JP4339900B2

JP4339900B2 - モータ

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Publication number: JP4339900B2
Application number: JP2007061697A
Authority: JP
Inventors: 英治檜脇; 弘之井上
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2007-03-12
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2027-03-12
Also published as: KR20080083581A; TWI360279B; CN101267134B; CN201219218Y; KR100962838B1; TW200841561A; JP2008228423A; CN101267134A

Description

本発明は、洗濯機などにおいて、固定部に取り付けられるステータと、回転軸に取り付けられるロータとを有するモータに関するものである。

ステータとロータを有するモータ５５は、例えば、図１０、図１１に示すようなドラム式洗濯機５０などに採用されている。これらのドラム式洗濯機５０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の正面開口部および回転ドラム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、洗剤の投入を行い、運転を開始させると、水槽５２内には給水管路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管路５９から排水され、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。これらの各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の回転速度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の回転速度で回転ドラムを第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を回転ドラムの回転軸に連結し、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、ステータの内周面に沿ってロータを配したインナロータ方式のモータ（例えば、特許文献３参照）、あるいは、ステータの外周面に沿ってロータを配したアウタロータ方式のモータ（例えば、特許文献４参照）として、回転ドラムを回転駆動させる方式がある。

なお、図１０は、従来のインナロータ方式のモータ５５を使用したドラム式洗濯機５０の例を示し、図１１は、従来のアウタロータ方式のモータ５５を使用したドラム式洗濯機５０の例を示している。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。

特許文献１では、第１のモータと第２のモータを冷却する冷却ファンを水槽に固定するとともに、冷却ファンに冷却ダクトを固定し、冷却ダクトの冷却風吹き出し口を第１のモータと第２のモータに対向するように分岐しており、冷却ファンからの冷却風を冷却ダクトで送ることによって、水槽を主体とする揺動体が揺動するのに影響されることなく、２つのモータに冷却風を確実に当てて、モータの発熱を抑える技術を開示している。
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

しかしながら、特許文献１に記載されたような冷却技術では、洗濯機本体５１内への設置機器が増え、洗濯機５０の大型化、重量化、さらにはコスト上昇を招く原因になる。そこで、付帯機器を追加設置することなく、モータの発熱を抑えるために、モータ自体に冷
却機能を付与できれば好適である。

本発明者らは、このような観点からモータの開発を種々試みているが、図１１に示すアウタロータタイプのロータ６１を有するモータ５５の場合、特に、発熱源であるステータ６０の外周面に沿ったロータ６１は、ロータ６１を回転軸６２に取り付けるための天蓋部分を有しており、この天蓋部分がステータ６０の洗濯機などへの取り付け方向に対して反対側からステータ６０を覆う形態になる。このため、ステータ６０で発生した熱が逃げにくく、モータ５５の発熱を抑えにくい。従って、モータ５５をより高トルクで駆動したい場合には特に大きな問題となる。

例えば、ロータ６１の天蓋部分に複数の通気穴を円周方向に配設したり、天蓋部分の内面に放射状のリブを設けたりして、ステータ６０とロータ６１との間の空気を攪拌するようにしても、ステータ６０側の熱を奪うことは難く、冷却効果もさほど上がらない。

これに対して、本発明者らは、ステータをモールドしている樹脂材料は空気よりも熱伝導性が高いことに着目し、ステータ自体で放熱性を高める新たな形態を見出し、モータの発熱を大きく低減できる技術を知見した。

本発明は、そのような新たな知見のもとに、ロータがステータを覆う形態を有するモータにおいて、ステータ自体の形態により放熱性を向上させ、ステータからの発熱を抑えることのできるモータを提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１に係るモータは、樹脂材料によってモールドされた略円環状のステータを有し、前記ステータのコア部は、複数のアウタティースと、前記複数のアウタティース間を連結する円環状のヨークとからなり、巻線が前記アウタティース間の前記ヨークに径方向に巻回され、前記ステータの外周面に沿った位置に、樹脂材料によってモールドされた略円環状のロータが配され、前記ステータの少なくとも軸方向に位置する樹脂モールド体の端面は、前記ヨークに径方向に巻回された巻線部分から軸方向に伸延した端面を凹形状とした凹部とすることで、半径方向に延びる凹部と凸部とが交互に形成された凹凸形状としたことを特徴とするものである。

このような請求項１に係るモータによれば、ステータのコア部は、複数のアウタティースと、複数のアウタティース間を連結する円環状のヨークとからなり、巻線がアウタティース間のヨークに径方向に巻回されることで分布巻タイプのモータとし、モータを回転駆動したときに発生するモータ回転音の静音化を図ることができる一方で、ステータの外周面に沿った位置にロータを配することにより、ステータは、その固定部への取付方向に対して反対側に位置する端面および外周面からロータで覆われることになり、ステータは発熱源であるので、ステータとロータとの隙間に熱が籠りやすくなるが、ステータをモールドしている樹脂モールド体の少なくとも軸方向に位置する端面は、ヨークに径方向に巻回された巻線部分から軸方向に伸延した端面を凹形状とした凹部とすることで、半径方向に延びる凹部と凸部とが交互に形成された凹凸形状として、放熱に寄与する表面積を増大させることにより、空気よりも高い熱伝導性を有する樹脂モールド体端面を介して、高い放熱性を得ることができる。樹脂モールド体端面の凹凸形状は、半径方向に延びる凹部と凸部とを円周方向に多数配列して構成することができ、樹脂モールド体端面の表面積を容易に増大して放熱性を高めることができる。

さらに、凹部を、巻線から軸方向に伸延した端面上、すなわち、軸方向の内方に位置する巻線に対向する直上位置に配設しており、熱が放散される空気層と巻線との距離を短くすることにより、巻線から発生する熱を樹脂モールド体に籠らせることなく、樹脂モール
ド体端面からの放熱性を向上させることができる。

そして、このような巻線に対向する直上位置に凹部を配設した凹凸形状をステータの樹脂モールド体端面上に形成することにより、樹脂モールド体端面からの放熱性を向上させる構成によれば、簡単でコストが掛からず、また、特に嵩張ってモータの大型化を招くようなこともない。

本発明の請求項２に係るモータは、上記請求項１に係るモータにおいて、前記ステータのコア部は、アウタティースの半径方向内側にインナティースをさらに備えるとともに、前記ステータの内周面に沿った位置に、樹脂材料によってモールドされた略円環状のロータがさらに配されることを特徴とするものである。

このような請求項２に係るモータによれば、ステータの内周面および外周面の双方に沿ってロータを配することにより、ステータの外周面に沿って配されたロータ（アウタロータ）に加え、ステータの内周面に沿ったデッドスペースを利用してロータ（インナロータ）を配して、１つのステータと２つのロータとの間で電磁力を作用させることで、モータを特に大型化することなく、回転トルクを増加することができるとともに、しかも、ステータは、その固定部への取付方向に対して反対側に位置する端面から内・外周面にわたってロータで覆われることになり、ステータとロータとの隙間に熱が籠りやすくなるが、凹凸形状を有する樹脂モールド体の端面からの放熱性の向上により、モータの発熱を効果的に抑えることができる。

本発明の請求項３に係るモータは、上記請求項１または２に係るモータにおいて、前記ロータは、前記ステータの凹凸形状とした端面に対向する内面に、適当な間隔を隔てて配置され、半径方向に延びる複数の凸部が設けられていることを特徴とするものである。

このような請求項３に係るモータによれば、軸方向に位置するステータの凹凸形状とした端面に対向するロータの内面に、半径方向に延びる複数の凸部を設けることにより、ロータの回転に伴い、ステータとロータとの隙間に介在する空気が攪拌され、ステータの凹凸形状を有する樹脂モールド体の端面からの放熱が促進され、さらに効果的にモータの発熱を抑えることができる。

本発明のモータによれば、ステータをモールドしている樹脂モールド体の軸方向の端面を凹凸形状とし、凹部は、ヨークに径方向に巻回された巻線部分から軸方向に伸延した位置に配設することにより端面における表面積を増大させるとともに、熱が放散される空気層と巻線との距離を短くすることにより、巻線から発生する熱を樹脂モールド体に籠らせることがないという、簡単でコストの掛からない、また、特に嵩張るようなことのない方法により、樹脂モールド体からの放熱性を向上させ、発熱源となるステータの発熱を抑えることができる。また、その分だけ高トルクでの運転ができる。しかも、樹脂モールドの軸方向での層厚はステータ、ロータ間の径方向の空隙によるような制限はないので、冷却の優先度に応じ凹凸の段差を増大して放熱性能を必要十分に高められる。

以下、本発明のモータに係る最良の実施の形態について、図面に基づき説明する。なお、下記に開示される実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、実施の形態で開示された内容ではなく、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれると解されるべきである。

まず、本発明の実施の形態に係るモータ５を備えたドラム式洗濯機１の構造・動作について、図１〜図２に基づき詳細に説明する。図１は、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り、図２は、ドラム式洗濯機の内部を見た背面図である。

本実施の形態のドラム式洗濯機１は既述した基本構成を有し、図１に示すように洗濯機筐体２内にサスペンション構造によって弾性支持された水槽３内に、多数の透孔４ｃ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、洗濯機筐体２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３の正面開口部および回転ドラム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３内には給水管路７から給水がなされ、給水された水は透孔４ｃ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４０ｒｐｍ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４ｄ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管路８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程度の回転速度で高速回転させて、脱水工程が実施される。これらの各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１は、送風機１４により水槽３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３および回転ドラム４内に送風することを繰り返す循環送風経路９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であり、上記の脱水工程後に乾燥工程も自動実行される。

このような各工程を自動実行するために、操作パネル１９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などにより構成される制御部１８によって、モータ５、給水管路７、排水管路８、循環送風経路９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、給水管路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（図示省略）の洗剤を水槽３内に適時に投入できるように構成されている。排水管路８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構成されている。

循環送風経路９は、水槽３および回転ドラム４内の空気を送風機１４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３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１７、除塵後の導入空気を除湿する蒸発器１２、除湿後の空気を加熱して渇いた高温空気とする凝縮器１３を有し、送風機１４を凝縮器１３の下流側に配置して、湿気の影響を受けにくくしている。図示した例では、蒸発器１２、凝縮器１３は、圧縮機１５により冷媒を循環されて循環空気と熱交換を行うものであり、空気調和機１６を構成するものである。しかし、加熱乾燥手段はこれらに限られることはない。

回転ドラム４は、その回転軸２０に水槽３の背面３ａに取り付けたモータ５が直結されて、水槽３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°に傾斜させて設置され、水平方向に設置する場合に比べて、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、本発明者らの経験からは、傾斜角度θを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２０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。

次に、本実施形態に係るモータのドラム式洗濯機１への取り付け構造について、図３〜図８に基づき詳細に説明する。図３は、本発明の実施の形態に係るモータのドラム式洗濯機への取り付け部分のほぼ半部を示す断面図であり、図４のモータの水槽背面への取り付け状態を示す断面図である。また、図５は、モータのステータとロータとを分解した斜視図であり、図６は、ステータとロータの平面断面図であり、さらに、図７は、ロータの背面図である。図８は、モータのステータ端面に形成された凹凸形状の位置関係を示す平面図である。

ここで、本実施の形態のモータ５は、図３、図４に示すように、水槽３の背面３ａ（具体的には、背面に固定されたステ−タ取り付け座体３３）に固定されたステータ取り付け座体３３に対して円周方向に配された複数の取り付け手段３０により取り付けられたステータ２１と、回転軸２０に接続され、水槽３の背面３ａに回転自在に支持されたロータ２５とを有している。

ステータ２１は、図６に示すように、半径方向に延びたインナティース２３ａと、アウタティース２３ｂと、これらのティース２３ａ、２３ｂ間を連結する略円環状のヨーク２３ｃとを備えるステータコア２３を有し、このヨーク２３ｃに巻線２４が巻回されるとともに、全体が樹脂材料でモールドされることにより樹脂モールド体２２が形成されている。なお、図６では、巻線２４がヨーク２３ｃに径方向に巻回されたトロイダル巻線方式を採用した場合を示している。

ロータ２５は、図３、図４に示すように、ステータ２１の内周面（樹脂モールド体２２の内周面２２ｂ）に沿って設けられたインナロータ２５ａと、ステータ２１の外周面（樹脂モールド体２２の外周面２２ｃ）に沿って設けられたアウタロータ２５ｂとを有している。インナロータ２５ａは、インナティース２３ａに対向するインナ磁石２７ａと、これに対応するインナコア２８ａとを有し、アウタロータ２５ｂは、アウタティース２３ｂに対向するアウタ磁石２７ｂと、これに対応するアウタコア２８ｂとを有し、全体が樹脂材料でモールドされることにより樹脂モールド体２６が形成されている。

ステータ２１をモールドする樹脂モールド体２２においては、略円環状の形状を有し、詳しくは後述するが、その軸方向に位置して回転ドラム４の反対側にある端面２２ａに、半径方向に延びる凹部２２ｄが複数本設けられることにより、端面２２ａと凹部２２ｄで凹凸形状が形成されている。また、ロータ２５をモールドする樹脂モールド体２６においては、外縁部がアウタロータ２５ｂを支持するとともに、中央部が回転軸２０に固定され、外縁部と中央部との間が中央部側で外方に向けて膨らむ略円形椀状の天蓋部２６ａとして形成され、ステータ２１に対向する天蓋部２６ａの内面に半径方向に延びる複数の凸部２６ｂが設けられているとともに、天蓋部２６ａの円周方向に沿って複数の開口窓２６ｃが設けられている。

以上のように構成されることにより、１つのステータ２１と、その内・外周面２２ｂ、２２ｃに沿って配されたインナロータ２５ａおよびアウタロータ２５ｂとの間で発生する電磁力は、分布巻タイプのモータと同じ作用となることから、大きな騒音や振動を発生させることなく、ロータをステータに対して回転させている。ステータ２１の内周面２２ｂ側に形成される回転軸２０の軸受部３１との間のデッドスペースを活かしてインナロータ２５ａを配設することにより、モータ５の回転トルクを増大させており、これによって、負荷が高くても、安定した状態で回転ドラム４を回転軸２０を介して回転駆動させることができる。

また、ステータ２１およびロータ２５は、上述したように、それぞれ樹脂材料でモールドされ、樹脂モールド体２２、２６を有しているが、これらの樹脂モールド体２２、２６に用いられる樹脂材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂など、必要とされる絶縁階級や使用環境に応じて様々な材料が適用可能であり、発煙、発火といった安全面から考えると、難燃材、望ましくは不燃材を適用するのが良い。本発明において対象としている洗濯機の例においては、例えば、不飽和ポリエステルなどを適用するのが好適である。

水槽３の背面３ａに金属製のステ−タ取り付け座体３３がボルト止めなどにより固定され、回転ドラム４の回転軸２０がこのステ−タ取り付け座体３３の中央部を貫通するように形成された軸受部３１に回転可能に軸支されている。ステータ２１をステ−タ取り付け座体３３に取り付ける複数の取り付け手段３０は、図４、図５に示すように、樹脂モールド体２２の外周面２２ｃに外方に延びて形成された取り付け足３２と、この取り付け足３２をステ−タ取り付け座体３３に螺子締結するボルト３４などの締結具類とで構成されている。そして、取り付け足３２には、取り付け孔３２ａが穿設され、図４に示すように、この取り付け孔３２ａに水槽３の反対側方向からボルト３４を通して、ステ−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２１を水槽３の背面３ａ（ステ−タ取り付け座体３３）に確固に取り付けるように構成されている。

また、ロータ２５には、図４〜図５、図７に示すように、樹脂モールド体２６におけるステータ２１の水槽３とは反対側の軸方向に位置する端面２２ａに被さる天蓋部２６ａの中央部に、金属製のボス３６をインサートして形成した取り付け孔２６ｄが形成されている。この取り付け孔２６ｄを軸受部３１に軸受された回転軸２０の後端部に、天蓋部２６ａおよび回転軸２０双方のセレーション部２６ｅ、２０ａ、ないしはキーとキー溝とで構成される回り止め手段を係合させて嵌め合わせた後、押えワッシャ３７を当てがい、ボルト３８などの締結具類にて回転軸２０に締結することにより、ロータ２５を回転軸２０に確固に取り付けるようにしている。なお、モータ５の洗濯機筐体２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２１とロータ２５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。

ところで、モータ５は、ステータ２１の内・外周面（樹脂モールド体２２の内・外周面２２ｂ、２２ｃ）に沿ってインナロータ２５ａ、２５ｂを配して回転トルクを高めても、ステータ２１が有する発熱源となる巻線２４による温度上昇を抑えられなければ、駆動トルクが制限される。これに対応するため、本実施の形態では、ステータ２１が空気よりも熱伝導性の良い樹脂材料によってモールドされた樹脂モールド体２２を有していることに着目して、ステータ２１の軸方向に位置して回転ドラム４の反対側にある端面２２ａを、図３〜図５、図７に示すように、凹凸形状としている。

この凹凸形状は、半径方向に延びる凹部２２ｄが複数本形成されることにより構成され、凹部２２ｄは、巻線２４から軸方向に伸延した端面２２ａ上に配設されている。このようにして、樹脂モールド体２２における放熱に寄与する表面積を増大させることにより、空気よりも高い熱伝導性を有する樹脂モールド体２２の端面２２ａを介して、高い放熱性
を得ることができる。樹脂モールド体２２端面２２ａの凹凸形状は、半径方向に延びる凹部２２ｄを円周方向に多数配列して構成することができ、樹脂モールド体２２端面２２ａの表面積を容易に増大して放熱性を高めることができ、ロータ２１、延いてはモータ５の温度上昇を抑えることができる。

さらに、凹部２２ｄを、巻線２４から軸方向に伸延した端面２２ａ上、すなわち、軸方向の内方に位置する巻線２４に対向する直上位置に配設しており、熱が放散される空気層と巻線２４との距離を短くすることにより、巻線２４から発生する熱を樹脂モールド体２２に籠らせることなく、樹脂モールド体２２端面２２ａからの放熱性を向上させることができる。そして、このような巻線２４に対向する直上位置に凹部２２ｄを配設した凹凸形状をステータ２１の樹脂モールド体２２端面２２ａ上に形成することにより、樹脂モールド体２２端面２２ａからの放熱性を向上させる構成によれば、構造的にも簡単でコストが掛からず、また、特に嵩張ってモータ５の大型化を招くようなこともない。

さらに、本実施の形態においては、凹部２２ｄがステータ２１の中心から遠ざかるにしたがって拡幅される凹溝によって形成されており、凹部２２ｄの表面積を最大限に拡張することができ、巻線２４近傍にこもる熱を効果的に放熱させることができる。この結果、発熱源となるステータ２１の発熱が抑えられ、温度上昇を抑制したことにより、モータ５を高い回転トルクで回転駆動させることができる。

本実施形態のモータ５では、ステータ２１のステータコア２３（コア部）をインナティース２３ａと、アウタティース２３ｂと、これらのティース２３ａ、２３ｂ間を連結する円環状のヨーク２３ｃとで構成し、このヨーク２３ｃに巻線２４を巻回して、分布巻タイプのモータ５とすることにより、モータ５を回転駆動したときに発生するモータ回転音の静音化を図ることができるとともに、これらの多数のヨーク２３ｃに巻回された個々の巻線２４に対向するように、ステータ２１の樹脂モールド体２２端面２２ａに凹部２２ｄを配設しているので、巻線２４から発生する熱を樹脂モールド体２２内部に籠らせることなく、樹脂モールド体２２端面２２ａからの放熱性を向上させることができる。

本実施形態のモータ５は、ロータ２５として、少なくともステータ２１の外周面２２ｃに沿ってアウタロータ２５ｂを有するものであり、ステータ２１は、そのステータ取り付け座体３３への取付方向に対して反対側に位置する端面２２ａおよび外周面２２ｃからロータ２５で覆われることになり、ステータ２１とロータ２５との隙間に熱が籠りやすくなるが、凹凸形状を有する樹脂モールド体２２の端面２２ａからの放熱性の向上により、モータ５の発熱を効果的に抑えることができる。また、端面２２ａに設けた半径方向に延びる凹部２２ｄによって、ロータ２５に随伴する空気の流れにほぼ直交してその流れを掻き乱し、樹脂モールド体２２に接触する空気の更新を図ることができるので、冷却効果を高めることができる。

また、本実施の形態のモータ５のように、アウタロータ２５ｂに加え、ステータ２１の内周面２２ｂに沿ってインナロータ２５ａを有するものであると、１つのステータ２１と２つのロータ２５（２５ａ、２５ｂ）との間で電磁力を作用させることで、モータ５を特に大型化することなく、回転トルクを増加することができるとともに、しかも、ステータ２１は、そのステータ取り付け座体３３への取付方向に対して反対側に位置する端面２２ａから内・外周面２２ｂ、２２ｃにわたってロータ２５で覆われることになり、ステータ２１とロータ２５との隙間に熱が籠りやすくなるが、凹凸形状を有する樹脂モールド体２２の端面２２ａからの放熱性の向上により、モータ５の発熱を効果的に抑えることができる。これによって、大きな回転トルクを有するモータ５であって、モータ５の発熱が懸念される場合であっても、高い回転トルクでの運転を保証することができる。

さらに、ステータ２１の端面（樹脂モールド体２２の端面２２ａ）に対向するロータ２５の内面（天蓋部２６ａの内面）に、半径方向に延びる複数の凸部２６ｂが設けられていると、ロータ２５の回転に伴い、ステータ２１とロータ２５との隙間に介在する空気が攪拌され、ステータ２１の凹凸形状を有する樹脂モールド体２２の端面２２ａからの放熱・冷却が促進され、さらに効果的にモータ５の発熱を抑えることができる。さらに、ロータ２５の天蓋部２６ａに開口窓２６ｃが設けられていると、ロータ２５の回転に伴い、ステータ２１とロータ２５との隙間に介在する空気が入れ替えられることにより更新され、より効果的に攪拌されるので、ステータ２１の凹凸形状を有する樹脂モールド体２２の端面２２ａからの放熱・冷却がより促進され、さらに相乗的にモータ５の発熱を抑えることができる。

上記の実施形態では、ステータ２１の軸方向に位置する樹脂モールド体２２の端面２２ａを凹凸形状としているが、これに加えて、樹脂モールド体２２の外周面２２ｃを凹凸形状としてもよい。この凹凸形状は、半径方向に対して垂直あるいは傾斜して延びる複数の凹溝４５（図５には１つだけ図示）が円周方向に配列されることにより形成され、この凹溝４５は、巻線２４から半径方向に伸延した外周面２２ｃ上に配設されるのが好適である。このような外周面２２ｃに設けられた凹凸形状によっても、樹脂モールド体２２の表面積を増大し、空気よりも高い熱伝導性を有する樹脂モールド体２２の外周面２２ｃを介して、高い放熱性を得ることができる。樹脂モールド体２２外周面２２ｃの凹凸形状は、凹溝４５を円周方向に多数配列して構成することができ、樹脂モールド体２２外周面２２ｃの表面積を容易に増大して放熱性を高めることができる。さらに、凹溝４５を、巻線２４から半径方向に伸延した外周面２２ｃ上、すなわち、巻線２４に対向する直上位置に配設すれば、熱が放散される空気層と巻線２４との距離を短くすることにより、巻線２４から発生する熱を樹脂モールド体２２に籠らせることなく、樹脂モールド体２２外周面２２ｃからの放熱性を向上させることができる。

このような本発明に係るモータ５は、洗濯、すすぎ、脱水を行う洗濯機や、さらに乾燥をも行う洗濯乾燥機に好適に用いることができ、特に高い回転トルクが必要とされる洗濯機や洗濯乾燥機に好適に用いることができる。

次に、本実施の形態のモータ５をドラム式洗濯乾燥機に適用したときの回転駆動モードとそのときの洗濯物の挙動について、図９を用いて説明する。図９は、本発明の実施の形態に係るドラム式洗濯機での正逆連続回転駆動モードでの（ａ）駆動手順と（ｂ）そのときの洗濯物の挙動を説明する模式図である。

ところで、本実施の形態に係るドラム式洗濯機１では、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、水平方向に設置する場合に比べて、洗濯物７０が回転軸方向にも低い位置に集まりやすい傾向を示す。本実施の形態のドラム式洗濯機１は、インナロータ２５ａとアウタロータ２５ｂとを有し、回転トルクを強化したモータ５の特性を活かして、回転ドラム４に対する制御部１８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を備え、通常の、回転ドラム４の回転によって持ち上げられた洗濯物７０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併用できるようにしている。正逆弧回転駆動モードは、後に詳述するように、洗濯物７０が低い位置に集まりやすい傾向を利用して、洗濯物７０の絡み、捩れの発生を大きく低減し、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た駆動モードである。これら両駆動モードを必要に応じて洗濯、すすぎ、乾燥工程のどの段階でも実行することができる。

まず、洗濯、すすぎ工程において正逆弧回転駆動モードを実行する場合について、説明する。正逆弧回転駆動モードで洗濯、すすぎ工程を実行するのは特に過酷で駆動負荷が大きいが、本実施の形態のモータ５であれば、十分なトルクで安定して回転ドラム４を回転駆動させることができ、９０°を超え１８０°未満の弧回転駆動により、洗濯物７０を図９（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°未満まで持ち上げることができる。また、この弧回転駆動を図９（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により、図９（ａ）に示す丸付き符号３、５に示すように、洗濯物７０の持ち上げの最終時点ないしはその近傍で反転のための減速状態ないしは制動状態を生じて、洗濯物７０に与えられていた回転慣性による強制剥がし力と洗濯物７０の自重によって、洗濯物７０を回転ドラム４内面から確実かつ瞬時に剥がして落すことができる。さらに、正逆交互の弧回転駆動によって、洗濯物７０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９（ｂ）に示すように、左右交互に入れ換えられるので、洗濯物７０の解し作用を高められることができ、さらに、機械力を洗濯物７０に満遍なく及ぼすことができる。

また、正逆弧回転駆動モードは駆動負荷が大きいが、駆動負荷の低い正逆連続回転駆動モードを併用することにより、機械的負荷を軽減しながら、正逆連続回転駆動モードにおいて生じる洗濯物７０の絡み、捩れ、皺などの洗濯物７０に対する機械力付与の不均衡を正逆弧回転駆動モードの実行割合を調整することで是正することができる。また、両駆動モードにおける洗濯やすすぎ中の洗濯物７０に異なった２通りの挙動、具体的には、正逆円弧回転駆動モードによって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７０を大きく連続に動かし、むら無く洗う均一な洗い挙動を実行し、それらを併用することにより、両駆動モードにおける特徴的な挙動を相乗的に兼ね備えた洗濯およびすすぎ工程を実行することができる。さらに、正逆円弧回転駆動モードだけでは、大きな回転トルクを得るため、消費電力も大きくなるが、正逆連続回転駆動モードを併用することにより省電力化を図ることができる。

次に、乾燥工程において正逆弧回転駆動モードを実行する場合について、説明する。この乾燥工程における駆動手順ならびに洗濯物７０の挙動は、基本的に、上述した洗濯、すすぎ工程において正逆弧回転駆動モードを実行する場合と同様であり、ここでは説明を省略する。正逆弧回転駆動モードを乾燥工程で実行するのは、洗濯、すすぎ工程において実行する場合に比べて駆動負荷は幾分か軽減されるが、正逆連続回転駆動モードに比べれば大きな駆動負荷となる。

乾燥工程では、回転ドラム４の弧回転駆動により、洗濯物７０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７０の持ち上げの最終時点ないしはその近傍での減速状態ないしは制動状態にて、洗濯物７０をその慣性による強制剥がし力と洗濯物７０の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、弧回転駆動ごとに洗濯物７０の持ち上げ位置、落下位置を左右交互に入れ換え、洗濯物７０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７０の取り出しを容易とするとともに、洗濯物７０に皺が付くのを大幅に緩和することができる。

また、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、洗濯工程、すすぎ工程終了の脱水ステップにおいて、洗濯物７０に絡み、捩れ、皺よりが生じ、回転ドラム４内面に強く押し付けられて貼り付いた状態の癖が付けられることがあっても、洗濯物７０の持ち上げ位置および落し位置の左右交互の入れ換えに伴う高い解し作用、機械力の作用によって、スムーズに解しながら、洗濯物７０内部に乾燥した高温空気が及ぶようにすることができるので、むら無く乾燥することができる。また、洗濯物７０の落下時の叩き作用により、皺伸ばし効果に付随して洗濯物７０の解れによる拡がりと繊維の再生
が図れるので、乾燥仕上がり時の感触を大きく高めることができる。

さらに、乾燥工程において、正逆連続回転駆動モードを実行すると、洗濯物７０における乾燥空気との接触効率を高めることができ、総じて乾燥効率を向上させることができる。したがって、正逆弧回転駆動モードと正逆連続回転駆動モードとを併用することにより、乾燥時間をさらに短縮できるとともに、さらに、洗濯物７０の絡み、捩れや、回転ドラム４内面への貼り付きを防止し、洗濯物７０の取り出しを容易とするとともに、洗濯物７０に皺が付くのを大幅に緩和することができる。このように、両駆動モードにおける長所を相乗的に兼ね備えた乾燥工程を実行することができる。また、正逆円弧回転駆動モードだけでは、大きな回転トルクを得るため、消費電力も大きくなるが、正逆連続回転駆動モードを併用することにより省電力化を図ることができる。

このように、本実施の形態のモータ５を用いたドラム式洗濯機１において、正逆弧回転駆動モードと正逆連続回転駆動モードとを併用することによって洗濯物７０に機械力を及ぼすことができるとともに、叩き作用による叩き洗い効果、叩きすすぎ効果に加えて、絡み・捩れの防止効果や皺伸ばし効果のある、すなわち、両駆動モードにおける特徴・長所を相乗的に兼ね備えた洗濯、すすぎ、乾燥の各工程を実行することができる。

本発明は、モータの発熱源となるステータの放熱を図るのに実用して、ステータ自体の簡単な改良にて自己放熱性を高めステータの発熱を抑えられる。

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。本発明の実施の形態に係るドラム式洗濯機の内部を見た背面図である。本発明の実施の形態に係る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。本発明の実施の形態に係るドラム式洗濯機のモータの水槽背面への取り付け状態を示す断面図である。本発明の実施の形態に係るモータのステータとロータとを分解した斜視図である。本発明の実施の形態に係るモータにおけるステータとロータの平面断面図である。本発明の実施の形態に係るモータにおけるロータの背面図である。本発明の実施の形態に係るモータにおけるステータ端面に形成された凹凸形状の位置関係を示す平面図である。本発明の実施の形態に係るドラム式洗濯機での正逆連続回転駆動モードでの（ａ）駆動手順と（ｂ）そのときの洗濯物の挙動を説明する模式図である。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。

１ドラム式洗濯機
２洗濯機筐体
３水槽
４回転ドラム
５モータ
２０回転軸
２１ステータ
２２樹脂モールド体
２２ａ端面
２２ｄ凹部
２３ステータコア
２３ａインナティース
２３ｂアウタティース
２３ｃヨーク
２４巻線
２５ロータ
２５ａインナロータ
２５ｂアウタロータ
２６樹脂モールド体
２６ａ天蓋部
２６ｂ凸部

Claims

樹脂材料によってモールドされた略円環状のステータを有し、前記ステータのコア部は、複数のアウタティースと、前記複数のアウタティース間を連結する円環状のヨークとからなり、巻線が前記アウタティース間の前記ヨークに径方向に巻回され、
前記ステータの外周面に沿った位置に、樹脂材料によってモールドされた略円環状のロータが配され、
前記ステータの少なくとも軸方向に位置する樹脂モールド体の端面は、前記ヨークに径方向に巻回された巻線部分から軸方向に伸延した端面を凹形状とした凹部とすることで、半径方向に延びる凹部と凸部とが交互に形成された凹凸形状としたことを特徴とするモータ。
前記ステータのコア部は、アウタティースの半径方向内側にインナティースをさらに備えるとともに、前記ステータの内周面に沿った位置に、樹脂材料によってモールドされた略円環状のロータがさらに配されることを特徴とする請求項１に記載のモータ。
前記ロータは、前記ステータの凹凸形状とした端面に対向する内面に、適当な間隔を隔てて配置され、半径方向に延びる複数の凸部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のモータ。