JP2008206737A - 洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータモールド部のモータ取り付け部側端面にボルト固定手段を設けることによって、モータ発生トルクなどのモータの基本特性を損なうことなく、モータの小型化を図り、大容量にも適応できるコンパクトな洗濯機を提供する。
【解決手段】外側ロータ３０ａと内側ロータ３０ｂとを有するモータ２０を水槽３の背面に配し、複数箇所のステータ取り付け手段２１ａをステータモールド部２４の端面２７からステータ２１の内方に構成することによって、ステータ２１外周部の外側ロータ３０ａから離れた箇所に取り付け手段を構成する必要がなくなりモータ形状を小さくできるので、機器の高出力化と小型化を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、水槽内に回転軸を水平もしくは垂直もしくは傾斜支持して回転ドラムをモータにより回転駆動して洗濯、すすぎ、脱水の各行程を行う洗濯機、あるいは、洗濯、すすぎ、脱水、乾燥等の各行程を行う洗濯機に関するものである。

従来、この種の洗濯機あるいは洗濯乾燥機において、回転ドラムを回転駆動させるモータの構成としては、洗濯行程中を第１の正逆可能なモータと、脱水行程中を第２のモータにて行う２個のモータを水槽外底部に固着してＶベルトにて回転ドラムに回転伝達する駆動方式（例えば、特許文献１参照）があった。しかし２個のモータを水槽外底部に配置しＶベルト等で駆動させる構成は本体の大型化になり、かつ部品点数も生産工程も多大となる為、水槽の背面に取り付けたモータの回転を回転ドラムの回転軸に直接連動させる駆動方式（例えば、特許文献２参照）が提案されてきた。

上記水槽の背面に取り付ける直接駆動方式のモータ構成としては、ステータ（固定子）内周にロータ（回転子）を配設した内側（インナー）ロータ式モータ（例えば、特許文献３参照）あるいは、ステータ（固定子）外周にロータ（回転子）を配設した外側（アウター）ロータ式モータ（例えば、特許文献４参照）等が、従来より採用されてきた。

図８は、上記従来のドラム式洗濯機の内側ロータ式モータを使用した場合の概略断面図であり、図９は、従来のドラム式洗濯機の外側ロータ式モータを使用した場合の概略断面である。

図８および図９において、ドラム式洗濯機本体１は、水槽３と、その水槽３内に回転自在に配設された回転ドラム２を内包し、回転ドラム２の回転中心には略傾斜方向に回転軸４を設け、回転ドラム２の軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させ、水槽３の背面に配設されているモータ取り付け部３ｂにモータ２０のステータ２１を取り付けている。

図８の内側ロータ式モータ構成では、内側ロータ３０ｂを回転ドラム２に連接した回転軸４に固着し回転を連動させ、図９の外側ロータ式モータ構成では、外側ロータ３０ａを、回転ドラム２に連接した回転軸４に固着し、それぞれの回転を回転ドラム２に連動させている。

ここで、直接駆動方式のモータのステータを水槽の背面に取り付ける際、例えば、図８に示した内側ロータ式モータであれば、ロータが存在しないステータ２１の外周側にステータ取り付け手段２１ａにボルト固定手段４１を設け、水槽の背面に固定している（特許文献３の図２を参照）。

また、例えば、図９に示した外側ロータ式モータにおいても、ロータが存在しないステータ２１の内周側にステータ取り付け手段２１ａにボルト固定手段４２を設け、水槽の背面に固定している（特許文献４の図１から図３および図５から図８を参照）。

即ち、内側ロータ式モータの場合は、ステータの外周方向に固定手段のための取り付け部を延設し、外側ロータ式モータの場合は、ステータ内周方向に固定手段のための取り付け部を設け、取り付けスペースを確保するという構成であった。

近年、前記水槽の背面に取り付ける直接駆動方式のモータ構成として、ステータの内周および外周の双方にロータを有したモータが提案されてきた。これは、回転ドラムの容量増大や、使用する水の量の増大によりモータに求められる出力が増大し、それに対応する大出力でコンパクトなモータ構成が求められるからである。

図１０は、ステータの内周および外周の双方にロータを有したモータの従来例のモータ取り付け構成の要部断面図で、ステータ取り付け手段２１ａをステータ２１の外周で、かつ外側ロータ３０ａの外方に配設した場合のモータの構成を示す。

ステータ２１はステータコア２２と、ステータコア２２に絶縁物（図示せず）を介して巻回された巻線２３と、巻線２３に電流を通電する電源接続部２５を備え、ステータコア２２および巻線２３は電気絶縁性を有する熱可塑性樹脂等で構成されたステータモールド部２４で封止されている。ステータモールド部２４の外周にはステータ取り付け手段２１ａが一体に複数個所配設され、ステータ２１は、水槽３の背面に配設されているモータ取り付け部３ｂにボルト固定手段４３にて取り付けられる。

ロータ３０は、外側ロータ３０ａと内側ロータ３０ｂとを有し、外側ロータ３０ａと内側ロータ３０ｂ、および軸取り付け手段３２は、ロータモールド３３によって一体化され、回転軸４に回転連動する。
特開平１０−２６３２７１号公報 特開２００６−４３１０５号公報 特開２００５−１６８１１６号公報 特開２００４−２１６１６６号公報

しかしながら、前記従来の構成では、ステータの内周および外周の双方にロータを有したモータにおいては、ステータ取り付け手段２１ａの位置は、内方には内側ロータ３０ｂが存在するので、スペースの確保が困難である為、ロータ３０の外周に配設して、外側ロータ３０ａとの接触が無いように構成するが、モータの径方向寸法が増大することになる。

この場合、洗濯機におけるモータ以外の部品を構成する空間が小さくなり、洗濯機の大型化につながる事になる。

一方で、ステータ取り付け手段２１ａをロータ３０の外周に配設せず、外側ロータ３０ａの近傍に設定した場合、回転体の外側ロータ３０ａと固定物のステータ取り付け手段２１ａとの距離を十分に大きくする必要があるために、ステータ２１の軸方向（図１０で右方向に）寸法が大きくなり、モータの軸方向の形状が大型化することとなり、モータの特性を決定するステータコアあるいはロータコアの厚さ以上に、モータの軸方向長さが大きくなり、モータ体積が増大してしまう。

一方、取り付け手段を内周方向に突出させた場合には、内側ロータと近接、接触しないように更に内方にボルト固定手段等を配置する必要があり、内方には、モータの回転トルクが大きく作用する為、ボルト固定手段等の取り付け手段に加わる荷重が増大するため、モータの出力を大きくすることに制約が発生するので実用化は困難である。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、水槽背面に取り付ける構成の、ステータの内周および外周の双方にロータを有するモータにおいて、ステータモールド部のモータ取り付け部側端面にボルト固定手段を設けることによって、モータ発生トルクなどのモータの基本特性を損なうことなく、モータの小型化を図り、大容量にも適応できるコンパクトな洗濯機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の洗濯機は、ステータ（固定子）の外周側と内周側にそれぞれ外側ロータ（回転子）と内側ロータ（回転子）を有したモータを水槽背面に配し、前記モータのステータモールド部の、水槽背面のモータ取り付け部側の端面にボルト等の固定手段を構成したものである。

これによって、外側ロータと内側ロータを有するモータを採用する上で、ステータを水槽背面に取り付けるための取り付け手段の位置が、内側ロータおよび外側ロータと接触せず、かつ取り付け手段が外側ロータ外周に突出しないために、モータの径方向寸法を増大することなく、よりモータ出力を増大させつつ、コンパクトなモータを得ることができ、大容量にも適応したコンパクトな洗濯機を構成できる。

本発明の洗濯機は、出力を高めた外側ロータと内側ロータを有するモータの取り付けをコンパクトに構成することによって、大容量にも適応できる、コンパクトな洗濯機を提供することが可能である。

第１の発明は、洗濯物を収納し水平方向または垂直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洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記水槽背面に取り付けたモータ取り付け部と、前記モータ取り付け部に設置された前記回転ドラムを駆動するモータと、前記モータの回転を前記回転ドラムに伝達する回転軸とを備え、前記モータのロータは、前記モータのステータの外周側および内周側にそれぞれ配設された外側ロータと内側ロータとで構成され、前記ステータは、絶縁性を有する材料でモールド加工されたステータモールド部を有し、前記ステータモールド部の前記モータ取り付け部側端面に複数箇所の凹状のステータ取り付け手段を設け、前記モータ取り付け部と前記ステータ取り付け手段を固定することで、前記モータを前記水槽背面に固定することにより、外側ロータと内側ロータを有するモータの採用を容易に可能とし、出力を大型化できると共に、取り付け手段が外側ロータ外周に突出することによるモータの径方向寸法の増大などの課題を解消でき、コンパクトで、かつ高トルクのモータを得ることができるので、大容量にも適応できるコンパクトな洗濯機を提供することが可能である。

第２の発明は、特に、第１の発明のステータ取り付け手段に略螺旋状の溝を構成することによって、モータ取り付け部と前記凹状のステータ取り付け手段とがボルト締結によって固定する構成としたことによって、容易に組立可能となり、生産性の向上が図れる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明のステータモールド部のモータ取り付け部側端面に設けられた凹部に、前記ステータモールド部とは異なる材質のステータ取り付け手段を少なくとも１箇所以上に挿入することによって、モータ取り付け部と凹状のステータ取り付け手段を固定することより、前記ステータと前記モータ取り付け部との間の保持強度を大きくすることができるため、大容量にも適応できるコンパクトな洗濯機を提供することが可能である。

第４の発明は、第１から第３のいずれか１つの発明のステータ取り付け手段を、ステータコアにおけるインナー（内側）ティースとアウター（外側）ティースとヨークとの交差点近傍に設けたことにより、前記ステータに巻回された巻線が存在しない部分に前記ステータ取り付け手段を構成するので、前記巻線と前記ステータ取り付け手段との寸法上の干渉が無くなるためにステータモールド部の軸方向寸法を小さくでき、コンパクトなモータおよび洗濯機を提供することが可能である。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における洗濯機の概略断面図を示すものであり、図２は同洗濯機のモータ取り付け構成の要部断面図であり、図３は同洗濯機のモータ取り付け構成の図２と異なる箇所の要部断面図である。図４（ａ）は、図２および図３に示したモータのステータの平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ｏ−Ｂの断面からの平面図を表わす要部断面図である。図５は、本発明の第１の実施の形態における洗濯機のモータのステータコアの平面図、図６は同洗濯機のモータの異なる巻線方式のステータコアの平面図である。

図１および図２および図３において、従来例の図８、または図９および図１０と同構成のものは同符号を付して説明する。

図１において、洗濯機本体１は、水槽３と、その水槽３内に回転自在に配設された回転ドラム２を内包し、回転ドラム２の回転中心には略傾斜方向に回転軸４を設け、回転ドラム２の軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させ、水槽３の背面に配設されているモータ取り付け部３ｂにモータ２０を取り付けている。

前記モータ２０のステータ２１は，ステータ取り付け手段２１ａを介してモータ取り付け部３ｂに固着されている。また、回転軸４は、モータ取り付け部３ｂに軸受（図１では図示せず）を介して回転自在に軸支されると共に、モータの外側ロータ３０ａおよび内側ロータ３０ｂの双方が回転軸４に連結され、制御手段（図示せず）によって外側ロータ３０ａおよび内側ロータ３０ｂを回転させることによって回転ドラム２を正転、逆転方向に回転駆動するようにしている。回転ドラム２の内壁面には衣類の攪拌用の複数個の突起板７を設けている。

水槽３の正面側の上向き傾斜面に設けた開口部３ａを蓋体９により開閉自在に覆い、この蓋体９を開くことにより洗濯物出入口８を介して回転ドラム２内に洗濯物を出し入れできるようにしている。蓋体９を上向き傾斜面に設けているため、洗濯物の出し入れは、腰を屈めることなく行うことができる。

水槽３は、洗濯機本体１よりばね体（図示せず）で揺動可能に吊り下げられており、水槽３の上部に設けた給水経路１１を通して水槽３内に水を給水し、下部に設けた排水経路１０を通して洗濯水を排水するようにしている。

なお、本実施の形態では、回転ドラム２の回転中心に略傾斜方向に回転軸４を設け、回転ドラム２の軸心方向を正面側から背面側に向けて下向きに傾斜させて配設しているが、回転ドラム２の回転中心に略水平方向に回転軸４を設け、回転ドラム２の軸心方向を略水平方向に配設する、あるいは略垂直方向に回転軸４を設け、回転ドラム２の軸心方向を略垂直方向に配設してもよい。

以下、図２および図３のモータ取り付け構成の要部断面図により、モータの構成を詳述する。

図２において、ステータ取り付け手段２１ａは、ステータモールド部２４の水槽面側の端面２７側に設けられ、ステータモールド部２４の内方に（図２で右方に）略軸方向に凹状に有底穴状に複数個形成する。モータ取り付け部３ｂには、複数本のピン状モータ取り付け部突起３ｃを一体に形成し、上記ステータモールド部２４の内方に形成した凹状のステータ取り付け手段２１ａに挿入固定する。

図３は、前記図２のピン状モータ取り付け部突起３ｃ部分と異なる箇所の断面図であり、ステータモールド部２４の内方に（図２で右方に）略軸方向に凹状に有底穴状に形成したステータ取り付け手段２１ａには、略螺旋状の溝を構成する。

モータ取り付け部３ｂとステータモールド部２４との固定は、複数本の取り付け用のボルト１２をモータ取り付け部３ｂに形成した取り付け穴３ｄを介して、前記ステータ取り付け手段２１ａにねじ止めすることによる。なお、ステータ取り付け手段２１ａには予めタップ加工等で雌ねじ加工を施しても良い。

ここで、ステータ取り付け手段２１ａを設ける平面上の位置に関して、図４および図５により以下説明する。

図４（ａ）については、ステータ取り付け手段２１ａとステータコア２２、および巻線２３との位置関係が分かるように、一部を断面図としている。

図５において、ステータコア２２は、薄板電磁鋼板等で積層状態に構成され、略円環状のヨーク４１を有し、ヨーク４１から外周方向に略放射線状に複数のアウター（外側）ティース４２ａが伸延し、内周方向にも略放射線状に複数のインナー（内側）ティース４２ｂが伸延している。隣り合うアウター（外側）ティース４２ａ間には、図４（ｂ）に示した巻線２３が外側スロットオープン４４ａから挿入される為の外側スロット４３ａが構成される。

同様に、隣り合うインナー（内側）ティース４２ｂ間には、図４（ｂ）に示した巻線２３が内側スロットオープン４４ｂから挿入される為の内側スロット４３ｂが構成される。

従って巻線２３は、外側スロット４３ａと内側スロット４３ｂとの間に巻き回されるので、アウター（外側）ティース４２ａとインナー（内側）ティース４２ｂの中心線であるＯ−Ｂ線上には巻線２３は配置されない。このアウター（外側）ティース４２ａとインナー（内側）ティース４２ｂの略中心線上にステータ取り付け手段２１ａの位置を構成する。

ここで、図４（ｂ）を用いて、ステータ取り付け手段２１ａの端面２７からの深さＨについて説明する。ステータ取り付け手段２１ａの端面２７からの深さをＨ、端面２７からステータコア２２までの距離をＳとしたとき、ステータの固定を行うことのみを考えると、Ｈ≧Ｓとすることが可能だが、この場合には、図５におけるステータコア２２のインナー（内側）ティース４２ｂとアウター（外側）ティース４２ａとヨーク４１との交差点近傍には軸方向に穴が開くこととなる。この交差点近傍はアウターロータ３０ａおよびインナーロータ３０ｂを回転させるために必要な磁束が流れることから、特に大トルク化により十分な強度を得ることなどを目的として、ステータ取り付け手段２１ａの外径が大きくなると、磁気抵抗が大きくなって、トルクが低下することが容易に推定される。従って、図４（ｂ）に示すとおり、ステータ取り付け手段２１ａの端面２７からの深さＨを、端面２７からステータコア２２までの距離Ｓに対し、Ｈ＜Ｓとなるように構成することが好適である。

なお、モータ形態によっては巻線２３の巻回の仕方が異なる場合があり、例えば図６のアウター（外側）ティース４２ａおよび、インナー（内側）ティース４２ｂにそれぞれに直接巻線２３を巻回する、いわゆる集中巻巻線を施す場合であっても、図６に示すように、ヨーク４１の中心部にステータ取り付け手段２１ａを配置するので、巻線２３と近接や接触は発生しない。

以上のように構成された洗濯機について、以下その動作、作用を説明する。

図２および図３に示したように、ステータ取り付け手段を外側ロータの端面より内方に構成したので、取り付け部がステータモールド部の外周方向に突出することが無く、モータ取り付けに必要な空間が減少し、他部材の配置の為の有効スペースが確保されると共に、モータ外形形状の自由度が向上するのでモータに要求されるトルクに応じたロータ等の外形寸法が構成しやすくなる。

また、凹状ステータ取り付け手段の員数は、ステータコアのアウター（外側）ティースとインナー（内側）ティースの略中心線上の位置に構成するので、円周上に多数構成が可能となりモータの出力に応じた設定が可能となる。

また、取り付けのボルトは、モータの軸方向の荷重を支える員数に設定し、ピン状モータ取り付け部突起は、モータの回転トルクに耐える員数を設定する、等の組合せを行う事により、効果的な構成が可能となる。

このことは、ステータ取り付け手段を設ける場合に、取り付けのボルトおよびピン状モータ取り付け部突起の配置や員数により、ステータモールド部端面と、ステータコアとの軸方向距離（図４（ｂ）のＳ）を小さくできる可能性を有し、モータの軸方向形状をコンパクトに出来ることとなる。

また、モータを水槽外底部に組み立てる際、前工程でピン状モータ取り付け部突起を凹状ステータ取り付け手段に挿入し、モータの位置決めとモータの回転方向の固定をしておき、後工程で取り付けのボルトを自動化締結する等の組み立てをする事により、生産性を高める事が可能となる。

（実施の形態２）
図７（ａ）は、本発明の第２の実施の形態の洗濯機のステータの平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＡ−Ｏ−Ｂの断面からの平面図を表わす要部断面図である。

図７（ａ）および（ｂ）において、ステータモールド部２４の水槽面側の端面２７側に設けられた複数箇所の凹部２８には、ステータモールド部２４とは異なる材質であるステータ取り付け手段２１ａが埋設されている。

ステータ取り付け手段２１ａの材質としては、例えば、金属材料のインサートナットあるいは金属円筒状部材などを使用することにより、ステータ取り付け手段２１ａの強度を、ステータモールド部２４の材質強度よりも高い材質に設定する。

また、ステータ取り付け手段２１ａは、ステータ２１の製造工程でモールド加工する際に、インサート加工処理にて一体に構成したり、モールド加工時には、凹部２８のみを構成しておき、その後のモータ製造工程において、ステータ取り付け手段２１ａを挿入あるいは圧入加工等により構成することが可能である。

以上のような構成により、モータ出力や重量、水槽の振動等により取り付け部に加わる集中応力に耐えるステータ取り付け手段が可能となり、固定強度が向上することから、信頼性を向上させることが出来る。

以上のように、本発明にかかる洗濯機は、外側ロータと内側ロータを有するモータを使用した上で、ステータ取り付け手段をステータ端面に配設することによってモータ体積を小さくできることから、機器の高出力化と小型化を図ることができる。

本発明の実施の形態１におけるドラム式洗濯機の概略断面図 同ドラム式洗濯機のモータ取り付け構成の要部断面図 同ドラム式洗濯機のモータ取り付け構成の図２と異なる箇所の要部断面図 （ａ）同ドラム式洗濯機のモータのステータの平面図（ｂ）同ステータの要部断面図 同洗濯機のモータのステータコアの平面図 同洗濯機のモータの異なる巻線方式のステータコアの平面図 （ａ）本発明の実施の形態２におけるステータの平面図（ｂ）同ステータの要部断面図 従来のドラム式洗濯機の内側ロータ式モータを使用した場合の概略断面図 従来のドラム式洗濯機の外側ロータ式モータを使用した場合の概略断面図 従来のドラム式洗濯機の内側および外側ロータを有した場合のモータ取り付け構成の要部断面図

符号の説明

１ 洗濯機本体
２ 回転ドラム
３ 水槽
３ｂ モータ取り付け部
４ 回転軸
１２ ボルト
２０ モータ
２１ ステータ
２１ａ ステータ取り付け手段
２２ ステータコア
２４ ステータモールド部
２７ 端面
３０ ロータ
３０ａ 外側ロータ
３０ｂ 内側ロータ
４１ ヨーク
４２ａ アウター（外側）ティース
４２ｂ インナー（内側）ティース

Claims (4)

1. 洗濯物を収納し水平方向または垂直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洗濯機本体内に弾性的に支持された水槽と、前記水槽背面に取り付けたモータ取り付け部と、前記モータ取り付け部に設置された前記回転ドラムを駆動するモータと、前記モータの回転を前記回転ドラムに伝達する回転軸とを備え、前記モータのロータは、前記モータのステータの外周側および内周側にそれぞれ配設された外側ロータと内側ロータとで構成され、前記ステータは、絶縁性を有する材料でモールド加工されたステータモールド部を有し、前記ステータモールド部の前記モータ取り付け部側端面に複数箇所の凹状のステータ取り付け手段を設け、前記モータ取り付け部と前記ステータ取り付け手段を固定することで、前記モータを前記水槽背面に固定したことを特徴とした洗濯機。
2. ステータ取り付け手段に略螺旋状の溝を構成することによって、モータ取り付け部と前記凹状のステータ取り付け手段とがボルト締結によって固定されることを特徴とした請求項１に記載の洗濯機。
3. ステータモールド部のモータ取り付け部側端面に設けられた凹部に、前記ステータモールド部とは異なる材質のステータ取り付け手段を少なくとも１箇所以上に挿入することによって、モータ取り付け部と凹状のステータ取り付け手段を固定することで前記ステータを固定することを特徴とした請求項１あるいは請求項２に記載の洗濯機。
4. ステータ取り付け手段が、ステータコアにおけるインナー（内側）ティースとアウター（外側）ティースとヨークとの交差点近傍に設けられていることを特徴とした請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の洗濯機。

Images