JP2013059526A - Brushless motor for washing machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はドラム式洗濯機用ブラシレスモータに関する。 The present invention relates to a brushless motor for a drum type washing machine.
従来、水平方向または傾斜方向に回転の軸心を有する回転ドラムを有し、モータの動力をベルトおよびプーリーを介して回転ドラムに伝達する形態のドラム式洗濯機において、前記モータとして適用されてきたブラシ付モータ(例えば、特許文献1参照)やインダクションモータ(例えば、特許文献2参照)においては、アルミニウム等のフレームを有した鋼板モータが使用されてきた。 Conventionally, it has been applied as a motor in a drum type washing machine having a rotating drum having an axis of rotation in a horizontal direction or an inclined direction and transmitting the power of the motor to the rotating drum via a belt and a pulley. In motors with brushes (for example, see Patent Document 1) and induction motors (for example, see Patent Document 2), steel plate motors having a frame such as aluminum have been used.
図9は、上記従来のドラム式洗濯機の概略断面図である。図9に示すように、従来のドラム式洗濯機50は、水平方向または傾斜方向に回転の軸心を有する回転ドラム51を回転自在に支持した水槽52の背面に、前記回転ドラム51にドラム回転軸53を介して動力を伝達するプーリー54と、ベルト55を介して前記プーリー54に動力を伝達するモータ60を備えている。また、図9に示すとおり、一般的には、前記モータ60は、水槽52の下方に固定される。
FIG. 9 is a schematic sectional view of the conventional drum-type washing machine. As shown in FIG. 9, the conventional drum-
従来の前記モータ60は、ステータ61、前記ステータの内側に軸63と共に回転自在に支持されたロータ(図示せず)、出力側ブラケット63、反出力側ブラケット64などで構成され、ステータ61の鉄部分が剥き出しになっている。また、前記ブラケット63、64についても、開口部を設けている形態が一般的であり、従って、温度上昇には有利であるが、ステータ61の外周および、前記モータ60の内部(巻線、ロータ、軸受など)に水が浸入することが防止されていない構造となっている。そのため、前記モータ60への水の進入を防止するために、水槽背面の形状を工夫するなどして、前記モータ60に水が掛かりにくくするなどの対策がなされている。
The
しかしながら、前記従来のドラム式洗濯機においては、前記モータ60を水槽52の下方に固定することから、上述従来技術では、完全にモータ60に水が掛からないようにすることは困難であり、錆の発生を抑制できないという課題がある。また、巻線に水が掛かることを完全に抑制できないため、水濡れに起因する不具合への対策を要する。
However, in the conventional drum-type washing machine, since the
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、前記モータ60が前記水槽の下方に固定された状態であっても、ステータコアや巻線などを樹脂材料によるモールド成形で封止することで、錆の発生や水濡れに起因する不具合の発生を抑制可能な洗濯機用ブラシレスモータを提供することが可能となる。
The present invention has been made to solve such a problem. Even when the
しかしながら、モールドモータはモータ周囲に風の流れが無い場合、内部に熱がこもりやすいことから、モータ内部に樹脂または金属の内扇を設け、ステータにはロータ回転時にモータ内部に外気を吸い込み、または吐き出す為の風孔を複数個備えたこることにより温度を低減することで、さびの発生や、水濡れに起因する不具合の発生を抑制可能な洗濯機用ブラシレスモータを提供することを目的とする。 However, when there is no wind flow around the motor, the molded motor is likely to accumulate heat, so a resin or metal inner fan is provided inside the motor, and the stator sucks outside air into the motor when the rotor rotates, or An object of the present invention is to provide a brushless motor for a washing machine capable of suppressing the occurrence of rust and problems caused by water wetting by reducing the temperature by providing a plurality of air holes for discharging. .
本発明は、水平方向または傾斜方向に回転の軸心を有する回転ドラムを備え、プーリーと、ベルトを介して前記回転ドラムに動力が伝達されるドラム式洗濯機に適用される洗濯機用ブラシレスモータおいて、ステータを構成している部材のうち、少なくともステータコアと巻線と巻線絶縁物を、樹脂材料によるモールド成形で封止していることを特徴とする。ただし、ロータを回転させる必要があるため、前記ステータと前記ロータとの間に形成されるギャップ面は、樹脂材料による封止を行う必要は無い。 The present invention relates to a brushless motor for a washing machine that is applied to a drum-type washing machine that includes a rotating drum having an axis of rotation in a horizontal direction or an inclined direction, and that transmits power to the rotating drum via a pulley. In the meantime, among the members constituting the stator, at least the stator core, the winding, and the winding insulator are sealed by molding with a resin material. However, since it is necessary to rotate the rotor, the gap surface formed between the stator and the rotor need not be sealed with a resin material.
このような構成により、電流が通電される巻線に水が掛からない構造となるために、水濡れに起因する不具合が発生することが無くなる。また、鉄材で構成されるステータコアの錆が発生せず、錆による特性劣化の懸念が無くなり、信頼性の高い洗濯機用ブラシレスモータが提供される。 With such a configuration, water is not applied to the winding through which a current is passed, so that problems due to water wetting do not occur. Further, rust of the stator core made of iron material does not occur, there is no fear of characteristic deterioration due to rust, and a highly reliable brushless motor for a washing machine is provided.
また、ロータを構成しているロータコアと磁石を樹脂材料によるモールド成形で封止することも可能である。 It is also possible to seal the rotor core and the magnet constituting the rotor by molding with a resin material.
このような構成により、ステータと同様に、ロータコアの錆が発生せず、特性劣化の懸念が無くなる。更に、磁石として希土類磁石を使用している場合においては、特に磁石の錆による特性劣化が課題となるが、磁石全体を樹脂材料によって封止することで、磁石特性の劣化の懸念が無くなり、信頼性の高い洗濯機用ブラシレスモータが提供可能である。 With such a configuration, like the stator, the rust of the rotor core does not occur, and there is no fear of characteristic deterioration. Furthermore, when a rare earth magnet is used as a magnet, deterioration of the characteristics due to rust of the magnet is a problem, but by sealing the entire magnet with a resin material, there is no concern about deterioration of the magnet characteristics, and reliability A brushless motor for a washing machine with high performance can be provided.
更に、ロータには軸に挿入された、金属または樹脂で形成され少なくとも二枚以上の羽根を有しステータ内径より外形の大きい内扇を備え、前記ステータには前記ロータ回転時にモータ内部に外気を吸い込み、または吐き出す為の風孔を複数個備えたことを特徴とする。 Further, the rotor is provided with an inner fan inserted into a shaft and made of metal or resin and having at least two blades and having an outer shape larger than the inner diameter of the stator. It is provided with a plurality of air holes for sucking or discharging.
このような構成により、上記モールドで構成されるモータで課題となる温度上昇も抑制できる洗濯機用ブラシレスモータが提供可能である。 With such a configuration, it is possible to provide a brushless motor for a washing machine that can suppress a temperature rise that is a problem with the motor configured by the mold.
以上のように本発明によれば、水平方向または傾斜方向に回転の軸心を有する回転ドラムを備え、プーリーと、ベルトを介して前記回転ドラムに動力が伝達されるドラム式洗濯機に適用される洗濯機用ブラシレスモータおいて、ステータあるいはロータを樹脂材料によるモールド成形で封止し、内扇と風孔を設けることによって、信頼性の高い洗濯機用ブラシレスモータを提供することを目的とする。 As described above, according to the present invention, the present invention is applied to a drum-type washing machine that includes a rotating drum having an axis of rotation in a horizontal direction or an inclined direction, and that transmits power to the rotating drum via a pulley and a belt. An object of the present invention is to provide a highly reliable brushless motor for a washing machine by sealing a stator or a rotor by molding with a resin material and providing an inner fan and an air hole. .
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態及び実施例によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments and examples.
図1は、本発明の実施例1に係る永久磁石ブラシレスモータを搭載したドラム式洗濯機の概略断面図である。図1に示すように、ドラム式洗濯機10は、水平方向または傾斜方向に回転の軸心を有する回転ドラム11を回転自在に支持した水槽12の背面に、前記回転ドラム11にドラム回転軸13を介して動力を伝達するプーリー14と、ベルト15を介してプーリー14に動力を伝達するモータ20を備えている。また、図1に示すとおり、通常、モータ20は、水槽12の下方に固定されている。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a drum type washing machine equipped with a permanent magnet brushless motor according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the drum-
図2は、本発明の実施例1に係る永久磁石ブラシレスモータの概略断面図である。モータ20は、ドラム式洗濯機10の水槽12に固定されるステータ30と、ステータ30に対して回転自在に保持されたロータ40とから成る。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the permanent magnet brushless motor according to the first embodiment of the present invention. The
ステータ30は、通常薄い鉄板を積層して構成されるステータコア31と、巻線絶縁材32を介して前記ステータコア31に巻回された巻線33と、ステータコア31と巻線絶縁材32と巻線33とを内包したステータ樹脂モールド34と、軸受35を保持するためのハウジング36とから成る。
The
また、ロータ40は、通常薄い鉄板を積層して構成されるロータコア41と、ロータコア41の内部あるいは外周に配設された磁石42と、ロータコア41の軸方向両端部に配設された端板43と、ロータ40が発生する動力を回転ドラム11に伝達するためのモータ軸23およびモータプーリー25とから成る。
The
図3は、図2に示したステータコア31と巻線絶縁材32と巻線33とを組み立てた状態のモータ巻線組立品の斜視図である。図3に示すとおり、巻線絶縁材32を介してステータコア31との電気的絶縁を確保した状態で巻線33が巻回されている。
FIG. 3 is a perspective view of the motor winding assembly in a state where the
また、巻線33は、通常U、V、Wの3相から成り、3相交流電流を通電することによって、ステータコア31の内周側に回転磁界を発生させる。図2に示した状態は、少なくともステータコア31の内周側(ギャップ面37)を除く部分と、巻線絶縁材32と、巻線33とをステータ樹脂モールド34に内包し、外部空間即ち空気部分との接触を無くした構成となっている。
The winding 33 is generally composed of three phases U, V, and W, and generates a rotating magnetic field on the inner peripheral side of the
図4は、図2に示したロータ40と、ロータ40に配設された軸受35を示している。図4では、ロータコア41の内部に磁石(図4では図示せず)を内包したIPMロータタイプの構成を表しており、ロータコア41の軸方向両端部に端版43をそれぞれ配設することによって、磁石の軸方向への飛び出しを防止している。
FIG. 4 shows the
また、ロータコア41には、軸受35によって回転自在に保持されたモータ軸23が挿入され、モータ軸23の先端に配設されたモータプーリー25を介して図1に示した回転ドラム11に動力を伝達する。
Further, the
以上に示した本発明の実施例1に係る永久磁石ブラシレスモータにおいては、図2および図3からも分かるとおり、電流が通電される巻線33が、ステータ樹脂モールド34に内包されて水が掛からない構造となるために、水濡れに起因する不具合が発生することが無くなる。
In the permanent magnet brushless motor according to the first embodiment of the present invention described above, as can be seen from FIGS. 2 and 3, the winding 33 to which a current is applied is included in the
また、ステータコア31も巻線33と同様にステータ樹脂モールド34に内包されることから、ロータコア41が常に対向して回転するギャップ面37を除けば、ステータコア31の錆による特性劣化の懸念が無くなる。従って、洗濯機用ブラシレスモータの信頼性を向上するために好適であると言える。
Further, since the
なお、上記実施例1においては、IPMロータタイプでの説明を行っているが、磁石をロータコア41の表面に配設したSPMロータタイプなど、他の構成においても同様の効果が得られることは自明である。
In the first embodiment, the IPM rotor type is described, but it is obvious that the same effect can be obtained in other configurations such as an SPM rotor type in which magnets are arranged on the surface of the
図5は、本発明の実施例2に係る永久磁石ブラシレスモータの概略断面図である。なお、図5に示した永久磁石ブラシレスモータにおいても、上記実施例1と同様に、図1に示すようにドラム式洗濯機へ固定される。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of a permanent magnet brushless motor according to Embodiment 2 of the present invention. The permanent magnet brushless motor shown in FIG. 5 is also fixed to the drum type washing machine as shown in FIG.
図5に示すとおり、モータ20は、ドラム式洗濯機10の水槽12に固定されるステータ30と、ステータ30に対して回転自在に保持されたロータ40とから成る。ステータ30は、通常薄い鉄板を積層して構成されるステータコア31と、巻線絶縁材32を介して前記ステータコア31に巻回された巻線33と、ステータコア31および軸受35を保持して水槽12に固定されるステータフレーム38とから成る。
As shown in FIG. 5, the
なお、図5では、ステータフレーム38と一体化された軸受を保持するためのハウジング38aを有する構成を示しているが、ステータフレーム38とハウジング38aを別体化することも可能である。また、ロータ40は、通常薄い鉄板を積層して構成されるロータコア41と、ロータコア41の内部あるいは外周に配設された磁石42と、ロータコア41と磁石42とを内包したロータ樹脂モールド45と、ロータ40が発生する動力を回転ドラム11に伝達するためのモータ軸23およびモータプーリー25とから成る。なお、ステータコア31、巻線絶縁材32、巻線33の構成については、図3と同様であるため、詳細の説明は割愛する。
5 shows a configuration having a
図6は、図5に示したロータ40と、ロータ40に配設された軸受35を示している。ロータコア41には、軸受35によって回転自在に保持されたモータ軸23が挿入され、モータ軸23の先端に配設されたモータプーリー25を介して図1に示した回転ドラム11に動力を伝達する。
FIG. 6 shows the
また、ロータコア41は、ロータ樹脂モールド45によって内部および少なくとも両端部を封止している。
The
本発明の形態2においては、ロータコア41の内部に磁石42を内包した、図7に示したIPMロータタイプの構成を表しており、ロータ樹脂モールド45によって、磁石42が完全に覆われるようにすることによって、磁石42がロータコア41から軸方向に飛び出すことを防止すると共に、磁石42に水が掛かることを防止することが可能となる。
In the second embodiment of the present invention, the configuration of the IPM rotor type shown in FIG. 7 in which the
特に、ドラム式洗濯機用モータにおいては、高トルクを確保しながら小型化することが必要とされ、磁石42としてネオジ系の希土類磁石が適用されることが多い。このネオジ系の希土類磁石は、残留磁束密度が高く、モータトルクを向上できる一方で、錆により劣化するという欠点を有している。
In particular, a drum type washing machine motor needs to be downsized while securing a high torque, and a neodymium rare earth magnet is often used as the
従って、図6に示すように、磁石42をロータ樹脂モールド45によって封止することにより、磁石42の錆による特性劣化の懸念が無くなり、特性の経年劣化が少なく、信頼性の高いモータを提供することが可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 6, by sealing the
なお、上記実施例2においては、IPM方式(磁石埋設型)のロータの構成での説明を行っているが、磁石をロータコア41の表面に配設したSPM方式(表面磁石型)のロータの構成など、他の構成においても同様の効果が得られることは自明である。また、ネオジ系の希土類磁石に対してだけではなく、フェライト磁石など、他の磁石に対しても好適である。
In the second embodiment, the configuration of the rotor of the IPM method (magnet embedded type) is described. However, the configuration of the rotor of the SPM method (surface magnet type) in which the magnet is disposed on the surface of the
図8は、本発明の実施例3に係る永久磁石ブラシレスモータの概略断面図である。なお、図8に示した永久磁石ブラシレスモータにおいても、上記実施例1と同様に、図1に示すようにドラム式洗濯機へ固定される。 FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a permanent magnet brushless motor according to Embodiment 3 of the present invention. The permanent magnet brushless motor shown in FIG. 8 is also fixed to the drum type washing machine as shown in FIG. 1 as in the first embodiment.
図8に示すとおり、モータ20は、ドラム式洗濯機10の水槽12に固定されるステータ30と、ステータ30に対して回転自在に保持されたロータ40とから成る。
As shown in FIG. 8, the
ステータ30は、通常薄い鉄板を積層して構成されるステータコア31と、巻線絶縁材32を介して前記ステータコア31に巻回された巻線33と、ステータコア31と巻線絶縁材32と巻線33とを内包したステータ樹脂モールド34と、軸受35を保持するためのハウジング36とから成る。
The
また、ロータ40は、通常薄い鉄板を積層して構成されるロータコア41と、ロータコア41の内部あるいは外周に配設された磁石42と、ロータコア41の軸方向両端部に配設された端板43と、ロータ40が発生する動力を回転ドラム11に伝達するためのモータ軸23およびモータプーリー25とから成る。
The
ロータ40にはモータ軸23に挿入された、金属または樹脂で形成され少なくとも二枚以上の羽根を有しステータ30内径より外形の大きい内扇46を備え、ステータ30にはロータ40の回転時にモータ内部に外気を吸い込み、または吐き出す為の風孔を複数個備える。
The
なお、ステータコア31、巻線絶縁材32、巻線33の構成については、図3と同様であり、また、ロータ40の構成については、図6と同様であるため、詳細の説明は割愛する。
The configuration of the
なお、本実施例3においては、実施例1および実施例2からも明らかな通り、電流が通電される巻線33が、ステータ樹脂モールド34に内包されて水が掛からない構造となるために、水濡れに起因する不具合が発生することが無くなり、また、ステータコア31の錆による特性劣化の懸念が無くなる。
In the third embodiment, as is clear from the first and second embodiments, the winding 33 to which a current is applied is included in the
さらに、ロータ樹脂モールド45によって、磁石42が完全に覆われるようにすることによって、磁石42がロータコア41から軸方向に飛び出すことを防止すると共に、磁石42に水が掛かることを防止することが可能となり、磁石42の錆による特性劣化の懸念が無くなることから、特性の経年劣化が少なく、信頼性の高いモータを提供することが可能となる。
Further, by completely covering the
更に、内扇と風孔を設けることにより温度上昇を低減し、信頼性の高いモータを提供することが可能となる。 Further, by providing the inner fan and the air hole, it is possible to reduce the temperature rise and provide a highly reliable motor.
なお、本実施例3においても、実施例1および実施例2と同様に、IPMロータタイプでの説明を行っているが、磁石をロータコア41の表面に配設したSPMロータタイプなど、他の構成においても同様の効果が得られることは自明である。また、ネオジ系の希土類磁石に対してだけではなく、フェライト磁石など、他の磁石に対しても好適である。
In the third embodiment, the IPM rotor type is described as in the first and second embodiments. However, other configurations such as an SPM rotor type in which magnets are arranged on the surface of the
本発明に係るドラム式洗濯機用永久磁石ブラシレスモータは、樹脂モールド材によってステータコアや巻線を封止しているため安全性、信頼性の向上が可能であると共に、樹脂モールド材で磁石を封止しているため、モータ特性の経年劣化を防止することが可能であり、更に内扇と風孔を備えることによって、モールドモータにおける放熱性も改善することで、高信頼性、高性能なモータを提供することができる。特にドラム式洗濯機に代表される、水周りで使用される家電製品などにおいて、高信頼性、高性能を求める用途に適している。 The permanent magnet brushless motor for a drum type washing machine according to the present invention seals the stator core and the windings with a resin molding material, so that safety and reliability can be improved and the magnet is sealed with the resin molding material. Since it has stopped, it is possible to prevent deterioration of motor characteristics over time, and by providing an internal fan and air holes, heat dissipation in the molded motor is also improved, resulting in a highly reliable and high performance motor. Can be provided. In particular, it is suitable for applications that require high reliability and high performance, such as home appliances used around water, represented by drum-type washing machines.
10 ドラム式洗濯機
11 回転ドラム
12 水槽
13 ドラム回転軸
14 プーリー
15 ベルト
20 モータ
23 モータ軸
25 モータプーリー
30 ステータ
31 ステータコア
32 巻線絶縁材
33 巻線
34 ステータ樹脂モールド
35 軸受
40 ロータ
41 ロータコア
42 磁石
45 ロータ樹脂モールド
46 内扇
50 ドラム式洗濯機
51 回転ドラム
52 水槽
53 ドラム回転軸
54 プーリー
55 ベルト
60 モータ
61 ステータ
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