図である。 図１６に示される回転子の構造を概略的に示す側面図である。 図１６における線Ｃ１８－Ｃ１８に沿った断面図である。 図１７及び図１８における線Ｃ１９－Ｃ１９に沿った断面図である。 図１７における線Ｃ２０－Ｃ２０に沿った断面図である。 比較例２に係る回転子の構造を概略的に示す上面図である。 図２１に示される回転子の構造を概略的に示す側面図である。 図２１における線Ｃ２３－Ｃ２３に沿った断面図である。 図２２及び図２３における線Ｃ２４－Ｃ２４に沿った断面図である。 図２２における線Ｃ２５－Ｃ２５に沿った断面図である。 実施の形態２に係る電動機の構造を概略的に示す部分断面図である。 実施の形態３に係るファンを概略的に示す図である。 実施の形態４に係る空気調和機の構成を概略的に示す図である。
実施の形態１．
　実施の形態１に係る電動機１について以下に説明する。
　各図に示されるｘｙｚ直交座標系において、ｚ軸方向（ｚ軸）は、電動機１又は回転子２の軸線Ａｘと平行な方向を示し、ｘ軸方向（ｘ軸）は、ｚ軸方向に直交する方向を示し、ｙ軸方向（ｙ軸）は、ｚ軸方向及びｘ軸方向の両方に直交する方向を示す。軸線Ａｘは、回転子２の回転中心、すなわち、回転子２の回転軸である。軸線Ａｘと平行な方向は、「回転子２の軸方向」又は単に「軸方向」とも称する。径方向は、回転子２、固定子３、又はロータ磁石２０の半径の方向であり、軸線Ａｘと直交する方向である。ｘｙ平面は、軸方向と直交する平面である。矢印Ｄ１は、軸線Ａｘを中心とする周方向を示す。回転子２、固定子３、又はロータ磁石２０の周方向を、単に「周方向」とも称する。
　いくつかの図に示される「Ｎ」及び「Ｓ」は、それぞれ回転子２におけるＮ極及びＳ極を示す。
　図１は、実施の形態１に係る回転子２の構造を概略的に示す上面図である。
　図２は、図１に示される回転子２の構造を概略的に示す側面図である。
　図１において、回転子２上の矢印は、主な磁束の向きを示す。図１及び図２において、一点鎖線は回転子２の磁極（Ｎ極又はＳ極）の中心位置を示す。
　図３は、図２における線Ｃ３－Ｃ３に沿った断面図である。
　図４は、図２における線Ｃ４－Ｃ４に沿った断面図である。
　回転子２は、電動機（例えば、後述する電動機１）に用いられる。
　回転子２は、ロータ磁石２０と、ロータ磁石２０の内側に配置されたシャフト２３とを有する。ロータ磁石２０は、２種類の永久磁石を有する。図１及び図２に示される例では、ロータ磁石２０は、少なくとも１つの第１の永久磁石２１と、第１の永久磁石２１とは種類が異なる少なくとも１つの第２の永久磁石２２とを有する。
　回転子２（具体的には、ロータ磁石２０）は、ｎ（ｎは偶数）個の磁極を持つ。本実施の形態では、ｎは８であり、回転子２は、８個の磁極を持つ。本実施の形態では、回転子２は、１つの第１の永久磁石２１と、ｎ（ｎは偶数）個の第２の永久磁石２２とを有する。したがって、本実施の形態では、回転子２は、１つの第１の永久磁石２１と、８個の第２の永久磁石２２とを有する。
　第１の永久磁石２１は、極異方性配向を持つように磁化されている。言い換えると、第１の永久磁石２１は、回転子２が極異方性配向を持つように磁化されている。第１の永久磁石２１は、各第２の永久磁石２２と共に回転子２における磁極を構成する。
　第１の永久磁石２１は、回転子２の周方向において第２の永久磁石２２に隣接しており、回転子２の外周面の一部を形成している。具体的には、第１の永久磁石２１の一部は、回転子２の周方向において第２の永久磁石２２に隣接しており、他の一部は、回転子２の径方向において第２の永久磁石２２の内側に位置している。したがって、第１の永久磁石２１は、リング状の磁石である。本実施の形態では、第１の永久磁石２１は、単一の構造体、すなわち、１つの磁石である。
　第１の永久磁石２１は、第２の永久磁石２２とは種類が異なる磁石である。第１の永久磁石２１は、例えば、フェライト磁石である。例えば、第１の永久磁石２１は、フェライト磁石と樹脂とを混ぜて作られたボンド磁石、すなわち、フェライトボンド磁石である。樹脂は、例えば、ナイロン樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、又はエポキシ樹脂である。第１の永久磁石２１は、各第２の永久磁石の磁力よりも低い保磁力を持つ。
　例えば、図１及び図２に示されるように、回転子２（具体的には、ロータ磁石２０）の外周面上に、第２の永久磁石２２のＮ極及び第２の永久磁石２２のＳ極が交互に配列されている。ただし、複数の第２の永久磁石２２は、例えば、リング状の連結部で互いに連結されていてもよく、第１の永久磁石２１は、複数の部分に分割されていてもよい。
　各第２の永久磁石２２は、第１の永久磁石２１の外周面に設けられている。各第２の永久磁石２２は、回転子２の外周面の一部を形成している。図２に示されるように、各第２の永久磁石２２は、極異方性配向を持つように磁化されている。言い換えると、各第２の永久磁石２２は、回転子２が極異方性配向を持つように磁化されている。本実施の形態では、１組の第２の永久磁石２２（すなわち、ｎ個の第２の永久磁石２２）は、回転子２（具体的には、ロータ磁石２０）のｎ個の磁極を形成する。
　各第２の永久磁石２２は、第１の永久磁石２１とは種類が異なる磁石である。各第２の永久磁石２２は、例えば、希土類磁石である。例えば、各第２の永久磁石２２は、希土類磁石と樹脂とを混ぜて作られたボンド磁石、すなわち、希土類ボンド磁石である。各第２の永久磁石２２は、第１の永久磁石２１よりも強い保磁力を持つ。
　希土類磁石は、例えば、Ｎｄ（ネオジム）－Ｆｅ（鉄）－Ｂ（ホウ素）を含む磁石、又は、Ｓｍ（サマリウム）－Ｆｅ（鉄）－Ｎ（窒素）を含む磁石である。樹脂は、例えば、ナイロン樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、又はエポキシ樹脂である。
　図１及び図２に示される例では、回転子２の外周面において、複数の第２の永久磁石２２と、第１の永久磁石２１のうちの複数の部分が、回転子２の周方向に交互に配列されている。
　各第２の永久磁石２２は、ゲート部２４を有する。ゲート部２４は、第２の永久磁石２２の成形工程において形成されたゲート跡である。ゲート部２４は、例えば、金型を用いた第２の永久磁石２２の成形工程において金型のゲート位置に形成されたゲート跡である。ゲート部２４を、単に「ゲート」とも称する。図２に示される例では、各ゲート部２４は、第１の永久磁石２１よりも径方向外側に位置している。
　図５は、図１における線Ｃ５－Ｃ５に沿った断面図である。
　図１及び図５に示される例では、各ゲート部２４は、軸方向におけるロータ磁石２０の端部に位置している。
　図６は、図４に示される第２の永久磁石２２を示す拡大図である。
　図６に示される例では、軸方向と直交する断面において、ロータ磁石２０の外周面に位置する第２の永久磁石２２の辺の長さをＷｏとし、回転子２の径方向内側に面する第２の永久磁石２２の辺の長さをＷｉとしたとき、長さＷｏ及び長さＷｉの関係は、Ｗｉ＞Ｗｏを満たす。
　回転子２（具体的には、ロータ磁石２０）の製造方法の一例を説明する。
　図７は、回転子２（具体的には、ロータ磁石２０）の製造工程の一例を示すフローチャートである。
　第１の工程Ｓ１では、第１の永久磁石２１の原料を第１の永久磁石２１用の金型内に充填する。
　第２の工程Ｓ２では、第１の永久磁石２１を成形し、第１の永久磁石２１に配向を施す。例えば、着磁用の磁石を用いて第１の永久磁石２１用の金型の内部に極異方性の磁場を発生させる。これにより、第１の永久磁石２１が成形され、第１の永久磁石２１に配向が施される。第１の永久磁石２１は、例えば、射出成形で成形される。本実施の形態では、第１の永久磁石２１が極異方性配向及びｎ個の磁極を持つように、第１の永久磁石２１が成形される。言い換えると、第１の永久磁石２１がｎ個の磁極を持つように第１の永久磁石２１に磁化容易軸が形成される。
　第２の工程Ｓ２では、第２の永久磁石２２が配置される凹部が第１の永久磁石２１の外周面に形成される。
　第１の工程Ｓ１及び第２の工程Ｓ２は同時に行われてもよい。この場合、例えば、着磁用の磁石を用いて第１の永久磁石２１用の金型の内部に極異方性の磁場を、予め発生させる。第１の永久磁石２１用の金型の内部に極異方性の磁場が発生している状態で、射出成形で第１の永久磁石２１の原料を第１の永久磁石２１用の金型内に充填する。これにより、第１の永久磁石２１が成形され、同時に、第１の永久磁石２１に配向が施される。
　第３の工程Ｓ３では、金型内の第１の永久磁石２１を冷却する。
　第４の工程Ｓ４では、第１の永久磁石２１を金型から取り出す。
　各第２の永久磁石２２の形状に対応する型が、第１の永久磁石２１用の金型に形成されているので、第１の永久磁石２１が得られるのと同時に、第１の永久磁石２１の外周面に各第２の永久磁石２２の形状が成形される。
　第５の工程Ｓ５では、第１の永久磁石２１を脱磁する。例えば、脱磁器で第１の永久磁石２１を脱磁する。
　第６の工程Ｓ６では、第１の永久磁石２１を第２の永久磁石２２用の金型内に配置する。
　第７の工程Ｓ７では、第２の永久磁石２２の原料を第２の永久磁石２２用の金型内に充填する。
　第８の工程Ｓ８では、第２の永久磁石２２を成形し、各第２の永久磁石２２に配向を施す。例えば、着磁用の磁石を用いて第２の永久磁石２２用の金型の内部に極異方性の磁場を発生させる。これにより、複数の第２の永久磁石２２が成形され、各第２の永久磁石２２に配向が施される。各第２の永久磁石２２は、例えば、射出成形で成形される。本実施の形態では、第１の永久磁石２１の外周面に、回転子２（具体的には、ロータ磁石２０）の外周面の一部を形成するようにｎ個の第２の永久磁石２２が成形され、極異方性配向を持つように各第２の永久磁石２２が成形される。これにより、回転子２（具体的には、ロータ磁石２０）が極異方性配向を持つように各第２の永久磁石２２に磁化容易軸が形成される。
　第７の工程Ｓ７及び第８の工程Ｓ８は同時に行われてもよい。この場合、例えば、着磁用の磁石を用いて第２の永久磁石２２用の金型の内部に極異方性の磁場を、予め発生させる。第２の永久磁石２２用の金型の内部に極異方性の磁場が発生している状態で、射出成形で第２の永久磁石２２の原料を第２の永久磁石２２用の金型内に充填する。これにより、各第２の永久磁石２２が成形され、同時に、各第２の永久磁石２２に配向が施される。
　第９の工程Ｓ９では、金型内の第２の永久磁石２２を冷却する。
　第１０の工程Ｓ１０では、第１の永久磁石２１及び第２の永久磁石２２を金型から取り出す。
　第１１の工程Ｓ１１では、第２の永久磁石２２を脱磁する。例えば、脱磁器で第２の永久磁石２２を脱磁する。
　第１２の工程Ｓ１２では、第１の永久磁石２１及び第２の永久磁石２２を着磁する。例えば、着磁器を用いて第１の永久磁石２１及び第２の永久磁石２２が極異方性配向を持つように第１の永久磁石２１及び第２の永久磁石２２を着磁する。
　これにより、ロータ磁石２０が得られる。
変形例１．
　図８は、第２の永久磁石２２の他の例を示す断面図である。図８に示される断面の位置は、図１における線Ｃ５－Ｃ５に沿った断面の位置に対応する。
　図９は、図８に示される第２の永久磁石２２を示す拡大図である。
　図８及び図９に示される例では、第２の永久磁石２２は、ロータ磁石２０の外周面を形成する本体部２６と、本体部２６とゲート部２４とを連結する連結部２５とを有する。連結部２５は、本体部２６及びゲート部２４と一体的に形成されており、且つ、ゲート部２４よりも径方向外側に位置している。すなわち、連結部２５は、本体部２６とゲート部２４との間に位置している。
　軸方向における連結部２５の最大長さをＨｒとし、軸方向におけるゲート部２４の最大長さをＨｇとしたとき、最大長さＨｒ及び最大長さＨｇの関係は、Ｈｇ＞Ｈｒを満たす。
変形例２．
　図１０は、第２の永久磁石２２のさらに他の例を示す断面図である。図１０に示される断面の位置は、図２における線Ｃ３－Ｃ３に沿った断面の位置に対応する。
　図１１は、図１０に示される第２の永久磁石２２を示す拡大図である。
　図１１に示される例では、第２の永久磁石２２は、軸方向においてゲート部２４と重なっている内側部分２７Ａと、内側部分２７Ａよりも径方向外側に位置する外側部分２７Ｂとを有する。内側部分２７Ａは、外側部分２７Ｂに対して周方向に突き出た突出部分を有する。軸方向と直交する断面において、周方向における内側部分２７Ａの最大長さをＷｒとし、ロータ磁石２０の外周面に位置する外側部分２７Ｂの辺の長さをＷｈとしたとき、最大長さＷｒ及び長さＷｈの関係は、Ｗｒ＞Ｗｈを満たす。
変形例３．
　図１２は、第２の永久磁石２２のさらに他の例を示す断面図である。図１２に示される断面の位置は、図１における線Ｃ５－Ｃ５に沿った断面の位置に対応する。
　図１２に示される例では、第２の永久磁石２２は、ロータ磁石２０の外周面を形成する本体部２６と、本体部２６とゲート部２４とを連結する連結部２５とを有する。連結部２５は、本体部２６及びゲート部２４と一体的に形成されており、且つ、ゲート部２４よりも径方向外側に位置している。すなわち、連結部２５は、本体部２６とゲート部２４との間に位置している。
　図１２に示される例では、ゲート部２４の表面は、軸方向におけるロータ磁石２０の表面よりも、軸方向における内側に位置している。
変形例４．
　図１３は、回転子２の他の例を示す上面図である。
　図１４は、図１３に示される回転子２を示す側面図である。
　図１３及び図１４に示される例では、回転子２は、軸方向における第１の永久磁石２１の端部及び軸方向における第２の永久磁石２２の端部を覆う樹脂２８を有する。樹脂２８は、軸方向におけるロータ磁石２０の端部に設けられている。樹脂２８の形状は、例えば、リング形状である。樹脂２８は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂である。軸方向におけるロータ磁石２０の両端部に、樹脂２８が設けられていてもよい。
　図１５は、図１３における線Ｃ１５－Ｃ１５に沿った断面図である。
　図１５に示されるように、樹脂２８は、シャフト２３とロータ磁石２０とを連結するリブ２８Ａを有してもよい。
　実施の形態１に係る回転子２の利点を以下に説明する。
　図１６は、比較例１に係る回転子２００の構造を概略的に示す上面図である。
　図１７は、図１６に示される回転子２００の構造を概略的に示す側面図である。
　図１８は、図１６における線Ｃ１８－Ｃ１８に沿った断面図である。
　図１９は、図１７及び図１８における線Ｃ１９－Ｃ１９に沿った断面図である。
　図２０は、図１７における線Ｃ２０－Ｃ２０に沿った断面図である。
　図１６において、回転子２００における矢印は、主な磁束の向きを示す。図１６に示される比較例１に係る回転子２００では、円筒形状のフェライトボンド磁石２０１の外周面に、フェライトボンド磁石２０１よりも高い保磁力を持つリング形状の希土類ボンド磁石２０２が配置されている。このリング形状の希土類ボンド磁石２０２は、回転子２００の周方向に延在している単一の磁石である。すなわち、リング形状の希土類ボンド磁石２０２が、回転子２００の外周面の全てを形成している。図１８に示されるように、比較例１に係る回転子２００では、ゲート部２０３は、径方向においてフェライトボンド磁石２０１の内周面と同じ位置に位置している。
　比較例１に係る回転子２００では、リング形状の希土類ボンド磁石２０２が、回転子２００の外周面の全てを形成しているため、回転子２００における希土類ボンド磁石２０２の割合が大きい。その結果、回転子２００のコストが大きい。
　これに対し、実施の形態１に係る回転子２は、複数の第２の永久磁石２２を有する。各第２の永久磁石２２は回転子２（具体的には、ロータ磁石２０）の外周面の一部を形成しており、回転子２の外周面の全てを形成していない。これにより、比較例１に係る回転子２００に比べて、高い保磁力を持つ第２の永久磁石２２の量を削減することができる。第２の永久磁石２２が高価な希土類ボンド磁石である場合、比較例１に係る回転子２００に比べて希土類ボンド磁石の量を削減することができるので、回転子２のコストを低減することができる。
　図２１は、比較例２に係る回転子３００の構造を概略的に示す上面図である。
　図２２は、図２１に示される回転子３００の構造を概略的に示す側面図である。
　図２３は、図２１における線Ｃ２３－Ｃ２３に沿った断面図である。
　図２４は、図２２及び図２３における線Ｃ２４－Ｃ２４に沿った断面図である。
　図２５は、図２２における線Ｃ２５－Ｃ２５に沿った断面図である。
　比較例２に係る回転子３００では、各ゲート部３０３は、径方向において第１の永久磁石３０１の内周面と同じ位置に位置している。。この場合、第２の永久磁石３０２の一部が第１の永久磁石３０１上（すなわち、ゲート部３０３から第２の永久磁石３０２の本体部までの充填経路）に存在するが、この充填経路に存在する第２の永久磁石３０２の保磁力は、回転子３００の保磁力に寄与する割合が小さく、この充填経路に存在する第２の永久磁石３０２の量だけコストが増加する。
　これに対し、実施の形態１に係る回転子２では、各ゲート部２４は、第１の永久磁石２１よりも径方向外側に位置している。これにより、比較例１及び比較例２に比べて回転子２における希土類磁石を削減することができ、有効鎖交磁束の割合を増加させることができる。
　一般に、温度変化又は遠心力により第１の永久磁石の外周面に設けられた第２の永久磁石がロータ磁石から脱落することがある。そのため、図６に示されるように、回転子２（具体的には、ロータ磁石２０）がＷｉ＞Ｗｏを満たす場合、第２の永久磁石２２が第１の永久磁石２１によって保持され、第２の永久磁石２２が径方向外側に脱落することを防ぐことができる。その結果、回転子２の信頼性を高めることができる。
　一般に、温度変化又は遠心力により第１の永久磁石の外周面に設けられた第２の永久磁石がロータ磁石から脱落することがある。そのため、変形例１に示されるように、回転子２（具体的には、ロータ磁石２０）がＨｇ＞Ｈｒを満たす場合、軸方向において連結部２５が面する位置に、凹部が形成される。この凹部に、第１の永久磁石２１が充填されているので、第２の永久磁石２２が第１の永久磁石２１によって保持され、第２の永久磁石２２が径方向外側に脱落することを防ぐことができる。その結果、回転子２の信頼性を高めることができる。
　一般に、温度変化又は遠心力により第１の永久磁石の外周面に設けられた第２の永久磁石がロータ磁石から脱落することがある。そのため、変形例２に示されるように、回転子２（具体的には、ロータ磁石２０）がＷｒ＞Ｗｈを満たす場合、周方向において外側部分２７Ｂが面する位置に、凹部が形成される。この凹部に、第１の永久磁石２１が充填されているので、第２の永久磁石２２が第１の永久磁石２１によって保持され、第２の永久磁石２２が径方向外側に脱落することを防ぐことができる。その結果、回転子２の信頼性を高めることができる。
　ゲート部２４がロータ磁石２０の軸方向における端部に位置している場合、ロータ磁石２０の製造工程においてゲートを切断した際に生じる破断面がロータ磁石２０の端面からはみ出し、後工程において治具又は工具との接触により生産性が低下することがある。そのため、変形例３に示されるように、ゲート部２４の表面が軸方向におけるロータ磁石２０の表面よりも軸方向における内側に位置している場合、破断面がロータ磁石２０の端面からはみ出すことを防止し、回転子２の生産性を高めることができる。
　一般に、温度変化又は遠心力により第１の永久磁石の外周面に設けられた第２の永久磁石がロータ磁石から脱落することがある。そのため、回転子２が樹脂２８を有する場合、第２の永久磁石２２が樹脂２８によって支持され、第２の永久磁石２２が軸方向に脱落することを防ぐことができる。その結果、回転子２の信頼性を高めることができる。
　樹脂２８がゲート部２４の凹部に充填されている場合、第２の永久磁石２２が樹脂２８によってしっかりと支持され、第２の永久磁石２２が軸方向に脱落することを効果的に防ぐことができる。その結果、回転子２の信頼性をより高めることができる。
　樹脂２８が不飽和ポリエステル樹脂である場合、磁石の使用量の増加を抑えることができる。
　樹脂２８がリブ２８Ａを有する場合、回転子２の信頼性を高めることができる。さらに、樹脂２８がリブ２８Ａを有する場合、回転子２（具体的には、リブ２８Ａ）の製造工程を簡素化することができる。リブ２８Ａの周方向の幅を調整することにより、回転子２の振動固有値及びイナーシャを適切に調整することができる。これにより、回転子２の回転中における振動及び騒音を適切に調整することができる。
実施の形態２，
　図２６は、実施の形態２に係る電動機１の構造を概略的に示す部分断面図である。
　電動機１は、実施の形態１に係る回転子２と、回転子２の外側に配置された固定子３とを有する。
　電動機１は、回転子２と、固定子３と、回路基板４と、回転子２の回転位置を検出する磁気センサ５と、ブラケット６と、ベアリング７ａ及び７ｂと、回転子２の回転位置検出用マグネットとしてのセンサマグネット８とを有する。電動機１は、例えば、同期電動機である。
　回転子２は、固定子３の内側に回転可能に配置されている。回転子２と固定子３との間には、エアギャップが形成されている。回転子２は、軸線Ａｘを中心として回転する。
　実施の形態２に係る電動機１は、実施の形態１に係る回転子２を有するので、実施の形態１で説明した回転子２の利点を有する。
実施の形態３．
　図２７は、実施の形態３に係るファン９を概略的に示す図である。
　ファン９は、羽根９１と、電動機１とを有する。ファン９は、送風機とも称する。羽根９１は、例えば、ガラス繊維を含むポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ）で形成されている。羽根９１は、例えば、シロッコファン、プロペラファン、クロスフローファン、又はターボファンである。
　電動機１は、実施の形態２に係る電動機１である。羽根９１は、電動機１のシャフトに固定されている。電動機１は、羽根９１を駆動させる。具体的には、電動機１は、羽根９１を回転させる。電動機１が駆動すると、羽根９１が回転し、気流が生成される。これにより、ファン９は送風することができる。
　実施の形態３に係るファン９は、実施の形態２に係る電動機１を有するので、実施の形態２で説明した利点と同じ利点を得ることができる。さらに、ファン９の性能を長期にわたって維持することができる。
実施の形態４．
　実施の形態４に係る空気調和機１０（冷凍空調装置又は冷凍サイクル装置とも称する）について説明する。
　図２８は、実施の形態４に係る空気調和機１０の構成を概略的に示す図である。
　実施の形態４に係る空気調和機１０は、送風機（第１の送風機とも称する）としての室内機１１と、室内機１１に接続される送風機（第２の送風機とも称する）としての室外機１３とを有する。
　本実施の形態では、空気調和機１０は、室内機１１と、冷媒配管１２と、室外機１３とを有する。例えば、室外機１３は、冷媒配管１２を通して室内機１１に接続される。
　室内機１１は、電動機１１ａと、電動機１１ａによって駆動されることにより、送風する送風部１１ｂと、電動機１１ａ及び送風部１１ｂを覆うハウジング１１ｃとを有する。電動機１１ａは、例えば、実施の形態２に係る電動機１である。送風部１１ｂは、例えば、電動機１１ａによって駆動される羽根１１ｄを有する。例えば、羽根１１ｄは、電動機１１ａのシャフトに固定されており、気流を生成する。
　室外機１３は、電動機１３ａと、送風部１３ｂと、圧縮機１４と、熱交換器（図示しない）と、送風部１３ｂ、圧縮機１４、及び熱交換器を覆うハウジング１３ｃとを有する。電動機１３ａは、例えば、実施の形態２に係る電動機１である。送風部１３ｂは、電動機１３ａによって駆動されることにより、送風する。送風部１３ｂは、例えば、電動機１３ａによって駆動される羽根１３ｄを有する。例えば、羽根１３ｄは、電動機１３ａのシャフトに固定されており、気流を生成する。
　圧縮機１４は、電動機１４ａと、電動機１４ａによって駆動される圧縮機構１４ｂ（例えば、冷媒回路）と、電動機１４ａ及び圧縮機構１４ｂを覆うハウジング１４ｃとを有する。電動機１４ａは、例えば、実施の形態２に係る電動機１である。
　空気調和機１０において、室内機１１及び室外機１３の少なくとも１つは、実施の形態２で説明した電動機１を有する。すなわち、室内機１１、室外機１３、又は室内機１１及び室外機１３の各々は、実施の形態２で説明した電動機１を有する。具体的には、送風部の駆動源として、電動機１１ａ又は電動機１３ａの少なくとも一方に、実施の形態２で説明した電動機１が適用される。すなわち、室内機１１、室外機１３、又は室内機１１及び室外機１３の各々に、実施の形態２で説明した電動機１が適用される。圧縮機１４の電動機１４ａに、実施の形態２で説明した電動機１を適用してもよい。
　空気調和機１０は、例えば、室内機１１から冷たい空気を送風する冷房運転、温かい空気を送風する暖房運転などの空調を行うことができる。室内機１１において、電動機１１ａは、送風部１１ｂを駆動するための駆動源である。送風部１１ｂは、調整された空気を送風することができる。
　室内機１１において、電動機１１ａは、例えば、ねじによって室内機１１のハウジング１１ｃに固定されている。室外機１３において、電動機１３ａは、例えば、ねじによって室外機１３のハウジング１３ｃに固定されている。
　実施の形態４に係る空気調和機１０では、電動機１１ａ又は電動機１３ａの少なくとも一方に、実施の形態２で説明した電動機１が適用されるので、実施の形態２で説明した利点と同じ利点を得ることができる。その結果、空気調和機１０の性能を長期にわたって維持することができる。
　さらに、実施の形態４に係る空気調和機１０では、電動機１１ａ又は電動機１３ａの少なくとも一方に、実施の形態２で説明した電動機１が適用されるので、コストの低い空気調和機１０を提供することができる。
　実施の形態２に係る電動機１とその電動機１によって駆動される羽根（例えば、羽根１１ｄ又は１３ｄ）とを有する送風機は、送風する装置として単独で用いることができる。この送風機は、空気調和機１０以外の機器にも適用可能である。
　さらに、圧縮機１４の駆動源として、実施の形態２に係る電動機１が用いられる場合、実施の形態２で説明した利点と同じ利点を得ることができる。その結果、圧縮機１４の性能を長期にわたって維持することができる。
　実施の形態２で説明した電動機１は、工作機、電気自動車、ドローン、ロボットなどの、駆動源を有するあらゆる電気機器に搭載できる。
　以上に説明した各実施の形態及び各変形例における特徴は、互いに組み合わせることができる。
　１，１１ａ，１３ａ，１４ａ　電動機、　２　回転子、　３　固定子、　９　ファン、　１０　空気調和機、　１１　室内機、　１２　冷媒配管、　１３　室外機、　２０　ロータ磁石、　２１　第１の永久磁石、　２２　第２の永久磁石、　２３　シャフト、　２４　ゲート部、　２５　連結部、　２６　本体部、　２７Ａ　内側部分、　２７Ｂ　外側部分、　２８　樹脂、　２８Ａ　リブ、　９１　羽根。

Claims (11)

  1. 　ロータ磁石と、
    　前記ロータ磁石の内側に配置されたシャフトと
    　を備え、
    　前記ロータ磁石は、
    　極異方性配向を持つように磁化された第１の永久磁石と、
    　前記第１の永久磁石の外周面に設けられており、極異方性配向を持つように磁化されており、前記第１の永久磁石よりも強い保磁力を有するｎ個（ｎは偶数）の第２の永久磁石と
    　を有し、
    　前記第２の永久磁石は、前記第２の永久磁石の成形工程において形成されたゲート跡であるゲート部を有し、
    　前記ゲート部は、前記第１の永久磁石よりも径方向外側に位置している、
    　回転子。
  2. 　軸方向と直交する断面において、前記ロータ磁石の外周面に位置する前記第２の永久磁石の辺の長さをＷｏとし、径方向内側に面する前記第２の永久磁石の辺の長さをＷｉとしたとき、Ｗｉ＞Ｗｏを満たす、請求項１に記載の回転子。
  3. 　前記第２の永久磁石は、前記ロータ磁石の外周面を形成する本体部と、前記本体部と前記ゲート部とを連結する連結部とを有し、
    　前記連結部は、前記本体部及び前記ゲート部と一体的に形成されており、且つ、前記ゲート部よりも径方向外側に位置しており、
    　軸方向における前記連結部の最大長さをＨｒとし、前記軸方向における前記ゲート部の最大長さをＨｇとしたとき、Ｈｇ＞Ｈｒを満たす、請求項１又は２に記載の回転子。
  4. 　前記第２の永久磁石は、軸方向において前記ゲート部と重なっている内側部分と、前記内側部分よりも径方向外側に位置する外側部分とを有し、
    　前記軸方向と直交する断面において、周方向における前記内側部分の最大長さをＷｒとし、前記ロータ磁石の外周面に位置する前記外側部分の辺の長さをＷｈとしたとき、Ｗｒ＞Ｗｈを満たす、
    　請求項１から３のいずれか１項に記載の回転子。
  5. 　前記ゲート部は、軸方向における前記ロータ磁石の端部に位置している請求項１から４のいずれか１項に記載の回転子。
  6. 　前記ゲート部の表面は、軸方向における前記ロータ磁石の表面よりも、前記軸方向における内側に位置している請求項１から４のいずれか１項に記載の回転子。
  7. 　軸方向における前記ロータ磁石の端部に設けられており、前記軸方向における前記第１の永久磁石の端部及び前記軸方向における前記第２の永久磁石の端部を覆う樹脂をさらに備える請求項１から６のいずれか１項に記載の回転子。
  8. 　前記樹脂は、前記シャフトと前記ロータ磁石とを連結するリブを有する請求項７に記載の回転子。
  9. 　請求項１から８のいずれか１項に記載の回転子と、
    　前記回転子の外側に配置された固定子と
    　を備える電動機。
  10. 　羽根と、
    　前記羽根を回転させる請求項９に記載の電動機と
    　を備えるファン。
  11. 　室内機と、
    　前記室内機に接続される室外機と
    　を備え、
    　前記室内機、前記室外機、又は前記室内機及び前記室外機の各々は、請求項９に記載の電動機を有する
    　空気調和機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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