TWI382634B - 具雙重絕緣構造之馬達及搭載有該馬達之電子機器 - Google Patents

Description

具雙重絕緣構造之馬達及搭載有該馬達之電子機器 技術領域

本發明係有關於一種具雙重絕緣構造之馬達，且該馬達係作為洗衣機、洗烘碗機或廚餘處理機等以使用水為前提之電子機器的驅動源而搭載使用者。

背景技術

現今當作洗衣機、洗烘碗機的泵或廚餘處理機的驅動源而搭載使用之馬達，因其為一種馬達輸出軸會接觸水或有接觸水之可能性的商品，故馬達上需要具高信賴度之雙重絕緣構造或接地絕緣構造。

迄今搭載於該等電子機器之馬達中，一些被視為難以實施接地絕緣構造之馬達(環形繞組馬達等)，則有實施雙重絕緣構造(先用樹脂等對線圈與定子鐵心進行基礎絕緣，再對轉子鐵心與轉軸進行附加絕緣以構成雙重絕緣之方法)之必要。這種習知之雙重絕緣構造包括例如，揭示於日本專利申請公報特開平2003-23742號中者。

第10A圖係該習知馬達之構造截面圖，且第10B圖係其轉軸部之放大圖。其中線圈104係設置在利用樹脂103絕緣之定子鐵心102上，以形成定子101。又，於轉軸113之轉子鐵心連結部及其周邊加工形成有小於軸輸出部外徑之溝槽，且於該溝槽中充填有絕緣樹脂117，並經加工成與軸輸出部之外徑相同。此外，該轉軸113係以壓入嵌合等方法連 結於已附加鋁模鑄件之轉子鐵心112內徑部，且該轉子111藉由軸承105之支撐而可自由旋轉。

又，其他之習知例有如第11A圖、第11B圖所示之構造，且與前述圖10A、圖10B相同之元件則賦與同一參照符號並省略說明。轉軸113a係於筆直軸之轉子鐵心連結部及其周圍充填有絕緣樹脂117a，且該轉軸113a係以壓入嵌合等方法連結於已附加鋁模鑄件之轉子鐵心112內徑部。

不論是前述何種方法，都是藉由樹脂成形以達到與轉子鐵心112絕緣之目的，使轉軸113、113a成為可實施雙重絕緣構造之結構。

但是，由於在前述習知例係利用絕緣樹脂來成形轉軸之施工方法，故會有轉軸成本提高的缺點。

第12圖係製作第10B圖所示轉軸之模具的構造圖，其中轉軸123係固定於上模121與下模122之間，且樹脂從澆口124澆入並成形。第13圖為製作第11B圖所示轉軸之模具的構造圖，其中轉軸133係固定於上模131與下模132之間，且樹脂從澆口134澆入並成形。

因此，需要各種對應不同軸長之模具，且模具之費用會增加。又，由於必須要將整個轉軸固定於樹脂成形模具中，所以可能在成形時損傷輸出軸側。另外，因模具與轉軸間一定要預留空隙(間隙)，故模具之精密度不佳時便會產生樹脂毛邊，而有必須加工除去毛邊的問題。

發明揭示

本發明之馬達係包含下列結構。

即，該馬達包含：具有定子鐵心及與該定子鐵心絕緣之線圈之定子；及具有轉軸及轉子鐵心之轉子。又，該轉子鐵心之內徑部設有樹脂絕緣體，且該轉子鐵心及該轉軸藉由該樹脂絕緣體結合在一起。

藉此，可以極簡單之結構實現雙重絕緣構造之馬達，並可提供廉價且具高信賴度之馬達。

圖式簡單說明

第1圖係本發明實施形態1之馬達的構造截面圖。

第2圖係同上馬達之局部放大圖。

第3A圖、第3B圖係本發明實施形態1之馬達的製作過程說明圖。

第4A圖、第4B圖、第4C圖、第4D圖、第4E圖、第4F圖、第4G圖、第4H圖、第4I圖係本發明實施形態1之馬達的漏電距離說明圖。

第5圖係本發明實施形態2之馬達轉子的構造截面圖。

第6A圖、第6B圖係本發明實施形態3之馬達轉子的構造截面圖。

第7A圖、第7B圖係本發明實施形態4之馬達轉子的構造截面圖。

第8圖係本發明實施形態5之電子機器(洗衣機)的構造截面圖。

第9圖係本發明實施形態5之電子機器(洗碗機)的構造 截面圖。

第10A圖係習知馬達之構造截面圖。

第10B圖係同上之局部放大圖。

第11A圖係另一習知馬達之構造截面圖。

第11B圖係同上之局部放大圖。

第12圖、第13圖係習知馬達之製作模具說明圖。

實施發明之最佳形態

以下利用圖式說明本發明之實施形態。

(實施形態1)

第1圖係本發明實施形態1之馬達的構造截面圖，且第2圖係其轉子之放大圖。定子11係於定子鐵心12中設有利用樹脂13絕緣之線圈14。另一方面，轉子21於轉子鐵心22上設有附加鋁模鑄件並成為二次導體之導體棒(圖未示)。又，轉子鐵心22之內徑部設有樹脂絕緣體27，且轉子鐵心22及轉軸23藉由樹脂絕緣體27結合在一起。

定子11設有軸承15，以支撐轉軸23使其可自由旋轉。藉由在定子11之線圈14產生之旋轉磁場與由鋁模鑄件製成之轉子21的二次導體之間的電磁感應作用，轉子21可產生預定之轉矩而旋轉。即，本構造之馬達為感應馬達。

本發明之馬達係利用樹脂13於線圈14與定子鐵心22之間形成基礎絕緣，再藉由樹脂絕緣體27於轉子鐵心與轉軸之間形成附加絕緣，藉此實現雙重絕緣之構造。

樹脂絕緣體27之材料可使用熱塑性樹脂(PBT、PET、 PP、PE等)或熱固性樹脂(不飽和聚酯樹脂等)等任一者。但後者因機械性強度較佳及耐熱溫度較高而較為合適。

為遵守電器用品安全法等之安全規格，第2圖所示樹脂絕緣體27之厚度h至少要有0.4mm的厚度。具體而言，本實施形態係令轉子鐵心22之內徑長為10，而轉軸23為8之筆直軸，藉此可免於增加轉軸23之價格，而樹脂絕緣體27之厚度h為1mm。

另外，通常在對轉子鐵心22附加鋁模鑄件之情況下，轉子內徑會變得較附加施鋁模鑄件之前小，因此，如第2圖所示，轉子鐵心22內徑部之兩端形成有階段部j。但，因樹脂絕緣體27係於轉子內徑部中成形，故亦可使該階段部j消失，而使轉子內徑部呈筆直狀。

第3A圖、第3B圖顯示製作前述轉子之方法。在第3A圖中，利用上模41和下模42以及模芯43固持轉子鐵心22，然後，由澆口44充填絕緣樹脂，藉此，在穩固地固接於轉子鐵心22之內徑部的狀態下完成樹脂絕緣體27。接著，如第3A圖所示，藉由將轉軸23壓入嵌合於樹脂絕緣體27中而完成轉子21。

其次，從確保安全性的觀點來看，轉子鐵心22與轉軸23之間的漏電距離在本發明之馬達中極為重要，而該漏電距離於第2圖可以利用長度29表示。例如，依電器用品安全法規定，凡馬達係搭載於200V之機器中者，必須使漏電(間隙)距離達到2mm以上。

第4A圖、第4B圖、第4C圖、第4D圖、第4E圖、第4F 圖、第4G圖、第4H圖、第4I圖顯示確保該漏電距離之具體例，其中包括樹脂絕緣體27由轉子鐵心22之轉軸方向之端面突出及不突出之情形。此外，亦有藉由在轉軸方向上於該樹脂絕緣體27設置凹部或凸部增加漏電距離的方法。

第4A圖係樹脂絕緣體27a由轉子鐵心22a之轉軸方向之端面突出的情形，且漏電距離以29a表示。第4B圖係樹脂絕緣體27b由轉子鐵心22b之轉軸方向之端面突出的情形，且樹脂絕緣體27b具有凸部，而漏電距離以29b表示。第4C圖係樹脂絕緣體27c由轉子鐵心22c之轉軸方向之端面突出的情形，且樹脂絕緣體27c具有凹部，而漏電距離以29c表示。第4D圖係樹脂絕緣體27d由轉子鐵心22d之轉軸方向之端面突出的情形，且樹脂絕緣體27b具有凹部及凸部，而漏電距離以29d表示。

第4E圖係樹脂絕緣體27e不突出於轉子鐵心22e之轉軸方向之端面的情形，且漏電距離以29e表示。此時必須增加階段部之階段尺寸，以確保必要之漏電距離。第4F圖係樹脂絕緣體27f不突出於轉子鐵心22f之轉軸方向之端面的情形，且樹脂絕緣體27f具有凸部，而漏電距離以29f表示。第4G圖係樹脂絕緣體27g不突出於轉子鐵心22g之轉軸方向之端面的情形，且樹脂絕緣體27g具有凹部，而漏電距離以29g表示。第4H圖係樹脂絕緣體27h不突出於轉子鐵心22h之轉軸方向之端面的情形，且樹脂絕緣體27h具有凹部及凸部，而漏電距離以29h表示。第4I圖係樹脂絕緣體27i不突出於轉子鐵心22i之轉軸方向之端面的情形，且樹脂絕緣體27i具有 凹部，而漏電距離以29i表示。此時必須增加去角部之去角尺寸，以確保必要之漏電距離。

(實施形態2)

第5圖係本發明實施形態2之轉子之構造截面圖。其中轉子鐵心22附加有鋁模鑄件，且其內徑部設有樹脂絕緣體27。轉軸24則於與樹脂絕緣體27接合之部分具有滾花加工部24a，而該滾花加工部24a係藉如平紋加工、斜紋加工等形成。轉軸24係壓入嵌合於樹脂絕緣體27中。藉此轉軸24與樹脂絕緣體27之間的接合變得更為穩固，可防止空轉或脫落等情形發生。

(實施形態3)

第6A圖、第6B圖係本發明實施形態3之轉子鐵心與轉軸的組合截面圖。

第6A圖之轉軸23係筆直軸。樹脂絕緣體28a之成形方法係將已附加鋁模鑄件之轉子鐵心22與轉軸23一起固定於模具中，再藉由注入絕緣樹脂，使絕緣樹脂成形。

第6B圖之轉軸25具有滾花加工部25a。該滾花加工部25a係藉如平紋加工、斜紋加工等形成。樹脂絕緣體28b之成形方法係將已附加鋁模鑄件之轉子鐵心22與轉軸25一起固定於模具中，再藉由注入絕緣樹脂，使絕緣樹脂成形。

藉由以絕緣樹脂使轉子鐵心22與轉軸23、25一體成形，可確實使轉子鐵心與轉軸絕緣且連結在一起。此外，相較於實施形態1及實施形態2，可省去將轉軸壓入嵌合於樹脂絕緣體27之後步驟。

(實施形態4)

第7A圖、第7B圖係本發明實施形態4之轉子的截面圖。該轉子係用於屬馬達特殊形態之同步感應馬達上，且其內埋有永久磁鐵。

第7A圖係埋入平板狀永久磁鐵之情形。轉子鐵心31中設有複數個磁鐵嵌入孔32，且在將複數之永久磁鐵埋入該磁鐵嵌入孔32前或後，可藉由成形樹脂絕緣體27而確實地使轉子鐵心與轉軸絕緣。

又，第7B圖係埋入圓弧狀永久磁鐵之情形。轉子鐵心33中設有複數個磁鐵嵌入孔34，且在將複數之永久磁鐵埋入該磁鐵嵌入孔34前或後，可藉由成形樹脂絕緣體27而確實地使轉子鐵心與轉軸絕緣。

此外，用以埋入之永久磁鐵的種類有釹磁鐵、鐵磁體磁鐵(燒結或塑膠磁鐵等)等。

另外，在本實施形態中也可使用實施形態2所述之對轉軸施以滾花加工以加強轉軸之固接強度的方法，以及實施形態3所述之使轉軸與轉子鐵心一體成形而省去將轉軸壓入嵌合於樹脂絕緣體27之後步驟的方法。

(實施形態5)

接著說明本發明實施形態之電子機器之例。第8圖係使用本發明馬達之洗衣機的構造截面圖。

在第8圖中，洗衣兼脫水槽61(以下稱為槽61)之外側配置有水槽63，且底部配置有攪拌翼(脈動器)62。水槽63的底部裝有離合器裝置65，且驅動馬達64與該離合器裝置65係 藉由皮帶連接在一起，並透過離合器裝置65將馬達64之旋轉力傳達至槽61或攪拌翼62。此時，離合器裝置65可進行切換，以於洗滌時將馬達64之旋轉力傳達至攪拌翼62，脫水時則傳達至槽61。

另外，水槽63係透過懸吊裝置67而被防震地支撐於外殼66中，且槽61之上方固定著內封有液體之流體平衡器68。水槽63的上方覆蓋有水槽蓋69，而水槽63的下方則安裝有排水軟管71，且排水軟管71中間安裝有泵馬達70。該泵馬達70具有排水時藉由動作而順利地進行排水之機能。

接著說明如前述實施例所構成之洗衣機的動作。

首先，在洗衣行程中將洗滌劑加入水槽63內，利用攪拌翼62攪拌已投入槽61之衣物，使洗衣劑浸透衣物，並以擰揉衣物之方式去除污垢。接著，在洗清行程中將水注入水槽63，並藉由攪拌翼62之攪拌來洗清衣物。最後，在脫水行程中，切換離合器裝置65，使驅動馬達64之旋轉力傳達至槽61，並藉由使槽61旋轉對衣物進行離心脫水。逐步控制該等各項行程，讓洗衣、洗清、脫水各項行程均能自動地進行。

此時，在前述洗清行程或脫水行程等中所產生的水，可藉泵馬達70之作用而經排水軟管71排出。

藉由採用本發明之雙重絕緣構造之馬達作為驅動馬達64及/或泵馬達70，不僅能使該驅動馬達64及/或泵馬達70擁有優異之耐水性，還可成為更確實之接地構造而具高信賴度。因此，本發明實施例之洗衣機也可成為具高信賴度 之電子機器。

第9圖係使用本發明馬達之洗碗機的構造截面圖。

在第9圖中，洗碗機主體81之開口位於前方(圖示左側)，且內部設有洗碗槽82，而該洗碗槽82之開口位於上方，且可由洗碗機主體81前方朝大約水平方向拉出。該洗碗槽82內設有用以收納餐具83之碗籃84，且洗碗槽82可沿著設於洗碗機主體81與洗碗槽82之間的導軌向前方拉出。

另外，在洗碗槽82中設有用以加熱洗滌水的加熱器，而洗碗槽82下方設有洗滌泵86，且構成可利用清洗噴嘴87噴射洗滌水來洗滌餐具83。該洗滌泵86係藉由泵馬達80驅動，且進水閥88係可將自來水供應至洗碗槽82者。又，洗碗槽82內之洗滌水係藉由排水泵(圖未示)進行排水。

溫度感測器89係由熱阻器構成並安裝於洗碗槽82下方，以檢測洗碗槽82內之洗滌水的溫度。控制裝置90接收溫度感測器89之檢測信號，並在檢知洗滌水的溫度後控制該溫度並且進行烘乾步驟時的溫度控制。洗碗槽82的上面設有固定於洗碗機主體81之內蓋91，且該內蓋91位於洗碗機主體81內部，並且在將洗碗槽82收納於洗碗機主體81時可蓋洗碗槽82之開口部。此外，亦配置有用以封閉洗碗槽82之開口部之密封墊92。

接著說明前述洗碗機之動作。

使用者將洗碗槽82往前方(圖示左側)拉出並將餐具83置於碗籃84中，然後將洗碗槽82收入洗碗機主體81後開始操作。如此，控制裝置90即可控制加熱器85、洗滌泵86、 進水閥88、排水泵等之操作，且洗碗機可洗滌、洗清、烘乾餐具83。

前述結構之洗碗機在進行洗滌時，洗滌水係附著於內蓋91裡面，當洗碗槽82被拉向前方時，附著於內蓋91裡面之洗滌水便會滴至洗碗機主體81之底部，而該滴下之水便有落在泵馬達80上之可能。因此，泵馬達80需具耐水性。

若泵馬達80採用本發明之雙重絕緣構造之馬達，則可具有優異之耐水性。此外，該馬達亦可成為更確實的接地構造，因此，本發明實施例之洗碗機也可成為具高信賴度之電子機器。

產業上利用之可能性

本發明之馬達包含具有定子鐵心及與該定子鐵心絕緣之線圈之定子；及具有轉軸及轉子鐵心之轉子。又，該轉子鐵心之內徑部設有樹脂絕緣體，且該轉子鐵心及該轉軸藉由該樹脂絕緣體結合在一起。

藉此，可以極簡單之結構實現雙重絕緣構造之馬達，並可提供廉價且具高信賴度之馬達及搭載有該馬達之電子機器。

11‧‧‧定子

12‧‧‧定子鐵心

13‧‧‧樹脂

14‧‧‧線圈

15‧‧‧軸承

21‧‧‧轉子

22,22a~22i‧‧‧轉子鐵心

23‧‧‧轉軸

24‧‧‧轉軸

24a‧‧‧滾花加工部

25a‧‧‧滾花加工部

27,27a~27i‧‧‧樹脂絕緣體

28a,28b‧‧‧樹脂絕緣體

29a~29i‧‧‧漏電距離

31‧‧‧轉子鐵心

32‧‧‧磁鐵嵌入孔

33‧‧‧轉子鐵心

34‧‧‧磁鐵嵌入孔

41‧‧‧上模

42‧‧‧下模

43‧‧‧模芯

44‧‧‧澆口

61‧‧‧洗衣兼脫水槽

62‧‧‧攪拌翼

63‧‧‧水槽

64‧‧‧驅動馬達

65‧‧‧離合器裝置

66‧‧‧外殼

67‧‧‧懸吊裝置

68‧‧‧流體平衡器

69‧‧‧水槽蓋

70‧‧‧泵馬達

71‧‧‧排水軟管

80‧‧‧泵馬達

81‧‧‧洗碗機主體

82‧‧‧洗碗槽

83‧‧‧餐具

84‧‧‧碗籃

85‧‧‧加熱器

86‧‧‧洗滌泵

87‧‧‧清洗噴嘴

88‧‧‧進水閥

89‧‧‧溫度感測器

90‧‧‧控制裝置

91‧‧‧內蓋

92‧‧‧密封墊

101‧‧‧定子

102‧‧‧定子鐵心

103‧‧‧樹脂

104‧‧‧線圈

105‧‧‧軸承

111‧‧‧轉子

112‧‧‧轉子鐵心

113,113a‧‧‧轉軸

117,117a‧‧‧絕緣樹脂

121‧‧‧上模

122‧‧‧下模

123‧‧‧轉軸

124‧‧‧澆口

131‧‧‧上模

132‧‧‧下模

133‧‧‧轉軸

134‧‧‧澆口

第1圖係本發明實施形態1之馬達的構造截面圖。

第2圖係同上馬達之局部放大圖。

第3A圖、第3B圖係本發明實施形態1之馬達的製作過程說明圖。

第4A圖、第4B圖、第4C圖、第4D圖、第4F圖、第4F 圖、第4G圖、第4H圖、第4I圖係本發明實施形態1之馬達的漏電距離說明圖。

第5圖係本發明實施形態2之馬達轉子的構造截面圖。

第6A圖、第6B圖係本發明實施形態3之馬達轉子的構造截面圖。

第7A圖、第7B圖係本發明實施形態4之馬達轉子的構造截面圖。

第8圖係本發明實施形態5之電子機器(洗衣機)的構造截面圖。

第9圖係本發明實施形態5之電子機器(洗碗機)的構造截面圖。

第10A圖係習知馬達之構造截面圖。

第10B圖係同上之局部放大圖。

第11A圖係另一習知馬達之構造截面圖。

第11B圖係同上之局部放大圖。

第12圖、第13圖係習知馬達之製作模具說明圖。

11‧‧‧定子

12‧‧‧定子鐵心

13‧‧‧樹脂

14‧‧‧線圈

15‧‧‧軸承

21‧‧‧轉子

22‧‧‧轉子鐵心

23‧‧‧轉軸

27‧‧‧樹脂絕緣體

Claims (11)

1. 一種馬達，包含有：定子，係具有定子鐵心及與前述定子鐵心絕緣之線圈者；及轉子，係具有轉軸及轉子鐵心者，又，於前述轉子鐵心之內徑部設有樹脂絕緣體，且前述轉子鐵心及前述轉軸經由前述樹脂絕緣體結合在一起，並且前述轉子鐵心之內徑部於其兩端面具有前述樹脂絕緣體介入之階段部或去角部。
2. 如申請專利範圍第1項之馬達，其中前述馬達係於前述轉子鐵心中設有由鋁模鑄件製成之導體棒的感應馬達。
3. 如申請專利範圍第1項之馬達，其中前述樹脂絕緣體於前述轉子鐵心與前述轉軸之間至少具有0.4mm的厚度。
4. 如申請專利範圍第1項之馬達，其中前述樹脂絕緣體由前述轉子鐵心之轉軸方向之端面突出。
5. 如申請專利範圍第1項之馬達，其中前述樹脂絕緣體係於前述轉子鐵心之轉軸方向具有凹部或凸部者。
6. 如申請專利範圍第1項之馬達，其中前述轉子鐵心與前述轉軸間至少具有2mm之漏電距離。
7. 如申請專利範圍第1項之馬達，其中前述轉軸具有業經滾花加工之部分。
8. 如申請專利範圍第1項之馬達，其中前述轉子鐵心與前述轉軸之前述結合係藉壓入形成。
9. 如申請專利範圍第1項之馬達，其中前述轉子鐵心與前 述轉軸之前述結合係藉一體成形形成。
10. 如申請專利範圍第1項之馬達，其中前述轉子鐵心具有複數用以埋入永久磁鐵之磁鐵嵌入孔。
11. 一種電子機器，係搭載有如申請專利範圍第1至10項中任一項之馬達者。