JP4175417B2 - アウターロータモータ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、アウターロータモータ及びその製造方法に関する。

図１０は、従来のアウターロータモータ９の主要部の構成を示す斜視図である。

図１０に示すように、アウターロータモータ９は、周方向に沿って交互に磁極が交代するリング形状のロータマグネット９２６と、ロータマグネット９２６の径方向外側面を覆うリング形状のヨーク９２４とを備える。さらに、アウターロータモータ９は、径方向外側へ向かって放射状に伸び、先端においてロータマグネット９２６の径方向内側面９２６ｉと対向するティース９４２２にコイルが巻架されるステータコア９４２を有するステータを備える。

なお、特許文献１〜３は、従来のアウターロータモータに関する先行技術文献であり、ロータマグネットの径方向外側面をヨークで覆う技術を開示している。

特許第３５８０８７８号公報 特開２００５−１９８４４７号公報 特開２００１−２４４１１０号公報

しかし、アウターロータモータ９は、インナーロータモータと異なり、ロータマグネット９２６の径方向内側面９２６ｉとティース９４２２の先端との間のギャップが外界に対して剥き出しになっている。このため、アウターロータモータ９では、外界からギャップを遮蔽するカバーを設けたり、外界からギャップへ至る通路の面積を小さくする等の特別の対策を施さない限り、漏れ磁束により引きつけられた鉄粉等の異物がギャップに侵入し、当該異物が運転時の異音の原因となる場合があった。

ここで、アウターロータモータ９における漏れ磁束について、図１１及び図１２を参照しながら説明する。図１１は、径方向内側から見たロータマグネット９２６及びステータコア９４２を示す模式図であり、図１２は、周方向から見たロータマグネット９２６、ヨーク９２４、ステータコア９４２及びコイル９４４を示す模式図である。

アウターロータモータ９においては、図１１に示すように、ロータマグネット９２６の軸方向上側面９２６ｕ及び軸方向下側面９２６ｄの一の磁極から出て他の磁極に入る漏れ磁束ＬＭが存在する。また、アウターロータモータ９においては、図１２に示すように、ロータマグネット９２６の径方向内側面９２６ｉの周縁から出て、ロータマグネット９２６の軸方向上側面９２６又は軸方向下側面９２６ｄに入る漏れ磁束ＬＭが存在する。これらの漏れ磁束ＬＭは、ロータマグネット９２６の軸方向両端がティース９４２２に巻架されているコイル９４４のコイルエンドの近傍に達するまでロータマグネット９２６の軸方向の幅を広げた場合に特に顕著になる。

本発明は、アウターロータモータにおいて、このような漏れ磁束を減少させ、上述したような特別な対策を施すことなく、鉄粉等の異物の混入を効果的に防止することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、周方向に沿って交互に磁極が交代するリング形状のロータマグネット（１２６）と、前記ロータマグネット（１２６）の径方向外側面（１２６ｅ）及び軸方向側面（１２６ｕ，１２６ｄ）の径方向外側寄りの一部を覆うヨーク（１２４）と、前記ヨーク（１２４）が内周面に配置された円筒部（１２２ｃ）を有する樹脂部材（１２２）とを有するロータ（１２）と、前記ロータマグネット（１２６）の径方向内側面（１２６ｉ）と対向するティース（１４２２）にコイル（１４４）が巻架されたステータ（１４）と、を備え、前記ヨーク（１２４）の径方向内側面に形成された固定溝に前記ロータマグネット（１２６）が固定され、前記ヨーク（１２４）の径方向外側面及び軸方向両側面の全面が前記樹脂部材（１２２）に覆われているアウターロータモータ（１）である。

請求項２の発明は、前記径方向外側面（１２６ｅ）から前記軸方向側面（１２６ｕ，１２６ｄ）の径方向外側寄りへ至る連続する範囲を一体の前記ヨーク（１２４）で途切れなく覆う請求項１に記載のアウターロータモータ（１）である。

請求項３の発明は、前記ロータマグネット（１２６）がプラスチックマグネットで構成される請求項１又は請求項２に記載のアウターロータモータ（１）である。

請求項４の発明は、リング形状のロータマグネット（１２６）と、前記ロータマグネット（１２６）の径方向外側面（１２６ｅ）及び軸方向側面（１２６ｕ，１２６ｄ）の径方向外側寄りを覆うヨーク（１２４）と、前記ヨーク（１２４）が内周面に配置された円筒部（１２２ｃ）を有する樹脂部材（１２２）とを一体化する工程（Ｓ１０１）と、前記ロータマグネット（１２６）と前記ヨーク（１２４）と前記樹脂部材（１２２）との一体化と同時に又は一体化の後に、周方向に沿って交互に磁極が交代するように前記ロータマグネットを着磁する工程（Ｓ１０２）と、を備え、前記ヨーク（１２４）の径方向内側面に形成された固定溝に前記ロータマグネット（１２６）が固定され、前記ヨーク（１２４）の径方向外側面及び軸方向両側面の全面が前記樹脂部材に覆われているアウターロータモータ（１）の製造方法である。

本発明によれば、漏れ磁束を減少させることができるので、鉄粉等の異物の混入を効果的に防止できる。

請求項２の発明によれば、漏れ磁束をさらに減少させることができるので、鉄粉等の異物の混入をさらに効果的に防止できる。

請求項３の発明によれば、ロータマグネットを他の部材と一体成形できるので、アウターロータモータの生産性を向上できる。

請求項４の発明によれば、着磁の際の漏れ磁束を減少させることができるので、着磁磁束を増加させることができ、着磁しにくいロータマグネットの端部も効率的に着磁できる。

＜１ アウターロータモータ１の概略構成＞
図１は、本発明の望ましい実施形態に係るアウターロータモータ１と、アウターロータモータ１によって回転させられるルームエアコン室内機用のクロスフローファン５との概略の構成を示す断面図である。また、図２は、アウターロータモータ１の主要部の構成を示す斜視図である。

図１及び図２を参照しながら説明すると、アウターロータモータ１は、軸Ａ１の周りに回転するロータ１２と、固定されたステータ１４とを備える。

ロータ１２は、軸Ａ１と一致する円筒軸を持つ円筒部１２２ｃ及び軸Ａ１に垂直な円板部１２２ｄを有するカップ型のファン接続用樹脂部材１２２を備える。ファン接続用樹脂部材１２２は、非磁性体の樹脂で構成される。

円筒部１２２ｃの内周面には、リング形状のヨーク１２４と、ヨーク１２４の径方向内側面に形成された固定溝に固定されたリング形状のロータマグネット１２６と、ロータマグネット１２６の径方向内側面１２６ｉに形成された固定溝に固定されたヨーク１２８とが配置されている。ヨーク１２４は、鉄等の磁性体で構成される。ロータマグネット１２６は、周方向に沿って交互に磁極が交代するように着磁されている。ロータマグネット１２６は、磁石粉末を樹脂で結合したプラスチックマグネットで構成される。ロータマグネット１２６をプラスチックマグネットで構成すれば、ファン接続用樹脂部材１２２、ヨーク１２４及びロータマグネット１２６を射出成形により一体成形できるようになるからである。もちろん、一体成形を前提としないのであれば、ロータマグネット１２６をプラスチックマグネットで構成することは必須ではない。ロータマグネット１２６の固定溝は、各磁極に１個づつ形成されている。

円板部１２２ｄの中心には、軸Ａ１方向に伸びるシャフト１２９が固定される。シャフト１２９は、シャフト受けに回転自在に保持されている。円板部１２２ｄは、クロスフローファン５の複数の羽部５２を端部で固定するエンドプレートも兼ねる。これにより、アウターロータモータ１とクロスフローファン５とはシャフト１２９を介することなく直結されるので、アウターロータモータ１とクロスフローファン５との間のスペースをなくすことができ、アウターロータモータ１とクロスフローファン５とを含む送風モジュールを小型化できる。

ステータ１４は、円筒部１２２ｃの内部に収容される。ステータ１４は、径方向外側に向かって放射状に伸び、先端においてロータマグネット１２６の径方向内側面１２６ｉと対向するティース１４２２を有するステータコア１４２と、ティース１４２２の各々に巻架されるコイル１４４（図１及び図２には不図示、後に説明する図４を参照）とを備える。ティース１４２２の先端は、鎖交磁束を増加させるために、周方向に広がっている。ステータコア１４２は、鉄等の磁性体で構成される。コイル１４４の巻架の態様は、集中巻き及び分布巻きのいずれを採用してもよい。

アウタロータモータ１では、コイル１４４に電流が供給されると、供給された電流に応じた電機子磁束が励磁され、界磁磁束と励磁された電機子磁束とが鎖交することにより、トルクが発生し、ロータ１２が軸Ａ１の周りに回転する。

なお、図１及び図２に示すアウターロータモータ１では、ロータマグネット１２６の磁極の数が８個であり、ティース１４２２の数が１２個である場合を図示しているが、これらの数は適宜増減できることは言うまでもない。

＜２ ヨーク１２４について＞
続いて、ヨーク１２４について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は、径方向内側から見たロータマグネット１２６、ヨーク１２４，１２８及びステータコア１４２を示す模式図であり、図４は、周方向から見たロータマグネット１２６、ヨーク１２４，１２８、ステータコア１４２及びコイル１４４を示す模式図である。

図３及び図４に示すように、ヨーク１２４は、ロータマグネット１２６の径方向外側面１２６ｅのを覆っている。これにより、ヨーク１２４は、ロータマグネット１２６の径方向外側面１２６ｅの一の磁極から出た磁束が他の磁極に入るまでの磁気抵抗を低下させるバックヨークとして機能する。

さらに、ロータマグネット１２６は、その厚さより浅いヨーク１２４の固定溝に固定されているので、ヨーク１２４は、ロータマグネット１２６の軸方向上側面１２６ｕ及び軸方向下側面１２６ｄの径方向外側寄りの一部を覆っている。これにより、ロータマグネット１２６の軸方向上側面１２６ｕ及び軸方向下側面１２６ｄの一の磁極から出て他の磁極に入る磁束はヨーク１２４を通るようになるので、ロータマグネット１２６から軸方向へ漏れる漏れ磁束を減少させることができる。

ここで、「径方向外側寄りの一部」というのは、ヨーク１２４の軸方向上端及び軸方向下端において径方向内側へ向かって突出する突出部１２４２の先端が、ロータマグネット１２６の径方向内側面１２６ｉに達して軸方向上側面１２６ｕ及び軸方向下側面１２６ｄの全体を覆うことがないようにするという趣旨である。図９に示すように、突出部８２４２がロータマグネット８２６の径方向内側面８２６ｉに達すると、ロータマグネット８２６の径方向内側面８２６ｉの周縁と突出部８２４２の先端とが接近するため、ロータマグネット８２６の径方向内側面８２６ｉの周縁から出た磁束がヨーク８２４の突出部８２４２の先端へ向かうようになり、新たな漏れ磁束ＬＭが生じるからである。なお、図９は、図４と同様に、周方向から見たロータマグネット８２６、ヨーク８２４，８２８を示す模式図である。

軸方向上側面１２６ｕ及び軸方向下側面１２６ｄのうち、ヨーク１２４で覆う範囲は、「全部」でなければ特に制限されないが、径方向外側寄りの「半分」とした場合、漏れ磁束を特に効果的に減少させることができる。

なお、図１〜図４では、一体のヨーク１２４によって、ロータマグネット１２６の径方向外側面１２６ｅから軸方向上側面１２６ｕ（軸方向下側面１２６ｄ）の径方向外側寄りへ至る連続する範囲を途切れなく覆う場合を図示した。これは、漏れ磁束を減少させるという観点から最も望ましい形態ではあるが、図５に示すように、軸方向上側面１２６ｕ（軸方向下側面１２６ｄ）を覆うヨーク１２４（１２４ａ）と径方向外側面１２６ｅを覆うヨーク１２４（１２４ｂ）とを別体としても漏れ磁束を減少させることは可能である。したがって、図５に示すようなヨーク１２４の態様も本発明に包含される。なお、図５は、図４と同様に、周方向から見たロータマグネット１２６、ヨーク１２４，１２８を示す模式図である。

このようなヨーク１２４を有するアウターロータモータ１では、漏れ磁束を減少させることができるので、特別な対策を施すことなく、鉄粉等の異物の混入を効果的に防止できる。

＜３ ヨーク１２８について＞
続いて、ヨーク１２８について、図３及び図４を参照しながら説明する。

図３及び図４に示すように、ヨーク１２８は、ロータマグネット１２６の径方向内側面１２６ｉの中央の一部を覆っている。これにより、ロータマグネット１２６の径方向内側面１２６ｉの周縁から出た磁束が中央に向かい、径方向への磁束の漏れを減少させることができる。

径方向内側面１２６ｉのうちヨーク１２８で覆う範囲は、特に制限されないが、ティース１４２２の先端と対向する範囲より若干広くすれば、漏れ磁束を減少させることができるとともに、鎖交磁束を増加させることができる。

なお、図１〜図４では、ヨーク１２８を固定溝に固定する場合を示したが、これに代えて、図６に示すように、固定溝を形成することなく、ロータマグネット１２６の径方向内側面１２６ｉの上にヨーク１２８を接着剤で直接固定してもよい。また、ヨーク１２４を設けることは必須ではなく、図７に示すように、ヨーク１２６のみを設け、ヨーク１２８を設けないアウターロータモータ１も本発明に含まれる。なお、図６は、図４と同様に、周方向から見たロータマグネット１２６及びヨーク１２４，１２８を示す模式図である。また、図７も、図４と同様に、周方向から見たロータマグネット１２６及びヨーク１２４を示す模式図である。

＜４ アウターロータモータ１の製造方法＞
以下では、ロータ１２の製造工程に特に着目して、アウターロータモータ１の製造方法について説明する。

図８のフローチャートに示すように、ロータ１２の製造にあたっては、まず、ファン接続用樹脂部材１２とヨーク１２４とロータマグネット１２６とを射出成形により一体成形する（ステップＳ１０１）。そして、これと同時に、ロータマグネット１２６に対して着磁を行う（ステップＳ１０２）。このように、ロータマグネット１２６とヨーク１２４とが一体化された状態で着磁を行うようにすれば、着磁の際の漏れ磁束を減少させることができるので、着磁磁束を増加させることができ、着磁しにくいロータマグネット１２６の端部も効率的に着磁できる。

続いて、ロータマグネット１２６の径方向内側面１２６ｉに形成された固定溝の底にヨーク１２８を接着剤で固定し（ステップＳ１０３）、円板部１２２ｄの中心にシャフト１２９を固定することにより（ステップＳ１０４）、ロータ１２が完成する。

なお、ファン接続用樹脂部材１２とヨーク１２４とロータマグネット１２６とを一体成形するのと同時にロータマグネット１２６に対して着磁を行うことは、アウターロータモータ１の生産性を向上するという観点から最も望ましいが、ファン接続用樹脂部材１２とヨーク１２４とロータマグネット１２６との一体化の後にロータマグネット１２６に対して着磁を行うようにしても着磁の際の漏れ磁束を減らすことができるので、やはり、着磁磁束を増加させることができ、着磁しにくいロータマグネット１２６の端部も効率的に着磁できる。

なお、ロータ１２の別の製造手順としては、（１）ロータマグネット１２６のみを射出成形により成形し、同時にロータマグネット１２６を着磁し、（２）しかる後に、着磁されたロータマグネット１２６をヨーク１２４の径方向内側面に形成された固定溝に圧入し、（３）さらに、ファン接続用樹脂部材１２２をヨーク１２４及びロータマグネット１２６とともに一体成形し、（４）最後に、ロータマグネット１２６の径方向内側面１２６ｉに形成された固定溝の底にヨーク１２８を嵌め込むようにしてもよい。

＜５ その他＞
本発明のアウターロータモータ１により回転させられる対象物は、ルームエアコン室内機用のクロスフローファン５であることは必須ではなく、プロペラファン等の他の種類のファンであってもよい。また、ハードディスクドライブ装置用のスピンドルモータ等のファン以外を回転させるアウターロータモータに本発明を適用してもよい。

本発明の望ましい実施形態に係るアウターロータモータと、アウターロータモータによって回転させられる、ルームエアコン室内機用のクロスフローファンとの概略の構成を示す断面図である。 アウターロータモータの主要部の構成を示す斜視図である。 径方向内側から見たロータマグネット、ヨーク及びステータコアを示す模式図である。 周方向から見たロータマグネット、ヨーク、ステータコア及びコイルを示す模式図である。 周方向から見たロータマグネット及びヨークを示す模式図である。 周方向から見たロータマグネット及びヨークを示す模式図である。 ヨークを設けないアウターロータモータの周方向から見たロータマグネット及びヨークを示す模式図である。 アウターロータモータの製造方法を説明するフローチャートである。 周方向から見たロータマグネット及びヨークを示す模式図である。 従来のアウターロータモータの主要部の構成を示す斜視図である。 径方向内側から見たロータマグネット及びステータコアを示す模式図である。 周方向から見たロータマグネット、ヨーク、ステータコア及びコイルを示す模式図である。

符号の説明

１ アウターロータモータ
１２ ロータ
１２４ ヨーク
１２６ ロータマグネット
１２８ ヨーク
１４ ステータ
１４２ ステータコア
１４２２ ティース
１４４ コイル

Claims (4)

1. 周方向に沿って交互に磁極が交代するリング形状のロータマグネット（１２６）と、前記ロータマグネット（１２６）の径方向外側面（１２６ｅ）及び軸方向側面（１２６ｕ，１２６ｄ）の径方向外側寄りの一部を覆うヨーク（１２４）と、前記ヨーク（１２４）が内周面に配置された円筒部（１２２ｃ）を有する樹脂部材（１２２）とを有するロータ（１２）と、
   前記ロータマグネット（１２６）の径方向内側面（１２６ｉ）と対向するティース（１４２２）にコイル（１４４）が巻架されたステータ（１４）と、
   を備え、
   前記ヨーク（１２４）の径方向内側面に形成された固定溝に前記ロータマグネット（１２６）が固定され、前記ヨーク（１２４）の径方向外側面及び軸方向両側面の全面が前記樹脂部材（１２２）に覆われているアウターロータモータ（１）。
2. 前記径方向外側面（１２６ｅ）から前記軸方向側面（１２６ｕ，１２６ｄ）の径方向外側寄りへ至る連続する範囲を一体の前記ヨーク（１２４）で途切れなく覆う請求項１に記載のアウターロータモータ（１）。
3. 前記ロータマグネット（１２６）がプラスチックマグネットで構成される請求項１又は請求項２に記載のアウターロータモータ（１）。
4. リング形状のロータマグネット（１２６）と、前記ロータマグネット（１２６）の径方向外側面（１２６ｅ）及び軸方向側面（１２６ｕ，１２６ｄ）の径方向外側寄りを覆うヨーク（１２４）と、前記ヨーク（１２４）が内周面に配置された円筒部（１２２ｃ）を有する樹脂部材（１２２）とを一体化する工程（Ｓ１０１）と、
   前記ロータマグネット（１２６）と前記ヨーク（１２４）と前記樹脂部材（１２２）との一体化と同時に又は一体化の後に、周方向に沿って交互に磁極が交代するように前記ロータマグネットを着磁する工程（Ｓ１０２）と、
   を備え、
   前記ヨーク（１２４）の径方向内側面に形成された固定溝に前記ロータマグネット（１２６）が固定され、前記ヨーク（１２４）の径方向外側面及び軸方向両側面の全面が前記樹脂部材に覆われているアウターロータモータ（１）の製造方法。

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