JP2007105391A

JP2007105391A - モータ及びそれを用いた洗濯機

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Publication number: JP2007105391A
Application number: JP2005302052A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yamanaka; 憲一山中; Kohei Nakatani; 幸平中谷
Original assignee: Nidec Shibaura Corp
Current assignee: Nidec Shibaura Corp
Priority date: 2005-10-17
Filing date: 2005-10-17
Publication date: 2007-04-26

Abstract

【課題】別体のクラッチ装置を省き、モータ自身にクラッチ装置を有したモータを提供する。
【解決手段】回転子１４の一端面に第１歯部３２が設けられ、回転子１４とは別体のクラッチ軸３６が軸方向に移動自在に設けられ、このクラッチ軸３６に第２歯部４４が設けられ、第１歯部３２と第２歯部４４が係合したときにクラッチ軸３６が回転軸２８と共に回転するものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、クラッチ装置を有したモータ及びそれを用いた洗濯機に関するものである。

洗濯機には、一般的に洗濯槽と洗い羽根が設けられており、これらを回転させるモータは１つである。そのため、洗濯槽及び洗い羽根を回転させる場合と、洗い羽根のみを回転させる場合とに分けるため、クラッチ装置が設けられている。このクラッチ装置としては、例えば、特許文献１に示すように、洗い羽根及び洗濯槽の各軸部分において、連結及び切り離しを行う構造となっている。
特開昭６０−２３６６８７号公報

上記のような軸部分において連結及び切り離しを行うクラッチ装置は、その構造が複雑になると共に、このクラッチ装置を洗濯機の内部に別体に設ける必要がある。

そのため、本発明は上記問題点に鑑み、このような別体のクラッチ装置を省き、モータ自身にクラッチ装置を有したモータを提供する。

請求項１に係る発明は、固定子の内周側、または、外周側で、回転子が回転するモータにおいて、前記回転子の一端面に第１の凹凸が設けられ、前記回転子とは別体のクラッチ軸が軸方向に移動自在に設けられ、前記回転子の一端面と相対向する前記クラッチ軸の面に、前記第１の凹凸と係合する第２の凹凸が設けられ、前記第１の凹凸と前記第２の凹凸が係合したときに前記クラッチ軸が前記回転子の回転軸と共に回転し、前記第１の凹凸と前記第２の凹凸が係合していないときに前記回転軸のみが回転することを特徴とするモータである。

請求項２に係る発明は、前記第１の凹凸が、前記回転子の回転子鉄心をモールド樹脂によってモールド成形するときに一体形成されていることを特徴とする請求項１記載のモータである。

請求項３に係る発明は、前記回転子は、鋼板を積層した回転子鉄心と、前記回転子鉄心の貫通孔を貫通する前記回転軸と、前記回転子鉄心に配設されたマグネットとから構成され、前記貫通孔には、前記回転軸と係合する溝または凹凸が設けられていることを特徴とする請求項１記載のモータである。

請求項４に係る発明は、前記クラッチ軸は、前記第２の凹凸が形成された円板型のクラッチ板と、クラッチ板の中心から突出した円筒形の円筒軸とから形成され、前記円筒軸の内部には、前記回転軸が軸方向に相対移動自在に貫通していることを特徴とする請求項１記載のモータである。

請求項５に係る発明は、前記クラッチ軸は鉄製であり、電磁石によって前記クラッチ軸を吸着することにより前記クラッチ軸を軸方向に移動させる切り替え手段を有することを特徴とする請求項１記載のモータである。

請求項６に係る発明は、前記回転軸、及び、前記クラッチ軸が略垂直方向に配されていることを特徴とする請求項１記載のモータである。

請求項７に係る発明は、前記第１の凹凸、及び、前記第２の凹凸が、前記回転軸を中心に放射状に拡がる歯部であることを特徴とする請求項１記載のモータである。請求項８に係る発明は、前記モータがブラシレスＤＣモータであることを特徴とする請求項１記載のモータである。

請求項９に係る発明は、前記モータがインナーロータ型モータであることを特徴とする請求項１記載のモータである。

請求項１０に係る発明は、前記モータがアウターロータ型モータであることを特徴とする請求項１記載のモータである。

請求項１１に係る発明は、請求項１から１０の少なくなくとも一項に記載のモータを有したことを特徴とする洗濯機である。

請求項１２に係る発明は、前記回転軸が洗い羽根に接続され、前記クラッチ軸が洗濯槽に接続されていることを特徴とする請求項１１記載の洗濯機である。

本発明のモータであると、回転子に設けられた第１の凹凸とクラッチ軸に設けられた第１の凹凸が係合したときにクラッチ軸が回転軸と回転し、第１の凹凸と第２の凹凸が係合しないときには回転軸のみが回転するため、別体のクラッチ装置が不要となる。

請求項２におけるモータであると、モールド樹脂によって回転子鉄心をモールド成形するときに第１の凹凸を一体成形するため、その製造を容易に行うことができる。

請求項３に係るモータであると、同心度が出し易くなり、加工コストや材料費を削減できる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態のモータ１０について図１〜図３に基づいて説明する。

本実施形態のモータ１０は、円筒形の固定子１２の内周側で回転子１４が回転するインナーロータ型モータであって、ブラシレスＤＣモータより構成されている。

（１）モータ１０の構造
モータ１０の構造について、図１〜図３に基づいて説明する。

リング状のコアから複数のティースが内周側に突出した鋼板を、複数枚積層して固定子鉄心１３を形成し、この固定子鉄心１３の各スロットに固定子巻線１８が巻回されて固定子１２が形成されている。この固定子１２は、金属製であって、カップ状のモータフレーム４６に収納されている。なお、モータフレーム４６の上面は開口している。

回転子鉄心２６は、図３に示すように、その中心部に貫通孔２２が設けられ、この貫通孔２２の外周側に４個の挿入開口部２４が設けられている。この回転子鉄心２６は鋼板２０を貫通孔２２、挿入開口部２４を打抜きながら複数枚積層して形成されている。貫通孔２２は、インボリュートセレーション・スプライン溝が刻設され、回転軸２８が貫通して固定される。また、４個あるいは複数個の挿入開口部２４には、瓦状あるいは板状よりなるマグネット３０が挿入され、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）型の構造をなしている。挿入開口部２４と同数個のマグネット３０を挿入した後、回転子鉄心２６をモールド樹脂によってモールド成形し、回転子１４を図２のように完成させる。この場合に回転子１４の一端面においては、図２に示すように回転軸２８が貫通する貫通孔２２を中心に放射状に突条が延びて凹凸が形成された第１歯部３２を設ける。詳しくは、図２に示すように貫通孔２２の周囲に円形の壁部３４を形成し、その周囲から等角度毎に第１歯部が設けられている。このようにモールド成形した後、回転軸２８を貫通孔２２に貫通させる。なお、回転子１４は、上記のようなＩＰＭ型に限定されず、永久磁石よりなるマグネット３０が回転子鉄心２６の外周面に配置されたＳＰＭ（Surface Permanent Magnet）型の構造であってもよい。

モータ１０は、図２に示すようにクラッチ軸３６も有する。このクラッチ軸３６は、図２に示すように、円板型のクラッチ板３８と、このクラッチ板３８の中心部から上方に突出した円筒形の円筒軸４０とから構成されている。回転子１４の回転軸２８は、クラッチ板３８の貫通孔４２を貫通し円筒軸４０の内周側に挿入されている。回転軸２８は、円筒軸４０の内周側で回転自在となっている。このクラッチ板３８は、鉄製であり、後から説明する電磁石によって吸引されることにより、軸方向に沿って引き上げられる。クラッチ板３８下面側には、回転軸２８を中心に第２歯部４４が設けられている。この第２歯部４４は、第１歯部３２とほぼ同じ配置であり、第１歯部３２とは異なり円形の壁部３４が存在しない。そして、この第２歯部４４と第１歯部３２とが係合し、係合した状態では回転子１４とクラッチ軸３６とが同じように回転する。クラッチ板３８は図１に示すように、固定子１２の内周側に収納されている。そのため、スペース的にも従来のクラッチ装置のように特別な空間を必要としない。

（２）モータ１０の適用例
上記で説明したモータ１０を洗濯機１００の駆動源として用いる場合について図１に基づいて説明する。

洗濯機１００の本体１０２内部には円筒形の収納部１０４が設けられ、この収納部１０４内部には回転自在に洗濯槽１０６が設けられている。この洗濯槽１０６の中心部には、洗い羽根１０８が設けられている。本体１０２の内部であって、収納部１０４の下方には、金属製のモータフレーム４６が取り付けられている。

垂直方向に配された回転軸２８の先端部には洗い羽根１０８が固定され、垂直方向に配された円筒軸４０には洗濯槽１０６の底部が取り付けられている。クラッチ軸３６と収納部１０４の底部との間には軸受け１１０が設けられ、これによって円筒軸４０が回動自在に支持され、またその内周側にある回転軸２８も回動自在に支持される。

収納部１０４の底部の下部側には、電磁石を有した切り替え装置１１２が設けられている。この切り替え装置１１２は、洗濯機１００の本体１０２上面にあるスイッチをオン状態にすると電磁石に電気が流れ、鉄製のクラッチ板３８を上方に吸引する。

（３）モータ１０の使用状態
上記の洗濯機１００におけるモータ１０の使用状態について説明する。

洗い羽根１０８と洗濯槽１０６とを同時に回転させる場合には、切り替え装置１１２における電磁石をオフ状態にし、図１の点線に示すようにクラッチ板３８が回転子１４の上方に載置されるようにする。これによって第１歯部３２と第２歯部４４とが係合する。ブラシレスＤＣモータであるモータ１０を回転させると、回転軸２８が回転すると共に、クラッチ板３８も回転するため円筒軸４０も回転する。これによって洗い羽根１０８と洗濯槽１０６とが同時に回転する。

次に、洗い羽根１０８のみを回転させる場合には、切り替え装置１１２における電磁石をオン状態にすると、図１の実線に示すようにクラッチ板３８が電磁石によって引き上げられ、第１歯部３２と第２歯部４４とが切り離される。これによって、回転子１４のみが回転しクラッチ板３８が回転しない。回転軸２８が回転すると洗い羽根１０８のみが回転する。

以上のように、本実施形態のモータ１０であると、クラッチ装置自身をモータ１０が有しているため、背景技術で説明したように別体のクラッチ装置が不要であり、全体を小型化することができると共に、部品点数を削減でき、作業性の向上とコストダウンに繋がる。

さらに、第１歯部３２及び第２歯部４４が回転することにより空気が対流し、固定子１２の冷却効果も有する。

（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、電磁石を利用した切り替え装置１１２について説明したが、これに代えて、機械的なクラッチ機構を利用したものであってもよい。

この切り替え装置１１２は、図４に示すように、クラッチ板３８の外周を取り囲むように配設されるリンク状の基部５０と、この基部５０から径方向に突出し収納部１０４に設けられたガイドレール１２０と係合する突起５２と、不図示のアームと係合するアーム係合部５４とを有しており、基部５０とクラッチ板３８は連動して上下動するようになっている。

本実施形態において切り替え装置１１２は、図４（ａ）に示すように、クラッチ板３８が不図示のバネなどにより常に上方に付勢され引き上げられており、第１歯部３２と第２歯部４４とが切り離されている。そして、この状態から、洗濯機１００の本体１０２上面にあるスイッチを操作すると、図４（ｂ）に示すように、アームが基部５０を回転（本実施形態では反時計回り）させることで、突起５２をガイドレール１２０に沿って下方へ案内して、基部５０を下方へ移動させる。これにより、基部５０は、クラッチ板３８を上向きに作用する付勢力に逆らって下方へ押し下げて、第１歯部３２と第２歯部４４とを係合させ、回転子１４の駆動力をクラッチ軸３６に伝達するようになる。

以上のように、本実施形態では、クラッチ板３８を樹脂などにより構成することができるため、モータを軽量化することができる。

（第３の実施形態）
上記第１、２の実施形態では固定子１２の内周側に回転子１４を収納するインナーロータ型のモータ１０で説明したが、これに代えて、固定子１２の外周側で回転子１４が回転するアウターロータ型モータにおいても適用することができる。

（変更例）
上記実施形態では、洗濯機１００で使用した場合について説明したが、これ以外の家電機器やその他モータを駆動源とし、クラッチ操作が必要な装置に適用することができる。

また、第１歯部３２、第２歯部４４の構造は、上記構造に限らず、クラッチ板３８と回転子１４が係合して回転するものであれば、他の構造の凹凸でもよい。

本発明のモータは、洗濯機等に適用することができる。

本発明の第１の実施形態のモータを洗濯機に使用した場合の縦断面図である。回転子の分解斜視図である。回転子鉄心の斜視図である。本発明の第２の実施形態のモータにおける切り替え装置を示す斜視図である。

符号の説明

１０モータ
１２固定子
１４回転子
２８回転軸
３２第１歯部
３６クラッチ軸
３８クラッチ板
４０円筒軸
４４第２歯部
１００洗濯機

Claims

固定子の内周側、または、外周側で、回転子が回転するモータにおいて、
前記回転子の一端面に第１の凹凸が設けられ、
前記回転子とは別体のクラッチ軸が軸方向に移動自在に設けられ、
前記回転子の一端面と相対向する前記クラッチ軸の面に、前記第１の凹凸と係合する第２の凹凸が設けられ、
前記第１の凹凸と前記第２の凹凸が係合したときに前記クラッチ軸が前記回転子の回転軸と共に回転し、
前記第１の凹凸と前記第２の凹凸が係合していないときに前記回転軸のみが回転する
ことを特徴とするモータ。
前記第１の凹凸が、前記回転子の回転子鉄心をモールド樹脂によってモールド成形するときに一体形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
前記回転子は、鋼板を積層した回転子鉄心と、前記回転子鉄心の貫通孔を貫通する前記回転軸と、前記回転子鉄心に配設されたマグネットとから構成され、
前記貫通孔には、前記回転軸と係合する溝または凹凸が設けられている
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
前記クラッチ軸は、前記第２の凹凸が形成された円板型のクラッチ板と、前記クラッチ板の中心から突出した円筒形の円筒軸とから形成され、
前記円筒軸の内部には、前記回転軸が軸方向に相対移動自在に貫通している
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
前記クラッチ軸は鉄製であり、電磁石によって前記クラッチ軸を吸着することにより前記クラッチ軸を軸方向に移動させる切り替え手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
前記回転軸、及び、前記クラッチ軸が略垂直方向に配されている
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
前記第１の凹凸、及び、前記第２の凹凸が、前記回転軸を中心に放射状に拡がる歯部である
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
前記モータがブラシレスＤＣモータである
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
前記モータがインナーロータ型モータである
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
前記モータがアウターロータ型モータである
ことを特徴とする請求項１記載のモータ。
請求項１から１０の少なくなくとも一項に記載のモータを有した
ことを特徴とする洗濯機。
前記回転軸が洗い羽根に接続され、前記クラッチ軸が洗濯槽に接続されている
ことを特徴とする請求項１１記載の洗濯機。