JP2004201431A

JP2004201431A - 電動機鉄心及び電動機鉄心の製造方法

Info

Publication number: JP2004201431A
Application number: JP2002368114A
Authority: JP
Inventors: Junichi Matsuda; 淳一松田; Takeshi Shiga; 剛志賀
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】分割鉄心片に形成されている取付穴若しくはその取付穴を形成するための取付け部の位置が一致するように積層され且つ分割鉄心片の継ぎ目が積層方向に不連続となるように構成可能な電動機鉄心を提供する。
【解決手段】抜板１にティース４が形成されている側と反対側に取付足６及び取付穴５を備え、各層毎に配置される抜板１の裏表が交互に反転するように積層してステータコアを構成する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分割鉄心片を円環状に複数配置し、それらを積層することで構成される電動機鉄心、及びその電動機鉄心の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分割鉄心片を円環状に複数配置し、それらを積層することで構成される電動機鉄心については、例えば、特許文献１に開示されているように、鉄心片の継ぎ目が不連続となるように積層する技術がある。このように、鉄心片の継ぎ目をずらして積層すると、鉄心の積層方向に対する強度が高められると共に、回転時におけるトルクリップルが減少するという利点がある。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２５４７１３１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１においては、電動機を装置に組み込む場合に鉄心を取付け固定するため、鉄心片に取付け用の穴が設けられる場合については考慮されていない。即ち、特許文献１は単体の電動機を想定していると推察されるが、例えば、洗濯機などに組み付けられる電動機では、鉄心に取付け穴を設けることは必須である。そして、特許文献１のようにして、取付け用の穴が設けられている鉄心片を各層毎に継ぎ目をずらして積層すると、穴の位置もずれてしまうため用を成さなくなってしまう。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、分割鉄心片に形成されている取付穴若しくはその取付穴を形成するための取付け部の位置が一致するように積層され、且つ、分割鉄心片の継ぎ目が積層方向に不連続となるように構成することを可能とする電動機鉄心、及びその電動機鉄心の製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の電動機鉄心は、分割鉄心片を円環状に複数配置し、それらを積層することで構成されるものにおいて、
前記分割鉄心片は、歯と鉄心を固定するために用いられる取付け部または取付け穴を備え、
少なくとも上下の層には、前記取付け部または取付け穴の位置が異なる分割鉄心片が配置されると共に、前記歯及び前記取付け部または取付け穴の位置が一致するように前記分割鉄心片が積層されることで構成されていることを特徴とする。
【０００７】
即ち、上層に配置される分割鉄心片の取付け部または取付け穴の位置が、その下層に配置されている分割鉄心片における取付け部等の位置と異なっている場合に、その取付け部または取付け穴の位置が一致するように積層すれば、各層毎の継ぎ目位置は上記位置の相違に応じてずれることになり、積層方向において不連続となるように配置される。尚、ここで「取付け部」とは、最終的に取付け穴を形成するために形成されている部分を言うものとする。
【０００８】
従って、装置に組み込まれる電動機を構成する鉄心が、分割鉄心片を積層して構成され、しかも、その組み込みを行う場合に使用される取付け部または取付け穴を備えている場合でも、その取付け部等の位置を一致させた上で各層毎の分割鉄心片の継ぎ目が不連続となるように構成することができる。よって、鉄心の強度を向上させることができ、電動機の回転時におけるトルクリップルの発生を抑制することも可能となる。
【０００９】
この場合、請求項２に記載したように、分割鉄心片を、前記取付け部または取付け穴の位置が、何れかの歯の位置に一致するか、若しくは、２つの歯の中間に位置するように形成し、
同一形状の分割鉄心片を、その裏表が交互に反転するように積層すれば、１つの形状の分割鉄心片を用いて本発明の電動機鉄心を構成することができる。
【００１０】
また、請求項３に記載したように、分割鉄心片を、溶接またはかしめによって積層方向に連結すると良い。斯様に構成すれば、分割鉄心片がバラけることを防止して、完成した鉄心の移動を容易に行うことができる。
【００１１】
更に、請求項４に記載したように、取付け穴を、分割鉄心片の一端側から孤長の１／４または３／４の位置に形成するのが好ましい。斯様に構成すれば、各層の継ぎ目は、その下層における２つの継ぎ目の丁度中間に位置するようになるので、鉄心の強度をより高めることができる。
【００１２】
加えて、請求項５に記載したように、少なくとも一部の分割鉄心片の透磁率を積層方向に変化させ、透磁率分布が最適化されるように構成しても良い。即ち、積層方向における透磁率を均一にすると、鉄心を用いて電動機を構成した場合、積層方向の両端部において磁束の漏れが発生し易くなり効率が低下するおそれがある。そこで、例えば、積層方向の中央部分における透磁率が相対的に高くなるように透磁率分布を最適化して鉄心を構成すれば、磁束の漏れを抑制することができ、電動機の効率を向上させることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明を洗濯機に組み付けられる電動機に適用した場合の第１実施例について図１乃至図７を参照して説明する。図１は、電動機のステータコアを構成するために使用される鉄心片を示すものである。抜板（分割鉄心片）１は、図１（ｃ）に示すように、鋼板２より図示しない抜型によって打ち抜かれるようになっている。
【００１４】
例えば、１つの抜板１には、中心角６０度の円弧をなすヨーク３の外周側に、ティース（歯）４が１２度ピッチで５個形成されている。また、ヨーク３の内周側には、取付穴５を有する取付足（取付部）６が、ヨーク３の右端側から取付穴５の中心が円弧角１８度の位置となるように形成されている。また、図１（ｂ）に示すのは、図１（ａ）に示す抜板１Ａを裏返して示す抜板１Ｂであり、取付穴５の位置は、ヨーク３の左端側から円弧角１８度の位置にある。
【００１５】
図２は、抜板１の積層方法を示す平面図であり、鉄心の半周分のみを示している。図２（ａ）は第１層目，図２（ｂ）は第２層目を示す。即ち、第１層目は、抜板１Ａを６枚円環状に並べる。そして、第２層目は、抜板１Ｂを抜板１Ａを６枚円環状に並べるが、その際、取付穴５の中心位置を一致させることで、抜板１Ｂの継ぎ目７Ｂは、第１層目における抜板１Ａの継ぎ目７Ａに対して２４度ずれるようになる。
【００１６】
また、第３層目は、第１層目と同様に抜板１Ａを６枚円環状に並べ取付穴５の中心位置を一致させれば、抜板１Ａの継ぎ目７Ａが、第２層目における抜板１Ｂの継ぎ目７Ｂに対して２４度ずれるようになる。そして、第４層目も、第２層目と同様に抜板１Ｂを配置すれば、継ぎ目７Ｂが、第３層目における抜板１Ａの継ぎ目７Ａに対して２４度ずれる。
【００１７】
以上のようにして、奇数層には抜板１Ａを、偶数層には抜板１Ｂを配置するようにして交互に積層する。すると、図３に示すように、取付穴５の位置は全て一致するように積層され、各層毎に抜板１の継ぎ目７が２４度ずつずれるようになっている。
【００１８】
このようにステータコア（電動機鉄心）８を構成すると、そのステータコア８の内周側において、各抜板１について２箇所を積層方向に溶接して連結する（図２では、溶接箇所を内周側に付した○印で示す）。その際、例えば、最上層にある抜板１の両端から、夫々円弧角１８度となる位置で溶接を行なうと、積層方向にある継ぎ目７を避けて溶接することができる。そして、溶接により抜板１を連結することで、例えば型より取り出す場合に抜板１がバラけることなくステータコア８を移動させて、後の工程を行なうことが可能となる。
【００１９】
ステータコア８は、図４に示すように、合成樹脂（具体的には、ガラスフィラーを含有するポリブチレンテレフタレート）製の絶縁カバー９，９が上下方向から取り付けられる。各絶縁カバー９は、放射状をなす複数の嵌合部１０と、これら複数の嵌合部１０の内周部を連結する連結部１１と、各嵌合部１０の先端部に位置する鍔部１２とを有している。
【００２０】
この場合、各嵌合部１０は断面コ字状をなしており、各ティース４の外面に軸方向両側から嵌合部１０，１０を嵌合すると、ステータコア８の軸方向中間部で嵌合部１０相互間，連結部１１相互間，鍔部１２相互間が突合わされる。これにより、ステータコア８に絶縁カバー９，９が装着され、各ティース４の表面が嵌合部１０，１０により覆われる。そして、嵌合部１０，１０が合わされたものがコイル巻装部１３として構成され、その部分にステータコイル１４（何れも図５参照）が巻装されるようになっている。
【００２１】
図５は、絶縁カバー９によって覆われたステータコア８にステータコイル１４が巻装された状態を示し、ステータ１５が構成されている。尚、図４及び図５に示すステータコア８におけるティース４の先端部の大きさは、実際に作成される形状に合わせて大小の差があるが、図１等に示すティース４の先端部については簡略化して同じ大きさで示している。
【００２２】
図６には、ステータ１５を用いてなる電動機が組み付けられた洗濯機全体の構成を示すものである。外箱２１内には、外槽２２が複数組（１組のみ図示）の弾性吊持機構２３を介して弾性支持されている。この外槽２２の内部には洗い槽兼脱水槽たる回転槽２４が配設されており、さらに、この回転槽２４の内部には撹拌体２５が配設されている。
【００２３】
上記回転槽２４は、槽本体２４ａと、この槽本体２４ａの内側に設けた内筒２４ｂと、バランスリング２４ｃとを有して構成されている。そして、この回転槽２４は回転されると、内部の水を回転遠心力により揚水して槽本体２４ａ上部の脱水孔部２４ｄから外槽２２へ放出するものである。
【００２４】
また、上記回転槽２４の底部には通水口２６が形成され、この通水口２６は排水通２６ａを通して、排水口２７に連通している。この排水口２７には排水弁２８を備えた排水路２９が接続されている。また、外槽２２の底部には補助排水口２７ａが形成されている。
【００２５】
上記外槽２２の外底部には機構部ハウジング３０が取付けられている。この機構部ハウジング３０には中空の槽軸３１が回転自在に設けられ、この槽軸３１には回転槽２４が連結されている。また、この槽軸３１の内部には撹拌軸３２が回転自在に設けられており、その上端部には撹拌体２５が連結され、下端部は、直流ブラシレスモータからなる電動機３３の外転型のロータ３４に連結されている。この電動機３３は洗い時に撹拌体２５を正逆回転させ、また、脱水時には、図示しないクラッチにより槽軸３１と撹拌軸３２とを連結した状態で一方向回転させて回転槽２４及び撹拌体２５を一方向へ一体回転させるように制御される。
【００２６】
図７には、電動機３３の断面図が示されている。この電動機３３は、ステータ１５とロータ３４とで構成されている。ステータコア８の内周部側に配置された取付足６の取付穴５には、ボルト３５が挿通されている。そのボルト３５の先端部は、機構部ハウジング３０内のステータ固定部３６に貫通されており、ボルト３５の先端部にナット３７を締め付けることで、ステータ１５はステータ固定部３６に取り付けられている。そのステータ固定部３６は、取付板３８に固定されている。
【００２７】
一方、上記ロータ３４は、ステータ１５を径方向の外側から覆うようにしてステータ１５の外側に回転可能に配設されている。ロータ３４における基部３９は、例えば合成樹脂により浅底容器状に形成されており、その底部の中心部に、ボス４０を介して回転軸４１が固着されている。基部３９は、短円筒状をなすヨーク装着部３９ａを有しており、このヨーク装着部３９ａの内周部には、円筒状をなすロータヨーク４２が装着されている。そして、ロータヨーク４２内周部には、複数個のロータマグネット４３が装着されている。各ロータマグネット４３の内面は、上記ステータ１５における各ティース４の先端面に対して所定の隙間を介して対向している。上記回転軸４１は、上記ステータ固定部３６および取付板３８に設けられた軸受４４、４５により回転自在に支承されている。
【００２８】
以上のように本実施例によれば、抜板１にティース４が形成されている側と反対側に取付足６及び取付穴５を備え、各層毎に配置される抜板１の裏表が交互に反転するように積層してステータコア８を構成したので、各層毎の継ぎ目７の位置は取付足６の位置の相違に応じてずれることになり、積層方向において不連続となるように配置される。
【００２９】
従って、洗濯機に組み込まれる電動機３３を構成するステータコア８の強度を向上させることができ、電動機３３の回転時におけるトルクリップルの発生を抑制することも可能となる。そして、１つの形状の抜板１を用いてステータコア８を構成することができる。
【００３０】
また、積層した抜板１を溶接によって積層方向に連結したので、完成したステータコア８を、例えば後工程のためなどに容易に移動させることができる。その場合、取付足６の位置を基準として、積層方向にある継ぎ目７を容易に避けて溶接することができ、ステータコア８の連結強度を高めることができる。
【００３１】
（第２実施例）
図８及び図９は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２実施例では、第１実施例に用いた抜板１Ａ，１Ｂに加えて、抜板５１をも使用してステータコアを構成する。抜板（分割鉄心片）５１は、取付穴５（及び取付足６）の形成位置が抜板１とは異なっている。即ち、抜板５１では、取付穴６の位置が、ヨーク３の一端側からその中心が円弧角３０度の位置となるように、換言すれば、取付穴５の中心は、ヨーク３の全円弧長の１／２となる位置に形成されている。
【００３２】
そして、斯様に構成される抜板５１を、例えば第１実施例におけるステータコア８の第３層目に置き換えて配置する。すると、第３層目における継ぎ目７は、第２層目における継ぎ目７に対して１２度ずれるようになる。第４層目以降は、同様に、抜板１Ａ，１Ｂ，５１の順で積層すれば良い。
【００３３】
以上のように構成された第２実施例によれば、積層方向における継ぎ目７の位置が第１実施例よりも変化するようになるので、トルクリップルをより小さく抑制する効果がある。
【００３４】
（第３実施例）
図１０は、本発明の第３実施例を示すものである。第３実施例では、積層してステータコア（電動機鉄心）５２を構成する抜板（単体としては図示せず）の少なくとも一部に透磁率が異なるものを用いる。そして、図１０に示すように、積層方向の中央部分における透磁率が、上端部及び下端部に対して相対的に高くなるように積層するように透磁率分布を最適化する。斯様なステータコア５２を構成すれば、上端部，下端部における磁束の漏れを抑制することができ、ステータコア５２を用いて電動機を構成した場合に、その効率を向上させることが可能となる。
【００３５】
（第４実施例）
図１１は、本発明の第４実施例を示すものである。第４実施例における抜板（分割鉄心片）５３には、中心角６０度の円弧をなすヨーク３の外周側に、ティース（歯）４が１５度ピッチで４個形成されている。また、ヨーク３の内周側には、取付穴５を有する取付足（取付部）６が、ヨーク３の右端側から取付穴５の中心が円弧角１５度の位置となるように形成されている。換言すれば、取付穴５の中心は、ヨーク３の右端側から全円弧長の１／４となる位置に形成されている。
【００３６】
そして、斯様に形成された抜板５３を、図１２に示すように第１実施例と同様の手法で積層すると、第２層目の継ぎ目７Ｂは、第１層目の継ぎ目７Ａに対して３０度ずれるようになる。そして、図示しないが、第３層目の継ぎ目７Ａも第２層目の継ぎ目７Ｂに対して３０度ずれ、第４層目の継ぎ目７Ｂも、第３層目の継ぎ目７Ａに対して３０度ずれるようになる。
【００３７】
以上のように第４実施例によれば、取付穴６を、抜板５３の一端側から孤長の１／４または３／４の位置に形成したので、各層の継ぎ目７はその下層における２つの継ぎ目７の丁度中間に位置するようになり、ステータコアの強度をより高めることができる。
【００３８】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
溶接に代えて、かしめにより抜板を連結しても良い。
分割鉄心片を積層する段階は、取付足６に取付穴５が必ずしも形成されていなくても良く、積層した後に取付穴５を形成しても良い。
各層毎に取付穴の位置が異なる分割鉄心片を用いて鉄心を構成しても良い。
アウタロータ型の電動機に限ることなくインナロータ型の電動機に適用しても良い。また、直流ブラシレスモータに限ることなく、その他、リラクタンスモータなどに適用しても良い。
鉄心は、ステータコア８に限らず、ロータコアに適用しても良い。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の電動機鉄心によれば、分割鉄心に、歯と鉄心を固定するために用いられる取付け部または取付け穴を備え、少なくとも上下の層には、取付け部または取付け穴の位置が異なる分割鉄心片が配置されると共に、歯及び取付け部または取付け穴の位置が一致するように分割鉄心片を積層した。
【００４０】
従って、装置に組み込まれる電動機を構成する鉄心が、分割鉄心片を積層して構成され、しかも、その組み込みを行う場合に使用される取付け部または取付け穴を備えている場合でも、その取付け部等の位置を一致させた上で各層毎の分割鉄心片の継ぎ目が不連続となるように構成することができる。よって、鉄心の強度を向上させることができ、電動機の回転時におけるトルクリップルの発生を抑制することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を洗濯機に組み付けられるモータに適用した場合の第１実施例であり、（ｃ）は抜板を打ち抜くための鋼板を示し、（ａ）は抜板、（ｂ）は（ａ）の裏表を反転させた状態を示す図
【図２】抜板の積層方法をステータコアの半周分のみ示す平面図であり、（ａ）は第１層目，（ｂ）は第２層目を示す図
【図３】抜板の積層状態を示す側面図
【図４】ステータコアと、そのコアに取り付けられる絶縁カバーとを示す分解斜視図
【図５】ティース部分にステータコイルが巻装された状態のステータを示す斜視図
【図６】洗濯機の一部を破断して示す縦断正面図
【図７】洗濯機外槽の外底部分に取付けられるモータの構成を示す縦断面図
【図８】本発明の第２実施例を示す図１（ａ）相当図
【図９】図２相当図
【図１０】本発明の第３実施例を示すステータコアの斜視図
【図１１】本発明の第４実施例を示す図１（ａ）相当図
【図１２】図２相当図
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂは抜板（分割鉄心片）、４はティース（歯）、５は取付穴、６は取付足（取付部）、７は継ぎ目、８はステータコア（電動機鉄心）、３３は電動機、５１は抜板（分割鉄心片）、５２はステータコア（電動機鉄心）、５３は抜板（分割鉄心片）を示す。

Claims

分割鉄心片を円環状に複数配置し、それらを積層することで構成される電動機鉄心において、
前記分割鉄心片は、歯と鉄心を固定するために用いられる取付け部または取付け穴を備え、
少なくとも上下の層には、前記取付け部または取付け穴の位置が異なる分割鉄心片が配置されると共に、前記歯及び前記取付け部または取付け穴の位置が一致するように前記分割鉄心片が積層されることで構成されていることを特徴とする電動機鉄心。
分割鉄心片は、前記取付け部または取付け穴の位置が何れかの歯の位置に一致するか、若しくは、２つの歯の中間に位置するように形成されており、
同一形状の分割鉄心片が、各層毎にその裏表が交互に反転するように積層されていることを特徴とする請求項１記載の電動機鉄心。
分割鉄心片が、溶接またはかしめによって積層方向に連結されていることを特徴とする請求項１又は２記載の電動機鉄心。
取付け穴は、分割鉄心片の一端側から孤長の１／４または３／４の位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の電動機鉄心。
少なくとも一部の分割鉄心片の透磁率を積層方向に変化させることで、透磁率分布が最適化されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の電動機鉄心。
分割鉄心片を円環状に複数配置し、それらを積層することで電動機鉄心を製造する方法において、
前記分割鉄心片に、歯と鉄心を固定するために用いられる取付け部または取付け穴を備え、
少なくとも上下の層には、前記取付け部または取付け穴の位置が異なる分割鉄心片を配置し、
前記歯及び前記取付け部または取付け穴の位置が一致するように前記分割鉄心片を積層することを特徴とする電動機鉄心の製造方法。