JP2007049859A - 洗濯機用モータ及び該モータを具えた洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ティース数の異なるセグメントに分割することにより、磁気抵抗のアンバランスを低減し、また、ステータの鉄心の材料歩留りをさらに向上させることのできる洗濯機用モータを提供する。
【解決手段】 内周又は外周に向けて複数のティース43,43を突設した環状の鉄心41を複数積層し、ティース43にコイル51を巻回してなるステータ40と、ステータ40と同芯に配置され、ティース43と対抗する位置に複数の磁石72が配設されたロータ70と、を具える洗濯機用モータにおいて、鉄心41は、周方向に少なくとも２以上に分割され、少なくとも２種類以上の異なるティース数となるように分割されたセグメント45,46を連結して構成した。
【選択図】 図４

Description

本発明は、洗濯機の内槽やパルセータを回転させるモータに関するものであり、より具体的には、ステータを複数に分割されたセグメントからなる鉄心を積層して構成した洗濯機用モータに関するものである。

洗濯機の内槽やパルセータを回転させる洗濯機用モータは、コイルを巻回したステータと、ステータの内周又は外周に回転自在に配置されたロータから構成されており、ロータを動力伝達可能に内槽やパルセータに連結し、内槽やパルセータを回転させる。
一般に、ステータがロータの内周側に配置されるモータはアウターロータ型モータ、ステータがロータの外周側に配置されるモータはインナーロータ型モータと称される。

ステータは、継鉄部の内周側又は外周側にティースが複数突設された環状の鉄心を多数積み重ねて構成される。
鉄心は、一般的にケイ素鋼板等の金属板を打ち抜くことにより作製される。
鉄心は、環状のまま金属板から打ち抜くと、材料歩留りが悪いという問題があった。

材料歩留りを向上させるために、図５に示すように、鉄心(90)を周方向に分割された複数のセグメント(91)(91)から構成し、分割されたセグメント(91)(91)を夫々積層して連結したステータが提案されている(例えば、特許文献１)。
この鉄心(90)は、各セグメント(91)(91)のティース数が、相数(三相)の倍数となるように分割されており、各々のセグメント(91)(91)は、図６に示すように、金属板(60)に上下に並べて材料取りし、打ち抜き加工によって作製することができる。なお、図中符号(93)で示す円孔は、金型位置決め用のピンが嵌まる孔である。

特開２０００−１５２５２９号公報

上記のようにセグメント(91)(91)を分割した場合、ティース(92)に巻かれたコイルに流れる電流の位相をＵ、Ｖ、Ｗとすると、図５に示すように、セグメントどうしの各継ぎ目(94)はすべて、同じ位相の間、即ち、図の場合では、すべてＵとＷとの間に位置する。
セグメント(91)(91)どうしの継ぎ目(94)は、一般に磁気的な損失が大きいから、継ぎ目(94)がすべて同じ位相間に位置すると、磁気的にアンバランスな状態となって、モータを回転させたときに回転ムラや振動、さらには騒音を生じてしまうおそれがあった。
また、同じティース数で分割した場合、各セグメント(91)(91)の円弧長さが同じであるから、セグメントを金属板(60)上で、図６に示すように並べて材料取りすると、上下に隣り合うセグメント(91)(91)の内周側円弧Ｐと外周側円弧Ｑとの間の距離Ｓが大きく開いてしまうため、さらなる材料歩留りの向上に対する要請がある。

本発明の目的は、ティース数の異なるセグメントに分割することにより、磁気抵抗のアンバランスを低減し、また、ステータの鉄心の材料歩留りをさらに向上させることのできる洗濯機用モータ及び該洗濯機用モータを搭載した洗濯機を提供することである。

上記課題を解決するために本発明の洗濯機用モータは、
内周又は外周に向けて複数のティースを突設した環状の鉄心を複数積層し、ティースにコイルを巻回してなるステータと、
ステータと同芯に配置され、ティースと対抗する位置に複数の磁石が配設されたロータと、
を具える洗濯機用モータにおいて、
鉄心は、周方向に少なくとも２以上に分割され、少なくとも２種類以上の異なるティース数となるように分割されたセグメントを連結して構成した。

分割されるセグメントの数は、４とすることが望ましい。
分割されたセグメントのティース数は２種類とし、一方のセグメントは、他方のセグメントよりもティース数を１多くすることが望ましい。
相数は三相であり、少なくとも１のセグメントどうしの継ぎ目と他のセグメントどうしの継ぎ目は、継ぎ目を挟んで隣り合う相の組合せが異なるように、セグメントを分割することが望ましい。

本発明の洗濯機用モータによれば、鉄心を少なくとも２種類以上の異なるティース数となるようにセグメントに分割したことによって、セグメントの円弧長さ、形状を変えることができる。その結果、後述する実施例に示すように、セグメントを金属板上に並べて材料取りしたときに、上下のセグメントの内周円弧と外周円弧を接近させることができ、従来に比べて材料歩留りのさらに向上させることができ、コスト低減を達成できる。

また、セグメントのティース数を複数種類に違えたことにより、セグメントどうしの継ぎ目を挟むコイルの相の組合せを変えることができるから、磁気抵抗のアンバランスを小さくでき、モータの回転ムラや振動を抑えることができる。

本発明の洗濯機用モータ(30)を搭載した洗濯機(10)について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、本発明をアウターロータ型モータに適用した実施例について説明するが、本発明は、インナーロータ型モータにも適用できることは勿論である。

図１は、本発明の洗濯機用モータ(30)を搭載した洗濯機(10)の断面図、図２は、駆動機構の拡大断面図である。洗濯機(10)は、筺体(11)に吊下支持された有底円筒状の外槽(12)(貯水槽)の内部に、周壁に多数の脱水孔(図示せず)を有する有底円筒状の内槽(13)(脱水槽)を回転自在に軸支して構成される。内槽(13)の内底面には、洗濯物を撹拌するためのパルセータ(15)(撹拌翼)が回転自在に支持されている。
内槽(13)は底面側に中空の主軸(14)が延びており、該主軸(14)にパルセータ(15)の回転軸である翼軸(16)がオイルレスメタル(17)を介して遊嵌されている。主軸(14)及び翼軸(16)は、外槽(12)を貫通しており、外槽(12)の下側に設けられた受け皿(18)の下面に取り付けられた動力伝達機構(20)を介して、洗濯機用モータ(30)に接続されている。
動力伝達機構(20)は、受け皿(18)の下面に固定された外周カバー(21)の内部に減速遊星機構からなる減速機構(22)及びクラッチ機構(23)(例えば、クラッチスプリング機構)と駆動軸(31)を連繋して構成される。減速機構(22)及びクラッチ機構(23)は、洗いやすすぎ運転のときに、洗濯機用モータ(30)の駆動力を翼軸(16)に伝達して、パルセータ(15)のみを回転させる。また、脱水運転のときには、洗濯機用モータ(30)の駆動力を翼軸(16)と主軸(14)の両方に伝達させて、内槽(13)とパルセータ(15)を一体に回転駆動させるように、動力伝達の切替えを行なう。なお、主軸(14)及び翼軸(16)と洗濯機用モータ(30)の駆動軸(31)との動力伝達機構は、上記に限定されるものではなく、また、減速を必要としない場合には、動力伝達機構(20)を省略した所謂ダイレクトドライブ機構とすることも可能である。

洗濯機用モータ(30)は、図２に示すように、内側にステータ(40)、外側にロータ(70)を配置したアウターロータ型のモータを例示できる。ステータ(40)は、前記動力伝達機構(20)の外周カバー(21)に取り付けられたステータハウジング(54)の内部に収容されており、ロータ(70)は、ステータ(40)の外周を覆うように、ステータ(40)と同芯に嵌まっている。

ステータ(40)は、図３に示す環状の鉄心(41)を複数積層して構成される。鉄心(41)は、環状の継鉄部(42)と、該継鉄部(42)の外周から突設されたティース(43)(43)から構成される。図示の鉄心(41)は、ティース数が１８であり、ティース(43)は、等間隔、即ち、２０°間隔で突設されている。ティース(43)は、鉄心(41)を積層したときにコイル(51)が巻回される部分であり、先端が拡大している。

鉄心(41)は、図３に示すように、ティース数が少なくとも２種類以上異なるように、周方向に複数に分割されたセグメント(45)(46)から構成される。例えば、鉄心(41)のティース数が１８である場合、ティース数が５のセグメント(45)と、ティース数が４のセグメント(46)を夫々２枚ずつ組み合わせることにより、鉄心(41)を構成することができる。
図４は、上記セグメント(45)(46)を金属板(60)から打ち抜く際の材料取りの望ましい例を示している。
図４に示すように、ティース数が５のセグメント(45)とティース数が４のセグメント(46)は、金属板(60)の長手方向(図示の例では、長方形の金属板を用いているが、実際には、金属板(60)は、長尺のコイルであり、図の上下方向に連続している)に交互に並べて材料取りすることができる。セグメント(45)(46)のティース数が異なるから、セグメント(45)(46)どうしの円弧長さ、形状も異なり、交互に並べて材料取りしたことによって、上下に隣り合うセグメント(45)(46)の内周円弧Ｐと外周円弧Ｑとの最大離間距離Ｓを短くすることができ(図４及び図６参照)、材料歩留りをさらに向上できるからである。
具体的に比較すると、図４のように本発明の要領で鉄心(41)の材料取りを行なった場合の金属板の必要面積は、図６の従来の要領で鉄心(90)の材料取りを行なった場合の金属板の必要面積の約８０％で済む。従って、約２０％材料歩留りを向上させることができる。図６に本発明の要領で鉄心の材料取りを行なった場合の金属板の大きさを一点鎖線Ｒで示している。

金属板(60)には、上記のようにセグメント(45)(46)を材料取りすると共に、金型位置決め用のピンが嵌まる孔(61)(61)が材料取りされる。これらを材料取りした後、金属板(60)を一回又は複数回で打ち抜き、所定形状のセグメント(45)(46)が作製される。
なお、セグメント(45)(46)には、セグメント(45)どうし、セグメント(46)どうしを積層してカシメる際に、位置ずれしないように、ティース(43)に積層したときに相互に噛み合うカシメ用凹み(図示せず)を設けておくことが望ましい。これは、打ち抜きを行なう際に同時に形成することができる。カシメ用凹みは、すべてのティース(43)に形成してもよいし、幾つかのティース(43)のみに形成してもよい。
さらに、セグメント(45)(46)の継鉄部(42)の端部には、夫々、セグメント(45)(46)を連結するために、一端に係合凹部(47)、他端に係合爪(48)が形成される。

上記のように、金属板(60)から打ち抜かれたセグメント(45)(46)は、夫々セグメント(45)毎、セグメント(46)毎に積層され、カシメられる。カシメの際に、ティース(43)に設けられたカシメ用凹みが噛み合って、セグメントどうしの接合強度を高め、離間を防止できる。
本実施例の場合、鉄心(41)を構成するためには、セグメント(45)の積層体を２つ、セグメント(46)の積層体を２つずつ作製する。
作製された積層体を、図３に示すように、セグメント(45)とセグメント(46)が交互になるように並べて係合凹部(47)と係合爪(48)を嵌め合わせて環状に連結し、鉄心(41)が作製される。

作製された鉄心(41)は、図２に示すように、ＰＢＴ樹脂(ポリブチレンテレフタレート樹脂)でティース(43)の先端以外をモールドする。樹脂モールド(52)は、コイル(51)と鉄心(41)との絶縁性を確保するために実施される。ティース(43)の先端を樹脂モールドしないのは、後述するロータ(70)とティース(43)の先端との距離を可及的に短くするためである。
なお、樹脂モールドの際に、コイル(51)のずれ止めのリブ(53)(53)を形成しておくことが望ましい。

鉄心(41)を樹脂モールドした後、ティース(43)に夫々コイル(51)を巻回し、所定の電気的な配線が施され、ステータ(40)が作製される。なお、三相交流モータの場合、三組のコイル(51)が各ティース(43)に順に巻回される。

作製されたステータ(40)には、防水及びステータ(40)を動力伝達機構(20)の外周カバー(21)に取り付けるために、樹脂モールドを施して、ステータハウジング(54)でステータ(40)を覆うことが望ましい。モールドする樹脂として、ＢＭＣ樹脂(バルクモールディングコンパウンド樹脂、例えば熱硬化性の不飽和ポリエステル)を例示できる。なお、この場合もティース(43)の先端には樹脂モールドを施さず、露出させておく。
上記のように、ステータ(40)を防水樹脂モールドすることにより、モータ(30)内に水が侵入しても、コイル(51)がショートしてしまうことはなく、錆び等の劣化も防止することができる利点がある。

ステータ(40)をステータハウジング(54)で包囲した後、ステータハウジング(54)は、動力伝達機構(20)の外周カバー(21)に取り付けられ、ステータ(40)の外周に、ロータ(70)が配置される。
ロータ(70)は、断面略Ｌ字状の環状ヨーク(74)と、該ヨーク(74)の内周壁面に配置された複数の永久磁石(72)(72)を具え、永久磁石(72)(72)が、ロータ(70)の筒内壁(71)から表面が露出するように樹脂(73)で被覆されている。磁石(72)の極性は交互となるように配置されている。
ロータ(70)の底面の中央には、動力伝達機構(20)の駆動軸(31)が連繋されている。

上記構成の洗濯機用モータ(30)において、コイル(51)に通電を行なうと、コイル(51)に流れる三相交流電流によって、ステータ(40)に回転磁界が発生し、ロータ(70)が回転する。
ロータ(70)の回転は、動力伝達機構(20)に伝達されて、主軸(14)や翼軸(16)が回転し、内槽(13)、パルセータ(15)が回転する。

本発明において、セグメント(45)(46)の分割については、以下のようにすることが望ましい。
鉄心(41)が分割されるセグメント(45)(46)の数は、２以上であり、４とすることが望ましい。これは、材料取りの点、また、組立工程の複雑化を防止するためである。
この場合、セグメント(45)(46)は、夫々対面に同じピースがくるように配置することが望ましい。これにより、図３に示すように、継ぎ目(49)が鉄心(41)の中心に対して、半径方向に略９０°毎に位置することとなり、力学的な安定性を確保でき、強度低下を防止できるからである。

また、分割されたセグメントのティース数は複数種類とすることができるが、望ましくは、２種類である。この場合、一方のセグメント(45)は、他方のセグメント(46)よりもティース数を多くすることになるが、その差は１とすることが望ましい。これは、少なくとも１のセグメントどうしの継ぎ目(49)と他のセグメントどうしの継ぎ目(49)が、継ぎ目(49)を挟んで隣り合う相(Ｕ、Ｖ、Ｗ)の組合せが異なるように分割できるからである。図３に示す例では、継ぎ目(49)は、ＷとＵとの間に２カ所、ＶとＷの間に２カ所夫々位置していることがわかる。
このように、通過する磁束量の異なる継鉄部(42)に継ぎ目(49)を位置させることにより、継ぎ目(49)に生じる磁気的な損失を均一化でき、その結果、磁気抵抗のアンバランスが小さくなって、回転時の振動を抑えることができるからである。

上記のように、本発明の洗濯機用モータ(30)は、ステータ(40)に生ずる磁気抵抗のアンバランスが小さく、回転時の振動が小さいから、洗濯機(10)に搭載しても、低振動、低騒音を達成できる。

本発明は、振動が少なく、また、材料歩留りをさらに向上できる洗濯機用モータとして好適である。

洗濯機の断面図である。 洗濯機の駆動機構の拡大断面図である。 本発明の要領で分割されたセグメントを連結してなる鉄心の平面図である。 本発明の要領で分割されたセグメントを金属板に材料取りした状態を示す平面図である。 従来の要領で分割されたセグメントを連結してなる鉄心の平面図である。 従来の要領で分割されたセグメントを金属板に材料どりした状態を示す平面図である。

符号の説明

(10) 洗濯機
(20) 動力伝達機構
(30) 洗濯機用モータ
(40) ステータ
(41) 鉄心
(42) 継鉄部
(43) ティース
(45) セグメント
(46) セグメント
(49) 継ぎ目
(60) 金属板
(70) ロータ

Claims (5)

1. 内周又は外周に向けて複数のティースが突設された環状の鉄心を複数積層し、ティースにコイルを巻回してなるステータと、
   ステータと同芯に配置され、ティースと対抗する位置に複数の磁石が配設されたロータと、
   を具える洗濯機用モータにおいて、
   鉄心は、周方向に少なくとも２以上に分割され、少なくとも２種類以上の異なるティース数となるように分割されたセグメントを連結して構成されることを特徴とする洗濯機用モータ。
2. 分割されるセグメントの数は４である請求項１に記載の洗濯機用モータ。
3. 分割されたセグメントのティース数は、２種類であって、一方のセグメントは、他方のセグメントよりもティース数が１多い請求項１又は請求項２に記載の洗濯機用モータ。
4. 相数は三相であり、少なくとも１つのセグメントどうしの継ぎ目と、他のセグメントどうしの継ぎ目について、継ぎ目を挟んで隣り合う相の組合せが異なるようにセグメントを分割している請求項１乃至請求項３の何れかに記載の洗濯機用モータ。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の洗濯機用モータを搭載したことを特徴とする洗濯機。

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