WO1992007408A1 - Rotor de moteur sans balais et procede de production - Google Patents

Description

明細書

ブラシレスモータの回転子及びその製造方法

技術分野

本発明は、 腐食の可能性のある雰囲気中や液体中、 特に冷媒中 で使用されるのに適したブラシレスモータに関し、 より詳細には その回転子に関する。 背景技術

一般にけい素鋼板を積層したヨークに界磁用永久磁石を挿入し た永久磁石回転子が知られている。

図 8は従来の永久磁石回転子を示しており、 永久磁石回転子 5 0はヨーク 5 1を有している。 ヨーク 5 1は多数のけい素鋼板 5 2が積層されて形成され、 周面に突出した 4つの磁極 5 3が形成 されている。 各磁極 5 3には界磁用永久磁石を挿入するためのス ロット 5 4が形成され、 各スロット 5 4には界磁用永久磁石 5 5 が挿入されている。

図 9は上記従来の永久磁石回転子 5 0の横断面を示している。 ヨークのスロヅト 5 4には界磁用永久磁石 5 5が挿入されている 。 この界磁用永久磁石 5 5は全体が永久磁石からなり、 図甲に示 すように永久磁石回転子 5 0の外周面が一つ置きに異なる磁性を 有するように配置されている。 この界磁用永久磁石 5 5により、 永久磁石回転子 5 0は 4つの磁極を有し、 この磁極の磁束と図示 しないモータの駆動用コィルの電流との相互作用によって回転駆 動される。

しかしながら従来の永久磁石回転子では、 永久磁石回転子の周 囲の流体が、 積層されたヨークの鋼板どうしの隙間から浸入して 界磁用永久磁石と接触する。 とリわけ空気調和機のスクロール形 圧縮機のモータのように、 内部を冷媒等の流体が直接通過するよ うなモータでは、 永久磁石回転子の永久磁石が冷媒と直接接触し て腐蝕され、 磁石の减磁によってモータの出力が減少したり、 離 脱した永久磁石の磁粉が機器の細部に詰まる等の問題があった。

また従来の永久磁石回転子では界磁用永久磁石が脆いため、 こ れをヨークに挿入あるいは貼着するときに破損する問題があった そこで本発明の目的は、 界磁用永久磁石が腐食されずに使用で き、 かつ、 製造が容易な永久磁石回転子及びその製造方法を提供 と ある。 発明の開示

上記目的を達成するために、 本願第 1の発明の永久磁石回転子 は、 腐食の可能性のある雰囲気中や液体中で使用される永久磁石 回転子の界磁用永久磁石の外周面に耐蝕性の材料からなる耐蝕板 を被覆したことを特徵とするものである。

また、 本願第 1の発明の永久磁石回転子の製造方法は、 耐蝕性 の材料からなる耐蝕板によって断面矩形の錶型の外周壁を形成し 、 この外周壁の内部に鐃造型永久磁石の溶液を注入して永久磁石 インゴットを形成し、 さらに磁気的に異方性化させつつ圧延ロー ラによって前記永久磁石インゴットを熱間圧延して所定の断面寸 法の永久磁石圧延棒に形成し、 この永久磁石圧延棒を所定の長さ に切断して界磁用永久磁石を形成し、 この界磁用永久磁石をョー クに揷入或いは貼着することを特徵とするものである。

本願第 2の発明の永久磁石回転子は、 腐食の可能性のある雰囲 気中や液体中で使用されるブラシレスモータの回転子において、 前記回転子のヨークと界磁用永久磁石の外表面を耐蝕性の材料か らなる薄板によって密封したことを特徵とするものである。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の永久磁石回転子を示した斜視図、 図 2は本発明 の永久磁石回転子の断面図、 図 3は本発明の永久磁石回転子の界 磁用永久磁石の第一製造工程を示した斜視図、 図 4は本発明の永 久磁石回転子の界磁用永久磁石の第二製造工程を示した説明図、 図 5は第 2実施例の永久磁石回転子を分解して示した斜視図、 図 6は第 2実施例の永久磁石回転子の側断面図、 図 7はヘラ絞り加 ェによる金属ケースの一製造工程を示した説明図、 図 8は従来の 永久磁石回転子を示した斜視図、 図 9は従来の永久磁石回転子の 断面図である。 発明を実施するための最良の形態

以下に本発明の一実施例について添付の図面を参照して説明す 図 1は本発明による永久磁石回転子の一実施例を示している。 永久磁石回転子 1は多数のけい素鋼板 2を積層したヨーク 3を有 している。 けい素鋼板 2は型押しされて長方形に陥没させられた 複数のカシメ 4を有し、 隣リ合うけい素鋼板 2のカシメ 4は互い に圧入され、 一体となってヨーク 3を形成している。 ヨーク 3は 中心部に貫通孔 5を有し、 この貫通孔 5に回転軸 6が挿入されて いる。 回転軸 6はキー 7を有し、 回転軸 6とヨーク 3とが一体に 回転するように構成されている。 rn—ク 3は外周面に放射状に突 出した 4つの磁極を有し、 これら磁極の向い合う一対の磁極 8 a , 8 aには界磁用永久磁石を挿入するスロット 9が設けられてい る。 磁極 8 a , 8 aを除く他の一対の磁極 8 b , 8 bにはスロッ トが設けられていない。 前記スロット 9にはそれぞれ界磁用永久 磁石 1 0が挿入されている。

界磁用永久磁石 1 ϋは互いに Ν極が向い合うように配置されて いる。 界磁用永久磁石 1 0の Ν極どうしの反発により、 磁極 8 a ， 8 aは S極の磁性を帯び、 磁極 8 b , 8 bは反対に N極の磁性 を帯びる。 このことにより永久磁石回転子 1は外周面に異なる磁 性が一つおきに配置された 4つの磁極を有し、 これら磁極と図示 しない駆動コイルの電流との相互作用により回転駆動される。 図 2は永久磁石回転子 1の横断面を示している。 永久磁石回転 子 1は一対の界磁用永久磁石 1 0を有しており、 各界磁用永久磁 石 1 0は中心部の錶造型永久磁石 1 1 と周縁部の耐蝕板 1 2とか ら構成されている。 耐蝕板 1 2は接触する冷媒の温度や腐食性に 耐え得る性質 （以下耐蝕性という） の金属薄板からなり、 鐃造型 永久磁石 1 1の外周に巻装され、 錶造型永久磁石 1 1と一体に形 成されている。

界磁用永久磁石 1 0の外周面が耐蝕板 1 2によって保護されて いるので、 永久磁石回転子 1が、 例えば直接冷媒中で使用され、 冷媒がけい素鋼板 2の間に浸入して界磁用永久磁石 1 0と接触す る使用環境においても、 界磁用永久磁石 1 0が腐蝕されることが ない。 このことにより、 腐蝕によって永久磁石の磁粉が界磁用永 久磁石から分離し、 機器の細部に詰まることを防止できる。 また 界磁用永久磁石が腐蝕されて磁力が減少することも防止できる。

図 3は界磁用永久磁石 1 0の第一製造工程を示している。 耐蝕 性の金属薄板 1 3は折り曲げられ、 継目を溶接されて断面矩形の 錶型 1 4の周壁を形成する。 さらに錶型 1 4の底面は適当な部材 により密封される。 この錶型 1 4の内部に例えばブラセォジユー ムの合金等の錶造型永久磁石の溶液 1 1 aを流し込み、 永久磁石 インゴット 1 5を形成する。

図 4は界磁用永久磁石 1 0の第二製造工程を示している。 上述 のように形成された永久磁石インゴット 1 5は所定の温度に保た れた熟間加工室 1 6の内部に挿入され、 強い磁界の中で磁気的に 異方性化されつつ、 圧延ローラ 1 7によって熱間圧延される。 圧 延ローラ 1 7が図中に示す矢印 Aの方向に回転するに従って、 永 久磁石インゴット 1 5は図中に示す矢印 Bの方向に移動して、 所 定断面寸法の細長い永久磁石圧延棒 1 8に圧延される。 上述のように形成された永久磁石圧延棒 1 8は切断砥石によつ て軸と直角の方向に切断され、 所定寸法の界磁用永久磁石 1 0に 形成される。

上記の界磁用永久磁石 1 0は前記ヨーク 3のスロット 9に挿入 され、 さらにその両端面は耐蝕性の樹脂コーティングを施される 。 このヨーク 3に回転軸 6が挿入され、 永久磁石回転子 1が形成 され 。

上記のような製造方法によれば、 耐蝕板 1 2の金属薄板を個々 の界磁用永久磁石 1 0の外周面に巻装し、 金属薄板の継目を個々 に溶接する必要がないので、 界磁用永久磁石 1 0の生産性を高く することができる。 さらに、 耐蝕板 1 2を有する界磁用永久磁石 1 0をヨーク 3のスロヅト 9に挿入するので、 挿入時に界磁用永 久磁石が破損することがない。 このことにより製造が容易であり 、 かつ、 生産性が高い永久磁石回転子の製造方法を得ることがで きる。

この実施例の永久磁石回転子は、 界磁用永久磁石の同一磁極を 対向させ、 磁極どうしの反発によリ永久磁石回転子の側周面に永 久磁石の二倍の数の磁極を生成する構造の永久磁石回転子を用い て説明したが、 上記構造の永久磁石回転子に限られることなく、 磁極と同一の数の界磁用永久磁石をヨークに挿入した従来の永久 磁石回転子に適用しても良い。

またこの実施例では、 積層銅板からなるヨークのスロットに界 磁用永久磁石を挿入する構造の永久磁石回転子を用いて説明した が、 これに限られることなく、 柱状のヨークの外周面に界磁用永 久磁石を貼着した構造の永久磁石回転子にも適用できる。

以上のように、 本願第 1の発明によれば、 界磁用永久磁石の外 周面が耐蝕性の材料からなる耐蝕板によつて密封され、 永久磁石 は外部の雰囲気や流体と完全に隔離されているので、 この永久磁 石回転子を、 腐食の可能性のある雰囲気中や液体中、 例えば冷媒 中で使用しても、 界磁用永久磁石が腐蝕されるのを防止できる。 さらに耐蝕性の材料の耐蝕板は中心部の永久磁石を保護し、 永久 磁石回転子の組立てに際して永久磁石が破損するのを防止できる また本発明の永久磁石回転子の製造方法では、 耐蝕性の材料か らなる耐蝕板を錶型の一部として使用し、 この鐃型に鎵造型永久 磁石を注入して永久磁石インゴットを形成し、 鎵造された永久磁 石インゴットを磁気的に異方性化させつつ熱間圧延して圧延長棒 を形成し、 この圧延長棒を所定の寸法に切断して多数の界磁用永 久磁石を形成するようにしたので、 金属の薄板等の耐蝕板を直接 永久磁石の外周面に巻装する方法に比べて大幅な工程の簡略化が 可能である。 すなわち個々の永久磁石に耐蝕板を巻装する工程と 、 巻装された金属薄板等の耐蝕板の継目を溶接或いは接着するェ 程を省略でき、 多数の界磁用永久磁石を一度に生産でき、 高い生 産性の界磁用永久磁石を得ることができる。

この界磁用永久磁石の髙ぃ生産性と前記破損しない界磁用永久 磁石による組立ての容易さにより、 製造が容易な永久磁石回転子 を得ることができる。 次に、 図 5ないし図 7を参照して、 本願第 2の発明について説 明する。

本実施例の永久磁石回転子は、 腐食の可能性のある雰囲気中や 液体中で使用される永久磁石回転子のヨークと界磁用永久磁石の 外表面を、 耐蝕性の材料からなる薄板によって密封したものであ る。 このように構成すると、 ヨークと界磁用永久磁石は外部の雰 囲気や流体と完全に隔離され、 この永久磁石回転子を、 腐食の可 能性のある雰囲気中や液体中、 例えば冷媒中で使用しても、 ョー クと界磁用永久磁石とが腐蝕されるのを防止できる

すなわち、 図 5において、 永久磁石回転子 2 1は、 永久磁石回 転子本体 2 2と、 永久磁石回転子本体 2 2のヨークと界磁用永久 磁石とからなる柱状体の外周面と軸方向の一端面とを覆う金属ケ ース 2 3と、 前記ヨークと界磁用永久磁石の柱状体の軸方向の他 の一端面を覆うモールド部材 2 4とから構成されている。

永久磁石回転子本体 2 2は中心部にヨーク 2 5を有し、 このョ ーク 2 5の中心には貫通孔 2 6が設けられている。 この貫通孔 2 6には回転軸 2 7が挿入され、 図示しない嵌合キー等によりョー ク 2 5と回転軸 2 7とが一体に回転するように構成されている。 ヨーク 2 5の外周面は円柱の外周面と、 互いに対向する二つの平 行面とを組み合わせた形態を有している。 前記ヨーク 2 5の外周 面の平行面には、 同一磁極を対向させた延板状の界磁用永久磁石 2 8 ， 2 9が貼着されている。 更に界磁用永久磁石 2 8 ， 2 9の 対向する面の反対側の面には磁極面を形成する補助ヨーク 3 0 , 3 1が貼着されている。

前記ヨーク 2 5の平行面に N極を対向させるように界磁用永久 磁石 2 8 ， 2 9を配置したとすると、 磁極同士の反発により図中 に示すようにヨーク 2 5の外周面は N極の磁性を帯び、 補助ョー ク 3 0 ， 3 1の外周面はそれぞれ S極の磁性を帯びる。 これによ り、 永久磁石回転子 2 1は側周面に 4つの磁極を有し、 図示しな いモータの駆動コイルとの相互作用によって回転駆動される。 前記金属ケース 2 3はヨーク 2 5と界磁用永久磁石 2 8 , 2 9 と補助ヨーク 3 0 , 3 1とからなる柱状体の外周面を覆う円筒部 3 2と前記柱状体の軸方向の一端面を覆う底面 3 3とから構成さ れている。 底面 3 3の中心には回転軸 2 7を貫通させる開口 3 4 が設けられている。 金属ケース 2 3は、 金属の薄板の中心部を所 定の形状のポンチでダイス孔に押し込む通常の深絞リ加工により 、 金属薄板から円筒形側壁と底面とを有する金属容器を形成し、 その底面に開口を設けることによって形成される。 前記金属ケー ス 2 3を形成するための金属の薄板としては、 使用される冷媒の 温度や腐食性に耐え得る性質 （以下耐蝕性という） の材料を使用 する。 具体的な耐蝕性を備えた金属材料としては、 ステンレスや 他の耐蝕性のある金属の薄板が用いられる。

図 6は組み立られた永久磁石回転子 2 1の側断面を示しており 、 上記構成の永久磁石回転子本体 2 2は金属ケース 2 3の内部に 揷入されている。 前記ヨーク 2 5と界磁用永久磁石 2 8， 2 9と 補助ヨーク 3 0， 3 1とからなる柱状体の外周面 3 5は金属ケー ス 2 3の円筒部 3 2に覆われ、 その軸方向の端面 3 6は金属ケー ス 2 3の底面 3 3によって覆われている。 金属ケース 2 3の底面 の開口 3 4と回転軸 2 7の接合部は樹脂や溶接により密封されて いる。

金属ケース 2 3の円筒部 3 2の開放された終端部は前記ヨーク 2 5と補助ヨーク 3 0， 3 1と界磁用永久磁石 2 8， 2 9とから なる柱状体の端面 3 7より僅かに突出している。 この端面 3 7と 金属ケース 2 3の円筒部 3 2とによって形成されて凹部に耐蝕性 樹脂モールド材或いはアルミダイカストからなるモールド部材 2 4が緊密に嵌合させられている。 モールド部材 2 4と回転軸 2 7 との接合部及びモールド部材 2 4と金属ケースの円筒部 3 2との 接合部は樹脂による接着や溶接によって密封されている。 上記構 造により、 永久磁石回転子本体 2 2のヨーク 2 5と界磁用永久磁 石 2 8， 2 9と補助ヨーク 3 0， 3 1は外部から完全に隔離され 、 腐食の可能性のある雰囲気中や液体中、 例えば冷媒中において この永久磁石回転子 2 1を使用しても、 冷媒がヨークや永久磁石 に接触して腐食を起こすことがない。 さらに金属ケース 2 3の円 筒部 3 2によって界磁用永久磁石 2 8， 2 9が飛散することがな い。

金属ケース 2 3の成形加工として、 上述の深絞り加工の代わり にヘラ絞り加工によって金属ケース 2 3を形成してもよい。 図 7 はヘラ絞り加工による金属ケースを製造中の一工程を示している 。 金属薄板 3 8は固定装置 3 9によって型 4 0に中心を固定され 、 モータ 4 1によって回転されている。 型 4 0の近傍にヘラ 4 2 が端部を中心に回動可能に設けられている。 ヘラ駆動装置 4 3に よってヘラ 4 2は図中に示す X方向に回動し、 回転中の金属薄板 3 8を型 4 0の外周面に沿って押し付けて、 円筒形側壁と底面と を有する金属容器を形成する。 この金属容器の底面に開口が設け られ、 金属ケース 2 3が形成される。

金属ケース 2 3は上述したように深絞り加工やヘラ絞り加工に よって形成されるので、 金属薄板を永久磁石回転子に卷装した後 に金属薄板の継目を改めて溶接する工程を省略ができ、 永久磁石 回転子の生産性を高めることができる。

この実施例の永久磁石回転子は、 界磁用永久磁石の同一磁極を 対向させ、 磁極どうしの反発により永久磁石回転子の側周面に永 久磁石の二倍の数の磁極を生成する構造の永久磁石回転子を用い て説明したが、 上記構造の永久磁石回転子に限られることなく、 任意の構造の永久磁石回転子を用いてもよい。

以上の説明から明らかなように、 本願第 2の発明によれば、 永 久磁石回転子のヨークと界磁用永久磁石の外周面を耐蝕性の材料 からなる薄板によって密封するようにしたので、 腐食の可能性の ある雰囲気中や液体中、 例えば冷媒中で使用可能な永久磁石回転 子を得ることができる。

また、 深絞り加工やヘラ絞り加工で形成された金属ケースによ つてヨークと界磁用永久磁石とを密封するようにすれば、 密封の ため溶接工程を省略できると共に、 継目部から冷媒等が侵入する ことがない製作が容易な永久磁石回転子を得ることができる。 産業上の利用可能性

以上のように、 本発明にかかるブラシレスモータの回転子は、 スクロール形圧縮機のモータ等のように、 腐食の可能性のある雰 囲気中や液体中、 特に冷媒中で使用されるモータに適している。

Claims

請求の範囲

1 . 多数のけい素鋼板を積層してなるヨークのスロットに永久磁 石を揷着した永久磁石回転子において、 上記永久磁石の外周面に 耐蝕性の材料からなる耐蝕板を被覆したことを特徴とする永久磁 石回転子。

2 . 永久磁石回転子のヨークが積層された多数のけい素鋼板によ つて形成され、 このヨークは外周面上に少なくとも 4つの偶数の 磁極を有し、 これらの磁極には界磁用永久磁石を挿入するスロッ トがー磁極おきに中心からほぼ等距離に設けられ、 このスロット には前記耐蝕板を備えた界磁用永久磁石が回転軸に面する側の面 が同一の磁性を有するように挿入されていることを特徵とする請 求の範囲第 1項記載の永久磁石回転子。

3 . 耐蝕性の材料からなる耐蝕板によって断面矩形の錶型の外周 壁を形成し、 この外周壁の内部に錶造型永久磁石の溶液を注入し て永久磁石インゴットを形成し、 さらに磁気的に異方性化させつ つ圧延ローラによって前記永久磁石インゴットを熱間圧延して所 定の断面寸法の永久磁石圧延棒に形成し、 この永久磁石圧延棒を 所定の長さに切断して界磁用永久磁石を形成し、 この界磁用永久 磁石をヨークに挿入或いは貼着することを特徴とする永久磁石回 転子の製造方法。

4 . 腐食の可能性のある雰囲気中や液体中で使用されるブラシレ スモータの回転子において、 前記回転子のヨークと界磁用永久磁 石の外表面を耐蝕性の材料からなる薄板によって密封したことを 特徵とするブラシレスモータの回転子。

5 . 前記永久磁石回転子のヨークと界磁用永久磁石とからなる柱 状体の外周面と軸方向の一端面とを深絞り加工或いはヘラ絞り加 ェによって形成された継目のない耐蝕性の金属ケースによって密 封した請求の範囲第 4項記載の回転子。

6 . 前記永久磁石回転子のヨークと界磁用永久磁石とからなる柱 状体の外周面と軸方向の一端面とを深絞リ加工或いはヘラ絞り加 ェによって形成された継目のない耐蝕性の金属ケースで密封し、 他の一端面を耐蝕性の樹脂モールド材或いはダイカスト材で密封 した請求の範囲第 4項記載の回転子。