JP4902475B2

JP4902475B2 - 駆動用モータの回転子

Info

Publication number: JP4902475B2
Application number: JP2007246450A
Authority: JP
Inventors: 博文成田; 友弘大川; 栄治豊田; 国弘坂本
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2007-09-25
Filing date: 2007-09-25
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2027-09-25
Also published as: JP2009077599A

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。

駆動用モータに希土類永久磁石を使用したものは特開２００５−３２８６１６号公報（特許文献１）に記載されており、磁束の漏洩を少なくするため磁極鉄心片と回転子鉄心を連結する部分は両端面としている。また、磁極片を回転子鉄心から切り離して、希土類永久磁石の軸方の向規制を回転子鉄心に設けたものは特開２００６−３５２９７３号公報（特許文献２）に記載されている。

特開２００５−３２８６１６号公報特開２００６−３５２９７３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での漏洩磁束の増加が問題となる。また、漏洩磁束を低減するために磁極鉄心片と回転子鉄心を切り離しているので極数の増加により磁極鉄心片と希土類永久磁石の個数が増加し樹脂成形時に、これらの部品を一個ずつセットするには数量が多く時間を要すため、樹脂成形の成形時間とのバランスが取れないという問題があった。

本発明は上記した問題点に鑑み、漏洩磁束が少なく樹脂成形時の部品のセットを容易にし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、希土類永久磁石の漏洩を少なくするため、回転子鉄心と磁極鉄心片を完全に切り離し、磁極鉄心片の軸方向に希土類永久磁石のストッパーを一個所または二箇所設けて両者を部組とすることにより樹脂成形時の部品の取扱い点数を１／２にして樹脂成形時の部品のセットを容易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、磁極鉄心片の軸方向に希土類永久磁石のストッパーを一個所または二箇所設けて両者を部組とすることにより樹脂成形時の部品の取扱い点数を１／２にして樹脂成形時の部品のセットを容易にして樹脂成形時とのバランスをとり、希土類磁石端面の漏洩磁束の低減を図った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により支持している。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、回転子３１の正面図を示す。本実施例では回転子３１の極数は５６極、外径はφ２０８mmで、その上面には回転子の穴３２が複数個設けられ、数量は６個で大きさはφ３０mmでφ１４０mmの位置に等間隔の角度で設けられている。また、回転子の穴３２間には樹脂モールドされたファンブレード３３が設けられている。

図３は本発明の実施例に係るもので、回転子３１の外周の一部を拡大した部分拡大図を示す。磁極鉄心片３４が合成樹脂３５により樹脂モールドされている。

図４は本発明の実施例に係るもので、回転子３１の縦断面図を示す。回転子３１は回転子フランジ３６の中央部に、鍛造で成形したロータボス３７を配置し、回転子フランジ３６の外周には回転子鉄心３８を嵌合し、その上に各々独立して希土類永久磁石３９と磁極鉄心片３４を配置して合成樹脂３５で樹脂モールドにより一体成形されている。

図５は本発明の実施例に係る物で、外周部分の部分拡大図を示す。回転子フランジ３６の外周には回転子鉄心３８が嵌合されている。回転子鉄心３８は軸方向を回転子フランジ３６の外周端面に設けられた凸部４０により位置決めされている。

図６は本発明の実施例に係るもので、ロータボス３７の正面図を示す。外周側は、凹部４１と凸部４２により構成されており、この部分に回転子フランジ３６が配置され合成樹脂３５により樹脂モールドされ機械的に結合される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３７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７は本発明の実施例に係るもので、回転子フランジ３６の正面図を示す。回転子フランジ３６の内側にはロータボス３７の凹部４１と凸部４２に互いに間隙をもって嵌合する凸部４３と凹部４４が設けられている。この間の合成樹脂３５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３６とロータボス３７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。

図８は本発明の実施例に係るもので、回転子フランジ３６の縦断面図を示す。回転子フランジ３６の凹部４４にはロータボス３７の凸部４２が軸方向及び回転方向に間隙をもって嵌合している。

図９は本発明の実施例に係るもので、回転子鉄心３８の正面図を示す。回転子鉄心３８は分割回転子鉄心４５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３８を構成している。分割することにより、分割回転子鉄心４５の材料歩留まりをあげ、使用量を少なくすることが出来る。

図１０は本発明の実施例に係るもので、分割回転子鉄心４５の正面図を示す。分割回転子鉄心４５は複数個の積層ノッチ４６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と嵌合凹部により構成されている。嵌合するときは互いの嵌合凸部に嵌合凹部を圧入して堅固に結合している。

図１１は本発明の実施例に係るもので、回転子フランジ３６の外周に回転子鉄心３８，希土類磁石３９，磁極鉄心片３４をセットした部分断面拡大図を示す。希土類永久磁石３９は回転方向の位置決めのため、磁極鉄心側面脚部４９が両側に設けられ、希土類永久磁石３９の回転子鉄心３８側には回転子鉄心側面脚部５０が設けられている。これにより、希土類永久磁石３９は回転方向の位置を定めることができる。

回転子鉄心３８の内側には複数個の切欠き５６が設けられている。回転子フランジ３６と回転子鉄心３８との嵌合は分割回転子鉄心４５を使用しているので強固ではない。

このため、大きな回転トルクを受けるのでこの切欠き５６の部分に樹脂モールドにより合成樹脂３５を充填して回転トルクを受けている。

希土類永久磁石３９は半径方向にＮ極とＳ極に着磁される。このために、厚さ方向の端面部に磁気を通すものがあると磁気漏洩するので、磁極鉄心片３４と回転子鉄心３８は端面部全周に渡って分離していることが望ましい。電磁鋼板に対して空気の磁気抵抗は約千倍大きいので空間を少しでも確保することにより磁気漏洩を低減できる。本実施例では磁極鉄心片３４と回転子鉄心３８を完全に分離した構成として磁気漏洩を低減している。

図１２は本発明の実施例に係るもので、磁極鉄心片３４に希土類永久磁石３９が部組まれた正面図を示す。磁極鉄心片３４は電磁鋼板を積層し、積層ノッチ５１により一体に結合されている。磁極鉄心片３４の大きさは、高さが約２.５mm、幅が約１０mmと小さいので積層ノッチ５１は面積のとらない円形で二箇所としている。

回転子３１は複数個の磁極鉄心片３４，希土類永久磁石３９及び単体の回転子鉄心３８，回転子フランジ３６，ロータボス３７を成形型にセットして樹脂モールドにより製作している。本実施例では、磁極鉄心片３４，希土類永久磁石３９は各々個数が５６個で合計１１２個となる。一個を１秒でセットしたとして１１２秒を要す。これを樹脂モールド時にセットしていたのでは樹脂モールド時間全体が１２０秒程度であることを考慮すると部品のセット時間が多くなり成形機の稼働率が著しく低下する。この対応として、磁極鉄心片３４に磁極押え鉄心５２，５３を端面に設けることにより磁極鉄心片３４と希土類永久磁石３９を部組にして、樹脂モールド時にセットする部品点数の半減化を図った。この部組は一台分で５６セットなので、この分の磁極鉄心片３４を下にして、上に希土類永久磁石３９を重ね、磁極押え鉄心５２，５３で位置決めをして５６セットを治具（図示せず）にセットして、成形型にセット時は磁極押え鉄心５２，５３のいずれかが固定側すなわち縦型成形機では下側になるように治具に入れることにより成形型（図示せず）へのセット時間の短縮を図っている。

このとき磁極鉄心片３４と希土類永久磁石３９は単に重ねているだけなのでバラバラになり易いので治具へのセット時に取扱い難い。このため、希土類永久磁石３９を全着磁より弱く着磁しておいたものと磁極鉄心片３４と組合せることにより磁力による吸着が作用して簡単にバラバラになることがない。また、着磁を全着磁より弱くしているので、希土類永久磁石３９の極性をＮ，Ｓの順番に並べることなく、任意に配置して回転子３１の状態で全着磁を行ない極性の変更ができるので並べ替える手間を省くことができる。また、希土類磁石３９では極性が着磁と逆方向のときは特に減磁界が大きくなるので、全着磁で着磁を行うときに大きな電源容量が必要となる。このため、弱い着磁により小さい電源容量で着磁を行うことにより着磁に伴う電源容量を小さくして設備のコストを低減できる。

図１３は本発明の実施例に係るもので、磁極鉄心片３４に希土類永久磁石３９が部組された縦断面図を示す。磁極鉄心片３４の両端には磁石押え鉄心５２，５３が設けられている。希土類永久磁石３９を押える押え高さはＨで示されている。本実施例の場合、回転子側面脚部５０の長さと同一にしており前面から見たときは直線状となっている。

また、磁石押え鉄心５２は成形型の固定側、磁石押え鉄心５３は成形側の可動側に位置している。希土類永久磁石３９の公差は±０.１mm程度なので磁極鉄心片３４の積層時における軸方向寸法は電磁鋼板の枚数を管理して行うことができる。すなわち本実施例では電磁鋼板一枚分の厚さの公差は０.０１mmで積層枚数は４０枚なので０.４mmとなるので電磁鋼板一枚の厚さは０.５mmなので、一枚分余裕を持たせておくことにより枚数管理で磁極鉄心片３４を製作することができる。また、磁石押え鉄心５２は縦型成形機では樹脂モールド時に成形型の下側部分すなわち固定側に設けている。また、希土類永久磁石３９の磁極位置検出側には磁石押え鉄心５３が無いほうが端面における漏洩磁束が多くなるので磁極位置検出側との距離をとることができる。

図１４は本発明の実施例に係るもので、磁極鉄心片３４の磁石押え鉄心５２，５３の正面図を示す。希土類永久磁石３９は点線で示すように幅前面に渡って押えた構造となっている。ストッパー部分は直線状となっているので磁石押え鉄心５２，５３の抜き型を製作する上では抜き型の形状が単純になるので型の製作が容易である。

図１５は本発明の実施例に係るもので、磁極鉄心片３４の中間部鉄心５４の正面図を示す。両側には希土類永久磁石３９の回転方向の位置決めをするため回転子鉄心側面脚部５０が設けられている。回転子鉄心側面脚部５０の高さ、すなわち押え高さＨは希土類永久磁石３９の厚さをＰとするとＨ＜Ｐ／２の関係になるようにしているが、本実施例ではＨ＜Ｐ／４にして希土類永久磁石３９の端面における異極間の磁束漏洩を低減している。前記右辺の数値は希土類永久磁石３９のＲより大きく設定する必要があるのでＰ／４程度が限界となる。

図１６は本発明の実施例に係るもので、磁極鉄心片３４の磁石押え鉄心５２，５３における他の実施例の正面図を示す。希土類永久磁石３９の軸方向のストッパー５５は部分的に設けられている。これにより、希土類永久磁石３９の端面における異極間の磁束漏洩を全面にしたものより低減することができる。

図１７は本発明の実施例に係るもので、回転子鉄心３８側に回転子鉄心側面脚部５０の間隔Ｗを希土類永久磁石３９の幅より大きくし、回転子フランジ３６の外周に回転子鉄心３８，希土類永久磁石３９，磁極鉄心片３４をセットした部分断面拡大図を示す。回転子鉄心３８の外周部には回転子鉄心側面脚部５０の間隔Ｗを希土類永久磁石３９の幅より大きくしているので希土類永久磁石３９と接触する面は大幅に広くなり、回転方向の移動距離が増加する。回転子鉄心３８をセットした成形型に磁極鉄心片３４に希土類永久磁石３９が部組まれたものをセットするときは、回転子鉄心側面脚部５０により希土類永久磁石３９の幅方向が規制されていると手で一個ずつ嵌合させる必要があるので作業時間を要する。また、治具を使用してセットするにしても治具の精度を大幅に向上させる必要がある。このため、本発明では回転子鉄心側面脚部５０の間隔Ｗが希土類永久磁石３９より大きいので間隔Ｗ部での位置合せが容易となり、磁極鉄心片３４と希土類永久磁石３９の部組を容易にセットでき、作業性を向上することができる。

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、回転子３１の正面図を示す。本発明の実施例に係るもので、回転子３１の外周の一部を拡大した部分拡図を示す。本発明の実施例に係るもので、回転子３１の縦断面図を示す。本発明の実施例に係るもので、外周部分の部分拡大図を示す。本発明の実施例に係るもので、ロータボス３７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３６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、回転子鉄心３８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４５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３６の外周に、回転子鉄心３８，希土類磁石３９，磁極鉄心片３４をセットした部分断面拡大図を示す。本発明の実施例に係るもので、磁極鉄心片３４に希土類永久磁石３９が部組まれた正面図を示す。本発明の実施例に係るもので、磁極鉄心片３４に希土類永久磁石３９が部組された縦断面図を示す。本発明の実施例に係るもので、磁極鉄心片３４の磁石押え鉄心５２，５３の正面図を示す。本発明の実施例に係るもので、磁極鉄心片３４の中間部鉄心５４の正面図を示す。本発明の実施例に係るもので、磁極鉄心片３４の磁石押え鉄心５２，５３における他の実施例の正面図を示す。本発明の実施例に係るもので、回転子フランジ３６の外周に回転子鉄心３８，希土類永久磁石３９，磁極鉄心片３４をセットした部分断面拡大図を示す。

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回転子
３２回転子の穴
３３ファンブレード
３４磁極鉄心片
３５合成樹脂
３６回転子フランジ
３７ロータボス
３８回転子鉄心
３９希土類永久磁石
４０，４２，４３凸部
４１，４４凹部
４５分割回転子鉄心
４６，５１積層ノッチ
４７嵌合凸部
４８嵌合凹部
４９磁極鉄心側面脚部
５０回転子鉄心側面脚部
５２，５３磁石押え鉄心
５４中間部鉄心
５５ストッパー
５６切欠き

Claims

回転子の外形側から磁極鉄心片，希土類永久磁石，回転子鉄心，回転子フランジ及びロータボスを配置し、合成樹脂で樹脂モールドした駆動用モータの回転子において、磁極鉄心片と回転子鉄心は希土類永久磁石により分離され、磁極鉄心片の軸方向端面のうち少なくとも一個所以上に希土類永久磁石の磁石押え鉄心を備え、磁石押え鉄心の押え高さＨは希土類磁石の厚さの１／２以下としたことを特徴とした駆動用モータの回転子。
請求項１記載の駆動用モータの回転子において、樹脂モールド前に希土類永久磁石を全着磁より弱く着磁して磁極鉄心片と組合せて部組としたものを成形型にセットして、樹脂モールドしたことを特徴とする駆動用モータの回転子。
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、回転子鉄心に希土類永久磁石の回転方向を規制する脚部の間隔Ｗを、希土類永久磁石の幅より大きくして樹脂モールドしたことを特徴とする駆動用モータの回転子。
回転子の外形側から磁極鉄心片，希土類永久磁石，回転子鉄心，回転子フランジ及びロータボスを配置し、合成樹脂で樹脂モールドした駆動用モータの回転子において、磁極鉄心片と回転子鉄心は希土類永久磁石により分離し、樹脂モールド前に希土類永久磁石を全着磁より弱く着磁して磁極鉄心片と組合せて部組としたものを成形型にセットして、樹脂モールドしたことを特徴とする駆動用モータの回転子。