CN102856992A - 磁铁电动机及具备磁铁电动机的滚筒式洗衣机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种即使使用铁氧体磁铁也能够确保特性且实现噪音降低的磁铁电动机。该磁铁电动机(1)具备定子(10)和转子(30)，该定子(10)具有形成于定子铁心(13)上的多个狭槽(14)及卷绕安装有集中绕组的电枢绕组(15)的齿体(12)，该转子(30)由形成磁极的永久磁铁呈放射状地配置而构成，所述齿体(12)的内周面形成为向所述转子(30)侧凸出的非同心形状(17)，在该非同心形状(17)的周向端部施加有倒角(16)。

Description

磁铁电动机及具备磁铁电动机的滚筒式洗衣机

技术领域

本发明涉及磁铁电动机及使用其的滚筒式洗衣机。

背景技术

由于洗衣机大多在家庭内使用，所以要求使用时的噪音值低至40dB附近，为了实现这一要求，定子的齿体的内周面和转子的磁极铁心的外周面采用相互凸出的非同心形状(下述专利文献1)。

尤其是，当前的滚筒式洗衣机以磁铁电动机直接连结旋转滚筒的旋转轴而驱动的方式(直接传动(direct drive)方式)为主流。通常，在滚筒式洗衣机中，由于在清洗工序中需要以低速高转矩驱动旋转滚筒，所以磁铁采用钕磁铁。该钕磁铁的主原料即钕为稀有金属，由于存在难以获得的情况，所以近来呼吁脱稀有金属即铁氧体磁铁化。然而，钕磁铁的剩余磁通密度为1.3T，相对于此，铁氧体磁铁的剩余磁通密度小至0.45T(约1/3)，从而存在铁氧体磁铁电动机的外形尺寸变大的问题。

作为用于避免该问题的手法，示出有如下的结构，即，由于来自磁铁的磁通量受磁铁的强磁性面的周长所左右，所以将平板铁氧体磁铁配置成放射状(下述非专利文献1、下述专利文献2)。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平2009-89546号公报

【专利文献2】日本特开2006-20425号公报

【非专利文献】

【非专利文献1】电气书院：交流机设计：PP559～564

【发明的概要】

【发明要解决的课题】

在专利文献1记载的技术中，作为转子使用稀土类的永久磁铁，由于仅转子的齿体的内周面和转子的磁极铁心的外周面形成为相互凸出的非同心形状，所以假设在使用磁力弱的铁氧体磁铁的情况下，难以获得必要的特性。

另外，在非专利文献1及专利文献2记载的技术中，由于呈放射状伸出的转子的磁铁在径向上长，所以即使使用铁氧体磁铁也能够抑制转矩特性的降低，但是没有考虑噪音问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供即使使用铁氧体磁铁也能够确保特性且实现噪音的减小的磁铁电动机。

【用于解决课题的手段】

为了达成上述目的，在本发明中，磁铁电动机具备定子和转子，所述定子具有形成于定子铁心上的多个狭槽及卷绕安装有集中绕组的电枢绕组的齿体，所述转子由形成磁极的永久磁铁呈放射状地配置而构成，所述齿体的内周面形成为向所述转子侧凸出的非同心形状，在该非同心形状的周向端部施加有倒角。

【发明效果】

根据上述结构，能够提供即使使用铁氧体磁铁也能够确保特性且实现噪音降低的磁铁电动机。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的滚筒式洗衣机的概观图。

图2是本发明的一实施方式的磁铁电动机的轴向剖视图。

图3是图2的磁铁电动机的径向剖面。

图4是图3的主要部分A的放大图。

图5是图2的磁铁电动机的转子部的径向剖面。

图6是图5的转子部的轴向剖视图。

图7是表示交替配置图2的磁铁电动机的磁极铁心和永久磁铁而形成圆环形状的状态的图。

图8是图7的主要部分A的放大图。

图9是表示本发明的一实施方式的滚筒式洗衣机的噪音测定结果的图。

【符号说明】

1 磁铁电动机

10 定子

11 芯背

12 齿体

13 定子铁心

14 狭槽

15 电枢绕组

16 倒角

17 非同心形状

18 外壳

20 定子基座部

21 轴承衬套

22 旋转轴

23 衬套部

24 螺纹部

25 螺母

26 轴承

30 转子

31 转子铁心

32 永久磁铁片

40 组装体

100 滚筒式洗衣机

101 框体

102 框体基座

103 门

104 旋转滚筒

105 外槽

具体实施方式

以下，参照图1～图5说明本发明的一实施方式的滚筒式洗衣机100及用于该滚筒式洗衣机100的磁铁电动机1。

图1是本实施方式的滚筒式洗衣机100的概观图。

滚筒式洗衣机100具备前面面板开口的框体101和在四角具有橡胶制的脚的框体基座102，在框体101的开口部将门103安装成可开闭。另外，框体101具备包括作为内槽的旋转滚筒104的外槽105。另外，对旋转滚筒104进行旋转驱动的磁铁电动机(未图示)安装在其背面。此外，通过该旋转滚筒104的旋转，能够执行清洗工序、漂洗工序、脱水工序等。

图2是本发明的磁铁电动机的轴向剖视图，图3是图2的磁铁电动机的径向剖视图，图4是图3的主要部分A的放大图，图5是图2的磁铁电动机的转子部的径向剖视图，图6是图5的转子部的轴向剖视图，图7是表示将图2的磁铁电动机的磁极铁心和永久磁铁交替配置而形成圆环形状的状态的图，图8是图7的主要部分A的放大图。

如图2所示那样，磁铁电动机1由定子10、定子基座部20、转子30、具有轴承的轴承衬套21、由轴承支承旋转自如而固定支承转子30的旋转轴22构成。另外，定子10通过紧固螺栓27固定在定子基座部20上，转子30与设置于旋转轴22的端部的衬套部23嵌合，并通过螺纹部24和螺母25固定。在定子基座部20的内周侧与旋转轴22的外周侧配置有轴承26(26a、26b)，在定子10的内周侧，转子30被支承成能够旋转自如地转动。

而且，如图3所示，该定子10通过将由芯背11和齿体12构成的定子铁心13(芯背11和齿体12是由形成为直线状的结构折弯而成形为圆弧状的结构)嵌合在外壳18内而形成。此外，在形成于定子铁心13的多个狭槽14中卷绕安装有作为三相绕组的(集中绕组的)电枢绕组(定子线圈)15。另外，如图4所示，构成固定磁极的齿体12的内周面形状形成为向转子30侧凸出的非同心形状17，在齿体12的端部施加有倒角16。

在图9中，示出了转子铁心31的外周面与齿体12的内周面采用相互凸出的非同心形状17的情况((a)没有倒角)和进一步在非同心形状17的周向端部施加有倒角的情况((b)具有倒角)下的噪音的测定结果。需要说明的是，横轴为频率Hz，纵轴为噪音dB(A)。根据该图9可知，与没有倒角的情况相比，尤其是频率成分为1905Hz的噪音在具有倒角的情况下极小。即，能够以噪音的总体值确认3dB(A)的噪音降低效果。

在此，对于齿体12的内周面，通过将非同心形状17形成得大，也能够降低噪音，但是在这种情况下，定子10与转子30间的间隙长度变大，从而导致所需转矩减小。因此，通过如上述那样施加倒角16，能够抑制磁铁磁通的剧变造成的噪音增加，而且可维持间隙长度而确保作为磁铁电动机1的特性。

另外，当对形成倒角16的范围进行各种变更而进行测定时可知，如图4所示，当齿体12的间距设为θ，齿体12的非同心形状的角度(齿体12的内周面的未设置有倒角16的台阶R的区域的长度)设为θ1时，如满足0.5≤θ1/θ≤0.7，则有利于噪音降低。尤其是，在θ1/θ为0.65附近时，获得了极高的效果。

需要说明的是，通过如此地在齿体12的内周面的周向端部施加倒角16，能够抑制电枢绕组15造成的磁通的剧变，还能够防止铁氧体磁铁的减磁。

另一方面，图6所示，转子30具有层叠电磁钢板而成的转子铁心31和永久磁铁片32。转子铁心31与齿体12的内侧面对置，且以相对于齿体12相对移动的方式旋转。另外，对于永久磁铁片32而言，使用铁氧体作为磁铁要素，从而实现薄型化、轻量化、高转矩。此外，在利用转子铁心31夹入永久磁铁片32而形成圆环形状后，利用合成树脂层70进行模制。并且，衬套部23也利用合成树脂层33模制而使转子30一体化。在此，由于转子铁心31的外周面形状形成为向定子10侧凸出的非同心形状，从而能够减小转子30与定子10间的间隙，结果能够良好地保持磁铁电动机1的特性。

接下来，详细说明转子30。如图3～图6所示，转子30以如下方式形成，即，利用树脂材料(合成树脂层)70一体地固定多个分割的转子铁心31和永久磁铁片32而形成一次模制体，并利用树脂材料(合成树脂层)33一体地固定该一次模制体和轴连结构件而形成二次模制体，从而构成转子30。

如图3所示，转子铁心31和永久磁铁片32呈放射状地交替配置，以形成圆筒形状的方式排列。在此，永久磁铁片32使用无励磁状态的磁铁要素，如后述那样，在形成转子30的一次模制体之后才被励磁。即，当组装永久磁铁片32时，永久磁铁片32未被磁化，从而不会产生永久磁铁片32的磁化方向的确认遗漏和错误插入，因此不会在磁化方向发生错误的情况下直接装入永久磁铁片32。

在转子铁心31的中央部，如图8所示那样设置有空孔50。在该空孔50内填充并融接有一次模制用的树脂材料70。另外，在相邻的转子铁心31、31之间，在永久磁铁片32的内径侧及外径侧形成有空隙。即，各永久磁铁片32构成为内径侧及外径侧的两侧面不与转子铁心31、31相接触。这些空隙的作用在于减少永久磁铁片32的漏磁通，另外，对于后述的励磁而言，这些空隙作用在于高效地向永久磁铁片32取入磁通。另外，对于这些空隙，与上述同样也是填充并融接有一次模制用的树脂材料70。即，永久磁铁片32在从旋转方向两侧由转子铁心31、31夹持的同时，在径向上经由树脂材料70由转子铁心31、31支承。

另外，在转子铁心31的成为内径侧的内侧面，如图8所示那样形成有键孔形状的凹部60。在该凹部60填充并融接有二次模制用的树脂材料33。由此，在转子30高速旋转时，也能够维持转子铁心31和永久磁铁片32的连结强 度，从而能够形成对抗离心力的牢固的固定结构。

进一步而言，在转子30的内侧设置有作为轴连结构件的衬套部23。该衬套部23由二次模制用的树脂材料33覆盖而一体地固定在转子30上。

接下来，对具有这种转子30的磁铁电动机1的制造方法进行说明。首先，如图7所示，将转子铁心31和永久磁铁片32呈放射状地交替配置，从而形成呈圆环形状的转子铁心31和永久磁铁片32的组装体40。此时，在将转子铁心31全部配置于未图示的工具等之后，在转子铁心31间插入永久磁铁片32，从而获得它们交替配置的组装体40。需要说明的是，由于永久磁铁片32未被磁化，从而能够顺畅插入转子铁心31、31之间。

接下来，以组装体40的状态配置到模制用成形模具内，流入一次模制用的树脂材料70。由此，获得利用树脂材料70一体固定而成的一次模制体。然后，对于将永久磁铁片32磁化而完成励磁的一次模制体，在内侧配置衬套部23等之后流入二次模制用的树脂材料33。由此，如图3所示，获得利用二次模制用的树脂材料33将它们一体固定而成的二次模制体，从而形成转子30。进一步而言，如图2所示，通过将转子30配置在固定于定子基座部20的定子的内径侧而固定于旋转轴22上，从而获得磁铁电动机1。

Claims (5)

1.一种磁铁电动机，其具备：定子，其具有形成于定子铁心上的多个狭槽、及卷绕安装有集中绕组的电枢绕组的齿体；转子，其由形成磁极的永久磁铁呈放射状地配置而构成，其特征在于，

所述齿体的内周面形成为向所述转子侧凸出的非同心形状，在该非同心形状的周向端部施加有倒角。

2.根据权利要求1所述的磁铁电动机，其特征在于，

在所述永久磁铁之间配置有转子铁心，该转子铁心的外周面形成为向所述定子侧凸出的非同心形状。

3.根据权利要求1所述的磁铁电动机，其特征在于，

在所述永久磁铁之间配置有转子铁心，该转子铁心与所述永久磁铁由树脂模制。

4.根据权利要求1所述的磁铁电动机，其特征在于，

在所述齿体的间距为θ、所述齿体的非同心形状的角度为θ1的情况下，满足0.5≤θ1/θ≤0.7。

5.一种滚筒式洗衣机，驱动旋转滚筒的磁铁电动机具有转子和定子，所述转子由形成磁极的永久磁铁呈放射状地配置而构成，所述定子具备形成于定子铁心上的多个狭槽、及卷绕安装有集中绕组的电枢绕组的齿体，其特征在于，

所述齿体的内周面形成为向所述转子侧凸出的非同心形状，在该非同心形状的周向端部施加有倒角。

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