JP2009077602A - 駆動用モータの回転子 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は上記した問題点に鑑み、回転子を合成樹脂で樹脂モールドしたとき、回転子鉄心と磁極鉄心片，希土類永久磁石の機械的結合強度を増加させた駆動用モータの回転子を提供することを目的とする。
【解決手段】
本発明は、回転子鉄心と磁極鉄心片，希土類永久磁石を合成樹脂で樹脂モールドにより一体成形しているが、機械強度として弱い回転子鉄心と合成樹脂の結合よる機械強度を上げるため、回転子鉄心の極間に希土類永久磁石の端面に接触しない突起部を設け、その突起部の形状を半径方向で外周に向かって根元部より先端部の寸法を大きくすることにより、合成樹脂で樹脂モールドしたときに突起部と合成樹脂が遠心力に対して抜け止め方向にして機械的に強固に結合させた。これにより、回転子鉄心と磁極鉄心片，希土類永久磁石を合成樹脂で一体成形により機械強度を上げるようにした駆動用モータの回転子を有することを特徴とする。
【選択図】図１０

Description

本発明は、洗濯機の外槽に回転ドラムを直接駆動する希土類永久磁石を有する、駆動用モータの回転子に関するものである。

回転子鉄心から分離した磁極鉄心片，希土類永久磁石を使用したものは特開２００６−３５２９７３号公報（特許文献１）に記載されており、極間にくさび状部材を使用して外周鉄心と永久磁石固定したものは特開２００５−３３３７６２号公報（特許文献２）に記載されている。

特開２００６−３５２９７３号公報 特開２００５−３３３７６２号公報

洗濯機の回転ドラムを駆動する駆動用モータは回転ドラムを直接駆動するので、大きな駆動トルクが必要である。このため、駆動用モータの体積を大きくしないで駆動トルクを出す手段としては磁気エネルギー密度が高い希土類磁石を使用する。また、これに使用する回転子の極数は増加し、希土類永久磁石も小さくなり、半径方向すなわち厚さ方向は薄くなるので、この面すなわち極間での漏洩磁束の増加が問題となる。極間の漏洩磁束を低減するには希土類永久磁石の外周に位置する磁極鉄心片と内周に位置する回転子鉄心を磁気的に分離する必要がある。このため、磁性体で構成されている磁極鉄心片と回転子鉄心は機械的に切り離している。これを一体にするため、樹脂モールドを行っているが回転子鉄心外形と接している合成樹脂、希土類永久磁石は円周方向に交互に円環を形成しているが遠心力の方向に対しては合成樹脂には曲げ応力が印加され、機械的に弱くなるので、機械強度を上げるため回転子の両端面を円環状に成形した合成樹脂の厚さを厚くして機械強度を上げる必要があるという問題があった。

本発明は上記した問題点に鑑み、回転子を合成樹脂で樹脂モールドしたとき、回転子鉄心と磁極鉄心片，希土類永久磁石の機械的結合強度を増加させた駆動用モータの回転子を提供することを目的とする。

本発明は、回転子鉄心と磁極鉄心片，希土類永久磁石を合成樹脂で樹脂モールドにより一体成形しているが、機械強度として弱い回転子鉄心と合成樹脂の結合よる機械強度を上げるため、回転子鉄心の極間に希土類永久磁石の端面に接触しない突起部を設け、その突起部の形状を半径方向で外周に向かって根元部より先端部の寸法を大きくすることにより、合成樹脂で樹脂モールドしたときに突起部と合成樹脂が遠心力に対して抜け止め方向にして機械的に強固に結合させた。これにより、回転子鉄心と磁極鉄心片，希土類永久磁石を合成樹脂で一体成形により機械強度を上げるようにした駆動用モータの回転子を有することを特徴とする。

本発明によれば、回転子鉄心の極間に設けられた突起部が半径方向で外周に向かって根元部より先端部の寸法が大きいので、合成樹脂と回転子鉄心が突起部を介して抜け止めに作用しているので回転子鉄心と合成樹脂の機械的結合が強くなり、磁極鉄心片，希土類永久磁石及び突起部が合成樹脂で一体に成形されるので回転子鉄心を含めた円環部分での機械強度が著しく増加するので、回転子の両端面の合成樹脂を厚くして強度を上げなくても遠心力に強い駆動用モータの回転子を提供することができる。

以下、本発明の実施形態に係わる実施例について、図を引用して説明する。図１は、本発明の実施例に係るもので、ドラム式洗濯乾燥機の縦断面図を示す。外枠筐体は、外枠１と、前記外枠１を載置するように支持するベース部２を有する。また、ベース部２がなく、外枠１だけで外枠筐体を構成するものもある。外枠１は、正面の中央に設けられた開閉自在なる蓋体３を有する。外枠１の内部には樹脂で成形された外槽４が配置され、前記外槽４の中には、回転自在の回転ドラム５が配置されている。回転ドラム５は主軸６を介して駆動用モータ７と直結されている。駆動用モータ７は金属製フランジ８に固定され、金属製フランジ８は外槽４に固定されている。組み付け時は金属製フランジ８に主軸６及び駆動用モータ７が組込まれた駆動部組を、外槽４に組み付けてから回転ドラム５を組み付けている。本実施例の場合、回転ドラム駆動用モータ７は磁石埋め込み形のインナーロータでステータは集中巻の巻線を有するＤＣブラシレスモータを使用している。回転ドラム５の内側には脱水時に高速回転で洗濯物９に含まれている水分を脱水するための脱水穴１０が全周に複数個設けられている。回転ドラム５には脱水時の洗濯物９によるアンバランス振動を低減するための、流体バランサー１１が設けられている。蓋体３と外槽４の間で、洗浄水を密封するために、ゴム製の弾性体で構成されるベローズ１２が設けられている。

外槽４は洗濯物９によるアンバランス振動を低減するため底部に２個のサスペンション１３により支持されている。サスペンション１３は外槽４及びそれに付属する全重量を支持するものであり強固な構成にできている。また、脱水運転時に生じる外槽４の共振による異常振動を防止するための減衰機構などが設けられている。また、外槽４の上部は、前後に配置された、二個の引きバネ１４，１５で支持している。これらの引きバネ１４，１５は外槽４の前後方向の倒れ防止を兼ねた支持や脱水時の前後，上下及び左右方向の振動を低減するために設けられている。

ベース部２には、洗濯水を排水するための排水ホース１６が取付けられている。また、ベース部１の四隅には取付け脚１７が設けられている。この取付け脚１７はゴムで形成され、ドラム式洗濯乾燥機の運転時の振動を減衰させている。なお、上記の外枠筐体は外枠１とベース部２を有するが、ベース部２を設けず、外枠１に取付け脚１７を設けるようにすることも可能である。この場合は、外枠１が外枠筐体になる。洗濯やすすぎ時には、水道の蛇口に接続された給水ホース１８，給水電磁弁１９に接続された注水ホース２０，洗剤トレー２１を経由して、洗濯やすすぎに必要な水が供給される。供給された水は外槽４の底部に洗濯水として、また、すすぎ時にはすすぎ水として溜められている。洗剤トレー２１には洗濯時に必要な洗剤を投入し、すすぎ時には、仕上がりをよくするために柔軟仕上げ剤を投入する。洗濯時には、注水ホース２０から供給された水が洗剤トレー２１の洗剤を溶かしながら外槽４の上部からフレキシブルホース２２を介して投入される。外槽４の内側にある回転軸心線を横にした回転ドラム５には、蓋体３を開けて投入されて洗濯物９が内置される。回転ドラム５の内側には洗濯時に洗濯物９を掻き揚げられるようにするために複数個のリフター２３が設けられている。洗濯やすすぎが終了して不要になった水や脱水時に洗濯物９から脱水された水は排水弁２４を開放して排水ホース１６から排水される。

乾燥時は送風ファン２５により送風された送風は、洗濯物９が入った回転ドラム５の中及び外周を通ってくるためリントが含まれるので、必ず乾燥フィルタ２６を通す必要がある。このため、乾燥フィルタ２６を経由してヒータ２７に送風し、加熱された温風は外槽上部に設けられた噴出口部２８より回転ドラム５の中に送風される。温風は洗濯物９を通って、回転ドラム５の後部から外槽４の底部に設けられた除湿装置２９の通風口３０を通って除湿され送風ファン２５により循環を繰り返して洗濯物９を乾燥させる。

図２は本発明の実施例に係るもので、外槽４に駆動部組３１が取付けられている部分縦断面図を示す。駆動部組３１は、外槽４の奥側に金属製フランジ８を介して取付けネジ３５により取付けられている。駆動部組３１を構成する金属製フランジ８の回転ドラム側ボス部３２は内側にウォータシール３３が圧入され、外側はゴムを被せている。この部分に外槽ボス部３４が圧入され外槽４と駆動部組３１とのシールが行われ、洗浄水が外に漏れないように構成される。回転ドラム側ボス部３２の反対側には、駆動用モータ側ボス部３７が設けられており、主軸６を回転支持する軸受３８，３９が収納されている。主軸６には回転子３６が挿入されナット４０により固定されている。回転子３６の外周には固定子４１が取付けネジ４２により金属製フランジ８に固定されている。固定子４１の上面には、モータカバー４３が固定子４１に取付けられている。また、主軸６には回転ドラム５を取付けるためのフランジ４４が、嵌合固定されている。固定子４１の内径と回転子３６の外径との間隙は本実施例では０.６〜１mm程度なので結露水等で容易に固定子４１と回転子３６は電気的に接続されるので主軸６との電気絶縁としては回転子３６で行っている。

固定子４１の下面には磁極位置検出装置４５が取付けられており、回転子３６の外周に埋め込まれた希土類永久磁石端面の漏洩磁束の検出を行い回転子の磁極を検出している。

図３は本発明の実施例に係るもので、回転子３６の縦断面図を示す。回転子３６は回転子フランジ４６の中央部に、鍛造で成形したロータボス４７を配置し、回転子フランジ４６の外周には回転子鉄心４８を嵌合し、その上に各々独立して希土類永久磁石４９と磁極鉄心片５０を配置して合成樹脂５１で樹脂モールドにより一体成形されている。

図４は本発明の実施例に係るもので、回転子３６の外周部分の部分断面拡大図を示す。回転子フランジ４６の外周には回転子鉄心４８が嵌合されている。回転子鉄心４８は、軸方向を回転子フランジ４６の外周端面に設けられた円筒部６６により位置決めされている。

回転子３６の希土類永久磁石４９の両端面は、合成樹脂５１により、磁極鉄心片５０の外周の一部と一緒に樹脂モールドされている。磁極位置検出装置側端面５２は、固定子４１に固定された磁極位置検出装置４５が所定の空隙をもって配置されている。これと反対側の端面は、非磁極位置検出装置側端面５３として、合成樹脂５１により樹脂モールドされている。これらの合成樹脂５１の厚さは磁極位置検出装置側端面５２のほうを非磁極位置検出装置側端面５３より小さくしている。また、磁極位置検出装置側端面５２の合成樹脂５１の厚さは回転子鉄心４８と希土類永久磁石４９の防錆ができる最低厚さとして０.５〜１.０mmとしている。

図５は本発明の実施例に係るもので、ロータボス４７の正面図を示す。外周側は、凹部５４と凸部５５により構成されており、この部分に回転子フランジ４６が配置され合成樹脂５１により樹脂モールドされ機械的に結合されると共に電気的に絶縁される。内側中央部はセレーション（歯車）となっており、主軸６と結合して回転止めを形成している。ロータボス４７は鍛造で成形されているため、原材料に対する材料の使用効率がプレスによる打ち抜き作業よりよくする事ができる。

図６は本発明の実施例に係るもので、回転子フランジ４６の正面図を示す。回転子フランジ４６の内側にはロータボス４７の凹部５４と凸部５５に互いに間隙をもって嵌合する凸部５６と凹部５７が設けられている。この間の合成樹脂５１には回転時には圧縮荷重がかかるようになっており、曲げ荷重は回転子フランジ４６とロータボス４７の金属部で持たせているので機械強度を上げることが出来る。７０は回転子フランジ４６に形成した穴である。

図７は本発明の実施例に係るもので、回転子フランジ４６の縦断面図を示す。回転子フランジ４６の凹部５７，凸部５６にはそれぞれ、ロータボス４７の凸部５５，凹部５４が軸方向及び回転方向に間隙をもって嵌合している。

図８は、本発明の実施例に係わるもので、回転子鉄心４８の正面図を示す。回転子鉄心４８は分割回転子鉄心５８を複数個環状に結合して構成される。本実施例では７個組合せて回転子鉄心４８を構成している。分割することにより、分割回転子鉄心５８の材料歩留まりを上げ、使用量を少なくすることが出来る。

図９は本発明の実施例に係るもので、分割回転子鉄心５８の正面図を示す。分割回転子鉄心５８は複数個の積層ノッチ５９で剥離しないように結合されている。その両端面には嵌合凸部６０と嵌合凹部６１により構成されている。嵌合するときは、互いの嵌合凹部６１に嵌合凸部６０を圧入して堅固に結合している。極間の突起６２は希土類永久磁石４９の回転方向を規制しており、希土類永久磁石４９との接触部分は上下にＮ極とＳ極に等分に着磁されているので厚さの１／２を越えないようにして端面部における磁束の漏洩を少なくしている。その先端部は半径方向で外周に向かう方向に対して、根元部より先端部の寸法を大きくしたいわゆる逆テーパ形状としている。また、この突起６２は半径方向で外周に向かう方向に対して抜け止めになる形状であれば任意でよい。また、この突起部６２の高さは側面脚部６３より低い位置としている。これより高くなると極間での空間が狭くなり磁束の漏洩が大きくなる。また、図１０は本発明の実施例に係るもので、回転子３１の外周を半径方向に断面した部分断面図を示す。内側から順番に回転子フランジ４６の外周に回転子鉄心４８，希土類磁石４９，磁極鉄心片５０が配置されている。希土類永久磁石４９と接するストッパー突起部６５の下面部は、希土類永久磁石４９の回転方向の位置決めに使用されている。この部分の突起部６５の高さは希土類永久磁石４９が半径方向に着磁されているので、Ｎ極とＳ極が厚さ方向の１／２すなわち中央部を境に着磁されている。接触部における磁束の漏洩を無くするためは希土類永久磁石４９の１／２よりストッパー突起部６５の高さを小さくすることにより漏洩磁束を少なくすることができる。また、磁極鉄心片５０の側面には側面脚部６３が両側に設けられ、希土類永久磁石４９の回転方向を規制している。希土類永久磁石４９と非接触の突起部６２の上面は半径方向で外周に向かう方向に対して根元部の寸法を先端部の寸法より大きくすることにより半径方向で外周に働く荷重に対して抜けない形状としており、希土類永久磁石４９，磁極鉄心片５０及び回転子鉄心４８が合成樹脂５１により両側端面と共に樹脂モールドにより、一体に成形されている。また、回転子鉄心４８の内側には複数個の切欠き６４が設けられているが回転子フランジ４６と回転子鉄心４８との嵌合は、分割回転子鉄心５８を使用しているので強固ではないので、この切欠き６４の部分に樹脂モールドにより合成樹脂５１を充填して大きな回転トルクを受けている。

従来は円環強度として合成樹脂５１と回転子鉄心４８は機械的に結合していなく、円周方向に合成樹脂５１と希土類永久磁石４９が、交互に連なった円環を構成し、合成樹脂５１には曲げ応力がかかるので、この部分の機械強度が弱かった。このため回転子３１を高速回転させようとすると、この補強を行うために、共通する合成樹脂５１を有する外周の端面部を全周にわたって厚くして対応していた。なお、突起６２の形状については遠心力が作用する半径方向に拘束する形状であれば任意でよい。高さ方向については側面脚部より低い方が空隙を取りやすいので極間の磁束の漏洩は少ない。

本発明によれば、回転子鉄心４８に設けられた、半径方向に外周に向かって根元部より先端部の寸法を大きくした形状の突起６２，回転子鉄心４８及び希土類永久磁石４９は合成樹脂５１を樹脂モールドすることにより機械的に強固に結合することができるので、高速回転で生じる遠心力による荷重は、回転子鉄心４８，合成樹脂５１，希土類永久磁石４９及び磁極鉄心片５０を一体とした円環で受けることができるので、端面部の合成樹脂５１の機械強度に無関係に半径方向の機械強度を上げることができる。

これにより、回転子３１の端面における合成樹脂５１の厚さは希土類永久磁石４９及び回転子鉄心４８の防錆を維持するために使用するので、機械的強度を強くする必要が無いので薄くすることができるので、磁極位置検出装置４５と希土類永久磁石４９の設置距離を小さくし、検出感度を上げることできる。

また、突起部６２は強度の強い回転子鉄心４８で構成され、合成樹脂５１は遠心力の作用に対して圧縮荷重に作用するので小さい突起部６２で機械強度を上げることができる。

本発明の実施例に係るもので、ドラム式洗濯乾燥機の縦断面図である。 本発明の実施例に係るもので、外槽４に駆動部組が取付けられている部分縦断面図を示す。 本発明の実施例に係るもので、回転子３６の縦断面図を示す。 本発明の実施例に係るもので、回転子３６の外周部分の部分断面拡大図を示す。 本発明の実施例に係るもので、ロータボス４７の正面図を示す。 本発明の実施例に係るもので、回転子フランジ４６の正面図を示す。 本発明の実施例に係るもので、回転子フランジ４６の縦断面図を示す。 本発明の実施例に係わるもので、回転子鉄心４８の正面図を示す。 本発明の実施例に係るもので、分割回転子鉄心５８の正面図を示す。 本発明の実施例に係るもので、回転子３１の外周を半径方向に断面した部分断面図を示す。

符号の説明

１ 外枠
２ ベース部
３ 蓋体
４ 外槽
５ 回転ドラム
６ 主軸
７ 駆動用モータ
８ 金属製フランジ
９ 洗濯物
１０ 脱水穴
１１ 流体バランサー
１２ ベローズ
１３ サスペンション
１４，１５ 引きバネ
１６ 排水ホース
１７ 取付け脚
１８ 給水ホース
１９ 給水電磁弁
２０ 注水ホース
２１ 洗剤トレー
２２ フレキシブルホース
２３ リフター
２４ 排水弁
２５ 送風ファン
２６ 乾燥フィルタ
２７ ヒータ
２８ 噴出口
２９ 除湿装置
３０ 通風路
３１ 駆動部組
３２ 回転ドラム側ボス部
３３ ウォータシール
３４ 外槽ボス部
３５，４２ 取付けネジ
３６ 回転子
３７ 駆動用モータ側ボス部
３８，３９ 軸受
４０ ナット
４１ 固定子
４３ モータカバー
４４ フランジ
４５ 磁極位置検出装置
４６ 回転子フランジ
４７ ロータボス
４８ 回転子鉄心
４９ 希土類永久磁石
５０ 磁極鉄心片
５１ 合成樹脂
５２ 磁極位置検出装置側端面
５３ 非磁極位置検出装置側端面
５４，５７ 凹部
５５，５６ 凸部
５８ 分割回転子鉄心
５９ 積層ノッチ
６０ 嵌合凸部
６１ 嵌合凹部
６２ 突起部
６３ 側面脚部
６４ 切欠き
６５ ストッパー突起部

Claims (3)

1. 回転子鉄心と磁極鉄心片の間に希土類永久磁石を配置し、前記回転子鉄心と磁極鉄心片は希土類永久磁石を介して半径方向に分離し、回転子鉄心の極間は半径方向に突き出した突起部を有する駆動用モータの回転子において、希土類永久磁石と非接触の突起部は半径方向で外周に向かって根元部より先端部の寸法を大きくした形状とし、回転子両端面及び磁極鉄心外形，希土類永久磁石，回転子鉄心を合成樹脂で樹脂モールドしたことを特徴とした駆動用モータの回転子。
2. 回転子鉄心と磁極鉄心片の間に希土類永久磁石を配置し、前記回転子鉄心と磁極鉄心片は希土類永久磁石を介して半径方向に分離し、回転子鉄心の極間は半径方向に突き出した突起部を有する駆動用モータの回転子において、極間で希土類永久磁石と接するストッパー突起部の接触高さは１／２より小さくし、希土類永久磁石と非接触の突起部は半径方向で外周に向かって根元部より先端部の寸法を大きくした形状とし、回転子両端面及び磁極鉄心外形，希土類永久磁石，回転子鉄心を合成樹脂で樹脂モールドしたことを特徴とした駆動用モータの回転子。
3. 請求項１及び請求項２記載の駆動用モータの回転子において、磁極位置検出装置側端面の合成樹脂の厚さを、非磁極位置検出装置端面より薄くしたことを特徴とする駆動用モータの回転子。

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