WO2015162633A1 - ブラシレスモータ及びこれを搭載した洗濯機 - Google Patents

ブラシレスモータ及びこれを搭載した洗濯機 Download PDF

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千石谷　善一
藤田　克敏
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices

Definitions

  • the present invention relates to a low-noise and high-quality brushless motor and a low-noise and high-quality washing machine (vertical washing machine and drum-type washing machine) equipped with the same.
  • a brushless motor used in a drum washing machine has a structure in which a rotor assembly 90 is disposed inside a mold assembly 80 in which a winding assembly 87 is integrally formed of a mold resin material.
  • the winding assembly 87 is configured by winding a three-phase winding 93 around a stator core 91 via a winding insulator 82.
  • a gate port 88 is an entrance for pouring molten resin from the runner into the cavity when the mold assembly 80 is formed by injection molding.
  • the stator core 91 is conventionally formed by laminating plate-shaped stator core sheets 92 as shown in FIG. 7 and fixing them so as to be integrated. Further, as a fixing method, for example, a clamp mechanism 15 is provided on the inner side of the yoke portion which is the annular portion of the stator core sheet 92 and on the yoke portion, and is engaged and laminated so as not to be separated from each other.
  • a mechanism called V caulking has been proposed as the clamp mechanism 15, a mechanism called V caulking has been proposed.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of such a clamp mechanism 15 in which the stacked stator core sheets 92 are engaged with each other by the V-shaped clamp mechanism 15 to generate a fixing force.
  • the above-described mold assembly 80 is generally integrally formed by connecting a plurality of winding assemblies with runners and injection-molding with a mold resin material. At this time, the resin is uniformly distributed to every corner of the substantially annular winding assembly 87 so as not to be insufficiently filled, and the runner is not wasted. Therefore, the injection molding gate port 88 is positioned on the side surface of the stator core 91. However, it is preferably substantially vertical and near the center. By setting such a position, the injected resin once hits the side surface of the stator core 91, and then goes around up and down and left and right to be smoothly filled.
  • a gap 13 is always generated in a shape as shown in FIG. 9 where the stacked stator core sheets 92 are fixed by the clamp mechanism 15.
  • the mold resin may enter the gap 13 due to the resin pressure.
  • the mold resin that has entered pushes up the portion that is not fixed to the stator core 91 by the clamp mechanism 15.
  • a raised portion is generated in the stator core 91.
  • the clamp mechanism 15 provided in the yoke portion is close to the outer periphery, the gap 13 is likely to be generated on the outer peripheral surface of the stator core 91, and the mold resin is likely to enter the gap 13.
  • FIG. 6 schematically shows a state where such a raised portion in the stator core 91 is generated as the raised portion 91x.
  • the mold assembly 80 is molded with the inner diameter of the winding assembly 87 inclined. For this reason, the axis of the stator core 91 of the winding assembly 87 and the axis of the rotor assembly 90 are displaced, resulting in a misalignment state in which the axes of both are displaced. As a result of the misalignment and increase, the gap between the rotor and the stator becomes non-uniform, resulting in deterioration of the gap and a cause of motor noise.
  • JP 2006-262630 A International Publication No. 2012/011273 International Publication No. 2012/011274 Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-17843 Japanese Utility Model Publication No. 62-140858 Japanese Patent Laid-Open No. 11-113195
  • the brushless motor of the present invention includes a mold assembly in which a winding assembly in which a winding is wound around a stator core formed by stacking stator core sheets is integrally formed with a mold resin, and a rotor assembly in which at least the rotor core is fixed to a shaft. Is provided. And this brushless motor is the structure which provided the clamp mechanism for meshing
  • the washing machine of the present invention includes the brushless motor of the present invention, a low noise washing machine can be realized.
  • a low-noise and high-quality brushless motor and a washing machine equipped with the brushless motor can be provided.
  • FIG. 1 is a cross-sectional structural view of a brushless motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the winding assembly of the brushless motor.
  • FIG. 3 is a view showing a shape of a stator core sheet in the brushless motor.
  • FIG. 4 is a perspective view of a stator core in the brushless motor.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a drum-type washing machine according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a sectional view of a conventional brushless motor.
  • FIG. 7 is a view showing an example of a stator core sheet in the brushless motor.
  • FIG. 8 is a perspective view of a stator core in the brushless motor.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example of a clamping mechanism in the brushless motor.
  • FIG. 1 is a cross-sectional structural view of a brushless motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the brushless motor 10 includes a mold assembly 30 including a winding assembly 37, a rotor assembly 40 held rotatably with respect to the winding assembly 37, and two brackets 36. It is a configuration.
  • FIG. 2 is a perspective view of the winding assembly 37 of the brushless motor 10 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the winding assembly 37 includes a stator core 31, a winding insulator 32, and a three-phase winding 33.
  • the stator core 31 is configured by stacking thin iron plates, for example.
  • the three-phase winding 33 is wound around the stator core 31 via the winding insulator 32.
  • the winding assembly 37 having such a configuration is molded with a resin material based on a processing technique such as injection molding, thereby forming a mold assembly 30 that is a stator.
  • the gate port 38 at the time of molding remains substantially perpendicular to the side surface of the stator core 31 and near the center.
  • brackets 36 are fixed to each other and hold the bearings 35.
  • a rotor assembly 40 that is a rotor is rotatably disposed on the inner peripheral side of the mold assembly 30.
  • the rotor assembly 40 includes a rotor core 41, a magnet 42 provided inside the rotor core, a sensor magnet 44, and a pulley 25 with the shaft 23 held rotatably by a bearing 35 as a rotation center.
  • the rotor core 41 is fixed to the shaft 23 at a substantially central portion of the shaft 23, and is configured by stacking, for example, thin iron plates.
  • a pulley 25 is fixed to one end side of the shaft 23 in order to transmit the power generated by the rotor assembly 40 to the rotating drum.
  • Such a rotor assembly 40 is rotatably held by a bracket 36 via a bearing 35 while facing the inner periphery of the winding assembly 37 with a slight gap.
  • FIG. 3 is a diagram showing the shape of the stator core sheet 12 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the stator core sheet 12 is configured to include an annular yoke portion 12y and a plurality of teeth portions 12t arranged so as to protrude inside the yoke portion 12y.
  • the stator core sheet 12 of the present embodiment has a configuration in which the clamp mechanism 15 is disposed only on the tooth portion 12t located inside the yoke portion 12y, and the clamp mechanism 15 is not disposed on the yoke portion 12y.
  • the stator core 31 shown in FIG. 4 is configured by stacking a plurality of stator core sheets 12 while meshing the clamp mechanisms 15. In addition, the fixing strength between the stator core sheets 12 that are meshed and stacked only by the clamp mechanism 15 disposed inside the yoke portion 12y is sufficiently strong.
  • the clamp mechanism 15 is configured as shown in FIG. 9, and in this embodiment, the clamp mechanism 15 has a V-shaped cross section that is a V-caulking.
  • a clamping mechanism 15 is processed by, for example, using a wedge-shaped punch so as to provide the stator core sheet 12 with a rectangular opening and a recess recessed in a V shape from the opening. ,It is formed.
  • the stacked stator core sheets 12 are engaged with each other by such a V-shaped clamping mechanism to generate a fixing force.
  • the shape of the clamp mechanism may be substantially circular and the longitudinal section may be substantially V-shaped or flat.
  • the clamp mechanism 15 is disposed only on the tooth portion 12t. For this reason, although the gap 13 as shown in FIG. 9 is generated in the tooth portion 12t, the gap generated by the clamp mechanism is hardly generated on the outer peripheral surface of the stator core 31. For this reason, at the time of injection molding with a mold resin, the phenomenon that the mold resin enters between the stator core sheets 12 of the stator core 31 is eliminated, and a portion such as a lift is less likely to occur.
  • the configuration in which the clamp mechanism 15 is not disposed in the yoke portion 12y prevents the occurrence of gap disparity that is a cause of noise generation.
  • the brushless motor of the present invention when the winding assembly is integrally formed with the mold resin, the inclination of the inner diameter can be minimized by preventing the mold resin from entering between the laminated cores. For this reason, it is possible to provide a brushless motor that minimizes misalignment between the winding assembly and the rotor assembly and suppresses deterioration of motor noise. Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the noise and improve the quality of a brushless motor and a device equipped with the brushless motor without impairing reliability such as strength and safety.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a drum-type washing machine according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the washing machine 60 of the present embodiment includes a rotating drum 61 having an axis of rotation in the horizontal direction or the inclined direction and rotatably supports it, and is elastically placed in the washing machine body.
  • a supported water tank 62 is provided.
  • a rear surface of the water tank 62 includes a pulley 64 that transmits power to the rotary drum 61 via the drum rotation shaft 63, and a motor 70 that transmits power to the pulley 64 via the belt 65.
  • Such a motor 70 is fixed to the lower side of the water tank 62 via an attachment portion 77.
  • the brushless motor 10 of the first embodiment is used as the motor 70 in order to achieve high efficiency and low noise.
  • the washing machine according to the present invention is equipped with the brushless motor according to the present invention for reducing noise. Therefore, according to the present invention, it is possible to achieve low noise and improved quality of the washing machine without impairing reliability such as strength and safety.
  • the brushless motor according to the present invention can provide a low-noise and high-quality motor, it can be applied to various home appliances that require low-cost and high-quality at low cost.

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Abstract

本発明のブラシレスモータは、ステータコアシートを積層してなるステータコアに巻線を巻回した巻線組立をモールド樹脂で一体成形してなるモールド組立と、すくなくともロータコアをシャフトに固定してなるロータ組立とを備える。そして、本ブラシレスモータは、積層したコアシートを互いに噛み合わせて固着するクランプ機構を、ステータコアシートのヨーク部より内径側に位置する部分にのみ配置し、該外径側には配置しない構成とする。

Description

ブラシレスモータ及びこれを搭載した洗濯機
　本発明は、低騒音で高品質なブラシレスモータ、及びこれを搭載した低騒音で高品質な洗濯機（縦型洗濯機やドラム式洗濯機）に関するものである。
　従来、ドラム洗濯機に使用されるブラシレスモータとしては、図６に示すように、巻線組立８７をモールド樹脂材料で一体的に成形したモールド組立８０の内側に、ロータ組立９０を配置して構成したものが知られている（たとえば特許文献１～３参照）。巻線組立８７は、図６に示すように、ステータコア９１に巻線絶縁物８２を介し三相巻線９３を巻回して構成されている。また、図６において、ゲート口８８は、射出成形によってモールド組立８０を成形するときの、ランナーからキャビティに溶融した樹脂を流し込む入り口である。
　ステータコア９１は、従来、図７に示すような板状のステータコアシート９２を積層し、それらシートが一体となるように固定することで形成されている。また、固定の仕方としては、例えば、ステータコアシート９２の環状部分であるヨーク部より内側と、ヨーク部とにクランプ機構１５を設けて、互いにばらけないように噛み合わせて積層し、図８に示すようなステータコア９１を形成する例が知られている（たとえば特許文献４～６参照）。ここで、クランプ機構１５としては、Ｖかしめと呼ばれているような機構が提案されている。図９は、このようなクランプ機構１５の一例を示す断面図であり、積層されたステータコアシート９２がＶ字形状のクランプ機構１５により互いに噛み込んで固着力を発生している。
　ところで、上述のようなモールド組立８０は、一般的に、複数個の巻線組立をランナーで結び、モールド樹脂材料で射出成形して一体成形している。このとき、充填不足のない様に均一に略環状の巻線組立８７の隅々まで樹脂を行き渡らせるとともに、ランナーの無駄を省くため、射出成形用のゲート口８８の位置は、ステータコア９１の側面に対しほぼ垂直且つ中央付近が好ましい。このような位置とすることで、射出される樹脂が一旦、ステータコア９１の側面に当った後、上下左右に廻り込んでスムーズに充填されることになる。
　一方、ステータコア９１において、積層されたステータコアシート９２がクランプ機構１５により固着された場所には、図９のように、形状的に必ず隙間１３が発生している。このため、上述のようなモールド樹脂で一体成形する際の射出成形時において、樹脂圧により、モールド樹脂がその隙間１３に入り込むおそれがある。さらに、入り込んだモールド樹脂は、ステータコア９１に対し、クランプ機構１５で固着していない部分を押し上げることになる。その結果、ステータコア９１に浮き上がり箇所が生じることとなる。特に、ヨーク部に設けたクランプ機構１５は外周に近いため、ステータコア９１の外周表面に隙間１３を発生させやすくなり、この隙間１３にモールド樹脂が侵入しやすくもなる。そして、ヨーク部に設けたクランプ機構１５の近辺は、ゲート口８８にも近くなるため、モールド樹脂侵入の可能性が高まり、浮き上がり箇所が生じやすかった。図６では、浮き上がり箇所９１ｘとして、ステータコア９１でのこのような浮き上がり箇所が生じている状態を模式的に示している。
　このような浮き上がり箇所が生じると、巻線組立８７の内径が傾いた状態でモールド組立８０の成形がなされる。このため、巻線組立８７のステータコア９１の軸芯とロータ組立９０の軸芯とがずれて、両者の軸芯がずれた芯ずれの状態となる。このように芯ずれが生じて増大した結果、ロータとステータとのギャップが不均一となるギャップ不同が悪化して、モータ騒音の発生要因となっていた。
特開２００６－２６２６３０号公報 国際公開第２０１２／０１１２７３号 国際公開第２０１２／０１１２７４号 特開昭５９－１７８９４３号公報 実開昭６２－１４０８５８号公報 特開平１１－１１３１９５号公報
　本発明のブラシレスモータは、ステータコアシートを積層してなるステータコアに巻線を巻回した巻線組立をモールド樹脂で一体成形してなるモールド組立と、すくなくともロータコアをシャフトに固定してなるロータ組立とを備える。そして、本ブラシレスモータは、ステータコアシートを互いに噛み合わせて固着するためのクランプ機構を、ステータコアシートのヨーク部よりも内側に位置する部分にのみ設けた構成である。
　このような構成により、巻線組立をモールド樹脂で一体成形する際に、モールド樹脂が積層コア間に入り込むことによる内径の傾きを最小限とすることができ、巻線組立とロータ組立との芯ずれを最小限とし、モータ騒音の悪化を抑えたブラシレスモータの提供が可能となる。
　また、本発明の洗濯機は、このような本発明のブラシレスモータを備えているため、低騒音な洗濯機を実現できる。
　以上のように、本発明によれば、低騒音で高品質なブラシレスモータ及びこれを搭載した洗濯機を提供できる。
図１は、本発明の実施の形態１に係るブラシレスモータの断面構造図である。 図２は、同ブラシレスモータの巻線組立の斜視図である。 図３は、同ブラシレスモータにおけるステータコアシートの形状を示す図である。 図４は、同ブラシレスモータにおけるステータコアの斜視図である。 図５は、本発明の実施の形態２に係るドラム式の洗濯機の構成図である。 図６は、従来のブラシレスモータの断面構造図である。 図７は、同ブラシレスモータにおけるステータコアシートの事例を示す図である。 図８は、同ブラシレスモータにおけるステータコアの斜視図である。 図９は、同ブラシレスモータにおけるクランプ機構の一例を示す断面図である。
　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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係るブラシレスモータの断面構造図である。図１に示すように、本ブラシレスモータ１０は、巻線組立３７を内蔵したモールド組立３０と、巻線組立３７に対して回転自在に保持されたロータ組立４０と、２つのブラケット３６とを含む構成である。
　図２は、本発明の実施の形態１に係るブラシレスモータ１０の巻線組立３７の斜視図である。図１及び図２に示すように、巻線組立３７は、ステータコア３１と、巻線絶縁物３２と、三相巻線３３とを含む構成である。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。三相巻線３３は、巻線絶縁物３２を介してステータコア３１に巻回される。このような構成の巻線組立３７を、射出成形のような加工手法に基づき樹脂材料でモールド成形することで、固定子であるモールド組立３０が形成される。また、モールド成形時のゲート口３８が、ステータコア３１の側面に対しほぼ垂直且つ中央付近に残っている。このようなモールド組立３０の両側において、ブラケット３６がそれぞれに固定されており、軸受３５を保持している。そして、このようなモールド組立３０の内周側には、回転子であるロータ組立４０が回転自在に配置される。
　ロータ組立４０は、軸受３５により回転自在に保持されたシャフト２３を回転中心として、ロータコア４１と、ロータコア内部に設けた磁石４２と、センサマグネット４４と、プーリー２５とを含み構成されている。ロータコア４１は、シャフト２３の略中央部においてシャフト２３に固定され、例えば薄い鉄板を積層して構成される。そして、ロータ組立４０が発生する動力を回転ドラムに伝達するため、シャフト２３の一端側にプーリー２５が固定されている。このようなロータ組立４０が、巻線組立３７の内周に僅かな空隙を介して対向しながら、軸受３５を介してブラケット３６にて回転自在に保持されている。
　図３は、本発明の実施の形態１に係るステータコアシート１２の形状を示す図である。図３に示すように、ステータコアシート１２は、環状のヨーク部１２ｙと、ヨーク部１２ｙの内側に突出するように配置された複数のティース部１２ｔとを含む構成である。そして、本実施の形態のステータコアシート１２は、ヨーク部１２ｙより内側に位置するティース部１２ｔのみにクランプ機構１５を配置し、ヨーク部１２ｙにはクランプ機構１５を配置しない構成としている。このようなクランプ機構１５をそれぞれ噛み合わせながらステータコアシート１２を複数枚積み重ねて、図４に示すステータコア３１を構成している。なお、ヨーク部１２ｙより内側に配置したクランプ機構１５のみで噛み合わせて積層されたステータコアシート１２同士の固着強度は十分強くなっている。
　また、クランプ機構１５は、図９のような構成であり、本実施の形態でも、ＶかしめであるＶ字形状の断面を有したクランプ機構としている。このようなクランプ機構１５は、例えば、くさび状のパンチを使用して、ステータコアシート１２に対して、四角形状の開口部とともにその開口部からＶ字状に凹む凹部を設けるように加工することで、形成される。積層されたステータコアシート１２が、このようなＶ字形状のクランプ機構により互いに噛み込んで、固着力を発生している。なお、クランプ機構の形状が略円形で縦断面が略Ｖ形あるいはフラットであっても良い。
　さらに、本実施の形態では、ティース部１２ｔのみにクランプ機構１５を配置した構成としている。このため、ティース部１２ｔにおいて、図９に示すような隙間１３が生じるものの、ステータコア３１の外周表面には、クランプ機構により生じる隙間はほぼ発生しない。このため、モールド樹脂での射出成形時において、ステータコア３１のステータコアシート１２間へモールド樹脂が入り込む現象もなくなり、浮き上がりのような箇所も生じにくくなる。さらに、浮き上がりの箇所が生じないため、ステータコア３１の軸芯に対するロータ組立４０の軸芯のずれも小さく抑えることができ、ロータとステータとのギャップが不均一となるギャップ不同も小さく抑えることができる。すなわち、本実施の形態では、ヨーク部１２ｙにクランプ機構１５を配置しない構成とすることで、騒音の発生要因であるギャップ不同を生じさせないようにしている。
　以上、本発明のブラシレスモータにおいては、巻線組立をモールド樹脂で一体成形する際に、モールド樹脂が積層コア間に入り込まないことにより、内径の傾きを最小限とすることができる。このため、巻線組立とロータ組立との芯ずれを最小限とし、モータ騒音の悪化を抑えたブラシレスモータの提供が可能となる。従って、本発明によれば、強度などの信頼性、安全性を損なうことなくブラシレスモータ及びブラシレスモータを搭載した機器の低騒音、且つ品質の向上を図ることができる。
　（実施の形態２）
　図５は、本発明の実施の形態２に係るドラム式の洗濯機の構成図である。図５に示すように、本実施の形態の洗濯機６０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６１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６２を備える。そして、水槽６２の背面には、回転ドラム６１にドラム回転軸６３を介して動力を伝達するプーリー６４と、ベルト６５を介してプーリー６４に動力を伝達するモータ７０とを備えている。このようなモータ７０が、水槽６２の下方に取付部７７を介して固定されている。そして、本実施の形態では、高効率化とともに低騒音化を図るため、モータ７０を実施の形態１のブラシレスモータ１０としている。
　以上、本発明の洗濯機においては、低騒音化を図った本発明のブラシレスモータを搭載している。従って、本発明によれば、強度などの信頼性、安全性を損なうことなく、洗濯機の低騒音、且つ品質の向上を図ることができる。
　以上のように、本発明に係るブラシレスモータは、低騒音で高品質なモータを提供することができるため、安価にて低騒音、高品質が要求される各種家電機器などの用途に適用できる。
　１０　　ブラシレスモータ
　１２，９２　　ステータコアシート
　１２ｔ　　ティース部
　１２ｙ　　ヨーク部
　１３　　隙間
　１５　　クランプ機構
　２３　　シャフト
　２５，６４　　プーリー
　３０，８０　　モールド組立
　３１，９１　　ステータコア
　３２，８２　　巻線絶縁物
　３３，９３　　三相巻線
　３５　　軸受
　３６　　ブラケット
　３７，８７　　巻線組立
　３８，８８　　ゲート口
　４０，９０　　ロータ組立
　４１　　ロータコア
　４２　　磁石
　４４　　センサマグネット
　６０　　洗濯機
　６１　　回転ドラム
　６２　　水槽
　６３　　ドラム回転軸
　６５　　ベルト
　７０　　モータ

Claims (5)

  1. ステータコアシートを積層してなるステータコアに巻線を巻回した巻線組立をモールド樹脂で一体成形してなるモールド組立と、すくなくともロータコアをシャフトに固定してなるロータ組立とを備えたブラシレスモータであって、
    前記ステータコアシートを互いに噛み合わせて固着するためのクランプ機構を、前記ステータコアシートのヨーク部よりも内側に位置する部分にのみ設けたことを特徴とするブラシレスモータ。
  2. 前記クランプ機構は、縦断面がＶ字形状のＶかしめであることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
  3. 前記クランプ機構の形状が略円形で縦断面が略Ｖ形あるいはフラットであることを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
  4. 前記モールド樹脂で一体成形するためのゲート口の位置を、前記ステータコアの側面中央としたことを特徴とする請求項１に記載のブラシレスモータ。
  5. 請求項１～４のいずれか１項に記載のブラシレスモータを備えたことを特徴とする洗濯機。
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