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电动机的转子、模制电动机、空调机及模制电动机的制造方法

摘要

电动机的转子(200)的转子树脂结合体(100)包括:转子磁体,其具有用含有软磁性体或铁氧体的热可塑性树脂成型的大致圆筒状的轭铁和在轭铁的外周一体形成的树脂磁体;位置检测用磁体,其配置在转子磁体的轴向一端部;以及转子芯,其大致呈环状,配置在转子磁体的内周,通过将规定片数的电磁钢板层叠而形成,转子磁体、位置检测用磁体和转子芯用树脂形成为一体,通过将轴(1)插入到转子芯的内径部,并且以使转子芯的两端面的内径附近凹陷的方式用夹具进行敛缝,将转子树脂结合体(100)安装在夹具上。

著录项

  • 公开/公告号CN103329402A

    专利类型发明专利

  • 公开/公告日2013-09-25

    原文格式PDF

  • 申请/专利权人 三菱电机株式会社;

    申请/专利号CN201280005653.8

  • 申请日2012-01-06

  • 分类号H02K1/27(20060101);H02K1/28(20060101);H02K15/02(20060101);H02K29/06(20060101);

  • 代理机构32200 南京经纬专利商标代理有限公司;

  • 代理人楼高潮

  • 地址 日本国东京都

  • 入库时间 2024-02-19 21:10:10

法律信息

  • 法律状态公告日

    法律状态信息

    法律状态

  • 2016-07-06

    授权

    授权

  • 2013-10-30

    实质审查的生效 IPC(主分类):H02K1/27 申请日:20120106

    实质审查的生效

  • 2013-09-25

    公开

    公开

说明书

技术领域

本发明涉及安装到较长或直径较大的轴上的电动机的转子。而且, 涉及使用该电动机的转子的模制电动机。而且,还涉及送风机上搭载了 该模制电动机的空调机。另外,还涉及使用该电动机的转子的模制电动 机的制造方法。

背景技术

对于电动机的转子,提出了一种在对永久磁铁磁体设置圆筒形状的 轴套,并将轴固定在轴套来构成转子的方案。通过将铁氧体树脂磁体等 进行注射成型而形成永久磁体,从而在永久磁体的注射成型时能够同时 装配永久磁体和轴套,实现装配工时的削减。此外,即使在轴的形状、 长度等不同的情况下,也能够以通过一种模具与轴套一起成型的永久磁 体来应对,因而在提高生产率方面具有较好效果(例如参照专利文献1)。

为了得到能够通过防止电流在旋转轴与马达外壳之间设置的滚动轴 承流过来防止在滚动轴承中发生电腐蚀、并且结构简单、装配容易的旋 转电机,而提出了一种在滚动轴承的外周配置绝缘套管的方案(例如参 照专利文献2)。

专利文献1:日本特开2000-188838号公报

专利文献2:日本特开2000-156952号公报

发明内容

然而,上述专利文献1中记载的电动机的转子,由于将轴压入轴套 进行固定,所以在轴的外周会因压入产生损伤。因此,例如在将滚动轴 承安装在轴上时会对精度产生影响。从而,存在例如在轴较长的情况下 无法容易地将转子安装在轴上,且可能无法应对规格变更的问题。

此外,上述专利文献2中记载的旋转电机,虽然通过在滚动轴承的 外周配置绝缘套管来防止电流流过滚动轴承,但是依然存在因托架与滚 动轴承的外圈之间的杂散电容而造成电流流过轴承的问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供电动机的转子、 模制电动机、空调机及模制电动机的制造方法,在将转子安装到轴上时, 即使在轴较长的情况下也能够容易地将转子安装在轴上,并且能够将转 子安装在轴上的任意位置,而能够容易地应对规格的变更。

此外,还提供具有耐高频电腐蚀性的电动机的转子、模制电动机、 空调机及模制电动机的制造方法。

本发明涉及的电动机的转子具备转子树脂结合体、轴和轴承,该电 动机的转子的特征在于:上述转子树脂结合体包括:转子磁体,其具有 用含有软磁性体或铁氧体的热可塑性树脂成型的大致圆筒状的轭铁和在 上述轭铁的外周一体形成的树脂磁体;位置检测用磁体,其配置在上述 转子磁体的轴向一端部;以及转子芯,其大致呈环状,配置在上述转子 磁体的内周,通过将规定片数的电磁钢板层叠而形成,上述转子磁体、 上述位置检测用磁体和上述转子芯用树脂形成为一体,通过将上述轴插 入到上述转子芯的内径部,并且以使上述转子芯的两端面的内径附近凹 陷的方式用夹具进行敛缝,从而将上述转子树脂结合体安装在上述轴上。

本发明的电动机的转子,根据上述结构能够任意选择轴的长度、转 子树脂组合体的位置,从而得到能够容易地对应规格变更的电动机的转 子。

附图说明

图1是本发明的实施方式涉及的转子树脂结合体的截面图。

图2是转子树脂结合体的左视图。

图3是转子树脂结合体的右视图。

图4是从位置检测用磁体一侧观察转子树脂结合体时的立体图。

图5是从位置检测用磁体的相反一侧观察转子树脂结合体时的立体 图。

图6A是从凹部一侧观察轭铁时的侧视图。

图6B是图6A的B-B截面图。

图6C是从位置检测用磁体一侧观察轭铁时的侧视图。

图7是表示基于外侧的取向磁场的轭铁的极性各向异性取向的状态 的图。

图8是图6A所示的轭铁的放大图。

图9是图6C所示的轭铁的放大图。

图10是从台座观察轭铁时的立体图。

图11是从凹部观察轭铁时的立体图。

图12是图11所示的轭铁的部分放大图。

图13是图6B所示的轭铁的部分放大图。

图14是图6B所示的轭铁的放大图。

图15A是从凹部一侧观察切除流道(runner)之前的转子磁体时的 侧视图。

图15B是图15A的C-C截面图。

图15C是从位置检测用磁体一侧观察切除流道之前的转子磁体时的 侧视图。

图16是表示基于外侧的取向磁场的转子磁体的极性各向异性取向的 状态的图。

图17是图15B所示的转子磁体的放大图。

图18是图15C所示的转子磁体的放大图。

图19是从流道一侧观察切除流道之前的转子磁体时的立体图。

图20是图19所示的肋状流道附近的放大立体图。

图21是表示转子磁体成型时的树脂磁体的流动的部分俯视图。

图22是从台座部一侧观察切除流道之后的转子磁体时的立体图。

图23是从凹部一侧观察转子磁体时的立体图。

图24A是从凹部一侧观察轭铁时的侧视图。

图24B是图24A的D-D截面图。

图24C是从凹部的相反一侧观察轭铁时的侧视图。

图25是图24C所示的轭铁的放大图。

图26是从凹部的相反一侧观察轭铁时的立体图。

图27A表示切除流道之前的转子磁体的变形例,是从凹部一侧观察 该转子磁体时的侧视图。

图27B是图27A的E-E截面图。

图27C表示切除流道之前的转子磁体的变形例,是从凹部的相反一 侧观察该转子磁体时的侧视图。

图28是图27C所示的转子磁体的放大图。

图29是图27C所示的转子磁体的放大图。

图30是表示图27所示的转子磁体成型时的树脂磁体的流动的部分 俯视图。

图31是在切除流道之前从流道一侧观察图27所示的转子磁体时的 部分立体图。

图32是在切除流道之后从凹部的相反一侧观察图27所示的转子磁 体时的立体图。

图33是图1所示的位置检测用磁体的立体图。

图34A是位置检测用磁体的俯视图。

图34B是图34A的F-F截面图。

图35是位置检测用磁体的部分放大图。

图36是转子芯的立体图。

图37是通过敛缝将转子树脂结合体安装在轴上的转子轴装配的主视 图。

图38是在图37所示的轴上安装有E环和轴承的转子的主视图。

图39是本发明的实施方式涉及的模制电动机在装配前的分解主视 图。

图40是托架与轴承嵌合的状态下的模制电动机在装配前的分解主视 图。

图41是模制电动机的主视图。

图42是模制定子的立体图。

图43是模制定子的截面图。

图44是定子的立体图。

图45是托架的截面图。

图46是托架的分解立体图。

图47是托架的立体图。

图48是表示将与轴承嵌合的托架压入模制定子的状态下的部分放大 图。

图49是表示托架的第一变形例的图。

图50是图49所示的托架的分解立体图。

图51是图49所示的托架的立体图。

图52是表示将与轴承嵌合的图49所示的托架压入模制定子的状态 下的部分放大图。

图53是表示托架的第二变形例的截面图。

图54是图53所示的托架的分解立体图。

图55是图53所示的托架的立体图。

图56是表示将与轴承嵌合的托架压入模制定子的状态下的部分放大 图。

图57是表示托架的第三变形例的截面图。

图58是图57所示的托架的分解立体图。

图59是图57所示的托架的立体图。

图60是表示将与轴承嵌合的托架压入模制定子的状态下的部分放大 图。

图61是表示托架的第四变形例的截面图。

图62是表示将与轴承嵌合的托架压入模制定子的状态下的部分放大 图。

图63是在本发明的实施方式涉及的模制电动机中内置的电动机内置 驱动电路的电路图。

图64是本发明的实施方式涉及的模制电动机的制造工序图。

图65是表示本发明的实施方式涉及的天花板嵌入式空调机的侧面的 结构图。

图66是表示图65所示的天花板嵌入式空调机的平面的结构图。

符号说明

1轴;1a E环槽;3转子磁体;4轭铁;5树脂磁体;6凹部;6a 浇口处理痕迹;7切口;10转子芯;10a切口;11位置检测用磁体;12 阶差;13肋;17树脂部;34台座;34a凸出部;34b开口部;35肋 状流道;35b位置检测用磁体保持凸起;36环状流道;36a树脂注入部 痕迹;44直线部;45倾斜部;46合模面痕迹;47凹部;48凸部;49b 霍尔IC;50台座部;100转子树脂结合体;103转子磁体;104轭铁; 105树脂磁体;106凹部;107切口;135肋状流道;136环状流道; 136a树脂注入部痕迹;144直线部;145倾斜部;146合模面痕迹;147 凹部;148凸部;150转子轴装配;151切除痕迹;160电动机内置驱 动电路;162商用交流电源;163整流电路;164逆变器主电路;164a主 元件驱动电路;166a~166f IGBT;167a~167f SiC-SBD;168直流电压 检测部;168a分压电阻;168b分压电阻;170转子位置检测部;180输 出电压运算部;190PWM信号生成部;200转子;300定子;301定子 铁芯;303绝缘部;306导线;310基板;350模制定子;351模制树 脂;352开口部;353托架压入部;354轴承座部(第一轴承座部); 355轴向设置面;400模制电动机;410轴承;420E环;440托架;441 托架树脂部(第二轴承座部);441a压入部;441b轴承座部;441c轴 向设置面;441d凸起;442托架钣金部;442a外周部;442b轴向设置 面;442c内周部;442d轴向设置面;442e切口;442g开口部;540托 架;541托架树脂部(第二轴承座部);541a压入部;541b轴承座部; 541e凸缘部;541f切口;542托架钣金部;542a外周部;542b轴向 设置面;542c压入部;542d轴向设置面;542f平坦部;640托架;641 托架树脂部(第二轴承座部);641a压入部;641c1轴向设置面;641c2 轴向设置面;641d止转凸起;642托架钣金部;642a外周部;642b轴 向设置面;642c压入部;642d1轴向设置面;642d2轴向设置面;642e 切口;740托架;741托架树脂部(第二轴承座部);742托架钣金部; 743开口部;744切口;840托架;841托架树脂部(第二轴承座部); 842托架钣金部;842b轴向设置面;900天花板嵌入式空调机;902主 体箱;903分隔板;904送风用空间;905热交换用空间;906风扇箱; 907送风风扇;908室内侧热交换器;909排水盘;911施工用空间; 912吹出口;916制冷剂配管;917制冷剂配管;919控制盒;920风 道连接部;921吹出口;922吸入风道;923吹出风道;933天花板; 935送风机。

具体实施方式

实施方式

(概要)

本实施方式的电动机的转子的特征在于,能够任意地选择轴(shaft) 的长度(或直径)和转子在轴上的位置。例如仅在轴的一个端部安装负 载(风扇等)的电动机的转子,由于轴较短且转子在轴上的位置已确定, 所以能够用树脂将转子磁体、位置检测用磁体和轴等一体成型。

然而,在轴较长的情况下,在用树脂将转子磁体、位置检测用磁体 和轴等一体成型时,轴的长度在树脂成型时被模具开口量限制,不能为 任意的长度。

因此,在转子位于轴上的位置变化的情况下,需要不同的模具。

因此,在本实施方式中,除了转子磁体、位置检测用磁体以外,还 准备安装到轴上用的较短的转子芯,用热可塑性树脂将转子磁体、位置 检测用磁体和转子芯(配置在转子磁体的内周)一体成型,然后对转子 芯进行敛缝安装在轴上。

由此,就不再受到以下等等限制,轴的长度在树脂成型时被模具开 口量限制、在转子位于轴上的位置变化的情况下需要分别不同的模具。

首先,对本实施方式的转子树脂结合体100(用热可塑性树脂将转子 磁体、位置检测用磁体和转子芯一体成型、安装在轴上之前)进行说明。

图1是本发明的实施方式涉及的转子树脂结合体100的截面图,图2 是转子树脂结合体100的左侧视图,图3是转子树脂结合体100的右侧 视图,图4是从位置检测用磁体11一侧观察转子树脂结合体100时的立 体图,图5是从位置检测用磁体11的相反一侧观察转子树脂结合体100 时的立体图。

图1至图5所示的转子树脂结合体100,通过用热可塑性树脂(树脂 部17)将转子磁体3(在轭铁4上将树脂磁体5注射成型而得到)、位 置检测用磁体11和转子芯10一体成型而得到。

在未图示的立式成型机设置的下侧模具的芯骨部,插入转子芯10、 并从轭铁4的具备浇口(后述)的一侧端面插入转子磁体3进行组装。 在转子树脂结合体100中,确保与在转子磁体3的轭铁4的浇口侧端面 设置的切口7(参照图5)嵌合的凸部(在下侧模具的芯骨部设置的凸部) 和在下侧模具的芯骨部设置且与转子芯10的内径嵌合的圆筒部的同轴 度,由此,在紧固模具时将芯骨部的凸部压向锥状的切口7,确保树脂磁 体5的外周与轴(后述)的同轴。

此外,由于转子芯10通过模具芯骨部设置在转子磁体3的大致中央, 成为转子磁体3的重心位置,而能够实现电动机的低噪音、低振动。

而且,在模具内将位置检测用磁体11设置在转子磁体3的台座34 (参照图1,详细情况后述)之后,封闭上侧模具,将PBT(聚丁烯对 酞酸盐)等热可塑性树脂进行注射成型。在封闭了上侧模具时,通过使 设置在上侧模具且确保了同轴的凸起(未图示)与位置检测用磁体11的 内周嵌合,也确保位置检测用磁体11的同轴,实现制造上品质的提高。

图6A是从凹部6一侧观察轭铁4时的侧视图,图6B是图6A的B-B 截面图,图6C是从位置检测用磁体11一侧观察轭铁4时的侧视图。此 外,图7是表示通过外侧的取向磁场对轭铁4进行极性各向异性取向的 状态的图,图8是图6A所示的轭铁4的放大图,图9是图6C所示的轭 铁4的放大图,图10是从台座34观察轭铁4时的立体图,图11是从凹 部6观察轭铁4时的立体图,图12是图11所示的轭铁4的部分放大图, 图13是图6B所示的轭铁4的部分放大图,图14是图6B所示的轭铁4 的放大图。

接着,参照图6至图14,对构成转子磁体3的轭铁4进行详细说明。

设置在转子磁体3的内侧的轭铁4通过将含有软磁性体或铁氧体的 热可塑性树脂进行注射成型而得到。

在使轭铁4成型时,通过在模具的形成轭铁4的外周的部分的外侧 配置强力的磁体来设置取向磁场,由此轭铁4中含有的软磁性体或铁氧 体相对磁极方向各向异性地取向。

如图7所示,通过模具的形成轭铁4的外周的部分的外侧的取向磁 场,使轭铁4相对磁极方向各向异性地取向。

此外,在图7中,为了容易观察,省略台座34(或凹部6和切口7)。

如图6所示,轭铁4形成为大致圆筒状。轭铁4的外周如图8所示, 凹部47和凸部48交替配置。凹部47、凸部48的数量这里分别是10个。

轭铁4的外周的凹部47与树脂磁体5的磁极对应(相向)。

此外,轭铁4的外周的凸部48与树脂磁体5的极间对应(相向)。

在轭铁4的一个轴向端面,沿周向大致等间隔地形成有多个(磁极 数量)轴向深度为d2(参照图13)的凹部6(例如圆形)。凹部6与轭 铁4的外周的凸部48(树脂磁体5的极间)对应(相向)。

这里,由于电动机的转子为10极,所以凹部6也形成有10个。

将含有软磁性体或铁氧体的热可塑性树脂从各个凹部6注入轭铁4。 因此,在成型后的轭铁4残留有用于注入热可塑性树脂的浇口的浇口处 理痕迹6a(参照图13)。

设置凹部6的一个理由是使浇口处理痕迹6a(参照图13)的突起不 会从轭铁4的轴向端面突出。因此,凹部6的轴向深度d2(参照图13) 为使浇口处理痕迹6a的突起不会从轭铁4的轴向端面突出的尺寸。

通过设置磁极数量(这里为10极)的用于注入热可塑性树脂的浇口 (作为浇口处理痕迹6a残留),使得在相对于磁极注射含有软磁性体或 铁氧体的热可塑性树脂时的注入状态均匀化,并且也能够使取向的状态 均匀化,实现轭铁4品质的提高。

而且,如图8所示,通过在极间的壁厚部分设置浇口(作为浇口处 理痕迹6a残留),使其成为最适于含有软磁性体或铁氧体的热可塑性树 脂的流动的位置,实现品质的提高。

此外,通过使浇口(作为浇口处理痕迹6a残留)作为从轭铁4的一 个轴向端面呈圆形且沿着轴向地向内侧挖掉规定长度(轴向深度d2(参 照图13))而成的凹部6的中心,能够防止在浇口处理痕迹6a残留的毛 边从端面露出。因此,能够抑制其在制造工序中妨碍定位,或者抑制产 生废弃物,所以实现制造上品质的提高。

在图14中,轭铁4的中空部从设置凹部6一侧的轴向端面到轴向的 大致中心位置(轭铁4成型时的合模面痕迹46)为倾斜部45。倾斜部45 是从设置凹部6一侧的轴向端面向内侧逐渐变窄的倾斜状。

而且,从倾斜部45的合模面痕迹46到台座34一侧的轴向端面,为 直径一定的直线部44(参照图14)。

轭铁4的中空部的倾斜部45(参照图14)由固定侧的模具形成。此 外,轭铁4的中空部的直线部44由可动侧的模具形成。

通过用固定侧的模具形成轭铁4的中空部的倾斜部45(参照图14), 在开模时制品(轭铁4)粘付固定侧模具的阻力降低。

此外,通过用可动侧的模具形成轭铁4的中空部的直线部44(参照 图14),在开模时会成为制品(轭铁4)粘付可动侧模具的阻力,由此 固定侧模具与制品(轭铁4)顺畅地分离,实现制造上品质的提高。

如图6A、图8所示,在轭铁4的具备凹部6一侧的轴向端面,在凹 部6之间的磁极位置形成有以规定宽度到达中空部的倾斜部45的锥状切 口7。锥状的切口7的数量是10个。

各个锥状的切口7是为确保中空部(参照图14)的直线部44与轭铁 4的外周的同轴度而形成的。

在用树脂磁体将树脂磁体5与轭铁4一体成型时,或者在用树脂部 17将转子磁体3与轴1(后述)一体成型时,由模具保持该锥状的切口7 以确保直线部44与轭铁4的外周的同轴度,从而能够确保同轴度和相位, 实现制造上品质的提高。

在轭铁4的具备凹部6的轴向端面的相反一侧的轴向端面,设置有 使位置检测用磁体11与轭铁4的端面相距规定距离的台座34(参照图 6B、图6C、图9)。

如图9、图10所示,台座34在周向上的位置与磁极对应(相向)。 即,台座34在周向上大致等间隔地形成有10个。

各个台座34由两个向轴向外侧突出的凸出部34a和在两个凸出部 34a之间形成的开口部34b构成。

在台座34具备的两个凸出部34a之间形成的开口部34b,在将树脂 磁体5与轭铁4一体成型时成为供给树脂磁体的路径。开口部34b的宽 度与供给树脂磁体的流道宽度(后述的肋状流道35)大致相同。

图15A是从凹部6一侧观察切除流道之前的转子磁体3时的侧视图, 图15B是图15A的C-C截面图,图15C是从位置检测用磁体11一侧观 察切除流道之前的转子磁体3时的侧视图。此外,图16是表示通过外侧 的取向磁场对转子磁体3进行极性各向异性取向的状态的图,图17是图 15B所示的转子磁体3的放大图,图18是图15C所示的转子磁体3的放 大图,图19是从流道一侧观察切除流道之前的转子磁体3时的立体图, 图20是图19所示的肋状流道35附近的放大立体图,图21是表示转子 磁体3成型时的树脂磁体的流动的部分俯视图,图22是从台座部50一 侧观察切除流道之后的转子磁体3时的立体图,图23是从凹部6一侧观 察转子磁体3时的立体图。

接着,参照图15至图23对转子磁体3进行说明。

通过将轭铁4收纳在设置在立式成型机中的模具的下模(未图示) 中,在轭铁4的外周,将含有例如作为稀土类的马铁(钐铁)的热可塑 性树脂的树脂磁体进行注射成型,使树脂磁体5与其一体化,从而得到 本实施方式的转子磁体3。

在使树脂磁体5成型时,在模具的形成树脂磁体5的外周的部分的 外侧,配置强力的磁体来设置取向磁场,由此树脂磁体5中含有的磁粉 在磁极方向上各向异性地取向(参照图16)。

在下侧模具(未图示)中形成用于树脂磁铁5成型的模具的芯部, 该芯部插入轭铁4的中空部。轭铁4从具备凹部6的轴向端面插入到该 芯部,而组装到模具中。

在将轭铁4组装到模具中的状态下,使树脂磁体5成型的下模的芯 部的端面为轭铁4的具备台座34的端面位置(参照图17)。

此外,通过将与轭铁4的凹部6侧轴向端面上具备的切口7嵌合的 凸部(未图示)设置在使树脂磁体5成型的模具的芯部(下模),实现 相对于生成取向磁场的磁体的位置的在圆周方向上的定位。

此外,确保芯部的与切口7嵌合的凸部与树脂磁体部的外周的同轴, 在紧固模具时将其压向锥状的切口7,由此确保树脂磁体5的外周与轭铁 4的同轴。

此外,在使树脂磁体5成型的模具的芯部(下模)的端面形成的环 状流道36(参照图17~图19),沿周向大致等间距地设置有磁极的一半 数量(这里为10极的一半5个)的用于树脂磁体5成型的树脂注入部。

用于树脂磁体5成型的树脂注入部作为树脂注入部痕迹36a残留在 环状流道36(参照图18)。

树脂注入部痕迹36a在形成有10个的肋状流道35中的任意两个肋 状流道的大致中间形成。

如图17所示,环状流道36以大致为轭铁4的台座34的高度(轴向) 从树脂磁体5或轭铁4的端面向台座一侧凸出。

此外,从环状流道36的外周向树脂磁体5呈放射状延伸设置有与磁 极数量相同数量(这里为10个)的肋状流道35。肋状流道35形成为与 环状流道36大致相同的高度(轴向)。

如上所述,用于树脂磁体5成型的树脂注入部(树脂注入部痕迹36a) 设置在两个肋状流道35的大致中间位置。

由于环状流道36和肋状流道35在上模形成,所以通过采用从芯部 (下模)的端面向着轴向外侧变小的锥形,使得在开模时环状流道36和 肋状流道35与上模的粘付减小。

关于环状流道36的、从芯部(上模)的端面向着轴向外侧变小的锥 形,参照图17。

此外,肋状流道35的、从芯部(下模)的端面向着轴向外侧变小的 锥形,参照图20。

而且,如图17所示,对于环状流道36通过从芯部(下模)的端面 以规定的深度(轴向)笔直且呈凹状地挖去,在起模时其成为环状流道 36的与上模粘付的阻力,因此下模与环状流道36顺畅地分离。

从环状流道36呈放射状延伸的肋状流道35,跨过使树脂磁体5成型 的模具的芯部(下模)的轴向端面和轭铁4的台座34一侧的轴向端面, 到达台座34的内周侧的开口部34b(参照图9)。而且,肋状流道35在 台座34的外周侧的开口部34b的外侧,在树脂磁体5的轴向端面上,从 轭铁4的外周延伸到规定的位置。

如图21所示,树脂磁体在未图示的流道(轴向流道)中沿着轴向流 动,然后在树脂注入部(树脂注入部痕迹36a)使流动的方向改变90°。 即,沿着在树脂注入部痕迹36a所示的箭头方向(轴正交方向)分成两 路。然后,分成两路的树脂磁体分别流入最靠近树脂注入部(树脂注入 部痕迹36a)的肋状流道35,进一步使流动的方向改变90°,流入树脂 磁体5。

此时,能够使改变树脂磁体的流动方向的部分(树脂注入部(树脂 注入部痕迹36a)、在轴向流道中沿着轴向流动过来并在轴正交方向上分 成两路的部分)位于模具内。这是由于具有树脂注入部(树脂注入部痕 迹36a)的环状流道36位于轭铁4的内周的内侧。

例如在轭铁4的轴向端面改变了流动方向的情况下,有可能因在轴 向流道中沿着轴向流动过来的树脂磁体的注射压力,而造成在轭铁4的 端面开孔等损伤。

在模具内存在改变树脂磁体的流动方向的部分(树脂注入部(树脂 注入部痕迹36a)、在轴向流道中沿着轴向流动过来并在轴正交方向上分 成两路的部分),所以在轴向流道中沿着轴向流动过来的树脂磁体,在 树脂注入部痕迹36a中沿轴正交方向分成两路,因此对轭铁4等造成损 伤的可能性较小。由此,实现制造上品质的提高。

此外,通过使轭铁4的中空部从台座34一侧端面到合模面痕迹46 为止为其横截面是圆形且直径大致一定的直线部44(参照图14),以及 使其与用于树脂磁体5成型的模具的芯部(下模)的间隙尽可能地小, 该模具的芯部在轭铁4的中空部从台座34一侧端面起与直线部44嵌合, 从而能够抑制树脂磁体泄漏到轭铁4的中空部的从台座34一侧端面到合 模面痕迹46为止的直线部44与使树脂磁体5成型的模具的芯部(下模) 之间的间隙,实现制造上品质的提高。

在轭铁4的外周形成稀土类的树脂磁体5的情况下,由于材料(稀 土类的树脂磁体)价格较高,所以尽可能使树脂磁体5的壁厚变薄。在 这种情况下,需要使对树脂磁体5直接注入树脂磁体的树脂注入部与树 脂磁体5的壁厚相对应地变小。但是,如果树脂注入部变小,则成型压 力增大。

与此相对,如本实施方式那样,只要由环状流道36和从环状流道36 的外周向树脂磁体5的方向呈放射状地以与磁极数量相同的数量延伸的 肋状流道35形成流道,并在环状流道36设置树脂注入部(树脂注入部 痕迹36a),就能够任意设定树脂注入部的浇口直径,实现制造上品质的 提高。

此外,通过将树脂磁体的树脂注入部(树脂注入部痕迹36a)的数量 减少到磁极数量(10极)的一半(5个),与以磁极数量设置树脂磁体 的树脂注入部的情况相比,能够降低流道数量相对制品(树脂磁体5)的 比率。

流道数量是环状流道36、肋状流道35和未图示的其它流道的合计数 量。

虽然“流道”定义为树脂磁体5与模具的树脂磁体注入部之间的不 成为制品(树脂磁体5)的部分,但是具体而言是指环状流道36、肋状 流道35和未图示的其它流道。

但是,在图15所示的转子磁体3的情况下,如图22所示那样,肋 状流道35的一部分(从轭铁4的台座34的内周面到前端(径向)为止 的部分)成为制品。

也就是说,未图示的其它流道(轴向流道)、环状流道36和肋状流 道35(除了从轭铁4的台座34的内周面到前端(径向)为止的部分以外) 在转子磁体3成型结束后被切除(参照图22)。

本实施方式的流道(其它流道、环状流道36和肋状流道35(一部分 除外)),与以磁极数量(这里为10个)设置树脂磁体的树脂注入部的 情况相比,能够减少大致30%左右的流道数量。

虽然省略了详细说明,但是轴向流道数量相对全部流道数量的比率 与其它的环状流道36和肋状流道35相比较大。因此,如果减少树脂注 入部,则全部流道数量也减少。

转子磁体3的树脂磁体的树脂注入部是5个,与以磁极数量(这里 为10个)设置树脂注入部的情况相比,全部流道数量减少。

此外,在对不成为制品的流道进行再利用的情况下,转子磁体3与 以磁极数量(这里为10个)设置树脂磁体的树脂注入部的情况相比,通 过减少流道数量来减少再利用比率,能够抑制树脂磁体的特性(主要是 机械强度)的下降,从而实现产品质量的提高。

而且,虽然树脂注入部是磁极数量的一半,但是由于肋状流道35与 磁极数量相同,所以对于各个磁极,树脂磁体的注入状况相同,取向的 状态也能够均匀化,实现制造上品质的提高。

如图22所示,未图示的其它流道、环状流道36和肋状流道35(一 部分除外)在转子磁体3成型结束后被切除。肋状流道35的从环状流道 36到呈放射状延伸至轭铁4的台座34的内周面为止的部分被切除。

因此,如图22所示,台座部50由轭铁4的台座34的凸出部34a和 从凸出部34a之间向径向外侧延伸的肋状流道35的非切除部分构成。此 外,肋状流道35的非切除部分在径向前端具备向轴向外侧突出的位置检 测用磁体保持凸起35b。

如上所述,位置检测用磁体11(参照图1)在转子磁体3的台座部 50的位置检测用磁体保持凸起35b(参照图22)的内侧,配置在台座34 和肋状流道35(作为制品残留的部分)的上表面(大致水平的状态)。 而且,在位置检测用磁体11在树脂成型之前载置在转子磁体3的台座部 50(参照图22)的状态下,例如如果以180°规定的旋转速度旋转,则 离心力作用于位置检测用磁体11。然而,由于在位置检测用磁体11的周 围存在位置检测用磁体保持凸起35b,所以位置检测用磁体保持凸起35b 防止其在径向上的位置偏移,其从转子磁体3脱落的可能性变小。由此, 提高生产率。

此外,将形成在树脂磁体5的肋状流道35的、轭铁4外侧的部分作 为定位凸起加以利用,该定位凸起在用树脂部17将转子磁体3与轴1一 体成型时进行周向上的定位。

例如在仅用树脂磁体来形成在与转子芯(后述)一体成型时进行周 向定位的定位凸起(肋状流道35的、轭铁4外侧的部分)、位置检测用 磁体保持凸起35b和台座34的情况下,在切除了环状流道36和肋状流 道35后,与在轭铁4的外周形成的树脂磁体5之间仅由通向树脂磁体5 的树脂注入部连结,所以具有强度较弱的缺点。

然而,通过在轭铁4形成台座34,而且将台座34的中央部分开口而 设置开口部34b,并且使肋状流道35与台座34一体化来提高强度,由此 实现制造上品质的提高。

如上所述,树脂磁体从环状流道36通过肋状流道35被填充到轭铁4 的外周,而使轭铁4与树脂磁体5一体化之后,从台座34的内周侧侧面 将内侧的肋状流道35和环状流道36切除,由此能够得到本实施方式的 转子磁体3。

如上所述,在仅用树脂磁体形成定位凸起(肋状流道35的、轭铁4 外侧的部分)、位置检测用磁体保持凸起35b和台座34的情况下,由于 它们在切除了环状流道36和肋状流道35时仅由通向在轭铁4的外周形 成的树脂磁体5的树脂注入部连结,所以具有强度较弱的缺点。但是, 在不使用位置检测用磁体11(后述)的情况下,由于不需要用于位置检 测用磁体11的台座部50,所以可以完全地切除环状流道36和肋状流道 35。

图24A是从凹部106一侧观察轭铁104时的侧视图,图24B是图24A 的D-D截面图,图24C是从凹部106的相反一侧观察轭铁104时的侧视 图。此外,图25是图24C所示的轭铁104的放大图,图26是从凹部106 的相反一侧观察轭铁104时的立体图,图27A表示切除流道之前的转子 磁体103的变形例,是从凹部106一侧观察该转子磁体103时的侧视图, 图27B是图27A的E-E截面图,图27C表示切除流道之前的转子磁体 103的变形例,是从凹部106的相反一侧观察该转子磁体103时的侧视图。 此外,图28是图27C所示的转子磁体103的放大图,图29是图27C所 示的转子磁体103的放大图,图30是表示图27所示的转子磁体103成 型时的树脂磁体的流动的部分俯视图,图31是在切除流道之前从流道一 侧观察图27所示的转子磁体103时的部分立体图,图32是在切除流道 之后从凹部106的相反一侧观察图27所示的转子磁体103时的立体图。

接着,参照图24~图32,对不使用该位置检测用磁体11的情况下 的转子磁体103进行说明。

转子磁体103具备轭铁104和在轭铁104的外周形成的树脂磁体 105。

转子磁体103也与转子磁体3同样是10极。

首先,对轭铁104进行说明。如图24A、图24B所示,轭铁104的 凹部106一侧的结构与图6的轭铁4相同。

由于不使用位置检测用磁体11(后述),所以以在轭铁104的凹部 106的相反一侧的轴向端面不具有图6的轭铁4所具备的台座34为特征 (图24~图26)。

在转子磁体103的内侧设置的轭铁104,通过将含有软磁性体或铁氧 体的热可塑性树脂进行注射成型而得到。

与轭铁4同样地,在使轭铁104成型时,在模具的形成轭铁104的 外周的部分的外侧配置强力的磁体来设置取向磁场,由此轭铁104中含 有的软磁性体或铁氧体在磁极方向上各向异性地取向。

如图24A、图24C所示,轭铁104的横截面形成为大致圆筒状。轭 铁104的外周如图25所示,凹部147和凸部148交替配置。凹部147、 凸部148的数量这里分别是10个。

轭铁104的外周的凹部147与树脂磁体105的磁极对应(相向)。

此外,轭铁104的外周的凸部148与树脂磁体105的极间对应(相 向)。

接着,对转子磁体103进行说明。如图27A、图27B所示,转子磁 体103的凹部106一侧的结构与图15所示的转子磁体3相同。

由于不使用位置检测用磁体11(后述),所以不需要在转子磁体103 的凹部106的相反一侧的轴向端面形成台座。因此,在切除流道之前的 转子磁体103,如图27C、图29所示,在凹部106的相反一侧的轴向端 面仅形成有环状流道136和肋状流道135。

转子磁体103也与转子磁体3同样,在下模(未图示)中形成用于 树脂磁体105成型的模具的芯部,该芯部插入轭铁104的中空部。轭铁 104从具备凹部106的轴向端面插入到该芯部,而组装到模具中。

在将轭铁104组装到模具中的状态下,使树脂磁体105成型的下模 的芯部的端面,位于轭铁104的与设置有凹部106的端面相反一侧的轴 向端面(参照图28)。

此外,通过将与轭铁104的凹部106一侧轴向端面上具备的切口107 嵌合的凸部(未图示)设置在使树脂磁体105成型的模具的芯部(下模), 实现相对于生成取向磁场的磁体的位置的在圆周方向上的定位。

此外,通过将形成在芯部且与切口107嵌合的凸部在紧固模具时压 向锥状的切口107,来确保树脂磁体105的外周与轭铁104的同轴。

在使树脂磁体105成型的模具的芯部(下模)的端面形成的环状流 道136(参照图29),沿周向大致等间距地设置有磁极的一半数量(这 里为10极的一半5个)的用于树脂磁体105成型的树脂注入部。

用于树脂磁体105成型的树脂注入部作为树脂注入部痕迹136a残留 在环状流道136(参照图29)。

树脂注入部痕迹136a在形成有10个的肋状流道135中的任意两个 肋状流道的大致中间形成。

如图28所示,环状流道136以大致肋状流道135的高度(轴向)从 树脂磁体105或轭铁104的端面向外侧(轴向)凸出。

此外,从环状流道136的外周向树脂磁体105呈放射状地延伸有与 磁极数量相同的数量(这里为10个)的肋状流道135。肋状流道135形 成为与环状流道136大致相同的高度(轴向)。

如上所述,用于树脂磁体105成型的树脂注入部(树脂注入部痕迹 136a)设置在肋状流道135的大致中间位置。

由于环状流道136和肋状流道135在上模形成,所以通过采用从芯 部(下模)的端面向着轴向外侧变小的锥形,使得在开模时环状流道136 和肋状流道135与上模的粘付减小。

关于环状流道136的、从芯部(下模)的端面向着轴向外侧变小的 锥形,参照图28。

此外,肋状流道135的、从芯部(下模)的端面向着轴向外侧变小 的锥形,参照图31。

而且,如图28所示,对于环状流道136通过从芯部(下模)的端面 以规定的深度(轴向)笔直且呈凹状地挖去,在开模时其成为环状流道 136的与上模粘付的阻力,因此下模与环状流道136顺畅地分离。

从环状流道136呈放射状延伸的肋状流道135,经过树脂磁体105 成型的下模的芯部的轴向端面,之后经过轭铁104的端面,延伸至从轭 铁104的外周起规定的位置。

如图30所示,树脂磁体在未图示的流道(轴向流道)中沿着轴向流 动,然后在树脂注入部(树脂注入部痕迹136a)使流动的方向改变90°。 即,树脂磁体沿着在树脂注入部痕迹136a所示的箭头方向(轴正交方向) 分成两路。然后,分成两路的树脂磁体分别流入最靠近树脂注入部(树 脂注入部痕迹136a)的肋状流道135,进一步流入树脂磁体105。

此时,能够使改变树脂磁体的流动方向的部分(树脂注入部(树脂 注入部痕迹136a)、在轴向流道中沿着轴向流动过来并在轴正交方向上 分成两路的部分)位于模具内。这是由于具有树脂注入部(树脂注入部 痕迹136a)的环状流道136位于轭铁104的内周的内侧。

例如在轭铁104的轴向端面改变了流动方向的情况下,有可能因在 轴向流道中沿着轴向流动过来的树脂磁体的注射压力,而造成在轭铁104 的端面开孔等损伤。

在模具内存在改变树脂磁体的流动方向的部分(树脂注入部(树脂 注入部痕迹136a)、在轴向流道中沿着轴向流动过来并在轴正交方向上 分成两路的部分),所以在轴向流道中沿着轴向流动过来的树脂磁体对 轭铁104等造成损伤的可能性较小。由此,实现制造上品质的提高。

此外,通过使轭铁104的中空部从凹部106(切口107)的相反侧轴 向端面到合模面痕迹146为止为其横截面是圆形且直径大致一定的直线 部144(参照图32),以及使其与用于树脂磁体105成型的模具的芯部 (下模)的间隙尽可能地小,该模具的芯部在轭铁104的中空部从凹部 106(切口107)的相反侧轴向起与直线部144嵌合,从而能够抑制树脂 磁体泄漏到轭铁104的中空部的从凹部106(切口107)的相反侧轴向端 面到合模面痕迹146为止的直线部144与使树脂磁体105成型的模具的 芯部(下模)之间的间隙,实现制造上品质的提高。

在轭铁104的外周形成稀土类的树脂磁体105的情况下,由于材料 (稀土类的树脂磁体)价格较高,所以尽可能使树脂磁体105的壁厚变 薄。在这种情况下,需要使对树脂磁体105直接注入树脂磁体的树脂注 入部与树脂磁体105的壁厚相应地变小。如果树脂注入部变小,则成型 压力增大。

与此相对,如本实施方式那样,只要由环状流道136和从环状流道 136的外周向树脂磁体105的方向呈放射状地以与磁极数量相同数量延 伸的肋状流道135形成流道,并在环状流道136设置树脂注入部(树脂 注入部痕迹136a),就能够任意设定树脂注入部的浇口直径,实现制造 上品质的提高。

此外,通过将树脂磁体的树脂注入部(树脂注入部痕迹136a)的数 量减少到磁极数量(10极)的一半(5个),与以磁极数量设置树脂磁 体的树脂注入部的情况相比,能够降低流道数量相对制品(树脂磁体105) 的比率。

流道数量是环状流道136、肋状流道135和未图示的其它流道的合计 数量。

虽然“流道”定义为树脂磁体105与模具的树脂磁体注入部之间的 不成为制品(树脂磁体105)的部分,但是具体而言是指环状流道136、 肋状流道135和未图示的其它流道。

也就是说,未图示的其它流道、环状流道136和肋状流道135在转 子磁体103成型结束后被切除(参照图32)。

本实施方式的流道(其它流道、环状流道136和肋状流道135),与 以磁极数量(这里为10个)设置树脂磁体的树脂注入部的情况相比,能 够减少大致30%左右的流道数量。

如上所述,其它流道数量相对全部流道数量的比率与其它的环状流 道136和肋状流道135相比较大。因此,如果减少树脂注入部,则全部 流道数量也减少。

转子磁体103的树脂磁体的树脂注入部的数量是5个,与以磁极数 量(这里为10个)设置树脂磁体的树脂注入部的情况相比,全部流道数 量减少。

此外,在对不成为制品的流道进行再利用的情况下,转子磁体103 与以磁极数量(这里为10个)设置树脂磁体的树脂注入部的情况相比, 通过减少流道数量来减少再利用比率,能够抑制树脂磁体的特性(主要 是机械强度)的下降,实现产品质量的提高。

而且,虽然树脂注入部是磁极数量的一半,但是由于肋状流道135 与磁极数量相同,所以对于各个磁极,树脂磁体的注入状况相同,取向 的状态也能够均匀化,实现产品质量的提高。

如图32所示,未图示的其它流道、环状流道136和肋状流道135在 转子磁体103成型结束后完全被切除。

在树脂磁体105的凹部106(切口107)的相反侧轴向端面,切除肋 状流道135之后的切除痕迹151残留有与肋状流道135相应的数量(这 里为10个)。

以上说明的转子磁体103在凹部106(切口107)的相反侧轴向端面, 不存在在转子磁体3所设置的台座34和一部分肋状流道35。因此,在用 热可塑性树脂一体成型之后,由于将树脂磁体105所产生的转矩传递到 转子芯(后述)的部位仅为轭铁104的切口107的一部分和浇口的凹部 106(参照图28),所以如果在转子磁体103的凹部106(切口107)的 相反侧轴向端面形成与设置在转子磁体3的台座34相当的凸起(未图示) 则在转矩传递这一点上是优选的。

在以上的说明中,作为一个示例,虽然使用了使轭铁4、104的外周 为凹凸形状、并且在外周一体成型有树脂磁体5、105的转子磁体3、103, 但是也可以在外周为圆形并且一部分设置成凹形或凸形的轭铁4、104的 外周成型树脂磁体5、105来构成转子磁体3、103。

此外,也可以仅由树脂磁体构成转子磁体3、103。

此外,也可以将烧结磁体或成型后的树脂磁体与轭铁4、104粘接来 构成转子磁体3、103。

与轭铁4、104的外周形状或配置在外周的磁体的材质、固定方法无 关地,将用于使得在由含有软磁性体的热可塑性树脂成型的轭铁4、104 的一个端面设置的浇口处理痕迹6a(在图27中形成在凹部106的未图示 的浇口处理痕迹)不会从端面突出的凹部6、106以埋设的方式用通用的 热可塑性树脂成型,并将转子芯(后述)、转子磁体3、103和位置检测 用磁体11(后述)一体形成,显然也能够得到同样的效果。

图33是图1所示的位置检测用磁体11的立体图,图34A是位置检 测用磁体11的俯视图,图34B是图34A的F-F截面图。图35是位置检 测用磁体11的部分放大图。

接着,根据图33~图35,对位置检测用磁体11进行说明。如图33~ 图35所示,环状的位置检测用磁体11在内径侧的轴向两端部具有阶差 12,在厚度方向上对称。

虽然位置检测用磁体11设置在图1~图5所示的转子树脂结合体100 的轴向一端部,但是通过在位置检测用磁体11的内径侧的轴向两端部形 成的阶差12上填充PBT(聚丁烯对酞酸盐)等的树脂部17,该阶差12 成为位置检测用磁体11的轴向的防脱部。

由于位置检测用磁体11在厚度方向上为对称形状,所以能够不考虑 方向地安装模具,因此能够缩短作业时间,提高生产率,并且低成本化。

此外,在图33~图35中,虽然示出了在两端部具备阶差12的结构, 但是也可以采用在任一个端部(位置检测用磁体11的轴向端面)具有阶 差12,并且其位于转子树脂结合体100的轴向端部侧的结构。

此外,位置检测用磁体11具有被树脂部17填充(参照图1)而能够 成为止动结构的肋13。

图36是转子芯10的立体图。通过铆接或焊接,将规定个数的大致 环状且为规定厚度(1mm以下)的电磁钢板层叠而形成厚度达到5~ 10mm的转子芯10。在转子芯10的外周形成有切口10a,在用树脂部17 (参照图1)使转子磁体3和位置检测用磁体11一体成型时被树脂部17 填充而成为止动结构。

在转子芯10的外周附近,也可以设置在埋设在热可塑性树脂中时成 为止动结构的孔来代替切口10a。

此外,如图1所示,使转子芯10的外周与转子磁体3的内周之间确 保规定的间隙(例如为大于或等于形成在转子磁体3的外周的树脂磁体5 (树脂部)的半径方向上的厚度的间隙(至少为1.5mm))。由此,在 用热可塑性树脂使转子磁体3一体化时,在转子芯10的外周与转子磁体 3的内周之间能够形成热可塑性树脂的流路,实现制造上品质的提高。

而且,在转子磁体3的轭铁4使用含有软磁性体的树脂的情况下, 在将转子树脂结合体100安装在轴(轴1)上时,轭铁4作为电绝缘层发 挥功能,提高轴承(bearing)的耐电腐蚀性,由此实现品质的提高。

本实施方式的转子树脂结合体100是,对于转子磁体3、位置检测 用磁体11和转子芯10,通过PBT(聚丁烯对酞酸盐)等热可塑性树脂 注射成型,将各部件一体化而得到。

在立式成型机(未图示)中设置的下侧模具的芯骨部,插入转子芯 10,并且从轭铁4的具备凹部6的一侧的端面插入转子磁体3进行组装。

通过确保与在转子磁体3的轭铁4的凹部6一侧端面设置的切口7 嵌合的凸部(未图示)和在下侧模具的芯骨部设置且与转子芯10的内径 嵌合的圆筒部(未图示)的同轴度,在紧固模具时将芯骨部的凸部压向 锥状的切口7,确保树脂磁体5的外周和轴(轴1)的同轴。

此外,由于转子芯10通过模具芯骨部设置在转子磁体3的大致中央 (参照图1),成为转子磁体3的重心位置,而能够实现电动机的低噪音、 低振动。

而且,在模具内将位置检测用磁体11设置在转子磁体3的台座34 之后,封闭上侧模具,注射PBT等热可塑性树脂。在封闭了上侧模具时, 通过使设置在上侧模具并确保了同轴的凸起(未图示)与位置检测用磁 体11的内周嵌合,由此也确保位置检测用磁体11的同轴,实现制造上 品质的提高。

图37是通过敛缝将转子树脂结合体100安装在轴1上的转子轴装配 150的主视图。

转子树脂结合体100通过将轴1插入到转子芯10的内径部,用夹具 将转子芯10的两端面的内径附近压碎(敛缝)使其成为凹陷,来安装到 轴1上。

在转子芯10的两端面,从转子芯10的外周到内周侧的规定的距离 为止形成树脂部17(参照图1)。这样,在敛缝时(用夹具压碎时), 抑制转子芯10的外周沿着轴向扩展,实现制造上品质的提高。

此外,在轴1上,在从转子树脂结合体100的两端面侧起的规定位 置,形成有用于安装E环(后述)的E环槽1a。

图38是在图37所示的轴1上安装有E环420和轴承410的转子200 的主视图。

在转子树脂结合体100的树脂磁体5和位置检测用磁体11被磁化之 后,将两个E环420安装在轴1的E环槽1a,并以与E环420抵接的方 式安装轴承410,由此完成转子200。

这样,由于相对于转子200能够任意选择轴1的长度、位置,所以 能够降低制造上的成本。具体而言,在用热可塑性树脂将轴1、转子磁体 3、位置检测用磁体11一体化的转子中,轴长在树脂成型时被模具开口 量限制,并且对于轴1上的转子的位置之差分别需要不同的模具,但是 在本实施方式的转子200中不再受到这样的限制。

作为实施方式的一个示例,虽然使用了轭铁4的外周为波状(弯曲 凹状、弯曲凸状)、并在外周一体成型有树脂磁体5的转子磁体3,但是 也可以在使轭铁4的外周为圆形、并且在其外周的一部分设置有凹形状 或凸形状的基础上,在该轭铁4的外周成型树脂磁体5来构成转子磁体3。

此外,也可以将烧结磁体或成型后的树脂磁体与轭铁4粘接来构成 转子磁体3。无论轭铁4的外周形状或配置在外周的磁体的材质如何,只 要结构与本实施方式相同,就当然都包含在本实施方式中。

图39是本发明的实施方式涉及的模制电动机400在装配前的分解主 视图,图40是托架440与轴承410嵌合的状态下的模制电动机400在装 配前的分解主视图,图41是模制电动机400的主视图。

如图39~图41所示,模制电动机400具备模制定子350、转子200 和托架440(后述)。

模制电动机400例如如图40所示,首先使托架440与一个轴承410 (设置在位置检测用磁体11的相反一侧)嵌合。托架440与一个轴承410 的嵌合是间隙配合。此外,虽然未图示,但是在托架440与一个轴承410 之间的轴向间隙中设置有波形垫圈。但是,也可以在模制定子350与另 一个轴承410之间的轴向间隙中设置波形垫圈。

然后,通过将托架440与一个轴承410嵌合的转子200安装在模制 定子350,完成图41所示的模制电动机400。

图42是模制定子350的立体图,图43是模制定子350的截面图, 图44是定子300的立体图。

本实施方式的定子300具备导线306,其在绝缘部303施加于定子铁 芯301而将电磁线卷绕在形成在齿部的绝缘部303上之后,与外部连接。 而且,在定子300,安装了驱动电路(后述)的基板310设置在定子300 的接线侧端部。

通过用BMC树脂(Bulk Molding Compound,在不饱和聚酯树脂中 添加各种添加剂而成的粘土块状的热固化性树脂)等热固化性树脂(模 制树脂351)对定子300进行覆膜而成为模制定子350。

在模制定子350形成有:在使模制定子350成型的模具的芯骨部形 成的开口部352;和在该开口部352的附近设置且以比定子内径大的直径 形成的托架压入部353。而且,在与托架压入部353确保了同轴的模具的 芯骨部形成定子300的内径的嵌合部和单侧的轴承座部354的嵌合部, 从而确保转子200与定子300的同轴。由此,能够得到低噪音且低振动 的、品质良好的模制电动机400。此外,通过仅用电绝缘的树脂形成单侧 的轴承座部354,实现轴承410的耐电腐蚀性的提高。

图45是托架440的截面图,图46是托架440的分解立体图,图47 是托架的立体图,图48是表示将与轴承410嵌合的托架440压入模制定 子350的状态下的部分放大图。此外,图48是模制电动机400的部分放 大图,在以下的说明中省略该图的说明。

参照图45~图48,对托架440的一个示例进行说明。托架440由托 架钣金部442和托架树脂部441构成。托架钣金部442和托架树脂部441 分别在不同的工序中制作,通过将它们组合来构成托架440。

托架440的托架钣金部442构成向模制定子350压入的压入部,托 架440的托架树脂部441构成轴承座部。

这样,通过使作为托架440的轴承座部的托架树脂部441与模制定 子350的轴承座部354(参照图43)一起仅用电绝缘的树脂形成,来实 现轴承410的耐电腐蚀性的提高。由此,提高模制电动机400的品质。

此外,在使托架树脂部441的外周面直径为与轴承座部354(参照图 43)的外周面直径相同尺寸的情况下,在轴承座部354的外周安装有防 振橡胶(未图示)的电动机中,由于能够在托架树脂部441的外周面使 用相同的部件(防振橡胶),所以实现制品成本的降低和制造上品质的 提高。

图45所示的托架440的托架钣金部442在3个部位被折弯。

(1)托架钣金部442的外周部442a成为被压入模制定子350的托 架压入部353(参照图43)的部分。

(2)相对托架钣金部442的外周部442a向托架440的内径方向被 折弯90°而成的部分,成为向模制定子350的托架压入部353的轴向设 置面442b。

(3)进一步从轴向设置面442b的内径部向托架树脂部441的外周 面方向被折弯90°而成的内周部442c,成为将托架树脂部441的压入部 441a(参照图46)压入的部分。

(4)进一步向托架440的内径方向被折弯90°而成的部分,成为与 托架树脂部441的轴向设置面441c抵接的轴向设置面442d。

托架钣金部442的开口部442g形成为直径比托架树脂部441的轴承 座部441b的外周的直径大。

在托架树脂部441的、托架钣金部442的轴向设置面441c,形成有 止动结构的凸起441d。

在托架钣金部442的、托架树脂部441的轴向设置面442d,形成有 与托架树脂部441的止动结构用的凸起441d嵌合的切口442e。

此外,使托架树脂部441的压入部441a的直径比定子300的内径大, 并且使托架树脂部441的压入部441a的轴向长度与模制定子350的轴向 设置面355(参照图43)和托架树脂部441的轴向设置面441c之间的距 离相同。由此,在将托架440安装在模制定子350时,托架树脂部441 被托架钣金部442和模制定子350夹持,在轴向上不能移动,实现品质 的提高。

图45~图48所示的托架440的托架钣金部442在3个部位被折弯, 托架钣金部442的外周部成为被压入模制定子350的托架压入部353的 部分。相对托架钣金部442的外周部442a被折弯90°而成的部分,成为 托架压入部353的轴向设置面442b,进一步被折弯到90°以下而形成内 壁(内周部442c),以及进一步被折弯而形成与托架压入部353的轴向 设置面平行的面(轴向设置面442d)。

在托架钣金部442的开口部442g形成有切口442e,其在组装托架树 脂部441时,与设置在托架树脂部441的凸起441d组合而成为止动结构。 在使托架钣金部442和托架树脂部441一体化时,由于能够防止托架树 脂部441的旋转,所以实现低噪音和低振动,实现品质的提高。

图49是表示托架的第一变形例(托架540)的图,图50是图49所 示的托架540的分解立体图,图51是图49所示的托架540的立体图。 图52是表示将与图49所示的托架540嵌合的轴承410压入模制定子350 的状态下的部分放大图。

参照图49~图52,对变形例1的托架540进行说明。变形例1的托 架540与托架440(参照图45)的不同之处在于,将托架树脂部541的 轴承座部541b的外周面作为托架钣金部542的压入部541a。

托架540在直径比压入部541a大的凸缘部541e的外周形成有切口 541f。在托架树脂部541被压入托架钣金部542的状态下,切口541f与 托架钣金部542的平坦部542f卡合而成为止动结构。

图49所示的托架钣金部542在4个部位被折弯。

(1)托架钣金部542的外周部542a成为被压入托架压入部353(参 照图43)的部分。

(2)从外周部542a向托架540的内径方向被折弯90°而成的部分, 成为向托架压入部353的轴向设置面542b。

(3)进一步从轴向设置面542b的内径部向压入部541a的方向被折 弯并且与轴向设置面541c抵接的部分成为轴向设置面542d。

(4)从轴向设置面542d的内径部沿着轴线方向延伸设置的部分, 成为与压入部541a抵接的压入部542c。

在托架540,托架钣金部542与轴承410之间的杂散电容在容许范围 内并且与托架440相比稍大(参照图52)。在托架540,能够确保托架 钣金部542的压入部542c的轴向距离较长,成为压入部541a保持在压 入部542c中的形状。因此,能够使凸缘部541e向托架钣金部542的内 周面的压入量相比托架440较小,能够减小托架钣金部542的变形,实 现制造上品质的提高。

图53是表示托架的第二变形例(托架640)的截面图,图54是图 53所示的托架640的分解立体图,图55是图53所示的托架640的立体 图,图56是表示将与轴承410嵌合的托架640压入模制定子350的状态 下的部分放大图。

变形例2的托架640的特征在于,从压入部642c向内周侧折弯90 °而成的轴向设置面642d2形成在托架钣金部642。

此外,在托架钣金部642形成有成为止动结构的切口642e。在托架 树脂部641被压入并安装在托架钣金部642时,托架树脂部641的止动 结构凸起641d与托架钣金部642的切口642e嵌合而成为止动结构。

图53所示的托架钣金部642在5个部位被折弯。

(1)托架钣金部642的外周部642a成为被压入托架压入部353(参 照图43)的部分。

(2)从外周部642a向托架640的内径方向被折弯90°而成的部分, 成为向托架压入部353的轴向设置面642b。

(3)进一步从轴向设置面642b的内径部向压入部641a的方向被折 弯并且与轴向设置面641c1抵接的部分成为轴向设置面642d1。

(4)从轴向设置面642d1的内径部沿着轴线方向延伸设置的部分, 成为与压入部641a抵接的压入部642c。

(5)进一步从压入部642c向内周侧折弯90°、并与轴向设置面 641c2抵接的部分成为轴向设置面642d2。

在上述的变形例1的托架540中,由于有在托架钣金部542的托架 树脂部541被压入的部分(压入部542c)的轴向端面产生毛边的可能性, 所以需要去除该毛边的处理,可想而知制造上的成本会提高。但是,在 上述的变形例2的托架640中,轴向设置面642d2设置在托架树脂部641 的轴向设置面641c2。因此,在托架钣金部642的托架树脂部641被压入 的部分(压入部642c)不存在毛边。因此,即使在轴向设置面642d2的 前端产生毛边的情况下,也不需要去除该毛边的处理,能够降低制造上 的成本。

图57是表示托架的第三变形例(托架740)的截面图,图58是图 57所示的托架740的分解立体图,图59是图57所示的托架740的立体 图,图60是表示将与轴承410嵌合的托架压入模制定子350的状态下的 部分放大图。

变形例3的托架740由托架钣金部742和托架树脂部741这两种部 件构成。而且,变形例3的托架740通过将托架树脂部741与托架钣金 部742一体成型而形成。

托架钣金部742形成向模制定子350压入的压入部,托架树脂部741 形成轴承座部。

这样,通过将作为托架740的轴承座部的托架树脂部741与模制定 子350的轴承座部一起仅用电绝缘的树脂形成,来实现轴承410的耐电 腐蚀性的提高。由此,提高模制电动机400的品质。

此外,在使托架树脂部441的外周面直径为与轴承座部354(参照图 43)的外周面直径相同尺寸的情况下,在轴承座部354的外周安装有防 振橡胶(未图示)的电动机中,由于能够在托架树脂部741的轴承座部 的外周面使用相同的部件(防振橡胶),所以实现制品成本的降低和制 造上品质的提高。此外,在托架钣金部742的开口部743形成有切口744, 在使托架树脂部741和托架钣金部742一体成型时被托架树脂部741填 充而成为止动结构。此外,在托架钣金部742的内周部附近,也可以设 置在埋设在热可塑性树脂中时成为止动结构的孔来代替该切口744。

图61是表示托架的第四变形例(托架840)的截面图,图62是表示 将与轴承410嵌合的托架840压入模制定子350的状态下的部分放大图。

变形例4的托架840也由托架钣金部842和托架树脂部841这两种 部件构成。而且,变形例4的托架840也通过将托架树脂部841与托架 钣金部842一体成型而形成。

托架钣金部842形成向模制定子350压入的压入部,托架树脂部841 形成轴承座部。

变形例4的托架840与变形例3的托架740的不同之处在于,将树 脂填充到托架钣金部842的向模制定子350的托架压入部353(参照图 43)的轴向设置面842b为止。由于通过这样填充树脂,使托架树脂部841 与模制定子350之间的间隙消失,所以能够抑制托架树脂部841的向轴 向的摇动,提高品质。

变形例4的托架840通过使托架树脂部841的电动机内部侧的端面 与托架钣金部842的模制定子350的托架压入部353的轴向设置面为同 一面,能够简化将托架树脂部841与托架钣金部842一体成型的模具, 因此能够降低制造上的成本。

图63是在本发明的实施方式涉及的模制电动机中内置的电动机内置 驱动电路160的电路图。参照图63,对电动机内置驱动电路160进行说 明。如图63所示,从在模制电动机400的外部设置的商用交流电源162 向电动机内置驱动电路160供给交流电力。从商用交流电源162供给的 交流电压由整流电路163转换为直流电压。由整流电路163转换的直流 电压由逆变器主电路164转换为频率可变的交流电压,施加于模制电动 机400。模制电动机400由从逆变器主电路164供给的频率可变的交流电 力驱动。此外,在整流电路163设置有使从商用交流电源162施加的电 压升压的斩波电路和使整流后的直流电压平滑的平滑电容器等。

逆变器主电路164是三相桥式逆变器电路,逆变器主电路164的开 关部具备作为逆变器主要元件的6个IGBT166a~166f(绝缘栅双极型晶 体管,简单定义为晶体管)和作为续流二极管(FRD)的6个使用碳化 硅(SiC)的SiC-SBD167a~167f(肖特基势垒二极管,简单定义为二极 管)。作为FRD的SiC-SBD167a~167f是逆流防止单元,用于抑制在 IGBT166a~166f使电流从导通到截止时产生的反电动势。

此外,在本实施方式中,IGBT166a~166f和SiC-SBD167a~167f是 在同一导线框上安装各芯片并用环氧树脂进行覆膜封装而成的IC模块。 IGBT166a~166f可以为使用了SiC、GaN的IGBT来代替使用了硅的 IGBT(Si-IGBT),或者也可以使用MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor  Field-Effect Transistor,金属氧化物半导体场效应管)等其它开关元件来 代替IGBT,其中,MOSFET使用Si或SiC、GaN。

在整流电路163和逆变器主电路164之间设置有串联连接的两个分 压电阻168a、168b,并且设置有对通过分压电路使高压直流电压低压化 的电气信号进行抽样并保持的直流电压检测部168,该分压电路由该分压 电阻168a、168b构成。

此外,模制电动机400具备转子200(图38)和模制定子350(图 43),通过从逆变器主电路164供给的交流电力使转子200旋转。在模 制定子350的转子200的附近设置有对位置检测用磁体11进行检测的霍 尔IC49b,并且设置有对来自该霍尔IC49b的电气信号进行处理而转换为 转子200的位置信息的转子位置检测部170。

将由转子位置检测部170检测的转子200的位置信息输出到输出电 压运算部180。该输出电压运算部180基于从电动机内置驱动电路160 的外部提供的目标转速N的指令或装置的运转条件的信息和转子200的 位置信息,对要施加于模制电动机400的最佳的逆变器主电路164的输 出电压进行运算。输出电压运算部180将该运算出的输出电压输出到 PWM信号生成部190。PWM是Pulse Width Modulation(脉宽调制)的 简称。

PWM信号生成部190将形成从输出电压运算部180提供的输出电压 这样的PWM信号输出到对逆变器主电路164的各个IGBT166a~166f进 行驱动的主元件驱动电路164a,逆变器主电路164的IGBT166a~166f 分别由主元件驱动电路164a进行切换。

此外,在本实施方式中,逆变器主电路164虽然是三相桥式逆变器, 但是也可以是单相等其它逆变器电路。

这里,对宽禁带半导体进行说明。宽禁带半导体是带隙比Si大的半 导体的总称,SiC-SBD167a~167f使用的SiC是宽禁带半导体的一种, 除此以外有氮化镓(GaN)、金刚石等。而且,宽禁带半导体特别是SiC 与Si相比,其耐热温度、绝缘破坏强度、热传导率较大。此外,在本实 施方式中,虽然采用将SiC用于逆变器电路的FRD的结构,但是也可以 使用其它宽禁带半导体代替SiC。

图64表示实施方式,是模制电动机400的制造工序图。模制电动机 400通过以下所示的工序制造。

(1)步骤1:使轭铁4成型。

(2)步骤2:在轭铁4的外周将树脂磁体5一体成型。

(3)步骤3:使树脂磁体5退磁。

(4)步骤4:将树脂磁体5的流道(环状流道36、肋状流道35)切 除。并且,使位置检测用磁体11成型。并且,制作转子芯10。

(5)步骤5:用热可塑性树脂将转子磁体3、位置检测用磁体11和 转子芯10一体成型,制作转子树脂结合体100。并且,进行轴1的加工。

(6)步骤6:对转子树脂结合体100与轴1进行敛缝安装。

(7)步骤7:使转子磁体3(树脂磁体5、位置检测用磁体11)磁 化。并且,制造E环420、轴承410。

(8)步骤8:将轴承410、E环420安装在轴1上制造转子200。并 且,制造定子300、托架440、以及其它部件。

(9)步骤9:装配模制电动机400。

图65是表示本发明的实施方式涉及的天花板嵌入式空调机900的侧 面的结构图,图66是表示图65所示的天花板嵌入式空调机900的平面 的结构图。

参照图65、图66,对搭载有将本实施方式的模制电动机400用作驱 动源的送风机的天花板嵌入式空调机900(空调机的一个示例)进行说明。

天花板嵌入式空调机900在主体箱902内内置有:使室内空气与制 冷剂热交换来进行空气调节的室内侧热交换器908、将来自室内侧热交换 器908或制冷剂配管的结露水临时贮存的排水盘909、向室内侧热交换器 908吹送室内空气的送风机935、收纳有送风机935用电源和控制装置等 电装部件的控制盒919等。

主体箱902由左右的侧板、顶板、前板、背板和下表面后部的底板 形成为中空的矩形箱状,设置在天花板933的空调机安装开口。该主体 箱902通过突出设置在侧板的保持用金属零件通过悬杆悬挂保持在天花 板中。

此外,主体箱902的箱内成为通风路径,通过分隔板903划分为送 风用空间904和热交换用空间905。

在主体箱902的前板设置有分别具有吸入口的风道连接部920,吸入 风道922与这些风道连接部920连结。

另一方面,在背板形成有吹出口921,与吹出风道923连结。

在送风用空间904配备的送风机935包括:双轴式的具有轴1的模 制电动机400、在轴1的两端安装的多叶风扇等送风风扇907和收纳该送 风风扇907的风扇箱906。

风扇箱906以该吹出口921贯穿分隔板903、在施工用空间911开口 的方式配置,在底面穿设有排水孔。排水孔由塞体以能够开闭的方式密 封。而且,在主体箱902内的室内侧热交换器908与送风机935之间, 设置有能够收容作业者的头部M1和上半身M2的大小的施工用空间 911。在上述室内侧热交换器908的下方设置的排水盘909配备在底板的 上方。

另一方面,在主体箱902中的施工用空间911的下方,形成有与施 工用空间911连通的开口部,送风用空间904的下方形成有开口部。开 口部也设定为可使作业者的头部和上半身进入的大小,通过围绕铰链部 摇动的盖板以能够开闭的方式密闭。此外,上述控制盒919在施工用空 间911内设置在侧板。在上述排水盘909的底部设置有与未图示的排水 软管等连结的流出口。与室内侧热交换器908连接的制冷剂配管916和 与例如室外侧热交换器(省略图示)连接的其它制冷剂配管917的连接 部,配置在主体箱902内的排水盘909的上方。各个制冷剂配管916以 连接部一侧较高、排水盘909一侧较低的方式倾斜地配置。制冷剂配管 917通过配置在控制盒919的上方的配管盖固定在侧板。

也就是说,以上所述的风扇箱906、送风风扇907、室内侧热交换器 908、排水盘909、连接部、制冷剂配管916、制冷剂配管917、配管盖、 或控制盒919(分别是施工关联空调设备的示例)位于主体箱902内的施 工用空间911的周围位置,配置在作业者的手可达到的范围内。

天花板嵌入式空调机900如上所述构成。在通常的空调运转时,通 过构成制冷循环的室外侧热交换器和制冷剂节流装置(均省略图示)而 受到冷热或温热的制冷剂流入室内侧热交换器908。另一方面,通过由模 制电动机400的起动来驱动送风风扇907,室内空气从室内经过吸入风道 922被吸入风扇箱906。将这样吸入的空气从吹出口912吹出,穿过施工 用空间911到达热交换用空间905,在室内侧热交换器908通过与制冷剂 的热交换被冷却或加热之后从吹出口921被吹出。从吹出口921出来的 空气从吹出风道923返回室内对室内提供制冷或制暖。

如上所述,本发明能够应用于模制电动机和空调机,特别是能够容易地 应对规格的变更,并且具有耐高频电腐蚀性,因此是有用的。

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