JP5342593B2 - 回転子、磁石モータおよび洗濯機 - Google Patents
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Description
ブラシレス電動機は、回転子に複数の永久磁石片が配置されるように設けられる。この永久磁石片は、回転子の回転子鉄心に設けた磁石保持孔に挿入保持され、回転子鉄心を包むモールド用合成樹脂層内に埋設されるように配置される。
回転子の外径側から着磁する方式では、着磁ヨークから発生する磁束が永久磁石片の内径側まで十分に届かないことがあり、十分な着磁を得られないことがある。
また、回転子の外径側および内径側から着磁する方式では、着磁ヨークから発生する磁束が回転子鉄心および永久磁石片周辺の鉄部により遮断されることがあり、着磁ヨークから発生する磁束が永久磁石片まで十分に届かないことがあり、前記と同様に十分な着磁を得られないことがある。
また、正常な磁化方向となるように永久磁石を所定位置に埋設することができ、生産性に優れた回転子が得られる。
なお、洗濯機1はドア1dの側を正面とし、正面に対する背面側を後側として説明する。
また、例えば背面上部には、水道などの給水源から水を取り込む図示しない取水口や給水弁、および取水口から取り込まれた水を外槽2まで導水する給水管等が設けられている。
外槽5は、正面側が開口した有底円筒状を呈している。外槽5の内部には、洗濯物が投入される内槽として回転ドラム6が収容される。回転ドラム6は、外槽5の底部に取り付けられる駆動モータとしての磁石モータ100とシャフト7を介して接続され、磁石モータ100の回転駆動によって外槽5内で回転する。そして洗濯機1は、回転ドラム6の回転によって、洗浄工程、すすぎ工程、脱水工程等を実行する。
回転子30は、多数の電磁鋼板を積層した回転子鉄心31を有し、回転子鉄心31は固定磁極12の内側面に対向し、固定磁極12に対して相対移動するように回転する。
本実施形態では、磁石モータ100の固定磁極12は、42個、回転子極数は56極として、永久磁石片32には、磁石要素としてフェライトを使用し、薄型、軽量、高トルクの磁石モータ100を構成している。
回転子30は、図3、図4(a)(b)に示すように、多数の回転子鉄心31と永久磁石片32とを、樹脂材(合成樹脂層)33で一体的に固定して一次モールド体を形成し、この一次モールド体とシャフト連結部材(支持円筒部35等)とを樹脂材(合成樹脂層)34で一体的に固定して二次モールド体を形成して構成されている。
また、隣り合う回転子鉄心31,31の間には、永久磁石片32の外径側に空隙40が形成され、永久磁石片32の内径側に空隙41が形成されている。つまり、各永久磁石片32は、外径側および内径側の両側面が回転子鉄心31,31に接触しない構造となっている。これらの空隙40,41は、永久磁石片32の漏れ磁束を低減するように作用し、また、後記する着磁時には、永久磁石片32に磁束が効率的に取り込まれるように作用する。
これらの空隙40,41に対しても、前記と同様にして、一次モールド用の樹脂材33が充填されて融着されるようになっている。つまり、永久磁石片32は、回転方向両側から回転子鉄心31,31で挟持されるとともに、径方向においても、樹脂材33を介して回転子鉄心31,31に支持されている。
図5に示すように、まず、回転子鉄心31と永久磁石片32を放射状に交互に配置して、円環形状を呈する回転子鉄心31と永久磁石片32との組付体50を形成する。
この場合、図示しない治具等を用いて、これに回転子鉄心31を全て配置した後、回転子鉄心31の間に永久磁石片32を挿入することで、これらが交互に配置された組付体50が得られる。永久磁石片32は、磁化されていないので、回転子鉄心31,31の間にスムーズに挿入することができる。
そして、外側着磁ヨーク60および内側着磁ヨーク61を用いて、永久磁石片32をそれぞれ磁化して着磁する。
(1)回転子鉄心31に無着磁状態の磁石要素である永久磁石片32を複数配置して円環形状の組付体50を形成することができるので、永久磁石片32の装着が簡単である。したがって、回転子30および磁石モータ100の生産性に優れる。
(2)永久磁石片32の組み付け時には、永久磁石片32は磁化されていないので、永久磁石片32の磁化方向の確認漏れや挿入間違いを生じることがない。したがって、磁化方向を誤ったまま永久磁石片32が組み込まれてしまうおそれがない。これにより、回転子30および磁石モータ100の生産性に優れる。
(3)回転子鉄心31と永久磁石片32とを樹脂材33で固定した一次モールド体51に、外側着磁ヨーク60および内側着磁ヨーク61を用いて着磁するので、永久磁石片32をダイレクトに磁化することができ、着磁性能に優れる。したがって、所望の磁束量が得られ、回転性能に優れた回転子30および磁石モータ100が得られる。
(4)一次モールド体51を形成した後に、一次モールド体51と鉄心支持基体36およびボス部37とを樹脂材34で一体にモールドして二次モールド体を形成することで回転子30が構成されてなるので、着磁性能に優れ、所望の回転性能を有する回転子30および磁石モータ100が簡単に得られる。
(5)回転子鉄心31には、樹脂材34が充填されて融着される凹部39aが形成されているので、回転子30の高速回転時においても、回転子鉄心31と永久磁石片32との連結強度を維持することができ、遠心力に抗する強固な固定構造とすることができる。
また、凹部39aは、回転子鉄心31の内周面に開口形成されており、回転子30の軸方向から見て鍵穴形状を呈するので、回転子鉄心31と永久磁石片32との連結強度を好適に維持することができる。また、凹部39aに樹脂材34が充填されたことを回転子30の軸方向から目視で確認することができる。
(6)隣り合う回転子鉄心31,31の間には、永久磁石片32の外径側に空隙40が形成され、永久磁石片32の内径側に空隙41が形成されているので、永久磁石片32の漏れ磁束が低減され、回転が安定する。また、着磁時においては、永久磁石片32が磁化されやすくなり、所望の磁束量を有する回転子30および磁石モータ100が得られる。
(7)磁石要素がフェライトであるので、レアメタルに比べて入手し易く、回転子30および磁石モータ100の生産性に優れる。
(8)支持円筒部35は、回転子鉄心31の軸方向の長さよりも短く形成されているので、回転子鉄心31周りの強度を確保しつつ、磁束の乱れを抑えることができ、所望の磁束量を有する回転子30および磁石モータ100が得られる。
(9)シャフト連結部材が鉄心支持基体36とボス部37とで構成されているので、回転子30の成形が安定する。また、芯部分の強度が高まり、成形時のヒケを抑えることもできる。また、寸法が安定するとともに回転性能が向上する。
(10)回転子鉄心31と鉄心支持基体36とは、樹脂材34を介して配置されているので、固定が簡単であり、回転子30および磁石モータ100の生産性に優れる。
(11)磁石モータ100を用いることにより安定した回転性を有し、また、生産性に優れた洗濯機1が得られる。
このように構成することによって、永久磁石片32Aの漏れ磁束が低減され、また、着磁時には、永久磁石片32が磁化されやすくなる。したがって、所望の磁束量が得られ、より回転性能に優れた回転子30および磁石モータ100が得られる。
10 固定子
12 固定磁極
30 回転子
31 回転子鉄心
32 永久磁石片
32A 永久磁石片
33 樹脂材
34 樹脂材
36 鉄心支持基体(シャフト連結部材)
37 ボス部(シャフト連結部材)
38a 空孔
39a〜39c 凹部
40,41 空隙(間隙)
50 組付体
51 一次モールド体
60 外側着磁ヨーク(ヨーク)
61 内側着磁ヨーク(ヨーク)
100 磁石モータ
Claims (16)
- 固定子に対して回転するように設けられた回転子において、
前記回転子は、
電磁鋼板を積層した回転子鉄心と、前記回転子鉄心の両側に配置された着磁対象の磁石要素と、を備え、これらを円環状に複数配置して全体を樹脂材で覆うことにより固定され、当該回転子鉄心および当該磁石要素の内径側および外径側から着磁ヨークにて磁化方向が互いに対向するように着磁されてなり、
さらに、着磁後に前記回転子鉄心および前記磁石要素の内径側に補強部材を介してシャフト連結部材が設けられてなり、
前記回転子鉄心には、前記補強部材をモールドする樹脂材が充填されて融着される凹部が形成されていることを特徴とする回転子。 - 前記磁石要素の内径側および外径側には、前記回転子鉄心との間に間隙が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の回転子。
- 前記凹部は、前記回転子鉄心の内周面に開口形成されており、前記回転子の軸方向から見て鍵穴形状を呈することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回転子。
- 前記凹部は、前記回転子鉄心の内周面に開口形成されており、前記回転子の軸方向から見て多角形状を呈することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回転子。
- 前記凹部は、前記回転子鉄心の内周面と前記磁石要素との間に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の回転子。
- 前記回転子鉄心は、圧粉鉄心にて形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の回転子。
- 固定子鉄心に形成された複数のスロット、および集中巻の電機子巻線が施されて磁極を形成するティースからなる固定子と、磁極を形成する永久磁石が配置された回転子と、から構成される磁石モータにおいて、
前記回転子は、
回転子鉄心と、前記回転子鉄心の両側に配置された着磁対象の磁石要素と、を備え、これらを円環状に複数配置して樹脂材で一体にモールドしてなる一次モールド体を形成し、
前記一次モールド体の前記磁石要素を着磁した後、前記一次モールド体とシャフト連結部材とを樹脂材で一体にモールドしてなる二次モールド体を形成してなることを特徴とする磁石モータ。 - 固定子鉄心に形成された複数のスロット、および集中巻の電機子巻線が施されて磁極を形成するティースからなる固定子と、磁極を形成する永久磁石が配置された回転子と、から構成される磁石モータにおいて、
前記回転子は、
回転子鉄心と、前記回転子鉄心の両側に配置された着磁対象の磁石要素と、を備え、これらを円環状に複数配置して、隣り合う前記磁石要素に接する前記回転子鉄心の周方向幅が最外周側および最内周側で略等しくなるように設けて、樹脂材で一体にモールドしてなる一次モールド体を形成し、
前記一次モールド体の前記磁石要素を着磁した後、前記一次モールド体とシャフト連結部材とを樹脂材で一体にモールドしてなる二次モールド体を形成してなることを特徴とする磁石モータ。 - 前記回転子鉄心の周方向幅が最外周側および最内周側で略等しくなるように、前記固定子の磁極数と前記回転子の磁極数との組み合わせを選定したことを特徴とする請求項7または請求項8に記載の磁石モータ。
- 前記磁石要素が平板状または円弧状のフェライトであることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の磁石モータ。
- 固定子鉄心に形成された複数のスロット、および集中巻の電機子巻線が施されて磁極を形成するティースからなる固定子と、磁極を形成する永久磁石が配置された回転子と、から構成される磁石モータにおいて、
前記回転子は、
放射状に配置された平板状または円弧状のフェライトからなる磁石要素と、前記磁石要素の間に配置した回転子鉄心と、を備え、これらの前記磁石要素と前記回転子鉄心とを樹脂材で一体にモールドしてなる一次モールド体を形成し、
前記一次モールド体の前記磁石要素を着磁した後、前記一次モールド体とシャフト連結部材とを樹脂材で一体にモールドしてなる二次モールド体を形成してなることを特徴とする磁石モータ。 - 固定子鉄心に形成された複数のスロット、および集中巻の電機子巻線が施されて磁極を形成するティースからなる固定子と、磁極を形成する永久磁石が配置された回転子と、から構成される磁石モータにおいて、
前記回転子は、
放射状に配置された平板状または円弧状のフェライトからなる磁石要素と、前記磁石要素の間に配置した回転子鉄心と、を備え、前記回転子鉄心の内周面の周方向中央部に凹部を設け、前記凹部に樹脂材が充填されないように前記磁石要素と前記回転子鉄心とを樹脂材で一体にモールドしてなる一次モールド体を形成し、
前記一次モールド体の前記磁石要素を着磁した後、前記凹部に樹脂材が充填されるように前記一次モールド体とシャフト連結部材とを樹脂材で一体にモールドしてなる二次モールド体を形成してなることを特徴とする磁石モータ。 - 前記シャフト連結部材が鉄心支持基体とボス部とで構成されていることを特徴とする請求項7から請求項12のいずれか1項に記載の磁石モータ。
- 前記鉄心支持基体は、前記回転子鉄心の内径側に配置される支持円筒部を有しており、
前記支持円筒部は、前記回転子鉄心の軸方向の長さよりも短く形成されていることを特徴とする請求項13に記載の磁石モータ。 - 前記回転子鉄心と前記鉄心支持基体とは、樹脂材を介して配置されていることを特徴とする請求項13または請求項14に記載の磁石モータ。
- 請求項7から請求項15に記載の磁石モータを適用したことを特徴とする洗濯機。
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