JP2007049783A

JP2007049783A - 電動機

Info

Publication number: JP2007049783A
Application number: JP2005229379A
Authority: JP
Inventors: Hirobumi Narita; 博文成田; Tomohiro Okawa; 友弘大川; Eiji Toyoda; 栄治豊田
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2005-08-08
Filing date: 2005-08-08
Publication date: 2007-02-22

Abstract

【課題】本発明は、熱検知素子を簡単に、かつ確実に固定することができる電動機を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、環状の固定子鉄心と、固定子鉄心の内周側より内向きに突出して並ぶ複数の磁極突起と、磁極突起、および固定子鉄心に設けるスロット絶縁部材と、磁極突起にスロット絶縁部材を介して集中巻される固定子コイルと、固定子コイルのコイルエンドに接合するように装着され、固定子コイルの温度を感知する温度感応素子と、温度感応素子を固定子コイルに保持する温度感応素子保持部材とを有する電動機において、磁極突起の外周側で、前記コイルエンドに隣接する部位には、絶縁部材と一体なる支持ピンを設け、支持ピンに温度感応素子保持部材を取り付け固定したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、洗濯機の駆動用ＤＣブラシレスモータを含む電動機に関し特に固定子コイルの温度保護に関するものである。

電動機の固定子コイルの温度保護に関しては、例えば、特開２００１−３７１３４号公報（特許文献１）に示されている。

特許文献１に示す電動機は、固定子コイルのコイルエンドに接合するサーモスタットが固定子コイルを覆うステータ絶縁カバーで挟んで固定している。

特開２００１−３７１３４号公報

上記特許文献１に示すようなステータ絶縁カバーを用いない電動機では、サーモスタット等の温度感応素子をバンド掛けや紐で縛るようにしていた。

特に、近年効率を向上させるために、巻線の占積率を上げているので固定子コイルの巻数が多くなり、スロットの空間が少なくなってきておりスロットの空間を利用してバンド掛けや紐掛けによる固定方法は困難になってきている。

本発明は、上記の問題に対処し、ステータ絶縁カバーを用いず、バンド掛けや紐掛けもすることなく、温度感応素子を簡単に、かつ確実に固定することができる電動機を提供することを目的とする。

本発明は、環状の固定子鉄心と固定子鉄心の内周側より内向きに突出して並ぶ複数の磁極突起と、磁極突起、および固定子鉄心に設けるスロット絶縁部材と、磁極突起にスロット絶縁部材を介して集中巻される固定子コイルと固定子コイルのコイルエンドに接合するように装着され固定子コイルの温度を感知する温度感応素子と、温度感応素子を固定子コイルに保持する温度感応素子保持部材とを有する電動機において、磁極突起の外周側で、前記コイルエンドに隣接する部位には、前記スロット絶縁部材と一体なる支持部を設け、前記支持部に前記温度感応素子保持部材を取り付け固定する支持ピンを設けたことを特徴とする。

また、本発明は、環状の固定子鉄心と、固定子鉄心の外周側より外向きに突出して並ぶ複数の磁極突起と、磁極突起、および固定子鉄心に設けるスロット絶縁部材と、磁極突起にスロット絶縁部材を介して集中巻される固定子コイルと、固定子コイルのコイルエンドに接合するように装着され、固定子コイルの温度を感知する温度感応素子と、温度感応素子を固定子コイルに保持する温度感応素子保持部材とを有する電動機において、磁極突起の内周側で、コイルエンドに隣接する部位には、絶縁部材と一体なる支持ピン又は支持部を設け、支持ピン又は支持部に温度感応素子保持部材を取り付け固定したことを特徴とする。

本発明によれば、温度感応素子を簡単に、かつ確実に固定することができる電動機を提供できる。

本発明の実施例について、図を引用して説明する。

電動機の固定子について、図１〜図３を引用して説明する。

電動機１８の固定子鉄心１は、鋼板を積層して形成される。固定子鉄心１は、固定子枠２内に置かれる。固定子枠２には、エンドブラケット３が一体に形成される。この固定子は、インナーロータタイプである。

固定子鉄心１は、内周側より内向きに突出して並ぶ複数の磁極突起４を有する。各磁極突起４の周りには、固定子コイル５が巻装される。固定子コイル５は集中巻により巻かれる。

磁極突起４の周囲や固定子鉄心１の厚み方向両側面は、合成樹脂のスロット絶縁部材６で絶縁被覆される。このスロット絶縁部材６により、固定子コイル５と固定子鉄心１との絶縁が保たれる。

また、スロット絶縁部材６は、厚み方向両側面のところに固定子コイル５の渡り線７を導く複数環状の渡りガイド８を有する。渡りガイド８は、複数の環状のガイド突起８０１Ａ１．８０２Ａ．８０３Ａ．８０４Ａと、複数の環状のガイド溝８０５Ｂ．８０６Ｂ．８０７Ｂを有する。

エンドブラケット３の反対側に位置するスロット絶縁部材６には、ガイド突起８０１Ａ１を設けない。ガイド突起８０２Ａ．８０３Ａ．８０４Ａだけが設けられる。

内周側に位置するガイド突起８０４Ａは、他のガイド突起よりも径方向の厚さが厚い。ガイド突起８０２Ａ．ガイド突起８０３Ａ．ガイド突起８０４Ａには、各磁極突起４毎に二つの引き込み溝８１０が設けられる。

固定子コイル５の渡り線７は、引き込み溝８１０を通じてガイド溝８０５Ｂ．８０６Ｂ．８０７Ｂに這わされ、外部接続端子９Ｕ．９Ｖ．９Ｗ、中立点接続端子１０にそれぞれ接続される。

エンドブラケット３の反対側に位置するスロット絶縁部材６は、ガイド突起８０４Ａのところに支持ピン８１１を有する。支持ピン８１１はスロット絶縁部材６と一体に形成され、固定子コイル５の巻装軸中心線上に位置するように設けられる。本実施例では、支持ピン８１１は一つであるが、複数個所に設けるようにしてもよい。

図１、図２に示すように、固定子コイル５のコイルエンドに温度感応素子のサーモプロテクタ１１が装着される。サーモプロテクタ１１は、温度感応素子保持部材１２に保持される。サーモプロテクタ１１とコイルエンドの間には、シリコーンゴムを介在するので、サーモプロテクタ１１は座り良くコイルエンドに接し、固定子コイル５の発熱がサーモプロテクタ１１に良く伝わる。

温度感応素子保持部材について、図４〜図１０、図１４を引用して詳しく説明する。

温度感応素子保持部材１２は、合成樹脂で形成される保持本体部１２１、取り付け固定部１２２、係合脚１２３、およびリード線案内部１２４を有する。

保持本体部１２１は、天上部１２５、４つの側壁部１２６Ａ．１２６Ｂ．１２６Ｃ．１２６Ｄを有する。この保持本体部１２１は、天上部１２５の反対側に開口を有する。

つまり、保持本体部１２１は、図９に示されるように、サーモプロテクタ１１が嵌め込まれる開口をもった断面がコ字の形状を有している。

保持本体部１２１の天上部１２５は、押圧片１２７を有する。押圧片１２７は、付根を除いて周りが切り欠かれているので弾性を有する。この弾性により、温度感応素子保持部材１２に保持されたサーモプロテクタ１１は固定子コイル５のコイルエンドに押し付けられ、固定子コイル５の発熱が良く伝わるので、サーモプロテクタ１１の応答作動が速やかに行なわれる。

温度感応素子保持部材１２のリード線案内部１２４は、保持本体部１２１の側壁部１２６Ｄから外側に延在するように形成される。サーモプロテクタ１１（温度感応素子）に設けられたリード線１３はリード線案内部１２４内を這って外部に延びている。リード線１３の先端にコネクタ４０が備わる。

リード線１３は、リード線案内部１２４で導かれるので断線が生じないように保護される。側壁部１２は、他の側壁部よりも天上部１２５からの丈が低くなっており、リード線１３が屈曲することなくリード線案内部１２４に導かれる。これにより、サーモプロテクタ１１（温度感応素子）が、コイルエンドに座りよく接合し、固定子コイル５の発熱が良く伝えられる。

リード線案内部１２４は、保持本体部１２１と同様に断面がコ字の形状を有している。断面がコ字の形状をしているので、リード線１３の配線が容易に行なわれる。

また、リード線案内部１２４は、先端側にリード線係止部１４を有する。リード線１３はリード線係止部１４に係止して外部に導かれる。リード線１３を引く力はリード線係止部１４に受け止められ、サーモプロテクタ１１（温度感応素子）との接続部に無理な引く力がかからなくしている。

温度感応素子保持部材１２の取り付け固定部１２２と係合脚１２３は保持本体部１２１の側壁部１２６Ｂ側から外側に突き出すように延びる。取り付け固定部１２２は天上部１２５と面一に延びる。

外形が円形をなす取り付け固定部１２２は中央にピン穴１５を有する。このピン穴１５に前述した支持ピン８１１が挿入される。

係合脚１２３は、取り付け固定部１２２を間に置くように二つ設けられる。一方の係合脚１２３は側壁部１２６Ａのところに、他方の係合脚１２３は側壁部１２６Ｄのところに位置するように設けられる。二つの係合脚１２３は、側壁部１２６Ａ．Ｂ．Ｃと同じ丈を有する。

係合脚１２３は、外側に突き出る長さが取り付け固定部１２２よりも短く係合脚１２３の先端位置はピン穴１５とほぼ同じところに位置する。この係合脚１２３は、前述した引き込み溝８１０に差し込まれる。

図１４は温度感応素子保持部材の他の実施例を示す。

温度感応素子保持部材１２ａは、取り付け固定部１２２に代わるの代えて取り付け固定環１２２ａを有する。固定環１２２ａの内穴１５ａが絶縁部材６のガイド突起８０４Ａの外周に嵌ることにより、温度感応素子保持部材１２ａは絶縁部材６に保持される。

なお、温度感応素子保持部材１２ａが取り付けられるところのガイド突起８０４Ａは、横幅が内穴１５ａに挿入できるような、大きく区切られたように形成されている。

温度感応素子保持部材１２を押しつけた状態で絶縁部材６のガイド突起８０４Ａと固定環１２２ａを熱融着することにより、巻線とサーモプロテクタ１１を確実に接触固定させることができる。

このとき、固定環１２２ａの内穴１５ａとガイド突起８０４Ａの嵌め合いにガタ（間隙）を設けて調整可能としたので、巻線表面が多少傾いても取付けの修正が出来、巻線とサーモプロテクタ１１の接触を良好に保つことが出来る。

特に、インナーロータタイプの固定子の巻線は整列巻が困難なので表面の凹凸が激しいので接触表面を追従できることにより熱検知の遅れが少なくなる。

温度感応素子保持部材の取り付けについて、図１、図２、図４、図５、図７、図９、図１０を引用して説明する。

サーモプロテクタ１１（温度感応素子）は、前もって温度感応素子保持部材１２の保持本体部１２１に取り付け（図９）、リード線１３もリード線係止部１４に係止して置く。サーモプロテクタ１１の表面にシリコーンゴムを塗り、支持ピン８１１に隣接する固定子コイル５のコイルエンドにサーモプロテクタ１１を押し付け、温度感応素子保持部材１２の取り付け固定部１２２のピン穴１５に支持ピン８１１を挿入させる（図２）。

そして、図４に示すように、支持ピン８１１に抜け止めワッシャ１６を嵌めて温度感応素子保持部材１２の取り付け固定部１２２が支持ピン８１１から外れないように固定する。

また、温度感応素子保持部材１２の係合脚１２３が引き込み溝８１０に嵌る。これにより温度感応素子保持部材１２の回り止めが行なわれる。

支持ピン８１１へのピン穴１５の嵌め込み、引き込み溝８１０への係合脚１２３の嵌め込み、抜け止めワッシャ１６の取り付けにより、サーモプロテクタ１１（温度感応素子）がコイルエンドに取り付けられるので、従来のバンド掛けや紐掛けに比べ、取り付け作業は容易である。

また、支持ピン８１１が温度感応素子保持部材１２の取り付け固定部１２２のピン穴１５に挿入して温度感応素子保持部材１２の内外周方向の移動が阻止され、温度感応素子保持部材１２の係合脚１２３が引き込み溝８１０に嵌って温度感応素子保持部材１２の回り止めが行なわれる。

これにより、温度感応素子保持部材１２は固定子コイル５のコイルエンドに動くことなく確実に固定され、サーモプロテクタ１１とコイルエンドとの当接はずれたりすることなく安定的に保たれる。このため、固定子コイル５とサーモプロテクタ１１との熱伝達は、常に良好に保たれる。

さらに、固定子コイル５のコイルエンドとサーモプロテクタ１１との当接面には、シリコーンゴムの付着層１７が介在する。この付着層１７の介在により、サーモプロテクタ１１が凸凹のコイルエンドに隙間無く当接するので、熱伝達が良好に行なわれる。

また、温度感応素子保持部材１２の係合脚１２３が嵌るガイド突起８０４Ａの引き込み溝８１０は、外側に向かって間口が広がるような傾斜がつけられている。このため、係合脚１２３の引き込み溝８１０への嵌め込みが容易に行なわれる。特に支持ピン８１１へのピン穴１５の嵌め込みも一緒に行なわれるので、係合脚１２３と引き込み溝８１０との位置関係に多少のずれが生じても、間口が広がるような傾斜があるため係合脚１２３を引き込み溝８１０に確実に嵌め込むことができる。

駆動ユニットについて図１１を引用して説明する。

この駆動ユニットは、洗濯機に用いる駆動ユニットである。上述した電動機１８と減速機構とが組み合わさった駆動ユニットである。

電動機１８の回転子１９は、固定子の固定子鉄心１内に回転自在に置かれる。回転子１９は、回転軸２０を有する。回転軸２０は、エンドブラケット３に支持されている軸受部２１に回転自在に支持される。

回転子１９は磁極用永久磁石片を有する。この磁極用永久磁石片の位置は、位置検知センサ２２により検知され、電動機１８の回転速度が制御される。

減速機構２３は入力側と出力側を有する。減速機構２３の入力側は遊星歯車を有する。この遊星歯車に回転軸２０のピニオンが噛み合わさって減速機構２３と電動機１８は結合される。

減速機構２３の出力側には、洗濯機駆動軸２４が設けられる。洗濯機駆動軸２４は減速機構２３の内側軸受部２５に回転自在に支持される。洗濯機の回転翼（図示せず）は洗濯機駆動軸２４に固定支持される。回転翼には減速機構２３で減速した回転が伝わる。

減速機構２３の中空回転軸２６は内側に内側軸受部２５を固定支持し、外側は減速機構２３の外側軸受部２７に回転自在に支持される。洗濯機の回転槽（図示せず）は、中空回転軸２６に固定支持される。回転槽には、減速機構２３で減速されない電動機１８の回転が伝わる。

図１２に沿って洗濯機を駆動する電動機の制御回路について説明する。

電動機１８は、Ｕ相．Ｖ相．Ｗ相の巻線を有する三相のＤＣブラシレス電動機として構成される。Ｕ相．Ｖ相．Ｗ相の巻線は、固定子コイル５を結線して構成する。Ｕ相．Ｖ相．Ｗ相の中立端子が、図１、図３に示す中立点接続端子１０に接続されて中立点Ｏが形成される。サーモプロテクタ１１は、Ｖ相の固定子コイル５に装着される。

交流商用電源２８には、コンセント２９を介して電流ヒューズ３０、第１リレー接点３１、第２リレー接点３２Ａ．３２Ｂ、ノイズ除去のフィルタ回路３３、整流回路３４、インバータ駆動回路３５が接続される。整流回路３４で整流した直流がインバータ駆動回路３５に供給され、インバータ駆動回路３５から電動機１８のＵ相．Ｖ相．Ｗ相に駆動電流が供給される。

第１リレー接点３１のオン・オフは、第１リレー３６の通電により行なわれる。第２リレー接点３２Ａ．３２Ｂのオン・オフは、第２リレー３７の通電により行なわれる。第２リレー３７は電源スイッチ３８を介してマイコン３９に接続される。

マイコン３９には、サーモプロテクタ１１を介して第１リレー３６が接続される。電動機１８に設けた位置検知センサ２２はマイコン３９に接続される。インバータ駆動回路３５もマイコン３９に接続される。マイコン３９は位置検知センサ２２からの信号を読んで、インバータ駆動回路３５が電動機１８のＵ相．Ｖ相．Ｗ相に流す通電タイミングを制御する。

さて、洗濯機の運転中に電動機１８が過負荷になったり、回転翼、回転槽がロックしたときには、マイコン３９の指示により第２リレー３７の通電が遮断して第２リレー接点３２Ａ．３２Ｂがオフし、洗濯機の運転は止められる。

しかし、マイコン３９が暴走し、洗濯機の運転が止められないときには電動機１８にロック電流が流れ続け、電動機１８の固定子コイル５は加熱する。固定子コイル５の発熱温度が所定の温度を越えると、サーモプロテクタ１１が作動し、第１リレー３６の通電が断たれる。第１リレー接点３１がオフし、洗濯機の運転は止められるので、電動機１８の温度上昇による発火は抑えられ、安全性の高い洗濯機を提供できる。

他の実施例について図１３を引用して説明する。

先に述べた実施例は、回転子が固定子の内側に置かれる内転型（インナーロータタイプ）の電動機である。それに対し、ここで述べる実施例の電動機は回転子が固定子の外側に置かれる外転型（アウターロータタイプ）である。

すなわち、固定子コイル５が集中巻される磁極突起４は、固定子鉄心１の外側より外向きに突出するように形成され、固定子コイル５の渡り線を導くスロット絶縁部材６の複数環状の渡りガイド８は固定子鉄心１の内周側に設けられる。支持ピン８１１も固定子鉄心１の内周側に位置する。

このため、サーモプロテクタ１１を保持する温度感応素子保持部材１２の取り付け向が先の実施例と反対向き（向きが１８０度違う）になっている。

本発明の実施例に係わるもので、電動機の固定子を正面から見た正面図である。本発明の実施例に係わるもので、図１の（Ｅ）―（Ｅ）断面図である。本発明の実施例に係わるもので、温度感応素子、温度感応素子保持部材を除去した固定子の正面図である。本発明の実施例に係わるもので、図１の（Ａ）部拡大図である。本発明の実施例に係わるもので、温度感応素子保持部材の正面図である。本発明の実施例に係わるもので、図５の（Ｂ）―（Ｂ）断面図である。本発明の実施例に係わるもので、図５を（Ｃ）―（Ｃ）方向から見た図である。本発明の実施例に係わるもので、図５を（Ｄ）―（Ｄ）方向から見た図である。本発明の実施例に係わるもので、温度感応素子が温度感応素子保持部材に保持されているところを示す図である。本発明の実施例に係わるもので図３を（Ｆ）―（Ｆ）方向から見た図である。本発明の実施例に係わるもので、電動機を含む駆動ユニットを示す正面図である。本発明の実施例に係わるもので、電動機の制御回路図である。本発明の他の実施例に係わるもので、先の実施例の図１に該当する図である。本発明の他の実施例に係わるもので、温度感応素子保持部材の正面図である。

符号の説明

１…環状の固定子鉄心、４…磁極突起、６…スロット絶縁部材、５…固定子コイル、１１…温度感応素子、１２…温度感応素子保持部材、８１１…支持ピン。

Claims

環状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の内周側より内向きに突出して並ぶ複数の磁極突起と、前記磁極突起、および固定子鉄心に設けるスロット絶縁部材と、前記磁極突起に前記スロット絶縁部材を介して集中巻される固定子コイルと前記固定子コイルのコイルエンドに接合するように装着され、固定子コイルの温度を感知する温度感応素子と、前記温度感応素子を前記固定子コイルに保持する温度感応素子保持部材とを有する電動機において、
前記磁極突起の外周側で、前記コイルエンドに隣接する部位には、前記スロット絶縁部材と一体なる支持部を設け、前記支持部に前記温度感応素子保持部材を取り付け固定する支持ピンを設けたことを特徴とする電動機。
請求項１記載の電動機において、
前記絶縁部材は、前記コイルエンドの外周側に囲うように形成され、前記固定子コイルの引出線を這わすガイド壁と、前記ガイド壁に設けられ前記引出線を通す引き込み溝を有し、前記温度感応素子保持部材は、前記引き込み溝に差し込まれる係合脚を有することを特徴とする電動機。
請求項１記載の電動機において、
前記温度感応素子保持部材には前記支持ピンに前記温度感応素子保持部材を取り付け固定するための取り付け固定部を設け、前記取り付け固定部には、前記支持ピンが挿入されるピン穴を設け、前記支持ピンに嵌る抜け止めストッパを有することを特徴とする電動機。
請求項１記載の電動機において、
前記温度感応素子保持部材は、前記コイルエンドに対向するところに前記温度感応素子が嵌め込まれる開口をもった断面がコ字形状を有することを特徴とする電動機。
請求項１記載の電動機において、
前記温度感応素子はリード線を有し、前記温度感応素子保持部材は前記リード線を前記固定子鉄心の外周側に導くように湾曲するリード線案内部を有することを特徴とする電動機。
環状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の外周側より外向きに突出して並ぶ複数の磁極突起と、前記磁極突起および固定子鉄心に設けるスロット絶縁部材と、前記磁極突起に前記スロット絶縁部材を介して集中巻される固定子コイルと、前記固定子コイルのコイルエンドに接合するように装着され固定子コイルの温度を感知する温度感応素子と前記温度感応素子を前記固定子コイルに保持する温度感応素子保持部材とを有する電動機において、
前記磁極突起の内周側で、前記コイルエンドに隣接する部位には、前記スロット絶縁部材と一体なる支持ピンを設け、前記支持ピンに前記温度感応素子保持部材を取り付け固定したことを特徴とする電動機。
環状の固定子鉄心と、前記固定子鉄心の内周側より内向きに突出して並ぶ複数の磁極突起と、前記磁極突起および固定子鉄心に設けるスロット絶縁部材と、前記磁極突起に前記スロット絶縁部材を介して集中巻される固定子コイルと、前記固定子コイルのコイルエンドに接合するように装着され固定子コイルの温度を感知する温度感応素子と、前記温度感応素子を前記固定子コイルに保持する温度感応素子保持部材とを有する電動機において、前記磁極突起の外周側で、前記コイルエンドに隣接する部位には、前記スロット絶縁部材と一体なる支持部を設け、前記支持部に前記温度感応素子保持部材を挿入し、支持部の一部を熱融着により固定したことを特徴とする電動機。