JP3685943B2 - 全自動洗濯機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、全自動洗濯機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
全自動洗濯機は、外枠内に防振支持装置によって懸垂支持した外槽内に洗濯兼脱水槽を回転自在に設置し、更にこの洗濯兼脱水槽内の底部に撹拌翼を回転自在に設置し、外槽の底の外側に取り付けた駆動装置によって前記洗濯兼脱水槽および撹拌翼を回転駆動する構成である。
【０００３】
駆動装置は、電動機の回転を減速歯車機構を介して撹拌翼に伝達して該撹拌翼を低速で正逆回転させて洗濯駆動し、または、クラッチ機構を介して洗濯兼脱水槽に伝達して該洗濯兼脱水槽を一方向に高速回転させて脱水駆動する。
【０００４】
全自動洗濯機は、洗濯物に応じた多様な洗濯方法が要求されており、一般には、布量や布質や汚れの程度に応じて洗濯水量や撹拌翼による撹拌力を変化させることができるようにしている。そして、最近、洗濯兼脱水槽を一方向に回転させて洗濯する遠心力式の洗濯方法も提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
全自動洗濯機は、ユーザーの異なる要求に対応するために、異なる機能を備えた複数の機種を提供することが必要になる。しかしながら、複数の機種を生産することは、一般的には、単機種生産に比較して割り高になる。
【０００６】
従って、本発明の１つの目的は、複数の機種の全自動洗濯機を比較的割り安に生産することができるようにすることにある。具体的には、ブラシレス直流電動機を組み込んだ駆動装置を使用する全自動洗濯機と誘導電動機を組み込んだ駆動装置を使用する全自動洗濯機を多くの部品や生産設備を共用して製造することができるようにするものである。
【０００７】
また、駆動装置は、減速歯車機構とクラッチ機構と電動機を同軸上に配置する配列構成にすることによりユニット化を実現するようにしているが、電動機として誘導電動機を使用するようにすると固定子鉄心と回転子鉄心の間のエアーギャップに高い寸法精度が要求されることから、回転子軸を両側から堅固に支持する構造にすると軸方向の寸法が増加して外槽の下側の空間に設置することが困難になる。
【０００８】
本発明の他の目的は、洗濯兼脱水槽と撹拌翼を駆動する駆動装置を小型にユニット化できるようにすることにある。具体的には、例えば、減速歯車機構から突出する入力軸によって電動機の回転子鉄心を高精度に支持することにより、誘導電動機を組み込む駆動装置を小型にユニット化することができるようにすることにある。また、クラッチ機構の構成を工夫することにより駆動装置の軸方向の寸法増加を軽減することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外槽内に回転自在に設けた洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底の内側に回転自在に設けた撹拌翼と、前記外槽の底の外側に設置されて前記洗濯兼脱水槽および撹拌翼を駆動する駆動装置と、前記外槽を枠体に懸垂支持する支持装置とを備え、前記駆動装置は、洗濯兼脱水槽および撹拌翼の駆動回転軸を中心にして垂直方向に減速歯車機構とクラッチ機構と可逆回転電動機を直列に配列した構成とした全自動洗濯機において、
前記可逆回転電動機は、前記減速歯車機構の外ケースに下向きに開口するように取り付けた電動機ハウジング内に固定子巻線を巻装した固定子鉄心を取り付け、前記電動機ハウジング内に突出する回転軸に積層した回転子鉄心に２次導体を設けて構成した回転子を取り付けることにより誘導電動機を構成し、
前記クラッチ機構は、前記電動機ハウジング内の固定子鉄心に巻装された固定子巻線のエンドコイルに囲まれた前記回転子の上側の空間に位置して該電動機ハウジング内に突出する外側入力軸部を取り巻くように配置し、前記外側入力軸部に軸方向に摺動可能に係合させて前記可逆回転電動機の前記回転子と係合するようにばね力を作用させた摺動子を移動させて回転子との係合を解除し、前記摺動子は、前記回転子と係合状態および係合解除状態において前記エンドコイルに囲まれた前記空間内に位置するように構成する。
【００１０】
また、本発明は、外槽内に回転自在に設けた洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底の内側に回転自在に設けた撹拌翼と、前記外槽の底の外側に設置されて前記洗濯兼脱水槽および撹拌翼を駆動する駆動装置と、前記外槽を枠体に懸垂支持する支持装置とを備え、前記駆動装置は、洗濯兼脱水槽および撹拌翼の駆動回転軸を中心にして垂直方向に減速歯車機構とクラッチ機構と可逆回転電動機を直列に配列した構成とした全自動洗濯機において、
前記可逆回転電動機は、前記減速歯車機構の外ケースに下向きに開口するように取り付けた電動機ハウジング内に固定子巻線を巻装した固定子鉄心を取り付け、前記電動機ハウジング内に突出する回転軸に積層した回転子鉄心に２次導体を設けて構成した回転子を取り付けることにより誘導電動機を構成し、
前記減速歯車機構の外ケースへの前記電動機ハウジングの取り付けねじは、電動機の固定子鉄心の内径より内側であり、前記電動機ハウジング内の固定子鉄心に巻装された固定子巻線のエンドコイルに囲まれた前記回転子の上側の空間に位置させて前記固定子鉄心の内側の回転子設置空間を通して締め付け操作可能に構成し、
前記クラッチ機構は、前記エンドコイルに囲まれた前記回転子の上側の空間に位置して前記電動機ハウジング内に突出する外側入力軸部を取り巻くように配置し、前記外側入力軸部に軸方向に摺動可能に係合させて前記可逆回転電動機の前記回転子と係合するようにばね力を作用させた摺動子を移動させて前記回転子との係合を解除するように構成する。
【００１１】
また、本発明は、外槽内に回転自在に設けた洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底の内側に回転自在に設けた撹拌翼と、前記外槽の底の外側に設置されて前記洗濯兼脱水槽および撹拌翼を駆動する駆動装置と、前記外槽を枠体に懸垂支持する支持装置とを備え、前記駆動装置は、洗濯兼脱水槽および撹拌翼の駆動回転軸を中心にして垂直方向に減速歯車機構とクラッチ機構と可逆回転電動機を直列に配列した構成とした全自動洗濯機において、
前記可逆回転電動機は、前記減速歯車機構の外ケースに下向きに開口するように取り付けた電動機ハウジング内に固定子巻線を巻装した固定子鉄心を取り付け、外周に磁石を有し、上面に前記クラッチ機構と係合する凹凸部を有し、底部側から中空とした回転子を取り付けることによりブラシレス直流電動機を構成し、
前記クラッチ機構は、前記電動機ハウジング内の固定子鉄心に巻装された固定子巻線のエンドコイルに囲まれた前記回転子の上側の空間内に位置して該電動機ハウジング内に突出する外側入力軸部を取り巻くように配置し、前記外側入力軸部に軸方向に摺動可能に係合させて前記可逆回転電動機の前記回転子と係合するようにばね力を作用させた摺動子を移動させて回転子との係合を解除するように構成する。
【００１２】
前記クラッチ機構は、前記電動機ハウジング内の固定子鉄心に巻装した固定子巻線のエンドコイルに囲まれた前記空間に位置させて該電動機ハウジング内に突出する外側入力軸部を取り巻くように配置した環状の電磁コイルを備え、前記外側入力軸部に軸方向に摺動可能に係合させて回転子と係合するようにばね力を作用させた摺動子を電磁コイルの電磁力によって吸引して係合を解除するようにする。
【００１４】
前記回転軸は、外輪を圧入した転がり軸受によって支持して前記電動機の回転子を片持ち状態に取り付けるようにする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の全自動洗濯機の基本構成の概略を示す縦断側面図である。１は、内部機構を内包する枠体である。２は、洗濯兼脱水槽であり、その上縁部に流体バランサー３を備え、底部の内側には回転自在に撹拌翼４を備える。５は、前記洗濯兼脱水槽２を回転自在に内包する外槽であり、底部の外側には駆動装置６を鋼板製の取り付けベース７によって取り付け、外枠１の上端四隅から防振支持装置８によって懸垂支持される。駆動装置６の内部構成については後述する。
【００１６】
衣類投入開口９ａを設けた上面カバー９は、枠体１の上部開口を覆うように該開口端縁に嵌め込み、フロントパネル１０およびバックパネル１１と共に取り付けねじ（図示省略）によって枠体１に取り付ける。
【００１７】
上面カバー９とフロントパネル１０の間に形成されるフロントパネルボックス１２には、電源スイッチ１３と入力スイッチ群１４と表示素子群１５と外槽５内の水位に応じた水位信号を発生する水位センサー１６とコントロールユニット１７を内蔵する。
【００１８】
上面カバー９とバックパネル１１の間に形成されるバックパネルボックス１８には、入水側を水栓１９に接続し、出水側を注水口２０に接続する給水電磁弁２１を内蔵する。注水口２０は、洗濯兼脱水槽２の開口に向けて放水するように形成する。
【００１９】
上面カバー９に形成した衣類投入開口９ａは、蓋２２によって開閉自在に覆うようにする。
【００２０】
外槽５の底部に形成した排水口５ａは、排水電磁弁２３を介して排水ホース２４に接続し、エアートラップ５ｂは、エアーチューブ２５を介して前記水位センサー１６に接続する。
【００２１】
枠体１の下端縁には、四隅に脚２６を取り付けた合成樹脂製のベース２７を装着する。
【００２２】
図２は、この全自動洗濯機の具体的な構成を示す縦断側面図であり、その一部は展開して図示している。この全自動洗濯機は、基本的には、図１に示した全自動洗濯機と同一の構成であるので、図１に示した全自動洗濯機の構成部品に相応する構成部品に同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【００２３】
図３〜図１５は、前記駆動装置６の内部構成を詳細に示している。図３は駆動装置の全体を示す縦断側面図であり、図４はその駆動回転軸系の縦断側面図である。
【００２４】
図５〜図９は、駆動回転軸系の組み立て工程を示すもので、図５は、外側出力軸部と内側出力軸部の組み合わせ状態を示す縦断側面図、図６は、外側出力軸部と内側出力軸部を組み合わせた出力軸部に歯車ケースを組み合わせた出力軸部を示す縦断側面図、図７は、出力軸部に歯車ケースを組み合わせた組物の結合加工状態を示す縦断側面図、図８は、外側入力軸部と内側入力軸部を組み合わせた入力軸部を示す縦断側面図、図９は、駆動回転軸系の仕上げ加工状態を示す縦断側面図である。
【００２５】
図１０〜図１２は、回転子４５の詳細構造を示している。図１０は、回転子鉄心構造を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）一部縦断側面図、（ｃ）は底面図である。図１１は、回転子鉄心に籠型２次導体および冷却羽根をダイカスト成形した構造を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）一部縦断側面図、（ｃ）は底面図である。図１２は、回転子の外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は縦断側面図、（ｃ）は底面図である。
【００２６】
図１３〜図１５は、噛み合いクラッチ機構４７の詳細構造を示している。図１３は、噛み合い結合を解いた状態を示す部分的な縦断側面図、図１４は、噛み合い結合している状態を示す縦断側面図、図１５は、外側回転軸系３５を係止するための摺動子と電磁鉄心の噛み合い係合部の断面図である。
【００２７】
この駆動装置６は、洗濯兼脱水槽２および撹拌翼４の駆動回転軸を軸心にして垂直方向に減速歯車機構と噛み合いクラッチ機構と可逆回転電動機を同心的に直列に配列した構成である。
【００２８】
減速歯車機構は、結合フランジを合わせて取り付けねじ３１によって取り付けベース７に取り付けた２つ割りの減速機構外ケース３２ａ，３２ｂの内側にボールベアリング３３ａ，３３ｂによって内外２重構造の駆動回転軸系３４を支持する。
【００２９】
この駆動回転軸系３４は、図４に詳しく示すように、中空の外側回転軸系３５とその中空内に配置した内側回転軸系３６を備える。
【００３０】
外側回転軸系３５は、電動機の回転を直に洗濯兼脱水槽２に伝達して該洗濯兼脱水槽２を駆動する回転軸系であり、外ケース３２ａの外側に伸びて外槽５を貫通した先端部に洗濯兼脱水槽２を結合する外側出力軸部３５ａと、外ケース３２ｂの外側に伸びた筒部に噛み合いクラッチ機構に係合するセレーション３５ｂを形成し、内側端にフランジ３５ｃを形成した外側入力軸部３５ｄと、その中間に位置して遊星歯車減速機構を収容する歯車ケース部３５ｅを備える。歯車ケース部３５ｅの内周には遊星歯車減速機構の一部を構成する環状歯車３５ｆを固着する。
【００３１】
この外側回転軸系３５の内側に設ける内側回転軸系３６は、電動機の回転を減速して撹拌翼４に伝達して該撹拌翼４を駆動する回転軸系であり、前記外側出力軸部３５ａ内にシール３７とメタル軸受３８ａ，３８ｂとグリップ止め輪（プッシュナット）３９によって水密および抜け止め状態に設けられ、外側出力軸部３５ａの先端から洗濯兼脱水槽２内に突出して撹拌翼４が取り付けられる外端部分に取り付けねじ３６ａが形成され、内端から歯車ケース部３５ｅ内に突出して遊星歯車減速機構と結合する内端部分にセレーション３６ｂが形成された内側出力軸部３６ｃと、外側入力軸部３５ｄの内側にボールベアリング４０ａ，４０ｂによって支持され、この外側入力軸部３５ｄの外端から片持ち状態に伸び出た外端部分に電動機回転子嵌着部３６ｄと止めねじ３６ｅが形成され、歯車ケース部３５ｅ内に伸びた内端側部分に太陽歯車３６ｆが形成された内側入力軸部３６ｇと、歯車ケース部３５ｅ内において前記内側出力軸部３６ｃのセレーション３６ｂに嵌合したキャリア３６ｈに軸支されて前記歯車３５ｆ，３６ｆに噛み合って回動して前記キャリア３６ｈに減速した回転力を伝達する遊星歯車３６ｉを備える。
【００３２】
ボールベアリング４０ａ，４０ｂは、電動機の回転子軸となる内側入力軸部３６ｇを高精度に支持するために、外側入力軸部３５ｄ内に外輪圧入状態に取り付ける。内側入力軸部３６ｇは、後述するように、誘導電動機の回転子を片持ち状態に支持するようになるので、この内側入力軸部３６ｇを支持する軸受は、損失が少なく且つ径方向の大きな荷重を支えるのに好適な転がり軸受の代表的なボールベアリング４０ａ，４０ｂを使用したが、ローラベアリングに置き換えることもできる。
【００３３】
このような駆動回転軸系３４は、その外側回転軸系３５の構成部品を亜鉛電気メッキした鋼板を冷間プレス加工して形成する。そして、先ず、図５に示すように、外側出力軸部３５ａ内に内側出力軸部３６ｃを嵌入してメタル軸受３８ａ，３８ｂで支え、シール３７で水密状態にし、グリップ止め輪３９により仮押えした出力軸部を構成する。次に、図６に示すように、外側出力軸部３５ａの内端部に歯車ケース部３５ｅを嵌着して仮組み立てする。
【００３４】
このように外側出力軸部３５ａに歯車ケース部３５ｅを嵌着した仮組み立て物を、図７に示すように、プレス加工機にセットしたダイス１０１，１０２，１０３によって包囲するように支持し、ポンチ１０４によってグリップ止め輪３９を押し込むと共に外側出力軸部３５ａの端部を押し広げるように加圧することによって該外側出力軸部３５ａと歯車ケース部３５ｅの嵌合部をメタルフロー結合する。
【００３５】
一方、入力軸部は、図８に示すように、外側入力軸部３５ｄ内にボールベアリング４０ａ，４０ｂによって内側入力軸部３６ｇを組み付けて構成する。
【００３６】
そして、図９に示すように、外側出力軸部３５ａと歯車ケース部３５ｅの嵌合部をメタルフロー結合してプレス加工機にセットしたダイス１０１，１０２によって包囲するように支持した部分組み立て物の歯車ケース３５ｅ内に突出したセレーション３６ｂにキャリア３６ｈを嵌着し、このキャリア３６ｈに遊星歯車３６ｉを支持させ、環状歯車３５ｆを嵌入し、その上から入力軸部を逆さにして歯車ケース部３５ｅの開口縁をフランジ３５ｃで覆うように嵌着し、その上から、歯車ケース部３５ｅの開口端を切り裂いて前記フランジ３５ｃの外周縁を抱き込むように内側に折り曲げる環状の切り刃１０５ａを有するポンチ１０５を押し込むことにより歯車ケース部３５ｅに入力軸部を結合する。
【００３７】
電動機は、外ケース３２ｂの下端面に絶縁部材４１を介在させて取り付けねじ４２によって絶縁状態に取り付けた電動機ハウジング４３を下向きに開口させ、開口端から固定子４４を嵌入して複数個の切り越し突起４３ａと折り曲げ爪４３ｂによって挟持するように固定した構成である。具体的には、固定子４４は、可逆回転誘導電動機を構成するように、固定子鉄心４４ａに６極構成の固定子巻線４４ｂを巻装し、固定子鉄心４４ａの外周面を電動機ハウジング４３に嵌入して固定し、その後に、この電動機ハウジング４３を外ケース３２ｂの下端面に取り付ける。この固定子４４に組する回転子４５は、内側入力軸部３６ｇに形成した回転子嵌着部３６ｄに嵌着し、止めねじ３６ｅに螺着した止めナット４６によって固定する。
【００３８】
回転子４５は、先ず、図１０に示すように、回転子鉄心４５ａとして外側鉄心４５ａ1と内側鉄心４５ａ2を積層する。外側鉄心４５ａ1と内側鉄心４５ａ2は、その間に絶縁樹脂層を形成するための間隙４５ａ3を発生するような寸法とする。外側鉄心４５ａ1は、その外周縁に籠型２次導体をダイカストするスロット４５ａ4を備え、トルク変動を抑制するためにスキュー状態に積層する。内側鉄心４５ａ2は、その中心に内側入力軸部３６ｇの端部に形成した回転子嵌着部３６ｄを嵌入する回転軸嵌合穴４５ａ5と、その周囲に４個のストレート丸穴４５ａ6を備え、ストレート状態に積層する。
【００３９】
なお、内側鉄心４５ａ2の回転軸嵌合穴４５ａ5は、内側鉄心４５ａ2の精度確保と回り止めのために、積厚の約８０％を真円形状に形成し、残りの約２０％を角穴形状に形成する。また、外側鉄心４５ａ1の内周面と内側鉄心４５ａ2の外周面は、凹凸面の組み合わせとすることにより、間隙４５ａ3に絶縁樹脂層を注入して結合したときに回り止めとなるようにする。また、外側鉄心４５ａ1と内側鉄心４５ａ2の積厚は、コア積層枚数を同一にすることにより寸法差を少なくし、その後のダイカストやモールド成形時のバリ発生を抑制するようにする。
【００４０】
このようにして構成した回転子鉄心４５ａは、図１１に示すように、外側鉄心４５ａ1に対してアルミニウムダイカスト４５ｂにより、籠型２次導体４５ｂ1と冷却羽根４５ｂ2，４５ｂ3を一体的に成形する。
【００４１】
次いで、図１２に示すように、絶縁樹脂を外側鉄心４５ａ1と内側鉄心４５ａ2の間の間隙４５ａ3に注入して両者を結合する絶縁樹脂層４５ｃ1を形成すると共に下側の端面に伸ばして回転検出センサー用の回転磁石受け部４５ｃ2を形成し、この回転磁石受け部４５ｃ2に永久磁石４５ｄを嵌着する。また、この絶縁樹脂層４５ｃ1は、回転子鉄心４５ａの上側の端面に伸ばして該端面に後述する噛み合いクラッチ機構の摺動子を噛み合い／解除自在に係合させる噛み合い凹凸部４５ｃ3を形成する。
【００４２】
このようにして構成した回転子４５は、内側入力軸部３６ｇに形成した電動機回転子嵌着部３６ｄに嵌着し、止めナット４６を締め付けて電動機回転子嵌着部３６ｄに固着する。回転子４５の丸穴４５ａ6は、この締め付け作業における回り止めに利用する。
【００４３】
噛み合いクラッチ機構４７は、その一部を図１３〜図１５に詳しく示すように、外側回転軸系３５を電動機の回転子４５に噛み合い係合によって結合して該外側回転軸系３５に回転子４５の回転力を伝達して回転させ、または噛み合い係合を解いて該外側回転軸系３５を回り止めするように係止する。
【００４４】
この噛み合いクラッチ機構４７は、駆動装置６の軸方向の全体寸法を小さくするために、環状の電磁コイル４７ａを内包する環状の電磁鉄心４７ｂを前記取り付けねじ４２によって電動機ハウジング４３の内側に共締めして取り付け、固定子巻線４４ｂのエンドコイルによつて囲まれた内側空間に外側入力軸部３５ｄを取り巻くように設置する。外側入力軸部３５ｄに形成したセレーション３５ｂに軸方向に摺動可能に係合させた絶縁樹脂製の摺動子４７ｃは、コイルばね４７ｄによって前記回転子４５の噛み合い凹凸部４５ｃ3に係合するように押し下げ、前記電磁コイル４７ａの電磁力によってコイルばね４７ｄの押し下げ力に逆らって摺動子４７ｃを引き上げることにより噛み合いを解除して電磁鉄心４７ｂに吸着して回り止める。
【００４５】
摺動子４７ｃは、前記電磁鉄心４７ｂによって吸引する鉄製の吸着子４７ｅを一体的に樹脂成形して設け、前記噛み合い凹凸部４５ｃ3に嵌入して噛み合わせる噛み合い突起４７ｆを樹脂成形により一体的に形成する。
【００４６】
摺動子４７ｃの吸着子４７ｅを電磁鉄心４７ｂに吸着したときに該摺動子４７ｃを係止して回り止めするために、図１５に詳しく示すように、電磁鉄心４７ｂの吸着面には複数本の放射状の係止溝４７ｂ1を形成し、吸着子４７ｅには前記係止溝４７ｂ1に嵌入する複数本の放射状の係止突条４７ｅ1を形成する。係止溝４７ｂ1は、係止突条４７ｅ1を係止する側壁面が奥方向に１〜２度の傾斜で広がるように形成し、係止突条４７ｅ1は、係止溝４７ｂ1の側壁面に当接する側面が先端方向に１〜２度の傾斜で広がるように形成することにより、噛み合い係合させたときに抜け止め方向の分力が発生するようにする。
【００４７】
電動機ハウジング４３の下端は、カバー４８を嵌着して覆う。そして、このカバー４８に回転検出センサーの回転検出素子（感磁素子）４９を取り付け、この回転検出素子４９を前記回転子４５の永久磁石４５ｄの回転軌道に対向させて設置する。
【００４８】
このような駆動装置６は、取り付けベース７を取り付けねじ５０によって外槽５の底の外側に取り付ける。また、この駆動装置６の外側は、前記取り付けねじ５０によってこの駆動装置６と一緒に取り付けた外カバー５１によって覆うようにする。
【００４９】
図１６は、この全自動洗濯機の電気的構成を示すブロック図である。
【００５０】
コントロールユニット１７は、マイクロコンピュータ１７ａを中心にして構成し、電源回路１７ｂと、ゼロクロス信号発生回路１７ｃと、リセット回路１７ｄと、電源リレー１７ｅと、給水電磁弁２１と排水電磁弁２３と噛み合いクラッチ機構の電磁コイル４７ａと電動機の固定子巻線４４ｂへの給電を制御する半導体交流スイッチング素子（ＦＬＳ）群やダイオード群で構成した駆動回路１７ｆと、クロック信号を発生する発振回路１７ｇと、ブザー１７ｈとを備える。
【００５１】
電源回路１７ｂは、制御回路用の低圧直流電圧を生成し、ゼロクロス信号発生回路１７ｃは、半導体スイッチング素子を制御するための基準信号を生成し、リセット回路１７ｄは、電源投入時にマイクロコンピュータ１７ａを所定の初期状態にリセットするリセット信号を生成し、発信回路１７ｇは、マイクロコンピュータ１７ａを動作させるクロック信号を生成する。
【００５２】
駆動回路１７ｆは、電動機の固定子巻線４４ｂへの給電制御に関しては、可逆回転制御用の２つの半導体交流スイッチング素子（ＦＬＳ）１７ｆ1，１７ｆ2と、直流制動のためのＦＬＳ１７ｆ3とダイオードブリッジ１７ｆ4を備える。ＦＬＳ１７ｆ1は、正回転給電制御用の半導体交流スイッチング素子、ＦＬＳ１７ｆ2は逆回転給電制御用の半導体交流スイッチング素子である。また、電磁コイル４７ａへの給電制御に関しては、大きな電磁力を発生するのに適した直流駆動電流を流すためのダイオードブリッジ１７ｆ5と駆動電流の大きさを制御するための位相制御用ＦＬＳ１７ｆ6を備える。電磁コイル駆動電流は、吸着子４７ｅを吸引する初期段階では大きな電磁力を必要とするために大きな電流とし、吸着後は電流を小さくして発熱を軽減するように制御する。
【００５３】
また、マイクロコンピュータ１７ａは、予め組み込まれた制御処理プログラムに従って、電源スイッチ１３，入力スイッチ群１４，水位センサー１６および回転検出素子４９からの入力信号を取り込み、表示素子群１５と電源リレー１７ｅと駆動回路１７ｆとブザー１７ｈを制御する。
【００５４】
コントロールユニット１７のマイクロコンピュータ１７ａは、電源スイッチ１３が投入されると、電源リレー１７ｅをオンして待機状態となる。
【００５５】
そして、入力スイッチ群１４から洗濯開始を指示されると、入力スイッチ群１４によって設定された洗濯脱水モードを確認し、設定された洗濯脱水モードの洗濯脱水工程に入る。
【００５６】
図１７は、基本的な洗濯脱水モードにおいてマイクロコンピュータ１７ａが実行する制御処理を示している。
【００５７】
ステップ１７０１
電磁給水弁２１を開いて外槽５内に所定の水位まで給水する。この所定の水位は、次のステップでの布量検出に適した水位であり、その水位検出は、水位センサー１６から出力される水位検出信号を監視して行う。
【００５８】
ステップ１７０２
布量の検出を行う。この布量検出は、従来と同様に、撹拌翼４を回転させたときの洗濯物の抵抗力の大きさに基づいて行う。そのために、噛み合いクラッチ機構４７の電磁コイル４７ａを付勢して吸着子４７ｅを電磁吸引することにより、摺動子４７ｃをコイルばね４７ｄに逆らって引き上げて該摺動子４７ｃの噛み合い突起４７ｆを電動機の回転子４５の噛み合い凹凸部４５ｃ3から切り離し、吸着子４７ｅを電磁鉄心４７ｂに吸着し、係止突条４７ｅ 1 を係止溝４７ｂ 1 に係合することにより外側回転軸系３５（洗濯兼脱水槽２）の回転を抑制するように係止する。この状態で、電動機の固定子コイル４４ｂを付勢して回転子４５を回転させ、内側入力軸部３６ｇから遊星歯車３６ｉを介して減速した後に内側出力軸部３６ｃに伝達して撹拌翼４を回転させるようにする。そして、駆動を停止したときの惰性回転速度を回転検出素子４９からの信号に基づいて検出し、その減衰特性に基づいて布量を検出する。この検出処理は、水位を変えながら行うことにより、布質の検出も可能となる。
【００５９】
ステップ１７０３
布量および布質に応じて洗濯水位を決定し、この洗濯水位まで給水を実行する。 ステップ１７０４
布量および布質に応じた洗い工程を実行する。この洗い工程は、撹拌翼４を正逆回転させて行う洗い方と洗濯兼脱水槽２を正逆回転させて行う洗い方と洗濯兼脱水槽２を一方向に連続的に回転させて行う洗い方を選択的に実行することができる。
【００６０】
撹拌翼４を正逆回転させて行う洗い方は、例えば、木綿の下着や靴下などの洗濯物を強く撹拌して洗濯するのに適している。また、洗濯兼脱水槽２を正逆回転させて行う洗い方は、例えば、シーツやバスタオルなどの大きい洗濯物を撹拌して絡み合いおよび洗濯むらを軽減するように洗濯するのに適している。そして、洗濯兼脱水槽２を一方向に連続的に回転させて行う洗い方は、例えば、ドライマーク衣料などの洗濯物を型崩れしないように洗濯するのに適している。
【００６１】
撹拌翼４を正逆回転させる洗い方は、噛み合いクラッチ機構４７の電磁コイル４７ａを付勢して摺動子４７ｃを引き上げて該摺動子４７ｃと回転子４５との噛み合いを解き、吸着子４７ｅを電磁鉄心４７ｂに吸着して係止突条４７ｅ1を係止溝４７ｂ1に係合させて外側入力軸部３５ｄを回り止めして洗濯兼脱水槽２を静止状態にし、回転子４５を正逆回転するように固定子コイル４４を付勢することにより、この回転を内側入力軸部３６ｇ，遊星歯車３６ｉ，内側出力軸部３６ｃを介して撹拌翼４に伝達して行う。
【００６２】
洗濯兼脱水槽２を正逆回転させる洗い方は、噛み合いクラッチ機構４７の電磁コイル４７ａを消勢して摺動子４７ｃをコイルばね４７ｄによって押し下げて該摺動子４７ｃの噛み合い突起４７ｆを回転子４５の噛み合い凹凸部４５ｃ3嵌入して噛み合わせて該回転子４５と連結状態にし、電動機の回転子４５を正逆回転するように固定子コイル４４ｂを付勢することにより、この回転を外側入力軸部３５ｄ，歯車ケース部３５ｅ，外側出力軸部３５ａを介して洗濯兼脱水槽２に伝達して行う。このときは、遊星歯車機構は減速機能を失うので、撹拌翼４は、洗濯兼脱水槽２と同期して一体的に回転する。
【００６３】
そして、洗濯兼脱水槽２を一方向に連続回転させて行う洗い方は、水位を低めに設定し、噛み合いクラッチ機構４７を噛み合わせた連結状態において、電動機を一方向に連続回転させるように固定子コイル４４ｂを付勢することによって実現する。
【００６４】
このような３種類の洗い方の選択は、マイクロコンピュータ１７ａが布量や布質あるいは入力スイッチ群１４によって設定された洗濯モードに応じて決定し、噛み合いクラッチ機構４７の電磁コイル４７ａを制御して該噛み合いクラッチ機構４７の断続状態を制御することによって行う。また、必要に応じて、これらを組み合わせた洗い方にすることもできる。
【００６５】
ステップ１７０５
濯ぎ工程を実行する。この濯ぎ工程は、シャワー脱水濯ぎと溜め濯ぎを組み合わせて実行するようにすると良い。組み合わせ方は、先ず、シャワー脱水濯ぎを行い、その後に溜め濯ぎを行うようにすると良い。
【００６６】
シャワー脱水濯ぎは、排水電磁弁２３を開いて排水状態とし、撹拌翼４および洗濯兼脱水槽２を高速回転させて脱水運転にした状態で給水電磁弁２１を開いて該洗濯兼脱水槽２内に注水するようにして行う。
【００６７】
このときの洗濯兼脱水槽２の高速回転させる脱水では、噛み合いクラッチ機構４７は、前述した洗濯兼脱水槽２を回転させる洗い方のときと同様に、電磁コイル４７ａを消勢して摺動子４７ｄを電動機の回転子４５に連結状態にして該電動機を所定の方向に高速回転させることにより実現する。
【００６８】
溜め濯ぎは、撹拌翼４および洗濯兼脱水槽２を静止状態にして排水電磁弁２３を開いて外槽５内の洗い水を排水し、洗濯兼脱水槽２を高速回転させて脱水し、次いで、排水電磁弁２３を閉じて給水電磁弁２１を開くことによって洗濯兼脱水槽２に注水して外槽５内に濯ぎ水を溜め、撹拌翼４または洗濯兼脱水槽２を回転させて洗濯物を撹拌する動作を繰り返すように行う。
【００６９】
ステップ１７０６
脱水工程を実行する。この脱水工程は、前述した濯ぎ工程における脱水と同様にして行う。
【００７０】
マイクロコンピュータ１７ａは、これらの各ステップにおいて、設定状態および工程進行状態を表示素子群１５を制御して表示し、異常が発生したときや洗濯終了時には、ブザー１７ｈを鳴動させて報知するようにする。
【００７１】
図１８は、ブラシレス直流電動機を使用した駆動装置６の実施形態を示す縦断側面図である。この実施形態は、１つの電動機ハウジングに誘導電動機の固定子鉄心とブラシレス直流電動機の固定子鉄心を選択的に嵌着するように共用し、内側入力軸部を誘導電動機の回転子とブラシレス直流電動機の回転子に共用できるようにしているので、前述した実施形態に対するこの実施形態の特徴は、電動機の構成にある。従って、前述した実施形態と共通の構成部品については、重複する説明を省略する。
【００７２】
この実施形態におけるブラシレス直流電動機は、固定子５２を固定子鉄心５２ａに固定子巻線５２ｂを巻装して構成し、固定子鉄心５２ａを電動機ハウジング４３に嵌入して切り越し突起４３ａと折り曲げ爪４３ｂによって挟持するように固定する。間隔部材５３は、この固定子鉄心５２ａの軸方向の寸法と前述した実施形態における誘導電動機の固定子鉄心４４ａの寸法の差を補うものである。
【００７３】
回転子５４は、回転子鉄心（ヨーク）５４ａの外周に永久磁石磁極５４ｂを取り付け、これらと一体的に成形した絶縁樹脂製の取り付けボス５４ｃによって内側入力軸部３６ｇにおける電動機回転子嵌着部３６ｄに取り付ける。噛み合いクラッチ機構４７の摺動子４７ｄに形成した噛み合い突起４７ｆを嵌入する噛み合い凹凸部５４ｄは、取り付けボス５４ｃの上面に該取り付けボス５４ｃと一体的に樹脂成形する。取り付けボス５４ｃは、電動機回転子嵌着部３６ｄに誘導電動機の回転子４５と同様に嵌着して取り付けることができるような寸法に形成し、内端側の締め付け端部には、回転子鉄心５４ａを露出させ、外端側の締め付け端部には、金属リング５４ｅを埋設する。
【００７４】
なお、回転子の取り付けボス５４ｃは、電動機回転子嵌着部を短尺にした専用の内側入力軸部を使用することにより、短尺に形成することもできる。
【００７５】
また、永久磁石磁極５４ｂは、固定子巻線５２ｂよりも外側に突出するように構成し、この突出部の回転軌道に対向させて磁極検出素子５５を設置することにより、回転子５４の回転位置を検出するように構成する。この磁極検出素子５５は、カバー４８に取り付ける。
【００７６】
ブラシレス直流電動機は、一般に良く知られているように、固定子巻線５２ｂの各相に対する回転子５４の磁極５４ｂの相対位置を検出して該固定子巻線５２ｂの各相に流す駆動電流を制御する構成であるので、詳細な説明は省略する。
【００７７】
このブラシレス直流電動機を使用した全自動洗濯機では、前記駆動回路１７ｆには、電動機用直流電源のための整流回路と、固定子巻線５２ｂの各相の電流をＰＡＭ制御するインバータ回路を設ける。
【００７８】
このような駆動装置６を使用しても前述した実施形態と同様な全自動洗濯機を実現することができる。しかも、ブラシレス直流電動機は、多様な回転制御を行うことができるので、更に木目細かな洗濯工程および脱水工程を行うようにすることができる。
【００７９】
ところで、このように電動機ハウジング４３および内側入力軸部３６ｇを共用して誘導電動機またはブラシレス電動機を選択的に組み込むには、これらを構成する固定子および回転子の外郭および嵌合部の寸法を考慮しなければならない。同一出力を得るための外郭寸法は、一般的には、誘導電動機の方が大きくなる。そこで、誘導電動機の固定子４４および回転子４５について検討する。
【００８０】
駆動回転軸系３４を軸心にして垂直方向に遊星減速歯車機構と噛み合いクラッチ機構と電動機を同心的に直列に配列した構成の駆動装置６は、全自動洗濯機の全体構成を考慮すると、外槽５の底面への取り付け面から下方への突出量が１６０ｍｍ以内となるように構成することが必要になる。そして、この駆動装置６は、駆動回転軸系３４の上端部に洗濯兼脱水槽２および撹拌翼４を取り付けて支持することになるので、この駆動回転軸系３４を支持するボールベアリング３３ａ，３３ｂは、軸方向に、できる限り大きな間隔で設置することが必要となる。従って、このボールベアリング３３ａ，３３ｂを設置する減速機構外ケース３２ａ，３２ｂは、ボールベアリング３３ａ，３３ｂの軸方向間隔に相当する軸方向寸法となる。
【００８１】
これらの寸法配分から、電動機の軸方向の寸法は、噛み合いクラッチ機構４７を含めて、９０ｍｍ程度となる。誘導電動機は、必要な出力特性（２５０Ｗ程度）を維持しつつ軸方向の寸法を抑制するためには、固定子４４および回転子４５の径を大きくすれば良い。しかしながら、固定子４４および回転子４５の鉄心４４ａ，４５ａを鉄板を打ち抜いて積層して構成するようにすると、径の大きい鉄心４４ａ，４５ａは高価になる。
【００８２】
そこで、この実施形態では、噛み合いクラッチ機構４７を誘導電動機の固定子巻線４４ｂのエンドコイルによつて囲まれた空間を活用して外側入力軸部３５ｄを取り巻くように設置するように工夫して該噛み合いクラッチ機構４７による軸方向の寸法の制約を緩和することにより、固定子鉄心４４ａの外径寸法を１６０ｍｍ、内径寸法を９８ｍｍ、軸方向寸法を２５ｍｍとした。
【００８３】
固定子鉄心４４ａの内径寸法は、固定子４４を電動機ハウジング４３に嵌着した状態で該電動機ハウジング４３を外ケース３２ｂの下端面に取り付けねじ４２によって取り付けるときの心出し治具の当接基準面を提供し、また、取り付けねじ４２が内径寸法の内側に位置するようにしてねじ締め工具挿入空間を提供することができるようにする。
【００８４】
これに伴って、この固定子鉄心４４ａを挟持するために電動機ハウジング４３設ける切りお越し突起４３ａの位置は、この電動機ハウジング４３の取付面からの軸方向寸法を３４ｍｍとした。
【００８５】
このような誘導電動機の代りに取り付けるブラシレス直流電動機は、その固定子５２を構成する固定子鉄心５２ａの外形寸法と内径寸法を誘導電動機の固定子鉄心４４ａと等しくし、軸方向寸法を小さく構成する。また、回転子５４は、このような固定子鉄心５２ａを使用して構成した固定子５２に相応する外径形状となるように構成する。
【００８６】
また、生産設備を共用して前述したような誘導電動機またはブラシレス電動機を選択的に組み込むために、特に、誘導電動機の固定子４４またはブラシレス電動機の固定子５２を嵌着した電動機ハウジング４３を取り付けねじ４２によって外ケース３２ｂの下端面に心出しした状態に取り付けるときに、固定子鉄心４４ａ，５２ａの内径面に治具を当接して心出しすることができる。しかも、取り付けねじ４２は、内径内に位置しているので、心出しした状態で工具を挿し込んで締め付けることができる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明は、電動機の固定子を取り付ける電動機ハウジングを誘導電動機の固定子およびブラシレス直流電動機の固定子に共用する構成としたので、誘導電動機を使用した駆動装置を備えた全自動洗濯機とブラシレス直流電動機を使用した駆動装置を備えた全自動洗濯機の２機種を比較的安価に生産することができる。
【００８８】
また、本発明の駆動装置は、電動機の回転子を取り付ける内側入力軸部を外側入力軸部の内側に外輪圧入式の転がり軸受で取り付けて回転子を片持ち支持する構成としたので、内側入力軸部の取り付け精度が高くなり、誘導電動機を使用する駆動装置を安価に実現することができるようになった。しかも、クラッチ機構を、減速歯車機構の外ケースに下向きに開口するように取り付けた電動機ハウジング内の固定子鉄心に巻装された固定子巻線のエンドコイルに囲まれた空間に位置して該電動機ハウジング内に突出する外側入力軸部を取り巻くように配置し、前記外側入力軸部に軸方向に摺動可能に係合させて前記電動機の回転子と係合するようにばね力を作用させた摺動子を移動させて回転子との係合を解除するように構成したことにより、駆動装置の軸方向の寸法増加を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全自動洗濯機の基本構成の一実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】本発明の全自動洗濯機の具体的な構成を示す縦断側面図であり、その一部は展開して図示している。
【図３】本発明の全自動洗濯機における駆動装置の全体を示す縦断側面図である。
【図４】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における駆動回転軸系の縦断側面図である。
【図５】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における外側出力軸部と内側出力軸部の組み合わせ状態を示す縦断側面図である。
【図６】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における外側出力軸部と内側出力軸部を組み合わせた出力軸部に歯車ケースを組み合わせた出力軸部を示す縦断側面図である。
【図７】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における出力軸部に歯車ケースを組み合わせた組物の結合加工状態を示す縦断側面図である。
【図８】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における外側入力軸部と内側入力軸部を組み合わせた入力軸部を示す縦断側面図である。
【図９】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における駆動回転軸系の仕上げ加工状態を示す縦断側面図である。
【図１０】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における電動機の回転子鉄心構造を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）一部縦断側面図、（ｃ）は底面図である。
【図１１】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における電動機の回転子鉄心に籠型２次導体および冷却羽根をダイカスト成形した構造を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）一部縦断側面図、（ｃ）は底面図である。
【図１２】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における電動機の回転子の外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は縦断側面図、（ｃ）は底面図である。
【図１３】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における噛み合いクラッチ機構の噛み合い結合を解いた状態を示す部分的な縦断側面図である。
【図１４】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における噛み合いクラッチ機構の噛み合い結合状態を示す縦断側面図である。
【図１５】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における噛み合いクラッチ機構の外側回転軸系を係止するための摺動子と電磁鉄心の噛み合い係合部の断面図である。
【図１６】本発明の全自動洗濯機の電気的構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の全自動洗濯機における基本的な洗濯脱水モードにおいてマイクロコンピュータが実行する制御処理フローチャートである。
【図１８】本発明の全自動洗濯機においてブラシレス直流電動機を使用した駆動装置の縦断側面図である。
【符号の説明】
２…洗濯兼脱水槽、４…撹拌翼、５…外槽、６…駆動装置、３１…取り付けベース、３２ａ，３２ｂ…減速機構外ケース、３４…駆動回転軸系、３５…外側回転軸系、３６…内側回転軸系、４０ａ，４０ｂ…ボールベアリング、４２…取り付けねじ、４３…電動機ハウジング、４４…固定子、４４ａ…固定子鉄心、４５…回転子、４７…噛み合いクラッチ機構、４７ａ…電磁コイル、４７ｂ…電磁鉄心、４７ｃ…摺動子、４７ｄ…コイルばね、４７ｅ…吸着子、４７ｆ…噛み合い突起。
【発明の属する技術分野】
本発明は、全自動洗濯機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
全自動洗濯機は、外枠内に防振支持装置によって懸垂支持した外槽内に洗濯兼脱水槽を回転自在に設置し、更にこの洗濯兼脱水槽内の底部に撹拌翼を回転自在に設置し、外槽の底の外側に取り付けた駆動装置によって前記洗濯兼脱水槽および撹拌翼を回転駆動する構成である。
【０００３】
駆動装置は、電動機の回転を減速歯車機構を介して撹拌翼に伝達して該撹拌翼を低速で正逆回転させて洗濯駆動し、または、クラッチ機構を介して洗濯兼脱水槽に伝達して該洗濯兼脱水槽を一方向に高速回転させて脱水駆動する。
【０００４】
全自動洗濯機は、洗濯物に応じた多様な洗濯方法が要求されており、一般には、布量や布質や汚れの程度に応じて洗濯水量や撹拌翼による撹拌力を変化させることができるようにしている。そして、最近、洗濯兼脱水槽を一方向に回転させて洗濯する遠心力式の洗濯方法も提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
全自動洗濯機は、ユーザーの異なる要求に対応するために、異なる機能を備えた複数の機種を提供することが必要になる。しかしながら、複数の機種を生産することは、一般的には、単機種生産に比較して割り高になる。
【０００６】
従って、本発明の１つの目的は、複数の機種の全自動洗濯機を比較的割り安に生産することができるようにすることにある。具体的には、ブラシレス直流電動機を組み込んだ駆動装置を使用する全自動洗濯機と誘導電動機を組み込んだ駆動装置を使用する全自動洗濯機を多くの部品や生産設備を共用して製造することができるようにするものである。
【０００７】
また、駆動装置は、減速歯車機構とクラッチ機構と電動機を同軸上に配置する配列構成にすることによりユニット化を実現するようにしているが、電動機として誘導電動機を使用するようにすると固定子鉄心と回転子鉄心の間のエアーギャップに高い寸法精度が要求されることから、回転子軸を両側から堅固に支持する構造にすると軸方向の寸法が増加して外槽の下側の空間に設置することが困難になる。
【０００８】
本発明の他の目的は、洗濯兼脱水槽と撹拌翼を駆動する駆動装置を小型にユニット化できるようにすることにある。具体的には、例えば、減速歯車機構から突出する入力軸によって電動機の回転子鉄心を高精度に支持することにより、誘導電動機を組み込む駆動装置を小型にユニット化することができるようにすることにある。また、クラッチ機構の構成を工夫することにより駆動装置の軸方向の寸法増加を軽減することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外槽内に回転自在に設けた洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底の内側に回転自在に設けた撹拌翼と、前記外槽の底の外側に設置されて前記洗濯兼脱水槽および撹拌翼を駆動する駆動装置と、前記外槽を枠体に懸垂支持する支持装置とを備え、前記駆動装置は、洗濯兼脱水槽および撹拌翼の駆動回転軸を中心にして垂直方向に減速歯車機構とクラッチ機構と可逆回転電動機を直列に配列した構成とした全自動洗濯機において、
前記可逆回転電動機は、前記減速歯車機構の外ケースに下向きに開口するように取り付けた電動機ハウジング内に固定子巻線を巻装した固定子鉄心を取り付け、前記電動機ハウジング内に突出する回転軸に積層した回転子鉄心に２次導体を設けて構成した回転子を取り付けることにより誘導電動機を構成し、
前記クラッチ機構は、前記電動機ハウジング内の固定子鉄心に巻装された固定子巻線のエンドコイルに囲まれた前記回転子の上側の空間に位置して該電動機ハウジング内に突出する外側入力軸部を取り巻くように配置し、前記外側入力軸部に軸方向に摺動可能に係合させて前記可逆回転電動機の前記回転子と係合するようにばね力を作用させた摺動子を移動させて回転子との係合を解除し、前記摺動子は、前記回転子と係合状態および係合解除状態において前記エンドコイルに囲まれた前記空間内に位置するように構成する。
【００１０】
また、本発明は、外槽内に回転自在に設けた洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底の内側に回転自在に設けた撹拌翼と、前記外槽の底の外側に設置されて前記洗濯兼脱水槽および撹拌翼を駆動する駆動装置と、前記外槽を枠体に懸垂支持する支持装置とを備え、前記駆動装置は、洗濯兼脱水槽および撹拌翼の駆動回転軸を中心にして垂直方向に減速歯車機構とクラッチ機構と可逆回転電動機を直列に配列した構成とした全自動洗濯機において、
前記可逆回転電動機は、前記減速歯車機構の外ケースに下向きに開口するように取り付けた電動機ハウジング内に固定子巻線を巻装した固定子鉄心を取り付け、前記電動機ハウジング内に突出する回転軸に積層した回転子鉄心に２次導体を設けて構成した回転子を取り付けることにより誘導電動機を構成し、
前記減速歯車機構の外ケースへの前記電動機ハウジングの取り付けねじは、電動機の固定子鉄心の内径より内側であり、前記電動機ハウジング内の固定子鉄心に巻装された固定子巻線のエンドコイルに囲まれた前記回転子の上側の空間に位置させて前記固定子鉄心の内側の回転子設置空間を通して締め付け操作可能に構成し、
前記クラッチ機構は、前記エンドコイルに囲まれた前記回転子の上側の空間に位置して前記電動機ハウジング内に突出する外側入力軸部を取り巻くように配置し、前記外側入力軸部に軸方向に摺動可能に係合させて前記可逆回転電動機の前記回転子と係合するようにばね力を作用させた摺動子を移動させて前記回転子との係合を解除するように構成する。
【００１１】
また、本発明は、外槽内に回転自在に設けた洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底の内側に回転自在に設けた撹拌翼と、前記外槽の底の外側に設置されて前記洗濯兼脱水槽および撹拌翼を駆動する駆動装置と、前記外槽を枠体に懸垂支持する支持装置とを備え、前記駆動装置は、洗濯兼脱水槽および撹拌翼の駆動回転軸を中心にして垂直方向に減速歯車機構とクラッチ機構と可逆回転電動機を直列に配列した構成とした全自動洗濯機において、
前記可逆回転電動機は、前記減速歯車機構の外ケースに下向きに開口するように取り付けた電動機ハウジング内に固定子巻線を巻装した固定子鉄心を取り付け、外周に磁石を有し、上面に前記クラッチ機構と係合する凹凸部を有し、底部側から中空とした回転子を取り付けることによりブラシレス直流電動機を構成し、
前記クラッチ機構は、前記電動機ハウジング内の固定子鉄心に巻装された固定子巻線のエンドコイルに囲まれた前記回転子の上側の空間内に位置して該電動機ハウジング内に突出する外側入力軸部を取り巻くように配置し、前記外側入力軸部に軸方向に摺動可能に係合させて前記可逆回転電動機の前記回転子と係合するようにばね力を作用させた摺動子を移動させて回転子との係合を解除するように構成する。
【００１２】
前記クラッチ機構は、前記電動機ハウジング内の固定子鉄心に巻装した固定子巻線のエンドコイルに囲まれた前記空間に位置させて該電動機ハウジング内に突出する外側入力軸部を取り巻くように配置した環状の電磁コイルを備え、前記外側入力軸部に軸方向に摺動可能に係合させて回転子と係合するようにばね力を作用させた摺動子を電磁コイルの電磁力によって吸引して係合を解除するようにする。
【００１４】
前記回転軸は、外輪を圧入した転がり軸受によって支持して前記電動機の回転子を片持ち状態に取り付けるようにする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の全自動洗濯機の基本構成の概略を示す縦断側面図である。１は、内部機構を内包する枠体である。２は、洗濯兼脱水槽であり、その上縁部に流体バランサー３を備え、底部の内側には回転自在に撹拌翼４を備える。５は、前記洗濯兼脱水槽２を回転自在に内包する外槽であり、底部の外側には駆動装置６を鋼板製の取り付けベース７によって取り付け、外枠１の上端四隅から防振支持装置８によって懸垂支持される。駆動装置６の内部構成については後述する。
【００１６】
衣類投入開口９ａを設けた上面カバー９は、枠体１の上部開口を覆うように該開口端縁に嵌め込み、フロントパネル１０およびバックパネル１１と共に取り付けねじ（図示省略）によって枠体１に取り付ける。
【００１７】
上面カバー９とフロントパネル１０の間に形成されるフロントパネルボックス１２には、電源スイッチ１３と入力スイッチ群１４と表示素子群１５と外槽５内の水位に応じた水位信号を発生する水位センサー１６とコントロールユニット１７を内蔵する。
【００１８】
上面カバー９とバックパネル１１の間に形成されるバックパネルボックス１８には、入水側を水栓１９に接続し、出水側を注水口２０に接続する給水電磁弁２１を内蔵する。注水口２０は、洗濯兼脱水槽２の開口に向けて放水するように形成する。
【００１９】
上面カバー９に形成した衣類投入開口９ａは、蓋２２によって開閉自在に覆うようにする。
【００２０】
外槽５の底部に形成した排水口５ａは、排水電磁弁２３を介して排水ホース２４に接続し、エアートラップ５ｂは、エアーチューブ２５を介して前記水位センサー１６に接続する。
【００２１】
枠体１の下端縁には、四隅に脚２６を取り付けた合成樹脂製のベース２７を装着する。
【００２２】
図２は、この全自動洗濯機の具体的な構成を示す縦断側面図であり、その一部は展開して図示している。この全自動洗濯機は、基本的には、図１に示した全自動洗濯機と同一の構成であるので、図１に示した全自動洗濯機の構成部品に相応する構成部品に同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【００２３】
図３〜図１５は、前記駆動装置６の内部構成を詳細に示している。図３は駆動装置の全体を示す縦断側面図であり、図４はその駆動回転軸系の縦断側面図である。
【００２４】
図５〜図９は、駆動回転軸系の組み立て工程を示すもので、図５は、外側出力軸部と内側出力軸部の組み合わせ状態を示す縦断側面図、図６は、外側出力軸部と内側出力軸部を組み合わせた出力軸部に歯車ケースを組み合わせた出力軸部を示す縦断側面図、図７は、出力軸部に歯車ケースを組み合わせた組物の結合加工状態を示す縦断側面図、図８は、外側入力軸部と内側入力軸部を組み合わせた入力軸部を示す縦断側面図、図９は、駆動回転軸系の仕上げ加工状態を示す縦断側面図である。
【００２５】
図１０〜図１２は、回転子４５の詳細構造を示している。図１０は、回転子鉄心構造を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）一部縦断側面図、（ｃ）は底面図である。図１１は、回転子鉄心に籠型２次導体および冷却羽根をダイカスト成形した構造を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）一部縦断側面図、（ｃ）は底面図である。図１２は、回転子の外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は縦断側面図、（ｃ）は底面図である。
【００２６】
図１３〜図１５は、噛み合いクラッチ機構４７の詳細構造を示している。図１３は、噛み合い結合を解いた状態を示す部分的な縦断側面図、図１４は、噛み合い結合している状態を示す縦断側面図、図１５は、外側回転軸系３５を係止するための摺動子と電磁鉄心の噛み合い係合部の断面図である。
【００２７】
この駆動装置６は、洗濯兼脱水槽２および撹拌翼４の駆動回転軸を軸心にして垂直方向に減速歯車機構と噛み合いクラッチ機構と可逆回転電動機を同心的に直列に配列した構成である。
【００２８】
減速歯車機構は、結合フランジを合わせて取り付けねじ３１によって取り付けベース７に取り付けた２つ割りの減速機構外ケース３２ａ，３２ｂの内側にボールベアリング３３ａ，３３ｂによって内外２重構造の駆動回転軸系３４を支持する。
【００２９】
この駆動回転軸系３４は、図４に詳しく示すように、中空の外側回転軸系３５とその中空内に配置した内側回転軸系３６を備える。
【００３０】
外側回転軸系３５は、電動機の回転を直に洗濯兼脱水槽２に伝達して該洗濯兼脱水槽２を駆動する回転軸系であり、外ケース３２ａの外側に伸びて外槽５を貫通した先端部に洗濯兼脱水槽２を結合する外側出力軸部３５ａと、外ケース３２ｂの外側に伸びた筒部に噛み合いクラッチ機構に係合するセレーション３５ｂを形成し、内側端にフランジ３５ｃを形成した外側入力軸部３５ｄと、その中間に位置して遊星歯車減速機構を収容する歯車ケース部３５ｅを備える。歯車ケース部３５ｅの内周には遊星歯車減速機構の一部を構成する環状歯車３５ｆを固着する。
【００３１】
この外側回転軸系３５の内側に設ける内側回転軸系３６は、電動機の回転を減速して撹拌翼４に伝達して該撹拌翼４を駆動する回転軸系であり、前記外側出力軸部３５ａ内にシール３７とメタル軸受３８ａ，３８ｂとグリップ止め輪（プッシュナット）３９によって水密および抜け止め状態に設けられ、外側出力軸部３５ａの先端から洗濯兼脱水槽２内に突出して撹拌翼４が取り付けられる外端部分に取り付けねじ３６ａが形成され、内端から歯車ケース部３５ｅ内に突出して遊星歯車減速機構と結合する内端部分にセレーション３６ｂが形成された内側出力軸部３６ｃと、外側入力軸部３５ｄの内側にボールベアリング４０ａ，４０ｂによって支持され、この外側入力軸部３５ｄの外端から片持ち状態に伸び出た外端部分に電動機回転子嵌着部３６ｄと止めねじ３６ｅが形成され、歯車ケース部３５ｅ内に伸びた内端側部分に太陽歯車３６ｆが形成された内側入力軸部３６ｇと、歯車ケース部３５ｅ内において前記内側出力軸部３６ｃのセレーション３６ｂに嵌合したキャリア３６ｈに軸支されて前記歯車３５ｆ，３６ｆに噛み合って回動して前記キャリア３６ｈに減速した回転力を伝達する遊星歯車３６ｉを備える。
【００３２】
ボールベアリング４０ａ，４０ｂは、電動機の回転子軸となる内側入力軸部３６ｇを高精度に支持するために、外側入力軸部３５ｄ内に外輪圧入状態に取り付ける。内側入力軸部３６ｇは、後述するように、誘導電動機の回転子を片持ち状態に支持するようになるので、この内側入力軸部３６ｇを支持する軸受は、損失が少なく且つ径方向の大きな荷重を支えるのに好適な転がり軸受の代表的なボールベアリング４０ａ，４０ｂを使用したが、ローラベアリングに置き換えることもできる。
【００３３】
このような駆動回転軸系３４は、その外側回転軸系３５の構成部品を亜鉛電気メッキした鋼板を冷間プレス加工して形成する。そして、先ず、図５に示すように、外側出力軸部３５ａ内に内側出力軸部３６ｃを嵌入してメタル軸受３８ａ，３８ｂで支え、シール３７で水密状態にし、グリップ止め輪３９により仮押えした出力軸部を構成する。次に、図６に示すように、外側出力軸部３５ａの内端部に歯車ケース部３５ｅを嵌着して仮組み立てする。
【００３４】
このように外側出力軸部３５ａに歯車ケース部３５ｅを嵌着した仮組み立て物を、図７に示すように、プレス加工機にセットしたダイス１０１，１０２，１０３によって包囲するように支持し、ポンチ１０４によってグリップ止め輪３９を押し込むと共に外側出力軸部３５ａの端部を押し広げるように加圧することによって該外側出力軸部３５ａと歯車ケース部３５ｅの嵌合部をメタルフロー結合する。
【００３５】
一方、入力軸部は、図８に示すように、外側入力軸部３５ｄ内にボールベアリング４０ａ，４０ｂによって内側入力軸部３６ｇを組み付けて構成する。
【００３６】
そして、図９に示すように、外側出力軸部３５ａと歯車ケース部３５ｅの嵌合部をメタルフロー結合してプレス加工機にセットしたダイス１０１，１０２によって包囲するように支持した部分組み立て物の歯車ケース３５ｅ内に突出したセレーション３６ｂにキャリア３６ｈを嵌着し、このキャリア３６ｈに遊星歯車３６ｉを支持させ、環状歯車３５ｆを嵌入し、その上から入力軸部を逆さにして歯車ケース部３５ｅの開口縁をフランジ３５ｃで覆うように嵌着し、その上から、歯車ケース部３５ｅの開口端を切り裂いて前記フランジ３５ｃの外周縁を抱き込むように内側に折り曲げる環状の切り刃１０５ａを有するポンチ１０５を押し込むことにより歯車ケース部３５ｅに入力軸部を結合する。
【００３７】
電動機は、外ケース３２ｂの下端面に絶縁部材４１を介在させて取り付けねじ４２によって絶縁状態に取り付けた電動機ハウジング４３を下向きに開口させ、開口端から固定子４４を嵌入して複数個の切り越し突起４３ａと折り曲げ爪４３ｂによって挟持するように固定した構成である。具体的には、固定子４４は、可逆回転誘導電動機を構成するように、固定子鉄心４４ａに６極構成の固定子巻線４４ｂを巻装し、固定子鉄心４４ａの外周面を電動機ハウジング４３に嵌入して固定し、その後に、この電動機ハウジング４３を外ケース３２ｂの下端面に取り付ける。この固定子４４に組する回転子４５は、内側入力軸部３６ｇに形成した回転子嵌着部３６ｄに嵌着し、止めねじ３６ｅに螺着した止めナット４６によって固定する。
【００３８】
回転子４５は、先ず、図１０に示すように、回転子鉄心４５ａとして外側鉄心４５ａ1と内側鉄心４５ａ2を積層する。外側鉄心４５ａ1と内側鉄心４５ａ2は、その間に絶縁樹脂層を形成するための間隙４５ａ3を発生するような寸法とする。外側鉄心４５ａ1は、その外周縁に籠型２次導体をダイカストするスロット４５ａ4を備え、トルク変動を抑制するためにスキュー状態に積層する。内側鉄心４５ａ2は、その中心に内側入力軸部３６ｇの端部に形成した回転子嵌着部３６ｄを嵌入する回転軸嵌合穴４５ａ5と、その周囲に４個のストレート丸穴４５ａ6を備え、ストレート状態に積層する。
【００３９】
なお、内側鉄心４５ａ2の回転軸嵌合穴４５ａ5は、内側鉄心４５ａ2の精度確保と回り止めのために、積厚の約８０％を真円形状に形成し、残りの約２０％を角穴形状に形成する。また、外側鉄心４５ａ1の内周面と内側鉄心４５ａ2の外周面は、凹凸面の組み合わせとすることにより、間隙４５ａ3に絶縁樹脂層を注入して結合したときに回り止めとなるようにする。また、外側鉄心４５ａ1と内側鉄心４５ａ2の積厚は、コア積層枚数を同一にすることにより寸法差を少なくし、その後のダイカストやモールド成形時のバリ発生を抑制するようにする。
【００４０】
このようにして構成した回転子鉄心４５ａは、図１１に示すように、外側鉄心４５ａ1に対してアルミニウムダイカスト４５ｂにより、籠型２次導体４５ｂ1と冷却羽根４５ｂ2，４５ｂ3を一体的に成形する。
【００４１】
次いで、図１２に示すように、絶縁樹脂を外側鉄心４５ａ1と内側鉄心４５ａ2の間の間隙４５ａ3に注入して両者を結合する絶縁樹脂層４５ｃ1を形成すると共に下側の端面に伸ばして回転検出センサー用の回転磁石受け部４５ｃ2を形成し、この回転磁石受け部４５ｃ2に永久磁石４５ｄを嵌着する。また、この絶縁樹脂層４５ｃ1は、回転子鉄心４５ａの上側の端面に伸ばして該端面に後述する噛み合いクラッチ機構の摺動子を噛み合い／解除自在に係合させる噛み合い凹凸部４５ｃ3を形成する。
【００４２】
このようにして構成した回転子４５は、内側入力軸部３６ｇに形成した電動機回転子嵌着部３６ｄに嵌着し、止めナット４６を締め付けて電動機回転子嵌着部３６ｄに固着する。回転子４５の丸穴４５ａ6は、この締め付け作業における回り止めに利用する。
【００４３】
噛み合いクラッチ機構４７は、その一部を図１３〜図１５に詳しく示すように、外側回転軸系３５を電動機の回転子４５に噛み合い係合によって結合して該外側回転軸系３５に回転子４５の回転力を伝達して回転させ、または噛み合い係合を解いて該外側回転軸系３５を回り止めするように係止する。
【００４４】
この噛み合いクラッチ機構４７は、駆動装置６の軸方向の全体寸法を小さくするために、環状の電磁コイル４７ａを内包する環状の電磁鉄心４７ｂを前記取り付けねじ４２によって電動機ハウジング４３の内側に共締めして取り付け、固定子巻線４４ｂのエンドコイルによつて囲まれた内側空間に外側入力軸部３５ｄを取り巻くように設置する。外側入力軸部３５ｄに形成したセレーション３５ｂに軸方向に摺動可能に係合させた絶縁樹脂製の摺動子４７ｃは、コイルばね４７ｄによって前記回転子４５の噛み合い凹凸部４５ｃ3に係合するように押し下げ、前記電磁コイル４７ａの電磁力によってコイルばね４７ｄの押し下げ力に逆らって摺動子４７ｃを引き上げることにより噛み合いを解除して電磁鉄心４７ｂに吸着して回り止める。
【００４５】
摺動子４７ｃは、前記電磁鉄心４７ｂによって吸引する鉄製の吸着子４７ｅを一体的に樹脂成形して設け、前記噛み合い凹凸部４５ｃ3に嵌入して噛み合わせる噛み合い突起４７ｆを樹脂成形により一体的に形成する。
【００４６】
摺動子４７ｃの吸着子４７ｅを電磁鉄心４７ｂに吸着したときに該摺動子４７ｃを係止して回り止めするために、図１５に詳しく示すように、電磁鉄心４７ｂの吸着面には複数本の放射状の係止溝４７ｂ1を形成し、吸着子４７ｅには前記係止溝４７ｂ1に嵌入する複数本の放射状の係止突条４７ｅ1を形成する。係止溝４７ｂ1は、係止突条４７ｅ1を係止する側壁面が奥方向に１〜２度の傾斜で広がるように形成し、係止突条４７ｅ1は、係止溝４７ｂ1の側壁面に当接する側面が先端方向に１〜２度の傾斜で広がるように形成することにより、噛み合い係合させたときに抜け止め方向の分力が発生するようにする。
【００４７】
電動機ハウジング４３の下端は、カバー４８を嵌着して覆う。そして、このカバー４８に回転検出センサーの回転検出素子（感磁素子）４９を取り付け、この回転検出素子４９を前記回転子４５の永久磁石４５ｄの回転軌道に対向させて設置する。
【００４８】
このような駆動装置６は、取り付けベース７を取り付けねじ５０によって外槽５の底の外側に取り付ける。また、この駆動装置６の外側は、前記取り付けねじ５０によってこの駆動装置６と一緒に取り付けた外カバー５１によって覆うようにする。
【００４９】
図１６は、この全自動洗濯機の電気的構成を示すブロック図である。
【００５０】
コントロールユニット１７は、マイクロコンピュータ１７ａを中心にして構成し、電源回路１７ｂと、ゼロクロス信号発生回路１７ｃと、リセット回路１７ｄと、電源リレー１７ｅと、給水電磁弁２１と排水電磁弁２３と噛み合いクラッチ機構の電磁コイル４７ａと電動機の固定子巻線４４ｂへの給電を制御する半導体交流スイッチング素子（ＦＬＳ）群やダイオード群で構成した駆動回路１７ｆと、クロック信号を発生する発振回路１７ｇと、ブザー１７ｈとを備える。
【００５１】
電源回路１７ｂは、制御回路用の低圧直流電圧を生成し、ゼロクロス信号発生回路１７ｃは、半導体スイッチング素子を制御するための基準信号を生成し、リセット回路１７ｄは、電源投入時にマイクロコンピュータ１７ａを所定の初期状態にリセットするリセット信号を生成し、発信回路１７ｇは、マイクロコンピュータ１７ａを動作させるクロック信号を生成する。
【００５２】
駆動回路１７ｆは、電動機の固定子巻線４４ｂへの給電制御に関しては、可逆回転制御用の２つの半導体交流スイッチング素子（ＦＬＳ）１７ｆ1，１７ｆ2と、直流制動のためのＦＬＳ１７ｆ3とダイオードブリッジ１７ｆ4を備える。ＦＬＳ１７ｆ1は、正回転給電制御用の半導体交流スイッチング素子、ＦＬＳ１７ｆ2は逆回転給電制御用の半導体交流スイッチング素子である。また、電磁コイル４７ａへの給電制御に関しては、大きな電磁力を発生するのに適した直流駆動電流を流すためのダイオードブリッジ１７ｆ5と駆動電流の大きさを制御するための位相制御用ＦＬＳ１７ｆ6を備える。電磁コイル駆動電流は、吸着子４７ｅを吸引する初期段階では大きな電磁力を必要とするために大きな電流とし、吸着後は電流を小さくして発熱を軽減するように制御する。
【００５３】
また、マイクロコンピュータ１７ａは、予め組み込まれた制御処理プログラムに従って、電源スイッチ１３，入力スイッチ群１４，水位センサー１６および回転検出素子４９からの入力信号を取り込み、表示素子群１５と電源リレー１７ｅと駆動回路１７ｆとブザー１７ｈを制御する。
【００５４】
コントロールユニット１７のマイクロコンピュータ１７ａは、電源スイッチ１３が投入されると、電源リレー１７ｅをオンして待機状態となる。
【００５５】
そして、入力スイッチ群１４から洗濯開始を指示されると、入力スイッチ群１４によって設定された洗濯脱水モードを確認し、設定された洗濯脱水モードの洗濯脱水工程に入る。
【００５６】
図１７は、基本的な洗濯脱水モードにおいてマイクロコンピュータ１７ａが実行する制御処理を示している。
【００５７】
ステップ１７０１
電磁給水弁２１を開いて外槽５内に所定の水位まで給水する。この所定の水位は、次のステップでの布量検出に適した水位であり、その水位検出は、水位センサー１６から出力される水位検出信号を監視して行う。
【００５８】
ステップ１７０２
布量の検出を行う。この布量検出は、従来と同様に、撹拌翼４を回転させたときの洗濯物の抵抗力の大きさに基づいて行う。そのために、噛み合いクラッチ機構４７の電磁コイル４７ａを付勢して吸着子４７ｅを電磁吸引することにより、摺動子４７ｃをコイルばね４７ｄに逆らって引き上げて該摺動子４７ｃの噛み合い突起４７ｆを電動機の回転子４５の噛み合い凹凸部４５ｃ3から切り離し、吸着子４７ｅを電磁鉄心４７ｂに吸着し、係止突条４７ｅ 1 を係止溝４７ｂ 1 に係合することにより外側回転軸系３５（洗濯兼脱水槽２）の回転を抑制するように係止する。この状態で、電動機の固定子コイル４４ｂを付勢して回転子４５を回転させ、内側入力軸部３６ｇから遊星歯車３６ｉを介して減速した後に内側出力軸部３６ｃに伝達して撹拌翼４を回転させるようにする。そして、駆動を停止したときの惰性回転速度を回転検出素子４９からの信号に基づいて検出し、その減衰特性に基づいて布量を検出する。この検出処理は、水位を変えながら行うことにより、布質の検出も可能となる。
【００５９】
ステップ１７０３
布量および布質に応じて洗濯水位を決定し、この洗濯水位まで給水を実行する。 ステップ１７０４
布量および布質に応じた洗い工程を実行する。この洗い工程は、撹拌翼４を正逆回転させて行う洗い方と洗濯兼脱水槽２を正逆回転させて行う洗い方と洗濯兼脱水槽２を一方向に連続的に回転させて行う洗い方を選択的に実行することができる。
【００６０】
撹拌翼４を正逆回転させて行う洗い方は、例えば、木綿の下着や靴下などの洗濯物を強く撹拌して洗濯するのに適している。また、洗濯兼脱水槽２を正逆回転させて行う洗い方は、例えば、シーツやバスタオルなどの大きい洗濯物を撹拌して絡み合いおよび洗濯むらを軽減するように洗濯するのに適している。そして、洗濯兼脱水槽２を一方向に連続的に回転させて行う洗い方は、例えば、ドライマーク衣料などの洗濯物を型崩れしないように洗濯するのに適している。
【００６１】
撹拌翼４を正逆回転させる洗い方は、噛み合いクラッチ機構４７の電磁コイル４７ａを付勢して摺動子４７ｃを引き上げて該摺動子４７ｃと回転子４５との噛み合いを解き、吸着子４７ｅを電磁鉄心４７ｂに吸着して係止突条４７ｅ1を係止溝４７ｂ1に係合させて外側入力軸部３５ｄを回り止めして洗濯兼脱水槽２を静止状態にし、回転子４５を正逆回転するように固定子コイル４４を付勢することにより、この回転を内側入力軸部３６ｇ，遊星歯車３６ｉ，内側出力軸部３６ｃを介して撹拌翼４に伝達して行う。
【００６２】
洗濯兼脱水槽２を正逆回転させる洗い方は、噛み合いクラッチ機構４７の電磁コイル４７ａを消勢して摺動子４７ｃをコイルばね４７ｄによって押し下げて該摺動子４７ｃの噛み合い突起４７ｆを回転子４５の噛み合い凹凸部４５ｃ3嵌入して噛み合わせて該回転子４５と連結状態にし、電動機の回転子４５を正逆回転するように固定子コイル４４ｂを付勢することにより、この回転を外側入力軸部３５ｄ，歯車ケース部３５ｅ，外側出力軸部３５ａを介して洗濯兼脱水槽２に伝達して行う。このときは、遊星歯車機構は減速機能を失うので、撹拌翼４は、洗濯兼脱水槽２と同期して一体的に回転する。
【００６３】
そして、洗濯兼脱水槽２を一方向に連続回転させて行う洗い方は、水位を低めに設定し、噛み合いクラッチ機構４７を噛み合わせた連結状態において、電動機を一方向に連続回転させるように固定子コイル４４ｂを付勢することによって実現する。
【００６４】
このような３種類の洗い方の選択は、マイクロコンピュータ１７ａが布量や布質あるいは入力スイッチ群１４によって設定された洗濯モードに応じて決定し、噛み合いクラッチ機構４７の電磁コイル４７ａを制御して該噛み合いクラッチ機構４７の断続状態を制御することによって行う。また、必要に応じて、これらを組み合わせた洗い方にすることもできる。
【００６５】
ステップ１７０５
濯ぎ工程を実行する。この濯ぎ工程は、シャワー脱水濯ぎと溜め濯ぎを組み合わせて実行するようにすると良い。組み合わせ方は、先ず、シャワー脱水濯ぎを行い、その後に溜め濯ぎを行うようにすると良い。
【００６６】
シャワー脱水濯ぎは、排水電磁弁２３を開いて排水状態とし、撹拌翼４および洗濯兼脱水槽２を高速回転させて脱水運転にした状態で給水電磁弁２１を開いて該洗濯兼脱水槽２内に注水するようにして行う。
【００６７】
このときの洗濯兼脱水槽２の高速回転させる脱水では、噛み合いクラッチ機構４７は、前述した洗濯兼脱水槽２を回転させる洗い方のときと同様に、電磁コイル４７ａを消勢して摺動子４７ｄを電動機の回転子４５に連結状態にして該電動機を所定の方向に高速回転させることにより実現する。
【００６８】
溜め濯ぎは、撹拌翼４および洗濯兼脱水槽２を静止状態にして排水電磁弁２３を開いて外槽５内の洗い水を排水し、洗濯兼脱水槽２を高速回転させて脱水し、次いで、排水電磁弁２３を閉じて給水電磁弁２１を開くことによって洗濯兼脱水槽２に注水して外槽５内に濯ぎ水を溜め、撹拌翼４または洗濯兼脱水槽２を回転させて洗濯物を撹拌する動作を繰り返すように行う。
【００６９】
ステップ１７０６
脱水工程を実行する。この脱水工程は、前述した濯ぎ工程における脱水と同様にして行う。
【００７０】
マイクロコンピュータ１７ａは、これらの各ステップにおいて、設定状態および工程進行状態を表示素子群１５を制御して表示し、異常が発生したときや洗濯終了時には、ブザー１７ｈを鳴動させて報知するようにする。
【００７１】
図１８は、ブラシレス直流電動機を使用した駆動装置６の実施形態を示す縦断側面図である。この実施形態は、１つの電動機ハウジングに誘導電動機の固定子鉄心とブラシレス直流電動機の固定子鉄心を選択的に嵌着するように共用し、内側入力軸部を誘導電動機の回転子とブラシレス直流電動機の回転子に共用できるようにしているので、前述した実施形態に対するこの実施形態の特徴は、電動機の構成にある。従って、前述した実施形態と共通の構成部品については、重複する説明を省略する。
【００７２】
この実施形態におけるブラシレス直流電動機は、固定子５２を固定子鉄心５２ａに固定子巻線５２ｂを巻装して構成し、固定子鉄心５２ａを電動機ハウジング４３に嵌入して切り越し突起４３ａと折り曲げ爪４３ｂによって挟持するように固定する。間隔部材５３は、この固定子鉄心５２ａの軸方向の寸法と前述した実施形態における誘導電動機の固定子鉄心４４ａの寸法の差を補うものである。
【００７３】
回転子５４は、回転子鉄心（ヨーク）５４ａの外周に永久磁石磁極５４ｂを取り付け、これらと一体的に成形した絶縁樹脂製の取り付けボス５４ｃによって内側入力軸部３６ｇにおける電動機回転子嵌着部３６ｄに取り付ける。噛み合いクラッチ機構４７の摺動子４７ｄに形成した噛み合い突起４７ｆを嵌入する噛み合い凹凸部５４ｄは、取り付けボス５４ｃの上面に該取り付けボス５４ｃと一体的に樹脂成形する。取り付けボス５４ｃは、電動機回転子嵌着部３６ｄに誘導電動機の回転子４５と同様に嵌着して取り付けることができるような寸法に形成し、内端側の締め付け端部には、回転子鉄心５４ａを露出させ、外端側の締め付け端部には、金属リング５４ｅを埋設する。
【００７４】
なお、回転子の取り付けボス５４ｃは、電動機回転子嵌着部を短尺にした専用の内側入力軸部を使用することにより、短尺に形成することもできる。
【００７５】
また、永久磁石磁極５４ｂは、固定子巻線５２ｂよりも外側に突出するように構成し、この突出部の回転軌道に対向させて磁極検出素子５５を設置することにより、回転子５４の回転位置を検出するように構成する。この磁極検出素子５５は、カバー４８に取り付ける。
【００７６】
ブラシレス直流電動機は、一般に良く知られているように、固定子巻線５２ｂの各相に対する回転子５４の磁極５４ｂの相対位置を検出して該固定子巻線５２ｂの各相に流す駆動電流を制御する構成であるので、詳細な説明は省略する。
【００７７】
このブラシレス直流電動機を使用した全自動洗濯機では、前記駆動回路１７ｆには、電動機用直流電源のための整流回路と、固定子巻線５２ｂの各相の電流をＰＡＭ制御するインバータ回路を設ける。
【００７８】
このような駆動装置６を使用しても前述した実施形態と同様な全自動洗濯機を実現することができる。しかも、ブラシレス直流電動機は、多様な回転制御を行うことができるので、更に木目細かな洗濯工程および脱水工程を行うようにすることができる。
【００７９】
ところで、このように電動機ハウジング４３および内側入力軸部３６ｇを共用して誘導電動機またはブラシレス電動機を選択的に組み込むには、これらを構成する固定子および回転子の外郭および嵌合部の寸法を考慮しなければならない。同一出力を得るための外郭寸法は、一般的には、誘導電動機の方が大きくなる。そこで、誘導電動機の固定子４４および回転子４５について検討する。
【００８０】
駆動回転軸系３４を軸心にして垂直方向に遊星減速歯車機構と噛み合いクラッチ機構と電動機を同心的に直列に配列した構成の駆動装置６は、全自動洗濯機の全体構成を考慮すると、外槽５の底面への取り付け面から下方への突出量が１６０ｍｍ以内となるように構成することが必要になる。そして、この駆動装置６は、駆動回転軸系３４の上端部に洗濯兼脱水槽２および撹拌翼４を取り付けて支持することになるので、この駆動回転軸系３４を支持するボールベアリング３３ａ，３３ｂは、軸方向に、できる限り大きな間隔で設置することが必要となる。従って、このボールベアリング３３ａ，３３ｂを設置する減速機構外ケース３２ａ，３２ｂは、ボールベアリング３３ａ，３３ｂの軸方向間隔に相当する軸方向寸法となる。
【００８１】
これらの寸法配分から、電動機の軸方向の寸法は、噛み合いクラッチ機構４７を含めて、９０ｍｍ程度となる。誘導電動機は、必要な出力特性（２５０Ｗ程度）を維持しつつ軸方向の寸法を抑制するためには、固定子４４および回転子４５の径を大きくすれば良い。しかしながら、固定子４４および回転子４５の鉄心４４ａ，４５ａを鉄板を打ち抜いて積層して構成するようにすると、径の大きい鉄心４４ａ，４５ａは高価になる。
【００８２】
そこで、この実施形態では、噛み合いクラッチ機構４７を誘導電動機の固定子巻線４４ｂのエンドコイルによつて囲まれた空間を活用して外側入力軸部３５ｄを取り巻くように設置するように工夫して該噛み合いクラッチ機構４７による軸方向の寸法の制約を緩和することにより、固定子鉄心４４ａの外径寸法を１６０ｍｍ、内径寸法を９８ｍｍ、軸方向寸法を２５ｍｍとした。
【００８３】
固定子鉄心４４ａの内径寸法は、固定子４４を電動機ハウジング４３に嵌着した状態で該電動機ハウジング４３を外ケース３２ｂの下端面に取り付けねじ４２によって取り付けるときの心出し治具の当接基準面を提供し、また、取り付けねじ４２が内径寸法の内側に位置するようにしてねじ締め工具挿入空間を提供することができるようにする。
【００８４】
これに伴って、この固定子鉄心４４ａを挟持するために電動機ハウジング４３設ける切りお越し突起４３ａの位置は、この電動機ハウジング４３の取付面からの軸方向寸法を３４ｍｍとした。
【００８５】
このような誘導電動機の代りに取り付けるブラシレス直流電動機は、その固定子５２を構成する固定子鉄心５２ａの外形寸法と内径寸法を誘導電動機の固定子鉄心４４ａと等しくし、軸方向寸法を小さく構成する。また、回転子５４は、このような固定子鉄心５２ａを使用して構成した固定子５２に相応する外径形状となるように構成する。
【００８６】
また、生産設備を共用して前述したような誘導電動機またはブラシレス電動機を選択的に組み込むために、特に、誘導電動機の固定子４４またはブラシレス電動機の固定子５２を嵌着した電動機ハウジング４３を取り付けねじ４２によって外ケース３２ｂの下端面に心出しした状態に取り付けるときに、固定子鉄心４４ａ，５２ａの内径面に治具を当接して心出しすることができる。しかも、取り付けねじ４２は、内径内に位置しているので、心出しした状態で工具を挿し込んで締め付けることができる。
【００８７】
【発明の効果】
本発明は、電動機の固定子を取り付ける電動機ハウジングを誘導電動機の固定子およびブラシレス直流電動機の固定子に共用する構成としたので、誘導電動機を使用した駆動装置を備えた全自動洗濯機とブラシレス直流電動機を使用した駆動装置を備えた全自動洗濯機の２機種を比較的安価に生産することができる。
【００８８】
また、本発明の駆動装置は、電動機の回転子を取り付ける内側入力軸部を外側入力軸部の内側に外輪圧入式の転がり軸受で取り付けて回転子を片持ち支持する構成としたので、内側入力軸部の取り付け精度が高くなり、誘導電動機を使用する駆動装置を安価に実現することができるようになった。しかも、クラッチ機構を、減速歯車機構の外ケースに下向きに開口するように取り付けた電動機ハウジング内の固定子鉄心に巻装された固定子巻線のエンドコイルに囲まれた空間に位置して該電動機ハウジング内に突出する外側入力軸部を取り巻くように配置し、前記外側入力軸部に軸方向に摺動可能に係合させて前記電動機の回転子と係合するようにばね力を作用させた摺動子を移動させて回転子との係合を解除するように構成したことにより、駆動装置の軸方向の寸法増加を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の全自動洗濯機の基本構成の一実施形態を示す縦断側面図である。
【図２】本発明の全自動洗濯機の具体的な構成を示す縦断側面図であり、その一部は展開して図示している。
【図３】本発明の全自動洗濯機における駆動装置の全体を示す縦断側面図である。
【図４】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における駆動回転軸系の縦断側面図である。
【図５】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における外側出力軸部と内側出力軸部の組み合わせ状態を示す縦断側面図である。
【図６】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における外側出力軸部と内側出力軸部を組み合わせた出力軸部に歯車ケースを組み合わせた出力軸部を示す縦断側面図である。
【図７】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における出力軸部に歯車ケースを組み合わせた組物の結合加工状態を示す縦断側面図である。
【図８】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における外側入力軸部と内側入力軸部を組み合わせた入力軸部を示す縦断側面図である。
【図９】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における駆動回転軸系の仕上げ加工状態を示す縦断側面図である。
【図１０】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における電動機の回転子鉄心構造を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）一部縦断側面図、（ｃ）は底面図である。
【図１１】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における電動機の回転子鉄心に籠型２次導体および冷却羽根をダイカスト成形した構造を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）一部縦断側面図、（ｃ）は底面図である。
【図１２】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における電動機の回転子の外観図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は縦断側面図、（ｃ）は底面図である。
【図１３】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における噛み合いクラッチ機構の噛み合い結合を解いた状態を示す部分的な縦断側面図である。
【図１４】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における噛み合いクラッチ機構の噛み合い結合状態を示す縦断側面図である。
【図１５】本発明の全自動洗濯機の駆動装置における噛み合いクラッチ機構の外側回転軸系を係止するための摺動子と電磁鉄心の噛み合い係合部の断面図である。
【図１６】本発明の全自動洗濯機の電気的構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の全自動洗濯機における基本的な洗濯脱水モードにおいてマイクロコンピュータが実行する制御処理フローチャートである。
【図１８】本発明の全自動洗濯機においてブラシレス直流電動機を使用した駆動装置の縦断側面図である。
【符号の説明】
２…洗濯兼脱水槽、４…撹拌翼、５…外槽、６…駆動装置、３１…取り付けベース、３２ａ，３２ｂ…減速機構外ケース、３４…駆動回転軸系、３５…外側回転軸系、３６…内側回転軸系、４０ａ，４０ｂ…ボールベアリング、４２…取り付けねじ、４３…電動機ハウジング、４４…固定子、４４ａ…固定子鉄心、４５…回転子、４７…噛み合いクラッチ機構、４７ａ…電磁コイル、４７ｂ…電磁鉄心、４７ｃ…摺動子、４７ｄ…コイルばね、４７ｅ…吸着子、４７ｆ…噛み合い突起。
Claims (5)
- 外槽内に回転自在に設けた洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底の内側に回転自在に設けた撹拌翼と、前記外槽の底の外側に設置されて前記洗濯兼脱水槽および撹拌翼を駆動する駆動装置と、前記外槽を枠体に懸垂支持する支持装置とを備え、前記駆動装置は、洗濯兼脱水槽および撹拌翼の駆動回転軸を中心にして垂直方向に減速歯車機構とクラッチ機構と可逆回転電動機を直列に配列した構成とした全自動洗濯機において、
前記可逆回転電動機は、前記減速歯車機構の外ケースに下向きに開口するように取り付けた電動機ハウジング内に固定子巻線を巻装した固定子鉄心を取り付け、前記電動機ハウジング内に突出する回転軸に積層した回転子鉄心に２次導体を設けて構成した回転子を取り付けることにより誘導電動機を構成し、
前記クラッチ機構は、前記電動機ハウジング内の固定子鉄心に巻装された固定子巻線のエンドコイルに囲まれた前記回転子の上側の空間に位置して該電動機ハウジング内に突出する外側入力軸部を取り巻くように配置し、前記外側入力軸部に軸方向に摺動可能に係合させて前記可逆回転電動機の前記回転子と係合するようにばね力を作用させた摺動子を移動させて回転子との係合を解除し、前記摺動子は、前記回転子と係合状態および係合解除状態において前記エンドコイルに囲まれた前記空間内に位置するように構成したことを特徴とする全自動洗濯機。 - 外槽内に回転自在に設けた洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底の内側に回転自在に設けた撹拌翼と、前記外槽の底の外側に設置されて前記洗濯兼脱水槽および撹拌翼を駆動する駆動装置と、前記外槽を枠体に懸垂支持する支持装置とを備え、前記駆動装置は、洗濯兼脱水槽および撹拌翼の駆動回転軸を中心にして垂直方向に減速歯車機構とクラッチ機構と可逆回転電動機を直列に配列した構成とした全自動洗濯機において、
前記可逆回転電動機は、前記減速歯車機構の外ケースに下向きに開口するように取り付けた電動機ハウジング内に固定子巻線を巻装した固定子鉄心を取り付け、前記電動機ハウジング内に突出する回転軸に積層した回転子鉄心に２次導体を設けて構成した回転子を取り付けることにより誘導電動機を構成し、
前記減速歯車機構の外ケースへの前記電動機ハウジングの取り付けねじは、電動機の固定子鉄心の内径より内側であり、前記電動機ハウジング内の固定子鉄心に巻装された固定子巻線のエンドコイルに囲まれた前記回転子の上側の空間に位置させて前記固定子鉄心の内側の回転子設置空間を通して締め付け操作可能に構成し、
前記クラッチ機構は、前記エンドコイルに囲まれた前記回転子の上側の空間に位置して前記電動機ハウジング内に突出する外側入力軸部を取り巻くように配置し、前記外側入力軸部に軸方向に摺動可能に係合させて前記可逆回転電動機の前記回転子と係合するようにばね力を作用させた摺動子を移動させて前記回転子との係合を解除するように構成したことを特徴とする全自動洗濯機。 - 外槽内に回転自在に設けた洗濯兼脱水槽と、この洗濯兼脱水槽の底の内側に回転自在に設けた撹拌翼と、前記外槽の底の外側に設置されて前記洗濯兼脱水槽および撹拌翼を駆動する駆動装置と、前記外槽を枠体に懸垂支持する支持装置とを備え、前記駆動装置は、洗濯兼脱水槽および撹拌翼の駆動回転軸を中心にして垂直方向に減速歯車機構とクラッチ機構と可逆回転電動機を直列に配列した構成とした全自動洗濯機において、
前記可逆回転電動機は、前記減速歯車機構の外ケースに下向きに開口するように取り付けた電動機ハウジング内に固定子巻線を巻装した固定子鉄心を取り付け、外周に磁石を有し、上面に前記クラッチ機構と係合する凹凸部を有し、底部側から中空とした回転子を取り付けることによりブラシレス直流電動機を構成し、
前記クラッチ機構は、前記電動機ハウジング内の固定子鉄心に巻装された固定子巻線のエンドコイルに囲まれた前記回転子の上側の空間内に位置して該電動機ハウジング内に突出する外側入力軸部を取り巻くように配置し、前記外側入力軸部に軸方向に摺動可能に係合させて前記可逆回転電動機の前記回転子と係合するようにばね力を作用させた摺動子を移動させて回転子との係合を解除するように構成したことを特徴とする全自動洗濯機。 - 請求項１〜３の１項において、前記クラッチ機構は、前記電動機ハウジング内の固定子鉄心に巻装した固定子巻線のエンドコイルに囲まれた前記空間に位置させて該電動機ハウジング内に突出する外側入力軸部を取り巻くように配置した環状の電磁コイルを備え、前記外側入力軸部に軸方向に摺動可能に係合させて回転子と係合するようにばね力を作用させた摺動子を前記電磁コイルの電磁力によって吸引して係合を解除するようにしたことを特徴とする全自動洗濯機。
- 請求項１〜４の１項において、前記回転軸は、外輪を圧入した転がり軸受によって支持して前記電動機の回転子を片持ち状態に取り付けるようにしたことを特徴とする全自動洗濯機。
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