WO2012011273A1 - 洗濯機用ブラシレスモータ、それを備えたドラム式洗濯機および洗濯機用ブラシレスモータの製造方法 - Google Patents

洗濯機用ブラシレスモータ、それを備えたドラム式洗濯機および洗濯機用ブラシレスモータの製造方法 Download PDF

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rotor
brushless motor
motor
drum
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松尾　英明
裕一郎 田代
英治 檜脇
昌彦 森崎
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パナソニック株式会社
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    • Y10T29/49009—Dynamoelectric machine

Definitions

  • the present invention relates to a brushless motor for a drum-type washing machine, a drum-type washing machine equipped with the same, and a method for manufacturing a brushless motor for a washing machine.
  • One type of washing machine is 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 a motor to the rotating drum via a belt and a pulley.
  • a motor with a brush for example, see Patent Document 1
  • an induction motor for example, see Patent Document 2
  • steel plate motors having a frame such as aluminum have been used.
  • FIG. 9 is a diagram showing an outline of the conventional drum-type washing machine.
  • a conventional drum-type washing machine 50 includes a water tank 52 that rotatably supports a rotating drum 51 having an axis of rotation in a horizontal direction or an inclined direction.
  • a rear surface of the water tank 52 is provided with a pulley 54 that transmits power to the rotary drum 51 via the drum rotation shaft 53 and a motor 60 that transmits power to the pulley 54 via the belt 55.
  • the motor 60 is generally fixed below the water tank 52.
  • a conventional motor 60 includes a stator 61, an output side bracket 63, and a counter output side bracket 64, and a rotor 70 shown in FIG.
  • the rotor 70 is rotatably supported inside the stator 61, and a motor pulley 65 is attached to the tip.
  • a rotor 70 in FIG. 10 represents the rotor of the induction motor.
  • the rotor 70 includes a rotor core 71, an aluminum bar (not shown) formed by die casting inside the rotor core 71, end rings 72 formed by die casting at both axial ends of the rotor core 71, and a rotating drum 51.
  • a motor shaft 62 for transmitting power to the motor and a motor pulley 65.
  • the rotor 70 is held by the two bearings 35.
  • the outer diameter of the pulley 54 is generally designed to be larger than the outer diameter of the motor pulley 65.
  • the pulley ratio obtained by dividing the outer dimension of the pulley 54 by the outer diameter of the motor pulley 65 is often designed to be about 10, although it varies depending on the type of drum type washing machine.
  • the torque that the motor 60 must generate can be reduced, and the motor 60 can be downsized.
  • the rotational speed of the motor 60 is significantly increased as compared with the rotational speed of the rotary drum 51. For example, when the pulley ratio is 10 and the rotational speed of the rotary drum 51 is 1500 rpm, the rotational speed of the motor 60 is 15000 rpm, and it is required to rotate at a very high speed.
  • the imbalance of the rotor 70 can be suppressed, while the motor efficiency is reduced. That is, in the rotor core 71 whose outer peripheral surface is cut, the gap with the stator core, that is, the air gap is partially enlarged. For this reason, the magnetic flux generated by the magnet is less likely to be linked to the stator core, and the generated torque of the motor is reduced. Further, the mechanical unbalance of the rotor 70 is suppressed by cutting the outer peripheral surface of the rotor core 71, but the harmonics included in the magnetic flux density in the air gap due to the partial expansion of the air gap. Will increase. As a result, the magnetic imbalance is expanded, and the magnetic vibration and noise of the motor are increased.
  • the present invention relates to a brushless motor for a washing machine mounted on a drum-type washing machine, in which a rotor core is molded with a resin material, and resin protrusions for balance correction are integrally molded at both axial ends of the rotor core with this resin material. .
  • This provides a low-cost, high-efficiency, low-noise brushless motor for a washing machine, a drum-type washing machine including the same, and a method for manufacturing the brushless motor for a washing machine.
  • the brushless motor for a washing machine 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 power is transmitted to the rotating drum via a pulley.
  • This is a brushless motor for a washing machine.
  • the brushless motor for a washing machine includes a stator including a stator core, a winding, and a winding insulating material, and a rotor including a motor shaft, a rotor core, and a magnet.
  • the rotor includes a rotor mold portion formed on both end surfaces in the axial direction of the rotor core by a resin material, and the rotor mold portion has a resin protruding portion protruding in an annular shape in the axial direction.
  • stator side can be molded by resin molding.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a drum type washing machine equipped with a brushless motor for a washing machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the structure of the brushless motor for a washing machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of a motor winding assembly of the brushless motor for a washing machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of the rotor of the brushless motor for a washing machine according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a drum type washing machine equipped with a brushless motor for a washing machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the structure of the brushless motor for a washing machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of a motor winding assembly of the brushless motor for a washing machine according
  • FIG. 5 is a diagram showing a detailed cross-sectional structure of the rotor core and the rotor mold portion of the brushless motor for a washing machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing the radial direction of the rotor core of the brushless motor for a washing machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a rotor mold part of the brushless motor for a washing machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a structure of a brushless motor for a washing machine according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram showing an outline of a drum-type washing machine equipped with a conventional motor.
  • FIG. 10 is a configuration diagram of a rotor in a conventional motor.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a drum type washing machine equipped with a brushless motor for a washing machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the drum-type washing machine 10 includes a rotating drum 11 having an axis of rotation in a horizontal direction or an inclined direction, and is rotatably supported, and is elastically supported in the washing machine body.
  • a water tank 12 is provided.
  • the rear surface of the water tank 12 includes a pulley 14 that transmits power to the rotary drum 11 via the drum rotation shaft 13, and a motor 20 that transmits power to the pulley 14 via the belt 15.
  • the motor 20 is a brushless motor in order to improve efficiency. Further, as shown in FIG. 1, in the present embodiment, such a motor 20 is fixed below the water tank 12 via an attachment portion 27.
  • FIG. 2 is a diagram showing the structure of the brushless motor for a washing machine according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the motor 20 that is a brushless motor for a washing machine.
  • the motor 20 includes a stator 30 that is fixed to the water tub 12 of the drum type washing machine 10 and a rotor 40 that is rotatably held with respect to the stator 30.
  • the stator 30 includes a stator core 31, a winding 33, a stator frame 38, and a mounting portion 27.
  • the stator core 31 is configured by stacking thin iron plates, for example.
  • the winding 33 is wound around the stator core 31 via the winding insulating material 32.
  • the attachment portion 27 is provided to fix the motor 20 to the water tank 12.
  • the stator frame 38 holds the stator core 31 and the bearing 35 and is fixed to the water tank 12 via the attachment portion 27.
  • the housing 38a holds the bearing 35, and the stator frame 38 and the housing 38a are integrated. However, the stator frame 38 and the housing 38a may be separated. Is possible.
  • the rotor 40 includes a rotor core 41, a magnet 42, a rotor mold portion 45, and a motor pulley 25 around a motor shaft 23 that is rotatably held by a bearing 35.
  • the rotor core 41 is fixed to the motor shaft 23 at a substantially central portion of the motor shaft 23, and is configured by stacking, for example, thin iron plates.
  • the magnet 42 is a permanent magnet and is disposed inside the rotor core 41.
  • the rotor mold portion 45 covers both axial end surfaces of the rotor core 41 so as to enclose the rotor core 41 and the magnet 42.
  • a motor pulley 25 is fixed to one end side of the motor shaft 23 in order to transmit the power generated by the rotor 40 to the rotary drum 11.
  • FIG. 2 shows a configuration example in which blades 44 are attached to the motor shaft 23 for cooling the inside of the motor.
  • the outer diameter of the motor pulley 25 is smaller than the outer diameter of the pulley 14.
  • the pulley ratio obtained by dividing the outer dimension of the pulley 14 by the outer diameter of the motor pulley 25 is about 10, and the torque that the motor 20 must generate is reduced to reduce the size of the motor 20. That is, when the rotating drum 11 is rotated at a rotational speed of 1500 rpm, the rotational speed of the motor 20 is 15000 rpm. As described above, in the present embodiment, the rotating drum 11 is driven to rotate at an appropriate rotational speed by the motor 20 rotating at a high speed.
  • FIG. 3 is a perspective view of the motor winding assembly in a state where the stator core 31, the winding insulating material 32, and the winding 33 shown in FIG. 2 are assembled.
  • the winding 33 is wound around a stator tooth (not shown) in a state where electrical insulation from the stator core 31 is ensured via the winding insulating material 32.
  • the winding 33 is composed of, for example, three phases of U, V, and W, and generates a rotating magnetic field on the inner peripheral side of the stator core 31 by energizing a three-phase alternating current.
  • the outer peripheral side of the stator core 31 as shown in FIG. 3 is held by the stator frame 38 as shown in FIG.
  • FIG. 4 shows the rotor 40 including the motor pulley 25 and the bearing 35 disposed on the rotor 40.
  • a motor shaft 23 that is rotatably supported by a bearing 35 is inserted into the rotor core 41. Then, power is transmitted to the rotating drum 11 shown in FIG. 1 through a motor pulley 25 disposed at the tip of the motor shaft 23.
  • the rotor 40 is configured so that the rotor mold portion 45 is disposed at both axial end portions of the rotor core 41.
  • the rotor mold part 45 is formed by molding a resin material.
  • the rotor mold portion 45 is disposed at least at a portion where the inside of the rotor core 41 is sealed and at both ends in the axial direction of the rotor core 41.
  • the rotor 40 includes the rotor mold portion 45 that is molded at both axial end portions of the rotor core 41 with a resin material.
  • each of the rotor mold portions 45 at both ends in the axial direction of the rotor core 41 has a resin protruding portion 46b that protrudes from the rotor core 41 side in the axial direction in an annular shape.
  • FIG. 5 is a diagram showing a detailed cross-sectional structure of the rotor core 41 and the rotor mold part 45 shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a diagram showing the radial direction of the rotor core 41.
  • a motor shaft 23 is inserted into the center portion of the rotor core 41.
  • the rotor core 41 is provided with a plurality of magnet insertion holes 43a, and the magnets 42 are respectively inserted into the magnet insertion holes 43a.
  • FIG. 6 shows an example in which four magnets 42 are arranged.
  • the magnet 42 is a rare earth sintered magnet such as neodymium iron boron, or a ferrite magnet, but other types of magnets such as a resin-molded magnet can be used.
  • FIG. 6 shows an IPM (Interior Permanent Magnet) type rotor in which a magnet 42 is disposed inside the rotor core 41, but the magnet 42 is disposed on the outer peripheral surface of the rotor core 41. It is also possible to use an SPM (Surface Permanent Magnet) type rotor.
  • IPM Interior Permanent Magnet
  • SPM Surface Permanent Magnet
  • the rotor core 41 is further formed with a plurality of through holes 43b.
  • the through hole 43b is a hole that penetrates the rotor core 41 in the axial direction as shown in FIG. FIG. 6 shows an example in which four such through holes 43b are arranged. In the present embodiment, a part of the rotor mold portion 45 is disposed in such a through hole 43b.
  • the rotor mold portion 45 has a structure including a resin bottom surface portion 46a, a resin protruding portion 46b, and a resin extending portion 46c.
  • the resin bottom surface portion 46 a is disposed in contact with the rotor core 41 and covers both axial end portions of the rotor core 41 so as to seal both end surfaces of the rotor core 41. This prevents the magnet 42 from jumping out of the magnet insertion hole 43a, and also prevents contact with water to prevent rusting of the rotor core 41 and the magnet 42.
  • the resin protrusion 46b is formed on the outer peripheral side of the resin bottom surface 46a and protrudes in an annular shape toward the end of the motor shaft 23. And the resin extending
  • the rotor mold portion 45 is formed by integrating the resin bottom surface portion 46a and the resin protrusion portion 46b at both ends and the resin extending portions 46c. That is, the rotor mold portion 45 has a structure in which the resin bottom surface portions 46a at both ends are connected via the resin extending portions 46c, and the resin protruding portions 46b protrude in an annular shape in both directions.
  • an unbalance of the rotor 40 is suppressed by forming a cutting portion obtained by cutting a part of the resin protrusion 46b.
  • the motor 20 and the drum type washing machine 10 including the motor 20 according to the present embodiment are configured as described above.
  • the resin protruding portions 46b integrated with the rotor mold portion 45 are provided at both end portions in the axial direction of the rotor core 41. And the imbalance of the rotor 40 is suppressed by cutting this resin protrusion part 46b.
  • the resin protrusion part 46b should just have the appropriate axial direction length which can suppress the imbalance of the rotor 40 by cutting.
  • the center of gravity of the rotor 40 is deviated from the axial center line in the radial direction, and the rotation is eccentric.
  • the resin protrusion 46b is cut so that the center of gravity of the rotor 40 is corrected to be in the vicinity of the axial center line, thereby suppressing unbalance due to eccentricity.
  • the resin protrusion part 46b is provided in the axial direction both ends of the rotor core 41, and by cutting each, the imbalance of the extending direction of the motor shaft 23 is also suppressed, and rotational movement like precession is suppressed.
  • FIG. 7 is a view showing an example in which the resin protrusion 46b is cut, and shows only one side of the resin bottom 46a and the resin protrusion 46b.
  • FIG. 7 shows an example in which the cutting portion 47 is formed by partially cutting the resin protruding portion 46b, and the cutting portion 47 is formed on the tip surface of the resin protruding portion 46b.
  • the cutting portion 47 is not limited to being formed by cutting or notching the outer periphery of the resin protrusion 46b as shown in FIG. 7, but a recess is partially formed in the resin protrusion 46b or a drill is formed in the resin protrusion 46b. In short, it may be cut so as to achieve a weight balance, for example, by forming holes.
  • the cutting portion 47 is formed by partially cutting the resin protrusion 46b.
  • Such a balance adjustment may be performed as one step of the manufacturing method for manufacturing the motor 20.
  • the balance adjustment is performed by a method including (1) a step of measuring the balance of the rotor 40, (2) a step of calculating a cutting location and a cutting amount based on the measurement result, and (3) a step of cutting the resin protrusion 46b. Done.
  • a cutting means is not specifically limited, a cutting tool, a laser processing machine, etc. can be used.
  • the rotor 40 of the present embodiment includes the rotor mold portion 45 formed of a resin material, and the rotor mold portion 45 has the resin protrusion 46b. Further, by suppressing the imbalance of the rotor 40 by cutting the resin protrusion 46b, high efficiency and low noise can be achieved even at a high speed rotation of 15000 rpm required for the motor when the washing machine is dewatered. Further, there is no reduction in motor generated torque or increase in magnetic imbalance. As described above, according to the present invention, a brushless motor for a washing machine with high efficiency and low noise and a drum washing machine including the same can be realized.
  • the magnet 42 when the above-described neodymium iron boron-based rare earth magnet is used as the magnet 42 in order to increase the torque or reduce the size of the motor, there is a concern that the magnet characteristics deteriorate due to rust.
  • the magnet can be completely sealed by the rotor mold part integrated with the resin protrusion. As a result, the magnet can be prevented from coming into contact with water, and there is no fear of characteristic deterioration due to rust of the magnet, and there is little deterioration over time of the characteristic, and a highly reliable brushless motor for a washing machine can be provided.
  • the protruding shape of the resin protruding portion 46b is not particularly limited, but the end surface may protrude in a flat annular shape, and as shown in FIG. 2, it has a cross-sectional step shape in which the outer peripheral side is raised compared to the inner peripheral side. It may be present, or the middle in the radial direction may protrude concentrically.
  • the resin protrusion part 46b may be provided only at one end, it is preferably provided at both ends of the rotor core 41 as in the present embodiment. By providing at both ends of the rotor core 41, as described above, unbalance in the extending direction of the motor shaft 23 can also be suppressed.
  • the shape of the resin protrusion 46b and the axial length thereof may be the same shape at both ends, or may be different from each other.
  • the resin material of the rotor mold portion 45 is not particularly limited, but is a thermosetting resin such as an unsaturated polyester resin, an epoxy resin, or a diallyl phthalate resin excellent in insulation and tracking resistance, or polybutylene terephthalate.
  • a molding resin made of a thermoplastic resin is preferred.
  • inorganic fillers such as calcium carbonate, calcium silicate, talc, kaolin, mica, titanium oxide, alumina, silica, and other compounding materials may be blended in the molding resin.
  • As the molding method it is preferable to use injection molding that can easily cope with the shape design of the protruding portion, has little variation in the amount of resin during molding, and can obtain a highly accurate molded body.
  • FIG. 8 is a diagram showing an outline of a brushless motor for a washing machine according to Embodiment 2 of the present invention. Note that the brushless motor for a washing machine shown in FIG. 8 is also fixed to the drum type washing machine 10 via the attachment portion 27 as shown in FIG. Moreover, in FIG. 8, the same code
  • FIG. 8 is a diagram showing an outline of a brushless motor for a washing machine according to Embodiment 2 of the present invention. Note that the brushless motor for a washing machine shown in FIG. 8 is also fixed to the drum type washing machine 10 via the attachment portion 27 as shown in FIG. Moreover, in FIG. 8, the same code
  • the motor 120 that is a brushless motor for a washing machine according to the present embodiment includes a stator 130 that is fixed to the water tank 12 of the drum type washing machine 10 and a rotor that is rotatably held with respect to the stator 130. 40.
  • the stator 130 includes a stator core 31, a winding 33, a mounting portion 27, a stator mold portion 34, and a housing 36.
  • the stator core 31 is configured by stacking thin iron plates, for example.
  • the winding 33 is wound around the stator core 31 via the winding insulating material 32.
  • the stator mold portion 34 is formed of a resin material and includes the stator core 31, the winding insulating material 32, and the winding 33.
  • the attachment portion 27 is formed of a resin material integrally with the stator mold portion 34 and is provided to fix the motor 120 to the water tank 12.
  • the housing 36 is fixed to the stator mold portion 34 and holds the bearing 35.
  • the rotor 40 includes a rotor core 41, a magnet 42, a rotor mold portion 45, and a motor pulley 25 around a motor shaft 23 that is rotatably held by a bearing 35.
  • the rotor core 41 is configured by laminating thin iron plates, for example.
  • the magnet 42 is disposed inside or on the outer periphery of the rotor core 41.
  • the rotor mold portion 45 covers both axial end surfaces of the rotor core 41 so as to enclose the rotor core 41 and the magnet 42.
  • a motor pulley 25 is fixed to one end side of the motor shaft 23 in order to transmit the power generated by the rotor 40 to the rotary drum 11.
  • the structure of the rotor 40 is the same as that shown in FIGS. 4 to 7 shown in the first embodiment. Therefore, it is possible to realize a brushless motor for a washing machine with high efficiency, low noise, and high reliability.
  • the rotor 40 includes the rotor mold portion 45, and the rotor mold portion 45 is provided with the resin protrusion 46b.
  • a portion of the stator 130 excluding at least the inner peripheral side (gap surface 37) of the stator core 31, the winding insulating material 32, and the winding 33 are made of a resin material. It is encapsulated in the mold part 34 and resin molded. That is, the stator 130 exposes a gap surface formed between the stator 130 and the rotor 40. Further, the stator 130 is sealed by a stator mold portion 34 in which the winding 33 and the winding insulating material 32 are formed of a resin material. As a result, there is no contact with the external space, that is, air.
  • the winding 33 energized with current is included in the stator mold portion 34 and does not come into contact with water. It becomes a structure. For this reason, it can suppress that troubles, such as tracking, generate
  • stator core 31 is also included in the stator mold portion 34 in the same manner as the winding 33. For this reason, except for the gap surface 37 where the rotor core 41 always rotates in opposition, there is no fear of deterioration of the characteristics due to rust of the stator core 31.
  • the stator mold portion 34 made of the resin material of the stator 130 can further improve the reliability.
  • the rotor mold portion has a resin protruding portion protruding in an annular shape at both axial end surfaces of the rotor core. Then, by cutting this resin protrusion, it is possible to suppress the rotor imbalance without reducing efficiency or increasing magnetic imbalance. Furthermore, by molding the stator with a resin material, high reliability, low power consumption, etc., especially in home appliances where the motor rotates at high speed, represented by a drum-type washing machine that transmits power via a belt, Suitable for applications requiring low noise.

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Abstract

本洗濯機用ブラシレスモータ（２０，６０，１２０）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（１０，５０）を備え、プーリー（１４，５４）と、ベルト（１５，５５）を介して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である。本洗濯機用ブラシレスモータは、ステータ（３０，６１，１３０）とロータ（４０，７０）とを備え、ロータは、樹脂材料によってロータコア（４１，７１）の軸方向両端面に成形されたロータモールド部（４５）を含む。そして、ロータモールド部は、軸方向に円環状に突出した樹脂突出部（４６）を有している。

Description

洗濯機用ブラシレスモータ、それを備えたドラム式洗濯機および洗濯機用ブラシレスモータの製造方法
　本発明はドラム式洗濯機用ブラシレスモータ、それを備えたドラム式洗濯機および洗濯機用ブラシレスモータの製造方法に関するものである。
　洗濯機の一形態として、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がある。
　従来、このようなドラム式洗濯機には、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）が用いられてきた。これらのモータには、アルミニウムなどのフレームを有した鋼板モータが使用されてきた。
　図９は、上記従来のドラム式洗濯機の概略を示す図である。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を備える。そして、水槽５２の背面には、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を介してプーリー５４に動力を伝達するモータ６０とを備えている。また、図９に示すとおり、一般的には、モータ６０は、水槽５２の下方に固定される。
　従来のモータ６０は、ステータ６１、出力側ブラケット６３、反出力側ブラケット６４とともに、図１０に示すロータ７０から成っている。ロータ７０は、ステータ６１の内側に回転自在に支持され、先端にモータプーリー６５が取り付けられている。図１０のロータ７０は、インダクションモータのロータを表している。ロータ７０は、ロータコア７１と、ロータコア７１の内部にダイキャストによって形成されたアルミバー（図示せず）と、ロータコア７１の軸方向両端部にダイキャストによって形成されたエンドリング７２と、回転ドラム５１に動力を伝達するためのモータ軸６２と、モータプーリー６５とから成る。また、ロータ７０は、２つの軸受３５によって保持される。
　上記従来のドラム式洗濯機においては、プーリー５４の外径寸法の方がモータプーリー６５の外径寸法よりも大きく設計されている場合が一般的である。なお、ドラム式洗濯機の種類によっても異なるが、プーリー５４の外形寸法をモータプーリー６５の外径寸法で除算したプーリー比は、１０程度に設計されることが多い。このことにより、モータ６０が発生しなければならないトルクを減少させてモータ６０の小型化が図れるようになっている。ところが、モータ６０の回転数は、回転ドラム５１の回転数よりも大幅に増加することとなる。例えば、プーリー比が１０、回転ドラム５１の回転数が１５００ｒｐｍの場合においては、モータ６０の回転数は１５０００ｒｐｍとなり、非常に高速回転で回転することが要求される。
　このような要求から、図１０に示したロータ７０においては、回転のアンバランスを抑制しなければ、モータの振動、騒音が増大することとなる。従って、従来、例えば、図１０に示したロータコア７１の外周面などを切削することによって、ロータ７０のアンバランスを抑制していた。
　しかしながら、ロータコア７１の外周面を切削する場合、ロータ７０のアンバランスを抑制可能である一方で、モータ効率が低下することとなる。すなわち、外周面を切削したロータコア７１においては、ステータコアとの隙間、すなわちエアギャップが部分的に拡大することとなる。このため、磁石が発生する磁束がステータコアに鎖交しにくくなり、モータの発生トルクが低下することとなる。さらに、ロータコア７１の外周面の切削によって、ロータ７０の機械的なアンバランスは抑制されることとなるが、上述のエアギャップの部分的な拡大によって、エアギャップ中の磁束密度に含まれる高調波が増大する。その結果、磁気的なアンバランスが拡大し、モータの磁気的な振動、騒音が増大することとなる。
　また、アンバランスを抑制する他の手法として、バランス修正用の厚板を、例えばロータコア７１の両端に配設することが考えられるが、この場合には、部品点数の増加によるコストアップが課題となる。
特開２００９－７８０５６号公報 特開２００９－２９７１２３号公報
　本発明は、ドラム式洗濯機に搭載される洗濯機用ブラシレスモータにおいて、ロータコアを樹脂材料によってモールドし、この樹脂材料でロータコアの軸方向両端にバランス修正のための樹脂突出部も一体に成形する。このことによって、低コストかつ、高効率、低騒音な洗濯機用ブラシレスモータ、それを備えたドラム式洗濯機および洗濯機用ブラシレスモータの製造方法を提供する。
　本発明の洗濯機用ブラシレスモータは、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である。本洗濯機用ブラシレスモータは、ステータコアと巻線と巻線絶縁材とを含むステータ、およびモータ軸とロータコアと磁石とを含むロータを備える。さらに、ロータは、樹脂材料によってロータコアの軸方向両端面に成形されたロータモールド部を含み、ロータモールド部は、軸方向に円環状に突出した樹脂突出部を有している。
　このような構成により、軸方向に突出した樹脂突出部を切削することによって、部品点数の増加やモータの効率低下を伴うことなく、ロータのバランス修正が可能となる。これによって、低コストで、高効率、低騒音な洗濯機用ブラシレスモータが提供される。
　また、ロータのみならず、ステータ側を樹脂モールド成形することも可能である。
　ステータ側を樹脂モールド成形することにより、電流が通電される巻線に水がかからない構造となる。このために、トラッキングなどの不具合を抑制できる。さらには、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。
　以上のように本発明によれば、低コストで、高効率、低騒音な洗濯機用ブラシレスモータ、それを備えたドラム式洗濯機および洗濯機用ブラシレスモータの製造方法を提供することができる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る洗濯機用ブラシレスモータを搭載したドラム式洗濯機の概略を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係る洗濯機用ブラシレスモータの構造を示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係る洗濯機用ブラシレスモータのモータ巻線組立品の斜視図である。 図４は、本発明の実施の形態１に係る洗濯機用ブラシレスモータのロータの構成図である。 図５は、本発明の実施の形態１に係る洗濯機用ブラシレスモータのロータコアおよびロータモールド部の詳細な断面構造を示す図である。 図６は、本発明の実施の形態１に係る洗濯機用ブラシレスモータのロータコアの径方向を示す図である。 図７は、本発明の実施の形態１に係る洗濯機用ブラシレスモータのロータモールド部の構成を示す図である。 図８は、本発明の実施の形態２に係る洗濯機用ブラシレスモータの構造を示す図である。 図９は、従来のモータを搭載したドラム式洗濯機の概略を示す図である。 図１０は、従来のモータにおけるロータの構成図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る洗濯機用ブラシレスモータを搭載したドラム式洗濯機の概略を示す図である。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を内包して回転自在に支持し、洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽１２を備える。そして、水槽１２の背面には、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とを備えている。本実施の形態では、高効率化などを図るため、モータ２０をブラシレスモータとしている。また、図１に示すとおり、本実施の形態では、このようなモータ２０が、水槽１２の下方に取付部２７を介して固定されている。
　図２は、本発明の実施の形態１に係る洗濯機用ブラシレスモータの構造を示す図である。本実施の形態では、洗濯機用ブラシレスモータであるモータ２０として、永久磁石を備えた永久磁石ブラシレスモータの一例を挙げて説明する。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とを備えている。
　ステータ３０は、ステータコア３１と、巻線３３と、ステータフレーム３８と、取付部２７とを備えている。ステータコア３１は、例えば薄い鉄板を積層して構成される。巻線３３は、巻線絶縁材３２を介してステータコア３１に巻回される。取付部２７は、モータ２０を水槽１２に固定するために設けている。そして、ステータフレーム３８は、ステータコア３１および軸受３５を保持し、取付部２７を介して水槽１２に固定される。なお、図２では、ハウジング３８ａが軸受３５を保持し、さらにステータフレーム３８とハウジング３８ａとが一体化された構成例を示しているが、ステータフレーム３８とハウジング３８ａとを別体化することも可能である。
　また、ロータ４０は、軸受３５により回転自在に保持されたモータ軸２３を中心として、ロータコア４１と、磁石４２と、ロータモールド部４５と、モータプーリー２５とを備えている。ロータコア４１は、モータ軸２３の略中央部においてモータ軸２３に固定され、例えば薄い鉄板を積層して構成される。磁石４２は、永久磁石であり、ロータコア４１の内部に配設されている。ロータモールド部４５は、ロータコア４１と磁石４２とを内包するように、ロータコア４１の軸方向両端面を覆っている。そして、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、モータ軸２３の一端側にモータプーリー２５が固定されている。すなわち、モータプーリー２５は、ベルト１５に接続するために、モータ本体から突出したモータ軸２３の出力軸側に配設している。また、図２では、モータ内部の冷却用として、モータ軸２３に羽根４４を取付けた構成例を示している。
　また、モータプーリー２５の外径寸法は、プーリー１４の外径寸法に比べて小さくしている。例えば、プーリー１４の外形寸法をモータプーリー２５の外径寸法で除算したプーリー比は、１０程度とし、モータ２０が発生しなければならないトルクを減少させてモータ２０の小型化を図っている。すなわち、１５００ｒｐｍの回転数で回転ドラム１１を回転させるとき、モータ２０の回転数は１５０００ｒｐｍとなる。このように、本実施の形態では、モータ２０が高速回転することによって、回転ドラム１１を適切な回転数で回転駆動している。
　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がステータティース（図示せず）に巻回されている。また、巻線３３は、例えば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３に示すようなステータコア３１の外周側が、図２に示すようにステータフレーム３８で保持される。
　図４は、モータプーリー２５を含むロータ４０と、ロータ４０に配設された軸受３５とを示している。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が挿入されている。そして、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。また、ロータ４０は、ロータコア４１の軸方向両端部にロータモールド部４５を配置するように構成されている。ロータモールド部４５は、樹脂材料を成形することで形成されている。また、ロータモールド部４５は、少なくとも、ロータコア４１の内部を封止した部分と、ロータコア４１の軸方向両端部に配置される。このように、ロータ４０は、樹脂材料によってロータコア４１の軸方向両端部に成形されたロータモールド部４５を含む構成である。
　さらに、ロータコア４１の軸方向両端部のロータモールド部４５それぞれは、円環状に、軸方向へ、ロータコア４１側から突出した樹脂突出部４６ｂを有している。
　図５は、図４に示したロータコア４１およびロータモールド部４５の詳細な断面構造を示す図であり、図６は、ロータコア４１の径方向を示す図である。ロータコア４１の中心部にはモータ軸２３が挿入される。また、ロータコア４１には複数の磁石挿入孔４３ａが配設され、磁石挿入孔４３ａに磁石４２がそれぞれ挿入される。図６では、４つの磁石４２を配設した一例を示している。通常、磁石４２としては、ネオジウム鉄ボロン系などの希土類焼結磁石や、フェライト磁石などが用いられるが、樹脂成形磁石など、他の種類の磁石を用いることも可能である。また、図６においては、ロータコア４１の内部に磁石４２を配設したＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ　Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ：内部磁石埋込型）タイプのロータを示しているが、磁石４２をロータコア４１の外周面に配設したＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ：表面磁石貼付型）タイプのロータを用いることも可能である。
　ロータコア４１には、さらに、複数の貫通孔４３ｂが形成されている。貫通孔４３ｂは、図５に示すようにロータコア４１を軸方向に貫通する孔である。図６では、このような貫通孔４３ｂを４つ配設した一例を示している。本実施の形態では、このような貫通孔４３ｂにロータモールド部４５の一部が配置される。
　すなわち、図５に示すように、ロータモールド部４５は、樹脂底面部４６ａと樹脂突出部４６ｂと樹脂延伸部４６ｃとを含む構造を成している。
　樹脂底面部４６ａは、ロータコア４１に接して配置され、ロータコア４１の両端面を封止するように、ロータコア４１の軸方向両端部を覆っている。これによって、磁石４２が磁石挿入孔４３ａから飛び出すことを防止するとともに、水との接触も抑制してロータコア４１や磁石４２の錆防止を図っている。
　また、樹脂突出部４６ｂは、樹脂底面部４６ａの外周側に形成されており、モータ軸２３端部の方向へと円環状に突出している。そして、樹脂延伸部４６ｃは、それぞれの貫通孔４３ｂ内を貫くように配置される。
　このように、ロータモールド部４５は、両端部の樹脂底面部４６ａおよび樹脂突出部４６ｂと、それぞれの樹脂延伸部４６ｃとを一体化して構成される。すなわち、ロータモールド部４５は、両端部の樹脂底面部４６ａそれぞれが樹脂延伸部４６ｃを介して接続されるとともに、樹脂突出部４６ｂが両方向に円環状に突出した構造を成している。また、詳細については以下で説明するが、本実施の形態では、樹脂突出部４６ｂの一部を切削した切削部を形成することで、ロータ４０のアンバランスを抑制している。
　本実施の形態のモータ２０およびモータ２０を備えるドラム式洗濯機１０は、以上のように構成されている。
　次に、ロータ４０のアンバランスを抑制する方法を説明する。
　前述のとおり、従来の技術を適用してロータのアンバランスを抑制するためには、ロータコアの外周面の一部を切削することが必要となる。
　これに対して、本実施の形態においては、ロータ４０のアンバランスを抑制するために、ロータコア４１の軸方向両端部に、ロータモールド部４５に一体化された樹脂突出部４６ｂを設けている。そして、この樹脂突出部４６ｂを切削することによって、ロータ４０のアンバランスを抑制している。なお、樹脂突出部４６ｂは、切削によってロータ４０のアンバランスを抑制可能となる適切な軸方向長さを有していればよい。
　ロータ４０の回転におけるアンバランスとして、ロータ４０の重心が軸中心線から径方向にずれて偏心した回転となったり、軸両端部の偏心量が異なることによって歳差運動のような回転となったりすることが挙げられる。本実施の形態では、樹脂突出部４６ｂを切削することによって、ロータ４０の重心が軸中心線近辺となるように補正し、偏心によるアンバランスを抑制している。また、ロータコア４１の軸方向両端部に樹脂突出部４６ｂを設けて、それぞれ切削することにより、モータ軸２３延伸方向のアンバランスも抑制し、歳差運動のような回転動作を抑えている。
　図７は、樹脂突出部４６ｂに切削を施した一例を示す図であり、樹脂底面部４６ａおよび樹脂突出部４６ｂの片方向側のみを図示している。図７では、樹脂突出部４６ｂを部分的に切削することによって切削部４７を形成した一例を示しており、切削部４７を樹脂突出部４６ｂの先端面に形成している。切削部４７としては、図７のような樹脂突出部４６ｂ外周の削りや切欠きで形成することに限定されず、部分的に樹脂突出部４６ｂに凹部を形成したり、樹脂突出部４６ｂにドリルなどで孔を形成したりするなど、要するに、重量バランスが取れるように切削すればよい。このように、本実施の形態では、ロータ４０の回転バランスを調整するために、樹脂突出部４６ｂを部分的に切削した切削部４７を形成している。
　次に、樹脂突出部４６ｂを利用してバランスを調整する方法について説明する。このようなバランスの調整は、モータ２０を製造する製造方法の一工程として実施すればよい。
　バランスの調整は、（１）ロータ４０のバランス測定する工程、（２）測定結果に基づいて切削箇所および切削量を算出する工程、（３）樹脂突出部４６ｂを切削する工程、を含む方法によって行われる。
　バランスの測定は、例えば、ロータ４０を回転させて、ロータ４０各部の振動成分を検出することで回転バランスを測定する。切削に際しては、測定されたアンバランスの状態に応じて、樹脂突出部４６ｂの所定の箇所を所定量切削する。切削手段は特に限定されないが、切削工具やレーザ加工機などを用いることができる。
　以上説明したように、本実施の形態のロータ４０は、樹脂材料によって成形されたロータモールド部４５を備え、ロータモールド部４５が樹脂突出部４６ｂを有している。そして、樹脂突出部４６ｂの切削でロータ４０のアンバランスを抑制することにより、洗濯機の脱水時にモータに要求される１５０００ｒｐｍというような高速回転でも、高効率、低騒音化を図ることができる。さらに、モータの発生トルクの低下や、磁気的なアンバランスの増大を伴うことも無い。このように、本発明によれば高効率、低騒音な洗濯機用ブラシレスモータおよびそれを備えたドラム洗濯機を実現できる。
　さらには、モータの高トルク化や小型化を図るために、磁石４２として上述のネオジウム鉄ボロン系の希土類磁石が適用する場合、錆により磁石特性が劣化するという懸念が生じる。本発明によれば、樹脂突出部と一体化しているロータモールド部によって、磁石を完全に封止することが可能である。それにより、磁石が水と接触することを防止でき、磁石の錆による特性劣化の懸念が無くなって特性の経年劣化が少なく、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が可能となる。
　なお、樹脂突出部４６ｂの突出形状は特に限定されないが、端面が平坦な円環形状で突出していてもよく、図２に示すように、内周側に比べて外周側が盛り上がった断面階段形状であってもよいし、半径方向の中間が同心円状に突出してもよい。また、樹脂突出部４６ｂを一端のみに設けてもよいが、本実施の形態のようにロータコア４１の両端に設けることが好ましい。ロータコア４１の両端に設けることで、上述したように、モータ軸２３延伸方向のアンバランスも抑制できる。また、樹脂突出部４６ｂの形状およびその軸方向長さは両端とも同一形状であっても良いし、互いに異なっていても良い。
　また、ロータモールド部４５の樹脂材料としては特に限定されないが、絶縁性と耐トラッキング性に優れた不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂などの熱硬化性樹脂、あるいは、ポリブチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂からなる成形用樹脂が好ましい。また、必要に応じて成形用樹脂に炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、タルク、カオリン、マイカ、酸化チタン、アルミナ、シリカなどの無機系充填材や、その他の配合材が配合されていてもよい。成形法としては、突出部の形状設計への対応が容易で、成形時の樹脂量のばらつきが少なく、高精度の成形体が得られる射出成形が好ましい。
　（実施の形態２）
　図８は、本発明の実施の形態２に係る洗濯機用ブラシレスモータの概略を示す図である。なお、図８に示した洗濯機用ブラシレスモータにおいても、上記実施の形態１と同様に、図１に示すようにドラム式洗濯機１０へ取付部２７を介して固定される。また、図８において、実施の形態１と同様の構成要素については同一の符号を付している。
　図８に示すとおり、本実施の形態の洗濯機用ブラシレスモータであるモータ１２０は、ドラム式洗濯機１０の水槽１２に固定されるステータ１３０と、ステータ１３０に対して回転自在に保持されたロータ４０とを備えている。
　ステータ１３０は、ステータコア３１と、巻線３３と、取付部２７と、ステータモールド部３４と、ハウジング３６とを備えている。ステータコア３１は、例えば、薄い鉄板を積層して構成される。巻線３３は、巻線絶縁材３２を介してステータコア３１に巻回される。ステータモールド部３４は、樹脂材料で形成され、ステータコア３１と巻線絶縁材３２と巻線３３とを内包している。取付部２７は、樹脂材料でステータモールド部３４と一体に形成されており、モータ１２０を水槽１２に固定するために設けている。そして、ハウジング３６は、ステータモールド部３４に固定され、軸受３５を保持する。
　また、ロータ４０は、実施の形態１と同様に、軸受３５により回転自在に保持されたモータ軸２３を中心として、ロータコア４１と、磁石４２と、ロータモールド部４５と、モータプーリー２５とを備えている。ロータコア４１は、例えば薄い鉄板を積層して構成される。磁石４２は、ロータコア４１の内部あるいは外周に配設されている。ロータモールド部４５は、ロータコア４１と磁石４２とを内包するように、ロータコア４１の軸方向両端面を覆っている。そして、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、モータ軸２３の一端側にモータプーリー２５が固定されている。
　ロータ４０の構造は、上記実施の形態１で示した図４～７と同一であり、従って、高効率、低騒音で、信頼性の高い洗濯機用ブラシレスモータを実現することが可能である。
　本実施の形態においても、上記ロータ４０がロータモールド部４５を備え、ロータモールド部４５に樹脂突出部４６ｂを設けている。これに加えて、本実施の形態では、ステータ１３０における、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、樹脂材料からなるステータモールド部３４に内包し、樹脂モールドしている。すなわち、ステータ１３０は、ステータ１３０とロータ４０との間に形成されるギャップ面を露出させている。さらに、ステータ１３０は、巻線３３と巻線絶縁材３２とが樹脂材料で成形されたステータモールド部３４によって封止されている。これによって、外部空間、すなわち空気との接触を無くした構成としている。
　以上に示した本発明の実施の形態２に係る洗濯機用ブラシレスモータにおいては、図８からも分かるとおり、電流が通電される巻線３３が、ステータモールド部３４に内包されて水と接触しない構造となる。このため、トラッキングなどの不具合が発生することを抑制できる。
　また、ステータコア３１も巻線３３と同様にステータモールド部３４に内包される。このことから、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、ロータ４０の構成によって得られる高効率、低騒音、高信頼性の特徴に加えて、ステータ１３０の樹脂材料によるステータモールド部３４によって、さらに信頼性の向上を図ることができる。
　本発明に係る洗濯機用ブラシレスモータは、ロータモールド部が、ロータコアの軸方向両端面において円環状に突出した樹脂突出部を有する。そして、この樹脂突出部を切削することで、効率低下や磁気的なアンバランスの増大を伴わずにロータのアンバランスを抑制可能である。さらに、ステータを樹脂材料でモールドすることにより、特にベルトを介して動力を伝達する形態のドラム式洗濯機に代表される、モータが高速回転する家電製品などにおいて、高信頼性、低消費電力、低騒音を求める用途に適している。
　１０，５０　　ドラム式洗濯機
　１１，５１　　回転ドラム
　１２，５２　　水槽
　１３，５３　　ドラム回転軸
　１４，５４　　プーリー
　１５，５５　　ベルト
　２０，６０，１２０　　モータ
　２３，６２　　モータ軸
　２５，６５　　モータプーリー
　３０，６１，１３０　　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
　４０，７０　　ロータ
　４１，７１　　ロータコア
　４２　　磁石
　４５　　ロータモールド部
　４６　　樹脂突出部

Claims (8)

  1. 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と、前記回転ドラムを内包した水槽と、前記回転ドラムにドラム回転軸を介して動力を伝達するプーリーと、ベルトを介して前記プーリーに動力を伝達して前記回転ドラムを駆動するモータとを備えたドラム式洗濯機の洗濯機用ブラシレスモータであって、
    前記水槽に固定するための取付部とステータコアと巻線と巻線絶縁材とを含むステータと、
    前記ベルトに接続するためのモータプーリーと回転自在に保持されたモータ軸とロータコアと磁石とを含むロータとを備え、
    前記ロータは、樹脂材料によって前記ロータコアの軸方向両端面に成形されたロータモールド部を含み、
    前記ロータモールド部は、軸方向に円環状に突出した樹脂突出部を有することを特徴とする洗濯機用ブラシレスモータ。
  2. 前記樹脂突出部を部分的に切削した切削部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の洗濯機用ブラシレスモータ。
  3. 円環状に突出した前記樹脂突出部の先端面に前記切削部を形成したことを特徴とする請求項２に記載の洗濯機用ブラシレスモータ。
  4. 前記切削部は、前記ロータの回転バランスを調整するために形成されていることを特徴とする請求項２に記載の洗濯機用ブラシレスモータ。
  5. 前記ロータモールド部は、前記ロータコアの軸方向両端面それぞれに前記樹脂突出部を有することを特徴とする請求項１に記載の洗濯機用ブラシレスモータ。
  6. 前記ステータは、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を露出させるとともに、前記巻線と前記巻線絶縁材とが樹脂材料によって封止されていることを特徴とする請求項１に記載の洗濯機用ブラシレスモータ。
  7. 前記回転ドラムと、前記水槽と、前記プーリーと、請求項１に記載の洗濯機用ブラシレスモータとを備えたドラム式洗濯機であって、
    前記水槽の下方に前記取付部を介して前記洗濯機用ブラシレスモータを固定したことを特徴とするドラム式洗濯機。
  8. 請求項１に記載の洗濯機用ブラシレスモータの製造方法であって、
    前記ロータのバランスを測定する工程と、
    前記バランスの測定結果に基づいて前記樹脂突出部を切削する工程とを含むことを特徴とする洗濯機用ブラシレスモータの製造方法。
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