JP2008194271A - モータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転位置検出手段を簡単に位置精度よく装備してロータの回転位置検出が精度よく行えるようにする。
【解決手段】ステータ５ａにロータ５ｂの回転位置検出手段２６を有し、この回転位置検出手段２６は、ステータ５ａに設けられた少なくとも２箇所のほぼ軸方向に凸あるいは凹である軸方向に向く第１の位置決め部４１と、少なくとも1箇所のほぼ径方向に凸あるいは凹である径方向に向く第２の位置決め部４２とに嵌合している位置決め構造として上記の目的を達成する。
【選択図】図９

Description

本発明は、洗濯機などの固定部に取り付けられるステータと、洗濯機などの駆動用の軸に取り付けられるロータとを有したモータに関するものである。

このようなモータは、例えば図１３、図１４に示すようなドラム型洗濯機などに採用されている。このドラム型洗濯機は、洗濯機本体５１内にサスペンション構造によって弾性支持された水槽５２内に、多数の孔５３が形成された回転ドラム５４が配設され、回転ドラム５４はモータ５５によって回転駆動され、洗濯機本体５１の正面側に開閉自在に設けられた扉５６を開くことにより水槽５２の正面開口部及び回転ドラム５４の正面開口部を通して洗濯物を回転ドラム５４内から出し入れできるように構成されている。また、扉５６を開いて回転ドラム５４内に洗濯物を投入し、洗剤の投入を伴い運転を開始させると、水槽５２内には給水系５７から給水がなされ、給水された水は孔５３を通じて回転ドラム５４内にも所要量の水が給水される。モータ５５により回転ドラム５４が所定回転速度で回転駆動されると、回転ドラム５４内に収容された洗濯物は回転ドラム５４の内周面に設けられた攪拌突起５８に引っ掛けられて回転方向に持ち上げられ、適当な高さから落下することにより、洗濯物には叩き洗いの作用が加えられることにより洗濯がなされる。この洗濯工程の後、汚れた洗濯水は排水系５９により排水され、新たに給水された水を用いてすすぎ工程が実施され、すすぎ工程が終了すると回転ドラム５４を高速回転させて脱水工程が実施される。これらの工程は所定の制御手順に基づいて自動実行される。

ところで、従来、洗濯工程やすすぎ工程を第１の回転数で回転ドラムを正逆回転駆動して実行するための正逆回転可能な第１のモータと、脱水工程を第２の回転数で回転ドラムを第２の速度で一方向に連続回転させる第２のモータとを水槽の背面に取り付け、Ｖベルトにて回転ドラムに回転を伝達する駆動方式（例えば、特許文献１参照。）や、水槽の背面に取り付けたモータの回転を回転ドラムの回転軸に直接伝達させる駆動方式（例えば、特許文献２参照。）、さらに、水槽の背面に取り付けるモータを、ステータの内周にロータを配したインナロータ式のモータ（例えば、特許文献３参照。）、あるいはロータの外周にロータを配したアウタロータ式のモータ（例えば、特許文献４参照。）等により回転ドラムを駆動する方式がある。

なお、図１３は上記従来のドラム式洗濯機のインナロータ方式のモータ５５を使用した状態を示し、図１４は上記従来のドラム式洗濯機のアウタロータ方式のモータ５５を使用した状態を示している。いずれの場合においても、モータ５５は水槽５２の背面である外底面にステータ６０を取り付け、ロータ６１を回転ドラム５４の回転軸６２に取り付けている。

ステータ６０を水槽５２の外底面に取り付ける技術としては例えば特許文献３に開示されており、ステータ６０およびロータ６１はモールドされ、ステータ６０のモールドに形成した取り付け足６３を螺子やボルト６４によって取り付けるようにしている。

一方、脱水工程後に回転ドラムを９０°以下の微小回転角内で、特に１０°以上３０°未満の微小回転角で複数回正逆回転させることにより、回転ドラム内に貼り付いた洗濯物を剥がしたり、回転ドラム内の上部で固まった状態の洗濯物を解したりすることができ、さらに脱水時のアンバランスを解消を図ったり、乾燥後の洗濯物の取り出し勝手をよくしたりできるようにした技術も既に知られている（例えば、特許文献５参照。）。
特開平１０−２６３２７１号公報 特開２００６−４３１０５号公報 特開２００５−１６８１１６号公報 特開２００４−２１６１６６号公報 特開２０００−２５４３８５号公報

上記のようなモータは洗濯機への取り付けを伴う組み立てにおいて、洗濯機側に取り付けるステータと駆動用の軸に取り付けるロータとは、通常、所定の位置決めがなされ、適正なモータ特性を発揮するかが検査される。これに対し、特許文献５に記載のようにモータを３６０°未満に弧回転させることを正逆回転を交互に繰り返すような駆動をする場合、モータの弧回転を正逆交互に切り換える回転位置を検出し、この検出信号を基にモータの正逆駆動の反転制御をすることができる。

このために本発明者は、ステータ側に回転位置検出手段を設けてステータ周辺に生じる周方向の電気的変化からロータの回転位置を検出することを検討しており、洗濯機の水平または傾斜して配した回転ドラムを４０ｒｐｍ〜６０ｒｐｍ程度の急弧回転を急激に正逆反転させる駆動を目指している。

このような正逆弧回転駆動の駆動負荷は大きく、正逆反転時の急制動を適正な位置から働かせる必要を経験しているが、ステータのティースに対して回転位置検出手段に装備したセンサの位置を精度よく位置決めする必要がある。

それには、モータに精度よく位置決めして取り付けることが考えられる。しかし、精度よく位置決めしようとすると、位置決め手段が複雑になって取り付け作業が手間取るなどの問題がある。そこで、本発明者は回転位置検出手段の取り付けにつき試行錯誤しながら、簡易にまた個人差なく回転位置検出手段をステータに適正に取り付けられる手法を見出した。

本発明の目的はそのような知見のもとに、回転位置検出手段を簡単に位置精度よく装備してロータの回転位置検出が精度よく行えるモータを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明に係るモータは、ステータにロータの回転位置検出手段を有し、この回転位置検出手段は、前記ステータに設けられた少なくとも２箇所のほぼ軸方向に凸あるいは凹である軸方向に向く第１の位置決め部と、少なくとも1箇所のほぼ径方向に凸あるいは凹である径方向に向く第２の位置決め部とに嵌合していることを特徴としている。

このような特徴によれば、２個の第１の位置決め部と、第２の位置決め部とはステータ上に一体形成するなどした固定的なものとしてステータのティースと一義的な径方向位置、周方向位置、および軸方向位置の関係を持って得られる。従って、回転位置検出手段は、軸方向にほぼ向く凸あるいは凹である第１の位置決め部２個との軸方向での嵌合により、外周方向への位置ずれ、周方向配列ティース最外周の円弧面に対する同心度をほぼ規制した位置決めを受け、また、径方向にほぼ向く凸あるいは凹である第２の位置決め部との径方向での嵌合により、内周方向への位置ずれ、複数の周方向配列ティースに対する周方向の対向関係をほぼ規制した位置決めを受けることになる。また、第１、第２の位置決め部はステータ上で、それらに嵌合する１つの回転位置検出手段上の対応する嵌合部と同じ位置関係にあることから、回転位置検出手段の第１、第２の位置決め部との軸方向および径方向の嵌合は、同時にもできるが、少なくとも、その一方を優先し嵌合条件を半減して始めると、その初期嵌合から、回転位置検出手段を他方との嵌合位置に近付け 、あるいは、位置合わせでき、以降、一方との嵌合を進めながら他方との嵌合を容易に開始できる。さらに、回転位置検出手段の位置決め後は、その位置決め位置が保持される向きにてそのまま螺子止めするなどすれば位置ずれなく達成できる。

さらに、回転位置検出手段の前記軸方向に向く第１の位置決め部に対してほぼ垂直な設置面と、前記ステータの軸方向に対してほぼ垂直な受面とが当接することによって、前記回転位置検出手段の前記軸方向位置が決定され、前記ステータの受面は、前記ステータにおけるそれが用いられる洗濯機への取り付け方向反対側に向けて設けたことを特徴とすることができる。

このような特徴によれば、回転位置検出手段は、第１の位置決め部との軸方向の嵌合時に、回転位置検出手段上の第１の位置決め部にほぼ直角な設置面が、ステータ上の軸方向にほぼ垂直な受面に当接して軸方向位置が決定されて、複数の周方向配列ティースやロータとの軸方向位置の規制と、ステータのティース配列平面に対する傾きの第１の位置決め部と協働して、または単独で規制される位置決めを受けられ、さらに位置精度が高まる。また、受面がステータの洗濯機への取り付け方向反対側であることにより外方に向いた回転位置検出手段の取り付け状態が得られ、メンテナンス時の取り外しや交換に便利である。

さらに、ステータの内周および外周の双方にロータを有したことを特徴とすることにより、ステータのティースに対し内外周からロータを対向させて磁気作用させ、ステータの内周にできるデッドスペースを利用してトルクアップしながら、外周のロータを設けることでロータがステータの取り付け方向反対側から覆うことに対し、そのような覆いを避けた範囲の選択にて回転位置検出手段の着脱できる取り付けが実現できる。

本発明のモータによれば、回転位置検出手段は、ステータ上の周方向配列のティースと一義的な位置関係となる２個の軸方向にほぼ向く凸あるいは凹である第１の位置決め部との嵌合によって、２個の第１の位置決め部を基準とした外周方向への位置ずれ、周方向配列ティース最外周の円弧面に対する同心度をほぼ規制した位置決めと、第２の位置決め部を基準とした内周方向への位置ずれ、複数の周方向配列ティースに対する周方向の対向関係をほぼ規制した位置決めとを受けるので、所定数のティースに対する回転位置検出手段の位置決め精度を高められる。また、ステータ上の第１、第２の位置決め部と、それらに嵌合する回転位置検出手段上の位置とは互いに対応し、それらの嵌合は、少なくとも、その一方を優先した嵌合条件半減状態で簡易に始めながら、その初期嵌合から、回転位置検出手段を他方との嵌合位置に近付けるか位置合わせして、以降、一方との嵌合を進めながら他方との嵌合を容易に開始して終えられるので、前記高い精度での位置決めが個人差なく簡単かつ短時間に達成できる。さらに、位置決め後はその位置決め状態が維持されるステータ向きでそのまま螺子止めするなどして容易に取り付けられる。従って、回転位置検出手段の高い位置決め精度を確保して簡単かつ短時間に取り付けられる。

以下本発明の実施の形態に係るドラム式洗濯機につき図１〜図１２を参照しながら説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の説明は本発明の具体例であって、特許請求の範囲の記載の内容を限定するものではない。

本実施の形態のドラム式洗濯機は既述した基本構成を有し、図１に示すように洗濯機本体１内にサスペンション構造によって弾性支持された水槽２内に、多数の孔３が形成された回転ドラム４が配設されている。回転ドラム４はモータ５によって回転駆動され、洗濯機本体１の正面側に開閉自在に設けられた扉６を開くことにより水槽２の正面開口部及び 回転ドラム４の正面開口部を通して洗濯物を回転ドラム４内から出し入れできる。また、扉６を開いて回転ドラム４内に洗濯物を投入し、洗剤の投入を伴い運転を開始させると、水槽２内には給水系７から給水がなされ、給水された水は孔３を通じて回転ドラム４内にも所要量の水が給水される。モータ５により回転ドラム４が例えば５０ｒｐｍ程度の回転速度で回転駆動されると、回転ドラム４内に収容された洗濯物は回転ドラム４の内周面に設けられた攪拌突起８に引っ掛けられて回転方向に持ち上げられ、適当な高さから落下することにより、洗濯物には叩き洗いの作用が加えられることにより洗濯がなされる。この洗濯工程の後、汚れた洗濯水は排水系１１により排水され、新たに給水された水を用いてすすぎ工程が実施される。すすぎ工程が終了すると回転ドラム４を例えば１０００ｒｐｍ程度で高速回転させて脱水工程が実施される。これらの工程は所定の制御手順に基づいて自動実行される。なお、本実施の形態のドラム式洗濯機は、送風機１２により水槽２および回転ドラム４内の空気を吸引して除湿および加熱を順次に行い乾いた高温空気として水槽２および回転ドラム４内に送風することを繰り返す乾燥系１３を装備したドラム式洗濯乾燥機といわれるドラム式洗濯機としてあり、前記脱水工程後に乾燥工程も自動実行される。

このような自動実行のために、操作パネル１４からのモード設定や制御プログラムに従い、マイクロコンピュータを搭載した制御基板９などの制御装置によってモータ５、給水系７、排水系１１、乾燥系１３を自動制御して洗浄工程、すすぎ工程、乾燥工程を行う機能を有している。なお、給水系７は電磁弁の開閉によって実線矢印で示すように適時に給水でき、また給水を利用して洗剤収容部の洗剤を水槽２内に適時に投入できるようになっている。排水系１１は電磁弁の開閉によって洗濯工程終了時、すすぎ工程終了時など必要なときに一点鎖線矢印で示すように排水できるようになっている。乾燥系１３は水槽２および回転ドラム４内の空気を送風機１２によって図１、図２に示す破線矢印で示すように循環させる循環経路において、水槽２および回転ドラム４からの導入空気中の糸くずなどを捕集し除塵するフィルタ１５、除塵後の導入空気を除湿する除湿部１６、除湿後の空気を加熱して渇いた高温空気とする加熱部１７を有し、送風機１２は加熱部１７の下流に配置し湿気の影響を受けにくくしている。図示例では除湿部１６、加熱部１７は圧縮機１８により冷媒を循環されて循環空気と熱交換を行う蒸発器および凝縮器であり、空気調和機１９を構成するものとしてある。しかし、これに限られることはない。

回転ドラム４は回転軸４ａに水槽２の背面に取り付けたモータ５が直結されて、水槽２と共に、開口側から底部側に向けて回転軸方向を水平方向から角度θ＝２０±１０°に傾斜させて設置し、水平方向での設置の場合に比べ、回転ドラム４を同じ高さに設置しても開口が斜め上向きとなることで屈んだりする無理な姿勢を取らずに洗濯物を容易に出し入れできる。特に、本発明者等の経験からは傾斜角度θは２０±１０°とすることにより、子供（幼児を除く）から大人までの身長差があっても、車椅子利用者であっても、洗濯物の出し入れの作業が最も行い易い状態が得られる。また、回転ドラム４内に給水された水が背面側に溜まって少ない水量でも深い貯水状態が得られる利点もある。なお、図１に示す例では回転軸４ａは回転ドラム４の背面に直結してモータ５の回転を伝達するようにしているが、これに限られることはない。

ここで、本実施の形態の前記モータ５は、図４〜図７に示すように、周方向に配した複数の取り付け手段３０により水槽２の背面に複数の箇所で取り付けられたステータ５ａと、前記回転軸４ａに接続され水槽２の背面部に回転自在に支持されたロータ５ｂとを有している。ステータ５ａは径方向に延びたティース２０ａを持ったコア２０に巻線２４を巻きつけている。なお、図５は巻線２４が周方向に巻回されているトロイダル巻線方式のモータ５を示している。ロータ５ｂはティースに対向する磁石２２とこれに対応するコア２３とを有している。また、ステータ５aおよびロータ５ｂのいずれも樹脂材料でモールドした樹脂モールド部分３１、３７を有している。

モータ５はステータ５ａがその周方向に配した複数の取り付け手段３０により水槽２の背面に取り付けられて、水槽２内の回転ドラム４に回転を伝達する回転軸４ａに取り付けられたロータ５ｂとの間の三相交流による電磁作用によって、ロータ５ｂを回転させられる。これにより少なくとも回転軸４ａを介して回転ドラム４を駆動し、洗濯工程、すすぎ工程、脱水工程、乾燥工程などを実行することができる。

ところで、回転ドラム４の回転軸方向を水平方向から角度θ＝２０±１０°に傾斜させて設置している関係から、水平方向での設置の場合に比べ洗濯物が回転軸方向にも低い位置に集まりやすい傾向を示す。このような傾向性も含め、絡み、捩れの発生を大きく改善し機械力の働きを高めながら皺も生じ難くすることを意図して、本実施の形態では、回転ドラム４に対する制御基板９による駆動制御に関し、回転ドラム４の９０°を超え１８０°未満での急正弧回転、急逆弧回転を４０ｒｐｍ〜６０ｒｐｍ程度の回転速度で交互に繰り返す正逆弧回転駆動モードと、回転ドラム４の回転によって持ち上げられた洗濯物がその自重が勝る高さから落下する挙動を示す回転速度で回転ドラム４の連続回転を正逆交互に繰り返す正逆連続回転駆動モードとを備えたものとしている。従って、これら両駆動モードを必要に応じどのようにも実行することができる。

特に、回転ドラム４の９０°を超え１８０°未満の弧回転により洗濯物を最大限９０°を超えて１８０°未満まで持ち上げられるし、この弧回転駆動を正逆交互に行うことで、洗濯物の持ち上げの最終時点ないしはその近傍で回転の反転のための減速ないしは制動状態が生じて洗濯物に与えられていた回転慣性による強制剥がし力および自重によって回転ドラム内面から確実かつ瞬時に剥がして落すことができるし、正逆交互の弧回転駆動によって洗濯物の持ち上げ位置、落下位置を毎回の弧回転駆動において左右交互に入れ換えられるので、洗濯物の解し作用を高められるし、機械力を洗濯物に及ぼすことができる。また、正逆弧回転駆動モードのみでは、洗濯物の絡み、捩れ、皺より等が軽減される一方で、洗濯物の上下方向の位置が入れ替わりにくく、洗いむらが生じやすいが、正逆連続回転駆動モードを併用することによって、洗濯物の上下方向の位置の入れ替わりを実現することができ、すなわち、正逆連続回転駆動モードにおける洗濯物の絡み、捩れ、皺よりを軽減するとともに、正逆弧回転駆動モードにおける洗濯物に対する機械力付与の不均衡を軽減することで、両モードによって洗濯やすすぎ中の洗濯物に異なった２通りの挙動、具体的には正逆弧回転駆動モードによっては洗濯物の絡み、捩れ、皺よりを軽減しつつしっかりした手もみ洗いの挙動を、正逆連続回転駆動モードによっては洗濯物を大きく連続に動かしむらを軽減しながら洗う均一な洗い挙動を与えられる。

また、正逆弧回転駆動モードは、急正弧回転、急逆弧回転を交互に繰り返す動作を行うので、モータ５にかかる駆動負荷が大きいが、モータ５にかかる駆動負荷が小さい正逆連続回転駆動モードを併用することによって、モータ５にかかる駆動負荷を軽減することができる。

特に、正逆弧回転駆動モードでは、回転ドラム４の９０°を超え１８０°未満の弧回転により図４に示す洗濯物２１を図１２（ａ）の丸付き符号２、４、６に例示する破線位置から実線位置へと最大限９０°を超えて１８０°未満まで持ち上げられる。また、この弧回転駆動を図１２（ａ）に示す丸付き符号２、４、６、４、６・・の順に正逆交互に行うことで、図１２（ａ）に示す丸付き符号３、５のように、洗濯物２１の持ち上げの最終時点である実線位置ないしはその近傍で回転の反転のための減速ないしは制動状態が生じて洗濯物２１に与えられていた慣性による強制剥がし力および自重によって回転ドラム４の内面から破線位置から実線位置への矢印で示すような放物線を描いて確実かつ瞬時に剥がして落すことができる。しかも、正逆交互の弧回転駆動によって洗濯物２１の持ち上げ位置、落下位置を毎回の弧回転駆動において図１２（ｂ）に示すように左右交互に入れ換えられるので、洗濯物２１の解し作用を高められるし、機械力を洗濯物２１に及ぼすことができる。

この結果、回転ドラム４の弧回転により洗濯物２１を回転ドラム４の左右片側上部まで持ち上げることを正逆交互に行い、洗濯物２１の持ち上げの最終時点ないしはその近傍での減速ないしは制動状態にて洗濯物２１をその慣性による強制剥がし力および自重によって回転ドラム４の内面から確実かつ瞬時に剥がして回転ドラム４の左右反対側に落すことの繰り返しにより、弧回転ごとに洗濯物２１の持ち上げ位置、落下位置を左右交互に入れ換え、洗濯物２１の解し作用を高めて絡みはもとより捩れや回転ドラム４の内面への貼り 付きを防止し、洗濯物２１の取り出しが容易で洗濯物２１に皺が付くのを大幅に緩和することができる。また、洗濯物２１に機械力を及ぼすことができるし叩き作用による叩き洗い効果、叩きすすぎ効果、叩きによる皺伸ばし効果のある洗濯物２１の落下回数を大幅に増大するので、洗い効果を始めとするドラム式洗濯機が行う各工程での機能を高められる。従って、このような正逆弧回転駆動モードを乾燥工程で実行することにより、脱水工程で洗濯物２１が洗濯工程、すすぎ工程終了時の絡み、捩れ、皺より状態にて回転ドラム４内面に強く押し付けられて脱水後の状態で示すように貼り付き強く癖付けられることがあっても、洗濯物２１の持ち上げ位置および落し位置の左右交互の入れ換えと、それによる洗濯物２１同士の左右入れ換えを伴う高い解し作用、機械力の作用によってスムーズに解しながら洗濯物２１個々へ乾燥した高温空気が及ぶようにすることができるのでむら無く短時間に乾燥させられる。また、水無し状態での洗濯物２１の落下時の叩き作用による皺伸ばしを伴い個々の洗濯物２１の解れによる拡がりと繊維の再生が図れるので仕上がり状態を大きく高められる。

また、本実施の形態のロータ５ｂはさらに、図１、図５に示すようにステータ５ａの外側および内側に配設された磁石２２およびそれに対応する図５に示すコア２３を持ったインナロータ５ｂ１とアウタロータ５ｂ２とを有したものとしている。これにより、１つのステータ５ａによって内外周のコア２３を持ったインナロータ５ｂ１およびアウタロータ５ｂ２との間で電磁作用をなし、前記振動、騒音の低減の妨げになるようなことなく、ステータ５ａ内周側に回転軸４ａの軸受部２４との間に得られるデッドスペースを活かしてモータトルクを増大させられる。これによって、前記正逆弧回転駆動モードのような過酷な駆動負荷の高い駆動を安定して実行できる。

さらに詳述すると、取り付け手段３０は図５、図６に示すように、ステータ５ａを樹脂材料によりモールドした樹脂モールド部分３１の水槽２への取り付け側である軸方向端面の外周に外方に延びて形成した取り付け足３２と、この取り付け足３２を水槽２の背面に設けた金属製の取り付け座体３３に螺子締結するボルト３４などの締結具類とで構成している。このために各取り付け足３２には図４〜図６に示すように取り付け孔３２ａが設けられ、図５に示すようにこの取り付け孔３２ａに反水槽２側からボルト３４を通して水槽２の背面にボルト止めなどして設けたモータ取り付け座体３３の螺子孔３３ａにねじ合わせて締結することにより、ステータ５ａを水槽２の背面に確固に取り付けるようにしている。

また、ロータ５ｂも図５〜図７に示すように樹脂材料によってモールドされた樹脂モールド部分３７を有し、この樹脂モールド部分３７におけるステータ５ａの反水槽２側に被さる天井部３７ａの中央部に金属製のボス３８をインサートして形成した取り付け孔３７ｂを形成している。この取り付け孔３７ｂを前記軸受部２４に軸受された回転軸４ａの反水槽２側である後端部に、双方のセレーション部３７ｂ１、４ａ１ないしはキーとキー溝を係合させる回り止め作業を伴い嵌め合わせた後、押えワッシャ３９を当てがいボルト４０などの締結具類にて回転軸４ａに締結することにより、ロータ５ｂを回転軸４ａに確固に取り付けるようにしてある。しかし、モータ５の洗濯機本体１への取り付けを伴う組み立ての手順は種々に選択できる。また、回り止め手段やステータ５ａとロータ５ｂとの空隙の位置決め手段も種々な手法のものを採用することができる。

このように、トルクアップしたモータ５を用いて正逆弧回転駆動モードを実行するのに、急正弧回転と急逆弧回転との急激な制動を伴う反転を繰り返すのに、反転位置にばらつきが生じると、制御性悪化によるトルク低下、速度変動や、振動や軸受部２４の片減りによる早期寿命低下を招きかねない。

これに対応するには、モータ５の回転位置、従ってロータ５ｂの回転位置を回転位置検 出手段２６によって精度よく検出する必要がある。回転位置検出手段２６は例えば三相交流のＵ、Ｖ、Ｗに対応した図８に示すように３つのセンサ２６ａが、センサケース２６ｂのステータ５ａ側の端面２６ｃに、軸方向すなわちロータ側に向け設けられている。洗濯機をはじめとしたダイレクトドライブを行うためのモータ５としては、低速大トルクが要求されることから、極数の多いモータ設計が行われることが多い。ここで極数を２Ｐとすると、機械角３６０°は電気角（３６０×Ｐ）°に相当するため、回転位置検出手段２６の機械的な位置決め誤差が、電気的にはＰ倍に増幅される。モータ５を制御する場合、電気的な誤差が大きいということは、制御性の悪化をもたらすことを表し、極数が多い程、同じ制御性を確保する場合であっても、回転位置検出手段２６の機械的な位置決め誤差を小さくしなければならないことが分かる。例えばモータ５は３０極モータを表しているが、この場合、電気角３６０°は機械角２４°に相当し、回転位置検出手段２６の位置決め誤差が、電気的には１５倍に増幅されることとなる。一方、３つのセンサ２６ａは、通常、コア２０に巻回された３相巻線２４のＵ、Ｖ、Ｗ相にそれぞれ対応した電気的な周期で信号を発生することで、３相巻線２４のＵ、Ｖ、Ｗ相それぞれに電流を通電するタイミングを切り換えるように配設する。このためには、例えば、３つのセンサ２６ａを電気角１２０°置きとなるような機械的な位置に配設する方法や、電気角６０°置きとなるような機械的な位置に配設する方法が考えられる。なお、これらいずれの方法についても、前述した位置決め誤差がＰ倍に増幅される。ここで、モータ５に示した、極数が３０の場合を例として取り上げると、回転位置検出手段２６が機械角でわずか１°ずれただけで、電気角は１５°と大幅にずれることとなる。モータトルクＴは、極数を２Ｐ、鎖交磁束をψａ、モータ電流をＩａ、相誘起電圧とモータ電流の位相差すなわち進角をβ、ｑ軸インダクタンスをＬｑ、ｄ軸インダクタンスをＬｄとした時に、
Ｔ＝Ｐ（ψａ・Ｉａ・ｃｏｓβ＋０．５・（Ｌｑ−Ｌｄ）・Ｉａ＾２・ｓｉｎ（２・β））
・・・（１）
として表され、前述の電気角のずれはβのずれとして表れる。トルク制御や回転数制御など、モータの制御を行う上では、βが１５°といった大幅なばらつきを有してしまうと、制御されるべきモータトルクの値が大幅にばらつくために、制御性が非常に悪化することは、式（１）から容易に判断できる。そのため、回転位置検出手段２６を高精度に位置決めして取り付け、望みの制御性が十分得られる程度、例えば、βのばらつきが±５°程度といった精度が比較的良い状態まで回転位置の検出誤差を減少することが重要となる。

このような検出誤差を防止するため本実施の形態では、ステータ５ａにロータ５ｂの回転位置検出手段２６を設けるのに、この回転位置検出手段２６は、ステータ５ａに設けられた少なくとも２箇所の図９、図１０に示すようなほぼ軸方向に凸あるいは凹、具体的には凸である軸方向に向く第１の位置決め部４１と、少なくとも1箇所、具体的には２箇所のほぼ径方向に凸あるいは凹、具体的に凸である径方向に向く第２の位置決め部４２とに図８に示し、図９仮想線で示すように嵌合している。この嵌合のために、回転位置検出手段２６は、例えば、図８、図９、図１０に示すように、センサケース２６ｂの周方向両側の取り付け穴２６ｄの近傍に第１の位置決め部４１と軸方向に嵌合し合う軸方向に向いた凹あるいは凸、具体的には凹の１つである第１の嵌合部４３が形成され、ステータ５ａ側の端面２６ｃに第２の位置決め部４２と径方向に嵌合し合う径方向に向いた凹あるいは凸、具体的には凹である第２の嵌合部４４が形成されている。

このような２個の第１の位置決め部４１と、第２の位置決め部４２とはステータ５ａ上に、本実施例でいうと図１０に示すように樹脂モールド部分３１に一体形成するなどした固定的なものとしてステータ５ａの図５に示すティース２０ａと一義的な径方向位置、周方向位置、および軸方向位置の関係を持って得られる。従って、回転位置検出手段２６は、軸方向にほぼ向く２個の第１の位置決め部４１との軸方向での嵌合により、外周方向への位置ずれ、周方向配列ティース２０ａ最外周の円弧面に対する同心度をほぼ規制した位置決めを受ける。また、回転位置検出手段２６は、径方向にほぼ向く第２の位置決め部との径方向での嵌合により、内周方向への位置ずれ、複数の周方向配列ティース２０ａに対する周方向の対向関係をほぼ規制した位置決めを受ける。また、第１、第２の位置決め部４１、４２は図８に示すように、ステータ５ａ上で、それらに嵌合する１つの回転位置検出手段２６上の対応する第１、第２の嵌合部４３、４４と同じ位置関係にあることから、回転位置検出手段２６の第１、第２の位置決め部４１、４２との軸方向および径方向の嵌合は、同時にもできるが、少なくとも、その一方を優先し嵌合条件を半減して始めると、その初期嵌合から、回転位置検出手段２６を他方との嵌合位置に近付け、あるいは、位置合わせでき、以降、一方との嵌合を進めながら他方との嵌合を容易に開始できる。さらに、回転位置検出手段２６の位置決め後は、その位置決め位置が保持される向きにてそのまま図１１に示すように螺子４５により螺子止めするなどすれば位置ずれなく達成できる。

このように、回転位置検出手段２６は、ステータ５ａ上の周方向配列のティース２０ａと一義的な位置関係となる２個の第１の位置決め部４１との軸方向の嵌合関係によって、２個の第１の位置決め部４１を基準とした外周方向への位置ずれ、周方向配列ティース２０ａ最外周の円弧面に対する同心度をほぼ規制した位置決めと、第２の位置決め部４２を基準とした内周方向への位置ずれ、複数の周方向配列ティース２０ａに対する周方向の対向関係をほぼ規制した位置決めとを受けるので、所定数のティース２０ａに対する回転位置検出手段２６の位置決め精度を高められる。

また、ステータ５ａ上の第１、第２の位置決め部４１，４２と、それらに嵌合する回転 位置検出手段２６上の第１、第２の嵌合部４３、４４とは互いに対応し、それらの嵌合は、少なくとも一方を優先した嵌合条件半減状態で簡易に始めながら、その初期嵌合から、回転位置検出手段２６を他方との嵌合位置に近付けるか位置合わせして、以降、一方との嵌合を進めながら他方との嵌合を容易に開始して終えられるので、前記高い精度での位置決めが個人差なく簡単かつ短時間に達成できる。

さらに、位置決め後はその位置決め状態が維持されるステータ５ａの向き、具体的には受面５ｃが上向きとなる姿勢のまま螺子止めするなどして容易に取り付けられる。

したがって、回転位置検出手段２６の高い位置決め精度を確保して簡単かつ短時間に取り付けられる。

回転位置検出手段２６の第１、第２の位置決め部４１、４２との軸方向および径方向の嵌合を同時に行うには、例えば、図１０に示すステータ５ａと回転位置検出手段２６との関係のように、径方向に向く第２の位置決め部４２でありながら、回転位置検出手段２６の第２の嵌合部４４との嵌合が、第１の位置決め部４１と第１の嵌合部４３とのように軸方向にも嵌合し合える関係にすればよい。しかし、本実施の形態ではステータ５ａの第１の位置決め部４１と回転位置検出手段２６の第１の嵌合部４３との軸方向の嵌合量を小さく設定してあり、具体的にはステータ５ａの回転位置検出手段２６の設置面２６ｅを受ける受面５ｃからの第１の位置決め部４１の突出量を小さく設定することによって、回転位置検出手段２６を２個の第１の位置決め手段４１の上を滑らせながら、第２の嵌合部４４を第２の位置決め部４２に対し径方向から嵌合させていくときの、回転位置検出手段２６の受面５ｃに対する傾きを小さく抑えられるようにしている。

この結果、第２の嵌合部４４の第２の位置決め部４２への径方向からの嵌合完了時点にて第１の嵌合部４３が第１の位置決め部４１に対し径方向および周方向の双方において位置合わせされることになるのを利用して、受面５ｃに対しての傾きの小さな回転位置検出手段２６の第１の嵌合部４３を突出量の小さな第１の位置決め部４１に対して拗れなく嵌合させて位置決めしながら、その嵌合のための遊びを抑えられる分だけ径方向の位置決め精度を高められる。また、優先して嵌合させることとなる第２の位置決め部４２と第２の嵌合部４４との嵌合は単独で行えるので、周方向の遊びがなくても容易に嵌合させられ周方向配列ティース２０ａに対し最も重要となるセンサ２６ａの周方向位置を高精度に位置決めでき位置検出精度をさらに高められる。

このような、回転位置検出手段２６をティース２０ａ配列平面、受面５ｃに対して小さな傾き姿勢にして第２の位置決め位置と第２の嵌合部４４との径方向での嵌合を、第１の位置決め部４１と第２の嵌合部４２との軸方向の嵌合に優先して行う位置決め手順において、回転位置検出手段２６をティース２０ａ配列平面、受面５ｃに対し平行な姿勢に保って行うこともできるが、２個の第１の位置決め部４１および受面５ｃ上を傾斜姿勢で滑らせながら第２の位置決め部４２に第２の嵌合部４４を嵌め合せていくと、その嵌合完了時点で第１の位置決め部４１に第１の嵌合部４３を滑り込ませるようにして容易に嵌合し始めることができる。

いずれにしても、図１１に示すようにステータ５ａの受面５ｃをステータ５ａのロータ５ｂよりも外方に延びるようにした取り付け足３２に形成するが、受面５ｃのステータ５ａ側の上にロータ５ｂが被さるような位置関係において、受面５ｃおよびロータ５ｂ間にできる図９、図１１に示すような隙間４６を通じ回転位置検出手段２６を側方から挿入して位置決めを行って取り付け、また、取り付けおよび位置決めを解いて回転位置検出手段２６を取り外しメンテナンスすることもできる。従って、回転位置検出手段２６の着脱をロータ５ｂが邪魔になるようなことなく簡単に行える。

さらに、図８に示すように、回転位置検出手段２６の軸方向に向く第１の位置決め部４１に対してほぼ垂直な設置面２６ｅと、図９に示すステータ５ａの軸方向に対してほぼ垂直な受面５ｃとが図６、図１１に示すように当接することによって、回転位置検出手段２６の軸方向位置が決定され、ステータ５ａの受面５ｃは図６、図９、図１１に示すように、ステータ５ａにおけるそれが用いられる洗濯機本体１への取り付け方向反対側に向けて設けている。

これにより、回転位置検出手段２６は、第１の位置決め部４１との第１の嵌合部４３による軸方向の嵌合時に、回転位置検出手段２６上の第１の位置決め部４１にほぼ直角な設置面２６ｅが、ステータ５ａ上の軸方向にほぼ垂直な受面５ｃに当接して軸方向位置が決定されて、ステータ５ａの複数の周方向配列ティース２０ａやロータ５ｂとの軸方向位置の規制と、ステータ５ａのティース配列平面に対する傾きの第１の位置決め部４１と協働して、または単独で規制される位置決めを受けられ、さらに位置精度が高まる。また、受面５ｃがステータ５ａの洗濯機本体１への取り付け方向反対側であることにより外方に向いた回転位置検出手段２６の取り付け状態が得られ、メンテナンス時の取り外しや交換に便利である。特に、水平ないしは傾斜して配置される回転ドラム４を装備している場合、洗濯機本体１のモータ５の取り付け対象となる水槽２の背面が洗濯機本体１の背面の直ぐ内側に位置することになるので、洗濯機本体１の背面板を図２に示すように取り外した状態で簡単に着脱できる。

モータのロータの回転位置検出手段の取り付けに実用して、容易にしかも高精度に位置決めでき、高い位置検出精度が得られる。

本発明の実施の形態に係るモータを適用したドラム式洗濯機の要部構成を示す断面図である。 図１のドラム式洗濯機の内部を見た背面図である。 図１のドラム式洗濯機のモータ取り付け部分のほぼ半部を示す断面図である。 図１のドラム式洗濯機に採用しているモータの背面図である。 図４のモータの水槽の背面への取り付け状態を示す断面図である。 図４のモータのステータとロータとを分解した斜視図である。 図４のモータにおけるロータの背面図である。 図４のモータに用いるロータの回転位置検出手段を取り付け状態で示す平面図、および回転位置検出手段単独での背面図である。 図４のモータの仮想線で示す回転位置検出手段に対する位置決め手段の正面視位置関係、平面視位置関係と、位置決め状態を示す正面図および平面図である。 モータの位置決め手段とこれに嵌合する回転位置検出手段の嵌合部との対応関係を示す斜視図である。 図４のモータの回転位置検出手段の取り付け状態を示す斜視図である。 図１のドラム式洗濯機での正逆連続回転駆動モードでの工程図および洗濯物の挙動説明図である。 インナロータタイプのモータを採用した従来のドラム式洗濯機を示す断面図である。 アウタロータタイプのモータを採用した従来のドラム式洗濯機を示す断面図である。

符号の説明

１ 洗濯機本体
５ モータ
５ａ ステータ
５ｂ ロータ
５ｂ１ インナロータ
５ｂ２ アウタロータ
５ｃ 受面
２０ コア
２０ａ ティース
２２ 磁石
２３ コア
２６ 回転位置検出手段
２６ａ センサ
２６ｂ センサケース
２６ｃ 端面
２６ｄ 取り付け穴
２６ｅ 設置面
３０ 取り付け手段
３１、３７ 樹脂モールド部分
３２ 取り付け足
３３ 取り付け座体
３４ ボルト
４１ 第１の位置決め部
４２ 第２の位置決め部
４３ 第１の嵌合部
４４ 第２の嵌合部
４５ 螺子

Claims (3)

1. ステータにロータの回転位置検出手段を有し、この回転位置検出手段は、前記ステータに設けられた少なくとも２箇所のほぼ軸方向に凸あるいは凹である軸方向に向く第１の位置決め部と、少なくとも1箇所のほぼ径方向に凸あるいは凹である径方向に向く第２の位置決め部とに嵌合していることを特徴とするモータ。
2. 回転位置検出手段の前記第１の位置決め部に対してほぼ垂直な設置面と、前記ステータの軸方向に対してほぼ垂直な受面とが当接することによって、前記回転位置検出手段の前記軸方向位置が決定され、前記ステータの受面は、前記ステータにおけるそれが用いられる洗濯機への取り付け方向反対側に向けて設けた請求項１に記載のモータ。
3. ステータの内周および外周の双方にロータを有する請求項１または２に記載のモータ。

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