JP2005224073A - 洗濯機用電動機および洗濯乾燥機用電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】板厚の厚い鋼板を用いることなく、ロータヨークの磁束密度を緩和させること。
【解決手段】ステータヨークと、ロータヨークと、このロータヨークの外周に配置される希土類を用いた円弧形状のセグメント磁石と、前記ロータヨークと前記セグメント磁石を一体にモールドする合成樹脂製の保持結合用樹脂層とを有する洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機において、ロータヨークは、筒部の軸方向長さが前記セグメント磁石の軸方向長さよりも長いことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、洗濯機用電動機および洗濯乾燥機用電動機に関するものである。

洗濯機用電動機としてブラシレス電動機が使用されている。ブラシレス電動機は、特開２０００−７８７８７号公報（特許文献１）等に示されている。また、このブラシレス電動機の磁石に希土類磁石をすることも知られている。

特開２０００−７８７８７号公報

プレス加工により、ロータヨークをカップ形状に形成したロータヨークに希土類磁石を使用した場合、フェライト系磁石に比較して残留磁束密度が３〜７倍と大きい。この残留磁束密度の増大に対し、一般的にはカップ形状を有するロータヨークの板厚を増加することにより、断面積を増加させてロータヨークの磁束密度が飽和磁束密度を超えないように対処する。

しかしながら、ロータヨークは、鋼板をカップ形状に絞るプレス加工で成形するため、鋼板の板厚増加はプレス押圧容量の増加や部品精度の低下が問題となる。

本発明は、上記の問題に対処し、ロータヨークの板厚を厚くすることなく、ロータヨークの磁束密度を飽和磁束密度以下に抑えることができる洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機を提供することを目的とする。

本発明は、ロータヨークとセグメント磁石を一体にモールドする合成樹脂製の保持結合用樹脂層とを有する洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機において、ロータヨークは、筒部の軸方向長さがセグメント磁石の軸方向長さよりも長いことを特徴とする。

本発明によれば、ロータヨークの筒部の軸方向長さがセグメント磁石の軸方向長さよりも長くすることで、板厚の厚い鋼板を用いることなく、ロータヨークの磁束密度が飽和磁束密度以下に抑えられる。

本発明の実施形態について、図面を引用して説明する。

まず、図１に基づいて洗濯機または洗濯乾燥機の駆動機構を含むブラシレス電動機の概要から述べる。

ブラシレス電動機は、ステータヨーク１と、回転子２を有する。このブラシレス電動機は、ブラシレス電動機のハウジングケース３に収まる。ステータヨーク１は、外周がハウジングケース３の内周面に嵌合して固定される。ハウジングケース３の下側に底部カバー４が着脱自在に取り付けられる。この底部カバー４で、ハウジングケース３の底側開口は塞がれる。底部カバー４には、磁極の位置を検知する位置検知センサー５が備わる。

ハウジングケース３の上側に一体に形成されたエンドブラケット６は、ギャーボックスカバー７を支持する。ギャーボックスカバー７は、締め付け固定ネジ１０でハウジングケース３に締結される。ギャーボックスカバー７は、下側に下部軸受部８、上側に上部軸受部９を支持する。

ギャーボックス２０は、ギャーボックスカバー７内に置かれる。ギャーボックス２０は、ギャーボックスケース２１、ギャーボックス底板２２、ギャー円筒体２３、ギャー支持上側回転盤２４、ギャー支持下側回転盤２５、ギャー支持上側回転盤２４とギャー支持下側回転盤２５に回転自在に支持される遊星ギャー２６を有する。

ギャーボックス底板２２は、中央に下方に延在する中空回転軸２７を有する。この中空回転軸２７は、下部軸受部８に回転自在に支持される。中空回転軸２７の外周には、上下に延びるセレーションが形成され、このセレーションに嵌合する摺動クラッチリング２８が中空回転軸２７に備わる。摺動クラッチリング２８は、下がると前記ブラシレス電動機の回転子２に係合し、上がると回転子２との係合が解かれる。

中空回転軸２７は、内側に上軸受部２９と、下軸受部３０を有する。ブラシレス電動機の回転軸４０は、中空回転軸２７に挿入され、かつ上軸受部２９、下軸受部３０に回転自在に支持される。

回転軸４０の下側には、締め付け固定ナット３１を用いて回転子２が結合され、上側にはセレーションが形成されている。上側のセレーションには、前述した遊星ギャー２６が噛み合わされる。また遊星ギャー２６は、ギャー円筒体２３の内周に形成したセレーションに噛み合わされる。

バスケット用中空軸４１は、ギャーボックスカバー７の上側筒部４２に固定されている上部軸受部９に回転自在に支持される。バスケット用中空軸４１の下側は、ギャーボックスケース２１の上側筒部４３に固定嵌合される。バスケット用中空軸４１の内側に上回転翼軸受部４４と、下回転翼軸受部４５を有する。

洗濯回転翼用回転軸４６は、バスケット用中空軸４１の内側に挿入され、上回転翼軸受部４４、下回転翼軸受部４５に回転自在に支持される。洗濯回転翼用回転軸４６の下端は、ギャー支持上側回転盤２４に回転が伝わるように嵌合される。洗濯回転翼用回転軸４６の上部に洗濯回転翼が取り付けられる。バスケット用中空軸４１の上部にバスケットが取り付けられる。

ブラシレス電動機の回転は、摺動クラッチリング２８を下げて前記ブラシレス電動機の回転子２に係合しすることで、バスケットに伝達される。また摺動クラッチリング２８を上げることで、回転子２との係合が断たれ、洗濯回転翼だけに伝えられる。

次にブラシレス電動機について、図２〜図８を加えて説明する。

ここでは、主に回転子２について述べる。

回転子２は、ロータヨーク５０、支持ボス板５１、セグメント磁石５２、保持結合用樹脂層５３、位置検出用磁石５４、保持部材５５、冷却ファン５６を有する。

回転子２は、全体の形がカップ形状をしている。支持ボス板５１の中央に形成したボス穴５８に前記回転軸４０が挿入され、回転軸４０の雄ネジに螺合する締め付け固定ナット３１で、回転子２は回転軸４０に締結される。

ロータヨーク５０、および支持ボス板５１は鋼板で作られる。ロータヨーク５０の大きさは、径が約８０ｍｍ、丈が４０ｍｍ程度で、板厚が約３．２ｍｍ程度の鋼板をプレスの絞り加工で形成する。支持ボス板５１は、ロータヨーク５０を絞り加工した後に、切り離される。

ロータヨーク５０は、円筒の筒部６０と、この筒部の一端側に内周向きに設けた内周向き鍔部６１を有する。内周向き鍔部６１の内端には、突き出し部６２が数個程度、設けられる。

筒部６０は、前記セグメント磁石５２が配置される磁石配置部６３と、この磁石配置部６３よりも内径／外径ともに大きい径大部６４を有する。磁石配置部６３の外周と前記径大部６３の外周との境間に段部６９が設けられる。

セグメント磁石５２は、焼結形成して希土類磁石で円弧形状を有し、かつ全体が矩形をなしている。このセグメント磁石５２は、ロータヨーク５０の磁石配置部６３の外周面に張り合わせるように置かれる。円弧の形状をしているので、セグメント磁石５２は磁石配置部６３の外周側面に全体的に接する状態になる。

磁石配置部６３の丈である軸方向長さは、セグメント磁石５２の丈である軸方向長さとほぼ等しい。この磁石配置部６３の先に径大部６４が延長されたように延びているので、筒部６０は軸方向長さが前記セグメント磁石の軸方向長さよりも長くなっている。

保持結合用樹脂層５３は、ロータヨーク５０、セグメント磁石５２、支持ボス板５１を一体にモールドすることによって形成される成型層である。この保持結合用樹脂層５３によって、ロータヨーク５０、セグメント磁石５２、支持ボス板５１は丈夫な一体物の回転子２に出来上がる。内周向き鍔部６１の内端に数個の突き出し部６２が設けられているので、ロータヨーク５０とセグメント磁石５２の保持結合がさらに堅牢になる。冷却ファン５６も保持結合用樹脂層５３によって一体にモールド形成される。ロータヨーク５０と支持ボス板５１は合成樹脂の保持結合用樹脂層５３で結合されているので、電気的には絶縁されている。

保持結合用樹脂層５３は、磁極配置部６３の内周側面、内周向き鍔部６１の内／外側面、前記径大部６４の外周側面、セグメント磁石５２の軸方向両端部、および円弧方向両端近傍を被覆する。セグメント磁石５２は、軸方向両端部および円弧方向両端近傍が保持結合用樹脂層５３で被覆されてロータヨーク５０に保持結合される。

この被覆によるセグメント磁石５２の保持結合について、図２、図３、図４を参照して更に詳しく述べる。

保持結合用樹脂層５３は、セグメント磁石５２の軸方向両端部（図示では上端／下端）の外周側縁を包む縁部保持部６５、６６を有する。径大部６４の外周側面を包む保持結合用樹脂層５３の環状カバー６７は、下端側の縁部保持部６６と連接するように形成される。上端側の縁部保持部６５は、内周向き鍔部６１の外側を包む保持結合用樹脂層５３と連接するように形成される。

また、セグメント磁石５２の円弧方向両端近傍を外周側から抑える保持結合用樹脂層５３の脇側抑え部６８は、上端側が縁部保持部６５に、下端側が縁部保持部６６に連接するように形成される。

また、隣接するセグメント磁石５２の間の隙間に詰まる保持結合用樹脂層５３の隙間支骨７５は、上端側が内周向き鍔部６１の外側を包む保持結合用樹脂層５３に、上端側が環状カバー６７と連接するように形成される。

セグメント磁石５２は、外周側の４辺が縁部保持部６５、６６，二つの脇側抑え部６８
で抑えられ、かつセグメント磁石５２の間隔が隙間支骨７５で保たれる。回転子２の回転で、セグメント磁石５２に遠心力が作用してもロータヨーク５０から外れることなく保持される。

セグメント磁石５２は残留磁束密度の高い希土類磁石を用いているので、フェライト磁石に比べ、磁気吸引力が数倍強い。洗濯機の脱水回転数が最高速度でも１５００ｒｐｍ以下であるので、遠心力に打ち勝つ磁気吸引力を有するので、セグメント磁石５２はロータヨーク５０から外れることはない。

しかし、ブラシレス電動機が落とされたりして衝撃的荷重がセグメント磁石５２に加わると、ロータヨーク５０に付いたままセグメント磁石５２には横滑りするような力が作用する。縁部保持部６５、６６と二つの脇側抑え部６８で、セグメント磁石５２は回りが保持されているので、ロータヨーク５０に対して横すべりすることなく、確実に保持される。

また、縁部保持部６５、６６，二つの脇側抑え部６８による抑えは、セグメント磁石５２、磁気吸引力に加わる働きもするので、セグメント磁石５２に作用する強い遠心力にも十分に耐え得るものである。

希土類磁石を用いたセグメント磁石５２は、ロータヨーク５０に対する強い保持力が期待でき、セグメント磁石５２を止める接着剤が不要で、生産性のよいものである。

セグメント磁石５２は、表面中央の大部分と円弧方向両端が保持結合用樹脂層５３に覆われずに露出している。この露出は、セグメント磁石５２とロータヨーク５０をモールド成形する製法の都合で残る。これについて説明する。

成形用の金型にロータヨーク５０し、ロータヨーク５０の周囲にセグメント磁石５２の間隔で位置決めガイドピン７０（図４参照）を立てる。位置決めガイドピン７０の間に挿入するようにしてセグメント磁石５２を下ろす。セグメント磁石５２の下端がロータヨーク５０の段部６９に当接してロータヨーク５０に対するセグメント磁石５２の軸方向の位置が自動的に定まる。セグメント磁石５２は、図４に示すように、円弧方向両端が位置決めガイドピン７０で抑えられるように置かれるので、セグメント磁石５２の正確な間隔に保たれる。

この後、別の成形金型を被せ、セグメント磁石５２の表面中央に抑えスライド金型を押し付けて保持結合用樹脂層を形成する樹脂を注入することで、モールド成形が行われる。

このように、セグメント磁石５２の表面中央には抑えスライド金型が、セグメント磁石５２の円弧方向両端には位置決めガイドピン７０が当接したままでモールドされるので、表面中央と円弧方向両端は保持結合用樹脂層で被覆されなく、露出してしまうのである。

この製法では、ロータヨーク５０の段部６９でセグメント磁石５２の軸方向の位置が自動的に定まり、位置決めガイドピン７０でセグメント磁石５２の正確な間隔に保たれるので、生産性がよく、出来上がりの寸法精度も良いのである。

前記隙間支骨７５について述べる。

隙間支骨７５は、位置決めガイドピン７０によって保たれたセグメント磁石５２の間の隙間に流れ込む保持結合用樹脂層の樹脂で形成される。

この保持結合用樹脂層の隙間支骨を図８に示す形態にすることで、セグメント磁石５２を抑える保持力が増す。図８に示す隙間支骨７５ａは、セグメント磁石５２の外周側にあたるところが広くセグメント磁石５２の内周側にあたるところが狭くなっている。すなわち、セグメント磁石５２の円弧方向両端部は、セグメント磁石５２の円弧方向内周側両端とロータヨーク５０の中心を結ぶ角度θ１が円弧方向外周側両端とロータヨーク５０の中心を結ぶ角度θ２よりも大きく形成されている。このため、隙間支骨７５ａは、外周側が広く、内周側狭くなるので、外／内周ともにほぼ同じ巾の隙間支骨とは違って、セグメント磁石５２の遠心力を受け止めることができ、セグメント磁石５２の保持力が高まる。また隙間支骨７５ａと脇側抑え部６８を連接するような形状にすることにより、隙間支骨と脇側抑え部が別々のものに比べ、丈夫になるので、セグメント磁石５２の保持力が増す。

保持結合用樹脂層５３は、ロータヨーク５０の内周側にも存在する。ロータヨーク５０の内周側の大部分を被覆する保持結合用樹脂層５３の内側カバー８０は、ロータヨーク５０の内側段部８１（筒部６３の内周側と径大部６４の内周側との境間に存在する。）までで、径大部６４の内周側は被覆されない。

内側段部８１と前記段部６９は、段違いになっている。内側段部８１の方がロータヨーク５０の開口端側に近いところに位置している。プレスの絞り加工をするのに必要な構成である。

径大部６４の内周側には位置検出用磁石５４が当接するので、保持結合用樹脂層５３の被覆を施さない。

径大部６４は、ロータヨーク５０の磁束飽和を緩和する機能を有する。

これに関し、図７を引用して詳しく述べる。図７の（イ）は、本発明を示す。（ロ）は従来例を示す。

従来例（ロ）に示すように、磁束（φ１），（φ２）は、ステータヨーク１とロータヨーク５０を循環するように流れる。ロータヨーク５０ａの磁路は狭いので、セグメント磁石の残留磁束密度を高めると、磁束飽和になる。ロータヨーク５０ａの板厚を増すと、磁路が増して磁束緩和になる。しかし、ロータヨークの板厚増化は、プレスによる絞り加工に不向きになり、望ましくない。

本発明（ロ）に示すように、径大部６４を設けてロータヨーク５０の軸方向の長さを伸ばすことで、伸ばされた径大部６４の方にも磁束（φ１），（φ２）が流れるようになる。こうして、磁路を増すことで磁束緩和が図られる。ロータヨークの板厚が厚くならないので、プレスによる絞り加工にも支障がない。

位置検出用磁石５４に関し、図４、図５、図６を加えて説明する。

位置検出用磁石５４は、合成樹脂の保持部材５５と一体にモールドされる。保持部材５５はネジ受け窪み部８２を有する。このネジ受け窪み部８２には、前記内側カバー８０に設けたネジ座８３に嵌る。ネジ受け窪み部８２のネジ通し穴８４にネジ８５を差し込み、そのネジ８５をネジ座８３のネジ穴に螺合することにより、保持部材５５は、保持結合用樹脂層５３の内側カバー８０に固定される。これにより、保持部材５５に保持されている位置検出用磁石５４は、ロータヨーク５０の径大部６４に当接した状態に保たれる。

位置検出用磁石５４はリング形状を有し、内周側に複数の凹み８６が形成されている。この凹み８６に保持部材５５の合成樹脂が流れ込んで、位置検出用磁石５４の回り止めが行われる。また凹み８６の上側に凹み８６よりも大きい合成樹脂の抜け止め突起８７が形成される。この抜け止め突起８７により、位置検出用磁石５４は保持部材５５から脱落しないように止められる。

その抜け止め突起８７が嵌る環状凹み８８を内側カバー８０の下端内周面に形成する。この環状凹み８８を環状したので、保持部材５５の取り付けがし易い。環状凹み８８を環状にしないで、抜け止め突起８７が嵌るところだけに設けると、組み立てに際し、ネジ受け窪み部８２とネジ座８３との嵌合に対してかち合いが起きる。環状凹み８８を環状にすることにより、かちあいが起きなく、組み立て性が向上する。

回転子の組み込みについて、他の実施態様に係わる図９を引用して説明する。

セグメント磁石５２の表面中央は、前述したように抑えスライド金型が当接したままでモールドされるので、保持結合用樹脂層で被覆されなく、磁石面が露出する。磁石面は地肌が露出していると、酸化し易いので、セグメント磁石５２の表面中央を含む露出個所には酸化防止皮膜を施す。酸化防止皮膜は、最低、三層のメッキである。表面層がニッケルメッキ、２層目が銅メッキ、最下層のニッケルメッキで、全体の厚さが１０〜２５μｍである。各層の厚さは、３：４：３の比率である。この比率は用途に応じて変更可能である。

ステータヨーク１に回転子２を組み込む際に、セグメント磁石５２の強い磁気吸引力により、ステータヨーク１のティース９０にセグメント磁石５２が吸着する。吸着した状態で、回転子をステータヨーク１に挿入しても、保持結合用樹脂層５３の脇側抑え部６８ａがあるので、酸化防止皮膜の損傷を防止できる。

すなわち、セグメント磁石５２の両側に設けられる保持結合用樹脂層５３の脇側抑え部６８ａは内端側の内法角度θ３が、ティース９０の巾角度θ４よりも小さく規定されているので、脇側抑え部６８ａがティース９０とセグメント磁石５２との間に介在し、セグメント磁石５２の表面中央がティース９０に直に触れるのが防がれる。

また、隣接するティース９０の隙間巾Ｔ１よりも脇側抑え部６８ａの巾Ｔ２が大きいので、脇側抑え部６８ａが隣接するティース９０の隙間に落ち込むことがなく、セグメント磁石５２の表面中央がティース９０に直に触れるのが防がれる。

本発明の実施形態に係わるもので、洗濯乾燥機の駆動機構を含むブラシレス電動機の概要を示す縦断面図。 本発明の実施形態に係わるもので、ブラシレス電動機の回転子を斜め上から見た斜視図。 本発明の実施形態に係わるもので、ブラシレス電動機の回転子の縦断面図。 本発明の実施形態に係わるもので、図３のＡ−Ａ断面図。 本発明の実施形態に係わるもので、一体になった保持部材と位置検出用磁石を斜め上から見た斜視図。 本発明の実施形態に係わるもので、位置検出用磁石の斜視図。 本発明の実施形態に係わるもので、本発明と従来例を対比した比較図。 本発明の他の実施形態に係わるもので、隙間支骨、セグメント磁石との関係を示す図。 本発明の他の実施形態に係わるもので、セグメント磁石とステータヨークのティース９０との関係をしめす図。

符号の説明

１…ステータヨーク、６０…ロータヨーク、５２…セグメント磁石、５３…保持結合用樹脂層、６３…筒部。

Claims (7)

1. ステータヨークと、ロータヨークと、このロータヨークの外周に配置される希土類を用いた円弧形状のセグメント磁石と、前記ロータヨークと前記セグメント磁石を一体にモールドする合成樹脂製の保持結合用樹脂層とを有する洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機において、
   前記ロータヨークは、筒部の軸方向長さが前記セグメント磁石の軸方向長さよりも長いことを特徴とする洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機。
2. 請求項１記載の洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機において、
   前記ロータヨークの筒部は、前記セグメント磁石が配置される磁石配置部と、この磁石配置部よりも内径／外径ともに大きい径大部を有し、
   前記磁石配置部の軸方向長さと前記セグメント磁石の軸方向長さとがほぼ等しく、
   前記磁石配置部の外周と前記径大部の外周との間に段部を設け、この段部に前記セグメント磁石の軸方向端部を当接してセグメント磁石の軸方向位置を決めたことを特徴とする洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機。
3. 請求項２記載の洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機において、
   前記径大部の内周側に位置検出用磁石が位置することを特徴とする洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機。
4. 請求項３記載の洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機において、
   前記位置検出用磁石は合成樹脂製の保持部材と一体にモールドされることを特徴とする洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機。
5. ステータヨークと、ロータヨークと、このロータヨークの外周に配置される希土類を用いた円弧形状のセグメント磁石と、前記ロータヨークと前記セグメント磁石を一体にモールドする合成樹脂製の保持結合用樹脂層とを有する洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機において、
   前記ロータヨークは、筒部と、この筒部の一端側に内周向きに設けた内周向き鍔部を有し、かつ筒部は前記セグメント磁石が配置される磁石配置部と、この磁石配置部よりも内径／外径ともに大きい径大部を有し、
   前記筒部の磁石配置部、筒部の径大部、および前記内周向き鍔部は、鋼板をプレスの絞り加工で一体に形成され、
   前記磁石配置部の軸方向長さと前記セグメント磁石の軸方向長さがほぼ等しく、
   前記磁石配置部の内周側面、内周向き鍔部の内／外側面、前記径大部の外周側面、前記セグメント磁石の軸方向両端部、および円弧方向両端近傍を被覆する前記保持結合用樹脂層を設けたことを特徴とする洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機。
6. 請求項５記載の電動機において、
   隣接する前記セグメント磁石の間の隙間に詰まる前記保持結合用樹脂層が存在することを特徴とする洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機。
7. 請求項６記載の洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機において、
   前記セグメント磁石の円弧方向内周側両端と前記ロータヨークの中心を結ぶ角度θ１が円弧方向外周側両端と前記ロータヨークの中心を結ぶ角度θ２よりも大きいことを特徴とする洗濯機用または洗濯乾燥機用のブラシレス電動機。
   

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